JP3672746B2

JP3672746B2 - Solid wire for gas shielded arc welding

Info

Publication number: JP3672746B2
Application number: JP24727298A
Authority: JP
Inventors: 励一鈴木; 利彦中野
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 1998-09-01
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2018-09-01
Also published as: JP2000071091A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、４９０Ｎ／ｍｍ²級耐候性鋼を炭酸ガスシールドアーク溶接する際に好適なガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤに関し、特に、高い能率での溶接が可能なガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、耐候性鋼板等の溶接構造用耐候性熱間圧延鋼材に関する規格はＪＩＳＧ３１１４に規定されている。耐候性鋼板は、暴露状態であっても錆が安定で緻密な状態となり保護膜が形成されるため、腐食の進行を阻止するという性質を有している。また、化学成分として適量のＣｕ及びＣｒが添加されていることが耐候性鋼板の特徴であり、更に、適量のＮｉが添加されることもある。この鋼板に対して適用される溶接用ソリッドワイヤとしてはＪＩＳＺ３３１５に規定された「耐候性鋼用炭酸ガスアーク溶接用ソリッドワイヤ」がある。これらの耐候性鋼板及び耐候性鋼用溶接ワイヤは、設計耐久年数が長くメンテナンスの軽減効果が大きい橋梁等に使用されることが多い。また、近時、耐候性鋼の利点をビル建築用として流用すべく耐火鋼に耐候性機能が付与されたワイヤも提案されている（特開平４−２９４８９１号公報、特開平５−２００５８２号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近時、橋梁の耐震性向上及びコストダウンを目的とした少主桁化に伴いウェブ及びフランジの板厚が厚くなる傾向がある。これらの部材の板厚が厚くなると溶接の能率がより重視されるようになる。溶接能率を向上させるためには、開先面積の減少、太径ワイヤの適用及び高電流使用による大入熱化並びにパス間温度の高温化による待ち時間の減少が大きな効果を示す。
【０００４】
しかしながら、従来の耐候性鋼用ワイヤは、大入熱化及び高パス間温度での溶接を想定して成分設計されたものではないため、これらの条件下では、強度及び靱性の低下が著しくなり、所望の溶接金属の機械的性質が満たされないという問題点がある。
【０００５】
特に、靱性に関しては、従来のＪＩＳＺ３３１５ワイヤは、そのスペックは０℃であるため、これに合わせて設計されているので、近時増加している寒冷地仕様の−１０乃至−３０℃程度のスペックに適用することは極めて困難である。
【０００６】
また、大入熱化及び高パス間温度での溶接では、ワイヤ含有成分の溶接金属への歩留まりが低下するため、耐候性能に関しても、所望ほどの効果は得られない。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、３０ｋＪ／ｃｍ以上の大入熱及び２５０℃以上の高いパス間温度での過酷な溶接条件でも４９０Ｎ／ｍｍ²級として十分な強度及び低温靱性を確保することができ、更に良好な耐候性を得ることができるガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤは、３０ｋＪ／ｃｍ以上の大入熱及び２５０℃以上の高いパス間温度条件でも室温の引張強さが４９０乃至６００Ｎ／ｍｍ ² 、−２５℃での吸収エネルギが４７Ｊ以上の溶接金属を確保する耐候性鋼溶接用のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤであって、Ｃ：０．０３乃至０．１０質量％、Ｓｉ：０．３０乃至１．００質量％、Ｍｎ：１．２０乃至２．００質量％、Ｃｕ：０．３０乃至０．６０質量％、Ｎｉ：０．２０乃至０．７０質量％、Ｃｒ：０．５０乃至０．７５質量％、Ｔｉ及びＺｒ：総量で０．１０乃至０．３０質量％、Ｂ：０．００１０乃至０．００８０質量％並びにＭｏ：０．２３質量％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Ｐが０．０１５質量％以下、Ｓが０．０２０質量％以下、Ａｌが０．０３０質量％以下、Ｎｂが０．０１０質量％以下、Ｖが０．０１０質量％以下、Ｎが０．０１００質量％以下、前記Ａｌ、前記Ｎｂ、前記Ｖ及び前記Ｎは総量で０．０４０質量％以下に規制されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る他のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤは、３０ｋＪ／ｃｍ以上の大入熱及び２５０℃以上の高いパス間温度条件でも室温の引張強さが４９０乃至６００Ｎ／ｍｍ ² 、−２５℃での吸収エネルギが４７Ｊ以上の溶接金属を確保する耐候性鋼溶接用のガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤであって、Ｃ：０．０３乃至０．１０質量％、Ｓｉ：０．３０乃至１．００質量％、Ｍｎ：１．２０乃至２．００質量％、Ｃｕ：０．３０乃至０．６０質量％、Ｎｉ：０．２０乃至０．７０質量％、Ｃｒ：０．５０乃至０．７５質量％、Ｔｉ及びＺｒ：総量で０．１０乃至０．３０質量％、Ｂ：０．００１０乃至０．００８０質量％、Ｓ：０．００８乃至０．０１５質量％並びにＭｏ：０．２３質量％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、前記不可避的不純物のうち、Ｐが０．０１５質量％以下、Ａｌが０．０３０質量％以下、Ｎｂが０．０１０質量％以下、Ｖが０．０１０質量％以下、Ｎが０．０１００質量％以下、前記Ａｌ、前記Ｎｂ、前記Ｖ及び前記Ｎは総量で０．０４０質量％以下に規制されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、ワイヤに含有される化学成分及びその組成が適切に規定されているので、大入熱及び高いパス間温度での溶接においても、良好な強度、低温靱性及び耐候性を備えた溶接金属が得られる共に、溶接作業性が良好である。
【００１１】
なお、前記Ｓｉは０．５０乃至０．８０質量％であることが望ましい。また、前記Ｍｎは１．３０乃至１．７０質量％であることが望ましい。更に、前記Ｔｉ及びＺｒは総量で０．１５乃至０．２５質量％であることが望ましい。更にまた、前記Ｍｏは０．０５乃至０．２０質量％であることが望ましい。
【００１２】
前記Ｓは０．００８乃至０．０１５質量％であることが望ましい。また、前記Ａｌは０．０２０質量％以下に規制されていることが望ましい。更に、前記Ｎｂは０．００５質量％以下に規制されていることが望ましい。更にまた、前記Ｖは０．００５質量％以下に規制されていることが望ましく、前記Ｎは０．００７質量％以下に規制されていることが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本願発明者等が前記課題を解決すべく、鋭意実験研究を重ねた結果、従来の大入熱及び高いパス間温度での溶接において生じていた問題点の発生原因として以下の現象が生じていることを知見した。第１の現象は、大入熱及び高いパス間温度での溶接においては、アーク直下に形成される溶融池面積の増大によりワイヤに含有される元素の酸化消耗量が増大し、溶接金属中の析出物が低下することにより析出強化機能が低下していることである。第２の現象は、冷却速度の低下により溶接金属の組織が粗大化し、強度及び靱性が低下していることである。第３の現象は、Ａｌ、Ｎｂ及びＶの酸化物等が特に大入熱溶接時に結晶粒界に析出し、粒界エネルギを弱めることにより、靱性が著しく低下することが顕著であることである。また、耐候性が低下する原因として、Ｃｕ、Ｃｒ及びＮｉという耐候性に有効な元素が酸化消耗していることも見出した。
【００１４】
そして、本願発明者等は、これらの得られた知見に基づき、以下の方法により、大入熱及び高いパス間温度での溶接においても十分な強度及び低温靱性を有する溶接金属を得ることができた。
【００１５】
先ず、溶接金属の結晶粒の粗大化を防止するために、結晶生成核となるＢを添加した。これにより、結晶粒の数が増加すると共に、各結晶粒の粗大化が抑制される。従って、大入熱及び高いパス間温度での溶接でも微細な組織が得られ、強度及び靱性の低下が抑制される。更に、ＭｏをＢと共に添加することにより、この組織微細化効果はより一層顕著となる。
【００１６】
また、Ｂ及びＭｏ並びに耐候性の向上に有効なＣｕ、Ｎｉ及びＣｒの酸化消耗を防止するために、より酸化エネルギが小さいＴｉ又はＺｒを適量添加し、優先的にＴｉ又はＺｒを酸化させ、スラグとして溶接金属から離脱させることにより、溶接金属に必要とされる元素を所定量確保することができる。更に、Ｔｉ又はＺｒの添加により、大電流溶接の際のアーク安定性が良好になり、スパッタ発生量が低下するという効果も得られる。
【００１７】
更に、靱性を改善させるために、靱性に有害なＡｌ、Ｎｂ、Ｖ及びＮの含有量を個別的に規制するだけでなく、それらの総量の上限を規制することにより、著しく靱性が向上する。
【００１８】
以下、本発明に係るガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤに含有される化学成分及びその組成限定理由について、更に説明する。
【００１９】
Ｃ：０．０３乃至０．１０質量％
Ｃは溶接金属の強度を確保するために必要な元素である。ワイヤ中のＣ含有量が０．０３質量％未満であると、４９０Ｎ／ｍｍ²級鋼用としての溶接金属の強度確保及び脱酸元素としての有効な効果の確保が困難となる。一方、Ｃ含有量が０．１０質量％を超えると、ＣＯ爆発が過剰になり、スパッタ量が増大して溶接作業性が低下する。また、焼入れ性が上昇して４９０Ｎ／ｍｍ²級として強度が過剰となる。更に、高温割れ感受性も増加する。従って、ワイヤ中のＣ含有量は０．０３乃至０．１０質量％とする。
【００２０】
Ｓｉ：０．３０乃至１．００質量％
Ｓｉは主要な脱酸元素であり、強度を向上させる効果も有する。ワイヤ中のＳｉ含有量が０．３０質量％未満であると、大入熱溶接時に脱酸不足となりブローホールが発生する。また、ビードのなじみが劣化し外観が悪化する。一方、Ｓｉ含有量が１．００質量％を超えると、強度過剰及び靱性劣化が生じると共に、スラグの発生量が増加し連続溶接性が低下する。従って、ワイヤ中のＳｉ含有量は０．３０乃至１．００質量％とする。なお、Ｓｉ含有量は、好ましくは０．５０乃至０．８０質量％である。
【００２１】
Ｍｎ：１．２０乃至２．００質量％
ＭｎはＳｉと同様に主要な脱酸元素であり、更に、焼入れ性を向上させると共に、強度及び靱性を増加させる効果を有する。ワイヤ中のＭｎ含有量が１．２０質量％未満であると、大入熱溶接時に脱酸不足となりブローホールが発生する。また、所望の強度及び靱性を確保することができない。一方、Ｍｎ含有量が２．００質量％を超えると、４９０Ｎ／ｍｍ²級として強度が過剰となると共に、スラグ量が増大し、連続溶接性が低下する。従って、ワイヤ中のＭｎ含有量は１．２０乃至２．００質量％とする。なお、Ｍｎ含有量は、好ましくは１．３０乃至１．７０質量％である。
【００２２】
Ｃｕ：０．３０乃至０．６０質量％
Ｃｕは耐候性鋼に必要不可欠な元素である。Ｃｕを適量添加することにより、鋼板表面に安定錆による保護膜が形成される。これにより、腐食の進行を著しく抑制することができる。ワイヤ中のＣｕ含有量が０．３０質量％未満であると、十分な耐候性が得られない。一方、Ｃｕ含有量が０．６０質量％を超えると、強度が過剰となり、靱性が低下すると共に、溶接作業性が低下し、スラグ量が増大する。また、高温割れ感受性が増加する。従って、ワイヤ中のＣｕ含有量は０．３０乃至０．６０質量％とする。なお、ワイヤにＣｕメッキを施す場合は、鋼心線中のＣｕ含有量とメッキのＣｕ量との総量で規定する。
【００２３】
Ｃｒ：０．５０乃至０．７５質量％
ＣｒはＣｕと同様に耐候性鋼に必要不可欠な元素である。Ｃｒを適量添加することにより、鋼板表面に安定錆による保護膜が形成される。これにより、腐食の進行を著しく抑制することができる。ワイヤ中のＣｒ含有量が０．５０質量％未満であると、十分な耐候性が得られない。一方、Ｃｒ含有量が０．７５質量％を超えると、強度が過剰となり、靱性が低下すると共に、溶接作業性が低下し、スラグ量が増大する。従って、ワイヤ中のＣｒ含有量は０．５０乃至０．７５質量％とする。
【００２４】
Ｎｉ：０．２０乃至０．７０質量％
Ｎｉは耐候性を向上させる元素である。Ｃｕ及びＣｒに加えてＮｉを添加することにより、耐候性がより向上し、鋼板表面に塗装が施されない状態でも十分な耐候性が得られる。ワイヤ中のＮｉ含有量が０．２０質量％未満であると、十分な耐候性が得られない。一方、Ｎｉ含有量が０．７０質量％を超えると、耐候性が飽和すると共に、Ｎｉは極めて高価な元素であるためコストが不必要に上昇する。従って、ワイヤ中のＮｉ含有量は０．２０乃至０．７０質量％とする。
【００２５】
Ｔｉ及びＺｒ：総量で０．１０乃至０．３０質量％
Ｔｉ及びＺｒは酸素との親和性が強い元素であり、電流密度が高い大電流溶接時に特にアークを安定させる効果を有する。また、Ｔｉ又はＺｒを適量添加すると、優先的にＴｉ酸化物又はＺｒ酸化物を生成させ、これらをスラグとして溶接金属上に浮上させて離脱させることにより、大電流溶接時に顕著になるＢ、Ｍｏ、Ｃ、Ｎｉ及びＣｒ等の溶接金属に必要な元素の消耗を防止することができる。ワイヤ中のＴｉ及びＺｒの含有量が総量で０．１０質量％未満であると、Ｂ等の酸化消耗を防止する効果が得られない。一方、Ｔｉ及びＺｒの含有量が総量で０．３０質量％を超えると、スラグ量が増大して連続溶接性が損なわれると共に、溶接金属中のＴｉ酸化物及びＺｒ酸化物の残存量が増加して靱性が低下する。従って、ワイヤ中のＴｉ及びＺｒの含有量は総量で０．１０乃至０．３０質量％とする。なお、Ｔｉ及びＺｒの含有量は、好ましくは総量で０．１５乃至０．２５質量％である。
【００２６】
Ｂ：０．００１０乃至０．００８０質量％
Ｂは焼入れ性を向上させ、結晶粒を微細化する効果を有する元素である。特に、大入熱及び高いパス間温度での溶接条件下における結晶粒粗大化防止に極めて大きな効果を示し、強度及び低温靱性の劣化を防止する。ワイヤ中のＢ含有量が０．００１０質量％未満であると、この微細化効果が得られない。一方、Ｂ含有量が０．００８０質量％を超えると、低温割れ感受性及び高温割れ感受性を共に増大させ溶接割れが生じやすくなる。従って、ワイヤ中のＢ含有量は０．００１０乃至０．００８０質量％とする。
【００２７】
Ｍｏ：０．２３質量％以下
Ｍｏは溶接金属への微量の添加により焼入れ性を向上させ、Ｂと同時に添加することにより大入熱及び高いパス間温度での溶接時の結晶粒の粗大化を更に防止し、強度及び靱性を向上させる元素である。しかし、ワイヤ中のＭｏ含有量が０．２３質量％を超えると、焼入れ性が高くなり過ぎて溶接金属の組織がマルテンサイト状になるため、４９０Ｎ／ｍｍ²級としては過剰強度となり、靱性が低下する。従って、ワイヤ中のＭｏ含有量は０．２３質量％以下とする。なお、Ｍｏ含有量は、好ましくは０．２０質量％以下である。但し、ＭｏのＢとの相乗効果は、その含有量が０．０５質量％以上であるときに極めて有効であるため、Ｍｏ含有量は、好ましくは０．０５質量％以上である。
【００２８】
Ｐ：０．０１５質量％以下
Ｐは溶接にとって極めて悪影響が大きい元素であり、耐高温割れ性及び低温靱性を著しく劣化させる。大入熱及び高パス間温度の条件になるほど、これらの機械的性質が劣化しやすくなる傾向があるため、ワイヤ中のＰ含有量はできる限り抑制することが必要である。ＪＩＳＺ３３１５に規定される耐候性鋼用ワイヤではＰ含有量の上限値が０．０３０質量％であるが、本発明では、大入熱溶接を考慮し、ワイヤ中のＰ含有量は０．０１５質量％以下に規制する。
【００２９】
Ｓ：０．０２０質量％以下
ＳはＰと同様に耐高温割れ性及び低温靱性を低下させる元素である。大入熱溶接を考慮すると、ＪＩＳＺ３３１５に規定されるワイヤよりもＳ含有量を低く抑える必要があり、本発明では、ワイヤ中のＳ含有量は０．０２０質量％以下、好ましくは０．０１５質量％以下に規制する。但し、Ｓにはスラグの界面張力を上げて凝集させる作用があるため、Ｓ含有量が０．００８質量％未満となると、スラグの界面張力が低下し、ビード表面全体がスラグに覆われ、アークが発生しにくくなる虞がある。従って、アークスタート性及び連続溶接性を考慮して、Ｓ含有量は、好ましくは０．００８質量％以上である。
【００３０】
Ａｌ：０．０３０質量％以下
Ａｌは、Ｔｉ及びＺｒと同様に酸素との親和性が極めて高い元素であるが、Ｔｉ及びＺｒと異なりその酸化物が溶接金属中に極めて多く残存して介在物となりスラグ除去できないため、低温靱性を著しく悪化させる。大入熱及び高いパス間温度での溶接では、低温靱性の低下が著しいため、低温靱性を悪化させる元素はできる限り除去するべきである。Ａｌによる靱性に対する悪影響が無視できる含有量の上限は０．０３０質量％である。従って、ワイヤ中のＡｌ含有量は０．０３０質量％以下、好ましくは０．０２０質量％以下に規制する。
【００３１】
Ｎｂ：０．０１０質量％以下
Ｎｂは溶接金属中で介在物を形成して強度を上昇させるものの、その一方でＡｌと同様に著しく靱性を劣化させる元素である。また、スラグ量の増加により連続溶接性が低下する。Ｎｂが靱性及びスラグ増加に影響を与えない含有量の上限は０．０１０質量％である。従って、ワイヤ中のＮｂ含有量は０．０１０質量％以下、好ましくは０．００５質量％以下に規制する。
【００３２】
Ｖ：０．０１０質量％以下
Ｖも溶接金属中で介在物を形成して強度を上昇させるものの、その一方でＡｌと同様に著しく靱性を劣化させる元素である。また、スラグ量の増加により連続溶接性が低下する。Ｖが靱性及びスラグ増加に影響を与えない含有量の上限は０．０１０質量％である。従って、ワイヤ中のＶ含有量は０．０１０質量％以下、好ましくは０．００５質量％以下に規制する。
【００３３】
Ｎ：０．０１００質量％以下
Ｎは溶接金属中で介在物を形成して強度を上昇させるものの、その一方でＡｌと同様に著しく靱性を劣化させる元素である。また、スラグ量の増加により連続溶接性が低下する。Ｎが靱性及びスラグ増加に影響を与えない含有量の上限は０．０１００質量％である。従って、ワイヤ中のＮ含有量は０．０１００質量％以下、好ましくは０．００７０質量％以下に規制する。
【００３４】
Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ及びＮ：総量で０．０４０質量％以下
大入熱及び高いパス間温度での溶接を行う際の低温靱性の低下を防止するためにＡｌ、Ｎｂ、Ｖ及びＮの含有量を個別的に制限するだけでなく、それらの総量を規制することにより極めて高い靱性を得ることができることを見出した。これらの元素の含有量が前述の上限値以下であっても、その総量が０．０４０質量％を超えると、所望の靱性が得られない。従って、ワイヤ中のＡｌ、Ｎｂ、Ｖ及びＮは総量で０．０４０質量％以下に規制する。
【００３５】
このようにワイヤに含有される化学成分及びその組成を限定することにより、大入熱及び高いパス間温度での溶接においても、良好な強度、低温靱性及び耐候性を備えた溶接金属が得られる共に、溶接作業性が良好である。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、その特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。
【００３７】
先ず、下記表１乃至４に示す組成を有するワイヤを使用して下記表５に示す溶接条件によって鋼板を溶接した。図１は溶接母材の形状を示す模式図である。図１に示すように、傾斜した端面を有し、板厚が５０ｍｍである２枚の鋼板１を、その傾斜端面を対向させて配置し、裏面に裏当て材３を配置した。そして、形成された開先に対してガスシールドアーク溶接することにより溶接金属２を形成した。
【００３８】
次に、得られた溶接金属について、室温引張試験、シャルピー衝撃試験及び耐候性能評価試験を行うと共に、連続溶接性の官能評価、Ｘ線透過写真測定による溶接割れ及びブローホール（Ｂ．Ｈ．）の有無の確認並びにスパッタ発生量の官能評価を行った。なお、引張試験及びシャルピー衝撃試験片の採取位置は、鋼板表面から１０ｍｍで溶接部中央の位置である。また、耐候性能評価試験としては、日本鋼構造協会（ＪＳＳＣ）が推奨する腐食促進試験方法である発露型腐食試験を行った。この腐食試験条件を下記表６に示す。
【００３９】
これらの試験結果を下記表７及び８に示す。なお、室温引張試験においては、引張強さ（ＴＳ）が４９０乃至６００Ｎ／ｍｍ²であり、且つ耐力（ＰＳ）が３９０Ｎ／ｍｍ²以上であるものを合格とした。また、シャルピー衝撃試験においては、−２５℃での吸収エネルギが４７Ｊ以上であるものを合格とした。連続溶接性の官能評価では、極めて良好なものを◎、良好なものを○、不良なものを×とした。耐候性能評価試験においては、腐食減量が８０ｍｇ／ｃｍ²以下であるものを合格とした。
【００４０】
【表１】

【００４１】
【表２】

【００４２】
【表３】

【００４３】
【表４】

【００４４】
【表５】

【００４５】
【表６】

【００４６】
【表７】

【００４７】
【表８】

【００４８】
上記表７及び８に示すように、実施例Ｎｏ．１乃至１４においては、ワイヤの化学成分が本発明範囲内であるので、大入熱及び高いパス間温度での溶接条件であっても、４９０Ｎ／ｍｍ²級として適当な強度、良好な低温靱性及び優れた耐候性が得られた。また、アーク安定性が良好でスパッタ量が少なく、溶接割れ及びブローホール等の欠陥は発生しなかった。スラグ発生量が少なくスラグが凝集し鉄地が十分に露出するため、スラグを除去するための手間が少なく連続溶接性が優れていると共に、作業能率が向上した。
【００４９】
一方、比較例Ｎｏ．１５では、Ｃ含有量が本発明範囲の上限を超えているため、ＣＯ爆発が過剰となってスパッタ量が増大すると共に、強度が過剰となった。このため、低温割れが発生した。また、Ｃｕ及びＮｉの含有量も本発明範囲の上限を超えているため、高温割れが発生すると共に、スラグ量が増加して連続溶接性が低下した。
【００５０】
比較例Ｎｏ．１６では、Ｐ及びＳの含有量が本発明範囲の上限を超えているため、高温割れが発生した。また、Ｃｒ含有量も本発明範囲の上限を超えているため、強度が過剰となって靱性が低下すると共に、スラグ量が増加して連続溶接性が低下した。
【００５１】
比較例Ｎｏ．１７では、Ｃ含有量が本発明範囲の下限未満であるため、強度が低下して４９０Ｎ／ｍｍ²未満となった。
【００５２】
比較例Ｎｏ．１８では、Ｓｉ含有量が本発明範囲の下限未満であるため、脱酸不足となりブローホールが発生すると共に、強度及び靱性が低かった。また、Ｃｕ及びＮｉの含有量も本発明範囲の下限未満であり、Ｃｒが添加されていないため、耐候性も低かった。
【００５３】
比較例Ｎｏ．１９では、Ｍｎ含有量が本発明範囲の下限未満であるため、脱酸不足となってブローホールが発生すると共に、強度及び靱性が低下した。また、Ｔｉ及びＺｒの総含有量が本発明範囲の下限未満であるので、耐候性の向上に寄与するＣｕ、Ｎｉ及びＣｒが酸化消耗し、耐候性が低くなった。更に、Ｔｉによる大電流アーク安定効果がほとんど得られなかったため、スパッタ量が多かった。
【００５４】
比較例Ｎｏ．２０では、Ｓｉ含有量並びにＴｉ及びＺｒの総含有量が本発明範囲の上限を超えているため、強度が過剰となって低温割れが発生すると共に、靱性が低下した。また、スラグ発生量が過剰となって連続溶接性が低下した。
【００５５】
比較例Ｎｏ．２１はＪＩＳＺ３３１５のＹＧＡ−５０Ｗに適合するワイヤの一つであってＢが含有されていないため、強度及び靱性の低下が顕著であった。また、Ｔｉ及びＺｒも含有されていないため、大電流溶接時にＣｕ、Ｃｒ及びＮｉが酸化消耗し、耐候性が不足した。更に、高電流溶接でのアーク安定効果が得られないため、スパッタ量が極めて多かった。また、Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ及びＮに関しては、各々の上限は超えていないが、その総量が本発明範囲の上限を超えているので、溶接金属中の介在物が多く靱性がより低下した。
【００５６】
比較例Ｎｏ．２２では、Ｍｎ及びＭｏの含有量が本発明範囲の上限を超えているため、焼入れ性が過剰に上昇して強度過剰となった。このため、低温割れが発生した。また、Ｍｎ酸化物によるスラグ量が増加したため、連続溶接性が低下した。更に、Ｃｒ含有量が本発明範囲の下限未満であるため、耐候性能が十分ではなかった。
【００５７】
比較例Ｎｏ．２３では、Ｂ含有量が本発明範囲の下限未満であるため、Ｍｏの添加により強度の低下は防止されているものの、靱性の低下は回避できなかった。
【００５８】
比較例Ｎｏ．２４では、Ｂ含有量が本発明範囲の上限を超えているため、耐割れ性が低下して高温割れが発生した。また、Ｎｂ含有量も本発明範囲の上限を超えているため、靱性が低下すると共に、スラグ量が多く連続溶接性が低下した。
【００５９】
比較例Ｎｏ．２５では、Ｃｕ含有量が本発明範囲の下限未満であるため、十分な耐候性が得られなかった。また、Ａｌ含有量並びにＡｌ、Ｎｂ、Ｖ及びＮの総含有量が本発明範囲の上限を超えているため、靱性が低下した。
【００６０】
比較例Ｎｏ．２６では、Ｐ含有量が本発明範囲の上限を超えているため、高温割れが発生した。また、Ｎｉが添加されていないため、耐候性が不足した。更に、Ｖ含有量が本発明範囲の上限を超えているため、靱性が低下すると共に、スラグ量が増加して連続溶接性が低下した。
【００６１】
比較例Ｎｏ．２７では、Ｎ含有量が本発明範囲の上限を超えているため、靱性が低下し、スラグ量が多く連続溶接性が低下した。
【００６２】
比較例Ｎｏ．２８では、Ｍｏ及びＶの含有量が本発明範囲の上限を超えているため、強度が過剰となり、低温割れが発生した。また、焼入れ性が高くなり過ぎたため、靱性が低下した。また、Ｃｒが添加されていないため、耐候性が低かった。
【００６３】
比較例Ｎｏ．２９では、Ｍｏ含有量が本発明範囲の上限を超えているため、強度過剰となると共に、低温割れが発生した。また、Ｂが全く添加されていないため、靱性が低かった。
【００６４】
比較例Ｎｏ．３０では、Ｃが添加されていないため、脱酸効果が不足してブローホールが発生すると共に、強度が低かった。また、Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ及びＮに関しては、各々の上限は超えていないが、その総量が本発明範囲の上限を超えているので、靱性が低かった。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ワイヤに含有される各成分の含有量を個別的に規定すると共に、Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ及びＮの総含有量を適正な値以下に規制しているので、従来の耐候性鋼用ソリッドワイヤでは優れた機械的性能、耐候性能及び溶接作業性等を確保することが困難であった大入熱及び高いパス間温度での溶接条件においても、適正な強度、高い低温靱性、耐欠陥性及び耐候性能を有する溶接金属を得ることができる。また、スラグの発生量が少なくビード鉄地を多く露出させることができるので、連続溶接性が優れ良好な溶接作業性を得ることができる。これにより、従来のワイヤでは溶接に際して低い入熱及び低いパス間温度で管理する必要があったものが、大入熱により１パス当たりの溶接量を増やして総パス数を低減することができ、更にパス間温度の冷却待ち時間を短縮することができるので、著しく溶接工程の能率を向上させることができる。従って、多大な工業的価値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶接母材の形状を示す模式図である。
【符号の説明】
１；鋼板
２；溶接金属
３；裏当て材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is 490 N / mm²The present invention relates to a solid wire for gas shielded arc welding suitable for carbon dioxide shielded arc welding of high-grade weathering steel, and more particularly to a solid wire for gas shielded arc welding that can be welded with high efficiency.
[0002]
[Prior art]
As is well known, JIS G 3114 defines standards for weathering hot rolled steel for welded structures such as weathering steel plates. The weather-resistant steel sheet has a property of preventing the progress of corrosion because rust is stable and dense even in an exposed state and a protective film is formed. In addition, it is a feature of the weather-resistant steel sheet that appropriate amounts of Cu and Cr are added as chemical components, and an appropriate amount of Ni may be added. As a solid wire for welding applied to this steel plate, there is “a solid wire for carbon dioxide arc welding for weathering steel” defined in JIS Z 3315. These weather-resistant steel plates and welding wires for weather-resistant steel are often used for bridges and the like that have a long design durability and a large maintenance reduction effect. Recently, a wire in which a weatherproof function is imparted to fireproof steel has also been proposed in order to divert the advantages of weatherproof steel for use in building construction (Japanese Patent Laid-Open Nos. Hei 4-294891 and Hei 5-2000582). ).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Recently, the web and flange plate thickness tends to increase with the reduction of the number of main girder for the purpose of improving the earthquake resistance of the bridge and reducing the cost. As the plate thickness of these members increases, the efficiency of welding becomes more important. In order to improve the welding efficiency, the reduction of the groove area, the application of a large diameter wire, the increase of heat input by using a high current, and the decrease of the waiting time by increasing the temperature between passes show a great effect.
[0004]
However, conventional wire for weatherproof steel is not designed for high heat input and high-pass temperature welding, so the strength and toughness decrease significantly under these conditions. There is a problem that the mechanical properties of the desired weld metal are not satisfied.
[0005]
In particular, with regard to toughness, the conventional JIS Z 3315 wire has a specification of 0 ° C., and is designed for this, so it has been increasing in the cold district specification, which is increasing recently, about −10 to −30 ° C. It is extremely difficult to apply to the specifications.
[0006]
In addition, in welding at a high heat input and a high interpass temperature, the yield of the wire-containing component to the weld metal is reduced, so that the desired effect cannot be obtained with respect to the weather resistance.
[0007]
The present invention has been made in view of such problems, and is 490 N / mm even under severe welding conditions at a high heat input of 30 kJ / cm or more and a high interpass temperature of 250 ° C. or more.²An object of the present invention is to provide a solid wire for gas shielded arc welding that can ensure sufficient strength and low-temperature toughness as a grade, and can further obtain good weather resistance.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  The solid wire for gas shielded arc welding according to the present invention is:Tensile strength at room temperature of 490 to 600 N / mm even under high heat input of 30 kJ / cm or higher and high interpass temperature conditions of 250 ° C. or higher ² , A solid wire for gas shielded arc welding for weathering steel that secures a weld metal having an absorption energy at −25 ° C. of 47 J or more,C: 0.03 to 0.10mass%, Si: 0.30 to 1.00mass%, Mn: 1.20 to 2.00mass%, Cu: 0.30 to 0.60mass%, Ni: 0.20 to 0.70mass%, Cr: 0.50 to 0.75mass%, Ti and Zr: 0.10 to 0.30 in totalmass%, B: 0.0010 to 0.0080mass% And Mo: 0.23mass%, And the balance consists of Fe and inevitable impurities, and among the inevitable impurities, P is 0.015mass% Or less, S is 0.020mass% Or less, Al is 0.030mass% Or less, Nb is 0.010mass%, V is 0.010mass%, N is 0.0100mass%, Al, Nb, V and N are 0.040 in total.mass% Or less.
[0009]
  The other solid wire for gas shielded arc welding according to the present invention is:Tensile strength at room temperature of 490 to 600 N / mm even under high heat input of 30 kJ / cm or higher and high interpass temperature conditions of 250 ° C. or higher ² , A solid wire for gas shielded arc welding for weathering steel that secures a weld metal having an absorption energy at −25 ° C. of 47 J or more,C: 0.03 to 0.10mass%, Si: 0.30 to 1.00mass%, Mn: 1.20 to 2.00mass%, Cu: 0.30 to 0.60mass%, Ni: 0.20 to 0.70mass%, Cr: 0.50 to 0.75mass%, Ti and Zr: 0.10 to 0.30 in totalmass%, B: 0.0010 to 0.0080mass%, S: 0.008 to 0.015mass% And Mo: 0.23mass%, And the balance consists of Fe and inevitable impurities, and among the inevitable impurities, P is 0.015mass% Or less, Al is 0.030mass% Or less, Nb is 0.010mass%, V is 0.010mass%, N is 0.0100mass%, Al, Nb, V and N are 0.040 in total.mass% Or less.
[0010]
In the present invention, the chemical components contained in the wire and the composition thereof are appropriately defined, so that they have good strength, low temperature toughness and weather resistance even in welding with high heat input and high interpass temperature. A weld metal is obtained and welding workability is good.
[0011]
  The Si is 0.50 to 0.80.mass% Is desirable. The Mn is 1.30 to 1.70.mass% Is desirable. Further, the total amount of Ti and Zr is 0.15 to 0.25.mass% Is desirable. Furthermore, the Mo is 0.05 to 0.20.mass% Is desirable.
[0012]
  S is 0.008 to 0.015mass% Is desirable. The Al is 0.020.massIt is desirable to be regulated to less than%. Further, the Nb is 0.005.massIt is desirable to be regulated to less than%. Furthermore, the V is 0.005.mass%, And the N is preferably 0.007.massIt is desirable to be regulated to less than%.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The inventors of the present application have conducted extensive experimental research to solve the above-mentioned problems, and as a result, the following phenomenon has occurred as a cause of the problems that have occurred in conventional large heat input and high pass temperature welding. I found out. The first phenomenon is that, in welding at high heat input and high interpass temperature, the amount of oxidation consumption of the elements contained in the wire increases due to the increase in the area of the molten pool formed immediately below the arc, This is because the precipitation strengthening function is lowered due to the decrease in precipitates. The second phenomenon is that the structure of the weld metal is coarsened due to the decrease in the cooling rate, and the strength and toughness are decreased. The third phenomenon is that it is remarkable that oxides of Al, Nb, V and the like are precipitated at the grain boundaries particularly during high heat input welding, and that the toughness is remarkably lowered by weakening the grain boundary energy. . Moreover, it discovered that the element effective in weather resistance called Cu, Cr, and Ni was exhausted by oxidation as a cause of a weather resistance fall.
[0014]
The inventors of the present application can obtain a weld metal having sufficient strength and low temperature toughness even in welding at a high heat input and a high interpass temperature by the following method based on the obtained knowledge. It was.
[0015]
First, in order to prevent coarsening of the crystal grains of the weld metal, B serving as a crystal formation nucleus was added. Thereby, the number of crystal grains increases and the coarsening of each crystal grain is suppressed. Therefore, a fine structure can be obtained even by welding at a high heat input and a high interpass temperature, and a decrease in strength and toughness is suppressed. Further, by adding Mo together with B, the effect of refining the structure becomes even more remarkable.
[0016]
Further, in order to prevent oxidation consumption of Cu, Ni and Cr effective for improving B and Mo and weather resistance, an appropriate amount of Ti or Zr having a lower oxidation energy is added, and Ti or Zr is preferentially oxidized, By separating from the weld metal as slag, a predetermined amount of elements required for the weld metal can be secured. Furthermore, by adding Ti or Zr, the arc stability during large current welding is improved, and the effect of reducing the amount of spatter generated can be obtained.
[0017]
Furthermore, in order to improve toughness, not only the contents of Al, Nb, V and N harmful to toughness are individually regulated, but also the toughness is remarkably improved by regulating the upper limit of their total amount.
[0018]
Hereinafter, the chemical components contained in the solid wire for gas shielded arc welding according to the present invention and the reasons for limiting the composition thereof will be further described.
[0019]
  C: 0.03 to 0.10% by mass
  C is an element necessary for ensuring the strength of the weld metal. C content in the wire is 0.03mass490 N / mm when it is less than%²It becomes difficult to ensure the strength of the weld metal for grade steel and to secure the effective effect as a deoxidizing element. On the other hand, the C content is 0.10.massIf it exceeds%, the CO explosion becomes excessive, the amount of spatter increases, and the welding workability decreases. Also, the hardenability is increased and 490 N / mm²Strength is excessive as a grade. In addition, hot cracking susceptibility is also increased. Therefore, the C content in the wire is 0.03 to 0.10.mass%.
[0020]
  Si: 0.30 to 1.00% by mass
  Si is a main deoxidizing element and has an effect of improving strength. The Si content in the wire is 0.30massIf it is less than%, deoxidation is insufficient during high heat input welding, and blow holes are generated. In addition, the familiarity of the beads deteriorates and the appearance deteriorates. On the other hand, the Si content is 1.00.massIf it exceeds%, excessive strength and toughness deterioration occur, and the amount of slag generated increases and continuous weldability decreases. Therefore, the Si content in the wire is 0.30 to 1.00.mass%. The Si content is preferably 0.50 to 0.80.mass%.
[0021]
  Mn: 1.20 to 2.00% by mass
  Mn is a main deoxidizing element like Si, and has the effect of improving hardenability and increasing strength and toughness. The Mn content in the wire is 1.20massIf it is less than%, deoxidation is insufficient during high heat input welding, and blow holes are generated. Moreover, desired strength and toughness cannot be ensured. On the other hand, the Mn content is 2.00.mass% Exceeds 490N / mm²The strength becomes excessive as a grade, the amount of slag increases, and the continuous weldability decreases. Therefore, the Mn content in the wire is 1.20 to 2.00.mass%. The Mn content is preferably 1.30 to 1.70.mass%.
[0022]
  Cu: 0.30 to 0.60 mass%
  Cu is an indispensable element for weathering steel. By adding an appropriate amount of Cu, a protective film with stable rust is formed on the surface of the steel sheet. Thereby, the progress of corrosion can be remarkably suppressed. Cu content in the wire is 0.30massIf it is less than%, sufficient weather resistance cannot be obtained. On the other hand, the Cu content is 0.60.massIf it exceeds%, the strength becomes excessive, the toughness is lowered, the welding workability is lowered, and the slag amount is increased. Also, hot cracking susceptibility increases. Therefore, the Cu content in the wire is 0.30 to 0.60.mass%. In addition, when performing Cu plating to a wire, it prescribes | regulates with the total amount of Cu content in a steel core wire, and the amount of Cu of plating.
[0023]
  Cr: 0.50 to 0.75% by mass
  Cr, like Cu, is an indispensable element for weathering steel. By adding an appropriate amount of Cr, a protective film with stable rust is formed on the steel sheet surface. Thereby, the progress of corrosion can be remarkably suppressed. The Cr content in the wire is 0.50massIf it is less than%, sufficient weather resistance cannot be obtained. On the other hand, Cr content is 0.75massIf it exceeds%, the strength becomes excessive, the toughness is lowered, the welding workability is lowered, and the slag amount is increased. Therefore, the Cr content in the wire is 0.50 to 0.75.mass%.
[0024]
  Ni: 0.20 to 0.70 mass%
  Ni is an element that improves weather resistance. By adding Ni in addition to Cu and Cr, the weather resistance is further improved, and sufficient weather resistance can be obtained even when the steel sheet surface is not coated. The Ni content in the wire is 0.20massWhen it is less than%, sufficient weather resistance cannot be obtained. On the other hand, the Ni content is 0.70.massIf it exceeds%, the weather resistance is saturated, and Ni is an extremely expensive element, so the cost increases unnecessarily. Therefore, the Ni content in the wire is 0.20 to 0.70.mass%.
[0025]
  Ti and Zr: 0.10 to 0.30 mass% in total
  Ti and Zr are elements having a strong affinity with oxygen, and have an effect of stabilizing the arc particularly during high current welding with a high current density. Further, when an appropriate amount of Ti or Zr is added, Ti oxide or Zr oxide is preferentially generated, and these are levitated on the weld metal as slag and separated, so that B, Mo which becomes remarkable at the time of high current welding It is possible to prevent consumption of elements necessary for the weld metal such as C, Ni and Cr. The total content of Ti and Zr in the wire is 0.10massIf it is less than%, the effect of preventing oxidative consumption of B or the like cannot be obtained. On the other hand, the total content of Ti and Zr is 0.30.massIf it exceeds%, the amount of slag increases and the continuous weldability is impaired, and the residual amount of Ti oxide and Zr oxide in the weld metal increases, resulting in a decrease in toughness. Therefore, the total content of Ti and Zr in the wire is 0.10 to 0.30.mass%. The content of Ti and Zr is preferably 0.15 to 0.25 in total.mass%.
[0026]
  B: 0.0010 to 0.0080 mass%
  B is an element that has the effect of improving hardenability and miniaturizing crystal grains. In particular, it has a great effect in preventing grain coarsening under welding conditions with high heat input and high interpass temperature, and prevents deterioration of strength and low temperature toughness. The B content in the wire is 0.0010massIf it is less than%, this fine effect cannot be obtained. On the other hand, the B content is 0.0080.massWhen it exceeds%, both the low temperature crack sensitivity and the high temperature crack sensitivity are increased, and weld cracks are likely to occur. Therefore, the B content in the wire is 0.0010 to 0.0080.mass%.
[0027]
  Mo: 0.23 mass% or less
  Mo improves hardenability by adding a small amount to the weld metal, and when added simultaneously with B, it further prevents coarsening of crystal grains during welding at high heat input and high interpass temperature, and improves strength and toughness. It is an element to improve. However, the Mo content in the wire is 0.23.massIf it exceeds 50%, the hardenability becomes too high and the structure of the weld metal becomes martensite, so 490 N / mm²As a grade, the strength becomes excessive and the toughness decreases. Therefore, the Mo content in the wire is 0.23.mass% Or less. The Mo content is preferably 0.20.mass% Or less. However, the synergistic effect of Mo with B is 0.05% in content.mass%, The Mo content is preferably 0.05.mass% Or more.
[0028]
  P: 0.015 mass% or less
  P is an element having a great adverse effect on welding, and remarkably deteriorates hot crack resistance and low temperature toughness. Since the mechanical properties tend to deteriorate as the conditions for large heat input and high interpass temperature are reached, it is necessary to suppress the P content in the wire as much as possible. In the weather-resistant steel wire specified in JIS Z 3315, the upper limit value of the P content is 0.030.massIn the present invention, in consideration of high heat input welding, the P content in the wire is 0.015.mass% Or less.
[0029]
  S: 0.020 mass% or less
  S, like P, is an element that reduces hot cracking resistance and low temperature toughness. In consideration of high heat input welding, it is necessary to keep the S content lower than the wire defined in JIS Z 3315. In the present invention, the S content in the wire is 0.020.mass% Or less, preferably 0.015mass% Or less. However, since S has the effect of increasing the interfacial tension of the slag to cause aggregation, the S content is 0.008.massIf it is less than%, the interfacial tension of the slag is lowered, the entire bead surface is covered with the slag, and there is a possibility that the arc is less likely to occur. Therefore, in consideration of arc start property and continuous weldability, the S content is preferably 0.008.mass% Or more.
[0030]
  Al: 0.030% by mass or less
  Al is an element with an extremely high affinity with oxygen like Ti and Zr, but unlike Ti and Zr, the oxide remains very much in the weld metal and cannot be removed as slag, so low temperature toughness. Is significantly worsened. In welding at high heat input and high interpass temperature, the low temperature toughness is significantly reduced, so elements that deteriorate the low temperature toughness should be removed as much as possible. The upper limit of the content at which the adverse effect on toughness due to Al can be ignored is 0.030.mass%. Therefore, the Al content in the wire is 0.030.mass% Or less, preferably 0.020mass% Or less.
[0031]
  Nb: 0.010 mass% or less
  Nb is an element that forms inclusions in the weld metal to increase the strength, but, on the other hand, significantly deteriorates toughness like Al. Moreover, continuous weldability falls with the increase in the amount of slag. The upper limit of the content of Nb that does not affect toughness and slag increase is 0.010.mass%. Therefore, the Nb content in the wire is 0.010.mass% Or less, preferably 0.005mass% Or less.
[0032]
  V: 0.010 mass% or less
  V is an element which forms inclusions in the weld metal and increases the strength, but on the other hand, as with Al, it significantly deteriorates toughness. Moreover, continuous weldability falls with the increase in the amount of slag. The upper limit of the content at which V does not affect toughness and slag increase is 0.010.mass%. Therefore, the V content in the wire is 0.010.mass% Or less, preferably 0.005mass% Or less.
[0033]
  N: 0.0100% by mass or less
  N is an element that forms inclusions in the weld metal and increases the strength, but on the other hand, as with Al, it significantly deteriorates toughness. Moreover, continuous weldability falls with the increase in the amount of slag. The upper limit of the content that N does not affect toughness and slag increase is 0.0100mass%. Therefore, the N content in the wire is 0.0100.mass% Or less, preferably 0.0070mass% Or less.
[0034]
  Al, Nb, V and N: 0.040% by mass or less in total
  In order to prevent deterioration of low temperature toughness when welding at high heat input and high interpass temperature, not only individually limit the content of Al, Nb, V and N, but also regulate their total amount It was found that extremely high toughness can be obtained. Even if the content of these elements is not more than the above upper limit, the total amount is 0.040.massIf it exceeds%, the desired toughness cannot be obtained. Therefore, the total amount of Al, Nb, V and N in the wire is 0.040.mass% Or less.
[0035]
By limiting the chemical components contained in the wire and the composition thereof, a weld metal having good strength, low temperature toughness and weather resistance can be obtained even in welding at high heat input and high interpass temperature. Both have good welding workability.
[0036]
【Example】
Examples of the present invention will be specifically described below in comparison with comparative examples that depart from the scope of the claims.
[0037]
First, steel sheets were welded under the welding conditions shown in Table 5 below using wires having the compositions shown in Tables 1 to 4 below. FIG. 1 is a schematic diagram showing the shape of a weld base material. As shown in FIG. 1, two steel plates 1 having inclined end surfaces and a plate thickness of 50 mm were arranged with their inclined end surfaces facing each other, and a backing material 3 was arranged on the back surface. And the weld metal 2 was formed by carrying out gas shield arc welding with respect to the formed groove | channel.
[0038]
Next, the obtained weld metal is subjected to a room temperature tensile test, a Charpy impact test, and a weather resistance evaluation test, and a sensory evaluation of continuous weldability, a weld crack and a blow hole (BH) by X-ray transmission photography measurement. The presence / absence of spatter and sensory evaluation of the amount of spatter were performed. In addition, the sampling position of the tensile test and the Charpy impact test piece is 10 mm from the steel plate surface, and is the position in the center of the weld. In addition, as a weathering performance evaluation test, a dew type corrosion test, which is a corrosion acceleration test method recommended by the Japan Steel Structure Association (JSSC), was performed. The corrosion test conditions are shown in Table 6 below.
[0039]
The test results are shown in Tables 7 and 8 below. In the room temperature tensile test, the tensile strength (TS) is 490 to 600 N / mm.²And proof stress (PS) is 390 N / mm²The above was regarded as passing. Further, in the Charpy impact test, a sample having an absorbed energy at −25 ° C. of 47 J or more was regarded as acceptable. In the sensory evaluation of continuous weldability, the very good one was marked with ◎, the good one with ◯, and the poor one with x. In the weather resistance performance evaluation test, the corrosion weight loss is 80 mg / cm.²The following were considered acceptable.
[0040]
[Table 1]

[0041]
[Table 2]

[0042]
[Table 3]

[0043]
[Table 4]

[0044]
[Table 5]

[0045]
[Table 6]

[0046]
[Table 7]

[0047]
[Table 8]

[0048]
As shown in Tables 7 and 8 above, Example No. In 1 to 14, since the chemical composition of the wire is within the scope of the present invention, even under welding conditions with high heat input and high interpass temperature, 490 N / mm²As a grade, suitable strength, good low-temperature toughness and excellent weather resistance were obtained. Moreover, the arc stability was good and the amount of spatter was small, and defects such as weld cracks and blowholes did not occur. Since the amount of slag generated is small and the slag aggregates and the iron ground is sufficiently exposed, there is little effort to remove the slag, continuous welding is excellent, and work efficiency is improved.
[0049]
On the other hand, Comparative Example No. In No. 15, since the C content exceeded the upper limit of the range of the present invention, the CO explosion increased and the amount of sputtering increased, and the strength became excessive. For this reason, cold cracking occurred. Moreover, since the content of Cu and Ni also exceeded the upper limit of the range of the present invention, hot cracking occurred, the amount of slag increased, and continuous weldability deteriorated.
[0050]
Comparative Example No. In No. 16, since the content of P and S exceeded the upper limit of the range of the present invention, hot cracking occurred. Moreover, since Cr content also exceeds the upper limit of the range of this invention, intensity | strength became excess and toughness fell, and the amount of slag increased and continuous weldability fell.
[0051]
Comparative Example No. No. 17, since the C content is less than the lower limit of the range of the present invention, the strength is reduced to 490 N / mm.²It became less than.
[0052]
Comparative Example No. In No. 18, since Si content was less than the lower limit of the range of the present invention, deoxidation was insufficient, blowholes were generated, and strength and toughness were low. Moreover, since content of Cu and Ni was also less than the minimum of the range of this invention, and Cr was not added, the weather resistance was also low.
[0053]
Comparative Example No. In No. 19, since the Mn content was less than the lower limit of the range of the present invention, deoxidation was insufficient and blowholes were generated, and strength and toughness were lowered. Moreover, since the total content of Ti and Zr is less than the lower limit of the range of the present invention, Cu, Ni and Cr contributing to the improvement of weather resistance are oxidized and consumed, and the weather resistance is lowered. Furthermore, since a large current arc stabilizing effect by Ti was hardly obtained, the amount of sputtering was large.
[0054]
Comparative Example No. In No. 20, since the Si content and the total content of Ti and Zr exceeded the upper limit of the range of the present invention, the strength became excessive and cold cracking occurred, and the toughness decreased. Moreover, the amount of slag generation became excessive and the continuous weldability deteriorated.
[0055]
Comparative Example No. Since 21 is one of the wires conforming to YGA-50W of JIS Z 3315 and does not contain B, the strength and toughness were significantly reduced. Further, since Ti and Zr were not contained, Cu, Cr and Ni were oxidized and consumed during high current welding, and the weather resistance was insufficient. Furthermore, since the arc stabilizing effect in high current welding cannot be obtained, the amount of spatter was extremely large. Moreover, regarding Al, Nb, V and N, each upper limit is not exceeded, but since the total amount exceeds the upper limit of the range of the present invention, there are many inclusions in the weld metal and the toughness is further lowered.
[0056]
Comparative Example No. In No. 22, since the content of Mn and Mo exceeded the upper limit of the range of the present invention, the hardenability increased excessively and the strength became excessive. For this reason, cold cracking occurred. Moreover, since the amount of slag by Mn oxide increased, continuous weldability fell. Furthermore, since the Cr content is less than the lower limit of the range of the present invention, the weather resistance is not sufficient.
[0057]
Comparative Example No. In No. 23, since the B content was less than the lower limit of the range of the present invention, a decrease in toughness could not be avoided although a decrease in strength was prevented by the addition of Mo.
[0058]
Comparative Example No. In No. 24, since the B content exceeded the upper limit of the range of the present invention, the cracking resistance was lowered and high temperature cracking occurred. Moreover, since Nb content is also over the upper limit of the range of this invention, while toughness fell, the amount of slag was large and continuous weldability fell.
[0059]
Comparative Example No. In No. 25, since the Cu content was less than the lower limit of the range of the present invention, sufficient weather resistance was not obtained. Moreover, since the Al content and the total content of Al, Nb, V and N exceeded the upper limit of the range of the present invention, the toughness was lowered.
[0060]
Comparative Example No. In No. 26, since the P content exceeded the upper limit of the range of the present invention, hot cracking occurred. Moreover, since Ni was not added, the weather resistance was insufficient. Furthermore, since the V content exceeds the upper limit of the range of the present invention, the toughness is reduced, and the slag amount is increased to reduce the continuous weldability.
[0061]
Comparative Example No. In No. 27, since the N content exceeded the upper limit of the range of the present invention, the toughness was reduced, the amount of slag was large, and the continuous weldability was reduced.
[0062]
Comparative Example No. In No. 28, the contents of Mo and V exceeded the upper limit of the range of the present invention, so the strength became excessive and cold cracking occurred. Moreover, since the hardenability became too high, the toughness decreased. Moreover, since Cr was not added, the weather resistance was low.
[0063]
Comparative Example No. In No. 29, the Mo content exceeded the upper limit of the range of the present invention, so that the strength was excessive and cold cracking occurred. Moreover, since B was not added at all, the toughness was low.
[0064]
Comparative Example No. In No. 30, since C was not added, the deoxidation effect was insufficient, blow holes were generated, and the strength was low. Moreover, regarding Al, Nb, V and N, each upper limit is not exceeded, but since the total amount exceeds the upper limit of the range of the present invention, the toughness was low.
[0065]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the content of each component contained in the wire is individually specified, and the total content of Al, Nb, V and N is regulated to an appropriate value or less. Therefore, even with welding conditions at high heat input and high interpass temperature, it was difficult to ensure excellent mechanical performance, weather resistance performance, welding workability, etc. with the conventional solid wire for weather resistant steel, A weld metal having appropriate strength, high low temperature toughness, defect resistance, and weather resistance can be obtained. Moreover, since the amount of generated slag is small and a large amount of bead iron can be exposed, continuous weldability is excellent and good welding workability can be obtained. This makes it possible to control the conventional wire with low heat input and low inter-pass temperature during welding, but can increase the welding amount per pass by large heat input and reduce the total number of passes. Furthermore, since the waiting time for cooling the interpass temperature can be shortened, the efficiency of the welding process can be significantly improved. Therefore, a great industrial value can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the shape of a weld base material.
[Explanation of symbols]
1; Steel plate
2; weld metal
3; backing material

Claims

Weather resistance to ensure a weld metal with a high heat input of 30 kJ / cm or more and a high pass-to-pass temperature condition of 250 ° C. or more and a tensile strength at room temperature of 490 to 600 N / mm ² and an absorbed energy at −25 ° C. of 47 J or more. Solid wire for gas shielded arc welding for steel welding, C: 0.03 to 0.10% by mass , Si: 0.30 to 1.00% by mass , Mn: 1.20 to 2.00% by mass Cu: 0.30 to 0.60 mass %, Ni: 0.20 to 0.70 mass %, Cr: 0.50 to 0.75 mass %, Ti and Zr: 0.10 to 0.30 in total amount % By mass , B: 0.0010 to 0.0080% by mass and Mo: 0.23% by mass or less, with the balance being Fe and inevitable impurities, and among the inevitable impurities, P is 0.015% by mass. % Or less, S is 0.020 mass % Or less, Al is 0.030 mass % or less, Nb is 0.010 mass % or less, V is 0.010 mass % or less, N is 0.0100 mass % or less, Al, Nb, V and N Is a solid wire for gas shielded arc welding, characterized in that the total amount is regulated to 0.040% by mass or less.

Weather resistance to ensure a weld metal with a high heat input of 30 kJ / cm or more and a high pass-to-pass temperature condition of 250 ° C. or more and a tensile strength at room temperature of 490 to 600 N / mm ² and an absorbed energy at −25 ° C. of 47 J or more. Solid wire for gas shielded arc welding for steel welding, C: 0.03 to 0.10% by mass , Si: 0.30 to 1.00% by mass , Mn: 1.20 to 2.00% by mass Cu: 0.30 to 0.60 mass %, Ni: 0.20 to 0.70 mass %, Cr: 0.50 to 0.75 mass %, Ti and Zr: 0.10 to 0.30 in total amount % By mass , B: 0.0010 to 0.0080% by mass , S: 0.008 to 0.015% by mass and Mo: 0.23% by mass or less, with the balance consisting of Fe and inevitable impurities, Among inevitable impurities, P is 0. 015% by mass or less, Al is 0.030% by mass or less, Nb is 0.010% by mass or less, V is 0.010% by mass or less, N is 0.0100% by mass or less, Al, Nb, V and The solid wire for gas shielded arc welding, wherein N is regulated to a total amount of 0.040% by mass or less.

The solid wire for gas shielded arc welding according to claim 1 or 2, wherein the Si is 0.50 to 0.80 mass %.

The solid wire for gas shielded arc welding according to any one of claims 1 to 3, wherein the Mn is 1.30 to 1.70 mass %.

The solid wire for gas shielded arc welding according to any one of claims 1 to 4, wherein the total amount of Ti and Zr is 0.15 to 0.25 mass %.

The solid wire for gas shielded arc welding according to any one of claims 1 to 5, wherein the Mo is 0.05 to 0.20 mass %.

The solid wire for gas shielded arc welding according to claim 1, wherein the S is 0.008 to 0.015 mass %.

The solid wire for gas shielded arc welding according to any one of claims 1 to 7, wherein the Al is regulated to 0.020 mass % or less.

The solid wire for gas shielded arc welding according to any one of claims 1 to 8, wherein the Nb is regulated to 0.005 mass % or less.

The solid wire for gas shielded arc welding according to any one of claims 1 to 9, wherein the V is regulated to 0.005 mass % or less.

The solid wire for gas shielded arc welding according to any one of claims 1 to 10, wherein the N is regulated to 0.007 mass % or less.