JPH0237831B2 - Sabumaajiaakuyosetsuhoho - Google Patents
SabumaajiaakuyosetsuhohoInfo
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- JPH0237831B2 JPH0237831B2 JP10272085A JP10272085A JPH0237831B2 JP H0237831 B2 JPH0237831 B2 JP H0237831B2 JP 10272085 A JP10272085 A JP 10272085A JP 10272085 A JP10272085 A JP 10272085A JP H0237831 B2 JPH0237831 B2 JP H0237831B2
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- JP
- Japan
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- weight
- weld metal
- wire
- content
- submerged arc
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- 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°C
- B23K35/3053—Fe as the principal constituent
- B23K35/3073—Fe as the principal constituent with Mn as next major constituent
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明はサブマージアーク溶接方法に関し、さ
らに詳しくは、−20℃以下での低温靭性が優れ原
料コストの安価なワイヤを用いるサブマージアー
ク溶接方法に関する。 〔従来の技術〕 サブマージアーク溶接用ワイヤの化学組成は、
溶接時の冷却速度や溶接金属中の酸素量、母材の
合金元素等を考慮し、溶接のままの状態で適正な
焼入れ状態と微細組織が得らえるよう決定され
る。 特に−20℃以下での低温靭性が要求されるよう
な場合には、Mo−Ti系あるいはMo−Ti−Ｂ系
などで代表される合金成分を有するワイヤが用い
られているのが現象である。しかし、これらワイ
ヤ中に含有されかつ効果のすぐれた合金成分であ
るMoは極めて高価な元素である。従つてMoを
含むワイヤはどうしてもその原料コストが高くな
ることが避けられなかつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は従来の高靭性溶接用ワイヤの欠点であ
つた原料コストを低減することのできるワイヤを
用いるサブマージアーク溶接方法を提案するもの
である。 〔問題点を解決するための手段〕 問題解決に当つては高価原料であるMoを廉価
原料で置き換える手段をとつた。この場合、その
原料の選択および合金量の決定が必要である。 発明者らはこの問題につき詳細に研究し、Mo
の代替原料としてCrを用い、Cr単独ではMoの場
合と同等の性能は発揮できないが、一定の条件の
もとでCrをMoとともに共存添加することによつ
て、Mo単独の時より低コストで同等の性能を発
揮することができることを見出した。しかし、サ
ブマージアーク溶接では、母材希釈率が大であり
母材のMo、Cr量は、溶接金属の組成に大きく影
響する。 したがつて溶接金属において所定のMo、Crを
得るためには母材のMo、Cr量及び希釈率に応じ
てワイヤ中のMo、Cr量を調整する必要がある。 本発明はクロム及びMoを含有する母材をサブ
マージアーク溶接して、−20℃以上の低温靭性に
優れた溶接金属を得るに当り、次の要件に該当す
る溶接用ワイヤを使用して溶接を行うことを特徴
とする。すなわち、 Ｃ＝0.06〜0.09重量％、 Si＝0.2〜0.4重量％、 Mn＝1.5〜2.2重量％、 Ｐ≦0.018重量％、 Ｓ≦0.004重量％、 Ti＝0.18〜0.25重量％、 Ｎ≦0.0050重量％ とし、これにMoとCrを下記式 70×10-4≦〔Mo％〕×〔Cr％〕≦200×10-4 ……(1) 〔Mo％〕＝ｋ〔Mo％〕ｐ＋（１−ｋ）〔Mo％〕
ｗ ……(2) 〔Cr％〕＝ｋ〔Cr％〕ｐ＋（１−ｋ）〔Cr％〕ｗ
……(3) 〔Mo％〕≧0.05 ……(4) の条件を同時に満すようCrとMoを含有し、残余
鉄と0.14重量％以下の不可避的元素からなる溶接
用ワイヤを用いることを特徴とする炭素鋼サブマ
ージアーク溶接方法である。 ここに、 〔Mo％〕：溶接金属中のMo含有量（重量％） 〔Cr％〕：溶接金属中のCr含有量（重量％） ｋ：母材希釈率（＝母材溶融量／溶接金属量） 〔Mo％〕ｐ：母材中のMo含有量（重量％） 〔Cr％〕ｐ：母材中のCr含有量（重量％） 〔Mo％〕ｗ：ワイヤ中のMo含有量（重量％） 〔Cr％〕ｗ：ワイヤのCr含有量（重量％） である。 次に各合金元素の量決定の根拠を述べる。 Ｃは0.1重量％を超えると溶接金属の硬化性を
高め割れなどの欠隔原因となるため少ない方が好
ましいが逆に0.05重量％以下とすることは製造上
コストアツプになり本発明の目的に反する。 Siは溶接金属性能への影響度は小さいが、脱酸
剤として作用し溶接金属中酸素量を減じる。この
効果を得るには0.2重量％以上必要であるが0.5重
量％以上となると酸化物介在物を多量に形成しか
えつて性能を害する。 Mnは溶接金属の焼入れ性を高める効果が高い
元素であるが溶接中スラグアウトする量も多く溶
接後効果を発揮する量を歩留らせるには1.50〜
2.50重量％の量が経験的に必要である。 Ｐ、Ｓは共に製造工程の鍛造などでの高温割れ
を起こしやすくする理由から少ない方が望ましく
上限はそれぞれ0.018重量％、0.004重量％であ
る。 Tiは溶接金属の微細組織を得るために不可欠
な元素であり溶接中のスラグアウトによつてもな
おかつ溶接金属中で十分な量（0.03〜0.05重量
％）を確保するために0.18〜0.25重量％は必要で
ある。 Ｎは上記Ti添加の効果を有効に発揮させるた
めに少ない方が好ましい。母材の製造では0.0050
重量％以下が普通であり、ワイヤとしてもこれ以
下にすべきである。 次にMo、Crの量であるが、この決定根拠を述
べる。 第１図はMo、Crをそれぞれ単独に添加した場
合の溶接金属中合金量と−20℃での吸収エネルギ
ーを示すが、Cr単独添加ではMo単独添加と同等
の吸収エネルギーは得られない。一方Mo単独添
加時も溶接金属中での量が0.1重量％以上で得ら
れる吸収エネルギーは飽和する。ところが、第２
図に示すようにCrとMoを複合添加することによ
り、Mo単独時の飽和エネルギーと同等の吸収エ
ネルギーが得られる。そしてこの最良の値を与え
る条件は溶接金属中のMo、Cr量の積が、 70×10-4≦〔Mo％〕〔Cr％〕≦200×10-4 ……(1) のときに−20℃における吸収エネルギーが最高と
なり、この範囲外では良好な結果が得られない。 次に第３図は母材希釈率（ｋ）が0.6のときの
ワイヤ中Mo、Cr量から下記(5)式で算出される計
算上の溶接金属中Mo、Cr量を実分析値と比較し
たものである。 Xwn＝（１−ｋ）Xwワイヤ＋kXp ……(5) ここに、 Xwn：溶接金属中の含有量（重量％） Xw：ワイヤ中の含有量（重量％） Xp：母材中の含有量（重量％） 第３図は計算値と実分析値とが１：１に対応
し、両元素が100重量％歩留ることを示す。この
(1)(5)式から母材中のMo、Crが0.01重量％以下の
ときkXpを無視することができる。また、溶接金
属中のMo含有量が0.05重量％未満では低温靭性
が得られないので、Mo含有量は0.05重量％以上
とする。よつて、本発明のワイヤ中Mo、Cr量条
件を得る。 〔実施例〕 実施例 １ 第１表に示す成分組成の10mmｔ、16mmｔ、25mm
ｔ、32mmｔの４水準の板厚の鋼板に第２表に示す
組成の従来ワイヤと本発明ワイヤを用いサブマー
ジアーク溶接を行なつた。通常の１層１パスサブ
マージアーク溶接では第４図に示す如く板厚（溶
接入熱）によつて母材希釈率が57〜65重量％の範
囲にあり、第２表に示した本発明ワイヤはこれに
適合したワイヤ組成としている。第３表は４電極
（No.１〜No.４）サブマージアーク溶接条件である。
このような条件下で得られた溶接金属の−20℃に
おける吸収エネルギーを従来ワイヤと比較して第
４表に示す。本発明ワイヤでは従来ワイヤと同等
の特性値が得られている。
らに詳しくは、−20℃以下での低温靭性が優れ原
料コストの安価なワイヤを用いるサブマージアー
ク溶接方法に関する。 〔従来の技術〕 サブマージアーク溶接用ワイヤの化学組成は、
溶接時の冷却速度や溶接金属中の酸素量、母材の
合金元素等を考慮し、溶接のままの状態で適正な
焼入れ状態と微細組織が得らえるよう決定され
る。 特に−20℃以下での低温靭性が要求されるよう
な場合には、Mo−Ti系あるいはMo−Ti−Ｂ系
などで代表される合金成分を有するワイヤが用い
られているのが現象である。しかし、これらワイ
ヤ中に含有されかつ効果のすぐれた合金成分であ
るMoは極めて高価な元素である。従つてMoを
含むワイヤはどうしてもその原料コストが高くな
ることが避けられなかつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は従来の高靭性溶接用ワイヤの欠点であ
つた原料コストを低減することのできるワイヤを
用いるサブマージアーク溶接方法を提案するもの
である。 〔問題点を解決するための手段〕 問題解決に当つては高価原料であるMoを廉価
原料で置き換える手段をとつた。この場合、その
原料の選択および合金量の決定が必要である。 発明者らはこの問題につき詳細に研究し、Mo
の代替原料としてCrを用い、Cr単独ではMoの場
合と同等の性能は発揮できないが、一定の条件の
もとでCrをMoとともに共存添加することによつ
て、Mo単独の時より低コストで同等の性能を発
揮することができることを見出した。しかし、サ
ブマージアーク溶接では、母材希釈率が大であり
母材のMo、Cr量は、溶接金属の組成に大きく影
響する。 したがつて溶接金属において所定のMo、Crを
得るためには母材のMo、Cr量及び希釈率に応じ
てワイヤ中のMo、Cr量を調整する必要がある。 本発明はクロム及びMoを含有する母材をサブ
マージアーク溶接して、−20℃以上の低温靭性に
優れた溶接金属を得るに当り、次の要件に該当す
る溶接用ワイヤを使用して溶接を行うことを特徴
とする。すなわち、 Ｃ＝0.06〜0.09重量％、 Si＝0.2〜0.4重量％、 Mn＝1.5〜2.2重量％、 Ｐ≦0.018重量％、 Ｓ≦0.004重量％、 Ti＝0.18〜0.25重量％、 Ｎ≦0.0050重量％ とし、これにMoとCrを下記式 70×10-4≦〔Mo％〕×〔Cr％〕≦200×10-4 ……(1) 〔Mo％〕＝ｋ〔Mo％〕ｐ＋（１−ｋ）〔Mo％〕
ｗ ……(2) 〔Cr％〕＝ｋ〔Cr％〕ｐ＋（１−ｋ）〔Cr％〕ｗ
……(3) 〔Mo％〕≧0.05 ……(4) の条件を同時に満すようCrとMoを含有し、残余
鉄と0.14重量％以下の不可避的元素からなる溶接
用ワイヤを用いることを特徴とする炭素鋼サブマ
ージアーク溶接方法である。 ここに、 〔Mo％〕：溶接金属中のMo含有量（重量％） 〔Cr％〕：溶接金属中のCr含有量（重量％） ｋ：母材希釈率（＝母材溶融量／溶接金属量） 〔Mo％〕ｐ：母材中のMo含有量（重量％） 〔Cr％〕ｐ：母材中のCr含有量（重量％） 〔Mo％〕ｗ：ワイヤ中のMo含有量（重量％） 〔Cr％〕ｗ：ワイヤのCr含有量（重量％） である。 次に各合金元素の量決定の根拠を述べる。 Ｃは0.1重量％を超えると溶接金属の硬化性を
高め割れなどの欠隔原因となるため少ない方が好
ましいが逆に0.05重量％以下とすることは製造上
コストアツプになり本発明の目的に反する。 Siは溶接金属性能への影響度は小さいが、脱酸
剤として作用し溶接金属中酸素量を減じる。この
効果を得るには0.2重量％以上必要であるが0.5重
量％以上となると酸化物介在物を多量に形成しか
えつて性能を害する。 Mnは溶接金属の焼入れ性を高める効果が高い
元素であるが溶接中スラグアウトする量も多く溶
接後効果を発揮する量を歩留らせるには1.50〜
2.50重量％の量が経験的に必要である。 Ｐ、Ｓは共に製造工程の鍛造などでの高温割れ
を起こしやすくする理由から少ない方が望ましく
上限はそれぞれ0.018重量％、0.004重量％であ
る。 Tiは溶接金属の微細組織を得るために不可欠
な元素であり溶接中のスラグアウトによつてもな
おかつ溶接金属中で十分な量（0.03〜0.05重量
％）を確保するために0.18〜0.25重量％は必要で
ある。 Ｎは上記Ti添加の効果を有効に発揮させるた
めに少ない方が好ましい。母材の製造では0.0050
重量％以下が普通であり、ワイヤとしてもこれ以
下にすべきである。 次にMo、Crの量であるが、この決定根拠を述
べる。 第１図はMo、Crをそれぞれ単独に添加した場
合の溶接金属中合金量と−20℃での吸収エネルギ
ーを示すが、Cr単独添加ではMo単独添加と同等
の吸収エネルギーは得られない。一方Mo単独添
加時も溶接金属中での量が0.1重量％以上で得ら
れる吸収エネルギーは飽和する。ところが、第２
図に示すようにCrとMoを複合添加することによ
り、Mo単独時の飽和エネルギーと同等の吸収エ
ネルギーが得られる。そしてこの最良の値を与え
る条件は溶接金属中のMo、Cr量の積が、 70×10-4≦〔Mo％〕〔Cr％〕≦200×10-4 ……(1) のときに−20℃における吸収エネルギーが最高と
なり、この範囲外では良好な結果が得られない。 次に第３図は母材希釈率（ｋ）が0.6のときの
ワイヤ中Mo、Cr量から下記(5)式で算出される計
算上の溶接金属中Mo、Cr量を実分析値と比較し
たものである。 Xwn＝（１−ｋ）Xwワイヤ＋kXp ……(5) ここに、 Xwn：溶接金属中の含有量（重量％） Xw：ワイヤ中の含有量（重量％） Xp：母材中の含有量（重量％） 第３図は計算値と実分析値とが１：１に対応
し、両元素が100重量％歩留ることを示す。この
(1)(5)式から母材中のMo、Crが0.01重量％以下の
ときkXpを無視することができる。また、溶接金
属中のMo含有量が0.05重量％未満では低温靭性
が得られないので、Mo含有量は0.05重量％以上
とする。よつて、本発明のワイヤ中Mo、Cr量条
件を得る。 〔実施例〕 実施例 １ 第１表に示す成分組成の10mmｔ、16mmｔ、25mm
ｔ、32mmｔの４水準の板厚の鋼板に第２表に示す
組成の従来ワイヤと本発明ワイヤを用いサブマー
ジアーク溶接を行なつた。通常の１層１パスサブ
マージアーク溶接では第４図に示す如く板厚（溶
接入熱）によつて母材希釈率が57〜65重量％の範
囲にあり、第２表に示した本発明ワイヤはこれに
適合したワイヤ組成としている。第３表は４電極
（No.１〜No.４）サブマージアーク溶接条件である。
このような条件下で得られた溶接金属の−20℃に
おける吸収エネルギーを従来ワイヤと比較して第
４表に示す。本発明ワイヤでは従来ワイヤと同等
の特性値が得られている。
【表】
【表】
【表】
【表】
比較例
比較例として本発明の範囲から外れた場合の特
性につき示す。第５表は供試ワイヤの組成であ
る。ワイヤＡ、ＢはそれぞれCr、Mo量が本発明
の範囲より下回つている。第６表にこのワイヤを
用いた場合の吸収エネルギー特性を示す。溶接条
件等は実施例１と同等である。比較例であるワイ
ヤＡ、Ｂは従来ワイヤよりも性能が明らかに劣
る。
性につき示す。第５表は供試ワイヤの組成であ
る。ワイヤＡ、ＢはそれぞれCr、Mo量が本発明
の範囲より下回つている。第６表にこのワイヤを
用いた場合の吸収エネルギー特性を示す。溶接条
件等は実施例１と同等である。比較例であるワイ
ヤＡ、Ｂは従来ワイヤよりも性能が明らかに劣
る。
【表】
【表】
注） ３本の平均
実施例 ２ 次に稀釈率を変えた実施例につき示す。第７表
に示す組成の16mmｔの鋼板に第８表に示す組成の
ワイヤ（Ｄ、Ｅ）にてｋ＝60重量％、40重量％、
30重量％の３水準で溶接した。第９表に溶接金属
中のMo、Crおよび〔Mo％〕×〔Cr％〕値を示す。
第７表の鋼板ではＥワイヤを用いｋ＝40重量％の
場合（実施例）以外は本発明の範囲を満たさなか
つた。第10表には−20℃における溶接金属の吸収
エネルギーを示すが、Ｅワイヤ、ｋ＝40重量％
（実施例）以外はこれに比し低位である。
実施例 ２ 次に稀釈率を変えた実施例につき示す。第７表
に示す組成の16mmｔの鋼板に第８表に示す組成の
ワイヤ（Ｄ、Ｅ）にてｋ＝60重量％、40重量％、
30重量％の３水準で溶接した。第９表に溶接金属
中のMo、Crおよび〔Mo％〕×〔Cr％〕値を示す。
第７表の鋼板ではＥワイヤを用いｋ＝40重量％の
場合（実施例）以外は本発明の範囲を満たさなか
つた。第10表には−20℃における溶接金属の吸収
エネルギーを示すが、Ｅワイヤ、ｋ＝40重量％
（実施例）以外はこれに比し低位である。
【表】
【表】
【表】
本発明の効果を説明する。
本発明により高価なMoの一部をCrに代替する
ことが可能となり、安価な高性能高靭性のサブマ
ージアーク溶接用ワイヤによる溶接が可能となつ
た。 MoをCrに代替することによる原料コストの低
減代ΔRはMo単独添加の吸収エネルギ飽和条件
である0.3重量％添加と比較し、 ΔR＝RMO（0.3−ｘ）−Rcr・ｙ ここに、 RMO；Mo原料費 ｘ；Mo量 Rcr；Cr原料費 ｙ；Cr量 で示される。 一方最良の吸収エネルギーを与えるMo、Crの
複合添加条件を本発明の範囲の中で選べばコスト
ミニマム組成が得られる。先に実施例で示したワ
イヤ組成はこれを満足する組成であり、 RMO＝3500（円／0.1重量％トン） Rcr＝630（円／0.1重量％トン） とすれば、 ΔR＝8600円／トン の原料コスト減を得ることができる。
ことが可能となり、安価な高性能高靭性のサブマ
ージアーク溶接用ワイヤによる溶接が可能となつ
た。 MoをCrに代替することによる原料コストの低
減代ΔRはMo単独添加の吸収エネルギ飽和条件
である0.3重量％添加と比較し、 ΔR＝RMO（0.3−ｘ）−Rcr・ｙ ここに、 RMO；Mo原料費 ｘ；Mo量 Rcr；Cr原料費 ｙ；Cr量 で示される。 一方最良の吸収エネルギーを与えるMo、Crの
複合添加条件を本発明の範囲の中で選べばコスト
ミニマム組成が得られる。先に実施例で示したワ
イヤ組成はこれを満足する組成であり、 RMO＝3500（円／0.1重量％トン） Rcr＝630（円／0.1重量％トン） とすれば、 ΔR＝8600円／トン の原料コスト減を得ることができる。
第１図はMo、Crの複合添加時の溶接金属の−
20℃における低温靭性を示すグラフ、第２図は
Cr、Moをそれぞれ単独添加した時の溶接金属の
−20℃における低温靭性を示すグラフ、第３図は
溶接用ワイヤ中のMo、Crの溶接金属中への歩留
りを示すグラフ、第４図は１層パスサブマージア
ーク溶接時の母材希釈率を示すグラフである。
20℃における低温靭性を示すグラフ、第２図は
Cr、Moをそれぞれ単独添加した時の溶接金属の
−20℃における低温靭性を示すグラフ、第３図は
溶接用ワイヤ中のMo、Crの溶接金属中への歩留
りを示すグラフ、第４図は１層パスサブマージア
ーク溶接時の母材希釈率を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ クロム及びMoを含有する母材をサブマージ
アーク溶接して、−20℃以上の低温靭性に優れた
溶接金属を得るに当り、 Ｃ＝0.06〜0.09重量％、 Si＝0.2〜0.4重量％、 Mn＝1.5〜2.2重量％、 Ｐ≦0.018重量％、 Ｓ≦0.004重量％、 Ti＝0.18〜0.25重量％、 Ｎ≦0.005重量％と さらに溶接金属中の〔Mo％〕×〔Cr％〕が70×
10-4〜200×10-4になるように、下記式(1)、(2)、
(3)の条件を満足するCr、Moを含有し、残余鉄と
0.14重量％以下の不可避的元素から成るワイヤを
用いてサブマージアーク溶接を行うことを特徴と
するサブマージアーク溶接方法。 〔Mo％〕＝ｋ〔Mo％〕ｐ＋（１−ｋ）〔Mo重量
％〕ｗ ……(1) 〔Cr％〕＝ｋ〔Cr％〕ｐ＋（１−ｋ）〔Cr％〕ｗ
……(2) 〔Mo％〕≧0.05 ……(3) ここに、 〔Mo％〕：溶接金属中のMo含有量（重量％） 〔Cr％〕：溶接金属中のCr含有量（重量％） ｋ：母材希釈率（＝母材溶融量／溶接金属量） 〔Mo％〕ｐ：母材中のMo含有量（重量％） 〔Cr％〕ｐ：母材中のCr含有量（重量％） 〔Mo％〕ｗ：ワイヤ中のMo含有量（重量％） 〔Cr％〕ｗ：ワイヤのCr含有量（重量％）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10272085A JPH0237831B2 (ja) | 1985-05-16 | 1985-05-16 | Sabumaajiaakuyosetsuhoho |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10272085A JPH0237831B2 (ja) | 1985-05-16 | 1985-05-16 | Sabumaajiaakuyosetsuhoho |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61262485A JPS61262485A (ja) | 1986-11-20 |
| JPH0237831B2 true JPH0237831B2 (ja) | 1990-08-27 |
Family
ID=14335100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10272085A Expired - Lifetime JPH0237831B2 (ja) | 1985-05-16 | 1985-05-16 | Sabumaajiaakuyosetsuhoho |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0237831B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100366375C (zh) * | 2004-06-29 | 2008-02-06 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种高强耐候埋弧焊丝 |
| CN107971610B (zh) * | 2017-11-16 | 2020-04-07 | 武汉钢铁有限公司 | 高Ti超高强钢专用气体保护焊接工艺 |
-
1985
- 1985-05-16 JP JP10272085A patent/JPH0237831B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61262485A (ja) | 1986-11-20 |
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