JPH0518679B2 - - Google Patents
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- JPH0518679B2 JPH0518679B2 JP60079787A JP7978785A JPH0518679B2 JP H0518679 B2 JPH0518679 B2 JP H0518679B2 JP 60079787 A JP60079787 A JP 60079787A JP 7978785 A JP7978785 A JP 7978785A JP H0518679 B2 JPH0518679 B2 JP H0518679B2
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〔産業上の利用分野〕
本発明は、ステンレス鋼溶接材料に係り、さら
に詳しくはオーステナイト系ステンレス鋼の溶接
において、溶接部の機械的性質が良好なオーステ
ナイト系ステンレス鋼用フラツクス入りワイヤに
関する。 〔従来の技術〕 ステンレス鋼の溶接分野においても、半自動化
や自動化が進み、フラツクス入りワイヤの使用が
普及しつつある。しかるに上記ワイヤにはスラグ
形成剤やアーク安定剤として各種の金属酸化物が
ワイヤ外皮に内包されており、シールドガスとし
て100％CO2ガスや80％Ar＋20％CO2の混合ガス
を併用するため、ソリツドワイヤと不活性ガスを
組合せたMIG溶接法とくらべると、溶接作業性
が優れる反面、溶着金属中の酸素量が多くなり易
く、低温靱性が劣つていた。そのため、これまで
のフラツクス入りワイヤは、極低温液化ガスの圧
力容器や配管などに使用されるオーステナイト系
ステンレス鋼の溶接には不向なものとなつてい
る。 オーステナイト系ステンレス鋼溶着金属の低温
靱性を高める重要な因子として、溶着金属中のＣ
およびフエライト量、さらには酸素量が強い影響
下にあることは、公知の事実となつており、例え
ば、特開昭59−10493号公報には極低温用オース
テナイト系ステンレス鋼用のMIG溶接において、
ワイヤ中のＣ，Si，Mn，Ｐ，Ｓ，Ni，希土類元
素、Ｏ，Ｎ，Cr，Moを規制し、さらに純Arシー
ルドガスによる溶着金属の低酸素化とδフエライ
ト量の規制により、優れた低温靱性が得られる事
が開示されている。 しかし、この方法はソリツドワイヤを使用する
MIG溶接法であり、フラツクス入りワイヤのよ
うな優れた溶接作業性は得られない。 またフラツクス入りワイヤによるCO2および
MAG溶接では、ソリツドワイヤによるMIG，
TIG溶接、被覆アーク溶接、あるいは潜弧溶接等
他の溶接法にくらべ溶着金属中の酸素量が極めて
高く、このような酸素量の高い溶着金属において
は、フエライト量の低減を計つても、低温靱性へ
の効果は極めて小さく、しかもフエライト量を低
減しすぎると高温割れが発生しやすくなり、問題
を解決するまでに到らない。 さらに、溶着金属の酸素量を低減する方法とし
て、スラグの塩基度調整や脱酸剤の使用などが一
般に知られているが、フラツクス入りワイヤの場
合、これらの方法は溶接作業性に著しく影響する
ため、良好な溶接作業性を損わずに、溶着金属中
の酸素量を優れた低温靱性を得る程度まで低減す
る事は不可能であつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、前述の状況に鑑み、オーステナイト
系ステンレス鋼の溶接において下向、横向、水平
すみ肉、立向の全姿勢溶接が可能で、しかも溶着
金属が低温靱性に優れ、且つ溶接金属は耐高温割
れ性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼用フ
ラツクス入りワイヤを得ることをその課題とす
る。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、ワイヤ外皮中のＣとＮおよびその合
計（Ｃ＋Ｎ）を適量とし、ワイヤにSi単独、また
はSiとTi，Zr，Ａ，Ｍｇの１種または２種以
上を複合添加し、さらに充填フラツクスのSiO2、
アルカリ金属弗化物、TiO2および／又はZrO2を
適量とし、FeおよびMnの酸化物量を規制するこ
とによつて前述の課題を達成する。 即ち、本発明は、C0.025％（重量％．以下同
じ）、N0.035％以下を含有し、かつ（Ｃ＋Ｎ）が
0.005〜0.040％であるステンレス鋼を管状に成形
した外皮の内部に、ワイヤ全重量比で、SiO20.1
〜3.0％、アルカリ金属弗化物0.1〜２％、TiO2お
よび／またはZrO2４〜15％を含有し、かつFeお
よびMnの酸化物の合計が1.0％以下であるフラツ
クスを充填し、さらにワイヤ外皮と充填フラツク
スのSiが、または、SiとTi，Zr，Ａ，Ｍｇの
１種または２種以上の複合添加の合計が、ワイヤ
全重量比で0.3〜1.5％含有されているオーステナ
イト系ステンレス鋼用フラツクス入りワイヤを提
供する。 以下に本発明について詳細に説明する。 まず、本発明にいう「フラツクス入りワイヤ」
とは、第１図にその一例を示すようにステンレス
鋼のパイプまたは帯鋼を管状に成形した外皮１の
内部に充填フラツクス２を充填したものである。
なお外皮の形状は第１図以外に帯鋼を外皮として
用い、帯鋼の端面を重ねて管状としたもの、帯鋼
の端面を複雑に内部に折り込んで管状とした形状
など、種々の形状とすることが出来るが、何れも
本発明の趣旨を損うものではない。 本発明は、ワイヤ外皮の（Ｃ＋Ｎ）を0.005〜
0.040％とし、さらにワイヤ外皮と充填フラツク
スの両方から、溶着金属の酸素量を抑制すること
によつて、オーステナイト系ステンレス鋼の全姿
勢溶接での溶着金属の低温靱性が良好で、かつ高
温割れ感受性が鈍感な上、しかも溶接作業性も良
好とすることを可能にする。 次にワイヤ外皮と充填フラツクス成分の限定理
由を述べる。 ワイヤ外皮のＣとＮは溶着金属中に歩留り易
く、溶着金属の諸性能に影響をおよぼし、外皮中
のＣとＮ量の和が0.005％未満の場合、溶着金属
の引張強さが不足し、0.04％を超えると低温靱性
が劣化する。なお、溶着金属中には、ワイヤ外皮
中のＣ以外にも、例えばワイヤ表面の潤滑剤等か
らももたらされる結果、溶接部の耐食性を損うこ
とになるので、ワイヤ外皮中のＣ量は0.025％以
下とする必要がある。またＮ量が過多となると、
スラグが溶着金属表面に焼き付き易くなり、スラ
グはくり性が劣化する傾向が認められるので、外
皮中のＮ量としては、0.035％以下とする必要が
ある。 ワイヤ外皮内部の充填フラツクス成分中、
SiO2は、ワイヤ全重量比で0.1％未満になると被
包性の良いスラグの形成やアークの吹付け強さと
集中性が損わ れるとともに、３％を超えると溶
着金属中の酸素量が増加する。この酸素量は、
Si，Ti，Zr，Ａ，Ｍｇの強脱酸剤の併用によ
つて、ある程度抑制できるが、溶着金属中のSiが
著しく増加することになり、機械的性質が劣化す
るので、0.1〜３％に制限する。なお、SiO2は珪
砂、カリ長石、ジルコンサンド等を単独または複
合で用いるが、その添加方法、形態にかかわらず
SiO2換算値によつてその効果が決定される。 アルカリ金属弗化物は、溶融スラグの凝固温度
を低下し、スラグのはくり性を良好としアークの
安定性を良くする性質があり、0.1％以上の添加
でその効果が発揮されるが、２％を超えるとアー
クの吹付けが弱くなり過ぎて不安定となるので、
0.1〜２％に制限する。 なお、アルカリ金属弗化物とは、LiF，NaF，
K2ZrF6，K2TiF6，KBF4等アルカリ金属あるい
はアルカリ金属化合物の弗化物を指し、単独で用
いても複合で用いてもその効果は同じであるが、
CaF2やＭｇF2のようなアルカリ金属を含まない
金属弗化物は、アークの安定性を劣化するため、
同様な効果は発揮されない。 TiO2，ZrO2は、被包性と追従性の良いスラグ
を形成し、ビード形状を良好にするが、その何れ
か一方を用いるにせよ、両方を併用するにせよ、
４％未満ではスラグ量が不足して、溶融金属を均
一に被包しきれず、ビード形状が劣化し、また15
％を超えると、スラグ量が多くなり過ぎて開先内
の下向溶接でスラグが先行し、スラグ巻込みなど
の欠陥を生じ易く、スラグのはくり性も損われる
ので、４〜15％に制限する。 なお、TiO2はルチール、チタン白、チタン酸
カリ、チタン酸ソーダ等を、ZrO2は酸化ジルコ
ニウムやジルコンサンド等をそれぞれ単独または
複合で用いても、添加量がTiO2およびZrO2に換
算して等量であれば、その効果はいずれも同じで
ある。 Feの酸化物およびMnの酸化物は、いずれも溶
着金属中の酸素量を増加させ、FeおよびMn酸化
物の合計が１％を超えると、Si，Ti，Zr，Ａ，
Ｍｇの脱酸剤を併用しても、溶着金属中の脱酸生
成物が増加し、酸素量を抑制できないので1.0％
以下に制限する。 Siは脱酸剤としての効果があり、主に外皮に添
加するが、他の金属の合金として充填フラツクス
に添加しても良く、外皮と充填フラツクス中のSi
量の合計がワイヤ全重量比で0.3％未満では脱酸
剤として十分な効果は発揮されず、1.5％を超え
ると、溶融金属やスラグの凝固速度が早くなり過
ぎてビード形状が劣化する。また溶着金属中にSi
として歩留り易くなつて、溶着金属の延性も劣化
するので0.3〜1.5％に制限する。 Ti，Zr，Ａ，Ｍｇも脱酸剤として前述のSi
と同じ効果があり、外皮に添加しても、単体また
は他の金属の合金として充填フラツクスに添加し
てもその効果は同じであり、Siと複合してもよ
い。 複合添加の場合、外皮と充填フラツクス中のSi
と、Ti，Zr，Ａ，Ｍｇの１種または２種以上
との合計が0.3％未満では脱酸剤として効果が不
十分であり、1.5％を超えると、溶融金属やスラ
グの凝固速度が早くなり過ぎてビード形状が劣化
する。また脱酸性元素の歩留りが高まつて、溶着
金属の延性も劣化するので0.3〜1.5％に制限す
る。 本発明の構成は上記の通りであるが、この他溶
着金属の成分調整のため、Mn，Cr，Ni，Mo等
を、またスラグの被包性、はく離性、塩基度調
整、アークの安定性等向上のために、Na2Ｏ，
K2Ｏ，Ａ2O3，ＭｇＯ，CaO等を添加すること
ができる。 外皮はオーステナイト系、フエライト系ステン
レス鋼を用いるが、前述のＣとＮを除く成分例を
示すと、オーステナイト系ステンレス鋼はCr16
〜28％、Ni7〜15％を主成分とし、用途により
Moを1.2〜６％、Cu1〜2.5％をそれぞれ単独およ
び両方を含有し、且つ、Mn2.5％以下、Si2％以
下、P0.040％以下、S0.030％以下を含有するもの
である。 また、フエライト系ステンレス鋼はCr11〜27.5
％を主成分とし、用途によりMo0.75〜2.5％、
Ti，Zr，Nbを単体または組合せで0.10〜1.00％
をそれぞれ単独および両方を含有し、且つ、
Mn1.0％以下、Si1.0％以下、P0.040％以下、
S0.030％以下を含有するものである。 なお、パイプを外皮とする場合は、外径５〜15
mm、肉厚0.2〜２mm、帯鋼を用いて外皮を形成す
る場合は、厚さ0.1〜1.0mm、幅５〜12.5mmの帯鋼
を用いて夫々外径1.6〜４mmに成形するのが望ま
しい。 ここで本発明のステンレス鋼フラツクス入りワ
イヤの製造手段について、言及すると、たとえば
外皮を帯鋼より管状に成形する場合には、配合、
攪拌した充填フラツクスをＵ形に成形した溝に満
たした後、丸形に成形し、所定のワイヤ径まで伸
線し、必要に応じて100〜500℃で30分以上乾燥す
るものである。また、外皮がパイプの場合は、フ
ラツクスの充填は、充填フラツクスおよびパイプ
を振動させて充填するが、充填フラツクスを混
合、攪拌したままの粉末で充填すると、充填がス
ムーズに行われず、不均一になつたり、途中でつ
まつて充填不可能になり、均一な充填がむずかし
いが、充填フラツクスを珪酸ソーダや珪酸カリの
水ガラスで湿式混合し、粒状にすることによつ
て、充填フラツクスの流動性が良くなり、充填が
スムーズに行われ均一な充填ができる。珪酸ソー
ダや珪酸カリの水ガラスの添加量は本発明のフラ
ツクス組成の場合、フラツクス100Kgに対して３
〜15程度で十分である。充填を行つた後、所定
のワイヤ径まで伸線する。 〔実施例〕 以下に本発明の実施例を比較例と対比しつつ示
す。 第１表に外皮とするステンレス鋼の化学成分を
示し、第２表に外皮と充填フラツクスの組合せに
よるフラツクス入りワイヤの組成を示す。 外皮の形状および寸法は、フラツクス入りワイ
ヤ（第２表）記号No.１〜19とNo.25〜32は肉厚0.2
mm、幅８mmの帯鋼を外径1.8〜2.6mmφに成形した
外皮を用い、フラツクス入りワイヤ記号No.20，
21，23，24は外径10mmφ、肉厚0.8mmのパイプを
5.5〜7.0mmφに管引きし、夫々フラツクスを充填
後、最終ワイヤ径の1.2mmφに伸線した。 第３表に母材の化学成分を示す。板厚は夫々20
mmと30mmである。 第４表に第２表のフラツクス入りワイヤと第３
表の母材を用いて行なつた下向溶接作業性試験結
果、立向上進溶接作業性試験結果、溶着金属の化
学成分、溶接金属の機械的性質および高温割れ性
試験結果を示す。 なお、下向溶接作業性試験は、ワイヤ径1.2mm
φを用い、溶接電流200A、溶接電圧30V、溶接
速度30cm／min、電源は直流定電圧、極性は逆極
性、シールドガスは100％CO2、ガス流量20／
minとし、第２図に示す開先を溶接して試験し
た。 第２図において、板厚ｔ＝30mm、開先角度θ＝
20°、開先底部の形状Ｒは半径２mmで、ルートフ
エース＝３mm、この時のルートギヤツプは密着
とした。ｂはバツキング材で初層の裏ビードを良
好に形成させるために用いた。 立向溶接作業性試験は、ワイヤ径1.2mmφを用
い、溶接電流150A溶接電圧26V、溶接速度６〜
８cm／min、電源は直流定電圧、極性は逆極性、
シールドガスは100％CO2、ガス流量20／min
とし、第３図に示す開先を溶接して行なつた。 第３図において、板厚ｔ＝20mm、開先角度θ＝
65°、ルートフエース＝1.5mm、ルートギヤツプ
ｇ＝５mmとした。ｂはバツキング材で初層の裏ビ
ードを良好に形成させるために用いた。 溶着金属の化学成分は、第２図の開先を溶接し
たのち、母材を混入しない位置の溶接部より試料
を採取して行なつた。 高温割れ感受性試験は、第２図の開先の初層を
溶接後、染色浸透探傷試験を実施して割れの有無
を調査した。 溶着金属の引張および衝撃試験は、ワイヤ径
1.2mmφを用い、溶接電流200A、溶接電圧30V、
溶接速度30cm／min、電源は直流定電圧、極性は
逆極性、シールドガスは100％CO2、ガス流量20
／minとし、第４，５図に示す開先を溶接して
行なつた。 第４，５図において、板厚ｔ＝20mm、開先角度
θ＝45°、ルートギヤツプｇ＝12mmとし、引張試
験片はJISZ3111A1号を第４図のように採取して
試験した。衝撃試験片はJISZ311Z4号を第５図の
ように採取して試験した。 フラツクス入りワイヤ（第２表、第４表）記号
No.１〜15は比較例であり、No.16〜33は本発明であ
る。 第４表の結果から明らかなように、外皮中の
（Ｃ＋Ｎ）が0.005％未満のNo.１とNo.５のワイヤは
何れも溶着金属の引張強さが低すぎる。 No.２のワイヤは、外皮中のＣが0.025％を超え
ており、溶接部の耐食性が悪い。 No.３のワイヤは、外皮中のSiがワイヤ全重量比
で1.5％を超えているため、ビード形状が悪く、
溶着金属の伸びも低い。 No.４のワイヤは、外皮中のＮが0.035を超えて
おり、スラグのはくり性が悪い。 No.６のワイヤは、外皮中の（Ｃ＋Ｎ）が0.040
％を超えており、−196℃における溶着金属の衝撃
値が低すぎる。 No.７のワイヤは、ワイヤ外皮内部のSiO2が0.1
％未満のため、アークの吹付け強さと集中性が悪
く、スラグの被包性とビード形状が悪い。 No.８のワイヤは、SiO2が３％を超えており、
溶着金属の酸素量が高く、−196℃における衝撃値
も低すぎる。 No.９のワイヤは、アルカリ金属弗化物の合計が
0.1％未満のため、アークの安定性が悪く、スラ
グのはくり性も器い。 No.10のワイヤは、アルカリ金属弗化物の合計が
２％を超えており、アークの吹付けが弱くなり過
ぎてアークが不安定である。 No.11は、TiO2単独添加で、添加量が４％未満
のため、スラグの被包性が悪く、ビードの形状も
悪い。 No.12は、TiO2およびZrO2の複合添加であるが、
添加量が15％を超えており、スラグ量が多くなり
過ぎて下向溶接でスラグが先行しやすく流動性が
悪い。またスラグのはくり性も悪い。 No.13は、Feの酸化物とMnの酸化物の合計が１
％を超えており、溶着金属の酸素量が高く、−196
℃における溶着金属の衝撃値が低い。 No.14は、Si，Ti，Zr，Ａ，Ｍｇの強脱酸剤
の合計が0.3％未満であり、溶着金属の酸素量が
高く、−196℃の溶着金属の衝撃値が低すぎる。 No.15は、Si，Ti，Zr，Ａ，Ｍｇの強脱酸剤
の合計が1.5％を超えており、溶融金属やスラグ
の凝固速度が早くなり過ぎるために、ビード形状
が悪い。また溶着金属の伸びも低すぎる。 これに対して、本発明になるNo.16〜33のワイヤ
は、いずれも全姿勢溶接の作業性が良好で、しか
も−196℃における溶着金属の衝撃値に優れ、且
つ溶接金属は高温割れ試験においても割れがみら
れなかつた。
に詳しくはオーステナイト系ステンレス鋼の溶接
において、溶接部の機械的性質が良好なオーステ
ナイト系ステンレス鋼用フラツクス入りワイヤに
関する。 〔従来の技術〕 ステンレス鋼の溶接分野においても、半自動化
や自動化が進み、フラツクス入りワイヤの使用が
普及しつつある。しかるに上記ワイヤにはスラグ
形成剤やアーク安定剤として各種の金属酸化物が
ワイヤ外皮に内包されており、シールドガスとし
て100％CO2ガスや80％Ar＋20％CO2の混合ガス
を併用するため、ソリツドワイヤと不活性ガスを
組合せたMIG溶接法とくらべると、溶接作業性
が優れる反面、溶着金属中の酸素量が多くなり易
く、低温靱性が劣つていた。そのため、これまで
のフラツクス入りワイヤは、極低温液化ガスの圧
力容器や配管などに使用されるオーステナイト系
ステンレス鋼の溶接には不向なものとなつてい
る。 オーステナイト系ステンレス鋼溶着金属の低温
靱性を高める重要な因子として、溶着金属中のＣ
およびフエライト量、さらには酸素量が強い影響
下にあることは、公知の事実となつており、例え
ば、特開昭59−10493号公報には極低温用オース
テナイト系ステンレス鋼用のMIG溶接において、
ワイヤ中のＣ，Si，Mn，Ｐ，Ｓ，Ni，希土類元
素、Ｏ，Ｎ，Cr，Moを規制し、さらに純Arシー
ルドガスによる溶着金属の低酸素化とδフエライ
ト量の規制により、優れた低温靱性が得られる事
が開示されている。 しかし、この方法はソリツドワイヤを使用する
MIG溶接法であり、フラツクス入りワイヤのよ
うな優れた溶接作業性は得られない。 またフラツクス入りワイヤによるCO2および
MAG溶接では、ソリツドワイヤによるMIG，
TIG溶接、被覆アーク溶接、あるいは潜弧溶接等
他の溶接法にくらべ溶着金属中の酸素量が極めて
高く、このような酸素量の高い溶着金属において
は、フエライト量の低減を計つても、低温靱性へ
の効果は極めて小さく、しかもフエライト量を低
減しすぎると高温割れが発生しやすくなり、問題
を解決するまでに到らない。 さらに、溶着金属の酸素量を低減する方法とし
て、スラグの塩基度調整や脱酸剤の使用などが一
般に知られているが、フラツクス入りワイヤの場
合、これらの方法は溶接作業性に著しく影響する
ため、良好な溶接作業性を損わずに、溶着金属中
の酸素量を優れた低温靱性を得る程度まで低減す
る事は不可能であつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、前述の状況に鑑み、オーステナイト
系ステンレス鋼の溶接において下向、横向、水平
すみ肉、立向の全姿勢溶接が可能で、しかも溶着
金属が低温靱性に優れ、且つ溶接金属は耐高温割
れ性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼用フ
ラツクス入りワイヤを得ることをその課題とす
る。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、ワイヤ外皮中のＣとＮおよびその合
計（Ｃ＋Ｎ）を適量とし、ワイヤにSi単独、また
はSiとTi，Zr，Ａ，Ｍｇの１種または２種以
上を複合添加し、さらに充填フラツクスのSiO2、
アルカリ金属弗化物、TiO2および／又はZrO2を
適量とし、FeおよびMnの酸化物量を規制するこ
とによつて前述の課題を達成する。 即ち、本発明は、C0.025％（重量％．以下同
じ）、N0.035％以下を含有し、かつ（Ｃ＋Ｎ）が
0.005〜0.040％であるステンレス鋼を管状に成形
した外皮の内部に、ワイヤ全重量比で、SiO20.1
〜3.0％、アルカリ金属弗化物0.1〜２％、TiO2お
よび／またはZrO2４〜15％を含有し、かつFeお
よびMnの酸化物の合計が1.0％以下であるフラツ
クスを充填し、さらにワイヤ外皮と充填フラツク
スのSiが、または、SiとTi，Zr，Ａ，Ｍｇの
１種または２種以上の複合添加の合計が、ワイヤ
全重量比で0.3〜1.5％含有されているオーステナ
イト系ステンレス鋼用フラツクス入りワイヤを提
供する。 以下に本発明について詳細に説明する。 まず、本発明にいう「フラツクス入りワイヤ」
とは、第１図にその一例を示すようにステンレス
鋼のパイプまたは帯鋼を管状に成形した外皮１の
内部に充填フラツクス２を充填したものである。
なお外皮の形状は第１図以外に帯鋼を外皮として
用い、帯鋼の端面を重ねて管状としたもの、帯鋼
の端面を複雑に内部に折り込んで管状とした形状
など、種々の形状とすることが出来るが、何れも
本発明の趣旨を損うものではない。 本発明は、ワイヤ外皮の（Ｃ＋Ｎ）を0.005〜
0.040％とし、さらにワイヤ外皮と充填フラツク
スの両方から、溶着金属の酸素量を抑制すること
によつて、オーステナイト系ステンレス鋼の全姿
勢溶接での溶着金属の低温靱性が良好で、かつ高
温割れ感受性が鈍感な上、しかも溶接作業性も良
好とすることを可能にする。 次にワイヤ外皮と充填フラツクス成分の限定理
由を述べる。 ワイヤ外皮のＣとＮは溶着金属中に歩留り易
く、溶着金属の諸性能に影響をおよぼし、外皮中
のＣとＮ量の和が0.005％未満の場合、溶着金属
の引張強さが不足し、0.04％を超えると低温靱性
が劣化する。なお、溶着金属中には、ワイヤ外皮
中のＣ以外にも、例えばワイヤ表面の潤滑剤等か
らももたらされる結果、溶接部の耐食性を損うこ
とになるので、ワイヤ外皮中のＣ量は0.025％以
下とする必要がある。またＮ量が過多となると、
スラグが溶着金属表面に焼き付き易くなり、スラ
グはくり性が劣化する傾向が認められるので、外
皮中のＮ量としては、0.035％以下とする必要が
ある。 ワイヤ外皮内部の充填フラツクス成分中、
SiO2は、ワイヤ全重量比で0.1％未満になると被
包性の良いスラグの形成やアークの吹付け強さと
集中性が損わ れるとともに、３％を超えると溶
着金属中の酸素量が増加する。この酸素量は、
Si，Ti，Zr，Ａ，Ｍｇの強脱酸剤の併用によ
つて、ある程度抑制できるが、溶着金属中のSiが
著しく増加することになり、機械的性質が劣化す
るので、0.1〜３％に制限する。なお、SiO2は珪
砂、カリ長石、ジルコンサンド等を単独または複
合で用いるが、その添加方法、形態にかかわらず
SiO2換算値によつてその効果が決定される。 アルカリ金属弗化物は、溶融スラグの凝固温度
を低下し、スラグのはくり性を良好としアークの
安定性を良くする性質があり、0.1％以上の添加
でその効果が発揮されるが、２％を超えるとアー
クの吹付けが弱くなり過ぎて不安定となるので、
0.1〜２％に制限する。 なお、アルカリ金属弗化物とは、LiF，NaF，
K2ZrF6，K2TiF6，KBF4等アルカリ金属あるい
はアルカリ金属化合物の弗化物を指し、単独で用
いても複合で用いてもその効果は同じであるが、
CaF2やＭｇF2のようなアルカリ金属を含まない
金属弗化物は、アークの安定性を劣化するため、
同様な効果は発揮されない。 TiO2，ZrO2は、被包性と追従性の良いスラグ
を形成し、ビード形状を良好にするが、その何れ
か一方を用いるにせよ、両方を併用するにせよ、
４％未満ではスラグ量が不足して、溶融金属を均
一に被包しきれず、ビード形状が劣化し、また15
％を超えると、スラグ量が多くなり過ぎて開先内
の下向溶接でスラグが先行し、スラグ巻込みなど
の欠陥を生じ易く、スラグのはくり性も損われる
ので、４〜15％に制限する。 なお、TiO2はルチール、チタン白、チタン酸
カリ、チタン酸ソーダ等を、ZrO2は酸化ジルコ
ニウムやジルコンサンド等をそれぞれ単独または
複合で用いても、添加量がTiO2およびZrO2に換
算して等量であれば、その効果はいずれも同じで
ある。 Feの酸化物およびMnの酸化物は、いずれも溶
着金属中の酸素量を増加させ、FeおよびMn酸化
物の合計が１％を超えると、Si，Ti，Zr，Ａ，
Ｍｇの脱酸剤を併用しても、溶着金属中の脱酸生
成物が増加し、酸素量を抑制できないので1.0％
以下に制限する。 Siは脱酸剤としての効果があり、主に外皮に添
加するが、他の金属の合金として充填フラツクス
に添加しても良く、外皮と充填フラツクス中のSi
量の合計がワイヤ全重量比で0.3％未満では脱酸
剤として十分な効果は発揮されず、1.5％を超え
ると、溶融金属やスラグの凝固速度が早くなり過
ぎてビード形状が劣化する。また溶着金属中にSi
として歩留り易くなつて、溶着金属の延性も劣化
するので0.3〜1.5％に制限する。 Ti，Zr，Ａ，Ｍｇも脱酸剤として前述のSi
と同じ効果があり、外皮に添加しても、単体また
は他の金属の合金として充填フラツクスに添加し
てもその効果は同じであり、Siと複合してもよ
い。 複合添加の場合、外皮と充填フラツクス中のSi
と、Ti，Zr，Ａ，Ｍｇの１種または２種以上
との合計が0.3％未満では脱酸剤として効果が不
十分であり、1.5％を超えると、溶融金属やスラ
グの凝固速度が早くなり過ぎてビード形状が劣化
する。また脱酸性元素の歩留りが高まつて、溶着
金属の延性も劣化するので0.3〜1.5％に制限す
る。 本発明の構成は上記の通りであるが、この他溶
着金属の成分調整のため、Mn，Cr，Ni，Mo等
を、またスラグの被包性、はく離性、塩基度調
整、アークの安定性等向上のために、Na2Ｏ，
K2Ｏ，Ａ2O3，ＭｇＯ，CaO等を添加すること
ができる。 外皮はオーステナイト系、フエライト系ステン
レス鋼を用いるが、前述のＣとＮを除く成分例を
示すと、オーステナイト系ステンレス鋼はCr16
〜28％、Ni7〜15％を主成分とし、用途により
Moを1.2〜６％、Cu1〜2.5％をそれぞれ単独およ
び両方を含有し、且つ、Mn2.5％以下、Si2％以
下、P0.040％以下、S0.030％以下を含有するもの
である。 また、フエライト系ステンレス鋼はCr11〜27.5
％を主成分とし、用途によりMo0.75〜2.5％、
Ti，Zr，Nbを単体または組合せで0.10〜1.00％
をそれぞれ単独および両方を含有し、且つ、
Mn1.0％以下、Si1.0％以下、P0.040％以下、
S0.030％以下を含有するものである。 なお、パイプを外皮とする場合は、外径５〜15
mm、肉厚0.2〜２mm、帯鋼を用いて外皮を形成す
る場合は、厚さ0.1〜1.0mm、幅５〜12.5mmの帯鋼
を用いて夫々外径1.6〜４mmに成形するのが望ま
しい。 ここで本発明のステンレス鋼フラツクス入りワ
イヤの製造手段について、言及すると、たとえば
外皮を帯鋼より管状に成形する場合には、配合、
攪拌した充填フラツクスをＵ形に成形した溝に満
たした後、丸形に成形し、所定のワイヤ径まで伸
線し、必要に応じて100〜500℃で30分以上乾燥す
るものである。また、外皮がパイプの場合は、フ
ラツクスの充填は、充填フラツクスおよびパイプ
を振動させて充填するが、充填フラツクスを混
合、攪拌したままの粉末で充填すると、充填がス
ムーズに行われず、不均一になつたり、途中でつ
まつて充填不可能になり、均一な充填がむずかし
いが、充填フラツクスを珪酸ソーダや珪酸カリの
水ガラスで湿式混合し、粒状にすることによつ
て、充填フラツクスの流動性が良くなり、充填が
スムーズに行われ均一な充填ができる。珪酸ソー
ダや珪酸カリの水ガラスの添加量は本発明のフラ
ツクス組成の場合、フラツクス100Kgに対して３
〜15程度で十分である。充填を行つた後、所定
のワイヤ径まで伸線する。 〔実施例〕 以下に本発明の実施例を比較例と対比しつつ示
す。 第１表に外皮とするステンレス鋼の化学成分を
示し、第２表に外皮と充填フラツクスの組合せに
よるフラツクス入りワイヤの組成を示す。 外皮の形状および寸法は、フラツクス入りワイ
ヤ（第２表）記号No.１〜19とNo.25〜32は肉厚0.2
mm、幅８mmの帯鋼を外径1.8〜2.6mmφに成形した
外皮を用い、フラツクス入りワイヤ記号No.20，
21，23，24は外径10mmφ、肉厚0.8mmのパイプを
5.5〜7.0mmφに管引きし、夫々フラツクスを充填
後、最終ワイヤ径の1.2mmφに伸線した。 第３表に母材の化学成分を示す。板厚は夫々20
mmと30mmである。 第４表に第２表のフラツクス入りワイヤと第３
表の母材を用いて行なつた下向溶接作業性試験結
果、立向上進溶接作業性試験結果、溶着金属の化
学成分、溶接金属の機械的性質および高温割れ性
試験結果を示す。 なお、下向溶接作業性試験は、ワイヤ径1.2mm
φを用い、溶接電流200A、溶接電圧30V、溶接
速度30cm／min、電源は直流定電圧、極性は逆極
性、シールドガスは100％CO2、ガス流量20／
minとし、第２図に示す開先を溶接して試験し
た。 第２図において、板厚ｔ＝30mm、開先角度θ＝
20°、開先底部の形状Ｒは半径２mmで、ルートフ
エース＝３mm、この時のルートギヤツプは密着
とした。ｂはバツキング材で初層の裏ビードを良
好に形成させるために用いた。 立向溶接作業性試験は、ワイヤ径1.2mmφを用
い、溶接電流150A溶接電圧26V、溶接速度６〜
８cm／min、電源は直流定電圧、極性は逆極性、
シールドガスは100％CO2、ガス流量20／min
とし、第３図に示す開先を溶接して行なつた。 第３図において、板厚ｔ＝20mm、開先角度θ＝
65°、ルートフエース＝1.5mm、ルートギヤツプ
ｇ＝５mmとした。ｂはバツキング材で初層の裏ビ
ードを良好に形成させるために用いた。 溶着金属の化学成分は、第２図の開先を溶接し
たのち、母材を混入しない位置の溶接部より試料
を採取して行なつた。 高温割れ感受性試験は、第２図の開先の初層を
溶接後、染色浸透探傷試験を実施して割れの有無
を調査した。 溶着金属の引張および衝撃試験は、ワイヤ径
1.2mmφを用い、溶接電流200A、溶接電圧30V、
溶接速度30cm／min、電源は直流定電圧、極性は
逆極性、シールドガスは100％CO2、ガス流量20
／minとし、第４，５図に示す開先を溶接して
行なつた。 第４，５図において、板厚ｔ＝20mm、開先角度
θ＝45°、ルートギヤツプｇ＝12mmとし、引張試
験片はJISZ3111A1号を第４図のように採取して
試験した。衝撃試験片はJISZ311Z4号を第５図の
ように採取して試験した。 フラツクス入りワイヤ（第２表、第４表）記号
No.１〜15は比較例であり、No.16〜33は本発明であ
る。 第４表の結果から明らかなように、外皮中の
（Ｃ＋Ｎ）が0.005％未満のNo.１とNo.５のワイヤは
何れも溶着金属の引張強さが低すぎる。 No.２のワイヤは、外皮中のＣが0.025％を超え
ており、溶接部の耐食性が悪い。 No.３のワイヤは、外皮中のSiがワイヤ全重量比
で1.5％を超えているため、ビード形状が悪く、
溶着金属の伸びも低い。 No.４のワイヤは、外皮中のＮが0.035を超えて
おり、スラグのはくり性が悪い。 No.６のワイヤは、外皮中の（Ｃ＋Ｎ）が0.040
％を超えており、−196℃における溶着金属の衝撃
値が低すぎる。 No.７のワイヤは、ワイヤ外皮内部のSiO2が0.1
％未満のため、アークの吹付け強さと集中性が悪
く、スラグの被包性とビード形状が悪い。 No.８のワイヤは、SiO2が３％を超えており、
溶着金属の酸素量が高く、−196℃における衝撃値
も低すぎる。 No.９のワイヤは、アルカリ金属弗化物の合計が
0.1％未満のため、アークの安定性が悪く、スラ
グのはくり性も器い。 No.10のワイヤは、アルカリ金属弗化物の合計が
２％を超えており、アークの吹付けが弱くなり過
ぎてアークが不安定である。 No.11は、TiO2単独添加で、添加量が４％未満
のため、スラグの被包性が悪く、ビードの形状も
悪い。 No.12は、TiO2およびZrO2の複合添加であるが、
添加量が15％を超えており、スラグ量が多くなり
過ぎて下向溶接でスラグが先行しやすく流動性が
悪い。またスラグのはくり性も悪い。 No.13は、Feの酸化物とMnの酸化物の合計が１
％を超えており、溶着金属の酸素量が高く、−196
℃における溶着金属の衝撃値が低い。 No.14は、Si，Ti，Zr，Ａ，Ｍｇの強脱酸剤
の合計が0.3％未満であり、溶着金属の酸素量が
高く、−196℃の溶着金属の衝撃値が低すぎる。 No.15は、Si，Ti，Zr，Ａ，Ｍｇの強脱酸剤
の合計が1.5％を超えており、溶融金属やスラグ
の凝固速度が早くなり過ぎるために、ビード形状
が悪い。また溶着金属の伸びも低すぎる。 これに対して、本発明になるNo.16〜33のワイヤ
は、いずれも全姿勢溶接の作業性が良好で、しか
も−196℃における溶着金属の衝撃値に優れ、且
つ溶接金属は高温割れ試験においても割れがみら
れなかつた。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
以上説明したように、本発明におけるフラツク
ス入りワイヤは、ワイヤ外皮中のＣとＮおよび
（Ｃ＋Ｎ）を適量とし、ワイヤ外皮と充填フラツ
クス中にSi単独あるいはSiとTi，Zr，Ａ，Ｍ
ｇの１種または２種以上を複合添加し、さらに充
填フラツクスのSiO2、アルカリ金属弗化物、
TiO2および／またはZrO2を適量とし、Feおよび
Mnの酸化物量を規制することによつて、これら
の成分の相乗効果が顕著に現れ、オーステナイト
系ステンレス鋼の全姿勢溶接において、溶着金属
の低温靱性とその他の機械的性質が良好で、且つ
高温割れ感受性が鈍感でしかも、アークの安定
性、スラグのはくり性、ビードの形状など溶接作
業性に優れた健全な溶接部が得られる。
ス入りワイヤは、ワイヤ外皮中のＣとＮおよび
（Ｃ＋Ｎ）を適量とし、ワイヤ外皮と充填フラツ
クス中にSi単独あるいはSiとTi，Zr，Ａ，Ｍ
ｇの１種または２種以上を複合添加し、さらに充
填フラツクスのSiO2、アルカリ金属弗化物、
TiO2および／またはZrO2を適量とし、Feおよび
Mnの酸化物量を規制することによつて、これら
の成分の相乗効果が顕著に現れ、オーステナイト
系ステンレス鋼の全姿勢溶接において、溶着金属
の低温靱性とその他の機械的性質が良好で、且つ
高温割れ感受性が鈍感でしかも、アークの安定
性、スラグのはくり性、ビードの形状など溶接作
業性に優れた健全な溶接部が得られる。
第１図は、フラツクス入りワイヤの形状例を示
す断面図、第２図は、下向溶接作業性試験用開先
形状を示す図、第３図は、立向上進溶接作業性試
験用開先形状を示す図、第４図は、溶着金属の引
張試験用開先形状を示す図、第５図は、溶着金属
の衝撃試験用開先形状を示す図である。 １……外皮、２……充填フラツクス、Ｒ……開
先底部の半径、……ルートフエース、ｂ……バ
ツキング材、ｇ……ルートギヤツプ、ｔ……板
厚、θ……開先角度。
す断面図、第２図は、下向溶接作業性試験用開先
形状を示す図、第３図は、立向上進溶接作業性試
験用開先形状を示す図、第４図は、溶着金属の引
張試験用開先形状を示す図、第５図は、溶着金属
の衝撃試験用開先形状を示す図である。 １……外皮、２……充填フラツクス、Ｒ……開
先底部の半径、……ルートフエース、ｂ……バ
ツキング材、ｇ……ルートギヤツプ、ｔ……板
厚、θ……開先角度。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ C0.025％（重量％．以下同じ）以下、
N0.035％以下を含有し、かつ（Ｃ＋Ｎ）が0.005
〜0.040％であるステンレス鋼を管状に成形した
外皮の内部に、ワイヤ全重量比で、SiO20.1〜３
％、アルカリ金属弗化物0.1〜２％、TiO2およ
び／またはZrO2４〜15％を含有し、かつFeおよ
びMnの酸化物の合計が1.0％以下であるフラツク
スを充填し、さらにワイヤ外皮と充填フラツクス
のSiがワイヤ全重量比で0.3〜1.5％含有されてい
ることを特徴とするオーステナイト系ステンレス
鋼用フラツクス入りワイヤ。 ２ C0.025％（重量％．以下同じ）、N0.035％以
下を含有し、かつ（Ｃ＋Ｎ）が0.005〜0.040％で
あるステンレス鋼を管状に成形した外皮の内部
に、ワイヤ全重量比で、SiO20.1〜３％、アルカ
リ金属弗化物0.1〜２％、TiO2および／または
ZrO2４〜15％を含有し、かつFeおよびMnの酸化
物の合計が1.0％以下であるフラツクスを充填し、
さらにワイヤ外皮と充填フラツクスのSiとTi，
Zr，Ａ，Ｍｇの１種もしくは２種以上との合
計がワイヤ全重量比で0.3〜1.5％含有されている
ことを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼
用フラツクス入りワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7978785A JPS61238495A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | オ−ステナイト系ステンレス鋼用フラツクス入りワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7978785A JPS61238495A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | オ−ステナイト系ステンレス鋼用フラツクス入りワイヤ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61238495A JPS61238495A (ja) | 1986-10-23 |
| JPH0518679B2 true JPH0518679B2 (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=13699921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7978785A Granted JPS61238495A (ja) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | オ−ステナイト系ステンレス鋼用フラツクス入りワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61238495A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0783952B2 (ja) * | 1989-08-25 | 1995-09-13 | 株式会社神戸製鋼所 | ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ |
| US5219425A (en) * | 1989-08-25 | 1993-06-15 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Flux containing wire for use in stainless steel welding |
| JP3017059B2 (ja) * | 1995-10-25 | 2000-03-06 | 株式会社神戸製鋼所 | Ｃｒ−Ｎｉ系ステンレス鋼溶接用高窒素フラックス入りワイヤ |
| KR100411477B1 (ko) * | 2001-12-18 | 2003-12-18 | 고려용접봉 주식회사 | 오스테나이트계 스테인리스 용접용 메탈 코어드 와이어 |
| US8168922B2 (en) * | 2004-10-18 | 2012-05-01 | Lincoln Global, Inc. | Self-shielded flux cored electrode |
| JP5662086B2 (ja) * | 2010-09-03 | 2015-01-28 | 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 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS555150A (en) * | 1978-06-28 | 1980-01-16 | Nippon Oil & Fats Co Ltd | Flux for band welding of austenite base stainless steel |
| JPS5686699A (en) * | 1979-12-17 | 1981-07-14 | Nippon Steel Corp | Production of wire incorporating stainless steel flux for gas shield arc welding |
| JPS59212192A (ja) * | 1983-05-16 | 1984-12-01 | Nippon Steel Corp | ステンレス鋼フラツクス入りワイヤ |
-
1985
- 1985-04-15 JP JP7978785A patent/JPS61238495A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61238495A (ja) | 1986-10-23 |
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