JPS589794A - 極低温鋼用被覆ア−ク溶接棒 - Google Patents

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】 本発明は主として１０−以下のＮ１“を含有している極
低温用鋼、たとえば５．５１１前稜のＮｌを含む５．５
チＮ１鋼、９優前後のＮ１を含む９１！Ｎｌ鋼に用いら
れる被覆アーク溶接棒に係わるものである。

現在工業用純Ｎｉ心線を用いて被後から合金を添加して
目的の成分系であるＡＷＳ規格のＥＮｉＣｒＭ；−６を
得る溶接棒はすでに笑用化されているが、これらの溶接
棒は心線中に合金を含む溶接棒と比べて心線の電気比抵
抗が約１０”置であるため溶接棒の耐棒焼は性が優れて
おり軟鋼溶接棒なみの高電流の使用が可能で作業能皐向
で有利である。しかし通常高Ｎｉ系の溶−棒は全姿勢溶
装のうちで特に上向溶接での耐プロ二ホール性を良好に
するためにＳｉ　、　ＴＩ　、ムを等の脱酸剤を用いる
が、これらの成分は高Ｎｉ系溶接金属のｉＩ６温割れ感
受性を高めることはすでに知られておシ、特に高電流を
用いて溶接した場合溶接金属の希釈による強度の低下、
結晶粒の粗大化等とあいまってクレータ部のみでなくビ
ード中央部も割れるという問題があった。他方逆に耐割
れ性を優先して脱酸剤を減少すると耐ブローホール性が
劣化するという問題があった。

又この釉の舒接棒は全姿勢での溶接を目的とするため一
般的に用いられる石灰石−蛍石を主成分とするライム系
にしておシ一般的にライム系で問題となる下向、執向−
勢における開先内、すみ内部Ｏ溶接でビード形状が凸に
なり、ビード外観、スラグはくり吐等の溶接作業性６Ｃ
も問題があった。

重置町布らは心線中の鈑木童をル１［限することおよび
憤橿剤の主成分をチタン酸化物−金鵬炭酸堪〜金Ｖ４外
化物系にすることによって促米′ｌＪ１ら問題とされて
いた溶接金属の耐割れ性、耐ブローホール性、および下
向、横向姿勢におけるビード形状、外観、スラグ舎よく
ｐ性等のすぐれた溶接・岸が得られることを見出した。

即ち被破剤をチタン酸化Ｗ−金嬌炭酸塩−金輌弗化物に
すると、従来のライム系の溶接棒に比べ溶接作業性にお
いては下向、−向姿勢における開先内、すみ内部での溶
接でビード形状が凹ぎみで、フラットにな９、またスラ
グのはくシ性は、ビード形状の影響４６９非常に良好で
ビード外観も非常に良好となる。又溶接金属のとけ込み
が少ないため希釈率も少なくなる。

さらに、従来の溶接−１４１ｔｉ全姿勢−接を目的とし
ているので、石灰石−蛍石のライム系を用いておシ、特
に上向溶接での耐ブローホール性を良好にするために脱
酸剤を添加しているのに対し、チタン酸化物−金属炭酸
塩一金属弗化物系の被覆剤とすると共に下向、横向姿勢
に限定して適用し、且つ心線中の酸素量を制限すること
によって脱酸剤を特に添加しなくても充分に健全な溶接
金属が得られることが判明した。又チタン酸化物の効果
によ＃）溶接金属の結晶粒が粗大化せず微細化する傾向
が−められ高温割れ感受性が大巾に小さくなる。

本発明は以上の知見に基いてなされたものであって、そ
の要旨とするところはＮｌを９８憾以上含有し、且　　
、り酸素量をｏ、ｏｏｓ−以下に制御した心線の表面に
被覆剤全重量に対してチタン酸化物１０〜４０優、金属
炭＃を塩５〜２５優、金−弗化物３〜１５係を含有し、
且つ心−東量比に換算してＣｒ１６〜２５僑、Ｍｏ６〜
１２９１、Ｍｎ　１０　憾以下を含み、あるいはこれに
さらに心線ｗｉｔ比に換算してＮｂ　Ｏ，８〜５憾、Ｗ
５１以下のｌ稙又は２種を含み、全水分量ｔ−０，３ｄ
以下に制御した被覆剤が塗装されていることを特徴とす
る極低温鋼用被覆アーク溶接棒にある。

なおここでいう心線宜意比とは次式の関係で示されるも
のを示し且つＮ式中の″４に蝋剤配合比とは被覆剤全重
量に対する添加ＩＩＡ料の配合比を意味し、さらに偵覆
率とはｆ＃接接金全１蓋中被覆剤重量の占める割合をに
味する・ 僅−率 心、ｄｌｋ電比−Ｍ蝋剤自じ合比Ｘ　１−ウ覆率以下に
不発明の詳細な説明する。

先ず心線中のＮｉは不純物の混入をなるべく少なくし電
気比抵抗の低下をおさえ、耐割れ性に悪影響をお上はす
成分を少なくするために９８憾以上に制限する。

また心線中の１１１！素量を規制すること紘本発明の基
本要件であシ、１１１！飯金−中の酸素量は心線中の酸
素量に比例して増加する傾向があシｆＩｉ１累量の増加
にともなって溶接金属の機械的性質の劣化が認められる
。この現象は高Ｎｌ系泗接金典に認められる水素脆性と
関連があシ水累脆性感受性を少なくするためには酸累′
ｍを減少させる必来がある。そこで酸素量を減少させる
手段としては一般に脱酸剤の添加が行なわれ、特に高Ｎ
ｉ系の溶接棒の場合には創しの如く耐ブローホール性を
良好にして健全な溶接金属を得るためにＳｔ　、　Ｔｉ
　、　ＡＡ等の脱酸剤の添加が行なわれるがこれらの脱
酸剤が溶接金−の７１ｂ温割れ感受性を大きくすること
も既に述べた通シであシ、耐ブローホール性を良好にす
るに見合うだけの脱酸剤を添加したのでは溶接金属の耐
割れ性が着るしく劣化する。そζで重置町布らは心１中
の酸素量も高ＮＩＭ溶接金楓中の酸素量との関係につい
てさらに詳細に検討したとζろ第１図に示す如く心線中
のＭ嵩量がｏ、ｏ　ｏ　ｓ憾を超えて含まれると溶接金
属中の酸素量が増加して溶接金−の機械的性質が劣化す
ることを見出した。

卸ち第１図は９９．５９６　Ｎｉ　、　０．１％８１　
、０．１％Ｍｎが基本成分の心線にチタン酸化物３０１
金楓炭酸ｔＪ１５１金楓弗化物１０％を含有し、且つ心
、ｍｕｍ比に換算してＣｒ　２２　％　＋　Ｍｏ　１０
１ｋ　＃　Ｍｎ７俤を含むとともに全水分鴛を０．１５
１に制御した被握剤を塗装し、心線中の酸系−のみを溶
解の歇階でいろいろ変えたものについて１９簡ｔの９憾
Ｎｉ鋼に１に１」じ浴接乗件で溶接を行ない得られた溶
接金−から引張試験片ＪＩ８Ａ−１号およびガス分析用
試験片を採取して、醪接金−の引張試験とガス分析試叡
倉竹なったものである。同図にみられるように心−中の
＃素意がｏ、ｏ　ｏ　８１以内であれは徐懺的性買の劣
化は誌められす、しかも溶接金−中の酸素量が世くなる
ので前記脱酸剤の添加をしなくともよいので針側れ性を
情なうことなく耐ブローホール性の向上全可能ならしめ
ることができる。

このような理由によｐ本発明においてれ心−中のｒＲ累
菫をｏ、ｏ　ｏ　ｓ　％以下に制限するものである。

次に被覆剤組成について述べると先ずチタン敵化物はア
ークを安定化し、スラグの流動性、被包性、は〈シ性等
を良好にし、ピード形状、外観を良好にするがこれ以外
にも溶接金属の柱状晶を微細化し水素脆性および高温割
れ感受性を著るしく小さくする。ｉｏｎ未満では効果が
少なく、４゜憾を超えるとスラグの流動性が大とな夛−
接が内器 麹となる。又スラグが固くなルかえってはくプ性を損な
うので１０〜４０％に制限する。なおここで１５チタン
酸化物とはルチール、チタン白、チタンスラグ、チタン
酸カリ等のチタン酸化物系化合物を指す。

合接炭酸塩はスラグに萬塩基性を与え溶接金゛槁のＰ、
ＳおよびＳｌの増加を抑制すると゛ともに分解生成する
ＣＯ２ガスによって水嵩分圧を下け、かつ軟鋼溶接棒と
同等の高電流７溶接でも譜接金楓の耐割れ性を充分に良
好ならしめるために５ｓ以上必要である。一方２５ｍを
超えるとスラグの紘＜）性、および流動性が悪くなるの
で５〜２５係に制限する。なおここで首う余興炭酸塩と
は石灰石、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸リチ
ウム、炭酸マンガン或いはこれらの複合添加物等があげ
られる。

金−弗化’ｗはスラグの流動性を良くしスラグ巻込み等
のない健全な溶接金−を得るために３１以上必賛である
。一方１５係を超えるとアークが不安定となりスラグは
くり性を急くするので３〜１５ｍに制限する。なおここ
で菖う金−弗化物とは蛍石、氷晶石、弗化アルミニウム
、弗化マグネシウム、弗化バリウム、弗化リチウム、弗
化ソーダ、弗化カリウム或いはこれらの複合添加物等が
あげられる。

又本発明においては被蝋剤中にＣｒ　ａ　Ｍｏ　ｅ　Ｍ
ｓを夫々きυものでるる。

まずＣｒの添加１，１溶接金−〇尚強に化と健全性、特
に耐ブローホール性を良好ならしめる効果がある。心線
３ｉ隻比にＷｋ其して仮憶剤申のＣｒが１６憾禾満では
効果が少なく多ければ多いほど効果が大であるが２５％
を超えると溶接金属の衝撃値の低下が着るしくなる。し
たがって被覆剤中のＣｒｆ心線重量比に換算して１６〜
２５係に制限する。

また、Ｍｏの添加線溶接金属の高強度化と軟鋼溶接棒と
同じ高電流で溶接した場合の耐割れ性を良好ならしめる
ために非電に有効である。心線重量比に換算して被覆剤
中のＭｏが６９１未満では効果が少なく多いほど大であ
るが１２％を超えるーとＷ！接金縞のＩＩｓ値の低下が
着しくな〃。したがって被覆剤中のＭｏを心線ｌｉｔ比
に換算して６〜１２１に制限する・ さらに烏の添加は溶接金属の耐割れ性を良好ならしめる
ために有効であるが心線重量比に換算して被憧剤−中の
画が８１ｓを超えると溶接作業性、特にスラグはくシ性
が悪くなる。したがりて被覆剤中のＩｙｌｎを心線重重
比に換算して１０憾以下に制限する。

また被蝋剤中の全水分短は０．３係以下に制御しなけ１
ｔｆｆならない、一般に尚Ｎｌ基の清快材料では溶接金
属中に微量の水素を含有するとその機械的性質に急影響
をおよぼすことが知られて６おシ、その量が多いＣ′ユ
どその影響は大きいとされている。

との水木源となる被覆剤中の全水分量が帆３暢を超えて
含まれると溶接金属の引眼性質、特に引張強１と伸ひ牟
および耐割れ性の低下の著しい現象が紹められる。また
最近の容器の大型化による厚板の浴猛において大入熱で
溶接を行なうと溶接金属の柱状晶が粗大化し、粗大な結
晶粒は微量な水素に敏感に影響され機械的性質の劣化が
著しく大きくなる。全水分シを０．３　％以下に制御す
ることで上記のような現象はなくなり健全な溶接金属が
得られるようになる。したがって被覆剤中の全水分量を
０．３−以下に制限する。これは使用する原材料′ｔ−
特に敵逮し、また湿接棒の焼成条件、溶接前の溢檻俸の
丹乾燥等により水分を充分低くする管理が修景である。

また挙発８Ａ″１″はさらに彼珈剤申ｅこＮｂ、Ｗの一
方又は両方を含有せしめても良い。即ちＮｂ、Ｗの一方
又は両力の添）］龜浴縁金興の＠式を１けるのに効果が
ｆ）９、溶接作業性、特にアークの集′中性、スラグの
流動社、ビード形状を良好ならしめるために幼呆がある
がＮｂについては心線Ｘｔ比に換算して０．８優未満で
は効果が少な（５１を超えると溶接金属の耐割れ性が低
下する。したがって被覆剤中のＮｂを心線重量比に換算
して０．８〜５憾に制限する。

一方Ｗについては心線重量比に換算して被覆剤中のＷが
５優を超えると溶接金−の耐割れ性が低下する。したが
って被覆剤中のＷを心線重量比に換算して５僑以下に制
限する。

なお本発明においては積極的に脱酸剤は添加しないがＴ
ｉについては溶接作業性、特にアニク状態、スラグのは
くシ性等を良好にする効果があるので添加しても良い。

ただし心線ｌｉｉ比に換算して１優を超えると溶接金蝿
の耐割れ性が低下するので１優以内にとどめなければな
らない。

また本発明においてはＮ１心線を使用するものであって
Ｎｌを被覆剤へ積極的に社添加しないが若し添加すると
しても心線重量比に換算して５優以内にとどめるのが望
ましい。

なお被覆剤としては以上の他に修景に応じて通常の被覆
剤成分である硼砂、珪灰石、マグネサイト１アルＺす、
酸化ジルコニウム、アルギン酸ソーダ、ドロｉイト等を
適量含むことができる。

以上のように規定された溶接棒を使用することによｐ軟
鋼溶接棒と同等の高電流の使用が可能とな〉しかも溶接
棒を最゛後まで使用でき極めて能率よく経済的になる。

ｔた溶接金属の機械的性質も極低温用鋼５．５−Ｎ１鋼
、９％Ｎｉ鋼用の溶接材料として充分満足すべき結果が
得られるものであシ、かか石高電流によるｌｌｌ接金概
の耐割れ性も耐ｆａ−ホール性とともに非常に良好であ
る。

ζこて溶接棒の製造法の一例について言及すると、上記
心線と被覆剤粉末を準備し、被覆剤粉末を水ガラス（Ｍ
酸カリ水溶液、硅酸ソーダ水溶液など）で温和して心線
へ被覆してはは４００　”０で約１時間１１［乾燥焼成
する。なお本発明溶接棒において線被覆剤中に多量の合
金元素を配合するため被覆外径を太くするものであって
心線に対する被覆剤重量比としては０．７〜１．２が望
ましい（通常＊＊棒は０．５前後）。

以下本発明の効果を実施例についてさらに具体的に述べ
る。

実施例１ 第１表に供試心線を示す。これらのうちＣ記号の心線は
酸索蓋がｏ、ｏ　ｏ　ｓ暢超を含み本発明以外のもので
ある。またＤ　＝ｒ２号の心線はインコネル系の心線で
電気比抵抗が大きくＣ記号同様本発明以外のものである
。心線寸法は径４．０φ鵡、長さは軟鋼溶接棒と同等に
４５０１１１とした。Ｄ記号の心線のみ径は５．０φ隨
とした。なお被覆外径を７．９φ韻、被覆率ｔ−５０優
としＤＩｃＪ線のみ３１′憾とした。

第２表にこれら心線と被覆剤との組合せによる溶接棒組
成を示す。

なお被憶剤全水分量の測定はＡ３７Ｍ３１６　Ｔによっ
た。第３表にこれら溶接棒の溶接金−の化学成分を示す
。第４表にこれら溶ｆｉ：ＩＩｓの溶接金−の機械的性
質、耐割れ性、Ｘ線性能、溶接棒の耐棒焼は性および浴
嵌作業性を示す。

浴飯金嬌のわれ試験はＪＩ８Ｚ３１１　Ｂにより板厚２
５關ｔの９１Ｎ魚鋼を用い６０”Ｙ開先、ルート間［３
ｍ％溶接電流は４φＵとしてれ為めの１９０ム（ＡＣ）
、溶接速度２００Ｖｍｋｍで試験としては苛酷な条件で
行なった。Ｘａ性能試験は下向姿勢で１６１ＩＪＩｌｔ
　Ｏ９１Ｎｉ鋼ｔＪ４１イ６Ｇ”ＶＩＦｌ先で＃１接亀
流１７５Ａ％溶懐入熱約２万ジ為−ル／αで帖手溶快を
行ないＪＩ！１２３１０６によりて判定を行なりた。溶
接棒の耐棒焼は性試験は為めの電流２００Ａ（ＡＣ）で
下向すみ肉１ｍ接を行ない、Ｓ＊碑が加熱されて保鏝簡
の形成ができなくな〕溶接の続行が困難となったところ
でアークを切り、その時の残棒長を測定した。残棒長が
５０藤根度であれば標準的なもので最後まで使用したこ
とに述る。

溶装作業性試験は下向姿勢ですみ肉溶接を電流１７５＾
（ＡＣ）で行ないビード形状、外観、スラブの流動性、
はく夛性等を調査し、特にビード形状、外観およびスラ
グのは〈シ性を重視して判定を行なった。

以上から本発明による解接棒記号、１．２．３．４．６
．７．９．１０，１１．１３．１４．１５．１７．１８
．２０および２１が溶接金楓の機械的性質、溶接金−の
耐割れ性、耐ブローホール性、Ｓ像棒の耐棒焼は性およ
び溶接作業性のいずれも良好であることが明らかである
。

冥施例２ 本発明による溶接棒記号１を用いて板Ｊ１２０ｍｔ　Ｏ
９Ｓ　Ｎ１ｍ＆よび５．５１Ｎｌ鋼へ６ｏ０ｖ開先をと
シ、下向溶接で約２万ノ、−ル／１で溶接を行ない継手
引張試験、！嵌金栖引張区験、−１９６℃の低温衝撃試
験（ノツチ：２ｍＶ、位置；溶接合接、？ンド）を行な
りた。その結果を第５表に示すがいずれの鋼種でも継手
引張強さ７０　＊ｖｉｗ’以上、溶接金属の０．２１耐
力４２−に９−μ−以上、溶接金属の引張強さ７０匈り
４ｉ以上、溶接金属および？ンド部の一１９６℃の衝撃
値６ｋｆｉ”ｆｉ−以上の値が得られＡＳＭＥ規準はも
ちろんのこと高応力設計規準も充分満足する良好な結果
が得られることが明らかである・

【図面の簡単な説明】

第１図は心線中に含有される酸素量と溶接金り中に含有
される酸Ｘ電の関係および溶接金属の引張強さとの関係
を示す図である。 手続補正書（自発） 昭和５６年１０月２７日 特許庁長官　島　１）春　樹　殿 １、　事件の表示 昭和５６年特許願第１０６８６８号 ２、　発明の名称 極低温鋼用被覆アーク溶接棒 ３、　補正をする者 事件との関係　特許出願人 代表者　　武　　１）　　　豊 ４、代理人〒１００ ６、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ７８　　補正の内容 （１）明細書１８頁第３表中、溶接棒記号１７の０の橢
「０．２１３」をｒｏ、０２１３Ｊに補正し、溶接棒記
号２３のＦｌｌの欄ｒｌＯ，２Ｊを［ｔｏ、２０Ｊに補
正する。 （２）同１９頁第４表中、溶接棒記号５の耐割れ性、割
れ箇所の欄「８タート」を［ｅ　−Ｆ　Ｊに補正すクレ
ータ　　　　　クレータ る０

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　Ｎｉ′Ｉｋｇ８チ以上含有し、且つ酸素量を
   ｏ、ｏ　ｏ　ｓ慢以下に１’＆ＩＪ御した心線の表面に
   被覆剤全１蓋に対してチタン敏化物１０〜４０１金楓炭
   鍍塩５〜２５１金属弗化物３〜１５憾を含有し、且つ心
   ４６ｉ重菫比に換昇してＣｒ１６〜２５チ１％Ｍｅ６〜
   １２％、Ｍｎ１０１以下を含み全水分蓋を０．３係以下
   に制御した被覆剤が論装されていることをｔ￥ｆ値とす
   る極低温鋼用被覆アーク溶接棒。
2. （２）　　Ｎｉを９８％以上含有し、且つ酸素量をｏ、
   ｏ　ｏ　ｓ　係以下に制御した心−の表面に被覆剤全重
   量に対してチタン酸化物１０〜４０チ、金楓炭酸槻５〜
   ２５優、金−弗化物３〜１５％を含有し、且つ心融重警
   比に換算してＣｒ１６〜２５チ、Ｍ。 ６〜１２９６、Ｍｎｌ　Ｏ＊以下を含み、さらにＮｂ　
   Ｏ，８〜５係、Ｗ５係以下の１柚又はｚｎＡを含むと共
   に全水分ｊｌＬを０．３係以下に制御した被覆剤が塗装
   されていることを特徴とする極低温鋼用被覆アーク溶接
   棒。