JPS61169194A - サブマ−ジア−ク溶接用溶融型フラツクス - 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〕 本発明はサブマージアーク溶接用溶融型フラックスに関
し、詳細には耐吸湿性及び高速溶接における作業性が良
好で、且つ低温切欠靭性の優れた溶接金属を与える溶融
型フラックスに関するものである。

〔従来の技術〕

近年、アルミキルド鋼を主体とする低温用鋼は海洋構造
物、ＬＰＧタンク等の分野においてその需要が着実に増
加してきておシ、それに伴って安全上の見地から種々の
技術的検討が進められている。特に溶接部に対する要求
性能は増々高くなる傾向にあシ、例えば二６０℃以下の
低温でも高衝撃値、高ＣＯＤ値が要求されるなど、従来
のサブマージアーク溶接材料ではその対応が困難な状況
となってきている。

ところで溶接金属の靭性を向上させるためには、一般に
７ラツクスの塩基性を高くして溶接金属中の酸素含有量
を低減させることが有効とされるが、その反面フラック
スの塩基度を高くするとビード外観形状やスラグの剥離
性等が悪くなる傾向にあシ、特に厚板の多層溶接におい
てその傾向は顕著である。また７ラツクスの塩基度が高
くなるにつれて溶接金属中の酸素量は少なくなるが、反
面、溶接金属の靭性、特にＣＯＤ特性に悪影響を及ばず
窒素量が上昇する傾向がある。このような問題を抱えつ
つも高塩基性溶融型フラックスや高塩基性焼結型フラッ
クスの実用化が進められておシそれなシの効果を上げて
いる。しかしながらこれらの７ラツクスは特に高速サブ
マージアーク溶接に適用した場合下記の様な種々の問題
が発生する。

なぜなら溶融金属中の酸素量と溶接速度との間には相関
性があシ、一般に高速になるほど溶融金属中の酸素量は
増加する。従って高速サブマージアーク溶接用フラック
スについての溶融金属中の極低酸素化は、低速溶接に比
較して一層困難だからである。

即ち（３）溶融型フラックスの場合：（ａ）ビード外観
・形状の悪化（特にアンダーカットの発生）、（ｂ）ス
ラグ巻込みの増加、（ｃ）上記（ａ）、（ｂ）に伴う溶
接速度の低下、（ｃ）塩基度を高める目的でＭｇＯ１Ｃ
ａＯ等の塩基性成分を多量に添加した場合、これらが大
気中の水分と反応して、Ｍｇ（ＯＨ）ｚ　などの水酸化
物を生成しポックマークの発生や水素の存在に基づく低
温割れの発生を助長するなどである。

また〔Ｂ〕焼結型フラックスの場合：（ａ）ビード外観
・形状の悪化（％にアンダーカットの発生）、（ｂ）ア
ンダーカットの発生を防止しようとした場合に生ずる溶
接速度の低下、（Ｃ）焼結型フラックスは通常Ｃ０２ガ
ス発生剤を含有しているため特に筒速サブマージアーク
溶接においてはポックマークを発生し易い、（ｄ）中性
或は酸性系溶融型フラックスに比較し耐吸湿性が著しく
劣る、（ｅ）回収機によって繰返し回収して使用する場
合焼結型フラックスは細粒化しやすいため、フラックス
の粒度が変化しポックマークの発生や溶込み形状が変わ
る、などである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明はこの様な背景のもとで、特に高速度サブマージ
アーク溶接用に適用した場合でも溶接作業性が良好で且
つ高レベルの低温靭性を有する溶接金属を与え、しかも
耐吸湿性の優れた潜弧溶接用フラックスを提供しようと
するものである。

〔問題点を解決する為の手段〕

本発明のサブマージアーク溶接用溶融型フラックスは、
５ｉｎ２　：１０〜２５チ（重量饅、以下同じ）、Ｃａ
Ｏ：４〜１８％、ＣａＦ、　：３５〜５５％、Ａｌ２Ｏ
，：１０〜２５％、ＭｎＯ：１〜６％、ＭｇＯ：１〜８
％、Ｎａ、Ｏ及び／またはに２Ｏ　：　０．５〜５　％
、Ｆ　ｅ　Ｏ：　０．１〜１．５％を含み、且つ Ｃａ　Ｏ＋Ｍｇ　Ｏ：　５〜２１　％ Ｓ　ｉ　０２／Ａ　１２０３：　０．７０〜１．４０チ
　の条件を満足するように成分を調整してなる点に要旨
を有するものである。

〔作用〕

以下本発明のサブマージアーク溶接用溶融型フラックス
を構成する各成分の作用を配合率範囲の設定理由と共に
順を追って説明する。

Ｓｉｎｇ：１０〜２５チ Ｓｉｎ、は酸性成分であって、スラグの融点及び粘性を
調整するのに有効な成分である。その含有量が１０％未
満であると溶融時のスラグ粘度が不足し、ピードの蛇行
やアンダーカットの発生原因となる。一方含有量が２５
％を越えるとフラックスの塩基度が低下し、溶接金属中
の酸素量が増加して靭性が劣化する他スラグ剥離性も悪
くなる。

ＣａＯ：４〜１８％ ＣａＯは塩基性成分であってスラグの塩基度、粘性及び
融点を調整するのに有効な成分である。

その含有量が４％未満であると塩基度が不足するばかり
でなく、スラグの粘度が不足気味となってビードの蛇行
が生じ易くなる。一方含有量が１８俤を越えるとスラグ
剥離性が悪化すると共に７ラツクス自体の耐吸湿性が悪
くな）ポックマークが発生し易くなる。

ＣａＦ２：３５〜５５％ ＣａＦ２は塩基性の成分であるが、耐吸湿性を損う恐れ
がないので７ラツクスの塩基性を高めるのに好都合な成
分であシ、またスラグの融点や流動性を調整するのに有
効な成分でもある。さらにＣａＦ２は溶接中にＣａＦ２
＋０−＋ＣａＯ十Ｆ２なる反応を起こし、発生したＦ２
ガスによって溶融金属を大気からシールドする効果もあ
シ、溶接金属の酸素含有率及び窒素含有率の低減に極め
て有効な成分である。しかしその含有率が３５チ未満で
あると上記の効果が有効に発揮されず、特に溶接金属中
の酸素量が増加して靭性不良となシ、又生成スラグの粘
性不足によりビードが凸形になるとともにビードの波が
非常に粗くなる。−言合有率が５５チを越えるとスラグ
の巻込みが著しくなると共にポックマークが発生し易く
なるなどのため好ましくない。

ＡＩ、Ｏ，：１０〜２５チ ＡＩ、Ｏ，ｔｉはぼ中性の成分（弱酸性）であし、フラ
ックスの塩基度の低下を出来るだけ抑えてスラグの融点
及び粘性を調整するのに有効な成分である。その含有量
が１０チ未満であると生成スラグが粘性不足になってア
ンダーカットを生じ易くなるばかりでなくスラグ剥離性
も悪くなる。−言合有量が２５％を越えるとスラグの粘
性が高くなり過ぎて、スラグ巻込みやビードの凸状化と
いった好ましくない現象があられれる。

ＭｎＯ：１〜６％ ＭｎＯはスラグの融点、粘性を調整するのに有効な成分
である。含有量が１％未満ではスラグ−メタル間の界面
張力が過大となシ、スラグが焼付いたり或はアンダーカ
ットが発生し易くなる。一方６％を越えると溶融金属中
の酸素量が増加し靭性が低下しまたビードが蛇行し易く
なる。

ＭｇＯ：１〜８％ ＭｇＯは塩基性成分として溶融金属中の酸素量を低減す
る効果があシ、且つ粘性調整剤としての作用も有してい
る。その含有量が１％未満であると溶融金属中の酸素量
の低減効果を十分発揮し得す、また粘度不足によシビー
ドが蛇行し易くなる。

一方８チを越えると耐吸湿性が劣化し、ポックマークが
発生し易くなる他スラグ剥離性も悪くなる。

Ｎａ２Ｏおよび／あるいはＫ２Ｏ　：　０．５〜５　％
Ｎａ、Ｏ及びＫ２Ｏはアーク安定剤やスラグの粘度調整
剤として有効である。殊に本発明の様なＣａＦｚ當有量
の高いフラックスにおいてはアーク安定性が十分でない
ため、特にこれらの成分の配合が必要となる。これらの
成分の含有率が０，５チ未満であるとアーク安定性が悪
くなシ、ビードの凸凹や蛇行が著しくなる。但し５％を
越えると耐吸湿性が劣化し、ビットやポックマークが発
生する。これら２種の成分は夫々単独で使用してもよく
、また２種を合計量として上記範囲に入るように任意の
割合で併用することもできる。

Ｆｅｄ：　０．１〜１．５ｔ１６ ＦｅＯはスラグの粘性調整剤として有効な成分である。

その含有率が０．１％未満であるとスラグ巻込みが増加
し、ビード形状が凸となる。一方１．５チを越えると溶
融金属中の酸素量が増加し、靭性低下やアンダーカット
が発生する。

Ｃａ　Ｏ十Ｍｇ　Ｏ：’５〜２１　％ ＣａＯｌＭｇＯは塩基性成分であって、溶融金属中の酸
素量を低下させるのに有効な成分であること及びこれら
の成分は大気中の水分と反応して、例えばＭ　ｇ　（Ｏ
Ｈ）　、の様な水酸化物を作るため溶融金属中の水素量
が増加し、溶接面の割れの発生原因となること、更には
ＣａＯｌＭｇＯについてそれぞれ単独で１８チ、８饅以
上夫々含有させた場合に上記の様な現象が発生する旨を
先に述べた。ところがこのことを更に検討したところ、
ＣａＯｌＭｇＯの合計蓋が２１俤を越えると上記と同様
の現象が発生することが分かつた。即ちＣａＯｌＭｇＯ
は夫々４〜１８％、１〜６％（前記）の範囲とすること
が必須とされるが、更にこれらの総和についても５％≦
ＣａＯ＋ＭｇＯ≦２１チの範囲とすべきことを知った。

尚下限値（５％）は夫々の下限値（４％、１％）を合計
したものである。

ＳｉＯ□／Ａ　１，０．　：　０．７０〜１．４０Ｓｔ
Ｏ，、Ａ　Ｉ２Ｏ．は、先に述べた様に、夫々１０〜２
５％含有させることが必須条件であるが、更に予備実験
で検討したところ、ＳｉＯ□とＡＩ２Ｏ゜の比Ｓ　ｉ　
Ｏｘ　／　Ａ　１−ｚ　Ｏｓ　）によっても高速サブマ
ージアークにおける作業性が大きく影響されることが分
った。即ちＳｉＯ□／Ａｌ２Ｏ．が０．７０以下ではス
ラグの融点が高くなシ過ぎ、スラグ巻込みやアンダーカ
ットの発生が着しく増加する。一方Ｓｉｎ。

／Ａｌ２Ｏ，が１．４０以上では、スラグの塩基度が低
下し溶融金属中の酸素量が増加するだけでなく、スラグ
の流動性が高くなり過ぎてビードが蛇行し好ましくない
。

以上本発明の必須要件を個々に説明したが、この他、本
発明のサブマージアーク溶接用溶融型フラックスにおい
ては、更にＢ２０．を適量、好ましくは０．０５〜０．
８％配合することによシ潜弧溶接用フラックスとしての
性能を一段と改善することができる。一般に溶接金属中
に適量のほう素ＣＢ）を添加すると溶接金属の衝撃性能
が向上することが知られているが、本発明者らが予備実
験で確認したところによると極低酸素の溶接金属におい
てもＣＢ）は高い衝撃性能改善効果を発揮する。従って
本発明のサブマージアーク溶接用溶融型フラックスにお
いても、適量のＢ２０．を配合しておき、還元により生
じる（Ｂ）を溶接金属中に歩留らせてやれば低温靭性を
一段と改善することができる。

こうした効果を有効に発揮させる為のＢ２０．の好まし
い配合率は０．０５〜０．８％であシ、含有率が０．０
５％未満であると配合量が少な過ぎるために〔Ｂ〕添加
の効果が現われない。−言合有率が０．８％を越えると
溶接金属中のＣＢＥ量が多くな多過ぎるため高温割れか
発生し易くなる。尚上記のＣＢ）は溶接ワイヤの一成分
として溶接金属中に含有させることもできるので、この
場合はフラックス中にＢ２０．を配合する必要はない。

本発明フラックスの粒度構成は格別特殊なものではない
が、その特徴をよシ有効に発揮させる為には、２０メツ
シユよりも荒い粗粒物の蓋を１０多以下に抑えることが
望ましい。なぜなら２０メツシユよりも荒い粒子が多い
と、特に厚板の大電流高速溶接において吹上げが著しく
なって溶接電圧が不安定になシ易く、この為ビード外観
が悪くなる。また粗粒物が多いと大気のシールドが不十
分となる場合もあシ、溶融金属中の酸素や窒素（特に窒
素）の増加を招く危険があるからである。

尚第１図Ｋ２Ｏメツシユ未満の細粒フラックスの添加量
部）と溶接金属中の窒素量の関係を示す。但し、フラッ
クス散布量は３０ｍｍとし、また参考のため第１図左側
に各種細粒フラックスにおける場合を棒グラフに示し、
併記した。第１図から、２０メツシユ以上の粗粒物が１
０％を越えると溶融金属中の窒素量が増加することが分
かる。

〔実施例〕

第１表に示すＮ１１１〜陽２１の組成のフラックス調製
し、これを用い下記の条件で溶接を行い、得られた溶接
金属について衝撃試験、吸湿試験、Ｘ線透過試験を夫々
行なった。

〔溶接条件〕

母　材：Ｘ６０ａ当材１６ｍｍｔＸ　１０００ｍｍＡ’
ワイヤ：サイズ４．０　ｍｍ　ｌ’、 ：成分０．ＩＣ−０，０ＩＳｉ−２，０Ｍｎ−２，ＯＮ
ｉフラックス粒度：全て２０×Ｄメツシユ溶　接：２電
極両面一層溶接 ：溶接入熱　４０〜５０　ＫＪ／ｃｍ ：溶接速度　１５０ｃｍ／騙 開先形状：第２図参照 〔試験方法〕 衝撃試験：試験片は板厚中央よ１）ＪＩＳ　Ｚ　３１１
２４号試験片（２ｍｍＶサイドノツチ）を採取し、−６
０℃で試験を行なった。

吸湿試験：３０°Ｃ，８０ＳＲＨの恒温恒湿槽内に７２
時間放置した後の吸湿水分量（付着水も含む）を測定し
た。

Ｘ線透過試験：試験板全長にわたってＸ線透過試験を行
い、欠陥の有無を判定した。

各種の試験結果を第２表に一括して示す。

第２表から明らかな様に本発明品（Ｎｎｌ−８）は、比
較品（隘９〜２１）に比べ各試験結果とも良好な値を示
しておシ、特に総合判定ではいずれの発明品も比較品に
比べ顕著に優れていることが分かる。

〔発明の効果〕

本発明は以上の様に構成されており、フラックスの成分
組成を工夫することによって、高速サブマージアーク溶
接用溶融型フラックスにおいて耐吸湿性及び溶接作業性
が良好で且つ低温靭性の優れた溶接金属を得ることがで
きた。

【図面の簡単な説明】

第１図はサブマージアーク溶接用溶融型フラックスの２
０メツシユ以下の粒子量（％）と溶融金属中の窒素量（
酵）、及び各種細粒（２０メツシユ以下の粒子）フラッ
クスと溶融金属中の窒素量（ｐＩｎ）の関係を示し、第
２図は実施例で採用した潜弧溶接の開先形状を示す図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＳｉＯ＿２：１０〜２５％（重量％、以下同じ）ＣａＯ
   ：４〜１８％ ＣａＦ＿２：３５〜５５％ Ａｌ＿２Ｏ＿３：１０〜２５％ ＭｎＯ：１〜６％ ＭｇＯ：１〜８％ Ｎａ＿２Ｏ及び／またはＫ＿２Ｏ：０．５〜５ＦｅＯ：
   ０．１〜１．５％ を含み、且つ ＣａＯ＋ＭｇＯ：５〜２１％ ＳｉＯ＿２／Ａｌ＿２Ｏ＿３＝０．７０〜１．４０の条
   件を満足することを特徴とするサブマージアーク溶接用
   溶融型フラックス。