TWI302118B - Welding shield gas and welding method - Google Patents

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1302118 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關用於溶接不銹鋼，尤其是沃斯田不鱗鋼 (austenitic stainlesssteel)之熔接遮蔽氣體，並且特別有關 適用於重視熔接精度之非消耗型電極電弧熔接（non-consumable electrode arc welding) 的熔接遮蔽氣體 ，以及 使用該炫接遮蔽氣體的炼接方法。 本案主張2料3月31日申請之日本專利申 2003-096770號的優先權，該優先權的内容係納入本說明 書中供作參考。 【先前技術】 通常’不錢鋼管體係作$將|導體製造或類似製造中 所使用的氣體供應至製造設備的管體。 在管體的熔接中，其係普遍使用諸如Γ型對接熔接… typebuttwelding)的非消耗型電極電弧熔接，而嗜 接炫接為無須使用填料⑹ler material)的自 (TIG，— i —溶接。可使用由氯氣二 百分二氫氣所組成的混合氣體或純氬氣作為遮蔽氣體。 較‘方式係管體嫁接區的表面上不具有不規則部 (Regular，)。特別重要的是，在熔接區的管體内壁面上， 丈合接區的滲透熔珠（Penetration bead)不合在其辦 浓劣丁 在官體的内壁面 /不規則部，且熔珠寬度必須落於—適當範圍内。 時，m1型對㈣接中，㈣接期間的熱輸入過量 这接里便會過量，且料區會相當寬。在平臥炫接（fiat 315680 5 1302118 position welding)的狀況中，由於重力等的影響，熔珠滲透 會在内壁面形成凸塊。在該狀況中，稱為煙塵（fume)的金 屬微粒會注入管體内’並因這些微粒而容易發生供應氣體 的污染。 此外’因為熔接區内存在低抗腐蝕性的熔接金屬及熱 影響區’所以當熔接量超過時，會有腐蝕發生於廣泛區域 的問題。 此外’當炼接的熱輸入不足，電弧穩定度因電極消耗 而劣化，或因人為疏失而使熔接位置有偏差時，對接部位 (abutted part)便不會完全地熔解至管體的内壁面，因此會 因管體的對接部位間之間隙而形成不規則部。在該狀況 下，所形成的凹面（concavity)會變成熔珠間隙，且粉塵微 粒可能會累積於其中。因此，會產生這些累積的微粒隨著 供應氣體輸送而造成污染的問題。 此外’會有存在於凹面中的空氣使氣體交換變困難及 供應氣體為雜質所污染的問題。

此外，當供應氣體為諸如使用於半導體製造中的腐屬 性氣體時，會有凹面中的裂縫腐蝕（crevice c〇rr〇si〇n)M 劇’且由於裂縫腐餘而產生的金屬腐钱產物剝落，因而污 染供應氣體的問題。再者，凹面會造成管體機械強度劣化 的問題。 因此，已有人提出檢查熔接區的方法，以確認是否已 適當地進行熔接（參考引用文獻1 :曰本特開2001-074712 號）0 315680 6 1302118 倘右熔接區經檢查，則得以提高管體的可靠度，惟檢 查對上述問題而言並非圓滿的解決方案，所以可避免熔接 本身之問題的方法係為人所期待。 除了熔接的熱輸入不足，電弧穩定度因電極消耗而劣 化或因人為疏失而使熔接位置有偏差以外，阻礙對接部 位元全熔解的一個因素為熔接期間形成於熔接池（weid pool)表面上的熔渣（siag)會使熔珠行進（bead pr〇gress)# 化。 當熔珠行進劣化時，縱使熔接的目標位置精確對齊於 對接部位，仍然會有熔珠中心位置偏離對接部位，且對接 部位之管體中之壁面並未完全熔解的狀況。 虽官體直徑不低於20 mm且厚度不低於12 mm並等 於或小於3 mm時，便容易發生熔珠行進劣化。此外，當 所使用的熔接電流在低於1 00 A的低電流區域時，便容易 發生熔珠行進劣化。 已知使用低熔接電流時電弧容易變得不穩定，而為提 2電弧穩.定度、，將熔接電流週期性地設定成高數值的脈衝 熔接法（pulsed weldingmeth〇d)為有效的。使用脈衝熔接便 可使炫珠行進改善至某個程度。 然而，使用該方法來完全避免熔接問題係為困難的。 •此外，當熔接電流被脈衝化時，熔珠面寬度（bead face width)有相較於滲透熔珠寬度而變寬的傾向，因而產生所 形成的熔接區超出所需、設定熔接條件的方法變得複雜及 無法為管體外表面肉眼檢查所發現之對接部位中的殘留缺 315680 7 1302118 陷容易形成的問題。 可考慮使用增加熔接速度及增加熔接電流作為對彳寸 珠行進劣化的方法。然而，當熔接速度與熔接電流增加時， 炼接滲透會劣化，而容易造成諸如咬邊（undercut)及凹面量 增加。

此外，倘若溝槽形狀具有單V形溝槽或單U形溝槽， 且根表面高度（root surface height)做得儘可能小，則對接 部位中便不易產生殘留缺陷。然而，在該狀況中，因為可 添加填料的昂貴自動熔接機變得必要，所以以成本的觀點 而吕，此為缺點，且該熔接方法變得複雜。此外，溝槽製 備（groove preparation)期間容易因油、微粒及類似物而發 生内部污染的問題。 X 加寬熔珠寬度以使縱然當行進劣化時仍可將對接部位 熔接，或者使用手動熔接亦可認為是對付熔珠行進劣化 方法。 然而，所存在的問題為加寬溶珠寬度會使炼接品質劣 化’而使用手㈣接需要諸多勞卫，此舉將使炫接效率降 转在有產生於炫接池中的㈣可能使炫珠行進劣化 被：=用由較少炫渔成分含量之材料所組成的管體 被-為可避免炫潰產生(參考諸如曰 及特開 2002-220618 號）。 2〇3 然而，當使用由該材料斛鈿士、从> & 停件, 切組成的官體時，在前揭熔接 條件或官體形狀下無法獲得足夠的效果。 315680 8 1302118 如前所述，使用現有的技術難以完全避免溶接問題。 考慮前揭的問題，本發明之目的在於提供一種不會造 成炼接效率降低，並可在溶接不錢鋼時以低成本避総接 問題發生之熔接方法及可用於該溶接方法的炫接 體。 ’ 【發明内容】 本案發明人專注於遮蔽氣體的組成物及其成分，並發 現可改善熔珠行^本發明係以該知識為基礎。 本發明的溶接遮蔽氣體為用於含有沃斯田不錢鋼之炼 接材料的非消耗型電極電弧熔接的遮蔽氣體，並混合 性氣體與氮氣，其中該沃斯田 ^ ^ ώ ^ 乃辦丹有不低於1 wt.ppm 的鈣浪度，且氮氣濃度為！至95體積％。 接材熔接遮蔽氣體為用於含有沃斯田不銹鋼之熔 接材科的㈣耗型電極電弧炼接的 性氣體與氦氣，JL由兮、心批 卫此口有f月 的H 沃斯田不錄鋼具有不低於iwt.ppm 鈣浪度’且氦氣濃度m 95體積％。 本發明的熔接遮蔽氣體為用 接材料的非消耗型電極電弧‘ = = = 极名麵 技严v ^紙祝月丑’並混合有惰

鼠氣與氦氣’其中該沃斯田不錢鋼具有不低於】 礼PPm的鈣濃度，氮氣 L Μ雕拄。/ 4 Ν於1體積°/〇並小於 肢積％’以及氦氣濃度為35至95體積％。 本％明的熔接遮蔽氣體可 種或二者的狀況。 τ之任 315680 9 1302118 車乂佺方式係該惰性氣體為氮氣。 、本^明的熔接方法係使用前揭的熔接遮蔽氣體，且由 L、斤田不銹鋼所組成的熔接材料係使用非消耗型電極電弧 炫接進行熔接。 本發明的熔接方法可用於固定管體熔接（fixed tube welding) 〇 ，在>本發明的熔接方法中，所使用的遮蔽氣體係由惰性 :體^氣的混合氣體0至98體積％的氮氣濃度），惰性氣 的混合氣體(35至95體積％的氦氣濃度），或惰性 广版2虱乳-氦氣的混合氣體（不低於1體積。/❹並小於Μ體積 。的氮氣展度’以及35至95體積％的氦氣濃度)所組成， 因而可獲得下列效果： ()…、須使用任何特殊設備或材料便得以輕易地改善熔珠 行進。因此，得以在不降低熔接效率且低成本的情況下 避免炼接問題發生。 (2) f氮氣包含於前揭混合氣體的狀況中(諸如，惰性氣體· 氮氣的混合氣體）’因為其係使用廉價的氮氣，所以二 較於使用僅由惰性顧辦卜卷 & 粗（褚如氬氣）所組成之遮蔽氣體或 $有乱氣之混合氣體的狀況，其得以降低成本。 (3) 在溶接進行期間會改㈣接位置的固定管體炫接中，_ 由使用前揭的混合氣體，不僅得以改善熔珠行進，並； 改善熔接區的渗透形狀。因此，得以避免炼接問題。 惟本發明並不限於這些 本發明的實施例係說明如下 315680 10 1302118 實施例。 在本實施例的炼接方法中，炫接材料係使用非消耗型 電極電弧炫接進行溶接。非消耗型電極電孤炼接為不消耗 :極，炼接方法，且其實例為TIG炫接與電衆電弧炫 本實施例中’其係使用設有電極與㈣氣體供應設 備化接氣炬㈣ding torch)，並可使用在遮蔽氣體由該供 應設備流向料材料㈣電極進行電弧熔接的方法。 在本實施例中，其得蚀用、、日人&

八加便用此合惰性氣體與氮氣（N 溶接遮蔽氣體，其中氮氣的：養厣 _ I礼的，辰度為1至95體積。/。。較佳方 式係氮氣濃度不低於5體籍。乂，品丁 μ ^ 骽積/〇而不低於50體積％為更 佳。具體地說’較佳方式係氮氣濃度為5至50體積％。者 „於該範圍時，會增加溶珠行進劣化的效果；： 虽氮氣》辰度超過該範圍時，煜 & 予填科（Craterfilling)(最終 处 缺陷。此外，容易發生炫接破裂。再者， 熔接起動期間的電弧點火特性會劣化。 選自氬氣、氖氣、氪氣或氦氣的一種惰性氣體，或者 ^二種或多種這些惰性氣體所組成的混合氣體 揭的親體。其中，氬氣特別為較佳。 & 在本只把例中，可使用混合惰性氣體與氦氣（He)的炫 接遮蔽氣體，其中負^、畫_或 命 — 乱，辰度為35至95體積〇/〇。當氦氣濃

度低於此範圍時，合辦Λ J 曰曰力熔珠仃進劣化的效果。當氦氣濃 ^ k it I巳®時，炫接起動期間的電弧點火特性會劣化。 選自氬氣、氖氣或氪氣的一種惰性氣體，或者由二種或多 種這些惰性氣體所組成的混合氣體可作用為前揭的惰性氣 η 3]5680 1302118 體。其中，氬氣特別為較佳。 在本實施例中’可使用混合惰性氣體、氮氣與氦氣的 溶接遮蔽氣體’其中氮氣濃度不低於i體積％但小於65體 積％，而氦氣濃度為35至95體積％。氮氣濃度以不低於5 體積％為更佳，且50體積％或更低為更佳。當氮氣或氦氣 濃度低於此範圍時，會增加熔珠行進劣化的效果。當氮氣 或氦氣濃度超過此範圍時，焊口填料（最終處理）中容易產 生缺陷。此外，容易發生熔接破裂。再者，熔接起動期間 的電弧點火特性會劣化。 選自氬氣、氖氣或氪氣的一種惰性氣體，或者由二種 或多種這些惰'!·生氣體戶斤組成❺混合氣體可作^前揭㈣ 性氣體。其中，氬氣特別為較佳。 應注意的是本發明的熔接遮蔽氣體可混合惰性氣體、 氮氣與氦氣，其中氮氣與氦氣的組合濃度為35至％體積 %。 、 本實施例之熔接方法的對象為由不銹鋼所組成的熔接 材料。特別的是，本發明可應用於由沃斯田不銹鋼所組成 的熔接材料。 具有弼〉辰度不低於i wt ppm的沃斯田不錢鋼為炫接 材料的貫例。在熔接材料之鈣濃度落於此範圍内的狀況 中，谷易產生含有鈣的熔渣，並有該熔渣將造成熔珠行進 劣化的疑慮。藉由使用本實施例，縱使在鈣濃度落於此範 圍内的狀況中，其仍可抑制熔渣的形成，並可獲得極佳的 熔珠行進特性。 315680 12 1302118 在由沃斯田不銹鋼所組成的熔接材料中，在鈣濃度不 低於i wt.ppm，且鋁濃度不低於1〇wtppm或矽濃度不低 於0·3 wt’ppm其中之—或二者的狀況中’容易使炼珠行進 特性劣化。條若使用本實施例，則縱使在該等濃度位於該 等範圍的狀況下，仍可抑制炼渣的形成，並可獲得極佳的 熔珠行進特性。 曲應注意的是本實施例可使用鈣濃度不低於1 wt.ppm、 鋁濃度不低於l〇wt.ppm或石夕濃度不低於〇 3 _㈣其中 至少一種的沃斯田不銹鋼。 八 管體（管狀體）、平板及類似物為溶接材料之形式的實 例。特別的是，較佳方式係使用本實施例於管體。、 當本實施例㈣接方法❹於@定管 tube welding)瞎，J：且古卩口 θ 、有月，，、、員的效果。固定管體熔接為者 熔接材料保持固定時，藉由 …田 熔接的方法方:2^接錢或類似物而進行 八中-方法係使用於因熔接材 個固定對象（建築物、另一個 疋方、另一 如門较缸士 或類似物）而無法於熔接 :::動時。在固定管體炫接中，通常 似物對著管體轉動且電弧相對於管體而在圓周方=或類 (圓周炼接）時進行溶接。固定管體炼接係使用於方向上移動 支撐物或類似物而固定於固 、糟由，.官體 體㈣接，並使用於使用===類似物).之管 炼接條件㈣接。 ^接機以片製造等以設定 在固定管體溶接甲，其無法任 發生熔接問題，< 吏 接位置且容易 仁使用本貫施例可避免該問題。 315680 13 1302118 本實施例可具有水平配置的水平固定管體或直立配置 的直立固定管體作為對象。特別的是，在水平固定管體中， 溶接區的渗透形狀容易變得不穩定，因為溶接位置:在炼 接進行期間改變，惟使用本實施例可避免熔接區的；透形 狀發生改變，而得以避免熔接問題。 應 >主思的是本貫施例的 炼接（rotating tube welding) 類似物不移動’而使管體在 方法。 熔接方法亦可應用於轉動管體 。轉動管體熔接為熔接氣炬或 圓周方向上轉動而進行熔接的 β本實施例的熔接方法在應用於厚度不超過3 _(尤其 是不低於1.2 mm且不超過3簡）之、熔接材料的狀況下且有 明顯的效果。在熔接材料厚度^於該範圍内的狀況中，電 弧因溶接電流設定得相當低而可能變得不穩定，且熔珠行 進特性容易劣化，但使用本實施例便可改善溶珠行進特 卜田&裣（外徑）不低-於20 mm時，便容易發生前 揭的溶珠行進特性劣化，因此本實施㈣於具㈣範 徑的管體而言具有明顯的效果。 此外、在對象為相當薄钱接材料的狀況中（諸如 不超過3麵的厚度），通常使用未使用填料的熔接方f 在未使用填料的炫接方全中，電弧因炫接電流設定得相春 低而可能變得不穩^，且炫珠行進特性可能容易劣化。： 而，使用本實施例便可改善熔珠行進特性。 …、 雖然並未特別限制炼接期間的熔接電流，但是本實施 315680 14 1302118 例的熔接方法對於熔接電流等於或小於i〇〇a的狀況而言 具有相當明顯的效果。在熔接電流落於此範圍内的狀況 中’電弧可能變得不穩定，讀珠行進特性容易劣化。然 而，使用本實施例便可改㈣珠行進特性，縱使在低炼接 電流的狀況下亦然。 而倘若熔接 1 50 mm/min 倘若熔接速度太慢，則熔接效率會降低； 速度太快，熔珠行進特性容易劣化。因此，5〇至 的熔接速度（較佳為70至120mm/min)較有利。 本實施例的溶接方法可使用藉由作業員進行手動作業 的手動溶接方法’但是本實施例對於使用自動熔接方法的 狀況而言具有明顯的效果。自㈣接方法係於使用驅動裝 置（馬達或類似物）移動熔接氣炬或類似 自動炫接方法中，難以根據炼接進行的狀態校=條在 件’且當熔珠行進特性已劣化時，要快速校正溶接條件並 不容易。因為料行進特性可使用本實施㈣行改善，所 以縱使在使用自動熔接方法時，仍得以避免熔接問題發 生0 本發明的熔接方法對於熔接金屬中的總鈣含量（亦 :旦由炫接起始至此時所獲得之包含在炫接金屬内_ 里）不低於20 (尤其不低於3〇 “）的狀況而言具有 :顯的效果。當熔接金屬中_含量落於此範圍内時， ‘接池可能為具有鈣作為主成分的熔渣所覆蓋，且熔珠行 進特性容易劣化。然而，藉由使用本實施例，縱然在炼接 金屬内的總鈣量落於此範圍的狀況中，仍幾乎無法偵測到 315680 15 1302118 '一的开y成，可獲得極佳的熔珠行進特性。 在本實施例中，係使用惰性氣體_氮氣的混 至％體料的氮氣濃度），惰性氣體·氨氣的現合氣^ =?τ氣濃度)，或惰性氣體-氮氣-氨氣的：合氣 a氐方、1體積。/❶並小於65體積％的氮氣濃度，以及h 積㈣氦氣濃度），因而得以在未使用特殊設 =的情況下㈣地改善料行進特性。因此，得以在不 ㈣接效率且低成本的情況下避免熔接問題發生。 :然使用惰性氣體·氮氣的混合氣體、惰性氣體-氧氣 5氣體’或惰性氣體-氮氣-氦氣的混合氣體可改盖熔 珠行進特性㈣因並不清楚，但是由觀㈣接試驗中。之電 弧的結果可推論出下列各點。 在使用習用遮蔽氣體的狀況中，含於熔接材料中之 H石夕或類似物的低導電率溶逢係產生於炫接池表面 上，電弧放電係因熔渣隨著熔接進展增加而劣、匕，電弧變 得不穩定，因此觀察到電弧到達明顯偏離對接部位的位 置’熔珠行進特性因而劣化。 此a氣體可改善熔珠行進特性的原因被認為是熔渣熔 溶接孟屬中，或者溶渣因該混合氣體而形成煙塵（hme) 而由熔接金屬排出，所以熔渣難以形成，而使電弧穩定。 在氮氣包含於前揭混合氣體的狀況中（諸如惰性氣體_ 氮氣的混合氣體），因為使用廉價的氮氣，所以相較於使用 僅由惰性氣體（諸如氬氣）所組成之遮蔽氣體或含有氦氣之 混合氣體的狀況，其得以降低成本。 315680 16 1302118 此外，在熔接進行期間炼接位置會改變的固定管體溶 接中熔接區的滲透形狀容易變得不穩定。然而，藉由使 用本實施例’使用前揭的混合氣體不僅得以改善炫^行 並可改善熔接區的滲透形狀。因&，得以避免溶接問 題。 試驗實例 試驗實例1 在未使用填料的情況下，於SUS316L不銹鋼管體（標 稱外徑89.1 mm;標稱厚度2.1⑺⑷的圓周方向上進行自動 TIG熔接。 在此使用之不銹鋼管體中的鈣濃度為i wt ppm，鋁濃 度為20 Wt.ppm，以及矽濃度為〇 34wt ppm。轉動管體熔 接係於89 mm/min的熔接速度下進行，熔接電流為固定值 (62A)，熔接位置為平臥，以及熔接係於熔接材料在圓周方 向上轉動時進行。使用純氬氣作為遮蔽氣體。 熔接區的外觀顯示於第1圖中。該圖係將經熔接的管 體攤平成平板狀而進行拍攝。由第i圖得知，熔珠具有橫 向擺動（weaving shape)的形狀。 試驗實例2 除了將熔接電流脈衝化以外，不銹鋼管體係以丨7 8 mm/min的熔接速度進行對接熔接（butt weiding)。平均熔 接電流為1 20 A。其他條件相同於試驗實例1。 類似於試驗貫例1 ’使用純氬氣作為遮蔽氣體。 炼接區的外觀顯示於第2A圖與第2B圖中，而熔接區 315680 1302118 的橫剖面顯示於第3圖中。 ^如第2A圖所示，相較於試驗實例丨，熔珠行進獲得相 當程度的改善。然而，如第2B圖中的參考符號A所^， 可辨識出因熔珠偏離對接部位而使對接部位未能&入^ 的部位。 凡王烙化 如第3圖所示，相較於滲透熔珠（下表面側）寬度，熔 珠面（上表面側）寬度變得極寬，且凹面形成於熔珠中心Υ 因此，並未獲得較佳的滲透形狀。 试驗貫例3 …接速度下進行’且炫接電流為固定值（62a)。在炼接办 成時，焊口填料（最終處理）係於溶接電流逐漸降低的情^ 下進行。其他條件相同於試驗實例丨。 / 使用氬氣-氮氣的混合氣體作為遮蔽氣體。 熔㈣的外觀顯示於第4圖中。為便於對照，亦表示 出使用’”屯乱孔（〇體積％的氮氣濃度）作為遮蔽氣體之狀況 :的熔接區外觀。在該圖中，“濃度，，表示遮蔽氣體中的 氮氣濃度。 如弟4圖所示，在逆齡 在&敝氧體中之氮氣濃度為0·5體積 %的狀況中，如同象_ % 、 乳乱，辰度為〇體積％的狀況，可觀察 熔珠的橫向擺動。 ' 相對地’在虱氣濃度不低於1體積％的狀況中(尤JL不 低於5體積％)’可獲得具有極佳行進特性的溶珠。 第5圖顯示當遮蔽氣體的氮氣濃度為㈣積％時之溶 315680 18 1302118 接區的橫剖面。 由第5圖得知，滲透熔珠寬度與熔珠面寬度的差異變 小，並可獲得較佳的滲透形狀。 第6圖顯示當遮蔽氣體的氮氣濃度為5〇體積％時之最 終熔接位置上的熔接區外觀，以及第7圖顯示當遮蔽氣體 的氮氣濃度為60體積％時之熔接區外觀。 由第6圖與第7圖得知，相較於遮蔽氣體中之氮氣濃 j為60體積％的狀況，在氮氣濃度為5〇體積％的狀況中， 幾乎無不規則部形成於溶接區i，並有利於焊口填料（最終 處理）的進行。 、 在遮蔽氣體中之氮氣濃度為100體積％的狀況下，溶 接起始期間的電弧變得 ― 个釔疋且在二次試驗中有二次試 驗未能將電弧點火。 々日对地，在氮氣濃度為 試驗都能將電弧點火 ^㈣驗結果得知，在使用氮氣濃度u95 的風乳"虱氣混合氣體竹盔 + 作為遮敝氣體的狀況中，可改善熔® 订進特性’並有利於將電弧點火。 當氮氣濃度不高得更 終處理）。 版積/。時，有利於進行焊口填料（最 试驗實例4 除 了使用由氬氣與 氛氣所組成的混合氣體作為遮蔽氣 315680 19 1302118 體以外’以如同試驗實例3的方式進行熔接。 炫接區外觀顯示於第8圖中。在該圖中，“濃度，，表 示遮蔽氣體中的氦氣濃度。 如第8圖所示，在遮蔽氣體中之氦氣濃度不超過3〇 體積％的狀況中，可觀察到熔珠的橫向擺動。 相對地，在氦氣濃度不低於35體積❶/。的狀況中，可獲 得具有極佳行進特性的熔珠。 第9圖顯示當遮蔽氣體中的氦氣濃度為50體積％時之 熔接區的横剖面。 由第9圖得知，滲透熔珠寬度與熔珠表面寬度的差異 變小’可獲得較佳的滲透形狀。 在遮蔽氣體中之氦氣濃度為1〇〇體積％的狀況下，熔 接起始期間的電弧變得不穩定，且在三次試驗中有二次試 驗未能將電弧點火。 、相對地，在氦軋濃度為9 5體積％的狀況下，所有三次 試驗都能將電弧點火。 。^這些試驗結果得知，在使用氦氣濃度35至95體積 :的氬氣-氦氣混合氣體作為遮蔽氣體的狀況中，得以改善 熔珠行進特性，並有利於將電弧點火。 實驗實例5 自動丁IG炫接係於水平固定普娜卜 >卞固疋&體上之不銹鋼管體上的 圓周方向上進行。 使用純氬氣或氬氣-氮氣的混合氣體(5〇體積％的氮氣 ，辰度）作為遮蔽氣體。在對著管體轉動一圈時的炫接電流具 315680 20 1302118 有相同的條件。其他條件相同於試驗實例1。 在水平固疋官體熔接中，因為熔接進行期間的熔接位 置會改變，所以熔接池内的熔渣位置也會改變，且電弧容 易變得不穩定。 基於此，在使用氬氣於遮蔽氣體的狀況中，於對著管 體轉動-圈時的熔接電流為相同的條件下，料寬度並不 穩定，並有局部滲透不足的情形（參考第i〇a圖）。 相對地，在使用氯氣_氮氣之混合氣㈣m _ 寬度幾乎完全固^ ’且渗透穩定度極佳（參考第10B圖）。 由這些圖可得知，在使用氬氣_氮氣之混合氣體的狀況 下’縱使在對者官體轉動一圈時的炼接電流為相同的簡單 條件下（整㈣接進行期間皆為固定），仍可獲得具有極佳 熔珠行進特性與滲透形狀等之極佳結果。 试驗貫例6 π阳風亂作马遮蔽氣體，而在外徑6〇 5mm且严声

Wmm的SUS316L不錄鋼管體（炫接材料）上進行炼^ 其他條件相同於試驗實例1。 表1表示料材料成分與炼接金屬表面上之溶 的分析結果。母材金屬（炫接材料）中的H石夕濃: :二相對地’這些成分在熔渣中的濃度極大。相對 材金屬(—1)’各元素的濃度為：呂 850倍；以及矽，40倍。 ’叙 特別的是，無論母材金屬中之強氧化 低’其皆為㈣形成的原因，因而對於炫接特性St: 21 315680 1302118 效果。

第11圖表示在整個熔接進行期間對著管體轉動一圈 之熔珠中心與對接部位之偏差量（在管體軸向上的偏差量） 的研究結果。橫座標表示熔接金屬中的總鈣量，亦即由熔 接I始至此時之熔接金屬總量乘以不銹鋼管體中的鈣濃 度。縱座標表示炼珠中心與對接部位在管軸方向上的偏差 量。在偏差位於管軸方向的狀況下，偏差量具有正值，而 在另一個方向上則具有負值。 如第11圖所示’可得知在炫接金屬中之_量不低於 20/zg(尤其不低於3〇以)的狀況下，熔珠偏差值會變大。 相對地，在使用氬氣·氮氣的混合氣體（1至95體積％ =濃度V氬氣-氦氣的混合氣體(35至95體積％的氦 風辰又），或風氣-氮氣-氦氣的混合氣體（不低於】體積。/。並 小於65體積％的氮氣濃度，以及35至95體積％的氣氣濃 度）進行炫接試驗的狀況中，幾乎看不出有溶珠偏差 由勿別具有不同約、叙 、矽浪度之多數種熔接材料作

為對象的溶接試驗結果可得知約、紹、石夕濃度範圍的最小 值（就熔珠行進等而古，太4 a〜 固〜取J σ本4篯貫例的熔接方法為有效的最 315680 22 1302118 小值）分別為1 wt.ppm，1 Owt.ppm及0.3 wt沖瓜 基於這些試驗結果，可得知當炫接材料中之各前揭成 分的：度落於以下所示的範圍内日夺，就熔珠行進等而言， 使用前揭遮蔽氣體的熔接方法具有明顯的效果。 ΐοοοχ鈣濃度+ 2〇χ鋁濃度+矽濃度 (其中，所有濃度單位皆為重量〇/〇) ^再者，基於攻些試驗結果，可得知當熔接材料中之各 前揭成分的濃度落於以下所㈣範圍内時，就熔珠行進等 而言’使用前揭遮蔽氣體的熔接方法具有更加明顯的效 ^ ° … 0·9〇$ ΐοοοχ鈣濃度+ 2〇χ鋁濃度+矽濃度 (其中，所有濃度單位皆為重量％) 雖然本發明的較佳實施例已說明並舉例如上，但是應 瞭解的是這些都是本發明的範例，而不應被認為是對於本 毛月的限制。增加、刪去、取代或其他修改可在不離開本 ^明知神與範•的情況下為之。目此，本發明並非為前揭 Λ明所限制’而僅為隨附中請專利範圍的範4所限制。 【圖式簡單說明】 第1圖為顯示測試結果的照片。 第2Α圖及第2Β圖為顯示測試結果的照片。 第3圖為顯示測試結果的照片。 第4圖為顯示測試結果的照片。 第5圖為顯示測試結果的照片。 第6圖為顯示測試結果的照片。 315680 23 1302118 第7圖為顯示測試結果的照片。 第8圖為顯示測試結果的照片。 第9圖為顯示測試結果的照片。 第1 0 A圖及第1 0B圖為顯示測試結果的照片。 第Π圖為顯示測試結果的曲線圖。

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Claims (1)

1302118 拾、申請專利範圍： 1· -種炼接遮蔽氣體，其用於包含具有_不低於】 wt.PPm之沃斯田不錢鋼之溶接材料的非消耗型電極電 弧熔接，該熔接遮蔽氣體包含有·· 2. 惰性氣體與氮氣，且氮氣濃度為}至％體積 一種炼接遮蔽氣體，其用於包含具有料度不低们 wt.ppm之沃斯田不錄鋼之熔接材料的非消耗型電極電 弧熔接’該炫接遮蔽氣體包含有·· 3. 惰性氣體與氦氣’且氦氣濃度為35至％體積％。 一種溶接遮蔽氣體，其用於包含具有㉝濃度不低於丨 wt.PPm之沃斯田不錢鋼之炼接材料的非消耗型電極電 弧炼接’該熔接遮蔽氣體包含有·· 惰性氣體、氮氣與氦氣，氮氣濃度不低於丨體積％ 、’小於65體積％，以及氦氣濃度為^至％體積。 25 1302118 應用於固定管體熔接（fixed tube welding)

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