JPS61182897A - 被覆ア−ク溶接棒 - Google Patents

被覆ア−ク溶接棒

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JPS61182897A
JPS61182897A JP2323485A JP2323485A JPS61182897A JP S61182897 A JPS61182897 A JP S61182897A JP 2323485 A JP2323485 A JP 2323485A JP 2323485 A JP2323485 A JP 2323485A JP S61182897 A JPS61182897 A JP S61182897A
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JP
Japan
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metal
amount
raw material
carbonate
metallic
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Pending
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JP2323485A
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English (en)
Inventor
Osamu Tanaka
治 田中
Akino Kouzuki
上月 映野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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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〕 本発明は耐食性の優れた低炭素Ni基合金および低炭素
ステンレス鋼用の被覆アーク溶接棒に関し、詳細には母
材と同程度の優れた耐食性を有する低C溶接金属が得ら
れる様な被覆アーク溶接棒に関するものである。
〔従来の技術〕
Ni基合金およびステンレス鋼(以下両者をまとめて高
合金鋼という)は耐食性の優れた材料として知られてい
るが、近年一層厳しい腐食還境においても長期間耐食性
を発揮し得る様な材料が求られるようになってきており
汎用高合金鋼では要求を満足することができない。その
為C含有量(以下C量という)を低減して耐食性を高め
た低炭素高合金鋼が提供されるに及んでいる。
ところでかかる低C高合金鋼を溶接するに当たっては溶
接金属についても母材と同等の耐食性を有するものでな
ければならず、その為には溶接金属中のC量を0.02
%以下という低レベルに抑えなければならないとされて
いる。ところで溶接金属中のC量は溶接材料(被覆アー
ク溶接棒)中のC量に左右され、特に心線中のC量およ
び被覆剤から還元・混入するC量(主として被覆剤中の
金属炭酸塩が分解して発生したCOやCO2が還元され
て溶接金属中に混入するC量)によって決定されるので
、溶接金属中のC含有量を低減する為には心線中のC量
および被覆剤中のC量を低減する必要がある。しかるに
心線中のC量は現在工業的に製造し得る最も少ないもの
でもせいぜい0.01%であり、これ以上のC量低減は
直ちには望めない。従って溶接金属中のC量を前記低レ
ベル(0,02%以下)に抑える為には被覆剤から還元
・混入するC量を0.01%以下とする他方法はないと
考えられる。これに対し現状の高合金鋼用被覆アーク溶
接棒を使用する場合には0.02〜0.03%の炭素が
被覆剤から還元・混入し、最終的には溶接金属中のC量
は0.03〜0.04%となってしまう。
そこで溶接金属中のC量を低減すべく種々研究がなされ
ており、例えば■C源となる被覆剤中の金属炭酸塩の配
合量を大幅に低減する手段や■Cとの結合性が高い酸素
を供給する物質例えばFe2O3,Mn 02 、 N
sO、S so□等を配合する手段(特開昭54−12
2647号)等が考えられている。しかし■の手段では
シールドガス発生成分である金属炭酸塩の配合量を抑え
ることになる為シールド不足気味とならざるを得す特に
アーク長が長くなる場合や狭隘な箇所の溶接に右いては
ピットやブローホール等の溶接欠陥が発生する。また■
の手段では溶接金属中の酸素量が高すぎる為に機械的性
能の劣化を招いたり、耐孔食性が低下する等といった事
態が発生する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明はこうした事情に着目してなされたものであって
、金属炭酸塩量の大幅な低減や脱炭用酸化剤の添加とい
った上記手段を採ることなく、溶接金属中のC量を極低
レベルまで低減することができる様な低C高合金鋼用の
被覆アーク溶接棒を提供しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成した本発明の被覆アーク溶接棒とは、 金属炭酸塩:15〜30% 金属弗化物:20〜45% TiO2原料:10〜30% 珪酸塩化合物二0.1〜10% 金属粉末:45%以下 を含有し、下記Xで示される比を1.5以上、Yで示さ
れる比を0.6以下、2で示される比を0.3〜0.5
としたフラックス原料に固着剤を加えた被覆剤をNi基
合金またはステンレス鋼よりなる心線外周に被覆した点
番こ要旨を有するものである。
〔作用〕
以下本発明を完成するに至った経緯をたどりつつ説明す
る。
まず被覆剤中の金属炭酸塩が分解して生じるCOやCO
2が溶接金属中にCとして混入されるという因果関係は
回避できないところである。そこで本発明者等は溶融プ
ール中からのCOやCO2の逸散性を高めることによっ
てCOやCO2の還元・混入を防止しようと考えた。そ
の為にはスラグの流動性を高めることが必要であるとの
指針を得、更に以下述べる方向で検討した。
ところでスラグ流動性を左右する因子としては金属炭酸
塩と金属弗化物が考えられ、金属炭酸塩はその配合量が
多くなるほどスラグ流動性が低下し、反対に金属弗化物
は配合量が多くなるほどスラグ流動性は向上する。即ち
金属炭酸塩については十分なガスシールド性を付与する
為の必要下限量が存在し、従ってGOやCO2の供給源
であると共に流動性低下に寄与するという2重の面から
マイナス要因として作用するということを考えておく必
要がある。従ってCOやCO2の拡散性という意味で満
足できるほどのスラグ流動性を得る為には金属炭酸塩の
配合量に対して金属弗化物を比例的に高めていく必要が
あると考えられた。
そこで基礎実験として金属炭酸塩の配合量を20%に固
定し、金属弗化物量を種々変化させて他のフラックス成
分と共に配合してなるフラックス原料に固着剤を加え、
直径4. Otm ′6のステンレス鋼心線(0,01
0%G−0.35%5i−1.so%Mn−10%Ni
−20%Or)に被覆して被覆アーク溶接棒を製作し、
これを用いて低炭素高合金鋼の溶接を行なった。そして
へC=溶接金真中のC量−心線中のC量(%)と上記X
で求められる比との関、係を調べたところ第1図に示す
結果が得られた。
尚溶接金属中のC量はJIS−Z−3321に従って分
析した。即ち第1図に示す様にΔCはXが大きくなる程
減少することが分かった。即ち金属弗化物(対合w4戻
酸塩)の割合を高めること番ごよってスラグ流動性を高
め、これ1こよって溶接金属中のCfiを低減し得ろこ
とが分かった。
次いで本発明者等は溶接金属中のCi増加の主原因であ
る金属炭酸塩粒子について検討を加え、金属炭酸塩の粒
径と溶接金属中のCMの関係を調べた。即ち金属炭酸塩
:20%、氷晶石:30%、他のフラックス成分:残部
からなるフラックス原料に固着剤を加えた被覆剤をステ
ンレス鋼心線の外周に被覆して被覆アーク溶接棒を製造
するに当たり、金X炭酸塩粒子中に占める10μm未満
の金属炭酸塩粒子の割合を種々変更して被覆アーク溶接
棒を製造した。これを用いて低C高合金鋼の溶接を行い
、ΔCとYで示される比の関係を調べたところ第2図に
示す結果が得られた。その結果第2図に示す様にΔCは
Yが大きくなるにつれて増加することが分かった。
即ちΔCを小さくしたければYを小さくする必要がある
のであるが、Yを小さくするということは換言すれば1
0μm未満の金属炭酸塩の含有率を下げることを意味し
結局、フラックス原料全体の粒度が粗粒側に偏り被覆剤
の塗装性が悪化するということが恐れられたので塗装性
の悪化を防止しつつYをできる限り小さくし得る様な工
夫が必要であると考えた。そこで本発明者等は溶接金属
中のC量の増減に影響のないフラックス成分としてT 
x O2を選択すると共に該T t O2の粒径を小さ
くする方針をたて10μm未満のT i O□粒子の割
合を増大させることによって2で示される比率を適正範
囲に納め、塗装性の悪化を防止することとした。
本発明は王妃の様な知見を基にさらに研究を重ねた結果
完成されたものであって、その構成は前記に示す通りで
ある。
以下本発明の詳細な説明するゆ 金属炭酸塩:15〜30% 金属炭酸塩としては、石灰石、炭酸バリウム。
炭酸マグネシウム、炭酸マンガン等が挙げられ、これら
は分解してCOやCO2を発生してシールド効果を発揮
するだけでなく、スラグの塩基度を上げて溶接金属中の
Si量やS量を低下させ耐高温割れ性を向上させる。配
合量が15%未満では十分なシールド効果が得られず、
ブローホール。
ピット等の溶接欠陥が発生する。一方30%を超えて添
加すると分解生成したCOやCO2の還元・混入量が増
大し、溶接金属中のC量が過度に高まるだけでなく、ス
ラグの流動性が低下してC量   −増大を抑制するこ
ともできない。従って金属炭酸塩量は15%〜30%と
する必要がある。
金属弗化物:20〜45% 金属弗化物としては、螢石、氷晶石、弗化バリウム、弗
化マグネシウム、弗化ソーダ等が挙げられ、これらはス
ラグの流動性およびアークの安定性を向上させる効果が
ある。配合量が20%未満では前記効果が不十分であり
、一方45%を超えて配合すると保護筒の形成が悪くな
り却ってアークが不安定となりスパッタが増加する。従
って金属弗化物量は20〜45%とする必要がある。
T io 2原料:lO〜3096 TiO□原料としては、ルチール、イルミナイト、チタ
ン酸カリ、ルコキシン、チタン酸カルシウム等が挙げら
れ、これらにはアークを安定させ且つ再アーク性を確保
する効果がある。配合量が10%未満では上記効果がな
く、一方30%を超えて配合するとスラグの流動性が悪
化するだけでなくアークが不安定となる。従ってT i
o 2原料は10〜30%配合する必要がある。
珪酸塩化合物二0.1〜10% 珪酸塩化合物としてはJVイ、力、長石、珪灰石等が挙
げられ、これらは被覆剤の塗装性を向上するだけでなく
ビード形状を改良する効果を発揮する。配合量が0.1
%未満では十分な配合効果が得られず、一方10%を超
えて配合するとスラグの流動性が悪化する。従って珪酸
塩化合物は0.1〜10%配合する必要がある。
金属粉末245%以下 本発明における金属粉末としては、フェロシリコン、金
$4Mn等の脱酸剤ならびj(Cr、Ni、Cu。
Mo、Ti、Nb等の合金元素の粉末が挙げられ、目的
に応じて添加される。配合量が45%を超えると棒焼け
が著しくなり溶接欠陥が発生するので上限を上記の如く
設定した。
X二1.5以上 前述の如くガスシールド性能および耐高温割れ性を確保
する為に金属炭酸塩を15〜30%配合する必要がある
が、金属炭酸塩は上記配合量において配合割合に応じて
スラグ流動性を阻害する。
一方スラグ流動性を向上させる為には金属弗化物が有効
である。従って満足し得るスラグ流動性を得る為には金
属炭酸塩量に応じて金属弗化物量を設定する必要がある
。こうしてスラグ流動性を高めることによって溶融金属
中からのCOやCO2の逸散性が高まり、溶接金属中の
C量を低下することができる。ところで上記の如くスラ
グ流動性を制御する指標として本発明では)(=(金属
弗化物中のF量/金属炭酸塩中のCO2量)で示される
比率を採用している。即ち第1図に示す様にXの値が1
.5未満ではXが大きくなるにつれてΔC=〔溶融金属
中のC量−心線中のC量(%)〕が低下する傾向にあり
、1.5を超えるとΔCはほぼ一定になる。それ数本発
明に詔いてはXの下限を1゜5と定めた、 Y:0.6以下 金属炭酸塩自体の性状の中では粒度の影響がもつとも大
きく、粒径の小さいものの割合が少なくなるにつれて溶
接金属中のC量が低下する傾向がある。即ち第2図に示
す様に〔粒径10μm未満の金属炭酸塩の合計/金属炭
酸塩の合計(%)〕=Yの値が小さくなる程、ΔG==
(溶接金属中のC量−心線中のC量(96) Jは小さ
くなって怠り、Yの値が0.6以下では低レベルの値で
ほぼ一定になっている。それ数本発明においてはYの上
限を0゜6と定めた。
Z:O,a〜0.5 Y値を小さくするにつれてフラックス原料全体の粒度構
成は粗粒側に偏ってくる。その結果該ブラックス原料に
固着剤を加えてなる被覆剤の塗装性が悪化する。これを
防止する為に他の成分殊に溶接金属中のC量に影響を与
えないT i02原料の粒度構成を調整する。即ち〔粒
径10μm未満の金属炭酸塩およびT i O2原料の
合計重量/金属炭酸塩およびT x Ozの合計重量(
%)〕=2で示される値が0.3〜0.5となる様にT
iO□原料の粒度を調整する。これによって被覆剤塗装
性の悪化を防止することができる。尚2値が0.3未満
の場合にはフラックス原料全体の粒度が粗粒剤に偏り過
ぎて塗装性が悪化する。一方0,5を超えると7ラツク
ス原料全体の粒度が細粒側に偏り過ぎて乾燥割れが発生
する。
本開明の基本構成は上記の通りであるが、フラックス原
料と混合する固着剤としては水ガラス(珪酸ソーダや珪
酸カリ等の水溶液)が挙げられる。
また溶接金属に所定の耐食性および機械的性能を付与し
健全な溶接部を確保する為番こは、必要な合金元素およ
び脱酸剤を心線または被覆剤のいずれからか添加する必
要があるが、溶接金属中に詔ける偏析を防止するために
は主要成分を心線から供給することが望ましく、心線に
ついてはこうした要請に答えるものであればよい。但し
前述した様に溶接金属lこ十分な耐食性を付与する為に
は溶接金属中のC量は0.02%以下に抑えなければな
らないとされているので、フラックス原料からのC量増
加分(ΔC)が0.01以下であるとすると心線中の不
純物としてのC量は0.01%以下とすることが望まし
い。尚求められる溶接金属中のC量がJ l5−Z−3
2211C示さtLる様IC0,0496以下であると
きは心線中のC量は0.03%以下とすればよい。
〔実施例〕
第1表に示す化学成分のNi基合金心線若しくはステン
レス鋼心線(いずれも4■φX350m’)に第2表に
示すフラックス原料に水ガラスを加えてなる被覆剤を塗
装し第3表に示す被覆アーク溶接棒を製造した。尚生産
性は塗装重量に対する乾燥・焼成後の良品rimの百分
率(歩留り)で判定した。また作業性については電流1
35AmP(DCRP)で行なったビードオンプレート
により判定シ、溶1金1117)C量ハJ I S −
Z−32211C従って肉盛パッドを作成し定量した。
第2.3表に示す様に、A3では金属炭酸塩量が少な過
ぎる為溶接金属のC量の上昇(ΔC)は小さいが、シー
ルド不足Cζよりブローホーμが多発した。A5はT 
i O□ 原料量が過多であり且つXおよび2が低過ぎ
る為溶接作業性が悪く生産性も劣り、しかもΔCも大き
かった。A7は金属炭酸塩量が過多であり且つXが小さ
いので溶接作業性が悪(八〇も大きかった。又珪酸塩化
合物を添加していないのでビード形状および生産性が悪
かった。A8は金属粉末社が過多である為ΔCは小さい
が棒焼けが生じた。A9は金属弗化物量が少なすぎ、且
つXが小さいので溶接作業性並びにΔCについて満足で
きる結果が得られなかった。A10はYおよび2が高過
ぎる為生産性が低くΔCも大きかった。A11は金属弗
化物量が過多である為、A12は珪酸塩化合物量が過多
である為、墓14はT 102原料量が過多である為に
夫夫満足し得る溶接作業性を得ることができなかった。
これらに対し&l、2,4,6,13.15はいずれも
本発明要件を満足しており、良好な溶接作業性、生産性
、ΔCが得られた。
〔発明の効果〕
本発明は以上の様に構成されており、低炭素Nf基合金
や低炭素ステンレス鋼と同等の優れた耐食性を有する溶
接金属を与える被覆アーク溶接棒を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はXとΔCの関係を示すグラフ、第2図はYとΔ
Cの関係を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 金属炭酸塩:15〜30%(重量%の意味、以下同じ) 金属弗化物:20〜45% TiO_2原料:10〜30% 珪酸塩化合物:0.1〜10% 金属粉末:45%以下 を含有し、下記Xで示される比を1.5以上、同Yで示
    される比を0.6以下、同Zで示される比を0.3〜0
    .5としたフラックス原料に固着剤を加えた被覆剤をN
    i基合金またはステンレス鋼よりなる心線外周に被覆し
    たことを特徴とする被覆アーク溶接棒。 X=金属弗化物のF換算重量/金属炭酸塩のCO_2換
    算重量Y=粒径10μm未満の金属炭酸塩重量/金属炭
    酸塩の合計重量Z=粒径10μm未満の金属炭酸塩およ
    びTiO_2/原料の合計重量金属炭酸塩およびTiO
    _2原料の合計重量
JP2323485A 1985-02-07 1985-02-07 被覆ア−ク溶接棒 Pending JPS61182897A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10286690A (ja) * 1997-04-15 1998-10-27 Nkk Corp オーステナイト系ステンレス鋼用被覆アーク溶接棒
CN106378546A (zh) * 2016-09-18 2017-02-08 四川大西洋焊接材料股份有限公司 用于核级高压汽缸的不锈钢电焊条及其制备方法

Cited By (3)

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