JPH09253886A - ６９０ＭＰａ級高張力鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents
６９０ＭＰａ級高張力鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤInfo
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- JPH09253886A JPH09253886A JP8069537A JP6953796A JPH09253886A JP H09253886 A JPH09253886 A JP H09253886A JP 8069537 A JP8069537 A JP 8069537A JP 6953796 A JP6953796 A JP 6953796A JP H09253886 A JPH09253886 A JP H09253886A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ６９０ＭＰａ級高張力鋼の溶接において、全
姿勢溶接で良好なビ−ド形状、作業性及び作業能率を確
保し、さらに長時間ＰＷＨＴ後の溶接部の高温強度と低
温靭性が良好なフラックス入りワイヤの提供する。 【解決手段】 ワイヤ全重量に対して重量％で、ＴｉＯ
2：３〜６％、金属弗化物：１〜４％を必須とするスラ
グ剤組成と金属脱酸成分または合金成分を（１）式で表
されるワイヤの炭素当量ＣｅｑＦＣＷが０．４３〜０．
５０％となるように含有し、さらに合金成分としてＴ
ｉ：０．０１〜０．２０％、Ｂ：０．００５〜０．０１
５％さらにワイヤ中のＭｇ量と金属弗化物量との比が
０．４≦（Ｍｇ量／金属弗化物量）≦０．８であること
を特徴とする６９０ＭＰａ級高張力鋼用ガスシールドア
ーク溶接用フラックス入りワイヤ。 ＣｅｑＦＣＷ＝Ｃ＋０．０８Ｓｉ＋０．０７Ｍｎ＋０．
０５Ｎｉ＋０．０７Ｃｒ＋０．１５Ｍｏ＋０．０２Ｃｕ
＋０．０８Ｍｇ … （１）
姿勢溶接で良好なビ−ド形状、作業性及び作業能率を確
保し、さらに長時間ＰＷＨＴ後の溶接部の高温強度と低
温靭性が良好なフラックス入りワイヤの提供する。 【解決手段】 ワイヤ全重量に対して重量％で、ＴｉＯ
2：３〜６％、金属弗化物：１〜４％を必須とするスラ
グ剤組成と金属脱酸成分または合金成分を（１）式で表
されるワイヤの炭素当量ＣｅｑＦＣＷが０．４３〜０．
５０％となるように含有し、さらに合金成分としてＴ
ｉ：０．０１〜０．２０％、Ｂ：０．００５〜０．０１
５％さらにワイヤ中のＭｇ量と金属弗化物量との比が
０．４≦（Ｍｇ量／金属弗化物量）≦０．８であること
を特徴とする６９０ＭＰａ級高張力鋼用ガスシールドア
ーク溶接用フラックス入りワイヤ。 ＣｅｑＦＣＷ＝Ｃ＋０．０８Ｓｉ＋０．０７Ｍｎ＋０．
０５Ｎｉ＋０．０７Ｃｒ＋０．１５Ｍｏ＋０．０２Ｃｕ
＋０．０８Ｍｇ … （１）
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、６９０ＭＰａ級高
張力鋼の溶接において、溶接ままおよび溶接後熱処理
（以下、ＰＷＨＴとも言う）を行った後の溶接金属性
能、特に高温強度と低温靭性の両立が可能なフラックス
入りワイヤに関する。
張力鋼の溶接において、溶接ままおよび溶接後熱処理
（以下、ＰＷＨＴとも言う）を行った後の溶接金属性
能、特に高温強度と低温靭性の両立が可能なフラックス
入りワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、石油化学プラントや発電設備で使
用される圧力容器やペンストックなどでは、操業効率向
上の目的でより高圧での操業が望まれ、構造物に使用さ
れる鋼材および溶接部の高強度化が進み、６９０ＭＰａ
級高張力鋼の適用が増加しつつある。従来、これらの鋼
材にはＭｎ−Ｍｏ鋼やＭｎ−Ｍｏ−Ｎｉ鋼が使用されて
いるが、溶接部における、ＰＷＨＴ後の高温強度および
低温靭性、特に装置の設置地域によっては氷点下域での
靭性を考慮して、低温用Ｍｎ−Ｎｉ系鋼をベースとして
０.５％未満のＣｒやＮｉ、Ｃｕさらには微量のＮｂや
Ｖ添加したタイプの鋼種も使用されている。これらの鋼
材を用いた装置では、溶接部の強度要求の例として、例
えば６２０℃×１２時間のＰＷＨＴ後の３５０℃におけ
る高温強度が６００ＭＰａでかつＰＷＨＴ後におけるの
溶接部の靭性が−３０℃で４７Ｊ以上のようなものがあ
り、従来のフラックス入りワイヤの技術で対応するには
非常に厳しい要求となってきている。
用される圧力容器やペンストックなどでは、操業効率向
上の目的でより高圧での操業が望まれ、構造物に使用さ
れる鋼材および溶接部の高強度化が進み、６９０ＭＰａ
級高張力鋼の適用が増加しつつある。従来、これらの鋼
材にはＭｎ−Ｍｏ鋼やＭｎ−Ｍｏ−Ｎｉ鋼が使用されて
いるが、溶接部における、ＰＷＨＴ後の高温強度および
低温靭性、特に装置の設置地域によっては氷点下域での
靭性を考慮して、低温用Ｍｎ−Ｎｉ系鋼をベースとして
０.５％未満のＣｒやＮｉ、Ｃｕさらには微量のＮｂや
Ｖ添加したタイプの鋼種も使用されている。これらの鋼
材を用いた装置では、溶接部の強度要求の例として、例
えば６２０℃×１２時間のＰＷＨＴ後の３５０℃におけ
る高温強度が６００ＭＰａでかつＰＷＨＴ後におけるの
溶接部の靭性が−３０℃で４７Ｊ以上のようなものがあ
り、従来のフラックス入りワイヤの技術で対応するには
非常に厳しい要求となってきている。
【０００３】一方、溶接施工法としては、溶接棒に比べ
高能率であり、姿勢溶接における溶接ビード形状も良好
であることから、フラックス入りワイヤを用いたガスシ
ールドアーク溶接を採用する事例が増加している。特
に、高温高圧で使用される部材には、十分な高温強度と
同時に溶接部の脆性破壊防止の観点から、低温における
靭性の要求もより高度化してきており、高強度と高靭性
の両立が大きな課題となっている。
高能率であり、姿勢溶接における溶接ビード形状も良好
であることから、フラックス入りワイヤを用いたガスシ
ールドアーク溶接を採用する事例が増加している。特
に、高温高圧で使用される部材には、十分な高温強度と
同時に溶接部の脆性破壊防止の観点から、低温における
靭性の要求もより高度化してきており、高強度と高靭性
の両立が大きな課題となっている。
【０００４】また、このような高強度部材の溶接では、
溶接部の残留応力緩和や溶接影響部の軟化、溶接金属中
の水素を拡散放出する等の目的で、溶接部にＰＷＨＴを
行うことが一般である。ところが、このＰＷＨＴが高温
長時間におよぶ場合には、溶接金属の靭性が劣化するこ
とがある。特にフラックス入りワイヤを用いて施工され
るガスシールドアーク溶接部においては、ソリッドワイ
ヤや溶接棒、サブマージアーク溶接に比べて、溶接金属
中の酸素レベルが高く、ＰＷＨＴによる靭性劣化の挙動
も異なっており、溶接まま、ＰＷＨＴ後の何れにおいて
も良好な溶接金属性能の得られる、最適な成分設計のフ
ラックス入りワイヤの開発が要望されていた。
溶接部の残留応力緩和や溶接影響部の軟化、溶接金属中
の水素を拡散放出する等の目的で、溶接部にＰＷＨＴを
行うことが一般である。ところが、このＰＷＨＴが高温
長時間におよぶ場合には、溶接金属の靭性が劣化するこ
とがある。特にフラックス入りワイヤを用いて施工され
るガスシールドアーク溶接部においては、ソリッドワイ
ヤや溶接棒、サブマージアーク溶接に比べて、溶接金属
中の酸素レベルが高く、ＰＷＨＴによる靭性劣化の挙動
も異なっており、溶接まま、ＰＷＨＴ後の何れにおいて
も良好な溶接金属性能の得られる、最適な成分設計のフ
ラックス入りワイヤの開発が要望されていた。
【０００５】Ｎｉ系低合金鋼用フラックス入りワイヤの
ＰＷＨＴ後の溶接金属性能に関しては、例えば、特開昭
５２−６５７３６号公報にＭｎ−Ｎｉ−Ｃｕ鋼系のサブ
マージアーク溶接用フラックス入りワイヤに関する技術
が開示されているが、この発明のフラックス入りワイヤ
では、ガスーシールドアーク溶接での立向や上向溶接は
困難であると共に、ＰＷＨＴ後の溶接部の高温強度と低
温靭性の両立もできない。
ＰＷＨＴ後の溶接金属性能に関しては、例えば、特開昭
５２−６５７３６号公報にＭｎ−Ｎｉ−Ｃｕ鋼系のサブ
マージアーク溶接用フラックス入りワイヤに関する技術
が開示されているが、この発明のフラックス入りワイヤ
では、ガスーシールドアーク溶接での立向や上向溶接は
困難であると共に、ＰＷＨＴ後の溶接部の高温強度と低
温靭性の両立もできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記６９０
ＭＰａ級高張力鋼の溶接において、全姿勢溶接で良好な
ビ−ド形状、作業性及び作業能率を確保し、さらに長時
間ＰＷＨＴ後の溶接部の高温強度と低温靭性が良好なフ
ラックス入りワイヤの提供することを目的とするもので
ある。
ＭＰａ級高張力鋼の溶接において、全姿勢溶接で良好な
ビ−ド形状、作業性及び作業能率を確保し、さらに長時
間ＰＷＨＴ後の溶接部の高温強度と低温靭性が良好なフ
ラックス入りワイヤの提供することを目的とするもので
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的の
ために、ワイヤ成分を種々検討した結果完成したもので
あり、その要旨は、鋼製外皮内に粉体を充填してなるガ
スシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおい
て、ワイヤ全重量に対して重量％で、ＴｉＯ2 ：３．０
〜６．０％、金属弗化物：１．０〜２．０％、を必須と
するスラグ剤とＣ：０．１５％以下、Ｓｉ：０．３〜
１．２％、Ｍｎ：０．５〜２．５％、Ｎｉ：１．０〜
３．０％、Ｃｒ：０．３％以下、Ｍｏ：０．２％以下、
Ｃｕ：０．５％以下、Ｍｇ：０．４〜１．２％を必須と
する金属脱酸成分または合金成分を（１）式で表される
ワイヤの炭素当量ＣｅｑＦＣＷが０．４３〜０．５０％
となるように含有し、さらに合金成分としてＴｉ：０．
０１〜０．２０％、Ｂ：０．００５〜０．０１５％を含
有し、さらにワイヤ中のＭｇ量と金属弗化物量との比が
０．４≦（Ｍｇ量／金属弗化物量）≦０．８であること
を特徴とする６９０ＭＰａ級高張力鋼用ガスシールドア
ーク溶接用フラックス入りワイヤである。
ために、ワイヤ成分を種々検討した結果完成したもので
あり、その要旨は、鋼製外皮内に粉体を充填してなるガ
スシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおい
て、ワイヤ全重量に対して重量％で、ＴｉＯ2 ：３．０
〜６．０％、金属弗化物：１．０〜２．０％、を必須と
するスラグ剤とＣ：０．１５％以下、Ｓｉ：０．３〜
１．２％、Ｍｎ：０．５〜２．５％、Ｎｉ：１．０〜
３．０％、Ｃｒ：０．３％以下、Ｍｏ：０．２％以下、
Ｃｕ：０．５％以下、Ｍｇ：０．４〜１．２％を必須と
する金属脱酸成分または合金成分を（１）式で表される
ワイヤの炭素当量ＣｅｑＦＣＷが０．４３〜０．５０％
となるように含有し、さらに合金成分としてＴｉ：０．
０１〜０．２０％、Ｂ：０．００５〜０．０１５％を含
有し、さらにワイヤ中のＭｇ量と金属弗化物量との比が
０．４≦（Ｍｇ量／金属弗化物量）≦０．８であること
を特徴とする６９０ＭＰａ級高張力鋼用ガスシールドア
ーク溶接用フラックス入りワイヤである。
【０００８】
【発明の実施の形態】前述したように、６９０ＭＰａ級
高張力鋼を用いた高温高圧装置の溶接部は、ＰＷＨＴ後
の高温強度、低温靭性の両立が必要である。従来のフラ
ックス入りワイヤを用いた溶接部では、高温強度が得ら
れるが靭性が不足するか、良好な低温靭性が得られるが
高温強度が不足すると言う問題があり、室温における６
９０ＭＰａ級の強度、３５０℃にける６００ＭＰａ級の
強度かつ氷点下域温度における低温靭性の得られる成分
のフラックス入りワイヤの検討は行われていなかった。
本発明者らは、これらの課題を達成するために、合金成
分およびスラグ組成の溶接金属に及ぼす影響を検討した
結果、以下の知見を得た。
高張力鋼を用いた高温高圧装置の溶接部は、ＰＷＨＴ後
の高温強度、低温靭性の両立が必要である。従来のフラ
ックス入りワイヤを用いた溶接部では、高温強度が得ら
れるが靭性が不足するか、良好な低温靭性が得られるが
高温強度が不足すると言う問題があり、室温における６
９０ＭＰａ級の強度、３５０℃にける６００ＭＰａ級の
強度かつ氷点下域温度における低温靭性の得られる成分
のフラックス入りワイヤの検討は行われていなかった。
本発明者らは、これらの課題を達成するために、合金成
分およびスラグ組成の溶接金属に及ぼす影響を検討した
結果、以下の知見を得た。
【０００９】 Ｓｉ−Ｍｎ−Ｎｉ系をベースとしたワ
イヤ組成にＣｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｂを適正の組合せ
成分となるよう少量ずつ複合添加することにより、高温
強度と低温靭性の両立が可能である。 全姿勢溶接で、安定した低温靭性および高温での延
性が得られるためには、スラグ剤の組成とＭｇの添加量
を適正な組合せにすることによって、スラグと溶接金属
の粘性を調整し、低温靭性を阻害する非金属介在物を低
下せしめる必要がある。
イヤ組成にＣｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｂを適正の組合せ
成分となるよう少量ずつ複合添加することにより、高温
強度と低温靭性の両立が可能である。 全姿勢溶接で、安定した低温靭性および高温での延
性が得られるためには、スラグ剤の組成とＭｇの添加量
を適正な組合せにすることによって、スラグと溶接金属
の粘性を調整し、低温靭性を阻害する非金属介在物を低
下せしめる必要がある。
【００１０】本発明は以上の知見を基に、ワイヤの構成
成分を適正な組合せとすることによってのみ効果を発揮
するが、ワイヤの構成要素および個々の添加成分の成分
量限定理由について以下に述べる。 ＴｉＯ2：３．０〜６．０％ ＴｉＯ2は、アーク安定剤であると共に後述の金属弗化
物と共にスラグ剤の主成分を構成する。溶接時に溶接金
属を被包して大気から遮断すると共に、適度な粘性によ
り溶接ビード形状に影響し、特に姿勢溶接では、他の金
属成分とのバランスによりメタルの垂れ性に大きく影響
する。一方、溶融型または非溶融型の非金属介在物成分
を生成させる原因にもなり、溶接金属性能に影響する。
ＴｉＯ2が３．０％未満では、スラグの被包が不充分で
姿勢溶接が困難である。また、６．０％を越える場合に
は、金属弗化物との組合せにおいてスラグ量過剰とな
り、姿勢溶接で溶接金属を保持し難くなると共に非溶融
型の非金属介在物が形成され、溶接金属の靭性が劣化す
る。
成分を適正な組合せとすることによってのみ効果を発揮
するが、ワイヤの構成要素および個々の添加成分の成分
量限定理由について以下に述べる。 ＴｉＯ2：３．０〜６．０％ ＴｉＯ2は、アーク安定剤であると共に後述の金属弗化
物と共にスラグ剤の主成分を構成する。溶接時に溶接金
属を被包して大気から遮断すると共に、適度な粘性によ
り溶接ビード形状に影響し、特に姿勢溶接では、他の金
属成分とのバランスによりメタルの垂れ性に大きく影響
する。一方、溶融型または非溶融型の非金属介在物成分
を生成させる原因にもなり、溶接金属性能に影響する。
ＴｉＯ2が３．０％未満では、スラグの被包が不充分で
姿勢溶接が困難である。また、６．０％を越える場合に
は、金属弗化物との組合せにおいてスラグ量過剰とな
り、姿勢溶接で溶接金属を保持し難くなると共に非溶融
型の非金属介在物が形成され、溶接金属の靭性が劣化す
る。
【００１１】金属弗化物：１．０〜２．０％ ＣａＦ2、ＮａＦ、ＭｇＦ2、ＢａＦ2、Ｋ2ＺｒＦ6等の
弗化物は、溶接アークによって分解生成する弗素ガスの
作用により、溶接金属の脱酸に効果があると共に、スラ
グの塩基度および粘性に大きく影響する。後述のＭｇと
のバランスにより適正な成分量が決定されるが、金属弗
化物が１．０％未満では、溶接金属の脱酸が不充分とな
り、溶接金属の靭性が劣化する。また２．０％を越える
場合には、スラグ量が過剰になると共に、アークが不安
定となり姿勢溶接性が劣化する。
弗化物は、溶接アークによって分解生成する弗素ガスの
作用により、溶接金属の脱酸に効果があると共に、スラ
グの塩基度および粘性に大きく影響する。後述のＭｇと
のバランスにより適正な成分量が決定されるが、金属弗
化物が１．０％未満では、溶接金属の脱酸が不充分とな
り、溶接金属の靭性が劣化する。また２．０％を越える
場合には、スラグ量が過剰になると共に、アークが不安
定となり姿勢溶接性が劣化する。
【００１２】Ｃ：０．１５％以下 本発明における６９０ＭＰａ級鋼用フラックス入りワイ
ヤにおいて、溶接金属の高温強度および低温靭性が最適
となるバランスの合金または金属脱酸剤のワイヤ成分
は、後述のＣｅｑＦＣＷによって決定されるが、個々の
成分についても上限または適正成分範囲の限定が必要で
ある。Ｃは、溶接金属を固溶強化すると共に、最適なバ
ランス量によって溶接金属の靭性に影響する。またＰＷ
ＨＴを行った場合にＣｒやＭｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ
等との炭化物を形成し易い成分との相互作用により靭性
を劣化させる。ワイヤ中のＣ量が０．１５％を越えて添
加された場合には、低温靭性が劣化すると共に、溶接時
にスパッタが多く発生し溶接作業性も劣化する。また、
Ｃの下限値は後述のＣｅｑＦＣＷが確保されれば、通常
の鋼製外皮成分の値で良く、特に規定されない。
ヤにおいて、溶接金属の高温強度および低温靭性が最適
となるバランスの合金または金属脱酸剤のワイヤ成分
は、後述のＣｅｑＦＣＷによって決定されるが、個々の
成分についても上限または適正成分範囲の限定が必要で
ある。Ｃは、溶接金属を固溶強化すると共に、最適なバ
ランス量によって溶接金属の靭性に影響する。またＰＷ
ＨＴを行った場合にＣｒやＭｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｖ
等との炭化物を形成し易い成分との相互作用により靭性
を劣化させる。ワイヤ中のＣ量が０．１５％を越えて添
加された場合には、低温靭性が劣化すると共に、溶接時
にスパッタが多く発生し溶接作業性も劣化する。また、
Ｃの下限値は後述のＣｅｑＦＣＷが確保されれば、通常
の鋼製外皮成分の値で良く、特に規定されない。
【００１３】Ｓｉ：０．３〜１．２％ Ｓｉは溶接金属の脱酸および固溶強化を行う成分であ
る。Ｓｉが０．３％未満では溶接金属の強度が確保でき
ない。また、０．３％未満の場合、溶接金属の脱酸が不
充分となり、充分な高温強度および低温靭性が確保でき
なくなると共に、アークが不安定となり、さらに脱酸生
成物として生成されるＳｉＯ2量が不足し、スラグ粘性
のバランスが崩れ良好な溶接作業性が得られない。ま
た、１．２％を越えた場合には、溶接金属の低温靭性が
劣化する。
る。Ｓｉが０．３％未満では溶接金属の強度が確保でき
ない。また、０．３％未満の場合、溶接金属の脱酸が不
充分となり、充分な高温強度および低温靭性が確保でき
なくなると共に、アークが不安定となり、さらに脱酸生
成物として生成されるＳｉＯ2量が不足し、スラグ粘性
のバランスが崩れ良好な溶接作業性が得られない。ま
た、１．２％を越えた場合には、溶接金属の低温靭性が
劣化する。
【００１４】Ｍｎ：０．５〜２．５％ ＭｎもＳｉと同様に溶接金属の脱酸および固溶強化剤と
して作用する。０．５％未満では、脱酸不足により低温
靭性が劣化する。逆に、２．５％を越える場合には、溶
接金属の強度が高くなると共にＰＷＨＴによって低温靭
性が劣化する。 Ｎｉ：１．０〜３．０％ Ｎｉは、固溶強化により溶接金属の強度を向上させると
共に、耐食性、低温靭性を著しく向上させる。またＮｉ
は他の合金成分に比べＰＷＨＴによる低温靭性に及ぼす
脆化度が少ない。本発明では、他の成分とのバランス上
１．０％以上の添加で高温強度および低温靭性の向上効
果が得られるが、３．０％以上添加すると、強度が過大
となる上に溶接時に高温割れが発生し易くなる。
して作用する。０．５％未満では、脱酸不足により低温
靭性が劣化する。逆に、２．５％を越える場合には、溶
接金属の強度が高くなると共にＰＷＨＴによって低温靭
性が劣化する。 Ｎｉ：１．０〜３．０％ Ｎｉは、固溶強化により溶接金属の強度を向上させると
共に、耐食性、低温靭性を著しく向上させる。またＮｉ
は他の合金成分に比べＰＷＨＴによる低温靭性に及ぼす
脆化度が少ない。本発明では、他の成分とのバランス上
１．０％以上の添加で高温強度および低温靭性の向上効
果が得られるが、３．０％以上添加すると、強度が過大
となる上に溶接時に高温割れが発生し易くなる。
【００１５】Ｃｒ：０．３％以下、Ｍｏ：０．２％以下 ＣｒおよびＭｏはＭｎと同様に、溶接金属の高温強度を
増大させる成分である。しかし過大に添加するとＰＷＨ
Ｔにより溶接金属を脆化させるため、本発明では他の合
金剤とのバランスによりＣｒ：０．３％以下、Ｍｏ：
０．２％以下に制限する必要がある。 Ｃｕ：０．５％以下 Ｃｕは、溶接金属の強度を発揮させると共に、Ｎｉと同
時添加することによって、耐食性性を向上させる。また
ワイヤ表面にＣｕめっきを施すことによってワイヤの通
電性と送給性を安定化する。ワイヤ中のＣｕ添加量は他
の成分とのバランスにより適正量が決定されるが、０．
５％を越える場合には高温割れが発生する。
増大させる成分である。しかし過大に添加するとＰＷＨ
Ｔにより溶接金属を脆化させるため、本発明では他の合
金剤とのバランスによりＣｒ：０．３％以下、Ｍｏ：
０．２％以下に制限する必要がある。 Ｃｕ：０．５％以下 Ｃｕは、溶接金属の強度を発揮させると共に、Ｎｉと同
時添加することによって、耐食性性を向上させる。また
ワイヤ表面にＣｕめっきを施すことによってワイヤの通
電性と送給性を安定化する。ワイヤ中のＣｕ添加量は他
の成分とのバランスにより適正量が決定されるが、０．
５％を越える場合には高温割れが発生する。
【００１６】Ｍｇ：０．４〜１．２％ Ｍｇは高温の溶接アーク中において反応し、強力な脱酸
剤として作用する。また、本発明のワイヤにおいては、
溶融金属の粘性および脱酸反応により生成したＭｇＯが
スラグ組成およびスラグの粘性に大きく影響するため、
後述するように金属弗化物とのバランスにより適正量の
添加が必要である。脱酸による効果が得られるためには
０．４以上の添加が必要である。また、１．２％を越え
るとスラグの粘性が過大になり姿勢溶接における溶接作
業性が劣化する。
剤として作用する。また、本発明のワイヤにおいては、
溶融金属の粘性および脱酸反応により生成したＭｇＯが
スラグ組成およびスラグの粘性に大きく影響するため、
後述するように金属弗化物とのバランスにより適正量の
添加が必要である。脱酸による効果が得られるためには
０．４以上の添加が必要である。また、１．２％を越え
るとスラグの粘性が過大になり姿勢溶接における溶接作
業性が劣化する。
【００１７】Ｔｉ：０．０１〜０．２０％ Ｔｉは少量の添加で結晶粒が微細化し、０．０１％以上
添加することによって低温靭性を向上させる。しかし、
０．２０％を越えて添加すると強度が過大となり逆に靭
性が劣化する。上記ＣからＴｉまでの成分は主として金
属脱酸剤または合金剤として作用するため、金属単体ま
たは合金の形として鋼製外皮または充填フラックスに添
加する。
添加することによって低温靭性を向上させる。しかし、
０．２０％を越えて添加すると強度が過大となり逆に靭
性が劣化する。上記ＣからＴｉまでの成分は主として金
属脱酸剤または合金剤として作用するため、金属単体ま
たは合金の形として鋼製外皮または充填フラックスに添
加する。
【００１８】Ｂ：０．００５〜０．０１５％ Ｂは、微量の添加で溶接金属の焼き入れ性を高め、溶接
金属の強度をおよび低温靭性を向上させる。０．００５
％未満では効果が無く、また０．０１５％を越える場合
には、強度が過大となり靭性が劣化する。Ｂの効果は金
属単体、合金または酸化による添加の何れでも発揮する
ことができるため、フラックスに添加する場合の形態は
自由である。
金属の強度をおよび低温靭性を向上させる。０．００５
％未満では効果が無く、また０．０１５％を越える場合
には、強度が過大となり靭性が劣化する。Ｂの効果は金
属単体、合金または酸化による添加の何れでも発揮する
ことができるため、フラックスに添加する場合の形態は
自由である。
【００１９】また、本発明ではＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、
Ｃｒ、Ｍｏ、ＣｕおよびＭｇについて、（１）式で表さ
れる炭素当量ＣｅｑＦＣＷが０．４３〜０．５０％であ
ることが必要である。ＣｅｑＦＣＷが０．４３％未満で
はＰＷＨＴ後の溶接金属の引張強さが室温で６９０ＭＰ
ａかつ３５０℃における高温引張強さが６００ＭＰａ以
上である強度が得られない。また、０．５０％を越えた
場合には強度が過大となり低温靭性が劣化する。
Ｃｒ、Ｍｏ、ＣｕおよびＭｇについて、（１）式で表さ
れる炭素当量ＣｅｑＦＣＷが０．４３〜０．５０％であ
ることが必要である。ＣｅｑＦＣＷが０．４３％未満で
はＰＷＨＴ後の溶接金属の引張強さが室温で６９０ＭＰ
ａかつ３５０℃における高温引張強さが６００ＭＰａ以
上である強度が得られない。また、０．５０％を越えた
場合には強度が過大となり低温靭性が劣化する。
【００２０】本発明はさらに、ＰＷＨＴ後の溶接金属の
高温延性、低温靭性および姿勢溶接における溶接作業性
の何れをも良好とするために、Ｍｇ量と金属弗化物量の
比を一定範囲内に保つことをその特徴の一つとしてい
る。一般に、立向や上向溶接のように溶接金属の垂れや
すい溶接姿勢では、界面張力によりスラグが溶接金属を
保持する必要があるが、本発明のようにＴｉＯ2および
金属弗化物を主成分としたスラグ系のフラックス入りワ
イヤでは、弗化物を添加したことによりスラグの粘性が
比較的低いのが特徴である。
高温延性、低温靭性および姿勢溶接における溶接作業性
の何れをも良好とするために、Ｍｇ量と金属弗化物量の
比を一定範囲内に保つことをその特徴の一つとしてい
る。一般に、立向や上向溶接のように溶接金属の垂れや
すい溶接姿勢では、界面張力によりスラグが溶接金属を
保持する必要があるが、本発明のようにＴｉＯ2および
金属弗化物を主成分としたスラグ系のフラックス入りワ
イヤでは、弗化物を添加したことによりスラグの粘性が
比較的低いのが特徴である。
【００２１】Ｍｇは脱酸剤としてアーク雰囲気中のワイ
ヤ先端部や溶滴中で急激に酸化反応しＭｇＯとなるが、
Ｍｇを多量に添加した場合にはこのＭｇＯが溶融スラグ
に固溶することによってスラグの粘性が高まり、溶接作
業性が向上する。Ｍｇ量／弗化物量と立向接溶接におけ
るメタルの垂れ性との関係を図１に示すが、Ｍｇ量／弗
化物量を０．４以上にすることによってメタルの垂れ性
が向上する。しかし、Ｍｇ量／弗化物量が過大な場合に
はスラグの粘性が過大になると共に、スパッタ発生量が
多くなり安定な溶接ができなくなるためＭｇ量／弗化物
量は０．８以下にする必要がある。尚、Ｍｇをフラック
スから添加する場合には金属Ｍｇ単体または他の金属元
素との合金による添加の何れでもかまわない。
ヤ先端部や溶滴中で急激に酸化反応しＭｇＯとなるが、
Ｍｇを多量に添加した場合にはこのＭｇＯが溶融スラグ
に固溶することによってスラグの粘性が高まり、溶接作
業性が向上する。Ｍｇ量／弗化物量と立向接溶接におけ
るメタルの垂れ性との関係を図１に示すが、Ｍｇ量／弗
化物量を０．４以上にすることによってメタルの垂れ性
が向上する。しかし、Ｍｇ量／弗化物量が過大な場合に
はスラグの粘性が過大になると共に、スパッタ発生量が
多くなり安定な溶接ができなくなるためＭｇ量／弗化物
量は０．８以下にする必要がある。尚、Ｍｇをフラック
スから添加する場合には金属Ｍｇ単体または他の金属元
素との合金による添加の何れでもかまわない。
【００２２】また、スラグ剤であるＴｉＯ2や弗化物の
不純物としてＮｂおよびＶが不可避的にワイヤ中に存在
するのが通常であるが、これらのＮｂやＶはＰＷＨＴに
よって炭化物を形成し易く、ＰＷＨＴ後の低温靭性を劣
化させる。本発明のフラックス入りワイヤではこれらＮ
ｂ、Ｖについては規定しないが、何れも０．０１５％以
下に限定することが好ましい。
不純物としてＮｂおよびＶが不可避的にワイヤ中に存在
するのが通常であるが、これらのＮｂやＶはＰＷＨＴに
よって炭化物を形成し易く、ＰＷＨＴ後の低温靭性を劣
化させる。本発明のフラックス入りワイヤではこれらＮ
ｂ、Ｖについては規定しないが、何れも０．０１５％以
下に限定することが好ましい。
【００２３】尚、本発明のフラックス入りワイヤには、
上記成分以外にも鉄粉、微量のアーク安定剤、微量のス
ラグ剤等を添加してもその効果には影響無い。またフラ
ックスの充填率は通常のフラックス入りワイヤに適用さ
れている８〜２５％の範囲内であれば良いが、アーク安
定性の観点から１２％以上が望ましい。さらに適用する
シールドガスもＣＯ2、ＡｒとＣＯ2との混合ガスさらに
これらのガスに少量のＯ2を添加したもの等通常のＭＡ
Ｇ溶接に仕様されるシールドガスであれば何れでも使用
可能である。
上記成分以外にも鉄粉、微量のアーク安定剤、微量のス
ラグ剤等を添加してもその効果には影響無い。またフラ
ックスの充填率は通常のフラックス入りワイヤに適用さ
れている８〜２５％の範囲内であれば良いが、アーク安
定性の観点から１２％以上が望ましい。さらに適用する
シールドガスもＣＯ2、ＡｒとＣＯ2との混合ガスさらに
これらのガスに少量のＯ2を添加したもの等通常のＭＡ
Ｇ溶接に仕様されるシールドガスであれば何れでも使用
可能である。
【００２４】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。軟鋼パイプ製外皮を用い、外皮の中空部にフ
ラックスを充填後、伸線し、１．２mmφに仕上げてフラ
ックス入りワイヤを作成した。尚、弗化物はＣａＦ2、
ＭｇＦ2、Ｋ2ＺｒＦ6を１：２：１の一定の比で複合添
加した。また、フラックス充填率は全て１６％とした。
ワイヤの成分組成を表１に示す。表１の、Ｎｏ．１〜６
は本発明例であり、Ｎｏ．７〜２６は比較例である。上
記ワイヤを用いて、表２の条件で立向溶接を行い、アー
ク状態観察およびメタル垂れをおこす上限電圧を測定す
ることによって溶接作業性を評価した。図２は溶接作業
試験方法を示す模式図であり、符号１は試験片、２は溶
接トーチである。溶接作業性が特に不良なもの以外につ
いて、表３の条件で溶接を行い、溶接金属性能試験を実
施した。図３は溶接金属試験における開先形状を示す断
面図である。溶接後の試験体は６２０℃×１２時間のＰ
ＷＨＴを行った後、試験板の板厚中央部からＪＩＳ Ｚ
３１１１ Ａ１号引張り試験片およびＪＩＳ Ｇ０５６
７ ＩＩ−１０型高温引張り試験を採取し、溶着金属の
引張り試験を実施した。またＪＩＳ Ｚ３１１１４号試
験片により−３０℃における２ｍｍＶノッチシャルピー
衝撃試験を行った。尚、引張り試験は室温および３５０
℃の２温度で実施した。
説明する。軟鋼パイプ製外皮を用い、外皮の中空部にフ
ラックスを充填後、伸線し、１．２mmφに仕上げてフラ
ックス入りワイヤを作成した。尚、弗化物はＣａＦ2、
ＭｇＦ2、Ｋ2ＺｒＦ6を１：２：１の一定の比で複合添
加した。また、フラックス充填率は全て１６％とした。
ワイヤの成分組成を表１に示す。表１の、Ｎｏ．１〜６
は本発明例であり、Ｎｏ．７〜２６は比較例である。上
記ワイヤを用いて、表２の条件で立向溶接を行い、アー
ク状態観察およびメタル垂れをおこす上限電圧を測定す
ることによって溶接作業性を評価した。図２は溶接作業
試験方法を示す模式図であり、符号１は試験片、２は溶
接トーチである。溶接作業性が特に不良なもの以外につ
いて、表３の条件で溶接を行い、溶接金属性能試験を実
施した。図３は溶接金属試験における開先形状を示す断
面図である。溶接後の試験体は６２０℃×１２時間のＰ
ＷＨＴを行った後、試験板の板厚中央部からＪＩＳ Ｚ
３１１１ Ａ１号引張り試験片およびＪＩＳ Ｇ０５６
７ ＩＩ−１０型高温引張り試験を採取し、溶着金属の
引張り試験を実施した。またＪＩＳ Ｚ３１１１４号試
験片により−３０℃における２ｍｍＶノッチシャルピー
衝撃試験を行った。尚、引張り試験は室温および３５０
℃の２温度で実施した。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】表４に試験結果を示す。ここで、衝撃試験
結果は試験片３個の平均で示した。表４から明らかなよ
うに、ＴｉＯ2が３％未満であるＮｏ．７、逆にＴｉＯ2
が６％を越えるＮｏ．８および弗化物量が２％を越える
Ｎｏ．１０のワイヤについては、スラグ量が不適正であ
り何れもアークが不安定で、スパッタの発生量も多く、
姿勢は困難であった。また、Ｓｉが０．３％未満である
Ｎｏ．１２についてもスラグの粘性が不足し安定した立
向溶接は困難であった。さらに、Ｃｕを０．５％を越え
て添加したＮｏ．２０では、溶接ビード中央部に高温割
れと思われる縦割れが発生した。
結果は試験片３個の平均で示した。表４から明らかなよ
うに、ＴｉＯ2が３％未満であるＮｏ．７、逆にＴｉＯ2
が６％を越えるＮｏ．８および弗化物量が２％を越える
Ｎｏ．１０のワイヤについては、スラグ量が不適正であ
り何れもアークが不安定で、スパッタの発生量も多く、
姿勢は困難であった。また、Ｓｉが０．３％未満である
Ｎｏ．１２についてもスラグの粘性が不足し安定した立
向溶接は困難であった。さらに、Ｃｕを０．５％を越え
て添加したＮｏ．２０では、溶接ビード中央部に高温割
れと思われる縦割れが発生した。
【００２９】Ｃが０．１５％を越えるＮｏ．１１、Ｓｉ
が１．２％を越えるＮｏ．１３、Ｎｉが３．０％を越え
るＮｏ．１７、Ｍｇが１．２％を越えるＮｏ．２２のワ
イヤは、何れもＣｅｑＦＣＷが０．５０％を越え溶接金
属の強度過大となり、良好な低温靭性が得られなかっ
た。さらにＴｉが０．２０％を越えるＮｏ．２４および
Ｂが０．０１５％を越えるＮｏ．２６のワイヤについて
も溶接金属の強度が過大となると共に良好な靭性が得ら
れなかった。
が１．２％を越えるＮｏ．１３、Ｎｉが３．０％を越え
るＮｏ．１７、Ｍｇが１．２％を越えるＮｏ．２２のワ
イヤは、何れもＣｅｑＦＣＷが０．５０％を越え溶接金
属の強度過大となり、良好な低温靭性が得られなかっ
た。さらにＴｉが０．２０％を越えるＮｏ．２４および
Ｂが０．０１５％を越えるＮｏ．２６のワイヤについて
も溶接金属の強度が過大となると共に良好な靭性が得ら
れなかった。
【００３０】一方、Ｍｎが０．５％未満であるＮｏ．１
４およびＮｉが１．０％未満であるＮｏ．１６は、Ｃｅ
ｑＦＣＷも０．４３未満であるが、何れもワイヤも溶接
金属の強度が６９０ＭＰａ未満となった。Ｍｎが２．５
％を越えるＮｏ．１５、Ｃｒが０．３％を越えるＮｏ．
１８、Ｍｏが０．２％を越えるＮｏ．１９のワイヤでは
ＰＷＨＴ脆化による靭性不足が認められた。Ｔｉが０．
０１％未満のＮｏ．２３およびＢが０．００５％未満の
Ｎｏ．２５では良好な靭性が得られなかった。
４およびＮｉが１．０％未満であるＮｏ．１６は、Ｃｅ
ｑＦＣＷも０．４３未満であるが、何れもワイヤも溶接
金属の強度が６９０ＭＰａ未満となった。Ｍｎが２．５
％を越えるＮｏ．１５、Ｃｒが０．３％を越えるＮｏ．
１８、Ｍｏが０．２％を越えるＮｏ．１９のワイヤでは
ＰＷＨＴ脆化による靭性不足が認められた。Ｔｉが０．
０１％未満のＮｏ．２３およびＢが０．００５％未満の
Ｎｏ．２５では良好な靭性が得られなかった。
【００３１】弗化物が１．０％未満であるＮｏ．９、Ｍ
ｇが０．４％未満であるＮｏ．２１では何れも溶接金属
の脱酸不足が原因と思われる非金属介在物を起点とした
低衝撃値のものが認められ、平均として良好な靭性は得
られなかった。以上の比較例に比べ、本発明例であるＮ
ｏ．１〜Ｎｏ．６のワイヤは、高温強度および低温靭性
共に良好な値が得られている。
ｇが０．４％未満であるＮｏ．２１では何れも溶接金属
の脱酸不足が原因と思われる非金属介在物を起点とした
低衝撃値のものが認められ、平均として良好な靭性は得
られなかった。以上の比較例に比べ、本発明例であるＮ
ｏ．１〜Ｎｏ．６のワイヤは、高温強度および低温靭性
共に良好な値が得られている。
【００３２】
【表４】
【００３３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の６
９０ＭＰａ級高張力鋼用ガスシールドアーク溶接用フラ
ックス入りワイヤにより、ＰＷＨＴ後の室温強度、高温
強度および低温靭性の何れの点についても良好で、バラ
ンスの取れた溶接金属を得ることができる。
９０ＭＰａ級高張力鋼用ガスシールドアーク溶接用フラ
ックス入りワイヤにより、ＰＷＨＴ後の室温強度、高温
強度および低温靭性の何れの点についても良好で、バラ
ンスの取れた溶接金属を得ることができる。
【図１】ワイヤ中のＭｇ量／弗化物量と上進溶接におけ
る限界電圧の関係を示す図、
る限界電圧の関係を示す図、
【図２】溶接作業性試験方法を示す模式図、
【図３】溶接金属試験における開先形状を示す断面図で
ある。
ある。
１ 試験片 ２ 溶接トーチ
Claims (1)
- 【請求項１】 鋼製外皮内に粉体を充填してなるガスシ
ールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワ
イヤ全重量に対して重量％で、 ＴｉＯ2 ：３．０〜６．０％ 金属弗化物：１．０〜２．０％ を必須とするスラグ剤と Ｃ：０．１５％以下 Ｓｉ：０．３〜１．２％ Ｍｎ：０．５〜２．５％ Ｎｉ：１．０〜３．０％ Ｃｒ：０．３％以下 Ｍｏ：０．２％以下 Ｃｕ：０．５％以下 Ｍｇ：０．４〜１．２％ を必須とする金属脱酸成分または合金成分を下記（１）
式で表されるワイヤの炭素当量ＣｅｑＦＣＷが０．４３
〜０．５０％となるように含有し、さらに合金成分とし
て Ｔｉ：０．０１〜０．２０％ Ｂ：０．００５〜０．０１５％ を含有し、さらにワイヤ中のＭｇ量と金属弗化物量との
比が ０．４≦（Ｍｇ量／金属弗化物量）≦０．８ であることを特徴とする６９０ＭＰａ級高張力鋼用ガス
シールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 ＣｅｑＦＣＷ＝Ｃ＋０．０８Ｓｉ＋０．０７Ｍｎ＋０．０５Ｎｉ＋０．０７Ｃｒ ＋０．１５Ｍｏ＋０．０２Ｃｕ＋０．０８Ｍｇ … （１） （ただし、各成分は重量％）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06953796A JP3442563B2 (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | ６９０ＭＰａ級高張力鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06953796A JP3442563B2 (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | ６９０ＭＰａ級高張力鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09253886A true JPH09253886A (ja) | 1997-09-30 |
| JP3442563B2 JP3442563B2 (ja) | 2003-09-02 |
Family
ID=13405577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06953796A Expired - Fee Related JP3442563B2 (ja) | 1996-03-26 | 1996-03-26 | ６９０ＭＰａ級高張力鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3442563B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2289661A1 (en) | 2009-08-27 | 2011-03-02 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co., Ltd. | Flux cored wire for gas shielded arc welding of high strength steel |
| EP2394771A1 (fr) * | 2010-06-10 | 2011-12-14 | L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Procédé de soudage des aciers à hautes limites élastiques avec fil fourré basique |
| US8574381B2 (en) | 2009-03-26 | 2013-11-05 | Kobe Steel, Ltd. | Weld metal and welded structure having weld joints using the same |
| CN103962743A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-08-06 | 西安理工大学 | 用于x100管线钢全位置焊接的焊丝及其制备方法 |
| WO2014136601A1 (ja) | 2013-03-08 | 2014-09-12 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶接金属及びこれを備えた溶接構造体 |
| JP2017185521A (ja) * | 2016-04-05 | 2017-10-12 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| CN113894393A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-07 | 广州黄船海洋工程有限公司 | 一种fh36高强度钢超厚板的焊接工艺 |
| EP4039404A1 (en) | 2021-02-05 | 2022-08-10 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Flux-cored wire, weld metal, gas shielded arc welding method, and welding joint production method |
Citations (5)
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| JPH02217195A (ja) * | 1989-02-18 | 1990-08-29 | Nippon Steel Corp | 耐火鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JPH04224094A (ja) * | 1990-12-26 | 1992-08-13 | Nippon Steel Corp | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JPH0810982A (ja) * | 1994-06-24 | 1996-01-16 | Kobe Steel Ltd | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| JPH08174267A (ja) * | 1994-12-26 | 1996-07-09 | Nippon Steel Corp | アーク溶接用フラックス入りワイヤ |
-
1996
- 1996-03-26 JP JP06953796A patent/JP3442563B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| EP3424637A1 (en) | 2013-03-08 | 2019-01-09 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Weld metal and welded structure provided with same |
| CN103962743A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-08-06 | 西安理工大学 | 用于x100管线钢全位置焊接的焊丝及其制备方法 |
| CN103962743B (zh) * | 2014-04-30 | 2016-02-24 | 西安理工大学 | 用于x100管线钢全位置焊接的焊丝及其制备方法 |
| JP2017185521A (ja) * | 2016-04-05 | 2017-10-12 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ |
| EP4039404A1 (en) | 2021-02-05 | 2022-08-10 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Flux-cored wire, weld metal, gas shielded arc welding method, and welding joint production method |
| KR20220113255A (ko) | 2021-02-05 | 2022-08-12 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 플럭스 코어드 와이어, 용접 금속, 가스 실드 아크 용접 방법 및 용접 이음의 제조 방법 |
| CN113894393A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-07 | 广州黄船海洋工程有限公司 | 一种fh36高强度钢超厚板的焊接工艺 |
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