JPS6033598B2

JPS6033598B2 - 低水素系被覆ア−ク溶接棒

Info

Publication number: JPS6033598B2
Application number: JP2822778A
Authority: JP
Inventors: 尚谷垣; 威小塩; 俊男岩田; 繁進士
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1978-03-14
Filing date: 1978-03-14
Publication date: 1985-08-03
Also published as: JPS54121248A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はＣＯＤ値（ＣｒａｃｋＯｐｅｎｉｎ
ｇＤｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔクラック関口変位層）およ
びシャルビー等の衝撃鞠性の良好な溶接金属を得る低水
素系被覆アーク溶接棒に関するものである。

近年、金属材料の脆性破壊にＣＯＤの概念が導入され寒
冷地の海洋構造物あるいは低温タンク等の落度に際して
は、溶接金属にはシャルビー等の衝撃級性に加えてＣＯ
Ｄ値が要求されるようになってきた。すなわち、これま
で溶接金属の靭性評価には主としてシャルビー等の衝撃
試験が適用され、級性の良好な熔接並棒として炭酸カル
シウム、炭酸マグネシウムなどの炭酸塩と弗化カルシウ
ム、弗化マグネシウムなどの金属弗化物を主成分とした
低水素系被覆剤に必要に応じてＭｎ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ
等の合金を添加したものが使用されている。これら低合
金鋼用溶接棒は溶接構造物に応じた級性と強度が得られ
るよう設計されている。しかるに従来の低合金鋼用溶接
榛、例えば１〜３％のＮｉ系溶接綾による溶接金属は、
一５０℃などの低温におけるシャルピー等の衝撃靭性は
良好であってもＣＯＤ値は満足する値が得られなかった
。

従って、シャルビー等の衝撃級性はもちろんであるが、
それに加えてＣＯＤ値の良な溶接金属が得られる溶接榛
の開発が要望されている。また溶接金属中の○およびＳ
が増加すると衝撃籾性や耐われ性が劣化することは周知
のことである。しかしながら、被覆アーク溶接榛に使用
される炭素鋼心線中の○，Ｓならびに被覆剤組成の検訂
によってＣＯＤ値を向上せしめるという詠みは、今まで
あまりなされていなかった。

本発明者らは被覆アーク溶接棒による溶接金属のＣＯＤ
値を改良するために、炭素鋼心線および被覆剤の組成に
ついて種々検討した結果、炭素鋼心線中の○を０．００
３％以下，Ｓを０．００２％以下に制限し、かつＴｉ，
Ｚｒ，Ｎ，Ｍｇ，Ｃａの１種以上の合計をｏ．５〜５％
被覆剤に添加することによって、溶接金属中の非金属介
在物を低減し、かつ紬粒で均一な組織にすることにより
その溶接金属のＣＯＤ値を著しく高めることを見出した
。

すなわち、Ｃが０．０５〜０．０７％，Ｓｉが０．０１
〜０．０３％，Ｍｎが０．４２〜０．４７％の範囲にあ
って、０およびＳ含有量の異なる種々の試作炭素鋼心線
（直径４肋、長さ４００肋）にＴｉ３％，Ｃａｌ％，Ｃ
ａＣ０３４９％，ＣａＦ２２０％，Ｓｊ３％，Ｍｎ５％
，Ｆｅ８％，Ｔｉ０２５％，Ｓｊ０２６％からなる被覆
剤に水ガラスを添加し被覆の厚さが１．２側になるよう
に塗装した低水素系被覆アーク溶接棒を作成し、ＪＩＳ
Ｚ３２１２に準じて落着金属を作成した。

その溶着金属よりＣＯＤ試験片を採取し、一５０ｑ０に
おけるＣＯＤ値〔以下６ｃ（一５０）と示す〕を調査し
たところ第１図のような結果を得た。第１図より○が０
．０１５〜０．０３４％，Ｓが０．００１８〜０．００
６７％の範囲にある炭素鋼０線を使用した◎グループの
溶接榛、０が０．００４５〜０．００６１％，Ｓが０．
００１２〜０．００３４％の範囲である心線を使用した
◎グループの溶接棒、０が０．００１〜０．００１５％
，Ｓが０．００３８〜０．００４７％の範囲にある心線
を使用した■グループおよび０が０．００２２〜０．０
０２８％であってＳが０．００２８〜０．００４２％の
範囲にある心線を使用した■グループの溶接榛によって
得られた落着金属の６ｃ（一５０ｑｏ）は、０．１９柳
未満の不良な値であるのに対し、０が０．００１〜０．
００１５％，Ｓが０．００２６％以下の心線および０が
０．００２２〜０．００２８％で、Ｓが０．００２％以
下の心線を使用した■，■の両グループの熔後棒による
落着金属の６ｃ（一５０℃）は、目標とする良好なＣＯ
Ｄ値０．２５側以上が得られた。

すなわち、落着金属の６ｃ（一５０ｑｏ）を０．２５肌
以上の良好な値にするためには、０を０．００３％以下
、Ｓを０．００２％以下にすることが必須であることが
明らかである。

すなわち、本発明は以上のような知見に塞いてなされた
ものであって、その要旨とするところは○を０．０３％
以下、Ｓを０．００２％以下にした炭素鋼心線の周囲に
Ｔｉ，Ｚｒ，山，Ｍｇ，Ｃａの１種以上の合計を０．５
〜５％，ＣａＣＱ，ＭｇＣＱ，母Ｃ０３の１種以上の合
計を７〜５８％，ＣａＦ５，Ｍが２，ＮＦ３，Ｎａ３Ｎ
Ｆ６の１種以上の合計を１〜３０％、鉄合金中のＦｅお
よび鉄粉をＦｅに換算して４０％以下、Ｓｉを１〜８％
，Ｍｎを２〜９％、残部は上記成分以外のスラグ生成剤
、アーク安定剤および粘結剤を配合してなるものを含有
する被覆剤を被覆してなることを特徴とする低水素系被
覆ア−ク溶接榛ある。

なお、本発明にいう炭素鋼心線とは合金組成がＪＩＳ
Ｇ３５０３相当品のものを示し、その内特に０および
Ｓについての制限を行なったものである。

以下に本発明の詳細な説明を行なう。本発明溶接棒にお
いて用いられる炭素鋼心線の○およびＳの限定理由につ
いては既に説明した通りであるので、次に本発明溶接綾
の被覆剤組成とその範囲の限定理由について述べる。

先ず、Ｔｉ，Ｚｒ，ＡＩ，Ｍｇ，Ｃａなどを被覆剤中に
１種以上添加することは本発明の重要な部分の一つであ
る。Ｔｉ，Ｚｒ，ＡＩ，Ｍｇ，Ｃａなどの１種以上の合
計が０．５％未満では脱酸が不足し、溶接金属の○が増
加し０．２５肋以上の６ｃ（一５０℃）が得られない。

またこれらの添加量が５％以上を超えると脱酸が過剰に
なり、ピード‘こピッドが発生し易くなるとともにスラ
グの剥離性が劣化し、溶接作業性が悪くなる。ＣａＣ０
３，ＭｇＣ０３，ＢａＣ０３などの炭酸塩は溶接のアー
ク中で分解しＣＱガスを発生するので溶接金属を大気か
ら遮断し大気中の０およびＮの侵入を防止する効果を有
する。

これらの１種以上の合計が７％未満ではガスの発生量が
不足し、ビードにビットが生じやすくなる。また添加量
が斑％を超えるとスラグの溶融点が上昇しスラグの流動
性が悪くなり、ビード状が劣化するのでその範囲は７〜
斑％が適当である。ＣａＦ２，Ｍが２，ＮＦ３，Ｎａ３
ＮＦ６の金属弗化物の１種以上の合計が１％未満では溶
融スラグの流動性が悪くなり、３０％を超えて添加する
とスラグの流動性が過大になるとともにァークが不安定
になって、良好なビード形状が得られないのでその範囲
は１〜３０％が良い。

ＳｉおよびＭｎは脱酸剤あるいは合金剤として添加する
が、Ｓｉが１％未満では溶接金属の流動性が悪くなり、
特に立向姿勢の際に良好なビードが得られない。

また、８％を超えて添加すると熔接金属中のＳｉが過剰
となり、シャルピ−の衝撃鰯性が著しく低下する。Ｍｎ
は２％未満では溶接金属中のＭｎが不足し、シャルピ−
の衝撃級性が低下する。また９％を超えて添加すると高
温われが発生しやすくなる。従ってＳｉは１〜８％，Ｍ
ｎは２〜９％の範囲がよい。鉄合金中のＦｅおよび鉄粉
をＦｅに換算して４０％を超えて添加すると、スラグ量
が不足しビード形状が劣化するので４０％以下とした。

なお、前記のＴｉ，Ｚｒ，山，Ｍｇ，ＣａやＳｉおよび
Ｍｎはそれらを単独もしくはＦｅ−Ｔｉ，Ｆｅ−ＡＩ，
Ｆｅ−Ｓｉ，Ｆｅ一Ｍｎなどの鉄合金やＳｉ−Ｔｉ，Ｓ
ｉ−山，ＡＩ−Ｍｇ，Ｓｉ−Ｚｒ，Ｓｊ−Ｍｎ，Ｃａ−
Ｓｉ，Ｃａ−Ｂなどの合金粉の形で添加してもよい。

また、溶接金属の強度向上のために被覆剤中にさらに適
当量のＮｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ等の合金を添加してもよい
。さらに必要に応じて、Ｔｉ０２，Ｓｉ０２．山２０３
，Ｍｇ○などのスラグ生成剤やＮａ２０，Ｋ２０などの
アーク安定剤を適当量添加してもよい。以上の被覆剤は
、その被覆率が２０〜０％になるように、０が０．００
３％以下、Ｓが０．００２％以下の炭素鋼心線の周囲に
通常の溶接榛塗装機により被覆し製造することがきる。

次に実施例により本発明の効果をさらに具体的に示す。

実施例第１表に本発明溶接榛および比較のために用いた
炭素鋼心線の化学成分を、第２表に本発明溶接棒および
比較溶接棒の被覆剤成分、溶接金属の化学成分および一
５０ｑＣにおけるシャルピー衝撃鋤性とＣＯＤ値特性
を示す。

第１表炭素鋼心線の化学成分第２表においてＭ．１〜Ｍ．６が本発明溶接榛で、Ｍ．
７〜Ｍ．１７が比較溶接棒の結果である。

試験に用いた溶接棒は榛径４肌、長さ４００柳で、試験
鋼板は板厚２５豚の５０ｋｇ／協級のキルド鍵にＸ開先
を取ったものを用いた。溶接は下向姿勢で溶接電流１７
０Ａ、溶接入熱２触くＪ／弧で行なった。そして、継手
溶接部より２肌Ｖノツチシヤルピー衝撃試験片とＣＯＤ
試験片をおのおの３本づつ採取し、ともに５び○で試験
した。なお、シャルピー衝撃特性およびＣＯＤ値特性の
評価法として、シャルピー衝撃特性では３本のシヤルピ
ー吸収エネルギー（沙Ｅ−５０）の平均が１０ｋ９−机
以上、ＣＯＤ値特性では３本のＣＯＤ値の最低値が０．
２５側以上のときを良好とした。

本発明溶接捧Ｍ．１〜恥．６は、溶接金属のシャルピ吸
収小ギ‐−‘まＩｌｋ９…以上、Ｃ０２値は０．３６凧
以上でいずれも良好である。比較溶接棒の中のＭ．７〜
Ｍ．１１は本発明溶接棒に使用したと同じ炭素鋼心線○
を使用した溶接棒である。Ｍ．７はＴｉ，ＡＩ，Ｍｇの
１種以上の合計が５％を超えるため、スラグの流動性が
悪くなりビード形状、スラグの剥離が悪く溶接作業性が
劣っている。

舷．８は炭酸塩の１種以上の合計が６０％と過剰である
ため、スラグの流動性が悪く溶接作業性が劣つている。

恥．９は金属弗化物が３０％を超えるためスラグの流動
性が過大になりアークが不安定になる。舷．１０，１１
は溶接作業性は良好であったが、Ｎｏ．１０はＳｉが８
％を超えているため衝撃、ＣＯＤ特性を満足しない。地
．１１はＭｎの添加量が多いため溶接金属の一部に高温
われが発生した。舷．１２〜Ｍ．１７の比較溶接榛は、
溶接作業性は良好であるが、用いた炭素鋼心線の○，Ｓ
の両者か、またはいずれか一方の○が０．００３％，Ｓ
が０．００２％を超えているため、溶接金属のシャルピ
ー吸収エネルギーおよびＣＯＤ値とも良好な結果は得ら
れなかつた。

以上説明したように本発明溶接榛を用いて溶接すれば、
低温でのシャルピー等の衝撃靭性およびＣＯＤ値とも良
好な溶接金属が得られ、溶接構造物等の安全性に大いに
寄与することができる。

第２表−（１）注）（）内は被覆剤中のＴｉ，Ｚｒ，
Ｓｉ，Ａム．Ｎ雲，Ｇの百分率を示す。

Ｆｅ−ＴｉのＴｉは４Ｍ：Ｆｅ−ＡとのＡ之は４９多；
Ａど−Ｎ翼のＡＺは６０＄，Ｍｇは４０％；Ｚｒ−Ｓｉ
のＺｒは３５多，Ｓｉは５０※：Ｃａ−ＳｉのＣａは２
８略，Ｓｉは５鰍：Ｆｅ‐ＳｉのＳｉは４２略。

「一」は無添加の意その他の成分は、スラク生成剤、ア
‐ク安定剤、粘結剤であるＴｉ０２Ｓｉ０２，Ａム２０
３，Ｋ２０，Ｎａ２０をとを示す。蓬箸事業定性」。

：良好Ｘ：不良第２表−（２）

【図面の簡単な説明】

第１図は心線中のＳおよび０量とＣＯＤ値との関係を示
す図である。多′図

Claims

【特許請求の範囲】

１Ｏを０．００３％以下、Ｓを０．００２％以下にし
た炭素鋼心線の周囲に、Ｔｉ，Ｚｒ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ
の１種以上の合計を０．５〜５％、ＣａＣＯ＿３，Ｍｇ
ＣＯ＿３，ＢａＣＯ＿３の１種以上の合計を７〜５８％
、ＣａＦ＿２，ＭｇＦ＿２，ＡｌＦ＿３，Ｎａ＿３Ａｌ
Ｆ＿６の１種以上の合計を１〜３０％，Ｓｉを１〜８％
，Ｍｎを２〜９％、鉄合金中のＦｅおよび鉄粉をＦｅに
換算して４０％以下、残部は上記成分以外のスラグ生成
剤、アーク安定剤および粘結剤を配合してなるものを含
有する被覆剤を被覆してなることを特徴とする低水素系
被覆アーク溶接棒。