JPS594997A - 低水素系被覆ア−ク溶接棒 - Google Patents

低水素系被覆ア−ク溶接棒

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Publication number
JPS594997A
JPS594997A JP11400082A JP11400082A JPS594997A JP S594997 A JPS594997 A JP S594997A JP 11400082 A JP11400082 A JP 11400082A JP 11400082 A JP11400082 A JP 11400082A JP S594997 A JPS594997 A JP S594997A
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JP
Japan
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total
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arc
oxide
boron
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Application number
JP11400082A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Tanigaki
谷垣 尚
Keisuke Tajima
啓介 田島
Hiromi Oku
奥 寛美
Kunihide Yamane
山根 国秀
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 JPS594997A publication Critical patent/JPS594997A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3601Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with inorganic compounds as principal constituents
    • B23K35/3602Carbonates, basic oxides or hydroxides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • 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、低水素系被覆アーク溶接体の改良に関するも
のであり、特にCOD値(Crack Opening
Displacement eクラック開口変位量)の
良好な溶接金属を得ることができ、さらにビード外観お
よび止端部の応力集中を改良した低水素系被悔アーク溶
接棒に関するものである。
、  最近、エネルギー資源開発の寒冷地化、深海化を
背景に溶接構造物は大型化・高性能化が進み、溶接継手
に対する要求が一段と厳しくなり、従来の溶接金属の靭
性評価試験法のシャルピー等の衝撃試験法に加えて溶接
継手の脆性破壊にCODの概念が導入され、広く利用さ
れつつある。
COD値とは、鋼構造物の脆性破壊の評価に用いる物理
量であシ、構造物中に潜在する亀裂に荷重がかかったと
き切欠先端に塑性変形が生じδだけ開口する。さらに荷
重が増加しである限界値に達すると切欠先端内部に新亀
裂が生じる。この限界時の値δCをCOO値(単位:l
111)と呼び、δCは材料毎に異なるもので、この値
が大きいほど脆性破壊発生の抵抗が大きいということで
ある。
ところで、寒冷地の海洋構造物あるいは、低温タンク等
の溶接に際して良好なCOO値が得られるものが要求さ
り、る。ところが従来のこの種の用途に使用されている
1〜3%Ni系低合金溶接棒では、低温におけるシャル
ピー等の衝撃靭性は良好であってもCOO値は満足する
値が得られなかった。また良好なCOO値を得る目的で
TI−B系の被覆剤を上記溶接棒に適用した低水素系被
覆アーク溶接棒が提案されている(特開昭54−114
445号公報)。
すなわちシャルピー等の衝撃靭性およびCOO値の良好
な溶接金属を得ることができる。し7かし、この種の溶
接棒はすみ肉溶接ではビードが凸状化して外観が悪化す
るほかビード止端部で応力集中を起こし易くなる等の欠
点がある。
ところで、すみ肉溶接部の疲労強度はビード形状或はそ
の止端部と母材とのなす角度で左右される場合が多い。
例えば第1図の如く立板母材1と下板母材2によって構
成されるすみ肉溶接部のビード3の止端部4と下板母材
2とのなす角度を止端角(θ)とよぶと、′止端角(θ
)が大きいと該止端部4に集中する応力が分散緩和され
易く疲労強度が高められ、一方第2図の如く止端角(θ
)が小さいと該止端部4に応力が集中し易く疲労強度が
乏しくなると考えられている。
本発明者等は前述の様な知見に基づき、シャルピー等の
衝撃靭性およびCOO値の良好な溶接金属を留保しつつ
ビード外観および止端部の応力集中を改良し得る様、被
覆剤配合成分および配合組成を広範にわたって比較検討
したところ、以下に示す様な被覆剤組成を設定してやれ
ば、本発明の目的に合致し得る高性能の低水素系液種ア
ーク溶接棒を提供し得ることになった。
すなわち、本発明の要旨とする所は、チタン酸化物をT
iO2に換算しテ16〜45%、 Ti 、 At。
Mg 、黒鉛、5iC(7)1種以上ノ合計をo、1〜
81硼素の酸化物または硼素の酸化物の化合物をB2O
3に換算して0.2〜2%、CaC0,5、MgCO3
、BaCO3の1種以上の合計を25〜45 % 、C
aF2. Na、AtF6゜MgF2. AtF、 (
7) 1種以上CD合計を0.1〜25iS102を1
〜20%、stを0.5〜4.8 %、Mnを4〜15
チ又は、これに更にFe粉を451以下、残部はすくな
くともスラグ生成剤、アーク安定剤、粘結剤゛吐士練#
才を含有する被覆剤を炭素鋼心線に被覆してなる低水素
系被覆アーク溶接棒にある番。
以下本発明について詳細に述べる。
先ず本発明において用いられるチタン酸化物としてはル
チール、イルミナイト、砂鉄、チタンスラグなどが用い
られるが、スラグの粘性調整およびスラグ生成剤として
作用しスラグ被包性を高める機能があり、且つ強脱酸に
よって溶接金属中にTIを還元させるためにも添加する
のであって、TiO□換算値で16チ未満ではその効果
がなく、スラグ不足によって凸ピード化と共にスラグ剥
離性が劣化する。一方45%を超えると、スラグの粘性
が増して立向溶接が困難になるので16〜45チ添加し
なければならない。
TI、At、Mg、黒鉛、 stcは強力な脱酸作用を
  □有、しておシ、酸化物を還元する。Mnおよびs
iとの共存下では、これら元素が脱酸剤として作用し溶
接金属中へのMnおよびsiの歩留を高める。またTi
は、脱酸剤としての効果の他に、溶接金属中の窒素をT
INとして固定し、Bとの関係でCOO値を向上させる
ために添加するものであり 、Tt 、ht。
Mg 、黒鉛、 SiCの1種以上の合計がO,1%未
満で社、その効果がなく、剥離性が劣化する。しかし8
チを超えて添加すると溶融スラグの流動性が悪くなって
ビード形状が悪化したり、溶接金属が硬化しCOO値が
低下するので0.1〜8−の範囲とする。次に硼素の酸
化物または硼素の酸化物の化合物は、還元されて接接金
属にBを供給し、Tiとの関係でCOO値を向上させる
ために添加するものであ、り、B20.として0.14
未満であると、その効果がほとんどなく2チを超えて添
加すると溶接金属が高温割れを生じ易くなj5、COD
値も低下する。
0,1〜2チの範囲のときCOD値を向上させることが
できる。なお、ここでいう硼素の酸化物または硼素の酸
化物の化合物とは、硼砂、無水硼砂、天然砿酸、灰硼石
、カーン石などをさす。
またCaCO3,MgCO3,BaC0,はガス発生剤
として作用する。すなわちアーク熱によって分解してC
O2を発生し、アーク雰囲気および溶接金属を大気から
保護する効果を与えるものであるが、この1′1M以上
の合計が25チ未満ではシールド不良が生じピットやブ
ローホールが発生し易くなると共に窒素ガスの吸収によ
って溶接全編のCOD値が低下する。一方45チを超え
て添加するとアークが不安定になってアーク切れを生じ
ることがある他、スラグの粘性が増大してビードが凸状
化するので25〜45チが適当である。
省らにCaF2. Na、AlF2. MgF2. A
lF2は溶接金属の拡散性水素量を減少させると共に、
ピットやゾロ−ホール等の発生を防止する作用があり、
これら181以上の合計がo、i*未満では、上記の機
能が有意に発揮されず、拡散性水素量の増大によって4
割れ性が低下し、錆、油脂、ペイント等によるピットや
ブローホール等が発生し易くなる。
しかしhがら25%を超えて添加するとアークが不安定
になる他、スラグの流動性が過大になって凸形ビードに
なるので0.1〜25チが良い。
一方sio□はスラグ生成剤および粘性詞整剤としての
作用があり、特に粘性に大きな影響を与える成分で1−
未満ではスラグの流動状態が不安定になってビード外観
が悪化し、ビードが凸状化する。
しかし20チを超えて添加するとアークが強くなシすぎ
アーク切れを生じる傾向があシ、スラグが硬くなって剥
離が著しく困難になるので1〜20チの範囲とする。
またStは脱酸剤あるいは合金剤として添加するが、0
.5チ未満では、脱酸不足によってブローホールが発生
し易くなυ、4.8チを超えて添加すると溶接金桐中の
Slが過剰となり衝撃靭性が悪くなシ良好なCOD値が
得られなくなるので0.5〜4.8チの範囲とする。
さらにMnはSlと同様に脱酸剤あるいは合金剤として
添加する他、溶接時のアークの強さおよびアークの広が
シを確保するために添加するが、4チ未満では、その効
果がほとんどなくなる他、溶接金属の強度が劣化し、1
5チを超えて添加すると溶接金属が高温割れを生じ易く
なるので4〜15チの範囲とする。
このほか被覆剤中にさらに適量のF・粉を添加すれば、
アーク安定性が向上すると共に溶着金属量の増大によっ
て溶接能率を高めることができる。
しかし45チを超えると、アークの広がシが阻害され、
且つスラグの被包性が損なわれて凸形ピードを形成する
傾向があるので45%以下に抑えるべきである。
なお、前記のTI = AL r MgやSlおよびM
nはそれら単独もしくはFe−Tl 、 Fs−At、
 Fe−8i +Fe −Muなどの鉄合金やSl −
A4 、 At−Mg 、 Sl −Mn 、 Ca 
−Siなどの合金で添加することもできる。
上記成分の他は通常の低水素系被覆アーク溶接棒と同様
にAA205. MgOなどのスラグ生成剤、CaO、
Li2O、Na2O、K2O、KAtSI308. N
aAt5i308などのアーク安定剤および粘結剤とし
て水ガラスを適量加えることができる。
さらに溶接棒の用途に応じて被覆剤中には適量のNi 
s Cr t Moなどの合金剤を浣加することもでき
る。
次に実施例によυ本発明の効果をさらに具体的に説明す
る。
実施例 第1表に示すように各種成分組成の被覆剤に適量の水ガ
ラスを混入し、これを4.0+aφまたは5.0簡φの
炭素鋼心線に塗装して被覆アーク溶接棒を作製し、各溶
接棒についてシャルピー試験、COD試験、リブ十字形
すみ肉溶接継手の疲労試験(応力比:0.6)、溶接作
業性試験を行なった。
シャルピー試験およびCOD試験の条件は、溶接棒の棒
径4.Ownφ、板厚25mmのアルミキルド鋼にX開
先をと9、ルートギャッ7’ 3 mgの下向溶接とし
、溶接電流170A、溶接入熱20kJ/lynで行な
った。溶接終了後英国規格BS 5762−1979に
従って試験片を採取の上、ノツチ加工をして溶接金属の
COD試験を行なった。なおノツチはサイドノツチ、試
験温度は一10℃である。また最終ノぐス側の板厚表面
下2綱より211II+Ivノツチシヤルピ一衝撃試験
片を採取し一10℃にて試験を行なった。
リブ十字形すみ肉溶接継手の疲労試験の条件は、溶接棒
の棒径5.Ofiφ、板厚16+sの50kgf乙−級
高張力鋼で水平すみ肉溶接におけるリブ十字形すみ内継
手を溶接電流210A、溶接入熱20 kJ/crn。
目標脚長6叫で行なった。
なお第1表、第2表においてA1〜A 11は本発明例
、A I 2〜A 28は比較例である。第2表におい
てO印は良好、Δ印はやや不良、X印は不良を示す。特
にビード形状の○印は第1図の如くビード全体が平滑で
止端部のθは大きい。Δ印は第2図の如く凸状ビーPと
なりθが比較的小さい。
X印は凸状ビードになる他、ビード全体に凹凸ができ極
めて不健全なビードとなった場合を夫々示している。
本発明例屋1〜Allはシャルピー吸収エネルギー、C
OD値とも良好でかつ疲労強度も高い。比較例A12お
よび屋13はTlO2添加量を比較したものであるが、
TlO2換算値を15チ添加した巡12はビード形状、
スラグ剥離性が劣1.46%添加した屋13はスラグの
粘性が増して立向での溶接作業が悪化した。Al 4 
、Al 5はTI 、 At。
Mg、黒鉛、 SiCの添加′景が多く溶融スラグの流
動性が悪くビード形状が悪化する。屋16は、Na2.
B4O7もしくはB20.を配合しない娘のであり、シ
ャルピーの吸収エネルギ、 COD値とも低い。扁17
はNa2B4O7もしくはB2O5を添加したものであ
るが、B2O3としての添加量が2.596と多いので
シャルピーの吸収エネルギー、COD値とも低い。屋1
8およびA19はCaC0,、MgC03e BaC0
,の添加量を比較したものであるが、A18は24チと
少なくしたものでビード形状等は良好であるがシールド
不足によりブローホールが多くなる。A19は、46q
bと多く、アークが不安定になり、また凸ビードになる
。l620はCaF2 t Na5AtF6゜MgF2
 、 AtF、を配合しないものでア)、ブローホール
が発生し易くなシ、スラブの融点が高くなってビード形
状が悪化した。屋21はCaF2 +Na5AtF6#
 MgF2. AtF、を26チと多く添加したもので
、アークが不安定になり、スラグの流動性が過大になシ
凸ピーげになった。A22は5tO2を配合しないもの
であり、スラグの粘性が不足してビード形状が凸となっ
た。A23はSiO□を21チと多く配合したものでア
ークが強くな9すぎ、アーク切れを生じた。A24およ
びA25u81の添加量を比較したものであるが、0.
41添加したA24はCOD値が低く、4.9係添加し
たA25はシャルピーの吸収エネルギー、COD値とも
低い。
A26および屋27はMnの添加量を比較したものであ
るが、3チ添加し九426は、アークの強さ、広がりが
ない。16%添加したA27はシャルピーの吸収エネル
ギー、COD値とも低い。428は、Fe粉を46%添
加したものであるが、アークの広がりがなく、凸ビード
にな9た。
以上述べた如く本発明の溶接棒は、被覆剤を構成する配
合成分の種類を特定すると共に各成分の配合割合を特定
範囲に設定することによシ、低温でのシャルピー等の衝
撃靭性およびCOD値の良好な溶接金属が得られ、疲労
強度を大幅に増強し、かつその他の継手性能、溶接作業
性等を満足し、海洋構造物あるいはその他の構造物の安
全性【寄与することができたものであり、産業上の効果
は極めて顕著なものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図はビード形状と疲労との関連を説明する
模式図である。 1・・・立板母材、2・・・下板母材、3・・・ビード
、4・・・止端部、θ・・・止端角。 手続補正書(6恣) 昭和57年9月8日 特許庁長官 若 杉 和 夫殿 1、 事(’lの表示 昭和57年特許願第114000号 2、 発明の名称 低水素系被覆アーク溶接棒 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 東京都千代IT、1区大手町二J116番3号(665
)新11本製鐵株式會社 代表K 武  1)   豊 4、代理人〒100 東ぶ一部千代111区丸の内二丁114番1号6、 補
正の対象 明細書の発明の詳細な説明の橢 7、t+1iiEの内容 (1)明細書5頁4行「に換算して0.2〜2%」を「
に換算して0.1〜2%」に補正する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  チタン酸化物をTIO,に換算して16〜4
    5%、 Ti 、 A/、 Mg、黒鉛、  8iCの
    1種以上の合計を0.1〜8%、硼素の酸化物または硼
    素の酸化物の化合物を820.に換算して0.1〜2%
    、CsCo s +MgCO3,BaCO3の1種以上
    の合計を25〜45%、CaF2 + Na5A/F6
    . MgF2* A/F3の1種以上の合計を0、1〜
    25%、S to 2を1〜20%、Siを0.5〜4
    .8%、Mnを4〜15%、残部はすくなくともスラグ
    生成剤、アーク安定剤、粘結剤を含有する被覆剤を炭素
    鋼心線に被覆してなる低水素系被覆アーク溶接棒。
  2. (2) チタン酸化物をTiO□に換算して16〜45
    %、’i’ i 、 A/ 、 Mg e黒船、旧Cの
    1種以上の合計を0.1〜8%、硼素の酸化物または硼
    素の酸化物の化合物を8203に換算して0.1〜2%
    、 CaCOCaC03l、 @ BaC01の1種以
    上の合計を25〜45%、CsF、 + Na5A/F
    61 MgF2. A7F3 の1種以上の合1f t
    o、 1〜25%、SiO,を1〜20%、Siを0.
    5〜4.8%、Mnを4〜15%、更にFer粉を45
    %以下、残部はすくなくともスラグ生成剤、アーク安定
    剤、粘結剤を含有する被覆剤を炭素鋼心線に被覆してな
    る低水素系被覆アーク溶接棒。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100359954B1 (ko) * 1999-12-27 2002-11-04 현대종합금속 주식회사 피복아크 용접봉용 도포제
JP2002361485A (ja) * 2001-05-31 2002-12-18 Kawasaki Steel Corp 低合金鉄鋼材料の溶接継手、この溶接継手に使用する溶接材料及びこの溶接継手の溶接方法
CN103111774A (zh) * 2013-01-22 2013-05-22 天津诚信达金属检测技术有限公司 一种t/p91钢焊条及其制作方法
CN105458555A (zh) * 2015-12-10 2016-04-06 无锡普瑞明思机械制造有限公司 高强耐磨焊条

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