JPH11192555A

JPH11192555A - サブマージアーク溶接方法

Info

Publication number: JPH11192555A
Application number: JP184598A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Hara; 則行原; Takeshi Sugino; 毅杉野; Munenobu Satou; 統宣佐藤
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-01-07
Filing date: 1998-01-07
Publication date: 1999-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】靱性及び亀裂伝播停止特性が優れていると共
に、硬さが抑制された溶接金属を得ることができるサブ
マージアーク溶接方法を提供する。【解決手段】ボンドフラックスは、フラックス全重量
あたりの重量％で、MgO:20〜40％,Al₂O₃:15〜35％,Si
O₂:8〜20％,CaF₂:5〜15％,金属炭酸塩(CO₂換算値):2〜5
％及び金属Si:1〜2.5％を含有し、Bを実質的に含有しな
いものであり、ワイヤは、ワイヤ全重量あたりの重量％
で、C:0.03〜0.08％,Si:0.02〜0.4％,Mn:0.1〜0.7％及
びNi:3.5〜6％を含有し、残部がFe及び不可避的不純物
からなり、不可避的不純物としてのNが0.007％以下に規
制されている。これらのフラックスとワイヤとを、フラ
ックス中の金属Si含有量を重量％で[Si]_f、ワイヤ中のC
含有量を重量％で[C]_w、ワイヤ中のSi含有量を重量％で
[Si]_wとしたとき、数式Ａ＝([Si]_f+65×[C]_w+15×[S
i]_w)により算出されるＡ値が４〜９となるように組み合
わせて溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はタンク及び海洋構造
物等の材料として使用される低温用アルミキルド鋼又は
１．５乃至３．５重量％Ｎｉ鋼等の溶接に適用される溶
接方法に関し、特に、直流電流を使用した横向溶接時に
良好な溶接作業性が得られると共に、亀裂伝播停止特性
及び靱性が優れ、最高硬さが抑制された溶接金属を得る
ことができるサブマージアーク溶接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、溶接構造鋼用炭素鋼の一種で
ある低温用鋼が使用されるＬＰＧ貯蔵用タンク等を溶接
する際には、安全性を確保するために、高い靱性値を有
する溶接金属を得ることが要求されている。例えば、約
−６０℃までの温度領域においては、Ｃ−Ｓｉ−Ｍｎ−
Ｔｉ−Ｂ系溶接金属、又はこの溶接金属に約２重量％ま
でのＮｉが添加された成分系の溶接金属が採用されてい
る。また、−１００℃までの温度領域においては、Ｃ−
Ｍｎ−Ｓｉ系に約３乃至４重量％のＮｉが添加された成
分系の溶接金属が一般的に採用されている。いずれの溶
接金属においても、溶接金属の低酸素化を図ることによ
りその靱性の向上が図られており、強度を向上させるた
めにＭｏが添加される場合もある。

【０００３】近時、ブタン及びプロパン等を常圧低温下
で貯蔵する円筒型タンクの安全性を考慮して、より一層
低温の領域における溶接金属の靱性の向上が要求されて
いる。この低温領域における構造材料の規格としては、
例えば、１９９３年にＢＳ７７７７が設定されており、
近時、この規格が円筒タンク等を施工する際に適用され
るようになっている。従来のプロパンタンクは、一般的
に、プロパンの液化温度である−４６℃においてｖＥが
２７Ｊ以上の靱性値を有することが要求されていた。し
かし、ＢＳ７７７７においては、プロパンタンクはＴｙ
ｐｅIIIとして規格化されており、このプロパンタンク
は従来の靱性値よりも高い値、即ち、ｖＥ−８０℃が５
０Ｊ以上であることが要求されている。

【０００４】また、ＴｙｐｅIIIの溶接金属に対して、
上記規格に加えて亀裂伝播停止特性として、落重試験に
おける無延性遷移温度Ｔ_NDTが−９５℃以下、即ち、−
９０℃において非破断であることが要求されることが多
くなった。更に、耐食性を向上させるために、溶接金属
の最高硬さが規制されることがあり、例えば、Ｈｖが２
９０以下であることが要求される場合がある。

【０００５】低温用鋼の溶接方法として、本願発明者等
は高靱性のＴｉ−Ｂ系溶接金属を得ることができる横向
サブマージアーク溶接方法を提案した（特公平３−７８
１９７号公報）。これは、粒度が調整されたフラックス
及びワイヤの組成を適切に規制したものであり、−６０
℃までの温度領域における溶接金属の靱性の向上を図っ
ている。

【０００６】なお、横向サブマージアーク溶接を実施す
る際には、通常、直流電源（ＤＣ−ＥＰ）が使用されて
おり、溶接金属を低酸素化して機械的性質の向上を図っ
た低温鋼用直流サブマージアーク溶接用ボンドフラック
スが開示されている（特開平４−２３８６９５号公
報）。これは、フラックス組成を適切に規制したもので
あり、例えば、−４０℃までの温度領域における溶接金
属の靱性の向上が検討されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
３−７８１９７号公報において開示された方法で低温用
鋼を溶接しても、−６０℃よりも低い温度領域における
溶接金属の靱性を十分に向上させることができないと共
に、高い亀裂伝播停止特性を得ることができないという
問題点がある。

【０００８】また、特開平４−２３８６９５号公報に記
載されたボンドフラックスを使用して横向サブマージア
ーク溶接を実施した場合においても、−４０℃よりも低
い温度領域における溶接金属の靱性が不十分であると共
に、良好な亀裂伝播停止特性を得ることができない。こ
れは、溶接金属の酸素量はフラックス及びワイヤの双方
の組成の影響を受けるものであるのに対して、特開平４
−２３８６９５号公報においてはボンドフラックスの組
成のみを規定しているからである。従って、組合せるワ
イヤの組成によっては溶接金属中の酸素量を十分に低減
することができない。

【０００９】このように、低温用鋼の溶接時において、
−８０℃における高い靱性と−９０℃における良好な亀
裂伝播停止特性とが要求される場合には、フェライト系
の溶接材料を使用することは困難とされており、Ｎｉが
約７０重量％含有された高Ｎｉのオーステナイト系溶接
材料が、ＴｙｐｅIIIの低温用鋼の溶接に使用されてい
る。この溶接材料を使用すると、靱性及び亀裂伝播停止
特性は良好となるが、フェライト系母材と、オーステナ
イト系溶接金属との間の異材溶接となるので、延性の差
から曲げ性能に問題を生じることがあると共に、溶接材
料のコストが著しく上昇する。

【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、円筒タンク等の低温用鋼を低コストで溶接
することができ、靱性及び亀裂伝播停止特性が優れてい
ると共に、硬さが抑制された溶接金属を得ることができ
るサブマージアーク溶接方法を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係るサブマージ
アーク溶接方法は、ワイヤとボンドフラックスとを組み
合わせて溶接するサブマージアーク溶接方法において、
フラックス全重量あたり、ＭｇＯ：２０乃至４０重量
％、Ａｌ₂Ｏ₃：１５乃至３５重量％、ＳｉＯ₂：８乃至
２０重量％、ＣａＦ₂：５乃至１５重量％、金属炭酸塩
（ＣＯ₂換算値）：２．０乃至５．０重量％及び金属Ｓ
ｉ：１．０乃至２．５重量％を含有し、実質的にＢを含
有しないボンドフラックスと、ワイヤ全重量あたり、
Ｃ：０．０３乃至０．０８重量％、Ｓｉ：０．０２乃至
０．４０重量％、Ｍｎ：０．１０乃至０．７０重量％及
びＮｉ：３．５乃至６．０重量％を含有し、残部がＦｅ
及び不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のう
ちＮが０．００７０重量％以下に規制されたワイヤと
を、前記フラックス中の金属Ｓｉ含有量を重量％で［Ｓ
ｉ］_f、前記ワイヤ中のＣ含有量を重量％で［Ｃ］_w、前
記ワイヤ中のＳｉ含有量を重量％で［Ｓｉ］_wとしたと
き、数式Ａ＝（［Ｓｉ］_f＋６５×［Ｃ］_w＋１５×［Ｓ
ｉ］_w）により算出されるＡ値が４．０乃至９．０とな
るように組み合わせて溶接することを特徴とする。

【００１２】なお、本発明においては、非Ｔｉ−Ｂ系の
溶接金属を形成するために、フラックスは実質的にＢを
含有しないものとしたが、具体的にはフラックス中の不
可避的不純物としてのＢ含有量を０．０２重量％以下に
規制する。但し、Ｂ含有量とは、フラックス中のＢ合金
及びＢ酸化物からのＢ換算値である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本願発明者等は、先ず、特公平３
−７８１９７号公報に記載された溶接方法を応用して、
ワイヤに約１．５重量％のＮｉを添加してＴｉ−Ｂ系溶
接金属を形成し、得られた溶接金属の特性について評価
した。その結果、−８０℃における良好な靱性及び−９
０℃における優れた亀裂伝播停止特性（落重性能）を得
ることはできたが、溶接金属のビッカース最高硬さＨｖ
は２９０を大きく超える値となった。即ち、溶接金属の
硬さの値が規制されていない場合、又は硬さの規制があ
ってもその規制値が厳しいものでない場合には、特公平
３−７８１９７号公報に記載された溶接方法を適用する
ことが可能である。しかし、本発明の目的である最高硬
さＨｖ：２９０以下を満足するためには、予熱及び層間
温度を高い温度で保持する等の対策が必要となる。

【００１４】一方、非Ｔｉ−Ｂ系でＮｉ含有量が３．５
重量％以上である溶接金属を形成して同様に評価する
と、−９０℃における落重性能は良好な結果が得られた
が、−８０℃における靱性が低下したり、−９０℃にお
ける落重性能が２９０を超えることがあった。このよう
に、ワイヤ及びフラックス組成の適正化のみでは、これ
らの特性を全て満足させることはできなかった。

【００１５】そこで、本願発明者等は更に、−８０℃に
おいて良好な靱性が得られると共に、−９０℃において
優れた落重性能が得られ、ビッカース最高硬さＨｖが２
９０以下となる溶接金属を得るために鋭意実験検討を重
ねた。その結果、フラックス及びワイヤの組成を適切に
規制すると共に、脱酸性元素であるフラックス中の金属
Ｓｉ含有量、並びにワイヤ中のＣ含有量及びＳｉ含有量
により算出される値を適切に規定することにより、優れ
た低温靱性及び落重性能を有すると共に、最高硬さが抑
制された溶接金属を得ることができることを見い出し
た。

【００１６】以下、本発明に係るサブマージアーク溶接
方法について、更に詳細に説明する。先ず、ボンドフラ
ックスの組成限定理由について説明する。

【００１７】ＭｇＯ：２０乃至４０重量％ＭｇＯは塩基度を高めて、溶接金属中の酸素量を低減す
ることにより、溶接金属の靱性を向上させる効果を有す
る成分である。フラックス中のＭｇＯ含有量がフラック
ス全重量あたり２０重量％未満であると、上記効果を十
分に得ることができない。一方、フラックス中のＭｇＯ
含有量が４０重量％を超えると、スラグの流動性が悪く
なり、ビードの外観が不良になると共に、スラグの巻込
みが発生しやすくなる。従って、フラックス中のＭｇＯ
含有量はフラックス全重量あたり２０乃至４０重量％と
する。

【００１８】Ａｌ₂Ｏ₃：１５乃至３５重量％Ａｌ₂Ｏ₃はビードの外観を良好にすると共に、溶接作業
性を維持するために必要な成分である。フラックス中の
Ａｌ₂Ｏ₃含有量がフラックス全重量あたり１５重量％未
満であるか、又は３５重量％を超えると、上記効果を得
ることができない。従って、フラックス中のＡｌ₂Ｏ₃含
有量はフラックス全重量あたり１５乃至３５重量％とす
る。

【００１９】ＳｉＯ₂：８乃至２０重量％ＳｉＯ₂はスラグ形成剤として作用し、ビードの外観及
びビード形状を整える効果を有する。フラックス中のＳ
ｉＯ₂含有量がフラックス全重量あたり８重量％未満で
あると、上記効果を十分に得ることができない。一方、
フラックス中のＳｉＯ₂含有量が２０重量％を超える
と、ビードの表面にガラス状の焼付きが発生する。従っ
て、フラックス中のＳｉＯ₂含有量はフラックス全重量
あたり８乃至２０重量％とする。

【００２０】ＣａＦ₂：５乃至１５重量％ＣａＦ₂はスラグの塩基性を高めて溶接金属の塩基度を
上昇させ、溶接金属中の酸素量を低減することにより、
溶接金属の靱性を良好にする効果を有する成分である。
フラックス中のＣａＦ₂含有量が５重量％未満である
と、上記効果を十分に得ることができない。一方、フラ
ックス中のＣａＦ₂含有量が１５重量％を超えると、ア
ークの安定性が低下して、スラグの巻込みが発生しやす
くなる。従って、フラックス中のＣａＦ₂含有量はフラ
ックス全重量あたり５乃至１５重量％とする。

【００２１】金属炭酸塩（ＣＯ₂換算値）：２．０乃至
５．０重量％ＣＯ₂はＣａＣＯ₃、ＢａＣＯ₃等の炭酸塩の形でフラッ
クス中に含有されるものであり、これらの炭酸塩は溶接
中に熱分解されてＣＯ₂となり、アーク雰囲気をシール
ドして溶接金属中への窒素の侵入を防止する効果を有す
る。フラックス中の金属炭酸塩がＣＯ₂換算値で、フラ
ックス全重量あたり２．０重量％未満であると、上記効
果を十分に得ることができない。一方、フラックス中の
金属炭酸塩が、ＣＯ₂換算値で５．０重量％を超える
と、発生ガスが増加してビードの表面にポックマークが
発生しやすくなる。従って、フラックス中の金属炭酸塩
はＣＯ₂換算値で、フラックス全重量あたり２．０乃至
５．０重量％とする。

【００２２】金属Ｓｉ：１．０乃至２．５重量％フラックス中の金属Ｓｉは脱酸剤として作用する。フラ
ックス中の金属Ｓｉの含有量が、フラックス全重量あた
り１．０重量％未満であると、その効果を十分に得るこ
とができない。一方、２．５重量％を超えてフラックス
中に金属Ｓｉを添加しても、脱酸効果が飽和して、それ
以上酸素を低減することはできない。また、溶接金属の
靱性が低下すると共に、最高硬さが上昇する。従って、
フラックス中の金属Ｓｉの含有量は、フラックス全重量
あたり１．０乃至２．５重量％とする。なお、金属Ｓｉ
は通常、Ｆｅ−Ｓｉ及びＣａ−Ｓｉ等の合金の形でフラ
ックス中に添加される。

【００２３】次に、ワイヤの組成限定理由について説明
する。

【００２４】Ｃ：０．０３乃至０．０８重量％Ｃは溶接金属の強度を向上させるために必要な成分であ
ると共に、溶接金属中の酸素量を低減する効果も有して
いる。ワイヤ中のＣ含有量がワイヤ全重量あたり０．０
３重量％未満であると、溶接金属中の酸素量が著しく増
加し、所望の靱性を得ることができない。一方、ワイヤ
中のＣ含有量が０．０８重量％を超えると、焼き入れ性
が増大して溶接金属の強度が著しく高くなり、最高硬さ
Ｈｖが高くなると共に靱性が低下する。従って、ワイヤ
中のＣ含有量は、ワイヤ全重量あたり０．０３乃至０．
０８重量％とする。

【００２５】Ｓｉ：０．０２乃至０．４０重量％ワイヤ中のＳｉは、フラックス中の金属Ｓｉと同様に脱
酸作用を有する。ワイヤ中のＳｉ含有量がワイヤ全重量
あたり０．０２重量％未満であると、その効果を十分に
得ることができない。一方、ワイヤ中のＳｉ含有量が
０．４０重量％を超えると、溶接金属の靱性が低下する
と共に、溶接金属の最高硬さＨｖも高くなる。従って、
ワイヤ中のＳｉ含有量はワイヤ全重量あたり０．０２乃
至０．４０重量％とする。

【００２６】Ｍｎ：０．１０乃至０．７０重量％Ｍｎは溶接金属の靱性を向上させる効果を有する成分で
ある。ワイヤ中のＭｎ含有量がワイヤ全重量あたり０．
１０重量％未満であると、その効果を十分に得ることが
できない。一方、ワイヤ中に０．７０重量％を超えてＭ
ｎが含有されても、それ以上靱性を向上させることはで
きない。また、溶接金属の最高硬さＨｖも高くなる。従
って、ワイヤ中のＭｎ含有量は、ワイヤ全重量あたり
０．１０乃至０．７０重量％とする。

【００２７】Ｎｉ：３．５乃至６．０重量％Ｎｉは靱性及び落重性能を向上させるために必要な成分
である。ワイヤ中のＮｉ含有量が、ワイヤ全重量あたり
３．５重量％未満であると、−９０℃における落重性能
が低下する。一方、ワイヤ中のＮｉ含有量が６．０重量
％を超えると、初層の溶接時に高温割れが発生する。従
って、ワイヤ中のＮｉ含有量は、ワイヤ全重量あたり
３．５乃至６．０重量％とする。

【００２８】Ｎ：０．００７０重量％以下ワイヤ中のＮはその殆どが溶接金属中に歩留まる。ワイ
ヤ中の不可避的不純物としてのＮの含有量が、ワイヤ全
重量あたり０．００７０重量％を超えると、溶接金属の
靱性が低下する。従って、ワイヤ中のＮ含有量は、ワイ
ヤ全重量あたり０．００７０重量％以下に規制する。

【００２９】なお、本発明において規定するワイヤの残
部は、Ｆｅ並びにＣｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｐ及
びＳ等の不可避的不純物からなるものである。但し、ワ
イヤの防錆のためにワイヤ表面にＣｕメッキが施されて
いる場合は、ワイヤ径によっても異なるが、このＣｕは
溶接金属中に約０．０５乃至０．２０重量％混入する。

【００３０】本発明においては、フラックス中の金属Ｓ
ｉの含有量、並びにワイヤ中のＣ含有量及びＳｉ含有量
により算出される値を適切に規定することにより、溶接
金属の低温靱性及び落重性能を向上させると共に、最高
硬さを抑制している。以下、これらの含有量により算出
される値の限定理由について説明する。

【００３１】［Ｓｉ］_f＋６５×［Ｃ］_w＋１５×［Ｓ
ｉ］_w：４．０乃至９．０上述の如く組成が規制されたフラックスとワイヤとを組
み合わせて溶接する場合に、フラックス中の金属Ｓｉの
含有量を重量％で［Ｓｉ］_f、ワイヤ中のＣ含有量を重
量％で［Ｃ］_w、ワイヤ中のＳｉ含有量を重量％で［Ｓ
ｉ］_wとしたとき、数式Ａ＝（［Ｓｉ］_f＋６５×［Ｃ］
_w＋１５×［Ｓｉ］_w）により算出されるＡ値が４．０乃
至９．０であると、溶接金属の最高硬さＨｖを２９０以
下にすることができると共に、良好な靱性及び落重性能
を得ることができる。このＡ値が４．０未満であると、
フラックス及びワイヤの組成が本発明の範囲内であって
も、脱酸不足により溶接金属中の酸素が増加して、靱性
が低下する。一方、Ａ値が９．０を超えると、焼き入れ
性が増大すると共に、ワイヤ中のＣ及びＳｉ並びにフラ
ックス中の金属Ｓｉの溶接金属への歩留まりが増加し、
これらの相乗効果によって溶接金属の強度が著しく高く
なる。その結果、溶接金属の最高硬さＨｖが高くなると
共に、靱性が低下する。従って、上記数式によって算出
されるＡ値が４．０乃至９．０となるように、ワイヤ中
のＣ含有量及びＳｉ含有量並びにフラックス中の金属Ｓ
ｉの含有量を調整する。

【００３２】

【実施例】以下、本発明に係るサブマージアーク溶接方
法の実施例について、その比較例と比較して具体的に説
明する。

【００３３】先ず、下記表１に示す組成を有するボンド
フラックスと、ワイヤ径が２．４ｍｍであり下記表２に
示す組成を有するワイヤとを使用して、Ｎｉを１．５重
量％含有する低温用鋼板に対して横向多層溶接を実施し
た。但し、下記表２に示すワイヤの化学組成において、
Ｐ、Ｓ及びＣｕは不可避的不純物である。図１は鋼板の
開先形状及びサイズを示す断面図であり、図２は横向多
層溶接方法を示す模式図である。図１に示すように、板
厚が１９ｍｍである鋼板１１及び１２には、その表面か
ら端面に至る傾斜した切欠１１ａ、１２ａが設けられて
おり、これらの鋼板の端面同士を突き合わせることによ
り横向のＶ形開先部１３が形成されている。なお、本実
施例においては、ルート面の厚さを４ｍｍとし、鋼板１
側のベベル角度を３０°、鋼板２側のベベル角度を１５
°とした。この鋼板の組成を下記表３に示す。

【００３４】そして、図２に示すように、直流電流（Ｄ
Ｃ−ＥＰ）を使用して、開先面１４ａ側から開先部１３
を５パスで横向多層溶接することにより溶接金属１５ａ
を形成した後、開先裏面１４ｂ側にガウジングによって
溝を形成し、この溝に対して３パスで多層溶接して溶接
金属１５ｂを形成した。なお、図２において、溶接金属
１５ａ及び１５ｂ中の数値は横向多層溶接の各パス毎に
形成される溶接金属の積層順序を示している。各パス毎
の溶接条件を下記表４に示す。

【００３５】その後、開先面１４ａ側に形成された溶接
金属１５ａから、ＪＩＳＺ３１１１に準じてシャルピ
ー衝撃試験用の４号試験片を採取すると共に、ＡＳＴＭ
Ｅ２０８に準じて落重試験用のＰ−３試験片を採取
し、これらの試験片を使用してシャルピー衝撃試験及び
落重試験を実施した。シャルピー衝撃試験については、
−８０℃における吸収エネルギーを繰り返し数を５とし
て測定し、この平均値を算出した。また、落重性能につ
いては、−９０℃において繰り返し数を３として落重試
験を実施した。

【００３６】更に、開先面１４ａ側及び開先裏面１４ｂ
側に形成された溶接金属１５ａ及び１５ｂについて、ビ
ッカース硬さを測定した。図３はビッカース硬さの測定
位置を示す模式図である。図３に示すように、溶接金属
１５ａ及び１５ｂにおいて、鋼板１１及び１２の開先面
１４ａ側から１．０ｍｍの深さの位置を測定位置１６
ａ、１６ｂとし、０．５ｍｍ間隔で５ｋｇｆの荷重を印
加することによりビッカース硬さを測定した。

【００３７】使用したワイヤ及びフラックスの組み合わ
せ、Ａ値並びに各種試験の評価結果を下記表５及び６に
示す。Ａ値とは、フラックス中の金属Ｓｉの含有量を重
量％で［Ｓｉ］_f、ワイヤ中のＣ含有量を重量％で
［Ｃ］_w、ワイヤ中のＳｉ含有量を重量％で［Ｓｉ］_wと
したときに、数式Ａ＝（［Ｓｉ］_f＋６５×［Ｃ］_w＋１
５×［Ｓｉ］_w）により算出される値のことである。

【００３８】なお、下記表５に示す評価結果において、
最高硬さの欄にはビッカース硬さ試験によって測定され
た最大値を示している。但し、靱性の評価基準として
は、吸収エネルギーの平均値が５０Ｊ以上である場合を
合格とし、落重性能の評価基準としては、３回の落重試
験において全て非破断であった場合を合格とした。ま
た、最高硬さの評価基準としては、Ｈｖが２９０以下で
ある場合を合格とした。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】

【表３】

【００４２】

【表４】

【００４３】

【表５】

【００４４】

【表６】

【００４５】上記表１乃至３、５及び６に示すように、
実施例Ｎｏ．１乃至８はワイヤ及びフラックスの化学組
成並びにＡ値が本発明の範囲内であるので、溶接金属の
靱性及び落重性能が良好であると共に、最高硬さＨｖも
２９０以下であり、良好な結果が得られた。

【００４６】一方、比較例Ｎｏ．９乃至１１は、特公平
３−７８１９７号公報に記載されたワイヤ及びフラック
スを応用したものであり、Ｔｉ−Ｂ系の溶接金属が形成
されるようにワイヤ及びフラックスを選択し、ワイヤ中
のＣ及びＭｎはＴｉ−Ｂ系溶接金属に対する適切な添加
量としている。比較例Ｎｏ．９はワイヤにＮｉを添加し
ておらず、比較例Ｎｏ．１０及び１１は、夫々、ワイヤ
に約１．０重量％、約１．５重量％のＮｉを添加したも
のである。Ｎｉ含有量の増加に伴って、靭性及び落重性
能が向上しており、比較例Ｎｏ．１１では、これらの性
能を満足する結果となったが、最高硬さＨｖはＮｉ含有
量の増加によって高くなり、Ｈｖが２９０を大きく超え
ている。

【００４７】比較例Ｎｏ．１２は比較例Ｎｏ．１１の最
高硬さを低下させるために、ワイヤ中のＣ及びＭｎ含有
量の低下を試みたものである。最高硬さは良好な値とな
ったが、溶接金属中のＣ及びＭｎ含有量がＴｉ−Ｂ系の
適正量から外れたので、靱性及び落重性能が低下した。
このように、特公平３−７８１９７号公報に開示された
技術を応用してワイヤにＮｉを添加すると、靭性と落重
性能は良好な値が得られるが、最高硬さＨｖが２９０を
超えるようになり、これらの全ての性能を満足する結果
を得ることはできなかった。

【００４８】比較例Ｎｏ．１３はワイヤ中のＮｉ含有量
が本発明範囲の上限を超えているので、開先面側の初層
（１パス目）形成時にビードの略全長にわたって高温割
れが発生した。従って、その後の評価試験は中止した。
比較例Ｎｏ．１４はワイヤ中のＮｉ含有量が本発明範囲
の下限未満であるので、落重性能が不良となった。比較
例Ｎｏ．１５はワイヤ中のＳｉ含有量が本発明範囲の上
限を超えていると共に、Ａ値も本発明範囲の上限を超え
ているので、靱性が低下すると共に、最高硬さも良好な
値を得ることができなかった。

【００４９】比較例Ｎｏ．１６はワイヤ中のＭｎ含有量
が本発明範囲の上限を超えているので、最高硬さが２９
０を超える値となった。比較例Ｎｏ．１７はワイヤ中の
Ｃ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、最高硬
さが２９０を超える値となった。比較例Ｎｏ．１８はワ
イヤ中のＣ含有量及びＡ値が本発明範囲の下限未満であ
るので、最高硬さを十分に低下させることができたが、
脱酸不足により靱性が低下した。比較例Ｎｏ．１９はＭ
ｎ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、靱性が低
下した。

【００５０】比較例Ｎｏ．２０はワイヤ中のＮ含有量が
本発明範囲の上限を超えているので、靱性が低下した。
比較例Ｎｏ．２１及び２２はワイヤ組成及びフラックス
組成は本発明の範囲内であるが、比較例Ｎｏ．２１はＡ
値が本発明範囲の上限を超えているので、最高硬さＨｖ
が２９０を超える値となった。比較例Ｎｏ．２２はＡ値
が本発明範囲の下限未満であるので、脱酸不足となって
靱性が低下した。

【００５１】比較例Ｎｏ．２３はフラックス中の金属Ｓ
ｉの含有量が本発明範囲の上限を超えているので、靱性
が低下した。また、Ａ値が本発明範囲の上限を超えてい
るので、最高硬さが２９０を超える値となった。比較例
Ｎｏ．２４はフラックス中の金属Ｓｉの含有量が本発明
範囲の下限未満であるので、脱酸不足となって靱性が低
下した。比較例Ｎｏ．２５はフラックス中のＡｌ₂Ｏ₃含
有量が本発明範囲の下限未満であると共に、ＣａＦ₂及
びＣＯ₂含有量が本発明範囲の上限を超えているので、
アークが不安定となって、スラグ巻込み欠陥及びポック
マークが発生した。従って、その後の評価試験は中止し
た。なお、その他のフラックス成分についても、本発明
範囲から外れると、溶接作業性が低下して、ビードの外
観形状が悪くなった。

【００５２】比較例Ｎｏ．２６は、ワイヤ中のＳｉが本
発明範囲の下限未満であるので、最高硬さを十分に低下
させることはできたが、脱酸不足により靭性が低下し
た。比較例Ｎｏ．２７は、フラックス中のＢ含有量が本
発明範囲の上限を超えているので、靭性が低下した。

【００５３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
サブマージアーク溶接時のワイヤ及びフラックスの化学
組成を適切に規定していると共に、ワイヤ及びフラック
ス中に含有される特定成分の含有量から算出されるＡ値
が適切に規制されており、高Ｎｉのオーステナイト系溶
接材料を使用する必要がないので、低コストで溶接する
ことができ、得られる溶接金属の靱性、落重性能を向上
させることができると共に、溶接金属の最高硬さＨｖを
所望の値以下に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋼板の開先形状及びサイズを示す断面図であ
る。

【図２】横向多層溶接方法を示す模式図である。

【図３】ビッカース硬さの測定位置を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１１、１２；鋼板１３；開先部１５ａ、１５ｂ；溶接金属

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ２３Ｋ 35/362 ３１０Ｂ２３Ｋ 35/362 ３１０Ｂ３１０Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワイヤとボンドフラックスとを組み合わ
せて溶接するサブマージアーク溶接方法において、フラックス全重量あたり、ＭｇＯ：２０乃至４０重量
％、Ａｌ₂Ｏ₃：１５乃至３５重量％、ＳｉＯ₂：８乃至
２０重量％、ＣａＦ₂：５乃至１５重量％、金属炭酸塩
（ＣＯ₂換算値）：２．０乃至５．０重量％及び金属Ｓ
ｉ：１．０乃至２．５重量％を含有し、実質的にＢを含
有しないボンドフラックスと、ワイヤ全重量あたり、Ｃ：０．０３乃至０．０８重量
％、Ｓｉ：０．０２乃至０．４０重量％、Ｍｎ：０．１
０乃至０．７０重量％及びＮｉ：３．５乃至６．０重量
％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、
前記不可避的不純物のうちＮが０．００７０重量％以下
に規制されたワイヤとを、前記フラックス中の金属Ｓｉ含有量を重量％で［Ｓｉ］
_f、前記ワイヤ中のＣ含有量を重量％で［Ｃ］_w、前記ワ
イヤ中のＳｉ含有量を重量％で［Ｓｉ］_wとしたとき、
数式Ａ＝（［Ｓｉ］_f＋６５×［Ｃ］_w＋１５×［Ｓｉ］
_w）により算出されるＡ値が４．０乃至９．０となるよ
うに組み合わせて溶接することを特徴とするサブマージ
アーク溶接方法。