JPS5861993A - 低温鋼用溶接心線 - Google Patents

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】 本発明は低温鋼の溶接に用いるＮｉ基のガスＶ−ルドア
ーク溶接用ワイヤ、サブマージアーク浴接用ワイヤ又は
被覆アーク＃螢用心謙尋（以下単に溶接心！ｌ１Ｉ）Ｉ
／ｃ関するものであり、詳細には低温靭性や耐高温割れ
性が良好な溶接金属を与えると共に、ワイヤや心線自体
としての鍛造性や圧延性に優れ、線引等の塑性加工を安
定して行ない得る溶接心線に関するものである。

ｅｔｓＮｓａｓとｓされるＮｔｍａ通ｉｓ、６〜９．５
嗟のＮｉを含むものであり、極低温用の容器や装置１例
えばＬＮＧや液化ガス用の容器篩の構設素材として広く
使用されている。９１ＧＮｉ鋼自体は一１９６℃におけ
る切欠靭性テストで４良好な成績を示す程に低温靭性の
良好な材料であシ、又引張強度も７０　ｋｇＡ／’級の
高張力鋼に匹敵する値を示すから、これらを溶接した場
合の溶接金属も母材に優るとも劣らない低温靭性や引張
強度を発揮することが望まれる。その為溶接に用いる金
属材料も厳選する必要があシ、被覆アーク溶接梓として
は、ＡＷＳ　−Ａ　５　、１１のＥＮｉＣｒＦｅ−１〜
８尋の成分系が利用されている。しかし潜弧溶接用ワイ
ヤとしては推奨に値するもの霞なく１例えば上記溶接棒
と同系統のワイヤとしてＡＷＳ−Ａ５゜１４ｆ）ＥＲＮ
ｉＣｒ−８等のインコネル系ワイヤを用いた場合、ｆ＃
接継手強度＃ｉ著しく不十分であ〕、そればかｐか高温
割れが発生し易いという欠点もあった。

近年インコネＶ合金に代る金属材料としてＭＯを比較的
大量に含むワイヤ等が開発され（例えば特公昭４６−Ｂ
９４ＦｒＲ，同４９，２７７Ｒ２゜同５１−１４９７９
．同５３−４９１０４等）。

潜弧ｆＩ！！接における高能率化や継手品質の安定化に
貢献しているが、ＭＯ含有量の増大につれてワイヤ自身
の鍛造性や圧延性が悪（なシ、線引加工尋における生産
歩留りが著しく低下し、極めて高価なワイヤになるとい
う欠点があった。即ち鍛造時や圧延時ｖｃｉｌｌれが発
生した場合、粗大割れであればその場で不良品とされる
が、微小割れの場合は良品として線引にかけられ、その
段階でワイヤの破断等を招き、生産上の重要なトラプＶ
が発生する。又仮に最終製品線径迄の線引きが可能であ
ったとしてもワイヤ表面に微小な亀裂が残り、この中に
爛隋剤等が残ると溶接作業性等に悪影響を与えるという
ことが知られている。

本発明はこの様な事情に着目してなされ九ものであって
、潜弧溶接、Ｍｌ（Ｊｌｉｌｉ、ＴｌＧｇ接尋を始めと
する各種の８ｍ用ワイヤだけでな（、被覆アーク溶接棒
用の心線等を含む、広範な溶接用の溶接心線であって、
それ自身の鍛造性や圧延性が良好であると共に、ひとた
び溶接に用い九場合良好な低温靭性及び耐高温割れ性を
有する溶接金属を与える様な上記金属線材の提供を目的
とするものであり０ 即ち本発明の金属線材とは、Ｃ（０，１５９［重量ｑ６
、以下間Ｃ）及ヒＭｏ＝　１２〜２２　＊を含ｔｒ他Ａ
／ａｇｏ、００６〜０．１５％、Ｔｉ＝＝０．０１〜０
．１５憾、Ｍｇ＝０．０（ｊ１〜０．０５鴫から選択さ
れる２橋以上を、（Ａ／＋Ｔｉ＋Ｍｇ）〈０．２５憾を
満足する範囲で含み、！！Ｕ部がＮｉ及び不可避不純物
よ〕なるものである点に要旨を有するものであシ、低温
靭性及び耐高温割れ性の良好なｆＩＩＩＩｉｊＩ金属を
与えると共に、溶接用ツイヤ或いは心線自身の製造に当
って良好な鍛造性及び圧延性が発揮される。向上記組成
に対しＭｎ（５チ１ｗ〈５チ。

（ｒ≦４．８参及びＳｉ≦１．６係から選択される１種
以上を加えれば継手強度の向上を見ることができるが、
場合によっては低温靭性に悪影響を与えることがあるの
で、２５憾以下のＦｅを加えて低温靭性の低下を防止す
ることもあシ、又Ｍｎ、Ｗ。

Ｃｒ、Ｓｉ等の添加の有無にかかわらずｙｅを１！ｂ参
以下加える場合もあるが、この様な構成も本発明に含め
られる。尚Ｃ，Ａ／、’ｒｉ、Ｍｇ郷は脱酸剤としての
機能を発揮するが、必要に応じて前記以外の脱酸剤を配
合すゐこともあシ、前述の基本的構成から逸脱しない限
ヤの組成変更は全て本発明の技術的範囲に含まれる。

以下本発明における成分範囲限定理由を説明する。

基本成分としてＮｉを選択したのは、オーステナイトを
安定化し、低温靭性の向上に不可欠であるからであるが
、配合量については特段の制限が１ｋ（、Ｃ，ＭＯ尋の
合金成分を配合した残シの全量を占めれば良い。

Ｃは溶ｌｌｌ１ｌＩ手の強度を高める元素であり、又脱
酸剤としての機能も発揮するものであるが、０．１５憾
を越えて配合すると低温靭性を著しく低下させるので、
Ｃの上限は０．１５憾とした。

ＭＯは溶接継手強度を向上させるだけでな（。

溶接中の高温割れを防止する元素であるが、１２憾未満
ではこの効果が発揮されず、下限を１２優と定めた。他
方ｆ１２％を越えると低温靭性が低下し、又鍛造性や圧
延性が督しく低下するが、鍛造性等の低下をカバーする
目的で加えられる後述のａｚ、ｒｉ、Ｍｇ等をもってし
ても十分な回復効果ＩＩｉ得られない。従ってＭＯの上
限ｌｌ１２２憾とした。

Ｔｉ、Ａ／、ＭｇＶｉ本発明においてもつとも特徴的な
合金成分であシ、ＭＯの配合によって４九らされる鍛造
性や圧延性の低下をカバーする機能を有するものである
。即ちＴｉ、Ａ１．ＭｇＦｉ元来脱酸能の強い金属であ
るが、この脱酸能力が鍛造性や圧延性の回復にとって重
要な影響を与えるものと思われ、以下に示す様な手順で
これらの配合効果を検討した。まず本発明者＊は鍛造性
や圧し１次に述べる高温ねじ〕試験法に到達した。この
試験法は、柱状試験片（平行部長さＨＢＯｗｍ＊平行部
の径：６．ＯｗＬｌりを高温（今回の実験では１１！５
０℃）下にねじシ、破断に至る迄のねじ多回数を求める
ものであるが、ねじ多回数と、実際の鍛造や圧延におけ
る割れの発生との関係を調査したところ、ねじり回数が
１０回以下の場合は割れの発生頻度が多く、２０回以上
のものでは割れを生じることは殆んどなかった。これら
のことより、ねじυ回数と割れ発生の間には良好な相関
性があると判断し、　７１　＊　Ａ　ｌ　＊　Ｍｇの夫
々を単独で配合した場合、及び併用した場合の各々につ
いて、各配合量と前記ねじ多回数の関係を求めた。

第１図は単独配合の場合を示し１図から判断すると、例
えばＴｉやＡ／ではねじり回数を１０回以上のレベｖＫ
高める為には０．２５憾程度迄配合することが必要であ
シ、又ねじり回数を２０回にする為には０，４〜０．５
憾に４高める必要があった。

伺Ｍｇについては０．０２５係迄の値しか求めていない
が、この時点ではねじ９回数を増大し得るに至っていな
い。従って鍛造性や圧延性を改善しようとすれば、上述
の脱酸性金属を０．２５憾以上、望ましくは０，４〜０
．５９６も添加しなければならな込ことが分かったが、
この様な金属を０．２．５　価以上も添加すると、溶接
金属の結晶粒界を中心にして酸化生成物の析出が見られ
、溶接時の高温割れ発生傾向を著しく助長させるという
新たな問題が発生する。又この様なワイヤを用いて不活
性ガスアーク溶接を行なうと、上述の酸化生成物がスラ
グ中に混入してスラグの性状に悪影響を与えるので、溶
Ｉ１作業性に悪影響を与えるだけでなく、スラグの巻込
みや融合不良等の溶接欠陥が発生し易（なる。従って上
記脱酸性金属の効果にかかわらず、これを有効Ｉ４配合
で１！ないといつ事鼓に陥入った。そこでこの扶助から
脱却すべくｍ々ｍＮしたところ−ｒｉ、Ａｚ及びＭｇの
中から２１ずつ又は８種の複合添加をしたものでは、＃
接欠陥や高温割れを生じず且つ溶接作業性に悪影・を与
えない程度の少量でも、ねじ多回数が増大し、Ｊ１！造
性ギ圧延性を著しく改善するということを見出した。即
ち第２図は、（Ｔｉ＋Ａ／’）、（Ｔｉ＋Ｍｇ）。

（Ｍｇ＋Ａ／）の２種併用における配合量総和とねじり
回数の関係を示すものであるが、（Ｔｉ＋Ａｒ）でＦｉ
Ｏ，００７チでねじシ回＠２４を示しておシ、他の組合
わせでも、Ｏ，Ｏ］〜０．０２’ｉｐの低レベルで既Ｉ
Ｃ２４回を越えるねじり回数を示し九。

崗ｗ！、２図の実験における各元素の添加割合は、（Ｔ
ム十Ａ／）の場合的１７１．（Ｔｉ＋Ｍｇ　）の場合Ｔ
ｉ１Ｍｇ号Ｂ／１．（Ａ／＋Ｍｇ　）の場合Ａ／／Ｍｇ
″う８／１としたが一７ｉ（０，０１ｑｂ。

Ａ／＜：０．００５１！、Ｍｇ（０，００１憾では上述
の複合添加効果ｋｉ得られなかった。他方Ｔｉ）０．１
５憾、Ａ／）０．１１５憾、Ｍｇ）０．０５憾では、不
活性ガスアーク溶接においてスラグが発生し易くなシ、
溶Ｉ！作業性を損なったシ、溶接時の耐高温割れ性が悪
くなるので、結局これら８元素個々については、ｒｉ＝
ｏ、ｏｘ〜０．１６憂、　Ａ　／−０，０Ｇ６〜０．１
５１６．Ｍｇ＝Ｏ，０１〜０．０５％Ｏ範囲に限定した
。同複合蕎加に：ｔｉ？けるｒｉ＋Ａ／＋Ｍｇの総量に
ついては、溶接時の耐高温割れ性やスラグの生成に伴な
う溶接作業性の低下等を考慮し、０．２６嚢を上限と定
めた。

以上の説明によって本発明における最低限の必須ｓｌ成
々分を説明したが、これらを含む溶接心線に対しテ８　
ｉ　、Ｍｌｌ　、Ｗ、Ｃｒを加えるとｆ＃Ｉ［１作業性
に好影響を与えると共ＩＩｃ溶接継手強度がａｔに向上
することが分かった。この様な効果は不活性ガスアーク
溶接の実施ｌｌＣおいて＃＆Ｃ顕著であったが、Ｓｉの
場合は１．５憾を越えると溶接時の耐高温割れ性能に悪
影譬を与えた。Ｍｎについては６優を越えると溶接作業
性が低下しスラグの剥離性霞低下すると共にビードが凸
型になるという傾向があった。又Ｗが５憾を越えると低
温靭性や耐高温割れ性の低下が著しかった。又Ｃｒが４
６８幅を越えて４ｗの場合と同様の問題が発生しえ。従
って上記４元素については、５ｉ（１，５優、Ｍｎ（５
１，ｗ＜ｓｌ、Ｃｒ（４，８１Ｇと定め九が、　下限に
ついては特に設定すべき必要性は認められなかった。但
しｗ、ｃｒ、ｓｉについては、継手性能について種々の
観点から考察し、Ｗ−２〜４憾。

（ｒｚＯＪ憾＊　Ｓ　ｓ　＝　０．０２〜１．５　％を
夫々好適範囲と定めた。これらのことよ、６．　Ｓ　ｉ
　、　Ｍｎ　＊Ｃｒ５ＷＦｉ・１種以上の配合によって
継手性能の向上を図りＩＩるとの結論を得た。しかるに
これらの４元素は継手強度の向上という効果の反面で、
低温靭性の低下を促進するという不都合な点もある。

しかるに種々検討したところではｐｅの併用によって低
温靭性が著しく改善されるということが分かや、その好
適配合範囲を求めたところ、２６９６以下であった。即
ち２５１Ｇを越えると継手強度に悪影智を与えるという
欠点が露呈されたので２５憾を上限と定めたが好ましい
下限は５．２１Ｇであった。１ｄｙｅの添加効果は５ｉ
、Ｍｎ、Ｗ、ＣＦ非添加の場合にも発揮されることを確
認している。

以上が本発明において特に定められる成分及びその配合
範囲であるが、溶接心線の適応形態や溶接対象、　ｆｌ
ｌＫＦｉフツツクスとの組合わせを考慮して、上記以外
の成分を配合することも本発明に含まれる。この様な成
分としては、Ｙ、Ｈｆ、Ｚｒ。

Ｖ、Ｃａ、希土類元素（ＲＥＭ、）ＩＩが例示され。

これらはいずれも脱酸性金属として配合されるが。

溶接時の耐高温割れ性を損なうので、過剰に加えること
は推奨されない。上限は、■の場合０．６係。

他の元素の場合０．１憾とすべ暑である。

本発明は以上の如（構成されあので、ｆ＃接用ワイヤ或
いは被覆アーク溶接棒用心線等として提供する場合の鍛
造性や圧延性＃ｉ極めて良好であるから生産歩留〕を著
しく向上させることができた。

又実際の＃接に用いた場合、低温靭性及び耐高割れ性が
向上し、ｌ！に継手強度の改善、溶接作業性の向上部、
優れた効果が得られるので、９ｓＮｉ鋼をはじめとする
低温鋼の溶接心線として極めて有用なものである。

次に本発明の詳細な説明する。

第１表に示す成分組成の合金を真空溶解炉にて溶製し、
鍛造及び熱間圧延した後、ＩＩ引きを行なって４．０　
ｗｓφ及び１．２　ｔｇφのワイヤを得た。前者のワイ
ヤは潜弧溶接用ワイヤ及び被覆アーク溶接棒心線とし、
後者のワイヤはＴ１Ｇ溶接用ワイヤとして溶接に供した
。尚潜弧溶接に使用したフラックスは１石灰石：２５１
螢石＝１５優、カリガラス：１０１アルミナ：２０憾、
ルチル：２０憾、氷晶、＋Ｅ：１Ｇ１ｇからなゐ粉末状
混合原料に珪酸ソーダを加えて混合し、４６０℃にて造
粒焼結シ＊後、　１２〜１００メツシユに調粒した吃の
を用いた。被覆アーク溶接棒については１石灰石：８０
憾、螢石：２０Ｔｏ、アルミナ：１０１弗化バリウム、
１０１！、フエロンリコン、１０ｆｌｔからなる粉末状
混合原料に、珪酸ソーダを加えて混練し、これを前述の
４．　Ｏｔａｘφの心線に塗布した。向塗布比率は心線
ニブラックス（重量比）を８：１とし、２６０℃で乾燥
した。

溶接対象の母材＃ｉ、第２表に示す成分組成からなる９
チＮｉ鋼（、ＪＩＳ　　Ｇ３１２７ＳＬ９Ｎ６０：２０
ａｍ）であ〕、第８図に示す様な開先を形成した。

第２表 溶接条件は第３表に示す通シであシ、溶接部に対し継手
引張試験（ＪＩ８　２８１２１）及び電撃試験（ＪＩＳ
　　ＺＢ５１２）を行ｅｖｈ、　ｍ接金第１表には＄Ｉ
Ｉ４＞線自体としての鍛造性及び圧延性の評価を記した
が、Ａ４ＦｉＴ　ｉ　、ＡＩ　、ＭｇのうちＴｉの単独
添加であった為、ＭＯ添加に伴なう鍛造性や圧延性の低
下はカバーされるに至っていない。又Ａ６はＴｉとＡＩ
の複合添加であるが、Ｔｉ及びＡＩの各配合量が夫々に
要求される下限を満たしておらないので、鍛造性や圧延
性を良好にするには至っていない。又Ａ８はＡＺとＭｇ
が一本発明の条件を満足する様に複合添加されているが
、ＭＯの配合量が過大である為鍛造性や圧延性は高くな
っていない。

１ｇ４表には継手強度、低温靭性、耐高温割れ性及び溶
接作業性の各評価を記したが、Ａ５はＭＯの配合量が少
ないので耐高温割れ性が悪い。轟６はＣの含有量が多い
ので、低ｇｊＡＵＪ性が悪い、４８はＭＯの配合量が多
い為、低温靭性が悪い、　ＡｌｌはＣｒの配合量が多い
為、低温靭性が悪くなっているが、Ｆ・配合量が少ない
のでこの欠点が十分にカバーされるに至っていない。Ｊ
Ｉ＆１２はＭｎとＣｒの配合量が規定上限を越えている
にもかかわらずＦｅの配合量が少′＆込ので低温靭性が
低い。

Ａ１４はＦｏ量が多いので、？！Ｍ手強手強者干の悪影
響が認められた。

【図面の簡単な説明】

第１，２図ＦｉＴｉ、Ａｌ、Ｍｇの添加量と高温ねじ多
回数の関係を示すグラフ、第８図は母材の開先形杖を示
す説明図である。 配合量（％） 配合量（％） 第３図 手続補正書（自発） 昭和５７年　８月８１　日 特許庁審査官　　　　　　　　　　　　殿１、事件の表
示 昭和５６　隼　特　許　　項第　１６１２１８　弓昭和
　　　年　　　　　　　第　　　　　　号２、発明間は
考案の名称 低温鋼用溶接心線 ３、補ｉ「：をする者 ４１件との関係　　　　　特　許　出願人イ１　所　　
神戸市中央区脇浜町−丁目３番１８号名称　（１１９）
株式会社神戸製鋼所 代表者高橋孝吉 ４、代　　理　　人　　郵便番号５３０住　所　　大阪
市北区堂島二丁目３番７号　シンコービル（１）「特許
請求の範囲」を別紙の通り訂正します。 特Ｗ−Ｆ−請求の範囲　　　・ ＋１１Ｃ、（ｏ、　１５迩謔優（以下車に係）及びＭ　
Ｏ＝１２〜２２嘔を含む他、Ａ”／＝０．００５〜０１
６優、Ｔｉ＝０．０１〜０．１！’＋％％Ｍｇ＝０．０
０１〜０．０５９６から選択される２槍以上を、Ｃｆｉ
、ｌ＋Ｔｉ＋Ｍｇ）、（０，２５係を満足する範囲で含
み、Ｊ”１ｌ１１力ｉＮｌ及び不ｉＪ避不純物よりなる
ものであることを特徴とする低ＩＭｗ４用浴接−Ｌ）＆
ｌｌ！。 ｆ２＋　Ｃ〈０．１．５％、ＭＯ＝１２〜２２％及びＦ
ｅ　− （２５チを含む他、Ａ／＝、０．００５〜０．１６％。 ｒｉ＝０．０１〜０．１５係、Ｍｇ＝０．００１〜００
５憾から選択される２檀以上を、ＣＡｌ＋ｒｉ、＋Ｉｕ
ｌ　ｇ　）　〈０．２５優を満足する範囲で含み、残部
がＮ１及び不可赴不＃ｉ物よシなるものであることを特
許とする低−ｍ用浴接心婦。 ＝０．００５〜０．１５係、Ｔｉ＝ｏ、Ｏ１〜０．１５
係。 、　　Δｉｇ＝０．００１〜０．０５係から選択される
２柳以上を、（Ａ／＋Ｔｉ＋Ｍｇ）（０，２５％を満足
する範囲で含み、更にＭｎ（５％、Ｗ（５９６，Ｃｒ≦
４．８１及び５ｉ≦１４−から選択される１種以上を含
み、残部がＮｉ及び不可避不純物よシなるものであるこ
とを特徴とする低温鋼用溶接心線。 ＋４１ｃ　（０，１ｆｉ−ＩＭＯ！１３１〜２２饅及び
Ｆ・（２５１を含む他、ＡＩ＝０．００５〜０．１　ａ
Ｉｓ。 Ｔｉ＝０．０１〜０．１５優、Ｍｇ＝０．００１〜０．
０５−から選択される２種以上を、（Ａ／＋Ｔｉ＋Ｍｇ
）４０．３５優を満足する範囲で含み、Ｉ！１ｌＱ１ｎ
４５１Ｇ、Ｗ、（５１Ｃｒ、＜４．８慢及び５ｉ４１．
５嗟から選択される１種以上を含み、残部がＮｉ及び不
可避不純物よりなるものであることを特徴とする低温鋼
用＃接心繰。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１ｃ〈０．１５重量ｑｂ（以下単に優）及びＭＯ＝
   １２〜２２憾を含む他、Ａ／＝０．００５〜０，１５憾
   ４ｉ＝ｏ、ｏ１〜０．１５憾、Ｍｇ＝０．０Ｏ］〜０、
   ０５１１１から選択される２種以上を、（ＡＺ＋Ｔｉ十
   Ｍｇ）〈０．２５１を満足する範囲で含み一残部がＮｉ
   及び不可避不純物よシなるものであることを特徴とする
   低温鋼用溶接心線。 １！１ｃ４０．１５係１Ｍｏ＝１２〜２２１Ｇ及びＦ６
   〈２ｊＳ１ｇを含む他、　Ａ／＝０．００５〜０．１５
   ９１Ｇ。 Ｔｉ＝０．０１〜０．１５１．Ｍｇ−０，００１〜０．
   ０５−から選択される２種以上を、（Ａ／＋Ｔｉ＋Ｍｇ
   ）〈０１！５（ｉを満足する範囲で含み、残部がＮｉ及
   び不可避不純物よシなるものであることを特徴とする低
   温鋼用溶接心線。 ＋２１１Ｃ（０，１５１６及びＭｏ＝１２〜２２（ＡＩ
   ＝ｏ、ｏｏａ〜０．１６憾、Ｔｉ＝０．０１〜０．１６
   憾。 ［ｇ＝Ｑ、Ｑ　０１〜０．０５１ｄｋう選択サル６２種
   以上を、（Ａ／＋Ｔｉ＋Ｍｇ）〈０．２５憾を満足する
   範囲で含み、更＆ＣＭｎ〈５ｍ　、ｗ〈ｓ憾、Ｃｒ（４
   ，８１６及び５ｔ（ｔ、ａ＊から選択される１種以上を
   含み、残部がＮｉ及び不可避不純物よ）なるものである
   ことを特徴とする低温鋼用溶接心線。 １４１Ｇ４０．１６％、Ｍｏ＝１ｆｔ〜２２％及びＦｅ
   ｄ２５１Ｇを含む他、Ａ／−０，００５〜０．１５係、
   ＴｉｘＱ、Ｑｌ〜０．１５係、Ｍｇ＝０．００１〜０，
   ０５係から選択される２種以上を、（Ａ／＋Ｔｉ＋Ｍｇ
   から選択される１種以上を含み、残部がＮｉ及び不可避
   不純物よりなるものであることを特徴とする低温鋼用溶
   接心線。