JPH079191A - 溶接変形の少ないマグ溶接フラックス入りワイヤ - Google Patents
溶接変形の少ないマグ溶接フラックス入りワイヤInfo
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- JPH079191A JPH079191A JP5231794A JP5231794A JPH079191A JP H079191 A JPH079191 A JP H079191A JP 5231794 A JP5231794 A JP 5231794A JP 5231794 A JP5231794 A JP 5231794A JP H079191 A JPH079191 A JP H079191A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、溶接時に発生する角変形量を低減
すると共に、溶接後の仕上りビード形状、外観が良好な
マグ溶接フラックス入りワイヤを提供する。 【構成】 鋼製外皮にチタニヤ系フラックスを充填して
なるマグ溶接フラックス入りワイヤにおいて、鋼製外皮
と充填フラックスの一方又は両方において、ワイヤ全重
量に対して、Mn、SiおよびC量を規制し、さらにN
i、Cu、Cr、Mo、V、Nbのうちいずれか1種ま
たは2種以上を含有し、かつワイヤ中に占める各元素の
重量%により下記式(1)で定まるパラメーターTの値
が630未満であることを特徴とする溶接変形の少ない
マグ溶接フラックス入りワイヤ。 T=630.0−476.5C+56.0Si−19.7Mn−16.3Cu− 26.6Ni−4.9Cr+38.1Mo+124.8V+136.3Ti −19.1Nb+198.4Al+3315.0B (1)
すると共に、溶接後の仕上りビード形状、外観が良好な
マグ溶接フラックス入りワイヤを提供する。 【構成】 鋼製外皮にチタニヤ系フラックスを充填して
なるマグ溶接フラックス入りワイヤにおいて、鋼製外皮
と充填フラックスの一方又は両方において、ワイヤ全重
量に対して、Mn、SiおよびC量を規制し、さらにN
i、Cu、Cr、Mo、V、Nbのうちいずれか1種ま
たは2種以上を含有し、かつワイヤ中に占める各元素の
重量%により下記式(1)で定まるパラメーターTの値
が630未満であることを特徴とする溶接変形の少ない
マグ溶接フラックス入りワイヤ。 T=630.0−476.5C+56.0Si−19.7Mn−16.3Cu− 26.6Ni−4.9Cr+38.1Mo+124.8V+136.3Ti −19.1Nb+198.4Al+3315.0B (1)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は建築、土木、海洋構造
物、造船等で用いられる鋼材用の溶接材料に係わり、さ
らに詳しくは溶接作業時に発生する面外の変形が少ない
ことから、歪取り作業を軽減もしくは省略することが可
能となるビード外観、形状に優れたチタニヤ系マグ溶接
フラックス入りワイヤに関するものである。
物、造船等で用いられる鋼材用の溶接材料に係わり、さ
らに詳しくは溶接作業時に発生する面外の変形が少ない
ことから、歪取り作業を軽減もしくは省略することが可
能となるビード外観、形状に優れたチタニヤ系マグ溶接
フラックス入りワイヤに関するものである。
【0002】
【従来の技術】各種鋼構造物において鋼材の溶接時に
は、溶融金属の凝固収縮、およびその後の冷却と相変態
による収縮・膨張によって、例えばすみ肉溶接の継手形
状の場合は、角変形と呼ばれる面外変形が発生する。こ
のような残留変形は、例えば圧縮荷重が負荷される場合
には挫屈強度の低下を生じるといった構造強度の低下の
原因となる。また、この変形を拘束治具によって強制的
に防止しようとすると、過大な残留応力が発生すること
となり、さらには寸法精度が不十分となって製作上の不
都合を生じ、美観をも損ねることとなる。そこで、例え
ば溶接学会誌1983年第52巻第4号〜第5号および
第7号〜第9号に連載されている「溶接変形の発生とそ
の防止」に見られるように、溶接時に発生した残留変形
を局所的な加熱により矯正する手法が経験的に多数提案
されている。しかし、これらの手法では溶接部の再加熱
によって材質が劣化することが避けられないことに加え
て、矯正作業に要する時間と費用は実用上重大な障害で
あり、これを軽減もしくは省略することが可能な溶接方
法の開発が望まれていた。
は、溶融金属の凝固収縮、およびその後の冷却と相変態
による収縮・膨張によって、例えばすみ肉溶接の継手形
状の場合は、角変形と呼ばれる面外変形が発生する。こ
のような残留変形は、例えば圧縮荷重が負荷される場合
には挫屈強度の低下を生じるといった構造強度の低下の
原因となる。また、この変形を拘束治具によって強制的
に防止しようとすると、過大な残留応力が発生すること
となり、さらには寸法精度が不十分となって製作上の不
都合を生じ、美観をも損ねることとなる。そこで、例え
ば溶接学会誌1983年第52巻第4号〜第5号および
第7号〜第9号に連載されている「溶接変形の発生とそ
の防止」に見られるように、溶接時に発生した残留変形
を局所的な加熱により矯正する手法が経験的に多数提案
されている。しかし、これらの手法では溶接部の再加熱
によって材質が劣化することが避けられないことに加え
て、矯正作業に要する時間と費用は実用上重大な障害で
あり、これを軽減もしくは省略することが可能な溶接方
法の開発が望まれていた。
【0003】溶接部における残留応力や変形の発生機構
に関しては、佐藤による「溶接構造要覧」1988、
(黒木出版)やK.Masubuchiの「Analy
sisof Welded Structures」1
980,PERGAMONPRESSに詳しい。しか
し、溶接変形は主として溶接時の入熱に対する部材の幾
何学的形状によって決定されるというように、その際使
用される溶接材料の詳細な特性に注目したものではな
い。鋼構造物溶接部の相変態温度が、残留応力や変形に
影響を与える因子であることはこの文献にも明記されて
はいるが、鋼構造物を対象とした溶接材料で具体的な影
響度の定量化や成分に関する検討はなされていない。
に関しては、佐藤による「溶接構造要覧」1988、
(黒木出版)やK.Masubuchiの「Analy
sisof Welded Structures」1
980,PERGAMONPRESSに詳しい。しか
し、溶接変形は主として溶接時の入熱に対する部材の幾
何学的形状によって決定されるというように、その際使
用される溶接材料の詳細な特性に注目したものではな
い。鋼構造物溶接部の相変態温度が、残留応力や変形に
影響を与える因子であることはこの文献にも明記されて
はいるが、鋼構造物を対象とした溶接材料で具体的な影
響度の定量化や成分に関する検討はなされていない。
【0004】また、相変態の超塑性現象に着目して、残
留応力の緩和や変形低減を検討した報告もある(溶接学
会全国大会講演概要 第37集p.314〜315、第
38集p.78〜79、第39集p.338〜34
1)。しかし、これらはいずれも低合金鋼およびステン
レス鋼のマルテンサイト変態温度に着目したものであ
り、3.5〜12%のNiを含有し、軟鋼および50キ
ロ級高張力鋼にみられる普通鋼材の成分および組織に対
してそのまま適用できる知見ではない。さらに、このよ
うに高い値のNiを含有している場合には、溶接材料費
が高くなり、歪取り作業が省略可能であっても経済的知
見から実用的なものでない。さらに、これを造船および
海洋構造物の普通鋼および低合金鋼に適用する場合に
は、溶接金属部が電気的に過度な貴になり、溶接熱影響
部における選択的な腐食現象が発生して不都合が生じ
る。
留応力の緩和や変形低減を検討した報告もある(溶接学
会全国大会講演概要 第37集p.314〜315、第
38集p.78〜79、第39集p.338〜34
1)。しかし、これらはいずれも低合金鋼およびステン
レス鋼のマルテンサイト変態温度に着目したものであ
り、3.5〜12%のNiを含有し、軟鋼および50キ
ロ級高張力鋼にみられる普通鋼材の成分および組織に対
してそのまま適用できる知見ではない。さらに、このよ
うに高い値のNiを含有している場合には、溶接材料費
が高くなり、歪取り作業が省略可能であっても経済的知
見から実用的なものでない。さらに、これを造船および
海洋構造物の普通鋼および低合金鋼に適用する場合に
は、溶接金属部が電気的に過度な貴になり、溶接熱影響
部における選択的な腐食現象が発生して不都合が生じ
る。
【0005】溶接変形に及ぼす最大の影響因子は鋼材板
厚に対する溶接入熱量であり、続いて溶接金属の相変態
温度がある。これらに加えて変形が発生する温度におい
て、その変形に坑する材料の強度を挙げることができ
る。相変態温度は大略400〜700℃の範囲であり、
この温度域における強度をCr、Mo、V、Nb等の元
素添加により増大させることで変形量を低減させ得るこ
とが、例えばCr−Mo鋼の高温強度の知見から推測で
きる。しかし、溶接金属部の変態点温度における高温強
度を確保する検討は従来なされておらず、さらにこれら
の添加元素は上述した変態点温度を上昇させて溶接変形
を増大させる傾向のものであるために、適正添加量は容
易に決定できるものではなかった。
厚に対する溶接入熱量であり、続いて溶接金属の相変態
温度がある。これらに加えて変形が発生する温度におい
て、その変形に坑する材料の強度を挙げることができ
る。相変態温度は大略400〜700℃の範囲であり、
この温度域における強度をCr、Mo、V、Nb等の元
素添加により増大させることで変形量を低減させ得るこ
とが、例えばCr−Mo鋼の高温強度の知見から推測で
きる。しかし、溶接金属部の変態点温度における高温強
度を確保する検討は従来なされておらず、さらにこれら
の添加元素は上述した変態点温度を上昇させて溶接変形
を増大させる傾向のものであるために、適正添加量は容
易に決定できるものではなかった。
【0006】また、これらを解決する方法として、特開
平4−22596号公報および特開平4−22597号
公報に記載されるガスシールドアーク溶接方法が提案さ
れている。これらの方法に適用される溶接材料は鋼ワイ
ヤであるが、鋼ワイヤで溶接した場合、溶接時の溶込み
が深く、溶接変形を減少することに必ずしも満足できる
ものではなかった。
平4−22596号公報および特開平4−22597号
公報に記載されるガスシールドアーク溶接方法が提案さ
れている。これらの方法に適用される溶接材料は鋼ワイ
ヤであるが、鋼ワイヤで溶接した場合、溶接時の溶込み
が深く、溶接変形を減少することに必ずしも満足できる
ものではなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このように、溶接部材
・形状や溶接入熱量が与えられたものとして、溶接材料
の相変態点温度が溶接時に発生する変形量に及ぼす影響
を定量化して、溶接材料成分の設計指針を与えることが
有効であると考えられる。本発明は、鋼構造物に最も汎
用的に使用される普通鋼材の溶接継手を対象として、溶
接材料のAr3 変態点温度に着目し、T字すみ肉溶接時
に発生する角変形量を例にして、Ar3 変態点温度と角
変形量の関係を検討することにより、発生する角変形量
が少なく、さらには用途の拡大として角変形量の低減に
加えて溶接後の仕上がりビード形状を大幅に改善できる
溶接材料を提供することを目的とするものである。
・形状や溶接入熱量が与えられたものとして、溶接材料
の相変態点温度が溶接時に発生する変形量に及ぼす影響
を定量化して、溶接材料成分の設計指針を与えることが
有効であると考えられる。本発明は、鋼構造物に最も汎
用的に使用される普通鋼材の溶接継手を対象として、溶
接材料のAr3 変態点温度に着目し、T字すみ肉溶接時
に発生する角変形量を例にして、Ar3 変態点温度と角
変形量の関係を検討することにより、発生する角変形量
が少なく、さらには用途の拡大として角変形量の低減に
加えて溶接後の仕上がりビード形状を大幅に改善できる
溶接材料を提供することを目的とするものである。
【0008】なお、本発明においては、変形量の尺度の
一つとして角変形量を取り上げたものであって、適用を
角変形に限定するものではない。
一つとして角変形量を取り上げたものであって、適用を
角変形に限定するものではない。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、さらに実
験を重ねた結果、フラックス入りワイヤは鋼ワイヤより
溶接変形量を少なくできることを見出した。鋼ワイヤで
は溶接時の溶込みが深いこと、それに比べフラックス入
りワイヤは溶込みが浅くなるので、さらに変形量を少な
くできることが判明した。
験を重ねた結果、フラックス入りワイヤは鋼ワイヤより
溶接変形量を少なくできることを見出した。鋼ワイヤで
は溶接時の溶込みが深いこと、それに比べフラックス入
りワイヤは溶込みが浅くなるので、さらに変形量を少な
くできることが判明した。
【0010】即ち、本発明の要旨とするところは、鋼製
外皮にワイヤ全重量に対してTiO 2 ;2.5〜6.5
%、TiO2 以外のアーク安定剤およびスラグ形成剤;
0.3〜2.5%を含有するチタニヤ系フラックスを充
填してなるマグ溶接フラックス入りワイヤにおいて、鋼
製外皮と充填フラックスの一方又は両方において、ワイ
ヤ全重量に対してC;0.03〜0.15%、好ましく
はC;0.03〜0.09%、Si;0.2〜1.0
%、Mn;0.3〜3.0%、好ましくはMn;0.5
〜3.0%を含有し、さらにNi;0.2〜5.0%、
Cu;0.1〜1.5%、Cr;0.1〜3.0%、M
o;0.1〜2.0%、V;0.1〜0.7%、好まし
くはV;0.1〜0.5%、Nb;0.01〜0.50
%、好ましくはNb;0.01〜0.05%のうちいず
れか1種または2種以上を含有し、かつワイヤ中に占め
る各元素の重量%により下記(1)式で定まるパラメー
タTが630未満であることを特徴とする溶接変形の少
ないマグ溶接フラックス入りワイヤにある。 T=630.0−476.5C+56.0Si−19.7Mn−16.3Cu− 26.6Ni−4.9Cr+38.1Mo+124.8V+136.3Ti −19.1Nb+198.4Al+3315.0B (1)
外皮にワイヤ全重量に対してTiO 2 ;2.5〜6.5
%、TiO2 以外のアーク安定剤およびスラグ形成剤;
0.3〜2.5%を含有するチタニヤ系フラックスを充
填してなるマグ溶接フラックス入りワイヤにおいて、鋼
製外皮と充填フラックスの一方又は両方において、ワイ
ヤ全重量に対してC;0.03〜0.15%、好ましく
はC;0.03〜0.09%、Si;0.2〜1.0
%、Mn;0.3〜3.0%、好ましくはMn;0.5
〜3.0%を含有し、さらにNi;0.2〜5.0%、
Cu;0.1〜1.5%、Cr;0.1〜3.0%、M
o;0.1〜2.0%、V;0.1〜0.7%、好まし
くはV;0.1〜0.5%、Nb;0.01〜0.50
%、好ましくはNb;0.01〜0.05%のうちいず
れか1種または2種以上を含有し、かつワイヤ中に占め
る各元素の重量%により下記(1)式で定まるパラメー
タTが630未満であることを特徴とする溶接変形の少
ないマグ溶接フラックス入りワイヤにある。 T=630.0−476.5C+56.0Si−19.7Mn−16.3Cu− 26.6Ni−4.9Cr+38.1Mo+124.8V+136.3Ti −19.1Nb+198.4Al+3315.0B (1)
【0011】
【作用】通常のアーク溶接法の冷却速度の範囲において
は、Ar3 変態点温度Tは大略(1)式によって予測可
能である。この式から明らかなように、γフォーマであ
るNi、Mn、Cu、Nb、Cを所定量添加してAr3
変態点を低下させることが可能である。一般に変態点温
度が低いほど変態膨張量が大きくなり、冷却時の収縮に
よって発生する溶接残留変形を緩和することになること
から、変態膨張量の増大が溶接変形の低減に寄与するこ
とが考えられる。しかし過冷オーステナイトの変態はベ
イナイト組織の出現等から単純に変態膨張量と明確な対
応を示さず、従ってここではAr3 変態点温度に着目し
た。
は、Ar3 変態点温度Tは大略(1)式によって予測可
能である。この式から明らかなように、γフォーマであ
るNi、Mn、Cu、Nb、Cを所定量添加してAr3
変態点を低下させることが可能である。一般に変態点温
度が低いほど変態膨張量が大きくなり、冷却時の収縮に
よって発生する溶接残留変形を緩和することになること
から、変態膨張量の増大が溶接変形の低減に寄与するこ
とが考えられる。しかし過冷オーステナイトの変態はベ
イナイト組織の出現等から単純に変態膨張量と明確な対
応を示さず、従ってここではAr3 変態点温度に着目し
た。
【0012】一方、T形すみ肉溶接継手部に発生する角
変形量は、図1に示すように、溶接材料のAr3 変態点
温度と明瞭な関係があり、変態点温度が低い値であるほ
ど発生する角変形量が小さな値であることを見出した。
この事実は変態点温度が低くなることにより、変態膨張
量が大きくなり、凝固に伴う収縮をある程度解消するた
めであると思われる。
変形量は、図1に示すように、溶接材料のAr3 変態点
温度と明瞭な関係があり、変態点温度が低い値であるほ
ど発生する角変形量が小さな値であることを見出した。
この事実は変態点温度が低くなることにより、変態膨張
量が大きくなり、凝固に伴う収縮をある程度解消するた
めであると思われる。
【0013】さらに、γフォーマであるNi、Mn、C
の成分系に加えてCu、Cr、Mo、Nb、Vの元素を
含有する場合には(1)式によって与えられる相変態温
度Tの値が後者を含まない場合と比較して若干高い値で
あっても、発生する角変形量が小さいことを見出した。
この事実はCr、Mo、Nb、Vの元素がいずれも変態
が生じる温度で機械的強度を増加することにより、変形
を拘束するためであると考えられる。溶接変形によっ
て、例えば圧縮荷重に対する座屈強度が低下すること
や、継手製作上の寸法精度等の検討から、上述した変形
矯正作業を必要としない角変形量の限界値を与える変態
点温度をCr、Mo、Nb、Vの元素添加の影響を考慮
した結果、本発明の関係式(T<630)を見出した。
の成分系に加えてCu、Cr、Mo、Nb、Vの元素を
含有する場合には(1)式によって与えられる相変態温
度Tの値が後者を含まない場合と比較して若干高い値で
あっても、発生する角変形量が小さいことを見出した。
この事実はCr、Mo、Nb、Vの元素がいずれも変態
が生じる温度で機械的強度を増加することにより、変形
を拘束するためであると考えられる。溶接変形によっ
て、例えば圧縮荷重に対する座屈強度が低下すること
や、継手製作上の寸法精度等の検討から、上述した変形
矯正作業を必要としない角変形量の限界値を与える変態
点温度をCr、Mo、Nb、Vの元素添加の影響を考慮
した結果、本発明の関係式(T<630)を見出した。
【0014】本発明は代表的な溶接時の冷却速度から、
溶接材料に含まれる各種成分のAr 3 相変態点温度Tを
(1)式によって与え、 T=630.0−476.5C+56.0Si−19.7Mn−16.3Cu− 26.6Ni−4.9Cr+38.1Mo+124.8V+136.3Ti −19.1Nb+198.4Al+3315.0B (1) 溶接材料の相変態点温度と発生する角変形量の関係を検
討することから、実用的に発生する変形量が十分に小さ
い値であると判断される(2)式の関係を与えるもので
ある。 T<630 (2)
溶接材料に含まれる各種成分のAr 3 相変態点温度Tを
(1)式によって与え、 T=630.0−476.5C+56.0Si−19.7Mn−16.3Cu− 26.6Ni−4.9Cr+38.1Mo+124.8V+136.3Ti −19.1Nb+198.4Al+3315.0B (1) 溶接材料の相変態点温度と発生する角変形量の関係を検
討することから、実用的に発生する変形量が十分に小さ
い値であると判断される(2)式の関係を与えるもので
ある。 T<630 (2)
【0015】以下に本発明における溶接ワイヤの成分元
素の特定値とその添加量について説明する(元素添加量
の値はワイヤ全重量に対する重量%である)。Cは変態
点低下の効果があり、強度の点からも0.03%以上が
必要である。しかし、過度の添加は溶接金属部の高温割
れ感受性の増大と靱性低下につながるために0.15%
以下好ましくは0.09%以下とする。
素の特定値とその添加量について説明する(元素添加量
の値はワイヤ全重量に対する重量%である)。Cは変態
点低下の効果があり、強度の点からも0.03%以上が
必要である。しかし、過度の添加は溶接金属部の高温割
れ感受性の増大と靱性低下につながるために0.15%
以下好ましくは0.09%以下とする。
【0016】Siは溶接金属中の酸素量を低減するとと
もにビード形状を改善する効果があり、少なくとも0.
2%以上が必要である。しかし、過度の添加は溶接金属
の靱性を低下させるので上限を1.0%とする必要があ
る。Mnは変態点低下の効果が大きく、Niの補助とし
て少なくとも0.3%以上、好ましくは0.5%以上、
更に好ましくは0.8%以上添加する必要がある。一
方、過度の添加は溶接金属の高温割れ感受性の増大と靱
性低下につながるため、上限を3.0%とする必要があ
る。
もにビード形状を改善する効果があり、少なくとも0.
2%以上が必要である。しかし、過度の添加は溶接金属
の靱性を低下させるので上限を1.0%とする必要があ
る。Mnは変態点低下の効果が大きく、Niの補助とし
て少なくとも0.3%以上、好ましくは0.5%以上、
更に好ましくは0.8%以上添加する必要がある。一
方、過度の添加は溶接金属の高温割れ感受性の増大と靱
性低下につながるため、上限を3.0%とする必要があ
る。
【0017】以上の元素は変態点を低下させることに効
果がある元素であり、本発明ではこれに加えて変態が生
じる温度域での強度を増加するものとして、以下のN
i、Cu、Cr、Mo、V、Nbの1種または2種以上
の元素を含むものである。Niは代表的なγフォーマで
あり、変態点低下の効果が大きい。少なくとも0.2%
以上好ましくは3.0%以上添加する必要がある。しか
し、添加量が多すぎる場合にはコスト上昇となることに
加えて、例えば海洋構造物においては電気的に溶接金属
部が貴になり過ぎ、局部電池を形成して溶接熱影響部が
選択的に腐食されることになる。従って、Ni添加量の
上限は5.0%にする必要がある。
果がある元素であり、本発明ではこれに加えて変態が生
じる温度域での強度を増加するものとして、以下のN
i、Cu、Cr、Mo、V、Nbの1種または2種以上
の元素を含むものである。Niは代表的なγフォーマで
あり、変態点低下の効果が大きい。少なくとも0.2%
以上好ましくは3.0%以上添加する必要がある。しか
し、添加量が多すぎる場合にはコスト上昇となることに
加えて、例えば海洋構造物においては電気的に溶接金属
部が貴になり過ぎ、局部電池を形成して溶接熱影響部が
選択的に腐食されることになる。従って、Ni添加量の
上限は5.0%にする必要がある。
【0018】Cuについても変態点低下の効果があるた
めに0.1%以上添加する必要がある。一方、過度の添
加は溶接金属の靱性低下につながるため、上限を1.5
%とする。Crによる強度増加の効果は0.1%以上の
添加で認められる。しかし、添加量が多すぎる場合に
は、常温強度および硬度が増加して靱性が劣化し、さら
に溶接性も低下するので、上限を3.0%とする。
めに0.1%以上添加する必要がある。一方、過度の添
加は溶接金属の靱性低下につながるため、上限を1.5
%とする。Crによる強度増加の効果は0.1%以上の
添加で認められる。しかし、添加量が多すぎる場合に
は、常温強度および硬度が増加して靱性が劣化し、さら
に溶接性も低下するので、上限を3.0%とする。
【0019】Moについては強度の点から0.1%以上
の添加が必要である。しかし、Moは変態温度を上昇さ
せる元素であるため、上限を2.0%とする。Vについ
ても0.1%以上の添加で強度上昇の効果がある。しか
し、過度の添加は常温での強度および硬度の上昇によっ
て靱性が劣化し、変態温度を上昇させることになるので
0.7%を上限とする。
の添加が必要である。しかし、Moは変態温度を上昇さ
せる元素であるため、上限を2.0%とする。Vについ
ても0.1%以上の添加で強度上昇の効果がある。しか
し、過度の添加は常温での強度および硬度の上昇によっ
て靱性が劣化し、変態温度を上昇させることになるので
0.7%を上限とする。
【0020】Nbについても0.01%以上の添加で強
度上昇の効果がある。しかし、過度の添加は常温強度お
よび硬度の上昇をもたらすので上限を0.50%とし、
さらに靱性劣化を防止するためには0.05%以下とす
ることが好ましい。なお、上記元素の添加方法は外皮、
フラックスの一方または両方に添加してもよい。
度上昇の効果がある。しかし、過度の添加は常温強度お
よび硬度の上昇をもたらすので上限を0.50%とし、
さらに靱性劣化を防止するためには0.05%以下とす
ることが好ましい。なお、上記元素の添加方法は外皮、
フラックスの一方または両方に添加してもよい。
【0021】以上が溶接時に発生する角変形量を低減さ
せる手段であるが、本発明者らは、さらに溶接時の溶込
みが浅く、溶接後の仕上がりビード外観、形状の改善
(利用分野の拡大)を考え、溶接作業性の向上について
も検討した。その結果、チタニヤ系フラックスの利用
は、溶接後のビード外観、形状を改善できること、さら
に溶接時に発生するスパッター量を減少できることを見
出した。
せる手段であるが、本発明者らは、さらに溶接時の溶込
みが浅く、溶接後の仕上がりビード外観、形状の改善
(利用分野の拡大)を考え、溶接作業性の向上について
も検討した。その結果、チタニヤ系フラックスの利用
は、溶接後のビード外観、形状を改善できること、さら
に溶接時に発生するスパッター量を減少できることを見
出した。
【0022】本発明では上記特性を踏まえ、各成分の含
有率を下記のように定めた。 TiO2 ; 2.5〜6.5% TiO2 はアークの安定性およびスラグ被包性を高め、
全姿勢溶接性を良好にする上でも不可欠の成分であり、
2.5%未満ではその効果が得られない。しかし、6.
5%を超えるとスラグ粘性が高くなりすぎてビード形状
が悪化し、さらには溶接金属中に過剰の還元チタンが歩
留って機械的性質(特に靱性)が低下する。従って、T
iO2 は2.5〜6.5%の範囲とする。
有率を下記のように定めた。 TiO2 ; 2.5〜6.5% TiO2 はアークの安定性およびスラグ被包性を高め、
全姿勢溶接性を良好にする上でも不可欠の成分であり、
2.5%未満ではその効果が得られない。しかし、6.
5%を超えるとスラグ粘性が高くなりすぎてビード形状
が悪化し、さらには溶接金属中に過剰の還元チタンが歩
留って機械的性質(特に靱性)が低下する。従って、T
iO2 は2.5〜6.5%の範囲とする。
【0023】TiO2 以外のアーク安定剤およびスラグ
形成剤;0.3〜2.5% TiO2 を主体とする本発明ワイヤにおいては、アーク
を安定化してスパッタ発生量を低減させるためにこれら
の添加が必要である。ここでいうアーク安定剤とはL
i、Na、K等のアルカリ金属およびその化合物が挙げ
られる。スラグ形成剤は、ビード形状を改善するために
溶着速度の低下をきたさない範囲で添加する必要があ
る。TiO2 以外のアーク安定剤およびスラグ形成剤が
0.3%未満では、ビード形状改善効果は認められず、
また2.5%を超えるとスラグ量が増大してスラグ巻込
み等の欠陥を生じたり溶接能率が低下する。従って、ア
ーク安定剤およびスラグ形成剤は0.3〜2.5%とす
る。なお、スラグ形成剤としては、SiO2 、Zr
O2 、Al2 O3 、MnO、MgO等の酸化物、CaF
2 、BaF2 、MgF2 、LiF等の弗化物およびCa
CO3 、BaCO3 等の炭酸塩が使用できる。
形成剤;0.3〜2.5% TiO2 を主体とする本発明ワイヤにおいては、アーク
を安定化してスパッタ発生量を低減させるためにこれら
の添加が必要である。ここでいうアーク安定剤とはL
i、Na、K等のアルカリ金属およびその化合物が挙げ
られる。スラグ形成剤は、ビード形状を改善するために
溶着速度の低下をきたさない範囲で添加する必要があ
る。TiO2 以外のアーク安定剤およびスラグ形成剤が
0.3%未満では、ビード形状改善効果は認められず、
また2.5%を超えるとスラグ量が増大してスラグ巻込
み等の欠陥を生じたり溶接能率が低下する。従って、ア
ーク安定剤およびスラグ形成剤は0.3〜2.5%とす
る。なお、スラグ形成剤としては、SiO2 、Zr
O2 、Al2 O3 、MnO、MgO等の酸化物、CaF
2 、BaF2 、MgF2 、LiF等の弗化物およびCa
CO3 、BaCO3 等の炭酸塩が使用できる。
【0024】以上が本発明ワイヤの必須成分であるが、
溶接能率向上を目的として鉄粉を添加することもでき
る。さらに、本発明に係わるワイヤのフラックス充填率
は8〜20%とすることが望ましい。その理由は、充填
率が20%を超えると伸線時に断線トラブルが多発して
生産性が悪くなるからであり、また8%より少なくなる
とアークの安定性が損なわれるからである。
溶接能率向上を目的として鉄粉を添加することもでき
る。さらに、本発明に係わるワイヤのフラックス充填率
は8〜20%とすることが望ましい。その理由は、充填
率が20%を超えると伸線時に断線トラブルが多発して
生産性が悪くなるからであり、また8%より少なくなる
とアークの安定性が損なわれるからである。
【0025】ワイヤの断面形状には何等の制限もなく、
2mm以下の細径の場合は比較的単純な円筒状のものが
一般的である。また、シームレスワイヤにおいては表面
にCu等のメッキ処理を施すことも有効である。
2mm以下の細径の場合は比較的単純な円筒状のものが
一般的である。また、シームレスワイヤにおいては表面
にCu等のメッキ処理を施すことも有効である。
【0026】
【実施例】表1に本実施例ワイヤに用いた鋼製外皮を示
す。また表2、表3(表2のつづき−1)、表4(表2
のつづき−2)および表5(表2のつづき−3)に実施
例ワイヤのフラックス組成と(1)式で計算されるAr
3 点(T)を示す。ワイヤ径はいずれも1.2mmであ
る。鋼板はJIS G3106のSM400B材を用い
た(化学成分を表6に示す)。この鋼板を図2に示すT
形すみ肉溶接試験体を製作するために、表7に示す溶接
条件で両側1パス溶接した。溶接終了後、角変形量δを
測定した後、溶接金属の縦断面を観察し溶接金属の割れ
の有無およびビード形状を判定した。総合評価として
は、角変形量δの大きさが、図3に示されるwとdの値
を用いて(3)式、 δ=0.5sin-1(2d/w) (3) で計算されるδの値が1.2×10-2ラジアン未満で、
かつ割れの発生が見られないこと、およびビード形状、
外観の優れているものを合格、それ以外は不合格とし
た。表8に試験結果を示す。
す。また表2、表3(表2のつづき−1)、表4(表2
のつづき−2)および表5(表2のつづき−3)に実施
例ワイヤのフラックス組成と(1)式で計算されるAr
3 点(T)を示す。ワイヤ径はいずれも1.2mmであ
る。鋼板はJIS G3106のSM400B材を用い
た(化学成分を表6に示す)。この鋼板を図2に示すT
形すみ肉溶接試験体を製作するために、表7に示す溶接
条件で両側1パス溶接した。溶接終了後、角変形量δを
測定した後、溶接金属の縦断面を観察し溶接金属の割れ
の有無およびビード形状を判定した。総合評価として
は、角変形量δの大きさが、図3に示されるwとdの値
を用いて(3)式、 δ=0.5sin-1(2d/w) (3) で計算されるδの値が1.2×10-2ラジアン未満で、
かつ割れの発生が見られないこと、およびビード形状、
外観の優れているものを合格、それ以外は不合格とし
た。表8に試験結果を示す。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】
【表3】
【0030】
【表4】
【0031】
【表5】
【0032】
【表6】
【0033】
【表7】
【0034】
【表8】
【0035】表8から明かなように、本発明に係るワイ
ヤによる溶接継手が、全て角変形量が少なく、割れ発生
もなく、かつビード形状、外観も良好であるのに対し
て、比較ワイヤNo.22、26、27、29、31、
33は硬化性元素量が高いために溶接金属が硬化して割
れが発生したり、T値が630を超えて角変形量が大き
かった。No.23、28は変態点低下の効果が大きい
Ni、Crが添加されていないために角変形量が大きく
不合格となった。また、No.32はSi添加量が過剰
なため効果が得られなかった。高温強度を増大させる元
素群を添加しない場合は、No.25に示すようにTの
値584であっても角変形量が大きくなる。また、合金
類は本発明の範囲内であっても本発明の特徴であるビー
ド形状および外観を改善するためのスラグ成分が本発明
の範囲外であるNo.24、30では、Tの値および角
変形量も本発明範囲内であるが、仕上がりビード形状あ
るいは外観が悪く不合格となった。
ヤによる溶接継手が、全て角変形量が少なく、割れ発生
もなく、かつビード形状、外観も良好であるのに対し
て、比較ワイヤNo.22、26、27、29、31、
33は硬化性元素量が高いために溶接金属が硬化して割
れが発生したり、T値が630を超えて角変形量が大き
かった。No.23、28は変態点低下の効果が大きい
Ni、Crが添加されていないために角変形量が大きく
不合格となった。また、No.32はSi添加量が過剰
なため効果が得られなかった。高温強度を増大させる元
素群を添加しない場合は、No.25に示すようにTの
値584であっても角変形量が大きくなる。また、合金
類は本発明の範囲内であっても本発明の特徴であるビー
ド形状および外観を改善するためのスラグ成分が本発明
の範囲外であるNo.24、30では、Tの値および角
変形量も本発明範囲内であるが、仕上がりビード形状あ
るいは外観が悪く不合格となった。
【0036】なお、本実験ではSM400B材を用いた
が、母材希釈は小さいので鋼板の種類が変わっても、本
発明ワイヤの角変形量の低減効果は失われるものではな
い。さらに、シールドガス組成についてもAr−CO2
混合ガスに変更して使用しても、本発明に係わるワイヤ
の場合は何等性能に影響することなく角変形量は良好な
性能が得られる。
が、母材希釈は小さいので鋼板の種類が変わっても、本
発明ワイヤの角変形量の低減効果は失われるものではな
い。さらに、シールドガス組成についてもAr−CO2
混合ガスに変更して使用しても、本発明に係わるワイヤ
の場合は何等性能に影響することなく角変形量は良好な
性能が得られる。
【0037】
【発明の効果】鋼構造物の製作において溶接継手は必須
の技術要素であるが、溶接変形の防止とその矯正技術は
経験的に得られるものであることが多い。昨今、鋼構造
物の設計や合理化や美観等の観点から溶接変形低減技術
が求められていると同時に、熟練溶接工の不足や溶接工
程の自動化の点からも発生する変形が少ない溶接材料を
供給することが望まれていた。
の技術要素であるが、溶接変形の防止とその矯正技術は
経験的に得られるものであることが多い。昨今、鋼構造
物の設計や合理化や美観等の観点から溶接変形低減技術
が求められていると同時に、熟練溶接工の不足や溶接工
程の自動化の点からも発生する変形が少ない溶接材料を
供給することが望まれていた。
【0038】本発明により継手部の諸特性を損なうこと
なく、自動および半自動の溶接工程において溶接変形が
少なくなり、経済的に問題のない範囲で変形矯正のため
の作業が省略可能となる上に、上述した付加価値を実現
することが可能であるという顕著な効果が得られる。
なく、自動および半自動の溶接工程において溶接変形が
少なくなり、経済的に問題のない範囲で変形矯正のため
の作業が省略可能となる上に、上述した付加価値を実現
することが可能であるという顕著な効果が得られる。
【図1】変態点温度と角変形量の関係を示す図である。
【図2】T字すみ肉溶接継手の概略を示す図である。
【図3】角変形量δの定義を説明する図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 児嶋 一浩 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内
Claims (3)
- 【請求項1】 鋼製外皮にワイヤ全重量に対してTiO
2 ;2.5〜6.5%、TiO2 以外のアーク安定剤お
よびスラグ形成剤;0.3〜2.5%を含有するチタニ
ヤ系フラックスを充填してなるマグ溶接フラックス入り
ワイヤにおいて、鋼製外皮と充填フラックスの一方又は
両方において、ワイヤ全重量に対して C ; 0.03〜0.09% Si ; 0.2〜1.0% Mn ; 0.5〜3.0% Ni ; 0.2〜5.0% Cu ; 0.1〜1.5% を含有し、さらに、 Cr ; 0.1〜3.0% Mo ; 0.1〜2.0% V ; 0.1〜0.5% Nb ; 0.01〜0.05% のうちのいずれか1種または2種以上を含有し、かつワ
イヤ中に占める各元素の重量%により下記(1)式で定
まるパラメータTが630未満であることを特徴とする
溶接変形の少ないマグ溶接フラックス入りワイヤ。 T=630.0−476.5C+56.0Si−19.7Mn−16.3Cu− 26.6Ni−4.9Cr+38.1Mo+124.8V+136.3Ti −19.1Nb+198.4Al+3315.0B (1) - 【請求項2】 鋼製外皮にワイヤ全重量に対してTiO
2 ;2.5〜6.5%、TiO2 以外のアーク安定剤お
よびスラグ形成剤;0.3〜2.5%を含有するチタニ
ヤ系フラックスを充填してなるマグ溶接フラックス入り
ワイヤにおいて、鋼製外皮と充填フラックスの一方又は
両方において、ワイヤ全重量に対して C ; 0.03〜0.15% Si ; 0.2〜1.0% Mn ; 0.3〜3.0% を含有し、さらに、 Cu ; 0.1〜1.5% Cr ; 0.1〜3.0% Mo ; 0.1〜2.0% V ; 0.1〜0.7% Nb ; 0.01〜0.50% のうちのいずれか1種または2種以上を含有し、かつワ
イヤ中に占める各元素の重量%により下記(1)式で定
まるパラメータTが630未満であることを特徴とする
溶接変形の少ないマグ溶接フラックス入りワイヤ。 T=630.0−476.5C+56.0Si−19.7Mn−16.3Cu− 26.6Ni−4.9Cr+38.1Mo+124.8V+136.3Ti −19.1Nb+198.4Al+3315.0B (1) - 【請求項3】 ワイヤ全重量に対して Ni ; 0.2〜5.0% を含有することを特徴とする請求項2記載の溶接変形の
少ないマグ溶接フラックス入りワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5231794A JPH079191A (ja) | 1993-04-26 | 1994-03-23 | 溶接変形の少ないマグ溶接フラックス入りワイヤ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9989693 | 1993-04-26 | ||
| JP5-99896 | 1993-04-26 | ||
| JP5231794A JPH079191A (ja) | 1993-04-26 | 1994-03-23 | 溶接変形の少ないマグ溶接フラックス入りワイヤ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH079191A true JPH079191A (ja) | 1995-01-13 |
Family
ID=26392929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5231794A Pending JPH079191A (ja) | 1993-04-26 | 1994-03-23 | 溶接変形の少ないマグ溶接フラックス入りワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079191A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006198630A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | 高張力鋼溶接用フラックス入りワイヤ |
| JP2009028765A (ja) * | 2007-07-27 | 2009-02-12 | Kobe Steel Ltd | 溶接金属及びチタニヤ系フラックス入りワイヤ |
| JP2020525647A (ja) * | 2017-07-05 | 2020-08-27 | ポスコPosco | フラックス入りワイヤ用冷延鋼板及びその製造方法 |
| JP2023508335A (ja) * | 2019-12-20 | 2023-03-02 | ポスコホールディングス インコーポレーティッド | フラックスコアードワイヤー用冷延鋼板およびその製造方法 |
| JP2023051585A (ja) * | 2021-09-30 | 2023-04-11 | 日本製鉄株式会社 | フラックス入りワイヤ及び溶接継手の製造方法 |
-
1994
- 1994-03-23 JP JP5231794A patent/JPH079191A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006198630A (ja) * | 2005-01-18 | 2006-08-03 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | 高張力鋼溶接用フラックス入りワイヤ |
| JP2009028765A (ja) * | 2007-07-27 | 2009-02-12 | Kobe Steel Ltd | 溶接金属及びチタニヤ系フラックス入りワイヤ |
| JP2020525647A (ja) * | 2017-07-05 | 2020-08-27 | ポスコPosco | フラックス入りワイヤ用冷延鋼板及びその製造方法 |
| US11674194B2 (en) | 2017-07-05 | 2023-06-13 | Posco Co., Ltd | Cold rolled steel sheet for flux-cored wire, and manufacturing method therefor |
| JP2023508335A (ja) * | 2019-12-20 | 2023-03-02 | ポスコホールディングス インコーポレーティッド | フラックスコアードワイヤー用冷延鋼板およびその製造方法 |
| JP2023051585A (ja) * | 2021-09-30 | 2023-04-11 | 日本製鉄株式会社 | フラックス入りワイヤ及び溶接継手の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010522 |