JPS589796A - エレクトロガスア−ク溶接用フラツクス入りワイヤ - 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、耐気孔性及び耐割れ性の極めて優れた高性能
のタンク）四ガスアーク溶接層フラックス入やツイヤに
関するものである。

エレクトロガスアークＳ接法（以下Ｅ（、Ｗ）はその高
能・重性の故に造船や石油タンクの建造をはじめとして
軟鋼は勿論の仁と６０キロ級の高張力鋼を用いる大型構
造物の現地溶接にも多用されており、建’ａコストの低
減に役立っているが、依然として後述の様な問題点が残
されてお〕、この方面での改良が強（望まれている。　
　　　　、、例えば６０キロ級高張力鋼を用いる石油タ
ンクの側板縦継手等の＄１！では、・ＨＡＺの脆化防止
を目的として比較的高速度低入熱の溶Ｉ！施工条件が選
ばれるため、冬期には低温割れ防止対策として予熱又は
後熱を行なう必要があシ、又ｉ方では湿度が８０−を越
えた場合には、溶接施工そのものを見合わせるのが通例
であった。・このため工期の遅れや工費の上昇を拓く、
という間開があった。またＥＧＷは前述の様に、！ａ外
における大型構造物の溶接に広く用いられるが、ガスシ
ールド溶接法テあるため風の影響を受けやすく通常は風
速１１ｍ７秒までの風にしか耐えられない。しかも１パ
ス溶接であるため比較的広い面積の溶−融プールをＶ−
Ｗドしなければならず、無風下でもＲｏｔ１５＋のｃｏ
２ガス流産を必要とし、風のある場合には５０１／分〜
１００／／分にも及ぶ量の００ｇガスを流さなければな
らずこれらの条件が守られないとＶ−ルドが悪くなシ衝
撃値の低下やプローホーＶの発生を招いていた。又１強
風下では防鼠設備が必要となシ、場合によっては溶接作
業を中止しなければならなかった。

本発明はこれらの事情に着目してなされたものであって
従来法の欠点を解消し得るＥＧＷ専用ワイヤの提供を目
的とするものである。本発明者等は１紀の目的を達成す
るに当ってＥＧＷ用ワイヤが金属外灰中にフラックスを
充填させたものであることに注目し、充填フラックスの
改良が必要であると考え、フラックス中のガス発生剤の
１１１１にｊつ”（、ｆＸ＆／−ｊｌｋド性を改善する
と共に７ラツクス中のスラグｓｔｍの調整によってスラ
グシールド性を高め、　ＷＩＩＣｇむら＜ＦｉＳ接金属
の物性自体を向上させる為にワイヤ中の水素量を規制す
ることが必要ではないかとの推論に到達した。そこでＩ
！に４ｉ１１Ｉ々検討し九結果充填フラックス中にガス
発生剤として加えられる金属弗化物および同じくフラッ
クス中和スラグ発生剤として加えられる非金属性物質の
ワイヤ全重量に対する含有範囲及びその組成を設定する
と共に全ワイヤ中の全水素量を制限することによって本
発明を完成するに至った。

即ち本発明に係るＥＧＷ用のワイヤとは、充填フラック
ス中にガス発生剤として配合されている金属弗化物を弗
素換算量でワイヤ全重量に対して０、１５〜ＯＪ　５　
＊　（ＩＪｉ’ｊ以下ｊｉ　Ｌ、　）　Ｋｆｂト共に、
スラグ形成剤として機能し得る非金属性物質の総量を１
．２〜２．１！１と定め、且つ非金属性物質であるＣａ
Ｏ及び／又ＦｉＭｇＯをワイヤ全重量に対して合計で０
．１８〜０４−とし、又この様なフラックスを被包する
鋼製外皮として、アーク安定性及び衝撃値の観点からＣ
含有量を００６係以下。

Ｉ！に全ツイヤ中の水素量を４〜６６ｐｐｍと定めたこ
とを要旨とするものであ〕、適用範囲の広いＥＧＷ専用
ツラックス入）ワイヤＣ以下複合ワイヤ）を提供するこ
とに成功したものであゐ。

まず充填フラックス中の、金属弗化物及び非金属性物質
について夫々添加増肉及び配合量限定の根拠を述べる。

本発明では、アークと溶融金属を大剣からＶ−ルドすぺ
〈ガス発生剤とスラグ形成剤を配合するものであ〕配合
量を適正に股！するととｋよシ耐風性の向上及び所要Ｖ
−ルドガス流量の減少、換言すれば耐電孔性の向上をは
かったものであり、金属弗化物及び溶融スラグがもたら
す優れたシールド効果虻着目したものである。

即ち、金属弗化物は融点が低いこともあって。

アーク熱で気化、Ｊ’！華し易いだけでな（容易に分解
して弗素系ガス（Ｈｙ、８１Ｆ４金属弗化物自身の蒸Ｉ
りを発生し、これらが＃！Ｉ算囲電内に侵入しようとす
る空ｇＩＣＩＩＣ対しシールド効果を示し。

シールド効果として別途供給する００ｇガスやＡｒ−Ｃ
０、／Ｊ！合ガス等と協力し、アーク及び溶融金属を保
護してビット、プローホール、ｍれ等の原因となる酸素
、Ｍ＊、水蒸気水蒸気化水素化合物圧を下げるように作
用する。又金属弗化物は製鋼反応等で知られている様に
スラグ中の水素を積極的に除去するという２次的機能も
有しており、＊融金属中の水素低減に間接的に寄与する
。尚ガスが発生した後に残留する金属弗化物は後述の非
金属性物質と共に溶融スラグとなって溶接金属の表面を
覆い、溶接金属の凝固点よシも低い温度まで液状で存在
することにより１＠接金属の表面を大気から保虐する役
割りも発揮する。

ここで金属弗化物の添加量を弗素換算で０．３轟参以上
としたのはそれ未満では弗素系ガスの発生量が少なくな
って有効なＶ−ルド効果が発揮できないからであシ、他
方０．５６嗟以下とし九のはそれを越えることによって
アークが不安定とな９スパツタが多くなると同時にとニ
ームが急増し作業性が劣化するからである。金属弗化物
として具体的な例を示すと、ＮａＦ４”ＬｉＦ専のアル
カリ金属弗化物ｌ　Ｃ＆　Ｆ　ｚやＢａＦ２尋のアルカ
リ土類金属弗化物蓚酸いはＭｇＦｇやＮ　＆　３　Ａ　
Ｉ　Ｆｉ等が望ましく、これらは単独又は２橋以上を組
み合わせて、使用できる。中でもＮａＦに代表されるア
ルカリ金属弗化物は弗素イオン自体の大きな電気伝導性
に加えてイオン化ポテννヤルが他の化合物に比べて低
く、アーク安定化効果も併せて発揮するので最も好まし
い。

一方、溶融スラグが溶融金属を人望から保護する効果を
十分に発揮するため（は、溶融金属プールの全面を覆う
だけの溶融スラグ量が必要であるが、溶融スラグ層の深
さく厚み）はＥＧＷでは８ｗｌ１までが限度であること
を知見した。即ち溶−スラグ深さが８０を越えると厚い
スラグ層の為にアークがこれを突き抜けて溶融金属の表
面Ｋｊｌｌ達することが困難となシ、その結果安定なア
ークが維持されず又スラグが飛散して作業性が劣化し、
場合によってはアークが消賦し４１接不能となる。更に
スラグ巻き込み等の内部欠陥が発生することもある。こ
の様に溶融金属の保護という観点からすれば／＃−金属
金属ルール面を覆うだけの溶融スラグ量が必要であるが
、アークの安定性中スラグの飛欽防止、更にはスラグ巻
き込みの防止等の為に＃ｉ、ワイヤ直下部のスラグがア
ークによって安易に押しのけられてｆ＃−金属が露出で
きる程度のスラグ厚さ〔８■以下）でなければならない
。従ってこれらの条件を満たすためにはスラグ緻を厳し
く限定する必要がありフラックス中にスラグ形成剤とし
て積極的に添加されている酸化物だけでなく、他の目的
１例えばアーク安定剤やガス発生剤等として添加されて
いるものの中にも最終的にはその大部分又は一部がスラ
グとなって溶融金属上に形成されることを考慮し本来の
スラグ形成剤のみではなくスラグとな９得る添加物１Ｍ
ｏち非金属性物質の総量も制限する必要があるとの結論
に到達した。そしてフラックス中に含まれる非金属性物
質はその全てが全面的又は部分的にスラグとな〕得るも
のであることに鑑み、上限を２．２費と定めた。この増
肉は２．２係を越える量の非金属性物質を添加すると、
溶融金属上のｆ＃融スラグ層厚さが過大になって前述し
た様な種々の不都合を示すからである。崗Ｖ−〃ドの為
の最低限必要なスラグ量を確保する為には少なくとも１
．２優の添加が必要であシ、これを下限と定め７、。賞
スラグ形成剤として積極的ＩＦ−添加される非金属性物
質としては、５ｉ０２ｅＴｉ０２ｓＡ／２０３．ＣａＯ
。

Ｍ　ｇ　Ｏ、Ｚ　ｒ　Ｏ２、Ｍ　ｎ　Ｏ、Ｍ　ｎ　ＯＪ
！尋の様に比較的高融点（１５００℃以上）の酸化物が
多用されるが、これらは単独又は２種以上組合わせてビ
ード外観や塩基度の調整をする。ｆ＃ｊアーク安定作用
やガス発生を主目的とする非金属性物質としてはＣａＣ
Ｏ３，ＭｇＣＯ３，ＭｆｌＣＯ３，ＢａＣＯ２尋が例示
される。これらのスラグ形成剤は夫々独自の役割を果す
が、特にＭｇＯとＣａｄＦｉスッグのスラを適当に保持
する機能を有し、ＣａＯとＭｇＯの一方又は両方を合わ
せて、ワイヤ全重量に対しＱ、ｌｆｉ〜０．４１ｉａ！
合することが望まれる。即ち０．１６１１未満ではスラ
グの粘性が低下して裏ビードにポックマーク状のへこみ
が発生しＴｏ（なり、他方０．４１１を越えると粘性が
過大となシ摺動銅当金の上昇時にスラグが引きずり上げ
られてビードにしわやわれが発生する。

ところで、アークによｐＷＭ融金属上の溶融スラグがア
ークの両側方向へ大幅に押しやられると。

溶融金属の一部が露出し、この部分ではスラグＶ−Ｖド
効果を受けることができなくなるが、この傾向は電極を
板厚方向に揺動又は振動させる場合に特に−著であ夛、
これを防ぐためには比較的流動性の少ないスラグ層をつ
（ることが望まれる。

そこで種々検討したと仁ろ、フラックス中における金属
弗化物置と金属酸化物量との比を０．４〜ｔｇの範囲に
すれば好ましい結果が得られることが分かった。即ち上
記比率が０，４未満では溶融スラグの粘性が高すぎて流
動性が少なくなシ、アークの突き抜けが困ｍになってア
ークが不安定であｐ又ビード外観も劣化し晶い。これに
対し上記比率が１．６を越えるとスラグの粘性が極端に
低下してスラグが両肯へ押し流され、Ｖ−ルド性が劣化
すると同時にアンダーカットも発生し易すくなる。充填
フラックス中に加えられるその他の成分にりいては特に
制限されないが脱酸剤や合金剤としては。

Ｓ　ｉ　：　０．２〜０．７５−、Ｍｎ　：　１．１−
１６１ｇ　４ｉ：０．０５〜０．２５優、Ｍｏ：０．１
５〜０．７１が特［ｕｔＬ＜、必要［応じ？Ｎ１（０，
７〜２．６１）Ｂ（０，００１〜０．０２１ｇ）を添加
することもあるが、溶接金属の衝撃値を良好とするため
には（Ｍｆｌ／Ｓｉ）比を２．７〜４．８の範囲とする
ことが望ましい。尚これらのフラックスを被包する鋼製
フープは、アーク安定性及び衝撃値の点からＣ量をｏ、
　ｏ　ｇ　＊以下としなければならず、ｔたワイヤ中の
全窒素量は耐電孔性及び衝撃値の点から４０ｐｐｍ以下
とすることが望ましい。

次に耐割れ性とワイヤ中の全水素量の関係について説明
し好適な条件を述べる。ＥＧＷの如く入熱量が２０　Ｏ
Ｋ？／（１１前後に及ぶ比較的大入熱の溶接施工におい
ては、溶接金属中の拡散性水素は逃げやすいとされ、溶
接材料′□中の水素量については従来特別な関心は払わ
れていなかった。ところが。

原油タンクの側１！ｉＶｃ代表される６０キロ級高張力
鋼の溶接や、ＬＰＧタンクの側板に代表される低温用Ａ
ｔ１ｔＡ／ド鋼のＳ接等においては、ＨＡＺの靭性確保
のため比較的高速度低入熱施工条件（約８０にルー以下
）が過ばれるため水嵩による割れを開−にする必ＩＩ！
がある。ところがこの様な大型構造物では予熱や後熱が
困−であるから予熱や後熱なしでもＭ′ｌ！ＩＡれ性を
高レベルに発揮することが望まれ、この様な観点から検
討した結果ワイヤ中の全氷雪量を４〜５５ｐｐｍの範囲
に押えて＃接金劇中の拡散性水素量を低減することが望
ましいことを知見した。ここでぼり全水素量とは、ワイ
ヤ中のポテンシャル水藁を意味し、アルゴンガス中！２
００℃で９０秒間加熱した後抽出される全本案１ｋを示
す。ワイヤ中の全水３ｇ１ｔがｆｉ　５　ｐｐｍを越え
ると＃接金劇中の拡散性水素量が多くなル水訟脆化によ
りミクロ割れが発生しｉめ、更にブロー小−Ａ／４ｈ発
生し易くなり、耐割れ性やｉＩ１１ｇｃ孔性が怠激に劣
化する。他方ブラックス入りワイヤではワイヤ゛送給性
及び耐錆性を良好に保つ目的で表面＆Ｃ満滑剤や防錆剤
を塗布する必要があシ又、上記＃１渭剤や防錆剤は、複
合ワイヤｈＩ！形時の舖清畑と兼用することもあるが、
これには鉱物油等の油脂分の含有が必須であシ、水素に
換算して最低限４ｐｐｍ以上必要である。未発明は１紀
のｔ口（構成されるので以下要約する様な効果を得るこ
とができる。

（１）溶融ブーＶのシールド効果が向上し、屋外の現場
溶接でもシールド効果の過量供給が削減でき。

場合によっては１０１７ｍ以下のＣＯＱ流社でも溶接で
きる。

（２）耐風性が向上し、風速９　ｍ　／　８ｅＯ以下で
あれば防風設備が不要である。

（３）溶接金属の欠陥（ブローナール）が解消される。

（４）水素量を制限′した場合には、溶接金属の耐割れ
性が向上し、予熱や後熱の省略も不能であり、又８０優
程度の温度下にｉいても溶接作業を遂行す、ることがで
きる。

次に本発明の詳細な説明する。

実施例Ｉ Ｓｉ：０．０６７１Ｍｎ：０１１１１Ｐ：０．０１５俤
Ｓ：０．００６係（フープ中のＣ麓は第１．２゛表に併
記）を含むワイヤ用フープ中に＠１表に示す組成のフラ
ックスを充填して複合ワイヤ（１，６Ｗ中）を製造した
。ＨＴ６０　（板ｊｌ［２ｆｓｍ）を−Ｖ開先：ＲＯ”
、＆−）ギャップ：５Ｍで突き合わせ。

予熱なｌ、［ＥＧＷｔ−実施した。Ｖ−Ａ／ドガスとし
てｃｏ２（流ｔｋ′ｉ第１．２表に併記）を流し、裏当
てとして水冷銅当金を用いた。溶接条件は４２０ＡＸ４
ＪＩＶＸ’ｌ　２（ｌｐｍ（ＤＣＲＰ　）とした。

ｆＩＩｗＩ結果＃ｉ第１表に併記する通シであるが、ワ
イヤ番号１〜４が本発明の条件を満足する実施例、ワイ
ヤ番号５〜′１゛６が本発明の条件を満足しない比較例
であり、ワイヤ番号１７．１８はいずれも本発明の条件
を満足するものであるが、本明細書中に述べたその他の
推奨条件を満足せず、若干の問題を残す参考例である。

第１表に示す通りワイヤ番号１〜４は１本発明で定めた
６基本条件（フラックス中の金属弗化物含有量、フラッ
クス中の非金属性物質の含有量。

ツイヤ外皮中のＣ含有量、ワイヤ中の全水素量。

フラックス中のＣａＯ及び／又はＭｇＯの含有量）を満
足し、且つ本明細書中で述べた推奨条件（フラックス中
の金属弗化物と金属酸化物の比）４満足するものである
から１例えばワイヤ１は風速６ｍ／ｓｅｏの下でも良好
な溶接を行なうことができ。

ワイヤ２ＦｉＶ−ルドガス（ＣＯｇ）の送給量が８１／
ｕｓでも良好な溶接を行なうことができた。又ワイヤ８
はシールドガス量が８１７ｕｓで良好な溶接が行なわれ
ると共に湿度が９０憾でもブローホールや割れの発生が
認められなかった。ツイヤ４の場合は、湿度９０１Ｇ、
Ｘ４４ｍ／ｓｅａの悪条件下にＶ−ルドガスが１０１／
騙でもブローホールや割れのない良好な溶接継手が得ら
れた。

これらに対しりイヤ５Ｈ，ワイヤ中の全水素量が２９Ｐ
ｍと極めて少ない。これはツイヤ表面の潤滑剤が少ない
ことにも起因し、ワイヤ送給不良を招いた。ワイヤ６は
逆に６Ｏｐｐｍもの全水嵩を含み、ミクロ割れやプ騨−
ホールの発生が認められた。又ワイヤ７Ｆ１弗素換算量
が０．１８優と少なかったので、ガスＶ−Ａ／ド効果が
不十分であシ、Ｖ−ルドガスがｔＯ／／ｍではプローホ
ーＪｌ／が発生しＸｆｉ性能は８＠であった。ワイヤ８
は逆に弗素換算量が０．５９１１と多かったので、とニ
ームやスパッタが多発して作業性が著しく劣化し丸。ワ
イヤ９は非金属性物質が２．４１Ｇと多い為にスラグの
形成量が過大とな）、スラグの飛び跳ねによってＶ−ル
ドロを島いだ〕アークの不安定を招き、又ビード端にア
ンダーカッＦが認められることもあった。ワイヤ１０は
非金属性物質が０．７１１と少な（Ｖ−ルドガス流量を
１５１／−に高めてもＶ−ルド不足とな〕、ブローホー
ルが発生した。ワイヤ１）ｋ′ｉ綱製外皮中のＣ量が多
い為＃接中［ＣＯが発生して溶滴の爆発が多く１にシ、
アーク不安定　　　　；を招くと共にスパッタ４多発し
１作業性が非常に悪い。ワイヤ１２も同じ（鋼製外皮中
のｃｌが多い為、ツイヤ１１の場合と同様の問題が発生
したが、その他にＣａＯとＭｇＯの含有量合計が本発明
の条件を満足しない為溶融スラグの粘性が低下し、裏ビ
ードにポックマーク状のへこみが発生することがあった
。ワイヤ１８けＣａＯが０．１嚢（ＭｇＯが０憾）であ
った為、スラグの粘性が低下シ、裏ビードにポックマー
ク状のへこみを生じることがあった。ワイヤ３４，１５
．１６はＣａＯやＭｇＯが多いものであシスラグの粘性
が過大であつ九。その為摺動銅当金の上昇に際してスラ
グがひきずり上げられ、ビードにしわや割れが発生し易
かった。

他方ワイヤ１７．１８は１本発明の５基本条件を満足す
るものである為、一応所期の目的は達成できたが、前記
推奨条件を繍足しない為、以下述べる様に若干の開門を
残しえ。ワイヤ１Ｂは金属弗化物と金属酸化物の比が小
さいのでスラグの粘性が大きくなる傾向を見せ、アーク
切れやスパッタの多発を招くことがあった。ワイヤ１４
は上記の比が大きい為スラグの粘性が増大しビード端に
、アンダーカットが発することもあり、又スラグがアー
クによって押しのけられ晶い為スラグＶ−ルド性が低下
傾向を示し、ブローホールの発生を見ることもあった。

出願人　　株式会社神戸製鋼所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｉｌｌ　Ｃを０．０６重量優以下含有する鋼製外皮に７
   ラツクスを充填してなるエレクトロガスアーク溶接用ブ
   ラックス入クワイヤにおいて、ワイヤ全重量に対する弗
   素換算量が０．１６〜Ｏ，ａａ型重量に相当する金属弗
   化物を、フラックス中に含有すると共に、フラックス中
   にＣａＯおよび／ｌたはＭｇＯをワイヤ全重量に対して
   合計で０．１６〜０．４重量暢含有し、さらにフラック
   ス中和含まれる非金属性物質の総量をワイヤ全重量に対
   して１．２〜２．２１Ｊｉ嚢とし、ツイヤ中の水素量を
   ４〜６５ｐｐｍとすることを特徴とするエレクトロガス
   アーク溶接用フラツタス入クワイヤ。 （２、特許請求の範囲第１項においてフラックス中の金
   属酸化物に対する金属弗化物の重量比を０．４〜１、′
   ６にするエレクトロガスアークａｍ用フラックス入りワ
   イヤ。