JPS6160859A - 耐溶接低温割れ感受性に優れた構造用鋼 - Google Patents

耐溶接低温割れ感受性に優れた構造用鋼

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JPS6160859A
JPS6160859A JP17939284A JP17939284A JPS6160859A JP S6160859 A JPS6160859 A JP S6160859A JP 17939284 A JP17939284 A JP 17939284A JP 17939284 A JP17939284 A JP 17939284A JP S6160859 A JPS6160859 A JP S6160859A
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JP
Japan
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welding
less
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structural steel
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JP17939284A
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English (en)
Inventor
Koshiro Tsukada
束田 幸四郎
Takashi Abe
隆 阿部
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、耐溶接低温割れ感受性に優れた構造用鋼に
関するものである。
〔従来技術とその問題点〕
海洋構造物、造船用索材、圧力容器用−等の構造用鋼の
溶接を不適当な条件のもとで行うと、溶接の熱影響部に
、ビート下割れ、上端別れ等の、所謂、溶接低温割れが
生じることがある。この溶接低温割れは、溶接構造物の
安全性に最も重大な影響を及ぼすものであるので、未然
に防止する必要がある。
従来、上記溶接低温割れを防止する方1去として、■ 
母材の溶接部を予熱する。
■ 低水素レベルの溶接棒を使用する。
■ 母材組成の炭素当:!t (Ceq )および溶接
割れ感受性組成(以下、PCMと云う)を低下させる。
しかし、上記■の方法は、溶接能率が大幅に低下し、上
記■の方法は、溶接棒が高価なために施工コストが増大
し、且つ、溶接棒の保守管理に手間がかかり、そして、
上記■の方法は、溶接低温>Uれ感受性の改善には有効
である反面、母材強度の低下を招くために母材特性の点
から、その低下量は制限される。
〔発明の目的〕
従って、この発明の目的は、母材を予熱することなく、
低水素レベルの溶接棒を使用することなく、しかも、P
CMを低下させることなく溶接低温iすれの発生を防止
できる、耐溶接低温割れ感受性に優れた構造用鋼を提供
することにある。
〔発明の概要〕
この発明は、 C:0.03〜0.20チ、 Si:0.05〜0.80チ、 Mn:0.30〜2.00%、 Sol、M : 0.005〜0.080%。
p : o、oooos 〜0.0009 %、残部:
鉄及び°不可避不純物 からなり、必要に応じて、上記成分組成に、さらに、 Nb:o、oos〜0.030%、 V : 0.005〜0.100%、 Cu: 0.05−1.50%、 Ni:0.05〜4.00%、 Cr: 0.05〜4.50%、 Mo:0.05〜l、00%、 Ti二〇、003〜0100%、および、B : 0.
0003〜0.0009(以上、wt%)の少なくとも
1種を含有することに特徴を有する。
C発明の構成〕 本発明者等は、上述した問題点を解決するために種々研
究を重ねた。この結果、粒界の強度は溶接低温割れ顛大
きく影響を及ぼすこと、および、粒界に偏析したPの量
を大幅に低減させれば、溶接低温割れの発生を防止する
ことができるといった知見を得た。
この発明は、上述した知見に基づきなされたものであっ
て、以下、この発明を更に説明する。
C:O,12%、Si:0.27%、 Mn : 1.
43%。
S:0.004%(以上、wt%)を含有し、下式で定
義されるPCが0.31 (PCM =0.20 wt
% )の、厚さ25+uの鋼板を、拡散性水素量H:4
cc/ 1007の溶接棒を用いて溶接し、斜めy開先
拘束溶接割れ試験を行った。この結果を第1図に示す。
PC= P(M+ H/ 60 + IL/ 600但
し、PCM : c+ Si+Mn+Cu+ご+14 
+V 、 Ni 、ト5B(、。
L:母材の板厚 第1図から明らかなよって、母材のP含有量が9 pp
m (0,OOO9wt%)以下の場合には、母材を予
熱しなくても溶接低温割れは発生しないことがわかる。
これに対して、母材のP含有量が30ppm (o、o
 O3ovt% )以上の場合には、母材を約50℃に
予熱しないと溶接低温割れが発生することがわかる。
次に、上述した鋼板と同様の鋼板を、拡散性水素量が異
なる溶接棒を用いて、斜めy開先拘束溶接割れ試験を行
った。この結果を第2図に示す。
第2図から明らかなように、母材のP含有・数が9pp
m以下の場合には、拡散性水素量が4CC/ 100 
?の溶接棒を用いて溶接を行っても溶接低温割れは発生
しないことがわかる。これに対して、母材のP含有量が
40 ppm以上の場合にけ、拡散水素量が1cc/1
00?の溶接棒を使用しないと溶接低温゛ンリれが発生
することがわかる。
以上のことから明らかなように、母材のP含有量を9 
ppm以下にすれば、母材の予熱が不要となり、且つ、
拡散水素量が少ない、即ち、低水素レベルの安価な溶接
、棒によって溶接することが可能となる。
次K、この発明において、成分)組成の限定理由につい
て説明する。
C:炭素には母材の強度を高める作用があるが。
その含有量が0.20 wt% を越えると、溶接低温
割れが発生し易くなる。従って、0.20 vt% 以
下の炭素を含有させるべきである。一方、炭素含有量が
0.03vrt% 未満では、母材の強度を補なうため
に、多量の合金元素を添加する必要があり、経済的に不
利である。従って、炭素含有量は、Q、 03 wt%
以上とすべきでちる。
Sl:  シリコンは固溶強化元素として母材の強度を
上昇させる作用および脱酸作用を有するが、その含有量
が0.80 wt%を越えると、母材の靭性が低下する
原因となる上部ベイナイト組織が生成される。従って、
0.80 wt% 以下のシリコンを含有させるべきで
ある。一方、シリコン含有量が0.05wt%  未満
では、上述した作用が十分;て生じない。従って、7リ
コンぎ有量は0.05 W話以上とすべきである。
Mn:  マンガンには母材の靭性を損なうことなく母
材の強度を高める作用があるが、その含有lが2.00
 wt% を越えると、母材の靭性を低下させる上部ベ
イナイト組織が生成される。従って。
2、 OOwt% 以下のマンガンを含有させるべきで
ある。一方、マンガン含有量がo、30wt%  未、
・、l]では、母材の強度を補なうために、多量の合金
元素を添加する必要がちシ、経済的に不利である。
従って、マンガン含有量は、0.30 w−t% 以上
とすべきである。
Pニリン含有量を9.0 ppm (o、o o o 
9vrt%)以下にすると、リンの粒界偏析量が著しく
減少して溶接低温割れを防止することができる。従って
9、0 ppm以下のリンを含有させるべきである。一
方、リン含有量が0.5 ppm (0,00005w
t%)未満では、上述した作用が十分に生じない。従っ
て、リン含有量は、0.51)I)mとすべきである。
SoL、A1ニアルミニウムには脱酸作用があるが、そ
の含有徽がO,OO5wt% を越えると、鋼の清浄性
が害されて母材の靭性が低下する。従って、0、080
 wt% 以下のアルミニウムを含有させるべきである
。一方、0.005wt% 未満では上述した作用が十
分に生じない。従って、アルミニウム含有−敬はO,O
O5wt% 以上とすべきである。
・次に、上述した本発明の主成分組成に、更に付、論的
に含有させる付加的成分組成の限定理由について説明す
る。
Nb:ニオブは析出強化元素として母材の強度を向上さ
せる作用を有するが、上述した炭素含有量の範囲におい
ては、ニオブ含有量が0.030wt% を越えると、
上述した作用の向上が望めない。従って、0.030 
wt% 以下のニオブを含有させるべきである。一方、
ニオブ含有−黴が0005wt% 未満では、上述した
作用が十分に生じない。
従って、ニオブ含有量は0.005wt%  以上にす
べきである。
■:バナジウムjハニオブと同様に析出元素として母材
の強度を向上させる作用を有するが、その含有量が0.
100wt%を越えても前述した作用の向上は望めない
。従って、O,l OOwt% 以下のバナジウムを含
有させるべきである。一方、バナジウム含有1が0.0
05wt%  未満では、上述した作用が十分(て生じ
ない。従って、バナジウム含有量はO,OO5wt% 
以上Gてすべきである。
Cu:  カッパーには母材の強度および耐食性を向上
させる作用があるが、その含有量が1.50vvt%を
越えても前述した作用の向上は望めない。従って、1.
50 wt%t%のカッパーを含有させるべきである。
一方、カッパー含有量が0.05 wt%t%では、上
述した作用が十分に生じない。従って、0、05 vr
t%以上のカンバー?含有させるべきである二 Nl:ニッケルには母材の強度および靭性を高める作用
があるが、その含有蓋が4. OOwt係を越えると、
HAZ 硬化性の点で問題がある。従って、ニッケル含
有量は、4. OOwt%t%にすべきである。一方、
ニッケル含有νが0.05 wt%t%では、上述した
作用が十分:て生じない。従って、ニッケル含有量は、
0.05 wt%以上にすべきである。
Cr:  クロームには母材の強度を向上させる作用が
あるが、その含有量が4. OOvrt%を越えると、
母材の溶接熱影響部が硬化して靭性が低下する。
従って、4. o o wt%以下のクロームを含有さ
せるべきである。一方、クローム含有量がo、 o s
 vt%未満では、上述した作用が十分に生じない。従
って、クローム含有量は、Q、 05 wt%以上にす
べきである。
Mo:  モリブデンはクロームと同様に母材の強度を
向上させる作用を有するが、その含有量が1、 OOw
tチを越えると、母材の溶接部の靭性が低下する。従っ
て、1. OOwt%以下のモリブデンを含有させるべ
きである。一方、モリブデン含有°量・が0.05 w
t%未満では、上述した作用が十分に生じない。従って
、モリブデン含有量は、0.05wt%以上にすべきで
ある。
B:ボロンしては母材に調質処理を施こす場合に、焼入
れ性を高めて母材の強度を高める作用があるが、その含
有量が0.0030 wt%を越えると、母材の焼入れ
性が低下する。従って、0.0030wt%以下のボロ
ンを含有させるべきである。一方、ボロン含有1がO,
OOO3wt%未満では、上述したと「用が十分に生じ
ない。従って、ボロ/含有量は、0.0003wt%以
上にすべきである。
T1:  チタンには固溶Nを低減させて、Bの有効活
用および母材の溶接熱影響部の靭性を向上させる作用が
ある。さらに、チタンは析出強化元素として利用するこ
ともできる。しかし、その含有量がO,l OOwt%
を越えても、上述した作用の向上は望めない。従って、
O,l 00 vrt%以下のチタンを含有させるべき
である。一方、チタン含有1がo、oo3wt%未満で
は、上述した作用が十分に生じない。従って、チタン含
有量は、0.003wt%以上にすべきであ名。
なお、本発明にかかる構造用鋼を製造するに際して、P
含有量を9 ppm以下にするためには、原料中のP含
有量の管理や脱P工程を強化した特殊精錬を行う必要が
ある。また、S含有量については、特に限定しないが、
鋼の清浄性を高める点から、その含有量は、o、o1s
wt%  以下にすることが好ましい。
次に、この発明の実施例について説明する。
第1表に示さnる成分組成を含有する、板厚25U、引
張り強度(YS )  36に?/−の鋼板高1〜6を
用意し、これらのに÷槌1〜6の鋼板に対して、予熱条
件を変え、且つ拡散水素量が異なる種々の溶接棒を用い
て斜めY開先拘束割れ試験を行い、ルート割れ率を調べ
た。この結果を、第2表に示す。
第2表 第2表から明らかなように、P含有量が通常の含有量の
範囲である0、0030〜O,010wt%の比較鋼板
においては、予熱を行わず、通常の溶接棒を使用して溶
接を行うと、35〜60%の割合で溶濠部にルート割れ
が発生することがわかり、ル−ト割れを防上するに扛母
材を75℃程度に予熱するか、拡散性水素量が1 cc
/ l O,Oy  の低水素レベルの溶接棒を使用す
る必要があることがわかる。
これに対して、P含有量が9 ppm以下の本発明鋼板
においては、予熱を行わないで、且つ、通常の水素レベ
ルの溶接棒を使用して溶接を行ってもルート割れは生じ
ないことがわかる。
次に、この発明の他の実施例について説明する。
第3表に示される成分組成および板厚を有する鋼板N[
17〜14を用意し、これらの鋼板に対して、予熱条件
を変え、且つ、拡散水素量が異なる種々の溶接棒を用い
て斜めY開先拘束割れ試験を行い、ルート割れ率を゛調
べた。この結果を、第4表に示す。
第4表 第4表から明らかなよって、本発明鋼板は比較鋼板に比
べて、予熱を行わなくても、または、通常の水素レベル
の溶接棒を用いて溶接を行ってもルート割れの発生が防
止できることがわかる。なお、第4表において、本発明
鋼板鳩9の場合は、若干の予熱は必要とするものの、通
常の水素レベルの溶接棒を用いて溶接を行ってもルート
割れは発生しにm=ないことがわかる。また、予熱温度
が0℃というのは母材を0℃に冷却後、斜めy開先拘束
割れ試験を行ったもので、寒冷地において、予熱を行わ
ないで溶接を行うことを想定して行った試験であり、こ
の場合においても、本発明鋼板は何れもルート割れが発
生しないことがわかる。
以上説明したように、この発明によれば、P含有量を低
減させることによって、母材を予熱することなく、低水
素レベルの溶接棒を使用することなく、しかも、PCM
を低下させることなく溶接低温割れの発生を防止できる
といった有用な効果かもたらさnる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、溶接低温割れの発生に及ぼすP含有量と予熱
温度との関係を示すグラフ、第2図は、溶接低温割れの
発生に及ぼす、P含有−なと溶接棒中の拡散水素量との
関係を示すグラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、C:0.03〜0.20%、 Si:0.05〜0.80%、 Mn:0.30〜2.00%、 Sol、Al:0.005〜0.080%、P:0.0
    0005〜0.0009%(以上、wt%)、残部:鉄
    及び不可避不純物 からなることを特徴とする、耐溶接低温割れ感受性に優
    れた構造用鋼。
  2. (2)、C:0.03〜0.20%、 Si:0.05〜0.80%、 Mn:0.30〜2.00%、 Sol、Al:0.005〜0.080%、P:0.0
    0005〜0.00.09%、 残部:鉄及び不可避不純物 からなり、上記成分組成に、さらに、付加的に、Nb:
    0.005〜0.030%、 V:0.005〜0.100%、 Cu:0.05〜1.50%、 Ni:0.05〜4.00%、 Cr:0.05〜4.00%、 Mo:0.05〜1.00%、 Ti:0.003〜0.100%、および、B:0.0
    003〜0.0030%(以上、wt%)の少なくとも
    1種を含有することを特徴とする、耐溶接低温割れ感受
    性に優れた構造用鋼。
JP17939284A 1984-08-30 1984-08-30 耐溶接低温割れ感受性に優れた構造用鋼 Pending JPS6160859A (ja)

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS53146215A (en) * 1977-05-26 1978-12-20 Kawasaki Steel Co Highhefficiency welding steel for low temperature use
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