JPS63273594A - ガスシ−ルドア−ク溶接用フラツクス入りワイヤ - 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） 本発明は、拡散性水素量が少なくかつ優れた低温じん性
をもった溶接金属を必要とする場合に供するガスシール
ドアーク溶接用フラックス入ねワイヤに関する。

（従来の技術） ルチール系フラックスを充てんしたガスシールド溶接用
フラックス入りワイヤ（以下、単にワイヤと称す）は、
シールドガスとして安価な炭酸ガスを使用して美麗なき
一ド外観が得られ、しかも溶接作業性および溶接能率も
良好であることから、軟鋼、５０キロ鋼を中心とする構
造物尋の溶接に広く用いられている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、このワイヤは酸性成分であるＴ　ｉ　Ｏ２を多
量に含有する次め、溶接時スラグが溶接金属と分離し難
く、非金属介在物として残留し易く、溶接金属中の酸素
量は７００〜９００　ｐｐｍと多いため、低温じん性向
上にとって大きな一障壁となっている。この酸素量はシ
ールドガスをアルゴンま九はアルゴンと炭酸ガスの混合
ガスとしてもほとんど減少しない。

低温じん住改善には溶接金属中の酸素量の低減が有効で
あることは周知の通りであるが、既述の通りルチール系
フラックスを使用する限り、良好な溶接作業性を維持し
つつ酸素量低減を図るには工夫が必要である。係るもの
として、例えば特公昭５９−４４１５９号公報ではフラ
ックス中にＭｆを添加し、更に金属ＴｉあるいはＦｄ−
Ｔｉ　等の状態で’ｒｔを添加し、溶接金属の酸素量を
低減させて低温じん住改善を図っている。しかし、　Ｍ
ＰとＴｉでじん住改善を因ると、本発明者らの実験によ
れば第１図に示すように溶接金属の拡散性水素量が急増
し、低温じん性が確保できても耐低温われ性が劣化する
危惧が生じる。すなわち第１図は後述の実施例の一部を
抜すいして示し穴もので、充てんフラックスに’ｒｉｏ
２：　５．３４％、Ｎｉ：２．５４％を基本組成として
、これにＴｉ　ｆＯ、０，１０。

０．２１　％添加したワイヤを用いてＷｌｌ：８１００
３に準拠し、ガスクロマトグラフ法で測定し念ときの溶
着金属の拡散性水素量をＴｉ添加量との関係で図示した
ものである。同図からＴｉ添加量にほぼ比例して拡散性
水素量が増加していることが分かる。

本発明は、上記の如き従来のルチール系フラックスを充
てんし念ワイヤの問題点、すなわち低温じん性を改善す
るのにＭＰ　、　Ｔｉ　ｆ複合添加すると拡散性水素量
が増加するという欠点を解消し、良質の溶接金属を得る
ことのできる優れたワイヤを提供することを目的として
いる。

（問題点を解決するための手段） 本発明の要旨は、鋼製外皮内にルチール系フラックスを
充てんしてなるワイヤにおいて、フラックスがワイヤ全
重量に対して少なくともＴｉＯ□：３．５〜７．０％、
希土類ふつ化物：　０．１）　１〜０．３５優、ＭＰ　
：　０．２〜１．５　％％ＡＩ：　０．０２〜０．５％
、８ｉ　：　０．２　＝　０．８％、Ｍｎ　：　１．２
４３．０％、　Ｂ　：０．００２〜０．０１５％、　Ｎ
ｉ　：　０．５〜４．０−を含有し、かつ金属状Ｔｉ　
ｆ実質的に含まないことｔ−特゛徴とするワイヤである
。

（作用） 本発明のワイヤは金属ＴｉあるいはＦｅ−Ｔｉ、等の金
属状で充てんフラックス中にＴｉ　ｆ：添加しないこと
で溶接金属の拡散性水素量を低く保持し、Ｍｔ　、　ｈ
ｌおよび希土類ふつ化物量を適正に選択限定し、他のフ
ラックス組成を調整することにより溶接作業性を損なう
ことなく溶接金属中の酸素量を低減させる。

本・発明者らは、充てんフラックスに金属状Ｔｔを含ま
ないワイヤおよびＴｉｔ一段階的に含むワイヤで炭酸ガ
スシールド溶接によ秒溶着金属の拡散性水素量を調査し
た結果、既述の通り１１量の増加に伴なって水素量が急
増するという事実を明らかに出来た。　　　゛　　・ その理由は次のようである。　Ｔｉは通常の酸化雰囲気
ではＴｉ表面に容易に形成される酸化被膜によりかなり
高温でも水素と反応し難いが、雰囲気を還元性にすれば
極めて容易に反応する。また。

Ｔｉは水素吸蔵性を示し、１５０℃以上でかなり大きな
水素溶解度を持つが、常温ではほとんど固溶しないため
高温で吸蔵し次水素を放出する性質を持っている。従っ
て、Ｍｇの様な強脱酸剤と共存しているフラックス入り
ワイヤの溶接では高温のアーク中でルチール系であって
も雰囲気は還元性となり、　Ｔｉと水素の反応が極めて
活発化している。この状態で、母材、ワイヤに付着し次
水分およびシールドガス中の水分は水素に分解し、その
水素はＴｔと結合し、吸蔵され、　　Ｔｔと共に溶接金
属中に移行、凝固後、常温近くで放出され、拡散性水素
となる。

また、金属状Ｔｉｌフラックス中に添加すると添加量に
応じて溶接金属中にＴｉが歩留るが、溶接金属中にＴｆ
ｆｉが０．１％穆度歩留ることにより約ｔ　ｏ　Ｋｔｉ
ｆｉｍ２にも及ぶ強度の増加が認められる。

従って、ｒｔの添加は急激な強度増加をもたらすから、
溶接金属の強度を低くしなけれはならない場合には必然
的に他の合金添加量を制限せざるを得ない１本発明ワイ
ヤでは金属状Ｔｉ′ｔ−添加しないので、強度増を懸念
することな（Ｎｉなど他の合金添加が可能となり、合金
の特性をじゆう分に活かすことができる。

以下に本発明で使用するルチール系充てんフラックス入
りワイヤの改分組成を限定した理由を述べる。

ＴｉＯ２：　ＴｌＯ２は溶接ビードに対するスラブ形成
剤およびアーク安定剤としての性質を示すが、ワイヤ全
重量に対し３．５−未満では立向溶接においてスラブ形
成が劣化し、良好なビードが得られない。ＴｉＯ２が７
．０　％を超えるとスラグ生成量が過剰となり、開先内
溶接でスラグの巻込みの懸念が生じる。また水平すみ肉
溶接でも立板側ビード止端がアンダーカットになシ易く
なる。従ってＴｉＯ２は３．５〜７．０係とした。なお
、ＴｉＯ２の原料としてはルチールサンドや還元イルミ
ナイト、チタン白等を使用する。

希土類ふつ化物：希土類ふつ化物はスカンジウム、イツ
トリウムおよびランタン系列のふつ化物であり、ワイヤ
中に添加するとアルカリ金属、アルカリ土類金属ふつ化
物と同様にアーク安定性を高め、拡散性水素量を低減さ
せる効果があるが、これらのふつ化物よりヒユームを増
加させない。

また、希土類ふつ化物は溶融金属中の非金属介在物の分
離を促進し、酸素量を低下させる効果がある。この作用
はワイヤ全重量に対し０．０１４以上の添加で生じるが
、（１，３５１超ではスラグの流動性が増し、立向姿勢
の溶接でスラグ、および溶融金属が垂れ易くなる。従っ
て、本願希土類ふつ化物の添加範囲は０．Ｏ１〜０．３
５　％とした。原料としてはモナザイトおよび／々スト
ネサイから分離精製されたものを使用する。

Ｍｔ　：　ＭｇはＡｌおよび希土類ふつ化物と組合せ溶
接金属の酸素を低減する危めに添加する。ルチール系フ
ラックス入りワイヤは酸性のＴｉＯ２を多く含むので、
　Ｍｇを添加しないと非金属介在物が溶接金属中に残留
し易く、硬化し、じん性を阻害するので本発明では添加
量１に０．２〜１．５％とし友。

Ｍｆが０．２％未満ではＡＩおよび希土類ふつ化物を調
整しても上記効果が少なく、ま穴１．５　’ｉ超では立
向溶接において溶接金属が垂れ易くなる。Ｍｔ原材料と
しては金属Ｍｆ　、　Ａｌ−Ｍｆ　、　ｃ３−Ｍｆ　、
　Ｓｉ　−Ｃａ、−ＭＰ　、　Ｆｅ　−Ｍｆ　、　Ｍｎ
−Ｍｇなどの合金を使用する。

Ａｌ：　ｋｌはＭｆおよび希土類ふつ化物と共同添加し
たとき溶接金属の酸素を効果的に低減させ、ま九固溶窒
素を低減し、かつ添加した８ｉ、Ｍｎを溶接金属中に効
率良く歩留らせる九めに添加する。

ま次、添加量を調整することによりＭｇとの相乗効果で
スラグの凝固がはやくなり、立向の溶接作業性を改善す
る効果もある。しかし、添加量が０．０２％未満では上
記効果がな（，０，５％超では溶接金属中にＡｇが固溶
してくる光めかえってじん性を劣化させるので、Ａｌ添
加量は０．０２〜０．５％とした。ｈｌ原料は金属Ａｌ
、　ＡＩ−Ｍｆ　、　ｃ３−Ａｌ。

Ｆｅ−Ａｌなどの合金を使用する。

Ｓｉ　：　Ｅｌｉはスラグに粘性を持たせ溶接ビード形
状、外観および溶接作業性を改善し、溶接金属の酸素を
低減させるが、過剰に含有させると凝固時。

粒界に低融点のシリケート膜を形戊しやすくなって脆化
する。またフェライトにも固溶して溶接金属を硬化させ
、じん性を低下させるのでＢｉＦｉｏ、２〜０．８チと
し友。　日ｉ原料としては金属日ｉ。

Ｆｅ−日ｉ　　、　　８１−Ｍｎ　　、　　０ａ−８ｉ
　　、　　Ｏａ−８ｉ−Ｍｆ　　、　　Ｃａ−Ｓｉ−Ｍ
ｎ。

Ｂ　１−ＡＪなどの合金を使用する。

Ｍｎ　：　Ｍｎは８１と同様溶接金属の脱酸のほか、低
温じ１句性向上の念め添加するが、Ｍｎ３．０％超では
強度のみが増し、じん性向上効果が少なくなる。

ま念１．２１未満では脱酸不足となりブローホールの発
生を招く。Ｍｎ原料としては金属Ｍｎ、Ｐｅ−Ｍｎ。

８ｉ　−Ｍｎ　、　Ｍｎ−ＭＰなどの合金を使用する。

Ｂ：ＢはＭｇ　、　ｋｌおよび希土類ふつ化物の適正量
添加により溶接金属の酸素量を低下させた状態で、ワイ
ヤ全重量に対し０．００２％以上添加することにより鋼
の焼入れ性を向上させ、溶接金属の凝固組織を微細化し
、衝撃じん性を著しく向上させる。しかし、０．０１５
　％超添加すると逆に衝撃■君は急激に低下し、引張強
さは過大となり、耐われ性が著しく劣化する。これはＢ
の過剰添加により焼入性が過大となり、溶接金属が硬化
し、脆くなるためと考えられる。Ｂ原料としてはＦｅ　
−Ｂ等の合金および／ｌたはＢの化合物を使用する。

Ｎｉ　：　Ｎｉは溶接金属のフェライトを強化し、低温
での衝撃■１性を安定化させる穴めに添加するが、ワイ
ヤ全重量に対し４％超では不純物元素？、８による影響
と思われる高温われ誘起の危険が生じるので最大で４襲
とした。０．５％未満ではじん性安定効果が小さいので
Ｎｉは０．５〜４．０％とした。

本発明のフラックス入りワイヤに要求される宏分構我は
以上の通りであるが、このほか以上の要件を満足する範
囲で自明の合金剤、スラグ形■剤。

アーク安定剤、鉄粉その他の物質を併用できる。

なお、本発明のワイヤは通常のワイヤと同様鋼製外皮に
フラックスを充てんし、必要に応じて銅めつき、その他
の表面処理金施して製造する。鋼製外皮としては通常加
工性の面からａ　：　ｏ、ｏ　５　％　。

８ｉ　：　０．０１　％　、　Ｍｎ　：　０．３　Ｔｏ
程度の成分を有する冷間または熱間圧延鋼を使用するが
、必要に応じてｋｌ　、　Ｎｉなどを特に添加し念外皮
を用いることもで自る。

フラックス充てん率はワイヤー分、外皮戊分およびフラ
ックス成分により決まるが、通常ワイヤ全重量に対しｌ
Ｏ〜３０チの範囲がａｉ尚である。

（実施例） フラックス充てん率ｔ−ｔｓ％として第１表に示す組成
の本発明ワイヤおよび比較ワイヤ（いずれも１．２ｍ径
）を製造し、炭酸ガスシールド溶接法で、初層が裏波溶
接となる溶接金属試験材を立向姿勢で作製し、立向溶接
時のビーＰの垂れ難さを比較するとともに機械的性質を
調査し比。

溶接金属試験材は、第４表に示すそれぞれの鋼種により
作った第２図の板厚Ｈ＝　２５　ｗｘ　、ルート幅Ｇ　
ｗ　２　ｍ　ｓ開先角度θ＝５０°とする試験板に対し
％第１表の各ワイヤで第２表に示す条件で溶接に作製し
た。

機械的性質社試験材の開先中央部からＪＩＢ　Ａｔ号丸
棒引張試験片とＪＩＢ　４号シャルビ衝撃試験片を採取
し、調査した。これらの結果を第５表に示し比。第４表
にＦｉＷＩＩｉ！３１００３に従って測定した各ワイヤ
による溶接金属のガスクロ法による拡散性水素量を併記
した。この水素測定に用いた試験片は：ｒｘＳ　５Ｍ４
ｔｎＪをＷｌ！：８１００３に準拠して水素除去処理談
、加工したもので溶接条件は第３表によった。

第４表で明らかなようＫ　ｋｌｌを０．０２〜０．５鴫
の範囲で添加し、充てんフラックス中に　Ｔｔを含まな
いワイヤは溶着金属の酸素量が０．０５２幅以下と低く
、低温でのじん性が良好で、かつ拡散性水素量が４　ｃ
　ｃ　／　１００　ｔメタル以下であり、Ｔｉ　ｔ−含
んだワイヤと比べると格段に少ない。

（発明の効果） 以上のように、本発明ワイヤは拡散性水素量が少ない上
に低温じん性が良好で、かつスラグのはく離も良好であ
るから、構造物に適用した場合、溶接部に対する信頼性
が従来以上に高まる。

【図面の簡単な説明】

第１図はワイヤの’ｒｔ添加量と溶接金属の拡散性水素
量との関係を示す図、第２図は実施例に用いられた試験
板の形状を示す図である。 代理人　弁理士　　秋　沢　政　光 他１名 自発手続補正書 昭和６２年６月２３日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼製外皮内にルチール系フラックスを充てんして
   なるガスシールド溶接用フラックス入りワイヤにおいて
   、フラックスがワイヤ全重量に対して少なくとも下記量
   の成分を含有し、かつ金属状Ｔｉを実質的に含まないこ
   とを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入
   りワイヤ。 ＴｉＯ＿２：３．５〜７．０％ 希土類ふつ化物：０．０１〜０．３５％ Ｍｇ：０．２〜１．５％ Ａｌ：０．０２〜０．５％ Ｓｉ：０．２〜０．８％ Ｍｎ：１．２〜３．０％ Ｂ：０．００２〜０．０１５％ Ｎｉ：０．５〜４．０％