JPS6250234B2 - - Google Patents
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- JPS6250234B2 JPS6250234B2 JP57058020A JP5802082A JPS6250234B2 JP S6250234 B2 JPS6250234 B2 JP S6250234B2 JP 57058020 A JP57058020 A JP 57058020A JP 5802082 A JP5802082 A JP 5802082A JP S6250234 B2 JPS6250234 B2 JP S6250234B2
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- concave
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Classifications
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- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
- B23K35/3601—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with inorganic compounds as principal constituents
- B23K35/361—Alumina or aluminates
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- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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- B23K35/362—Selection of compositions of fluxes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
Description
本発明は鉄鋼の潜弧傾斜溶接用溶融型フラツク
スに関する。 潜弧溶接法は多電極化および大電流化により高
速溶接が可能になり、現在もつとも能率がよくま
た作業性も良好な溶接法として多岐の分野で広く
適用されている。その適用分野のひとつとしてス
パイラル鋼管の製造におけるシーム溶接がある
が、スパイラル鋼管の製造工程では成形速度が非
常に早く、シーム溶接速度が直接製管能率に結び
つくため従来よりその増速化の検討が行われてい
る。 しかして、潜弧溶接法を用いたシーム溶接の増
速化を阻害する要因としては、内面溶接ビードに
おけるアンダーカツトの発生、コンケーブ（ビー
ド中央部のくぼみ）の増大があることはよく知ら
れており、これらの欠陥を抑えるための手法とし
て、特公昭55−48910号で代表されるような溶接
方法そのものの改良と、特開昭54−31051号や特
開昭55−40029号で代表されるような傾斜高速用
溶融型フラツクスの開発が行われていた。 しかしながら、前者の溶接方法は溶接時に外部
磁場をアークに作用せしめてアーク柱の方向を制
御するものであるため、特殊なアーク揺動装置を
取付けることが必要となり、溶接作業など取扱い
が複雑となる不具合がある。 これに対し後者のフラツクス方式は前者のよう
な取扱いの複雑化はない。しかしながら従来のこ
の種溶融型フラツクスは、それらの実施例で示さ
れているごとく、溶接速度が2.5ｍ／min以下の
比較的低速度における下り傾斜溶接に対するもの
であり、しかもその下り傾斜溶接ビードに発生し
やすいコンケーブのみを抑える効果があるに止ま
り、高速でのスパイラル鋼管の溶接に使用できな
いという欠点がある。 すなわち、現状において最も増速が期待されて
いるのは管厚９〜12mmのスパイラル鋼管の溶接で
3.0ｍ／min以上の溶接速度を得ることである。
この速度で下り傾斜位置で溶接を行つた場合に
は、溶融地が溶接トーチ直下から急傾斜位置まで
連らなり、急傾斜位置にある溶鋼が重力の作用に
より下方に垂れ下がるが、前記従来のフラツク
ス・スラグの特性のみによつてはこの現象を抑え
ることができず、コンケーブの大きなビードが形
成される。さらに、ビードトウ部の立上り角度が
90゜を越えたオーバーラツプビードとなるため、
3.0ｍ／min以上の高速スパイラル溶接では溶接
位置を変更してコンケーブやオーバーラツプに対
応する必要があるが、この場合のスパイラル溶接
は単に下り傾斜溶接ではなく、アーク発生位置で
は溶接現象は上り傾斜、溶融池後半では下り傾斜
となる。そのため、アーク発生位置近傍での湯の
流れがアンダーカツトを発生しやすい後方流とな
り、この後方流を上記溶融型フラツクスや旧来の
傾斜溶接用フラツクスでは抑制できない。 本発明は前記のような従来の潜弧溶接用溶融型
フラツクスの欠点を解消するために研究を重ねて
創案されたもので、その目的とするところは、傾
斜溶接特にスパイラル鋼管を３ｍ／min以上で高
速溶接する際にアンダーカツトやコンケーブが生
じず良好なビード形状を得ることができる潜弧傾
斜溶接用溶融型フラツクスを提供することにあ
る。 この目的を達成するため、本発明は、重量比で
Al2O320〜30％、SiO215〜30％、MnO15〜30％、
TiO210〜25％、FetO10％以下を主成分とする溶
融型フラツクスとしたものである。 以下本発明を実施例に基づき具体的に説明する
と、本発明は30ｍ／min以上の高速でのスパイラ
ル潜弧傾斜溶接に用いられる高Al2O3−SiO2−
TiO2−MnO系の溶融型フラツクスであり、重量
比でAl2O320〜30％、SiO215〜30％、MnO15〜30
％、TiO210〜25％、（MnO＋TiO2）20〜35％、
FetO10％以下を主成分とし、残部CaO、CaF2、
MgOを夫々１〜８％とするものである。 次に、上記本発明フラツクスの各成分の限定理
由を詳述する。 Al2O3は、第１図で模式的に示すような粘性特
性をSiO2との共台作用によつてフラツクスに有
せしめ、耐アンダーカツト性、耐コンケープ性の
良好な本フラツクスの骨格をなす重要成分であ
り、上記特性を得るには20％以上の添加が必要で
ある。しかし、30％を越えるとフラツクスの溶融
点が高くなりすぎ、スラグ焼付きやビード表面性
状の不良が生じやすい。従つて20〜30％が最適範
囲である。 SiO2はいわゆるスラグ形成剤となるためフラ
ツクス中に少なくとも15％以上必要であるが、30
％以上含まれると上記粘性特性が失われるだけで
なく溶接部の靭性劣化を招く、この理由から15〜
30％の範囲とすべきである。 MnOおよびTiO2はそれぞれ溶接金属中にMn、
Tiを供給し、介在物の形状制御、組織微細化な
どの治金的作用を営むほか、MnO、TiO2の同時
添加によりフラツクスの嵩密度を上げ、第２図に
示すように下り傾斜溶接ビードのコンケーブ深さ
を低下する働きを持つ。しかしMnOが15％未満
では嵩密度向上効果が乏しく均一なスラグ層が形
成されない。またMnOが30％を越えると嵩密度
が高くなりすぎ、スラグ巻込みやアンダーカツト
が発生しやすくなる。従つてMnOは15〜30％の
範囲がよい。一方、TiO2もこれが10％未満では
嵩密度が低くなり、湯流れが生ずると共にアーク
の安定も悪くなる。しかし25％を越えると嵩密度
が高くなりすぎさきのMnOと同様の欠陥が生ず
る。したがつてTiO2は10〜25％の範囲が適当で
ある。そして、MnOとTiO2はこれを共に過度に
添加した場合嵩密度が高くなりすぎることから、
MnOとTiO2の和で40％以下とくに20〜35％とす
ることが好ましい。 FetOはFe2O3とFeOの和であり、少量でビー
ド形状を改善しコンケーブを抑える特性を有する
が、10％以上フラツクス中に含有するとスラグ焼
付が生じるため10％以下の範囲がよい。本発明者
らにより上記成分組成範囲内のものすなわち
Al2O325％、SiO226％、MnO19％、TiO217％、
CaO1％、CaF24％、MgO3％を一例にとり、これ
にFetOのみを20％以下の範囲で変化させ、溶接
速度4.0ｍ／minの条件でスパイラル鋼管を潜弧
傾斜溶接したときのアンダーカツト発生率を示す
と第３図のごとくである。溶接速度が5.0ｍ／
minの高速のためアンダーカツトが発生している
が、FetOが１％以下の範囲ではアンダーカツト
発生率が低下しており、とくにFetO5％付近（４
〜６％）でもつとも良好な結果が得られている。
このような知見から本発明はFetOを10％以下の
範囲で含有せしめる。 なお、基本成分以外のものすなわちCaO、
CaF2、MgOは、各々塩基度を上げてフラツクス
の脱酸作用を高めるため少なくとも１％以上必要
である。但し８％を越えると、CaO、MgOはポ
ツクマーク、ピツトなどの表面欠陥が現れやす
く、またCaF2は流動性が過剰となるためビード
のコンケーブ深さが大きくなる。したがつてこれ
らの成分はそれぞれ１〜８％とする必要がある。 次に本発明の実施例を説明する。 実施例 下記第１表に示す本発明フラツクスを12mmｔ
×1016mmのODのスパイラル鋼管の内面溶接に
適用した。溶接条件は、先行電極1600A×28V
×3.5ｍ／min、後行電極950A×36V×3.5ｍ／
min、極間距離22mmで実施した。
スに関する。 潜弧溶接法は多電極化および大電流化により高
速溶接が可能になり、現在もつとも能率がよくま
た作業性も良好な溶接法として多岐の分野で広く
適用されている。その適用分野のひとつとしてス
パイラル鋼管の製造におけるシーム溶接がある
が、スパイラル鋼管の製造工程では成形速度が非
常に早く、シーム溶接速度が直接製管能率に結び
つくため従来よりその増速化の検討が行われてい
る。 しかして、潜弧溶接法を用いたシーム溶接の増
速化を阻害する要因としては、内面溶接ビードに
おけるアンダーカツトの発生、コンケーブ（ビー
ド中央部のくぼみ）の増大があることはよく知ら
れており、これらの欠陥を抑えるための手法とし
て、特公昭55−48910号で代表されるような溶接
方法そのものの改良と、特開昭54−31051号や特
開昭55−40029号で代表されるような傾斜高速用
溶融型フラツクスの開発が行われていた。 しかしながら、前者の溶接方法は溶接時に外部
磁場をアークに作用せしめてアーク柱の方向を制
御するものであるため、特殊なアーク揺動装置を
取付けることが必要となり、溶接作業など取扱い
が複雑となる不具合がある。 これに対し後者のフラツクス方式は前者のよう
な取扱いの複雑化はない。しかしながら従来のこ
の種溶融型フラツクスは、それらの実施例で示さ
れているごとく、溶接速度が2.5ｍ／min以下の
比較的低速度における下り傾斜溶接に対するもの
であり、しかもその下り傾斜溶接ビードに発生し
やすいコンケーブのみを抑える効果があるに止ま
り、高速でのスパイラル鋼管の溶接に使用できな
いという欠点がある。 すなわち、現状において最も増速が期待されて
いるのは管厚９〜12mmのスパイラル鋼管の溶接で
3.0ｍ／min以上の溶接速度を得ることである。
この速度で下り傾斜位置で溶接を行つた場合に
は、溶融地が溶接トーチ直下から急傾斜位置まで
連らなり、急傾斜位置にある溶鋼が重力の作用に
より下方に垂れ下がるが、前記従来のフラツク
ス・スラグの特性のみによつてはこの現象を抑え
ることができず、コンケーブの大きなビードが形
成される。さらに、ビードトウ部の立上り角度が
90゜を越えたオーバーラツプビードとなるため、
3.0ｍ／min以上の高速スパイラル溶接では溶接
位置を変更してコンケーブやオーバーラツプに対
応する必要があるが、この場合のスパイラル溶接
は単に下り傾斜溶接ではなく、アーク発生位置で
は溶接現象は上り傾斜、溶融池後半では下り傾斜
となる。そのため、アーク発生位置近傍での湯の
流れがアンダーカツトを発生しやすい後方流とな
り、この後方流を上記溶融型フラツクスや旧来の
傾斜溶接用フラツクスでは抑制できない。 本発明は前記のような従来の潜弧溶接用溶融型
フラツクスの欠点を解消するために研究を重ねて
創案されたもので、その目的とするところは、傾
斜溶接特にスパイラル鋼管を３ｍ／min以上で高
速溶接する際にアンダーカツトやコンケーブが生
じず良好なビード形状を得ることができる潜弧傾
斜溶接用溶融型フラツクスを提供することにあ
る。 この目的を達成するため、本発明は、重量比で
Al2O320〜30％、SiO215〜30％、MnO15〜30％、
TiO210〜25％、FetO10％以下を主成分とする溶
融型フラツクスとしたものである。 以下本発明を実施例に基づき具体的に説明する
と、本発明は30ｍ／min以上の高速でのスパイラ
ル潜弧傾斜溶接に用いられる高Al2O3−SiO2−
TiO2−MnO系の溶融型フラツクスであり、重量
比でAl2O320〜30％、SiO215〜30％、MnO15〜30
％、TiO210〜25％、（MnO＋TiO2）20〜35％、
FetO10％以下を主成分とし、残部CaO、CaF2、
MgOを夫々１〜８％とするものである。 次に、上記本発明フラツクスの各成分の限定理
由を詳述する。 Al2O3は、第１図で模式的に示すような粘性特
性をSiO2との共台作用によつてフラツクスに有
せしめ、耐アンダーカツト性、耐コンケープ性の
良好な本フラツクスの骨格をなす重要成分であ
り、上記特性を得るには20％以上の添加が必要で
ある。しかし、30％を越えるとフラツクスの溶融
点が高くなりすぎ、スラグ焼付きやビード表面性
状の不良が生じやすい。従つて20〜30％が最適範
囲である。 SiO2はいわゆるスラグ形成剤となるためフラ
ツクス中に少なくとも15％以上必要であるが、30
％以上含まれると上記粘性特性が失われるだけで
なく溶接部の靭性劣化を招く、この理由から15〜
30％の範囲とすべきである。 MnOおよびTiO2はそれぞれ溶接金属中にMn、
Tiを供給し、介在物の形状制御、組織微細化な
どの治金的作用を営むほか、MnO、TiO2の同時
添加によりフラツクスの嵩密度を上げ、第２図に
示すように下り傾斜溶接ビードのコンケーブ深さ
を低下する働きを持つ。しかしMnOが15％未満
では嵩密度向上効果が乏しく均一なスラグ層が形
成されない。またMnOが30％を越えると嵩密度
が高くなりすぎ、スラグ巻込みやアンダーカツト
が発生しやすくなる。従つてMnOは15〜30％の
範囲がよい。一方、TiO2もこれが10％未満では
嵩密度が低くなり、湯流れが生ずると共にアーク
の安定も悪くなる。しかし25％を越えると嵩密度
が高くなりすぎさきのMnOと同様の欠陥が生ず
る。したがつてTiO2は10〜25％の範囲が適当で
ある。そして、MnOとTiO2はこれを共に過度に
添加した場合嵩密度が高くなりすぎることから、
MnOとTiO2の和で40％以下とくに20〜35％とす
ることが好ましい。 FetOはFe2O3とFeOの和であり、少量でビー
ド形状を改善しコンケーブを抑える特性を有する
が、10％以上フラツクス中に含有するとスラグ焼
付が生じるため10％以下の範囲がよい。本発明者
らにより上記成分組成範囲内のものすなわち
Al2O325％、SiO226％、MnO19％、TiO217％、
CaO1％、CaF24％、MgO3％を一例にとり、これ
にFetOのみを20％以下の範囲で変化させ、溶接
速度4.0ｍ／minの条件でスパイラル鋼管を潜弧
傾斜溶接したときのアンダーカツト発生率を示す
と第３図のごとくである。溶接速度が5.0ｍ／
minの高速のためアンダーカツトが発生している
が、FetOが１％以下の範囲ではアンダーカツト
発生率が低下しており、とくにFetO5％付近（４
〜６％）でもつとも良好な結果が得られている。
このような知見から本発明はFetOを10％以下の
範囲で含有せしめる。 なお、基本成分以外のものすなわちCaO、
CaF2、MgOは、各々塩基度を上げてフラツクス
の脱酸作用を高めるため少なくとも１％以上必要
である。但し８％を越えると、CaO、MgOはポ
ツクマーク、ピツトなどの表面欠陥が現れやす
く、またCaF2は流動性が過剰となるためビード
のコンケーブ深さが大きくなる。したがつてこれ
らの成分はそれぞれ１〜８％とする必要がある。 次に本発明の実施例を説明する。 実施例 下記第１表に示す本発明フラツクスを12mmｔ
×1016mmのODのスパイラル鋼管の内面溶接に
適用した。溶接条件は、先行電極1600A×28V
×3.5ｍ／min、後行電極950A×36V×3.5ｍ／
min、極間距離22mmで実施した。
【表】
上記条件で得られたビードの断面形状、コン
ケープ深さ及びアンダーカツト発生率を示すと
第２表のとおりである。なお、アンダーカツト
発生率は第４図のようにビード長さをｌ（mm）
とし、アンダーカツトの総長をΣΔｌ（mm）と
した場合、アンダーカツト発生率（％）＝ΣΔｌ／Σｌ ×100で求めた。
ケープ深さ及びアンダーカツト発生率を示すと
第２表のとおりである。なお、アンダーカツト
発生率は第４図のようにビード長さをｌ（mm）
とし、アンダーカツトの総長をΣΔｌ（mm）と
した場合、アンダーカツト発生率（％）＝ΣΔｌ／Σｌ ×100で求めた。
【表】
【表】
第２表から明らかなように、本発明フラツクス
は、溶接速度3.5ｍ／minという高速溶接にお
いてもアンダーカツトおよびコンケーブがほと
んど発生せず、従来のスパイラルフラツクスに
くらべて良好なビード断面形状を示すことがわ
かる。 従来フラツクスＧはコンケーブはないがアン
ダーカツトの発生率が高く、従来フラツクスＦ
はアンダーカツトは発生しないがコンケーブ深
さが大きく、欠陥ビードを生むフラツクスとい
える。また従来フラツクスＥはコンケーブ、ア
ンダーカツト発生率ともに大きく、良好なビー
ドが得られない。 以上説明した本発明によるときには、潜弧傾斜
溶接用溶融型フラツクスにおいて、重量比で
Al2O3 20〜30％、SiO2 15〜30％、MnO 15〜30
％、TiO2 10〜25％、FetO 10％以下を主成分と
する化学組成としたので、傾斜溶接とくにスパイ
ラル鋼管の3.0ｍ／min以上の高速溶接に適用し
た場合にアンダーカツトやコンケーブを発生させ
ず良好なビード形状を形成することができ、これ
によりスパイラルシーム溶接の増速が可能となつ
てスパイラル鋼管の製管能率を的確に向上するこ
とができるというすぐれた効果が得られる。
は、溶接速度3.5ｍ／minという高速溶接にお
いてもアンダーカツトおよびコンケーブがほと
んど発生せず、従来のスパイラルフラツクスに
くらべて良好なビード断面形状を示すことがわ
かる。 従来フラツクスＧはコンケーブはないがアン
ダーカツトの発生率が高く、従来フラツクスＦ
はアンダーカツトは発生しないがコンケーブ深
さが大きく、欠陥ビードを生むフラツクスとい
える。また従来フラツクスＥはコンケーブ、ア
ンダーカツト発生率ともに大きく、良好なビー
ドが得られない。 以上説明した本発明によるときには、潜弧傾斜
溶接用溶融型フラツクスにおいて、重量比で
Al2O3 20〜30％、SiO2 15〜30％、MnO 15〜30
％、TiO2 10〜25％、FetO 10％以下を主成分と
する化学組成としたので、傾斜溶接とくにスパイ
ラル鋼管の3.0ｍ／min以上の高速溶接に適用し
た場合にアンダーカツトやコンケーブを発生させ
ず良好なビード形状を形成することができ、これ
によりスパイラルシーム溶接の増速が可能となつ
てスパイラル鋼管の製管能率を的確に向上するこ
とができるというすぐれた効果が得られる。
第１図は高Al2O3・SiO2系フラツクスの粘性特
性を模式的に示すグラフ、第２図はフラツクスの
嵩密度とコンケーブ深さの関係を示すグラフ、第
３図はスパイラル溶接時のフラツクス中のFetO
量とアンダーカツト発生率の関係を示すグラフ、
第４図はアンダーカツト発生率の算出方法を示す
説明図である。
性を模式的に示すグラフ、第２図はフラツクスの
嵩密度とコンケーブ深さの関係を示すグラフ、第
３図はスパイラル溶接時のフラツクス中のFetO
量とアンダーカツト発生率の関係を示すグラフ、
第４図はアンダーカツト発生率の算出方法を示す
説明図である。
Claims (1)
- １ 重量比でAl2O320〜30％、SiO215〜30％、
MnO15〜30％、TiO210〜25％、FetO10％以下を
主成分としたことを特徴とする潜弧傾斜溶接用溶
融型フラツクス。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57058020A JPS58176098A (ja) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | 潜弧傾斜溶接用溶融型フラツクス |
| US06/482,614 US4450018A (en) | 1982-04-09 | 1983-04-06 | Fused flux for inclined submerged arc welding |
| DE19833312724 DE3312724A1 (de) | 1982-04-09 | 1983-04-08 | Schmelzflussmittel |
| CH1917/83A CH657555A5 (fr) | 1982-04-09 | 1983-04-08 | Flux fondu pour soudure avec arc incline submerge. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57058020A JPS58176098A (ja) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | 潜弧傾斜溶接用溶融型フラツクス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58176098A JPS58176098A (ja) | 1983-10-15 |
| JPS6250234B2 true JPS6250234B2 (ja) | 1987-10-23 |
Family
ID=13072273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57058020A Granted JPS58176098A (ja) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | 潜弧傾斜溶接用溶融型フラツクス |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE2257714B2 (de) * | 1972-11-24 | 1976-09-30 | Wacker-Chemie GmbH, 8000 München | Schnellschweisspulver |
| DE2333799A1 (de) * | 1973-07-03 | 1975-01-23 | Wacker Chemie Gmbh | Schnellschweisspulver |
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- 1983-04-08 DE DE19833312724 patent/DE3312724A1/de active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58176098A (ja) | 1983-10-15 |
| DE3312724C2 (ja) | 1987-12-23 |
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| DE3312724A1 (de) | 1983-10-13 |
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