JP3154661B2

JP3154661B2 - 低水素系被覆アーク溶接棒

Info

Publication number: JP3154661B2
Application number: JP15251796A
Authority: JP
Inventors: 毅杉野; 統宣佐藤; 則行原
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1996-06-13
Filing date: 1996-06-13
Publication date: 2001-04-09
Anticipated expiration: 2016-06-13
Also published as: JPH09327793A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は低Ｎｉ鋼及び７８０
Ｎ／ｍｍ²級以上の高張力鋼等の低温割れに敏感な鋼材
の溶接に使用するのに好適の低水素系被覆アーク溶接棒
に関し、特に、破壊靱性が良好である低酸素系であっ
て、得られる溶接金属の水素量が５ｍｌ／１００ｇ以下
である超低水素系被覆アーク溶接棒に関する。

【０００２】

【従来の技術】良好な破壊靱性を有する低酸素低水素系
被覆アーク溶接棒に関する研究は従来から実施されてい
る。例えば、被覆剤の鋼心線への被覆率並びに鋼心線及
び被覆剤中の化学成分及びその含有量を規定することに
よって、破壊靱性の向上を図った被覆アーク溶接棒が特
公平８−２９４３１に開示されており、この被覆アーク
溶接棒は、圧力容器等の重要構造物に使用されている。

【０００３】ところで、このような圧力容器等の材料と
して使用される低Ｎｉ鋼及び７８０Ｎ／ｍｍ²級以上の
高張力鋼は、いずれも溶接部にマルテンサイトを晶出す
るものであり、このマルテンサイトが晶出した溶接部
は、水素に起因する低温割れが発生しやすい。従って、
従来より、このような溶接割れ（低温割れ）を防止する
ために、溶接対象物を少なくとも１００℃以上の高温で
予熱することが必要とされている。

【０００４】一方、近時、作業環境の改善と溶接能率の
向上を目的として、低い予熱温度で溶接することができ
る溶接方法の開発が要望されており、一般的な低水素系
被覆アーク溶接棒の分野においては、低い予熱温度であ
っても溶接割れを防止すべく、種々の技術が提案されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
低水素系被覆アーク溶接棒の中でも、特に、溶接金属中
の酸素量を２００ｐｐｍ以下にすることにより破壊靱性
を向上させることができる低酸素系の低水素系被覆アー
ク溶接棒については、上述の予熱温度を低くしても低温
割れを防止できる技術は未だ開発されていない。

【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、予熱温度を低くしても、溶接金属の耐割れ
性を向上させることができると共に、優れた破壊靱性を
得ることができる低酸素超低水素系被覆アーク溶接棒を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る低水素系被
覆アーク溶接棒は、鋼心線に被覆剤が塗布されている低
水素系被覆アーク溶接棒において、溶接棒全重量あたり
の前記被覆剤の被覆率は２６乃至４５重量％であり、前
記鋼心線は、心線全重量あたり、Ｃを０．０５重量％以
下含有すると共に、Ｎが０．００５重量％以下に規制さ
れており、前記被覆剤は、被覆剤全重量あたり、ＣａＣ
Ｏ₃及びＢａＣＯ₃からなる群から選択された少なくとも
１種の金属炭酸塩（ＣＯ₂換算値）：１５乃至２８重量
％、金属フッ化物（Ｆ換算値）：４乃至９重量％、Ｓｉ
Ｏ₂：４乃至９重量％及びＮｉ−Ｍｇ合金（Ｍｇ換算
値）：１．３乃至３．５重量％を含有し、前記被覆剤の
ＣＯ₂源はＣａＣＯ₃及び／又はＢａＣＯ₃であり、Ｍｇ
源はＮｉ−Ｍｇ合金であると共に、４８０乃至５５０℃
で焼成されたものであることを特徴とする。

【０００８】本発明に係る他の低水素系被覆アーク溶接
棒は、鋼心線に被覆剤が塗布されている低水素系被覆ア
ーク溶接棒において、溶接棒全重量あたりの前記被覆剤
の被覆率は２６乃至４５重量％であり、前記鋼心線は、
心線全重量あたり、Ｃを０．０５重量％以下含有すると
共に、Ｎが０．００５重量％以下に規制されており、前
記被覆剤は、被覆剤全重量あたり、ＣａＣＯ₃及びＢａ
ＣＯ₃からなる群から選択された少なくとも１種の金属
炭酸塩（ＣＯ₂換算値）：１５乃至２８重量％、金属フ
ッ化物（Ｆ換算値）：４乃至９重量％、ＳｉＯ₂：４乃
至９重量％並びにＮｉ−Ｍｇ合金及び金属Ｍｇ（Ｍｇ換
算値）：１．３乃至３．５重量％を含有し、前記被覆剤
のＣＯ₂源はＣａＣＯ₃及び／又はＢａＣＯ₃であり、Ｍ
ｇ源はＮｉ−Ｍｇ合金及び金属Ｍｇであり、前記金属Ｍ
ｇは１重量％以下に規制されていると共に、４８０乃至
５５０℃で焼成されたものであることを特徴とする。

【０００９】これらの低水素系被覆アーク溶接棒は、前
記ＳｉＯ₂に加えて、ＴｉＯ₂：３重量％以下、Ａｌ
₂Ｏ₃：２重量％以下、ＺｒＯ₂：２重量％以下及び前記
ＳｉＯ₂からなる群から選択された少なくとも１種の酸
性酸化物をＳｉＯ₂との総量で１２重量％以下含有する
ことが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】高強度溶接金属において、良好な
靱性を得るためには、以下に示す条件が必須となる。即
ち、第１に、靱性を低下させる元素である溶接金属中の
Ｎの含有量を０．００８重量％以下にすること、第２
に、溶接金属中のＣ含有量を０．０６重量％以下とし
て、低炭素組織とすること、第３に溶接金属中の酸素量
を２００ｐｐｍ以下とすることが必要である。

【００１１】そこで、本願発明者等がこれらの条件を満
足する溶接金属を得ることができる被覆アーク溶接棒に
ついて種々実験研究を重ねた結果、以下に示す手段が有
効であることを見い出した。先ず、溶接金属中のＮ含有
量を０．００８重量％以下に保つために、被覆アーク溶
接棒の心線中のＮ含有量を０．００５重量％以下に規制
すると共に、被覆剤中のＣＯ₂を８重量％以上、被覆率
を２６乃至４５重量％に規定する。

【００１２】また、溶接金属中のＣ含有量を０．０６重
量％以下に保つために、心線中のＣ含有量を０．０５重
量％以下とする。更に、溶接金属中の酸素量を２００ｐ
ｐｍ以下にするために、被覆剤中にその含有量が１．３
重量％以上となるようにＭｇを含有させると共に、酸性
酸化物の合計を１２重量％以下とする。

【００１３】また、本願発明者等は、高張力鋼、例え
ば、９５０Ｎ／ｍｍ²級の溶接金属において、作業環境
及び溶接能率を考慮した予熱温度、即ち、７５℃程度の
予熱温度で溶接割れを防止することができる溶接金属を
得るためには、溶接金属中の水素量をガスクロマトグラ
フ法における測定値で、５ｍｌ／１００ｇ以下に保つこ
とが必要であることを見い出した。

【００１４】そして更に、上述の被覆アーク溶接棒にお
いて、溶接金属中の水素量を５ｍｌ／１００ｇ以下にす
るために、以下に示す手段が有効であることを見い出し
た。即ち、被覆剤中のＣＯ₂を１５重量％以上とするこ
と、被覆剤中に含有させる金属炭酸塩の種類をＣａＣＯ
₃及びＢａＣＯ₃に限定すること、高温焼成時に分解しや
すく、分解生成物が強い親水性を有するＭｇＣＯ₃及び
分解温度が低いＭｎＣＯ₃を含有しないことが有効であ
る。また、Ｍｇ源をＮｉ−Ｍｇ合金のみ、又はＮｉ−Ｍ
ｇ合金及び１重量％以下に規制された金属Ｍｇに限定
し、活性が強いと共に、高温焼成時に酸化するか、又は
被覆剤の結合力を低下させる成分であるＭｇＳｉ₂、Ａ
ｌ−Ｍｇ合金及び１重量％を超える金属Ｍｇを含有しな
いことも有効である。更に、被覆率を２６重量％以上と
し、溶接棒の焼成温度を４８０乃至５５０℃とすること
も有効である。

【００１５】以下、本発明における低水素系被覆アーク
溶接棒について、更に説明する。先ず、被覆アーク溶接
棒の焼成温度の限定理由について説明する。

【００１６】焼成温度：４８０乃至５５０℃ 従来の被覆アーク溶接棒は約４５０℃の温度で焼成され
ているが、本発明においては、溶接棒の焼成温度を４５
０℃よりも高温とすることにより、溶接棒の被覆剤中の
水素量を更に一層低減して、溶接金属中の水素量を低減
させる。溶接棒の焼成温度が４８０℃未満であると、ガ
スクロマトグラフ法により測定される溶接金属の水素量
が５ｍｌ／１００ｇを超えるので、耐割れ性が低下し、
高強度鋼、特に、９５０Ｎ／ｍｍ²級の高張力鋼の溶接
用としては好ましくない。一方、溶接棒の焼成温度が５
５０℃を超えると、ＣａＣＯ₃が分解し始めると共に、
脱酸剤、特に、Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ及びＦｅ−Ｓｉ等が酸
化し、更に、心線と被覆剤との密着性が低下して、被覆
剤の脱落現象が発生する。従って、溶接棒の焼成温度は
４８０乃至５５０℃とする。

【００１７】次に、鋼心線中に含有される化学成分及び
組成限定理由について説明する。

【００１８】Ｃ：０．０５重量％以下鋼心線中のＣが心線全重量あたり０．０５重量％を超え
ると、溶接金属中のＣが０．０６重量％を超えて、高炭
素マルテンサイトを生成するので靱性が低下する。ま
た、高温割れも発生しやすくなる。従って、心線全重量
あたりの心線中のＣは０．０５重量％以下に規制する。

【００１９】Ｎ：０．００５重量％以下鋼心線中の不可避的不純物であるＮが心線全重量あたり
０．００５重量％を超えると、溶接金属中のＮが０．０
０８重量％を超えて、内部歪みが増加するので靱性が低
下する。従って、心線全重量あたりの心線中のＮは０．
００５重量％以下に規制する。

【００２０】なお、鋼心線は通常、炭素鋼心線である
が、必要に応じて、Ｓｉ、Ｍｎ及びＴｉ等の脱酸性元素
並びにＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｂ及びＶ等の元素を
添加することができる。

【００２１】次いで、被覆剤中に含有される化学成分及
び組成限定理由について説明する。

【００２２】金属炭酸塩（ＣＯ₂換算値）：１５乃至２
８重量％金属炭酸塩は、溶接金属中のＮ及び水素量を低減させる
ことができる成分である。被覆剤中の金属炭酸塩がＣＯ
₂換算値で被覆剤全重量あたり１５重量％未満である
と、溶接金属中の水素量を５ｍｌ／１００ｇ以下、Ｎ含
有量を０．００８重量％以下にすることができないの
で、良好な耐割れ性及び靱性を得ることができない。一
方、被覆剤中の金属炭酸塩がＣＯ₂換算値で２８重量％
を超えると、スラグの粘性が過度となるので、立向溶接
が困難になる。従って、被覆剤全重量あたりの被覆剤中
の金属炭酸塩は、ＣＯ₂換算値で１５乃至２８重量％と
する。

【００２３】なお、例えば、ＣＯ₂源として、分解開始
温度が約４００℃であるＭｇＣＯ₃を使用すると、本発
明において規定する焼成温度の範囲内において、その分
解量が増加してしまう。そして、その分解生成物である
ＭｇＯは、極めて親水性が強い物質であるため、大気中
の水分と結合して水酸化物を生成し、溶接金属中の水素
量を増加させる。また、ＭｎＣＯ₃についても同様に、
分解開始温度が低いので、ＣＯ₂源とすることはできな
い。従って、ＣＯ₂源としては、ＣａＣＯ₃及びＢａＣＯ
₃からなる群から選択された少なくとも１種の金属炭酸
塩に限定する。

【００２４】金属フッ化物（Ｆ換算値）：４乃至９重量
％金属フッ化物は、スラグの粘性を調整して、良好な溶接
作業性を得ることができる成分である。被覆剤中の金属
フッ化物がＦ換算値で被覆剤全重量あたり４重量％未満
であると、スラグの粘性が高くなりすぎてビード形状が
劣化する。一方、被覆剤中の金属フッ化物がＦ換算値で
９重量％を超えると、アークが不安定になるので望まし
くない。従って、被覆剤全重量あたりの被覆剤中の金属
フッ化物は、Ｆ換算値で４乃至９重量％とする。なお、
金属フッ化物としては、ＣａＦ₂、ＢａＦ₂及びＡｌＦ₃
等がある。

【００２５】ＳｉＯ₂：４乃至９重量％被覆剤中には、粘結剤及びスラグ造滓剤として酸性酸化
物であるＳｉＯ₂を添加する必要がある。被覆剤中のＳ
ｉＯ₂が被覆剤全重量あたり９重量％を超えると、スラ
グがガラス状になって、スラグの剥離性が劣化してしま
う。一方、被覆剤中のＳｉＯ₂が被覆剤全重量あたり４
重量％未満であると、粘結剤としての効果を得ることが
できない。従って、被覆剤全重量あたりの被覆剤中のＳ
ｉＯ₂は４乃至９重量％とする。

【００２６】Ｍｇ（換算値）：１．３乃至３．５重量％Ｍｇは溶接金属中の酸素を低減させる効果が極めて大き
い元素である。被覆剤中のＭｇ（換算値）が被覆剤全重
量あたり１．３重量％未満であると、溶接金属中の酸素
量を２００ｐｐｍ以下にすることが困難になるので、靱
性が低下する。一方、被覆剤中のＭｇ（換算値）が３．
５重量％を超えると、アークの拡がりが劣化して溶接が
困難になる。従って、被覆剤全重量あたりの被覆剤中の
Ｍｇ（換算値）は１．３乃至３．５重量％とする。

【００２７】なお、Ｍｇ源として、Ｎｉ−Ｍｇ合金以外
の他のＭｇ合金、例えば、ＭｇＳｉ₂又はＡｌ−Ｍｇ合
金等を使用すると、水ガラスとの反応性が強いので生産
性が低下する。また、本発明において規定する焼成温度
の範囲内において、これらの合金の一部が酸化してしま
い、作業性が劣化する等の問題点が発生する。また、Ｍ
ｇ源として、金属Ｍｇを１重量％を超えて添加すると、
水ガラスとの反応が顕著になるため、高温焼成によって
被覆剤と心線との密着性が低下して、被覆剤の脱落現象
が発生する。従って、被覆剤中に供給されるＭｇ源とし
ては、Ｎｉ−Ｍｇ合金のみ、又はＮｉ−Ｍｇ合金及び金
属Ｍｇに限定し、金属Ｍｇが含有される場合、その含有
量は１重量％以下とする。

【００２８】ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃及びＺｒＯ₂からなる群
から選択された少なくとも１種の酸性酸化物とＳｉＯ₂
との総量：１２重量％以下被覆剤中には、スラグ造滓剤としてＳｉＯ₂の他に、酸
性酸化物であるＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃及びＺｒＯ₂等を添加
することができる。被覆剤中のＳｉＯ₂を含むＴｉＯ₂、
Ａｌ₂Ｏ₃及びＺｒＯ₂等の酸性酸化物の総量が、被覆剤
全重量あたり１２重量％を超えると、スラグの塩基度が
不足して、溶接金属の酸素量を２００ｐｐｍ以下にする
ことが困難となるので、靱性が低下する。従って、被覆
剤中にＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃及びＺｒＯ₂等の酸性酸化物を
添加する場合、被覆剤全重量あたりのＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ
₃及びＺｒＯ₂からなる群から選択された１種又は２種以
上の酸性酸化物とＳｉＯ₂とのの総量は１２重量％以下
とする。

【００２９】なお、本発明においては、被覆剤中の各酸
性酸化物の含有量についても、規定する必要がある。各
酸性酸化物の含有量の限定理由について以下に示す。

【００３０】ＴｉＯ₂：３重量％以下被覆剤中には、スラグ造滓剤として酸性酸化物であるＴ
ｉＯ₂を添加することができる。被覆剤中のＴｉＯ₂が被
覆剤全重量あたり３重量％を超えると、スラグの粘性が
低下して、作業性が劣化する。従って、被覆剤中にＴｉ
Ｏ₂を添加する場合は、被覆剤全重量あたりのＴｉＯ₂は
３重量％以下とする。

【００３１】Ａｌ₂Ｏ₃：２重量％以下被覆剤中には、スラグ造滓剤として酸性酸化物であるＡ
ｌ₂Ｏ₃を添加することができる。被覆剤中のＡｌ₂Ｏ₃が
被覆剤全重量あたり２重量％を超えると、スラグがガラ
ス状になって、スラグの剥離性が劣化してしまう。従っ
て、被覆剤中にＡｌ₂Ｏ₃を添加する場合は、被覆剤全重
量あたりのＡｌ₂Ｏ₃は２重量％以下とする。

【００３２】ＺｒＯ₂：２重量％以下被覆剤中には、スラグ造滓剤として酸性酸化物であるＺ
ｒＯ₂を添加することができる。被覆剤中のＺｒＯ₂が被
覆剤全重量あたり２重量％を超えると、スラグがガラス
状になって、スラグの剥離性が劣化してしまう。従っ
て、被覆剤中にＺｒＯ₂を添加する場合は、被覆剤全重
量あたりのＺｒＯ₂は２重量％以下とする。

【００３３】本発明においては、被覆剤中に上記成分の
他に、脱酸剤、合金及びスラグ剤等を添加することがで
きる。脱酸剤としては、金属Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−
Ｓｉ及びＦｅ−Ｔｉ等、通常使用されている脱酸剤を使
用することができる。合金成分としては、溶接金属の強
度を調整するために添加することができ、通常使用され
ているＣｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｂ及びＶ等の合金を使用す
ることができ、これらを単体金属として添加することも
できる。

【００３４】また、スラグ造滓剤としては、上記酸性酸
化物の他に、粘性の調整を目的としてＭｇＯ及びＣａＯ
等を添加することができる。なお、粘結剤としては、ケ
イ酸カリウム及びケイ酸ナトリウム等が使用される。但
し、結晶水を含有するケイ酸塩、例えば、マイカ、タル
ク、セリサイト等は水素量を増加させるので、実質的に
は含有しないことが好ましい。

【００３５】更に、被覆アーク溶接棒の被覆率の限定理
由について説明する。

【００３６】被覆率：２６乃至４５重量％被覆アーク溶接棒の被覆率は、数式（（被覆剤の重量／
溶接棒全重量）×１００）により算出される。この被覆
率が２６重量％未満であると、シールド不足となり、溶
接金属中のＮ含有量及び水素量が増加するので、溶接金
属の靱性及び耐割れ性が低下する。一方、被覆率が４５
重量％を超えると、アーク長が長くなり、アーク切れが
発生する。従って、被覆アーク溶接棒の被覆率は２６乃
至４５重量％とする。

【００３７】

【実施例】以下、本発明に係る低水素系被覆アーク溶接
棒の実施例について、その比較例と比較して具体的に説
明する。

【００３８】先ず、下記表１及び２に示す組成を有する
心線に種々の化学成分を有する被覆剤を塗布して被覆ア
ーク溶接棒を作製し、これらの溶接棒の生産性を評価し
た。なお、本実施例においては、心線の直径を４ｍｍと
した。被覆剤中のＭｇ源の化学成分を下記表３に示し、
各実施例及び比較例において使用した心線、被覆剤の被
覆率、溶接棒の焼成温度及び被覆剤中の化学成分を下記
表４乃至１５に示す。但し、表中のＮｉ換算値とは、Ｎ
ｉ−Ｍｇ合金中のＮｉも含まれており、表中のその他の
成分としては、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、ＣａＯ、ＦｅＯ、Ｌｉ
₂Ｏ及びＴｉ等がある。

【００３９】次いで、この被覆アーク溶接棒を使用して
溶接し、溶接作業性を評価すると共に、得られた溶接金
属中の水素量及び酸素量を測定し、更に、溶接金属の機
械的性能を評価した。本実施例においては、溶接母材と
して、Ｘ開先が形成された板厚が２５ｍｍである鋼板を
使用し、この鋼板を７５℃の温度で予熱した後、開先部
に対して立向溶接姿勢で溶接入熱を３０ｋＪ／ｃｍとし
て溶接した。このとき、鋼板として、実施例Ｎｏ．１乃
至３は７８０Ｎ／ｍｍ²級高張力鋼を使用し、実施例Ｎ
ｏ．４乃至９及び比較例は９５０Ｎ／ｍｍ²級高張力
鋼、実施例Ｎｏ．１０乃至１３は５５０Ｎ／ｍｍ²級
３．５％Ｎｉ鋼を使用した。

【００４０】なお、溶接金属中の水素量はＪＩＳＺ３
１１８に準じて測定した。なお、機械的性能は溶接金属
の耐力、引張強さ、靱性等により評価した。溶接金属の
耐力及び引張強さは、得られた溶接金属から引張試験片
を採取して、０．２％伸びに対する荷重を測定すると共
に、最大引張強さを測定することにより評価した。ま
た、２ｍｍのＶノッチを有するシャルピー衝撃試験片を
採取して衝撃試験を実施し、破面遷移温度を測定するこ
とにより靱性を評価すると共に、ＢＳ（英国規格）５７
６２に準じて−１０℃におけるＣＴＯＤ（Crack Tip Op
ening Displacement )を測定した。

【００４１】これらの評価結果を下記表１６乃至２１に
示す。なお、表中の被覆アーク溶接棒の生産性の評価結
果欄において、○（良好）は粘結剤との反応性がなく、
高温焼成によって分解、酸化及び反応が生じないと共
に、高温焼成後に被覆剤の脱落を生じないもの、×（不
良）は粘結剤と著しく反応し、被覆剤がふくれ現象又は
割れを発生するもの、焼成時に著しく分解又は酸化する
もの、又は焼成後に被覆剤の脱落現象が発生するもので
あることを示し、△（やや不良）は不良であると評価さ
れる少なくとも１つの現象が、その程度が軽微であって
も発生するものであることを示す。また、溶接作業性の
評価結果欄において、○は良好、△はやや不良、×は不
良であることを示す。

【００４２】

【表１】但し、−は添加していないことを示す。

【００４３】

【表２】

【００４４】

【表３】

【００４５】

【表４】

【００４６】

【表５】

【００４７】

【表６】

【００４８】

【表７】

【００４９】

【表８】

【００５０】

【表９】

【００５１】

【表１０】

【００５２】

【表１１】

【００５３】

【表１２】

【００５４】

【表１３】

【００５５】

【表１４】

【００５６】

【表１５】

【００５７】

【表１６】

【００５８】

【表１７】

【００５９】

【表１８】

【００６０】

【表１９】

【００６１】

【表２０】

【００６２】

【表２１】

【００６３】上記表１、２及び４乃至２１に示すよう
に、実施例Ｎｏ．１乃至１３は心線及び被覆剤中の化学
成分、被覆率並びに焼成温度が本発明の範囲内であるの
で、生産性及び溶接作業性が優れていると共に、溶接金
属中の水素量及び酸素量が十分に低減されているので、
強度及び靱性が優れたものとなった。

【００６４】一方、比較例Ｎｏ．１４は心線中のＣ含有
量が本発明範囲の上限を超えており、比較例Ｎｏ．１５
は心線中のＮ含有量が本発明範囲の上限を超えているの
で、いずれも靱性が低下した。比較例Ｎｏ．１６は被覆
剤中の金属炭酸塩のＣＯ₂換算値が本発明範囲の下限未
満であるので、溶接金属中の水素量が高くなった。従っ
て、溶接割れを防止するために１００℃以上の予熱が必
要となるので、好ましくない。比較例Ｎｏ．１７は被覆
剤中の金属炭酸塩のＣＯ₂換算値が本発明範囲の上限を
超えており、比較例Ｎｏ．１８は被覆剤中のＦ換算値が
本発明範囲の下限未満であるので、ビード形状が凸状と
なり、その後の評価試験を中止した。

【００６５】比較例Ｎｏ．１９は被覆剤中のＦ換算値が
本発明範囲の上限を超えているので、アークが不安定と
なった。比較例Ｎｏ．２０は被覆剤中のＭｇが本発明範
囲の下限未満であるので、溶接金属の酸素量が高くな
り、良好な靱性を得ることができなかった。比較例Ｎ
ｏ．２１は被覆剤中のＭｇが本発明範囲の上限を超えて
いるので、溶接が困難となり、評価試験を中止した。比
較例Ｎｏ．２２は強度及び靱性は良好であるが、被覆剤
中の金属Ｍｇが本発明範囲の上限を超えているので、生
産性が低下すると共に、溶接中に被覆剤の脱落が発生し
て作業性が劣化した。比較例Ｎｏ．２３及び２４はＭｇ
源としてＭｇＳｉ₂又はＡｌ−Ｍｇ合金を使用している
ので、いずれも水ガラスとの反応性が強くなって生産性
が低下すると共に、作業性が著しく劣化した。

【００６６】比較例Ｎｏ．２５、２７及び２８は被覆剤
中のＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃又はＺｒＯ₂が、夫々、本発明範
囲の上限を超えているので、スラグの剥離性が悪くなっ
て、作業性が劣化した。また、比較例Ｎｏ．２６は被覆
剤中のＴｉＯ₂が本発明範囲の上限を超えているので、
ビード形状が凸状となって、溶接作業性が劣化した。比
較例Ｎｏ．２９は酸性酸化物の合計量が本発明範囲の上
限を超えているので、溶接金属中の酸素量が高くなり、
靱性が低下した。比較例Ｎｏ．３０及び３１は被覆剤中
にＭｇＣＯ₃が添加されているので、水素量が高い値と
なった。従って、溶接割れを防止するために１００℃以
上の予熱が必要となるので、機械的性能の評価試験は実
施しなかった。

【００６７】比較例Ｎｏ．３２は被覆率が本発明範囲の
下限未満であるので、水素量が高い値となり、１００℃
以上の予熱を必要とするとと共に、溶接作業性が劣化し
た。比較例Ｎｏ．３３は被覆率が本発明範囲の上限を超
えているので、アーク切れが発生し、作業性が劣化し
た。比較例Ｎｏ．３４は焼成温度が本発明範囲の下限未
満であるので、水素量が高い値となった。従って、溶接
割れを防止するために１００℃以上の予熱が必要となる
ので、好ましくない。比較例Ｎｏ．３５は焼成温度が本
発明範囲の上限を超えているので、脱酸剤が酸化すると
共に、溶接中に被覆剤の脱落が発生して作業性が著しく
劣化した。

【００６８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
低水素系被覆アーク溶接棒の被覆率及び焼成温度を規定
すると共に、心線及び被覆剤中の化学成分及びその含有
量を規定しているので、低い予熱温度であっても、得ら
れる溶接金属の耐割れ性を向上させることができると共
に、優れた破壊靱性を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特公平６−9756（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 35/365 B23K 35/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼心線に被覆剤が塗布されている低水素
系被覆アーク溶接棒において、溶接棒全重量あたりの前
記被覆剤の被覆率は２６乃至４５重量％であり、前記鋼
心線は、心線全重量あたり、Ｃを０．０５重量％以下含
有すると共に、Ｎが０．００５重量％以下に規制されて
おり、前記被覆剤は、被覆剤全重量あたり、ＣａＣＯ₃
及びＢａＣＯ₃からなる群から選択された少なくとも１
種の金属炭酸塩（ＣＯ₂換算値）：１５乃至２８重量
％、金属フッ化物（Ｆ換算値）：４乃至９重量％、Ｓｉ
Ｏ₂：４乃至９重量％及びＮｉ−Ｍｇ合金（Ｍｇ換算
値）：１．３乃至３．５重量％を含有し、前記被覆剤の
ＣＯ₂源はＣａＣＯ₃及び／又はＢａＣＯ₃であり、Ｍｇ
源はＮｉ−Ｍｇ合金であると共に、４８０乃至５５０℃
で焼成されたものであることを特徴とする低水素系被覆
アーク溶接棒。
【請求項２】前記ＳｉＯ₂に加えて、ＴｉＯ₂：３重量
％以下、Ａｌ₂Ｏ₃：２重量％以下及びＺｒＯ₂：２重量
％以下からなる群から選択された少なくとも１種の酸性
酸化物をＳｉＯ₂との総量で１２重量％以下含有するこ
とを特徴とする請求項１に記載の低水素系被覆アーク溶
接棒。
【請求項３】鋼心線に被覆剤が塗布されている低水素
系被覆アーク溶接棒において、溶接棒全重量あたりの前
記被覆剤の被覆率は２６乃至４５重量％であり、前記鋼
心線は、心線全重量あたり、Ｃを０．０５重量％以下含
有すると共に、Ｎが０．００５重量％以下に規制されて
おり、前記被覆剤は、被覆剤全重量あたり、ＣａＣＯ₃
及びＢａＣＯ₃からなる群から選択された少なくとも１
種の金属炭酸塩（ＣＯ₂換算値）：１５乃至２８重量
％、金属フッ化物（Ｆ換算値）：４乃至９重量％、Ｓｉ
Ｏ₂：４乃至９重量％並びにＮｉ−Ｍｇ合金及び金属Ｍ
ｇ（Ｍｇ換算値）：１．３乃至３．５重量％を含有し、
前記被覆剤のＣＯ₂源はＣａＣＯ₃及び／又はＢａＣＯ₃
であり、Ｍｇ源はＮｉ−Ｍｇ合金及び金属Ｍｇであり、
前記金属Ｍｇは１重量％以下に規制されていると共に、
４８０乃至５５０℃で焼成されたものであることを特徴
とする低水素系被覆アーク溶接棒。
【請求項４】前記ＳｉＯ₂に加えて、ＴｉＯ₂：３重量
％以下、Ａｌ₂Ｏ₃：２重量％以下及びＺｒＯ₂：２重量
％以下からなる群から選択された少なくとも１種の酸性
酸化物をＳｉＯ₂との総量で１２重量％以下含有するこ
とを特徴とする請求項３に記載の低水素系被覆アーク溶
接棒。