JPH02217172A - 溶接部を有する鋼材 - Google Patents
溶接部を有する鋼材Info
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- JPH02217172A JPH02217172A JP3909789A JP3909789A JPH02217172A JP H02217172 A JPH02217172 A JP H02217172A JP 3909789 A JP3909789 A JP 3909789A JP 3909789 A JP3909789 A JP 3909789A JP H02217172 A JPH02217172 A JP H02217172A
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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。
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、鋼材の溶接方法に関し、詳細には、構造部材
として鋼材が使用される海洋構造物や船舶、特に氷海域
で稼働される海洋構造物や船舶の建造時の鋼材の溶接接
合の際、或いは稼働途中の鋼材部の溶接補修の際に適用
する鋼材の溶接方法に関する。
として鋼材が使用される海洋構造物や船舶、特に氷海域
で稼働される海洋構造物や船舶の建造時の鋼材の溶接接
合の際、或いは稼働途中の鋼材部の溶接補修の際に適用
する鋼材の溶接方法に関する。
(従来の技術)
海洋構造物や船舶は塗装されて稼働されるが、稼働中に
流木等の衝突により塗装が剥がれることがある。特に、
氷海域で稼働される海洋構造物や砕氷船等の船舶の場合
には、氷の衝突により塗装が剥がれ易い。
流木等の衝突により塗装が剥がれることがある。特に、
氷海域で稼働される海洋構造物や砕氷船等の船舶の場合
には、氷の衝突により塗装が剥がれ易い。
塗装が剥がれると、鋼材は海水に曝され、腐食が生じる
ようになる。特に、鋼材の溶接部の塗装が剥がれると、
溶接金属部(以降、Depo部という)あるいは溶接熱
影響部(以降、IIAZ部という)で深く渦状の局部腐
食(以降、溝状腐食という)が生じ、該腐食による損傷
は深刻な問題となっており、その防止対策が要望されて
いる。
ようになる。特に、鋼材の溶接部の塗装が剥がれると、
溶接金属部(以降、Depo部という)あるいは溶接熱
影響部(以降、IIAZ部という)で深く渦状の局部腐
食(以降、溝状腐食という)が生じ、該腐食による損傷
は深刻な問題となっており、その防止対策が要望されて
いる。
例えば、[鉄と鋼、 31266 (1986)Jには
、フェライト・パーライト鋼を低い溶接入熱量で溶接し
たものは、tIAZ部で溝状腐食が生しる事が示されて
いる。
、フェライト・パーライト鋼を低い溶接入熱量で溶接し
たものは、tIAZ部で溝状腐食が生しる事が示されて
いる。
かかる腐食の防止法に関し、rscandinavia
mJournal of Metallurgy、 v
ol、7 (197B)+ P、11 Jには、フェラ
イト・パーライト組織を有する焼ならし型高張力鋼:H
T〜50を溶接する場合、IIAZ部腐食防止のため鋼
中Mn量を1.1χ未満にしておき、且つ溶接入熱量を
大きくしてHAZ部が低温変態組織になるのを防止し、
Depo部での溝状腐食防止のため溶接材料にCu−N
i含有材を使用すればよいと記載されている(以降、か
かる方法を従来法Aという)。
mJournal of Metallurgy、 v
ol、7 (197B)+ P、11 Jには、フェラ
イト・パーライト組織を有する焼ならし型高張力鋼:H
T〜50を溶接する場合、IIAZ部腐食防止のため鋼
中Mn量を1.1χ未満にしておき、且つ溶接入熱量を
大きくしてHAZ部が低温変態組織になるのを防止し、
Depo部での溝状腐食防止のため溶接材料にCu−N
i含有材を使用すればよいと記載されている(以降、か
かる方法を従来法Aという)。
又、特開昭60−228618号公報には、焼入・焼戻
し処理された鋼材を溶接した後、溶接部の表層を局部焼
戻し処理する方法(以降、従来法Bという)が提案され
ている。
し処理された鋼材を溶接した後、溶接部の表層を局部焼
戻し処理する方法(以降、従来法Bという)が提案され
ている。
(発明が解決しようとする課題)
ところが、前記従来法Aは、鋼中Mn量を1.1χ未満
にする必要があるので、鋼材強度の確保が困難になり、
又、溶接入熱量を大きくする必要があるので、通常の手
溶接を適用出来ないという事が問題となる。
にする必要があるので、鋼材強度の確保が困難になり、
又、溶接入熱量を大きくする必要があるので、通常の手
溶接を適用出来ないという事が問題となる。
前記従来法Bは、溶接前後とも熱処理を必要とするので
製造コストが高く、且つ工期が長くなる他、溶接後の局
部焼戻し処理が煩雑であるので作業性の低下を招き、且
つ焼戻しの確実性に欠けるという問題点がある。
製造コストが高く、且つ工期が長くなる他、溶接後の局
部焼戻し処理が煩雑であるので作業性の低下を招き、且
つ焼戻しの確実性に欠けるという問題点がある。
本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって
、その目的は従来法人及び従来法Bがもつ以上のような
問題点を解消し、製造コスト・工期の増大および作業性
の低下を招く事なく、所要の高強度を確保でき、又、優
れた耐溝状腐食性を有する鋼材溶接部が得られ、更に手
溶接をも適用できる鋼材の溶接方法を提供しようとする
ものである。
、その目的は従来法人及び従来法Bがもつ以上のような
問題点を解消し、製造コスト・工期の増大および作業性
の低下を招く事なく、所要の高強度を確保でき、又、優
れた耐溝状腐食性を有する鋼材溶接部が得られ、更に手
溶接をも適用できる鋼材の溶接方法を提供しようとする
ものである。
(課題を解決するための手段)
上記目的を達成するために、本発明に係る鋼材の溶接方
法は、次の様な構成としている。
法は、次の様な構成としている。
即ち、第1請求項に記載の方法は、下記0式で求められ
るC当量が0.30=0.38wtχに調整されている
鋼を加熱し、制御圧延し、加速冷却することにより、該
圧延鋼材の組織をヘーナイト相含有組織に調整しておき
、次いで該組織調整された鋼材を溶接する鋼材の溶接方
法であって、溶接部の溶接金属中Ni量が下記0式を満
足する値になるように前記溶接を行うことを特徴とする
鋼材の溶接方法である。
るC当量が0.30=0.38wtχに調整されている
鋼を加熱し、制御圧延し、加速冷却することにより、該
圧延鋼材の組織をヘーナイト相含有組織に調整しておき
、次いで該組織調整された鋼材を溶接する鋼材の溶接方
法であって、溶接部の溶接金属中Ni量が下記0式を満
足する値になるように前記溶接を行うことを特徴とする
鋼材の溶接方法である。
C当量=Ci+Si量/24+Mn量/6+Ni量/4
0十■量/14−−−■ 但し、0式において、C量、 Si量、 Mn1l、
Ni量およびり量は、全てwtχでのイ直である。
0十■量/14−−−■ 但し、0式において、C量、 Si量、 Mn1l、
Ni量およびり量は、全てwtχでのイ直である。
0.3≦Ni(D) −Ni(M) ≦0.8−−−■
但し、■式において、N1(D)は溶接金属中Ni量(
χL Ni(M)は母材の鋼材中のNi量(′1)であ
る。
但し、■式において、N1(D)は溶接金属中Ni量(
χL Ni(M)は母材の鋼材中のNi量(′1)であ
る。
第2請求項に記載の方法は、前記鋼がC:0.02〜0
.12wt%、 Si : 0.05〜0.50wt%
、 Mn : 1.10〜2、OOwtZ So
l.Al:0.005〜0.05htχ 、 Ni:
0.01〜5.00wt%、 Nb : :0.00
5〜0.100wt%、 Ti:0.005〜0.02
0wt%、 N : 0.0020〜0.0060劃t
χを含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなる組成
を有する第1請求項に記載の鋼材の溶接方法である。
.12wt%、 Si : 0.05〜0.50wt%
、 Mn : 1.10〜2、OOwtZ So
l.Al:0.005〜0.05htχ 、 Ni:
0.01〜5.00wt%、 Nb : :0.00
5〜0.100wt%、 Ti:0.005〜0.02
0wt%、 N : 0.0020〜0.0060劃t
χを含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなる組成
を有する第1請求項に記載の鋼材の溶接方法である。
第3請求項に記載の方法は前記鋼が、C:0.02〜0
.12wt% 、Si:0.05 〜0.50wtχ
、Mn : 1.10 〜2、OOwtX 、So
l、Al:0.005〜0.050wt% 、 N
i:0.01〜5.00wt%、 Nt+: :0.
005〜O,lOOwtX 、Ti:0.005〜0
.020iyt%、 N : 0.0020〜0.00
60讐tχを含有し、さらにCu:0.05〜1.00
wt%、 V:0.005〜0.100 wt”A 、
B:0.0005〜0.0030wtχから選択され
る1種または2種以上を含有し、残部が鉄及び不可避的
不純物からなる組成を有する第1請求項に記載の鋼材の
溶接方法である。
.12wt% 、Si:0.05 〜0.50wtχ
、Mn : 1.10 〜2、OOwtX 、So
l、Al:0.005〜0.050wt% 、 N
i:0.01〜5.00wt%、 Nt+: :0.
005〜O,lOOwtX 、Ti:0.005〜0
.020iyt%、 N : 0.0020〜0.00
60讐tχを含有し、さらにCu:0.05〜1.00
wt%、 V:0.005〜0.100 wt”A 、
B:0.0005〜0.0030wtχから選択され
る1種または2種以上を含有し、残部が鉄及び不可避的
不純物からなる組成を有する第1請求項に記載の鋼材の
溶接方法である。
第4請求項に記載の方法は、前記鋼がC:0.02〜0
.12wtχ Si:0.05〜0.50wt5X
Mn: 1.10〜2.00wt%、 Sol、Al
:0.005〜0.050wt% 、 Ni:0.0
1〜5.00wt%、 Nb : :0.005〜0.
100讐tχ Ti :0.005〜0.020碕t%
、 N : 0.0020〜0.0060ivtχを含
有し、さらにCa: 0.0005〜0.0030wt
% 、希土類元素=0.005〜0.030讐tχから
選択される1種または2種を含有し、残部が鉄及び不可
避的不純物からなる組成を有する第1請求項に記載の鋼
材の溶接方法である。
.12wtχ Si:0.05〜0.50wt5X
Mn: 1.10〜2.00wt%、 Sol、Al
:0.005〜0.050wt% 、 Ni:0.0
1〜5.00wt%、 Nb : :0.005〜0.
100讐tχ Ti :0.005〜0.020碕t%
、 N : 0.0020〜0.0060ivtχを含
有し、さらにCa: 0.0005〜0.0030wt
% 、希土類元素=0.005〜0.030讐tχから
選択される1種または2種を含有し、残部が鉄及び不可
避的不純物からなる組成を有する第1請求項に記載の鋼
材の溶接方法である。
第5請求項に記載の方法は前記鋼が、C:0.02〜O
,12wtχ 、Si:0.05 〜0.50wtχ
Mn:1.10 〜2、OOwtX 、Sol、^l
:o、005〜0.050wtχ Ni:0.01
〜5.OOwt%、 Nb : :0.005〜0.
100讐tχ Ti:0.005〜0.020wt
%、 N : 0.0020〜0.0060讐tχを含
有し、さらにCu:0.05〜1.OOwt%、 V
:o、oo5〜0.100讐t%、 B:0.0005
〜0.0030讐tχから選択される1種または2種以
上、 Ca:0.0005〜0.0030wt%、希土
類元素: 0.005〜0.030讐tχから選択され
る1種または2種を含存し、残部が鉄及び不可避的不純
物からなる組成を有する第1請求項に記載の鋼材の溶接
方法である。
,12wtχ 、Si:0.05 〜0.50wtχ
Mn:1.10 〜2、OOwtX 、Sol、^l
:o、005〜0.050wtχ Ni:0.01
〜5.OOwt%、 Nb : :0.005〜0.
100讐tχ Ti:0.005〜0.020wt
%、 N : 0.0020〜0.0060讐tχを含
有し、さらにCu:0.05〜1.OOwt%、 V
:o、oo5〜0.100讐t%、 B:0.0005
〜0.0030讐tχから選択される1種または2種以
上、 Ca:0.0005〜0.0030wt%、希土
類元素: 0.005〜0.030讐tχから選択され
る1種または2種を含存し、残部が鉄及び不可避的不純
物からなる組成を有する第1請求項に記載の鋼材の溶接
方法である。
(作 用)
本発明は、種々の条件で製造された熱延鋼材を母材とし
、該母材を種々の溶接材料を用いて溶接接合して溶接継
手を得、該継手について各種試験を行い、主に耐溝状腐
食性1強度に及ぼす成分組織の影響を克明に調査し、そ
の結果得られた知見に基づき完成されたものである。以
下、この知見に基づきながら作用を説明する。
、該母材を種々の溶接材料を用いて溶接接合して溶接継
手を得、該継手について各種試験を行い、主に耐溝状腐
食性1強度に及ぼす成分組織の影響を克明に調査し、そ
の結果得られた知見に基づき完成されたものである。以
下、この知見に基づきながら作用を説明する。
即ち、溶接継手の腐食に関し、母材鋼がフェライト・パ
ーライト組織の場合は11^Z部で溝状腐食が生じる。
ーライト組織の場合は11^Z部で溝状腐食が生じる。
これは、HAZ部は母材組織と大変異なる低温変態組織
(マルテンサイト又は/及びベーナイト組織)を有する
ので、母材−11AZ部間での電位差が大きくなって腐
食が促進されるからである。一方、母材鋼がベーナイト
相含有組織の場合は、母材、 HAZ部とも低温変態組
織となり、母材HAZ部間での電位差が比較的小さくな
るので、HAZ部だけが特に腐食されるのではなく、軽
度の全面腐食が生じるようになり、そのため腐食深さが
小さくなる。従って、母材組織を)IAZ部組織組織殆
ど同様の低温変態組織にすれば、HAZ部での溝状腐食
を防止し得るようになる。
(マルテンサイト又は/及びベーナイト組織)を有する
ので、母材−11AZ部間での電位差が大きくなって腐
食が促進されるからである。一方、母材鋼がベーナイト
相含有組織の場合は、母材、 HAZ部とも低温変態組
織となり、母材HAZ部間での電位差が比較的小さくな
るので、HAZ部だけが特に腐食されるのではなく、軽
度の全面腐食が生じるようになり、そのため腐食深さが
小さくなる。従って、母材組織を)IAZ部組織組織殆
ど同様の低温変態組織にすれば、HAZ部での溝状腐食
を防止し得るようになる。
そこで、本発明に係る鋼材の溶接方法は、鋼材の組織を
予めベーナイト相含有組織にしておき、溶接するように
しているのである。
予めベーナイト相含有組織にしておき、溶接するように
しているのである。
例えば、溶接継手を4ケ月間海水浸漬した場合、母材鋼
がフェライト・パーライト組織の場合は、第1図に示す
如< HAZ部(2)で溝状腐食(4)が生じる。これ
に対し、母材鋼がベーナイト相含有組織の場合は、第2
図に示す如< HAZ部(2)から母材部(1)にかけ
て−様に腐食され、その腐食(4)深さが小さい。尚、
両者とも溶接材料は同一であり、NiNが高い材料であ
るので、Depo部(3)では腐食が生じていない。第
2図で(5)は海水浸漬前の溶接継手表面位置を示すも
のである。
がフェライト・パーライト組織の場合は、第1図に示す
如< HAZ部(2)で溝状腐食(4)が生じる。これ
に対し、母材鋼がベーナイト相含有組織の場合は、第2
図に示す如< HAZ部(2)から母材部(1)にかけ
て−様に腐食され、その腐食(4)深さが小さい。尚、
両者とも溶接材料は同一であり、NiNが高い材料であ
るので、Depo部(3)では腐食が生じていない。第
2図で(5)は海水浸漬前の溶接継手表面位置を示すも
のである。
溶接継手の腐食は、前記の如き母材−HAZ部間での電
位差に起因する他、母材(IIAZ部を含む)とDep
o部間での電位差に起因しても生じる。母材Depo部
間での電位差に起因する腐食は、組成の相違により生ず
る場合が多い。溶接材料は強度。
位差に起因する他、母材(IIAZ部を含む)とDep
o部間での電位差に起因しても生じる。母材Depo部
間での電位差に起因する腐食は、組成の相違により生ず
る場合が多い。溶接材料は強度。
靭性等も考慮して使用されるので、その溶接材料の種類
によりDepo部の組成は変化する。
によりDepo部の組成は変化する。
ところで、本発明の鋼材の溶接方法に係る鋼材の組成は
、詳細は後述するが主に強度確保の観点から設定されて
おり、その組成は前記の通りである。かかる鋼材の成分
の中、Niが最も前記腐食に影響し、母材−Depo部
間でのNi量の差が大きい程、母材−Depo部間での
電位差に起因する溝状腐食が生じ易くなる。尚、溝状腐
食はNi量の低い側で■ 生じる。
、詳細は後述するが主に強度確保の観点から設定されて
おり、その組成は前記の通りである。かかる鋼材の成分
の中、Niが最も前記腐食に影響し、母材−Depo部
間でのNi量の差が大きい程、母材−Depo部間での
電位差に起因する溝状腐食が生じ易くなる。尚、溝状腐
食はNi量の低い側で■ 生じる。
上記Ni量の差に基づく溝状腐食は、Ni量差を小さく
すると、溝状腐食が生じ難くなる。ここで、母材鋼中の
Ni量(χ):Ni(M)と、Depo部のNi量(χ
)=Ni(D) との差、即ち、Ni(D)−Ni(M
)を−0,3〜0.8にすると、溝状腐食が生しなくし
得るようになる。
すると、溝状腐食が生じ難くなる。ここで、母材鋼中の
Ni量(χ):Ni(M)と、Depo部のNi量(χ
)=Ni(D) との差、即ち、Ni(D)−Ni(M
)を−0,3〜0.8にすると、溝状腐食が生しなくし
得るようになる。
そこで、本発明に係る鋼材の溶接方法は、溶接金属中N
i量(即ち、Ni(M) )が、−0,3≦Ni(D)
Ni(M)≦0.8を満足する値になるようにして溶接
を行うようにしているのである。かかるNi量の調整は
、母材鋼中Ni量に基づき溶接材料を選定することによ
り可能である。
i量(即ち、Ni(M) )が、−0,3≦Ni(D)
Ni(M)≦0.8を満足する値になるようにして溶接
を行うようにしているのである。かかるNi量の調整は
、母材鋼中Ni量に基づき溶接材料を選定することによ
り可能である。
例えば、上記Ni量差が種々異なる溶接継手を4ケ月間
海水浸漬した場合、第3図に示す如く、Ni([1)≦
Ni(M)のときDepo部のみが腐食し、Ni (M
)Ni(D)が大きくなると溝状腐食となる。N1(D
)≧Ni(M)のときHAZ部のみが腐食し、N1(D
) −Ni(M)が大きくなると溝状腐食となる。尚、
第3図において、・は母材鋼がベーナイト相含有組織の
場合の結果、○は母材鋼がフェライト・パーライト組織
の場合の結果を示すものである。
海水浸漬した場合、第3図に示す如く、Ni([1)≦
Ni(M)のときDepo部のみが腐食し、Ni (M
)Ni(D)が大きくなると溝状腐食となる。N1(D
)≧Ni(M)のときHAZ部のみが腐食し、N1(D
) −Ni(M)が大きくなると溝状腐食となる。尚、
第3図において、・は母材鋼がベーナイト相含有組織の
場合の結果、○は母材鋼がフェライト・パーライト組織
の場合の結果を示すものである。
又、第3図から判るように、IIAZ部での溝状腐食を
実質上防止するには、母材鋼がベーナイト相含有組織の
場合はNi(D)−Ni(M)≦0.8にすればよいが
、フェライト・パーライト組織の場合は、N1(D)
Ni(M)≦0.2にする必要がある。故に、前者の
場合はN1(D) Ni(M)の範囲が広いのでよい
が、後者の場合はNi(D)−Ni(M)の範囲が狭い
ので溶接施工が極めて難しくなるという問題点が残る。
実質上防止するには、母材鋼がベーナイト相含有組織の
場合はNi(D)−Ni(M)≦0.8にすればよいが
、フェライト・パーライト組織の場合は、N1(D)
Ni(M)≦0.2にする必要がある。故に、前者の
場合はN1(D) Ni(M)の範囲が広いのでよい
が、後者の場合はNi(D)−Ni(M)の範囲が狭い
ので溶接施工が極めて難しくなるという問題点が残る。
上記の如く実際の溶接施工性を考慮すると、母材鋼をベ
ーナイト相含有組織にする必要がある。
ーナイト相含有組織にする必要がある。
ここにも、鋼材組織を予めベーナイト相含有組織にして
おく理由があるのである。即ち、溝状腐食防止のために
は、溶接前に鋼材をベーナイト相含有組織にしておく事
と、溶接後に−0,3≦Ni(D)Ni(M)≦0.8
にする事とが必要であり、これら両者の効果により実用
的な溝状腐食防止方法となるものである。
おく理由があるのである。即ち、溝状腐食防止のために
は、溶接前に鋼材をベーナイト相含有組織にしておく事
と、溶接後に−0,3≦Ni(D)Ni(M)≦0.8
にする事とが必要であり、これら両者の効果により実用
的な溝状腐食防止方法となるものである。
かかるベーナイト相含有組織を有する鋼材にするため、
本発明では鋼材としてC当量(=CiJ+Sl量/24
+Mn量/6 +Ni’It/40+V量/14)を0
.30〜0.38w1χに調整した鋼を用い、又、該鋼
材を制御圧延し、加速冷却するようにしているのである
。ここで、制御圧延・加速冷却とは、通常の熱延の場合
に比較し、圧延仕上温度を低くして熱延し、該熱延後の
冷却は急冷して行い、ヘーナイト変態を生じさせ易くす
るものである。
本発明では鋼材としてC当量(=CiJ+Sl量/24
+Mn量/6 +Ni’It/40+V量/14)を0
.30〜0.38w1χに調整した鋼を用い、又、該鋼
材を制御圧延し、加速冷却するようにしているのである
。ここで、制御圧延・加速冷却とは、通常の熱延の場合
に比較し、圧延仕上温度を低くして熱延し、該熱延後の
冷却は急冷して行い、ヘーナイト変態を生じさせ易くす
るものである。
C当量の上下限値の設定理由を以下述べる。C当量が0
.30wtχ未満では、鋼材組織がフェライト・パーラ
イト組織となり、ヘーナイト変態が生じ難く、充分な強
度が得られず、0.38wtχ超では拘束の大きい場合
や予熱をしないとき、溶接割れが発生し易くなり、又、
手溶接等の低入熱溶接を適用した際、IIAZ部がマル
テンサイト組織となり、母材組織と異なり、溝状腐食が
生じるようになるからである。
.30wtχ未満では、鋼材組織がフェライト・パーラ
イト組織となり、ヘーナイト変態が生じ難く、充分な強
度が得られず、0.38wtχ超では拘束の大きい場合
や予熱をしないとき、溶接割れが発生し易くなり、又、
手溶接等の低入熱溶接を適用した際、IIAZ部がマル
テンサイト組織となり、母材組織と異なり、溝状腐食が
生じるようになるからである。
上記圧延仕上温度は700〜850°Cにするのが好ま
しい。850°C超では靭性が劣下し、700’C未満
ではヘーナイト変態が生じ難くなるからである。
しい。850°C超では靭性が劣下し、700’C未満
ではヘーナイト変態が生じ難くなるからである。
又、熱延後の冷却速度は2〜20°C/minにするの
が好ましい。2°C/min未満ではヘーナイト変態が
生じ難くなり、20°C/min超ではマルテンサイト
変態が生じて鋼材の延靭性の低下や、鋼材の変形が生じ
易くなるからである。
が好ましい。2°C/min未満ではヘーナイト変態が
生じ難くなり、20°C/min超ではマルテンサイト
変態が生じて鋼材の延靭性の低下や、鋼材の変形が生じ
易くなるからである。
前記鋼の組成に関し、C:0.02〜O,12wt%、
Si:0.05−0.50wt% 、 Mn:1.1
0〜2.00wt%、 Sol、Al:0.005〜0
.050wt% 、 Ni:0.01〜5.OOwt
X 、 Nb:0.005〜0.100wt%、 Ti
:0.005〜0.020wt%、N:0.0020〜
0.006htχを含有し、残部が鉄及び不可避的不純
物からなるものにするのが望ましい。確実に鋼材をベー
ナイト相含有組織にし得、高強度高靭性にでき、溶接性
良好にし得るようになるからである。この場合の上下限
値の設定理由を以下に述べる。
Si:0.05−0.50wt% 、 Mn:1.1
0〜2.00wt%、 Sol、Al:0.005〜0
.050wt% 、 Ni:0.01〜5.OOwt
X 、 Nb:0.005〜0.100wt%、 Ti
:0.005〜0.020wt%、N:0.0020〜
0.006htχを含有し、残部が鉄及び不可避的不純
物からなるものにするのが望ましい。確実に鋼材をベー
ナイト相含有組織にし得、高強度高靭性にでき、溶接性
良好にし得るようになるからである。この場合の上下限
値の設定理由を以下に述べる。
Cは強度向上に有効であるが、0.02wtχ未満では
充分な強度が得られず、0.12wtχ超では溶接性お
よびIIAZ部靭性が低下するからである。
充分な強度が得られず、0.12wtχ超では溶接性お
よびIIAZ部靭性が低下するからである。
Siは脱酸および強度向上に有効であるが、0.05w
tχ未満では充分な脱酸効果が得られず、0.50wt
χ超では溶接性が低下するからである。
tχ未満では充分な脱酸効果が得られず、0.50wt
χ超では溶接性が低下するからである。
Mnは強度向上に有効であるが、充分な強度確保のため
には1.10wt%以上必要であり、2.0htχ超で
は溶接性が低下するからである。
には1.10wt%以上必要であり、2.0htχ超で
は溶接性が低下するからである。
AIは脱酸のために最低0.005wt″Aとする必要
があり、0.050wtχ超ではHAZ部靭性が低下す
るからである。
があり、0.050wtχ超ではHAZ部靭性が低下す
るからである。
Niは強度および低温靭性向上に有効であるが、0.0
1wtχ未満では効果がなく 、5.00wtχ超では
高価なNi添加量に対する強度の比(即ち、経済的効果
指標)が悪くなるからである。
1wtχ未満では効果がなく 、5.00wtχ超では
高価なNi添加量に対する強度の比(即ち、経済的効果
指標)が悪くなるからである。
Nbは組織微細化による靭性向上、固溶Nbの焼入性増
大作用とNb(C,N)の析出とによる強度向上、及び
、ベーナイト相含有組織の導入に有効であるが、0.0
05wtχ未満では効果が小さく、0.100wtχ超
ではHAZ部靭性が低下するからである。
大作用とNb(C,N)の析出とによる強度向上、及び
、ベーナイト相含有組織の導入に有効であるが、0.0
05wtχ未満では効果が小さく、0.100wtχ超
ではHAZ部靭性が低下するからである。
Tiは、TiNとして微細析出してオーステナイト粒粗
大化を防止するので、鋼材の靭性向上に有効であり、又
、溶接後冷却時にTiNがHAZ部のフェロ ライト変態核となるので、IIAZ部の靭性向上に有効
であり、更に、マルテンサイト変態を抑制するので、手
溶接等の低入熱溶接を適用した場合でも11AZ部をベ
ーナイト相含有組織にし得るという効果があるが、0.
005wtχ未満ではこれらの効果が小さく、0.02
0wtχ超では硬いTiNの析出量が多くなり過ぎ、鋼
材の延靭性が低下するからである。
大化を防止するので、鋼材の靭性向上に有効であり、又
、溶接後冷却時にTiNがHAZ部のフェロ ライト変態核となるので、IIAZ部の靭性向上に有効
であり、更に、マルテンサイト変態を抑制するので、手
溶接等の低入熱溶接を適用した場合でも11AZ部をベ
ーナイト相含有組織にし得るという効果があるが、0.
005wtχ未満ではこれらの効果が小さく、0.02
0wtχ超では硬いTiNの析出量が多くなり過ぎ、鋼
材の延靭性が低下するからである。
NはTiと結合し上記TiNを形成させるために必要で
あるが、0.0020wtχ未満では上記の如き効果が
得られず、0.0060wtχ超ではTiN量が多くな
り過ぎ、鋼材の延靭性が低下するからである。
あるが、0.0020wtχ未満では上記の如き効果が
得られず、0.0060wtχ超ではTiN量が多くな
り過ぎ、鋼材の延靭性が低下するからである。
更に高強度、高延靭性を要する場合は以上の元素に加え
てCu、 V、 B、 Ca+希土類元素(以降、R
E)Iという)から選択される1種または2種以上を0
.0005〜1.00wtχ含有させるとよい。尚、こ
のときCuは0.05〜1.0(ht%、■は0.00
5〜0.100wtχBは0.0005〜0.0030
wt%、 Caは0.0005〜0.0030呵χ R
EFIは0.005〜0.030wtχの範囲にするの
が好ましい。1種または2種以上を含有させる場合の上
下限値の設定理由を以下に述べる。
てCu、 V、 B、 Ca+希土類元素(以降、R
E)Iという)から選択される1種または2種以上を0
.0005〜1.00wtχ含有させるとよい。尚、こ
のときCuは0.05〜1.0(ht%、■は0.00
5〜0.100wtχBは0.0005〜0.0030
wt%、 Caは0.0005〜0.0030呵χ R
EFIは0.005〜0.030wtχの範囲にするの
が好ましい。1種または2種以上を含有させる場合の上
下限値の設定理由を以下に述べる。
CuはIIAZ部靭性を低下させずに強度を向上させる
という効果を有するが、0.05wtχ未満ではその効
果が得られず、1.00wtχ超では溶接性が劣下する
からである。
という効果を有するが、0.05wtχ未満ではその効
果が得られず、1.00wtχ超では溶接性が劣下する
からである。
■は強度向上に有効であるが、0.00511tχ未満
ではその効果が得られず、0.100wtχ超では溶接
性が劣下するからである。
ではその効果が得られず、0.100wtχ超では溶接
性が劣下するからである。
Ca及びREMは介在物のMnSの形態を制御する作用
を有し、延靭性や耐割れ性向上に有効であるが、Ca:
O,0005wtχ未満、REM:0.005wtχ未
満ではその効果が得られず、Ca:0.0030wtχ
超、REM:0.030wtχ超では介在物が増%、却
って延靭性や耐割れ性が低下するようになるからである
。
を有し、延靭性や耐割れ性向上に有効であるが、Ca:
O,0005wtχ未満、REM:0.005wtχ未
満ではその効果が得られず、Ca:0.0030wtχ
超、REM:0.030wtχ超では介在物が増%、却
って延靭性や耐割れ性が低下するようになるからである
。
本発明の方法は、製造工程的には制御圧延、加速冷却し
た鋼材を溶接する方法であるので、従来法Bの如く工程
が増えるものではなく、圧延ラインで実施できる。故に
、製造コスト・工期の増大および作業性の低下を招くも
のではない。
た鋼材を溶接する方法であるので、従来法Bの如く工程
が増えるものではなく、圧延ラインで実施できる。故に
、製造コスト・工期の増大および作業性の低下を招くも
のではない。
(実施例)
組成が種々異なる鋼を1150°Cに加熱した後、制御
7 御圧延し、加速冷却し、ベーナイト相含有組織を有する
板厚:30mmの圧延鋼材を得た。ここで、制御圧延の
圧延率は87%、圧延仕上温度は750°C1又、熱延
後冷却速度は10°C/minにした。
7 御圧延し、加速冷却し、ベーナイト相含有組織を有する
板厚:30mmの圧延鋼材を得た。ここで、制御圧延の
圧延率は87%、圧延仕上温度は750°C1又、熱延
後冷却速度は10°C/minにした。
又、比較のため、上記加速冷却に代えて空冷にて自然冷
却したものも実施した。更に、上記制御圧延・加速冷却
に代えて通常法により圧延・空冷したものも実施した。
却したものも実施した。更に、上記制御圧延・加速冷却
に代えて通常法により圧延・空冷したものも実施した。
上記圧延鋼材を種々の溶接材料を用いて溶接して溶接継
手を得た。ここで、溶接は手溶接法あるいはSIV (
サブマージアーク自動溶接法)により行い、溶接入熱量
を種々変化させた。又、Depo部Ni量を種々変えて
母材−0epo部間でのNi量の差を種・−変化させた
。尚、溶接継手を得る前に、斜めY形溶接割れ試験を行
い、割れ防止のための予熱温度を求めた。
手を得た。ここで、溶接は手溶接法あるいはSIV (
サブマージアーク自動溶接法)により行い、溶接入熱量
を種々変化させた。又、Depo部Ni量を種々変えて
母材−0epo部間でのNi量の差を種・−変化させた
。尚、溶接継手を得る前に、斜めY形溶接割れ試験を行
い、割れ防止のための予熱温度を求めた。
上記溶接継手について、Ni量差の確認、引張り試験、
■ノツチ衝撃試験、組織観察、及び、4ケ月間海水浸漬
による耐食性試験を行った。
■ノツチ衝撃試験、組織観察、及び、4ケ月間海水浸漬
による耐食性試験を行った。
第1〜3表に鋼組成、C当量および圧延・冷却法を示す
。第4表に母材の強度(0,2″y、耐力、引張強さ)
および衝撃破面遷移温度、溶接割れ防止予熱温度、及び
、HAZ部の衝撃値を示す。第5表に溶接材料および溶
接法の種類、溶接入熱量、並びに、Depo部Ni量、
Ni量差、及び、耐食性を示す。
。第4表に母材の強度(0,2″y、耐力、引張強さ)
および衝撃破面遷移温度、溶接割れ防止予熱温度、及び
、HAZ部の衝撃値を示す。第5表に溶接材料および溶
接法の種類、溶接入熱量、並びに、Depo部Ni量、
Ni量差、及び、耐食性を示す。
尚、耐食性はDepo部板厚からHAZ部板厚を差引い
た値で表示した。
た値で表示した。
これらの表から判るように、実験No、2.3及び10
に係る溶接継手は、母材鋼の特性は良好である。しかし
、Depo部Ni量が過多であるため、耐食性試験後に
おけるDepo部板厚からHAZ部板厚を差引いた値が
大きく、HAZ部が深く腐食されている。
に係る溶接継手は、母材鋼の特性は良好である。しかし
、Depo部Ni量が過多であるため、耐食性試験後に
おけるDepo部板厚からHAZ部板厚を差引いた値が
大きく、HAZ部が深く腐食されている。
これはHAZ部で溝状腐食が生じている事を示している
。
。
実験No、15及び17に係る溶接継手は、逆にDep
。
。
部Ni量が過少であるため、Depo部が深く腐食され
ており、これはDepo部で溝状腐食が生じている事を
示している。
ており、これはDepo部で溝状腐食が生じている事を
示している。
実験No、7.8+ 12及び13に係る溶接継手は、
制御圧延後空冷、或いは通常圧延・空冷により得られた
圧延鋼材を用いた場合であり、いづれの場合も加速冷却
されていないので、鋼材組織がベーナイト相含有組織に
ならず、フェライト・パーライト組織になり、そのため
鋼材強度が低く、又11AZ部が深く腐食されている。
制御圧延後空冷、或いは通常圧延・空冷により得られた
圧延鋼材を用いた場合であり、いづれの場合も加速冷却
されていないので、鋼材組織がベーナイト相含有組織に
ならず、フェライト・パーライト組織になり、そのため
鋼材強度が低く、又11AZ部が深く腐食されている。
このようにHAZ部で溝状腐食が生じたのは、上記鋼材
組織がフェライト・パーライト組織であるためであるが
、Depo部Ni量が過多であり、HAZ部NiN土量
差が大きい事がかかる溝状腐食の成長を加速させている
。
組織がフェライト・パーライト組織であるためであるが
、Depo部Ni量が過多であり、HAZ部NiN土量
差が大きい事がかかる溝状腐食の成長を加速させている
。
実験No、18に係る溶接継手は、鋼組成が本発明に係
る組成と異なり、特にCが多い。従って、割れ防止のた
めの予熱温度が高くて溶接性が悪く、又、IIAZ部靭
性が劣っている。更に、圧延・圧延後冷却を通常圧延・
空冷により行っているので、鋼材組織がベーナイト相含
有組織にならず、フェライト・パーライト組織になり、
そのため鋼材強度が低く、又11AZ部が深く腐食され
ている。
る組成と異なり、特にCが多い。従って、割れ防止のた
めの予熱温度が高くて溶接性が悪く、又、IIAZ部靭
性が劣っている。更に、圧延・圧延後冷却を通常圧延・
空冷により行っているので、鋼材組織がベーナイト相含
有組織にならず、フェライト・パーライト組織になり、
そのため鋼材強度が低く、又11AZ部が深く腐食され
ている。
これらに対し、実験No、1.4.5.6.9.11.
14及び16に係る溶接継手は、母材鋼の特性、溶接性
およびHAZ部靭性が良好である。又、鋼材組織が第1
表 (以下、余白) 第 表 (以下、余白) 第 表 (以下、余白) 第 表 (以下、余白) 第 表 (以下、余白) ヘーナイト相含有組織であり、且つDepo部Ni量と
H舵部Ni量との差が小さく、そのため耐食性試験後に
おけるDepo部板厚とHAZ部板厚との差が小さい。
14及び16に係る溶接継手は、母材鋼の特性、溶接性
およびHAZ部靭性が良好である。又、鋼材組織が第1
表 (以下、余白) 第 表 (以下、余白) 第 表 (以下、余白) 第 表 (以下、余白) 第 表 (以下、余白) ヘーナイト相含有組織であり、且つDepo部Ni量と
H舵部Ni量との差が小さく、そのため耐食性試験後に
おけるDepo部板厚とHAZ部板厚との差が小さい。
これはIIAZ部、Depo部とも溝状腐食が生してい
ない事を示している。
ない事を示している。
(発明の効果)
本発明に係る鋼材の溶接方法によれば、製造コスト・工
期の増大および作業性の低下を招くことなく、鋼材の所
要高強度を確保でき、且つ鋼材溶接部の耐溝状腐食性を
優れたものにし得る。更には、手溶接法の如き溶接人熱
量の低い溶接方法を適用した場合でも、かかる効果を得
ることができる。従って、経済性および作業性を低下さ
せることなく、長寿命で安全性が優れた海洋構造物や船
舶などの溶接鋼構造物が得られるようになる。
期の増大および作業性の低下を招くことなく、鋼材の所
要高強度を確保でき、且つ鋼材溶接部の耐溝状腐食性を
優れたものにし得る。更には、手溶接法の如き溶接人熱
量の低い溶接方法を適用した場合でも、かかる効果を得
ることができる。従って、経済性および作業性を低下さ
せることなく、長寿命で安全性が優れた海洋構造物や船
舶などの溶接鋼構造物が得られるようになる。
第1図は、母材鋼組織がフェライト・パーライト組織で
ある場合の溶接継手を4ケ月間海水浸漬した後の溝状腐
食状況を示す溶接継手断面図、第2図は、母材鋼組織か
ヘーナイト相含有組織である場合の溶接継手を4ケ月間
海水浸漬した後の溝状腐食状況を示す図、第3図は、溶
接継手のNi量差(: Depo部Ni量からIIAZ
部Niiを差引いた値)と、溶接継手の4ケ月間海水浸
漬後の腐食の程度(: Depo部板厚からIIAZ部
板厚を差引いた値)との関係を示す図である。尚、第3
図において、・は母材鋼組織かヘーナイト相含有組織で
ある場合の結果、○は母材鋼組織がフェライト・パーラ
イト組織である場合の結果を示すものである。
ある場合の溶接継手を4ケ月間海水浸漬した後の溝状腐
食状況を示す溶接継手断面図、第2図は、母材鋼組織か
ヘーナイト相含有組織である場合の溶接継手を4ケ月間
海水浸漬した後の溝状腐食状況を示す図、第3図は、溶
接継手のNi量差(: Depo部Ni量からIIAZ
部Niiを差引いた値)と、溶接継手の4ケ月間海水浸
漬後の腐食の程度(: Depo部板厚からIIAZ部
板厚を差引いた値)との関係を示す図である。尚、第3
図において、・は母材鋼組織かヘーナイト相含有組織で
ある場合の結果、○は母材鋼組織がフェライト・パーラ
イト組織である場合の結果を示すものである。
Claims (5)
- (1)下記[1]式で求められるC当量が0.30〜0
.38%に調整されている鋼を加熱し、制御圧延し、加
速冷却することにより、該圧延鋼材の組織をベーナイト
相含有組織に調整しておき、次いで該組織調整された鋼
材を溶接する鋼材の溶接方法であって、溶接部の溶接金
属中Ni量が下記[2]式を満足する値になるように前
記溶接を行うことを特徴とする鋼材の溶接方法。 C当量=C量+Si量/24+Mn量/6+Ni量/4
0+V量/14・・・[1] 但し、[1]式において、C量、Si量、Mn量、Ni
量およびり量は、全てwt%での値である。 −0.3≦Ni(D)−Ni(M)≦0.8・・・[2
]但し、[2]式において、Ni(D)は溶接金属中N
i量(%)、Ni(M)は母材の鋼材中のNi量(%)
である。 - (2)前記鋼が、C:0.02〜0.12wt%、Si
:0.05〜0.50wt%、Mn:1.10〜2.0
0wt%、Sol.Al:0.005〜0.050wt
%、Ni:0.01〜5.00wt%、Nb::0.0
05〜0.100wt%、Ti:0.005〜0.02
0wt%、N:0.0020〜0.0060wt%を含
有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなる組成を有す
る第1請求項に記載の鋼材の溶接方法。 - (3)前記鋼が、C:0.02〜0.12wt%、Si
:0.05〜0.50wt%、Mn:1.10〜2.0
0wt%、Sol.Al:0.005〜0.050wt
%、Ni:0.01〜5.00wt%、Nb::0.0
05〜0.100wt%、Ti:0.005〜0.02
0wt%、N:0.0020〜0.0060wt%を含
有し、さらにCu:0.05〜1.00wt%、V:0
.005〜0.100wt%、B:0.0005〜0.
0030wt%から選択される1種または2種以上を含
有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなる組成を有す
る第1請求項に記載の鋼材の溶接方法。 - (4)前記鋼が、C:0.02〜0.12wt%、Si
:0.05〜0.50wt% 、Mn:1.10〜2.
00wt%、Sol.Al:0.005〜0.050w
t%、Ni:0.01〜5.00wt%、Nb:0.0
05〜0.100wt%、Ti:0.005〜0.02
0wt%、N:0.0020〜0.0060wt%を含
有し、さらにCa:0.0005〜0.0030wt%
、希土類元素:0.005〜0.030wt%から選択
される1種または2種を含有し、残部が鉄及び不可避的
不純物からなる組成を有する第1請求項に記載の鋼材の
溶接方法。 - (5)前記鋼が、C:0.02〜0.12wt%、Si
:0.05〜0.50wt%、Mn:1.10〜2.0
0wt%、Sol.Al:0.005〜0.050wt
%、Ni:0.01〜5.00wt%、Nb:0.00
5〜0.100wt%、Ti:0.005〜0.020
wt%、N:0.0020〜0.0060wt%を含有
し、さらにCu:0.05〜1.00wt%、V:0.
005〜0.100wt%、B:0.0005〜0.0
030wt%から選択される1種または2種以上、Ca
:0.0005〜0.0030wt%、希土類元素:0
.005〜0.030wt%から選択される1種または
2種を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなる組
成を有する第1請求項に記載の鋼材の溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3909789A JP2587487B2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 溶接部を有する鋼材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3909789A JP2587487B2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 溶接部を有する鋼材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02217172A true JPH02217172A (ja) | 1990-08-29 |
| JP2587487B2 JP2587487B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=12543576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3909789A Expired - Fee Related JP2587487B2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 溶接部を有する鋼材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2587487B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000096187A (ja) * | 1998-09-22 | 2000-04-04 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高強度溶接鋼管 |
-
1989
- 1989-02-17 JP JP3909789A patent/JP2587487B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000096187A (ja) * | 1998-09-22 | 2000-04-04 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高強度溶接鋼管 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2587487B2 (ja) | 1997-03-05 |
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