JPS5950437B2 - Ｃｒ−Ｍｏ系低合金鋼用被覆ア−ク溶接棒 - Google Patents
Ｃｒ−Ｍｏ系低合金鋼用被覆ア−ク溶接棒Info
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- JPS5950437B2 JPS5950437B2 JP56143365A JP14336581A JPS5950437B2 JP S5950437 B2 JPS5950437 B2 JP S5950437B2 JP 56143365 A JP56143365 A JP 56143365A JP 14336581 A JP14336581 A JP 14336581A JP S5950437 B2 JPS5950437 B2 JP S5950437B2
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- Japan
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- arc welding
- alloy steel
- core wire
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- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings or fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、Ｃｒ−ＭＯ系低合金鋼を対象として、靭性が
高く焼戻し脆化感受性の低い溶接部を与える為の被覆ア
ーク溶接棒に関し、特に心線又は被覆剤のいずれか一方
若しくは双方からＡｌ及びＮを積極的に加えて前記溶接
部を得る為の被覆アータ溶接棒に関するものである。
高く焼戻し脆化感受性の低い溶接部を与える為の被覆ア
ーク溶接棒に関し、特に心線又は被覆剤のいずれか一方
若しくは双方からＡｌ及びＮを積極的に加えて前記溶接
部を得る為の被覆アータ溶接棒に関するものである。
Ｃｒ−ＭＯ系低合金鋼、例えば１Ｃｒ−１／２Ｍ０鋼、
１ＹＣｒ−１／２Ｍ０鋼、２↓Ｃｒ−ＭＯ鋼、３Ｃｒ−
１Ｍ０鋼等は耐熱性の良好な工業用材料として高温高圧
ボイラー用、石油工業用、合成化学工業用、高温高圧耐
水素用等の用途に賞用されている。
１ＹＣｒ−１／２Ｍ０鋼、２↓Ｃｒ−ＭＯ鋼、３Ｃｒ−
１Ｍ０鋼等は耐熱性の良好な工業用材料として高温高圧
ボイラー用、石油工業用、合成化学工業用、高温高圧耐
水素用等の用途に賞用されている。
即ちＣｒ−ＭＯ系低合金鋼は従来高温強度や高温クリー
プ特性の改善に眼目が置かれて開発されたものであり、
これらの溶接においても、溶着金属の高温強度に注目す
るのが一般的な溶接設計の姿勢であつた。しかるに最近
Ｃｒ−ＭＯ系低合金鋼の使用環境が厳しくなり、他の特
性についても考慮を払わなければならない場面が多くな
つてきた。第１点は寒冷地での使用頻度が増大してきた
ことであり、低温靭性の向上が要求される様になつてき
た。第２点は反応容器として１０年〜２０年と長期間使
用するという点であり、高温での長期間使用に伴なう焼
戻し脆化が不可避であることに鑑み脆化感受性の低い溶
着金属を形成することが要求される様になつた。本発明
者等はこの様な点を考慮し、上述の２要求を満足する為
には、焼戻し脆化感受性の冗進を予想して予め低温靭性
の改善を図つておくことが必要であると考え、溶着金属
の成分組成に注目した。
プ特性の改善に眼目が置かれて開発されたものであり、
これらの溶接においても、溶着金属の高温強度に注目す
るのが一般的な溶接設計の姿勢であつた。しかるに最近
Ｃｒ−ＭＯ系低合金鋼の使用環境が厳しくなり、他の特
性についても考慮を払わなければならない場面が多くな
つてきた。第１点は寒冷地での使用頻度が増大してきた
ことであり、低温靭性の向上が要求される様になつてき
た。第２点は反応容器として１０年〜２０年と長期間使
用するという点であり、高温での長期間使用に伴なう焼
戻し脆化が不可避であることに鑑み脆化感受性の低い溶
着金属を形成することが要求される様になつた。本発明
者等はこの様な点を考慮し、上述の２要求を満足する為
には、焼戻し脆化感受性の冗進を予想して予め低温靭性
の改善を図つておくことが必要であると考え、溶着金属
の成分組成に注目した。
その結果溶着金属における旧オーステナイト組織の微細
化を達成することが低温靭性の向上に不可欠であるとの
観点から、溶着金属中にＡｌＮを形成して上記微細化を
実現することに成功した。尚本発明における溶接対象鋼
がＣｒ−ＭＯ系低合金鋼であることはこの点において重
要な意義を有しており、Ｃｒ含有量が零か若しくは極め
て少ないもの、例えば０．５Ｍ０鋼では使用温度が若干
低めであるから焼戻し脆化の問題は発生せす、又Ｃｒ含
有量の高い高合金鋼では、使用温度が高く焼戻し脆化の
問題を発生しないから、本発明の対象より除外される。
即ち本発明は溶接段階での低温靭性改善効果を有効に利
用できるＣｒ−ＭＯ系低合金鋼を対象とし、溶着金属中
にＡｌＮを必要十分量形成して上記効果を達成し、その
結果として焼戻し脆化感受性の低い溶接部を形成する為
の被覆アーク溶接棒の提供を目的とするものである。
化を達成することが低温靭性の向上に不可欠であるとの
観点から、溶着金属中にＡｌＮを形成して上記微細化を
実現することに成功した。尚本発明における溶接対象鋼
がＣｒ−ＭＯ系低合金鋼であることはこの点において重
要な意義を有しており、Ｃｒ含有量が零か若しくは極め
て少ないもの、例えば０．５Ｍ０鋼では使用温度が若干
低めであるから焼戻し脆化の問題は発生せす、又Ｃｒ含
有量の高い高合金鋼では、使用温度が高く焼戻し脆化の
問題を発生しないから、本発明の対象より除外される。
即ち本発明は溶接段階での低温靭性改善効果を有効に利
用できるＣｒ−ＭＯ系低合金鋼を対象とし、溶着金属中
にＡｌＮを必要十分量形成して上記効果を達成し、その
結果として焼戻し脆化感受性の低い溶接部を形成する為
の被覆アーク溶接棒の提供を目的とするものである。
しかして本発明に係る被覆アーク溶接棒とは、（式中Ｂ
ｗ：心線中に含有された元素の溶着金属への歩留係数Ｂ
ｆ：被覆剤中に含有された元素の溶着 金属への歩留係数 〔元素記号，〕ｗ：心線含有元素の心線 全重量に対する重量 ％ 〔元素記号，〕 ｆ：被覆剤含有元素の被覆剤全重量に
対する 重量％ Ａｆ：溶接棒全重量に対する塗布被覆剤 重量比 を夫々意味する） で示される各条件を満足する様な合金成分を心線及び／
又は被覆剤中に含有させてなる点に要旨を有するもので
ある。
ｗ：心線中に含有された元素の溶着金属への歩留係数Ｂ
ｆ：被覆剤中に含有された元素の溶着 金属への歩留係数 〔元素記号，〕ｗ：心線含有元素の心線 全重量に対する重量 ％ 〔元素記号，〕 ｆ：被覆剤含有元素の被覆剤全重量に
対する 重量％ Ａｆ：溶接棒全重量に対する塗布被覆剤 重量比 を夫々意味する） で示される各条件を満足する様な合金成分を心線及び／
又は被覆剤中に含有させてなる点に要旨を有するもので
ある。
本発明の目的は前述の通りＣｒ−ＭＯ系低合金鋼を溶接
したときの溶着金属の低温靭性を良好にする点にあるか
ら、前述の式は上記目的を満足する上で必要な各元素を
心線及び／又は被覆剤から供給する場合において、これ
らが溶着金属中へ歩留る率や被覆剤比率等を考慮して定
められたものである。
したときの溶着金属の低温靭性を良好にする点にあるか
ら、前述の式は上記目的を満足する上で必要な各元素を
心線及び／又は被覆剤から供給する場合において、これ
らが溶着金属中へ歩留る率や被覆剤比率等を考慮して定
められたものである。
上記式において〔元素記号（％）〕ｗ及び〔元素記号（
％）〕 ｆは、心線及びフラツクス中への元素配合量に
よつて定められる。又Ａｆは被覆剤の重量比率で、塗布
時点に特定されるが、本発明の目的に用いられる被覆ア
ーク溶接棒では０．２３〜０．３２の範囲から選択され
る。次にＢｗ及びＢｆは夫々の歩留り係数であるが、こ
れは各元素の酸素等との親和力の差等によつて異なり、
又同じ元素でも被覆剤の成分（例えばスラグ形成剤、ア
ーク安定剤、ガス発生剤等の一般的配合成分の内容）等
によつて影響を受けるが、実用的な範囲は第１表の通り
である。第１表中、Ｎ（７）ＢＷから１．０〜１．７と
１をこえているが、これは空気中のＮの影響を受けるた
めである。この様な条件下において、最終的に各合金元
素の前記歩留り式における数値範囲を限定した理由は下
記の通りである。
％）〕 ｆは、心線及びフラツクス中への元素配合量に
よつて定められる。又Ａｆは被覆剤の重量比率で、塗布
時点に特定されるが、本発明の目的に用いられる被覆ア
ーク溶接棒では０．２３〜０．３２の範囲から選択され
る。次にＢｗ及びＢｆは夫々の歩留り係数であるが、こ
れは各元素の酸素等との親和力の差等によつて異なり、
又同じ元素でも被覆剤の成分（例えばスラグ形成剤、ア
ーク安定剤、ガス発生剤等の一般的配合成分の内容）等
によつて影響を受けるが、実用的な範囲は第１表の通り
である。第１表中、Ｎ（７）ＢＷから１．０〜１．７と
１をこえているが、これは空気中のＮの影響を受けるた
めである。この様な条件下において、最終的に各合金元
素の前記歩留り式における数値範囲を限定した理由は下
記の通りである。
Ｃに関する計算式＜０．１３％
０．１３％を越えると溶着金属の割れ感受性が増大する
ので０．１３％を上限とした。
ので０．１３％を上限とした。
Ｍｎに関する計算式≦．１．０％
１．０％を越えると焼戻し脆化感受性が増大するので土
０％を上限とした。
０％を上限とした。
−Ｓｉに関する計算式＜０．６
０．６％を越えるとＣ，Ｍｎの場合と同様の欠陥が現わ
れるので０．６％を上限とした。
れるので０．６％を上限とした。
Ｃｒに関する計算式＝０．５〜３．５％
０．５％未満であると高温強度が不良になつてＭＯ鋼並
みになると共に、耐酸化性や耐食性が低下するので０．
５％を下限とした。
みになると共に、耐酸化性や耐食性が低下するので０．
５％を下限とした。
これに対し３．５％を越えると、高温下での長期間使用
に際しても焼戻し脆化が問題にならず、ＡｌやＮの積極
配合による技術的効果が得られないので３．５％を上限
とした。ＭＯに関する計算式＝０．３〜１．５％ ０．３％を下回わると、ＭＯに対して期待される高温強
度が発揮されず０．３％を下限とした。
に際しても焼戻し脆化が問題にならず、ＡｌやＮの積極
配合による技術的効果が得られないので３．５％を上限
とした。ＭＯに関する計算式＝０．３〜１．５％ ０．３％を下回わると、ＭＯに対して期待される高温強
度が発揮されず０．３％を下限とした。
又１．５を越えると靭性が不良になり、更に焼戻し脆化
感受性が高まつて＜るので、１．５％を上限とした。Ａ
ｌに関する計算式＝０．０１〜０．０４％０．０１％未
満ではＡＩＮの生成量が少なくなつて旧オーステナイト
組織の微細化が果せず従つて靭性が低下すると共に焼戻
し脆化感受性も高まるので０．０１％を下限とした。他
方Ａｌが０．０４％を越えるとＡＩＮを生成して尚余分
のＡ１が存在し、このＡｌが酸化されてＡｌ２Ｏ３が生
成するので靭性を低下させるから、０．０４％を上限と
した。Ｎに関する計算式＝０．０１８〜０．０４５％０
．０１８％未満になるとＡｌＮの生成量が少なくなりＡ
１の場合と同様の欠陥が現われるので０．０１８％を下
限とした。他方０．０４５％以上は溶着金属中に入らず
、Ｎが多いと溶接作業性が悪くなるので０．０４５％を
上限とした。Ｎｉに関する計算式≦０．２％ Ｎｉは靭性を向上させる元素であるが、０．２％を越え
ると、焼戻し脆化感受性を悪化させるので０．２％を上
限とした。
感受性が高まつて＜るので、１．５％を上限とした。Ａ
ｌに関する計算式＝０．０１〜０．０４％０．０１％未
満ではＡＩＮの生成量が少なくなつて旧オーステナイト
組織の微細化が果せず従つて靭性が低下すると共に焼戻
し脆化感受性も高まるので０．０１％を下限とした。他
方Ａｌが０．０４％を越えるとＡＩＮを生成して尚余分
のＡ１が存在し、このＡｌが酸化されてＡｌ２Ｏ３が生
成するので靭性を低下させるから、０．０４％を上限と
した。Ｎに関する計算式＝０．０１８〜０．０４５％０
．０１８％未満になるとＡｌＮの生成量が少なくなりＡ
１の場合と同様の欠陥が現われるので０．０１８％を下
限とした。他方０．０４５％以上は溶着金属中に入らず
、Ｎが多いと溶接作業性が悪くなるので０．０４５％を
上限とした。Ｎｉに関する計算式≦０．２％ Ｎｉは靭性を向上させる元素であるが、０．２％を越え
ると、焼戻し脆化感受性を悪化させるので０．２％を上
限とした。
本発明溶接棒の心線には上述の各合金元素の他に鉄及び
不可避不純物が含まれているが、この様な不可避不純物
のうちＰ，Ｓｂ，Ｓｎ，Ａｓは高温下の長時間使用によ
り、旧オーステナイト組織のγ粒界に拡散して偏析し易
いものであるが、ＡｌＮの形成によつてγ粒が小さくな
ると上記不純物の偏析濃度も薄くなるので、偏析による
不利益は少なくなる。
不可避不純物が含まれているが、この様な不可避不純物
のうちＰ，Ｓｂ，Ｓｎ，Ａｓは高温下の長時間使用によ
り、旧オーステナイト組織のγ粒界に拡散して偏析し易
いものであるが、ＡｌＮの形成によつてγ粒が小さくな
ると上記不純物の偏析濃度も薄くなるので、偏析による
不利益は少なくなる。
しかし全体として焼戻し脆化感受性に悪影響を与えるの
で、Ｐ，Ｓｂ，Ｓｎ，Ａｓはそれぞ５れ０、０１％以下
に抑制することが望まれる。また本発明溶接棒の被覆剤
中には前述の合金元素の他に、スラグ形成剤、アーク安
定剤、ガス発生剤等を含むのは当然であり、これらの成
分については公知の材料の中から任意に選択すれば良い
。尚心線中のＡｌやＮについては、可溶性成分と不溶性
成分の如何を問わないことは言う迄もない。なお特に高
温強度をアツプする必要がある場合は、Ｖ，Ｎｂ，Ｔｉ
，Ｂを１種または２種以上フラツクス中及び／もしくは
心線中に適宜添加しても良い〜 本発明の被覆アーク溶接棒は上述の如く構成されるので
、溶接後の低温靭性が向上し、高温下において長期間使
用しても焼戻し脆化感受性を低く抑えることが可能にな
つた。
で、Ｐ，Ｓｂ，Ｓｎ，Ａｓはそれぞ５れ０、０１％以下
に抑制することが望まれる。また本発明溶接棒の被覆剤
中には前述の合金元素の他に、スラグ形成剤、アーク安
定剤、ガス発生剤等を含むのは当然であり、これらの成
分については公知の材料の中から任意に選択すれば良い
。尚心線中のＡｌやＮについては、可溶性成分と不溶性
成分の如何を問わないことは言う迄もない。なお特に高
温強度をアツプする必要がある場合は、Ｖ，Ｎｂ，Ｔｉ
，Ｂを１種または２種以上フラツクス中及び／もしくは
心線中に適宜添加しても良い〜 本発明の被覆アーク溶接棒は上述の如く構成されるので
、溶接後の低温靭性が向上し、高温下において長期間使
用しても焼戻し脆化感受性を低く抑えることが可能にな
つた。
次に本発明の実施例を説明するが、本発明の技術的範囲
がこれによつて制限されるものではない第２表に示す組
成の心線第３表イ、口に示す組成の被覆剤を製造し、第
４表に示す如く組み合わせて被覆アーク溶接棒を製造し
た。
がこれによつて制限されるものではない第２表に示す組
成の心線第３表イ、口に示す組成の被覆剤を製造し、第
４表に示す如く組み合わせて被覆アーク溶接棒を製造し
た。
これを用い母材（第４表脚注参照）に対して被覆アーク
溶接を施したところ同表併記の溶着金属が得られた。次
に第１図のヒートパターンで後熱処理を行ない、一部は
そのまま、一部は第２図に示すヒートパターンで焼き戻
し脆化熱処理を人工的に加え、これを比較して本発明の
効果を検討した。尚試験片は第３図のＡ部から引張り試
験片、Ｂ部からシヤルピ一衝撃試験片を取り出し、結果
は第５表に一括して示す。引張り強さや伸びについては
実験例と比較例を通じて大差がなくいずれも良い成積を
残したが、シヤルピー衝撃値については両者間に顕著な
相違が認められた。
溶接を施したところ同表併記の溶着金属が得られた。次
に第１図のヒートパターンで後熱処理を行ない、一部は
そのまま、一部は第２図に示すヒートパターンで焼き戻
し脆化熱処理を人工的に加え、これを比較して本発明の
効果を検討した。尚試験片は第３図のＡ部から引張り試
験片、Ｂ部からシヤルピ一衝撃試験片を取り出し、結果
は第５表に一括して示す。引張り強さや伸びについては
実験例と比較例を通じて大差がなくいずれも良い成積を
残したが、シヤルピー衝撃値については両者間に顕著な
相違が認められた。
即ち比較例では後熱処理を終えたままの段階でのシヤル
ピー衝撃値にばらつきが多−かつたり、又全体的に低く
、且つ焼戻し脆化処理後のシヤルピー衝撃値はいずれも
激しく低下していた。これに対し実施例では後熱処理を
終えたままの段階で良好な低温靭性が見られ、且つ焼き
戻し脆化処理後の靭性も高レベルを維持していた。
ピー衝撃値にばらつきが多−かつたり、又全体的に低く
、且つ焼戻し脆化処理後のシヤルピー衝撃値はいずれも
激しく低下していた。これに対し実施例では後熱処理を
終えたままの段階で良好な低温靭性が見られ、且つ焼き
戻し脆化処理後の靭性も高レベルを維持していた。
第１図は後熱処理のヒートパターン、第２図は焼戻し脆
化処理のヒートパクーン、第３図は試験片の採取位置を
示す説明図である。
化処理のヒートパクーン、第３図は試験片の採取位置を
示す説明図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｛Ｂｗ×〔Ｃ（％）〕ｗ｝＋｛（Ａｆ／１−Ａｆ）×Ｂ
ｆ×〔Ｃ（％）〕ｆ）≦０．１３％｛Ｂｗ×〔Ｍｎ（％
）〕ｗ｝＋｛（Ａｆ／１−Ａｆ）×Ｂｆ×〔Ｍｎ（％）
〕ｆ｝≦１．０％｛Ｂｗ×〔Ｓｉ（％）〕ｗ｝）＋｛（
Ａｆ／１−Ａｆ）×Ｂｆ×〔Ｓｉ（％）〕ｆ｝≦０．６
％｛Ｂｗ×〔Ｃｒ（％）〕ｗ｝＋｛（Ａｆ／１−Ａｆ）
×Ｂｆ×〔Ｃｒ（％）〕ｆ｝＝０．５〜３．５％｛Ｂｗ
×〔Ｍｏ（％）〕ｗ｝＋｛（Ａｆ／１−Ａｆ）×Ｂｆ×
〔Ｍｏ（％）〕ｆ｝＝０．３〜１．５％｛Ｂｗ×〔Ａｌ
（％）〕ｗ｝＋｛（Ａｆ／１−Ａｆ）×Ｂｆ×〔Ａｌ（
％）〕ｆ｝＝０．０１〜０．０４％｛Ｂｗ×〔Ｎ（％）
〕ｗ｝＋｛（Ａｆ／１−Ａｆ）×Ｂｆ×〔Ｎ（％）〕ｆ
｝＝０．０１８〜０．０４５％｛Ｂｗ×Ｎｉ（％）〕ｗ
｝＋｛（Ａｆ／１−Ａｆ）×Ｂｆ×〔Ｎｉ（％）〕ｆ｝
≦０．２％（式中Ｂｗ：心線中に含有された元素の溶着
金属への歩留係数Ｂｆ：被覆剤中に含有された元素の溶
着 金属への歩留係数 〔元素記号％〕ｗ：心線含有元素の心線全重量に対する
重量％〔元素記号％〕ｆ：被覆剤含有元素の被覆剤全重
量に対する重量％Ａｆ：溶接棒全重量に対する塗布被覆
剤重量比を夫々意味する） で示される各条件を満足する様な合金成分を心線及び／
又は被覆剤中に含有させてなることを特徴とするＣｒ−
Ｍｏ系低合金鋼用被覆アーク溶接棒。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56143365A JPS5950437B2 (ja) | 1981-09-10 | 1981-09-10 | Ｃｒ−Ｍｏ系低合金鋼用被覆ア−ク溶接棒 |
| US06/414,938 US4503129A (en) | 1981-09-10 | 1982-09-03 | Shielded metal arc welding electrode for Cr-Mo low alloy steels |
| DE8282304777T DE3273958D1 (en) | 1981-09-10 | 1982-09-10 | Shielded metal arc welding electrode for cr-mo low alloy steels |
| EP82304777A EP0076055B1 (en) | 1981-09-10 | 1982-09-10 | Shielded metal arc welding electrode for cr-mo low alloy steels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56143365A JPS5950437B2 (ja) | 1981-09-10 | 1981-09-10 | Ｃｒ−Ｍｏ系低合金鋼用被覆ア−ク溶接棒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5858995A JPS5858995A (ja) | 1983-04-07 |
| JPS5950437B2 true JPS5950437B2 (ja) | 1984-12-08 |
Family
ID=15337084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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