JPS6167593A - テイグ溶接用ワイヤ - Google Patents

テイグ溶接用ワイヤ

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Publication number
JPS6167593A
JPS6167593A JP18740284A JP18740284A JPS6167593A JP S6167593 A JPS6167593 A JP S6167593A JP 18740284 A JP18740284 A JP 18740284A JP 18740284 A JP18740284 A JP 18740284A JP S6167593 A JPS6167593 A JP S6167593A
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JP
Japan
Prior art keywords
wire
welding
weld metal
toughness
tig
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP18740284A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasushi Moriyama
康 森山
Yoshio Kanbe
神戸 良雄
Kozo Yamashita
山下 砿三
Shimizu Yokoi
清水 横井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Publication of JPS6167593A publication Critical patent/JPS6167593A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550°C
    • B23K35/3053—Fe as the principal constituent
    • B23K35/3066—Fe as the principal constituent with Ni as next major constituent

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

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】 イ、産業上の利用分野 本発明は、溶着速度を高めたティグ溶接即ち高溶着ティ
グ溶接においても、溶接金属の降伏点が60kgf//
、12以上110kgf/、、、2未満を得るティグ溶
接用ワイヤに関し、その用途はペンストック、海洋構造
物、高速回転体など、その他、特別の強度と靭性のほか
1牙れた溶接性、経済性を要求される場合に使用される
ティグ溶接用ワイヤである。
口、従来の技術 近年、揚水発電所は経済性を更に高めるため、高落差に
して高速、大容量化が指向されており、現在使用されて
いるHT80より強度の高い鋼材に対する要望が出はじ
めている。また、深海化する海洋構造物においても4材
に要求さルる性質は厳しくなりつつあり、力へる高品買
鋼を利用する溶接構造物においても高強度な溶接金属が
得られる溶接材料を必要としている。これら構造物の建
造にあたっては、高品質な溶接継手を得るため溶接金属
の低酸素化が図れるようイナートガスを利用したティグ
溶接(タングステン・イナートがスアーク溶接)を採用
することがある。
この場合用いる溶接材料としては、N1−Mo系ないし
Nl −Cr−Mo系のワイヤがしばしば用いられるが
、これらは多層溶接となるティグ溶接時の塾サイクルを
利用し、溶接金属を有効に炭化物で析出強化させ所要の
機械的性質を得るようにしている。
しかし、この種のワイヤでは溶着速度を10Vrnin
以上とする高溶着ティグ溶接が行なわれると、溶接時の
熱サイクルが各・ぐスの溶接金属を析出強化させるのに
有効に作用しなくなり、降伏点が低下したり靭性が著し
く劣化するという欠点が生じ、高溶着なティグ溶接では
、満足すべき強度と靭性を得るという点で十分なもので
なかった。従ってかかる条件では、降伏比が小さくなる
ことを予め考慮し、所定の降伏点を得るために相当に引
張強さが犬きくなる成分構成のワイヤとしなければなら
ないのが現状である。特に、高い降伏点を必要とする材
料はど降伏比が低下するので引張強さを高めたものとせ
ねばならないが、引張強さを高めると高靭性の確保が難
かしぐなり、また応力腐食割れが低下するので、この点
からは引張強さが低く靭性の高い材料が必要とされてい
る。また従来ワイヤでは、靭性確保の点からNlを添加
する方法が採られているが、この場合N1は溶接金属の
マトリックスそのものを硬化させ所要強度に対して過大
表強度を与えることを助長し、母材部と溶接金属部で強
度的にアンバランスをもつ溶接継手を形成し、疲労強度
的にも好ましくなく問題とされていた。
これら欠点の一部を解消するものとして、例えば、特開
昭57−159293号公報に開示されている高張力鋼
用TIG溶接ワイヤでは、溶接金属の靭性を高めるため
故意にワイヤ中の酸素量を00150〜0.0320%
に高めたものなどが発明されている。
しかしかかる発明では、ティグ溶接時、タングステン電
極の酸化消耗を助長することは避けることができないも
のと考えられる。
ハ1発明が解決しようとする問題点 本発明は低炭素という条件において合金元素量を特別の
条件を満たすことで、入熱20 kJ/、以上、ワイヤ
溶着速度10 g/lni n以上という大入熱高溶着
な溶接条件のティグ溶接においても、降伏比が0.90
程度以上で降伏点が60 kgf /1an2以上11
0kgf/w’未満、靭性としてシャルピー吸収エネル
ギーが0℃で10 kgfm以上の溶接金属を得るティ
グ溶接用ワイヤを提供するものである。
二0問題点を解決するための手段 本発明はC0,05〜0.15%、SIo、30チ以下
、Mn 1.50%以下、 Ni 3.00〜8.00
 % 、 M。
0.30〜1.50n 、 V O,20〜1.50%
、Po、010%以下。
So、010%以下を含有し、更に必要に応じてCr0
030〜2.50%含有し残部が実質的に鉄からなるこ
とを特徴とするティグ溶接用ワイヤである。
以下に、本発明のティグ溶接用ワイヤの成分をこのよう
に構成した理由及びその作用、効果について述べる。
Cは0.15%を超えると引張強さは犬となるが、伸び
や靭性が低下し、また遅れ破壊形式をとる冷間われ感受
性が高まるので最大0.15%とした。
Cが0.05チより少ない場合には、Mo、Vなどの炭
化物形成元素が炭化物として析出するのに必要なC量が
不足し、溶接金属マ) IJワックス分散析出する微細
炭化物が減少し降伏点が低下したう靭性が低下したシす
るので、Cは0.05%以上は必要である。
Stは溶接金属の脱酸元素であるが、過剰に含有させる
と溶接金属の凝固時1粒界に低融点のシリケート膜を形
成しやすくなって脆化を促進したり、われ感受性を高め
、またこれらのことと81がフェライトに固溶して溶接
金属を硬化させること等が交絡して靭性を低下させるの
で、ワイヤ中で030チ以下とした。
Mnは81と同様溶接金属の脱酸のほか、溶接金属の低
温靭性の向上に有効であるが、溶接金机中の酸素量が本
質的に少なくなるティグ溶接では、Mnを1.50 %
を超えて含有させても引張強さのみを増し、降伏点を大
きくする効果が望められないので、Mnはワイヤで最大
1.50%とした。
Niは溶接時のオーステナイトの析出との兼合いで決t
す、Niを過剰に溶接金属に含有すると不安定なオース
テナイトが生じるようになり、ティグ溶接のような多層
溶接では溶接金属の組織は焼戻し組織であるが不均整な
ものとなる。そしてNIZ>38%を超えると溶接金属
マトリ、クスが硬化し引張強さを過大化したシ靭性を低
下させた抄するから、ワイヤ中でのN1の上限は8%と
した。また、60kgf/、I2以上110 kgf/
−2未満の高い降伏点を維持しながら十分な靭性を得る
ためには、最低3チのNl量が必要である。
本発明のNl含量のもとでは、以下く述べるV添加の効
果が相乗して、引張強さを過大化させることなく調整す
ることが可能である。
Moは溶接時の多重熱サイクルで溶接金属が軟化しない
ように高い降伏点を維持するには、少なくとも0.30
%必要である。1.50チを超えると溶接金属中の炭化
物が増し、多層溶接による熱サイクルを受は二次硬化が
著しくなって靭性が著しく低下するから上限を1.50
%とした。
■は本発明ワイヤにおいて最も重要な元素の一つである
。VはMOと同じように溶接金属を析出強化させるが、
その大きな特徴けV含有景の増加ととも【、溶接金属の
酸素量が極めて少ないというティグ溶接特有の条件下に
おいては、微細炭化物が均一に析出分散して降伏比が増
し高靭性かつ高降伏点が得られるという点にある。しか
しながら、ワイヤ中で1.50 %を超えると、高靭性
でかつ降伏比は大きいながらも引張強さ及び降伏点が低
下するので、■の上限は1.501とした。■が0.2
5チ未満では降伏比が低く高降伏点が得られず、靭性も
低い。
一般にティグ溶接で得られる溶接金属は本質的に酸素量
が低い。従って溶接金属には微細酸化物の分散が少なく
、引張強さを大きくできても降伏点が大きくできない、
つまり降伏点が小さいという問題点があったが、本発明
のごとくワイヤにVを多量に添加した場合には、溶接金
属はMO系炭化物と共存するV系の微細な炭化物の析出
が増し、かつその分散が均一となシ結晶粒を細粒化した
と同様の現象が生じ、靭性が高まるとともに降伏比が従
来のティグによる溶接金属に比べ著しく高まった。
また、このような多量のVを添加することによって、N
l、Cr+Moなどを合金しても溶接金属の硬化性は逆
に低下する。これは、溶接金属の硬化に最も大きな影響
をもつCがマトリ、クスに固溶せず炭化パナノウムとな
って析出し、マトリックスに固溶するCを減少させたと
同様の効果を生みだしているためである。したがって本
発明のV添加範囲で上限に近い添加量のもとでは、強度
は低下傾向を呈する。
従来のワイヤでは合金量を増せばほぼ一次的に強度が増
加するので、溶接金属の強度を設定する際には必然的に
合金量を制限せざるを得なかったが、本発明でばVの多
量添加によって溶接金属マトリックスの固溶Cを減らし
、強度を低下させることを可能としたので、必要に応じ
た合金の特性を十分に活かすことが可能になった。
Crの添加により更に降伏点と靭性の向上を図ることが
できる。これはモリブデン炭化物中にCrが固溶する形
をとシCrの添加によってモリブデン系炭化物量が増す
と同時に微細化していると考えられる。しかし、Crが
0.30%未満ではその効果が薄く、2.50%を超え
ると靭性が低くなるので、この場合のCrはワイヤ中で
0.30〜2.50%とした。
P及びSはSlと同じように凝固特低融点化合物を作り
、特に本発明範囲のNiが共存する場合には、溶接金属
の高温われの感受性が高まるから出来る限り少ない方が
よく、PとSはともにワイヤ中で0.010%以下とし
た。
ところで、上記のような成分構成のもとでCOを添加す
ると靭性が高まり、また高溶着溶接を行っても高降伏点
が得られやすくなる。この効果は05チ以上の添加で認
められ、1〜3%程度で極めて強度と靭性面でバランス
のとれた良好な機械的性質を示すようになる。しかし、
coは高価であることから本発明では特に必須元素とし
ない。
また、T1はC安定化元素であり溶接金属中の固溶Cを
固定し、溶接金属の靭性向上に寄与するが、過剰に添加
した場合には大きな析出物を作って靭性を阻害し有害と
な石ので、本発明では特に規定しないが添加する場合に
はワイヤ中で0.05%以下とするのが好ましい。
さらに、Ti同様高靭性な溶接金属を得るためには、結
晶粒を微細にすることが重要であるが、このためにはk
Aを添加することが有効である。しかし多過ぎると靭性
を劣化させるので、kAの添加量はTi同様特に規定し
ないが添加する場合には020悌未満とするのが好まし
い。この場合のAAはNiと金属間化合物をも形成し溶
接金属を強化する。
Cuは析出硬化型元素であるが、靭性を低めるのでワイ
ヤ自身には特に添加しないが、防錆のためワイヤ表面に
銅メッキされる程度の量は十分許容できる。
なお、本発明のワイヤは通常のワイヤと同じように、鋼
塊を圧延、伸線し必要に応じ銅メッキを施して?4造す
ることができる。
このように構成された成分のワイヤを用いてティグ溶接
を行った溶接金属の機械的性質は所定の特性を必要とす
る構造物用として十分満足するものである。
ホ・ 実施例 本発明の効果を降伏点が60厭−以上11[相]t/m
1未満とする場合の実施例で更に具体的に説明する。
第1表に示す化学成分からなる鋼板で第1図の板厚H=
 30 m 、θ=60°、R=3m+の開先をとった
試験板を作ジ、第2表に示す溶接条件で、第3表に示す
組成の直径1.6瓢φのワイヤを用いてティグ溶接した
。
溶接終了後、試験材の開先中央部溶接金属の板厚表面下
10閣を中心とする位置からJIS −A 1号丸棒引
張試験片とJIS・4号シャルピー衝撃試験片を採取し
、引張試験と衝撃試験を行った。
これら溶接金属の引張試験及び衝撃試験を行った結果を
第4表に示した。
第1表  鋼板の化学成分(%) 第4表 機械試験結果 第4表において、ワイヤ記号I 、 J 、 K、 L
。
M、N、O,P、Qは降伏点が100に9f/−の比較
ワイヤで、これらとワイヤ記号A−Hの本発明ワイヤを
比較して示した。
A−HU、Vカ0.31〜1.36 % ”?l’降伏
比カ0.9以上呈しており、1.J、Nを除く工〜Qに
比べ引張強さが約20に9f/rm?以上低いにもかか
わらず降伏点は100 k17f/m’以上であり、吸
収エネルギーも比較ワイヤの2倍以上と高い。
Nは高NiでちるにもかかわらすV添加量が1.63チ
と高過ぎる念め析出する炭化物増で溶接金属マトリック
スのCが減少し強度が低下している。しかし、吸収エネ
ルギーは本発明ワイヤなみに高い。
I、Jは本発明ワイヤではないが本発明ワイヤに更にC
oを添加したもので、二項で述べた如く良好な機械的性
′Xを示している。
Kは、■を含まないため引張強さが高くなっているが、
降伏比が低く吸収エネルギーが低い。
Lは、Kより更にMn量が多い之め引張強さが一層高く
なっており、降伏比が低く吸収エネルギーが低い。
MはLに比べVを0.14チ添加したものであるが、こ
の程度の添加量では降伏比の向上はそれほど大きくなく
、吸収エネルギーが低い。0.P。
QはそれぞれMo 、 Cr 、 Nlが多過ぎるため
、強度が高過虻吸収エネルギーが低下している。
このように本発明ワイヤは、比較ワイヤに比べ、引張強
さが低いにもかかわらず降伏点を茜くでき、高靭性であ
ることが明らかである。
へ9発明の効果 以上のように、この発明ワイヤにおいては合金元素量の
構成で比較的多量のV全添加することによって、高浴着
ティグ溶接においても溶接金属に微細炭化物の析出を促
すことで引張強さを増加させることなく、高い降伏点と
靭性を確保することができる。
従って、引張強さが高くなる従来のワイヤで特に問題視
されていた疲労強度、応力腐食われなどに対して、その
向上が期待される。なお、本発明のワイヤA −Hにつ
きミグ溶接で継手を作成し引張試験と衝撃試験を行った
が問題はなかった。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例に用いられた試験板の開先形状を示す図
である。 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)C:0.05〜0.15%、 Si:0.30%以下、 Mn:1.50%以下、 Ni:3.00〜8.00%、 Mo:0.30〜1.50%、 V:0.20〜1.50%、 P:0.010%以下、 S:0.010%以下 を含有し、残部が実質的に鉄からなることを特徴とする
    テイグ溶接用ワイヤ。 2)C:0.05〜0.15%、 Si:0.30%以下、 Mn:1.50%以下、 Cr:0.30〜2.50%、 Ni:3.00〜8.00%、 Mo:0.30〜1.50%、 V:0.20〜1.50%、 P:0.010%以下、 S:0.010%以下 を含有し、残部が実質的に鉄からなることを特徴とする
    テイグ溶接用ワイヤ。
JP18740284A 1984-09-07 1984-09-07 テイグ溶接用ワイヤ Pending JPS6167593A (ja)

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JP (1) JPS6167593A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0191994A (ja) * 1987-10-01 1989-04-11 Kawasaki Steel Corp 変動応力下でのガスシールドアーク溶接用ワイヤ
US4994647A (en) * 1989-02-21 1991-02-19 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Covered electrode for use in arc welding of Cr-Mo type low alloy steels

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0191994A (ja) * 1987-10-01 1989-04-11 Kawasaki Steel Corp 変動応力下でのガスシールドアーク溶接用ワイヤ
US4994647A (en) * 1989-02-21 1991-02-19 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Covered electrode for use in arc welding of Cr-Mo type low alloy steels

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