JPS62254994A - 無被包ア−ク溶接方法 - Google Patents

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、溶接金属中にブローホールが発生しない、無
被包アーク溶接用コアードワイヤを用いて行う溶接方法
に関するものである。

〈従来の技術〉 コアードワイヤによる無被包アーク溶接法では。

ワイヤシース外皮の内部に充填されたフラックス中のガ
ス発生成分から溶接中に発生するシールドガス、及びフ
ラックスから生成した溶融スラグによってワイヤ先端か
ら溶は出る金属蒸気または溶接を外気から保護、被覆す
ることが特色である。

然し、この無被包アーク溶接法では、被包効果が完全で
はないので、空気中の窒素が溶接金属に侵入してブロー
ホールの原因となるので、窒素固定剤であるＡＩを多量
に含んｔどフラッフスギ充填したコアードワイヤが広く
使用されている。（特公昭４５−４０７７１号参照。）
ＡＩ添加量が多いと、溶接金属の結晶粒粗大化、すなわ
ち靭性の低下となり、か−る成分のコアードワイヤは２
重要構造物などには余り使用されていないのが現状であ
る。

このため、ＡＩ添加量を少くシ、溶接金属中の窒素含有
量を少くしても、ＩＩ性の良好な溶接金属を得るための
手段として、内部収容室に合金剤、還元剤を、外部収容
室には溶接作業期間中に溶接金属を保護する材料を、収
容してなるダブルフォードタイプのコアード・ワイヤが
提案されている。

（特公昭４４−２３３６号参照。）然し、このコーアド
ワイヤは、窒素の侵入を積極的に防止する１例えばガス
を発生する保護材料の採用が示されておらず、また、溶
接金属中の水素及び窒素の含有量について配慮するとこ
ろがないので、溶接金属中に窒素含有量が多くなりブロ
ーホールの発生する危険が大きかった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 最近、使用されている固定剤としてＡＩを含有す−るコ
アードワイヤでは、溶接金属中にブローホールは少ない
が、Ａｆのためその靭性が低下している。一方、ダブル
フォードタイプのコアードワイヤでは、窒素固定剤等の
フラックス成分については考慮されておらず、溶接条件
次第によって、溶接金属中にブローホールが発生し易い
という問題点がある。

従って９本発明は、Ａ１等の窒素固定剤を含まないダブ
ルフォードタイプ無被包アーク溶接用コアードワイヤを
用いて溶接しても、溶接金属中１ごブローホールが発生
しない溶接方法を提供するためになされたものである。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明者らは、無被包アーク溶接用コアドワイヤでの溶
接金属のブローホール発生原因、対策などについて鋭意
研究を重ねた結果、フラックスの各成分を適切に選定す
るとともに、溶接金属中の拡散性水素と全窒素との合計
を一定限度以下に保てば、フラックスの中にＡＩ等の窒
素固定剤を含まなくとも、溶接金属中にブローホールが
発生しないことを見いだし、この知見に基づいて本発明
をなすに至った。

本発明は、内部収容室にＦｅ−Ｓｉｌ〜１５重量％。

Ｆｅ−Ｍｎ５〜３０重量％、残部は鉄粉からなる低融点
成分を、外部収容室には螢石　１５〜５０重量％。

炭酸カルシウム　５〜４０重量％、けい灰石　５〜２５
重量％、ルーチル　５〜２０重量％、マグネシア５〜２
０％、けい弗化ナトリウム　５〜２０重量％からなる高
融点成分を、充填した無被包アーク溶接用コアードワイ
ヤを用いて、拡散性水素（）Ｉｌｌ　）と全窒素量（Ｎ
Ｙ　）　　とが下記の（１）式を満足する溶接金属を得
る溶接方法に関するものである。

記 Ｈｏ：拡散性水素量（ｃｃ／１００　ｇｒ）Ｎ７：全窒
素量　　（ｐｐｍ　） 本発明の具体的手段は、２つの要素で達成される。即ち
、フラックスめ組織範囲、並びに溶接金属中の拡散性水
素量と全窒素量との縮合計量に対する制約である。

先づ、フラックスの組成範囲を決めた根拠を以下に説明
する。

内部収容室に充填される低融点成分はＰｅ　−Ｓｉ　（
Ｓｉ：４０重量％）１〜１５重量％、　Ｆｅ−Ｍｎ　５
〜３Ｑ重量％であることが必要である。Ｆｅ−Ｓｉが１
重量％未満であると、スパッターが多くなるし、また、
スラグがビード表面に付着し易くスラグの剥離性も悪く
なる。一方、　Ｆｅ−Ｓｉが１５重量％を超えると。

溶接金属中のＳｉが過剰となり、溶接金属に割れが発生
する。Ｆｅ　−Ｍｎ　（Ｍｎ　：８０重量％）が５重量
％未満であると、溶接金属中のＭｎが過小となり、溶接
金属の性能などが劣化する。一方、　Ｆｅ−Ｍｎが３０
重量％を超えると、溶接金属中のＭｎが過剰となり。

溶接金属の割れが発生し易くなる。なお、　Ｆｅ−Ｓｉ
、Ｆｅ−Ｍｎの代りに金属Ｓｌ、金属Ｍｎの粉体をＳｉ
量またはＭｎ量が、それぞれＦｅ−Ｓｉ、　Ｆｅ−Ｍｎ
の場合の添加量と同じになる様に置き換えてもよい。

外部収容室に充填される。高融点成分は、螢石１５〜５
０重量％、炭酸カルシウム　５〜４０重量％。

けい灰石　５〜２５重量％、ルーチル　５〜２０重量％
、マグネシア　５〜２０重量％、けい弗化ナトリウム　
５〜２０重−量％であることが必要である。螢石が１５
重量％未満であると、スラグの融点が上り、ビード形状
が不良となり、また、ワイヤ先端における溶滴の空気か
らの保護が不完全となり、溶接金属中のＮ量が増加する
。一方、螢石が５０重量％を超えると、スラグの融点が
下がりすぎて、立向きでの溶接作業性が悪くなり、また
、スパッターが増加する。炭酸カルシウムが５％重量未
満であると、スラグの融点が下がりすぎて、立向きでの
溶接作業性が悪くなり、また、ワイヤ先端の溶滴のシー
ルドが不完全となって溶接金属中にＮ量およびＨ量が増
加する。一方、炭酸カルシウムが４０重量％を超えると
、高温のアーク熱で分解するために、ワイヤ先端におけ
゛る溶滴のスパッターが多くなる。けい灰石が、５重量
％未満であると。

溶接性の向上があまり期待できず、一方、２５重量％を
超えると、溶融スラグ中の５ｉｎ２が過剰となり結果的
には、溶接金属中のＳｉが過剰となって溶接金属の性能
が劣化する。　ルニチルは、塩基度をそれほど下げずに
、溶接作業性を改善するが、５重量％未満ではその効果
が期待できず、２０重量％を超えると、塩基度が下がり
過ぎて溶接金属の性能が劣化する。マグシアは、スラグ
の融点を上げるが、５重量％未満ではその効果が期待で
きず。

２０重量％を超えるとスラグの融点が上がりすぎて、ビ
ード形状が不良となる。けい弗化ナトリウムが、５重量
％未満であるとワイヤ表面に残留している伸線油滑剤、
フラックス中水分が発生する水素のために、溶接金属が
多孔質になり易く、また。

シールド性が悪くなるために溶接金属中のＮｉが増加し
て、溶接金属の機械的性能劣化並びにブローホールが発
生し易くなる。一方、けい弗化ナトリウムが２０重量％
を超えるとＦガスによるアーク雰囲気の中性化のために
、アーク柱の電位傾度が高くなり、アークが不安定とな
り、スパッターの発生が激増する。

溶接金属中のブローホールの原因となるＮ量を下げるフ
ラックス成分は、主として螢石、炭酸カルシウム、けい
弗化ナトリウムである。夫々が。

熱分解してＦ、ＣＯ２等のシールドｐ゛スを発生し。

溶融金属を大気から保護し溶接金属へのＮの侵入を防止
している。

フラックスの充填率は、フラックス入すコアードワイヤ
全重量に対して、低融点成分量が５〜２０重量％、高融
点成分量が５〜２０重量％であることが望ましい。低融
点成分が５重量％未満であると。

溶接金属中の合金成分が低くなり溶接部の性能が劣化す
る。一方、２０重量％を超えると溶接金属中の合金成分
が高くなりすぎて、溶接部の機械的性能劣化９割れの発
生等の問題が生ずる。

高融点成分量が５重量％未満であると、ワイヤ先端の溶
滴のシールドが不完全となり、溶接金属中のＮ量の増加
をまねき、゛最悪の場合には、ブローホール等の欠陥が
発生する。一方、２０重量％を超えると、スラグ量が過
剰となりビード形状が劣化する。

次いで、溶接金属中の拡散性水素量と全窒素量との總合
計量について説明する。

溶接金属中のブローホール発生に影響を及ぼす主なガス
は、拡散性水素と窒素である。拡散性水素の発生源は、
ワイヤ表面に付着して゛いる残留油滑剤、フラックスの
吸着水分、被溶接物の錆、油脂等の汚物、ブライマー等
の塗料などである。一方、窒素は、無被包アーク溶接で
はシールドが不完全なので大気から吸収されることは避
けられない。これらの溶接金属中のガス量は、溶接条件
によっても大きく変わるものであって１発生源の除去や
溶融金属の発生源からの保護のみで絶滅することは囃し
い。従って、前述のフラックスの成分範囲で、かつ溶接
金属中の拡散性水素量と全窒素量との總合計量が、どの
様な範囲にある場合に。

ブローホールが発生せず、また溶接性が良いかを各種条
件の下で実験して下記の条件を得た。

記 Ｈｏ：拡散性水素量（ｃｃ／１００　ｇｒ）ＮＴ：全窒
素量　　Ｃｐｐｍ　） なお、、この確認試験の条件（フラックス成分。

残留油滑剤、拡散性水素量、窒素量、アーク電圧）及び
その結果（ブローホールの発生、溶接性。

衝撃値、結合判定）を表−１に示した。

前述のフラックス成分範囲にあるコードワイヤについて
の溶接金属中の拡散性水素量（Ｈｏ）と全窒素量（ＩＬ
Ｔ　）との関係を第１図に示したが、溶接金属中の拡散
水素量及び全窒素量との関係が上記の（１）式を満足し
ない場合には、溶接金属中にブローホールが発生してい
ることが明らかである。

〈実施例〉 供試ワイヤは、ダブルフォールドタイプとし。

内部収容室には、　Ｆｅ−５ｉ　（Ｓｉ：　４０重量％
）重量１４％、　Ｆｅ　−ｕｎ　（Ｍｎ　：８０重量％
）３０重量％、残部は鉄粉であるフラックスを充填し、
外部収容室には螢石　２５重量％、炭酸カルシウム１５
重量％、けい灰石　２０重量％、ルーチル１５重量％、
マグネシアクリンカ−１０重量％、けい弗化ナトリウム
　１５％−であるフラックスを充填して、直径２．０ｍ
ｍのコア°　−ドワイヤを製作した。なおフラックスの
充填率は、フラックス入りコードワイヤ全重量に対し。

内・外部フラックス共に１５重量％とした。このワイヤ
をコイル状に巻き、以下の溶接条件で、かつ溶接金属中
の拡散性水素量調整は潤滑剤量で、窒素量の調整はアー
ク電圧で行い、前記の（１）式を満足させて、無被包ア
ーク溶接を行い、溶接金、属内でのブローホールをＸ線
透過テストで調べた。

記 （１）溶接条件 溶接電流　　　　；２５ＯＡ 溶接速度　　　　；３０ｃｍ／ｍｉｎ 極性　　　　　　；棒プラス（正極性）電源特性値　　
　；直流定電圧 エクステンション：２０ｆｆｌｆｆＩ （２）被溶接材料 鋼板５Ｍ−５０Ａ　（板厚２０＋１１１［１）この実験
結果では溶接金属中にブローホールはなく、また溶接性
も良好であった。

〈発明の効果〉 本発明によると、ＡＩ、Ｚｒ等の窒素固定剤を含まない
無被包アーク溶接用コアードヮイヤを用いても、溶接金
属中にブローホールが発生しない無被包Ｔ−り溶接を行
うことができる。

４、　　ｒＩ！Ｊ面の簡単な説明 第１図は溶接金属中の拡散性水素量及び全窒素量と溶接
金属中のブーローホール発生状況との関係を示す説明図
である。

図面の浄書（内存に変更なし） ＠１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内部収容室にＦｅ−Ｓｉ１〜１５重量％、Ｆｅ−Ｍｎ５
   〜３０重量％、残部は鉄粉からなる低融点成分を、外部
   収容室には螢石１５〜５０重量％、炭酸カルシウム５〜
   ４０重量％、けい灰石５〜２５重量％、ルチール５〜２
   ０重量％、マグネシア５〜２０重量％、けい弗化ナトリ
   ウム５〜２０重量％からなる高融点成分を充填した無被
   包アーク溶接用コアードワイヤを用いて、拡散性水素（
   Ｈ＿Ｄ）と全窒素量（Ｎ＿Ｔ）とが下記の（１）式を満
   足する溶接金属を得ることを特徴とする溶接方法。 記 Ｈ＿Ｄ＋６／１００Ｎ＿Ｔ≦１７・・・・・・・・・・
   （１）Ｈ＿Ｄ：拡散性水素量（ｃｃ／１００ｇｒ）Ｎ＿
   Ｔ：全窒素量（ｐｐｍ）