JPS62158853A - 複層盛溶接継手用鋼材 - Google Patents

複層盛溶接継手用鋼材

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JPS62158853A
JPS62158853A JP29928585A JP29928585A JPS62158853A JP S62158853 A JPS62158853 A JP S62158853A JP 29928585 A JP29928585 A JP 29928585A JP 29928585 A JP29928585 A JP 29928585A JP S62158853 A JPS62158853 A JP S62158853A
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JP
Japan
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steel
less
embrittlement
joint
multilayer
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Application number
JP29928585A
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English (en)
Inventor
Yokimi Kawashima
川島 善樹果
Takaharu Konno
今野 敬治
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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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) 本発明は複数盛(多層盛)溶接継手用鋼材に関するもの
である。
(従来の技術) 近年、エネルギー資源の枯渇に伴ない、深堀地域は、厳
寒、極低温の北海、或は北極海域等の自然環境の厳しい
場所で使用される様になり、鋼構造物の安全性確保の点
から、極低温環境で脆性破壊の発生のおそれがある溶接
部に高い靭性を付与することは極めて重要な課題となシ
つつある。この際、鋼構造物の溶接部の脆性破壊の防止
の点から、従来の溶接部のシャルピー衝撃値の保証に加
え、最近ではB55762に定められているクラックチ
ッグオーグニンダディスプレースメン) (Crack
Tip Openlng Displacement 
)試験により得られる限界開口変位量(CTOD値)保
証の要求に戯うる鋼材の供給が望まれるところである。
上記の継手高靭性鋼の要求に対して、従来例えば■%開
昭53−32815号公報に示されている様に50 k
Jhn以上の大入熱溶接した熱影響部の組織が島状マル
テンサイトの靭性に対する悪影響を低減せしめた上部ベ
イナイト組織であることを特徴とする含Nb大人熱溶接
用鋼がある。また■特開昭51−79624号公報に示
されている様に、入熱5ooooジユ一ル/cfR以上
の単層溶接ボンド部の熱履歴に相当する熱サイクルを受
けた時、オーステナイト結晶粒の大きさが270μ以下
となることを特徴とする大入熱溶接用低温用鋼がある。
また■特開昭52−111816号公報に示されている
様に低C(低PCM )で溶接性に優れたニオブ官有調
質製高張力鋼がある。
(発明が解決しようとする問題点〕 従来技術は、前項■、■、■に共通している多層溶接時
に特有な脆化、即ち先行ビードで生成するポンド部粗粒
組織が次層ビードでAc1からAc3間の温度に再熱さ
れる場合に生ずる脆化を防止するには不充分な成分設計
であるという問題点を有している。本発明は上記問題点
を屏決し、継手として2・臂ス以上の複層溶接を施した
とき、そのプント部(溶接熱影響部)に発生する脆化を
防止しうる鋼材を提供するものである。
(問題点を解決するための手段) 上記した問題点は、下記のとおりの要旨の本発明によっ
て解決される。
(1)重量%でC:0.02〜0.07%、St:0.
05〜0.25 To 、 Mn : 1.1〜1.8
%、Al:0.01〜0.1%、Ti:0.005〜0
.010%、N:0.0025チ未満で、C,St及び
Mn量を0.64 < (C+ S i + 1/Mn
 )く1.23となる様含有し、残部Feおよび不純物
からなる2パス以上の複鳥盛溶請手用鋼材。
(2)重量%でC:0.02〜0.07%、 Si :
 0.05〜0.25%、 Mn : 1.1〜1.8
 ’16.Al : 0.01〜0、1%、 Ti :
 0.005〜0.010%、N:0゜0025俤禾4
4で、C,Si、及びMJImtko、64≦(C+S
 i + 1/Mn )≦1.23となる様含有し、さ
らにV : 0.01〜0.05% 、 Nb : 0
.005〜0.030% 、 Cu : 0.5%以下
Ni:i、o*以下、Cr:0.5%以下、 Mo :
 0.5 %以下の1種または2種以上を含有し、残部
Feおよび不純物からなる2ノ9ス以上の複層盛溶接継
手用鋼材。
(3)重量%でC:0.02へ0.07%、 st :
 0.05〜0.25%、 Mn : 1.1〜1.8
% 、 Al: 0.01〜0.1%’、 Ti : 
0.005〜0.010チ 、  N : 0.002
5チ未満でC、Si 、およびMn量を0.64<(C
+ S i + 1/Mn )≦1,23となる様含有
し、さらにB:0.0005〜0.0015% 、Ca
 : 0.0020−0.0045%、Zr:0.00
5〜0.015%、 Hf : 0.005〜0.02
05 。
Y : 0.005〜0.0205 、Ca : 0.
005〜0.0205。
La : 0.005〜0.0205の1種または2種
以上を含有し、残部F6および不純物からなる2パス以
上の複層盛溶接継手用鋼材。
(4)  重量%でC:0.02〜0.07%、 Si
 : 0.05〜0.25%、 Mn : 1.1〜1
.8%、 Al : 0.01〜0、1%、 Ti :
 08005〜0.010%、 N : 0.0025
−未満で、C,Si、およびMn量を0,64≦(C+
Si+し扁)<1.23となる様含有し、さらにV:0
.01〜0.05 % 、 Nb : o、oos〜o
、oa os 、 Cu: 0.5%以下、Ni:10
%以下、Cr:0.5%以下、 Me :0.5%以下
、B:0.0005〜0.0015qb、Ca:0.0
020〜0.0045%、 Zr : 0.005〜0
.O15%、Hf:0.005〜0.0205、 Y 
:0.005〜0.0205。
Ce:0.005′〜0.020%、La:0.005
〜0.020チの1種または2a[以上を含有し、残部
Feおよび不純物からなる2/4′ス以上の複層盛溶接
継手用鋼材。
以下1本発明について詳細に説明する。
本発明者等は多層溶接時の特有な脆化、即ち先行ビード
で生成する継手ボンド部組粒組織が次層ビードでAc1
からAl1間の温度に再熱される場合に生ずる脆化を防
止する成分を溶接再現熱サイグル試験によシ検討した。
即ち多層溶接部の脆化組織は鋼材に溶接再現熱サイクル
を2回実施することによシ得られる。即ち溶接金属と母
材の溶接熱影響部の境界の粗粒組織は最高加熱温度を1
400℃と高めた1回目の溶接再現熱サイクルで得られ
、引き続く次層ビードの再熱によシ生ずる脆化組織は、
2回目の再加熱温度をAc1からAc3間の温度とする
ことで得られる。
上記の実験手法により得られた知見を以下に示す。
第1図は1.5 S Mn系に於けるCの影響を示す。
1400℃熱サイクル後2回目の熱サイクルの再加熱温
度を750.800.850℃の3水準に変化させ念と
ころ、800℃でCが0.09%以上存在すると著るし
く脆化が生ずるものの、0.05SCでは脆化は全、く
生じない。
第2図は0.05 % C−1,5チ凪系に於けるSi
の影響を示す。同様に2回目の再710熱温反が800
℃で81が0.4チ以上存在すると脆化が生ずるものの
、0.2 % 81では脆化は殆ど生じない。
第3図はo、ossc系におけるMnの影響を示す。
2回熱サイクルの800℃脆化はMn ik 1.5 
To迄高めると殆ど生じない結果を示した。
第4図は上記結果から2回熱サイクル時の脆化の殆ど生
じない0.07 % C−0,2* Si −1,4J
Mn系に於けるAl量の影響を示す。Uのo、o7*へ
の増量は2回熱サイクル時の脆化防止に効果を有するこ
とが明らかである。
第5図は同様に0.07SC−0,2%Si−51−1
4S系におけるNの影響を示す。2回熱サイクル時の脆
化はN量の低減によシ軽減される。
第6図は同様に0.07SC−0,2To St −1
,41Mn系におけるTi 、 Nの影響を示す。2回
熱サイクル時の脆化は低N、微量T1添訓系の方が少な
い。
以上の溶接再現熱サイクルによる成分検討から、本発明
者らは多層溶接時に特有な脆化はC、Si 、Nを低減
させ、Mn 、 Alを一定址以上添刀口し、TiはN
と当量程度添加することによ)防止出来ることを見い出
した。ここで多層溶接時に粗粒組織がAc1からAc5
間の温度で再加熱される場合に生ずる脆化に対する成分
の効果は以下の冶金現象で説明される。即ちC,Siの
低減は上記脆化部のミクロ組織を改善し、靭性に有害な
島状マルテンサイトの生成を防止し、一方Mnの添加は
脆化部のミクロ組織を微細化させることが確認されてい
る。またNの低減及びTiの添加は、靭性に有害なフI
J −Nを少なくしまた溶接熱影響部の組織を微細化す
る効果を有する。
本発明の手段、即ち構成要件の各限定は上記の各作用に
基づいて定めた。
Cは低い程多層溶接時の脆化防止に有効であるが、鋼板
の強度を得るために必須な量として下限値を0.031
IC規制し、又0.07チを超えると多層溶接時の脆化
を生ずるので上限値を0.07%に規制した。
Siは脱酸作用及び固溶体強化作用を有するが、0.2
5%を超えた添加は多層溶接時の脆化が生じるので、添
加量は0.051以上0.25%以下に限定し念。
Mnは母材及び多層溶接部の靭性を改善するが・過剰な
添加は溶接性を損なうので添加量を1.1チ以上1.8
チ以下に限定した。
本発明に於ては上記C,81,Mnの組み合わせは0.
64≦(C+ S i +1/Mn )≦1.23 の
範囲とすることが必須でおる。即ち上記各元素の継手靭
性に及ぼす単独の作用を組み合わせた場合の2・母ス以
上の複層溶接継手プント部の低温靭性を得るための条件
である。
Tiは継手?ンド部の細粒化に有効な働きを有するが過
剰な添加は靭性を損なうので0,005%以上0.01
0チ以下に限定した。
Alは脱酸及び多1溶接部の靭性を改善するので、その
ために必要な量として0.01%以上0.1チ以下に限
定した。
NはTIとの化合物を析出させ継手がンド部の細粒化に
有効な働きを有するが、過剰な添加は靭性に有害なフリ
ーNとなるので0.0025%未満に限定した。
本発明は上記の諸元の数値制限に加え、さらにV : 
0.01〜0.05%、 Nb : 0.005〜0.
030%。
Cu : 0.5 %以下、Ni:1.0%以下、Cr
:0.5%以下、 Mo : 0.5%以下の1種また
は2穐以上の餓加によ)母材の高強度化、もしくは厚手
化を図る場合にも2パス以上の複層盛溶接継手用鋼材の
製造を可能とするものである。
さらに本発明に於ては他の鋼材特性との関連で、B :
 0.005〜0.0015 ’16 、 Ca :0
.0020〜0.0045’llr 、 Zr : 0
.005〜0.015%、  I■f : 0.005
〜0.0205、 Y : 0.005〜0.020T
o 、 Ce :0.005〜0.0205、La :
 0.005〜0.0205の1種または2種以上の添
加によっても2パス以上の複膚盛溶接継手用鋼材の提供
を可能とするものである。
尚、本発明において、0.004%〜0.02%の範囲
のP及びSは上記2−4′ス以上の複層盛溶接継手がン
P部の靭性には影響が認められなかった。
又、複数盛溶接継手がンド部は、複数回の熱履歴をうけ
、該継手用鋼材が圧延工程で形成した組織は維持され難
いので、本発明の鋼材を製造するための熱間圧延条件に
つめて限定はなく、既存の各種の熱間圧延方法の何れを
用いてもよい。
(実施例) 本発明の実施例を以下に比較例とともに説明する。表1
は板厚50■の鋼板の化学成分と、入熱量17 kJ/
crs及び70 kJ/amの両面多層盛SAW溶接継
手の垂直側プント部に切欠を入れた場合のシャルピー値
は一60℃にて3本試験したものの最小値を、CTOD
値#−t−10℃にて5本試験したものの最小値を示す
表1中、鋼2,3,4,5.6はいずれも第1項発明の
条件を満たす鋼であり、入熱量が17kJ/cm、及び
70 kJ/mいずれの両面多層盛SAW溶接継手のプ
ント部において、vE−60℃のシャルピー吸収エネル
ギー、δc−10℃ のCTOD値共に高い値を示し、
優れた靭性を有していることが認められる。これば対し
表1中鋼1はC及びC+S++−!−の値が夫々n O,018,0,62と、鋼7はCの値が0.093と
いずれも第1発明の条件を満足しない鋼であり、入熱量
を2水準とした継手の靭性も鋼1ではvE−60℃が、
鋼7ではvE−60℃、δc−10℃の値が本発明鋼よ
シ劣りている。
表1中、鋼8ばSiが0.34%と高い比較鋼で第1発
明の条件を満念す鋼3よりもvE−60℃、δc−10
℃双方の値が著るしく劣化している。
表1中、鋼9はMnがo、92%と低く、鋼10は1.
95チと高い比較鋼で、同様に銅5、鋼4の本発明鋼に
比較し、vE−60℃、δc−10℃共に劣化している
また表1中鋼11はAlを0.07%と高めた本発明鋼
であり、同じく本発明鋼である鋼6に比較してもさらに
優れた靭性を示している。
表1中鋼12はT1が0.002%と低く、鋼13はT
1が0.014チと高い比較鋼で同様に本発明鋼6に比
較して靭性が劣化している。
表1中鋼14.15はNが夫々0.0039チ。
0.0045チと高い比較鋼であシ本発明銅である鋼3
.5と比較して同様に靭性が低下している。
さらに表1中i16はBを0.0012%、銅17はC
&を0.0035%、銅18はZrを0.010%。
鋼19はCe及びLaを0.010%、鋼20はYを0
.010%含む第3項発明の条件を満たす鋼であシ、い
ずれの鋼も入熱量17 kJ/cm及び7 Q kJ/
cmの両面多層盛SAW溶接継手のがンド部において、
vE−60℃、δc−10℃共に高い値を有し、潰れた
靭性が得られることかわかる。
ま次表1中1.鋼21はVを0.04%、鋼22゜23
はNbを夫々0.007%、0.021%、鋼24はC
uを0.32%、鋼25はNiを0.25%、鋼26は
Niを0.72%、鋼27はCrを0.35%、鋼28
はCrを0.321Vを0.038%、鋼29はCu 
t−0,25%、Niを0.30%、鋼30はCut′
0.25ts、Niを0.30%、Nbを0.012チ
含む第2項発明の条件を満たす鋼であ)、いずれの鋼も
同様に極めて優れた靭性を有している。
表1中、鋼31は鋼27KBをさらKO,001%。
鋼32は鋼28にC&をo、ooass、鋼33は鋼2
9にCa 、 Lmを夫々0.0051鋼34は鋼30
にZrを0.009チ添加した第4項発明の条件を満た
す鋼であル、いずれの鋼も優れた靭性を有している。
(発明の効果) 以上、本発明によれば2−4′ス以上の複層溶接で不可
避的く形成される継手ゲンド部の粗粒組織のAc1から
Ac3間に再熱される領域の脆化を防止することが出来
、厳寒、極低温域に構築される鋼構造物においてその溶
接部の脆性破壊の発生を防止することが可能となシ、安
全性の大幅な改善が図られることとなる。従ってエネル
ギー資源の開発を格段に促進することが可能となシ、工
業上、産業上にもたらす効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は2パス以上の複層盛溶接部の脆化を検討するた
め溶接再現熱サイクルを1回及び2回と変化させた場合
のシャルピー試験の破面遷移温度(vTri )に及ぼ
すCの影響を示す図、第2図は同様にvTrsに及ぼす
Siの影響を示す図、第3図は同様にvTrsに及はす
Mnの影響を示す図、第4図は同様にvTrmに及ぼす
Uの影響を示す図、第5図は同様にvTr+sに及ぼす
Ti、Nの影響を示す図、第6図は同様にvTrsK及
ぼすNの影魯を示す図である。 第1図 第2図 (ブイクルン にサイクル) 第3図 第4図 第5図 第6図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%でC:0.02〜0.07%、Si:0.
    05〜0.25%、Mn:1.1〜1.8%、Al:0
    .01〜0.1%、Ti:0.005〜0.010%、
    N:0.0025%未満で、C、Si及びMn量を0.
    64≦(C+Si+1/Mn)≦1.23となる様含有
    し、残部Feおよび不純物からなる2パス以上の複層盛
    溶接継手用鋼材。
  2. (2)重量%でC:0.02〜0.07%、Si:0.
    05〜0.25%、Mn:1.1〜1.8%、Al:0
    .01〜0.1%、Ti:0.005〜0.010%、
    N:0.0025%未満で、C、Si、及びMn量を0
    .64≦(C+Si+1/Mn)≦1.23となる様含
    有し、さらにV:0.01〜0.05%、Nb:0.0
    05〜0.030%、Cu:0.5%以下、Ni:1.
    0%以下、Cr:0.5%以下、Mo:0.5%以下の
    1種または2種以上を含有し、残部Feおよび不純物か
    らなる2パス以上の複層盛溶接継手用鋼材。
  3. (3)重量%でC:0.02〜0.07%、Si:0.
    05〜0.25%、Mn:1.1〜1.8%、Al:0
    .01〜0.1%、Ti:0.005〜0.010%、
    N:0.0025%未満でC、Si、およびMn量を0
    .64≦(C+Si+1/Mn)≦1.23となる様含
    有し、さらにB:0.0005〜0.0015%、Ca
    :0.0020〜0.0045%、Zr:0.005〜
    0.015%、Hf:0.005〜0.020%、Y:
    0.005〜0.020%、Ce:0.005〜0.0
    20%、La:0.005〜0.020%の1種または
    2種以上を含有し、残部Feおよび不純物からなる2パ
    ス以上の複層盛溶接継手用鋼材。
  4. (4)重量%でC:0.02〜0.07%、Si:0.
    05〜0.25%、Mn:1.1〜1.8%、Al:0
    .01〜0、1%、Ti:0.005〜0.010%、
    N:0.0025%未満で、C、SiおよびMn量を0
    .64≦(C+Si+1/Mn)≦1.23となる様含
    有し、さらにV:0.01〜0.05%、Nb:0.0
    05〜0.030%、Cu:0.5%以下、N量:1.
    0%以下、Cr:0.5%以下、Mo:0.5%以下、
    B:0.0005〜0.0015%、Ca:0.002
    0〜0.0045%、Zr:0.005〜0.015%
    、Hf:0.005〜0.020%、Y:0.005〜
    0.020%、Ce:0.005〜0.0205、La
    :0.005〜0.020%の1種または2種以上を含
    有し、残部Feおよび不純物からなる2パス以上の複層
    盛溶接継手用鋼材。
JP29928585A 1985-12-28 1985-12-28 複層盛溶接継手用鋼材 Pending JPS62158853A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011106014A (ja) * 2009-11-20 2011-06-02 Nippon Steel Corp 溶接熱影響部のctod特性が優れた鋼及びその製造法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011106014A (ja) * 2009-11-20 2011-06-02 Nippon Steel Corp 溶接熱影響部のctod特性が優れた鋼及びその製造法

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