JPS6336879B2 - - Google Patents

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JPS6336879B2
JPS6336879B2 JP57115507A JP11550782A JPS6336879B2 JP S6336879 B2 JPS6336879 B2 JP S6336879B2 JP 57115507 A JP57115507 A JP 57115507A JP 11550782 A JP11550782 A JP 11550782A JP S6336879 B2 JPS6336879 B2 JP S6336879B2
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JP
Japan
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flux
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present
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JP57115507A
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JPS597495A (ja
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Isao Sugioka
Saneji Nishimura
Akitomo Sueda
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection 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
    • B23K35/3601Selection 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
    • B23K35/3602Carbonates, basic oxides or hydroxides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は主にCr−Mo系低合金鋼の潜弧溶接に
使用するフラツクスに関するものであつて、特
に、溶接金属の高い靭性を保有しつつ溶接作業性
を顕著に改善することを目的とした潜弧溶接用フ
ラツクスに係るものである。 従来からたとえば、1 1/4Cr−0.5Mo、2 1/4
Cr−1Moおよび3Cr−1Mo鋼を代表例とするCr−
Mo系低合金鋼は、石油精製用反応塔をはじめと
する化学工業用各種高温高圧容器等を製作する材
料として広く使用されている。 これらの構造物は近年益々大型化、厚肉化の傾
向にあり、溶接長および溶接層数の増加にともな
い溶接作業性、特にスラグ剥離性の一層の改善が
産業界から強く要請されている。スラグ剥離性の
みを達成すれば十分であるならば課題の解決は比
較的容易であるが、良好なスラグ剥離性を同時に
溶接金属の十分な靭性を備えることが脆性破壊を
防止するために必要とされる。 本発明者らの経験によると、Cr−Mo系低合金
鋼の潜弧溶接におけるスラグ剥離性に影響する要
因として、フラツクスの組成(塩基度)は大きな
ものの一つである。つまり、Cr−Mo系低合金鋼
および組合せる潜弧ワイヤにはCrを0.45〜11%含
んでおり、さらには高強度を得るために、V、
Nb、Ti等を含む場合もあり、これらCr、V、
Nb、Ti等は溶接時、微量スラグ中に酸化物とし
て入り、スラグを結晶化し砕けにくくすると同時
に、スラグが溶接金属表面に焼付き、溶接金属と
スラグとの分離を困難にする。つまり、スラグ剥
離性を悪くするのである。この傾向はフラツクス
塩基度が高いほど大きく、塩基度の低いほど小さ
くなる。しかしながら、塩基度を低くすればスラ
グ剥離性は良好となるが同時に溶接金属中の酸素
量が多くなり靭性を著しく低下させる。 本発明者らは、前記経験を基にフラツクスの塩
基度が高い所、つまり溶接金属の靭性を確保した
ままで、スラグ剥離性の良好なフラツクスを新た
に開発すべく、SiO2−CaO−MgO−Al2O3系を
主成分とする種々のベースフラツクスの成分検討
と、種種の金属粉の混合添加の検討を行つた結
果、良好なスラグ剥離性と同時に良好な靭性の溶
接金属が得られるフラツクスを見いだしたもので
ある。 即ち、本発明は主にCr−Mo系低合金鋼の潜弧
溶接での諸問題を一挙に解決できる新規の潜弧溶
接用フラツクスを提供するものであつて、その要
旨とするところは、重量%でSiO2:10〜30%、
CaO:25〜45%、MgO:5〜15%、Al2O3:9〜
35%、CaF2:3〜12%、Na2O、K2O、Li2Oの1
種または2種以上の合計で5%以下を含有し、且
つ下記(1)式でもとめた塩基度Bが1.40以上である
溶融型ベースフラツクスにAlがAl粉もしくはAl
合金粉の1種または2種以上の合計でAlに換算
して1%未満、混合添加されていることを特徴と
する潜弧溶接用フラツクスにある。 (1)式 塩基度B=CaO+MgO+CaF2+Na2O+K2O
+Li2O/SiO2+0.5Al2O3(重量%) 以下に本発明について詳細に述べる。 まず、ベースフラツクスの組成で基本組成とな
るSiO2は、10%未満では拡散性水素量が著しく
高くなりピツト、ブロホールが発生する。また30
%を超えると塩基度が低くなり溶接金属の靭性が
低下する。 CaOは25%未満では塩基度が低くなり、やはり
溶接金属の靭性が低下する。また45%を超えると
拡散性水素量の増加によりピツト、ブロホールが
発生する。MgOは5%未満ではやはり拡散性水
素量の増加によりピツト、ブロホールが発生す
る。15%を超えると融点が高くなりスラグ巻込み
欠陥が生じ易くなる。 Al2O3は9%未満では拡散性水素量が増加しピ
ツト、ブロホールが発生する。35%を超えるとス
ラグ粘性が高くなるためと思われるスラグ巻込み
欠陥が溶接金属上部にみられる。 CaF2は3%未満では溶接金属中の酸素量が増
加し、靭性が低下する。また、12%を超えると著
しく拡散性水素量が増加しピツト、ブロホールが
発生するとともにアークが不安定となつてビード
形状が不良となる。 アルカリ酸化物は一般に潜弧溶接用フラツクス
に靭性の向上とアーク安定の意味で添加される場
合が多いが、本発明のベースフラツクスも
Na2O、K2O、LiO2の1種または2種以上の合計
で5%以下であれば添加が可能である。 本発明のベースフラツクスの特徴の一つは(1)式
{CaO+MgO+CaF2+Na2O+K2O+Li2O/SiO2+0.5Al2O3
(重 量%)}で示される塩基度Bが1.40以上の組成に
する点にあるが、この塩基度は溶接金属の靭性を
支配する基本的要件であり、これ未満ではフラツ
クスの酸素ポテンシヤルが高くなつて良好な靭性
が得られなくなる。 なお、ベースフラツクスには一般作業性改善お
よび調整の意味から、MnO、TiO2、ZrO2、BaO
などの金属酸化物を少量添加してもさしつかえな
く、その場合MnOは2%以下、TiO2、ZrO2、は
夫々5%以下、BaOは10%以下の添加が可能で
ある。 本発明に用いられるベースフラツクスを製造す
る場合にはフラツクス原材料を配合、混合して電
気炉で溶解するなどの通常の手段で製造すること
ができる。 次に本発明フラツクスの必須条件であるAlの
混合添加は、ベースフラツクスを高塩基性とし、
溶接金属の靭性を確保したもののスラグの結晶化
と、焼付によるスラグ剥離性の劣化を補うために
なされるものである。すなわち、前述のごとく
Cr−Mo系低合金鋼の溶接に際しては、スラグ剥
離性の問題が存在するが、これらの問題はAlを
Al粉もしくはAl合金粉の形で微量混合添加する
ことにより解決されるものであり、これによつて
スラグをガラス化し、さらにスラグ焼付きを防止
し以つてスラグ剥離性を良好とするものである。
しかし、Al粉もしくはAl合金粉の1種または2
種以上の合計がAlに換算して1%以上になると、
アークが吹き上げ、アークが不安定となつてビー
ド形状が不良となるとともにスラグ巻込み欠陥が
生じやすくなる。 ここでAl合金粉とはFe−Al、Al−Mg、Al−
Mn、Al−Si等で40%以上含有するものをいう。 なお、一般に溶融型フラツクスにCaCO3など
の金属炭酸塩単体を10%以下、Fe−Si、Fe−
Mn、Si−Mn、Ca−Siなどの脱酸剤単体を1%
以下程度混合添加して、溶接作業性および機械的
性質改善を計ることも知られているが、本発明フ
ラツクスにもそのような手段を適用することは勿
論可能である。 以下に実施例に基づいて本発明の効果をさらに
具体的に説明する。 第1表に示す化学成分の板厚50mmの3Cr−1Mo
鋼を、第1図に示すU溝開先とし、第2表に示す
化学成分の3Cr−1Mo系潜弧ワイヤ(ワイヤ径4.0
mmφ)を用いて第3表に示す組成の本発明フラツ
クスおよび比較のために試作した各種のフラツク
スとを組合せて、多層溶接(パス数18〜20パス)
を行なつた。溶接条件はAC電源、600Amp;
28Volt、30cm/min、入熱量、33.6kJ/cm、予
熱、パス間温度200℃である。溶接時スラグ剥離
性、ビード外観を観察し、また、X線透過試験を
行なつた。 次にX線透過試験で欠陥のなかつた試験板につ
いては690℃×10hrの熱処理後、その溶接金属中
央部から、J1SA1号丸棒引張試片およびJ1S4号
シヤルピー試験片を採取し、各試験に供した。そ
れらの結果を第4表にまとめて示す。 溶接作業性およびX線透過試験の結果、本発明
に従つたベースフラツクスの範囲に組成、塩基度
ともに入るベースフラツクスNo.1〜6にAlを1
%未満混合添加したフラツクス記号B,C,E,
H,J,LおよびNの本発明フラツクスにより得
られた溶接金属は、スラグ剥離性、ビード外観、
X線透過試験およびシヤルピー値ともにすべて良
好な結果が得られた。 比較フラツクス中、ベースフラツクスNo.1〜6
そのままであるフラツクス記号A,D,G,I,
KおよびMは、本発明に従つたベースフラツクス
の範囲に組成、塩基度ともに入るが、Alが混合
添加されていないためスラグが結晶化し、砕けに
くく、また、スラグが焼付き、スラグ剥離性が悪
かつた。なお、シヤルピー値は塩基度が高いので
良好であつた。 ベースフラツクスNo.2にAlを1.4%混合添加し
たフラツクス記号FはAlの量が多いためアーク
が吹き上げアーク不安定となつてビード形状が不
良となつた。さらにX線透過試験でスラグ巻込み
もみられた。 ベースフラツクスNo.7そのままであるフラツク
ス記号OおよびベースフラツクスNo.7にAlを混
合添加したフラツクス記号Pは、ベースフラツク
スNo.7の組成は本発明に従つたベースフラツクス
の範囲に入るが塩基度が低いためどちらもスラグ
剥離性、ビード外観およびX線透過試験は良好で
あつたもののシヤルピー値は非常に低かつた。 ベースフラツクスNo.8そのままであるフラツク
ス記号QおよびベースフラツクスNo.8にAlを混
合添加したフラツクス記号Rは、ベースフラツク
スNo.8のSiO2が高く、CaOが低くさらに塩基度
が低いのでどちらもスラグ剥離性、ビード外観お
よびX線透過試験は良好であつたものの、シヤル
ピー値は非常に低値であつた。 ベースフラツクスNo.9そのままであるフラツク
ス記号Sは塩基度が高く、Alが混合添加されて
いないためスラグ剥離性が不良で、さらにMgO
およびCaF2が高いのでビード形状が不良でピツ
ト発生と同時にブロホールおよびスラグ巻込みも
みられた。フラツクス記号Tはベースフラツクス
No.9にAlを混合添加したものでありスラグ剥離
性は良好となつたものの、フラツクス記号S同様
ビード形状が不良でピツト発生と同時にブロホー
ルおよびスラグ巻込みもみられた。 ベースフラツクスNo.10そのままであるフラツク
ス記号Uは塩基度が高くAlが混合添加されてい
ないためスラグ剥離性が不良でさらにCaOが高
く、MgOが低いのでピツトおよびブロホールが
発生した。フラツクス記号Vは、ベースフラツク
スNo.10にAlを混合添加したものであり、スラグ
剥離性は良好となつたもののフラツクス記号U同
様ピツトおよびブロホールが発生した。 ベースフラツクスNo.11そのままであるフラツク
ス記号Wは塩基度が高く、Alが混合添加されて
いないため、スラグ剥離性が不良でさらにAl2O3
が高いので微小なスラグ巻込みがみられた。 フラツクス記号Xは、ベースフラツクスNo.11に
Alを混合添加したものでありスラグ剥離性は良
好となつたものの、フラツクス記号W同様微小な
スラグ巻込みがみられた。
【表】
【表】
【表】 表中*印が本発明フラツクスを示す。
【表】 以上のごとく、本発明フラツクスは、主にCr
−Mo系低合金鋼の溶接においてスラグ剥離性が
良好で、しかも、高衝撃靭性の溶接金属が得られ
るものであり、本発明の工業的価値は極めて高い
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例における鋼板の開先形
状を示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重量%でSiO2:10〜30%、CaO:25〜45%、
    MgO:5〜15%、Al2O3:9〜35%、CaF2:3
    〜12%、Na2O、K2O、Li2Oの1種または2種以
    上の合計で5%以下を含有し、且つ、下記(1)式で
    もとめた塩基度Bが1.40以上である溶融型ベース
    フラツクスにAlがAl粉もしくはAl合金粉の1種
    または2種以上の合計でAlに換算して1%未満
    混合添加されていることを特徴とする潜弧溶接用
    フラツクス。 (1)式: 塩基度B=CaO+MgO+CaF2+Na2O+K2O+
    Li2O/SiO2+0.5Al2O3(重量%)
JP11550782A 1982-07-05 1982-07-05 潜弧溶接用フラツクス Granted JPS597495A (ja)

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