JPH08301B2 - フラックス入りワイヤによる低合金鋼の溶接方法 - Google Patents

フラックス入りワイヤによる低合金鋼の溶接方法

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JPH08301B2 JP28264987A JP28264987A JPH08301B2 JP H08301 B2 JPH08301 B2 JP H08301B2 JP 28264987 A JP28264987 A JP 28264987A JP 28264987 A JP28264987 A JP 28264987A JP H08301 B2 JPH08301 B2 JP H08301B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、自動及び半自動溶接によりフラックス入り
ワイヤを用いて低合金鋼を溶接する際、良好な耐割れ性
を得ることができる溶接方法に関するものである。
(従来の技術及び解決しようとする問題点) 低合金鋼はその特性に応じて広い分野で使用されてい
る。
例えば、低合金高張力鋼はその強度特性を活かして、
鉄骨、橋梁、タンク、海洋構造物等々に使用されてお
り、また低合金耐熱鋼はその耐熱性、耐食性を活かし
て、化学工業プラント、高温高圧ボイラ、原子力機器等
々に使用されている。
そして、これらの分野での使用に際しては各種溶接法
が適用され、良好な溶接作業性及び高能率性と云った長
所を有するフラックス入りワイヤの使用が拡大しつつあ
る。
ところが、低合金鋼はNi、Cr、Mo等の合金元素の添加
により種々の特性を得ているため、一般の軟鋼、50キロ
級高張力鋼と比較して強度が高くなっており、水素によ
る低温割れ感受性も高くなっている。
そのため、従来より、フラックス入りワイヤを用いて
低合金鋼を溶接する場合、十二分の熱管理(予熱、パス
間、直後熱)が必要であったり、適用鋼種が限定される
等の不都合が生じており、これらの問題点を解決するこ
とが望まれていた。
本発明は、かゝる要請に応えるべくなされたものであ
って、低合金鋼の鋼種によらずに、水素による低温割れ
感受性の少ない溶接方法を提供することを目的とするも
のである。
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明者は、各種条件を種
々変化させ、特に種々レベルのポテンシャル水素量を有
する低合金鋼に対しフラックス入りワイヤのワイヤ突出
し長さを変化させて溶接し、耐低温割れ性との関係を調
べたところ、その間に一定の関連性があることを見い出
し、ここに本発明をなしたものである。
すなわち、本発明は、低合金鋼をフラックス入りワイ
ヤを用いて溶接するに際し、次式を満たす条件で溶接を
行うことを特徴とするものである。
ここで、〔H〕は不活性ガス溶解法で測定したフラ
ックス入りワイヤのポテンシャル水素量をppmで表わし
たものであり、EXはフラックス入りワイヤの突出し長さ
をmmで表わしたものであって、ワイヤ突出し長さは、第
2図に示すように、フラックス入りワイヤ1の先端とコ
ンタクトチップ2の先端との間の距離を示し、コンタク
トチップ2と母材の距離からアーク長4を引いた長さに
等しい。
以下に本発明を更に詳細に説明する。
まず、フラックス入りワイヤのポテンシャル水素量
〔H〕とワイヤ突出し長さEXの比について述べる。
ワイヤそのものに含有している水素を測定する方法と
しては種々開発されているが、ここでは簡便性及び普遍
性並びに精度の観点より不活性ガス融解法を採用した。
この方法は、試料を高温で溶解し、その時に放出される
水素を測定するものであり、フラックス入りワイヤの表
面付着物、フープ材そのものや内蔵フラックスに含有す
る水素量を合計した値で知ることができる。勿論、他の
方法で測定して、本方法に換算してもよいことは云うま
でもない。
本発明者が前記不活性ガス融解法で各種のフラックス
入りワイヤのポテンシャル水素量を測定したところ、ワ
イヤの鋼種やその製造方法により種々の値が得られた。
そこで、これらのワイヤを用いると共にワイヤの突出し
長さを種々変え、且つ各種鋼種の母材について溶接し、
溶接部につき拘束割れ試験を行い、割れの有無を確認し
たところ、第1図に示す結果が得られた。この試験結果
より、水素に起因する割れを防ぐには、〔H〕W/EXを4
以下に規制することが有効であることが判明した。勿
論、その比が4を超えると溶接部に割れが発生し、耐低
温割れ性が劣化するので好ましくない。
なお、本発明法を実施するに際しては、以下に述べる
ように、ワイヤの電気抵抗及びキャスト径を適切にコン
トロールするのが好ましいことである。
ワイヤ突出し長さを長くすることによって拡散性水素
が少なくなるという現象は、コンタクトチップとアーク
点の間でワイヤがジュール熱により加熱され、そのため
脱水素(水分)が行われるためであると考えられる。
ジュール熱による単位時間の発熱量は次の式で表わさ
れる。
H=KI2R ここで、 K:定数 I:電流 R:抵抗 この式から、同じ電流値で比較すれば、発熱量は抵抗
値に比例することがわかる。そこで、抵抗値の異なる種
々のフープによりフラックス入りワイヤを製作し、確認
したところ、1m当りの電気抵抗にワイヤの実質断面積を
乗じた値が1.0×10-3Ω・cm2未満のフラックス入りワイ
ヤでは十分な発熱が得られないため、効果が少なく、ま
た逆に15×10-3Ω・cm2を超えるものでは発熱が過大と
なり、溶接作業性が悪化すると共に、一般の市販電源で
は必要な溶接電流が得られないという問題が生じるた
め、フラックス入りワイヤとしては上記の値が(1.0〜1
5)×10-3Ω・cm2のものを用いることが好ましい。
なお、実質断面積とはワイヤ断面積中のフープ部分の
ことを示す。
勿論、フラックス入りワイヤの抵抗値は溶接時には高
温に加熱されるため、抵抗値も上昇するので、実際の使
用時の抵抗値で規定すべきとも考えられるが、低合金鋼
用フラックス入りワイヤに使用される軟鋼及び低合金鋼
フープ材の電気抵抗の温度係数(温度の変化に伴う抵抗
値の変化の割合)は、殆ど同一であるため、室温におけ
る電気抵抗値で規定しても問題はない。
更に、より安定した効果を得るためには、ワイヤとコ
ンタクトチップ間で安定した通電が行われることが好ま
しい。安定した通電が行われないと溶接作業性が悪化す
るのみでなく、部分的にジュール熱の発生不足により拡
散性水素の高い溶接部が生じる可能性があり、継手部の
健全性に問題を生じる。この点に関して検討を行った結
果、ワイヤのキャストを300〜1000mmの範囲に管理する
ことが効果的であるとの知見を得た。つまり、キャスト
が300mm未満ではワイヤがコンジットやチップを通過し
にくくなり、アークの安定性を害することになり、ま
た、1000mmを超えるとコンタクトチップにおける通電が
不安定となることがわかった。したがって、キャストを
300〜1000mmの範囲にするのが好ましい。
なお、この溶接方法に使用されるシールドガスとして
は、CO2100%でもアルゴンにCO2やO2を混合した混合ガ
スも使用することができ、特に制限されない。
また、フラックス入りワイヤについての他の条件、例
えばフープ材質、フラックス材料、フラックス充填率等
々は特に制限されず、ワイヤの断面形状についても、溶
接上問題のない範囲であれば種々の形を採用することが
可能であり、いわゆるシームレス、シール有りの区別は
問わない。
また、母材の低合金鋼としても、各種鋼種のものを適
用できることは云うまでもない。
次に本発明の実施例を示す。
(実施例) 第1表及び第2表に示す各種特性のフラックス入りワ
イヤを使用し、同表に示す条件並びに第3表に示す溶接
条件により、同表に示す各種鋼種の母材を溶接した。
なお、フープ材は純鉄に近い極軟鋼から合金鋼に至る
各種成分のものを使用した。内蔵フラックスは一般的な
組成(合金元素+スラグ形成剤)のものを使用し、ワイ
ヤの水素量を種々変えるため、乾燥条件を変えたり、含
水鉱物を添加する等の処置を行うと共に、対象母材鋼種
及び使用フープ成分に応じて合金成分の調整も行った。
ワイヤはすべて1.2mmφに伸線し、巻き替え時にキャス
トをコントロールした。
第3表に示す試験要領で溶接性及び拘束割れ試験を行
った。その結果を第1表及び第2表に併記する。なお、
溶接性は○印(良好)、×印(不良)を付して評価し、
×印の場合には溶接を中止した。また割れの有無につい
ては○印(割れなし)、×印(割れ有り)を付した。
第1表及び第2表に示すとおり、本発明による溶接法
の場合、各種低合金鋼の溶接に際し、極めて良好な耐低
温割れ性を示し、溶接性も良好であることがわかる。そ
の場合、同表中、No.にカッコを付した参考ワイヤの例
に示すように、ワイヤの電気抵抗、キャストを適切にコ
ントロールするのが好ましい。
(発明の効果) 以上詳述したように、本発明によれば、フラックス入
りワイヤを使用して低合金鋼を溶接する際にワイヤのポ
テンシャル水素量とワイヤ突出し長さの関係を規制する
ので、極めて良好な耐低温割れ性を得ることができ、溶
接性も良好である。
【図面の簡単な説明】
第1図はフラックス入りワイヤ中のポテンシャル水素量
とワイヤ突出し長さの関係を示す図、 第2図はワイヤ突出し長さを説明する図、 第3図は実施例に用いた試験板の形状、寸法(mm)を示
す平面図、 第4図は第3図のA−A′断面図である。 1……フラックス入りワイヤ、2……コンタクトチッ
プ、3……母材、4……アーク長。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】低合金鋼をフラックス入りワイヤを用いて
    溶接するに際し、次式 但し、 〔H〕W:ワイヤのポテンシャル水素量(ppm) EX:ワイヤの突出し長さ(mm) を満たす条件で溶接を行うことを特徴とするフラックス
    入りワイヤによる低合金鋼の溶接方法。
  2. 【請求項2】前記フラックス入りワイヤとして、1m当り
    の電気抵抗にワイヤの実質断面積を乗じた値が(1.0〜1
    5)×10-3Ω・cm2のものを用いる特許請求の範囲第1項
    記載の方法。
  3. 【請求項3】前記フラックス入りワイヤとして、キャス
    ト径が300〜1000mmものを用いる特許請求の範囲第1項
    又は第2項記載の方法。
JP28264987A 1987-11-09 1987-11-09 フラックス入りワイヤによる低合金鋼の溶接方法 Expired - Fee Related JPH08301B2 (ja)

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