JPH10180486A - 9%Ni鋼用フラックス入りワイヤ - Google Patents

9%Ni鋼用フラックス入りワイヤ

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JPH10180486A
JPH10180486A JP35584096A JP35584096A JPH10180486A JP H10180486 A JPH10180486 A JP H10180486A JP 35584096 A JP35584096 A JP 35584096A JP 35584096 A JP35584096 A JP 35584096A JP H10180486 A JPH10180486 A JP H10180486A
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JP
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flux
welding
wire
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cored wire
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JP35584096A
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Tatsuo Enomoto
達夫 榎本
Manabu Mizumoto
学 水本
Satoyuki Miyake
聰之 三宅
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ni基合金製外皮の9%Ni鋼用フラックス
入りワイヤにおける、ワイヤ生産性向上及び品質安定
化、かつ耐高温割れ性や溶接作業性等の諸性能の確保を
容易にすることを目的とする。 【解決手段】 Ni基合金製外皮内のフラックス入りワ
イヤにおいて、Mo粉末の粒径や含有量、Mo粉末を除
く金属粉末の含有量、スラグ形成剤含有量、フラックス
全体の粒度分布を、それぞれ所定の範囲に制御すること
を特徴とするワイヤであって、さらに、本ワイヤとAr
とCO2 との混合ガスを用いたガスシールドアーク溶接
の際に、後退法による溶接速度を適正範囲にしたことを
特徴とする溶接方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はLNGタンク等、極
低温用圧力容器等の構造物に用いる9%Ni鋼のガスシ
ールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに係わり、さ
らに詳しくはワイヤ製造時の生産性に優れ、80%Ar
+20%CO2 等のシールドガスを併用したガスシール
ドアーク溶接において、耐高温割れ性等の溶着金属性能
に優れていると共に、溶接作業性が良好な9%Ni鋼用
フラックス入りワイヤに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、9%Ni鋼のような極低温用鋼の
溶接においても、被覆アーク溶接棒等に比べて溶接作業
能率の高いフラックス入りワイヤを導入しようとする動
きが、活発になって来ている。しかし、この種の既存の
溶接材料は溶接部の極低温での強度や靱性を確保するた
めに、母材とは成分系の異なる完全オーステナイト組織
のNi基合金系が一般に用いられており、耐高温割れ性
への配慮が不可欠である。
【0003】この種のNi基合金系溶接材料として本発
明者らは、特開平6−198488号公報の「Ni基合
金を外皮とするフラックス入りワイヤ」を提案した。し
かし、このフラックス入りワイヤは外皮にNi基合金を
用い、充填フラックス中に多量のMo等合金粉末を添加
した場合、ワイヤ伸線時には加工硬化による断線や外皮
割れ、また、フラックス充填時の成分偏析という問題を
生じることがあった。
【0004】
【発明が解決しようとる課題】本発明は、前記のような
Ni基合金製外皮の内部に充填するフラックス中に、多
量のMo等合金粉末を添加したワイヤにおいて、ワイヤ
製造時に生じる断線や外皮割れ、また、充填フラックス
中の成分偏析という問題を解決すべくなされたものであ
り、フラックス入りワイヤの生産性向上及び品質向上を
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
すべく、Ni基合金製外皮のフラックス入りワイヤにお
いて、充填フラックスの組成とその粒径が及ぼすワイヤ
の生産性や品質への影響を調査し、その調査結果によっ
て得られた知見を基にしてなされたものである。即ち、
Mo粉末を多量に含有し、Mo粉末以外の金属粉末がワ
イヤ全重量比で1〜10%の範囲にあり、TiO2 、A
l2 O3 、CaO、SiO2 、炭酸塩、金属弗化物等の
スラグ形成剤も5〜15%の範囲にある充填フラックス
組成において、Mo粉末の粒径を大きくする程、ワイヤ
製造時の断線や外皮割れの発生頻度を増すと共に、逆に
Mo粉末の粒径を小さくする程、フラックス充填時に偏
析を起し、ワイヤ成分の均一性が損なわれれることが分
かった。さらに、こうしたワイヤ製造上の諸問題は、前
記組成のフラックスに添加するMo粉末の粒径を44μ
m未満に抑制し、かつフラックス全体を造粒することに
よって、その粒度分布を44〜500μmのものが85
%以上、44μm未満のものが15%未満になるように
制御すれば大幅に改善できるとの知見を得た。
【0006】以上に列記した通り本発明の要旨は、[請
求項1]9%Ni鋼用のNi基合金製外皮内にフラック
スをワイヤ全重量に対して10〜35%充填し、そのフ
ラックス組成がワイヤ全重量比で、粒径が44μm未満
のMo粉末を5〜14%、Mo粉末を除く金属粉末の合
計を1〜10%、TiO2 、Al2 O3 、CaO、Si
O2 、炭酸塩、金属弗化物を含むスラグ形成剤を5〜1
5%、残部は不可避的不純物であることを特徴とする9
%Ni鋼用フラックス入りワイヤ。[請求項2]さら
に、フラックス全体の粒度分布が、フラックス全重量の
85%以上を44〜500μm、フラックス全重量の1
5%未満を44μm未満としたことを特徴とする9%N
i鋼用フラックス入りワイヤ。[請求項3]さらに、請
求項1と請求項2のフラックス入りワイヤを用いたAr
とCO2 混合のガスシールドアーク溶接において、溶接
速度が10〜50cm/minの後退法で溶接すること
を特徴とする9%Ni鋼用フラックス入りワイヤの溶接
方法。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の9%Ni鋼用フラックス
入りワイヤにおける各種成分等の特定理由及び数値限定
理由を以下に説明する。先ず、Ni基合金の外皮は、組
成がC:0.005〜0.05%、Si:0.3%以
下、Mn:0.2〜4.0%、P:0.010%以下、
S:0.010%以下、Ni:60〜80%、Cr:1
5〜25%、Ti及びAlの一方又は両方の合計:0.
3〜0.8%、Nb及びTaの一方又は両方の合計:3
%以下、Fe:3%以下、N:0.02%以下、W:
3.5%以下、残部は不可避的不純物であるものを指
し、この種の外皮に特定した理由は、目標とする極低温
靱性、強度等の溶接性能を得易くするためのものである
が、その他に、ワイヤ製造時の加工硬化をできるだけ抑
制し、良好なワイヤ生産性を容易にするためでもある。
【0008】次に、ワイヤ外皮内に充填するフラックス
は10%未満の場合、スラグ形成剤及び金属粉末双方の
適正含有量を満たすことができず、このことからスラグ
の剥離性等の溶接作業性が不良となったり、または極低
温靱性、強度、耐高温割れ性等の溶接金属性能が不良と
なったりする。一方、ワイヤ外皮内に充填するフラック
スが35%を超える場合には、フラックスの充填量過多
からワイヤ伸線時に断線が発生し易くなる。
【0009】充填フラックス中のMo粉末は、その粒径
が粗いとワイヤ伸線時の断線発生頻度を増加させ、特に
粒径44μm以上になるとこの傾向は顕著になる。しか
し、Mo粉末は、溶着金属の極低温靱性への犠牲を極力
抑えながらの高強度化を可能にし、溶接部の耐高温割れ
性向上にも寄与するので、少なくとも粒径44μm未満
のMo粉末を5%以上添加する必要があり、かつ上限値
は溶着金属の極低温靱性の劣化やワイヤ伸線性の劣化を
防止できうる範囲の14%以下に制御しなければならな
い。
【0010】金属粉末は前記粒径44μm未満のMo粉
末を除いて、Cr、Ni、Mn、Al、Ti、Fe、W
等、1種以上を合金剤や脱酸剤として添加するが、これ
らの合計量が1%未満では効果がなく、10%を超える
と、他の必須成分であるMo粉末やスラグ形成剤の含有
量の兼ね合いからフラックスの充填量過多となり、ワイ
ヤ伸線時に断線が発生し易くなる。
【0011】スラグ形成剤は、アークの安定性、スパッ
タ発生量、スラグの剥離性、ビード形状等、良好な溶接
作業性や溶着金属の機械的性質、X線性能、耐高温割れ
性等、溶接諸性能を確保する上で必要であり、TiO
2 、Al2 O3 、CaO、SiO2 、炭酸塩、金属弗化
物はそれぞれ必須にしなければならず、これらの効果は
前記スラグ形成剤の合計量がを5%以上で現れ、15%
を超えるとX線性能の劣化や他の必須成分であるMo粉
末やMo粉末以外の金属粉末含有量との兼ね合いから必
然的にフラックスの充填量過多となり、ワイヤ伸線時に
断線が発生し易くなる。
【0012】さらに、前記組成範囲からなるフラックス
は、粒径が粗目であればワイヤは断線し易くなり、逆に
細か過ぎれば、フラックス充填時に偏析を起し、ワイヤ
成分の均一性が損なわれれるので、珪酸ソーダや珪酸カ
リ等のバインダーを用いて湿式混合し、その後に乾燥
等、所定の造粒工程を経て、粒径をフラックス全重量の
85%以上が44〜500μm、フラックス全重量の1
5%未満が44μm未満となるように制御しなければな
らない。
【0013】また、さらに、前記本発明ワイヤを用い
て、ArとCO2 混合とのガスシールドアーク溶接する
際に、溶接速度が遅すぎると溶込み不足が生じ、速すぎ
ると高温割れが生じ易くなるので10〜50cm/mi
nに制御する必要があり、溶接方向と溶着方向とが反対
となるように溶着する後退法で溶接すれば、溶込み不足
や高温割れ等の欠陥のない健全な溶接部が得られ、溶接
方向と溶着方向とが同一になるように溶着する前進法で
溶接すれば、溶込み不足や高温割れ等の欠陥が発生し易
くなり健全な溶接部が得られにくくなる。
【0014】
【実施例】以下に実施例によって本発明の効果を具体的
に説明する。本発明のフラックス入りワイヤとは図1
(a)〜(d)に示すような断面形状のワイヤで、フー
プあるいはパイプからなる外皮1に充填フラックス2を
内包せしめ、同図(b)〜(d)のごとく継ぎ目を有す
るもの、あるいは同図(a)のごとく継ぎ目のないもの
でも良い。
【0015】表1に供試外皮の化学成分を示す。また表
2、表3及び表4に供試外皮と充填フラックスの組み合
わせによるフラックス入りワイヤの組成を示す。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】
【表3】
【0019】
【表4】
【0020】溶接試験は水平すみ肉溶接を行った。条件
はワイヤ径:1.2mm、シールドガス:80%Ar+
20%CO2 (流量:25l/min)、溶接電流:2
00A(DC電極+)、溶接電圧:27〜30V、溶接
速度:後退法による30〜40cm/minで図2の試
験板を用いて実施した。図2はT形すみ肉継手であり、
3は母材、tはT形すみ肉継手の母材3の板厚で8mm
である。
【0021】溶接作業性試験及び高温割れ試験は図2の
T形すみ肉継手の試験板を用いて、その両側を水平すみ
肉溶接し、1st側を拘束ビード、2nd側を試験ビー
ドとし、2nd側の試験ビードを対象に、クレータを除
くビード表面及び表面から1mm下と2mm下をグライ
ンダーで順次研削した後、浸透探傷試験により割れの有
無を調べた。
【0022】なお、ワイヤは表1に示す化学成分のパイ
プを外皮材とし、外径7〜8mm、肉厚1mmの管内部
にフラックスを所定量充填してから、1.2mmの製品
径に至る伸線工程の途中で、加工硬化した外皮の軟化さ
せるために焼鈍(1100℃×3回)した。ワイヤ断線
の有無は、本伸線工程中に発生した断線の有無を調査し
た。試験結果を示す表2、表3及び表5のフラックス入
りワイヤ記号W1〜W6は本発明であり、W7〜W12
は比較例である。
【0023】
【表5】
【0024】比較例W7はAl、Ti等の金属粉末やス
ラグ形成剤が少なく、必然的にフラックスの充填率が低
くなったため、スラグの剥離性やビード形状が不良であ
る。W8はMo粉末が多すぎて、フラックスの充填率も
高すぎたため、ワイヤ伸線時に断線が多発した。W9、
10はMo粉末の粒径が大きいためワイヤ伸線時に断線
が多発した。W11はMo粉末の含有量が低すぎるた
め、高温割れが発生した。W12は金属粉末の含有量が
高すぎるためにワイヤ伸線時に断線が多発し、また、フ
ラックス全体の粒径が細かすぎたために溶接作業性にム
ラがある。
【0025】これに対して本発明のW1〜W6はワイヤ
伸線時の断線がなく、溶接性能も良好であった。なお、
表4の溶接作業性評価記号は、良好:○、不良:×を意
味する。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明の9%Ni鋼用フラ
ックス入りワイヤは、粒径が44μm未満のMo粉末含
有量やMo粉末以外の金属粉末含有量、スラグ形成剤含
有量をそれぞれ所定の割合に制御し、かつフラックス全
体の粒径も所定の割合に制御することによって、ワイヤ
伸線時の断線を防止でき、溶接作業性や溶接金属の機械
的性質、耐高温割れ性、X線性能等が安定して良好な品
質が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)、(b)、(c)、(d)はフラックス
入りワイヤの各種断面形状を示す模式図
【図2】実施例で用いた試験板形状の模式図
【符号の説明】
1 外皮 2 フラックス 3 母材 t 板厚

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 9%Ni鋼用のNi基合金製外皮内にフ
    ラックスをワイヤ全重量に対して10〜35%充填し、
    そのフラックス組成がワイヤ全重量比で、粒径が44μ
    m未満のMo粉末を5〜14%、Mo粉末を除く金属粉
    末の合計を1〜10%、TiO2 、Al2 O3 、Ca
    O、SiO2 、炭酸塩、金属弗化物を含むスラグ形成剤
    を5〜15%、残部は不可避的不純物であることを特徴
    とする9%Ni鋼用フラックス入りワイヤ。
  2. 【請求項2】 さらに、フラックス全体の粒度分布が、
    フラックス全重量の85%以上を44〜500μm、フ
    ラックス全重量の15%未満を44μm未満としたこと
    を特徴とする請求項1記載の9%Ni鋼用フラックス入
    りワイヤ。
  3. 【請求項3】 さらに、請求項1と請求項2のフラック
    ス入りワイヤを用いたArとCO2 混合のガスシールド
    アーク溶接において、溶接速度が10〜50cm/mi
    nの後退法で溶接することを特徴とする9%Ni鋼用フ
    ラックス入りワイヤの溶接方法。
JP35584096A 1996-12-25 1996-12-25 9%Ni鋼用フラックス入りワイヤ Withdrawn JPH10180486A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2481514A1 (de) * 2011-01-31 2012-08-01 Linde Aktiengesellschaft WIG- oder MSGSchweißverfahren für austenitischen Stahl mit einem stickstoffhaltigen Schweißgas
JP5763859B1 (ja) * 2014-11-07 2015-08-12 日本ウエルディング・ロッド株式会社 Ni基合金フラックス入りワイヤ
JP2016147273A (ja) * 2015-02-10 2016-08-18 日鐵住金溶接工業株式会社 9%Ni鋼溶接用フラックス入りワイヤ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2481514A1 (de) * 2011-01-31 2012-08-01 Linde Aktiengesellschaft WIG- oder MSGSchweißverfahren für austenitischen Stahl mit einem stickstoffhaltigen Schweißgas
JP5763859B1 (ja) * 2014-11-07 2015-08-12 日本ウエルディング・ロッド株式会社 Ni基合金フラックス入りワイヤ
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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

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Effective date: 20040302