JPS59223195A - Cr↓−Mo系低合金鋼の潜弧溶接方法 - Google Patents

Cr↓−Mo系低合金鋼の潜弧溶接方法

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JPS59223195A
JPS59223195A JP9559983A JP9559983A JPS59223195A JP S59223195 A JPS59223195 A JP S59223195A JP 9559983 A JP9559983 A JP 9559983A JP 9559983 A JP9559983 A JP 9559983A JP S59223195 A JPS59223195 A JP S59223195A
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JP
Japan
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alloy steel
low alloy
submerged arc
less
arc welding
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Pending
Application number
JP9559983A
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English (en)
Inventor
Isao Sugioka
杉岡 勲
Saneji Nishimura
西村 實治
Masao Kamata
政男 鎌田
Akitomo Sueda
明知 末田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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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
    • B23K35/308Fe as the principal constituent with Cr as next major constituent

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (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、Or−Mo系低合金鋼の潜弧溶接方法に関す
る。特に朽厚板のOr−Mo鋼の潜弧溶接において高温
での長時間の応力除去焼鈍(以下SRという)後も溶接
金属は高い靭性を保有しつつ、強度が顕著に改善され、
かつ、高温での長時間使用中に生ずる脆化(以下使用中
脆化という)の程度が極めて少ない溶接部を得ることが
できる潜弧溶接方法に係るものであるっ 本願にいうOr −M o系低合金鋼とけ、21/4O
r−IMo鋼に代表され、石油精製用反応筒、石炭液化
装置をはじめとする化学工秦用各種高瀉圧力容器等を製
作する材料として従来から広く使用されている。
これら構造物は近年益々高湛高圧化、大型化の傾向にあ
り、使用鋼板も極厚化、高強度化の方向にある。そのた
めSR条件は高温でかつ長時間必要となり、溶接金属に
対して高強度化の一層の改善が産業界から要望されてい
る。この場合、もし高強度化のみの達成で十分であれば
、課題の解決は比較的容易である。しかし実際には水圧
試験時および特に寒冷地での操業時等における破壊を防
止するためには、高い強度と同時に十分な靭性を溶接部
に備えることが必要とされ、これらを満足する溶接材料
の開発が強く望まれているゆえんである。
従来のOr −M o系潜弧溶接方法では、高強度化を
計れば靭性が劣化し、高靭化を計れば低強度となり前記
要望に十分こたえ得る性能を有するものでなかった。
また、上記構造物が高m(300〜500℃)で長時間
使用されると部材の脆化が問題となり、この使用中脆化
の少ない性質をもつこともその溶接部の必要な条件にな
っている。
これら諸性能は強度向上を計ると、いずれも劣化傾向を
示し、溶接入熱量の比較的大きい潜弧溶接の場合特に溶
接材料の開発がむずかしい問題となっていた。
一方、これら溶接金属の強度靭性および使用中脆化特性
に影響する大きな要因としてS几条件がある。Or−M
o系低合金鋼は、一般に溶接熱影響による溶接部の硬化
部を軟化して、残留応力を除去するなどの目的のために
、溶接後熱処理としてSRを行うことが必要とされる。
この8Rにおいて温度が高いほど、また同じ温度でも保
持時間が長いはど、暁なましの過程は大きく進行する。
この温度および時間の効果を示すパラメータとして(2
)式に示すNo目omon −J a ff eの焼も
どしパラメータ(P)が広く用いられている。
CP) = T (20+togt ) X 10−”
 −−−f2+式%式% Or−Mo系低合金鋼の溶接施工において、〔P〕の下
限は比較的低温、短時間のSR条件で18.5付近であ
り、上限は構造物の大型化、鋼板の極厚化にともない 
CP)は高温、長時間のSR条件となり21.0付近に
ある。
本発明者らは、潜弧溶接材料において、前記高温、長時
間のSR条件下で所定の強度が得られ。
靭性および使用中脆化についてワイヤ成分および組合せ
7ラツクスについて詳細に検討を行なった。
その結果、靭性が良好で使用中脆化が極めて少々い高強
度溶接金属が得られる潜弧溶接方法を見い出した。
すなわち、本発明者らはワイヤ成分として溶接金属の強
度向上にかなり寄与する元素であるC1Si 、 Mn
 、強力に寄与する元素(炭化物生成元素)であるV 
、 Nb 、 Tiさらにその他NおよびBを454℃
における高温引張強さく以下T8a!454℃という)
、前記8R後の衝撃値(以下マEas8Bという〕、お
よび8R後さらに加速脆化処理(以下G、E、5tep
 Coolingという)後の衝撃値(以下vE8R+
soという)について性能劣化のもつとも少ない潜弧溶
接材料を検討した。その結果状のことが明らかとなった
即ちワイヤ成分中0.81.MnはTSat454℃へ
の寄与はそれ相当にあるがCについては高温われ、また
Si、MnについてはvEsR+80を劣下させる。、
V 、 Nb 、 Tiの単独あるいは複合添加はTS
at 454℃ を著しく向上させるがvE asSf
tおよびvEsR+soを劣化させる。
しかし、これらV 、 Nb 、 Tiの単独あるいは
複合添加したワイヤKNを適量範囲含有せしめるとTS
 at 454 Cを著しく向上させるとともに、vE
 as 8R,、vES R+SO劣化がきわめて小力
いことが明らかとガつた。
また、at量のBを添加することによりvE as 8
 R。
vEsR+80がさらに改善されることがわかった。
7ラツクス組成の塩基度については、Tha1454℃
には大きく影響しないが、vBassR。
vB8 n + 80に大きく影響し、塩基度Bが低い
と劣化し塩基度Bが高いと良好な結果が得られることが
わかった。
さらに要約すれば、V、Nb、Tiの単独あるいは複合
添加KNを適量範囲含有せしめたワイヤまたは、それら
に微量のBを添加したワイヤと高塩基性ブランクスとを
組合せて溶接することにより前記諸性能の劣化がなく溶
接金属の強度向上の効果が得られることが明らかとなっ
たものである。
本発明は以上の知見にもとすいてなされたものであって
、その要旨とするところは5重量%で0:0.07=0
.17e6,8i :o、2o憾未満。
Mn : 0.40%以上1.10 %未満、 Or 
: 1.8=3.5%、 Mo : 0.8〜1.2係
を含有し、さらにV : 0.101未満、Nh:0.
06%未満、TI=0.30 %未溝の1種又は2種以
上をV+2Nb+0.3 TIで0.02〜0.15%
、 N : 0.0080〜0.0180%含有し、必
要に応じ、さらにB:o、o o i〜0.015 %
を含有する鋼ワイヤと、下記(11式で示される塩基度
Bが1.40以上の高塩基性溶接用ブランクスとを組合
せて溶接することを特徴とするOr−Mo系低合金鋼の
潜弧溶接方法にある。
塩基度B Oao+M90+Bao+oaF2 +0.5 (Mn
04−FeO)+Nal針4叶Li、O8iO* + 
0.5 (At20s + Ti(h )・・−・・・
・・・(1)式 %式%) 以下に各成分の数値限定理由を述べる。なお。
本発明の区分限定は基本的にはすでに述べたごとくワイ
ヤ諸成分の相乗効果および共存効果、さらにブランクス
組成の塩基度との組合せ効果にもとすいてなされたもの
であることはいうまでもないが、その他の要因からの限
定も含めて以下に説明する。
まず、ワイヤ成分中Oは0.07〜0.171である必
要がある60.07未満では溶接金属の醗素含有量が増
加しvB as S R、vESR+ Soが低下する
。しかし0.17%を超えると、溶接時高瀉われが生ず
る危険がでてくる。
旧は0.20係未満とすることが必要である。
0.216以上であると、vE8R+soが低下する。
Mnは0.40 %以上1.10憾未満である必要があ
る。0.4係未満であると@  vEaa 8 Bが低
下する。
また1、10%以上であると、vB8R+soが低下す
る。
■は0.10%未満とすることが必要である。
0.10%以上であると、TS al 454℃は向上
するもののvB as SR、vE SB+ 80が低
下する。
Nbは0.06 ’1未満とすることが必要である。
0.06%以上であると、TS at 454℃は向上
するもののvB as SR、vE 8R+ 80が低
下する。
Tiは 0.304未満とすることが必要である。
0.30係以上であると、TS al 454℃は向上
するもののvE as SR、vE SB+ Soが低
下する。
また、前記V 、 Nb 、 TIのllt又は2種以
上のV+2Nb+0.3Tiで示す合計が0.02〜0
.15憾である必要がある。0.024未満であると、
TS at 454℃向上の効果がない。0.15 ’
1を超えると、vE ayISB 、 vE SB+ 
80が低下する。
Nはo、o o s o〜0.0180%である必要が
ある。
0、G O80%未満であるとTS at 454℃向
上に効果がない。0.0180%を超えると溶接時にピ
ットブロホールが発生する。
また、本発明に用いられるワイヤにBを0.001〜0
.0151添加することにより、さらにvE am S
R、vE 8R+ Soが改善される。しかし0.00
1%未満ではその効果が低く、0.015%を超えると
溶接時に高温われが発生するようにな〕好ましくない。
本発明はOr−Me系低合金鋼を対象とするものである
から耐酸化性、耐クリープ性を確保するため母材に相当
するOrおよびMoを溶接金属に適当量含有する必要が
ある。ワイヤ中Or 1.84未満、 Mo O,8’
1未満であると本発明における溶接金属の強度向上効果
が微弱に表る。しかしOr3.5%超、Mo 1.2 
’!= 超では、硬化性が大とな〕。
溶接われの発生およびvEas 8R、vE8R+ 8
0の低下が大で好ましくない。
なお、その他の微量元素としては以下の範囲で許容でき
るものである。
Pく0.020%、8<0.020%、Az<、o、a
s憾。
Ni<0.40%、01く0.2096さらにSn 、
 Sb 、 As はできるだけ少ないのが好ましい。
次に組合せフラックスは塩基度Bが1.40以上である
必要がある。、1.40未満であると前記本発明に用い
られるワイヤと組合せても溶接金属中の酸素量が増加し
、  vE as SR、vE SR+ Soが低下す
る。
なお5組合せフラックスは製造方法によ夕焼成型フラッ
クスや溶融型フラックス等のタイプのものがあるが5本
発明においては当然ながらどのようなタイプを使用して
もよい。
以下に本発明の実施例について説明する。
第1表に示す組成の板厚100wのAS’rM人387
Gr22鋼(2’/40 r −I M o鋼)を第1
図に示すU溝開先とし、第2表に示す組成のワイヤと第
3表に示す組成の7ラツクスとを種々組合せ、溶接電流
600人、溶接電圧30v1溶接速度30儒/―の条件
で溶接した。
尚、第1図中、H: 100m4 h : 80sa+
tL : 20 w、  R= 101111b  θ
:4°である。
溶接終了後、温度705℃、保持時間26 hr、(P
) −20,94のSRを行い、板厚の轟 の部分の溶
接金属部から直径10ma+’の高温引張試験片、また
同じく板厚のh の部分からJ I84号シャルピー試
験片を採取し各試験に供した。
また% SR後の溶接試験片の一部を第2図に示す()
、E、8tep Cooling  を行ない、それよ
JSRしたままのものと同様、板厚のh の部分よりJ
IS4号シャルピー試験片を採取し試験を行なった。
なお、この()、E、5tep Cooling  と
は耐使用中脆化を短時間(約15日間)で調べる目的で
開発された加速脆化処理である。
試験を行なった溶接金属の各種性能を第4表に示した。
第4表には、SR後の454cでの短時間高温引張強さ
CKgf/ !1)で、8几後の衝撃値を一30℃での
吸収エネルギー(〜f−m)で、さらにG、’B、5t
ep Oooling 後の衝撃値を一30℃での吸収
エネルギー(hf−m)で示した。
それらの結果5本発明を満足するワイヤおよびフラック
スを用いた試験例1,2,3,4,5゜6および試験例
7は、高温引張強さが高く(普通454℃での強度は4
6 ”/ s以上が要求され翼菖 る)、かつvE−3(yc/C3ft)、vB−300
c  (SR+SC)の値はともに良好な値を示し穴。
比較例中試験例8および試験例9は、ワイヤ(W3 、
W5 )は本発明を満足する成分であるが組合せた7ラ
ツクスP3およびF4の塩基度Bが低いため高温強度は
良好表ものの、 vB−3o=C(SR)、vE=3(
joc ’ (S R+ S O)の値が非常に悪い。
試験例10は、ワイヤW6のS+およびMnが高すぎる
ためvE=3゜=ε (Sl’L+SO)が非常に悪い
試験例11は、ワイヤW7の、Nbが高すぎvE−3(
j’(、(SR) 、 vB −30’C(SR+SO
) カ悪イ。
試験例12は、ワイ−? W 8 (D V+ 2 N
b+ 0.3 Tiが高すぎVB−t6=c  (S 
R1) 、 vE−30’C(SR+80)が悪い。
試験例13il″t%ワイヤW9の■が低いため高温強
度が低い。
試験例14は、ワイヤWIOのNが低いのでvE、−3
0−c(SR) 、vE =3g−(、(SR+80)
が悪い。
試験例15は、ワイヤWllのV+ 2 Nb + 0
.3 TiとNが低いため、高温強度が低い、 試験例16は、ワイヤwitのV+ 2 Nb + 0
.3TiおよびNが低く、さらに組合せフラックスF3
の塩基度Bが低いので、高温強度、vB=3o=c、 
’(SR)bvB −30−(−(S R+ S (3
)いずれも低い。
試験例17け、ワイヤW12のNが高すぎるため溶接時
ビットが発生したので溶接を中断した。
舎 φ 悟 卦 覇 城 艦 転 特開昭59−223195(6) 以上の実施例にも示されているように、 Or −Mo
系低合金鋼の潜弧溶接において本発明方法によれば、高
温で長時間のSR後も、溶接金属の強度を顕著に改善す
ることができ、かつそれにともなう靭性の低下が極めて
少なく、耐使用中脆化特性も良好な溶接部が得られるも
のであシ、本発明の工業的価値は極めて高いものである
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例における鋼板の開先形状を示す
図である。 第2図は2本発明の実施例における加速脆化熱処理を示
す図である。 代理人 弁理士  秋 沢 政 光 信2名 0 494− □!門芙

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%でC:0.07〜017%+ 8 + :
     0.’20%未満、Mn:0.40%以上1.10%
    未満、Cr:1.8 A−3,5%、M o : 0.
    8〜1.2%を含有し、さらyc、V:0.10%未満
    、N b : 0.0696未t4、Ti:o、3o%
    未満の1種又は2種以上を■+2Nb+0.3Tiで0
    .02〜015%、N :0.0080〜0.0180
    %を含有する鋼ワイヤと、下記(1)式で示される塩基
    度Bが1.40以上の高塩基性溶接用フラックスとを組
    合せて溶接することを特徴とするC r −M o系低
    合金鋼の潜弧溶接方法。 塩基度B CaO+MgO+BaO+CaF2+0.5 (MnO
    +Fe0)+Na 20+に20+L i 20Si0
    2+0.5(A−620a+Ti02)・・・・・・(
    1)式 %式%) : し、さらに、V : 0.10 %未満、Nh:0.0
    6%未満、Ti:Q、30%未満の1種又は2種以上を
    V+2Nb+0.3Tiで0.02〜0.15%、N:
    0.0080〜0.01 R0%、B:Q、OO1〜0
    .015%を含有する鋼ワイヤと、下記(1)式で示さ
    れる塩基度Bが1.40以上の高塩基性溶接用フラック
    スとを組合せて溶接することを特徴とするCr−Mo系
    低合金鋼の潜弧溶接方法。 塩基度B Cao+Mgo+Bao+caF’2+0.5(MnO
    +Fe0)+Na2O+に20+Li 20Si02+
    0.5(A−e20a+Ti02)・・・・・・(1)
    式 %式%)
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105397342A (zh) * 2015-12-18 2016-03-16 天津宝庆峰焊业有限公司 一种气保护药芯焊丝及其制备方法以及气保护焊接方法

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