JPS594993A - 調質型鋼管の溶接方法 - Google Patents

調質型鋼管の溶接方法

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JPS594993A
JPS594993A JP11258782A JP11258782A JPS594993A JP S594993 A JPS594993 A JP S594993A JP 11258782 A JP11258782 A JP 11258782A JP 11258782 A JP11258782 A JP 11258782A JP S594993 A JPS594993 A JP S594993A
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JP
Japan
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welding
toughness
steel pipe
weld metal
tempering
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Pending
Application number
JP11258782A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiyoteru Hirabayashi
平林 清照
Kazutaka Akao
赤尾 一孝
Tadaaki Taira
平 忠明
Hiroyuki Ichinose
市之瀬 弘之
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.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Publication of JPS594993A publication Critical patent/JPS594993A/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
    • B23K35/3066Fe as the principal constituent with Ni as next major constituent

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (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】 この発明は調質型鋼管の溶接方法に関し、シャルピー遷
移温度が一50℃以下で、常温の引張強度が50 Kg
/−以上の低温靭性の高い溶接鋼管を得ることを目的と
する。
UOE方式による大径溶接鋼管の製造においては、潜弧
溶接による溶接後に焼入れ焼戻し処理を行うことにより
強度及び靭性を向上させる方法が行われている。焼入れ
は通常高周波鋳導加熱によシ行われ、焼戻しは高周波誘
導加熱又は通常の熱処理炉が用いられる。
このような方法は直1だけではなく、ラインパイプ用の
曲り管を製造するのにも用いられており、高周波誘導加
熱によって900℃以上の高温域に加熱してバイブを曲
げながら焼入れする方法が既に実施されている。
第1図は大径溶接鋼管を焼入れし焼戻す方法の概略図で
あり、図中Qは高周波加熱後焼入れる部分、Tは高周波
又は尚温炉によυ焼戻す部分を示している。また(A)
は直管の場合、(B)は大径溶接鋼管の中央だけを高周
波誘導加熱によって曲げた後全体を焼戻して曲り管を製
造する場合、(C)は高周波誘導加熱で加熱して鋼管を
曲げながら焼入り、 L、更に焼戻す方法で曲り管を製
造する場合である。
CB) (C)のような曲p管は連続的に誘導コイルに
搬送して全体を焼戻すことは現在のところ不可能である
ため、一般的には加熱炉に鋼全体を装入し7て焼戻し処
理を行っている。
このように溶接後に焼入れ焼戻し処理を施すと溶接継手
部は高強度となるが、溶接金属のシャルピー遷移温度が
一50℃以下という厳し7い低温靭性を確保することは
困難である。
その理由としては、従来より使用されている潜弧溶接の
溶接ワイヤとフラックスの月質、焼入れ前の所定温度で
の保持時間が短くせいぜい1分間程度であること、或い
は大径溶接鋼管の場合には通常両面1層溶接であるため
多層溶接に比べると溶接入熱が高くなること等が挙げら
れるが、特に潜弧溶接の溶接材料であるワイヤとフラッ
クスについては従来使用されているものを用いると一5
0℃という低温域での靭性は確保できなくなる。
本発明は上記した膚に鑑みてなされたもので潜弧溶接の
溶接ワイヤとフラックスの材質を限定すると共に焼入れ
温度と焼戻し温度及び時間を限定することにより高強度
で低温靭性の優れた溶接金属を得よつとするものである
O 即ち本発明においては潜弧溶接をするにあたり、その溶
接ワイヤとフラックスに下記条件のものを用いて溶接を
行い、溶接後900〜1100℃に加熱後焼入れし史に
600〜700℃で5分以上焼戻しを行う6溶接は従来
と同様に両面1M溶接で良い0 溶接ワイーヤは重量チでC:0.05〜015%、Si
:0.1%以]、Mn : 1.0〜2.0%、Ni 
: 3.0〜9.0%、Cu : 1.0%以下、P:
0.015%以下。
S:0.010%以下、残部鉄及び不可避不純物から成
るものに限定する。その理由は次の通りである。
C:Cは焼入れ性を増す元素であp、o、os%未満で
あると溶接金属の焼入性が不足する念めs o Kq/
−以上の強度を確保することが困難となる。ま7’j0
.15%を超えると高強度は得られるが低温での靭性が
劣化する。
したがって上記範囲とする。
st:stは通常脱酸元素として添加さtt、るが、潜
弧溶接用のワイヤとしては0.1%以下で十分である。
0.1係を超えて過剰添加すると溶接反応によって溶融
池の酸素と反応してSIO,のような非金属介在物とな
り、これが溶接金属中に残留して低温靭性を劣化させる
原因となる。その次め01チを上限とする。
Mn:ワイヤ中のMn量が1.0係未満になると溶接金
属の強度が50 Kg/−以下とか9強度が不足する。
甘た2、0%を超えた過剰添加では焼戻し脆性によシ低
温靭性が劣化する。
その次め1.0%〜20チの範囲とする。
Ni : Niは焼入れ、焼戻し後の強度を高め、靭性
を改善する効果が太きい。第2図はワイヤ中のNiHf
1と溶接金属の強度と靭性どの関係であり、N1jl:
が増加すると、溶接金属の強度および靭性が高くなる。
しかし、Ni量が3%未満であると、その効果が少なく
、9%を超えると溶接金属に高温割れ感受性が高くなる
ため、3〜9%とする。
またNi:3%添加の場合溶接金属靭性vTsが一50
℃以下という本発明の目標をかろうじて達成するにとど
まるから4〜9係添加するのが望ましい。
cu : CuはNiと同様に焼入れ、焼戻し後の強度
を高め、靭性を改善する効果がある。第3図にワイヤ中
のCu量と溶接金属の強度と靭性の関係を示す、。
Cu量が増加すると強度および靭性が高くなるが、1%
以上になると、ワイヤの線引加工が難しくなるため、1
%以下とする。なお第3図かられかるようにCUの効果
は0,25条から顕著になるので0.25%〜1%添加
するのが望ましい。
p、s:溶接ワイヤ中のp、sは低温靭性を害するため
できるだけ少くすることが望ましく、P:0.015幅
以下、S : 0.010係以下に限定する。
次に溶接用フラックスについ−C述べれば、潜弧溶接で
は溶接金属中の酸素計イ1ボはフラックスの塩基度によ
って大きな影響を受ける。
7ラツクスの塩基度が高くなると溶接金属中の酸素量は
減少し、浴接金属の靭性(浴接まま)は向上することが
知られている。
一方、溶接金属を焼入れ、焼戻しした場合には、溶接金
属中の酸素量と溶接金縞の強度、靭性の間には相関があ
る。これを第4図に示す。同図かられかるように溶接金
属中の酸素量が低下すると、溶接金属の靭性が向上する
が、強度には殆んど影響しない。すなわち、高塩基性フ
ラックスを用い溶接金属中の酸素量を300 I)pm
以下とし、これを焼入れ、焼戻し処理することが必要と
なる。
ところで、焼入れ、焼戻し後のシャルピー遷移温度と、
フラックス塩基度Bの関係は第5図で与えられ、シャル
ピー遷移温度を一50℃以下にするためには、 B = 6.5NBaO+6.05 NCll0 +4
.8NMnO+ 4.ONytgo +3.4Nreo
+ 0.3Nzro2(0,2Nht20B +2.2
 NTlO2+ 6.31 N5102 )+5.1N
CaF2 (mole%) で力えられるフラックス塩基度Bが1.5以上必要であ
る。し力)シ、シャルピーの遷移温度が一50℃以下で
、常温の引張強度が501’l/朝2以上の高強度、高
靭性溶接金属を得るためには塩基度が1.5以上の高塩
基性フラックスだけでは不十分で、本発明の上記溶接ワ
イヤと組合せて初めて達成されるものである。
なお第5図に示すように7ラツクスの塩基度妨高いほど
溶接金属の靭性は良好となるが、塩基度が高すさるとf
5接時の′電圧が震動しやすくなり、アンダーカット等
の溶接欠陥を招きやすくなる。そのため塩基度B=1.
5〜2.5程度にすることが望ましい。
なお、上記第2図乃至第5図のクラ7は下記条件により
得たものである。
供試鋼材: C:0.12  Si:0.24  Mn
:1.30P:0.020  S:0.003 Mo:0.04  V:0.045 溶接人熱:55KJ、ム 焼入れ:950℃×1分 焼戻し二650℃×30分 以上のような溶接ワイヤ及びフラックスを用いて潜弧溶
接後、900℃〜1100℃に加熱後焼入れする。90
0℃未満であると強度が不足し、1100℃を超えると
強度は高く々るが靭性が劣化する次めこの範囲とする。
また焼入れは水焼入れを行うのが良い1、次いで600
〜700℃で5分以上焼戻しを行う。600℃未満であ
ると十分な焼戻し効果が得られず、700℃を超えると
強度が不足するため、この範囲とする。
次に実施例を示す。
実施例 l。
溶接用供試鋼管は、管Jシが30間の第1表に示す組成
のものを使用した。この鋼管にタンデムSAWによって
両面1層溶接を行った。溶接条件は内面側1080A−
36V、980A−42V、溶接速度650鰭/分、外
面側は1200A−40V、l100A−44V、  
溶接速度650 trys/f+であり、溶接ワイヤは
第1表に示すA−Eの5種類を用いた。!た、フラック
スは第2表に示すMgOfiL203−8i02−Ca
F2−CaO系の高塩基性のフラックスlト、5i02
− CaF2− CaO−At203− MnO−Mg
O系の塩基性フラックスnを用いた。フラックス!、■
の塩基度Bはそれぞれ2.25.1.04である。
溶接後の熱処理は高周波訪導加熱によって950℃で1
分間保持抜水焼入れを行い、更に、高温炉を用いて65
0℃で1時間焼戻しを行った。
第3表に溶接金属の強度と靭性を示す。強度が50Kq
/−以上でシャルピー遷移温度vT’sが−50℃以下
であるのは高NiワイヤA・Bと高塩基性フラックス1
を用いたNα1とNl13であり、その他はvTsが一
50℃よシも高温側にある。
実施例 2゜ C−Mn−N1)−V系のCR型の第4表に示す化学成
分の鋼材を用いた。 U OI(鋼管の外径と管厚は3
0X20咽である。この鋼管にタンデムSAWによって
両面1層溶接を行った。
溶接条件は内面側を940A、−36V、740A−4
0■、速1850mm/分、外m]側を96OA−38
V、700A、−44V、 速度800 rtm/分で
溶接し、溶接ワイヤは第1表に示すAとDを用いた。フ
ラックスは高塩基性の1(塩基度B=2.25)を用い
グC6 溶接後の熱処理は高周波誘導加熱によって950℃で1
分間保持復水焼入れをし、更に焼戻しは次の2種類の方
法で行った。すなわちfal高周波誘導加熱で650℃
に5分間加熱した後空冷したもの、(b)高温炉で65
0℃に2時間保持した後空冷したものである。。
溶接金属の強度と靭性を第5表に示す。C−Mn −N
b−V系の鋼材においても高Niワイヤと高塩基性フラ
ックスを用いるとTS>s o Kq/J、v’rs<
 −50℃を満足する。
【図面の簡単な説明】 第1図は大径溶接鋼管を焼入れ焼戻す方法を示す概略図
、第2図はワイヤ中のNi量と溶接金属の強度・靭性と
の関係を示すグラフ、第3図はワイヤ中のCutと溶接
金属の強度・靭性との関係を示すグラフ、第4図は溶接
金属中の酸素量と溶接金属の強度・靭性との関係を示す
グラフ、@5図はフラックスの塩基度Bと溶接金属の靭
性との関係を示すグラフである。 特許出願人  日本鋼管株式会社 発  明  者   平   林   清   皿回 
        赤   尾   −孝同      
   平       忠   四回    揃之瀬 
弘 之

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 潜弧溶接により溶接した後焼入焼戻し処理を施す調質型
    鋼管の溶接方法において、C: 0.05〜0.15%
    、19i : (1,14以下、Mn:1.0〜2.O
    s、Nl : 3.0〜9.0’%、Cu:1.0%以
    下、P:0.015%以下、S:Il、(’110%以
    下、残部鉄及び不可避不純物からなる溶接ワイヤと下式
    で与えられる塩基度Bが15以上の7ラツクスとを用い
    て潜弧溶接によシ溶接を行った後、900〜1100℃
    に加熱焼入れし、600〜700℃で5分以上焼戻すこ
    とを特徴とする調質型鋼管の溶接方法。 B ”” 6−5 NBAO+ 6.05 NCaO+
    4.8 NMn0+4.ON+14g(1−)−3,4
    NFeQ + 03NZr02−(0,2NAt2o3
    +2.2Nr+o2+ 6.31Nsso2)+ 5.
     I N CllF2
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