JP2009045671A

JP2009045671A - Wire for high-heat input electroslag welding

Info

Publication number: JP2009045671A
Application number: JP2008185461A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sumi; 博幸角; Hiroshi Yano; 浩史矢埜; Kenji Oi; 健次大井
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2009-03-05

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wire for high-heat input electroslag welding capable of providing a welded metal having excellent toughness. <P>SOLUTION: The wire for high-heat input electroslag welding has a composition consisting of, by mass, 0.02-0.20% C, 0.05-1.40% Si, 0.5-3.0% Mn, ≤2.0% Cu, ≤3.0% Ni, 0.005-0.08% Al, 0.02-0.3% Ti, 0.002-0.020% B, ≤0.010% N, and 0.001-0.015% O, and the balance Fe with inevitable impurities. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、溶接入熱が400kJ/cm以上の大入熱エレクトロスラグ溶接において、良好な靭性を有する溶接金属が得られる、大入熱エレクトロスラグ溶接用ワイヤに関するものである。 The present invention relates to a high heat input electroslag welding wire which can obtain a weld metal having good toughness in high heat input electroslag welding with a welding heat input of 400 kJ / cm or more.

地震などの大変形破壊時における脆性破壊を防止する観点から、高層建築物などの溶接鋼構造物では、溶接部に対する高靭性化の要求が高まっている。鉄骨構造に用いられる溶接法としては、ガスシールドアーク溶接、サブマージアーク溶接、エレクトロスラグ溶接などが挙げられるが、中でも、溶接入熱が大きくて、高能率な溶接法であるエレクトロスラグ溶接は、鉄骨ダイアフラムや仕口部の組立て溶接に多く用いられている。 From the viewpoint of preventing brittle fracture at the time of large deformation fractures such as earthquakes, there is an increasing demand for higher toughness in welded parts in welded steel structures such as high-rise buildings. Welding methods used for steel structures include gas shielded arc welding, submerged arc welding, and electroslag welding. Among them, electroslag welding, which has a high welding heat input and is an efficient welding method, is a steel frame. It is often used for assembly welding of diaphragms and joints.

例えば、板厚60mmのダイアフラムに対して、１パスのエレクトロスラグ溶接を行った場合、溶接入熱は1000kJ/cm程度になり、このような大入熱溶接においては、溶接時の溶接金属の冷却速度が非常に小さく、溶接金属は粗大な初析フェライトを多く含んだ組織となるため、十分な靭性が得られないという問題がある。 For example, when one-pass electroslag welding is performed on a diaphragm with a plate thickness of 60 mm, the welding heat input is about 1000 kJ / cm. In such high heat input welding, the weld metal is cooled during welding. Since the speed is very small and the weld metal has a structure containing a large amount of coarse pro-eutectoid ferrite, there is a problem that sufficient toughness cannot be obtained.

このような問題を改善するために、例えば、特許文献１では、C、Si、Mn、Cu、Ni、Cr、Mo、Vを適正範囲内とし、かつ、TSE値（＝41C＋5Si＋8Mn＋28Cu＋5Ni＋2Cr＋7Mo＋32V）が28以上となるように組成を調整した、極厚低合金高張力鋼板用エレクトロスラグ溶接ワイヤが開示されている。 In order to improve such a problem, for example, in Patent Document 1, C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, and V are within appropriate ranges, and the TSE value (= 41C + 5Si + 8Mn + 28Cu + 5Ni + 2Cr + 7Mo + 32V) is 28 or more. An electroslag welding wire for an ultra-thick, low-alloy high-strength steel sheet, the composition of which has been adjusted, is disclosed.

本文献によると、極厚鋼板のエレクトロスラグ溶接において、53kg/mm²（519MPa）以上の引張強さと試験温度-20℃におけるシャルピー吸収エネルギーvE_-20が3kg-m（29.4J）以上を有するエレクトロスラグ溶接金属が得られるとしている。 According to this document, in electroslag welding of ultra-thick steel sheets, the tensile strength of 53 kg / mm ² (519 MPa) or more and the Charpy absorbed energy vE- _{20 at a} test temperature of -20 ° C are 3 kg-m (29.4 J) or more. Slag weld metal is said to be obtained.

また、特許文献２には、C、Si、Mn、P、S、Tiを適正範囲内とし、かつ、MnがMn≧3(C＋Si＋Mo＋Ti)を満足する非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接用ワイヤが開示されている。 Patent Document 2 discloses a non-consumable nozzle type electroslag welding wire in which C, Si, Mn, P, S, and Ti are within an appropriate range and Mn satisfies Mn ≧ 3 (C + Si + Mo + Ti). ing.

しかし、これら特許文献１、特許文献２に開示された技術で得られる溶接金属は、シャルピー吸収エネルギーが試験温度0℃ないしは-20℃で30J程度であり、十分な靭性を有しているとは言い難い。 However, the weld metal obtained by the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 has a Charpy absorbed energy of about 30 J at a test temperature of 0 ° C. or −20 ° C. and has sufficient toughness. It's hard to say.

これに対して、特許文献３には、C、Si、Mn、Mo、Ni、Bを適正範囲で含有し、N、O含有量を低減した大入熱エレクトロスラグ溶接用ワイヤが開示されている。本文献によると、溶接金属の靭性を阻害するセメンタイト（Fe₃C）の生成を抑制するために、C含有量の抑制とSi含有量の適正化を図り、さらにBのオーステナイト粒界への偏析作用を利用した結晶粒の微細化を達成することで、優れた溶接金属靭性が得られるとしている。 On the other hand, Patent Document 3 discloses a high heat input electroslag welding wire containing C, Si, Mn, Mo, Ni, and B in an appropriate range and reducing the N and O contents. . According to this document, in order to suppress the formation of cementite (Fe ₃ C), which inhibits the toughness of weld metal, the C content is suppressed and the Si content is optimized, and further B segregates to the austenite grain boundaries. It is said that excellent weld metal toughness can be obtained by achieving refinement of crystal grains utilizing the action.

しかしながら、大入熱エレクトロスラグ溶接では、母材の希釈率が高く、また種々の組成の鋼材が使用されるため、特許文献３に記載されたワイヤを用いても、高靭性の溶接金属を安定して得ることは困難であると推察される。 However, in high heat input electroslag welding, the base metal has a high dilution rate and steel materials having various compositions are used. Therefore, even if the wire described in Patent Document 3 is used, a high toughness weld metal can be stabilized. It is assumed that it is difficult to obtain.

また、特許文献４には、エレクトロスラグ溶接と同様、大入熱溶接として用いられるサブマージアーク溶接の溶接金属靭性を向上させる方法が開示されている。しかしながら、エレクトロスラグ溶接はサブマージアーク溶接に比べて溶接速度は格段に遅く、溶接金属中の脱酸反応はより促進される傾向にある。 Patent Document 4 discloses a method for improving the weld metal toughness of submerged arc welding used as high heat input welding as in electroslag welding. However, electroslag welding has a much slower welding speed than submerged arc welding, and the deoxidation reaction in the weld metal tends to be further promoted.

さらに、エレクトロスラグ溶接は、立向き溶接であるため溶融プール中の酸化物が浮上しやすく、大部分がスラグとして排出されやすい。このため、エレクトロスラグ溶接にサブマージアーク溶接と同様の溶接材料を適用しても、十分な靭性を有する溶接金属を得ることは困難である。
特開昭５９−１７９２８９号公報特許第２８９２５７５号公報特開２００２−７９３９６号公報特許第３５５２３７５号公報 Furthermore, since electroslag welding is vertical welding, oxides in the molten pool are likely to float, and most of them are easily discharged as slag. For this reason, it is difficult to obtain a weld metal having sufficient toughness even if a welding material similar to submerged arc welding is applied to electroslag welding.
JP 59-179289 A Japanese Patent No. 2892575 JP 2002-79396 A Japanese Patent No. 3552375

本発明は、上記の従来技術の問題点を鑑みて、溶接入熱が400kJ/cm以上の大入熱エレクトロスラグ溶接に用いた場合においても、優れた靭性の溶接金属を得ることが可能な大入熱エレクトロスラグ溶接用ワイヤを提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention is capable of obtaining a weld metal with excellent toughness even when used for high heat input electroslag welding with a heat input of 400 kJ / cm or more. An object of the present invention is to provide a wire for heat input electroslag welding.

発明者らは、上記の課題を解決するため、大入熱エレクトロスラグ溶接の溶接金属靭性に及ぼす要因について鋭意検討を行った。その結果、大入熱エレクトロスラグ溶接では、溶接金属の冷却速度が非常に遅いため、旧オーステナイト粒界から析出した初析フェライトが粗大に成長して靭性が劣化する。 In order to solve the above-mentioned problems, the inventors diligently studied factors affecting the weld metal toughness of high heat input electroslag welding. As a result, in high heat input electroslag welding, since the cooling rate of the weld metal is very slow, proeutectoid ferrite precipitated from the prior austenite grain boundaries grows coarsely and toughness deteriorates.

したがって、溶接金属の靭性改善を図るには、溶接金属の焼入れ性を向上させ、旧オーステナイト粒界からのフェライト生成を抑制することが重要であり、そのために溶接ワイヤ中にBを適正量含有させることが有効であることを知見した。 Therefore, in order to improve the toughness of the weld metal, it is important to improve the hardenability of the weld metal and suppress the formation of ferrite from the prior austenite grain boundaries. For this reason, an appropriate amount of B is contained in the weld wire. Was found to be effective.

さらに、Bによる粒界フェライトの生成抑制効果に加えて、粒内組織を微細なアシキュラーフェライトとすることも重要である。そのためには、アシキュラーフェライトの生成核となる酸化物を形成するTiを溶接ワイヤ中に適正量含有させることが必要であることを知見した。 Furthermore, in addition to the effect of suppressing the formation of intergranular ferrite by B, it is also important to make the intragranular structure fine acicular ferrite. To that end, it has been found that it is necessary to contain an appropriate amount of Ti, which forms an oxide serving as a nucleus of acicular ferrite, in the welding wire.

またエレクトロスラグ溶接では、脱酸元素はスラグとして排出されやすいため、溶接金属中への歩留まりが著しく低下する。このため、溶接ワイヤ中のTi、Bの含有量はエレクトロスラグ溶接に対応した適性値とすることが必要であることを知見した。 In electroslag welding, since the deoxidizing element is easily discharged as slag, the yield in the weld metal is significantly reduced. For this reason, it has been found that the contents of Ti and B in the welding wire need to be appropriate values corresponding to electroslag welding.

さらに、アシキュラーフェライト生成核となるTi酸化物を安定して分散させるために、溶接金属中にAl、B、Tiを共存させて適正量含有する必要があることも知見した。 In addition, in order to stably disperse Ti oxides that form acicular ferrite formation nuclei, it was also found that Al, B, and Ti must be present in the weld metal in appropriate amounts.

本発明は、上記した知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。その発明の要旨とするところは、以下のとおりである。 The present invention has been completed based on the above findings and further studies. The gist of the invention is as follows.

第一の発明は、質量％で、C：0.02〜0.20％、Si：0.05〜1.40％、Mn：0.5〜3.0％、Cu：2.0％以下、Ni：3.0％以下、Mo：0.05〜2.5％、Al：0.005〜0.08％、Ti：0.02〜0.3％、B:0.002〜0.020％、N：0.010％以下、O：0.001〜0.015％、を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする大入熱エレクトロスラグ溶接用ワイヤである。 1st invention is the mass%, C: 0.02-0.20%, Si: 0.05-1.40%, Mn: 0.5-3.0%, Cu: 2.0% or less, Ni: 3.0% or less, Mo: 0.05-2.5%, Al: 0.005 to 0.08%, Ti: 0.02 to 0.3%, B: 0.002 to 0.020%, N: 0.010% or less, O: 0.001 to 0.015%, with the balance being composed of Fe and inevitable impurities A high heat input electroslag welding wire.

第二の発明は、前記組成に加えて、更に、質量％で、Cr：0.05〜2.5％、V：0.005〜0.5％、Nb：0.005〜0.5％の中から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする第一の発明に記載の大入熱エレクトロスラグ溶接用ワイヤである。 In addition to the above composition, the second invention further comprises one or more selected from Cr: 0.05 to 2.5%, V: 0.005 to 0.5%, and Nb: 0.005 to 0.5% by mass%. The high heat input electroslag welding wire according to the first invention, characterized in that it is contained.

第三の発明は、前記組成に加えて、更に、質量％で、REM：0.001〜0.02％、Mg：0.001〜0.02％、Ca：0.001〜0.02％の中から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする第一の発明または第二の発明のいずれかに記載の大入熱エレクトロスラグ溶接用ワイヤである。 In addition to the above composition, the third invention further comprises one or more selected from the group consisting of REM: 0.001 to 0.02%, Mg: 0.001 to 0.02%, and Ca: 0.001 to 0.02% by mass%. A high heat input electroslag welding wire according to either the first invention or the second invention, characterized in that it is contained.

なお、本発明において、大入熱とは、溶接入熱が400KJ/cm以上のエレクトロスラグ溶接をいう。 In the present invention, high heat input refers to electroslag welding with a welding heat input of 400 KJ / cm or more.

本発明によれば、溶接入熱が400kJ/cm以上の大入熱エレクトロスラグ溶接を行った溶接継手においても、良好な靭性を有する溶接金属が安定して得られることが可能となる。 According to the present invention, a weld metal having good toughness can be stably obtained even in a welded joint subjected to high heat input electroslag welding with a welding heat input of 400 kJ / cm or more.

本発明に係る溶接用ワイヤの成分組成の限定理由は、以下の通りである。なお、本明細書において、溶接用ワイヤの成分を表す％は、全て質量％を意味する。 The reasons for limiting the component composition of the welding wire according to the present invention are as follows. In addition, in this specification,% showing the component of the wire for welding all means the mass%.

C：0.02〜0.20％
Cは、溶接金属の強度を増加し、かつ焼入れ性を向上させる元素であるが、含有量が0.02％未満では十分な焼入れ性が得られない。一方、0.20％を超えて含有すると、溶接金属の高温割れが発生する可能性があり、さらには過剰な硬化や島状マルテンサイトの生成により溶接金属の靭性が劣化する。このため、C量は、0.02〜0.20％の範囲とする。なお、好ましくは、0.02〜0.15％の範囲である。 C: 0.02 to 0.20%
C is an element that increases the strength of the weld metal and improves the hardenability, but if the content is less than 0.02%, sufficient hardenability cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 0.20%, hot cracking of the weld metal may occur, and further, the toughness of the weld metal deteriorates due to excessive hardening and generation of island martensite. For this reason, the C content is in the range of 0.02 to 0.20%. In addition, Preferably, it is 0.02 to 0.15% of range.

Si：0.05〜1.40％
Siは、脱酸作用を有するとともに、溶接金属の強度を向上させ、さらには溶接金属の湯流れ性を向上させる元素である。このような効果は、0.05％以上の含有で認められる。一方、1.40％を超えて含有すると、溶接金属の高温割れが発生する可能性がある他、島状マルテンサイトの生成を助長し、溶接金属の靭性を劣化させる。このため、Si量は、0.05〜1.40％の範囲とする。なお、好ましくは、0.15〜1.20％の範囲である。 Si: 0.05 to 1.40%
Si is an element that has a deoxidizing action, improves the strength of the weld metal, and further improves the flowability of the weld metal. Such an effect is recognized when the content is 0.05% or more. On the other hand, if the content exceeds 1.40%, hot cracking of the weld metal may occur, and the formation of island martensite is promoted, and the toughness of the weld metal is deteriorated. For this reason, Si amount is taken as 0.05 to 1.40% of range. In addition, Preferably, it is 0.15 to 1.20% of range.

Mn：0.5〜3.0％
Mnは、溶接金属の強度を増加し、かつ焼入れ性を向上させる元素である。しかし、含有量が0.5％未満では、十分な焼入れ性が得られない。一方、3.0％を超えて含有すると、溶接金属の高温割れが発生するばかりでなく、上部ベイナイトあるいはマルテンサイトが生成して溶接金属靭性が劣化する。このため、Mn量は、0.5〜3.0％の範囲とする。なお、好ましくは、1.2〜2.5％の範囲である。 Mn: 0.5-3.0%
Mn is an element that increases the strength of the weld metal and improves the hardenability. However, if the content is less than 0.5%, sufficient hardenability cannot be obtained. On the other hand, if the content exceeds 3.0%, not only hot cracking of the weld metal occurs, but also upper bainite or martensite is generated and the weld metal toughness deteriorates. For this reason, the amount of Mn shall be 0.5 to 3.0% of range. In addition, Preferably, it is 1.2 to 2.5% of range.

Cu：2.0％以下
Cuは、溶接金属の強度を向上させ、かつ焼入れ性を向上させる元素として、0.05％以上含有することが好ましい。一方、2.0％を超えて含有すると、溶接金属の高温割れが発生する危険性が増大するばかりでなく、過剰な硬化が生じて溶接金属靭性が劣化する。このため、Cu量は2.0％以下とする。なお、好ましくは、0.05〜1.0％の範囲である。 Cu: 2.0% or less
Cu is preferably contained in an amount of 0.05% or more as an element that improves the strength of the weld metal and improves the hardenability. On the other hand, if the content exceeds 2.0%, not only does the risk of hot cracking of the weld metal occur, but also excessive hardening occurs and the weld metal toughness deteriorates. For this reason, the amount of Cu shall be 2.0% or less. In addition, Preferably, it is 0.05 to 1.0% of range.

Ni：3.0％以下
Niは、溶接金属の強度と靭性を向上させる元素として、0.05％以上含有することが好ましい。一方、3.0％を超えて含有すると、溶接金属の高温割れが発生する危険性が増大するばかりでなく、上部ベイナイトあるいはマルテンサイトを生成して溶接金属靭性を劣化させる。このため、Ni量は3.0％以下とする。なお、好ましくは、0.05〜2.0％の範囲である。 Ni: 3.0% or less
Ni is preferably contained in an amount of 0.05% or more as an element for improving the strength and toughness of the weld metal. On the other hand, if the content exceeds 3.0%, not only the risk of hot cracking of the weld metal increases, but also upper bainite or martensite is generated and the weld metal toughness is deteriorated. Therefore, the Ni content is 3.0% or less. In addition, Preferably, it is 0.05 to 2.0% of range.

Mo：0.05〜2.5％
Moは、溶接金属の強度を向上させ、かつ溶接金属の焼入れ性を増加し、変態時にアシキュラーフェライトの生成を促進し、溶接金属組織を微細化させる元素である。このような効果を得るためには、0.05％以上の含有を必要とする。一方、2.5％を超えて含有すると、溶接金属の高温割れが発生する可能性がある他、過剰な硬化が生じ溶接金属靭性が劣化する。このため、Mo量は0.05〜2.5％の範囲とする。なお、好ましくは、0.2〜1.5％の範囲である。 Mo: 0.05-2.5%
Mo is an element that improves the strength of the weld metal, increases the hardenability of the weld metal, promotes the formation of acicular ferrite during transformation, and refines the weld metal structure. In order to acquire such an effect, 0.05% or more of content is required. On the other hand, if the content exceeds 2.5%, hot cracking of the weld metal may occur, and excessive hardening occurs and weld metal toughness deteriorates. For this reason, the amount of Mo is made 0.05 to 2.5% in range. In addition, Preferably, it is 0.2 to 1.5% of range.

Al：0.005〜0.08％
Alは、強脱酸元素であり、溶接金属中での脱酸作用を促進させるためワイヤ中に含有させる。溶接金属の脱酸反応が不十分であると、溶接金属中の酸素が増加し、固溶状態で含有されるべき元素であるSi、Mn、Bなどが酸化物となり、溶接金属の焼入れ性低下、靭性劣化が生じる。このため、本発明では、Alは0.005％以上含有させる。しかし、過剰にAlを含有すると、溶接金属中にAl₂O₃が多量に形成され、アシキュラーフェライト生成核となるTi酸化物の生成を阻害する。このため、本発明では、Al量は0.005〜0.08％の範囲とする。 Al: 0.005-0.08%
Al is a strong deoxidizing element and is contained in the wire in order to promote the deoxidizing action in the weld metal. If the deoxidation reaction of the weld metal is inadequate, the oxygen in the weld metal increases, and elements such as Si, Mn, and B, which should be contained in the solid solution state, become oxides and the hardenability of the weld metal decreases. , Toughness degradation occurs. For this reason, in this invention, Al is contained 0.005% or more. However, if Al is contained excessively, a large amount of Al ₂ O ₃ is formed in the weld metal, which inhibits the generation of Ti oxides serving as acicular ferrite nuclei. For this reason, in this invention, Al amount is taken as 0.005 to 0.08% of range.

Ti：0.02〜0.3％
Tiは、溶接金属中で酸化物を形成し、その酸化物を核として微細なフェライト相が生成して、溶接金属の靭性を向上させる効果を有する。また、Tiは、溶接金属中のNをTiNとして固定し、固溶Nによる溶接金属靭性の劣化を防止する効果を有する。このような効果は、0.02％以上の含有で認められる。エレクトロスラグ溶接では、Ti酸化物が溶融プールからスラグとして排出されやすいため、Ti含有量が0.02％未満では酸化物が十分に生成せず、溶接金属の靭性向上効果が得られない。一方、0.3％を超えて含有すると、Tiが溶接金属中で固溶元素として働くため、溶接金属が硬化して溶接金属靭性の劣化を招く。このため、Ti量は0.02〜0.3％の範囲とする。なお、好ましくは、0.15〜0.25％の範囲である。 Ti: 0.02-0.3%
Ti has an effect of forming an oxide in the weld metal and generating a fine ferrite phase with the oxide as a nucleus to improve the toughness of the weld metal. Further, Ti has an effect of fixing N in the weld metal as TiN and preventing deterioration of weld metal toughness due to solute N. Such an effect is recognized when the content is 0.02% or more. In electroslag welding, Ti oxide is easily discharged from the molten pool as slag, so if the Ti content is less than 0.02%, the oxide is not sufficiently generated, and the effect of improving the toughness of the weld metal cannot be obtained. On the other hand, if the content exceeds 0.3%, Ti acts as a solid solution element in the weld metal, so that the weld metal is cured and the weld metal toughness is deteriorated. For this reason, Ti amount is taken as 0.02 to 0.3% of range. In addition, Preferably, it is 0.15 to 0.25% of range.

B:0.002〜0.020％
Bは、溶接金属の焼入れ性を向上させ、溶接金属の靭性を向上させる元素である。またBは、Tiと同様にNをBNとして固定し、固溶Nによる溶接金属靭性の劣化を防止する効果を有する。しかも、Bは旧オーステナイト粒界に偏析し、粗大な初析フェライトの成長を抑制する作用を有し、溶接金属の靭性をより一層向上させる効果も有する。このようなBの効果を得るためには、溶接金属中で酸化物あるいは窒化物として固定されないフリーBを適正量確保する必要があり、エレクトロスラグ溶接においてはワイヤから多量にBを添加するのが有効である。そのため、ワイヤ中にBは0.002％以上含有する必要がある。一方、0.020％を超えて含有すると、溶接金属の焼入れ性が過剰に高くなり、高温割れが発生しやすくなるばかりでなく、マルテンサイト相が生成して溶接金属靭性が劣化する。このため、B量は0.002〜0.020％の範囲とする。 B: 0.002-0.020%
B is an element that improves the hardenability of the weld metal and improves the toughness of the weld metal. B, like Ti, fixes N as BN and has an effect of preventing deterioration of weld metal toughness due to solute N. Moreover, B segregates at the prior austenite grain boundaries, has the effect of suppressing the growth of coarse pro-eutectoid ferrite, and has the effect of further improving the toughness of the weld metal. In order to obtain such an effect of B, it is necessary to secure an appropriate amount of free B that is not fixed as an oxide or nitride in the weld metal. In electroslag welding, it is necessary to add a large amount of B from a wire. It is valid. Therefore, B must be contained in the wire in an amount of 0.002% or more. On the other hand, if the content exceeds 0.020%, the hardenability of the weld metal becomes excessively high, and hot cracking tends to occur, and a martensite phase is generated and the weld metal toughness deteriorates. Therefore, the B content is in the range of 0.002 to 0.020%.

N：0.010％以下
Nは、溶接金属中に固溶して溶接金属の靭性を劣化させる元素であり、本発明ではできるだけ低減することが好ましい。本発明では、ワイヤ中にTi、Bを多量に含有するため、溶接金属中のNをTiNやBNとして固定でき、固溶Nによる溶接金属靭性の劣化をある程度は抑制することが可能である。しかし、0.010％を超えて含有すると、溶接金属中のフリーBが十分に確保できなくなり、Bの初析フェライト抑制効果が得られず、溶接金属靭性が劣化する。このため、N量は0.010％以下とする。なお、好ましくは、0.008％以下である。 N: 0.010% or less
N is an element that dissolves in the weld metal and degrades the toughness of the weld metal, and is preferably reduced as much as possible in the present invention. In the present invention, since the wire contains a large amount of Ti and B, N in the weld metal can be fixed as TiN or BN, and deterioration of weld metal toughness due to solute N can be suppressed to some extent. However, if the content exceeds 0.010%, free B in the weld metal cannot be secured sufficiently, the effect of suppressing the pro-eutectoid ferrite of B cannot be obtained, and the weld metal toughness deteriorates. Therefore, the N content is 0.010% or less. In addition, Preferably, it is 0.008% or less.

O：0.001〜0.015％
Oは、アシキュラーフェライト生成核となるTi酸化物の形成のために、0.001％以上含有する必要がある。しかし、0.015％を超えて含有すると、溶接金属中のOが過剰となり、溶接金属の焼入れ性が低下し、溶接金属靭性が劣化する。このため、O量は0.001〜0.015％の範囲とする。 O: 0.001 to 0.015%
O is required to be contained in an amount of 0.001% or more in order to form a Ti oxide serving as an acicular ferrite formation nucleus. However, if the content exceeds 0.015%, O in the weld metal becomes excessive, the hardenability of the weld metal is lowered, and the weld metal toughness is deteriorated. Therefore, the O content is in the range of 0.001 to 0.015%.

上記した成分に加えて、本発明では、さらにCr：0.05〜2.5％、V：0.005〜0.5％、Nb：0.005〜0.5％の中から選ばれる１種または２種以上を選択して含有することができる。Cr、V、Nbは、いずれも大入熱溶接において溶接金属の強度、靭性を向上させる元素だからである。 In addition to the above components, the present invention further contains one or more selected from Cr: 0.05-2.5%, V: 0.005-0.5%, Nb: 0.005-0.5%. Can do. This is because Cr, V, and Nb are all elements that improve the strength and toughness of the weld metal in high heat input welding.

Cr：0.05〜2.5％
Crは、大入熱溶接において溶接金属の強度と靭性を向上させるためには、0.05％以上含有することが好ましいが、2.5％を超えて含有すると、溶接金属の高温割れが発生するばかりでなく、上部ベイナイトあるいはマルテンサイトが生成して溶接金属靭性が劣化する。従って、Crを添加する場合は、0.05〜2.5％の範囲とすることが好ましい。 Cr: 0.05-2.5%
In order to improve the strength and toughness of weld metal in high heat input welding, Cr is preferably contained in an amount of 0.05% or more, but if it exceeds 2.5%, not only hot cracking of the weld metal occurs. Upper bainite or martensite is generated and the weld metal toughness deteriorates. Therefore, when adding Cr, it is preferable to set it as 0.05 to 2.5% of range.

V：0.005〜0.5％
Vは、Crと同様に、大入熱溶接において溶接金属の強度と靭性を向上させる。このような効果を得るためには、0.005％以上含有することが好ましいが、0.5％を超えて含有すると、溶接金属の硬化により靭性が劣化する。従って、Vを添加する場合は、0.005〜0.5％の範囲とすることが好ましい。 V: 0.005-0.5%
V, like Cr, improves the strength and toughness of the weld metal in high heat input welding. In order to acquire such an effect, it is preferable to contain 0.005% or more, but when it contains exceeding 0.5%, toughness will deteriorate by hardening of a weld metal. Therefore, when adding V, it is preferable to set it as 0.005 to 0.5% of range.

Nb：0.005〜0.5％
Nbは、Cr、Vと同様に、大入熱溶接において溶接金属の強度を向上させ、組織を微細化して靭性を向上させる。このような効果を得るためには、0.005％以上含有することが好ましい。一方、0.5％を超えて含有すると、溶接金属の硬化により靭性が劣化する。従って、Nbを添加する場合は、0.005〜0.5％の範囲とすることが好ましい。 Nb: 0.005-0.5%
Nb, like Cr and V, improves the strength of weld metal in high heat input welding, refines the structure and improves toughness. In order to acquire such an effect, it is preferable to contain 0.005% or more. On the other hand, if the content exceeds 0.5%, the toughness deteriorates due to hardening of the weld metal. Therefore, when adding Nb, it is preferable to set it as 0.005 to 0.5% of range.

上記した成分に加えて、本発明では、さらに、REM：0.001〜0.02％、Mg：0.001〜0.02％、Ca：0.001〜0.02％の中から選ばれる１種または２種以上を含有することができる。REM、Mg、Caは、いずれも大入熱溶接において溶接金属の靱性を向上させる元素だからである。 In addition to the above components, the present invention may further contain one or more selected from REM: 0.001 to 0.02%, Mg: 0.001 to 0.02%, and Ca: 0.001 to 0.02%. . This is because REM, Mg, and Ca are all elements that improve the toughness of the weld metal in high heat input welding.

REM：0.001〜0.02％
REMは、大入熱溶接において溶接金属の靱性を向上させるためには、0.001％以上含有することが好ましいが、0.02％を超えて含有すると、溶接金属が硬化して靱性が劣化する。従って、REMを添加する場合は、0.001〜0.02％の範囲とすることが好ましい。なお、本発明においては、REMは特定の元素に限定しないが、Ce、La、Ndなどの比較的安価で入手しやすい元素を用いるのが好ましい。 REM: 0.001 to 0.02%
In order to improve the toughness of the weld metal in high heat input welding, REM is preferably contained in an amount of 0.001% or more, but if it exceeds 0.02%, the weld metal is hardened and the toughness deteriorates. Therefore, when adding REM, it is preferable to set it as 0.001 to 0.02% of range. In the present invention, REM is not limited to a specific element, but it is preferable to use a relatively inexpensive and easily available element such as Ce, La, or Nd.

Mg：0.001〜0.02％
Mg は、REMと同様に、大入熱溶接において溶接金属の靱性を向上させる。このような効果を得るためには、0.001％以上含有することが好ましいが、0.02％を超えて含有すると、粗大な酸化物が生成して溶接金属の靱性が劣化する。従って、Mgを添加する場合は、0.001〜0.02％の範囲とすることが好ましい。 Mg: 0.001 to 0.02%
Mg, like REM, improves the toughness of the weld metal in high heat input welding. In order to acquire such an effect, it is preferable to contain 0.001% or more, but when it contains exceeding 0.02%, a coarse oxide will produce | generate and the toughness of a weld metal will deteriorate. Therefore, when adding Mg, it is preferable to set it as 0.001 to 0.02% of range.

Ca：0.001〜0.02％
Caは、REM、Mgと同様に、大入熱溶接において溶接金属の靱性を向上させる。このような効果を得るためには、0.001％以上含有することが好ましい。一方、0.02％を超えて含有すると、粗大な酸化物や硫化物が生成して溶接金属の靱性が劣化する。従って、Caを添加する場合は、0.001〜0.02％の範囲とすることが好ましい。 Ca: 0.001 to 0.02%
Ca, like REM and Mg, improves the toughness of the weld metal in high heat input welding. In order to acquire such an effect, it is preferable to contain 0.001% or more. On the other hand, if the content exceeds 0.02%, coarse oxides and sulfides are generated, and the toughness of the weld metal deteriorates. Therefore, when adding Ca, it is preferable to set it as 0.001 to 0.02% of range.

なお、これらの成分の添加量は、ソリッドワイヤ中の含有量として規定したが、これらの合金成分の添加をフラックス入りワイヤ中のフラックスから相当量の添加を行っても同様の効果が得られる。なお、上記した成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物である。 In addition, although the addition amount of these components was prescribed | regulated as content in a solid wire, the same effect will be acquired even if addition of a considerable amount is added from the flux in a flux-cored wire. The balance other than the components described above is Fe and inevitable impurities.

以下、実施例に基づいて本発明の効果を示す。 The effects of the present invention will be described below based on examples.

表１に示す化学組成の厚鋼板（板厚：60mm）をスキンプレートおよびダイアフラムとして用いて、図１に示す形状に組立てた後、表３に示す化学組成の溶接ワイヤ（ワイヤ径:1.6mm）を使用してエレクトロスラグ溶接を行った。表２に溶接条件を示す。なお、裏当金はJIS規格のSN490相当のフラットバーを使用した。 A thick steel plate (thickness: 60 mm) having the chemical composition shown in Table 1 is used as a skin plate and diaphragm, and assembled into the shape shown in FIG. 1, and then a welding wire having the chemical composition shown in Table 3 (wire diameter: 1.6 mm). Was used for electroslag welding. Table 2 shows the welding conditions. The backing metal was a flat bar equivalent to JIS standard SN490.

溶接終了後、図２に示すように、溶接継手の溶接金属部からJIS Z 2202の規定に準拠した2mmVノッチシャルピー衝撃試験片を採取し、JIS Z 2242の規定に準拠して衝撃試験を実施した。なお、衝撃試験片のノッチ位置は、スキンプレート板厚方向で溶接金属幅が最大となる部位の溶接金属中心部とした。 After welding, as shown in Fig. 2, a 2mmV notch Charpy impact test piece conforming to the JIS Z 2202 standard was collected from the weld metal part of the welded joint, and an impact test was performed in accordance with the standard of JIS Z 2242. . The notch position of the impact test piece was the center of the weld metal where the weld metal width was the maximum in the skin plate thickness direction.

また、溶接金属の靭性評価は、試験温度0℃におけるシャルピー吸収エネルギーvE₀により行い、各々繰返し３本の試験結果の平均値で評価した。なお、0℃におけるシャルピー吸収エネルギーvE₀が100J以上である場合を靭性良好と判定した。これらの試験結果も表３にまとめて示す。 In addition, the toughness of the weld metal was evaluated based on Charpy absorbed energy vE _{0 at} a test temperature of 0 ° C., and each was evaluated repeatedly based on the average of three test results. A case where Charpy absorbed energy vE _{0 at} 0 ° C. was 100 J or more was determined to be good toughness. These test results are also summarized in Table 3.

表３の溶接ワイヤ記号Ｙ１〜Ｙ２１が本発明例、表４の溶接ワイヤ記号Ｚ１〜Ｚ２１は比較例である。本発明例である表３の溶接ワイヤ記号Ｙ１〜Ｙ２１は、溶接ワイヤの化学成分が適正であるので、良好な靭性を有する溶接金属が得られている。 The welding wire symbols Y1 to Y21 in Table 3 are examples of the present invention, and the welding wire symbols Z1 to Z21 in Table 4 are comparative examples. Since the welding wire symbols Y1 to Y21 in Table 3 as examples of the present invention have appropriate chemical components of the welding wire, a weld metal having good toughness is obtained.

一方、本発明の範囲を外れる組成である表４の溶接ワイヤ記号Ｚ１〜Ｚ２１では、0℃におけるシャルピー吸収エネルギーvE₀が100J未満であり、溶接金属靭性が劣化している。
以上のように、本発明の溶接ワイヤを使用した大入熱エレクトロスラグ溶接継手では、良好な靭性を有する溶接金属が得られることが確認できた。 On the other hand, in the welding wire symbols Z1 to Z21 in Table 4 which are compositions outside the scope of the present invention, the Charpy absorbed energy vE _{0 at} 0 ° C. is less than 100 J, and the weld metal toughness is deteriorated.
As described above, it was confirmed that a weld metal having good toughness can be obtained in the high heat input electroslag welded joint using the welding wire of the present invention.

本発明によれば、溶接入熱が400kJ/cm以上の大入熱エレクトロスラグ溶接を行った溶接継手においても、良好な靭性を有する溶接金属が安定して得られることから、溶接鋼構造物の安全性や溶接施工効率が顕著に向上し、産業上格段の効果を奏する。 According to the present invention, a weld metal having good toughness can be stably obtained even in a welded joint subjected to high heat input electroslag welding with a heat input of 400 kJ / cm or more. Safety and welding construction efficiency are remarkably improved, and there are remarkable industrial effects.

溶接継手の組立て形状を説明する図である。It is a figure explaining the assembly shape of a welded joint. 衝撃試験片の採取要領を説明する図である。It is a figure explaining the sampling procedure of an impact test piece.

符号の説明Explanation of symbols

１スキンプレート
２ダイアフラム
３裏当金
４溶接金属
５シャルピー衝撃試験片 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Skin plate 2 Diaphragm 3 Backing metal 4 Weld metal 5 Charpy impact test piece

Claims

質量％で、C：0.02〜0.20％、Si：0.05〜1.40％、Mn：0.5〜3.0％、Cu：2.0％以下、Ni：3.0％以下、Mo：0.05〜2.5％、Al：0.005〜0.08％、Ti：0.02〜0.3％、B:0.002〜0.020％、N：0.010％以下、O：0.001〜0.015％、を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる組成を有することを特徴とする大入熱エレクトロスラグ溶接用ワイヤ。 In mass%, C: 0.02 to 0.20%, Si: 0.05 to 1.40%, Mn: 0.5 to 3.0%, Cu: 2.0% or less, Ni: 3.0% or less, Mo: 0.05 to 2.5%, Al: 0.005 to 0.08% Ti: 0.02 to 0.3%, B: 0.002 to 0.020%, N: 0.010% or less, O: 0.001 to 0.015%, and the remainder having a composition composed of Fe and inevitable impurities Wire for thermal electroslag welding.

前記組成に加えて、更に、質量％で、Cr：0.05〜2.5％、V：0.005〜0.5％、Nb：0.005〜0.5％の中から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の大入熱エレクトロスラグ溶接用ワイヤ。 In addition to the above composition, the composition further contains one or more selected from Cr: 0.05 to 2.5%, V: 0.005 to 0.5%, and Nb: 0.005 to 0.5% by mass%. The high heat input electroslag welding wire according to claim 1.

前記組成に加えて、更に、質量％で、REM：0.001〜0.02％、Mg：0.001〜0.02％、Ca：0.001〜0.02％の中から選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の大入熱エレクトロスラグ溶接用ワイヤ。 In addition to the above composition, the composition further comprises one or more selected from REM: 0.001 to 0.02%, Mg: 0.001 to 0.02%, and Ca: 0.001 to 0.02% by mass%. The high heat input electroslag welding wire according to claim 1 or 2.