WO2013168670A1 - 超高張力鋼溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents
超高張力鋼溶接用フラックス入りワイヤ Download PDFInfo
- Publication number
- WO2013168670A1 WO2013168670A1 PCT/JP2013/062754 JP2013062754W WO2013168670A1 WO 2013168670 A1 WO2013168670 A1 WO 2013168670A1 JP 2013062754 W JP2013062754 W JP 2013062754W WO 2013168670 A1 WO2013168670 A1 WO 2013168670A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- wire
- flux
- welding
- content
- weld metal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
- B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
- B23K35/0261—Rods, electrodes, wires
- B23K35/0266—Rods, electrodes, wires flux-cored
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/3053—Fe as the principal constituent
- B23K35/3093—Fe as the principal constituent with other elements as next major constituents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
- B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
- B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
- B23K35/0261—Rods, electrodes, wires
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- 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
- B23K35/3602—Carbonates, basic oxides or hydroxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- 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
- B23K35/3603—Halide salts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- 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
- B23K35/3603—Halide salts
- B23K35/3605—Fluorides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- 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
- B23K35/362—Selection of compositions of fluxes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- 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
- B23K35/368—Selection of non-metallic compositions of core materials either alone or conjoint with selection of soldering or welding materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
- B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/16—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/54—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
Description
本願は、2012年5月8日に、日本に出願された特願2012-106607号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
この理由としては、950MPa級以上の超高張力鋼の溶接では、母材鋼板の性能に見合う高強度・高靱性の溶接金属を得ることがより困難となるため、そのような溶接に適合する溶接材料の開発が十分行われていなかったことがあげられる。
超高張力鋼の溶接では、高合金の溶接金属を得る必要がある。高合金の溶接ワイヤとしては、フラックス入りワイヤが製造性の点で有利であるため、特に、超高張力鋼の溶接に適用できるフラックス入りワイヤの開発が必要になっている。
特許文献1では、強度と靭性を確保するために有効なNiと、その他Mo、W、Nb、Vなどを適量添加して、溶接金属の引張強度と靭性が確保される。さらにワイヤ中に脱酸元素であるSi、Mn、Al、Ti、Mgを適量含有させることにより、溶接時の溶接金属中の酸素及び拡散性水素に起因する溶接金属の靭性及び延性の低下を防止し、且つ、y割れ溶接試験での割れ停止温度を150℃以下に低減できるフラックス入りワイヤが提案されている。
また、本発明者らによる特許文献2では、引張強度950MPa級以上の超高張力鋼の溶接において、特に、100℃の予熱温度で溶接できるように、フラックス中にMgを添加して溶接金属の拡散性水素量を低減し、高靭性で耐低温割れ性を向上させた溶接金属を得ることが可能なフラックス入りワイヤが提案されている。
特許文献3では、金属弗化物、金属酸化物を添加した490~780MPa級高張力鋼用のフラックス入りワイヤについて開示されている。しかし、780MPa級を超える強度レベルの高張力鋼に対して問題となる延性低下割れについては、いずれも何ら検討されていない。
特許文献4では、プライマ塗布や錆発生の鋼材の溶接においても、ピットやガス溝等の気孔は発生せずに良好なビードを形成し得る金属弗化物を添加したフラックス入りワイヤについて開示されている。しかし、低強度の溶接材料であるためC、Mnやその他の合金成分を殆ど含有していない上、金属酸化物がフラックス組成の主体であり、延性低下割れ、及び、溶接金属の靭性についても検討されていない。また、金属弗化物は拡散性水素量を低減すると記されているが、金属弗化物の含有量も2.0%以下であり、その低減効果に関する定量的な分析は行われていない。
延性低下割れは、多層盛りの溶接において旧γ粒界が割れることで起こる現象である。超高張力鋼の溶接は、1パスあたりの入熱を制限することが望ましいことから多層盛り溶接で行われる。多層盛り溶接では、先に形成された溶接金属が次の溶接パスにより再加熱を受ける。その際、主としてCとSが旧γ粒界に偏析し、それにより脆化した旧γ粒界が、冷却される際に生じる熱収縮によって割れることで起こる。
このような延性低下割れは、通常の高張力鋼の溶接金属では見られないが、950MPaを超える超高張力鋼の溶接金属では、強度・靭性を確保するために、溶接金属を高合金にすることでマルテンサイト組織とせざるを得ず、そのような溶接金属では延性低下割れの発生が顕著となる。
従って、このような超高張力鋼が広く使用されるようになるためには、優れた強度、靭性、伸びを有する溶接金属が得られるフラックス入り溶接ワイヤが強く要求される。
しかし、特許文献1、2、3、4では、引張強度950MPa級以上の高張力鋼の溶接において問題となる延性低下割れについては、いずれも何ら検討されておらず、その解決が望まれている。また、その鋼の溶接時に、予熱温度の一層の低減も望まれている。
一方、本発明で問題としている延性低下割れとは、例えば、非特許文献1に定義されているような、旧γ粒界のミクロ単位の局所的な延性の不足による割れであり、特許文献1で用いられている延性とは定義が異なる。実際、本発明において、延性の評価指標は、後述の実施例に示されるように室温で行う引張試験における破断伸びである。
本発明者らは、延性低下割れを抑制することを目的に種々検討した結果、鋼製外皮の内部にフラックスが充填されたフラックス入りワイヤにおいて、950MPa以上の溶接金属に要求される強度・靭性を確保するのに必要なフラックス配合・合金成分範囲で、金属弗化物とC、Mn及び、Vとを特定の条件でワイヤに添加することで、延性低下割れを抑制でき、優れた破断伸びが得られることを見出し、その知見を基にさらに検討を加えて本発明に到達した。
すなわち、本発明の要旨を好ましい実施形態とともに示すと、以下のとおりである。
Ceq=[C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+
[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14 ・・・(a)
但し、[]付元素は、それぞれの元素の質量%での含有量を表す。
さらに、マルテンサイト変態であるため、Cは固溶した状態となっており、このような溶接金属が、多層盛り溶接の際に再熱を受けると、Cが粗大な旧γ粒界へ偏析し、顕著な脆化を引き起こす。同様にSも多層盛り溶接の際の再熱によって旧γ粒界へ偏析し、脆化を引き起こす。その状態で、冷却される際に生じる熱収縮によって、旧γ粒界に割れが生じることで延性低下割れが発生する。
本発明者らは、後述する実施例に示す例と同様に、ワイヤの成分を調整し、最終のワイヤ径がφ1.2mmのシームレスのフラックス入りワイヤを作製した。作製したワイヤでは、特にC、Mn、Vの含有量と金属弗化物及び金属酸化物の含有量とを変化させた。
このフラックス入りワイヤを用い、950MPa級の鋼板1の突き合わせ溶接を実施し、得られた溶接金属からJIS Z3111(1986年)に準拠したA1号の丸棒引張り試験片を採取し、室温にて引張試験を行って、溶接金属の引張強度、破断伸びを評価した。
また、図2より、ワイヤ中のMn含有量が1%を下回る範囲では、破断伸びはワイヤ中のC含有量の増加とともに減少する。一方、ワイヤ中のMn含有量が1%以上の範囲では、ワイヤ中のC含有量が0.07%あたりまではMn量が少ない場合と同様の傾向を示すが、それを超えると、逆にワイヤ中のC含有量の増加とともに破断伸びが急激に増加するようになる。ワイヤ中のC含有量0.080%以上では、12%以上の優れた破断伸びを示すようになることがわかった。
(i)フラックスに金属弗化物を特定の範囲で添加するとともに、金属酸化物との間に特定の関係が成り立つように添加することで、凝固時にSを酸化物にトラップさせて固溶S量を低減し、再熱時に旧γ粒界へのSの偏析を抑制することにより、延性低下割れの抑制に効果があったものと考えられる。
この推察は、図4A、4B~図6A~6Dに示すような実験結果に基づいている。
一方、図5A、5Bは、本発明のワイヤ(すなわち、金属弗化物を特定の範囲で添加するとともに、金属酸化物との間に特定の関係が成り立つように金属弗化物を添加したワイヤ)で溶接した後の結果の一例を、2個の酸化物A、Bについて図4A、4Bと同様に示したものである。EDS分析の結果から、この例では酸化物の表層にSが検出され、明瞭に存在していることがわかる。
これらの結果より、本発明のワイヤで溶接した溶接金属は、凝固過程において酸化物表層にSが多く取り込まれることで、固溶Sが大幅に低下し、Sが旧γ粒界に偏析することが抑制され、これによって延性低下割れの抑制に効果があったと考えられる。
先ず、実施例のフラックス入りワイヤを構成する鋼製外皮およびフラックス中に含有される合金成分、金属脱酸成分およびその他の各成分の含有量の限定理由について説明する。
以下の説明において、「%」は特に説明がない限り、「質量%」を意味し、各成分の含有量は、ワイヤ全質量に対する鋼製外皮およびフラックス中の各成分の質量%の合計となる成分含有量を意味するものとする。
溶接金属の引張強度が950MPa以上となると、組織はマルテンサイト主体組織となる。マルテンサイト組織の強度に及ぼすCの影響は大きく、溶接ワイヤ中のC含有量が多いほど溶接金属中のC含有量も増加し、溶接金属の強度を高めることができる。
さらに、Mn、Vを本発明範囲で複合添加した場合は、旧γ粒内で炭化物が微細に分散して析出し、溶接金属内の強度差を小さくすることができる。これによって、加工時に溶接金属が均一に塑性変形するようになるため、破断伸びを向上させることができる。
これら効果を得るためには、Cは0.080%超含有する必要がある。ただし、0.200%を超えてCを含有すると、靭性の劣化が顕著となるため好ましくない。また、強度と破断伸びとを安定して確保するには、Cの下限を0.090%超、0.100%超、又は0.110%超としてもよく、C上限を、0.180%、0.160%又は、0.140%としてもよい。
Siは、脱酸元素であり、溶接金属のO量を低減して清浄度を高めるために、0.05%以上の含有が必要である。ただし、1.50%を超えて含有させると溶接金属の靱性を劣化させるため、Si含有量は0.05~1.50%とする。また、溶接金属の靭性を安定して確保するには、Siの下限を0.20%、0.30%又は0.40%としてもよく、Siの上限は、1.20%、1.00%又は0.80%としてもよい。
Mnは、Cと引力相互作用を持っており、Cの旧γ粒界への偏析を抑制することで延性低下割れの抑制に効果がある。また、本発明の成分範囲内では、旧γ粒内での微細な炭化物の生成を促進し、溶接金属内の強度差を小さくすることで、破断伸びを向上させる効果もある。
その効果を確実に発揮するためには、1.0%以上含有させる必要がある。一方、2.2%を超えて含有させると、溶接金属中に残留オーステナイトが過剰に生成するようになる。残留オーステナイト内ではCが濃化しており、その状態で溶接による再熱を受けると、残留オーステナイトであったところで炭化物が過剰に生成し、顕著な脆化を引き起こす。
このため、Mn含有量は1.0~2.2%とする。また、破断伸びを向上する効果を安定して確保するには、Mnの下限を1.2%、1.3%又は1.4%としてもよく、Mnの上限は、2.0%又は1.8%としてもよい。
Pは不純物元素であり、溶接金属の靱性と延性とを阻害するため極力低減する必要がある。靱性と延性とへの悪影響が許容できる範囲として、P含有量は0.020%以下とする。靭性と延性との一層の向上のため、Pの上限を0.015%又は0.010%に制限してもよい。Pの下限を制限する必要はなく、その下限は、0%としてもよい。
Sも不純物元素であり、延性低下割れの発生を促進させ、さらに、過大に存在すると靱性と延性とをともに劣化させるため、極力低減することが好ましい。靱性、延性への悪影響が許容できる範囲として、S含有量は0.020%以下とする。靭性の一層の向上のため、Sの上限を0.015%、0.010%又は0.008%に制限してもよい。Sの下限を制限する必要はなく、その下限は、0%としてもよい。
Alは脱酸元素であり、Siと同様、溶接金属中のO低減、清浄度向上に効果があり、その効果を発揮するために0.001%以上含有させる。一方、0.400%を超えて含有させると、窒化物や酸化物を形成して、溶接金属の靱性を阻害するため、その含有量を0.001~0.400%とする。また、溶接金属の靭性を向上する効果を十分に得るには、Alの下限を0.0012%、又は0.0015%としてもよく、また、粗大酸化物の生成抑制のため、Alの上限を、0.200%、0.100%又は0.080%としてもよい。
Niは固溶靱化(固溶により靭性を高める作用)により組織、成分によらず靱性を向上できる唯一の元素であり、特に、引張強度が950MPa以上の高強度の溶接金属で靱性を高めるのに有効な元素である。
固溶靱化効果を得るためには1.0%以上含有させることが好ましい。Ni含有量が多いほど靱性を向上する上で有利であるが、含有量が9.0%を超えると、その効果が飽和するのに加え、溶接ワイヤの製造コストが過大となるため、好ましくない。そのため、Niを含有させる場合の含有量を1.0~9.0%とする。なお、Niの効果が確実に靭性向上に寄与するためには、Niの下限を1.4%、1.6%、2.1%とするのがよい。また、Niは高価な元素であり、その上限を7.0%、6.0%又は4.8%に制限してもよい。
Vは溶接凝固時の偏析が少なく、比較的、溶接金属内で均一に分散して存在し、再熱を受けた際に固溶Cをトラップして炭化物を形成することで、旧γ粒界へのCの偏析を抑制することで、超高強度の溶接金属で発生する延性低下割れの抑制に効果がある。さらに、本発明の成分範囲内では、旧γ粒内で微細な炭化物を形成して析出し、溶接金属内の強度差を小さくするため、破断伸びを向上する効果を持つ。
その効果を得るには、0.050%超含有させる必要がある。V含有量が多いほど、延性低下割れの抑制効果は大きいが、含有量が0.300%を超えると、その効果が飽和するのに加え、靭性を劣化させるため好ましくない。なお、延性低下割れの抑制効果を高めるために、Vの下限を0.060%、0.080%、0.100%、0.120%としても良く、また、Vによる靭性劣化を抑制するために、Vの上限を0.280%、0.250%、0.230%と制限してもよい。
Cuは、ワイヤの外皮表面のめっき、および、フラックスに単体または合金として添加され、Cの旧γ粒内への偏析を抑制し、延性低下割れの抑制に効果がある。それらの効果を得るために、0.800%以下含有させてもよい。一方、含有量が0.800%を超えると靭性が低下する。そのため、Cuを含有させる場合の含有量は、0.800%以下とする。
なお、Cuの含有量については、外皮自体やフラックス中に含有されている分に加えて、ワイヤ表面に銅めっきされる場合にはその分も含む。より安定してCuの効果を得るには、Cuの上限を、0.600%、0.500%、又は0.400%としてもよい。Cuの下限を定める必要はなく、その下限は0%である。必要があれば、その下限を0.050%又は0.100%としてもよい。
Crは、焼入性を高めることにより高強度化に有効な元素である。その効果を得るために、Crを0.1%以上含有させてもよい。一方、Crを2.5%を超えて過剰に含有させると、ベイナイトやマルテンサイトを不均一に硬化させ、靱性を劣化させるため、Crを含有させる場合の含有量は、2.5%以下とする。より安定してCrの効果を得るには、Crの上限を、2.0%、1.8%、1.6%又は1.4%としてもよい。Crの下限を定める必要はなく、その下限は0%である。
Moは、焼入性向上元素でありかつ、微細炭化物を形成して、析出強化により引張強度確保に有効である。これらの効果を発揮するために、Moを0.1%含有させてもよい。一方、2.0%を超えて溶接ワイヤ中に含有させると、粗大な析出物が生じて溶接金属の靭性を劣化させるため、溶接ワイヤ中にMoを含有させる場合の含有量は2.0%以下とする。より安定してMoの効果を得るには、Moの上限を、1.8%、1.6%、1.4%又は1.2%としてもよい。Moの下限を定める必要はなく、その下限は0%である。
TiもAlと同様、脱酸元素として有効であり、溶接金属中のO量を低減させる効果がある。また、固溶Nを固定して靱性への悪影響を緩和するためにも有効である。これら効果を発揮させるために、0.005%以上含有させてもよい。ただし、溶接ワイヤ中の含有量が0.300%を超えて過剰になると、粗大な酸化物の形成に起因した靱性劣化、過度な析出強化による靱性劣化が生じる可能性が大きくなる。
このため、溶接ワイヤ中にTiを含有させる場合の含有量を0.300%以下とする。Tiの下限を定める必要はなく、その下限は0%である。また、Tiによる溶接金属の靭性向上効果を十分に得るには、Tiの上限は、0.200%、0.100%又は0.050%としてもよい。
Nbは微細炭化物を形成して、析出強化により引張強度確保に有効である。これらの効果を得るために、他の同様の効果を有する元素との複合効果を考慮しても0.01%以上含有させてもよい。一方、0.05%を超えて含有させると、溶接金属中に過剰に含有され、粗大な析出物を形成して靭性を劣化させるため好ましくない。
そのため、本発明においては、溶接ワイヤ中に含有させる場合の含有量は0.05%以下とする。Nbの下限を定める必要はなく、その下限は0%である。より安定してNbの効果を得るには、必要に応じて、Nbの上限を、0.04%、又は0.035%としてもよく、Nbの下限を、0.02%、又は0.03%としてもよい。
Bは、溶接金属中に適正量含有させると、固溶Nと結びついてBNを形成して、固溶Nの靭性に対する悪影響を減じる効果があり、また、焼入性を高めて強度向上に寄与する効果もある。これらの効果を得るために、溶接ワイヤ中にBを0.0003%以上含有させてもよい。一方、含有量が0.0100%超になると、溶接金属中のBが過剰となり、粗大なBNやFe23(C、B)6等のB化合物を形成して靭性を逆に劣化させるため、好ましくない。
そこで、Bを含有させる場合は、その含有量を0.0100%以下とする。Bの下限を定める必要はなく、その下限は0%である。靭性向上のため、Bの上限を、0.0080%、0.0060%、0.0040%、又は0.0030%としてもよく、Bの下限を、0.0004%、又は0.0005%としてもよい。
Mgは強脱酸元素であり、溶接金属中のO量を低減し、溶接金属の延性及び靭性を向上させる。この効果を得るために0.1%以上含有させてもよい。しかし、溶接ワイヤ中のMg含有量が0.8%を超えると、溶接金属中での粗大酸化物の形成による靭性低下が無視できなくなり、また、溶接中のアークの安定性が劣化し、ビード形状を悪化させる原因にもなる。
このため、Mgを含有させる場合には、その含有量を0.8%以下とする。Mgの下限を定める必要はなく、その下限は0%である。溶接作業の安定性の確保のために、Mgの上限を0.7%、又は0.6%としても良く、Mgの下限を、0.2%、又は0.3%としてもよい。
(REM:0~0.0100%)
Ca、REMはいずれも硫化物の構造を変化させ、また溶接金属中での硫化物、酸化物のサイズを微細化して延性及び靭性向上に有効である。その効果を得るために、Ca又はREMを含有してよい。一方、過剰に含有すると、硫化物や酸化物の粗大化を生じ、延性、靭性の劣化を招くため、また、溶接ビード3の形状の劣化、溶接性の劣化の可能性も生じるため、それぞれの上限を、Caでは0.5%、REMでは0.0100%とする。CaとREMの下限を定める必要はなく、それらの下限は0%である。
本発明のフラックス入りワイヤでは、合金成分あるいは金属脱酸成分として以上のように各元素を含有する。溶接金属の引張強度を確保するために、下記a式で表される日本溶接協会(WES)で定める炭素当量Ceqが0.60~1.20%となるように、C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、Vの含有量をさらに調整する。
Ceq=[C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+
[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14 ・・・(a)
但し、[]付元素は、それぞれの元素の質量%での含有量を示す。
実施例のフラックス入りワイヤでは、CaF2、BaF2、SrF2、MgF2の金属弗化物の1種または2種以上含有され、その含有量の合計(α)をワイヤ中に2.0超~8.0%以下とする。
金属弗化物は、溶融池の塩基度を変化させる。溶融池の塩基度を変化させることで、凝固時にSが酸化物にトラップされるのを促進する。酸化物にトラップされるSが増加することで、凝固後の固溶Sが減少する。それによって、溶接金属が再熱を受けた際に旧γ粒界への固溶Sが偏析するのを抑制し、超高強度の溶接金属で発生する延性低下割れを抑制することができる。また、金属弗化物によって塩基度が変化することで、溶接金属の酸素を低減させることにも有効であり、それによって溶接金属の靭性の向上も期待できる。
したがって、これらの金属酸化物の含有量の合計βは、0.01~1.20%とする。これらの金属酸化物の含有量は、TiO2、SiO2、MgO、Al2O3の合計量に加え、フラックスの造粒に使用されるバインダーなどに含まれる上記の金属酸化物も合計した含有量とする。また、金属酸化物の添加による靭性の劣化を極力抑制するために、合計βの上限を1.00%、0.90%、0.80%としてもよい。必要に応じて、合計βの下限を、0.05%、0.10%、0.15%又は0.20%としてもよい。
したがって、鉄粉は添加しなくてもよいが、充填率の調整のために添加する場合には、靭性を確保するために、鉄粉の含有量は5.0%未満に制限する。靭性改善のため、その上限を3.0%、2.0%又は1.0%に制限してもよい。
本発明においては、フラックスにCaOを意図的に添加しないことが好ましい。しかしながら、フラックスの原料にCaOが含有されている場合がある。CaOは、大気に触れることで、CaOHに変化し、溶接金属の拡散性水素を増加させる。超高張力鋼の溶接においては、拡散性水素が増加すると低温割れを抑制するために実施する予熱作業の負荷が増大するため好ましくない。不純物として混入する場合であっても、意図的に添加する場合であっても、ワイヤ全質量に対する質量%で、CaOの含有量を0.20%未満とすることが望ましい。このような知見が得られた実験について図8に示す。図8から、CaOが増加するにつれて拡散性水素が増加し、0.15%まででは、拡散性水素が1.0ml/100g以下が得られることがわかった。したがって、予熱作業の負荷増大を抑制するために、CaOは0.15%未満とすることが好ましい。つまり、この範囲を満たすように、フラックスの原料を選定することが好ましい。なお、必要に応じて、CaOの含有量の上限を0.12%、0.10%又は0.08%としてもよい。
また、ワイヤ表面に滑り性を有する潤滑剤を塗布して、溶接時のワイヤの送給性を向上させる方法が一般的に行われている。そのような溶接ワイヤ用の潤滑剤としては、ふっ素系の潤滑油であるパーフルオロポリエーテル油(PFPE油)が利用できる。パーフルオロポリエーテル油は水素源を含まないため、潤滑剤としてワイヤに塗布しても溶接金属の拡散性水素を増加させない。
本発明において、溶接金属又は溶着金属の引張強さは、950MPa以上1500MPaの引張強さを有する超高張力鋼と同等レベルの引張強度としている。溶接金属又は溶着金属の引張強さは、当該のフラックス入りワイヤを用いて製作された溶接継手から溶接金属又は溶着金属の引張試験を行うことで測定できる。また、硬さと引張強さにはよい相関関係があることが知られている。これを利用して、溶接継手の溶接金属又は溶着金属の硬さを測定し、硬さから換算して溶接金属又は溶着金属の引張強さを求めてもよい。また、フラックス入りワイヤが入手できるのであれば、超高張力鋼を用いた溶接継手を製作しなくとも、日本工業規格JIS Z3111-2005に規定された溶着金属の引張試験を行って、溶接金属又は溶着金属の引張強さを求めてもよい。なお、必要があれば、溶接金属又は溶着金属の引張強さの上限を、1400MPa又は1350MPaに制限してもよい。
すなわち、まず、外皮となる鋼帯、及び、金属弗化物、合金成分、金属酸化物、金属炭酸塩及びアーク安定剤が所定の含有量になるように配合したフラックスを準備する。鋼帯を長手方向に送りながら成形ロールによりオープン管(U字型)に成形して鋼製外皮とし、この成形途中でオープン管の開口部からフラックスを供給し、開口部の相対するエッジ面を突合せシーム溶接する。溶接により得られた継目無し管を伸線し、伸線途中あるいは伸線工程完了後に焼鈍処理して、所望の線径を有するシームレスワイヤを得る。また、一部は、シーム溶接をしない継目有りの管とし、それを伸線することでシームを有するワイヤを得る。
鋼帯を長手方向に送りながら成形ロールによりオープン管に成形し、この成形途中でオープン管の開口部からフラックスを供給する。開口部の相対するエッジ面を突合わせシーム溶接することで継目無し管とし、造管したワイヤの伸線作業の途中で焼鈍を加え、最終のワイヤ径がφ1.2mmのフラックス入りワイヤを試作した。また、一部は、シーム溶接をしない継目有りの管とし、それを伸線することで、ワイヤ径がφ1.2mmのフラックス入りワイヤを試作した。試作したフラックス入りワイヤの成分組成を[表1-1]~[表1-5]、[表2-1]~[表2-5]に示す。
得られた機械特性の測定結果と評価結果を[表4-1]~[表4-5]に示す。
なお、機械特性の評価は、引張強度が950MPa以上、破断伸びが12%以上、且つ靭性が、-40℃でのシャルピー衝撃試験で、吸収エネルギーが27J以上であるものを合格とした。
一方、比較例であるワイヤ番号109~160は、フラックス組成、合金成分について本発明で規定する要件を満たしていないため、強度、伸び、靭性を満足できなかったり、溶接作業性不良などにより特性の評価ができなかったりして、いずれも総合判定で不合格となった。
ワイヤ番号128、130は、ワイヤに含まれる金属弗化物が本発明範囲を超えて多かったため、アークが不安定となりビード形状不良のため評価できず不合格となった。
ワイヤ番号124~126、131、132は、金属酸化物の含有量に対する金属弗化物の含有量の比が、本発明範囲よりも小さいため延性低下割れを抑制できずに破断伸びが低値となり不合格となった。
ワイヤ番号133、134は、ワイヤに含まれる金属酸化物、及び、鉄粉が本発明範囲を超えて多かったため、溶接金属の酸素量が増加したことで靭性が低下し、不合格となった。
ワイヤ番号135は、ワイヤに含まれる金属炭酸塩が本発明範囲を超えて多かったため、溶接性作業性が悪く不合格となった。
ワイヤ番号147は、金属弗化物中のCaF2の割合が低く、溶接作業性が不良のため評価しなかった。
ワイヤ番号109~110、115~116、136は、Cが本発明範囲よりも少ないため、引張強度が低値となり不合格となった。また、ワイヤ番号137は、Cが本発明範囲よりも多いため、靭性が低値となり不合格となった。
ワイヤ番号138は、Siが本発明範囲よりも少ないため、溶接金属の酸素量を低減できず靭性が低下し、不合格となった。また、ワイヤ番号139は、Siが本発明範囲よりも多いため、靭性が低値となり不合格となった。
ワイヤ番号111~112、122~123、140は、Mnが本発明範囲よりも少ないため、破断伸びが低値となり不合格となった。また、ワイヤ番号117~121、141は、Mnが本発明範囲よりも多いため、靭性が低値となり不合格となった。
ワイヤ番号144は、Alが本発明範囲よりも少ないため、溶接金属の酸素量を低減できず靭性が低下し、不合格となった。また、ワイヤ番号145は、Alが本発明範囲よりも多いため、靭性が低値となり不合格となった。
ワイヤ番号146は、Niが本発明範囲よりも少ないため、靭性が低値となり不合格となった。
ワイヤ番号113~114、148は、Vが本発明範囲よりも少ないため延性低下割れを抑制できず、破断伸びが低値となり不合格となった。また、ワイヤ番号149は、Vが本発明範囲よりも多いため、靭性が低値となり不合格となった。
ワイヤ番号142は、Pが本発明範囲よりも多いため、破断伸びと靱性とが低値となり不合格となった。
ワイヤ番号143は、Sが本発明範囲よりも多いため、破断伸びと靱性とが低値となり不合格となった。
ワイヤ番号150~158は、Cu、Cr、Mo、Ti、Nb、B、Mg、Ca、REMがそれぞれ本発明範囲よりも多いため、靱性が低値となり不合格となった。
ワイヤ番号159は、Ceqの値が本発明範囲よりも少ないため、引張強度が低値となり不合格となった。また、ワイヤ番号160は、Ceqの値が本発明範囲よりも多いため、靭性が低値となり不合格となった。
本発明例であるワイヤ番号161~170は、強度、伸び、靭性のすべてが優れ、合格であった。一方、比較例であるワイヤ番号171は、金属酸化物が本発明範囲よりも少ないため、溶接ビード3の形状が不良になったため、不合格となった。ワイヤ番号172、173は金属弗化物が少ない、または金属弗化物を含まない比較例であるが、金属弗化物が少ないため拡散性水素が低減されなかった。ワイヤ番号174はソリッドワイヤの比較例であるが、本発明のワイヤほど拡散性水素は低減されない。本発明例であるワイヤ番号175は、不純物としてのCaO含有量が高いフラックスを使用したため、ワイヤ全質量に対する質量%で0.28%のCaOが含有されていた。ワイヤ番号175の試験結果は、強度、伸び、靭性のすべてが優れ、合格であった。
[表1-7]、[表2-7]に示す、実施例のワイヤ番号5-2、6-2、30-2、61-2、62-2、90-2は、[表1-1]~[表1~3]の実施例のワイヤ番号5、6、30、61、62、90と同じワイヤである。このワイヤを用いて、JIS Z3111(2005年)に準拠して評価した。溶接条件を[表3-7]に示す。機械特性の測定結果と評価結果を[表4-7]に示す。JIS Z3111(1986年)での評価結果と同様に強度、伸び、靭性のすべてが優れ、合格であった。従って、JIS Z3111-2005とJIS Z3111-1986の評価方法の違いによる特性の差は無い。
[表1-6]に示すワイヤ番号161~175と、[表1-7]に示すワイヤ番号5-2、6-2、30-2、61-2、62-2、90-2においては、フラックス中のCaO含有量の分析を行った。
実施例のワイヤ番号161~164、166、169は、表3-6に示すように溶接継手を作る際の予熱を無しにして溶接を行った。いずれの溶接継手でも低温割れは認められず、本発明のフラックス入りワイヤは、優れた耐低温割れ性を有することが示された。
さらに、試作したワイヤの耐低温割れ性を評価するため、ワイヤ記号161~163、168、170、172~175について耐低温割れ性の評価試験を実施した。耐低温割れ性の評価試験は、雰囲気を温度20℃-湿度60%の一定に管理できる部屋の中で、板厚25mmのTS1180MPa鋼を用いて、機械特性試験と同じ表3の溶接条件でJIS Z 3157(y形溶接割れ試験)に準拠した方法で実施した。表6にy形溶接割れ試験に使用した鋼板の成分と機械特性を示す。得られたy形溶接割れ試験の割れ停止温度を表5に示す。金属弗化物量の少ないワイヤ番号172、173では割れ停止温度が150℃、ソリッドワイヤのワイヤ番号174では割れ停止温度が100℃であるのに対し、本発明ワイヤでは50℃以下であり、本発明ワイヤは、拡散性水素が低減されることで耐低温割れ性にも優れることが示された。本発明ワイヤはフラックス入りワイヤであるため、内包されるフラックスには少なからず結晶水など、水素源となるものを含んでいる。このため、本発明ワイヤの溶接金属の拡散性水素量は、ソリッドワイヤのものより高くなる筈であるが、全く逆の結果であった。本発明ワイヤでの割れ停止温度も、ソリッドワイヤのものより低温となっている。このように拡散性水素量が低下し、割れ停止温度が低温となった理由は、溶接時に弗化物中のフッ素が水素と結合し弗化水素として大気中に放出されるため、溶接金属中の拡散性水素が低下したためと考えられる。つまり、本発明ワイヤを使用することにより、ソリッドワイヤを使用した場合より予熱温度を低くすることができる。
なお、ワイヤ番号175では、CaOの含有量が高かったため、拡散性水素量が高くなり、耐低温割れ性が低下したものと考えられる。このことからも、耐低温割れ性を向上させるためには、CaOの含有量の上限を制限することが望ましいことが判る。
2 裏当金
3 溶接ビード
4 シャルピー試験片(2mmVノッチ)
5 引張り試験片(丸棒)
Claims (6)
- 鋼製外皮の内部にフラックスが充填されたガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤであって、前記ワイヤ中に、
CaF2、BaF2、SrF2、MgF2のうち1種または2種以上が含有され、その含有量の合計をαとしたとき、前記αがワイヤ全質量に対する質量%で2.0超~8.0%であり、
Ti酸化物、Si酸化物、Mg酸化物、Al酸化物のうち1種または2種以上が含有され、その含有量の合計をβとしたとき、前記βが前記ワイヤ全質量に対する質量%で0.01~1.20%であり、
CaCO3、BaCO3、SrCO3、MgCO3の含有量の合計を、前記ワイヤ全質量に対する質量%で0.60%未満とし、
前記フラックス中の鉄粉の含有量を、前記ワイヤ全質量に対する質量%で5.0%未満であり、
前記αに対する前記CaF2の含有量の比が0.50以上であり、
前記βに対する前記αの比が2.0以上800.0以下であり、
化学成分が、前記ワイヤ全質量に対する質量%で:
C:0.080超~0.200%;
Si:0.05~1.50%;
Mn:1.0~2.2%;
Al:0.001~0.400%;
Ni:1.0~9.0%;
V:0.050超~0.300%;
P:0.020%以下;
S:0.020%以下;
Cu:0~0.800%;
Cr:0~2.5%;
Mo:0~2.0%;
Ti:0~0.300%;
Nb:0~0.05%;
B:0~0.0100%;
Mg:0~0.8%;
Ca:0~0.5%;
REM:0~0.0100%;
残部:鉄および不純物;
からなり、
以下のa式で定義されるCeqが0.60~1.20%である
ことを特徴とする超高張力鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
Ceq=[C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+
[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14 ・・・(a)
但し、[]付元素は、それぞれの元素の質量%での含有量を表す。 - 前記ワイヤ中のCaOの含有量が、前記ワイヤ全質量に対する質量%で0.15%未満であることを特徴とする請求項1に記載の超高張力鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
- 前記αに対する前記CaF2の含有量の比が0.90以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の超高張力鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
- 前記ワイヤを用いたガスシールドアーク溶接に対する、日本工業規格JIS Z3111-2005に規定された溶着金属の引張試験において、前記溶着金属の引張強度が950MPa以上かつ1500MPa以下となることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の超高張力鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
- 前記鋼製外皮にスリット状の隙間が無いことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の超高張力鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
- 前記ワイヤの表面にパーフルオロポリエーテル油が塗布されていることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の超高張力鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020147030875A KR101535399B1 (ko) | 2012-05-08 | 2013-05-02 | 초고장력강 용접용 플럭스 함유 와이어 |
CN201380023982.XA CN104271310B (zh) | 2012-05-08 | 2013-05-02 | 超高强度钢焊接用药芯焊丝 |
EP13787993.8A EP2848355B1 (en) | 2012-05-08 | 2013-05-02 | Flux-containing wire for welding ultrahigh-tensile steel |
US14/399,400 US9259806B2 (en) | 2012-05-08 | 2013-05-02 | Flux-cored wire for welding ultrahigh tensile strength steel |
JP2013537965A JP5440744B1 (ja) | 2012-05-08 | 2013-05-02 | 超高張力鋼溶接用フラックス入りワイヤ |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012106607 | 2012-05-08 | ||
JP2012-106607 | 2012-05-08 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2013168670A1 true WO2013168670A1 (ja) | 2013-11-14 |
Family
ID=49550708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2013/062754 WO2013168670A1 (ja) | 2012-05-08 | 2013-05-02 | 超高張力鋼溶接用フラックス入りワイヤ |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9259806B2 (ja) |
EP (1) | EP2848355B1 (ja) |
JP (2) | JP5440744B1 (ja) |
KR (1) | KR101535399B1 (ja) |
CN (1) | CN104271310B (ja) |
WO (1) | WO2013168670A1 (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014079807A (ja) * | 2012-05-08 | 2014-05-08 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 溶接方法、溶接継手の製造方法及び溶接継手 |
JP5696824B1 (ja) * | 2013-11-08 | 2015-04-08 | 新日鐵住金株式会社 | 溶接継手の製造方法 |
WO2015068273A1 (ja) * | 2013-11-08 | 2015-05-14 | 新日鐵住金株式会社 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ及びそのワイヤを用いた極低温用鋼の溶接方法 |
WO2015068443A1 (ja) * | 2013-11-08 | 2015-05-14 | 新日鐵住金株式会社 | 溶接継手の製造方法 |
JP2015110247A (ja) * | 2013-11-08 | 2015-06-18 | 新日鐵住金株式会社 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ及び極低温用鋼の溶接方法ならびに溶接継手の製造方法 |
JP2015186817A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-10-29 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | ガスシールドアーク溶接用ワイヤ |
JP2016209931A (ja) * | 2015-05-01 | 2016-12-15 | リンカーン グローバル, インコーポレイテッドLincoln Global, Inc. | 改良された溶接法 |
US9770789B2 (en) | 2013-11-08 | 2017-09-26 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Flux-cored wire for gas-shielded arc welding, method for welding steel for very low temperature use, and method for manufacturing weld joint |
WO2018087812A1 (ja) * | 2016-11-08 | 2018-05-17 | 新日鐵住金株式会社 | フラックス入りワイヤ、溶接継手の製造方法、及び溶接継手 |
KR20180108731A (ko) | 2016-03-08 | 2018-10-04 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 플럭스 코어드 와이어, 용접 조인트의 제조 방법, 및 용접 조인트 |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5825210B2 (ja) * | 2012-07-09 | 2015-12-02 | 新日鐵住金株式会社 | パルスガスシールドアーク溶接方法 |
CN103264209A (zh) * | 2013-04-26 | 2013-08-28 | 中国化学工程第三建设有限公司 | 不锈钢焊件的组合焊接方法 |
WO2016060208A1 (ja) * | 2014-10-15 | 2016-04-21 | 株式会社神戸製鋼所 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
CN104607819B (zh) * | 2014-11-27 | 2017-10-31 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种气体保护焊丝及其制造方法 |
JP6453178B2 (ja) * | 2015-07-17 | 2019-01-16 | 株式会社神戸製鋼所 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
CN105063474B (zh) * | 2015-08-26 | 2017-05-31 | 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 | 一种焊丝用钢的电炉冶炼方法 |
JP2017094360A (ja) * | 2015-11-25 | 2017-06-01 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | Ar−CO2混合ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
KR102118897B1 (ko) | 2016-03-08 | 2020-06-04 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 플럭스 코어드 와이어, 용접 조인트의 제조 방법 및 용접 조인트 |
JP6762131B2 (ja) * | 2016-04-28 | 2020-09-30 | 株式会社神戸製鋼所 | フラックス入りワイヤ |
CN106346166A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-01-25 | 晋城市金菲机电有限公司 | 一种低温预热高强度药芯焊丝及其生产工艺 |
CN106736031A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-05-31 | 首钢总公司 | 一种钢用电焊条 |
CN107414342A (zh) * | 2017-07-31 | 2017-12-01 | 安徽华众焊业有限公司 | 一种铜铝药芯焊丝 |
US20210340652A1 (en) * | 2019-04-10 | 2021-11-04 | Nippon Steel Corporation | Solid wire and method of manufacturing welded joint |
CN110524136B (zh) * | 2019-09-05 | 2021-08-06 | 昆山京群焊材科技有限公司 | 一种可热处理的超低温抗裂超高韧性奥氏体不锈钢焊条 |
CN110788521A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-02-14 | 南京引力工业焊接技术研究院有限公司 | 一种x80管线钢焊接yl60-g无镀铜焊丝 |
US20210229204A1 (en) * | 2020-01-29 | 2021-07-29 | Lincoln Global, Inc. | Systems and methods for multi-wire submerged arc welding using a flux-cored wire electrode |
EP3885070A1 (de) * | 2020-03-26 | 2021-09-29 | Voestalpine Böhler Welding Austria GmbH | Schweissgut sowie metallpulverfülldraht zur herstellung eines schweissguts |
CN111774758B (zh) * | 2020-07-29 | 2021-11-26 | 郑州大学 | Nm400工程机械用高强度耐磨钢板焊接配套药芯焊丝 |
KR102302988B1 (ko) * | 2020-09-25 | 2021-09-17 | 고려용접봉 주식회사 | 플럭스 코어드 와이어 |
CN112605555A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-04-06 | 上海焊接器材有限公司 | 一种自保护药芯焊丝及其制备方法 |
CN113458646A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-10-01 | 昆山京群焊材科技有限公司 | 一种无铬之碳化硼型自保护药芯焊丝 |
CN115558860A (zh) * | 2022-10-14 | 2023-01-03 | 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 | 一种含钒铌的高强钢用焊丝钢水和高强钢用焊丝及其生产方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03180298A (ja) | 1989-12-08 | 1991-08-06 | Kobe Steel Ltd | ガスシールドアーク溶接用フラックス入リワイヤ |
JPH08257785A (ja) | 1995-01-23 | 1996-10-08 | Nippon Steel Corp | 鋼溶接部の耐低温割れ性を改善するアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
JP2001205484A (ja) * | 2000-01-19 | 2001-07-31 | Nippon Steel Weld Prod & Eng Co Ltd | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
JP2006198630A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | 高張力鋼溶接用フラックス入りワイヤ |
JP2008093715A (ja) | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Nippon Steel Corp | 高降伏強度高靭性ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
JP2008168312A (ja) * | 2007-01-10 | 2008-07-24 | Nippon Steel Corp | 耐高温割れ特性に優れた高Niフラックス入りワイヤおよびこれを用いた隅肉溶接方法 |
JP2011005531A (ja) | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Nippon Steel Corp | フラックス入り高張力鋼用溶接ワイヤ及びその製造方法 |
WO2011074689A1 (ja) * | 2009-12-16 | 2011-06-23 | 新日本製鐵株式会社 | 全姿勢溶接が可能なガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4689461A (en) * | 1985-09-25 | 1987-08-25 | Eutectic Corporation | Cored tubular electrode and method for the electric-arc cutting of metals |
JP2557486B2 (ja) * | 1987-08-20 | 1996-11-27 | 住友電気工業株式会社 | 超電導セラミックス長尺体の製造方法および超電導セラミックス長尺体 |
US5055655A (en) | 1989-09-11 | 1991-10-08 | The Lincoln Electric Company | Low hydrogen basic metal cored electrode |
JP3148042B2 (ja) * | 1993-03-30 | 2001-03-19 | 株式会社神戸製鋼所 | パーフルオロポリエーテルを塗布したワイヤ |
JP3258135B2 (ja) * | 1993-05-24 | 2002-02-18 | 株式会社神戸製鋼所 | 高強度Cr−Mo鋼用サブマージアーク溶接方法 |
JP3559806B2 (ja) * | 1995-08-18 | 2004-09-02 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | 低温用鋼用塩基性フラックス入りワイヤ |
JP3894703B2 (ja) | 1999-04-15 | 2007-03-22 | Jfeスチール株式会社 | ガスシールドアーク溶接用ワイヤ |
JP3758040B2 (ja) * | 2002-07-26 | 2006-03-22 | 株式会社神戸製鋼所 | 低合金耐熱鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
US6835913B2 (en) * | 2003-03-03 | 2004-12-28 | Hobart Brothers Company | Hardsurfacing welding wire and process |
JP4441372B2 (ja) | 2004-10-13 | 2010-03-31 | 新日本製鐵株式会社 | 高強度高靭性ガスシールドアーク溶接用ワイヤ |
JP2006225718A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Kobe Steel Ltd | 低温靭性および耐SR割れ性に優れた高強度Cr−Mo鋼用溶着金属 |
EP2289661B1 (en) * | 2009-08-27 | 2014-04-02 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co., Ltd. | Flux cored wire for gas shielded arc welding of high strength steel |
JP5198481B2 (ja) * | 2010-01-09 | 2013-05-15 | 株式会社神戸製鋼所 | Ni基合金フラックス入りワイヤ |
FR2961120B1 (fr) | 2010-06-10 | 2013-04-12 | Air Liquide | Fil fourre basique pour soudage des aciers a hautes limites elastiques |
CN102554496A (zh) | 2010-12-20 | 2012-07-11 | 昆山京群焊材科技有限公司 | 高强度钢用金属粉型药芯焊丝 |
CN102179640B (zh) | 2011-04-26 | 2013-03-13 | 武汉铁锚焊接材料股份有限公司 | 一种高强度高韧性金属粉芯型药芯焊丝 |
WO2013168670A1 (ja) * | 2012-05-08 | 2013-11-14 | 新日鐵住金株式会社 | 超高張力鋼溶接用フラックス入りワイヤ |
-
2013
- 2013-05-02 WO PCT/JP2013/062754 patent/WO2013168670A1/ja active Application Filing
- 2013-05-02 KR KR1020147030875A patent/KR101535399B1/ko active IP Right Grant
- 2013-05-02 CN CN201380023982.XA patent/CN104271310B/zh active Active
- 2013-05-02 EP EP13787993.8A patent/EP2848355B1/en not_active Not-in-force
- 2013-05-02 US US14/399,400 patent/US9259806B2/en active Active
- 2013-05-02 JP JP2013537965A patent/JP5440744B1/ja active Active
- 2013-12-05 JP JP2013252557A patent/JP5565518B2/ja active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03180298A (ja) | 1989-12-08 | 1991-08-06 | Kobe Steel Ltd | ガスシールドアーク溶接用フラックス入リワイヤ |
JPH08257785A (ja) | 1995-01-23 | 1996-10-08 | Nippon Steel Corp | 鋼溶接部の耐低温割れ性を改善するアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
JP2001205484A (ja) * | 2000-01-19 | 2001-07-31 | Nippon Steel Weld Prod & Eng Co Ltd | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
JP2006198630A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | 高張力鋼溶接用フラックス入りワイヤ |
JP2008093715A (ja) | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Nippon Steel Corp | 高降伏強度高靭性ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
JP2008168312A (ja) * | 2007-01-10 | 2008-07-24 | Nippon Steel Corp | 耐高温割れ特性に優れた高Niフラックス入りワイヤおよびこれを用いた隅肉溶接方法 |
JP2011005531A (ja) | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Nippon Steel Corp | フラックス入り高張力鋼用溶接ワイヤ及びその製造方法 |
WO2011074689A1 (ja) * | 2009-12-16 | 2011-06-23 | 新日本製鐵株式会社 | 全姿勢溶接が可能なガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
"Journal of the Japan Welding Society", 2005, SANPO PUBLICATIONS. INC, article "Advanced course of New Welding and Jointing Technology", pages: 141 |
See also references of EP2848355A4 |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014079807A (ja) * | 2012-05-08 | 2014-05-08 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 溶接方法、溶接継手の製造方法及び溶接継手 |
AU2014345139B2 (en) * | 2013-11-08 | 2016-03-31 | Nippon Steel Corporation | Method for producing weld joint |
US9770789B2 (en) | 2013-11-08 | 2017-09-26 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Flux-cored wire for gas-shielded arc welding, method for welding steel for very low temperature use, and method for manufacturing weld joint |
WO2015068443A1 (ja) * | 2013-11-08 | 2015-05-14 | 新日鐵住金株式会社 | 溶接継手の製造方法 |
WO2015068261A1 (ja) * | 2013-11-08 | 2015-05-14 | 新日鐵住金株式会社 | 溶接継手の製造方法 |
JP2015110247A (ja) * | 2013-11-08 | 2015-06-18 | 新日鐵住金株式会社 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ及び極低温用鋼の溶接方法ならびに溶接継手の製造方法 |
WO2015068273A1 (ja) * | 2013-11-08 | 2015-05-14 | 新日鐵住金株式会社 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ及びそのワイヤを用いた極低温用鋼の溶接方法 |
JP5696824B1 (ja) * | 2013-11-08 | 2015-04-08 | 新日鐵住金株式会社 | 溶接継手の製造方法 |
JP2016020004A (ja) * | 2013-11-08 | 2016-02-04 | 新日鐵住金株式会社 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
JP2015186817A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-10-29 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | ガスシールドアーク溶接用ワイヤ |
JP2016209931A (ja) * | 2015-05-01 | 2016-12-15 | リンカーン グローバル, インコーポレイテッドLincoln Global, Inc. | 改良された溶接法 |
KR20180108731A (ko) | 2016-03-08 | 2018-10-04 | 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 | 플럭스 코어드 와이어, 용접 조인트의 제조 방법, 및 용접 조인트 |
US11331742B2 (en) | 2016-03-08 | 2022-05-17 | Nippon Steel Corporation | Flux-cored wire, manufacturing method of welded joint, and welded joint |
WO2018087812A1 (ja) * | 2016-11-08 | 2018-05-17 | 新日鐵住金株式会社 | フラックス入りワイヤ、溶接継手の製造方法、及び溶接継手 |
JPWO2018087812A1 (ja) * | 2016-11-08 | 2019-09-26 | 日本製鉄株式会社 | フラックス入りワイヤ、溶接継手の製造方法、及び溶接継手 |
US11400539B2 (en) | 2016-11-08 | 2022-08-02 | Nippon Steel Corporation | Flux-cored wire, manufacturing method of welded joint, and welded joint |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014079807A (ja) | 2014-05-08 |
EP2848355A4 (en) | 2015-12-23 |
US9259806B2 (en) | 2016-02-16 |
JP5565518B2 (ja) | 2014-08-06 |
KR101535399B1 (ko) | 2015-07-08 |
EP2848355A1 (en) | 2015-03-18 |
US20150117937A1 (en) | 2015-04-30 |
CN104271310A (zh) | 2015-01-07 |
JP5440744B1 (ja) | 2014-03-12 |
EP2848355B1 (en) | 2018-01-03 |
CN104271310B (zh) | 2016-04-27 |
JPWO2013168670A1 (ja) | 2016-01-07 |
KR20140133616A (ko) | 2014-11-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5565518B2 (ja) | 溶接方法、溶接継手の製造方法及び溶接継手 | |
JP5644984B1 (ja) | フラックス入りワイヤ、フラックス入りワイヤを用いた溶接方法、フラックス入りワイヤを用いた溶接継手の製造方法、および溶接継手 | |
KR101655057B1 (ko) | 용접 조인트의 제조 방법 | |
US20220281024A1 (en) | Flux-cored wire, manufacturing method of welded joint, and welded joint | |
EP1500457A1 (en) | Method for producing an ultrahigh strength welded steel pipe excellent in cold cracking resistance of weld metal | |
WO2017154120A1 (ja) | フラックス入りワイヤ、溶接継手の製造方法、及び溶接継手 | |
CN108698174B (zh) | 药芯焊丝、焊接接头的制造方法和焊接接头 | |
JP5825210B2 (ja) | パルスガスシールドアーク溶接方法 | |
JP6265051B2 (ja) | 溶接継手部の疲労強度と耐低温割れ性に優れるフラックス入りワイヤ | |
JP6390204B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ | |
WO2015068273A1 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ及びそのワイヤを用いた極低温用鋼の溶接方法 | |
WO2014119189A1 (ja) | 被覆アーク溶接棒 | |
JP6155810B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用高Niフラックス入りワイヤ | |
JP6891630B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ、及び溶接継手の製造方法 | |
JP2019104020A (ja) | 立向エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ、及び溶接継手の製造方法 | |
JP5696824B1 (ja) | 溶接継手の製造方法 | |
JP6728806B2 (ja) | ガスシールドアーク溶接用高Niフラックス入りワイヤ及び溶接継手の製造方法 | |
JP2018192519A (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ、及び溶接継手の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 201380023982.X Country of ref document: CN |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2013537965 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 13787993 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 20147030875 Country of ref document: KR Kind code of ref document: A |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 14399400 Country of ref document: US |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2013787993 Country of ref document: EP |