JPS61206596A - ステンレス鋼被覆ア−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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、いわゆる棒焼は対策を講じたステンレス鋼
被覆アーク溶接棒に関する。

近年、化学工業や原子カニ業などの分野における技術進
歩はめざましく、当分野における諸設備は大型化の傾向
にあシ、このような状況の下、各種設備の構造物を現地
にて組立する事例が多くなっている。

ステンレス鋼被覆アーク溶接棒は、現在このような構造
物の組立によく使用されている。そしてその溶接施工に
対しては、融合不良やスラグ巻込みといった溶接欠陥の
ないことが厳格に求められる。

〈従来の技術〉 周知のとおりステンレス鋼被覆アーク溶接棒は、心線に
ステンレス鋼を使用するが、一般にステンレス鋼は軟鋼
にくらべ電気抵抗が数倍もあシ、このため高電流で溶接
すると、赤く加熱され、いわゆる棒焼けの現象をおこす
傾向がある。棒焼けが生じると、溶接棒被覆剤の片溶け
やひび割れが生じ、アークを包む保護筒の形成が不安定
となってアークの集中性が損われ、良好な溶接の遂行が
不可能となるもので、したがってこの種の溶接棒では棒
焼けをおこす前に更新する必要があシ、場合によっては
溶接棒全長の発はども放棄しなければならないようなこ
とさえある。

この棒焼けを防ぐ一手段として、使用する溶接電流を低
く設定する、具体的には例えば４Ｍｆの溶接棒に対し軟
鋼被覆溶接棒３゜２ｍｌに常用されるレベルの電流全使
用するようにする、といった方法が考えられるが、低電
流の条件下では融合不良やヌラグ巻込み等の溶接欠陥が
出やすく、とくに冒頭に述べたようなものの浴接に対し
てはこの点が問題となる。

また、このような棒焼けの他にも、ステンレス鋼被覆ア
ーク溶接棒には次のような問題がある。

この種の溶接棒は、その製造時に被覆層乾燥のために加
熱処理を施されるが、この加熱の温度としては精々１５
０〜２００Ｃ程度にしか上げられない。これは、高い温
度で処理すると、心線の、大きな熱膨張係数が原因で被
覆剤層にひび割れが生じ或いはその固Ｍ度の低下を来た
し、輸送中或いは溶接中に剥離脱落するというおそれが
生じるからである。しかるに、乾燥効果という本来の意
味からすればこの温度（２００℃以下）は不満であり、
実際、吸湿水分に起因して溶着金属が低温割れを生じる
といった問題がおこっている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 不発明は、軟鋼被覆アーク溶接棒と同レベルの溶接電流
を使用しても棒焼けによる保護筒形成の不安定化を来た
さずその一本一本を無駄なく活用し得るとともに、乾燥
処理を従来より高温で行っても被覆剤層のひび割れや剥
落の懸念がないステンレス鋼被覆アーク溶接棒の提供を
目的とする。

く問題を解決するための手段〉 すなわち本発明の被覆アーク溶接棒は、第１図に示す如
く、ステンレヌ鋼心線（１）を被包する被覆剤層（２）
（以下、内層）の外側に、コロイダルシリカをバインダ
とした金属炭酸塩鉱物のコーティング層（３）（以下、
外層）を設けた点に特徴がある。

本発明溶接棒の特徴点である上記外層（３）の作用・効
果は以下のとおシである。

１）先述したようにこの種の溶接棒は、使用電流が軟鋼
被覆アーク溶接棒の常用レベルでは棒焼けをおこし安定
な溶接が不可能となって早期交換を余儀なくされ、大き
な無駄を出す。

しかるに上記外層（３）を設けてやれば、その外層はコ
ロイダルシリカをバインダとしているから、耐熱性に著
しくすぐれ、例え棒焼は状態となった場合にも、それ自
体片溶けやひび割れといった不都合を避けられるばかり
でなく、その内に内層（２］を擁して拘束、保護する形
となるために、棒焼けによる内層の片浴け、ひび割れの
傾向にまで効果が波及しその傾向は有効に緩和されるこ
ととなる。

その結果、保護筒の形成が安定的に持続され、アークの
集中性が保たれて安定な溶接が維持されることとなシ、
結果として溶接棒の有効的な活用が図られるものである
。

これにより、従来技術にある如く、溶接電流を低目に設
定するというような措置をとる必要はなくなり、融合不
良、スラグ巻込み等の溶接欠陥が防止でき、また密接技
量に対する依存性も緩和されることになる。

１１）ステンレス鋼被覆アーク溶接棒の加熱乾燥処理の
処理温度として、従来２００℃以下の比較的低い温度が
採用されているのは、加熱時ステンレス鋼の大きな熱膨
張についてゆけず被覆剤層にひび割れが入るおそれがあ
ることによる。

この点については、外層（３）は耐火性にすぐれるとと
もに、内層（２＋を取囲んで拘束、保護する形態をもつ
ことから、内Ｍ（２）に対し外層（３）が、いわゆる耐
火壁の如き役目を果し、内層の、加熱によるひび割れや
固着度の低下を防ぐ形となる。しかも外層（３）それ自
体はその耐熱性ゆえに、かなシの高温に耐えるものであ
シ、したがって外層（３）を設けたときには、従来の処
理温度にくらべかなり高い温度、具体的には５００′ｃ
Ｘ１ｈ程度の焼成処理が可能となる。

■）また外層（３）は、被覆剤層（内層）（２）の本来
の役割としてのシールド作用を有効に補うことにもまた
同時にガヌを発生することによって、心線（１）と被溶
接材（５）との間のアーク（６）空間を外気よシ遮断す
るというものかあシ、これに対し外層（３］は次のよう
に作用する。まず第１に、この層は先にも述べたとおり
耐熱性が高いことから、溶接待内層（２）よシも♂融が
遅れがちとなシ、その結果第２　Ｌ３ｒ：１）に示され
るように内層による保護筒（４）ヲ更に延長する形とな
って、保護筒によるシールド効果を一層高めるよう働く
。第２に、外層の主成分をなす炭酸塊鉱物′、例えばＣ
ａＣＯ３等が溶接時にＣＯＪガスを発生し、内層＜２）
からの発生ガヌと協同して２重のガスシールド効果を生
む。すなわち、外層（３）は保護８シールドとガスシー
ルドの両方の面に作用し、その総合としてシールド効果
を有効に高めることになる。このことは、前記被覆剤層
水分低減の効果と相俟ち、低水素で低温割れのない良質
な浴着金属の生成をもたらすものである。

本発明のｆ４接棒の心線（１）には、オーステナイト系
、フェライト系など、あらゆる種類のステンレス鋼が使
用可能であシ、通常共金ワイヤの使用を基本とする。ち
なみに、熱膨張係数についてみると、ステンレス鋼全種
を通じオーステナイト系が最も大きな値を示し、これは
フェライト系にくらべると約７０％増に当る。また、熱
伝導率については、オーステナイト系がフェライト系の
約２０％も低い値をとる。これらのことから判断される
ように、棒焼けはオーステナイト系において最もおこり
やすい。

次に内層（２）の被覆剤としては、Ｔｉ０ｚとＣａＣ０
Ｊを主成分とするライムチタニャ系と、ＣａＣ０ＪとＣ
ａＦコを主成分とするライム系とが一般的である。

オーステナイト系の心線には、前者の使用が通例的であ
る。ライムチタニャ系、ライム系の構成成分の代表的な
ものを、第１表、第２表に示す。

第１表　ライムチタニャ系　　第２表　ラ　イ　ム系本
発明の特徴である外層（３）は、主成分の金属炭酸塊鉱
物としては、例えばＣａＣ０Ｊ、　ＭｇＣ０Ｊ、　Ｍｎ
Ｃ０Ｊ。

ＢａＣ０Ｊ、　Ｎａ５ｃＯＪ　、　ＫＪＣＯＪ　すどで
、コレらは溶接熱で分解してＣ○コガスを発生する。こ
れらの金属炭酸塊鉱物は１種のみならず、２種以上の混
合で使用してもよい。

上記金属炭酸塩のバインダとしては、コロイダルシリカ
（水を分散媒とし、無水硅酸の超微粒子（粒径１〜１０
０μｍ９通常は１０〜５０μｍ）を分散せしめたコロイ
ド溶液）で、例えばモンサント社製「サイトン」　、デ
ュポン社製「μドックス」。

ナルコケミカル社製「ナルコーダ」２８産化学工業社製
「スノーテックス」等の商品名で一般に市販されている
ものがある。

コロイダルシリカをバインダとして選定した理由は、他
のバインダ、例えばけい酸ナトリウム、けい酸カリウム
などによる、いわゆる水ガラスでは、アークや溶滴移行
、更には当該層による保護筒の形成が不安定となってス
フグの流動性と被覆剤層（内層）の溶融速度が不適当と
なシ、安定しこの外層の厚みとしては、２００〜１００
０μｍ程度にするのが望ましい。２００μｍ未満では、
外層としての本来の効果が得られず、逆に１０００μｍ
をこえると、形成される保護筒の壁厚が厚くなシすぎて
その長さが必要以上に大きなものとなり、これにつれア
ーク長も過大となってアークの指向性が悪化し、溶接欠
陥の原因となる。

本発明の溶接棒は、一般のステンレス鋼被覆アーク溶接
棒の被覆剤層の表面に、コロイダルシリカをバインダと
して適当厚に塗布し、次いで乾燥処理を行うことによシ
製造される。

〈実施例〉　゛ 心線：第８表に示した化学成分で、直径３．２ｊｌＱの
オーヌテナイト系ステンレス鋼ワイヤ。棒焼けを最もお
こし易いものを選んだ。

内層：第４表に示した成分をもつライムチタニャ系被覆
剤。

外層：　ＣａＣ０Ｊ 乾燥処理＝５００℃ｘ１ｈｒ 上記の条件を満たす本発明の溶接棒について、溶接試験
によシ正常な保護筒の形成が持続できるならびに外層厚
と溶接棒消費長さとの関係をそれぞれ第３図、第４図に
示した。第８図、第４図には、比軟のため、外層がない
点と乾燥条件が１５０℃である点を除き上記発明品と同
じ条件の従来の溶接棒についての調査結果をも併せて示
した。

第　　　　４　　　　表 結果について云えば、まず第８図においては、発明品、
従来品の何れについても、溶接電流が小さくなるに従っ
て、溶接棒消費長さが長くなってゆく傾向は認められる
が、両者の傾向には歴然とした格差があシ、とくに溶接
電流１２０Ａ以下において発明品は略々全長の有効利用
が可能であったことが示されておシ、本発明に基づく外
層の有効性が明らかである。

また第４図においては、外層の厚み２００Ｐｍでみが６
００μｍ以上になると溶接棒の略々全長の値に達して１
０００μｍの厚みまで安定しており、この結果よりして
、外層の厚みとしては２００〜１０００μｍ、更に望ま
しくは６００〜１１０００Ｐの範囲が好適であると判断
される。

〈発明の効果〉 以上に詳述したように本発明のスティレス鋼アーク溶接
棒は、比較的高電流使用下においても棒焼けに基づく保
護筒形成の不安定化全おこさず、一本一本を無駄なく溶
接に寄与させることができるのみならず、低電流設定に
よるスフグ巻込みや融合不良等の溶接欠陥の発生を回避
し得、また乾燥処理を従来よシ高温にて実施し得るから
、被覆剤からの水分の侵入を低レベルに抑えることがで
き、溶接待外層による保護筒形成とガスの発生とによシ
被覆剤層のシールド作用が有効に強化されることと相俟
って、低水素で良質な浴着金属の生成が得られるなど、
多くのメリットを有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の被覆アーク溶接棒の断面図、第２図は
保護筒形成の状況を示す縦断側面図で、（イ）は従来の
溶接棒の場合、Ｐ）は本発明の溶接棒の場合、をそれぞ
れ示す。第８図、ｊｇ４図は本発明溶接棒と従来の溶接
棒について溶接棒消費長さを調査した結果であシ、第３
図は溶接電流と溶接棒消費長さとの関係、第４図は外層
の厚みと溶接棒消費長さとの関係、を表わしている。 図中、ｌ：心線、２：内層（被覆剤層）、８：外層、４
：保護筒、５：被溶接材、６：アーク（イ） ｉ　　Ｂ （ロ） 第３図 溶接電流（Ａ） 第４ＷＡ Ｏ２ω４Ｃ０６００８００１０００ 外層の厚み（μｍ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステンレス鋼心線を被包する被覆剤層の外側に、
   コロイダルシリカをバインダとした金属炭酸塩鉱物のコ
   ーティング層を有することを特徴とするステンレス鋼被
   覆アーク溶接棒。
2. （２）金属炭酸塩鉱物コーティング層の厚みが２００〜
   １０００μｍであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のステンレス鋼被覆アーク溶接棒。