JPH01273675A - 上向片面ガスシールドアーク溶接方法 - 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、上向片面ガスシールドアーク溶接方法に係り
、より詳しくは、フラックス入りワイヤ並びに真当材を
使用して、特に炭素鋼、低合金鋼等に適用して健全な上
向溶接部を得ることができる方法に関するものである。

（従来の技術及び解決しようとする課題）上向片面溶接
は、造船における船底や橋梁における箱桁の溶接等に採
用されているが、上向姿勢の溶接であるため、溶接金属
の溶は落ちが発生すると溶接を中断しなければならない
ことが多い。

この問題を解決するために従来より種々の改善策が提案
されているが、本出願人は先に特開昭６３−１３６７１
号で開先変動が大きくても安定した溶接を可能にする上
向ガスシールドアーク溶接方法を提案した。

しかし、この提案を含めて従来の溶接用ワイヤ及び方法
では良好な結果が得られる条件範囲が狭く、また、特に
多層盛の上向片面溶接の際に不適切な条件であるとスラ
ブ巻込みや融合不良を生じるなど、実用上問題があった
。

本発明は上述のような事情に鑑みてなされたものであっ
て、特に多層盛の際に溶接部のスラグ巻込みや融合不良
を防止し得る上向片面ガスシールドアーク溶接方法を提
供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明者は、上向片面溶接に
おいて健全な多層盛の溶接継手が得られる溶接用フラッ
クス入りワイヤ並びに溶接条件について種々検討したと
ころ、殊に該ワイヤのフラックス成分及びフラックス充
填率と溶接条件を規制することによって可能であること
を見い出したのである。

すなわち、本発明に係る上向片面ガスシールドアーク溶
接方法は、フラックス成分がワイヤ全重量比で、アーク
安定剤二０．１〜３％、スラグ形成剤：３〜１８％、並
びにＭｎ／Ｓｉ比が２〜８で且つＭｎ及びＳｉを含む脱
酸剤：１．５〜１０．５％を含有し、フラックス充填率
を１０〜３０重量％とする溶接用フラックス入りワイヤ
と耐火性裏当材を用い、シールドガスとしてＡｒ−Ｇｏ
、ガスを使用し、以下の溶接条件、 １層目ノ溶接電流１００〜１８０Ａ、 ２層目以降の溶接電流１５０〜３００Ａにて上向片面溶
接を行うことを特徴とするものである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用） （１）まず、溶接用フラックス入りワイヤ中のフラック
ス成分について、その限定理由を説明する。

なお、各成分の含有量（％）はワイヤ全重量に対する比
である。

二二文女定菫 アーク安定剤は０．１〜３％の範囲とする。０゜１％未
満ではアーク不安定を生じ、スパッタの発生が著しくな
るのみならず、スラグ巻込み、シールド乱れによるブロ
ーホール等の欠陥が発生し、また３％を超えると、アー
クの強さ及び集中性が過剰となり、却ってスパッタの発
生が多くなると共に溶融金属が垂れたり、ヒユームが増
加し、作業性が悪化するので好ましくない。

アーク安定剤としては、Ｎａ、に、Ｌｉ等の酸化物及び
弗化物、更にグラファイト、炭化物等がある。

スラ３す１良肌 スラグ形成剤は３〜１８％の範囲とする。３％未満では
スラグ量が不足し、良好なビード外観形状が得られず、
また１８％を超えるとスラグ量が過剰となり、アーク不
安定に加えてスラグ巻込み等の欠陥を生じる。

スラグ形成剤としては、生成スラグの被包性及び剥離性
が良好なＴｉＯ□が好ましく、その他にも、ＺｒＯ，、
Ｓｉｎ、、ＡＱ、Ｏ，、ＭｇＯ，Ｆｅ、Ｏ，。

ＦｅＯ等があるが、これらも必要に応じて添加できる。

なお、酸化物、弗化物からなる前記アーク安定剤のうち
スラグ形成作用のあるものは、スラグ形成剤として添加
することができる。

脱酸剤 脱酸剤としてはＭｎ、Ｓｉ等々の単体又は合金などがあ
るが１本発明においてはＭｎ及びＳｉ源を必須とし、且
つその比（Ｍｎ／Ｓｉ）が所定の範囲となるように適量
を添加する。すなわち、Ｍｎ／Ｓｉ比が２未満では、ビ
ード形状は良好であるが、スラグ巻込みや介在物が生じ
易く、また８を超えるとビード形状、特に開先面とビー
ドのなじみが悪化し、スラグ巻込みや融合不良が生じや
すくなる。

したがって、Ｍｎ／Ｓｉ比は２〜８の範囲とする。

更に、Ｍｎ及びＳｉを含む脱酸剤が１．５％未満では脱
酸不足となり、ブローホール等の欠陥が発生し、また強
度不足となり、ＨＴ５０以上の鋼材に使用できない。一
方、１０．５％を超えると、必要以上に強度が増加し１
曲げ性能、耐割れ性及び衝撃性能が低下する。したがっ
て、Ｍｎ及びＳｉを含む脱酸剤の量は１．５〜１０．５
％の範囲とする。

Ｍｎ源としては、Ｆｅ−Ｍｎ、ＦｅＦｅ−８ｉ−、金属
Ｍｎ等があり、またＳｊｇとしては、Ｆｅ−３Ｌ。

ＦｅＦｅ−３Ｌ−、Ｓｌ−Ｍｇ等がある。その他の脱酸
剤として、　Ａ　Ｑ　＋　Ｚｒ、　Ｍｇ、　Ｔｉ又はそ
れらの合金があるが、これらも必要に応じて１種又は２
種以上を添加できる。

なお、上記フラックスには、その他の成分として、衝撃
性能を向上させるためにＮｉ、　Ｂ　（Ｂｚ　Ｏａでも
可）などを、また強度を調整するためにＭＯ等の合金元
素を添加しても良い。

フラックス充填率 フラックス充填率（ワイヤ全重量に対するフラックスの
重量％）は１０〜３０％の範囲とする。

１０％未満では、充分なフラックス、すなわち、アーク
安定剤、スラグ形成剤及び脱酸剤を含有さ　。

せることができず、溶接作業性が悪化し、欠陥の発生原
因になる。一方、３０％を超えるとワイヤの金属ケーシ
ングとして用いる軟鋼板の厚さを薄くして、内部の容積
を拡張しなければならず、金属ケーシングが薄くなると
、ワイヤが柔らかくなり、通電性が悪くなり、アークが
不安定になって。

ビード形状の外観が悪くなる。

なお、フラックスを充填すべき金属間としては炭素鋼、
低合金鋼等のフープ及びパイプを使用すればよい。

（２）次に、本発明において使用する耐火性真当材につ
いて説明する。裏当材としては、要するに、溶接中に溶
けないタイプであればよい。例えば、耐火性裏当材の構
成成分としては、５ｉｏ２：４ｉ５〜６０％、ＡΩ、０
３：２５〜３８％、ＭｇＯ：３〜１５％、アルカリ金属
酸化物の１種以上二０．３〜３．２％及び水分：０．０
１〜０．２５％を含有し、Ｓｉｏ、、Ａｌ１．０．及び
ＭｇＯのうち少なくとも一部をコージェライトとして存
在するものが最も好ましく、適度の耐火性があり、優れ
た裏ビード形状及び外観が得られる。これらの構成成分
以外のものは裏ビードの形状、外観が悪く、ビード表面
に欠陥が発生し易いので、好ましくない。

なお、開先面の目違い部が大きい場合は、ガラス繊維か
ら成るテープを上記耐火性固形物と併用して適用できる
。

（３）本発明に使用するシールドガスとしては、Ａｒ−
Ｇｏ、の混合ガスを用いる。特にＡｒ−ＣＯ２ガスのＡ
ｒの比率を５０％以上で使用すると、アーク安定性、ス
パッタ等、良好な溶接作業性が得られる。なお、シール
ド方法は通常のシールドノズルの他に、内側Ａｒ　　Ｃ
ｏｇ、外側ｃＯ８の二重シールドであっても、上記と同
様の良好な溶接作業性が得られる。

（４）溶接条件としては、特に１層目と２層目以降につ
いてそれぞれ特定の範囲の溶接電流を使用する必要があ
る。その他の条件は適宜法めることができる。

１層　の′　電流 １層目の溶接電流が１００Ａ未満では、アークの安定性
が悪くなり、良好なビード形状、特に裏波ビードの形状
、外観が悪くなり、また１８０Ａを超えると、溶融金属
が垂れてビード形状が悪い。

特に１層目は、開先が狭く、ビードの形状が凸ビードと
なり、２層目でスラグ巻込みや融合不良などの欠陥が生
じる。したがって、１層目の溶接電流は１００〜１８０
Ａの範囲とする。

２層　以降の溶接電流 ２層目以降の溶接電流が１５０Ａ未満では、溶込みが不
十分であり、スラグ巻込みや融合不良を生じ、また３０
０Ａを超えると、溶落ちてビード形状不良となる。した
がって、２層目以降の溶接電流は１５０〜３００Ａの範
囲とする。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例） 母材として５Ｍ５０Ａ（板厚１６＠ｎｉ）を用い、第１
表に示す組成のフラックスを第３表に示す組成のフープ
材に充填したフラッグス入すワイヤ並びに第２表に示す
組成の裏当材を使用し、第１表に示す溶接条件で上向片
面溶接を行った。その結果を第１表に併記する。

なお、他の溶接条件は次のとおりである。

開先形状：ルートギャップ６ｍ＋ａ、 ５０”　Ｖ開先 シールドガス：８０％Ａｒ−２０％ＣＯ，、流量２５Ｑ
／分 ワイヤ径：１．２ｍｍφ ウィービング回数： １層目・・・３０〜４０回／分 ２層目・・・４０〜５０回／分 ワイヤ突出し長さ： １層目・・・１０〜２０朧肩 ２層目＝１５〜３０ｍｍ 第１表から明らかなように、本発明の要件を満たす本発
明例（ＮＱ４〜６）では非常に良好な結果が得られてい
るが、比較例（Ｎｏｌ〜Ｎα３、Ｎα７〜Ｎα１４）で
は、本発明で規定する要件の何れかを欠くため、次のよ
うな問題がある。

比較例Ｎα１〜Ｎα３は、溶接条件を変更した例である
。１層目の溶接電流が低すぎる場合（Ｎα１）には裏ビ
ード形状、外観が悪く、スラグ巻込みや融合不良等の欠
陥が発生している。また、２層目以降の溶接電流が高す
ぎる場合（Ｎα２）には、溶落ちて、ビード形状不良と
なっている。１層目の溶接電流が高すぎ、２層目以降の
溶接電流が低すぎる場合（Ｎα３）にも、ビード形状、
外観不良になっている。

比較例Ｎα７〜Ｎα１２はフランクス成分を変更した例
である。アーク安定剤が少なすぎる場合（Ｎα７）には
溶接作業性が悪く、多すぎる場合（Ｎα８）にはスパッ
タ、ヒユームが増大している。スラグ形成剤が少なすぎ
る場合（島９）にはビード形状、外観が悪く、多すぎる
場合（Ｎ（１１０）にはアーク不安定になっている。Ｍ
ｎ／Ｓｉ比が低い場合（庖１１）にはスラグ巻込みが発
生し、高い場合（Ｎα１２）にはビード形状が悪くなっ
ている。

比較例Ｎα１３〜Ｎα１４はフラックス充填率を変更し
た例である。フラックス充填率が低すぎる場合（Ｎα１
３）には溶接作業性が悪く、高すぎる場合（Ｎα１４）
にはアーク不安定となり、ビード形状、外観が悪くなっ
ている。

ｆ以下余白】 （発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、上向片面ガスシ
ールドアーク溶接に使用するブラックス入りワイヤのフ
ラックス成分及びフラックス充填率並びにシールドガス
の種類を規制すると共に、耐火性裏当材を使用し、且つ
１層目と２層目以降の溶接電流を規制するので、多層盛
の上向片面溶接に際して、スラグ巻込みや融合不良など
の欠陥のない健全な溶接継手を溶接作業性、能率を落す
ことなく得ることができるという優れた効果がある。

特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 フラックス成分がワイヤ全重量比で、アーク安定剤：０
   ．１〜３％、スラグ形成剤：３〜１８％、並びにＭｎ／
   Ｓｉ比が２〜８で且つＭｎ及びＳｉを含む脱酸剤：１．
   ５〜１０．５％を含有し、フラックス充填率（ワイヤ全
   重量に対するフラックスの重量％）を１０〜３０％とす
   る溶接用フラックス入りワイヤと耐火性裏当材を用い、
   シールドガスとしてＡｒ−ＣＯ＿２ガスを使用し、以下
   の溶接条件、１層目の溶接電流１００〜１８０Ａ、 ２層目以降の溶接電流１５０〜３００Ａ にて上向片面溶接を行うことを特徴とする多層盛上向片
   面ガスシールドアーク溶接方法。