JPS5920435B2

JPS5920435B2 - 高窒素Ｃｒ−Ｎｉオ−ステナイト鋼被覆ア−ク溶接棒

Info

Publication number: JPS5920435B2
Application number: JP11337476A
Authority: JP
Inventors: 徹野田; 司郎青木; 良平熊谷; 六郎藤本; 久雄前田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1976-09-21
Filing date: 1976-09-21
Publication date: 1984-05-12
Also published as: JPS5337554A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は高窒素Ｃｒ−Ｎｉオーステナイト鋼被覆アーク
溶接棒に係ヤ、特にＮ添加Ｃｒ−Ｎｉオーステナイト鋼
の溶接に際し、高窒素なるが故に被覆アーク溶接金属に
ブローホール発生の問題が生じ、このブローホールの発
生を防止することを目的とした高窒素Ｃｒ−Ｎｉオース
テナイト鋼被覆アーク溶接棒に関するものである。

従来、Ｃｒ−Ｎｉオーステナイト鋼に対し、Ｎが強力な
オーステナイト形成元素であることを利用してＮｉを節
約した経済的な鋼種の開発を目的として、Ｎの添加の研
究が進められていたが、最近はＣｒ−Ｎｉオーステナイ
ト鋼の常温での機械的性質、耐熱特性および耐食性等の
諸性質におよぼすＮの影響を調べる研究が盛んとなつた
結果Ｎがこれらの性能をはるかに向上させる有効な合金
元素であることが明らかとなり、かかる高窒素Ｃｒ一Ｎ
ｉオーステナイト鋼が世界的に実用化される機運にある
。

現在、実用化されている鋼種の例を上げると、高強度ス
テンレス鋼（Ｏ、２Ｎ−１８Ｃｒ−８Ｎｉλ耐熱鋼（Ｏ
、２５Ｍ−Ｏ、ＩＣ−２Ｓｉ−２４Ｃに−１３Ｎｉ−Ｏ
、８Ｍｏ）および耐孔食ステンレス鋼（Ｏ、３５Ｎ−２
５Ｃｒ−１３Ｎｉ−Ｏ、８Ｍｏ）などがある。

しかし、高窒素Ｃｒ−Ｎｉオーステナイト鋼をさらに普
及させる上での問題点は特に溶接棒にあり、高窒素なる
が故に溶接金属にプロ−ホールの発生傾向が非常に強い
。すなわち母材と同一成分の高窒素オーステナイト鋼を
溶接棒の心線とし、従来・から圧倒的に多く市販され
ている溶接棒の被覆剤、すなわち主成分がルチール、石
灰石、螢石のライム・チタニヤ系を単に塗装した溶接棒
では溶接金属において高窒素なるが故にプロ−ホール発
生傾向が強く、特に上向姿勢溶接に於いてはなはだし、
く、補修率が非常に高くなる。したがつてこれに対処
するためには母材と同一成分の棒を溶加材としたＴＩＧ
溶接にたよらざるを得ないが、かかる手段は溶接能率が
非常に低いという欠点がある。

本発明者らは、最近このようなＣｒ−Ｎｉオーステナイ
ト鋼に対するＮ添加に関連して、かかる高窒素Ｃｒ−Ｎ
ｉオーステナイト鋼用溶接材料の公開公報、特開昭５０
−８０９４１をさらに発展させ、高窒素なるが故に溶接
金属中にブローホールが発生し易い欠点を解決し、溶接
金属の耐ブローホール性を向上せしめ、補修溶接による
手直し率を低減させることにより溶接能率を向上させる
手段につき種々検討を重ねた結果、溶接棒の心線に大部
分のＮを添加し、適正な脱酸剤を適量添加すること、被
覆剤の組成卦よび全水分量の限界値を規制すること、の
これら相乗効果により高窒素オーステナイト鋼被覆アー
ク溶接金属の耐ブローホール性が顕著に改善されるとい
う新たな知見を得て本願発明をなしたものである。

即ち本発明は、心線が１０〜３０（：！）のＣｒ、３．
５〜３０％のＮｌｌＯ．ｌ５〜０．５０％のＮを含有し
、且つ心線または被覆材の一方又は両方に心線重量比で
、０．２〜２．５％のＡｌまたは０．２〜５％のＳｉの
一方又は両方を含有し、且つ被覆材全重量に対して２５
−６０％の炭酸塩、１０〜４０％の金属弗化物の配合か
らなる被覆剤を被覆し、さらに被覆剤全水分を０．５％
以下としたことを特二徴とする高窒素Ｃｒ−Ｎｉオー
ステナイト鋼被覆アーク溶接棒である。

以下、本発明を詳細に説明する。

先ず、本発明溶接棒と母材との組み合せによつて得られ
る溶接金属の常温卦よび高温の機械的性３質卦よび耐
食性等を確保するために必要な合金元素｝よび脱酸剤は
心線へ添加しても被覆剤へ添加してもさほど大きい違い
はない。

しかし偏析の少ない良好な溶接金属を得るために少なく
とも主成分となる合金元素のＣｒ｝よびＮｉの大部分は
心３線へ添加して、被覆剤へ配合する金属類はその心
線を用いて目的とする溶着金属化学成分を得るために必
要な調整量程度の少量に留めるべきである。したがつて
本発明は、被覆剤へ配合する調整量の合金元素も考慮し
て溶着金属が偏析の少ないオ４．ーステナイト組織を
得るために心線中にＣｒが１０％以上、Ｎｉが３．５％
以上必要である。しかしながらＣｒが３０％を越えると
鍜造性が劣化し、またＮｉが３０％を越えると溶接金属
のＮの溶解度が減少してブローホール発生傾向が強くな
る。したがつてＣｒ量を１０〜３０％、Ｎｉ量を２．５
〜３０％に制限する。また、Ｎは前述のごとくＣｒ−Ｎ
ｉ鋼に卦いて強力なオーステナイト形成元素であること
、常温の機械的性質、耐熱性卦よび耐食性等の諸性能に
対して顕著な効果を与える必須元素であるが、Ｎを心線
のみへ配合添加した場合、溶着金属へ移行するＮの歩留
が約９０％、被覆剤のみへ配合添加した場合約２０％で
溶着金属が目標とするＮ量を得るには被覆剤中へかなり
の窒化合金粉末を配合しなければならない。

したがつて本発明はＮの大部分を心線に添加する。心線
中のＮ量が０．１５％未満では前述のような諸性能に対
して顕著な効果が得られず、また０．５０％を越えると
溶接金属に｝いてブローホール発生傾向が大となる。

したがつて心線のＮ量を０．１５〜０．５０％に制限す
る。その他、本発明溶接棒の合金成分として機械的性質
卦よび耐食性等の目的とする諸特性に応じて、心線又は
被覆剤の一方又は両方に心線重量比で、０．２％以下の
ＣｌｌＯ％以下のＭｎｌ４％以下のＭＯｌ２％以下のＮ
ｂ卦よび２．５０！）以下のＣｕ等を適宜選択して１種
以上含有することができる。

次に被覆剤中の炭酸塩は分解生成するＣへガスによつて
水素分圧を下げ、溶接金属の耐ブローホール性を良好な
らしめる主成分として被覆吸中へ２５％以上を配合する
。しかし６０％を越えると溶接作業性が悪くなる。した
がつて２５〜６０％に制限する。な訃、ここにいう炭酸
塩とは炭酸石灰、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム卦よ
び炭酸リチウムあるいはこれらの複合添加物等を指す。

また、金属弗化物は溶接金属の水素量と酸素量を下げ、
溶接金属の耐ブローホール性を良好ならしめる主成分と
して被覆剤中へ１０％以上を配合する。しかし４０％を
越えると溶接作業性が劣化する。したがつて１０〜４０
％に制限する。な訃、ここにいう金属弗化物とは螢石、
氷晶石、弗化マグネシウム、弗化リチウム卦よび弗化ア
ルミニウムあるいはこれらの複合添加物等を指す。

その他被覆材には、溶接作業性｝よび溶接棒の生産性を
良好とする目的で、又は溶接金属の合金成分の調整用の
補助成分として、２０％以下の硅砂、硅灰石、カリ長石
、アルミナ、マグネシアクリンカー、ルチール、チタン
酸カリ、人造マイカ、１０％以下のセリサイト、タルク
卦よび３０％以下の金属粉末等の１種または２種以上を
配合することができる。さらに、脱酸剤としてＡｌ（！
：．Ｓｉを添加すること卦よび被覆剤中の全水分量を規
制することは心線へ大部分のＮを添加し、被覆剤中の炭
酸塩卦よび金属弗化物の配合量の規制とともに本発明の
主な特徴であ虱これらの相乗効果によ漫高窒素オーステ
ナイト鋼溶接金属の耐ブローホール性が顕著に改善され
ることを見いだした。

脱酸剤としてはＡｌ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｍｎなどが通常用い
られるが、Ａｌ，Ｓｉ以外では高窒素オーステナイト鋼
溶接金属の耐ブローホール性の改善に顕著な効果はなく
、したがつて脱酸剤としてＡｌとＳｉを添加する。

すなわち、Ａｌは心線または被覆剤の一方又は両方に心
線重量比で、０．２％以上を添加し、且つ被覆剤全水分
を０．５％以下に制御することにより高窒素オーステナ
イト鋼溶接金属の耐ブローホール性が顕著に改善される
。

Ａｌの量は多いほど効果が大きいが、２．５％を越える
と溶接金属の耐われ性が劣化する。したがつて被覆剤全
水分量を０．５％以下に制御し、且つＡｌを心線または
被覆剤の一方又は両方に心線重量比で、０．２〜２５％
に制限する。また、Ｓｉは心線または被覆剤の一方又は
両方に心線重量比で０．２％以上を添加し、且つ被覆剤
全水分を０．５％以下に制御することにより高窒素オー
ステナイト鋼溶接金属の耐ブローホール性が顕著に改善
される。

Ｓｉの量が多いほど効果が大きいが５０ｔ）を越えると
溶接金属の耐われ性が劣化する。

したがつて被覆剤全水分量を０．５％以下に制御し、且
つＳｉを心線また被覆剤の一方又は両方に心線重量比で
０．２〜５％に制限する。Ａｌ｝よびＳｉを心線または
被覆剤の一方又は両方に心線重量比でそれぞれ０．２％
以上添加し、且つ被覆剤全水分を０．５％以下に制御す
ることにより、高窒素オーステナイト鋼溶接金属の耐ブ
ローホール性が顕著に改善される。

Ａｌ｝よびＳｉの量は多いほど効果が大きいが、Ａｌは
２．５％を又Ｓｉは５（：Ｆｂを越えると溶接金属の耐
われ性が劣化する。したがつて被覆剤全水分量を０．５
％以下に制御し、且つＡｌ｝よびＳｉを心線または被覆
剤の一方又は両方に心線重量比で、それぞれ０．２〜２
．５％｝よび０．２〜５％に制限する。その他、本発明
溶接棒は、溶接金属の機械的性質、耐熱特性卦よび耐食
性などの諸性質の調整のために、Ａｌ又はＳｉの一方又
は両方と共に心線又は被覆材の一方又は両方に心線重量
比で、３％以下のＴｉｌ３％以下のＺｒｌＯ．５％以下
のＣａ等の脱酸剤を補助成分として１種以上適量添加す
ることもできる。以上のように本発明は、心線へ大部分
のＮを添加し、被覆剤中の炭酸塩卦よび金属弗化物の適
正な配合量を規制し、脱酸剤としてＡｌとＳｉの適量の
添加と、被覆材全水分量を規制し、これらの相乗効果に
よジ高窒素オーステナイト鋼溶接金属の耐ブローホール
性が顕著に改善されることが明らかである。

ここで溶接棒の製造法について言及すると、高窒素Ｃｒ
−Ｎｉ鋼心線｝よび被覆剤粉末を準備し、被覆剤粉末を
水ガラス（硅酸カリ水溶液、硅酸ソーダ水溶液）などの
バインダーで混和して、それぞれの心線へ被覆し、３５
『Ｃ〜４５０℃で１時間以上乾燥、焼成した後、被覆剤
全水分量をＡＳＴＭＡ３ｌ６の方法によつて測定し、０
．５％以下に制御．されていることを確認する。

以下に本発明の実施例について述べる。

実施例第１表に供試心線の化学成分を示す。

これらのうち記号Ｂは２０％Ｃｒ−１１％Ｎｉステンレ
ス心線であり、Ｎ含有量は０．０４％で本発明外のもの
である。心線寸法は直径４．０ｍ７！Ｌ．長さ３５０ｍ
ｍとした。第２表にこれら心線と被覆材との組み合せに
よる溶接棒組成を示す。

第３表にこれら溶接棒の溶着金属の化学成分を示す。

第４表にこれら溶接棒による溶接金属の耐ブローホール
性試１験に用いた溶接母材の化学成分を、第５表に耐ブ
ローホール性試験結果を示す。

溶接金属の耐ブローホール性試験は板厚１２ｍｍ高窒素
Ｃｒ−Ｎｉオーステナイト鋼、７００のＶ型開先、突合
せ溶接継手を下向溶接姿勢、立向溶接姿勢｝よび上向溶
接姿勢で溶接し、ＪＩＳＺ３ｌＯ６によるＸ線透過試験
によや、第１種欠陥（ブローホール｝よびこれに類する
丸みを帯びた欠陥）の等級分類により行なつた。各溶接
姿勢での溶接電流は下向溶接で１３５（Ａ）立向｝よび
上向溶接では１１５（４）であり又溶接速度は下向溶接
で１５〜２０（Ｃｍ／Ｍｉｎ）、立向卦よび上向溶接で
は５−１０（Ｃｗｖｍｌｉｎ）である。

Claims

【特許請求の範囲】

１心線が１０〜３０％のＣｒ，３５〜３０％のＮｉ，
０．１５〜０．５０％のＮを含有し、且つ心線または被
覆材の一方又は両方に心線重量比で０．２〜２．５％の
Ａｌ又は０．２〜５％のＳｉの一方又は両方を含有し、
且つ被覆材全重量に対して２５〜６０％の炭酸塩、１０
〜４０％の金属弗化物が配合された被覆材を被覆し、さ
らに被覆材全水分を０．５％以下としたことを特徴とす
る高窒素Ｃｒ−Ｎｉオーステナイト鋼被覆アーク溶接棒
。