JPS61159298A - サブマ−ジア−ク溶接方法 - Google Patents

サブマ−ジア−ク溶接方法

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JPS61159298A
JPS61159298A JP27977884A JP27977884A JPS61159298A JP S61159298 A JPS61159298 A JP S61159298A JP 27977884 A JP27977884 A JP 27977884A JP 27977884 A JP27977884 A JP 27977884A JP S61159298 A JPS61159298 A JP S61159298A
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JP
Japan
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welding
toughness
weld metal
less
heat input
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Application number
JP27977884A
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English (en)
Inventor
Shuichi Sakaguchi
修一 阪口
Masaaki Tokuhisa
徳久 正昭
Masao Hirai
平井 征夫
Noboru Nishiyama
昇 西山
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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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) 低温用鋼の溶接施工に適用される大入熱多層盛15のサ
ブマージアーク溶接法に関連してこの明細書で述べる技
術内容は、適切な組成の電極とフラックスとの最適組合
わせについての開発成果を提案するところにある。
近年、北極海における油田開発が進行しっつぁ・・・リ
、このような氷海域からの石油輸送に使用されlる砕氷
タンカーには一80°Cの如き極低温でのしん性に優れ
た厚鋼板、例えば板厚75鵠の低温用鋼が使用され、さ
らに溶接金属にもこの鋼材と同等かそれ以上の低温じん
性が要求されている。か5かる鋼材の溶接施工には大入
熱多層盛のサブマージアーク溶接の適用が考えられるが
、現在市販の溶接材料を用いて溶接金属の低温じん性を
も確保することはほとんど不可能である。
(従来の技術) 従来、溶接金属のしん性を確保するために最も効果的な
方法として、MO−Ti−Bなどを含む溶接材料を用い
て溶接を行って微細な溶接金属組織を得るものが提案さ
れている。
すなわちMOの如き焼入性を向上する成分を添加・して
組織を微細化するとともに、Bの添加によりオーステナ
イト粒界に析出する粗大な粒界フェライトを消失せしめ
るのである。この際Bが酸素、窒素などと化合物を生成
するのを抑制し、粒界の焼入性に寄与する固溶Bを確保
するとともに、72゛エライトの核生成サイドを確保す
るためにTiが添加される。
例えば特開昭58−221:3T号公報には、Ti。
Bを含有する溶接ワイヤを使用して特定量のC2S土I
 In 、 MO、TiおよびBを含有させ、特にTi
を酸素、窒素量との関係で一定の範囲に規定して高じん
性の溶着金属を得ることを期待したサブマージアーク溶
接方法が開示されている。
これはMn 、 MOの含有量を規定して溶着金属の焼
入性を確保し、一定範囲の量のBとともにTiを・酸素
および窒素量に応じて添加し、Bの酸化、窒化を防止し
て粒界フェライトの析出を抑止して高じん性を有する溶
着金属を得ようとするものである。
しかしながらこのような方法で多層盛の溶接金13属の
じん性を安定に確保することは一般に困難であり、すな
わち溶接金属の多層盛に由来して再熱を受けるか否かで
区分される原質部と再熱部とにおいて高じん化に役立つ
In 、 Moの含有量の最適範囲が異なるためである
それというのは溶接金属の焼入れ性を確保するまための
In 、 MOの添加は、再熱部でのみ焼戻しぜい性を
引き起こしてじん性を著しく劣化するからである。
(発明が解決しようとする問題点) 溶接用電極とフラックスとの最適組合わせに係る開発研
究の結果により、Kn 、 Moの添加に由来した溶接
金属再熱部における焼もどしぜい化を脱却して溶接金属
の低温じん性を向上するところにある。
(問題点を解決するための手段) 発明者らは、従来の問題を解消するために詳細な検討を
行い、溶接金属中に不可避的に含有されるO、Nを低減
するとともに、溶接金属の再熱部のじん性を損うことな
く焼入性を向上するN土の浩加によってIn 、 MO
などを低減し、引張強度が50〜68 kgf/−で低
温じん性に優れた溶接金属を得られることを見出した。
この発明は、上記知見に由来するものである。
すなわちこの発明は、溶接入熱量が60 KJ /cm
以上υのサブマージアーク溶接を行うに際し、C:0.
15wt%(以下単に係と示す)以下、Si:0.6%
以下、 Mn  :  1.0 〜2.0  %  、
 N土 :  0,5 〜3.0  % 、MO:’ 
0.1〜0.4%、Ti : o、a%以下、およびB
:0.02%以下を含有し、残部は鉄および不可避的5
不純物からなる溶接用電極に、CaO: 5〜20%、
CaF :10〜20%、Sin、: 1 o〜a o
%、MgO: 20〜40チ、Al2O8:5〜20チ
、Si:5%以下、Mn : 5%以下、B、08: 
1,5%以下、およびアルカリ金属酸化物:5%以下を
含有し、10下記の(1)式にて示される塩基度BLが
1以上のフラックスを、 組合わせて用い、さらに上記溶接入熱量゛の調整によっ
て引張強度が50〜68に9f/mm3の範囲にある溶
接金属を得ることを特徴とするサブマーシア15−り溶
接方法 記 BI、−6,05(N0aO+NCaF ) −6,8
NBi(:、、 +4−oNMg。
−0,2NA、208 ・・・・・・・・・・・・・・
・(1)である。                 
  2υこの発明のサブマージアーク溶接法によれば、
1強度および低温じん性に優れた溶接金属を得ることが
できるが、溶接金属は第1図に示す開先形状に鋼板を加
工した後、同図に示すような多層盛サブマージアーク溶
接(図は5層盛の例である)を)行って得るものとし、
さらに第2図に示す如くの試験片を切出して強度および
じん性に関する測定を行うこととした。
さらにこの発明について詳しく説明する。
まず第3図(a)は、多層盛サブマージアーク溶接1゜
(入熱)5 KJ/cm )によって得られた、O: 
Q、08チ、Si i O,26%、Mn : 1.5
1%、li[o : 0,24チ、Ti:0.81%、
およびB : 0,0024%からなる溶接金属の多層
盛ビードのそれぞれについて、積層ビードの形成に基く
再熱を受けない部分(以15下原質部という、第2図A
参照)と再熱を受けた部分(以下再熱部という、第2図
B参照)とのじん性を比較したものである。
原質部では十分な焼入れ性を確保できるため大入熱溶接
にもかかわらず良好なじん性を示してぃ2・・るが、再
熱部では14n 、 MOなどの焼入れ性を向上1する
成分による焼戻しぜい化が起こり、じん性の著しい劣化
が生じている。
そこでこの発明では、溶接金属の原質部において十分な
焼入れ性を確保できるだけのMn 、 MOなへどを添
加すると、再熱部で著しいぜい化を生じるため、In 
、 MOなどの添加量を低減し、ざらにNiを添加して
焼入れ性の不足分を補うとともにマトリックスの高じん
化を利用することにより極めて優れた低温じん性の安定
確保が可能である。第8°。
図(b)にこの発明に適合する成分組成(0゜07%C
20,36%Si 、 1,46 %Mn 、 1,2
1%Ni 、 0.18%MO、0,024%’fi 
、 0.0024%B )の溶接金属の原質部と再熱部
においても良好なしん性を得られることがわかる。
さらに溶接金属の強度に関しC1強度は溶接金属の組成
と溶接入熱量の兼合いで決まるが、優れたしん性の得ら
れる溶接金属では強度レベルが一定の範囲にあり、組成
だけを規定しても入熱量により強度、さらにはじん性が
大きく左右される。′l′(l) 第4図は、0.06%0 、0.25%Si 、 1.
85 % Mln。
0.2%MO+ 1.8%Ni 、 0.025チTi
、および0.0025%Bの溶接金属を得る際の溶接入
熱量と強度との関係を示したものである。図かられかる
ように、溶接金属組成は一定であっても溶接式5熱量に
より強度は左右される。これは入熱量が増大すると、溶
接金属の冷却速度が遅くなって粒界フェライトが生成し
易くなり強度は低下し、入熱量が小さいと溶接金属の冷
却速度が速くなってベイナイトの生成が起こり易くなり
強度は増加する1゜ためである。これらの現象はじん性
と密接な関係があるため、優れたじん性を得るには強度
をも考慮する必要がある。そして所定の強度を得るには
適切な溶接入熱量を与えなければならない。
(作用) この発明に従う溶接用電極およびフラックスの成分組成
の限定は、次に述べる成分範囲になる溶接金属を多層盛
サブマージアーク溶接により得ることを、通してこの発
明の目的に適う。この溶接金属の成分組成についての要
請は次のとおりである。!()0 : 0.1%以下 Cは、溶接金属の強度を得る上で必要な成分であるが、
増加すると強度が過度に上がりじん性が著しく劣化する
ため、0.1%以下が望ましい。
st : 0.5%以下 Siは、脱酸剤として添加されて溶接金属中に含まれる
成分であるが、0.5q6を超えて含まれるとじん性を
害するため、0.5%以下が望ましい。
Mn : 1.0〜1.8 % Mnは、脱酸剤および溶接金属の焼入れ性を確保・する
上で必要な成分であるが、1.0%未満ではその効果に
乏しく、1.8%を超え、て含まれると特に溶接金属の
再熱部のじん性を劣化するため、1.0〜1.8チが望
ましい。
Ni : 0.4〜2.5 % Niは、溶接金属の焼入れ性を確保し、組織のマトリッ
クスを強化してじん性向上に有効であって0.4%未満
ではこの効果に乏しいが、2.5%を超えて含まれると
強度が高くなり過ぎてじん性を劣化することがあるため
、0.4〜2.5チが望ましい。2′IMO:  0,
0 8〜0.25% MOは、一般に溶接金属の焼入れ性を高め組織を微細化
してじん性を向上するのに役立つが、0.25チを超え
ると溶接金属の再熱部のじん性を著しく害する一方、0
.08%未満では焼入れ性を高める)効果が不十分とな
るため、0.08〜0.25%が望ましい。
Ti : 0.005〜O,(140チTiは、N、0
と化合物を生成してBの窒化または酸化を防止するとと
もに、該化合物がフエライ10トの核生成サイドとなっ
て組織を微細にしてじん性を向上するが、0.005%
未満ではこの効果が乏しく0.040%を超えるとかえ
ってじん性を害するため、0.005〜0.040%が
望ましい。
B : 0,001〜0.050チ Bは、粒界フェライトの析出を抑制してじん性を向上す
るために不可欠な成分であるが、0..001チ未満で
はその効果に乏しく 、0.050%を超えて含まれる
と焼入れ性が過剰になる傾向があり、また凝固割れの危
険性が高ぐなるため、Q、OO1〜2(・0.050%
が望ましい。
0 : 0.02〜0.04% 0は、サブマージアーク溶接において使用されるフラッ
クス中のSiO2などの酸性成分の分解のため不可避的
に含まれるが、0.02%未満では溶接−・金属がラス
状の組織となって良好なじん性が得られない一方0.0
4%を超えると溶接金属中の介在物の増加によりじん性
が劣化するため、0.02〜0.04チが望ましい。
N : 0.008%以下 Nは、○と同様に溶接金属中に含まれ、Bを窒化して粒
界フェライトの析出を促進しじん性を著しく害するため
可及的に低減することが好ましく、とくに0.008 
%を超えると良好なじん性を得ることが困難になるので
、o、o08%以下が望まし15い。
上掲の問題点を解決するための手段に従えば、上記成分
範囲の溶接金属、つまり再熱部の焼もどしぜい性による
しん性の劣化の影響がないしん性に優れた溶接金属を得
ることができる。    2゛また溶接入熱量により調
整する引張強度につい1ては、50に9f/−未満、つ
まり溶接入熱量を大きくすると溶接金属の冷却速度が低
下し粒界フェライトが生成しやすくなってじん性を粗害
し、68に9f/−を超えると、つまり入熱量が低くな
ると溶へ接金属の冷却速度が増大しベイナイトの生成が
起こりやすくなって過剰な焼入れ性を示すことが考えら
れ、とくにぜい性破壊の発生特性を害するため、50〜
askgf/mm3の範囲とした。
(実施例)10 表1に示す化学組成を有する板厚751111%で、第
1図に示す開先形状に加工された鋼板に、表2および表
8に示す化学組成を有する高塩基性の7ラツクスおよび
溶接用電極を用いて2電極サブマージアーク溶接を行っ
た。溶接条件は表4に示す通15りである。また溶接金
属の切欠しん性を調べるために行ったシャルピー衝撃試
験片の切欠位置は、第2図に示す如くである。
表4 溶接条件 表5に溶接を実施した後の溶接金属の化学成分、強度お
よびじん性を示す。
まず試験AX〜5はこの発明による溶接金属で1あり、
溶接金属の原質部、再熱部の両方において良好なしん性
が得られていることがわかる。
試験前6〜7はMOを適正範囲を外れて過剰に含んでい
るために、再熱部のじん性が劣化し、逆に試験前9はI
I(oを含んでいないために原質部で良好なしん性が得
られない。
また試験前8はNiが不足しでいるために、再熱部で安
定したしん性が得られず、試験A10は成分組成が適正
範囲に入っているものの強度が適正l・・範囲を超えて
いるため、平凡なじん性しか得られていないことがわか
る。試1m A 11はNi 、 Moを適正範囲を外
れて過少にしか含んでおらず、強度も5okyf/−以
下であり、溶接金属の焼入れ性不足のため原質部で良好
なしん性が得られない。な1・お、この実施例ではBは
フラックス中にB2O3を添加することにより含有させ
たが、ワイヤ中にBを含むものあるいはこれらを両方用
いても同様の効果が得られる。
(発明の効果) 以上説明した如くこの発明によれば、大入熱多層盛のサ
ブマージアーク溶接において溶接金属の原質部および再
熱部の両方で極めて優れた低温じん性を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は多I―盛のサブマージアーク溶接の説明図A 第2図はシャルピー衝撃試験片の説明図、第3図(a)
の)は溶接金属の原質部と再熱部とのじl(・ん性を示
すグラフ、 第4図は溶接入熱量と溶接金属の強度との関連を示すグ
ラフである。 滲、1?リシKJ/c、nジ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、溶接入熱量が60KJ/cm以上のサブマージアー
    ク溶接を行うに際し、 C:0.15wt%以下、 Si:0.6wt%以下、 Mn:1.0〜2.0wt%、 Ni:0.5〜3.0wt%、 Mo:0.1〜0.4wt%、 Ti:0.3wt%以下、および B:0.02wt%以下 を含有し、残部は鉄および不可避的不純物からなる溶接
    用電極に、 CaO:5〜20wt%、 CaF_2:10〜20wt%、 SiO_2:10〜30wt%、 MgO:20〜40wt%、 Al_2O_3:5〜20wt%、 Si:5wt%以下、 Mn:5wt%以下、 B_2O_3:1.5wt%以下、および アルカリ金属酸化物:5wt%以下 を含有し、下記の(1)式にて示される塩基度B_Lが
    1以上のフラックスを、 組合わせて用い、さらに上記溶接入熱量の 調整によつて引張強度が50〜68kgf/mm^3の
    範囲にある溶接金属を得ることを特徴とするサブマージ
    アーク溶接方法。 記 B_L=6.05(N_C_a_O+N_C_a_F_
    _2)−6.3N_S_i_O__2+4.0N_M_
    g_O−0.2N_A_l__2_O__3……………
    (1)
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6356396A (ja) * 1986-08-23 1988-03-10 Kobe Steel Ltd 横向サブマージアーク溶接方法
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