JPS61283493A - 溶接用フラツクス入りワイヤ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は溶接用フラックス入りワイヤに関し、更に詳し
くはＡＩ、ＭＨ，Ｚｒのような強力脱酸剤を添加し、溶
融池の攪拌を促進することにより、表面に塗装を施した
あるいは発錆のある鋼板の溶接におけるピンホール及び
ブローホールの発生を防止し健全な溶接継手部を得るこ
とのできる溶接用フラックス入りワイヤに関するしので
ある。

〔従来の技術〕

錆が発生した鋼板または防錆塗料を塗布した鋼板をその
まま溶接すると、特にすみ肉溶接時に、溶接ビード表面
にピンホールが発生したりまた溶接部にブローホールな
どの欠陥が発生する。この原因は、鋼板表面に付着した
防錆塗料または赤錆が、高温の溶接アーク中で分解する
ことにより、発生した酸素および水素などのガスが溶融
金属中に混入し、溶融池の急速な凝固過程で完全に浮上
しきれず、溶接部のピンホールやブローホールとして残
るためである。

この発錆した鋼板や、耐錆ペイント塗布鋼板の溶接時の
ピンホールやブローホール発生防止のため、溶接用フラ
ックスに結晶水含有鉱物を添加し、故意に水分を充填ワ
イヤの充填剤中に含有せしめ、溶融金属中での〃大の含
有量を増加し、気泡成長速度を増大させ、気泡の浮上速
度を大ならしめて溶融金属中に残留する気泡を減少させ
る提案がなされている（特開昭４８−７８５４）。また
、溶接用フラックスに水素源化合物を添加し、あるいは
シールドが大中に水素ガスを含有せしめることにより、
アーク雰囲気の水素分圧を高め、すみ肉溶接におけるメ
タル中の気泡の成長、離脱を促進し溶接継手部の気泡発
生を防止する提案もなされている（特開昭５２−１４４
３４３、特開昭５４−５２６３９）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記いずれの提案においても、限られた溶接条
件の下ではピンホールやブローホールの発生を防止し得
るものの、未だ実用的でなく十分な効果が得られていな
い、そのため発錆鋼板や防錆塗料塗布鋼板の溶接に際し
てはピンホールやブローホール発生防止のため被溶接物
の溶接線に沿って鋼板表面のグライング研磨、ショツト
ブラスト法や〃ス炎焼却等によって塗装や錆を除去して
から溶接を行っている。またピンホールやブローホール
の発生が溶接速度に関係するため、自動アーク溶接でも
溶接速度を遅くしたりあるいは手溶接棒による溶接を行
うなど溶接能率の点でも問題がある。

本発明は発錆鋼板や防錆塗料塗布鋼板の溶接の前記した
ような問題点を解決すべくなされたもので、溶接に先立
って塗料等の除去をすることな仁溶接能率を落さずに、
ピンホールやブローホールの発生を防止して健全な溶接
継手部を得ることのできる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。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明の発明者等は全装鋼板の溶接におけるピン
ホール及びブローホール発生防止法の研究を行なった結
果、Ａ１、Ｍｇ、Ｚｒのような強力脱酸剤を特定の組成
範囲で添加し、溶融池の攪拌を促進することにより、こ
れらの欠陥の発生を者しく抑制できることを新たに知見
し本発明を完成するに至ったものである。

本発明の溶接用フラックス入りワイヤは、ワイヤ全重量
に対し重量％で、Ｃｏ０．２０以下、Ｓ　ｉ；０，３０
−１．５０．　Ｍｎ；０．５０−３．００％Ｔｉ０ｚ：
３．５−８．５並びにＡ　ｌ；０，２〜１．０、Ｍｇ；
０．２０−０．５０．　Ｚｒ：Ｏ，Ｏｆ〜０゜５０、の
うち１種または２種以上を必須成分とし、必要に応じて
Ｔ　ｉ；３０以下、Ｂ　ｉ；０．０１０以下、Ｎｉ；３
，００以下、Ｃｒ；２，００以下、Ｍｏ；１．００以下
のうち１　ａ　＊　タけ２　Ｍｉ以上オヨＩ／／　＊　
タハＢ　ｉ；０２０以下、Ｐ　ｂ；０，０２０以下、Ｓ
　ｂ；０２０以下、Ｔ　Ｉ；０，０２０以下、Ａ　１．
０　、；０，５以下、Ｚ　ｒｏ　□；２．０以下、Ｓｉ
Ｏ２；１．０以下、ＭｇＯ；０，５以下、Ｎａ２Ｏ；０
．１以下、Ｋ、０；０，１以下、Ｆ；０．５以下のうち
１種または２種以上を含有することを要旨とするもので
ある。

本発明の溶接用フラックス入りワイヤの組成を上記のｆ
ｆｉ成範囲とした理由は次の通りである。

Ｃは溶着金属の強度を向上させるため必要な元素である
が、多量に添加すると靭性が低下するので０．２０％以
下とした。

Ｓｉは脱酸作用を有しているため鋼の清浄度を高め、溶
接部の機械的性質を向上させる。しがし０゜３％よりも
少ないと、このような効果が小さいとともに、ブローホ
ールが発生しやすくなるので０．３％以上とした。また
、Ｓｉが多すぎると溶接部の硬さが増大して機械的性質
が低下するので１．５％以下とした。

Ｍｎは脱酸および脱硫作用を有しているため鋼の清浄度
を高め、溶接部の機械的特性を向上させる。しかし、０
．５％よりも少ないとこのような効果が小さいとともに
、ブローホールが発生しやすくなるので、０．５％以上
とした。また、Ｍｎが多すぎると溶接部の硬さが増大し
、延性が低下して機械的性質を劣化させるので。３．０
％以下とした。

ＴｉＯ２はスラグ形成剤として作用し、適量の添加でス
ラグがビードの全周を被覆して溶接部の機械的性質を向
上させる。しかし、Ｔ　ｉ　０２　Ｊｌが少なすぎると
スラグの形成量が少ないためビードの全周を覆わなくな
るので３．５％以上とした。、また、Ｔ　＋　０２　量
が多すぎるとスラグの形成量が多くなり、溶着金属中に
巻き込まれたり、スラグの粘性が増、　　大してビード
の表面を均一に覆わなくなったり、さらにはスラグのは
ぐり性が低下したするので、８．５％以下とした。

ＡＩ％ＭＨ，Ｚｒは溶接時に、金属蒸気を発生して外部
からのｅ素の侵入を阻止し、また、仮に侵入したとして
も強力な脱酸剤として作用するので、溶接部の清浄度を
高めて機械的性質を向上させるのに有効である。しかし
、多すぎると強度は向上するものの衝撃値が低下して靭
性を劣化させるので、添加する場合にＡＩは１．０％以
下ＭＩ？は０．５％以下、Ｚ「は０．０１〜０．５０％
とするのが良い。

Ｔｉ、Ｂ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏはいずれも溶Ｎ金属の機械
的性質を向上させる金属であるが、特にＴｉは溶着金属
の結晶粒を微細化し、機械的性質が向上するため添加さ
れるが、多量に添加しても上記特性が飽和するので０．
３０％以下とした。

また、ＢはＴｉ　と同様に溶着金属の結晶粒を微細化す
るのに必要な元素であるが、多量に添加しても添加の割
にその効果が得られないので０．０１０％以下とした。

Ｎ１及びＭｏは溶着金属の機械的性質特に衝撃特性を向
上させるため必要な元素であり、Ｃｒは溶′ＮＩ金属の
強度そのものを向上するために必要な元素であるが、い
ずれの元素も低合金鋼のレベルを対象として添加するノ
テ、Ｎｉ；３．ＯＱ以下、Ｃｒ：２゜００以下、Ｍｏ；
１．００以下とした。

Ｂｉ％ｐｂ、ｓｂ％Ｔ１はいずれも溶接の作業性を良く
するために必要な元素で特にスラグの剥離性が改善され
るが、多量に添加すると粒界偏析を起こして機械的性質
を損うので上限をｏ、ｏｚｏ％とした。

Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２，５ｉＯｚ、ＭＨＯ，Ｎａ２Ｏ、
Ｎ２０．Ｆ　はいずれも溶接の作業性を向上させる化合
物であり、アークの安定性を良くし、ビード形状を改善
し、立向き溶接等の場合のスラグの粘性を調整するため
添加される。しかし、Ａ１□０１、Ｚ「０２、Ｍ［ｌＯ
については、多量に添加するとスラグの粘性が上昇しビ
ードの形状が悪化し、またスラグの剥離性が悪くなると
共に７−クが乱れるので、添加量の上限をＡ　Ｉ２０　
Ｊ、５％、Ｚ　ｒｏ　２２．０％、ＭｇＯ０，５％の如
く定めた。ＳｉＯ２はスラグの粘性を低下せしめるので
あまり多（添加するとスラグが広がってしまって好まし
くないので、上限を１．０％とした。Ｎａ０２及びに２
０はスラグの剥離性を改善すると共に７−りを安定させ
るので添加されるが０．１０％以上添加するとアークが
６しれるので添加の上限を０．１０％とした。Ｆはアー
クの安定剤であるが多量に入れると逆にアークが不安定
になるので上限を０．５％とした。

〔実施例〕

つぎに本発明の効果を実施例により明らかにする。！ｍ
１表に本発明の溶接用フラックス入りワイヤ及び比較の
ために用いた溶接用７ランクス入りワイヤの組成（重量
％）及びこれらワイヤを用いて溶接したときの試験結果
を示す。

溶接は第１図の斜視図に示すように幅１５０＋ｍａ。

長さ６００１＃ｔａ、　厚さｌａｍｍの鋼板１０に、幅
７５＋ｏ＋＋＋、長さ６００ＩｆｌｌＩ１１厚さ１６Ｉ
ＩＩｍ、　の鋼板１２を丁字形に突き合わせ、ワイヤ径
φ１，２ｍｍ、溶接電流２８０Ａ、アーク電圧３ＱＶ、
溶接速度４０ｃｍ／ｗｉｎ、　ｆｆス流１Ｃ０２２５Ｉ
！／＋ａｉｎ、突出し艮２０ｍｍの溶接条件で水平すみ
肉溶接を行った。溶接の順序は第２図の部分拡大側面図
に示すように先づ左側に第１すみ肉溶接１４を行い次い
で右側に第２すみ肉溶接を行った。第２すみ自溶接部１
６は、第１すみ自溶接部１４によってブスの出口を塞が
れた状態で溶接されるので第１すみ自溶接部１４よりピ
ンホールやブローホールが発生しやすいが、ピンホール
やブローホールの発生試験は第２すみ自溶接部１６につ
いて灯った。

ピンホールの発生は第３図に示すようにビード表面１８
に現われたピンホール２０・・・２０の直径の合計Σ１
１　”　！　＋　＋１２　＋　・＝　＋　ｌ　Ｏを全ビ
ードＩＬで除した百分率を として評価した。

また、ブローホールの発生は、＃２図に示すように第１
すみ自溶接部１４を２２の点線で示す線で除去し、第２
のすみ自溶接部１６の表面にＶノツチ２４を入れて鋼板
１２のｔｊＳｌすみ肉の側の側面１２ａをプレスで押し
て、第２すみ肉の側へ倒して第４図に示すように第２す
み自溶接部１６の破面２６を観察し、破面２６に現われ
たブローホール２８・・・・・・２８の直径の合計Σｍ
　！　＝　ｍ　＋　＋　７７１２　＋・・・＋ｍｎ　を
全ピード艮りで除した百分率をとして評価した。

なお、ピンホール発生率は０％が、またブローホール発
生率は１０％以下が規格値である。

Ｐｔ５１表においてＮｏ、１〜Ｎｏ、３は比較例であっ
て本発明の必須成分を含まないものであるか、あるいは
必須成分を含有しても本発明の組成範囲以下しか含有し
ないものである。Ｎｏ、４〜６は本発明の必須成分を本
発明の組成範囲内で含有する＠ｉ発明例であり、Ｎｏ、
７は必須成分に加えてＴｉ、ＮｉＣｒ、Ｍｏを含む第２
発明例であり、Ｎｏ、８は上記必須成分にＡｌ２Ｏ３、
ＺｒＯ２等の第２選択成分を含む第３発明例であり、Ｎ
Ｏ１９〜１２は本発明の必須成分のほかに種々の組合せ
で本発明の選択成分を含有する第４発明例である。溶接
する鋼板の塗装は、造船用鋼板で最も一般的な塗装であ
る塗料無機シンク、塗膜厚２０μを施した。

Ｎｏ、１はＡ１、Ｍｇ、Ｚｒの脱酸成分を含まずＳｉ％
Ｍｎ％Ｔ　ｉ　Ｏ２は本発明の組成範囲以下しか含まな
いでかつまた他のアークの安定性や作業性を改善する成
分を全（含まない比較例であって、アークの安定性悪く
、ピンホール発生率、ブローホール発生率共に着しく高
い。ＮＯ６２はＡＩ、Ｍｇを本発明の組成範囲以下添加
し、Ａ　Ｉ２０　、、ＺｒＯ□、ＳｉＯ□等のアーク安
定性、作業性改善成分を本発明の組成範囲以下添加した
比較例であるが、アークの安定性は改善されたものの、
ピンホール発生率の低下がまだ十分でなく、ブローホー
ル発生率も大して改善されていない。

Ｎｏ、３はさらに脱酸性の強いＺｒとＴｉ、Ｂ。

Ｂｉ　を本発明の組成範囲以下添加した比較例であるが
、ピンホールの発生率は０％となったがブローホールの
発生率は前記規格値の１０％には程遠い値である。

Ｎｏ、４は本発明の必須成分を本発明の組成範囲の下限
含有する第１発明例であるが、ピンホール発生率は０％
であり、ブローホール発生率は９．４％となり目標値を
下回っているので、所期の効果が得られることが明らか
である。Ｎｏ、５は本発明の必須成分をやや多く添加し
た第１発明例であり、Ｎｏ、６は本発明の必須成分の上
限を含有する第１発明例であるが、ブローホールの発生
率がさらに改善されることが判明した。Ｎ００７の第２
発明例、Ｎｏ、８の第３発明例、Ｎｏ、９−１２の第４
発明例を試験した結果、いずれもアークの安定性は良好
であり、ピンホールの発生率は皆無であり、ブローホー
ルの発生率も前記規格値以下であることが明らかになっ
た。なお本実施例に示された以外の選択成分の組合せに
おいても、同様の効果の得られることが確認されている
。Ｎ　ｏ、　１３は塗膜厚を３０μとした第１発明例、
Ｎ　ｏ、　１４は塗膜厚を４０μとした第３発明例であ
るが、ブローホール発生率はやや増加するもののいずれ
も目標値以下に止まり塗膜厚が厚くなってら充分使用出
来ることが明らかになった。

Ｎｏ、１５〜１７は第２及びｔｊ４３発明例について塗
膜厚を２０μとし、塗料のＨＩＭを変えたものであるが
、Ｎ　ｏ、　１５のノンノンク、　Ｎｏ、１６のつすツ
シュはいずれもブローホール発生率が低く、Ｎ　ｏ、　
１７のノンフリッチでブローホール発生率は増加するが
、目標値をクリヤーしているので、本発明例は塗膜厚が
２０μであれば、塗料の種類に限らず、所期の効果が得
られることが示された。

Ｎｏ、１８〜Ｎｏ。２０は本発明の組成範囲以上に本発
明の必須成分及び選択成分を含有する比較例である。Ｎ
ｏ、１８は本発明の必須成分を本発明の組成範囲以上に
含有するので、Ａ１、Ｍｇ、Ｚｒ等の金属元素の多量の
含有が原因でアークが着しく不安定となりスパッタが激
しくなって溶接の作業性が悪くなり好ましくない、　Ｎ
ｏ、１９は過剰の必須成分のほかに選択成分のうちＣ，
Ｔｉ　を本発明の組成範囲以上含むものであるが、さら
にアークの安定性が悪化しスパッタが多くなるばかりで
なくブローホール発生率も上昇する。Ｎｏ、２０は本発
明の必須成分を本発明の組成範囲より過剰に含有すると
共にその他の本発明の選択元素についても過剰に含有す
るものであるが、同様にアークの安定性が悪く、ブロー
ホール発生率も規格値の１０％を越えてしまうことが確
認された。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したように、Ｓｉ、　Ｍｎ、　ＡＩ、
Ｍｇ、Ｚｒ　、ＴｉＯ２を必須成分とし、必要に応じて
０％Ｔｉ、Ｂ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏのうち１種または２種
以上および／またはＢｉ％Ｐｂ、５ｂ１Ｔｌ、Ａ　ｌ　
２０　）、　Ｚ　ｒ　Ｏ２、ＳｉＯ２、ＭｇＯ１Ｎ　Ａ
７０　％Ｋ　２０、Ｆのうち１種または２種以上を含有
する溶接用フラックス入りワイヤであって、防錆塗料を
塗布した鋼板や、発錆した鋼板のすみ肉溶接において、
予め鋼板表面の塗料等を除去することなく、溶接しても
、強力な脱酸剤の添加により溶融池を攪拌することによ
り、溶接時に発生する溶融金属中の気泡の離脱を促進し
、ピンホールやブローホールの欠陥の無い健全な溶接継
手を、溶接能率を落すことなく、得ることができるとい
う優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶接試験に供した鋼板の斜視図、第２図は同じ
く部分拡大側面図、第３図は溶接したビードの部分拡大
斜視図、第４図は溶接部の破面の部分拡大斜視図である
。 １０．１２・・・鋼板、１４・・・第１すみ肉溶接部、
１６・・・第２すみ肉溶接部、１８・・・ビード表面、
２０・・・ピンホール、２６・・・溶接部破面、２８・
・・ブローホール。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワイヤ全重量に対し重量％で、Ｃ；０．２０以下
   、Ｓｉ；０．３０〜１．５０、Ｍｎ；０．５０〜３．０
   ０、ＴｉＯ＿２；３．５〜８．５並びにＡｌ；０．２〜
   １．０、Ｍｇ；０．２０〜０．５０、Ｚｒ；０．０１〜
   ０．５０、のうちの１種または２種以上を必須成分とす
   ることを特徴とする溶接用フラックス入りワイヤ。
2. （２）ワイヤ全重量に対し重量％で、Ｃ；０．２０以下
   、Ｓｉ；０．３０〜１．５０、Ｍｎ；０．５０〜３．０
   ０、ＴｉＯ＿２；３．５〜８．５並びにＡｌ；０．２〜
   １．０、Ｍｇ；０．２０〜０．５０、Ｚｒ；０．０１〜
   ０．５０、のうち１種または２種以上を必須成分とし、
   さらにＴｉ；０．３０以下、Ｂｉ；０．０１０以下、Ｎ
   ｉ；３．００以下、Ｃｒ；２．００以下、Ｍｏ；１．０
   ０以下のうち１種または２種以上を含有することを特徴
   とする溶接用フラックス入りワイヤ。
3. （３）ワイヤ全重量に対し重量％で、Ｃ；０．２０以下
   、Ｓｉ；０．３０〜１．５０、Ｍｎ；０．５０〜３．０
   ０、ＴｉＯ＿２；３．５〜８．５並びにＡｌ；０．２〜
   １．０、Ｍｇ；０．２０〜０．５０、Ｚｒ；０．０１〜
   ０．５０、のうち１種または２種以上を必須成分とし、
   さらにＢｉ；０．０２０以下、Ｐｂ；０．０２０以下、
   Ｓｂ；０．０２０以下、Ｔｉ；０．０２０以下、Ａｌ＿
   ２Ｏ＿３；０．５以下、ＺｒＯ＿２；２．０以下、Ｓｉ
   Ｏ＿２；１．０以下、ＭｇＯ；０．５以下、Ｎａ＿２Ｏ
   ；０．１以下、Ｋ＿２Ｏ；０．１以下、Ｆ；０．５以下
   のうち１種または２種以上を含有することを特徴とする
   溶接用フラックス入りワイヤ。
4. （４）ワイヤ全重量に対し重量％で、Ｃ；０．２０以下
   、Ｓｉ；０．３０〜１．５０、Ｍｎ；０．５０〜３．０
   ０、ＴｉＯ＿２；３．５〜８．５並びにＡｌ；０．２〜
   １．０、Ｍｇ；０．２０〜０．５０、Ｚｒ；０．０１〜
   ０．５０、のうち１種または２種以上を必須成分とし、
   さらにＴｉ；０．３０以下、Ｂ；０．０１０以下、Ｎｉ
   ；３．００以下、Ｃｒ；２．００以下、Ｍｏ；１．００
   以下のうち１種または２種以上およびＢｉ；０．０２０
   以下、Ｐｂ；０．０２０以下、Ｓｂ；０．０２０以下、
   Ｔｉ；０．０２０以下、Ａｌ＿２Ｏ＿３；０．５以下、
   ＺｒＯ＿２；２．０以下、ＳｉＯ＿２；１．０以下、Ｍ
   ｇＯ；０．５以下、Ｎａ＿２Ｏ；０．１以下、Ｋ＿２Ｏ
   ；０．１以下、Ｆ；０．５以下、のうち１種または２種
   以上を含有することを特徴とする溶接用フラックス入り
   ワイヤ。