JPH07106470B2 - 低水素系被覆アーク溶接棒 - Google Patents
低水素系被覆アーク溶接棒Info
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- JPH07106470B2 JPH07106470B2 JP10943191A JP10943191A JPH07106470B2 JP H07106470 B2 JPH07106470 B2 JP H07106470B2 JP 10943191 A JP10943191 A JP 10943191A JP 10943191 A JP10943191 A JP 10943191A JP H07106470 B2 JPH07106470 B2 JP H07106470B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接作業性、機械的性
能に優れた高張力鋼用低水素系被覆アーク溶接棒に関す
るものである。
能に優れた高張力鋼用低水素系被覆アーク溶接棒に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より低水素系被覆アーク溶接棒は、
造船、車両、建築、橋梁、各種圧力容器及び海洋構造物
など、特に機械的性質が重要視される溶接構造物に広く
使用されている。然し、鋼材の機械的性質の技術水準の
向上に伴って、上記溶接棒ではその目的を充分果すこと
が困難となってきた。
造船、車両、建築、橋梁、各種圧力容器及び海洋構造物
など、特に機械的性質が重要視される溶接構造物に広く
使用されている。然し、鋼材の機械的性質の技術水準の
向上に伴って、上記溶接棒ではその目的を充分果すこと
が困難となってきた。
【０００３】溶接金属の靱性向上対策としては、例えば
特公平２−４２３１２号公報においては、Ｎｉを添加
し、かつＭｎとＮｉの合計を限定することによって、靱
性を向上させているが、平均値的には高靱性が得られて
も安定化すなわち、バラツキの点から充分な方法とはい
い難いという問題点を残している。一方、特開昭６３−
２４２４９１号公報には、Ｃｒ−Ｍｏ系高温用鋼用低水
素系被覆アーク溶接棒にＭｇを添加して溶接金属中の酸
素量を低減し、組織を微細化して耐割れ性、溶接金属の
延性を向上させる技術が開示されているが、高強度、高
靱性化に対して不十分である。
特公平２−４２３１２号公報においては、Ｎｉを添加
し、かつＭｎとＮｉの合計を限定することによって、靱
性を向上させているが、平均値的には高靱性が得られて
も安定化すなわち、バラツキの点から充分な方法とはい
い難いという問題点を残している。一方、特開昭６３−
２４２４９１号公報には、Ｃｒ−Ｍｏ系高温用鋼用低水
素系被覆アーク溶接棒にＭｇを添加して溶接金属中の酸
素量を低減し、組織を微細化して耐割れ性、溶接金属の
延性を向上させる技術が開示されているが、高強度、高
靱性化に対して不十分である。
【０００４】溶接金属の耐割れ性については、６０キロ
以上の高張力鋼が常用されるに至り、溶接金属の拡散性
水素量に起因する低温割れがしばしば発生して問題とな
ることがある。この低温割れの現象を防止するには、高
温まで予熱を行わなければならず、現場施工の面からも
問題があった。さらに、一般に高強度にすればするほど
溶接金属の靱性は低下する傾向にある。これら機械的性
能を向上させるためには、溶接金属の酸素を低減させる
技術が知られている。溶接金属の酸素量を低減させるに
は、前記のように強脱酸剤である金属Ｍｇ粉を添加する
方法があるが、耐割れ性を向上させるために被覆アーク
溶接棒は拡散性水素量を低減させる必要がある。そのた
めに高温乾燥を行っているが金属Ｍｇ粉が酸化してしま
い、本来の酸素低減の機能を発揮しないことが判明し
た。
以上の高張力鋼が常用されるに至り、溶接金属の拡散性
水素量に起因する低温割れがしばしば発生して問題とな
ることがある。この低温割れの現象を防止するには、高
温まで予熱を行わなければならず、現場施工の面からも
問題があった。さらに、一般に高強度にすればするほど
溶接金属の靱性は低下する傾向にある。これら機械的性
能を向上させるためには、溶接金属の酸素を低減させる
技術が知られている。溶接金属の酸素量を低減させるに
は、前記のように強脱酸剤である金属Ｍｇ粉を添加する
方法があるが、耐割れ性を向上させるために被覆アーク
溶接棒は拡散性水素量を低減させる必要がある。そのた
めに高温乾燥を行っているが金属Ｍｇ粉が酸化してしま
い、本来の酸素低減の機能を発揮しないことが判明し
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は高張力鋼の溶
接において、耐割れ性を向上させ、高強度かつ靱性の良
好な溶接金属を得ることのできる低水素系被覆アーク溶
接棒を提供するものである。
接において、耐割れ性を向上させ、高強度かつ靱性の良
好な溶接金属を得ることのできる低水素系被覆アーク溶
接棒を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】以上のような状況から本
発明者等は低水素系被覆アーク溶接棒の溶接金属性能の
健全性についてＭｇ化合物の種類の面から鋭意研究を進
めてきた。その結果、使用するＭｇ化合物をＭｇ2 Ｓｉ
に限定することにより、本発明を成したものである。
発明者等は低水素系被覆アーク溶接棒の溶接金属性能の
健全性についてＭｇ化合物の種類の面から鋭意研究を進
めてきた。その結果、使用するＭｇ化合物をＭｇ2 Ｓｉ
に限定することにより、本発明を成したものである。
【０００７】すなわち、本発明の要旨はＭｇ2 Ｓｉ：
０．１〜１０重量％、金属炭酸塩：２５〜６０重量％、
金属弗化物：５〜３０重量％、その他に上記以外のアー
ク安定剤、スラグ生成剤、脱酸剤、合金剤、粘結剤を含
む被覆剤を鋼心線に塗装したものであり、さらにはＭｇ
2 Ｓｉの平均粒径を４０〜１８０μｍとしたことを特徴
とする低水素系被覆アーク溶接棒にある。
０．１〜１０重量％、金属炭酸塩：２５〜６０重量％、
金属弗化物：５〜３０重量％、その他に上記以外のアー
ク安定剤、スラグ生成剤、脱酸剤、合金剤、粘結剤を含
む被覆剤を鋼心線に塗装したものであり、さらにはＭｇ
2 Ｓｉの平均粒径を４０〜１８０μｍとしたことを特徴
とする低水素系被覆アーク溶接棒にある。
【０００８】なお、本発明で用いる心線はＣ：０．１５
重量％以下、Ｓｉ：０．５重量％以下、Ｍｎ：１．７重
量％以下、Ｐ：０．０１重量％以下、Ｓ：０．０１重量
％以下、Ｃｕ：０．１重量％以下、残部がＦｅおよび不
可避不純物から成るものを使用すればよい。
重量％以下、Ｓｉ：０．５重量％以下、Ｍｎ：１．７重
量％以下、Ｐ：０．０１重量％以下、Ｓ：０．０１重量
％以下、Ｃｕ：０．１重量％以下、残部がＦｅおよび不
可避不純物から成るものを使用すればよい。
【０００９】
【作用】以下に本発明における成分組成限定の理由を詳
細に説明する。 Ｍｇ2 Ｓｉ：０．１〜１０重量％ Ｍｇ2 Ｓｉは、溶接金属中の酸素量を低減し、溶接金属
の靱性を向上し、かつ安定させることができる。Ｍｇ2
Ｓｉは、金属Ｍｇ粉に比べ高温でも安定であり、高温乾
燥にも分解することがなく、アーク溶接中に十分強脱酸
剤としての機能を果すことができる。さらに、アークの
安定性を向上させる働きもある。
細に説明する。 Ｍｇ2 Ｓｉ：０．１〜１０重量％ Ｍｇ2 Ｓｉは、溶接金属中の酸素量を低減し、溶接金属
の靱性を向上し、かつ安定させることができる。Ｍｇ2
Ｓｉは、金属Ｍｇ粉に比べ高温でも安定であり、高温乾
燥にも分解することがなく、アーク溶接中に十分強脱酸
剤としての機能を果すことができる。さらに、アークの
安定性を向上させる働きもある。
【００１０】Ｍｇ2 Ｓｉの添加量が、０．１重量％未満
では、これら効果が有効に働かず、一方１０重量％を超
えると溶接棒の被覆筒が弱化し、スラグの流動性が劣化
して良好なビード形状が得られない。なお、使用するＭ
ｇ2 Ｓｉは、ＭｇとＳｉの比が２：８から５：５程度ま
でのものが使用できることを確認している。
では、これら効果が有効に働かず、一方１０重量％を超
えると溶接棒の被覆筒が弱化し、スラグの流動性が劣化
して良好なビード形状が得られない。なお、使用するＭ
ｇ2 Ｓｉは、ＭｇとＳｉの比が２：８から５：５程度ま
でのものが使用できることを確認している。
【００１１】金属炭酸塩：２５〜６０重量％ 本発明でいう金属炭酸塩とは、ＣａＣＯ3 、ＢａＣ
Ｏ3 、ＭｇＣＯ3 などを指すものであるが、これらの金
属炭酸塩はアーク中で分解し、ＣＯ2 ガスを発生し、溶
融メタルを大気から遮断し、アーク雰囲気中の水素分圧
を下げる効果があり、塩基性のスラグを生成する。
Ｏ3 、ＭｇＣＯ3 などを指すものであるが、これらの金
属炭酸塩はアーク中で分解し、ＣＯ2 ガスを発生し、溶
融メタルを大気から遮断し、アーク雰囲気中の水素分圧
を下げる効果があり、塩基性のスラグを生成する。
【００１２】これらの添加量が２５重量％未満ではスラ
グの融点が低下し、スラグの被包性が悪くなって良好な
ビードを得ることができない。また、大気を遮断するガ
ス発生量が不足するため、ピットやブローホールが発生
する。一方、６０重量％を超えて添加した場合は、ガス
発生量が過剰となり、スラグの融点が上昇してスラグの
流動性が悪くなるために、母材とのなじみが不均一とな
りビード形状が悪くなる。
グの融点が低下し、スラグの被包性が悪くなって良好な
ビードを得ることができない。また、大気を遮断するガ
ス発生量が不足するため、ピットやブローホールが発生
する。一方、６０重量％を超えて添加した場合は、ガス
発生量が過剰となり、スラグの融点が上昇してスラグの
流動性が悪くなるために、母材とのなじみが不均一とな
りビード形状が悪くなる。
【００１３】金属弗化物：５〜３０重量％ 本発明でいう金属弗化物とは、ＣａＦ2 、ＢａＦ2 、Ｍ
ｇＦ2 、ＬｉＦ2 などを指すものであるが、いずれもス
ラグの融点を下げて流動性の良いスラグをつくる。また
アーク中で分解した弗素は、溶融メタルや溶融スラグの
水素と反応し、溶接金属の水素分圧を下げて耐割れ性の
良好な溶接金属をつくる。
ｇＦ2 、ＬｉＦ2 などを指すものであるが、いずれもス
ラグの融点を下げて流動性の良いスラグをつくる。また
アーク中で分解した弗素は、溶融メタルや溶融スラグの
水素と反応し、溶接金属の水素分圧を下げて耐割れ性の
良好な溶接金属をつくる。
【００１４】これらの添加量が５重量％未満では適当な
スラグの流動性が得られず、ビード形状が悪く、ピット
が発生したりする。一方、３０重量％を超えて添加する
と、スラグの粘性が不足し、ビード形状が悪くなった
り、被覆筒が弱く、溶接作業性が劣る。本発明の被覆ア
ーク溶接棒は、前述の成分の他にアーク安定剤、スラグ
生成剤としてＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 などを用い、脱酸
剤、合金剤としてＳｉ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｔｉ
などを用い、さらに粘結剤としては、硅酸ソーダ、硅酸
カリなどを用いる。
スラグの流動性が得られず、ビード形状が悪く、ピット
が発生したりする。一方、３０重量％を超えて添加する
と、スラグの粘性が不足し、ビード形状が悪くなった
り、被覆筒が弱く、溶接作業性が劣る。本発明の被覆ア
ーク溶接棒は、前述の成分の他にアーク安定剤、スラグ
生成剤としてＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 などを用い、脱酸
剤、合金剤としてＳｉ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｔｉ
などを用い、さらに粘結剤としては、硅酸ソーダ、硅酸
カリなどを用いる。
【００１５】請求項１の発明は上記の構成であるが、こ
の他にさらにＭｇ2Ｓｉの粒度を限定することにより、
溶接金属の酸素量を低減させることができ、より高強度
鋼の溶接において靱性の良好な溶接金属を得ることがで
きる。Ｍｇ2 Ｓｉの平均粒径が４０〜１８０μｍで効果
を発揮し、範囲外ではフラックスの流動性、被覆割れ等
の問題が発生することがある。
の他にさらにＭｇ2Ｓｉの粒度を限定することにより、
溶接金属の酸素量を低減させることができ、より高強度
鋼の溶接において靱性の良好な溶接金属を得ることがで
きる。Ｍｇ2 Ｓｉの平均粒径が４０〜１８０μｍで効果
を発揮し、範囲外ではフラックスの流動性、被覆割れ等
の問題が発生することがある。
【００１６】なお、平均粒径はＪＩＳＺ８８０１に準じ
て各粒径間の重量比率を求めた後、次式を用いて算出し
た。 平均粒径Ｄ（μｍ）＝（ｗ１×２１０＋ｗ２×１９４＋
ｗ３×１６３＋ｗ４×１３７＋ｗ５×１１５＋ｗ６×９
７＋ｗ７×７６＋ｗ８×５４＋ｗ９×２２）／１００ 但し、各数字は測定ふるい間の平均粒径を示し、ｗ１〜
ｗ９は下記の意味を有する。
て各粒径間の重量比率を求めた後、次式を用いて算出し
た。 平均粒径Ｄ（μｍ）＝（ｗ１×２１０＋ｗ２×１９４＋
ｗ３×１６３＋ｗ４×１３７＋ｗ５×１１５＋ｗ６×９
７＋ｗ７×７６＋ｗ８×５４＋ｗ９×２２）／１００ 但し、各数字は測定ふるい間の平均粒径を示し、ｗ１〜
ｗ９は下記の意味を有する。
【００１７】ｗ１：２１０μｍ以上のｗｔ％、 ｗ
６：１０５〜８８μｍのｗｔ％ ｗ２：２１０〜１７７μｍのｗｔ％、ｗ７：８８〜６３
μｍのｗｔ％ ｗ３：１７７〜１４９μｍのｗｔ％、ｗ８：６３〜４４
μｍのｗｔ％ ｗ４：１４９〜１２５μｍのｗｔ％、ｗ９：４４μｍ未
満のｗｔ％ ｗ５：１２５〜１０５μｍのｗｔ％、 本発明の被覆アーク溶接棒は、通常の溶接棒塗装機によ
り被覆塗装した後、水分を除去するために３００〜５５
０℃で焼成して製造する。
６：１０５〜８８μｍのｗｔ％ ｗ２：２１０〜１７７μｍのｗｔ％、ｗ７：８８〜６３
μｍのｗｔ％ ｗ３：１７７〜１４９μｍのｗｔ％、ｗ８：６３〜４４
μｍのｗｔ％ ｗ４：１４９〜１２５μｍのｗｔ％、ｗ９：４４μｍ未
満のｗｔ％ ｗ５：１２５〜１０５μｍのｗｔ％、 本発明の被覆アーク溶接棒は、通常の溶接棒塗装機によ
り被覆塗装した後、水分を除去するために３００〜５５
０℃で焼成して製造する。
【００１８】
【実施例】以下に実施例により本発明の効果をさらに具
体的に示す。表１に示すように、Ｍｇ2 Ｓｉと他の被覆
剤原料との組み合わせにより、溶接金属の強度が７４０
Ｎ／ｍｍ2 以上になるように設計した溶接棒を製造し
た。得られた各溶接棒を用い、ＪＩＳＺ３２１２に基づ
き溶接実験を行った。溶接棒は心線径４．０ｍｍ、溶接
電流１７０Ａ、溶接入熱１７ｋＪ／ｃｍ、下向姿勢で溶
接を行い、各々の溶接棒について−６０℃での衝撃試
験、酸素量、溶接作業性試験を行った。さらに、ＪＩＳ
Ｚ３１５７に基づき耐割れ性試験を板厚３０ｍｍで、室
温で行った。
体的に示す。表１に示すように、Ｍｇ2 Ｓｉと他の被覆
剤原料との組み合わせにより、溶接金属の強度が７４０
Ｎ／ｍｍ2 以上になるように設計した溶接棒を製造し
た。得られた各溶接棒を用い、ＪＩＳＺ３２１２に基づ
き溶接実験を行った。溶接棒は心線径４．０ｍｍ、溶接
電流１７０Ａ、溶接入熱１７ｋＪ／ｃｍ、下向姿勢で溶
接を行い、各々の溶接棒について−６０℃での衝撃試
験、酸素量、溶接作業性試験を行った。さらに、ＪＩＳ
Ｚ３１５７に基づき耐割れ性試験を板厚３０ｍｍで、室
温で行った。
【００１９】なお、評価基準は−６０℃衝撃試験での吸
収エネルギー３本中の平均値が９８Ｊ以上で最高値と最
低値の差が２９Ｊ以内のものを良好○印、平均値が９８
Ｊ以上であっても最高値と最低値の差が２９Ｊを超える
ものを不良×印とした。酸素量については、２５０ｐｐ
ｍ以下のものを良好○印、２５０ｐｐｍを超えたものを
不良×印とした。
収エネルギー３本中の平均値が９８Ｊ以上で最高値と最
低値の差が２９Ｊ以内のものを良好○印、平均値が９８
Ｊ以上であっても最高値と最低値の差が２９Ｊを超える
ものを不良×印とした。酸素量については、２５０ｐｐ
ｍ以下のものを良好○印、２５０ｐｐｍを超えたものを
不良×印とした。
【００２０】溶接作業性については、従来棒と遜色ない
ものを良好○印、劣るものを不良×印とした。Ｕ形溶接
割れ試験については、ルート割れ率が２０％未満のもの
を良好○印、２０％以上のものを不良×印とした。表１
からも明らかなように本発明の要件を全て満す溶接棒Ｎ
ｏ．１〜Ｎｏ．７は、溶接金属の酸素量が低く、衝撃値
が良好で健全な溶接金属が得られ、さらに溶接作業性、
耐割れ性も良好である。
ものを良好○印、劣るものを不良×印とした。Ｕ形溶接
割れ試験については、ルート割れ率が２０％未満のもの
を良好○印、２０％以上のものを不良×印とした。表１
からも明らかなように本発明の要件を全て満す溶接棒Ｎ
ｏ．１〜Ｎｏ．７は、溶接金属の酸素量が低く、衝撃値
が良好で健全な溶接金属が得られ、さらに溶接作業性、
耐割れ性も良好である。
【００２１】これに対して比較棒Ｎｏ．８はＭｇ2 Ｓｉ
の代りに金属Ｍｇ粉を添加したもので、高温乾燥により
酸化してしまい、溶接金属の酸素量が多いため、衝撃値
が悪い。Ｎｏ．９はＭｇ2 Ｓｉが少ないため溶接金属の
酸素量が多くなり、衝撃値が悪い。Ｎｏ．１０はＭｇ2
Ｓｉが多すぎるため、スラグの流動性が劣化して溶接作
業性が悪い。Ｎｏ．１１は金属炭酸塩が少なすぎるた
め、ガス発生量が不足し、溶接金属の酸素量が多く、性
能が劣る。Ｎｏ．１２は金属弗化物が多すぎるため被覆
筒が弱く、溶接作業性が劣る。
の代りに金属Ｍｇ粉を添加したもので、高温乾燥により
酸化してしまい、溶接金属の酸素量が多いため、衝撃値
が悪い。Ｎｏ．９はＭｇ2 Ｓｉが少ないため溶接金属の
酸素量が多くなり、衝撃値が悪い。Ｎｏ．１０はＭｇ2
Ｓｉが多すぎるため、スラグの流動性が劣化して溶接作
業性が悪い。Ｎｏ．１１は金属炭酸塩が少なすぎるた
め、ガス発生量が不足し、溶接金属の酸素量が多く、性
能が劣る。Ｎｏ．１２は金属弗化物が多すぎるため被覆
筒が弱く、溶接作業性が劣る。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明溶接棒によれば、高
強度で、かつ靱性の良好な溶接金属を得ることができる
ので産業上寄与するところ大である。
強度で、かつ靱性の良好な溶接金属を得ることができる
ので産業上寄与するところ大である。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｍｇ2 Ｓｉ：０．１〜１０重量％、金属
炭酸塩：２５〜６０重量％、金属弗化物：５〜３０重量
％、その他に上記以外のアーク安定剤、スラグ生成剤、
脱酸剤、合金剤、粘結剤を含む被覆剤を鋼心線に塗装し
たものであることを特徴とする低水素系被覆アーク溶接
棒。 - 【請求項２】 Ｍｇ2 Ｓｉの平均粒径が４０〜１８０μ
ｍである請求項１記載の低水素系被覆アーク溶接棒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10943191A JPH07106470B2 (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 低水素系被覆アーク溶接棒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10943191A JPH07106470B2 (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 低水素系被覆アーク溶接棒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04339593A JPH04339593A (ja) | 1992-11-26 |
| JPH07106470B2 true JPH07106470B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=14510075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10943191A Expired - Lifetime JPH07106470B2 (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 低水素系被覆アーク溶接棒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07106470B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3354460B2 (ja) * | 1997-11-11 | 2002-12-09 | 川崎製鉄株式会社 | 高張力鋼材の被覆アーク溶接方法 |
| JP5133089B2 (ja) * | 2008-02-21 | 2013-01-30 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | 被覆アーク溶接棒用Ｍｇ合金粉および低水素系被覆アーク溶接棒 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH072071B2 (ja) * | 1987-04-13 | 1995-01-18 | 吉忠 中島 | スピニングリ−ル巻き糸の抑止放出機構 |
-
1991
- 1991-05-14 JP JP10943191A patent/JPH07106470B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04339593A (ja) | 1992-11-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960514 |