JP2018061962A - 原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鋼製外皮にフラックスを充填してなる原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤの全質量に対する質量%で、TiO2換算値:1.5〜3.5%、SiO2換算値:0.1〜0.8%、ZrO2換算値:0.50超〜0.80%、Al2O3換算値:0.05〜0.70%、FeO換算値:0.1〜1.0%、C:0.02〜0.09%、Si:0.35〜0.85%、Mn:1.5〜3.0%、Mo:0.03〜0.40及びW:0.01〜0.40%の1種又は2種、Cu:0.03〜0.70%、Al:0.20〜0.65%、Mg:0.05〜0.50%、B:0.002〜0.012%、Na2O換算値、K2O換算値及びLi2O換算値の1種又は2種以上の合計:0.05〜0.20%、F換算値:0.03〜0.15%を含有する。
【選択図】 なし
Description
(1)鋼製外皮にフラックスを充填してなる原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤの全質量に対する質量%で、Ti酸化物のTiO2換算値:1.5〜3.5%、Si酸化物のSiO2換算値:0.1〜0.8%、Zr酸化物のZrO2換算値:0.50超〜0.80%、Al酸化物のAl2O3換算値:0.05〜0.70%、 Fe酸化物のFeO換算値:0.1〜1.0%、C:0.02〜0.09%、Si:0.35〜0.85%、Mn:1.5〜3.0%、Mo:0.03〜0.40及びW:0.01〜0.40%の1種又は2種、Cu:0.03〜0.70%、Al:0.20〜0.65%、Mg:0.05〜0.50%、B:0.002〜0.012%、Na化合物、K化合物及びLi化合物のNa2O換算値、K2O換算値及びLi2O換算値の1種又は2種以上の合計:0.05〜0.20%、弗素化合物のF換算値:0.03〜0.15%、を含有し、残部は鋼製外皮のFe分、合金鉄中のFe分、鉄粉及び不可避不純物であることを特徴とする原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤである。
TiO2は、Ti酸化物のルチール、酸化チタン、チタン酸ソーダ、チタンスラグ、イルメナイト等から添加される。これらはビード全体を均一にスラグ被包させる作用を有する。また、アークの持続を安定させスパッタ発生量を低減させる効果がある。Ti酸化物のTiO2換算値が1.5%未満であると、スラグ生成量が不足してビードを均一に被包できないので、スラグがビード表面に焼き付きビード外観が不良になる。また、アークを安定させる効果が無くなりスパッタ発生量も増加する。一方、Ti酸化物のTiO2換算値が3.5%を超えると、アークは安定してスパッタ発生量は減少するが、スラグが厚くなりスラグの粘性が高まり、水平すみ肉溶接でビードの止端部が膨らんだ形状となる。また、ピットが発生しやすくなる。従って、Ti酸化物のTiO2換算値は1.5〜3.5%とする。
SiO2は、珪砂、ジルコンサンド、カリ長石、珪酸ソーダ、珪酸カリ等から添加され、溶融スラグの粘性を高め、スラグ剥離性を改善する作用を有する。Si酸化物のSiO2換算値が0.1%未満では、スラグ被包状態が悪くスラグ剥離性が不良になり、ビード形状及びビード外観も不良になる。一方、Si酸化物のSiO2換算値が0.8%を超えると、スパッタ発生量が多くなる。さらに、水平すみ肉溶接でピットやガス溝も発生しやすくなる。従って、Si酸化物のSiO2換算値は0.1〜0.8%とする。
ZrO2は、ジルコンサンド及び酸化ジルコニウム等から添加され、スラグ被包性を高めてビード形状を平滑にする作用を有する。Zr酸化物のZrO2換算値が0.50%以下では、ビード形状が平滑にならず、凸形状のビード形状となる。特に高入熱での溶接施工条件では、スラグ被包状態が悪くスラグ剥離性が不良となる。一方、Zr酸化物のZrO2換算値が0.80%を超えると、ビード形状が凸状になりやすい。従って、Zr酸化物のZrO2換算値は0.50超〜0.80%とする。
アルミナ、カリ長石、曹長石等のAl酸化物は、溶融スラグ成分としてスラグ被包性を良好にして水平すみ肉溶接で上脚側のアンダーカットを防止する。Al酸化物のAl2O3換算値が0.05%未満では、水平すみ肉溶接で上脚側にアンダーカットが生じやすくなる。一方、Al酸化物のAl2O3換算値が0.70%を超えると水平すみ肉溶接で下脚側のビード止端部が膨らんだビード形状となる。従って、Al酸化物のAl2O3換算値は0.05〜0.70%とする。
FeO、Fe2O3等のFe酸化物は、溶融スラグの粘性及び凝固温度を調整し、水平すみ肉溶接でのビード止端部の膨らみをなくし、下板とのなじみ性を良好にする。Fe酸化物のFeO換算値が0.1%未満であると、ビード止端部の形状が不良になる。一方、Fe酸化物のFeO換算値が1.0%を超えると、スラグ被包状態が悪くなり、スラグ剥離性が不良で、水平すみ肉溶接では、ビード止端部が膨らみビード形状及びビード外観も不良となる。従って、Fe酸化物のFeO換算値は0.1〜1.0%とする。
Cは、鋼製外皮とFe−Si、Fe−Mn及びFe−Si−Mn等の鉄合金が微量含有するCから添加され、高入熱での溶接施工条件で、溶接金属の強度と焼入れ性を確保するために添加する。Cが、0.02%未満では、溶接金属に必要な強度が得られない。また、靭性が低下する。一方、Cが0.09%を超えると、溶接金属の強度が高くなり靱性が低下する。従って、Cは0.02〜0.09%とする。
Siは、鋼製外皮、金属Si、Fe−Si−Mn等から添加され、高入熱での溶接施工条件で、脱酸剤として作用して溶接金属の強度を及び靱性を確保するために添加する。Siが0.35%未満では、脱酸不足となりピットが発生しやすくなる。また、溶接金属の強度及び靱性が低下する。一方、Siが0.85%を超えると、溶接金属の強度が高くなり靱性が低下する。従って、Siは0.35〜0.85%とする。
Mnは、鋼製外皮、金属Mn、Fe−Mn及びFe−Si−Mn等から添加され、高入熱での溶接施工条件で、脱酸剤として作用するとともに溶接金属の強度及び靱性を確保するために添加する。Mnが1.5%未満では、脱酸不足となりピットが発生しやすくなる。また溶接金属の強度及び靱性も低下する。一方、Mnが3.0%を超えると、溶接金属の強度が高くなり靱性が低下する。従って、Mnは1.5〜3.0%とする。
Moは、鋼製外皮、金属Mo、Fe−Mo等から、Wは金属WやWC等から添加され、これらは溶接金属の耐食性の向上及び固体S析出を抑制させる作用を有し、0.03%以上のCuとともに含有させる。Moが0.03%未満及びWが0.01%未満の1種又は2種では、耐食性の向上及び固体S析出の抑制の効果がない。一方、Moが0.40%超及びWが0.40%超の1種又は2種では、耐食性向上及び固体S析出の抑制効果は飽和する。また、溶接金属の靱性が低下する。従って、Mo:0.03〜0.40%及びW:0.01〜0.40%の1種又は2種とする。
Cuは、金属Cu及びワイヤ表面のCuめっき等から添加され、耐食性の向上及び固体S析出を抑制させる作用を有し、0.03%以上のMo及び0.01%以上のWの1種又は2種とともに含有させる。Cuが0.03%未満では、耐食性の向上及び固体S析出の抑制効果がない。一方、Cuが0.70%を超えると、耐食性向上及び固体S析出の抑制効果は飽和する。また、溶接金属の靱性が低下する。従って、Cuは0.03〜0.70%とする。
Alは、鋼製外皮、金属Al、Fe−Al及びAl−Mg合金等により添加され、脱酸剤として作用するとともに溶融中にAl酸化物となってスラグの粘性を高めて、水平すみ肉溶接で溶融プールの後退を抑制し十分なスラグ被包性を保持する作用を有する。Alが0.20%未満では、水平すみ肉溶接でビードが凸状になり上脚側にアンダーカットが発生する一方、Alが0.65%を超えると、水平すみ肉溶接でビード形状に滑らかさがなくなり止端部が膨らんだ形状となる。また、溶融スラグの凝固むらが生じてスラグ剥離性が不良となる。従って、Alは0.20〜0.65%とする。
Mgは、金属Mg、Al−Mg合金等から添加され、強脱酸剤として作用してピットを防止する。Mgが0.05%未満では、脱酸剤としての効果がなくピットが発生する。一方、Mgが0.50%を超えると、アークが荒くなりスパッタ発生量が多くなる。従って、Mgは0.05〜0.50%とする。
Bは、Fe−BやFe−Mn−B等から添加され、高入熱での溶接施工条件で、溶接金属の組織を微細化して靱性を確保するために添加する。Bが0.002%未満では、その効果が不十分となり靱性が低下する。一方、Bが0.012%を超えると、溶接金属の高温割れ感受性が高くなり、クレータ割れ等の高温割れが生じやすくなる。従って、Bの含有量は0.002%〜0.012%とする。
Na化合物、K化合物及びLi化合物は、珪酸ソーダや珪酸カリ、珪酸リチウムからなる水ガラスの固質成分、弗化ソーダや珪弗化カリ、弗化リチウムなどの弗素化合物より添加され、アーク安定剤としての作用だけではなく、スラグ形成剤として溶融スラグの凝固過程の急激な粘性増加を抑えて耐ピット性を高め、平滑なビード形状にする作用がある。Na化合物、K化合物及びLi化合物のNa2O換算値、K2O換算値及びLi2O換算値の1種又は2種以上の合計が0.05%未満では、大粒のスパッタが多発し、水平すみ肉溶接では、ピットやガス溝なども発生しやすく、ビードはごつごつした表面となりビード形状及びビード外観が不良になる。一方、Na化合物、K化合物及びLi化合物のNa2O換算値、K2O換算値及びLi2O換算値の1種又は2種以上の合計が0.20%を超えると、スラグ剥離性が不良で、水平すみ肉溶接では、ビード形状及びビード外観が不良となり、スパッタ発生量も多くなる。従って、Na化合物、K化合物及びLi化合物のNa2O換算値、K2O換算値及びLi2O換算値の1種又は2種以上の合計は0.05〜0.20%とする。
Fは、弗化ソーダや珪弗化カリ、弗化リチウム等より添加され、アークの指向性を高めて安定した溶融プールにするとともにスラグの粘性を調整してビード形状を平滑にする作用並びに耐ピット性を良好にする作用を有する。弗素化合物のF換算値が0.03%未満では、アークが不安定になり、水平すみ肉溶接では、下板側下脚部のなじみ性が不良となる。また、ピットが発生しやすくなる。一方、弗素化合物のF換算値が0.15%を超えると、スラグの粘性が低下してビード上脚部に除去しにくい薄いスラグが残りスラグ剥離性が不良となり、水平すみ肉溶接では、ビード形状は凸形状になる。従って、弗素化合物のF換算値は0.03〜0.15%とする。
Biは、金属Biや酸化Bi等より添加され、スラグ剥離性を向上させ、ビード表面に光沢を出しビード外観を良好にする作用を有する。金属BiとBi酸化物のBi換算値の一方又は両方の合計が0.005%未満では、その効果が得られず、0.035%を超えると、ビード上部のスラグが流れてビード全面をスラグで被包することができなくなり、ビード外観が不良となる。従って、金属BiとBi酸化物のBi換算値の一方又は両方の合計は0.005〜0.035%とする。
Niは、金属NiやFe−Ni等から添加され、前記Mo及びWの1種又は2種とCuとの共存において溶接金属の耐食性の向上及び固体S析出を抑制させる作用を有する。Niが0.05%未満であると、前記効果は得られない。一方、Niが2.5%を超えると、高温割れが生じやすくなる。従って、Niは0.05〜2.5%とする。
Snは金属Snから、Sbは金属Sb、Fe−Sb、アンチモン化マンガン及びFe−Si−Sb等から添加され、前記Mo及びWの1種又は2種とCuとの共存において溶接金属の耐食性の向上及び固体S析出を抑制させる作用を有する。Snが0.01%未満及びSbが0,01%未満の1種又は2種では、前記効果は得られない。一方、Snが0.30超及びSbが0.30%超の1種又は2種では、高温割れが生じやすくなる。従って、Snは0.01〜0.30%及びSbは0.01〜0.30%の1種又は2種とする。なお、好ましくは上限をSn:0.10%以下、Sb:0.10%以下とする。
2 セラミックスタイプの裏当材
Claims (4)
- 鋼製外皮にフラックスを充填してなる原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、
ワイヤの全質量に対する質量%で、
Ti酸化物のTiO2換算値:1.5〜3.5%、
Si酸化物のSiO2換算値:0.1〜0.8%、
Zr酸化物のZrO2換算値:0.50超〜0.80%、
Al酸化物のAl2O3換算値:0.05〜0.70%、
Fe酸化物のFeO換算値:0.1〜1.0%、
C:0.02〜0.09%、
Si:0.35〜0.85%、
Mn:1.5〜3.0%、
Mo:0.03〜0.40%及びW:0.01〜0.40%の1種又は2種、
Cu:0.03〜0.70%、
Al:0.20〜0.65%、
Mg:0.05〜0.50%、
B:0.002〜0.012%、
Na化合物、K化合物及びLi化合物のNa2O換算値、K2O換算値及びLi2O換算値の1種又は2種以上の合計:0.05〜0.20%、
弗素化合物のF換算値:0.03〜0.15%を含有し、
残部は鋼製外皮のFe分、合金鉄中のFe分、鉄粉及び不可避不純物であることを特徴とする原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 - ワイヤ全質量に対する質量%で、
金属BiとBi酸化物のBi換算値の一方又は両方の合計:0.005〜0.035%を更に含有することを特徴とする請求項1に記載の原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 - ワイヤ全質量に対する質量%で、
Ni:0.05〜2.5%を更に含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 - ワイヤ全質量に対する質量%で、
Sn:0.01〜0.30%、Sb:0.01〜0.30%の1種又は2種を更に含有することを特徴とする請求項1乃至3のうち何れか1項に記載の原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
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