JPS60162592A - 高セルロ−ス系被覆ア−ク溶接棒 - 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】 本発明は被覆アーク溶接棒に関し、特に固定管の突合せ
下進溶接等において優れた溶接作業性を発押し、かつ溶
接継手枕のＸ線性能を向上させた、高セルロース系被覆
アーク溶接棒に関するものである。

高セルロース系被覆アーク溶接棒はアーク力が強く且つ
スラグの生成量が少ないから下進溶接に適しておシ、ま
たそのアーク特性から裏波溶接も容易である。しかも固
定管の下進溶接における初層溶接の段階では極めて高い
溶接速度が得られるから、欧米ではパイプラインの現場
溶接等に古くから採用されている。ところが被覆剤中に
はセルロース系の有機物が多量に含まれているから、低
水素系やイルミナイト系等の被覆アーク溶接棒に比べ、
高電流を使用すると棒焼けをおとしやすいので、低く押
えて使用する必要がある。しかしながら、パイプライン
の王道での初層の裏波溶接では、十分な溶は込みが得ら
れない為に適正な裏波ビードを形成する為に、高電流を
採用する必要があり、加えて溶接棒の電弧端を開先内ル
ート部へ強く押し付けながら運棒する為、棒焼けを起こ
し易い。そうなるとアークが不安定になって溶込み不良
を起こしたり裏波ビードが乱れ、健全な裏波溶接継手が
得られなくなる。

又、２層目以後の下進溶接においても、十分なく、溶は
込み不良、ピット等の欠陥が発生するので、溶接継手部
のＸ線性能が悪くなる。

そこで、高電流を採用すると棒焼けがおこシ上記と同様
な現象がおこる。

従って、低電流で十分なアークの強さ、溶は込み、クレ
ータ−の拡がシ等の溶接作業性が良好で、かつ、溶接継
手部のＸ線性能が良好であることが要求される。

本発明者等は上記の様な事情に着目し、前述の様な高セ
ルロース系被覆アーク溶接棒の特長を損なうことなく、
しかもアークの強さ、溶は込み。

クレータ−の拡がシ等の溶接作業性および溶接継手部の
Ｘ線性能が良好な高セルロース系溶接棒を提供する為に
種々研究を重ねた結果Ｎａ２ＣＯ３の添加が有効である
ことを見いだした。

本発明はかかる研究の結果完成されたものであって、そ
の構成とは、多量のセルロースを含む被覆剤原料を粘結
剤と共に混練した被覆剤を鋼心線外周に被覆してなる高
セルロース系被覆アーク溶接棒において、粘結剤として
水ガラ不を、被覆剤全重量に対して固形分量で１４〜３
０％（重量％：以下同じ）含有させると共に、被覆剤中
にＮｏ　２ＣＯ３をα３〜７％、　ＭｎＣＯ５を０．３
〜８％、セルロースを１７〜４０％、金属Ｍｎおよび／
もしくはＦｅ−ＭｎをＭｎに換算して３〜１０％、　Ｔ
ｔＯｚを８〜２５％、５ｉ０２を１５〜３０％、八ｉｇ
Ｏを２〜１２％、　Ｚｒ０ｚを０．３〜７％、酸化鉄を
ＦｅＯに換算して１〜１７％、５００℃以上で放出され
る結晶水を含む含水鉱物を５００℃以上で放出される結
晶水に換算してα３〜４％を含有させ、溶接棒全重量に
対する被覆剤の重量比をα１〜α１８％にしたところに
要旨が存在する。

以下本発明で使用される各成分の作用及び含有量設定の
根拠を説明する。

■　Ｎｎ２Ｃｏ３０．３〜７％ 本発明において重要な要件であり高セルロース系被覆ア
ーク溶接棒のアークの強さ、溶は込み。

クレータ−の拡がシ等の溶接作業性および継手部のＸ線
性能を向１させる為に必要な原料であって、十分なアー
クの強さ、溶は込み、クレータ−の拡がりを得、かつ継
手部のＸ線性能を向上させる為には、α３％以上含有さ
せる必要がある。しかし、７％を越えるとスラグの量が
増え過ぎ下進溶接が困難に外る。

■　ＭｎＣＯ５Ｏ−３”’　、　８％ スラグをポーラスにしてスラグの剥離性を高める作用が
あり０．３％以上含有させなければならない、しかし８
％を越えるとスラグの流動性が過大となり下進溶接が困
難になる。

■　セルロース　１７〜４０％ ガス発生剤としての役割を果すもので、高セルロース系
本来の特長を与えるのに不可欠の成分であり、１７％未
満では深い溶込みと力強いアークが得られず下進溶接用
としての適正が得られない。

また、４０％を越えると、他の成分を調整しても棒焼け
を防止できなくなりアークが不安定になる。

■　金１ｇＭｎ及び／又はＦｅ−Ｍｎ　＝　Ｍｎに換算
して３〜ｌ　０％ 脱酸剤として不可欠の成分であり、３％未満では脱酸不
足となつ−Ｃ清浄な溶着金属が得られず。

一方１０％を越えると脱酸過剰にガつてビード表面にピ
ットが発生し易くなる。

■　ＴｉＯ□：　８〜２５％ アークを安定化させる為には８％以上含有させる必要が
あるが、２５％を越えるとアーク力が弱くなり下進溶接
が困難になる。

■　８１０２　：　１５〜３０％ Ｓ　ｉＯｚは水ガラス及び珪酸鉱物として混入する成分
であり、適正なスラグの量と粘性を得るのに不可欠の成
分である。１５％未満では生成するスラグ量が不十分に
なってビードの伸びが悪くなシ、健全な裏波ビードが得
られなくなる。一方３０％を越えるとスラグ量が多く々
りすぎて下進溶接が困￥１Ｆになる。

■　ＭｇＯ：２〜１２％ スラグの剥離性を高める作用があ９２％以上含有させな
ければならない。しかし１２％を越えるとスラグの流動
性が過大となシ王道溶接が困難になる。

■　ｚｒＯ２：０．３〜７％ アークの集中性およびビード表面の光沢を良好にし、溶
着金属と母材のなじみを向上させて耐アンダカット性を
良好にするためにα３％以上含有させる必要がある。７
％を越えるとスラグが緻密になってスラグの剥離性が悪
くなる。

■　酸化鉄：　ＦｅＯに換算して１〜１７％スラグをポ
ーラスにしてスラグの剥離性を良好にすると共に、脱酸
過剰によるピットの発生を防止するために１％以上含有
させなければならない。

１７％を越えるとスラグの流動性が過剰となって下進溶
接が困難になる。

０５００℃以上で放出される結晶水を含む含水鉱物８５
００℃以上で放出される結晶水に換算して０．３〜４％ メルク等の含水鉱物が使用され、アークのスプレー化に
寄与する。この作用を有効に発揮させる為には０．３％
以上添加しなければならない。しかし４％を超えるとア
ーク力が低下してアークが不安定になる。なお５００℃
以上で放出される結晶水と規定し：を理由は、いわゆる
吸着水分のように５００℃未満で放出される水分では、
溶接時の高温のため、溶接棒の消耗に先行して、水分の
被覆表面より大気中へ放出されてし壕い、アークへの効
果がなくなってしまうからである。

■　粘結剤水ガラスの固形分で１４〜３０％水ガラスの
配合量１４％未満では、被覆剤原料粒子間に十分水ガラ
スが行き渡らないため、原料粒子同士の結合力が弱くカ
るだけでなく、原料粒子間の滑りも不安定になシかすれ
による空間が生じ、被覆の締シが悪くなる。また、３０
％を越えると水ガラスの被膜が厚くなシすぎ、乾燥した
時水ガラスの被膜がもろくなって原料粒子間の結合力が
低下するだけでなく、被覆剤が滑シすぎて塗装圧力が上
がシにくくなシ被覆の締シが悪くなる。

＠　溶接肴全Ｍ′￥１に対する被覆剤の重量比（被覆比
）：αＩＮＯ，１８％ 固定管の下進溶接を３容易にする為の基本的条件で、０
．１未満では被覆の保護筒としての機能が不十分になっ
てアークが不安定になり、一方α１８を越えるとアーク
の集中性が低下して裏波ビードが形成され難くなり、倒
れの場合も良好な下進溶接性は発揮できない。

本発明の被覆アーク溶接棒は上記■〜［相］の要件を満
足するものであるが、このほか溶着金属の機′械的性質
を改善する為にＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ等の合金元素を適量配
合したシ、溶接態率の向上や作業性の改善を期して鉄粉
（通常被覆剤全量に対して２５％以下）を配合すること
もできる。更に交流電源用溶接棒を得る場合は、アーク
安定剤として少量のに２０を配合することによシ性能を
一段と高めることができる。

本発明は以上の様に構成されておシ、特にＮＦ１２　Ｃ
Ｏａを添加することによシ溶接作業性および溶接継手部
のＸ線性能を向上させることができると共に継手性能も
一段と向上させることができた。

充に実験例を示す。

実験例 第１表に示す成分組成の被覆剤を、鋼心線（本０ｎｌｎ
ｌφ×３５０＝ｅ）の外周に所定の被覆率となる様に塗
布して被覆アーク溶接棒を製造した。得られた各溶接枠
を用いて固定管の下進溶接を打力い、溶接作業性および
溶接継手部のＸ性能の試験をした結果を示す。

結果を第１衣に一括して示す。

以下余白 第１表より次の様に考察できる。

１）符号１２は従来の高セルロース系被覆アーク溶接棒
の代表例でＮａ２ＣＯ３およびｚｒＯ２が含有されてい
ないので、アークの強さ、クレータ−の拡がり、溶は込
み、なじみ、溶着金属のたれ等の溶接作業性が悪く、し
かも融合不良およびブロホールが発生して溶接継手部の
Ｘ線性能が悪い。

２）符号１３はＺｒＯ□の添加が多過ぎるので、スラグ
が緻密になりスラグの剥離性も悪くなり、しかもＦｅＯ
の添加が少な過ぎる為に脱酸過剰となりビード表面にピ
ットの発生およびブロホールも発生してＸ線性能が悪い
。

３）符号１４はＮａ２ＣＯ３の添加が多過ぎる例で、ス
ラグ量が多過ぎる。為に下進溶接でスラグが邪魔してア
ークが不安定となシ融合不良になりＸ線性能が悪い。

４）符号１５はＴ　ｉｏ　２の添加が少な過ぎる為にア
ークが不安定になる。又Ｍｎ　の添加量が少な過ぎる為
に脱酸不足となシプロホールが発生しＸ線性能が悪くな
る。

５）符号１６は、セルロースの添加が少な過ぎる例でア
ークが弱く、しかもクレータの拡がシ、溶は込み等の溶
接作業性が悪過ぎて溶接できない。

６）符号１７は被覆率が低過ぎる例で棒焼けがおこるの
で、アークの強さ、クレータ−の拡がシ。

溶は込み、ビードのなじみ等の溶接作業性が悪く　。

なシ、ビード表面にピットの発生およびブロホールが発
生してＸ線性能が悪ぐなる。

７）符号１８はＭｇＯとＦｅＯが多過ぎる為に、両者の
相乗作用によりスラグの粘性が悪くなシ過ぎスラグが邪
魔して溶接でき々い。

８）符号１９は被覆率が高過ぎ、しかも結晶水が入って
ないので両者の相剰作用によりアークの集中性が低下し
、溶は込みも浅くなる為に裏波ビードが形成されない。

９）符号２０はセルロースの添加が多過ぎる例で棒焼け
がおこりアークの強さ、溶は込み、クレータ−の拡がり
等の溶接作業性が悪くなシ、シかもピットおよびブロホ
ールが発生し、てＸ＃性能が悪くなる。又、ＭｇＯを添
加していない為にスラグの剥離性も悪い。

１０）符号２１はＴ　ｉｏ　２の添加が多い為にアーク
が弱くなシ、スラグが邪魔して下進溶接がやシにくくな
シ、融合不良ができＸ線性能が悪くなる。

１１）符号２２はＭｎＣ０ａを添加していないのでスラ
グがポーラスに々らない為にスラグの剥離がや＼悪くな
る。又、Ｍｎの添加が多過ぎるので、脱酸過剰となりピ
ットおよびブロホールが発生してＸ線性能が悪くなる。

１２）これらに対して符号１〜１１は本発明で規定する
要件をすべて満足する実施例で、アークの強さ、クレー
タ−の拡がり、溶は込み、なじみ、スラグの剥離性等の
溶接作業性は良好であり、しかも融合不良等の欠陥がな
いので、Ｘ線性能を向上させることができたので、溶接
継手性能は一段と向上させることができた。

特許出願人株式会社神戸ｓ！！ｍ所 イパ“−′へ・　弁理士梶　良之

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 多量のセルロースを含む被槙剤原料を粘結剤と共に混練
   した被覆剤を鋼心線外周に被覆してなる高セルロース系
   被覆アーク溶接棒において、粘結剤として水ガラスを被
   覆剤全重量に対して固形分量で１４〜３０重量％含有さ
   せると共に、被覆剤中にＮａ　ＣＯを０．３〜７重量％
   、　ＭｎＣＯ５をα３〜３ ８重量％、セルロースを１７〜４０重量％、金属Ｍｎ　
   および／もしくはＦｅ−ＭｎをＭｎに換算して３〜１０
   重量％、　Ｔ　ｉＯ２を８〜２５重量％、ＳｉＯ□を１
   ５〜３０重量％、　ＭｇＯを２〜１２重量％。 Ｚ　ｒ　０２をα３〜７重量％、酸化ゲ、をＦｅＯに換
   算して１〜１７重景％、５００℃以上で放出される結晶
   水を含む鉱物を６００℃以上で放出される結晶水に換算
   してα３〜４重量％を含有させ、溶接棒全重量に対する
   被覆剤の重量比をα１〜α１８としたことを特徴とする
   高セルロース系被覆アーク溶接棒。