JPS61147993A - ガスシ−ルドア−ク溶接用フラツクス入りワイヤ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、鋼板の加工前にプライマーを塗布した鋼板を
用いる造船、橋梁、鉄骨等の特にすみ肉溶接を行うガス
シールドアーク溶接用フラ、クス人シワイヤに関する。

（従来の技術） 造船、橋梁、鉄骨等の分野では構造物を建造する際、か
なシの箇所にすみ肉溶接が採用されている。すみ肉溶接
とは第１図に示すように下板２に立板１をつなぐ溶接方
法で、立板１の下端両側を溶接することが多い（最初に
溶接した方を第１ピーｙ、第１ビード溶接後に溶接した
方を第２ビーｒと呼ぶ）、上記産業分野では通常加工前
の鋼板の錆を防ぐために、プライマーという塗料を塗布
しておくことが多い。このプライマーを塗布した鋼板あ
るいは錆のある鋼板をすみ肉溶接すると、溶接金属には
ビットやブローホール等の気孔が発生し易い。これらの
気孔は溶接熱によシブライマーや錆から発生したガスが
原因であると言われている。

更に詳しく述べると、第１図のようにプライマー３の塗
布された鋼板を丁字形に組んで両側をすみ肉溶接する場
合、最初に溶接する側つｔυ第１ビート６においては、
ピットやブローホールの発生は僅少である。これは溶接
熱によシブライマーから発生したガスが今溶接している
側の反対にあるすき間から逃げてしまい溶融金属に留ま
らないためと考えられている。

これに反し、第１ビートを形成した後溶接して得られた
第２ビート７の場合は発生したガスの大気中への逃げ口
が無く、従って溶融金属に留まシ、溶融金属の凝固と共
にピットやブローホールとして現われるのであると言わ
れて込る。また溶接速度が速くなるとピットやブローホ
ールは発生しやすい傾向にある。特に溶接金属の表面に
貫通した気孔であるピットは溶接部の気密性あるいは継
手強度の面からはつシ取って手直し溶接しなければなら
ない。

このピットの発生を防止するために従来は次やような方
法がとられて来九〇 （１）　　すみ肉溶接する箇所のプライマーや錆を燃焼
させたり、研削して除去しその後溶接を実施する。

（２）第２図のようくすみ肉溶接の立板１の下部端面に
角度４を取ってその端面と下板２との間に空隙５を設け
、溶接熱によりプライマーから発生したピットの原因と
なるガスを空隙５を通して外気中に放出させてピットの
発生を防止する（特開昭５９−３５８８０号公報）。

（３）　　フラックス入りワイヤを用い充填フラックス
内に水素含有物質を添加するか、シールドガス中に水素
を添加して、溶接時溶融金属に水素を供給し、溶接熱に
よシブライマーから発生したピットの原因となる水素の
分圧を高めて溶接部からの水素の放出を早め、しかして
ピットの発生を防止する（特開昭５２−１００３３９号
公報）。

しかし、上記従来法には次のような問題点がある・ （１）の方法は溶接する箇所のプライマーや錆の除去が
完全であればピットの発生は皆無となるが、かなシの工
数を必要とし非経済的である。

（２）の方法は端面形状の異なる鋼板の管理に煩わしさ
があるばかシでまく、プライマーの塗膜厚の厚い場合と
か溶接熱によシ発生するガス量の多いプライマーとかの
場合には、ピットが発生することがある。

（３）の方法は溶接熱により発生するガス量の多いプラ
イマーが塗られた鋼板の□溶接には有効であるが、発生
がス量の少ないプライマーの場合には逆にピットの発生
を増加させることがある。

このようなことから、プライマー塗布鋼板のすみ肉溶接
におけるピットやプローホール発生の少ない溶接材料が
強く望まれていた。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はプライマーが塗布された鋼板のすみ肉溶接にお
いて、発生するピットやブローホールを僅少にすること
が可能なガスシールドアーク溶接用フラ、クス入りワイ
ヤの提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の要旨は、軟鋼を外皮鞘とする管状ワイヤにワイ
ヤ重量比で ＴｉＯ２３．５〜７．５４ Ｍｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
０．６〜２．８優Ｓ　ｉ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　０．２〜１．５４Ｔｉ　ｔＡＡ＋
ＭｇｔＺｒｓｃａの１種又は２種以上　　０．２〜２．
５４酸化物（ＴｉＯを含めて）９．０係以下金属弗化物
　　　　　　　　　　　１．５係以下５００℃以上で分
解圧が１気圧となる金属炭酸塩０．５１〜２．５係 を含有するフラックスを充填してなるガスシールドアー
ク溶接用ブラックス人シワイヤにある。

チタニャ系のガスシールドアーク溶接用フラックス人シ
ワイヤは溶接作業性と能率が良好なこと、即ち、ソリ、
ｒワイヤよシスノ々ツタ−が少なく、ピード形状が良好
で手溶接棒より溶接速度が速く能率的なことにより現在
かなシ使用されている。

しかしながらプライマー塗布鋼板のすみ肉溶接の場合、
ピー「形状は良いがピットやブローホールの発生があシ
、それらの防止を強く望まれていることは前述のとおシ
である。

本発明者等は、チタニャ系特有の良好な作業性を損なう
こと表くプライマー塗布鋼板のすみ肉溶接でピットやブ
ローホールの無い溶接金属が得られるよう充填フラック
スの検討を種々試みた。その結果、特に（１）　Ｔｌ　
ｓＡｔ＋Ｍｇ＋Ｚｒ＊ｃａ等の強脱酸剤を加えること、
（２）強脱酸剤の効果をよシ大きくする・ために、酸素
源ともなり得るＴｉＯ２を含めた酸化物の添加量を抑え
ること、（３）分解温度が高い金属炭酸塩を添加するこ
との３点を満足すればピットやブローホールの防止に極
めて有効であるとの知見を得て本発明をなしたものであ
る。

（作用） 次に本発明の各構成要件の作用と数値限定理由について
述べる。ＴｉＯ２はチタニャ某フラックス入りワイヤの
フラックス′の主成分で溶接時スラグとなってビードを
被包し、すみ肉ｉ−ド形状を整える作用をする。また、
アーク安定剤としての作用もあり安定したアークを持続
させる。ＴｉＯ２が３．５係未満であるとスラグの被包
性が劣化したシアークが不安定となってすみ肉ビーｒ形
状が悪化する。

ＴｉＯ２が７．５％を超えるとスラグ過多となってすみ
肉のピーｒが凸になシ、かつピーｒが不揃いになるので
ＴｉＯ２の範囲は３．５優〜７．５優が良い。

Ｍｎは合金剤あるいは脱酸剤としての作用があシすみ肉
の溶接金属の強度と靭性を保つために添加するが０．６
１未満であると溶接金属の強度と靭性が不足し、２．８
憾を超えると溶接金属が硬くなって割れ・が発生しやす
くなるので０．６１〜２．８係の範囲・が適当である。

８１はＭｎと同様合金剤あるいは脱酸剤としての作用・
があるがスラグ化したＳ　ｔＯ２がスラグの粘性を調整
してピーＹの形状を良好にする。Ｓｌが０．２１未満で
はそれらの効果が得られず、１．５係を超えるとすみ肉
溶接金属への８１の歩留シが大きくなって溶接金属かわ
れ易くなるのでＳｌは０．２〜１．５　（１の範囲が良
い。

Ｔ１　ｍ　Ａｔｅ　Ｍｇ　ｅ　Ｚｒ　ｅ　Ｃａ等はＭｎ
やＳｉよシも強脱酸剤であシ、アーク雰囲気中あるいは
溶融金属中の酸素と強力に化合してスラグ化し溶接金属
中の酸素を低減させると共にスラグ化した酸化物がすみ
肉ビード形状を良くする作用をする。そして後述する酸
化物の添加量規制と分解温度の高い金属酸化物の添加と
の効果でピットやブローホールの発生を防止する。Ｔｉ
　＋　Ａｔ＊Ｍｇ５Ｚｒ　ａ　Ｃａの１種又は２種以上
の合計が０．２１未溝ではそれらの効果が得られない。

２．５係を超えるとスパッドが多くスラグのは〈シ性が
劣化し、更にＭｎ　、　５ｉＴ１等の合金成分が多く歩
留ｔ、ｂ過ぎて溶接金属が硬くなりわれ易くなったシ過
脱酸によってピットやブローホールの発生が多くなるの
でＴＩ、Ａｔ。

Ｍｇ　ｇ　Ｚ　ｒ　＊　Ｃａの１種又は２種以上の合計
は０．２〜２．５係の範囲が良り。

酸化物としては主成分であるＴｉＯ２以外Ｋ　５ｔｏ２
゜Ａｚ２ｏ３１　ＭｇＯ＃　ＦｅＯ９２ｒ０２＃　Ｎ＆
２０　ｅ　Ｋ２０等スラグ剤、アーク安定剤として添加
できるがＴｉＯ２を含めた酸化物が９．０９ｇを超える
とスラグ過多となってすみ肉ビーｒ形状が劣化したシ、
スラグはくりが悪化したりすると共に、ピットやブロー
ホールの発生が多くなる。これは酸化物が多くなると溶
融金属中の酸素が多くなシ、その酸素がプライマーから
発生する水素等のガスと同様ピットやブローホールに関
係しているようであるが定かではない。従ってＴｉＯ２
を含めた酸化物は９．０１以下とする。

金属弗化物はスラグの粘性を調整してすみ肉ピード形状
をよシ平滑にし、母材とのなじみをより良好にする作用
がある。金属弗化物がｉ、　ｓ　ｔＩＩを超えると、ス
ラグの流動性が過剰となってビーｒ形状が悪化する。ま
たアークが不安定となってスノク、ターが多くなるので
金属弗化物は１．５係以下とする。金属弗化物としては
Ｌｉ　＊　Ｎａ　＊　Ｋ　＋　Ｍｇ　。

Ｃ＆ｔ　ｋｌ等の弗化物が用いられる。

本発明の特徴である分解温度の高い、即ち５００℃以上
で分解圧が１気圧となる金属炭酸塩を添加した時の作用
と添加範囲限定理由を次に述べる。

本発明者等は第１表にあるような１０種類の金属炭酸塩
を添加したフラックス人シワイヤを作成し、夫々第１図
に示すようなすみ肉溶接試験を実施して、ピットやブロ
ーホールの発生状況を調べた。

フラックス人シワイヤと溶接条件は次のとおシで、試験
結果のピットとブローホールの発生状況を第１表に併記
して示した。

〔フラッフ入りワイヤ〕

外皮材：軟鋼（Ｃ：　０．０５憾、ｓｉ：ｏ、０１係。

Ｍｎ：０．３嘔ｅＰ：０．０１２１ｔＳ：０、００９係
） 充填フラックス：　ＴｌＯ２：　６　Ｔｏ　ｅ　Ｍｎ　
：　２．２　％　−８１：０．７憾、　Ａｔ：　０．４
　％　。

Ｚｒ　：　０．３　％　、　８１０２　：　１．０　畳
。

ＣａＦ２：　Ｏ−５４、金属炭酸塩： （０，８〜１．２４） ワイヤ径：１４ｗφ 〔溶接条件〕 試験鋼板・・・５Ｍ−５０１、１２，７１１１ｔ　（無
機ジンクプライマーを２０〜２５μの厚さに塗 布） 試験板形状・・・Ｔ形すみ肉溶接試験板溶接姿勢・・・
水平すみ肉溶接 溶接電流・・・３５０Ａ 溶接電圧・・・３０Ｖ ワイヤ突出し長さ・・・２０ｍｇ トーチ角度・・・５０’ Ｃ０２流量・・・２０！／分 溶接速度・・・６０１分 ７４１表 注１）　　Ｌｉ２Ｃｏ３のワイヤ中の添加量はＯ，Ｓ　
転それ以外の金属炭酸塩は１．２憾。

注２）分解圧は理化学辞典による。

注３）ピット発生数が２個／ｍ以下、ブローホール（大
きさ２ｎ以上）発生数が４００ 、個／ｍ以下のものを判定でｒＯＪとし九。

注４）ピード長は７００ｍ１！度であるのでピ。

トおよびブローホール数は１ｍｍシに換算した。

注５）ブローホールはピードの中央を縦破断して調べた
。

第１表によると、金属炭酸塩が分解してできたＣ０２の
分解圧が５００℃以下の温度で１気圧を示すＦ＠ＣＯ３
＊　ＰｂＣＯ３はピット、ブローホールとも多く発生し
ている。なお、ＭｎＣＯ３の分解圧が１気圧となる温度
の記載はないが５００’Ｃ以下であると考えられ、実際
ピットやブローホールは多発した。

これに反して、Ｋ２Ｃｏ、　、　ＣａＣＯ３，５ｒＣＯ
，、Ｎａ２ＣＯ３＊ＢａＣＯ３，ＭｇＣＯ３，Ｌ１２Ｃ
ｏ３はピットの発生数が２個／ｌｐｔ以下、ブローホー
ル発生数が４００個／ｍ以下で非常に良好である。ピッ
ト、ブローホールとも少ないこれら７種類の金属炭酸塩
に共通している点は、分解圧が１気圧となる温度は５０
０℃以上であるということである。更にこれら７種類の
中でも・分解圧が１気圧となる温度が高いほどビ、ト、
ブローホールはより少なくなる傾向にある。

この理由を考察してみると、フラックス人シワイヤはそ
の溶接中、外皮部分は溶けているが中の７う、クスは溶
融金属あるいはその近くで分解するので、分解圧が１気
圧となる温度が高い。即ち分解温度が高いほどワイヤ中
の金属炭酸塩は溶融金属中かそのよシ近くで分解し、発
生したＣＯ２が溶融金属を攪拌して、ピット、ブローホ
ールの原因となるガスの放出を促進するためであると考
えられる。従って本発明では金属炭酸塩は５００℃以上
で分解圧が１気圧となるものに限定した。このような金
属炭酸塩の添加量が０．５１４未満であると、ピット、
ブローホールの低減に大きな効果がな（，２，５１を超
えるとスラグの流動性が悪くなってすみ肉ビード形状が
悪化し、アークが不安定となったり、スｔ４ツタ−が多
くなるので、５００℃以上で分解圧が１気圧となる金属
炭酸塩の範囲は０．５１〜２．５係とする。

（実施例） 外皮材として軟鋼（Ｃ：　０．０５１．　ＳＩｏ、０１
　ｉＭｎ：０゜３％、ｆ”：０．０１２％、Ｓ：０．０
０９１）を用い、第２表に示すフラックスを充填してワ
イヤ径１．４　Ｉｔφのフラックス入りワイヤを製造し
た。

溶接条件は既述の試験の時と同様に、 試験鋼板・・・５Ｍ−５０１、１２，７ｍｍｔ　（無機
ジンクプライマーを２０〜２５μの厚さに塗布） 試験板形状・・・Ｔ形すみ肉溶接試験板溶接姿勢・・・
水平すみ肉溶接 溶接電流・・・３５０Ａ 溶接電圧・・・３０Ｖ ワイヤ突出し長さ・・・２０ｍ トーチ角度・・・５０’ ＣＯ２流量・・・２０Ｊ／分 溶接速度・・・６０ル勺 で実施シ、ピットとブローホールおよび溶接作業性を調
査した。

調査結果は第２表の中に示した。

第２表に示すように本発明ワイヤＩ６１〜４１２はいず
れもぎ、ト発生数は２個／ｍ以下、ブローホール発生数
は４００個／ｍ以下で良好である。

またすみ肉の溶接作業性も良好であった。

次に比較ワイヤについて説明する。

４１３は強脱酸剤が過剰なため溶接金属にＭｎとＴｌＯ
２から還元されたＴｉが過剰に歩留って溶接金属が硬化
して割れが発生した。また、スノヤ、ターが多発し、ス
ラグのはくυ性が劣化した。更に脱酸過剰のためにピッ
トやブローホールの発生が多くなった。

ｌ６１４は強脱酸剤が不足している例で、ピット　　゛
やプローホールが多く発生した。これは本発明の特徴で
あるＴｌＯ２を含めた酸化物の添加量の抑制と分解温度
の高い金属炭酸塩を添加することとの相乗効果が発揮さ
れないためである。またビード形状は凸になった。

４１５はＴｌＯ２を含めた酸化物が多すぎるためにスラ
グ過多となってビード形状が悪化した。また強脱酸剤と
分解温度の高い金属炭酸塩の添加との・　相乗効果が得
られずピットやブローホールが多くなった。

４１６は金属炭酸塩が多すぎるためにスラグの流動性が
悪くなってビード形状が劣化しス・９ツタ−も多くなっ
た。

Ａ１７は金属炭酸塩が不足する例であるが、ピットやプ
ローホールの原因となるプライマーから発生したガスの
放出を促進するために溶融金属を攪拌する作用のあるＣ
Ｏ２の発生量が不足するのでピットやブローホールの発
生を抑制できない。

ム１８はＴｌＯ２が不足するためにスラグの被包性が悪
くビード形状が悪化し、またＭｎが多いために溶接金属
が硬くなって割れが発生した。

Ａ１９は’ｒｔｏ２が過剰なためにビードが不揃いとな
シ、かつビード形状が悪化した。またＳｌが不足するた
めにビードと母材のなじみが悪い。

Ａ２０は金属弗化物が多すぎるためにスラグの流動性が
過剰となってビード形状が悪化し、スパ、ターも多くな
った。またＭｎが少なすぎるために溶接金属の強度が不
足した。

憲２１はＳｉが過剰なために溶接金属のＳｔが過大とな
って溶接金属が硬化し割れが発生した。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明フラックス入りワイヤはプ
ライマーを塗布したままの鋼板のすみ肉溶接において、
ピットやプローホールの発生が極Ｖて少なく、ピードの
手直しを軽減し、また溶接部の信頼性に貢献するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はＴ形すみ肉溶接試験板のすみ肉ビードを示す説
明図、第２図は立板の端面に角度をつけて端面と下板と
の間に空隙を設けたＴ形すみ肉溶接の説明図である。 １：立板、２：下板、３ニブライマー、４：角度、５：
空隙、６：第１ビード、７：第２ビード。 手続補正書　（自発） 昭和６０年３月７日 特許庁長官　志　賀　　　学　殿 ■、事件の表示 昭和５９年特許願第２７０７０６号 ２　発明の名称 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ３、補
正をする者 事件との関係　特許用、願人 代表者　武　　１）　　　豊 ４代理人〒１００ （１）特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 （２）明細書９頁１〜２行「金属酸化物」を「金属炭酸
塩」に補正する。 （３）同１４頁１０行「温度が高い。即ち」を「温度が
高い、即ち」に補正する。 特許請求の範囲 軟鋼を外皮鞘とする管状ワイヤにワイヤ重量比で ＴｉＯ２３．５〜７．５％ Ｍｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
０．６〜Ｌ８％８１　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　０．２〜１．５％Ｔ　ｉ＋　Ａ／　＋Ｍｆ
　Ｉ、ｚ　ｒ　＋　Ｃａの１種又は２種以上　　０．２
〜２．５％酸化物（ＴｉＯ□を含めて）９．０％以下金
属弗化物　　　　　　　　　　　Ｌ５％以下５００℃以
上で分解圧が１気圧となる金属炭酸塩０．５１〜２．５
％を含有するフラックスを充填してなるガスシールドア
ーク溶接用フラックス入りワイヤ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 軟鋼を外皮鞘とする管状ワイヤにワイヤ重量比で ＴｉＯ＿２３．５〜７．５％ Ｍｎ０．６〜２．８％ Ｓｉ０．２〜１．５％ Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｃａの１種又は２種以上０．
   ２〜２．５％酸化物（ＴｉＯ＿２を含めて）９．０％以
   下金属弗化物１．５％以下 ５００℃以上の分解圧が１気圧となる金属炭酸塩０．５
   １〜２．５％を含有するフラックスを充填してなるガス
   シールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。