JPS62183994A

JPS62183994A - ステンレス鋼ガスシ−ルドア−ク溶接用ワイヤ

Info

Publication number: JPS62183994A
Application number: JP2584986A
Authority: JP
Inventors: Shiro Aoki; 青木　司郎; Kyukichi Yagidate; 柳館　久吉
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-02-10
Filing date: 1986-02-10
Publication date: 1987-08-12
Anticipated expiration: 2010-03-22
Also published as: JPH0724948B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、ステンレス鋼ガスシールドアーク溶接用ワイ
ヤに係り、特に溶接性にすぐれ、高品質な溶接金属を得
ることができるステンレス鋼溶接材料に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

ステンレス鋼は、耐錆性、耐食性、耐熱性などにすぐれ
、化学機械、耐熱部材等の材料として広く用いられてい
る。溶接方法として、これまで多く使われてきたものは
被覆アーク溶接であるが、高能率および高品質な方法が
求められている。その方法としてガスシールドアーク溶
接がある。ガスシールドアーク溶接には、ＭＩＧ溶接な
どワイヤ自体が電極になる消耗電極方式とＴＩＧ溶接な
どタングステン電極を用いる非消耗電極方式がある。Ｍ
ＩＧ溶接は、装置が手軽で、半自動溶接はもちろんのこ
と自動溶接が出来て能率にすぐれることから広くもちい
られるが、ワイヤ自体が電極となってアークを発生し、
アーク熱により溶滴となって移行し溶接金属を形成する
が、一般に１）アーク状態を安定に保つのがむずかしく
、不安定になりやすい。

２）ビード形状が悪く、ビードが凸になりやすい。

３）融合不良など溶接欠陥を生じやすい。

などの傾向があり、信頼性が劣る。

ＭＩＧ溶接におけるアークの安定性に関して特開昭５６
−１６５５８９号公報に、ワイヤ中のＢおよびＡＮ含有
量が多くなるとアーク不安定域が広くなることが開示さ
れている。Ａｌは、脱酸剤として添加されるもので、Ａ
Ｎを規制すると脱酸不足になり、０が多くなりやすい。

ＭＩＧ溶接作業性に及ぼすワイヤ中の０の影響について
、特開昭５８−２０２９９３号公報に０は溶接アークの
安定性、ビード形状の改善に寄与することが開示されて
いる。しかしながら、ワイヤ中のＯが多くなると、ワイ
ヤ製造工程において、加工性が劣化する。特に高速で圧
延、伸線すると、この傾向が顕著に現われ、加工性が劣
化し能率が低下して、コストが高くなるという問題点が
ある。また０、０１％を超える０をワイヤ中に均一に含
有せしめることは、製鋼工程上極めて困難なことであり
、実用的でない。

また、特開昭５８−２０２９９３号公報にＲＩＧ溶接に
おいて、ワイヤ中にＣａ、　Ｍｇおよび稀土類元素（Ｒ
ＥＶ）を適量添加することによりスラグの剥離を向上せ
しめることが開示されているが、ＴＩＧ？８接における
スラグの影響については、これまで明らかになっていな
い。

ＴＩＧ？８接はタングステン電極による非消耗電極を用
いてアークを発生させ、そのアーク熱により形成される
溶融池にワイヤを挿入して溶融させて溶接金属を形成す
る。溶接金属表面にスラグが発生しない場合は、安定な
アーク状態が得られ、溶接金属の広がりも良好であるが
、溶接金属表面に剥離しにくいスラグが発生すると、ア
ークがスラグのため乱れ、溶接金属の広がりも悪くなり
、融合不良など溶接欠陥が発生しやすくなる。又スラグ
をグラインダなどで除去することが必要になるという問
題点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的とするところは、ステンレス鋼のＭＩＧｔ
６接など消耗電極方式ガスシールドアーク溶接において
、アークの安定性にすぐれ、ビード形状が良好で、ＴＩ
Ｇ溶接など非消耗電極方式ガスシールドアーク溶接にお
いて、アークを乱し、融合不良など溶接欠陥の原因とな
るスラグの発生が少な（、消耗電極方式もしくは非消耗
電極方式に適用するか、または両方に適用出来、かつワ
イヤ製造工程において歩留が良好でコストの安い溶接用
ワイヤを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕本発明者らは、かかるガスシールドアーク溶接において
、アークの安定性にすぐれ、ビード形状が良好で、かつ
溶接欠陥の少ない溶接部が得られ、しかもワイヤ製造工
程において歩留が良好でコストの安い溶接ワイヤの検討
をすすめた結果、ＭＩＧ溶接において、アークの安定性
にＡｌが大きく関与しているが、Ａｌの許容量は一率に
決まるものでなく、ｓｉと相互に関連しており、Ｓｉ含
有量によって、Ａｎの許容含有量が変化すること、さら
にビード形状の改善にＳが大きく関与していることを突
きとめ、これらの元素をそれぞれ適正範囲に含存させる
ことにより、アークの安定性がすぐれ、しかもビード形
状が良好になること、また、ＴＩＧ溶接においてアーク
を乱し、融合不良など溶接欠陥の原因となるスラグの発
生は、ＣａおよびＭｇが原因であり、これらの元素を規
制することにより、アークを乱すスラグの発生を防止す
ることが出来ること、また、ワイヤ中の０が多くなると
、ワイヤ製造工程において加工性が劣化し、能率が低下
するが、０を規制することにより加工性が良好となり、
能率を向上させることを見出した。さらにこのような組
成にＮを適量添加することにより、ＭＩＧ溶接など消耗
電極方式ガスシールドアーク溶接において、アークの安
定性にすぐれ、ビード形状が良好で、かつＴＩＧ溶接な
ど非消耗電極方式ガスシールドアーク溶接において、ス
ラグの発生がほとんどなく、しかも溶着金属の強度およ
び耐食性を向上させることを見出した。

すなわち、本発明の要旨は、重量％でＣ：　０．１５％
以下、５ｉｌ１％以下、Ｍｎ：２．５％以下、Ｎｉ：２
２．５％以下、　（：ｒ：　ｌ　ｌ　〜３２％、ＭＯＦ
４％以下。

Ｓ　：　０．００４〜０．０１５％含有し、０　：　０
．０１％以下、Ａ１を５ｉＸ（１，０３％以Ｆ、Ｃａ　
：ｆｌ、　０１）　５％以下、Ｍｇ　：０．００５％以
下に制限するか、またはＣ：０．１５％以下、５ｉ１１
％以下、Ｍｎ：２．５％以下。

Ｎｉ；２２．５％以下、　Ｃｒ：　Ｉ　ｌ〜３２％、Ｍ
ｏ：４％以下、Ｓ：０．００４〜０．　（ｌ　ｌ　５％
、およびＮ：０、５％以下含有し、Ｏ：０．０１％以下
、　Ｃａ　：　０．００５％以下１Ｍα：０．００５％
以下、Ａｌを５ｉｘ０．０３％以下に制限し、残部が主
としてＦｅよりなることを特徴とするステンレス鋼ガス
シールｌアーク溶接ワイヤにある。

以下に本発明の詳細な説明する。

〔作　用〕

まず、最初に本発明において、ガスシールドアーク溶接
とは、＾ｒ、Ｉｌｅなとの不活性ガスあるいは、これら
に少量の活性ガスを加えた雰囲気中で行なう”１′−り
溶接であって、ＭＩＧ溶接、′ｌ″Ｉ　Ｇ溶接、プラズ
マ溶接を指す。

次に本発明ワイヤの成分組成の限定理由について述べる
。まず、Ｃは強度を高めるが、０．１５％を超えるとワ
イヤ製造工程において、加工性が劣化するので、０．１
５％以下とする。

次に、Ｓｉは、耐酸化性を向上させるとともに溶接金属
の満流れを良好にする。１％を超えるとワイヤ製造工程
において、加工性が劣化するので、１％以下とする。

Ｍｎは、脱酸、脱硫剤として添加するが、多すぎると耐
食性、耐酸化性を劣化させるとともにワイヤ製造工程に
おいて、加工性が劣化するので、２．５％以下とする。

Ｎｉはオーステナイト生成元素でオーステナイトを安定
させ、耐食性、じん性を向上させるが、高Ｎｉになると
ワイヤ製造工程において、加工性が劣化するので、２２
．５％以下とする。

Ｃｒはステンレス鋼の必須成分で、不動態被膜を形成し
、耐酸化性、耐食性を向とさせるが、１１％未満では、
その特性が十分に保持できず、Ｃｒが３２％を超えると
シグマ相の析出が起りやすく、ワイヤ製造工程において
加工性が劣化するので、１１〜３２％とする。

Ｍｏは組織を強化し、耐食性およびクリープ強度を向上
させるが、４％を超えるとシグマ相の生成を助長させ、
延性が低下し、ワイヤ製造工程において加工性が劣化す
るので、４％以下とする。

Ｓは溶接金属のなじみを増し、ビード形状を良好にする
が、０．００４％未満ではその効果が小さく、また０、
０１５％を超えるとワイヤ製造工程において加工性が劣
化し、能率が低下するので、０．００４〜０．０１５％
とする。ワイヤ中のＯが多くなると、ワイヤ製造工程に
おいて加工性が劣化し、歩留が低下するので、０．０１
％以下とする。

Ａｌは、脱酸剤として有効であるが、ＭＩＧ溶接におい
てはアークを不安定にさせ、その範囲はＳｉ含有量と相
関関係がある。Ｓｉが高いと、アーク安定性におよぼす
Ａｌの許容範囲が広くなるが、５ｉＸ０．０３％を超え
るとアークが不安定となるので、上限を５ｉＸ０．０３
％とする。ＣａはＴＩＧ溶接およびプラズマ溶接におい
て溶接金属表面に剥離しにくいスラグが広く生成し、ア
ークがスラグのために乱れ、溶接金属の広がりも悪くな
り、融合不良など溶接欠陥が発生しやすくなるので、ｏ
、　ｏｏｓ％以下に制限する。

Ｍ、もＴＩＧ溶接およびプラズマ溶接において、スラグ
が生成し、アークがスラグのために乱れ、溶接金属の広
がりが悪くなり融合不良など溶接欠陥が発生しやすくな
るので、０．００５％以下に制限する。

Ｎは、溶接金属の強度並びに耐食性を向上させるが、０
．５％を超えて添加してもそれ程顕著な効果が得られな
く、かつワイヤ製造工程において加工性が劣るので、０
．５％以下とする。

ここで、本発明ワイヤの製造方法について言及すると、
真空または大気雰囲気のもとて溶解、鋳造して得られた
インゴットを熱間鍛造し、次に熱間圧延によりコイルと
し、これより冷間伸線により所定のｌツイヤ径まで伸線
するものである。なお、熱間鍛造および熱間圧延は、は
ぼ１０００〜１２００℃程度に加熱して行い、冷間伸線
工程においても必要に応じて、はぼ１０００〜１２００
’Ｃ程度で焼鈍を行って、ワイヤの硬さを調整すること
ができる。

以下、本発明の効果を実施例により、さらに具体的に述
べる。

〔実施例〕

第１表に供試溶接ワイヤの化学成分を示す。

第２表に使用母材の化学成分を示す。

第３表に溶接作業性試験結果を示す。溶接作業性試験は
、ＭＩＧ熔接溶接びＴＩＧ溶接について実施した。供試
溶接ワイヤと使用母材の組合せは、第３表に示す通りで
、使用母材は、いずれも板厚６龍、幅７５鶴、長さ４０
０　ｍの寸法で、拘束冶具にセットして使用した。

第４表にＭＩＧ溶接およびＴＩＧ溶接条件を示す。いず
れもストレート運棒で約３５０　鶴のビードを溶接して
、溶接作業性の判定を行った。

第５表にワイヤ製造工程における線材加工性の評価を示
す。

以上から、本発明のＡ１−Ａ２１は、ＭＩＧ溶接など消
耗電極方式ガスシールドアーク溶接において、アークの
安定性にすぐれ、ビード形状が良好で、ＴＩＧ溶接など
非消耗電極方式ガスシールドアーク溶接においては、ア
ークを乱して融合不良など溶接欠陥の原因となるスラグ
の発生が少なく、消耗電極方式もしくは非消耗電極方式
に適用するか、または両方に適用出来、かつワイヤ製造
工程において線材加工性が良好でコストの安い溶接用ワ
イヤであることは明らかである。

これに対し、比較ワイヤＢ１はＣが０．１５％を超えて
おり、Ｂ２はＳｉが１％を超えており、Ｂ３はＭｎが２
．５％を超えており、Ｂ４はＮｉが２２．５％を超えて
おり、Ｂ５はＣｒが３２％を超えており、Ｂ６はＭｏが
４％を超えており、Ｂ７は、Ｎが０．５％を超えており
、Ｂ８はＳが０．０１５％を超えており、ＢＩＯは０が
０．０１％を超えており、いずれもワイヤ製造工程にお
ける線材加工性が劣る。

Ｂ９はＳが０．００４％未満であり、ＭＩＧ溶接におい
てビード形状が不良であった。Ｂｌｌは３０９系、Ｂ１
４は４１０系、Ｂ１５は二相ステンレス鋼糸で、いずれ
もＡｉ！が５ｉＸ０．０３％を超えており、ＭＩＧ溶接
において、アークが不安定であり、ビード不良であった
。Ｂ１２はＣａが０．００５％を超えており、またＢ１
３はＭｇが０．００５％を超えており、いすせれもＴＩ
Ｇ溶接において、剥離しにくいスラグがビード表面に広
く生成し、アークが乱れた。

〔発明の効果〕

以上の実施例からも明らかなように本発明ワイヤはＭＩ
Ｇ溶接など消耗電極方式ガスシールドアーク溶接におい
て、アークの安定性にすぐれ、ビード形状が良好で、ま
たＴＩＧ溶接など非消耗電極方式ガスシールドアーク溶
接において、アークを乱して融合不良など溶接欠陥の原
因となるスラグの発生が少なく、消耗電極方式もしくは
非消耗電極方式に適用するか、または両方に適用出来、
かつワイヤ製造工程において線材加工性が良好でコスト
の安い溶接用ワイヤであり、産業上の効果は、極めて顕
著である。

Claims

【特許請求の範囲】１、重量％でＣ０．１５％以下Ｓｉ１％以下Ｍｎ２．５％以下Ｃｒ１１〜３２％Ｎｉ２２．５％以下Ｍｏ４％以下Ｓ０．００４〜０．０１５％を含有し、Ｏ０．０１％以下ＡｌＳｉ×０．０３％以下Ｃａ０．００５％以下Ｍｇ０．００５％以下に制限し、残部が主としてＦｅよりなることを特徴とす
るステンレス鋼ガスシールドアーク溶接用ワイヤ。２、重量％でＣ０．１５％以下Ｓｉ１％以下Ｍｎ２．５％以下Ｃｒ１１〜３２％Ｎｉ２２．５％以下Ｍｏ４％以下Ｎ０．５０％以下Ｓ０．００４〜０．０１５％を含有し、Ｏ０．０１％以下ＡｌＳｉ×０．０３％以下Ｃａ０．００５％以下Ｍｇ０．００５％以下に制限し、残部が主としてＦｅよりなることを特徴とす
るステンレス鋼ガスシールドアーク溶接用ワイヤ。