JPS5853394A - 低水素系被覆ア−ク溶接棒 - Google Patents

低水素系被覆ア−ク溶接棒

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JPS5853394A
JPS5853394A JP15232481A JP15232481A JPS5853394A JP S5853394 A JPS5853394 A JP S5853394A JP 15232481 A JP15232481 A JP 15232481A JP 15232481 A JP15232481 A JP 15232481A JP S5853394 A JPS5853394 A JP S5853394A
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welding rod
core wire
welding
cod
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JP15232481A
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Takashi Tanigaki
谷垣 尚
Teruhisa Yamada
輝久 山田
Motohiro Otawa
太田和 基弘
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/365Selection of non-metallic compositions of coating materials either alone or conjoint with selection of soldering or welding materials

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は海洋構造物、低温貯蔵タンク、・ヤイグライン
など大型構造物の溶接に用いられ、COD特性(Cra
ck Opening Displacement :
亀裂開口変位量)のすぐれた溶接金属の得られる低水素
系被覆アーク溶接棒に関するものである。
溶接金属のCOD%性を向上させるとともに、−50℃
程度の低温において高靭性を得るには溶接金属中にT1
とBを適当量添加してそのミクロ組織を微細化・均一化
することが有効であることが知られている。通常Bを溶
接金属に添加するにあたってはBの酸化物またはBの酸
化物の化合物の形で添加するのがよいとされ、たとえば
硼砂、無水硼砂、灰硼石、カーン石などで添加されてい
た。
これは溶接中にBの酸化物が還元されて溶接金属中にB
が均一に分散して組織を微細化するとともにNを固定す
るためである。
しかしながら、Bを添加するにあたってBの酸化物また
はBの酸化物の化合物を被覆剤中に添加すると溶接棒の
製造工程で種々の問題点が生じ、たとえば水ガラスを添
加して混線後押出し用ブリケット製作時のブリケットの
軟弱化、乾燥時の被覆のわれや乾燥の被う剤の固着性の
劣化などがあった。また溶接時にも前記の固着性の劣化
に起因すると思われる保護筒の弱シ現象がみられ、溶接
作業性を劣化させていた。
本発明は溶接棒製造時の生産性および溶接作業性がすぐ
れ、溶接金属中に適量のTiおよびBを含むこと罠より
すぐれたCOD%性と低温靭性を有する低水素糸被覆ア
ーク溶接棒に関するもので、その要旨とするところは、
Nが0.007%以下である炭素鋼心線にCaC0,、
Mgco、 、 BaC0,の1種または2種以上の合
計を25〜55%、チタン酸化物をTiO2に換算して
2〜10%、CaF2. Na3AlF6 rMgF2
. AlF2の1種または2種以上の合計を1〜25%
、Slを1〜8%配合し、さらにFe 、 TI 。
At * Zr + Cr + Mo * Mn r 
NiのB合金またはBの炭化物の1種または2種以上の
合計をBに換算して0.1〜0.6チ配合し、且つこれ
らのB合金のうちでMnはB合金以外のMnとの合計が
2〜6%、TlけB合金以外のTIとの金側が0.5〜
3.0 %であって、さらにAL + Mg * Ca
 + Zrの1種または2種以上の合計がAZ r Z
rについてはB合金で添加されるものを含めて0.1〜
4.0%であって、その他は上記成分以外のバッグ剤、
アーク安定剤、粘結剤からなる被覆剤を軟鋼心線に被覆
したことを特徴とする低水素系被覆アーク溶接棒にある
次に本発明の詳細な説明する。
まず心線中のN量が溶接金属のCOD値におよぼす影響
を調べる目的で、N量を0.0035〜0.011チの
範囲で段階的に変化させた炭素鋼心線の表面にCaCO
342%、 CaF218 % 、 TiO24% 、
 Fe −8111%、金属TI2.5%、金属Mn 
4.5%r Fe −At2チ、 Fa −B 3%、
鉄粉7%で残シが固着剤の同質分からなる被覆剤を通常
の方法で押出塗装し、400℃にて1時間乾燥して試験
溶接棒を作成した。
溶接は板厚30朋のアルミキルド鋼板に開先角度60’
のX開先でルートギャッf1〜31111とし、前記溶
接棒を用いて立向姿勢で入熱を約40 kJAYnで行
ない、その後英国規格B55762−1979に従って
一50℃にて溶接金属のCOD試験を行なった。これら
の試験結果として、心線のN量とCOD値の関係を第1
図に示す。
これによると、3本のCOD試験の最低値を結ぶ線は心
線中のNiが低いほど高いところにあることがわかる。
−50℃におけるCOD値の最低値が0、2 ynyt
i以上を良好とすれば、心線中のN量を0.007チ以
下にする必要がある。
次KB化合物の適正配合量を調べる目的でN量が0.0
035〜0.0092%の炭素鋼心線の表面にCaC(
)s  4 0  % 、  CaF22 0  % 
l Fs  −Sl  1 0  %  、 T102
4%、金属T12%、金属Mn 4%、Fe−At2%
配合した被覆剤に対しFe −B (B含有量8%)を
1〜8%となるよう添加・混合し、さらに水ガラスを加
えて混練の上塗装、乾燥して試験溶接棒を作成した。溶
接およびCOD試験の要領は前述と同じである。
試験の結果を第2図に示す。同図から明らかな(5) ように、心線中のN量が0.0078−の場合には被覆
剤中のB含有量によらず一50℃におけるCOD値は0
.2 mmに達していない。
しかしながら、心線中のNIkが0.0065−となる
と被覆剤中のBikが0.1〜0.6%の範囲でCOD
値は0.2玉をこえている。心線中のN量がさらに低下
すればCOD値が0.2 tsrgをこえるBの添加範
囲はさらに広くなっている。
以上の結果よシ心線中のNが0.007%以下の範囲で
は被覆剤中のB量は0.1〜0.6%の範囲が適当であ
ることがわかる。
なお、第2図ではFa −’Bを用いた例を示したが、
Fe −B以外にもTI 、 At * Zr * C
r h Mo h Mn * N1のB合金を用いて同
様な効果を得ることができ、またBの炭化物を用いても
よいことが確認された。
これらのB合金は強脱酸剤あるいは溶接金属の強度、靭
性を向上させる合金元素を含有しておシ、溶接構造物の
使用目的、用途に応じて適宜選択使用することができる
なお、B合金としては上記の他にNb −B 、 V−
B(6) またはW−B々どについて検討したがいずれも靭性およ
びC0Dtp!j性を損なう元素(Nb 、 Vまたは
W)を伴なっており良好な結果が得られなかった。した
がってB合金の種類は前述のとおシ限定する。
次にB合金以外の被覆剤についてその限定理由を述べる
CaCC)31 MgCO5z BaCO5の1種また
は2種以上の合計は25〜55%必要である。これらの
炭酸塩は溶接中に分解してCO2ガスを発生し溶融金属
へのN、O,Hなどの有害ガスの侵入を防止するもので
あって、被覆剤中への配合量が25チに満たないと大気
シールド効果が十分でなくビット、ブローホールなど溶
接欠陥を生ずる。さらに高CODを要求される材料にあ
っては溶接金属中にNが増加してCOD値を低下せしめ
る。よって下限は25%とする。一方55%をこえて配
合するとスラグはCaOが多く々りて流動性が乏しくな
り溶接作業性が劣って実用的でない。
チタン酸化物はTlO2に換算して2〜10%必要であ
る、チタン酸化物としてはイルミナイト、ルチル、チタ
ンスラグなどが用いられるが、これらは強脱酸剤である
At+ Mg + Ca + Zrなどとの併用によっ
て一部が還元されてTiOあるいはT1となって溶接金
属中に入シその性質を改善するほか、アークの安定化、
スラグの粘性調整作用などもあシ溶接作業を容易にする
ものである。T1#化物の添加量がTlO2に換算して
2%に満たないと前述の効果が十分でなく、逆に10%
をこえて添加すると、スラグが著しく粘性を増してビー
ド形状が不揃いとなるばかりでなく特に立向姿勢で溶接
が困難となる。よってチタン酸化物はTiO2に換算し
て2〜10チに限定する。
次にCaF2. Na5AtF6. MgF2. At
F3の1種または2種以上の合計は1〜25%必要であ
る。これらの弗化物はスラグの粘性を調整してピードの
被包性を向上させるとともに溶接作業性を改善する働き
を有するものであるが、1%未滴ではこの働きが十分で
なく、25%を超えて配合されるとスラグの流動性が大
きくなシすぎて溶接が困難になる。
したがりてCaF2. Na、AtF6. MgF2.
 AtF、の1mまたは2種以上の合計は1〜25%と
限定した。
Stは脱酸剤として添加される。siの添加形態はSi
単独の他、81以外の配合成分との合金、たとえばFe
−8i 、 Ca−81、51−MnあるいはZr −
Siなどいずれでもよいが、これ゛らのSiの合計が1
%未満ではビットあるいけブローホールが生じやすく、
一方8%をこえて添加すると溶接金属中に81が過剰に
歩留って衝撃靭性を著しく損なう。よってSlは1〜8
%と限定する。
Mnは合金剤として、あるいはSlと同様に脱酸剤とし
て添加される。Mnを添加するにあたっては金属Mnの
他Mn以外の配合成分との合金、たとえばFa −Mn
 * Sl −Mn、あるいはMnのB合金などいずれ
でもよく、これらのMnの合計で2〜6%必要である。
Mnが2%に#たないと溶接金属の引張強さが不足し、
またT1.!:B、Mnの相乗効果がなく COD特性
を向上させることができない。逆に6チをこえて添加す
ると溶接金属には多量のMnが歩留ることと強度を過剰
に高めるためCODを損なうこととなる。よってMnは
2〜6%と限定する。
(9) T1は0.5〜3.0チ必賛である。TIは脱酸剤とし
て有効であると同時に、生ずるTi酸化物は溶接金属の
凝固時に微細な針状フェライトの生成核となる。TIの
量が0.51未満では前述の効果が十分でなく3.0%
をこえて添加すると溶接金属中にTiが過剰に歩留って
靭性を損なう。なお、Tiの添加形態としては金属Ti
 、 Fe −TI 、 TiB合金などがある。
At+ Mg HCa HZrの1種または2種以上の
合計は0.1〜4.0 q6必要である。これらはいづ
れもTiよシ強力な脱酸剤として作用し、チタン酸化物
を還元して微細な針状7エライトの生成核を多数性せし
めるものである。これらの合計が0.1%未満ではその
効果が十分でなく、4.0%をこえて添加すると生成す
るAt2032Mg0 、CaO* ZrO2などの酸
化物によシスラグの物性が変化しで溶接作業性に好まし
くない影響をおよほす。なお、AtおよびZrについて
はB合金の形で添加された場合にも金属単体または合金
として添加された場合と同じ効果がイOられるのでB合
金よシ添加した場合にはそ(10) の量も含んでいる。
上記成分の他は通常の低水素系被覆アーク溶接棒と同様
に5in2. At205. MgOなどのスラグ生成
剤CaO、Li2O、Na2O、K2O+ KAAS1
508゜NaAZS I 30 aなどのアーク安定剤
および粘結剤として水ガラスを適量加えることができる
さらに溶接棒の用途に応じて被覆剤中には鉄粉、B合金
以外のNi + Cr * Moなどの合金剤を添加し
てもよい。
次に実施例によ)本発明の効果をさらに具体的に説明す
る。
実施例 第1表に本発明溶接棒および比較溶接棒を示す。
溶接棒はいづれも4.0X400龍の炭素鋼心線に被覆
剤を被覆外径6.3朋で塗装したのち400℃にて1時
間乾燥して用いた。
溶接方法は板厚30關のアルミキルド鋼に606xq先
をとシ、ルートギャップ2nの立向溶接とし、初層は1
30A、2層以降Fi150Aで溶接入熱は40 kJ
/zとした。溶接終了後英国規格B55762−197
9に従って試験片を採取の上、ノツチ加工をして溶接金
属のCOD試験を実施した。なおノツチはサイドノツチ
、試験温度は一50℃である。COD値は0.2 xt
i以上のものを良好とした。
また最終ノ9ス側の板厚表面下2 illによシ2朋V
ノツチシャルピー衝撃試験片を採取し一50℃にて試験
を行なった。この場合に、吸収エネルギーが5に9t・
m以上のものを良好とした。
さらに溶接時に作業の難易を注意深く観察し溶接作業性
の判定を行なった。試験の結果を第2表に示す。
本発明溶接棒A1〜A9では心線中のNはすべて0.0
066%以下であるとともに被覆剤中のB含有量も0.
1〜0.6%の範囲に入っておシ、またその他の成分も
本発明の範囲内であるため一50℃におけるCOD値は
0.41mm以上と非常に良い値を示している。シャル
ピー衝撃試験テモ14.5 k&f・m以上であシ、溶
接作業性、生産歩留ともに良好である。これに反して比
較溶接棒410〜A15では溶接金属の衝撃値、COD
値、溶接作業性あるいは生産歩留のいずれかに問題があ
シ総金的には良好とは言えない。
すなわち410では心線中のNは0.0062%と本発
明範囲内に入っているにもかかわらず被覆剤中のBが0
.045チと低いため十分なCOD値が得られない。A
11では心線中のNが高くまた被覆剤中のBも0,64
%と高いので溶接金属は衝撃値。
COD値ともに低い。412では被覆剤中のBは適正で
あるが心線中のNが高すぎ、また被覆剤中の炭al!塩
が少なくてCa F2およびTiO□が多いので衝撃値
、COD値が低いげかシでなく溶接作業性にも問題があ
る。A13〜l615ではB源としてBの酸化物の化合
物である硼砂を用いているため生産歩留が悪い。さらに
Al1では6卿のNが高く、またA15では、被覆剤中
[TIを含まないので十分なCOD値が得られなかった
以上説明したように本発明溶接棒を用いて溶接すれば低
温における衝撃靭性、COD特性および溶接作業性のす
ぐれた溶接金属が得られ、また生産歩留が向1上するの
で広〈産業界に貢献できるもの(13) である。
(14) 特nFl昭58− 53394(8) ? −。
セ 菌 ÷ 亀 唐 * * 途、 寧 * 撃。
0コ  0 0  ■  膿  0
【図面の簡単な説明】
嬉1図は心線中のNiがCOD値におよぼす影響を示す
図、第2図は被覆剤中のBiがCOD値におよぼす影響
を示す図〔数字は心線中のN%〕でおる。 特許出願人  新日本製鐵株式會社 (20) 隼1面 配線ギ(Q /V/、  %

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Nが0.007チ以下である炭素鋼心線に、CaCO3
    rMgCO,、B&C03の1種または2種以上の合計
    を25〜55%、チタン酸化物をTiO2に換算して2
    〜10チ、CaF2. Na5AtF6. MgF2.
     AtF、の1種または2種以上の合計を1〜25%、
    81を1〜8チ配合し、さらにFe * Ti + A
    J! + Zr 、 Cr * Mo rM、 、 N
    iのB合金またはBの炭化物の1種または2種以上の合
    計をBに換算して0.1〜0.6チ配合し、且つこれら
    のB合金のうちでMnはB合金以外のMnとの合計が2
    〜6%、TIはB合金以外のTiとの合計が0.5〜3
    .0%であって、さらにAt。 Mg * Ca 、 Zrの1種または2種以上の合計
    がAt 。 ZrについてはB合金で添加されるものを含めて0.1
    〜4.0チであって、その他は上記成分以外の2ラグ剤
    、アーク安定剤、粘結剤からなる被覆剤を軟鋼心線に被
    覆したことを特徴とする低水素系被拉アーク溶接棒。
JP15232481A 1981-09-26 1981-09-26 低水素系被覆ア−ク溶接棒 Granted JPS5853394A (ja)

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