JPS63220996A

JPS63220996A - Ｔｉｇ溶接用溶加材

Info

Publication number: JPS63220996A
Application number: JP5599587A
Authority: JP
Inventors: Shiro Aoki; 青木　司郎; Kyukichi Yagidate; 柳館　久吉; Hajime Motosugi; 本杉　元; Tatsuo Enomoto; 榎本　達夫
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-03-11
Filing date: 1987-03-11
Publication date: 1988-09-14

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、パックシールドガスを省略して行うＴＩＧ溶
接による初層裏波溶接において、開先内でのスラグの剥
離性にすぐれたＴＩＧ溶接用溶加材に関するものである
。

〔従来の技術〕

ステンレス鋼の通常溶接には、複機アーク溶接、ＭＩＧ
溶接、Ｔ工Ｇ溶接および潜弧溶接法などいずれも適用可
能であるが、ステンレス鋼の片面溶接については裏ビー
Ｐが安定して形成されるＴＩＧ溶接法が、初層溶接にも
つとも広く普及している。

ＴＩＧ溶接による初層の峯ビード形成には、表側のみな
らず裏ビード側にもアルゴンガスを流して、いわゆるパ
ックシールドをして表ビードと同様に大気からの酸化を
防ぐようにする必要がある。

パックシールドを行うためには、大量のアルゴンガスお
よびパックシールド用装置を必要とし、手数ならびに費
用がかかるため、パックシールドガスを使用しなくても
健全な裏ビードを得ることができる様なＴ　Ｉ　Ｇ＃接
用溶加材の提供が要望されており、例えば特開昭６１−
１５４７９３号公報に提案されている。

該溶加材は、金属外皮で囲まれる内部にフラックスを充
填した複合ワイヤであって、生成スラグによって裏ビー
ドを被包し、外気からの遮断を達成し健全な裏ビードを
得ることができるもので、特に全姿勢溶接が良好にでき
るものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、該溶加材を用いた溶接においては、生じたス
ラグが裏ビード表面を被包して大気を遮断することによ
って健全な裏ビードを得るわけであるが、スラグは裏ビ
ードを被包すると共に表ビードをも被包する。すなわち
、生成したスラグは、裏、表両方を被包する。多層盛溶
接する場合はスラグを除去することが必須条件となるが
、この場合スラグの剥離性が必らずしも満足できるもの
ではなかった。

本発明は、このような問題点に鑑み、ステンレス鋼のＴ
ＩＧ溶接、特にパックシールドガスを省略して行う初層
裏波溶接において、生成したスラグの剥離性の良好なＴ
ＩＧ溶接用溶加材を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

即ち本発明者らは、ステンレス鋼外皮中に、ＴｉＯ２、
ＣａＦ２　、　ＡｌＦ３　、　Ｍｎ　、　Ｔｉ　、　Ｂ
ｉを適量に含有せしめたフラックスを充填することによ
って、これらの元素の相乗効果が顕著に現われ、ステン
レス鋼のＴＩＧ溶接、特にパックシールドガスを省略し
て行う初層裏波溶接において、生成したスラグの剥離性
が良好になるという知見を得た。

また充填フラックスを固着剤で混合することによって、
パイプを外皮とした時に充填物をムラなく１八− 均一に充填が出来、均一な品質の溶加材ば得られるとの
知見を得て本発明をなしたものである。なお、以下本明
細書で用いる％は、重量（ｗｔ）％を意味する。

本発明の要旨は、ステンレス鋼外皮で形成されるワイヤ
中に、ワイヤ全重量に対し、Ｔ　ｉ　Ｏ２３〜１２％ＣａＦ２　　　０．０５〜５％ＡｔＦ３　　０．０５〜５９６Ｍｎ　　　　　０．５〜２．５％Ｔｉ　　　　　０．０５〜１．５ＸさらにＢｉ　　の単体あるいは化合物の１徨または２徨
以上の合計がＢｉ　　に換算して０．００１〜０．５％
を含有したフラックスを充填してなることを特徴とする
ＴＩＧ溶接用溶加材にある。

〔作　用〕

以下、本発明を作用と共に詳細に説明する。

まず、本発明ＴＩＧ溶接用溶加材の構成について述べる
と、溶接部においてステンレス鋼として耐食性、低温お
よび常温での機械的性質を確保するために必要な合金元
素は、おもにワイヤを形成する外皮に添加し、片面溶接
における裏ピードの健全性を確保するだめのスラブ形成
剤および生成したスラグの剥離性を良好にする成分は、
ワイヤ外皮よシ添加される合金元素の不足分を補なう合
金成分と共にワイヤ内に充填する。

次に本発明のＴ　Ｉ　Ｇ％接用溶加材とは、第２図にそ
の一例を示すような態様、即ちパイプを外皮として用い
る（ａ）か４、又は帯鋼を外皮として用い、帯鋼の端部
を内部に折り込んだ形（ｂ）、また端面を突合せた形（
Ｃ）、などのワイヤ断面をもつワイヤをさすものであり
、ステンレス鋼のパイプまたは帯鋼を管状に成形した外
皮７の内部に充填フラックス８を充填したものであるうなお、外皮の形状は第２図以外に帯鋼を外皮として用い
、帯鋼の端面を重ねて管状としたもの、帯鋼を複雑に内
部に折り込んで管状とした形状など、種々の形状とする
ことは、本発明の趣旨を損うものではない。

次にワイヤに充填される７ラツクスの成分範囲について
述べる。

溶加材が溶融して、裏ビードを形成すると共に、その際
生成したスラグが一様に裏ビード表面を積うことか必須
条件である。

Ｔ　ｉ　Ｏ２は裏ビード表面を一様に覆うスラグを生成
するのにもつとも有効なスラグ形成剤である。

含有量が３％未満では裏ビード表面の被包性が十分でな
い。一方、１２％を超えて含有させると固いスラグが生
成され、スラグ除去に時間がかがるようになる。Ｔ　ｉ
　Ｏ２は、ルチール、チタン白、チタン酸カリ、イルミ
ナイト等で添加するが、いずれを使用してもその効果は
同じである。

ＣａＦ２はスラグの流動性を良好にし、裏ビード表面の
被包性を良好にする。含有量が０．０５％未満では、十
分な効果が得られない。一方５％を超えて含有させると
、スラグが流動しゃすくなシすぎ、全姿勢溶接において
スラグがたれ下る場合がでてくると共に、刺激臭が強く
なる。

ＡｔＦ３はスラグの流動性を良好にし、裏ビード表面の
被包性を良好にすると共に、スラグに適度の粘性をもた
せ、全姿勢溶接においてスラグ流動性、粘性のバランス
を適度に保つのに効果がある。

含有量が、０．０５％未満では十分な効果が得られない
。一方、５％を超えて含有させると、スラグが流動しす
ぎて、全姿勢溶接がやりにくくなる。

ｆＶｌ　ｎ　はスラグに適度の粘性をもたせ、全姿勢溶
接においてスラグの流動性、粘性のバランスを保つのに
効果がある。含有量が０．５％未満では、十分な効果が
得られない。一方、２．５％を超えて含有するとスラグ
の粘性が大きくなυすぎ、溶接がやりにくくなる。

Ｔｉ　は脱酸剤としての効果があるが、さらに開先角度
がせまい場合の表ビーｒのスラグの剥離性の向上に効果
がみられた。特に外皮にＮを添加した場合にその効果は
顕著である。含有量が０．０５％未満では十分な効果が
得られない。一方１．５％を超えて含有すると、スラグ
の被包性が劣るようになり、溶接がやりにくい。

Ｂｉ　　はスラグの剥離性の向上に効果がある。Ｆｅ−
Ｔｉ　　と併用することによって、開先角度がせまい場
合の表ビード表面のスラグの剥離性の向上に顕著な効果
がある。特に外皮にＮを添加した場合にその効果は顕著
である。含有量がｏ、ｏｏｉ％未満では十分な効果が得
られない。一方０．５％を超えて含有すると、スラグの
流動性が悪くなると共に、溶接金属の機械的性能を劣化
させる。なお、Ｂｉは金属Ｂｉ　、　Ｂｉ２Ｏ３、Ｂｉ
Ｆ３などで添加するが、これらの１種または２穐以上を
使用してもその効果は同じである。

金属炭酸塩は溶接時に熱分解するので、スパッタが発生
すると共にスラグの被包性を阻害するので、含有させな
いことが必要である。

フラックス組成として上述したＴｉＯ２、ＣａＦ２ｍＡ
ｔＦ　３　、　Ｍｎ　、　Ｔ　ｔ　、　Ｂ　ｔの他に砕
砂、アルミナ、カリ長石、酸化ジルコニウム、酸化マグ
ネシウム。

珪灰石、　Ｆｅ　−Ａｔ、　Ｆｅ−８ｔ　、　ＡＬ−Ｍ
ｇ　、　Ｃｒ、Ｎｉ　。

Ｍｏ、ステンレス粉など適宜含有してもその特性を損う
ものではない。

次にステンレス鋼外皮について述べると、ひとつはオー
ステナイト系ステンレス鋼の成分のもので、Ｃ【　１６
〜２８％、Ｎｉ５〜２２．５％、　Ｍ。

４％以下、Ｍｎ　　２．５％以下、Ｓｉ０．６％以下。

Ｃｕ　　　２．５％以下、Ｎｂ１％以下　１［１１％以
下、さらに必要に応じＮを０．５％以下含有せしめたも
のである。

もうひとつは、オーステナイト、フェライト系ステンレ
ス鋼成分のものであって、Ｎｉ３〜１２％、Ｃｒ　　２
３〜２８％、Ｍｏ　　１〜４％。

Ｓｉ　　　１％以下、Ｍｎ２％以下で、必要に応じてＮ
　　０．５％以下を含有するものである。なお）ξイブ
をケースとする場合は、外径５〜１５Ｗ１肉厚０．２〜
２■、また帯鋼を用いてケースに成形する場合は、厚さ
０．１〜１．０ｍ、幅５〜１２．５ｍの帯鋼を用いて外
径１．０〜４ｍに成形するのが望寸しい。

ここで本発明のＴＩＧ溶接用溶加材の製造手段の一例に
ついて言及すると、たとえばケースを帯鋼より管状に成
形する場合は、配合攪拌した充填フラックスをＵ形に成
形した溝に満たした後丸形に成形し、所定のワイヤ径ま
で伸線し、必要に応じて１００〜５００℃で３０分以上
乾燥するものである。またケースが／ぐイブの場合は、
フラックスの充填は、充填フラックスを混合攪拌した１
まで充填すると、充填がスムースに行われず、不均一に
なったり途中でつまって充填不可能になシ、均一な充填
がむずかしいが、充填フラックスを固着剤で湿式混合し
粒状にすることによって、充填がスムースに行われ均一
な充填が出来る。

固着剤の徨類は、硅酸カリ、硅酸ソーダ、硅酸リチウム
等が利用できる。固着剤の添加量は、１〜２．５％で十
分である。充填を行った後所定のワイヤ径まで伸線し、
必要に応じて１００〜５００℃で３０分以上乾燥するも
のである。

〔実施例〕

以下に本発明の効果を実施例により、さらに具体的に述
べる。

第１表に外皮の化学成分を示す。

第２表に外皮と充填フラックスの組合せによる溶加材の
組成を示す。

外皮の形状および寸法は、溶加材記号ム４，５゜６．７
，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５゜２７
、２８．２９．３０．および３１は肉厚０．２園、ｌｒ
ｇ　８　ｖｍの帯鋼を外径２〜２．３ｍφに成形した外
皮を用い、溶加材記号＆ｌ、２，３，１６，１７，１８
゜１９、２０．２１．２２．２３．２４．２５．および
２６は外径９Ｉａｌφ、肉厚１．０ｍのパイプを用いた
。

第３表に母材の化学成分を示す。板厚は１０■である。

第４表に、第２表のＴＩＧ溶加材と第３表の母材を用い
、第１図に示す要領によりＴＩＧ溶接を実施し、裏ビー
ドのスラグ被包状況、裏ビードの形状、溶接作業性、お
よび開先内における表ビード表面のスラグ剥離性の観察
結果を示す。

なお、第１図は実施例における溶接要領を示す図面であ
って、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図であシ、図面中
、１はＴ工Ｇトーチノズル、２はタングステン電極、３
はＴＩＧ溶接用溶加材、４はアーク、５は母材、６は溶
接金属、神は溶接方向を夫々示すものである。

試験に用いた母材の開先形状は、第３図に示す如くで、
板厚　ｔ　＝　１０　ｍ　、開先角度　θ＝８０ルート
フェース　ｆ　＝　２　Ｍ　、ルートギャップ　ｇ＝２
．５ｍである。

溶接条件は、電源として直流垂下特性ＴＩＧ溶接電源を
用い、電源特性は直流正極性で電極はトリウム入りタン
グステン電極２．４＋ｗφを用い、シールドガスはＡｒ
、流１１１５／、／−とした。

溶接電流は、１５０〜２００Ａ、溶接電圧１０〜１２ｖ
、溶接姿勢は全姿勢、溶接トーチの運行および溶加材の
挿入操作は手動で行った。

ワイヤは、２ＷφＸ　１０００ｍを用いた。

なお、溶加材記号屋１〜１４および１５〜２６について
は母材記号ｆ、溶加材記号４２８については母材記号ｇ
１溶加材記号Ａ２９については母材記号ｈ１溶加材記号
１４および３０については母材記号１１溶加材記号ｉＦ
ｘ　３１　Ｋついては、母材記号ｊの組合せで試験を行
った。

溶加材記号屋１〜１４は比較例であす、７ｆＬ１５〜３
１は本発明である。

溶加材記号屋１は、ワイヤ重量比に対しＴｉＯ２が３％
未満であり、裏ビードのスラグの被包性が悪く、裏ビー
Ｐの形状が不良であった。

屋２は、ワイヤ重量比に対しＴ　ｉ　０２が１２％を超
えておシ、固いスラグとなり、開先内における表ビード
表面のスラグ除去に時間を要した。

Ａ３は、ワイヤ重量比に対しＣａＦ２が０．０５％未満
であシ、裏ビードのスラグの被包性が悪く、裏ビードの
形状が不良であった。

Ａ４は、ワイヤ重量比に対しＣａＦ２が５％を超えてお
り、立向姿勢および上向姿勢においてスラグがたれ下り
、被包性が悪くなり、裏ビード形状が不良であった。

＆５は、ワイヤ重量比に対しＡｔＦ３が０．０５％未満
であり、裏ビードのスラグ被包性が悪くなり、裏ビード
形状が不良であった。

＆６は、ワイヤ重量比に対しＡｔＦ　３が５％を超えて
おシ、立向姿勢および上向姿勢においてスラグが流動し
すぎ、被包性のムラがみられ、裏ビードの形状の不良な
ところがみられた。

屋７は、ワイヤ重量比に対しＭｎ　が０．５％未満であ
り、立向姿勢および上向姿勢においてスラグの流動性の
ムラがあり、溶接作業性が劣る。

屋８は、ワイヤ重量比に対しＭｎ　が２．５％を超えて
おり、立向姿勢および上向姿勢においてスラグの粘性が
大きくなりすぎて、やはシ被包性が悪くなり、溶接作業
性が劣る。

＆９は、ワイヤ重量比に対しＴｉ　　が０．０５％未満
であり、開先内における表ビード表面のスラグ剥離性が
悪い。

扁１０は、ワイヤＮｉｌ比に対しＴｉ　　が１．５％を
超えており、裏ビードのスラグ被包性が悲く、裏ビード
の形状が不良であった。

扁１１は、ワイヤ重量比に対しＢｉが０．００１％未満
であり、開先内における表ビード表面のスラグ剥離性が
悪い。

Ａ１２は、ワイヤ重量比に対し、Ｂｉが帆５％を超えて
おり、スラグの流動性が悪くなり、裏ビードのスラグの
被包性が劣化した。

Ａ　１３は、ワイヤ重量比に対し金属炭酸塩を０．７％
含有させたもので、裏ビードのスラグ被包性が悪く、裏
ビードの形状が不良であった。またスノξツタの発生が
みられた。

４１４は、Ｎを０．１３４％含有する外皮を用いたもの
であり、Ｂｉの含有量が十分でなく、開先内の表ビード
表面のスラグ剥離が極めて不良であった。

これに対し、本発明になる煮１５〜３１のＴＩＧ溶接用
溶加材を用いたものは、いずれも良ビーＰのスラグ被包
性、拠ビードの形状、溶接作業性および開先内における
表ビード表面のスラグ剥離性が全姿勢溶接において良好
であった。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明になるＴＩＧ溶加材は、溶加
材中にＴｉＯ２、ＣａＦ　２　、　ＡｔＦ　３　、　Ｍ
ｎ　、　Ｔｉ。

Ｂｉ　　を夫々朗定の範囲で含有せしめ、その上金属炭
酸塩を実質的に含有させないことＫより、これらの元素
の相乗効果により、ステンレス鋼のＴＩＧ片１ＩＩｉ溶
接において、パックシールドガスを用いなくても全姿勢
で良好な初層長波ビードが得られると共に、開先内の表
ビード表面のスラグの剥離が容易にでき、能率的に溶接
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例における溶接要領を示す図で、（ａ）
　Ｉｄ斜視図、（ｂ）は正面図である。第２図は、本発明におけるワイヤの態様を示す図であり
、（ａ）はノぞイブを外皮とする場合、（ｂ）は帯鋼を
外皮として用い、帯鋼の端部ｔ−内部に折り込んだ場仕
、（Ｃ）は帯鋼として用い、帯鋼の端面を突合せた場合
である。第３図は、実施例における開先形状を示す断面
図である。１・−ＴＩＧ　トーチノズル、２−電極、３．、、ＴＩ
Ｇ−溶゛接用溶加材、４−アーク、５−母材、６−溶接
金属、７−外皮、８・・・充填フラックス、Ｗ・・・溶
接方向、を−板厚、θ−開先角度、ｆ・−ルートフェー
ス、ｇ−ルートギャップ。代理人　弁理士　秋　沢　政　光他１名第１図（ａ）＜ｂ）７．２図＜（１）　　　　　　　　　　　　　　　Ｃｂ）　　　
　　　　　　　　　　　　　（Ｃ）７３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ステンレス鋼外皮で形成されるワイヤ中に、ワイ
ヤ全重量に対してＴｉＯ＿２３〜１２％ＣａＦ＿２０．０５〜５％ＡｌＦ＿３０．０５〜５％Ｍｎ０．５〜２．５％Ｔｉ０．０５〜１．５％さらにＢｉの単体あるいは化合物の１種または２種以上
の合計がＢｉに換算して０．００１〜０．５％を含有し
たフラックスを充填してなることを特徴とするＴＩＧ溶
接用溶加材。