JPS61140399A - すみ肉溶接用被覆ア−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】 （厘東上の利用分野） 不発明は、すみ肉溶接用被覆アーク浴艦棒に関し、特に
耐割れ性および浴接作粟性の優れた溶接棒を提供するこ
とに関するものである。

（従来の技術） 従来より船舶、海洋啓造物、ａ条などＱ−・すみ自溶接
部には、鉄粉低水素系板後アーク磐接棒（ＪＩＳＤ５０
２６）、獣粉ぽ化秩系破彼アーク溶接棒（ＪＩＳＤ４３
２７）や、特殊系溶接棒（ＪＩＳ　Ｄ４３４０、Ｄ５０
００）などのすみ悶専用被復アータ溶接棒が用いられて
いる。

最近では樽造物の大型化に＃なって、板厚が増大してお
り、強度部材の浴接性の見地から、耐割れ性が重視され
るようになってきている。このよリな置所の溶接に、溶
接作業性、ビード形状が優れている扱覆アーク溶接禅（
特開昭５５−１４７４９９号公報）を適用すると、低水
素系仮覆アーク浴接陣に比べ、逅散性水素量が多く、低
温割れが発生しゃすいｌＬとの問題があり、予熱や後熱
あるいは板厚制限などを行なわなければならず、使用上
制約を受けているのが現状である。

このようなことから、拡散性水素量を低減した２坂偵ア
ータ俗接棒、例えば特開昭５７−７５３００号公報に示
されるように、板諷剤中に多量の金属弗化物を含有せし
め、ｎ＠牛性能の同上を計ったＣａＣ０ｓ−ＣａＦｚ系
低水素系仮ｊアーク浴接棹が提案されている。

ところが、この徨の浴接俤では、非低水素系被覆アーク
溶接棒に比べ榊接作東性が悪く、例えばスラグの被包性
が極めて劣るため、特に水平すみ内溶液ではビード形状
が凸形となり、横梁のような昧返し応力をひんばんに受
ける箇所では、漬接部の疲労強度が不足する欠点がある
ため、水平すみ内溶液用には使用されていないのが現状
である。

また、ビード外観および止端部の応力集中を改善する方
法として、特公昭５９−１４３１５号公報に示されるよ
うに、ＩＶＩｇＣＯ３、Ｔｉ１ｔ　、　５ｉ０２を主成
分とする被覆剤中に、ｉＶＩｇＯ、ＣａＦｚ　などを加
えた低水索系板機アーク溶接棒が提案されているか、非
低水素系被覆アーク陪接棒に比べ、浴融速度〔消費溶接
棒長／アークタイム〕が遅く、運棒比〔ビード長／消費
棒長〕を高くできな〜・。さらに１畦ピツト性、溶滴移
行性が劣り、萬電流側で便用するとアークが粗くなり、
スパッタの飛散が多く、またアンダーカットが出るなど
、浴接作粟能率と溶接作業性の面でも劣っているう このように低水素系被覆アーク溶接棒は、拡散性水系量
が少なく、溶接金属の耐割れ性は置れる反面、浴接作業
性が劣り、非低水素系被覆アーク溶接棒は拡散性水系量
が多く、溶接金属の１ｉｌｒ１割れ性は劣るが、溶接作
業性およびビード形状は著しく優れているなど、一長一
短がある。したがって現任の非低水素系被覆アーク溶接
棒において、良好な耐割れ性を有し、かつ良好な溶接作
業性を保有した非低水素系ＶＬ徨アーク溶接棒は、皆無
に等しく、業界よりこれら性能を備えた溶接棒が強（望
まれていた。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、このような要望を満足させるためになされた
もので、従来の諸性能を確保するとともに、溶接金属の
耐割れ性を者しく同上し、優れた浴接作業性、ビード形
状および溶接作粟能率が得られるすみ肉爵接用の１ｆｆ
ｌアーク溶接棒の提供を目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） ｄ接金属の低温割れは、水素量と組織で決定されるもの
である。非低水素系被覆アーノ谷接棒の優れた溶接作業
性は、夜伽剤中に結晶水が少量に配合されているためで
あるが、この非低水素系被板アークタイムの被復剤取分
をベースとして、浴凄金属の拡散・注水素置を減じ、０
１け割れ性を同上させるために、爾晶水を有する物質を
結晶水を持たないｍＷに置き換えることや、ベーキング
する方法が試みられているが、水素量の低減による耐割
れ性の改善は顕著であるものの、溶接作業性が劣化して
しまう。

本発明者等はこの様な事情に着目し、浴接、金属の耐割
れ性を向上させるべく種々検討したところ、溶接金属の
組織をより均−微細化にすることによって、上記目的を
可能としたものであって、その豐旨とするところは、重
量％でチタン酸化物を’Ｉ’ｉ０ｔに換算して４〜２３
％、Ｓｉ　、　Ｔｉ　、　Ａｔ、　１ｍｒ、黒鉛、Ｓｉ
Ｃの１糧以上の合計を０．１〜８％、硼素の酸化物また
は硼素の酸化物の化合物を、Ｂｔｕｓに換算して０．１
〜２％、ＳｉＯ２を５〜３０％、馳を２〜１４％、結晶
水を０．２〜０．８％、鉄粉１５〜５５％を含み、また
はこれに更に炭酸塩を１４％以下および／または弗化物
を２％以下に抑へ、残部は少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堕剤を、炭素鋼６源に
被覆してなるすみ自溶接用被しアーク溶接棒にある。な
お、以下本明細書で用いるチは重量％な指す。

仄に本発明における各配合成分の作用および配合割合の
範囲限定理由を説明する。

チタン酸化物としては、ルチール、イルミナイト、砂鉄
、チタンスラグなと・カζ用いられるが、これらはスラ
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、かつう虫脱酸剤によって、
浴接金属中にＴｉを還元させるためにも添加するのであ
って、浴接金属中にＴｉを供給して、結晶粒を微細化す
るために不可欠の成分である。Ｔｉｅ、換鼻＋ｆｉで４
％未満では、結晶粒の微細１シ効果が不足し、かつスラ
グ不足によってビードが凸状になると共に、スラグ剥離
性がガ化する。一方２３％を超えると、スラグの流動性
が過大になり、スラグが先行し２段ビードを形成する。

Ｓｉ、’ｉ’ｉ　、　Ａｔ、　ｉｖｌｇ、黒鉛、ＳｉＣ
は、強力な脱酸作用を有しており、酸化物を還元する。

よって板復剤中のＴｉ０ｚおよび硼素の酸化物を還元し
、浴接金属中にＴｉおよびＢを供給するための脱ぽ剤と
して、不可欠の成分である。Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｔ、虜、黒
鉛、ＳｉＣの１種以上の合計が０．１％未満では、その
効果がない。一方８％を超えて添加すると、溶融スラグ
の流動性が悪化して、と−ド形状が悪くなったり、溶接
金属が硬化し、かえって耐割れ性が劣化する。

硼素の酸化物または硼素の酸化物の化合物は、還元され
て浴接金属にＢを供給し、Ｔｉとの関係で１冶晶粒を均
−微細化にして、耐割れ性を向上させるために添加する
ものであり、Ｂ、０３として０、■多未満であると、そ
の効果がほとんど発揮されない。一方２％を超えて添加
すると、浴接金属が高温′４１」れを生じ易くなる。な
お、ここで−い５硼紫の酸化物または硼素の酸化物の化
合物とは、ｆｎｌｆ、無水硼砂、天然硼酸、灰硼石、カ
ーン石などをさす。

５ｉｎｓはスラグ生成剤および粘性−擬剤としての作用
があり、特に槓性に大きな影響を与える成分で、５％未
満ではスラグの粘性が低下し、スラグの流動状態が不安
定に７よって、ビード外政が悪くなる。一方３０％を超
えて擢加−すると、スラグの粘性が高（なりすぎて等脚
注が着しく劣化する。

またアークの吠付けが非常に強（なり、アンダーカット
が多発する。なお５ｉＯｔは珪砂、マイカ、メルクある
いはその他の珪酸塩が用いられ、粘纜剤として使用され
る水ガラス甲のＳｉＯ２も含まれる。

１ｖＩｎは脱鍍剤あるいは合金剤として添加するほか、
アークの強さおよびアークの広がりを確保するために添
加するが、２％未満ではその効果がない。一方１４％を
超えて添加すると、脱酸過剰になってピットなどの欠陥
が発生し易くなる。

話晶水は溶接熱によって分解し水素ガスを発生するので
、シールド効果を発揮してピットやブローホールなどの
欠陥を防止する。また溶接中の溶接１４後半においての
急減な温度上昇を防ぐことができ、棒焼は防止にも効果
がある。しかし０．２％未満ではその効果が発揮され゛
ない。−万０．８％を超えると、アークが不安定となり
スパッタが増大し、ビード形状も慾（なる。

結晶水はマイカ、メルク、カオリン、セリサイトなどか
ら添加されるが、固着剤として用いられろ水ガラスから
持ち込まれるものであってもよい。

ただし被覆アーク洛接棒の乾燥工程で蒸発する様な水分
は、本発明の目的を達成するものではない。

ここでいう結晶水とは、４００℃以上の加熱で放出する
ものであることが望まれる。なお水分は１０００℃以下
で全て放出されるので、通常は１０００℃の水分として
測定する。

鉄粉は溶層金属量を増太し溶嶺能率を筒めるのに重要な
成分であると共に、すみ自溶接用として必貴なビードの
伸びを高めることができる。１５チ未満ではこれらの効
果が十分に元憚されない。

一方５５％を超えて添加すると、アークの広がりが阻害
され、かつスラグの被包性が損なわれて、凸形ビードを
形成する傾向がある。

本発明では上記成分を’４＝剤の必須成分とするが、こ
のほか必要に応じて下記の成分を配合することもできる
。

炭酸塩としてはＣａＣＯ５、ｉｖｒｇｃＯ３、ＢａＣＯ
ｘなどが用いられるが、これらはガス発生剤として作用
し、アーク熱によって分解してＣＯｚを発生して、７−
ルド効果を発揮する。従ってルートギャップの太きいす
み内溶接に適用する場合に効果を発揮する。

しかし１４％を超えるとスラグの粘性が低下し、スラグ
の被包性が不安定になる。

弗化物としてはＣａＦ、、ｌＮａ５　ＡｔＦａ　、　ｊ
Ｖ１ｇＦ２　、　ＡｌＦ２などが用いられるか、これら
の添加はアークの吠付けを強化する。従って１０°程度
の下り傾斜のすみ丙播接に適用する場合に効果を発揮す
る。しかし、２％を超えて曜加すると、含水鉱物中の水
分と反応が減しくなり、ピットを発生し易（なる。

なお、前述のＳｉ　、　Ｔｉ　、　’Ａｔ、　ｔＶｉｇ
および１ｖｌｎは、それら単独もしくはＦ’ｅ　−Ｓｉ
　、　Ｆｅ　−’ｌ’ｉ、Ｆｅ　−Ａｔ、Ｆｅ　−Ｗｉ
ｎなどの妖合金やＳｉ　−Ａｔ、　ＡＡｔ−１ｖｉ、　
Ｓｉ　−１ＶＩｎ、Ｃａ　−Ｓｉ　　などの合金で添加
することもできる。

上記成分の＋１かは、通常の′４１覆アーク溶接棒と同
様に、Ａ　ｔ２０３、ｌＶｌｇ　Ｏなどのスラグ生成剤
、ＣａＯ１ＬｉＣｈ　、Ｎａｔ（Ｊ、Ｋ２Ｏ、ＫＡｔＳ
　ｉｓ　Ｏｓ　、ＮａＡｔ５１ｘＯｓなどのアーク女定
剤および粘結剤として、水ガラスをＡｔ加えることがで
きる。

さらに溶接棒の用途に応じて、ａ＝剤中には適量のＮｉ
　、　Ｃｒ、　ＩＶＩｏ、　Ｃｕなどの合金剤を添加す
ることもできる。

仄に実施例により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、各種成分組成の被握剤に適量の水
ガラスを混入し、これを５．５ｗＱφＸ　７　Ｑ　ＯＩ
ＩＪｌｔおよび４．ＱｌｌｌｊＬ（２５ｘ　４５０ｍｔ
の炭素鋼心線ＣＪＩＳ　Ｇ３５２３１棟１号）に塗装し
て、被彼アークー級俸を作製し、吸Ｎ氷分量が約０．１
％になるように熱ノ滅乾燥を付な−・、合陪接捧につい
て峙接作粟性試雇（アークの安定性、アークの広がり、
スラグ剥離性、耐ピツト・ブローホール性、耐アンダー
カット性、ビード形状、ビード伸び）、耐割れ性試験を
行った。なお、試躯は以下の鏑件で実施した。

〔浴接作業性試験〕・・・ｓ　船ｍ則（ＭｗｊｌＢ）　
４．３すみ自溶接継手試鋏に準する。

研試棒：５，５−φＸ７００１ｉｉ１１を試験板二５Ｉ
ＶＩ５０Ｂ、板厚１４−１ｉ扇１５ＱＩＩＪ、長さＱＱ
Ｑｍ プライマー：ウォッシュプライマー、膜厚３ｏ±５μｍ
塗布 溶接電流：　Ａ−（，２４０Ａ 溶接法；グラビテイ−溶接 運棒比：１．４倍 〔耐割れ性試練〕・・・ＪＩＳ　Ｚ　３１５７、Ｕ型浴
接割れ試験 供試棒二４．０日φ×４５０圏を 溶接電流：　Ａ、Ｃ，１８０Ａ 浴接法：手播接 連禅比＝１．２倍 試ｂ　／ｒ！ｉ：　３Ｍ５０　Ｂ、板厚２０囚、幅１５
０１＋１１１、長さ２００關　　゛ 試威温度、室温（約２２〜２”６℃） これら結果を第２表に示す。なお第２表において○印は
良好、Δ印はやや不良、Ｘ印は不良を示す。特に耐割れ
性を示すルート割れ率は、○印が２０％禾瀾、Δ印が２
０〜６０％、×印が６０％を趨える場合を夫々示してい
る。

第１堀、第２表にお（・て、Ａ−１−Ａ−３およびＣ−
１〜Ｃ−１４は比較例、Ｂ−１−Ｂ−１１は本発明の実
施例である。

この試験の結果は以下に示すごとくである。

Ａ−１−Ａ−３は、従来の被憶アーク溶接棒である。Ａ
−１は非低水素系板榎アーク溶接棒の代表例で、浴接作
業性は侵れているが耐割れ性が悪い。

Ａ−２、Ａ−３は低水素系被懺アーク溶接棒の代表Ｖ＋
＋で、耐割れ性は優れているが４接作莱性が省る。

本発明例Ｂ−１〜Ｂ−１１は本発明範囲内の破憔アーク
浴接種で、漬液作業性、耐割れ性とも波れている。

比較例Ｃ−１はＴｉ１ｔ　：ｔか不足するため、結晶枚
の値組化が十分でな（ｌＩ打割れ性が劣る。またビード
形状、スラグ剥離性が劣る。Ｃ−２は’ｉ’ｉｃ＋２量
が多すぎる例で、スラグの流動性が増大しスラグが先行
しビード形状が劣る。Ｃ−３はＳｉ、　Ｔｉ、　Ａｔ、
ｉ電、黒鉛、ＳｉＣのいずれも添加しておらず、組数の
変化がみもれず、耐割れ性が矢る。

Ｃ−４、Ｃ−５はＳｉＣまたは黒鉛の量が多すぎる例で
、溶融スラグの流動性が悪く、ビード形状が悪化する。

また播嶺金属が硬化し耐暑りれ性が劣る。

Ｃ−６は８２０３を添加していないものであり、耐勧れ
性が劣る。また炭ば基量が多すぎるため、スラグの活性
が低下し、アークの安定性、ビード形状が劣る。

Ｃ−７はＢ２Ｏ３が多すぎるため、高温割れが元生した
。また弗化ｖｌＪ量も多すぎるため耐ピツト性が省る。

Ｃ−８はＳｉｇｈ　ｔが不足するため、ピード外α、ス
ラグ剥離性が劣る。Ｃ−９は５ｉＯｚ量が多すぎるし１
］で、等脚注、耐アンダーカット性が劣る。

し−１０は１ｖｉｎ　７！ｌ″−多すぎる例で、脱酸過
剰になり、ピットが光生じた。Ｃ−１１は枯晶丞が不足
するためＩｉ＋Ｍビット性、耐棒腕汀性が劣る。

Ｃ−１２は結晶水の量が多すぎる例で、アークが不安定
で耐アンダーカット性、ビード形状が劣る。

Ｃ−１３は鉄粉量が不足するため、ビード埋びが劣る。

Ｃ−１４は鉄粉量が多すぎる例で′アークの広がりがな
（凸ビードになる。

（発明の効果） 以上述べたごとく本発明の被堕アーク溶接棒は、彼）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り、浴接金属の
耐割れ性がイしく向上し、溶接作業性、ビード形状およ
び浴接作製能率が著しく愛れ、お舶、海洋構造物あるい
はその他の構造物の作東舵率、女乍性に冨与することが
できたものであり、産業性の効果は便りで一￥ｔものが
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　重量％で、チタン酸化物をＴｉＯ＿２に換算して４
   〜２３％、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、黒鉛、ＳｉＣ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Ｂ＿２Ｏ＿３に換算して０．１〜２
   ％、ＳｉＯ＿２を５〜３０％、Ｍｎを２〜１４％、結晶
   水を０．２〜０．８％、鉄粉を１５〜５５％、残部は少
   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すみ肉溶接用被覆
   アーク溶接棒。 ２　重量％で、チタン酸化物をＴｉＯ＿２に換算して４
   〜２３％、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、黒鉛、ＳｉＣ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Ｂ＿２Ｏ＿３に換算して０．１〜２
   ％、ＳｉＯ＿２を５〜３０％、Ｍｎを２〜１４％、結晶
   水を０．２〜０．８％、鉄粉を１５〜５５％、更に炭酸
   塩を１４％以下および／または弗化物を２％以下に抑へ
   、残部は少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すみ肉
   溶接用被覆アーク溶接棒。