JP3481146B2 - ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents
ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶接金属の耐食性
及び耐隙間腐食性に優れた窒素含有量の高いオーステナ
イト系ステンレス鋼及び二相ステンレス鋼の溶接に使用
され、ブローホール等の溶接欠陥の発生が無く、優れた
溶接作業性を有するステンレス鋼溶接用フラックス入り
ワイヤに関する。 【０００２】 【従来の技術】ＳＵＳ３０４Ｎ２、ＳＵＳ３０４ＬＮ、
ＳＵＳ３１６ＬＮ、ＳＵＳ３１７ＬＮＳＵＳ３２９Ｊ３
Ｌ、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌのような窒素含有量の高いオー
ステナイト系ステンレス鋼や二相ステンレス鋼は、優れ
た耐食性及び強度特性を持つステンレス鋼である。耐孔
食性、耐隙間腐食性が要求される化学プラント機器や油
井、ガス井等の耐食材料として、また、強度も高いこと
から、建築や車両等の構造材としても用いられている。
これらの溶接に使用される材料には、母材と同等の溶接
金属性能と良好な溶接作業性が求められる。溶接材料の
中でも高能率に溶接できるフラックス入りワイヤが多く
使用されるようになり特にその要求が高い。しかし、窒
素含有量の高いステンレス鋼を従来のオーステナイト系
ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤを用いて溶接
した場合、溶接直後にスラグが飛散したり、一部が溶接
ビードに焼き付いて残るという問題がある。これは溶接
作業能率を著しく低下させるばかりでなく、スラグが飛
散するため安全面においても問題であった。 【０００３】この課題を解決する高窒素ステンレス鋼の
溶接を対象とした特開平８−１１８０７１号公報や特開
平９−２３９５８６号公報に記載のフラックス入りワイ
ヤがあるが、アーク安定性、スパッタ発生量、ビード形
状、スラグの被包性及び剥離性、スラグの耐飛散性等の
溶接作業性は十分ではなく、窒素による溶接金属中のブ
ローホール等の溶接欠陥に対しても完全に解決されてい
なかった。そこで、これらの問題を解決するステンレス
鋼溶接用フラックス入りワイヤの開発が強く要望されて
いた。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、窒素含有量
の高いステンレス鋼の溶接において溶接欠陥の発生が無
く、アーク安定性、スパッタ発生量、ビード形状、スラ
グの被包性及び剥離性、スラグの耐飛散性等の優れた溶
接作業性を有するステンレス鋼溶接用フラックス入りワ
イヤを提供することを目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために、ワイヤ外皮のＮ量と充填フラックス
のスラグ剤成分とスラグ剤量を調整することに着目し
て、スラグ剤成分の組成とスラグ剤量について種々検討
した。その結果、窒素含有量の高いステンレス鋼の溶接
において、アーク安定性、スパッタ発生量、ビード形
状、スラグの被包性及び剥離性、スラグの耐飛散性等の
溶接作業性が優れ、窒素による溶接金属中のブローホー
ル等の溶接欠陥のないステンレス鋼溶接用フラックス入
りワイヤを見いだした。 【０００６】すなわち、本発明の要旨は、ステンレス鋼
製外皮内にフラックスを充填してなるステンレス鋼溶接
用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ外皮のＮ含有
量が０．１９重量％以下で、充填フラックスはワイヤ全
重量に対して重量％でＴｉＯ 2 ：３．２〜７．５％、Ｓ
ｉＯ 2 ：１．０〜４．０％、Ａｌ 2 Ｏ 3 ：０．１〜１．６
％、ＭｇＯ：０．１５〜１．０％、金属弗化物（Ｆ換算
値）：０．３〜１．１７％、Ｋ化合物（Ｋ換算値）：
０．３〜０．７３％、Ｎ化合物（Ｎ換算値）：０．１１
％以下を含有し、不可避不純物としてのＺｒＯ 2 ：０．
０８％以下（０％を含む）、かつスラグ剤成分の合計
が、５．３〜１２．５重量％、さらにワイヤ全重量に対
してワイヤ外皮に含有するＮとフラックスに含まれるＮ
化合物（Ｎ換算値）の合計が０．０７〜０．２４重量％
であることを特徴とするステンレス鋼溶接用フラックス
入りワイヤにある。 【０００７】 【発明の実施の形態】以下に本発明のステンレス鋼溶接
用フラックス入りワイヤの各成分の限定理由について説
明する。 【０００８】充填フラックス中のＴｉＯ 2 は、アークを
安定にし、被包性及び剥離性の良いスラグを形成し、さ
らには耐飛散性の良いスラグを形成するが、３．２％未
満ではその効果は発揮されず、７．５％を超えるとスラ
グの流動性が劣化し、ビード形状が不良となる。また、
スパッタが発生しやすくなるばかりか、スラグ巻き込み
欠陥が発生しやすくなる。ＴｉＯ 2 としては、ルチー
ル、チタンスラグ、イルミナイト、チタン酸カリ、チタ
ン酸ソーダ等が使用できる。 【０００９】ＳｉＯ 2 は、スラグの流動性調整に必要な
成分で、ビード形状を良化させる成分であるが、１．０
％未満ではスラグの流動性が悪くビード形状が不良とな
り、４．０％を超えると、スラグが流れやすくなり、ス
ラグ剥離性及びビード形状が不良となる。さらに、スラ
グの耐飛散性が劣化する。ＳｉＯ 2 としては、硅砂、硅
石の他、カリ長石等が使用できる。 【００１０】Ａｌ 2 Ｏ 3 はスラグの流動性を調整してビー
ド形状を良好とする成分であるが、０．１％未満ではス
ラグが流れやすいためスラグの被包性が悪く、スラグの
剥離性が低下すると共にビード形状が不良となる。１．
６％を超えると、スラグの粘性が低下し、スラグの被包
性が悪くビード形状が不良となる。Ａｌ 2 Ｏ 3 としては、
アルミナ、カリ長石等が使用できる。 【００１１】ＭｇＯはスラグの流動性及びスラグの凝固
温度調整に必要な成分であり、ビード形状を良好とする
成分である。ＭｇＯが０．１５％未満ではスラグの流動
性が悪くビード形状が不良となる。１．０％を超えると
スラグが流れやすくなり溶接ビード表面に均一に被包せ
ず、スラグの被包性及び剥離性が劣化すると共に、スパ
ッタ発生量も増加し、溶接作業性を劣化させる。また、
スラグ巻き込みが発生しやすくなる。 【００１２】金属弗化物は、耐ピット性を向上させ、ス
ラグの融点を調整しスラグの被包性及び剥離性を向上さ
せるが、Ｆ換算値で０．３％未満ではピットが発生した
り、スラグの被包性及び剥離性が劣化し、１．１７％を
超えるとスラグの融点が著しく低下し、スラグの被包性
が劣化する。また、弗素ガス発生に伴いヒュームが多量
に発生する。金属弗化物はＬｉＦ、ＭｇＦ 2 、ＡｌＦ 2 、
Ｋ 2 Ｚｒ 2 Ｆ 6 等が使用でき、いずれの金属弗化物を使用
しても同様な効果が得られる。 【００１３】Ｋ化合物は、アークを安定にするために添
加する。特に本発明においてはＴｉＯ 2 の比率が高く、
溶滴が大きくなりスパッタ発生量が増加するのを抑制す
る。また、スラグの流動性を調整してビード形状を良好
にする成分であるが、Ｋ換算値で０．３％未満ではアー
クが不安定となりスパッタ発生量は増加し、０．７３％
を超えるとアークの吹き付け力が強くなりすぎてスパッ
タ発生量が増加し、また、スラグが流れやすくなりスラ
グの被包性が劣化してスラグ剥離性が不良となる。Ｋ化
合物は酸化カリウム、フッ化ジルコンカリ、ケイフッ化
カリウム等が使用できる。 【００１４】Ｎは強度を高めるとともに、強力なオース
テナイト生成元素であり、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏと共存の形
で高い耐食性を得るのに効果的である。ワイヤ全重量に
対してワイヤ外皮に含有するＮとフラックスに含まれる
Ｎ化合物（Ｎ換算値）の合計が０．０７％未満ではその
効果は発揮されず、０．２４％を超えると強度、耐食性
を向上させる効果は飽和するばかりか、ブローホールが
発生する。この場合、フラックスに含まれるＮ化合物
（Ｎ換算値）が０．１１％を超えると溶接金属中にブロ
ーホールが発生し、さらにスパッタ発生量が増加し、溶
接作業性を著しく劣化させる。ワイヤ外皮のＮ含有量が
０．１９％を超えると外皮が硬くなりワイヤの伸線性が
著しく劣化し製造工程において焼鈍回数の増加や、ワイ
ヤ断線が多発して生産性が著しく低下する。 【００１５】ワイヤ外皮のＮ含有量が少ないと、フラッ
クスからＮ化合物を多量添加しなければならないが、フ
ラックスから多量にＮ化合物を添加するとスパッタ発生
量の増加を招き、溶接金属にブローホールが発生する。
また、溶接金属中へのＮの歩留まりが不安定となり、安
定した溶接金属を得られない場合がある。従って、ワイ
ヤ外皮のＮ含有量は０．０２％以上とすることが望まし
い。フラックス中のＮ化合物は、窒化金属マンガン、窒
化フェロマンガン、窒化クロム等が使用できる。 【００１６】ＺｒＯ 2 はＮと化合物を生成しビード表面
にスラグが噛み込みスラグの剥離性を著しく劣化する。
従って、本発明はＺｒＯ 2 は極力含有させないようにす
ることがポイントの一つであり、ＺｒＯ 2 含有量は０％
を含む、０．０８％以下とする。 【００１７】また、充填フラックスは溶接する鋼板によ
って合金成分を調整する。調整剤としてＮｉ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ａｌ、ステンレス
粉等を用いる。さらに原材料粒度、フラックス成分、充
填方法等に応じて固着剤によって造粒して用いることも
あるが、その場合には固着剤からもたらされる成分、例
えば水ガラスの場合では、ＳｉＯ 2 、Ｎａ 2 Ｏ、Ｋ 2 Ｏ等
が増加することをあらかじめ考慮してスラグ剤量が５．
０〜１２．５％になるように原料配合を行うことが必要
である。 【００１８】本発明におけるスラグ剤成分とは、酸化
物、弗化物等の非金属成分、不純物としてのＰ、Ｓ等を
意味するものであるが、合金成分を調整する調整剤等を
も含むこともある。スラグ剤合計がワイヤ全重量に対し
て５．３％未満であると、スラグ量が不足し、ビード全
体を覆うことができず、スラグの被包性が劣化し、ビー
ド形状、スラグ剥離性が悪くなる。さらに、スラグの耐
飛散性が劣化する。１２．５％を超えるとスラグ量が過
剰となりスパッタ発生量が増加する。さらに、スラグ巻
き込みなどの溶接欠陥が発生しやすくなる。 【００１９】本発明のフラックス入りワイヤとは、図１
のａ〜ｄにその例を示す様な断面形状のワイヤで、オー
ステナイト系のステンレス鋼のパイプあるいは帯鋼から
成る外皮１に、充填フラックス２を被包したもので、同
図ａに示す様な継ぎ目のないもの、あるいは同図ｂ〜ｄ
の如く継ぎ目３を有するものでもよい。 【００２０】 【実施例】表１に示す成分のオーステナイト系ステンレ
ス鋼のパイプ及び帯鋼を用い、表２、表３及び表４に示
すフラックスをワイヤ全重量に対して１９〜２８％充填
して、ワイヤ径１．２ｍｍφのステンレス鋼溶接用フラ
ックス入りワイヤを製造した。なお、パイプは所定の充
填率にフラックスが入る径まで管引きした後、フラック
スを振動充填させた。表２、表３及び表４においてワイ
ヤＮｏ．１〜１９が本発明例のフラックス入りワイヤ、
Ｎｏ．２０〜３９が比較例である。 【００２１】溶接試験は、電流２００Ａ（ＤＣＥＰ）、
電圧３１Ｖ、溶接速度３５ｃｍ／ｍｉｎ、シールドガス
は１００％ＣＯ 2 ：２５ｌ／ｍｉｎの溶接条件で行っ
た。 【００２２】試験鋼板は、ワイヤＮｏ．４、Ｎｏ．５に
ついては表１に示す成分のＳＵＳ３０４Ｎ２鋼板それ以
外のワイヤはＳＵＳ３２９Ｊ３Ｌ鋼板を用いてＴ字型に
組み立て、片側１パス水平すみ肉溶接を行い溶接作業性
を確認した。それらの結果を表５に示す。評価は実用上
良好は場合は○、実用上問題がある場合は×とした。そ
れらの結果を表５に示す。 【００２３】本発明例であるワイヤＮｏ．１〜１９は、
ＴｉＯ 2 、ＳｉＯ 2 、Ａｌ 2 Ｏ 3 、ＭｇＯ、金属フッ化物、
Ｋ、Ｎ等をフラックス中に適正量含有し、且つフラック
ス中のスラグ剤の総量が適正であるので、溶接作業性が
良好で、ブローホール、スラグ巻き込み等の溶接欠陥も
発生せず、極めて満足な結果であった。 【００２４】比較例中ワイヤＮｏ．２０は、ＴｉＯ 2 量
が多いのでスパッタが多発し、溶接作業性が劣化した。
さらに、スラグの流動性が劣化し、ビード形状が不良と
なった。 【００２５】ＴｉＯ 2 量が少ないワイヤＮｏ．２１は、
アーク状態が不安定となり、スラグの被包性及び剥離性
が悪くなった。さらに、スラグの耐飛散性が悪くなっ
た。 【００２６】ＳｉＯ 2 量が多いワイヤＮｏ．２２は、ス
ラグが流れやすくスラグの被包性が劣化しスラグの焼付
きを生じ、スラグ剥離性及びスラグの耐飛散性が悪くな
った。さらに、ビード形状が不良となった。 【００２７】ＳｉＯ 2 量が少ないワイヤＮｏ．２３は、
スラグの流動性が悪く、ビード形状が不良となった。 【００２８】Ａｌ 2 Ｏ 3 量が多いワイヤＮｏ．２４は、ス
ラグの粘性が低下し、被包性が悪く、ビード形状が不良
となった。 【００２９】Ａｌ 2 Ｏ 3 量が少ないワイヤＮｏ．２５は、
スラグが流れやすく被包性が劣化し、スラグ剥離性が低
下した。さらに、ビード形状が不良となった。 【００３０】ＺｒＯ 2 量が多いワイヤＮｏ．２６は、溶
接金属の表面にスラグが噛み込んでスラグの剥離性が悪
くなった。さらに、溶接直後にスラグの一部が跳ねてス
ラグの耐飛散性が劣化した。 【００３１】ＭｇＯ量が多いワイヤＮｏ．２７は、スラ
グが流れやすくなりスラグが溶接ビード表面に均一に被
包せず、スラグの被包性が悪く剥離性が低下した。ま
た、スパッタ発生量も多く、溶接作業性が劣った。 【００３２】ＭｇＯ量が少ないワイヤＮｏ．２８はスラ
グの流動性が悪く被包性が劣化し、ビード形状が不良と
なった。 【００３３】Ｋ量が多いワイヤＮｏ．２９は、アークの
吹付けが強すぎてスパッタが多く発生した。さらに、ス
ラグが流れやすくなりスラグの被包性が悪く剥離性が低
下した。 【００３４】Ｋ量の少ないワイヤＮｏ．３０は、アーク
が不安定となりスパッタが多く発生した。 【００３５】金属フッ化物が多いワイヤＮｏ．３１は、
フッ素ガス発生量が過剰となりスパッタ及び溶接フュー
ムの発生量が多くなった。また、スラグの融点が下がり
スラグの被包性が劣化した。 【００３６】金属フッ化物が少ないワイヤＮｏ．３２
は、スラグが溶接金属に均一に被包せず、スラグ剥離性
が悪かった。さらに、ビード表面にピットが発生した。 【００３７】フラックスのＮ量が多いワイヤＮｏ．３３
は、スパッタが多く発生し、溶接金属中にブローホール
が発生した。 【００３８】外皮のＮが多いワイヤＮｏ．３４は、製造
工程においてワイヤの加工硬化が大きくワイヤの焼鈍回
数が増加し、さらに、ワイヤ断線回数も増加し、生産性
が劣った。 【００３９】ワイヤの総Ｎが多いワイヤＮｏ．３７は、
溶接金属中にブローホールが発生した。 【００４０】総Ｎが少ないワイヤＮｏ．３８は、溶接作
業性は良好であったが別途実施した溶着金属試験におい
て母材と同等の引張強さが得られなかった。 【００４１】全スラグ剤成分の合計量が多いワイヤＮ
ｏ．３５は、スラグ量が過剰となり、スラグ巻き込みを
生じると共に、スパッタの発生量が多くなった。 【００４２】スラグ剤成分の合計量が少ないワイヤＮ
ｏ．３６は、スラグ量が不足し、ビード全体を覆うこと
ができず、スラグの被包性が劣化し、ビード形状、スラ
グ剥離性が悪くなった。さらに、スラグの耐飛散性が劣
化した。 【００４３】 【表１】 【００４４】 【表２】【００４５】 【表３】 【００４６】 【表４】【００４７】 【表５】【００４８】 【発明の効果】以上詳述したように本発明のステンレス
鋼溶接用フラックス入りワイヤは、窒素含有量の高いス
テンレス鋼の溶接において、機械的性能を満足しつつ、
アーク状態、スパッタ発生量、スラグ被包・剥離性、ス
ラグ耐飛散性等の溶接作業性に優れたステンレス鋼溶接
用フラックス入りワイヤとして有益である。
及び耐隙間腐食性に優れた窒素含有量の高いオーステナ
イト系ステンレス鋼及び二相ステンレス鋼の溶接に使用
され、ブローホール等の溶接欠陥の発生が無く、優れた
溶接作業性を有するステンレス鋼溶接用フラックス入り
ワイヤに関する。 【０００２】 【従来の技術】ＳＵＳ３０４Ｎ２、ＳＵＳ３０４ＬＮ、
ＳＵＳ３１６ＬＮ、ＳＵＳ３１７ＬＮＳＵＳ３２９Ｊ３
Ｌ、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌのような窒素含有量の高いオー
ステナイト系ステンレス鋼や二相ステンレス鋼は、優れ
た耐食性及び強度特性を持つステンレス鋼である。耐孔
食性、耐隙間腐食性が要求される化学プラント機器や油
井、ガス井等の耐食材料として、また、強度も高いこと
から、建築や車両等の構造材としても用いられている。
これらの溶接に使用される材料には、母材と同等の溶接
金属性能と良好な溶接作業性が求められる。溶接材料の
中でも高能率に溶接できるフラックス入りワイヤが多く
使用されるようになり特にその要求が高い。しかし、窒
素含有量の高いステンレス鋼を従来のオーステナイト系
ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤを用いて溶接
した場合、溶接直後にスラグが飛散したり、一部が溶接
ビードに焼き付いて残るという問題がある。これは溶接
作業能率を著しく低下させるばかりでなく、スラグが飛
散するため安全面においても問題であった。 【０００３】この課題を解決する高窒素ステンレス鋼の
溶接を対象とした特開平８−１１８０７１号公報や特開
平９−２３９５８６号公報に記載のフラックス入りワイ
ヤがあるが、アーク安定性、スパッタ発生量、ビード形
状、スラグの被包性及び剥離性、スラグの耐飛散性等の
溶接作業性は十分ではなく、窒素による溶接金属中のブ
ローホール等の溶接欠陥に対しても完全に解決されてい
なかった。そこで、これらの問題を解決するステンレス
鋼溶接用フラックス入りワイヤの開発が強く要望されて
いた。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、窒素含有量
の高いステンレス鋼の溶接において溶接欠陥の発生が無
く、アーク安定性、スパッタ発生量、ビード形状、スラ
グの被包性及び剥離性、スラグの耐飛散性等の優れた溶
接作業性を有するステンレス鋼溶接用フラックス入りワ
イヤを提供することを目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために、ワイヤ外皮のＮ量と充填フラックス
のスラグ剤成分とスラグ剤量を調整することに着目し
て、スラグ剤成分の組成とスラグ剤量について種々検討
した。その結果、窒素含有量の高いステンレス鋼の溶接
において、アーク安定性、スパッタ発生量、ビード形
状、スラグの被包性及び剥離性、スラグの耐飛散性等の
溶接作業性が優れ、窒素による溶接金属中のブローホー
ル等の溶接欠陥のないステンレス鋼溶接用フラックス入
りワイヤを見いだした。 【０００６】すなわち、本発明の要旨は、ステンレス鋼
製外皮内にフラックスを充填してなるステンレス鋼溶接
用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ外皮のＮ含有
量が０．１９重量％以下で、充填フラックスはワイヤ全
重量に対して重量％でＴｉＯ 2 ：３．２〜７．５％、Ｓ
ｉＯ 2 ：１．０〜４．０％、Ａｌ 2 Ｏ 3 ：０．１〜１．６
％、ＭｇＯ：０．１５〜１．０％、金属弗化物（Ｆ換算
値）：０．３〜１．１７％、Ｋ化合物（Ｋ換算値）：
０．３〜０．７３％、Ｎ化合物（Ｎ換算値）：０．１１
％以下を含有し、不可避不純物としてのＺｒＯ 2 ：０．
０８％以下（０％を含む）、かつスラグ剤成分の合計
が、５．３〜１２．５重量％、さらにワイヤ全重量に対
してワイヤ外皮に含有するＮとフラックスに含まれるＮ
化合物（Ｎ換算値）の合計が０．０７〜０．２４重量％
であることを特徴とするステンレス鋼溶接用フラックス
入りワイヤにある。 【０００７】 【発明の実施の形態】以下に本発明のステンレス鋼溶接
用フラックス入りワイヤの各成分の限定理由について説
明する。 【０００８】充填フラックス中のＴｉＯ 2 は、アークを
安定にし、被包性及び剥離性の良いスラグを形成し、さ
らには耐飛散性の良いスラグを形成するが、３．２％未
満ではその効果は発揮されず、７．５％を超えるとスラ
グの流動性が劣化し、ビード形状が不良となる。また、
スパッタが発生しやすくなるばかりか、スラグ巻き込み
欠陥が発生しやすくなる。ＴｉＯ 2 としては、ルチー
ル、チタンスラグ、イルミナイト、チタン酸カリ、チタ
ン酸ソーダ等が使用できる。 【０００９】ＳｉＯ 2 は、スラグの流動性調整に必要な
成分で、ビード形状を良化させる成分であるが、１．０
％未満ではスラグの流動性が悪くビード形状が不良とな
り、４．０％を超えると、スラグが流れやすくなり、ス
ラグ剥離性及びビード形状が不良となる。さらに、スラ
グの耐飛散性が劣化する。ＳｉＯ 2 としては、硅砂、硅
石の他、カリ長石等が使用できる。 【００１０】Ａｌ 2 Ｏ 3 はスラグの流動性を調整してビー
ド形状を良好とする成分であるが、０．１％未満ではス
ラグが流れやすいためスラグの被包性が悪く、スラグの
剥離性が低下すると共にビード形状が不良となる。１．
６％を超えると、スラグの粘性が低下し、スラグの被包
性が悪くビード形状が不良となる。Ａｌ 2 Ｏ 3 としては、
アルミナ、カリ長石等が使用できる。 【００１１】ＭｇＯはスラグの流動性及びスラグの凝固
温度調整に必要な成分であり、ビード形状を良好とする
成分である。ＭｇＯが０．１５％未満ではスラグの流動
性が悪くビード形状が不良となる。１．０％を超えると
スラグが流れやすくなり溶接ビード表面に均一に被包せ
ず、スラグの被包性及び剥離性が劣化すると共に、スパ
ッタ発生量も増加し、溶接作業性を劣化させる。また、
スラグ巻き込みが発生しやすくなる。 【００１２】金属弗化物は、耐ピット性を向上させ、ス
ラグの融点を調整しスラグの被包性及び剥離性を向上さ
せるが、Ｆ換算値で０．３％未満ではピットが発生した
り、スラグの被包性及び剥離性が劣化し、１．１７％を
超えるとスラグの融点が著しく低下し、スラグの被包性
が劣化する。また、弗素ガス発生に伴いヒュームが多量
に発生する。金属弗化物はＬｉＦ、ＭｇＦ 2 、ＡｌＦ 2 、
Ｋ 2 Ｚｒ 2 Ｆ 6 等が使用でき、いずれの金属弗化物を使用
しても同様な効果が得られる。 【００１３】Ｋ化合物は、アークを安定にするために添
加する。特に本発明においてはＴｉＯ 2 の比率が高く、
溶滴が大きくなりスパッタ発生量が増加するのを抑制す
る。また、スラグの流動性を調整してビード形状を良好
にする成分であるが、Ｋ換算値で０．３％未満ではアー
クが不安定となりスパッタ発生量は増加し、０．７３％
を超えるとアークの吹き付け力が強くなりすぎてスパッ
タ発生量が増加し、また、スラグが流れやすくなりスラ
グの被包性が劣化してスラグ剥離性が不良となる。Ｋ化
合物は酸化カリウム、フッ化ジルコンカリ、ケイフッ化
カリウム等が使用できる。 【００１４】Ｎは強度を高めるとともに、強力なオース
テナイト生成元素であり、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏと共存の形
で高い耐食性を得るのに効果的である。ワイヤ全重量に
対してワイヤ外皮に含有するＮとフラックスに含まれる
Ｎ化合物（Ｎ換算値）の合計が０．０７％未満ではその
効果は発揮されず、０．２４％を超えると強度、耐食性
を向上させる効果は飽和するばかりか、ブローホールが
発生する。この場合、フラックスに含まれるＮ化合物
（Ｎ換算値）が０．１１％を超えると溶接金属中にブロ
ーホールが発生し、さらにスパッタ発生量が増加し、溶
接作業性を著しく劣化させる。ワイヤ外皮のＮ含有量が
０．１９％を超えると外皮が硬くなりワイヤの伸線性が
著しく劣化し製造工程において焼鈍回数の増加や、ワイ
ヤ断線が多発して生産性が著しく低下する。 【００１５】ワイヤ外皮のＮ含有量が少ないと、フラッ
クスからＮ化合物を多量添加しなければならないが、フ
ラックスから多量にＮ化合物を添加するとスパッタ発生
量の増加を招き、溶接金属にブローホールが発生する。
また、溶接金属中へのＮの歩留まりが不安定となり、安
定した溶接金属を得られない場合がある。従って、ワイ
ヤ外皮のＮ含有量は０．０２％以上とすることが望まし
い。フラックス中のＮ化合物は、窒化金属マンガン、窒
化フェロマンガン、窒化クロム等が使用できる。 【００１６】ＺｒＯ 2 はＮと化合物を生成しビード表面
にスラグが噛み込みスラグの剥離性を著しく劣化する。
従って、本発明はＺｒＯ 2 は極力含有させないようにす
ることがポイントの一つであり、ＺｒＯ 2 含有量は０％
を含む、０．０８％以下とする。 【００１７】また、充填フラックスは溶接する鋼板によ
って合金成分を調整する。調整剤としてＮｉ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ａｌ、ステンレス
粉等を用いる。さらに原材料粒度、フラックス成分、充
填方法等に応じて固着剤によって造粒して用いることも
あるが、その場合には固着剤からもたらされる成分、例
えば水ガラスの場合では、ＳｉＯ 2 、Ｎａ 2 Ｏ、Ｋ 2 Ｏ等
が増加することをあらかじめ考慮してスラグ剤量が５．
０〜１２．５％になるように原料配合を行うことが必要
である。 【００１８】本発明におけるスラグ剤成分とは、酸化
物、弗化物等の非金属成分、不純物としてのＰ、Ｓ等を
意味するものであるが、合金成分を調整する調整剤等を
も含むこともある。スラグ剤合計がワイヤ全重量に対し
て５．３％未満であると、スラグ量が不足し、ビード全
体を覆うことができず、スラグの被包性が劣化し、ビー
ド形状、スラグ剥離性が悪くなる。さらに、スラグの耐
飛散性が劣化する。１２．５％を超えるとスラグ量が過
剰となりスパッタ発生量が増加する。さらに、スラグ巻
き込みなどの溶接欠陥が発生しやすくなる。 【００１９】本発明のフラックス入りワイヤとは、図１
のａ〜ｄにその例を示す様な断面形状のワイヤで、オー
ステナイト系のステンレス鋼のパイプあるいは帯鋼から
成る外皮１に、充填フラックス２を被包したもので、同
図ａに示す様な継ぎ目のないもの、あるいは同図ｂ〜ｄ
の如く継ぎ目３を有するものでもよい。 【００２０】 【実施例】表１に示す成分のオーステナイト系ステンレ
ス鋼のパイプ及び帯鋼を用い、表２、表３及び表４に示
すフラックスをワイヤ全重量に対して１９〜２８％充填
して、ワイヤ径１．２ｍｍφのステンレス鋼溶接用フラ
ックス入りワイヤを製造した。なお、パイプは所定の充
填率にフラックスが入る径まで管引きした後、フラック
スを振動充填させた。表２、表３及び表４においてワイ
ヤＮｏ．１〜１９が本発明例のフラックス入りワイヤ、
Ｎｏ．２０〜３９が比較例である。 【００２１】溶接試験は、電流２００Ａ（ＤＣＥＰ）、
電圧３１Ｖ、溶接速度３５ｃｍ／ｍｉｎ、シールドガス
は１００％ＣＯ 2 ：２５ｌ／ｍｉｎの溶接条件で行っ
た。 【００２２】試験鋼板は、ワイヤＮｏ．４、Ｎｏ．５に
ついては表１に示す成分のＳＵＳ３０４Ｎ２鋼板それ以
外のワイヤはＳＵＳ３２９Ｊ３Ｌ鋼板を用いてＴ字型に
組み立て、片側１パス水平すみ肉溶接を行い溶接作業性
を確認した。それらの結果を表５に示す。評価は実用上
良好は場合は○、実用上問題がある場合は×とした。そ
れらの結果を表５に示す。 【００２３】本発明例であるワイヤＮｏ．１〜１９は、
ＴｉＯ 2 、ＳｉＯ 2 、Ａｌ 2 Ｏ 3 、ＭｇＯ、金属フッ化物、
Ｋ、Ｎ等をフラックス中に適正量含有し、且つフラック
ス中のスラグ剤の総量が適正であるので、溶接作業性が
良好で、ブローホール、スラグ巻き込み等の溶接欠陥も
発生せず、極めて満足な結果であった。 【００２４】比較例中ワイヤＮｏ．２０は、ＴｉＯ 2 量
が多いのでスパッタが多発し、溶接作業性が劣化した。
さらに、スラグの流動性が劣化し、ビード形状が不良と
なった。 【００２５】ＴｉＯ 2 量が少ないワイヤＮｏ．２１は、
アーク状態が不安定となり、スラグの被包性及び剥離性
が悪くなった。さらに、スラグの耐飛散性が悪くなっ
た。 【００２６】ＳｉＯ 2 量が多いワイヤＮｏ．２２は、ス
ラグが流れやすくスラグの被包性が劣化しスラグの焼付
きを生じ、スラグ剥離性及びスラグの耐飛散性が悪くな
った。さらに、ビード形状が不良となった。 【００２７】ＳｉＯ 2 量が少ないワイヤＮｏ．２３は、
スラグの流動性が悪く、ビード形状が不良となった。 【００２８】Ａｌ 2 Ｏ 3 量が多いワイヤＮｏ．２４は、ス
ラグの粘性が低下し、被包性が悪く、ビード形状が不良
となった。 【００２９】Ａｌ 2 Ｏ 3 量が少ないワイヤＮｏ．２５は、
スラグが流れやすく被包性が劣化し、スラグ剥離性が低
下した。さらに、ビード形状が不良となった。 【００３０】ＺｒＯ 2 量が多いワイヤＮｏ．２６は、溶
接金属の表面にスラグが噛み込んでスラグの剥離性が悪
くなった。さらに、溶接直後にスラグの一部が跳ねてス
ラグの耐飛散性が劣化した。 【００３１】ＭｇＯ量が多いワイヤＮｏ．２７は、スラ
グが流れやすくなりスラグが溶接ビード表面に均一に被
包せず、スラグの被包性が悪く剥離性が低下した。ま
た、スパッタ発生量も多く、溶接作業性が劣った。 【００３２】ＭｇＯ量が少ないワイヤＮｏ．２８はスラ
グの流動性が悪く被包性が劣化し、ビード形状が不良と
なった。 【００３３】Ｋ量が多いワイヤＮｏ．２９は、アークの
吹付けが強すぎてスパッタが多く発生した。さらに、ス
ラグが流れやすくなりスラグの被包性が悪く剥離性が低
下した。 【００３４】Ｋ量の少ないワイヤＮｏ．３０は、アーク
が不安定となりスパッタが多く発生した。 【００３５】金属フッ化物が多いワイヤＮｏ．３１は、
フッ素ガス発生量が過剰となりスパッタ及び溶接フュー
ムの発生量が多くなった。また、スラグの融点が下がり
スラグの被包性が劣化した。 【００３６】金属フッ化物が少ないワイヤＮｏ．３２
は、スラグが溶接金属に均一に被包せず、スラグ剥離性
が悪かった。さらに、ビード表面にピットが発生した。 【００３７】フラックスのＮ量が多いワイヤＮｏ．３３
は、スパッタが多く発生し、溶接金属中にブローホール
が発生した。 【００３８】外皮のＮが多いワイヤＮｏ．３４は、製造
工程においてワイヤの加工硬化が大きくワイヤの焼鈍回
数が増加し、さらに、ワイヤ断線回数も増加し、生産性
が劣った。 【００３９】ワイヤの総Ｎが多いワイヤＮｏ．３７は、
溶接金属中にブローホールが発生した。 【００４０】総Ｎが少ないワイヤＮｏ．３８は、溶接作
業性は良好であったが別途実施した溶着金属試験におい
て母材と同等の引張強さが得られなかった。 【００４１】全スラグ剤成分の合計量が多いワイヤＮ
ｏ．３５は、スラグ量が過剰となり、スラグ巻き込みを
生じると共に、スパッタの発生量が多くなった。 【００４２】スラグ剤成分の合計量が少ないワイヤＮ
ｏ．３６は、スラグ量が不足し、ビード全体を覆うこと
ができず、スラグの被包性が劣化し、ビード形状、スラ
グ剥離性が悪くなった。さらに、スラグの耐飛散性が劣
化した。 【００４３】 【表１】 【００４４】 【表２】【００４５】 【表３】 【００４６】 【表４】【００４７】 【表５】【００４８】 【発明の効果】以上詳述したように本発明のステンレス
鋼溶接用フラックス入りワイヤは、窒素含有量の高いス
テンレス鋼の溶接において、機械的性能を満足しつつ、
アーク状態、スパッタ発生量、スラグ被包・剥離性、ス
ラグ耐飛散性等の溶接作業性に優れたステンレス鋼溶接
用フラックス入りワイヤとして有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】フラックス入りワイヤの断面図である。
【符号の説明】
１ 外皮
２ 充填フラックス
３ 継ぎ目
フロントページの続き
(72)発明者 金田 慎一
東京都中央区築地三丁目５番４号 日鐵
溶接工業株式会社 研究所内
(56)参考文献 特開 平８−118071（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−122977（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−122978（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−239586（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 35/368
B23K 35/30
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ステンレス鋼製外皮内にフラックスを充
填してなるステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤに
おいて、ワイヤ外皮のＮ含有量が０．１９重量％以下
で、充填フラックスはワイヤ全重量に対して重量％でＴ
ｉＯ 2 ：３．２〜７．５％、ＳｉＯ 2 ：１．０〜４．０
％、Ａｌ 2 Ｏ 3 ：０．１〜１．６％、ＭｇＯ：０．１５〜
１．０％、金属弗化物（Ｆ換算値）：０．３〜１．１７
％、Ｋ化合物（Ｋ換算値）：０．３〜０．７３％、Ｎ化
合物（Ｎ換算値）：０．１１％以下を含有し、不可避不
純物としてのＺｒＯ 2 ：０．０８％以下（０％を含
む）、かつスラグ剤成分の合計が５．３〜１２．５重量
％、さらにワイヤ全重量に対してワイヤ外皮に含有する
Ｎとフラックスに含まれるＮ化合物（Ｎ換算値）の合計
が０．０７〜０．２４重量％であることを特徴とするス
テンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
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|---|---|---|---|
| JP27956398A JP3481146B2 (ja) | 1998-10-01 | 1998-10-01 | ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27956398A JP3481146B2 (ja) | 1998-10-01 | 1998-10-01 | ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ |
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|---|---|
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Family Applications (1)
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1998
- 1998-10-01 JP JP27956398A patent/JP3481146B2/ja not_active Expired - Fee Related
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