JPS603915B2 - 潜弧溶接用高塩基性溶融型フラツクス - Google Patents
潜弧溶接用高塩基性溶融型フラツクスInfo
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- JPS603915B2 JPS603915B2 JP55131140A JP13114080A JPS603915B2 JP S603915 B2 JPS603915 B2 JP S603915B2 JP 55131140 A JP55131140 A JP 55131140A JP 13114080 A JP13114080 A JP 13114080A JP S603915 B2 JPS603915 B2 JP S603915B2
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Description
本発明は潜弧溶接用の高塩基性溶融型フラックスに関し
、詳細には、溶着金属中の拡散性水素量及びＰ含有量を
低く抑えることができ、もって落着金属の耐遅れ割れ性
を高めると共に、焼戻し腕化特性や中性子照射脆化特性
等の諸特性を向上し、更には優れた溶接作業性が得られ
る潜弧溶接用フラツクスに関するものである。 石油化学プラントや原子力プラント等の大型化に伴なつ
て母材の板厚は益々厚肉化する額向にあり、この種の設
備の溶接建造には、溶接能率が優れているという理由も
あって潜狐溶接法が多く利用されている。 ところが板厚が厚くなればなるほど溶接部の拘束応力が
増大し、溶接物を応力除去暁鈍するまでの間に発生する
ｒ遅れ割れ″の問題が頻発している。特に前述の様なプ
ラントに用いられる圧力容器等には優れた耐熱・耐圧性
及び低温数性等が必要であり、溶接部の遅れ割れの改善
も重要な解決課題となっている。遅れ割れの発生原因の
１つには溶着金属中の拡散性水素が挙げられ、これを極
力少なくする為の手段としては、水素含有率の低い酸性
フラックスを使用するのが好ましいとされている。 ちなみに第１図はフラックスの塩基度とフラックス中の
溶解水素量の関係を示したグラフであり、この図からも
明らかな様に、酸性フラツクスの溶解水素量は塩基性フ
ラックスに比べて極めて少ないから、酸性フラツクスを
使用するという上記手段の妥当性は十分に肯首できる。
ところが酸性フラツクスを使用すると溶着金属中の酸性
量等が増大し、溶着金属の鞠性が低下するという致命的
な欠点が現われる。上記においてフラックスの塩基度と
は、下記〔１〕式によって求めた値を言い、（十）値を
示すものは塩基性フラックス、（一）値を示すものは酸
性フラックスを意味する。 塩基度（ＢＬ）＝６．０５〔Ｃａ○〕−６．３１〔Ｓｉ
０２〕−４．９７〔Ｔｉ０２〕−０．２〔ＡＩ２０３〕
十４．８〔ＭＮＯ〕十４．０〔Ｍｇ０〕十３．４〔Ｆｅ
○〕 ．・．．・・・・・〔１〕但し〔 〕内は各
酸化物のモル分率を示す。 即ち溶着金属の級性向上と遅れ割れ性の改善は、フラッ
クスの塩基度という点では相反する要請であり、高塩基
性フラックスを用いると高級性は確保できるが、遅れ割
れの問題を解消できない。しかも高塩基性フラックスは
一般に溶接作業性が劣悪であり、特に溶接の高能率化を
期して狭開先溶接を採用しようとすると、ビードが凸気
味になると共に荒れ易く、更にはスラグの剥離性が低下
し、１パス−１層溶接が不可能になる。一方、２１／４
Ｃｒ−ＩＭｏ鋼等は石油の脱流反応塔用等の母材として
常用されているが、この種の母材及びその溶接部は高温
（脱硫反応の操業温度は３７５〜５７５００程度）に長
時間さらされると焼戻し腕化を起こし易い。この焼戻し
脆化については種々の研究が行なわれているが、例えば
Ｒ．Ｂｍｓｃａ■の提唱した腕化係数（×）の算定式は
、詳細には、溶着金属中の拡散性水素量及びＰ含有量を
低く抑えることができ、もって落着金属の耐遅れ割れ性
を高めると共に、焼戻し腕化特性や中性子照射脆化特性
等の諸特性を向上し、更には優れた溶接作業性が得られ
る潜弧溶接用フラツクスに関するものである。 石油化学プラントや原子力プラント等の大型化に伴なつ
て母材の板厚は益々厚肉化する額向にあり、この種の設
備の溶接建造には、溶接能率が優れているという理由も
あって潜狐溶接法が多く利用されている。 ところが板厚が厚くなればなるほど溶接部の拘束応力が
増大し、溶接物を応力除去暁鈍するまでの間に発生する
ｒ遅れ割れ″の問題が頻発している。特に前述の様なプ
ラントに用いられる圧力容器等には優れた耐熱・耐圧性
及び低温数性等が必要であり、溶接部の遅れ割れの改善
も重要な解決課題となっている。遅れ割れの発生原因の
１つには溶着金属中の拡散性水素が挙げられ、これを極
力少なくする為の手段としては、水素含有率の低い酸性
フラックスを使用するのが好ましいとされている。 ちなみに第１図はフラックスの塩基度とフラックス中の
溶解水素量の関係を示したグラフであり、この図からも
明らかな様に、酸性フラツクスの溶解水素量は塩基性フ
ラックスに比べて極めて少ないから、酸性フラツクスを
使用するという上記手段の妥当性は十分に肯首できる。
ところが酸性フラツクスを使用すると溶着金属中の酸性
量等が増大し、溶着金属の鞠性が低下するという致命的
な欠点が現われる。上記においてフラックスの塩基度と
は、下記〔１〕式によって求めた値を言い、（十）値を
示すものは塩基性フラックス、（一）値を示すものは酸
性フラックスを意味する。 塩基度（ＢＬ）＝６．０５〔Ｃａ○〕−６．３１〔Ｓｉ
０２〕−４．９７〔Ｔｉ０２〕−０．２〔ＡＩ２０３〕
十４．８〔ＭＮＯ〕十４．０〔Ｍｇ０〕十３．４〔Ｆｅ
○〕 ．・．．・・・・・〔１〕但し〔 〕内は各
酸化物のモル分率を示す。 即ち溶着金属の級性向上と遅れ割れ性の改善は、フラッ
クスの塩基度という点では相反する要請であり、高塩基
性フラックスを用いると高級性は確保できるが、遅れ割
れの問題を解消できない。しかも高塩基性フラックスは
一般に溶接作業性が劣悪であり、特に溶接の高能率化を
期して狭開先溶接を採用しようとすると、ビードが凸気
味になると共に荒れ易く、更にはスラグの剥離性が低下
し、１パス−１層溶接が不可能になる。一方、２１／４
Ｃｒ−ＩＭｏ鋼等は石油の脱流反応塔用等の母材として
常用されているが、この種の母材及びその溶接部は高温
（脱硫反応の操業温度は３７５〜５７５００程度）に長
時間さらされると焼戻し腕化を起こし易い。この焼戻し
脆化については種々の研究が行なわれているが、例えば
Ｒ．Ｂｍｓｃａ■の提唱した腕化係数（×）の算定式は
〔０〕式の通りであり、溶着金属中に混入したｐの影響
は甚大である。ｘ＝戒（１０・Ｐ＋５・Ｓｂ十４・Ｓｎ
十ＡＳ）・・・１．皿また〔ｍ〕式は、原子炉用材料と
して使用するときに問題となる耐中性子照射性能の試験
結果から求めた△Ｔ（３０フィート・１戊における遷移
温度の上昇：。Ｆ）の算定式を示したもので、母材及び
落着金属の如何を問わず、特にＰを減少する程照射後の
シャルピー衝撃値からみた遷移曲線のシフト量は少なく
なり、しかも上部棚エネルギーの低下も抑制される。△
Ｔ＝−１１８十１４８００（％Ｐ）＋９９０（％Ｃｕ）
．・・．・・〔ｍ〕ところが従来の潜弧溶接用フラック
スは概してＰの含有率が高く、低いものでも０．０１５
〜０．０３％のＰを含んでいる。 その為落着金属へのＰ混入量も多く、その物性が著しく
損なわれる。本発明者等は前述の様な事情に着目し、高
鋤性の溶着金属を与える高塩基性フラックス（ＢＬ≧１
）を基本組成とし、その欠点である拡散性水素による遅
れ割れの問題及びＰ混入による焼戻し脆性及び中性子照
射性能等の低下を鱗消すべく鋭意研究を進めてきた。 本発明はかかる研究の結果完成されたものであって、そ
の構成とは、高塩基性溶融型フラックスであって、必須
成分としてＣａＯ：１０〜３５％（重量％：以下同じ）
、山２０３：１０〜５０％及びＳｉ０２：２０〜５０％
を含有すると共に、Ｎ２を５加ｐｍ以下含有し、更にＦ
ｅおよびＦｅ酸化物の１種以上を５％以下、日２を２蛇
ｐｍ以下、Ｐを１０のｐｍ以下に抑えたところに要旨が
存在する。 以下本発明における成分範囲限定の理由を説明する。 Ｃａ○：１０〜３５％ 後記Ｓｉ０２と共に高塩基性フラックスを得る為の必須
成分であり、、スラグ形成剤としても極めて重要な成分
である。 １０％未満ではこれらの効果が十分に発揮されず、３５
％を越えるとスラグの剥離が困難となり作業性が低下す
る。 Ｓｉ０２：２０〜５０％ 塩基度調整剤及びスラグ形成剤として極めて重要な成分
であり、且つ生成スラグの粘性を調整する作用もある。 ２０％未満ではこれらの効果が十分に発揮されず、５０
％を越えるとＣａ○の場合と同様にスラグの剥離が困難
になり作業性が低下する。ＡＩ２０３：１０〜５０％ス
ラグの粘性調整剤として不可欠の成分であり１０％以上
配合しなければならない。 しかし５０％を越えるとスラグの融点が高くなりすぎて
溶着金属とのなじみが悪くなり、ビード形状が劣悪にな
ると共に熔接作業性も低下する。Ｆｅ及びＦｅ酸化物：
５％以下 フラツクス原料中にＦｅ，Ｆｅ酸化物あるいはＦｅ合金
が添加されるが、フラックス中のＦｅ酸化物が５％を越
えるとビードの形状に悪影響を与えるために、５％以下
にしなければならない。 Ｐ：１０倣ｐｍ以下 前述の如く溶着金属の焼戻し脆性及び中性子照射性能を
阻害する極めて有害な元素であり、以下に説明する理由
から１０のｐｍ以下と定めた。 まず第２図は、溶接材料（ワイヤ及びフラックス）中の
Ｐ含有率と溶着金属中のＰ含有率の関係を示したグラフ
であり、落着金属中のＰ含有率を低くする為には、溶接
材料全体のＰ含有率を抑えなければならない。また溶接
材料中のＰ含有率を低くすればするほど、溶着金属中の
Ｐ含有率のバラッキは４・さくなる。ところで別途研究
では、落着金属中のＰ含有率に及ぼすワイヤ及びフラッ
クスのＰ含有率の影響は、（ワイヤ中のＰ）：（フラツ
クス中のＰ）＝２：１のときに特に顕著であることが分
っており、第３図はこれをグラフ化したものである。 即ちワイヤ中のＰ含有率がより大きな影響力を有するが
、製鋼上の問題からワイヤ中のＰ含有率の低減には限度
があり、溶着金属への復燐を防止する為にはフラックス
中のＰを可及的に少なくする必要がある。一方第４図は
、２１／４Ｃｒ−ＩＭｏ鋼製ワイヤを対象とし、脱化特
性の目安とされている（ｖＴｒ■＋１．５△ｖＴｒ４ｏ
）とＰ含有率の関係を示したグラフである。 （但し溶着金属中のＰ以外の成分はすべて同じとした）
。現在の一般的要請では（ｖＴｒ４ｏ＋１．５△ｖＴｒ
４ｏ）を１０００Ｆ（３８ｏｏ）以下にすべきであると
されているから、第４図より逆算すると溶着金属中のＰ
含有率は安全を見越すと０．０１２％以下に抑える必要
がある。そしてかかる低Ｐ含有率を確保するためには、
第２図よりワイヤ及びフラックス中の総Ｐ含有率を０．
０１５〜０．０２６％よりも少なく、更に確実には０．
０１５％以下にしなければならない。他方ワイヤのＰ含
有率を低下させることは前述の如く困難であるから、結
局フラツクス中のＰ含有率は１００ｐｐｍ以下にすべき
ことが分る。日２：２のｐｍ以下第５図はフラックス中
のは量と溶着金属中の拡散性水素の関係を示したグラフ
であって両者はほぼ比例関係にあり、フラックス中の日
２量を少なくすることによって熔着金属中の拡散性水素
量は少なくなり、遅れ割れを抑制することができる。 そこで後記実験例に示す如く、溶着金属の窓枠拘束割れ
試験によって、室温においても遅れ割れを起こさない様
なフラックス中の日２量を調べたところ、２０ｐｐｍ以
下にすべきことが確認された。Ｎ２：５０ｐｐｍ以下 近年溶接能率向上の為に狭開先溶接が多用されているが
、この場合最も問題になるのはスラグの剥離性である。 そこでスラグ剥離性についてフラックスを構成する各成
分の影響を調べたところ、スラグ形成成分の種類や配合
率等もさることながら、徴量のＮ２が著しく影響してい
ることをつきとめた。そしてＮ２含有量が５蛇ｐｍ以下
であるフラックスを使用すれば、良好なスラグ剥離性が
得られることが判明した。そしてＮ２が５０ｐｐｍを越
えるとスラグ剥離性が低下すると共に溶着金属の鞠性が
乏しくなり、溶接作業性及び溶着金属の品質共に劣悪に
なる。ちなみに第１表はフラックス中のＮ２量とスラグ
剥離性の関係を示した実験結果である。 第１表 〔判定〕◎：非常に良い、〇：良い △：やや悪い、 ×：悪い 〔溶接条件〕 １０度・Ｖ開先、ルートギャップ１０机の１パス／１層
仕上げ （６００〜６５０）Ａ×（３０〜３４）Ｖ×３０〆〆分
〔Ｎ２測定法〕・・…・ガスクロマトグラフ法本発明に
係るフラックスの成分組成は以上の通りであるが、かか
る成分組成（特に水素、燐及び窒素量）のフラックスは
、フラックス原料中にＣａ，Ｔｉ，Ｚｒ，ＡＩ，Ｓｉ及
びＭｇから選択される１種以上の還元性元素を合計で１
〜９０％と、Ｆｅ又はＦｅ酸化物０．５％以上とを配合
することによって容易に得ることができる。 尚上記還元性元素は、それら同士の合金或は鉄合金とし
て配合してもよい。又同元素は、フラックスを溶製する
際に、主としてＯＨとして存在すると考えられる水素源
を強制的に除去し、最終製品の拡散性水素量を低減する
効果があり１％未満ではその効果が不十分となり、９０
％を越えるとフラックスの成分調整が困難となる。尚溶
製中に生成した酸化物はそのままフラックスの一成分と
なる。また酸化鉄（Ｆｅ○，Ｆｅ２０３，Ｆｅ３０４等
）は溶製煉料中の燐を吸収除去する作用があり、且つそ
の配合量を調整することによって窒素を除去する作用も
発揮する。即ち燐や窒素を吸収した酸化鉄は漆製槽の底
部に沈下するから、これを適当な方法で分離除去するこ
とにより脱燐、脱窒の目的が達成される。鉄は溶製段階
で酸化されて酸化鉄となるから、同効物質と考えて差支
えなく、上記還元性元素との関連においてＦｅ合金の形
で加えられたものも上記の機能を発揮する。配合量はフ
ラックス原料中の燐や窒素の含有量に応じて適当に定め
ればよいが、上記の効果は全フラックス原料中０．２％
以上添加することによって有効に発揮される。本発明は
概略以上の様に構成されており、フラックスの塩基度及
び成分組成を特定すると共に、最終製品の日２，Ｐ，Ｎ
２含有量を極力少なくしたから、溶着金属の諸特性及び
溶接作業性を大幅に改善し得ることになった。 次に実験例を示す。実験例 第２表（１），（２）に示すフラックス原料を溶融混合
し、同表に示す成分組成の港弧溶接用溶融型フラックス
を製造した。 また従釆タイプの溶融型フラックスの成分組成及び熔製
原料を第３表（１），（２）に示す。第 ２
表（１） 第 ２ 表■ 但し日２含有量は、２５０℃×１時間再乾燥後の測定値
（グリセリン法）第 ３ 表（１）但し日２含有量
は、２５０℃×１時間再乾燥後の測定値（グリセリン法
）第２，３表からも明らかな様に、従釆のフラックスＰ
，日２及びＮ２の含有率の全てが高いのに対し、本発明
のフラックスは何れも低い値を示している。 また還元性元素量及び鉄分が不足するＮｏ．１２（比較
例）のフラックスでは、Ｐ，日２，Ｎ量のすべてを多量
含んでおり、十分な性能は期待できない。また第６，７
図は、従来型フラックス（第３表のＮｏ．１）と本発明
の底Ｐ型フラックス（第２表のＮｏ．５）を夫々使用し
、２１／４Ｃｒ−ＩＭｏ系ワイヤを用いて得た熔着金属
の焼戻し脆化特性試験結果を示したものである。 第６，７図を比較すれば明らかな様に、船ＳＲの衝撃特
性においては両者は殆んど違わないが、ＳＲ＋ＳＣ（Ｓ
Ｒ十ステップクーリング後）のシフト量を比べると、本
発明の低Ｐフラツクスを用いたものは、従来のフラック
スを用いたものに比べて大幅に改善されている。 次に上記で得た本発明フラックス（第２表のＮｏ．５）
と従来型フラックス（第３表のＮｏ．１）を使用した場
合の、落着合属中の拡散性水素量及び耐拘束割れ性を調
べた。 但し溶接ワイヤとしては１１／４Ｃｒ−０．８Ｍｏ系ワ
イヤ及び２１／４Ｃｒ−ＩＭｏ系ワイヤを使用し、得ら
れた溶着金属の拡散性水素量をグリセリン法（ｎ＝３）
によって求めた。 また耐拘束割れ性は、窓枠拘束割れ試験法を採用した。
即ち第８図に示す如く中央に窓２をあげた拘束板（ＳＳ
−４１）１に試験板（Ａ３８７）３を溶接固定し、溶接
線４（６０度・Ｖ開先、ルート高さ１５肋、母村の肉厚
５仇肋）を６０Ａ×（３０〜３２Ｖ）×３０仇／分で多
層盛り潜弧溶接し、溶薮部の遅れ割れの状況を調べた。
結果を第４表に示す。第４表からも明らかな様に、本発
明のフラックスを使用すると拡散性水素量の少なし、溶
着金属を得ることができる。 その結果、拘束割れ試験結果にもみられる様に、従来の
フラックスを使用した場合はパス間予熱温度を相当高く
しなければ遅れ割れを防止できないが、本発明のフラツ
クスを使用すると低い子熱温度でも遅れ割れを起こさず
、特に１１／４Ｃｒ−０．９Ｍｏ系ワイヤを用いた場合
は予熱なし（常温）でも割れを生じることがない。
は甚大である。ｘ＝戒（１０・Ｐ＋５・Ｓｂ十４・Ｓｎ
十ＡＳ）・・・１．皿また〔ｍ〕式は、原子炉用材料と
して使用するときに問題となる耐中性子照射性能の試験
結果から求めた△Ｔ（３０フィート・１戊における遷移
温度の上昇：。Ｆ）の算定式を示したもので、母材及び
落着金属の如何を問わず、特にＰを減少する程照射後の
シャルピー衝撃値からみた遷移曲線のシフト量は少なく
なり、しかも上部棚エネルギーの低下も抑制される。△
Ｔ＝−１１８十１４８００（％Ｐ）＋９９０（％Ｃｕ）
．・・．・・〔ｍ〕ところが従来の潜弧溶接用フラック
スは概してＰの含有率が高く、低いものでも０．０１５
〜０．０３％のＰを含んでいる。 その為落着金属へのＰ混入量も多く、その物性が著しく
損なわれる。本発明者等は前述の様な事情に着目し、高
鋤性の溶着金属を与える高塩基性フラックス（ＢＬ≧１
）を基本組成とし、その欠点である拡散性水素による遅
れ割れの問題及びＰ混入による焼戻し脆性及び中性子照
射性能等の低下を鱗消すべく鋭意研究を進めてきた。 本発明はかかる研究の結果完成されたものであって、そ
の構成とは、高塩基性溶融型フラックスであって、必須
成分としてＣａＯ：１０〜３５％（重量％：以下同じ）
、山２０３：１０〜５０％及びＳｉ０２：２０〜５０％
を含有すると共に、Ｎ２を５加ｐｍ以下含有し、更にＦ
ｅおよびＦｅ酸化物の１種以上を５％以下、日２を２蛇
ｐｍ以下、Ｐを１０のｐｍ以下に抑えたところに要旨が
存在する。 以下本発明における成分範囲限定の理由を説明する。 Ｃａ○：１０〜３５％ 後記Ｓｉ０２と共に高塩基性フラックスを得る為の必須
成分であり、、スラグ形成剤としても極めて重要な成分
である。 １０％未満ではこれらの効果が十分に発揮されず、３５
％を越えるとスラグの剥離が困難となり作業性が低下す
る。 Ｓｉ０２：２０〜５０％ 塩基度調整剤及びスラグ形成剤として極めて重要な成分
であり、且つ生成スラグの粘性を調整する作用もある。 ２０％未満ではこれらの効果が十分に発揮されず、５０
％を越えるとＣａ○の場合と同様にスラグの剥離が困難
になり作業性が低下する。ＡＩ２０３：１０〜５０％ス
ラグの粘性調整剤として不可欠の成分であり１０％以上
配合しなければならない。 しかし５０％を越えるとスラグの融点が高くなりすぎて
溶着金属とのなじみが悪くなり、ビード形状が劣悪にな
ると共に熔接作業性も低下する。Ｆｅ及びＦｅ酸化物：
５％以下 フラツクス原料中にＦｅ，Ｆｅ酸化物あるいはＦｅ合金
が添加されるが、フラックス中のＦｅ酸化物が５％を越
えるとビードの形状に悪影響を与えるために、５％以下
にしなければならない。 Ｐ：１０倣ｐｍ以下 前述の如く溶着金属の焼戻し脆性及び中性子照射性能を
阻害する極めて有害な元素であり、以下に説明する理由
から１０のｐｍ以下と定めた。 まず第２図は、溶接材料（ワイヤ及びフラックス）中の
Ｐ含有率と溶着金属中のＰ含有率の関係を示したグラフ
であり、落着金属中のＰ含有率を低くする為には、溶接
材料全体のＰ含有率を抑えなければならない。また溶接
材料中のＰ含有率を低くすればするほど、溶着金属中の
Ｐ含有率のバラッキは４・さくなる。ところで別途研究
では、落着金属中のＰ含有率に及ぼすワイヤ及びフラッ
クスのＰ含有率の影響は、（ワイヤ中のＰ）：（フラツ
クス中のＰ）＝２：１のときに特に顕著であることが分
っており、第３図はこれをグラフ化したものである。 即ちワイヤ中のＰ含有率がより大きな影響力を有するが
、製鋼上の問題からワイヤ中のＰ含有率の低減には限度
があり、溶着金属への復燐を防止する為にはフラックス
中のＰを可及的に少なくする必要がある。一方第４図は
、２１／４Ｃｒ−ＩＭｏ鋼製ワイヤを対象とし、脱化特
性の目安とされている（ｖＴｒ■＋１．５△ｖＴｒ４ｏ
）とＰ含有率の関係を示したグラフである。 （但し溶着金属中のＰ以外の成分はすべて同じとした）
。現在の一般的要請では（ｖＴｒ４ｏ＋１．５△ｖＴｒ
４ｏ）を１０００Ｆ（３８ｏｏ）以下にすべきであると
されているから、第４図より逆算すると溶着金属中のＰ
含有率は安全を見越すと０．０１２％以下に抑える必要
がある。そしてかかる低Ｐ含有率を確保するためには、
第２図よりワイヤ及びフラックス中の総Ｐ含有率を０．
０１５〜０．０２６％よりも少なく、更に確実には０．
０１５％以下にしなければならない。他方ワイヤのＰ含
有率を低下させることは前述の如く困難であるから、結
局フラツクス中のＰ含有率は１００ｐｐｍ以下にすべき
ことが分る。日２：２のｐｍ以下第５図はフラックス中
のは量と溶着金属中の拡散性水素の関係を示したグラフ
であって両者はほぼ比例関係にあり、フラックス中の日
２量を少なくすることによって熔着金属中の拡散性水素
量は少なくなり、遅れ割れを抑制することができる。 そこで後記実験例に示す如く、溶着金属の窓枠拘束割れ
試験によって、室温においても遅れ割れを起こさない様
なフラックス中の日２量を調べたところ、２０ｐｐｍ以
下にすべきことが確認された。Ｎ２：５０ｐｐｍ以下 近年溶接能率向上の為に狭開先溶接が多用されているが
、この場合最も問題になるのはスラグの剥離性である。 そこでスラグ剥離性についてフラックスを構成する各成
分の影響を調べたところ、スラグ形成成分の種類や配合
率等もさることながら、徴量のＮ２が著しく影響してい
ることをつきとめた。そしてＮ２含有量が５蛇ｐｍ以下
であるフラックスを使用すれば、良好なスラグ剥離性が
得られることが判明した。そしてＮ２が５０ｐｐｍを越
えるとスラグ剥離性が低下すると共に溶着金属の鞠性が
乏しくなり、溶接作業性及び溶着金属の品質共に劣悪に
なる。ちなみに第１表はフラックス中のＮ２量とスラグ
剥離性の関係を示した実験結果である。 第１表 〔判定〕◎：非常に良い、〇：良い △：やや悪い、 ×：悪い 〔溶接条件〕 １０度・Ｖ開先、ルートギャップ１０机の１パス／１層
仕上げ （６００〜６５０）Ａ×（３０〜３４）Ｖ×３０〆〆分
〔Ｎ２測定法〕・・…・ガスクロマトグラフ法本発明に
係るフラックスの成分組成は以上の通りであるが、かか
る成分組成（特に水素、燐及び窒素量）のフラックスは
、フラックス原料中にＣａ，Ｔｉ，Ｚｒ，ＡＩ，Ｓｉ及
びＭｇから選択される１種以上の還元性元素を合計で１
〜９０％と、Ｆｅ又はＦｅ酸化物０．５％以上とを配合
することによって容易に得ることができる。 尚上記還元性元素は、それら同士の合金或は鉄合金とし
て配合してもよい。又同元素は、フラックスを溶製する
際に、主としてＯＨとして存在すると考えられる水素源
を強制的に除去し、最終製品の拡散性水素量を低減する
効果があり１％未満ではその効果が不十分となり、９０
％を越えるとフラックスの成分調整が困難となる。尚溶
製中に生成した酸化物はそのままフラックスの一成分と
なる。また酸化鉄（Ｆｅ○，Ｆｅ２０３，Ｆｅ３０４等
）は溶製煉料中の燐を吸収除去する作用があり、且つそ
の配合量を調整することによって窒素を除去する作用も
発揮する。即ち燐や窒素を吸収した酸化鉄は漆製槽の底
部に沈下するから、これを適当な方法で分離除去するこ
とにより脱燐、脱窒の目的が達成される。鉄は溶製段階
で酸化されて酸化鉄となるから、同効物質と考えて差支
えなく、上記還元性元素との関連においてＦｅ合金の形
で加えられたものも上記の機能を発揮する。配合量はフ
ラックス原料中の燐や窒素の含有量に応じて適当に定め
ればよいが、上記の効果は全フラックス原料中０．２％
以上添加することによって有効に発揮される。本発明は
概略以上の様に構成されており、フラックスの塩基度及
び成分組成を特定すると共に、最終製品の日２，Ｐ，Ｎ
２含有量を極力少なくしたから、溶着金属の諸特性及び
溶接作業性を大幅に改善し得ることになった。 次に実験例を示す。実験例 第２表（１），（２）に示すフラックス原料を溶融混合
し、同表に示す成分組成の港弧溶接用溶融型フラックス
を製造した。 また従釆タイプの溶融型フラックスの成分組成及び熔製
原料を第３表（１），（２）に示す。第 ２
表（１） 第 ２ 表■ 但し日２含有量は、２５０℃×１時間再乾燥後の測定値
（グリセリン法）第 ３ 表（１）但し日２含有量
は、２５０℃×１時間再乾燥後の測定値（グリセリン法
）第２，３表からも明らかな様に、従釆のフラックスＰ
，日２及びＮ２の含有率の全てが高いのに対し、本発明
のフラックスは何れも低い値を示している。 また還元性元素量及び鉄分が不足するＮｏ．１２（比較
例）のフラックスでは、Ｐ，日２，Ｎ量のすべてを多量
含んでおり、十分な性能は期待できない。また第６，７
図は、従来型フラックス（第３表のＮｏ．１）と本発明
の底Ｐ型フラックス（第２表のＮｏ．５）を夫々使用し
、２１／４Ｃｒ−ＩＭｏ系ワイヤを用いて得た熔着金属
の焼戻し脆化特性試験結果を示したものである。 第６，７図を比較すれば明らかな様に、船ＳＲの衝撃特
性においては両者は殆んど違わないが、ＳＲ＋ＳＣ（Ｓ
Ｒ十ステップクーリング後）のシフト量を比べると、本
発明の低Ｐフラツクスを用いたものは、従来のフラック
スを用いたものに比べて大幅に改善されている。 次に上記で得た本発明フラックス（第２表のＮｏ．５）
と従来型フラックス（第３表のＮｏ．１）を使用した場
合の、落着合属中の拡散性水素量及び耐拘束割れ性を調
べた。 但し溶接ワイヤとしては１１／４Ｃｒ−０．８Ｍｏ系ワ
イヤ及び２１／４Ｃｒ−ＩＭｏ系ワイヤを使用し、得ら
れた溶着金属の拡散性水素量をグリセリン法（ｎ＝３）
によって求めた。 また耐拘束割れ性は、窓枠拘束割れ試験法を採用した。
即ち第８図に示す如く中央に窓２をあげた拘束板（ＳＳ
−４１）１に試験板（Ａ３８７）３を溶接固定し、溶接
線４（６０度・Ｖ開先、ルート高さ１５肋、母村の肉厚
５仇肋）を６０Ａ×（３０〜３２Ｖ）×３０仇／分で多
層盛り潜弧溶接し、溶薮部の遅れ割れの状況を調べた。
結果を第４表に示す。第４表からも明らかな様に、本発
明のフラックスを使用すると拡散性水素量の少なし、溶
着金属を得ることができる。 その結果、拘束割れ試験結果にもみられる様に、従来の
フラックスを使用した場合はパス間予熱温度を相当高く
しなければ遅れ割れを防止できないが、本発明のフラツ
クスを使用すると低い子熱温度でも遅れ割れを起こさず
、特に１１／４Ｃｒ−０．９Ｍｏ系ワイヤを用いた場合
は予熱なし（常温）でも割れを生じることがない。
第１図はフラックスの塩基度と溶解水素量の関係を示す
グラフ、第２図は溶接材料中のＰ含有率と溶着金属中の
Ｐ含有率の関係を示すグラフ、第３図はワイヤ及びフラ
ックス中のＰ含有率が溶着金属中のＰ含有率に与える影
響の相対的比率を示すグラフ、第４図は溶着金属のＰ含
有率と硫化特性の関係を示すグラフ、第５図はフラック
スの日２量と総着金属の拡散性水素量の関係を示すグラ
フ、第６，７図は溶着金属の焼戻し腕化特性試験結果を
示すグラフ、第８図は窓枠拘束割れ試験法を示す説明図
である。 第１図 第２図 第４図 第３図 第５図 第６図 第７図 第８図
グラフ、第２図は溶接材料中のＰ含有率と溶着金属中の
Ｐ含有率の関係を示すグラフ、第３図はワイヤ及びフラ
ックス中のＰ含有率が溶着金属中のＰ含有率に与える影
響の相対的比率を示すグラフ、第４図は溶着金属のＰ含
有率と硫化特性の関係を示すグラフ、第５図はフラック
スの日２量と総着金属の拡散性水素量の関係を示すグラ
フ、第６，７図は溶着金属の焼戻し腕化特性試験結果を
示すグラフ、第８図は窓枠拘束割れ試験法を示す説明図
である。 第１図 第２図 第４図 第３図 第５図 第６図 第７図 第８図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 下記式で与えられる塩基度（Ｂ＿Ｌ）が１以上であ
り、且つ必須成分としてＣａＯ：１０〜３５％（重量％
：以下同じ）、１０〜５０％及びＳｉＯ＿２：２０〜５
０％を含有すると共に、Ｎ＿２を５０ｐｐｍ以下含有し
、更にＦｅおよびＦｅ酸化物の１種以上が５％以下、Ｈ
＿２が２０ｐｐｍ以下、Ｐが１００ｐｐｍ以下であるこ
とを特徴とする潜弧溶接用高塩基性溶融型フラツクス。 Ｂ＿Ｌ＝６．０５〔ＣａＯ〕−６．３１〔ＳｉＯ＿２〕
−４．９７〔ＴｉＯ＿２〕−０．２〔Ａｌ＿２Ｏ＿３〕
＋４．８〔ＭｎＯ〕＋４．０〔ＭｇＯ〕＋３．４〔Ｆｅ
Ｏ〕 但し〔〕内は各酸化物のモル分率を示 す。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55131140A JPS603915B2 (ja) | 1980-09-19 | 1980-09-19 | 潜弧溶接用高塩基性溶融型フラツクス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55131140A JPS603915B2 (ja) | 1980-09-19 | 1980-09-19 | 潜弧溶接用高塩基性溶融型フラツクス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5756197A JPS5756197A (en) | 1982-04-03 |
| JPS603915B2 true JPS603915B2 (ja) | 1985-01-31 |
Family
ID=15050924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55131140A Expired JPS603915B2 (ja) | 1980-09-19 | 1980-09-19 | 潜弧溶接用高塩基性溶融型フラツクス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS603915B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH025107U (ja) * | 1988-06-23 | 1990-01-12 |
-
1980
- 1980-09-19 JP JP55131140A patent/JPS603915B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH025107U (ja) * | 1988-06-23 | 1990-01-12 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5756197A (en) | 1982-04-03 |
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