JPS62197296A - 低合金耐熱鋼用の潜弧溶接用フラツクス - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は低合金耐熱鋼用の潜弧溶接用フラックスに関し
、詳細には溶接作業性やビード外観を損なうことがない
と共に低温靭性を向上させることができる様な低合金耐
熱鋼用の潜弧溶接用フラックスに関するものである。

［従来の技術］ 一般に潜弧溶接においては、潜弧溶接用フラックス（以
下単にフラックスという）の塩基度が高まるについれて
溶接金属の清浄度と低温靭性が改善される傾向のあるこ
とが確認されている。しかし他方では塩基度の上昇に伴
なって溶接作業性が低下することも知られている。即ち
フラックスの塩基度を高めるとアークの安定性が低下し
且つ溶接ビードの形状が凸気味となって溶接欠陥（アン
ダーカット等）を発生し易くなる。そこで高レベルの低
温靭性が要望される分野における実用フラックス例えば
低合金耐熱ｖ！４（Ｃｒ　−Ｍ□鋼等）用のフラックス
では、塩基度を高めるにしても溶接作業性を悪化させな
い範囲に押えなければならない。従って溶接金属の低温
靭性もさして高いものにできないというのが実情であっ
た。しかるに最近の低合金耐熱鋼に対する低温靭性向上
の要求は一層厳しくなっており、これに対応しようとし
ても溶接作業性の悪化が懸念される為フラックスの塩基
度を高めるにも限界があり結局現状ではフラックスの改
良を断念し能率性を若干犠牲にして低入熱条件によって
低温靭性を向上させるという手段に顆らざるを得なくな
っている。

［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
、能率性を犠牲にしないで即ち大入熱の条件下でも、溶
接作業性やビード外観を損なわずに優れた低温靭性を得
ることのできる様な低合金耐熱鋼用の潜弧溶接用フラッ
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］ しかして上記目的を達成した本発明のフラックスとは、
少なくとも Ｃａｏ　：１５〜３０％ ＣａＦ２　：　８〜２０％ ＭｇＯ：　　５〜２０％ Ｓ　ｉ　０２　　：　１５〜３５％ Ａｌ２Ｏ３＋５〜２５％ ＺｒＯ２：　１〜１０％ ＭｎＯ：１〜１５％ Ｎａ２Ｏ：０．５〜５％ に２ｏ　：０．５〜５％ Ｂ系化合物（Ｂ２０３に換算して）： ０．０２〜１．０％ を含有すると共に、 （Ｃａ　Ｏ＋　Ｃａ　Ｆ　２　＋　Ｍ　ｇ　Ｏ）　／　
Ｓ　ｉ　Ｏ２で示される値が１．０以上である点に要旨
を有するものである。

［作用］ 即ち本発明フラックスは、溶接金属の靭性を改善すると
いう点に関しては、（１）塩基度を適度に高めることに
よる靭性向上作用と、（２）フラックス成分としてＢ系
化合物を含有させることによる溶接金属の結晶組織の微
細化による靭性向上作用の２つを合せて発揮する様に構
成したものである。

以下本発明の構成特にフラックスの組成を選定した理由
並びに作用効果を順を追って説明する。

これらはいずれもスラグ形成剤であると共に塩基度を高
めるのに必要な成分である。３者を上記の各適正含有範
囲内に夫々納まる様にし、且つ後述（Ｄ　（ＣａＯ＋Ｃ
ａＦ２　＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ２の値が１．０以上となる
様に配合する必要がある。尚ＣａＯが１５％未満の場合
にはスラグの塩基性向上効果が期待できないため靭性向
上の効果が発揮で籾ない。一方３０％を越えると溶接時
にアークが不安定になり、このためスラグ巻き込みや融
合不良等の欠陥が発生しやすくなる。又Ｃａ　Ｆ　２が
８％未満の場合にはスラグの塩基性向上効果が発揮され
難いと共に溶接金属中の０２量を低下させる作用が不足
してＢ２０ｓからＢへの歩留率を低下させＢ２Ｏ３の添
加効果を減殺する。一方２０％を越えるとスラグの粘性
が低下し過ぎて溶融池の運動が激しくなりビードが粗大
化したり、ビード外観が不揃いになる。更にＭｇｏが５
％未満の場合にはスラグの塩基性向上効果が発揮され難
いため靭性向上の効果が得られない。一方２０％を越え
るとスラグの融点が高くなりすぎてビード形状の悪化を
招く。

５ＬＯ２：１５〜３５％ スラグ形成剤であると共にアークの安定性の維持に重要
な成分である。５ｉ０２が１５％未満ではアークは極め
て不安定となりアークの中断が多発する。一方３５％を
越えると溶接金属中のＳｔ含有量が増加し、アーク安定
性やビード外観は良好になるものの溶接金属の焼き戻し
脆化が促進されて低温靭性の確保が困難になる。又スラ
グの塩基性を低下させる要因にもなる。

Ａｌ１　０３　＋５〜２５％ スラグ形成剤であると共にスラグの粘度を調整し、スラ
グの流動性を改善して安定したビード形状を維持するの
に有効な成分である。Ａ１□０３が５％未満である場合
にはスラグの粘性が低くなりすぎ、このため安定したビ
ード外観を維持できなくなる。一方２５％を越えるとス
ラグの粘性が高くなりすぎてアンダーカットやポックマ
ークが発生するため、ビード外観を劣化させる。又Ｚｒ
Ｏ２はスラグの流動性を調整し、安定したビード外観を
得る効果があるが１％未満である場合にはこの効果が十
分に発揮されずど一ド外観が劣化する。一方１０％を越
えると流動性が過剰となり安定したビート外観を得るこ
とができない。

ＭｎＯ：１〜１５％ 塩基度調整用成分であると共に、溶接金属中のＭｎ含有
量を調整する目的で添加される。通常適用ワイヤの種類
に応じて１％以上添加される。しかし１５％を越えて添
加するとスラグの焼き付きが激しくなる。

塩基性タイプのフラックスにおいて発生し易いスラグ巻
き込み、融合不良、ポックマーク、気孔等の発生を防止
する目的で添加する。どちらか一方でも０．５％未満で
あると上記添加効果が得られない。他方Ｎａ２Ｏが５％
を越えるとアークの安定性が阻害され易くなり、又に２
ｏが５％を越えるとスラグの焼き付きが著しくなる。

Ｃｒ−Ｍｏｇ［等の低合金耐熱鋼では溶接金属中にＢを
添加することによって溶接金属の焼入れ性を高め、溶接
金属全体を微細ベーナイト組織にすることができる。こ
れにより溶接金属の靭性を高めることができる。ところ
がこの様なり添加効果は溶接金属の酸素含有量と密接に
関係しており、該効果を十分に引き出す為には前述のフ
ラックス組成に関する条件（例えばＣａＦ２）を満足す
る必要があるが、更に塩基度とも密接な関係があり、（
Ｃａ　Ｏ＋　Ｃａ　Ｆ　２　＋　Ｍ　ｇ　Ｏ）　／　Ｓ
　ｉ　Ｏ２で示される値が１．０以上であることを必要
とする。

この様な条件が守られている下でＢの添加量（具体的に
はフラックス中のＢ２０３ｇ＋加量）による前記効果の
大小を検討した結果、Ｂ２Ｏ３添加量と溶接金属の靭性
値及び溶接金属の耐割れ性との間には第１図に示す様な
関係が成立することが認められた。即ちフラックス中に
８２０３を０．０％％以上添加すると上記効果が現われ
て溶接金属の靭性が向上し、添加量の０．２０％程度ま
で増加する間はほぼ比例的に靭性も改善されるがこの比
較的上昇は０．２０％で飽和され、時には若干下降気味
となることもある。そしてＢ２Ｏ３含有量が更に高まっ
て１．０％以上添加されると溶接金属の高温割れ発生率
が急激に上昇する。従ってＢ系化合物はＢ２Ｏ３に換算
して０．０２〜１．０％添加すれば良いとの結論を得た
。

本発明フラックスの基本構成は上記の通りであるが、そ
の他に含有され得るフラックス成分としては下記成分が
例示される。

Ｔ　ｉ　０２　　：　１．０％以下 Ｔ　ｉ　Ｏ２はフラックスの汎用成分の１つであるが本
発明においては添加量が増加すると共にスラグの焼き付
きを増加させるので極力含有量を少なくすることが望ま
しく、具体的には不純物と考え、混入ＴｉＯ２の含有量
は１％以下となる様に制限することが望ましい。

Ｆｅ系酸化物　（ＦｅＱに換算して）：１．Ｏ％以下Ｆ
ｅＯに代表されるＦｅ系酸化物は溶接中に還元されて溶
接金属中の酸素量を高める。その結果Ｂ２Ｏ３の添加効
果を希釈乃至喪失させるのでその含有量はできるだけ少
なくすることが望ましい。よってＦｅ系酸化物も不純物
と考えＦｅＯ換算値として１％以下とすることが望まし
い。

本発明は以上の様に構成されており、フラックスの塩基
度を適度に高めると共に、フラックス成分としてＢ２Ｏ
３を０．０２〜１．０％添加することによって溶接金属
組織を微細化することに成功したので、両者の効果が相
まって溶接金属の靭性は一層優れたものとなった。又フ
ラックスの塩基度を過度に高める必要がないので溶接作
業性やビード外観を損なうこともない。

［実施例］ 以下本発明の実施例について説明する。

第１表に示すフラックス及び第２表に示すワイヤを使用
して、第３表に示す溶接条件下に試験溶接を行ない、溶
接金属の引張強度並びに衝撃値等を測定した。結果は第
４表に示す通りである。

母材：母材にはワイヤの種類に合せて下記の低合金耐熱
鋼を使用した。

Ａ　３８７　、Ｇｒ、１１　、ｃｌ、２　（ワイヤＡ用
）八３８７　、　Ｇｒ、２２　、ｃｌ、２　（ワイヤＢ
用）Ａ　３８７　、　Ｇｒ、２１　、ｃｌ、２　（ワイ
ヤＣ用）開先形状及び積層法：第２図に示す通り尚溶接
後、継手部を６９０℃Ｘ８Ｈｒの条件で焼鈍（ＳＲ）Ｌ
、次いで第３図に示す焼戻し脆化促進処理（ステップク
ーリング処理）を施した。又引張試験片は板厚中央部か
ら、衝撃試験片は表面下７ｍｍの位置から夫々採取した
。

第１．４表において、　Ｎｏ、１〜３のフラックス（実
施例）については溶接作業性が良好であると共に溶接金
属の靭性値はいずれも１０ｋｇｆ　−ｍ以上の値が得ら
れている。

これらに対し、Ｎ０１４のフラックスはＣａＦ２量が２
１％と過多である為にスラグの粘性が低下して流れ易く
なっており、ビード形状及び外観が悪くなると共に一部
にはスラグ巻込み等の欠陥が発生する。Ｎｏ、　５のフ
ラックスはＣａＦ２量が過少であると共にＳｉＯ２量が
過多であり、且つ（Ｃａ　Ｏ＋　Ｃａ　Ｆ　２　＋　Ｍ
　ｇ　Ｏ）　／　Ｓ　ｉ　Ｏ２で示される塩基度計算値
が０．８８と規定値より低くなっている。その結果、溶
接作業性やビード外観は良好であったが、溶接金属の靭
性値が極端に低下しておりＢ系化合物の添加効果が十分
に得られていない。Ｎ０９６のフラックスの塩基度は本
発明を満足するものであるが、ＦｅＯの含有量が過多で
ある為に溶接時に還元されて溶接金属中の０２量が増加
してＢ２Ｏ３の添加効果が十分に発揮されないもので靭
性がやや低下している。Ｎ００７のフラックスもＮ０９
６と同様、基本的なフラックス組成及びフラックスの塩
基度は本発明を満足するものであるが、ＴｉＯ２量が過
多である為に溶接中のスラグの焼籾付鮒が著しく溶接を
中断せざるを得なかった。Ｎ０９８のフラックスはＢ系
化合物を全く含んでいない為に本発明の効果を得ること
ができず、靭性はＮｏ、　　１〜３の場合よりかなり低
下している。Ｎｏ、　９のフラックスについてはＮａ２
ｏ量が過多である為にアークが不安定になっていると共
に、Ｋ２Ｏが過多である為にスラグの焼き付きが若干発
生している。尚靭性については比較的良好な結果が得ら
れている。Ｎｏ、１０のフラックスはＢ２Ｏ３添加量が
過多である為に溶接金属中のＢ量が増加し過ぎて高温割
れが発生した。

その他Ｎｏ、１１〜２３はフラックス成分のいずれかが
過多若しくは不足する比較例で、これらのうちＮｏ、　
１６．　１７．　２１を除いたフラックスの場合第４表
に示す如く溶接作業性及び溶接性が悪化した。又Ｎｏ、
１６はＣａＯが過少、Ｎｏ、１７はＭｇＯが過少、Ｎｏ
、２１はＭｎＯが過少である為、夫々溶接性等は良好で
あるが、衝撃値が悪化した。

【図面の簡単な説明】

第１図はフラックス中のＢ２Ｏ３含有量と溶接金属の高
温割れ率並びに低温靭性値の関係を示すグラフ、第２図
は開先形状及び積層法を示す説明図、第３図はステップ
クーリングスケジュールを示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　少なくとも ＣａＯ：１５〜３０％（重量％の意味、以下同じ） ＣａＦ＿２：８〜２０％ ＭｇＯ：５〜２０％ ＳｉＯ＿２：１５〜３５％ Ａｌ＿２Ｏ＿３：５〜２５％ ＺｒＯ＿２：１〜１０％ ＭｎＯ：１〜１５％ Ｎａ＿２Ｏ：０．５〜５％ Ｋ＿２Ｏ：０．５〜５％ Ｂ系化合物（Ｂ＿２Ｏ＿３に換算して）： ０．０２〜１．０％ を含有すると共に、 （ＣａＯ＋ＣａＦ＿２＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ＿２で示され
   る値が１．０以上であることを特徴とする低合金耐熱鋼
   用の潜弧溶接用フラックス。