JPS59179289A - 極厚低合金高張力鋼板用エレクトロスラグ溶接ワイヤ - Google Patents

極厚低合金高張力鋼板用エレクトロスラグ溶接ワイヤ

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Publication number
JPS59179289A
JPS59179289A JP5471683A JP5471683A JPS59179289A JP S59179289 A JPS59179289 A JP S59179289A JP 5471683 A JP5471683 A JP 5471683A JP 5471683 A JP5471683 A JP 5471683A JP S59179289 A JPS59179289 A JP S59179289A
Authority
JP
Japan
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welding wire
strength
wire
toughness
weld metal
Prior art date
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Pending
Application number
JP5471683A
Other languages
English (en)
Inventor
Morihiro Kumagai
熊谷 守浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPS59179289A publication Critical patent/JPS59179289A/ja
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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
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053Fe as the principal constituent

Landscapes

  • 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、極厚低合金高張力m板用エレクトロスラグ溶
接ワイヤに関するものであって、さらに詳しくは溶接部
の熱処理を行なった場合に539/關′以上の引張強さ
と3’1g−m以上のvB−20とを示す溶接金属の得
られるエレクトロス2グ溶接ワイヤに係るものである。
ここにいう極厚低合金高張力鋼板とは、板厚75〜20
0間、化学成分は人STM  A299−78の規格内
にあるものである。
このような極厚低合金高張力鋼板はボイラおよび圧力容
器用として従来から広く使用されているものの一つであ
るが、エレクトロスラグ溶接により溶接施工を行なうと
溶接時の入熱が桁違いに太きいため溶接金属をにじめと
する溶接部の結晶粒が著しく粗大化し、得られる強度・
靭性セともに大幅に低下し、鋼板規格を安定して満足す
ることが困難であったため、はとんどの場合、他の溶接
法が適用されているの、が現状である。
すなわち、このような極厚低合金高張力鋼板に要求され
る機械的性質の要点は引張強さとVノツチシャルピー衝
撃吸収エネルギーとであるが、引張強さについてu 5
3 KW/mx”程度以上、吸収エネルギーについては
約−20℃以上の温度域で3Kg−m程度以上の値が規
格化されている場合が多い。溶接金属についても同程度
の機械的性質が要求されるが、このよう六極厚低合金高
張力鋼板の場合、エレクトロスラグ溶接法の適用によっ
て規格を安定して満足することは従来非常に困難であっ
た。
そこで、極厚鋼板のエレクトロスラグ溶接施工において
は、溶接後の熱処理として焼ならし焼戻し処理を行なっ
て結晶粒の微細化および靭性の改善を図るのが普通であ
る。しかしながら、このように焼ならし焼戻し処理を行
なっても、極厚低合金高張力鋼板のエレクトロスラブ溶
接金属の場合は、靭性は十分改善されても引張強さは5
3 Kq/u″未満であるか、あるいは引張強さが53
に9/u1以上あるようにすればvE−20が3 k−
4未満の不十分な靭性値しか得られないという結果が#
1とんどであつで、引張強さ・靭性値ともに要求を安定
して満たすことに非常に困難と考えられていた。
本発明者は以上のような実情に鑑み、極厚低合金高張力
鋼板をエレクトロスラグ溶接して、強度および靭性がと
もに鋼板規格を満足するような溶接金属を得るために、
熱処理後の溶接部の機械的性質に及ばず溶接ワイヤの化
学成分の影響を検討した。そして種々の多大の実験研究
の結果、目標を安定的に達成できる溶接ワイヤの化学成
分範囲のあることを見出した。
本発明はこの新しい知見に基づいて完成されたものであ
り、強度・靭性の規格をともに安定して満足することが
困難であった従来技術の欠点を解決することによって業
界の要望に応えるものである。
すなわち本発明者は、極厚低合金高張力鋼板のエレクト
ロスラグ溶接金属について、熱処理後に53Kg/ln
、*’以上の引張強さと3に9−m以上のv Fr −
20という靭性値をともに安定して得るために、特定成
分範囲の母材を用いた場合の溶接金属の機械的性質に及
ばず溶接ワイヤの化学成分の影響について幾多の実験研
究を行ない、その成果である新しい知見に基づいて本発
明を完成したものであって、溶接ワイヤの必須化学成分
として0.Si。
Mn 、 C++ 、 Ni 、 Cr 、 Mo 、
V  について適正範囲を限定して十分な靭性値が安定
して得られるようにするとともに、かかる限定範囲内に
おいて引張強さに及汀す化学成分の影響度を研究して、
後述するようにTSE値と名付けた指標値(410+5
 S i + 8 M n + 280 u + 5 
N + + 2 Or + 7 M o + 32 V
 )を提案し、このTSE値が28以上になれば溶接金
属の引張強さが確実に534/rm’以上となるととも
にVノツチシャルピー衝撃吸収エネルギーvE−20が
3に9−m以上となるような溶接ワイヤ全提供するもの
である。
すなわち本発明セ極厚低合金高張力鋼板用エレクトロス
ラグ溶接ワイヤであって、v!%でに:0.0 e〜o
、、t 8 % 、 Si : 11.05=0.45
%。
Mn : 0.611〜1.80%、 On : (1
,14〜t1.38%。
Ni   二  〇、1 0 〜0.5 0  %  
、  Cr   :  O,J   O−0,45%。
Mo : 0.J O〜(1,60%、 V : 0.
01−0.05%。
P≦0.020 % 、S≦0.020 % 、残部F
e および付随する不可避的不純物よシなるとともに4
10+5Si+8Mn+280u+5Ni+2Or+7
M。
+32■≧28(ただし元素記号に各成分の重量%を示
すンなる条件を満足することを特徴とする極厚低合金N
長刀鋼板用エレクトロスラグ溶接ワイヤである。
以下に本発明の成分限定理由について詳細に述べる。
本発明において、溶接ワイヤ中のc邦は0.06〜0.
18%に限定される必要がある。Cは溶接金属の強度を
高める効果の大きい元素であ]、ワイヤ中のO量が0.
06 qb未満となると強度不足の傾向となるが、これ
金他の高価な元素で補うことに経済上の観点から好まし
くない。1だ0.18%全超過すると溶接割れ感受性が
高まる一方、靭性も低下するようになる。
本発明において溶接ワイヤ中のSi量は0.05〜0.
45%に限定される必要がある。 Siは溶接金属にお
いて最も重要な脱酸元素であシ、溶接金属の気孔発生を
防止するためには溶接ワイヤ中には0.054以上のS
i量が必要であるっ しかしながらSl量が0.45 
%を超過すると溶接金属の延性が減少し靭性も低下する
ようにカる。
本発明において溶接ワイヤ中のPJn刊は0.60〜1
.80%に限定される必要がある。 λ4nは脱酸元素
の一つでもあシ、溶接金属の強度および靭性全向上する
作用も太きいが、0.60%未満ではその効果の不足を
他の成分で補うのが困難となる。
また1、80%を超過すると、溶接金属の延性が減少し
靭性も低下するようになる。
本発明において溶接ワイヤ中のOu刊に0.14〜0.
38%に限定される必要がある。 Ouは炭化物を形成
しないけれども、固溶強化作用によって溶接金属の強度
な・高める作声が太きい。溶接ワイヤ中にOu k O
,J 4%以上添加することによって溶接金属の強度水
準が確実に向上する。しかし力がら帆38%を超過する
とか間割れ感受性が高くなる。
本発明において溶接ワイヤ中のNi・号は0.10〜0
.50%に限定される必要がある。 Niも炭化物を形
成しないけれども、やにり固溶強化作用によって溶接金
属の強度を高める作用がある。Niはまた靭性全改善す
る作用の大きい元素でもあるが、Ni添加の効果を現わ
すためKはLl O1以上添加する必要がある。しかし
過剰なNi1d溶接割れ感受性金高めるので0.50チ
以下にしなければ力らない。
本発明において溶接ワイヤ中のOr骨に0.10〜0.
45%に限定される必要がある。 Orも溶接金属の強
度を高めるのに有効であるが、その明瞭な効果を得るた
めには0.101以上添加しなければならない。しかし
ながら帆45%を超過すると靭性が低下するようになる
本発明において溶接ワイヤ中のMo量は0.lO〜0.
60%に限定される必要がある。 Moは強度の向上、
耐焼もとし脆化性の向上、適月であれば靭性の向上等の
作用を有するが、o、io%未満ではこのような効果が
顕著でない。また0、60チを超過すると、靭性が低下
するようになる。
本発明において溶接ワイヤ中のVは0.01〜(1,0
5%に限定される必要がある。vH強力な炭窒化物形成
元素であるが、0.01%未満であると微量過ぎて溶接
金属の機械的性質に及ばず効果が大きくない、0.01
〜0.05%の範囲であると溶接金属の靭性を劣化する
ことなく5強度改善の上に顕著な効果が認められる、し
かしながら0o05優を超過して増加すると溶接金属の
靭性が不安定となるので、このような添加は避けるべき
である。
寸たPおよびSは靭性を低下させる元素であり、付随す
る不可避的不純物の範啼に入るものであるともいえよう
が、通常の規格に定められているような≦0.035%
の制限範囲では目標の靭性を保証することは困難である
。溶接ワイヤ中のPおよびSをそれぞれ≦0.020 
%に限定すれば、PおよびSに起因する靭性の低下は僅
かであり、本発明の効果を不安定にするようなことはな
い。
以上述べてきたごとく、本発明の溶接ワイヤにおいては
各成分について成分範囲がそれぞれ限定されているが、
これは溶接金属の靭性を十分な値にすることを念頭にお
いて、かかる観点から限定を行なったものであって、各
成分が限定範囲内にあっても下限に近い成分が多数ある
場合は溶接金属の強度が不十分となることもあシ得ると
いう知見を本発明者は実験の結果得たのである。そこで
この難点を解決するためにこれらの結果を解析して前記
成分範囲内において各成分が溶接金属の強度に寄与する
度合を求め、各成分の重量%から引張強さの増加を計算
する係数を得た。そして各限定成分について係数と重量
%との積を計算してこれらの総和1TsE値と名付けた
すなわち、T8”(tKに各元素記号がそれぞれの成分
の溶接ワイヤ中における重量%を表わすとすると 410 + 5 S i + 8 M n + 28 
Cu + 5 N i + 20 r + 7 M 。
+32■ で与えられるのであるが、各成分がそれぞれ
の限定範囲内で大幅に増減しても溶接金属の引張強さが
53Kf/+yx’以上の値であるためにはTSE値が
28以上あれば十分であることを本発明者は知見し、こ
れ((基づいてかかる限定を行なったものである。
次に本発明の効果全実施例によってさらに具体的に説明
する。第1表に供試鎧板の成分ケ示すもの7ある。
第1表  供試鋼板の化学成分(重量%)供試鋼板11
−1AsT  A299−78の規格に準じて製造され
たものであって、板厚127 藺である。
実験に用いた供試7ラツクスの成分は第2表に示すごと
くであって、通常のエレクトロスラブ溶接用フラックス
である。
第2表  供試フラックスの成分(重t%ンまたエレク
トロスラブ溶接は摺動式水冷銅当金を用いた突合せ方式
で行なわれ、溶接条件ニ第3表に示すごとくである。
第3表  客扱条件 溶接後の熱処理としては、900℃X4時間−十空冷の
条件による暁ならし全行なった後。
625℃×8時間−→炉冷の条件による焼なましを行な
った。
用いた供試ワイヤの化学成分およびTSE値を第4表に
、得られた溶接金属の成分および機械的性質を第5表に
示す。
第4表においてワイヤA I 、 2 、3 、5 、
6は、いずれも従来ワイヤであり、ワイヤA4,7.8
は本発明ワイヤである。
第5表において、試験扁1は軟鋼および50L/w”級
高張力鋼のエレクトロスラグ溶接用として通常使用され
る基本成分系のワイヤを用いた場合であるが、溶接ワイ
ヤのTSE値が28未満であることに対応して引張強さ
も53 h/藺’には若干不足している。
試験屋2もやはシ基本成分系の市販ワイヤを使用するも
のであるが、溶接ワイヤ中のMn添加景を増加して改良
を図った効果が現われて TSE値は28以上となって
引張強さも53 KW/m’以上とはなったものの、溶
接ワイヤ中のMn量その他が本発明の限定範囲を外れて
いるためvB  20が3 Kg −m未満であって不
十分である。
試験扁3は低合金高張力鋼のエレクトロスラグ溶接に通
常に使用される Mo添加系のワイヤを使用するもので
あるが、溶接ワイヤの ’I’ S B値が28未満で
あるため引張強さも53 Kq/rgX未満である。
試験A4は本発明のワイヤを使用する例の一つであって
Mn、Mo’j5特に増量して強度改善を図ったもので
ある。 TSE値が28以上であることに対応して、引
張強さも53 Kf/mX以上となっている。またvB
−20も目標の3に9−m以上の値である。
試験点5は、低合金高張力鋼用として通常に使用される
Ni −Mo−Ti添加系の溶接ワイヤによるものであ
る。 TSB値が28以上であるため、強度は十分であ
るが、  Mn量等が本発明の駆足範囲を外れていて、
vB−20H不十分である。
試験扁6は市販のOu −Ni −Or系の溶接ワイヤ
を使用するものであるが、 TSB値が28未満である
ことに対応して引張強さも53にり/WIs″未満であ
る。
試験A7け本発明のワイヤによるものであり、化学成分
はいずれも限定範囲内にあるとともにTSE値も28卯
、土となっている。引張強さもvE−20も目標を満足
しており本発明の有効性を示している。
試験A8も本発明のワイヤによるものであるが、試験A
7に比べてOi高めたものである。THE値の上昇によ
り引張強さは上昇している。vE−20は若干低下する
が目標の3 h −m以上の値が得られている。
このように、従来ワイヤの適用によっては、極厚低合金
高張力鋼板のエレクトロスラブ溶接において、溶接金属
の機械的性質が靭性の基準量としては一20℃における
Vノツチシャルピー衝撃試験時の吸収エネルギーすなわ
ちvE−20が3Kg−□  ゛以上であルながら引張
強さが安定して53 Ky/lu+’以上であるように
することは困難であるが2本発明に、従来ワイヤのこの
ような不十分な点全解決して、所要の強度を安定的に得
られるようにすることを可能とし、本発明ワイヤの適用
によ勺、極厚低合金高張力鋼板のエレクトロスラグ溶接
において、3 K9− m以上のvE−20と53 k
/ys’以上の引張強さとを兼ね備える溶接金属を安定
して得ることができるという大きな効果が達成され、産
業の発展に貢献する所、極めて大である。
代理人 弁理士  秋 沢 政 光 他2名

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  極厚低合金高張力鋼板のエレクトロスラグ溶
    接に使用するワイヤであって、重t%で0  :  0
    .0 6 〜0.18 % 。 Si : 0.115〜0.45係。 Mn  :  0.6 0 =  1.8 0  % 
    。 Ou  :  n、]  4 #0.3 8 % 。 Ni : 0.10〜0.50係。 Or : 0.10−0.45%。 Mo : 0.10〜0.60%。 V : 0.01〜0.05%。 P≦ 0.0 2 0  % 。 S ≦0.0 2 0  % 。 残部Feおよび付随する不可避的不純物よシなるととも
    に、 410+58i+8Mn+280u+5N++20r+
    7 M o + 32 V≧28 (ただし元素記号に
    各成分の重量%を示す〕なる条件を満足することを特徴
    とする極厚低合金高張力鋼板用エレクトロスラグ溶接ワ
    イヤ。
JP5471683A 1983-03-30 1983-03-30 極厚低合金高張力鋼板用エレクトロスラグ溶接ワイヤ Pending JPS59179289A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107138872A (zh) * 2016-03-01 2017-09-08 天津大学 提高碳钢焊接接头耐二氧化碳腐蚀的实芯焊丝及其应用
CN111918748A (zh) * 2018-03-27 2020-11-10 奥钢联汽车零部件林茲股份有限公司 涂层钢板的焊接方法

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CN107138872B (zh) * 2016-03-01 2019-04-30 天津大学 提高碳钢焊接接头耐二氧化碳腐蚀的实芯焊丝及其应用
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