JPS5947071A - ＣｒーＭｏ鋼溶接用ソリッドワイヤ - 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】

本発明は脆化感受性の低い溶接部全潜弧溶接で得る方法
に関し、詳細にはワイヤ又はフラックス中の活性な〔０
〕を低く抑えるとともにいずれが一方若しくは双方から
ｌ）ｉ積極的に加えて前記溶接部ヲ１４）る方法に関す
るものである。 ８　Ｃｒ　−Ｉ　Ｒ４０ｆｆｒＩ等は耐熱性の良好な工
業力」杓料として、高温高庄ボイフ月」１石油工業用２
合成化学工業用、高調高圧耐水素用等の用途に賞月１さ
れている。 即ちＣｒ−ＭＯ系低合金鋼は従来高温強度や高温クリー
フ特性の改善に眼目が置かれて開発されたものであシ、
これらの溶接においても、溶着金属の高温強度に注目す
るのが一般的な溶接設計の姿勢であった。しかるに近年
Ｃｒ−ＭＯ系低合金鋼の使用環境が厳しくなり、他の特
性についても考１ｔヲ払わなければならない場合が多く
左ってきた。第１点は寒冷地での使用頻度が増大して＠
たことであり、このため低温靭性の向上が要求されるよ
うになってきた。第２点は反応容器とし１１０年〜２０
年曲という長い期間に波シ便月」されるといり点であり
、品温での長期間使用に伴なう焼もどし脆化がイ・可避
であることに鑑み、脆化感受性の低い溶着金属を形成す
ることが要求されるようになった。 本発明渚等はこの様な点を考刀し、十述の少月ζ全満足
する為には、メ）εもどし脆化の亢進を予、ｌ；ｊｊ　
して予め低温靭性の改善を図っておくことが必要である
と考え、溶着台Ｈの成分組成に注［１した。その結果溶
着金属にｒａ　ｆｆｆｆｆな析出物を十分に析出せしめ
ておくことが低温靭性の向上に有効であるとの観点から
、溶着金属中に十分な旦のＣ，Ｎを形成して上記微細化
全実現することに成功した。尚本発明における溶接対象
鋼がＣｒ−ＭＯ系低合金銅であることはこの点において
重要な意義を・口しており、〔Ｃｒ）含有へが零か若し
くは１１４（めで少ないもの、例えは０．５　Ｍ　Ｏ鋼
で１供用温）Ｎ〔が比較的低いために焼もとし脆化の問
題は発生しないと同時に（Ｃｒ）が十分含有されていな
いのでＣｒＮを形成するという技術的効果の剤象外であ
る。また（Ｃｒ）含有ルが高い高合金鋼では供用温度が
高く焼もとし脆化の問題は発生しないので本発明の対象
から除外される。 即ち本発明は溶接段階での低温靭性改善効果を有効に利
用できるＣｒ−Ｍｏ系低合金鋼を対象とし、溶着金属中
にＣｒＮ會必要十分量形成して、上記効果を達成し、そ
の結果として優れた可焼もとし脆化特性を有する溶接部
を形成する潜弧溶接法の確立を目的とするものである。 しかして本発明の潜弧溶接法とはワイヤ中の

〔０〕含有
」１（孕０．０１％以下とするとともに、フラックス中
のＦｅＯ含有浄、　ｋ　０．４％以下とし、さらにワイ
ヤ中に０．０１２〜０．０４０％の（Ｎ）全含有せしめ
るか、若しくはフラックス中に（Ｎｕ：０．０８％以下
含有せしめ、またワイヤ中の（Ａｅ）含’ｆＵ’　ｉｋ
　’ｃｏ、０４％以下としておき、これらを用いて潜弧
浴接を行なうことにより（（１）〜０．０７〜０．１８
％。 （Ｍｎ）　〜０．４〜１．２％、　　（Ｓ　ｉ　）　＝
　０．０７〜０．４０％、　　（Ｃｒ）　〜０．５〜８
．５％、　　（ＭＯ）　〜０．８〜１．６％、　　（Ａ
　ｇ）　＄０．００９％、　　（０）　、Ｓｏ、０４％
、　　（Ｎ）　〜０．０１２〜０．０４０％、（Ｎｉ）
≦０．２％、Ｆｅおよび不可避の不純物を残部として各
々含有する溶着金属を形成する点に特？ａを有するもの
である。 本発明溶接の対象鋼は前述のとおりＣｒ−ＭＯ系低合金
鋼であるから、溶着金属中にＶ、１、（Ｃｒ）、（ＭＯ
）が必須として含まれ、且つ前述の（Ｎ）を含有するが
その他に溶着金属の物性を好適に維持するとともに前述
の（０）’に低くするために（Ｃ）、（Ｍｎ）、（Ｓ　
Ｉ）および（Ｎｉ）？ｒ’！！。 た溶接作条性の面から〔Ａ４〕を特定することが必要で
ある。なお（Ｐ）、（Ｓｂ）、（Ｓ口〕　。 （Ａｓ）等の不可避不純物は可及的に少なくすることが
望まれる。以下に各元素の含有示限定理由について説明
する、 （Ｃ）〜０．０７〜０．１８％ （Ｃ）が０．１８％′に越えると溶着金属のＹ：すれ感
受性が増大し、０．０７％未満では溶着金属の（０）も
多くなるとともに十分な強度ど靭性が得られない。 （Ｍｎ）　＝０．０〜１．２％ （Ｍｒｌ）が１．２％を越えると焼もどし脆化感受性が
増大し、０．４％未満では溶着金属の

〔０〕が多くなる
とともに十分な強度と靭性が得られない。 （Ｓ　ｌ　）　＝０．０７〜０．４０％ｃｓｔ〕が０．
４０％を越えると焼もとし脆化感受性が増大し、０．０
７％未満では溶着金属の

〔０〕が多くなるとともに十分
な強度と靭性が得られない。 （Ｃｒ）　＝０．５〜８．５％ （Ｃｒ）が０．５％未満でちると高温強度が不良になっ
てＭＯ鋼並みになると共に耐酸化性や耐食性が低下し、
さらに（Ｎ）’（ｒ積極配合してＣｒＮ全形成せしめ靭
性を向上するという技術的効果が得られないので０．５
％全下限とした。１だ８．５％を越えると、高温下での
長期間使用に際しても焼もどし脆化が問題にならず、（
Ｎ）のｆ１￥極配合による技術的効果が得られないので
８．５％ヲー１−眼とした。 （ＭＯ）＝０．８〜１．５％ （ＭＯ）が０．８％を下回ると、（ＭＯ）に苅して期待
される高温ω？度が発揮されないので０．８％を下限と
した。゛また１、５％を越えると靭性がイ・良となり、
更に焼もどし脆化感受性が高まってくるので１．５％ケ
上限としたう （Ａ４？）５０．００９％に越えると潜弧溶接に卦いて
スラグが溶着金属に焼伺き外観を悪く−ｊ゛るので０．
００９％ケ上眠とした。 （０）：Ｓｏ、０４５％

〔０〕が０．０４５％′ｆｃ越えるとｃ　、　ｐｉの生
成孕阻害するばかりで幻、なく、非金舵介在物の生成が
顧著となり若しく幕刃粕二乏・忠くするので０．０４５
％を上限とした。 （Ｎ）　＝Ｑ、９１２〜０．０４０％ （Ｎ）が０．［”１２％未満になるとＣｒＮの生成が十
分でなく靭性数倍効果が得られない。また０、０４０％
を越えると浴接ｆ［楽性金悪くするので０．０４０うを
上限とした。 （Ｎｉ）５０．２％ （Ｎ１）は靭性を向上させる元素であるが０．２％を越
えると焼もどし脆化感受性全悪化させるので０．２％會
上限とした。 （Ｐ）　、（Ｓｂ）　、（Ｓｎ）　、　（Ａｓ）等の不
純物（Ｐ）、（３１））　　、（Ｓｎ）、（Ａｓ）等は
高温下での長時間使用により１１」オーヌテナイト粒界
に拡散して偏析し焼もとし脆化の原因のひとつと成るの
でいずｉｔも０．０１％以下にすることが望まれる。 上記各説明に上って溶着金属中における各成匁の限定根
拠全量らかにしたが、この様な浴ｍ金属を与えるだめの
ワイヤ成分とフラックス成分の関係を示すと一般的に下
記のとおりである。 （ＢｗＸ　（Ｅ　（％））　Ｗ）＋（Ａ　（ＸＢｆＸ　
（Ｅ（％）〕ｆ）＝（Ｅ　（ｅｉｙ　）　’）　ｄ 但し式中の各記号の意味は下記のとおりである。 Ｂｗ：ワイヤ含有元素の溶着金属への歩留係数 （Ｅ（％）〕Ｗ：ワイヤ含有元素のＭ量％Ａｆ：ワイヤ
溶融重汽に対するフワックス溶融恵址比（一般に０．８
〜１．２） １１　（：フラツクス含有元素の漏’）’Ｉ’４を金属
への歩留係数 （Ｅ（％）〕ｆ：フラツクス含イＪ九素の１ｔｆｈ％（
Ｅ（％）〕ｄ：溶旅金属中の各７Ｌ索の１１足％でおっ
て前述のごとく各々規制さ れた値　、 ところで上述のＢ＼■やＪは酸素等との親和力の歿等に
よって各元素毎に異なり、又ＩＩ　ｗは９１月１フラツ
クスが焼結型であるか溶融Ｉｌｌ　２（ＩＩであるかに
、１゜つても影９５　？、、受けるので一律の係数を与
えλ〕ことはできないが、一般的な１・１安として示す
と第１衣のごとくである。（ＰＬ、＋　ｎ　）と（Ｓ　
ｉ）についてＢ　ｗ　（溶融）が１．０を越える場合が
あるのは必然的にフラックス中のＭｒｌＯ，８１０２も
溶接中に還元されてｒ＆接接金属国それぞれ（Ｍｎ）、
（ＳＩ）として溶込むためである。筐だ（Ｎ）も溶接中
に大気よυ潜込む場合があるので１．０を越乏−ること
がある。（Ｍｎ）、（Ｓ　ｌ）等の脱酸効果元素の影響
を著しく受けるので歩留係数として一仙、にここで示す
ことは適当でない。 第１表に示したごとく条件によって歩留係数にかなυの
変化はあるが各元素のワイヤ中又ｔ」、フラックス中へ
のＵ口１ｑ　ｆ！Ｉ＋ｉ合址會検討したところ、本発明
における元素についてｔよ次のように定めることができ
ｌこ。即ち（Ｎ）についてはこれを積（Ｗ（的にワイヤ
から供給する場合のワイヤ中の〔ＩＪ）は０．０１２〜
０．０４０％とし、積極的にフラックスから供給する場
合のフラックス中の（Ｎ）　ｔよ０．０１５〜０．０８
％の範囲とすべきであった。 （、Ｎ）以外の成分も、勿論ワイヤおよびフラックスの
一方又は双方から供給することができる。 しかし最も一般的な場合として主としてワイヤから供給
する場合についてみると、ワイヤ中の含有量については
次の様な範囲内であることが望まれる。 （Ｃ）〜０．０７〜０．１９％ （Ｍ　ｎ）　＝　０．１〜１．６％ （Ｓｌ）〜０．０５〜０．４％ （Ｃｒ）〜０．５〜８．８％ （ＭＯ）〜０．８〜１．５形 （Ａｎ≦０．０４％ （Ｎｌ）５０．２％ ここで（Ｍｎ）と（Ｓｉ）については前述したごとく必
然的にフラックスからＭｎＯや５％０□が溶接中に還元
されてそれぞれ（Ｍｎ）＋　（Ｓ”として溶’ｆｆｔ金
属にどｄ込む場合も加味している。 上述の範１’７１１に限定した理出ケよ溶旅金島中への
一般的な歩留り全考慮した上でのことであり、浴着金属
の成分範囲限定理由と本ｔｔ的には同一である。 なお

〔０〕は一般に浴着金属の品質を劣化さ−ける元素
であるためその包有ｈ１を低くすべきでおるが、本発明
のとと＜ＣｒＮｔ形成しで溶着金１．偶の靭性を向上せ
しめる場合は特に

〔０〕を低く得ることは必須の要件で
あり、このためにワイヤ中の

〔０〕を０．０１％以下に
、またフラックス中の鉄酸化物１ＦｅＯ換！４．値で０
．４％以下にすることによって溶着金属中の

〔０〕含イ
」片を００４５％ｊジ下とすることができ、その結果と
［７て侵れｆｃＮ’ｌＪ性を確保することができた。 なおフラックスについては前述の他にアーク安定剤、ス
ラグ形成剤、ガス発生剤等を配合しつることはいう“ま
でもない。 本発明の潜弧溶接法は前述の構成全満足する限り必要に
より１’ｌ、Ｖ、Ｎｂ、Ｂ等金添加することができると
ともに溶接条件や溶接後熱処理の条件によって本発明の
効果が失なわれることはない。 しかして溶接後の低温靭性が向上し高温下において長時
間使用しても焼もとし脆化感受性を低く抑えることが可
能になった。 以下実施例を挙げて本発明ｔ・説明するが、下記実施例
および特許請求の範囲に記載ｔ、ｙｃ実施態様によって
本発明の技術的範囲が制限されるものではない。 第２表に示す組成のＣｒ−ＭＯ糸低合金銅ワイヤと第８
表に示す組成の焼結型および溶融型フラックスを岬令し
、これらを第４表の如く組合せ、母材（ＡＳＴＭ　Ａ３
８７Ｇｒ、１１　　、　Ａ３８７Ｇｒ、２２　。 Ａ３８７Ｇｒ−２１）を潜弧溶接し同表併記の溶ｙυ金
属欠得た。次に第１し１のヒートパターンで後熱処理を
行ない、一部はその甘ま、一部は第２図に示すヒートパ
ターンで焼もどし脆化熱処理全人工的に加え、これらを
比較して本発明の効果全検討した、なお試験片は８８図
のＡ部から引張試験片、Ｂ部から２朋■ノツチシヤルピ
一衝撃試験片を取り出しそれぞれ試験を宍施したが、そ
の結果を第６表に一括し−〔示す。なお後熱処理は第５
表の試験隘〜Ｔ−１４は６９０°ＯＸ　８１（ｒとＬ７
ｊｅ　７２　Ｊ４（”、　５表中のＳ　Ｒｉｊ第１図に
示し１ζヒートバクーンを表わし、またＳＲ＋ＲＣはＳ
　Ｒの後に第２図に示したヒートパターンを・加えたこ
と乏表わすものである。 一方第４図および第５図は突施例試験陽１′−８ならひ
に比較例試＠隘Ｔ　−ｆ３それぞれの溶５ｊ１°金践に
おける析出物（ｉＪｌｉ、子−ｒａ鏡（倍率＝　６００
　（１倍１で撮影したものである。 引張強さや伸ひについては笑施例と比較例全通して大差
はなくいずれも良い結果であるが、シャルピー衝撃値に
ついてｔよ両省゛間に顕著な相Ａ　７：）’　Ｈａめら
れた。即ち比較例では後熱処理を終えたまま（ＳＲ）の
段階で゛ノーでにシャルピー函撃値が低くかったり、ま
たＳＲの段階で高い値であっても焼もとし脆化熱処理（
ＳＣ）を行なうことによって脆化し、極めて低いｌ１Ｉ
４．　ｋ示していた。これに苅し実施例ではＳＲの段階
でも才１こ七の」二に５Ｃｉ７１１えた段階でも（ｌｉ
めで高い衝撃値をボしてい１こ。晶いＤｌｌ撃佃を示し
１こものと低い絢撃ＩＥｉ　ｋ示したものの代表例とし
て試験１ｈ’ｌ’−３と’Ｉ’　−８のそれぞれの溶着
全屈における析出物を第４図と第５１ネ１で比較ずれば
明らかなとおり実施例の’Ｉ’　−８ではｉ政卸１な析
出物が比較例の１゛−８よシも明らかに多く認められた
。この析出物を電解抽出して短尺分析（−だところ主と
してＣｒＮのｆＩＶに顕著な差かｈｔ？めらＩした。

【図面の簡単な説明】

第１図は後ｆ（、□？熱処理ヒートパターン、第２図は
、焼もどし脆化処卵のヒートパターン、第８図は試験片
の採取位置、ＭＳ４図は実施例の溶着金属の電子顕微鏡
写真、第５し１１よ比較例の溶迅金展の？ｉ子顯徽鏡写
兵を示す説明図でめる。 出願人　　株式会社神戸製鋼所 第１図 Ｌ７−　１ｙｌ　＋ｔ、） 第４図　　　　　第５図 手　続　を山　正　書　（自発） 昭和５８年／θ月　３日 特許片長１イ　殿 ＼ （，５゛ゝ １、　１＋件の表示 ＋１／３和５７年特許願第１８ｆｉ０１９号２、発明の
名称 Ｏｒ　−Ｍｏ系低合金′ｆＦ１１の潜ｌ１ｌｌｔ溶接方
法８　補正をする渚 ・ノー件との門ｆ４４　　　　特　π「　出　に１〕　
人（所在地）　　神戸市中央区脇浜町１丁目３Ｎ“１１
８′＋−ｆ４　補正に上り増加する発明の耐 増減な１７ ５　補止の対象 （１）明細、１）の１−３　発明の訂１゛１０な説明」
のｌｆ：’、ｊ　　　、（’　　ｆｌｉｔ　、’ｉｌＥ
の内容 （１）　　明１１１１　ｉ（１”ＩＮ　７　ｋｉ、　ｐ
Ａ　’行Ｋ　ｒＯ−ＯＪ　とｈるところ’ｃ　ｒＯ，４
ＪとＷ」止する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃｒ−ＭＯ糸低合金鋼を対象とする潜弧溶接にお
   いて、溶着金属中の〔０〕を抑えると共に（Ｎ）を積（
   “ｋ（的に含有させ、靭性が高く焼もとし脆化感受性が
   低くかつ溶着金属の外観が美麗な溶接部を得るにあたり
   〔０〕についてはワイヤ中の〔０〕含有量’ｔｏ、ｏｉ
   ％以下とすると共に、フラックス中の鉄酸化物をＦｅＯ
   に換算して０４％以下とし、一方（Ｎ）についてはワイ
   ヤ中に０．０１２〜Ｏ，（１４０％含有せしめるか若し
   くはフラックス中の（Ｎ）ｉｏ、０８％以下としておき
   、捷た（／Ｖ）についてはワイヤ中の含有１ｉｋｔ０．
   ０４％以下としておき、 （ｃ）＝０．０７〜０．１８％ （Ｍｎ）　＝０．４〜１．２％ （Ｓｔ）＝０．０７〜０．４０％ （Ｃｒ）＝０．５〜８．５％ （ＭＯ）＝０．８〜１．５％ （Ａｎ　≦０．００９％ （０）３０．０４５の （Ｎ）　＝　０−０１２〜０．０４０％（Ｎｉ）８０．
   ２％ Ｆｅおよび不可避の不純物を残部と（７て各々含有する
   溶着金属を形成することを特徴とするＣｒ−ＭＯ系低合
   金ｔＦ１の潜弧溶接方法う （２、特許請求の範囲第１項において、（Ｃ）＝（１，
   ０７〜０．１９％ 〔Δ（ｎ）＝０．１〜１．６％ 〔Ｓ％〕＝ｏ、ｏ５〜０．４０％ （に　ｒ）　＝０．５〜８．８％ （Ｍｏ）＝ｏ、ａ〜１．６の （／ｌ）≦０．０４の 〔０〕≦０．０１％ （Ｎ）　＝　０．０１２〜０．０４０％〔Ｎｌ〕≦（）
   、２％ ｐｅおよびイ・可避の不４ｊ（（物を残部として各々含
   有するワイヤを用いて淫／接するＣｒ−ＭＯ系低合金鋼
   の潜弧溶接方法。