JP7795066B2 - Flux-cored cut wire and method for manufacturing welded joints - Google Patents
Flux-cored cut wire and method for manufacturing welded jointsInfo
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Description
本開示は、フラックス入りカットワイヤ及び溶接継手の製造方法に関する。 This disclosure relates to a method for manufacturing flux-cored cut wire and welded joints.
近年、建設機械、産業機械の大型化、軽量化の要求が増加しており、それに伴って使用される鋼板も780MPa級鋼、980MPa級鋼などの超高張力鋼板が使用されるようになっている。これらの超高張力鋼板が使用される理由は、製品の軽量化、そして鋼材使用量が減ることで鋼材費用や運搬費用が減少すること、鋼材が薄手になり単重が減ることで、鋼材の取り回しが良く、溶接量も軽減することから、製造工期短縮、施工コスト削減が期待されるためである。 In recent years, there has been an increasing demand for larger and lighter construction and industrial machinery, and as a result, ultra-high tensile steel plates such as 780 MPa and 980 MPa class steel are being used. These ultra-high tensile steel plates are being used because they make products lighter and reduce the amount of steel used, thereby reducing steel and transportation costs. Furthermore, thinner steel means less weight per unit, making it easier to handle and requiring less welding, which is expected to shorten manufacturing times and reduce construction costs.
しかし、超高張力鋼に対する使用の要求は非常に高くなっているにも関わらず、780MPa級以上の超高張力鋼の使用量は全体量から見るとまだ僅かである。
この理由としては、超高張力鋼では予熱作業をせずに溶接すると、低温割れが発生し易いことが挙げられる。低温割れとは、溶接後、溶接部の温度が常温付近に低下してから溶接部に発生する割れの総称であり、ビード下割れ及び止端割れ等はこの割れに属する。
低温割れは、一般にその形状が鋭い切り欠きになるので、溶接欠陥の中でも特に重大な欠陥の一つである。低温割れの発生は、溶接施工の際に溶接部に予熱を行うことにより抑制可能であるが、予熱工程は溶接施工の費用及び工期を大きく増大させる。
However, although the demand for ultra-high tensile steel has become very high, the amount of ultra-high tensile steel of 780 MPa class or more used is still small compared to the total amount.
The reason for this is that ultra-high tensile steel is prone to cold cracking when it is welded without preheating. Cold cracking is a general term for cracks that occur in a weld after the temperature of the weld has dropped to around room temperature after welding, and underbead cracks and toe cracks belong to this category.
Cold cracking is one of the most serious welding defects because it generally results in a sharp notch. Although cold cracking can be prevented by preheating the weld during welding, the preheating process significantly increases the cost and time required for welding.
この低温割れについては、溶接金属中の拡散性水素が影響するため、サブマージアーク溶接に用いられるフラックスや溶接ワイヤに弗化物を添加することで、水素イオン(H+)を弗素イオン(F-)と結合させて、アーク外に排出させ、溶融池中に取り込まれる水素濃度を低減させる方法が知られている。
例えば特許文献1では、490~780MPa級高張力鋼用のフラックス入りワイヤについて、Vの含有量を最適化し、Vに拡散性水素を吸蔵させることで耐低温割れ性を改善し、溶接割れ停止予熱温度を50℃以下としたワイヤが提案されている。このワイヤは、弗化物をスラグ剤として添加している。
Since this cold cracking is affected by diffusible hydrogen in the weld metal, a known method is to add fluoride to the flux or welding wire used in submerged arc welding, which causes hydrogen ions (H + ) to combine with fluorine ions (F - ) and expel them from the arc, thereby reducing the hydrogen concentration absorbed into the molten pool.
For example, Patent Document 1 proposes a flux-cored wire for 490 to 780 MPa class high-tensile steel, in which the V content is optimized and diffusible hydrogen is absorbed by the V to improve cold cracking resistance, and the weld crack prevention preheat temperature is set to 50° C. or less. This wire contains fluoride as a slag agent.
一方で、サブマージアーク溶接において大入熱にて継手を製造する際には、高い溶着効率及び溶込み深さの制御のために、細径鋼素線を所定の長さに細かく裁断したカットワイヤを開先内に充填することが行われている。例えば、特許文献2には、カットワイヤ素線がCu被着層で覆われており、その表面に油が塗布されたカットワイヤが開示されている。 On the other hand, when manufacturing joints with large heat input using submerged arc welding, cut wire, which is made by cutting a thin steel wire into pieces of a specified length, is filled into the groove to achieve high welding efficiency and control the penetration depth. For example, Patent Document 2 discloses a cut wire in which the wire is covered with a Cu cladding layer and the surface is coated with oil.
開先充填用のフラックス入りカットワイヤのスラグ剤に弗化物が含まれると、ヒュームが多量に発生するという問題を有する。このヒュームが多すぎると溶融金属やアーク状態の視認性が悪化し、ビード形状不良を発生させる要因となる。 When fluorides are contained in the slag agent of flux-cored cutting wire used for groove filling, a problem occurs in that a large amount of fumes is generated. If there are too many fumes, the visibility of the molten metal and arc state becomes poor, which can cause poor bead shape.
以上述べられた理由により、母材の予熱作業を行うことなく、又は簡易的な予熱作業のみで低温割れの発生を抑制し、かつ良好なビード形状を有する溶接金属を形成することができる溶接材料が望ましい。 For the reasons stated above, a welding consumable that can suppress the occurrence of cold cracking without preheating the base metal or with only simple preheating and can form weld metal with a good bead shape is desirable.
本開示は、上記のような状況に鑑みて成されたものであり、母材の予熱作業を行うことなく、又は簡易的な予熱作業のみで低温割れの発生を抑制し、かつ良好なビード形状を有する溶接金属を形成することができるフラックス入りカットワイヤ及び溶接継手の製造方法を提供することを目的とする。 This disclosure was made in light of the above-mentioned circumstances, and aims to provide a flux-cored cut wire and a method for manufacturing a welded joint that can suppress the occurrence of cold cracking without preheating the base metal or with only simple preheating, and can produce weld metal with a good bead shape.
本開示の要旨は次のとおりである。
<1> 複数の母材間を溶接して溶接継手を製造する際に前記複数の母材間に設けた開先内の少なくとも一部に充填される、開先充填用のフラックス入りカットワイヤであって、
鋼製外皮と、前記鋼製外皮の内部に充填されるフラックスと、を有し、前記フラックス中に窒化物を含む、開先充填用のフラックス入りカットワイヤ。
<2> 前記窒化物が、AlN、BN、Ca3N2、CeN、CrN、Cu3N、Fe4N、Fe3N、Fe2N、Mg3N、Mo2N、NbN、Si3N4、TiN、VN、ZrN、Mn2N、及びMn4Nからなる群から選ばれる1種又は2種以上である<1>に記載の開先充填用のフラックス入りカットワイヤ。
<3> 前記フラックス入りカットワイヤの全質量に対するN含有量が、0.003~15.000質量%である<1>又は<2>に記載の開先充填用のフラックス入りカットワイヤ。
<4> 前記フラックス入りカットワイヤの、窒化物、酸化物、弗化物、及び炭酸塩を除く化学組成が、前記フラックス入りカットワイヤの全質量に対する質量%で、
C:0~0.500%、
Si:0~10.00%、
Mn:0~10.00%、
P:0~0.030%、
S:0~0.030%、
Cu:0~50.00%、
Ni:0~90.0%、
Cr:0~90.00%、
Mo:0~90.00%、
Nb:0~10.00%、
V:0~10.00%、
Ti:0~10.00%、
Al:0~10.000%、
Mg:0~3.000%、
B:0~10.000%、
Ca:0~3.000%、
W:0~90.00%、
Sn:0~90.00%、
Sb:0~90.00%、
REM:0~90.000%、
Bi:0~1.000%、並びに
残部:Fe及び不純物からなる<1>~<3>のいずれか1つに記載の開先充填用のフラックス入りカットワイヤ。
<5> 複数の母材間に設けた開先内の少なくとも一部に<1>~<4>のいずれか1つに記載のフラックス入りカットワイヤを充填して溶接するフラックス入りカットワイヤ溶接工程を含む、溶接継手の製造方法。
<6> 前記フラックス入りカットワイヤ溶接工程は、前記開先内に前記フラックス入りカットワイヤを充填して1パスで溶接する<5>に記載の溶接継手の製造方法。
<7> 前記フラックス入りカットワイヤ溶接工程は、前記開先内の初層に前記フラックス入りカットワイヤを充填して溶接する1層盛りの溶接、又は、前記開先内の初層と2層目以降に前記フラックス入りカットワイヤを充填して溶接する多層盛りの溶接からなり、少なくとも前記複数の母材の温度がそれぞれの予熱相当温度に達するまで溶接を行う<5>に記載の溶接継手の製造方法。
<8> 前記溶接の手段がサブマージアーク溶接又はガスシールドアーク溶接である<1>~<7>のいずれか1つに記載の溶接継手の製造方法。
<9> 前記複数の母材は、それぞれ引張強さが780MPa以上の高強度鋼材である<5>~<8>のいずれか1つに記載の溶接継手の製造方法。
<10> 前記複数の母材は、それぞれ厚さが50mm以上の鋼材である<5>~<9>のいずれか1つに記載の溶接継手の製造方法。
<11> 前記フラックス入りカットワイヤ溶接工程は、
アーク発生用の電極に装着する溶接材料としてのワイヤとして、鋼製外皮及び前記鋼製外皮の内部に充填されるフラックスを有し、窒化物及び弗化物の少なくとも一方を含むフラックス入りワイヤを用いて溶接を行う、<5>~<10>のいずれか1つに記載の溶接継手の製造方法。
The gist of the present disclosure is as follows.
<1> A flux-cored cut wire for groove filling, which is used to fill at least a part of a groove formed between a plurality of base materials when welding the base materials to produce a welded joint,
A flux-cored cutting wire for groove filling, comprising a steel outer sheath and flux filled inside the steel outer sheath, the flux containing nitrides.
<2> The flux-cored cutting wire for groove filling according to <1>, wherein the nitride is one or more selected from the group consisting of AlN, BN, Ca3N2, CeN, CrN, Cu3N, Fe4N, Fe3N, Fe2N , Mg3N , Mo2N , NbN , Si3N4 , TiN, VN, ZrN , Mn2N, and Mn4N .
<3> The flux-cored cut wire for groove filling according to <1> or <2>, wherein the N content of the flux-cored cut wire relative to the total mass of the wire is 0.003 to 15,000 mass%.
<4> The chemical composition of the flux-cored cut wire, excluding nitrides, oxides, fluorides, and carbonates, is, in mass % with respect to the total mass of the flux-cored cut wire,
C: 0-0.500%,
Si: 0 to 10.00%,
Mn: 0 to 10.00%,
P: 0 to 0.030%,
S: 0-0.030%,
Cu: 0 to 50.00%,
Ni: 0 to 90.0%,
Cr: 0-90.00%,
Mo: 0 to 90.00%,
Nb: 0 to 10.00%,
V: 0-10.00%,
Ti: 0-10.00%,
Al: 0-10.000%,
Mg: 0-3.000%,
B: 0-10.000%,
Ca: 0-3.000%,
W: 0-90.00%,
Sn: 0-90.00%,
Sb: 0 to 90.00%,
REM: 0-90.000%,
<1><2><3><4><5><6><7><8><9><10><11><12><13><14><15><16><17><18><19><20><21><22><23><24><25><26><27><28><29><30><31><32><33><34><34><35><36><37><38><39><40><39><41><39><42><39><43><39><44><39><39><41 ...
<5> A method for manufacturing a welded joint, comprising: a flux-cored cut wire welding step of filling at least a part of a groove formed between a plurality of base materials with the flux-cored cut wire according to any one of <1> to <4> and welding the same.
<6> The method for manufacturing a welded joint according to <5>, wherein the flux-cored cut wire welding step involves filling the groove with the flux-cored cut wire and welding in one pass.
<7> The method for manufacturing a welded joint according to <5>, wherein the flux-cored cut wire welding process includes single-layer welding in which the flux-cored cut wire is filled in a first layer in the groove and then welded, or multi-layer welding in which the flux-cored cut wire is filled in the first layer and second and subsequent layers in the groove and then welded, and welding is performed at least until the temperatures of the plurality of base materials reach their respective preheat equivalent temperatures.
<8> The method for manufacturing a welded joint according to any one of <1> to <7>, wherein the welding means is submerged arc welding or gas-shielded arc welding.
<9> The method for manufacturing a welded joint according to any one of <5> to <8>, wherein the plurality of base materials are high-strength steel materials having a tensile strength of 780 MPa or more.
<10> The method for manufacturing a welded joint according to any one of <5> to <9>, wherein each of the plurality of base materials is a steel material having a thickness of 50 mm or more.
<11> The flux-cored cut wire welding step
<11> The method for manufacturing a welded joint according to any one of <5> to <10>, wherein welding is performed using a flux-cored wire that has a steel outer sheath and flux filled inside the steel outer sheath, and that contains at least one of nitride and fluoride, as a wire that serves as a welding material attached to an electrode for generating an arc.
本開示によれば、母材の予熱作業を行うことなく、又は簡易的な予熱作業のみで低温割れの発生を抑制し、かつ良好なビード形状を有する溶接金属を形成することができるフラックス入りカットワイヤ及び溶接継手の製造方法が提供される。 This disclosure provides a flux-cored cut wire and a method for manufacturing a welded joint that can suppress the occurrence of cold cracking without preheating the base metal or with only simple preheating, and can produce weld metal with a good bead shape.
本開示の一例である実施形態について説明する。
なお、本明細書中において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値に「超」及び「未満」が付されていない場合は、これらの数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。また、「~」の前後に記載される数値に「超」又は「未満」が付されている場合の数値範囲は、これらの数値を下限値又は上限値として含まない範囲を意味する。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階的な数値範囲の上限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。さらに、ある段階的な数値範囲の下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の下限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
また、含有量について、「%」は「質量%」を意味する。
含有量(%)として「0~」は、その成分は任意成分であり、含有しなくてもよいことを意味する。
An embodiment that is an example of the present disclosure will be described.
In this specification, when a numerical range expressed using "to" is not preceded or followed by "greater than" or "less than," it means a range that includes these numerical values as the lower and upper limits. When "to" is preceded or followed by "greater than" or "less than," it means a range that does not include these numerical values as the lower or upper limit.
In the present specification, the upper limit of a numerical range may be replaced by the upper limit of another numerical range, or may be replaced by a value shown in an example. Furthermore, the lower limit of a numerical range may be replaced by the lower limit of another numerical range, or may be replaced by a value shown in an example.
Furthermore, with regard to the content, "%" means "% by mass".
The content (%) of "0 or more" means that the component is an optional component and may not be contained.
高強度の極厚鋼板では、低温割れを抑制するために予熱作業が行われている。低温割れの発生を抑制しつつ且つ予熱作業を省略又は簡易化するためには、溶接時の拡散性水素を低減することが有効となる。前述したように、フラックス中に弗化物を含むフラックス入りワイヤを用いることで拡散性水素を低減させることができるが、溶接時に多量のヒュームが発生して溶接作業性の妨げとなる。
ヒュームの発生を抑制して溶接時の拡散性水素量を低減するため、フラックス或いは溶接ワイヤに窒化物を含有させることが考えられる。しかし、この技術では、溶接時にアークが不安定になり、ビード形状が不安定となり易い。窒化物添加によりアークが不安定になるのは、アーク中で窒化物が乖離することが要因であると考えられる。
本発明者は、これを解決するには、アーク中で窒化物を乖離させず、かつ、溶融プール中の拡散性水素と窒素とが反応すればよいと考えた。そこで、母材間に設けた開先内の充填材としてフラックス中に窒化物を含むフラックス入りカットワイヤを入れて溶接を行ったところ、溶接金属の拡散性水素量が低減されて耐低温割れ性に優れるとともに、ビード形状も良好な溶接継手を得ることができることを見出した。そのメカニズムは定かでないが、母材間に設けた開先内の充填材としてフラックス中に窒化物を含むフラックス入りカットワイヤを入れて溶接アークにより充填材を溶かすことで、窒化物は溶融しつつも、乖離することが抑制されるため、アークが不安定となることが抑制され、その結果ビード形状が良好になると考えられる。
In the case of high-strength extra-thick steel plates, preheating is performed to prevent cold cracking. In order to prevent cold cracking and to eliminate or simplify the preheating process, it is effective to reduce the amount of diffusible hydrogen during welding. As mentioned above, the amount of diffusible hydrogen can be reduced by using a flux-cored wire containing fluoride in the flux, but this generates a large amount of fumes during welding, which hinders welding workability.
In order to suppress the generation of fumes and reduce the amount of diffusible hydrogen during welding, it is conceivable to add nitrides to the flux or welding wire. However, this technique tends to cause the arc to become unstable during welding, resulting in an unstable bead shape. The reason why the addition of nitrides makes the arc unstable is thought to be due to the dissociation of the nitrides in the arc.
The inventors of the present invention have proposed a solution to this problem by preventing nitrides from dissociating in the arc and allowing diffusible hydrogen and nitrogen in the molten pool to react. They then performed welding using a flux-cored cut wire containing nitrides in the flux as a filler in the groove between the base metals. They found that this reduced the amount of diffusible hydrogen in the weld metal, resulting in a welded joint with excellent cold cracking resistance and a good bead shape. Although the mechanism is unclear, it is believed that inserting a flux-cored cut wire containing nitrides in the flux as a filler in the groove between the base metals and melting the filler with the welding arc melts the nitrides while suppressing dissociation, thereby preventing the arc from becoming unstable and resulting in a good bead shape.
<フラックス入りカットワイヤ>
本開示に係るフラックス入りカットワイヤは、複数の母材間を溶接して溶接継手を製造する際に前記複数の母材間に設けた開先内の少なくとも一部に充填される、開先充填用のフラックス入りカットワイヤであって、鋼製外皮と、前記鋼製外皮の内部に充填されるフラックスと、を有し、フラックス中に窒化物を含む、開先充填用のフラックス入りカットワイヤである。
以下、本開示に係るフラックス入りカットワイヤを構成する要件(任意要件も含む)の限定理由について具体的に説明する。
<Flux-cored cut wire>
The flux-cored cut wire according to the present disclosure is a flux-cored cut wire for groove filling, which is used to fill at least a portion of a groove formed between multiple base materials when welding the multiple base materials together to produce a welded joint, and which has a steel outer sheath and flux filled inside the steel outer sheath, and the flux contains nitrides.
The reasons for limiting the requirements (including optional requirements) for the flux-cored cut wire according to the present disclosure will be specifically described below.
まず、本開示に係るフラックス入りカットワイヤに含まれる成分について説明する。
本開示に係るフラックス入りカットワイヤは、フラックス中に窒化物を含み、好ましくは、所定の合金元素、酸化物、弗化物、炭酸塩等を含む。また、本開示に係るフラックス入りカットワイヤのフラックスには、鉄粉がさらに含まれてもよい。以下に、これらの成分について詳細に説明する。なお、以下の説明において「%」は、特に説明がない限り、「フラックス入りカットワイヤの全質量に対する質量%」を意味する。
First, the components contained in the flux-cored cut wire according to the present disclosure will be described.
The flux-cored cut wire according to the present disclosure contains nitrides in the flux, and preferably contains predetermined alloying elements, oxides, fluorides, carbonates, etc. The flux of the flux-cored cut wire according to the present disclosure may further contain iron powder. These components are described in detail below. In the following description, "%" means "mass % relative to the total mass of the flux-cored cut wire" unless otherwise specified.
(窒化物)
本開示に係るフラックス入りカットワイヤは、フラックス中に窒化物を含む。フラックス中の窒化物は、溶接金属中の拡散性水素量を減少させて、溶接金属の耐低温割れ性を顕著に向上させる働きを有する。この理由は明らかではないが、窒化物中のNが溶接中に水素(H)と結合してアンモニア(NH3)となり、このNH3が溶接金属外に放出されることが理由の一つであると推測される。
本開示に係るフラックス入りカットワイヤのフラックス中に含ませることができる窒化物としては、例えば、AlN、BN、Ca3N2、CeN、CrN、Cu3N、Fe4N、Fe3N、Fe2N、Mg3N、Mo2N、NbN、Si3N4、TiN、VN、ZrN、Mn2N、及びMn4Nが挙げられる。本開示に係るフラックス入りカットワイヤが、これらの窒化物のいずれか1種又は2種以上を含有し、且つ、これら以外の窒化物を含まない場合、N含有量は下記の式Aにより表される。
式A:N含有量=0.342×AlN+0.564×BN+0.189×Ca3N2+0.091×CeN+0.212×CrN+0.068×Cu3N+0.059×Fe4N+0.077×Fe3N+0.111×Fe2N+0.161×Mg3N+0.068×Mo2N+0.131×NbN+0.399×Si3N4+0.226×TiN+0.216×VN+0.133×ZrN+0.113×Mn2N+0.06×Mn4N
ここで、式A中の窒化物の化学式は、各化学式に対応する窒化物の、フラックス入りカットワイヤの全質量に対する質量%を示す。各窒化物の化学式の係数は、各窒化物の化学式量から算出したものである。
また、上記に列挙した窒化物以外の窒化物を含む場合、N含有量は各窒化物の化学式量から、上記式Aに準じて算出する。
(nitrides)
The flux-cored cut wire according to the present disclosure contains nitrides in the flux. The nitrides in the flux reduce the amount of diffusible hydrogen in the weld metal and significantly improve the cold cracking resistance of the weld metal. While the reason for this is unclear, it is speculated that one reason is that N in the nitrides combines with hydrogen (H) during welding to form ammonia ( NH3 ), and this NH3 is released outside the weld metal.
Examples of nitrides that can be contained in the flux of the flux-cored cut wire according to the present disclosure include AlN, BN, Ca3N2 , CeN , CrN, Cu3N, Fe4N , Fe3N , Fe2N , Mg3N , Mo2N , NbN, Si3N4 , TiN, VN, ZrN , Mn2N , and Mn4N . When the flux-cored cut wire according to the present disclosure contains one or more of these nitrides and does not contain any other nitrides, the N content is represented by the following formula A.
Formula A: N content = 0.342 x AlN + 0.564 x BN + 0.189 x Ca 3 N 2 + 0.091 x CeN + 0.212 x CrN + 0.068 x Cu 3 N + 0.059 x Fe 4 N + 0.077 x Fe 3 N + 0.111 x Fe 2 N+0.161×Mg 3 N+0.068×Mo 2 N+0.131×NbN+0.399×Si 3 N 4 +0.226×TiN+0.216×VN+0.133×ZrN+0.113×Mn 2 N+0.06×Mn 4 N
Here, the chemical formula of the nitride in Formula A indicates the mass % of the nitride corresponding to each chemical formula with respect to the total mass of the flux-cored cut wire. The coefficients of the chemical formula of each nitride are calculated from the chemical formula weight of each nitride.
When nitrides other than those listed above are contained, the N content is calculated from the chemical formula weight of each nitride in accordance with the above formula A.
(N:0.003~15.000%)
本開示に係るフラックス入りカットワイヤは、フラックス入りカットワイヤの全質量に対して0.003~15.000%のNを含むことが好ましい。
(N: 0.003-15.000%)
The flux-cored cut wire according to the present disclosure preferably contains 0.003 to 15,000% N based on the total mass of the flux-cored cut wire.
フラックス入りカットワイヤに含まれる窒素量は、JIS G1228:1997を用いて分析して、測定する。
フラックス入りカットワイヤ全体中のN含有量の合計が0.003%以上であれば、溶接金属中の拡散性水素量が十分に低減され、溶接金属の耐低温割れ性が向上する。従って、本開示に係るフラックス入りカットワイヤは、フラックス中に窒化物を含み、フラックス入りカットワイヤ全体でのN含有量を0.003%以上にすることが好ましい。
溶接金属の拡散性水素量をさらに低減させるために、ワイヤ全体でのN含有量の下限を0.005%、0.008%、0.010%、0.015%、0.020%又は0.022%としてもよい。
本開示におけるフラックス入りカットワイヤは、拡散性水素量を低減する観点から、ワイヤ全体でのN含有量の上限は特に制限されない。但し、鋼製外皮の内部にフラックスの充填がなされることを考慮すると、ワイヤ全体でのN含有量の上限は15.000%であり、10.000%であってもよく、8.000%であってもよく、5.000%であってもよい。
なお、鋼製外皮に含まれるNはカットワイヤ全体に対する比率が小さく、本開示に係るフラックス入りカットワイヤにおけるN含有量は、主にフラックス中に含まれる窒化物の種類、含有量によって調整することができる。
The amount of nitrogen contained in the flux-cored cut wire is measured by analysis using JIS G1228:1997.
If the total N content in the entire flux-cored cut wire is 0.003% or more, the amount of diffusible hydrogen in the weld metal is sufficiently reduced, and the cold cracking resistance of the weld metal is improved. Therefore, it is preferable that the flux-cored cut wire according to the present disclosure contains nitrides in the flux, and that the N content in the entire flux-cored cut wire is 0.003% or more.
In order to further reduce the amount of diffusible hydrogen in the weld metal, the lower limit of the N content in the entire wire may be set to 0.005%, 0.008%, 0.010%, 0.015%, 0.020%, or 0.022%.
In the flux-cored cut wire of the present disclosure, from the viewpoint of reducing the amount of diffusible hydrogen, the upper limit of the N content in the entire wire is not particularly limited. However, considering that the interior of the steel sheath is filled with flux, the upper limit of the N content in the entire wire is 15.000%, and may be 10.000%, 8.000%, or 5.000%.
The proportion of N contained in the steel sheath relative to the total amount of the cut wire is small, and the N content in the flux-cored cut wire according to the present disclosure can be adjusted mainly by the type and amount of nitride contained in the flux.
なお、本開示に係るフラックス入りカットワイヤは、フラックス中に窒化物として含まれる窒素のN含有量がフラックス入りカットワイヤの全質量に対して0.002%以上であることが好ましい。また、溶接金属の拡散性水素量をさらに低減させるために、フラックス中に窒化物として含まれる窒素のN含有量の下限を、フラックス入りカットワイヤの全質量に対して0.005%、0.008%、0.010%、0.015%、0.020%又は0.022%としてもよい。また、鋼製外皮の内部にフラックスの充填がなされることを考慮すると、実質的に、フラックス中に窒化物として含まれる窒素のN含有量の上限は、フラックス入りカットワイヤの全質量に対して15.000%であることが好ましく、10.000%であってもよく、8.000%であってもよく、5.000%であってもよい。 In addition, in the flux-cored cut wire according to the present disclosure, the N content of nitrogen contained as nitrides in the flux is preferably 0.002% or more relative to the total mass of the flux-cored cut wire. Furthermore, to further reduce the amount of diffusible hydrogen in the weld metal, the lower limit of the N content of nitrogen contained as nitrides in the flux may be 0.005%, 0.008%, 0.010%, 0.015%, 0.020%, or 0.022% relative to the total mass of the flux-cored cut wire. Considering that the interior of the steel sheath is filled with flux, the upper limit of the N content of nitrogen contained as nitrides in the flux is preferably 15.000%, but may also be 10.000%, 8.000%, or 5.000% relative to the total mass of the flux-cored cut wire.
次に、本開示に係るフラックス入りカットワイヤにおけるフラックス中の窒化物及びN以外の成分について説明する。
以下に説明する成分は、鋼製外皮に含まれてもよいし、フラックスに含まれてもよい。また、本開示に係るフラックス入りカットワイヤが鋼製外皮の外表面にめっき層を有する場合は、めっき層に含まれてもよい。以下の説明において「窒化物、酸化物、弗化物、及び炭酸塩を除く化学組成」を単に「化学組成」と称し、この化学組成に含まれる成分を「化学成分」と称する場合がある。
本開示に係るフラックス入りカットワイヤの窒化物、酸化物、弗化物、及び炭酸塩を除く化学組成は、
C:0~0.500%、
Si:0~10.00%、
Mn:0~10.00%、
P:0~0.030%、
S:0~0.030%、
Cu:0~50.00%、
Ni:0~90.0%、
Cr:0~90.00%、
Mo:0~90.00%、
Nb:0~10.00%、
V:0~10.00%、
Ti:0~10.00%、
Al:0~10.000%、
Mg:0~3.000%、
B:0~10.000%、
Ca:0~3.000%、
W:0~90.00%、
Sn:0~90.00%、
Sb:0~90.00%、
REM:0~90.000%、
Bi:0~1.000%、並びに
残部:Fe及び不純物からなることが好ましい。
上記化学成分はいずれも必須成分ではないが、以下に各化学成分の含有量について説明する。
Next, components other than nitrides and N in the flux of the flux-cored cut wire according to the present disclosure will be described.
The components described below may be contained in the steel sheath or in the flux. Furthermore, when the flux-cored cut wire according to the present disclosure has a plating layer on the outer surface of the steel sheath, the components may be contained in the plating layer. In the following description, the "chemical composition excluding nitrides, oxides, fluorides, and carbonates" may be simply referred to as the "chemical composition," and the components contained in this chemical composition may be referred to as the "chemical components."
The chemical composition of the flux-cored cutting wire according to the present disclosure, excluding nitrides, oxides, fluorides, and carbonates, is:
C: 0-0.500%,
Si: 0 to 10.00%,
Mn: 0 to 10.00%,
P: 0 to 0.030%,
S: 0-0.030%,
Cu: 0 to 50.00%,
Ni: 0 to 90.0%,
Cr: 0-90.00%,
Mo: 0 to 90.00%,
Nb: 0 to 10.00%,
V: 0-10.00%,
Ti: 0-10.00%,
Al: 0-10.000%,
Mg: 0-3.000%,
B: 0-10.000%,
Ca: 0-3.000%,
W: 0-90.00%,
Sn: 0-90.00%,
Sb: 0 to 90.00%,
REM: 0-90.000%,
Preferably, the alloy contains Bi: 0 to 1.000%, and the balance: Fe and impurities.
None of the above chemical components are essential, but the content of each chemical component will be explained below.
(C:0~0.500%)
Cは必須成分ではないので、フラックス入りカットワイヤの化学組成のC含有量の下限値は0%である。
一方、Cは、固溶強化によって溶接金属の耐力及び引張強さを確保するために重要な元素である。フラックス入りカットワイヤの化学組成のC含有量が0.003%以上であることで、溶接金属の耐力及び引張強さを十分に確保できる。
一方、フラックス入りカットワイヤの化学組成のC含有量が0.500%以下であることで、溶接金属中のC含有量が適量に保たれ、溶接金属の耐力及び引張強さの過度な上昇が抑制され、溶接金属の靭性が高められる。
そのため、溶接金属の靭性、耐力、及び引張強さの全てを安定的に確保するためには、フラックス入りカットワイヤの化学組成のC含有量の下限値を0.003%にすることが好ましく、フラックス入りカットワイヤの化学組成のC含有量の上限値を0.500%にすることが好ましい。必要に応じて、C含有量の下限を0.010%、0.020%、0.030%、0.040%、0.050%、又は0.060%としてもよい。同様に、C含有量の上限を0.450%、0.400%、0.350%、0.300%、0.250%又は0.120%としてもよい。
(C: 0-0.500%)
Since C is not an essential component, the lower limit of the C content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0%.
On the other hand, C is an important element for ensuring the yield strength and tensile strength of the weld metal through solid solution strengthening. When the C content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0.003% or more, the yield strength and tensile strength of the weld metal can be sufficiently ensured.
On the other hand, by setting the C content in the chemical composition of the flux-cored cut wire to 0.500% or less, the C content in the weld metal is maintained at an appropriate amount, an excessive increase in the yield strength and tensile strength of the weld metal is suppressed, and the toughness of the weld metal is improved.
Therefore, in order to stably ensure all of the toughness, yield strength, and tensile strength of the weld metal, the lower limit of the C content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is preferably set to 0.003%, and the upper limit of the C content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is preferably set to 0.500%. If necessary, the lower limit of the C content may be set to 0.010%, 0.020%, 0.030%, 0.040%, 0.050%, or 0.060%. Similarly, the upper limit of the C content may be set to 0.450%, 0.400%, 0.350%, 0.300%, 0.250%, or 0.120%.
(Si:0~10.00%)
Siは必須成分ではないので、フラックス入りカットワイヤの化学組成のSi含有量の下限値は0%である。
一方、Siは、脱酸元素であり、溶接金属の酸素量を低減して溶接金属の清浄度を高める働きを有する。Siは例えば10.00%以下で含有することができる。ただし、Si含有量を3.50%以下とすることで溶接金属の靱性低下を抑制できるため、これを上限とすることが好ましい。また、溶接金属の靭性をより安定して確保するため、Siの上限は、3.50%、3.00%、2.00%又は1.00%としてもよい。必要に応じて、Si含有量の下限を0.40%、0.45%、0.50%、又は0.60%としてもよい。
(Si: 0-10.00%)
Since Si is not an essential component, the lower limit of the Si content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0%.
On the other hand, Si is a deoxidizing element and has the function of reducing the oxygen content in the weld metal and increasing the cleanliness of the weld metal. Si can be contained, for example, at 10.00% or less. However, since a Si content of 3.50% or less can suppress a decrease in the toughness of the weld metal, this is preferably set as the upper limit. Furthermore, to more stably ensure the toughness of the weld metal, the upper limit of Si may be set to 3.50%, 3.00%, 2.00%, or 1.00%. If necessary, the lower limit of the Si content may be set to 0.40%, 0.45%, 0.50%, or 0.60%.
(Mn:0~10.00%)
Mnは必須成分ではないので、フラックス入りカットワイヤの化学組成のMn含有量の下限値は0%である。
一方、Mnは、溶接金属の焼入性を確保して溶接金属の強度を高めるために有効な元素である。フラックス入りカットワイヤの化学組成のMn含有量が10.00%以下であることで、溶接金属の粒界脆化感受性が低減され溶接金属の靱性低下を抑制できる。従って、Mn含有量の上限値を10.00%とすることが好ましい。好ましくは、Mn含有量の上限値は9.50%、9.00%、8.00%、又は6.00%である。上記の効果を得るため、Mn含有量の下限を0.40%、0.45%、0.50%、又は0.60%としてもよい。
(Mn: 0-10.00%)
Since Mn is not an essential component, the lower limit of the Mn content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0%.
On the other hand, Mn is an element effective for ensuring the hardenability of the weld metal and increasing its strength. When the Mn content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 10.00% or less, the susceptibility of the weld metal to intergranular embrittlement can be reduced, and a decrease in the toughness of the weld metal can be suppressed. Therefore, the upper limit of the Mn content is preferably set to 10.00%. More preferably, the upper limit of the Mn content is 9.50%, 9.00%, 8.00%, or 6.00%. To achieve the above effect, the lower limit of the Mn content may be set to 0.40%, 0.45%, 0.50%, or 0.60%.
(P:0~0.030%)
Pは不純物元素であり、溶接金属の靱性低下を抑制する観点で、フラックス入りカットワイヤ中のP含有量は極力低減させることが好ましい。従って、フラックス入りカットワイヤの化学組成のP含有量の下限値は0%である。また、フラックス入りカットワイヤの化学組成のP含有量が0.030%以下であれば、溶接金属の靱性の低下を抑制できる。溶接金属の凝固割れを効果的に抑制するために、フラックス入りカットワイヤの化学組成のP含有量は、より好適には、0.020%以下、0.015%以下、又は0.010%以下である。
ただし、Pの含有量の極度の低減は製造コストの増大を招くため、脱Pコストの低減の観点から、P含有量は、0.003%以上がよい。
(P: 0-0.030%)
P is an impurity element, and from the viewpoint of suppressing a decrease in the toughness of the weld metal, it is preferable to reduce the P content in the flux-cored cut wire as much as possible. Therefore, the lower limit of the P content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0%. Furthermore, if the P content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0.030% or less, a decrease in the toughness of the weld metal can be suppressed. In order to effectively suppress solidification cracking of the weld metal, the P content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is more preferably 0.020% or less, 0.015% or less, or 0.010% or less.
However, since an extreme reduction in the P content leads to an increase in manufacturing costs, from the viewpoint of reducing the cost of dephosphorization, the P content is preferably 0.003% or more.
(S:0~0.030%)
Sも不純物元素であり、溶接金属の靱性と延性との低下を抑制する観点で、フラックス入りカットワイヤ中のS含有量は極力低減させることが好ましい。従って、フラックス入りカットワイヤの化学組成のS含有量の下限値は0%である。また、フラックス入りカットワイヤの化学組成のS含有量が0.030%以下であれば、溶接金属の靱性及び延性の低下を抑制できる。フラックス入りカットワイヤの化学組成のS含有量は、より好適には、0.020%以下、0.010%以下、0.008%以下、0.006%以下、又は0.005%以下である。
(S: 0-0.030%)
S is also an impurity element, and from the viewpoint of suppressing a decrease in the toughness and ductility of the weld metal, it is preferable to reduce the S content in the flux-cored cut wire as much as possible. Therefore, the lower limit of the S content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0%. Furthermore, if the S content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0.030% or less, a decrease in the toughness and ductility of the weld metal can be suppressed. The S content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is more preferably 0.020% or less, 0.010% or less, 0.008% or less, 0.006% or less, or 0.005% or less.
(Cu:0~50.00%)
Cuは必須成分ではないので、フラックス入りカットワイヤの化学組成のCu含有量の下限値は0%である。
一方、Cuは、溶接金属の強度と靭性を向上させる効果を有する。その効果を十分に得るためには、フラックス入りカットワイヤの化学組成のCu含有量を0.01%以上とすることが好ましい。Cuは、フラックス入りカットワイヤの鋼製外皮の表面のめっきに含まれてもよく、フラックスに単体又は合金として含まれてもよい。Cuめっきは、防錆性、通電性、及び、耐チップ磨耗性を向上させる効果も有する。
従って、フラックス入りカットワイヤの化学組成のCu含有量は、鋼製外皮及びフラックスに含有されているCuと、ワイヤ表面のめっきに含まれるCuとの合計量である。
Cuは例えば50.00%以下で含有することができる。一方、フラックス入りカットワイヤの化学組成のCu含有量が10.00%以下であることで、溶接金属の靭性の低下を抑制できる。そのため、Cu含有量を10.00%以下とすることが好ましい。フラックス入りカットワイヤの化学組成のCu含有量の上限値は、より好ましくは9.00%、8.00%、7.00%、6.00%、5.00%、4.00%、3.00%、又は2.00%である。
(Cu: 0-50.00%)
Since Cu is not an essential component, the lower limit of the Cu content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0%.
On the other hand, Cu has the effect of improving the strength and toughness of the weld metal. To fully obtain this effect, it is preferable that the Cu content in the chemical composition of the flux-cored cut wire be 0.01% or more. Cu may be contained in the plating on the surface of the steel sheath of the flux-cored cut wire, or may be contained in the flux as a single element or as an alloy. Cu plating also has the effect of improving rust resistance, electrical conductivity, and tip wear resistance.
Therefore, the Cu content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is the total amount of Cu contained in the steel sheath and flux, and Cu contained in the plating on the wire surface.
Cu can be contained at, for example, 50.00% or less. On the other hand, when the Cu content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 10.00% or less, a decrease in the toughness of the weld metal can be suppressed. Therefore, the Cu content is preferably 10.00% or less. The upper limit of the Cu content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is more preferably 9.00%, 8.00%, 7.00%, 6.00%, 5.00%, 4.00%, 3.00%, or 2.00%.
(Ni:0~90.0%)
Niは必須成分ではないので、フラックス入りカットワイヤの化学組成のNi含有量の下限値は0%である。
一方、Niは、溶接金属の靭性及び耐高温割れ性を向上させるため、ワイヤ中のNi含有量は、0%超とすることが好ましい。溶接金属の靭性を向上させる効果を得るため、本開示に係るフラックス入りカットワイヤにおけるNi含有量は、0.10%以上、0.30%以上、0.50%以上、又は1.00%以上とすることがより好ましい。一方、溶接金属の耐高温割れ性及び靭性の低下を抑制する観点から、Ni含有量の上限値を90.0%とすることが好ましく、85.0%、80.0%、又は75.0%としてもよい。
(Ni: 0-90.0%)
Since Ni is not an essential component, the lower limit of the Ni content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0%.
On the other hand, since Ni improves the toughness and hot cracking resistance of the weld metal, the Ni content in the wire is preferably greater than 0%. To obtain the effect of improving the toughness of the weld metal, the Ni content in the flux-cored cut wire according to the present disclosure is more preferably 0.10% or more, 0.30% or more, 0.50% or more, or 1.00% or more. On the other hand, from the viewpoint of suppressing a decrease in the hot cracking resistance and toughness of the weld metal, the upper limit of the Ni content is preferably 90.0%, and may be 85.0%, 80.0%, or 75.0%.
一方、本開示に係るフラックス入りカットワイヤを後述する低合金系のカットワイヤとする場合、Ni含有量が55.0%未満であることで、溶接金属の耐高温割れ性の低下を抑制できる。そのため、低合金系のカットワイヤの場合は、Ni含有量の上限値は55.0%未満とすることが好ましい。Ni含有量の上限値を54.0%、50.0%、又は45.0%としてもよい。 On the other hand, when the flux-cored cut wire according to the present disclosure is a low-alloy cut wire, as described below, a Ni content of less than 55.0% can suppress a decrease in the hot cracking resistance of the weld metal. Therefore, for low-alloy cut wire, the upper limit of the Ni content is preferably less than 55.0%. The upper limit of the Ni content may also be 54.0%, 50.0%, or 45.0%.
(Cr:0~90.00%)
Crは必須成分ではないので、フラックス入りカットワイヤの化学組成のCr含有量の下限値は0%である。
一方、Crは、溶接金属の焼入性を確保して溶接金属の強度を高めるために有効な元素である。Crは例えば90.00%以下で含有することができる。
ただし、フラックス入りカットワイヤの化学組成のCr含有量が50.00%以下であることで、溶接金属の靱性の低下を抑制できる。従って、Cr含有量の上限値を50.00%とすることが好ましい。より好ましくは、Cr含有量の上限値は、45.00%、40.00%、35.00%、又は30.00%である。溶接金属の強度を高める効果を得るため、必要に応じて、本開示に係るフラックス入りカットワイヤにおけるCr含有量の下限を0.01%、0.05%、0.10%、又は0.20%としてもよい。
(Cr: 0-90.00%)
Since Cr is not an essential component, the lower limit of the Cr content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0%.
On the other hand, Cr is an element that is effective in ensuring the hardenability of the weld metal and increasing the strength of the weld metal. Cr can be contained in an amount of, for example, 90.00% or less.
However, by setting the Cr content in the chemical composition of the flux-cored cut wire to 50.00% or less, a decrease in the toughness of the weld metal can be suppressed. Therefore, the upper limit of the Cr content is preferably set to 50.00%. More preferably, the upper limit of the Cr content is 45.00%, 40.00%, 35.00%, or 30.00%. In order to obtain the effect of increasing the strength of the weld metal, the lower limit of the Cr content in the flux-cored cut wire according to the present disclosure may be set to 0.01%, 0.05%, 0.10%, or 0.20%, as necessary.
一方、本開示に係るフラックス入りカットワイヤを後述する低合金系のカットワイヤとする場合、Cr含有量が10.00%以下であることで、溶接金属の靱性の低下を抑制できる。従って、低合金系のカットワイヤの場合は、Cr含有量の上限値を10.00%とすることが好ましい。好ましくは、Cr含有量の上限値は9.50%、9.00%、8.00%、又は6.00%である。 On the other hand, when the flux-cored cut wire according to the present disclosure is a low-alloy cut wire, as described below, a Cr content of 10.00% or less can suppress a decrease in the toughness of the weld metal. Therefore, for low-alloy cut wire, it is preferable to set the upper limit of the Cr content to 10.00%. Preferably, the upper limit of the Cr content is 9.50%, 9.00%, 8.00%, or 6.00%.
(Mo:0~90.00%)
Moは必須成分ではないので、フラックス入りカットワイヤの化学組成のMo含有量の下限値は0%である。
一方、Moは、溶接金属の焼入性を向上させる効果を有するので、溶接金属の高強度化に有効な元素である。その効果を得るためには、フラックス入りカットワイヤの化学組成のMo含有量の下限値を0.01%、0.05%、0.10%又は0.15%とすることが好ましい。
Moは例えば90.00%以下で含有することができる。一方、フラックス入りカットワイヤの化学組成のMo含有量が50.00%以下であることで、溶接金属の靭性の低下を抑制できる。従って、フラックス入りカットワイヤの化学組成のMo含有量は、50.00%以下とすることが好ましい。フラックス入りカットワイヤの化学組成のMo含有量の上限値は、より好ましくは48.00%、45.00%、40.00%、30.00%、又は10.00%である。
(Mo: 0-90.00%)
Since Mo is not an essential component, the lower limit of the Mo content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0%.
On the other hand, Mo has the effect of improving the hardenability of the weld metal and is therefore an element effective in increasing the strength of the weld metal. To obtain this effect, the lower limit of the Mo content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is preferably set to 0.01%, 0.05%, 0.10%, or 0.15%.
Mo can be contained at, for example, 90.00% or less. On the other hand, if the Mo content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 50.00% or less, a decrease in the toughness of the weld metal can be suppressed. Therefore, the Mo content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is preferably 50.00% or less. The upper limit of the Mo content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is more preferably 48.00%, 45.00%, 40.00%, 30.00%, or 10.00%.
(Nb:0~10.00%)
Nbは必須成分ではないので、フラックス入りカットワイヤの化学組成のNb含有量の下限値は0%である。
一方、Nbは、溶接金属において微細炭化物を形成し、この微細炭化物が溶接金属中で析出強化を生じさせるので、Nbは溶接金属の引張強さを向上させる。その効果を十分に得るためには、フラックス入りカットワイヤの化学組成のNb含有量の下限値を0.005%、0.010%、0.015%又は0.020%とすることが好ましい。
Nbは例えば10.00%以下で含有することができる。一方、フラックス入りカットワイヤの化学組成のNb含有量が0.50%以下であることで、Nbによる溶接金属中での粗大な析出物の形成が抑制され、溶接金属の靭性の低下を抑制できる。そのため、フラックス入りカットワイヤの化学組成のNb含有量の上限値は、好ましくは0.50%であり、より好ましくは0.45%、0.40%、0.30%、又は0.20%である。
(Nb: 0-10.00%)
Since Nb is not an essential component, the lower limit of the Nb content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0%.
On the other hand, Nb forms fine carbides in the weld metal, and these fine carbides cause precipitation strengthening in the weld metal, so Nb improves the tensile strength of the weld metal. To fully obtain this effect, the lower limit of the Nb content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is preferably set to 0.005%, 0.010%, 0.015%, or 0.020%.
Nb can be contained in an amount of, for example, 10.00% or less. On the other hand, if the Nb content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0.50% or less, the formation of coarse precipitates due to Nb in the weld metal is suppressed, and a decrease in the toughness of the weld metal can be suppressed. Therefore, the upper limit of the Nb content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is preferably 0.50%, and more preferably 0.45%, 0.40%, 0.30%, or 0.20%.
(V:0~10.00%)
Vは必須成分ではないので、フラックス入りカットワイヤの化学組成のV含有量の下限値は0%である。
一方、Vは溶接金属の焼入性を向上させるので、溶接金属の高強度化に有効な元素である。その効果を十分に得るためには、フラックス入りカットワイヤの化学組成のV含有量の下限値を0.001%、0.010%、0.030%又は0.050%とすることが好ましい。
Vは例えば10.00%以下で含有することができる。一方、フラックス入りカットワイヤの化学組成のV含有量が0.50%以下であることで、溶接金属中のV炭化物の析出量が増え過ぎず、溶接金属の過剰な硬化が抑制されて、溶接金属の靭性の低下を抑制できる。そのため、フラックス入りカットワイヤの化学組成のV含有量の上限値は、好ましくは0.50%であり、より好ましくは0.40%、0.30%、0.20%、0.10%、又は0.08%である。
(V: 0-10.00%)
Since V is not an essential component, the lower limit of the V content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0%.
On the other hand, V improves the hardenability of the weld metal and is therefore an element effective in increasing the strength of the weld metal. To fully obtain this effect, the lower limit of the V content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is preferably set to 0.001%, 0.010%, 0.030%, or 0.050%.
V can be contained in an amount of, for example, 10.00% or less. On the other hand, if the V content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0.50% or less, the amount of V carbide precipitation in the weld metal does not increase too much, excessive hardening of the weld metal is suppressed, and a decrease in the toughness of the weld metal can be suppressed. Therefore, the upper limit of the V content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is preferably 0.50%, and more preferably 0.40%, 0.30%, 0.20%, 0.10%, or 0.08%.
(Ti:0~10.00%)
Tiは必須成分ではないので、フラックス入りカットワイヤの化学組成のTi含有量の下限値は0%である。
一方、Tiは脱酸元素であり、溶接金属中の酸素量を低減させる効果がある。また、フラックス入りカットワイヤの化学組成に含まれるTiは、溶接金属中に僅かに残留して固溶Nを固定するので、固溶Nが溶接金属の靱性に及ぼす悪影響を緩和する効果を有する。従って、フラックス入りカットワイヤの化学組成が0.001%以上、0.010%以上、0.030%以上、又は0.050%以上のTiを含有してもよい。
Tiは例えば10.00%以下で含有することができる。一方、フラックス入りカットワイヤの化学組成のTi含有量が0.50%以下であることで、溶接金属において過度な析出物の生成が抑制されて、靱性の低下を抑制できる。なお、フラックス入りカットワイヤの化学組成にTiを含有させる場合、一般的には、フェロチタン(鉄とチタンとの合金)をフラックス中に含有させる。フラックス入りカットワイヤの化学組成のTi含有量の上限値は、好ましくは0.50%であり、より好ましくは0.40%、0.30%、0.20%、0.10%、又は0.08%である。
(Ti: 0-10.00%)
Since Ti is not an essential component, the lower limit of the Ti content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0%.
On the other hand, Ti is a deoxidizing element and has the effect of reducing the amount of oxygen in the weld metal. Furthermore, Ti contained in the chemical composition of the flux-cored cut wire remains in small amounts in the weld metal and fixes solute N, thereby mitigating the adverse effects of solute N on the toughness of the weld metal. Therefore, the chemical composition of the flux-cored cut wire may contain 0.001% or more, 0.010% or more, 0.030% or more, or 0.050% or more of Ti.
Ti can be contained, for example, at 10.00% or less. On the other hand, when the Ti content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0.50% or less, the formation of excessive precipitates in the weld metal is suppressed, thereby suppressing a decrease in toughness. When Ti is contained in the chemical composition of the flux-cored cut wire, ferrotitanium (an alloy of iron and titanium) is generally contained in the flux. The upper limit of the Ti content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is preferably 0.50%, and more preferably 0.40%, 0.30%, 0.20%, 0.10%, or 0.08%.
(Al:0~10.000%)
Alは必須成分ではないので、フラックス入りカットワイヤの化学組成のAl含有量の下限値は0%である。
一方、Alは脱酸元素であり、Siと同様に、溶接金属中の酸素量を低減させ、溶接金属の清浄度向上効果を有する。Alは例えば10.000%以下で含有することができる。ただし、Al含有量が1.000%以下であることで、溶接金属の靱性の低下を抑制できる。そのため、フラックス入りカットワイヤの化学組成のAl含有量は1.000%以下とすることが好ましい。また、溶接金属の靭性を安定して確保するには、Al含有量の上限は、0.950%、0.900%、0.850%又は0.800%としてもよい。必要に応じて、Al含有量の下限を0.005%、0.010%、0.050%、0.100%、0.150%又は0.200%としてもよい。
(Al: 0-10.000%)
Since Al is not an essential component, the lower limit of the Al content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0%.
On the other hand, Al is a deoxidizing element and, like Si, reduces the oxygen content in the weld metal and improves the cleanliness of the weld metal. Al can be contained, for example, at 10.000% or less. However, an Al content of 1.000% or less can suppress a decrease in the toughness of the weld metal. Therefore, the Al content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is preferably 1.000% or less. Furthermore, to stably ensure the toughness of the weld metal, the upper limit of the Al content may be 0.950%, 0.900%, 0.850%, or 0.800%. If necessary, the lower limit of the Al content may be 0.005%, 0.010%, 0.050%, 0.100%, 0.150%, or 0.200%.
(Mg:0~3.000%)
Mgは必須成分ではないので、フラックス入りカットワイヤの化学組成のMg含有量の下限値は0%である。
一方、Mgは脱酸元素であり、Alと同様に、溶接金属中の酸素量を低減させ、溶接金属の清浄度向上効果を有する。Mgは例えば3.000%以下で含有することができる。ただし、フラックス入りカットワイヤの化学組成のMg含有量が2.000%以下であることで、アーク中で激しくMgと酸素とが反応することで生じる、スパッタ及びヒュームの発生量を抑制できる。従って、フラックス入りカットワイヤの化学組成のMg含有量を2.000%以下とすることが好ましい。なお、フラックス入りカットワイヤの化学組成のMg含有量の好ましい下限値は、0.150%、0.200%、0.250%、又は0.300%である。フラックス入りカットワイヤの化学組成のMg含有量の好ましい上限値は、1.700%、1.600%、1.500%、1.400%、1.000%又は0.900%である。
(Mg: 0-3.000%)
Since Mg is not an essential component, the lower limit of the Mg content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0%.
On the other hand, Mg is a deoxidizing element and, like Al, reduces the oxygen content in the weld metal, thereby improving the cleanliness of the weld metal. The Mg content can be, for example, 3.000% or less. However, by setting the Mg content in the chemical composition of the flux-cored cut wire to 2.000% or less, the amount of spatter and fumes generated by the violent reaction between Mg and oxygen in the arc can be suppressed. Therefore, it is preferable that the Mg content in the chemical composition of the flux-cored cut wire be 2.000% or less. The preferred lower limit of the Mg content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0.150%, 0.200%, 0.250%, or 0.300%. The preferred upper limit of the Mg content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 1.700%, 1.600%, 1.500%, 1.400%, 1.000%, or 0.900%.
(B:0~10.000%)
Bは必須成分ではないので、フラックス入りカットワイヤの化学組成のB含有量の下限値は0%である。
一方、Bは、溶接金属において固溶Nと結びついてBNを形成するので、固溶Nが溶接金属の靭性に及ぼす悪影響を減じる効果を有する。また、Bは溶接金属の焼入性を高めるので溶接金属の強度を向上させる効果も有する。従って、フラックス入りカットワイヤの化学組成が0.0005%以上のBを含有してもよい。
一方、フラックス入りカットワイヤの化学組成のB含有量が10.000%以下であることで、溶接金属中のBが増え過ぎず、粗大なBN及びFe23(C、B)6等のB化合物の形成が抑制され、溶接金属の靭性の低下を抑制できる。そのため、フラックス入りカットワイヤの化学組成のB含有量の上限値は、好ましくは8.000%、5.000%、1.000%、0.100%であり、より好ましくは0.050%、0.030%、又は0.010%である。
(B: 0-10.000%)
Since B is not an essential component, the lower limit of the B content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0%.
On the other hand, B combines with solute N in the weld metal to form BN, thereby reducing the adverse effect of solute N on the toughness of the weld metal. Furthermore, B also enhances the hardenability of the weld metal, thereby improving the strength of the weld metal. Therefore, the chemical composition of the flux-cored cut wire may contain 0.0005% or more B.
On the other hand, by setting the B content in the chemical composition of the flux-cored cut wire to 10.000% or less, the B content in the weld metal does not increase too much, the formation of coarse BN and B compounds such as Fe23 (C,B) 6 is suppressed, and a decrease in the toughness of the weld metal can be suppressed. Therefore, the upper limit of the B content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is preferably 8.000%, 5.000%, 1.000%, or 0.100%, and more preferably 0.050%, 0.030%, or 0.010%.
(Ca:0~3.000%)
Caは必須成分ではないので、フラックス入りカットワイヤの化学組成のCa含有量の下限値は0%である。
一方、Caは、溶接金属中での硫化物の構造を変化させ、また、硫化物及び酸化物のサイズを微細化させ、これにより溶接金属の延性及び靭性を向上させる働きを有する。従って、フラックス入りカットワイヤの化学組成のCa含有量を0.002%以上としてもよい。
Caは例えば3.000%以下で含有することができる。一方、フラックス入りカットワイヤの化学組成のCa含有量を低減することで、スパッタ量を抑制でき、溶接性を高められる。従って、フラックス入りカットワイヤの化学組成のCa含有量の上限値は2.000%であることが好ましい。
(Ca: 0-3.000%)
Since Ca is not an essential component, the lower limit of the Ca content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0%.
On the other hand, Ca has the effect of changing the structure of sulfides in the weld metal and reducing the size of sulfides and oxides, thereby improving the ductility and toughness of the weld metal. Therefore, the Ca content in the chemical composition of the flux-cored cut wire may be set to 0.002% or more.
The Ca content can be, for example, 3.000% or less. On the other hand, by reducing the Ca content in the chemical composition of the flux-cored cut wire, the amount of spatter can be suppressed and weldability can be improved. Therefore, the upper limit of the Ca content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is preferably 2.000%.
(W:0~90.00%)
Wは必須成分ではないので、フラックス入りカットワイヤの化学組成のW含有量の下限値は0%である。一方、Wは溶接金属の耐食性を向上させるために有効な元素であり、必要に応じて、W含有量の下限を0.30%、0.50%、1.00%、5.00%、又は10.00%としてもよい。
一方、フラックス入りカットワイヤの化学組成のW含有量が90.00%以下であることで、溶接金属での割れの発生が抑制できる。従って、フラックス入りカットワイヤの化学組成のW含有量の上限値を90.00%とすることが好ましい。より好ましくは、W含有量の上限値は80.00%、70.00%、60.00%、又は50.00%である。
(W: 0-90.00%)
Since W is not an essential element, the lower limit of the W content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0%. On the other hand, W is an element effective for improving the corrosion resistance of the weld metal, and the lower limit of the W content may be set to 0.30%, 0.50%, 1.00%, 5.00%, or 10.00%, as necessary.
On the other hand, when the W content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 90.00% or less, the occurrence of cracks in the weld metal can be suppressed. Therefore, the upper limit of the W content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is preferably set to 90.00%. More preferably, the upper limit of the W content is 80.00%, 70.00%, 60.00%, or 50.00%.
(Sn:0~90.00%)
Snは必須成分ではないので、フラックス入りカットワイヤの化学組成のSn含有量の下限値は0%である。一方、Snは溶接金属の耐食性を向上させるために有効な元素であり、必要に応じて、Sn含有量の下限を0.30%、0.50%、1.00%、5.00%、又は10.00%としてもよい。
一方、フラックス入りカットワイヤの化学組成のSn含有量が90.00%以下であることで、溶接金属での割れの発生が抑制できる。従って、フラックス入りカットワイヤの化学組成のSn含有量の上限値を90.00%とすることが好ましい。より好ましくは、Sn含有量の上限値は80.00%、70.00%、60.00%、又は50.00%である。
(Sn: 0-90.00%)
Since Sn is not an essential element, the lower limit of the Sn content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0%. On the other hand, Sn is an element effective for improving the corrosion resistance of the weld metal, and the lower limit of the Sn content may be set to 0.30%, 0.50%, 1.00%, 5.00%, or 10.00%, as necessary.
On the other hand, when the Sn content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 90.00% or less, the occurrence of cracks in the weld metal can be suppressed. Therefore, the upper limit of the Sn content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is preferably set to 90.00%. More preferably, the upper limit of the Sn content is 80.00%, 70.00%, 60.00%, or 50.00%.
(Sb:0~90.00%)
Sbは必須成分ではないので、フラックス入りカットワイヤの化学組成のSb含有量の下限値は0%である。一方、Sbは溶接金属の耐食性を向上させるために有効な元素であり、必要に応じて、Sb含有量の下限を0.30%、0.50%、1.00%、5.00%、又は10.00%としてもよい。
一方、フラックス入りカットワイヤの化学組成のSb含有量が90.00%以下であることで、溶接金属での割れの発生が抑制できる。従って、フラックス入りカットワイヤの化学組成のSb含有量の上限値を90.00%とすることが好ましい。より好ましくは、Sb含有量の上限値は80.00%、70.00%、60.00%、又は50.00%である。
(Sb: 0-90.00%)
Since Sb is not an essential element, the lower limit of the Sb content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0%. On the other hand, Sb is an element effective for improving the corrosion resistance of the weld metal, and the lower limit of the Sb content may be set to 0.30%, 0.50%, 1.00%, 5.00%, or 10.00%, as necessary.
On the other hand, when the Sb content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 90.00% or less, the occurrence of cracks in the weld metal can be suppressed. Therefore, the upper limit of the Sb content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is preferably set to 90.00%. More preferably, the upper limit of the Sb content is 80.00%, 70.00%, 60.00%, or 50.00%.
(REM:0~90.000%)
REMは必須成分ではないので、フラックス入りカットワイヤの化学組成のREM含有量の下限値は0%である。
一方、REMは、溶接金属中での硫化物の構造を変化させ、また、硫化物及び酸化物のサイズを微細化させ、これにより溶接金属の延性及び靭性を向上させる働きを有する。従って、フラックス入りカットワイヤの化学組成のREM含有量を0.0002%以上としてもよい。
REMは例えば90.000%以下で含有することができる。一方、フラックス入りカットワイヤの化学組成のREM含有量を低減することで、スパッタ量を抑制でき、溶接性を高められる。従って、フラックス入りカットワイヤの化学組成のREM含有量の上限値は0.500%であることが好ましい。
なお、REMは、Sc、Y及びランタノイドの合計17元素の総称であり、REMの含有量はREMの合計含有量を指す。また、REMは一般的にミッシュメタルに含有される。このため例えば、合金にミッシュメタルを添加して、REMの含有量が上記の範囲となるようにしてもよい。
(REM: 0-90.000%)
Since REM is not an essential component, the lower limit of the REM content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0%.
On the other hand, REM changes the structure of sulfides in the weld metal and also refines the size of sulfides and oxides, thereby improving the ductility and toughness of the weld metal. Therefore, the REM content in the chemical composition of the flux-cored cut wire may be set to 0.0002% or more.
The REM content can be, for example, 90.000% or less. On the other hand, by reducing the REM content in the chemical composition of the flux-cored cut wire, the amount of spatter can be suppressed and weldability can be improved. Therefore, the upper limit of the REM content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is preferably 0.500%.
REM is a general term for Sc, Y, and lanthanides, a total of 17 elements, and the REM content refers to the total REM content. REM is generally contained in misch metal. Therefore, for example, misch metal may be added to the alloy to adjust the REM content to the above range.
(Bi:0~1.000%)
Biは必須成分ではないので、フラックス入りカットワイヤの化学組成のBi含有量の下限値は0%である。
一方、Biは、スラグの剥離性を改善する元素である。その効果を十分に得るために、フラックス入りカットワイヤの化学組成のBi含有量を0.005%以上、0.010%以上又は0.012%以上とすることが好ましい。
Biは例えば1.000%以下で含有することができる。一方、フラックス入りカットワイヤの化学組成のBi含有量が0.300%以下であることで、溶接金属での凝固割れの発生が抑制できる。そのため、フラックス入りカットワイヤの化学組成のBi含有量の上限値は好ましくは0.300%である。フラックス入りカットワイヤの化学組成のBi含有量の上限値は、より好ましくは0.200%、0.150%、又は0.100%であってもよい。
(Bi: 0-1.000%)
Since Bi is not an essential component, the lower limit of the Bi content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0%.
On the other hand, Bi is an element that improves slag removability. To fully obtain this effect, the Bi content in the chemical composition of the flux-cored cutting wire is preferably 0.005% or more, 0.010% or more, or 0.012% or more.
Bi can be contained in an amount of, for example, 1.000% or less. On the other hand, if the Bi content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is 0.300% or less, the occurrence of solidification cracking in the weld metal can be suppressed. Therefore, the upper limit of the Bi content in the chemical composition of the flux-cored cut wire is preferably 0.300%. The upper limit of the Bi content in the chemical composition of the flux-cored cut wire may more preferably be 0.200%, 0.150%, or 0.100%.
(残部:Fe及び不純物)
本開示に係るフラックス入りカットワイヤにおけるその他の残部成分はFeと不純物である。残部のFeは、例えば鋼製外皮に含まれるFe、及びフラックス中に含有された合金粉中のFe等である。
また、不純物とは、フラックス入りカットワイヤを工業的に製造する際に、原料に由来して、又は製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本開示に係るフラックス入りカットワイヤに悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
(balance: Fe and impurities)
The remaining components in the flux-cored cut wire according to the present disclosure are Fe and impurities, such as Fe contained in the steel sheath and Fe in the alloy powder contained in the flux.
Further, impurities refer to components that are introduced into the flux-cored cut wire during industrial production due to the raw materials or various factors in the production process, and are acceptable to the extent that they do not adversely affect the flux-cored cut wire according to the present disclosure.
(Ti酸化物:0~8.00%)
Ti酸化物は主にスラグ形成剤として作用する。本開示に係るフラックス入りカットワイヤは、酸化物は必須成分ではないので、フラックス入りカットワイヤにおけるTi酸化物の合計量の下限値は0%であるが、健全なビード外観を確保する観点から本開示に係るフラックス入りカットワイヤがTi酸化物を含む場合、Ti酸化物の含有量の下限値を0.20%とすることが好ましい。Ti酸化物の含有量が0.20%以上であるフラックス入りカットワイヤを用いて溶接を行う場合、健全なビード外観を確保することができる。
Ti酸化物の含有量の下限値は、より好適には1.00%であり、さらに好適には2.00%である。健全なビード外観を確保するために、Ti酸化物の含有量の下限値を、3.00%、3.50%、4.00%、4.50%又は5.00%としてもよい。
(Ti oxide: 0 to 8.00%)
Ti oxides mainly function as slag formers. Since oxides are not essential components of the flux-cored cut wire according to the present disclosure, the lower limit of the total amount of Ti oxides in the flux-cored cut wire is 0%. However, from the viewpoint of ensuring a sound bead appearance, if the flux-cored cut wire according to the present disclosure contains Ti oxides, the lower limit of the Ti oxide content is preferably set to 0.20%. When welding is performed using a flux-cored cut wire with a Ti oxide content of 0.20% or more, a sound bead appearance can be ensured.
The lower limit of the Ti oxide content is more preferably 1.00%, and even more preferably 2.00%. In order to ensure a sound bead appearance, the lower limit of the Ti oxide content may be 3.00%, 3.50%, 4.00%, 4.50%, or 5.00%.
一方、スラグ量の増大を抑制して、スラグ巻き込みの欠陥(溶接金属にスラグが残る現象)抑制する観点から、Ti酸化物の含有量の上限値を8.00%とすることが好ましい。Ti酸化物の含有量の上限値は、より好適には7.00%である。必要に応じて、Ti酸化物の含有量の上限値を、6.70%、6.40%、6.20%、6.00%、5.90%、又は5.80%としてもよい。 On the other hand, from the perspective of suppressing an increase in the amount of slag and suppressing slag inclusion defects (the phenomenon of slag remaining in the weld metal), it is preferable to set the upper limit of the Ti oxide content to 8.00%. The upper limit of the Ti oxide content is more preferably 7.00%. If necessary, the upper limit of the Ti oxide content may be set to 6.70%, 6.40%, 6.20%, 6.00%, 5.90%, or 5.80%.
また、本開示に係るフラックス入りカットワイヤを後述する低合金系のカットワイヤとする場合は、全質量に対してTi酸化物の含有量を0~0.20%未満とすることが好ましい。Ti酸化物は、ビード外観を向上させるが、一方でTi酸化物の含有量を低減することで溶製金属中の拡散性水素量を低減できる。本開示に係るフラックス入りカットワイヤを低合金系のカットワイヤとする場合は、拡散性水素量を低減させるため、Ti酸化物の含有量を0.20%未満とすることが好ましい。低合金系のカットワイヤの場合、Ti酸化物の含有量の上限は、0.15%、0.10%、又は0.08%であってもよく、Ti酸化物を含まない、すなわち、Ti酸化物の含有量は0%であってもよい。 Furthermore, when the flux-cored cut wire according to the present disclosure is a low-alloy cut wire as described below, it is preferable that the Ti oxide content be 0 to less than 0.20% relative to the total mass. Ti oxide improves bead appearance, but reducing the Ti oxide content can also reduce the amount of diffusible hydrogen in the molten metal. When the flux-cored cut wire according to the present disclosure is a low-alloy cut wire, it is preferable that the Ti oxide content be less than 0.20% in order to reduce the amount of diffusible hydrogen. In the case of a low-alloy cut wire, the upper limit of the Ti oxide content may be 0.15%, 0.10%, or 0.08%, or the wire may be free of Ti oxide, i.e., the Ti oxide content may be 0%.
なお、本開示に係るフラックス入りカットワイヤにおける上記Ti酸化物の含有量とは、TiO2換算での量を表す。
Ti酸化物の含有量は、蛍光X線分析装置を用いて、フラックス入りカットワイヤに含まれる酸化物として存在するTiの質量を分析する。具体的には、ワイヤを研磨してワイヤ径φの1/2位置の長手方向断面(ワイヤの長手方向に平行な断面:L断面)を露出させ、該断面を分析する。例えば、分析によってTiO2、Ti2O3、Ti3O5が検出された場合であれば、各Ti酸化物の質量%を[TiO2]、[Ti2O3]、[Ti3O5]で表し、Ti酸化物のTiO2換算値の合計を[換算TiO2]で表すと、以下の式C1により計算される。
[換算TiO2]=(0.60×[TiO2]+0.67×[Ti2O3]+0.64×[Ti3O5])×1.67・・・式C1
式C1における係数(0.60、0.67、0.64)は、各酸化物中に含まれるTi量を算出するための係数であり、末尾の乗数(1.67)は、ワイヤに酸化物として存在するTiの総量からTiO2換算値を算出するための乗数である。
The content of Ti oxide in the flux-cored cut wire according to the present disclosure is expressed as the amount converted to TiO2 .
The Ti oxide content is determined by analyzing the mass of Ti present as oxide in the flux-cored cut wire using an X-ray fluorescence analyzer. Specifically, the wire is polished to expose a longitudinal cross section (a cross section parallel to the longitudinal direction of the wire: L cross section) at a position half the wire diameter φ, and the cross section is analyzed. For example, if TiO2 , Ti2O3 , and Ti3O5 are detected by analysis, the mass percentages of each Ti oxide are expressed as [ TiO2 ], [ Ti2O3 ], and [ Ti3O5 ], and the total TiO2- equivalent value of the Ti oxides is expressed as [equivalent TiO2 ], and the Ti oxide content is calculated using the following formula C1.
[Converted TiO 2 ]=(0.60×[TiO 2 ]+0.67×[Ti 2 O 3 ]+0.64×[Ti 3 O 5 ])×1.67...Formula C1
The coefficients (0.60, 0.67, 0.64) in formula C1 are coefficients for calculating the amount of Ti contained in each oxide, and the multiplier (1.67) at the end is a multiplier for calculating the TiO2 equivalent value from the total amount of Ti present as an oxide in the wire.
ここで、係数の求め方について説明する。MxOy(例;TiO2、Ti2O3、Ti3O5)の酸化物が検出されたとすると、MxOyにかかる係数は下記式C2で計算する。
[M元素の原子量]×x/([M元素の原子量]×x+[酸素の原子量]×y)・・・式C2
式C1における0.60、0.67、0.64が、上記式C2で求められる係数に相当する。
また、換算値を算出するための乗数の求め方について説明する。MaOb(例;TiO2)に換算するための乗数は下記式C3で計算する。
([M元素の原子量]×a+[酸素の原子量]×b)/[M元素の原子量×a]・・・式C3
式C1における1.67が、上記式C3で求められる乗数に相当する。
なお、酸化物は、2種の金属元素と結合した化合物である場合も考えられる。その場合の係数の求め方は、MxOyM2
z(例;TiO3・Fe、つまりM=Ti、M2=Fe、x=1、y=3、z=1の酸化物)が検出されたとすると、下記式C4で計算する。
[M元素の原子量]×x/([M元素の原子量]×x+[酸素の原子量]×y+[M2元素の原子量]×z)・・・式C4
Here, a method for determining the coefficient will be explained. If oxides of M x O y (for example, TiO 2 , Ti 2 O 3 , Ti 3 O 5 ) are detected, the coefficient for M x O y is calculated using the following formula C2.
[Atomic weight of M element] x / ([Atomic weight of M element] x x + [Atomic weight of oxygen] x y) ... Formula C2
The coefficients 0.60, 0.67, and 0.64 in formula C1 correspond to the coefficients calculated in formula C2 above.
Next, a method for determining a multiplier for calculating a converted value will be described. The multiplier for converting to M a O b (for example, TiO 2 ) is calculated using the following formula C3.
([atomic weight of M element] × a + [atomic weight of oxygen] × b) / [atomic weight of M element × a] Formula C3
The 1.67 in formula C1 corresponds to the multiplier calculated in formula C3 above.
The oxide may be a compound formed by bonding two metal elements. In this case, the coefficient is calculated using the following formula C4 , assuming that MxOyM2z (e.g., TiO3.Fe , i.e., an oxide where M= Ti , M2 =Fe, x=1, y=3, and z=1) is detected.
[Atomic weight of M element] × x / ([Atomic weight of M element] × x + [Atomic weight of oxygen] × y + [Atomic weight of M2 element] × z) ... Formula C4
(Ti酸化物以外の特定酸化物の合計含有量:0~10.0%)
本開示に係るフラックス入りカットワイヤは、Ti酸化物以外の酸化物を含んでもよい。例えば、Fe酸化物、Ba酸化物、Na酸化物、Si酸化物、Zr酸化物、Mg酸化物、Al酸化物、Mn酸化物、K酸化物及びCa酸化物からなる群より選ばれる酸化物が挙げられる。本明細書において、Fe酸化物、Ba酸化物、Na酸化物、Si酸化物、Zr酸化物、Mg酸化物、Al酸化物、Mn酸化物、K酸化物及びCa酸化物からなる群に含まれる酸化物を単に「特定酸化物」、各々の酸化物の含有量の合計値を「特定酸化物の合計含有量」と略す場合がある。
本開示に係るフラックス入りカットワイヤは、酸化物は必須成分ではないので、フラックス入りカットワイヤにおける特定酸化物の合計含有量の下限値は0%である。
一方、酸化物は、溶接ビード形状を良好に維持する効果と、立向溶接性を向上させる効果とを有する。また、Na酸化物、K酸化物、Mg酸化物、及びFe酸化物等は、アークを安定させる効果も有する。そのような効果を得るためには、特定酸化物の合計含有量を0%超にしてもよい。これらの効果をより発揮させるために、特定酸化物の合計含有量の下限を、0.05%、0.10%、0.15%、又は0.20%、としてもよい。
一方、特定酸化物の合計含有量が10.0%以下であることで、スラグの巻き込みの発生を抑制できる。そのため、本開示に係るフラックス入りカットワイヤが、特定酸化物を含む場合、特定酸化物の合計含有量の上限値は10.0%とすることが好ましく、9.0%、8.0%、7.0%、6.0%、3.0%、2.0%、1.0%又は0.5%としてもよい。
本開示に係るフラックス入りカットワイヤが、上記いずれかの酸化物として、FeO、BaO、Na2O、SiO2、ZrO2、MgO、Al2O3、MnO2、K2O及びCaOの1種又は2種以上の酸化物のみを含む場合、上記特定酸化物の合計含有量は、FeO、BaO、Na2O、SiO2、ZrO2、MgO、Al2O3、MnO2、K2O及びCaOの各含有量の合計として求める。
(Total content of specific oxides other than Ti oxide: 0 to 10.0%)
The flux-cored cut wire according to the present disclosure may contain oxides other than Ti oxide. For example, oxides selected from the group consisting of Fe oxide, Ba oxide, Na oxide, Si oxide, Zr oxide, Mg oxide, Al oxide, Mn oxide, K oxide, and Ca oxide may be included. In this specification, oxides included in the group consisting of Fe oxide, Ba oxide, Na oxide, Si oxide, Zr oxide, Mg oxide, Al oxide, Mn oxide, K oxide, and Ca oxide may be simply referred to as "specific oxides," and the total content of each oxide may be referred to as the "total content of specific oxides."
Since oxides are not essential components of the flux-cored cut wire according to the present disclosure, the lower limit of the total content of specific oxides in the flux-cored cut wire is 0%.
On the other hand, oxides have the effect of maintaining a good weld bead shape and improving vertical weldability. Furthermore, Na oxide, K oxide, Mg oxide, Fe oxide, and the like also have the effect of stabilizing the arc. To achieve such effects, the total content of the specific oxides may be greater than 0%. To further exert these effects, the lower limit of the total content of the specific oxides may be set to 0.05%, 0.10%, 0.15%, or 0.20%.
On the other hand, when the total content of the specific oxides is 10.0% or less, the occurrence of slag entrainment can be suppressed. Therefore, when the flux-cored cut wire according to the present disclosure contains the specific oxides, the upper limit of the total content of the specific oxides is preferably 10.0%, and may be 9.0%, 8.0%, 7.0%, 6.0%, 3.0%, 2.0%, 1.0%, or 0.5%.
When the flux-cored cut wire according to the present disclosure contains only one or more of FeO, BaO, Na2O, SiO2, ZrO2, MgO, Al2O3, MnO2 , K2O and CaO as any of the above oxides, the total content of the above specific oxides is calculated as the sum of the contents of FeO, BaO, Na2O , SiO2 , ZrO2 , MgO, Al2O3 , MnO2 , K2O and CaO .
本開示に係るフラックス入りカットワイヤにおける特定酸化物の含有量は、酸化物の種類ごとに限定する必要はないが、溶接金属中の酸素量の過度な増加による靭性劣化を抑制する観点から、例えば、Si酸化物:0.08%以上0.95%以下、Zr酸化物:0.8%以下、Al酸化物:0.5%以下である組成が好適である。
なお、本開示に係るフラックス入りカットワイヤにおける各酸化物の含有量及び特定酸化物の合計含有量は、前述したTi酸化物の含有量と同様に蛍光X線分析を用いることによって測定する。
The content of the specific oxides in the flux-cored cut wire according to the present disclosure does not need to be limited to each type of oxide. However, from the viewpoint of suppressing deterioration in toughness due to an excessive increase in the oxygen content in the weld metal, a composition containing, for example, Si oxide: 0.08% or more and 0.95% or less, Zr oxide: 0.8% or less, and Al oxide: 0.5% or less is preferred.
The content of each oxide and the total content of the specific oxides in the flux-cored cut wire according to the present disclosure are measured by X-ray fluorescence analysis, similar to the above-mentioned content of Ti oxide.
(F含有量:0.002%以上)
本開示に係るフラックス入りカットワイヤは、弗化物を含む必要がない。従って、本開示に係るフラックス入りカットワイヤにおいて、弗化物の含有量の下限値は0%である。
一方、弗化物は、溶接金属中の拡散性水素量を減少させて、溶接金属の耐低温割れ性を顕著に向上させる働きを持つ。これは、フラックス入りカットワイヤで溶接した際に、そのフラックス中の弗素(F-)が水素(H+)と結合して弗化水素(HF)となり、このHFが溶接金属外に放出されるためと推測される。この効果を得るためには、F含有量の合計が0.002%以上であることが好ましい。
その反面、弗化物は溶接時のヒュームの発生原因になる。しかし、本開示に係るフラックス入りカットワイヤは、フラックス中に窒化物を含有することで、弗化物を含有していても溶接時にヒュームの発生が抑制される。この原因は明らかではないが、窒素は弗化水素(HF)よりも沸点が低いことから(N2;-196℃、フッ化水素(HF);+20℃)、窒化物がアークによって分解して窒素(N)が発生し、窒素分子(N2)として結合し、アーク温度を低温化させることによって、アーク中の高温蒸気量が減少し、これによりヒュームの発生が抑制されるためと推定される。
(F content: 0.002% or more)
The flux-cored cut wire according to the present disclosure does not need to contain fluoride, and therefore the lower limit of the fluoride content in the flux-cored cut wire according to the present disclosure is 0%.
On the other hand, fluorides have the effect of reducing the amount of diffusible hydrogen in the weld metal and significantly improving the cold cracking resistance of the weld metal. This is presumably because, when welding is performed with a flux-cored cut wire, fluorine (F - ) in the flux combines with hydrogen (H + ) to form hydrogen fluoride (HF), which is then released outside the weld metal. To achieve this effect, the total F content is preferably 0.002% or more.
On the other hand, fluorides cause the generation of fumes during welding. However, the flux-cored cut wire according to the present disclosure contains nitrides in the flux, thereby suppressing the generation of fumes during welding even when it contains fluorides. The reason for this is not clear, but it is presumed that because nitrogen has a lower boiling point than hydrogen fluoride (HF) (N 2 : −196°C, hydrogen fluoride (HF) : +20°C), nitrides are decomposed by the arc to generate nitrogen (N), which then combines as nitrogen molecules (N 2 ). This lowers the arc temperature, reducing the amount of high-temperature vapor in the arc, thereby suppressing the generation of fumes.
本開示に係るフラックス入りカットワイヤが弗化物を含む場合、弗化物の種類は限定されないが、好ましくは、フラックス中にCaF2、MgF2、LiF、NaF、K2ZrF6、K2SiF6、及びNa3AlF6からなる群から選ばれた1種又は2種以上の弗化物を含むのがよい。これらの弗化物によれば、電離して生じるCa、Mg、Li、Na、K、Zr、Si、及びAlが、いずれも酸素と結合して溶接金属中の酸素量を低減させることができ、脱酸元素として作用する。これにより、溶接金属の靭性や伸びを改善する点で有利である。
本開示に係るフラックス入りカットワイヤが弗化物を0.002%以上含む場合、本開示に係るフラックス入りカットワイヤ(好ましくはフラックス)に含まれる弗化物の質量割合の合計がF含有量で0.002%以上となる限り、各弗化物の含有量の下限値は特に制限されるものではない。また、F含有量は、弗化物に含まれる弗素(F)の量をフラックス入りカットワイヤの全質量に対する質量%で示すものであることから、弗化物の種類が上述した好ましい例の弗化物である場合には、F含有量は次の式Bより求める。
式B:0.487×CaF2+0.610×MgF2+0.732×LiF+0.452×NaF+0.402×K2ZrF6+0.517×K2SiF6+0.543×Na3AlF6
ここで、式B中の弗化物の化学式は、各化学式に対応する弗化物の、フラックス入りカットワイヤの全質量に対する質量%を示す。各弗化物の化学式の係数は、各弗化物の化学式量から算出したものである。
また、上述した好ましい例以外の弗化物を含む場合、F含有量は各弗化物の化学式量から、上記式Bに準じて算出する。
F含有量の下限値は、フラックス入りカットワイヤの全質量に対する質量割合で0.002%であることが好ましく、0.005%、0.010%、0.015%、0.020%、0.025%、又は0.030%であるのがよい。
F含有量の好ましい上限値は、溶接時のヒュームの発生を抑制する観点から、フラックス入りカットワイヤの全質量に対する質量割合で30.000%、20.000%、10.000%、3.000%、2.000%、1.000%、0.500%、0.100%、又は0.050%である。
なお、本開示に係るフラックス入りカットワイヤにおけるF含有量は、蛍光X線分析によって測定する。
When the flux -cored cut wire according to the present disclosure contains a fluoride, the type of fluoride is not limited, but the flux preferably contains one or more fluorides selected from the group consisting of CaF2, MgF2, LiF, NaF, K2ZrF6, K2SiF6 , and Na3AlF6 . These fluorides ionize to produce Ca, Mg, Li, Na, K, Zr, Si, and Al, which all bond with oxygen to reduce the oxygen content in the weld metal and act as deoxidizing elements. This is advantageous in terms of improving the toughness and elongation of the weld metal.
When the flux-cored cut wire according to the present disclosure contains 0.002% or more of fluoride, the lower limit of the content of each fluoride is not particularly limited, as long as the total mass percentage of the fluorides contained in the flux-cored cut wire (preferably flux) according to the present disclosure is 0.002% or more in terms of F. Furthermore, since the F content indicates the amount of fluorine (F) contained in the fluoride in terms of mass % relative to the total mass of the flux-cored cut wire, when the type of fluoride is the preferred example fluoride described above, the F content is calculated using the following formula B.
Formula B: 0.487×CaF 2 +0.610×MgF 2 +0.732×LiF+0.452×NaF+0.402×K 2 ZrF 6 +0.517×K 2 SiF 6 +0.543×Na 3 AlF 6
Here, the chemical formula of the fluoride in formula B indicates the mass % of the corresponding fluoride relative to the total mass of the flux-cored cut wire. The coefficients of the chemical formula of each fluoride are calculated from the chemical formula weight of each fluoride.
When a fluoride other than the above-mentioned preferred examples is contained, the F content is calculated from the chemical formula weight of each fluoride in accordance with the above formula B.
The lower limit of the F content is preferably 0.002%, more preferably 0.005%, 0.010%, 0.015%, 0.020%, 0.025%, or 0.030%, expressed as a mass percentage relative to the total mass of the flux-cored cut wire.
From the viewpoint of suppressing the generation of fumes during welding, the preferred upper limit of the F content is 30.000%, 20.000%, 10.000%, 3.000%, 2.000%, 1.000%, 0.500%, 0.100%, or 0.050% by mass relative to the total mass of the flux-cored cut wire.
The F content in the flux-cored cut wire according to the present disclosure is measured by X-ray fluorescence analysis.
(特定金属炭酸塩の合計含有量:0~10.000%)
本開示に係るフラックス入りカットワイヤは、金属炭酸塩を含む必要がない。従って、本開示に係るフラックス入りカットワイヤにおいて、金属炭酸塩の含有量の下限値は0%である。
一方、金属炭酸塩は、アークによって電離し、CO2ガスを発生させる。CO2ガスは、溶接雰囲気中の水素分圧を下げ、溶接金属中の拡散性水素量を低減させる。この効果を得るために、本開示に係るフラックス入りカットワイヤは、金属炭酸塩を含んでもよい。特に、フラックス入りワイヤのフラックス中に炭酸塩を含むことが好ましい。
本開示に係るフラックス入りカットワイヤに含まれる金属炭酸塩の種類及び組成は限定されない。ただし、フラックス入りカットワイヤに含まれる金属炭酸塩の種類は、MgCO3、Na2CO3、LiCO3、CaCO3、K2CO3、BaCO3、FeCO3、MnCO3、及びSrCO3からなる群(以下、この群に含まれる金属炭酸塩を「特定金属炭酸塩」と略す場合がある)から選択される1種又は2種以上であることが好ましい。
上記のような効果を得るため上記特定金属炭酸塩を含有させることが好ましく、つまり特定金属炭酸塩の合計含有量を0%超とすることが好ましい。これらの効果をより発揮させるために、特定金属炭酸塩の合計含有量の下限を、0.050%としてもよい。
一方、特定金属炭酸塩の含有量が10.000%以下であることで、溶接ビードの垂れの発生を抑制して溶接作業性を向上させることができる。従って、本開示に係るフラックス入りカットワイヤが特定金属炭酸塩を含む場合、特定金属炭酸塩の合計含有量の上限値は10.000%とすることが好ましい。必要に応じて、特定金属炭酸塩の含有量の上限値を、9.000%、8.000%、7.000%、6.000%、3.000%、2.000%、1.000%又は0.500%としてもよい。
なお、本開示に係るフラックス入りカットワイヤにおける各特定金属炭酸塩の含有量及び特定金属炭酸塩の合計含有量は、前述したTi酸化物の含有量と同様に蛍光X線分析を用いることによって測定する。
(Total content of specific metal carbonates: 0 to 10.000%)
The flux-cored cut wire according to the present disclosure does not need to contain metal carbonate, and therefore the lower limit of the metal carbonate content in the flux-cored cut wire according to the present disclosure is 0%.
On the other hand, metal carbonates are ionized by the arc to generate CO2 gas. CO2 gas reduces the hydrogen partial pressure in the welding atmosphere and reduces the amount of diffusible hydrogen in the weld metal. To achieve this effect, the flux-cored cut wire according to the present disclosure may contain metal carbonate. In particular, it is preferable that the flux of the flux-cored wire contains carbonate.
The type and composition of the metal carbonate contained in the flux-cored cutting wire according to the present disclosure are not limited, but the type of metal carbonate contained in the flux-cored cutting wire is preferably one or more selected from the group consisting of MgCO3, Na2CO3, LiCO3, CaCO3 , K2CO3 , BaCO3 , FeCO3 , MnCO3 , and SrCO3 (hereinafter, metal carbonates contained in this group may be abbreviated as "specific metal carbonates").
In order to obtain the above-mentioned effects, it is preferable to contain the specific metal carbonates, that is, it is preferable that the total content of the specific metal carbonates is greater than 0%. In order to further exert these effects, the lower limit of the total content of the specific metal carbonates may be set to 0.050%.
On the other hand, by setting the content of the specific metal carbonate to 10.000% or less, the occurrence of sagging of the weld bead can be suppressed, thereby improving welding workability. Therefore, when the flux-cored cut wire according to the present disclosure contains specific metal carbonates, the upper limit of the total content of the specific metal carbonates is preferably 10.000%. If necessary, the upper limit of the content of the specific metal carbonates may be 9.000%, 8.000%, 7.000%, 6.000%, 3.000%, 2.000%, 1.000%, or 0.500%.
The content of each specific metal carbonate and the total content of the specific metal carbonates in the flux-cored cut wire according to the present disclosure are measured by X-ray fluorescence analysis, similar to the Ti oxide content described above.
本開示に係るフラックス入りカットワイヤの成分について説明したが、本開示に係るフラックス入りカットワイヤは、以下に説明する低合金系のカットワイヤでもよいし、ルチル系のカットワイヤでもよい。 The components of the flux-cored cut wire according to the present disclosure have been described above, but the flux-cored cut wire according to the present disclosure may be a low-alloy cut wire as described below, or a rutile cut wire.
[I]低合金系のカットワイヤ
本開示に係るフラックス入りカットワイヤを低合金系のカットワイヤとする場合、Ti酸化物の含有量が0~0.20%未満であることが好ましい。さらに、以下の[I-2]~[I-6]の少なくともいずれか1つの組成を満たすことが好ましい。
[I-2]窒化物、酸化物、弗化物、及び炭酸塩を除く化学組成が、フラックス入りカットワイヤの全質量に対する質量%で、
C:0.003~0.500%、
Si:0~3.50%、
Mn:0~10.00%、
P:0~0.030%、
S:0~0.030%、
Cu:0~10.00%、
Ni:0~55.0%未満、
Cr:0~10.00%
Mo:0~50.00%、
Nb:0~0.50%、
V:0~0.50%、
Ti:0~0.50%、
Al:0~1.000%、
Mg:0~2.000%、
B:0~0.100%、
Ca:0~2.000%、
REM:0~0.500%、
Bi:0~0.300%、並びに
残部:Fe及び不純物からなる。
[I-3]前記Ti酸化物、並びに特定酸化物(つまりFe酸化物、Ba酸化物、Na酸化物、Si酸化物、Zr酸化物、Mg酸化物、Al酸化物、Mn酸化物、K酸化物、及びCa酸化物)からなる群より選択される1種又は2種以上の酸化物を含み、フラックス入りカットワイヤの全質量に対する質量%で、前記Ti酸化物と前記特定酸化物の合計含有量が10.0%以下である。
[I-4]弗化物を含み、前記フラックス入りカットワイヤの全質量に対する質量%で、F含有量が0.002%以上である。
[I-5]MgCO3、Na2CO3、LiCO3、CaCO3、K2CO3、BaCO3、FeCO3、MnCO3、及びSrCO3からなる群より選択される1種又は2種以上の特定金属炭酸塩を含み、フラックス入りカットワイヤの全質量に対する質量%で、前記特定金属炭酸塩の合計含有量が0.050~10.000%である。
[I-6]前記窒化物が、AlN、BN、Ca3N2、CeN、CrN、Cu3N、Fe4N、Fe3N、Fe2N、Mg3N、Mo2N、NbN、Si3N4、TiN、VN、ZrN、Mn2N、及びMn4Nからなる群より選択される1種又は2種以上である。
[I] Low-alloy cut wire When the flux-cored cut wire according to the present disclosure is a low-alloy cut wire, the Ti oxide content is preferably 0 to less than 0.20%. Furthermore, it is preferable that at least one of the compositions [I-2] to [I-6] below is satisfied.
[I-2] The chemical composition excluding nitrides, oxides, fluorides, and carbonates is, in mass% with respect to the total mass of the flux-cored cut wire,
C: 0.003 to 0.500%,
Si: 0 to 3.50%,
Mn: 0 to 10.00%,
P: 0 to 0.030%,
S: 0-0.030%,
Cu: 0 to 10.00%,
Ni: 0 to less than 55.0%
Cr: 0-10.00%
Mo: 0 to 50.00%,
Nb: 0 to 0.50%,
V: 0-0.50%,
Ti: 0 to 0.50%,
Al: 0-1.000%,
Mg: 0-2.000%,
B: 0 to 0.100%,
Ca: 0-2.000%,
REM: 0-0.500%,
Bi: 0 to 0.300%, and the balance: Fe and impurities.
[I-3] The flux-cored cut wire contains one or more oxides selected from the group consisting of the Ti oxide and specific oxides (i.e., Fe oxide, Ba oxide, Na oxide, Si oxide, Zr oxide, Mg oxide, Al oxide, Mn oxide, K oxide, and Ca oxide), and the total content of the Ti oxide and the specific oxides is 10.0% or less, in mass% based on the total mass of the flux-cored cut wire.
[I-4] The flux-cored cut wire contains fluoride, and the F content is 0.002% or more in mass% relative to the total mass of the flux-cored cut wire.
[I-5] The flux-cored cut wire contains one or more specific metal carbonates selected from the group consisting of MgCO 3 , Na 2 CO 3 , LiCO 3 , CaCO 3 , K 2 CO 3 , BaCO 3 , FeCO 3 , MnCO 3 , and SrCO 3 , and the total content of the specific metal carbonates is 0.050 to 10.000% by mass relative to the total mass of the flux-cored cut wire.
[I-6] The nitride is one or more selected from the group consisting of AlN, BN, Ca 3 N 2 , CeN, CrN, Cu 3 N, Fe 4 N, Fe 3 N, Fe 2 N, Mg 3 N, Mo 2 N, NbN, Si 3 N 4 , TiN, VN, ZrN, Mn 2 N, and Mn 4 N.
[II]ルチル系のカットワイヤ
本開示に係るフラックス入りカットワイヤをルチル系のカットワイヤとする場合、Ti酸化物の含有量が0.20~8.00%であり、Ni含有量が0超~90.00%であることが好ましい。さらに、以下の[II-2]~[II-6]の少なくともいずれか1つの組成を満たすことが好ましい。
[II-2]窒化物、酸化物、弗化物、及び炭酸塩を除く化学組成が、フラックス入りカットワイヤの全質量に対する質量%で、
C:0.003~0.500%、
Si:0~3.50%、
Mn:0~10.00%、
P:0~0.030%、
S:0~0.030%、
Cu:0~10.00%、
Ni:0.1~90.0%、
Cr:0~50.00%、
Mo:0~50.00%、
Nb:0~0.50%、
V:0~0.50%、
Ti:0~0.50%、
Al:0~1.000%、
Mg:0~2.000%、
B:0~0.100%、
Ca:0~2.000%、
REM:0~0.500%、
Bi:0~0.300%、並びに
残部:Fe及び不純物からなる。
[II-3]特定酸化物(つまりFe酸化物、Ba酸化物、Na酸化物、Si酸化物、Zr酸化物、Mg酸化物、Al酸化物、Mn酸化物、K酸化物、及びCa酸化物)からなる群より選択される1種又は2種以上の酸化物を含み、フラックス入りカットワイヤの全質量に対する質量%で、前記特定酸化物の合計含有量が10.0%以下である。
[II-4]弗化物を含み、前記フラックス入りカットワイヤの全質量に対する質量%で、F含有量が0.002%以上である。
[II-5]MgCO3、Na2CO3、LiCO3、CaCO3、K2CO3、BaCO3、FeCO3、MnCO3、及びSrCO3からなる群より選択される1種又は2種以上の特定金属炭酸塩を含み、フラックス入りカットワイヤの全質量に対する質量%で、前記特定金属炭酸塩の合計含有量が0.050~10.000%である。
[II-6]前記窒化物が、AlN、BN、Ca3N2、CeN、CrN、Cu3N、Fe4N、Fe3N、Fe2N、Mg3N、Mo2N、NbN、Si3N4、TiN、VN、ZrN、Mn2N、及びMn4Nからなる群より選択される1種又は2種以上である。
[II] Rutile-based Cut Wire When the flux-cored cut wire according to the present disclosure is a rutile-based cut wire, it is preferable that the Ti oxide content is 0.20 to 8.00% and the Ni content is greater than 0 and up to 90.00%. Furthermore, it is preferable that at least one of the compositions [II-2] to [II-6] below is satisfied.
[II-2] The chemical composition excluding nitrides, oxides, fluorides, and carbonates is expressed in mass% relative to the total mass of the flux-cored cut wire,
C: 0.003 to 0.500%,
Si: 0 to 3.50%,
Mn: 0 to 10.00%,
P: 0 to 0.030%,
S: 0-0.030%,
Cu: 0 to 10.00%,
Ni: 0.1 to 90.0%,
Cr: 0-50.00%,
Mo: 0 to 50.00%,
Nb: 0 to 0.50%,
V: 0-0.50%,
Ti: 0 to 0.50%,
Al: 0-1.000%,
Mg: 0-2.000%,
B: 0 to 0.100%,
Ca: 0-2.000%,
REM: 0-0.500%,
Bi: 0 to 0.300%, and the balance: Fe and impurities.
[II-3] The flux-cored cut wire contains one or more oxides selected from the group consisting of specific oxides (i.e., Fe oxide, Ba oxide, Na oxide, Si oxide, Zr oxide, Mg oxide, Al oxide, Mn oxide, K oxide, and Ca oxide), and the total content of the specific oxides is 10.0% or less, in mass% based on the total mass of the flux-cored cut wire.
[II-4] The flux-cored cut wire contains fluoride, and the F content is 0.002% or more in mass% relative to the total mass of the flux-cored cut wire.
[II-5] The flux-cored cut wire contains one or more specific metal carbonates selected from the group consisting of MgCO 3 , Na 2 CO 3 , LiCO 3 , CaCO 3 , K 2 CO 3 , BaCO 3 , FeCO 3 , MnCO 3 , and SrCO 3 , and the total content of the specific metal carbonates is 0.050 to 10.000% by mass relative to the total mass of the flux-cored cut wire.
[II-6] The nitride is one or more selected from the group consisting of AlN, BN, Ca 3 N 2 , CeN, CrN, Cu 3 N, Fe 4 N, Fe 3 N, Fe 2 N, Mg 3 N, Mo 2 N , NbN, Si 3 N 4 , TiN, VN, ZrN, Mn 2 N, and Mn 4 N.
本開示に係るフラックス入りカットワイヤに含まれる水素量は特に限定されないが、溶接金属の拡散性水素量を低減するためには、フラックス入りカットワイヤの全質量に対して12ppm以下であることが好ましい。フラックス入りカットワイヤ中の水素量は、フラックス入りカットワイヤの保管の間に、フラックス入りカットワイヤ内に水分が侵入することにより増大するおそれがある。従って、ワイヤ製造からワイヤ使用までの期間が長い場合は、後述の手段によって水分の浸入を防止することが望ましい。 The amount of hydrogen contained in the flux-cored cut wire according to the present disclosure is not particularly limited, but in order to reduce the amount of diffusible hydrogen in the weld metal, it is preferable that the amount be 12 ppm or less relative to the total mass of the flux-cored cut wire. The amount of hydrogen in the flux-cored cut wire may increase if moisture penetrates into the flux-cored cut wire during storage. Therefore, if there is a long period between the wire's manufacture and its use, it is desirable to prevent moisture penetration using the measures described below.
(鋼製外皮)
上述された事項が満たされる限り、本開示に係るフラックス入りカットワイヤの鋼製外皮は特に限定されないが、これを、例えば軟鋼外皮であって、その化学組成がC:0~0.1%、Si:0~0.10%、Mn:0~3.00%、P:0~0.030%、S:0~0.020%、Al:0~0.1%、及びN:0~0.030%を含み、残部が鉄及び不純物であるものとしてもよい。
なお、通常、鋼製外皮にも不純物としてNが含まれるが、鋼製外皮中に含まれるNよりもフラックス中に窒化物として含まれるNの方が、溶接金属の拡散性水素量を低減する効果が高い。この詳細なメカニズムは不明であるが、鋼製外皮はシールドガスに触れているので、フラックスよりも温度が低いため、鋼製外皮中のNは溶滴に拡散するものの、アーク中には乖離しにくいからである、と推定される。
以上の観点から、本開示に係るフラックス入りカットワイヤは、フラックス中に窒化物として含まれる窒素のN含有量がフラックス入りカットワイヤの全質量に対して0.002%以上であることが好ましい。また、鋼製外皮に窒素を多量に含ませると伸線加工性に劣り、断線する可能性も考えられる。そのため、一般に、鋼製外皮におけるN含有量(%)は低いほうが好ましい。
(steel shell)
As long as the above-mentioned conditions are satisfied, the steel sheath of the flux-cored cut wire according to the present disclosure is not particularly limited. For example, the steel sheath may be a mild steel sheath having a chemical composition including C: 0-0.1%, Si: 0-0.10%, Mn: 0-3.00%, P: 0-0.030%, S: 0-0.020%, Al: 0-0.1%, and N: 0-0.030%, with the balance being iron and impurities.
Although the steel sheath also normally contains N as an impurity, N contained in the flux as nitrides is more effective at reducing the amount of diffusible hydrogen in the weld metal than N contained in the steel sheath. The detailed mechanism behind this is unknown, but it is presumed that this is because the steel sheath is in contact with the shielding gas and is therefore at a lower temperature than the flux, so although the N in the steel sheath diffuses into the droplets, it is difficult for it to dissociate into the arc.
From the above viewpoints, it is preferable that the N content of nitrogen contained as nitride in the flux of the flux-cored cut wire according to the present disclosure is 0.002% or more relative to the total mass of the flux-cored cut wire. Furthermore, if the steel sheath contains a large amount of nitrogen, it may be difficult to draw the wire and may cause breakage. Therefore, it is generally preferable that the N content (%) of the steel sheath is low.
(カットワイヤのサイズ)
本開示に係るフラックス入りカットワイヤの直径(カットされる前のフラックス入りワイヤの直径に相当)は特に限定されないが、例えばφ1.0~φ2.0mmである。なお、一般的なフラックス入りカットワイヤの直径はφ1.2~φ1.6mmである。
また、本開示に係るフラックス入りカットワイヤの長さ(軸方向の長さ)も特に限定されないが、直径と同程度、例えば1.0~2.0mmである。
(Cut wire size)
The diameter of the flux-cored cut wire according to the present disclosure (corresponding to the diameter of the flux-cored wire before cutting) is not particularly limited, but is, for example, φ1.0 to φ2.0 mm. Note that the diameter of a typical flux-cored cut wire is φ1.2 to φ1.6 mm.
The length (axial length) of the flux-cored cut wire according to the present disclosure is not particularly limited, but is approximately the same as the diameter, for example, 1.0 to 2.0 mm.
(充填率)
本開示に係るフラックス入りカットワイヤの充填率は、上述された条件が満たされる限り、特に限定されない。一般的なフラックス入りカットワイヤの充填率に鑑みて、本開示に係るフラックス入りカットワイヤの充填率の下限値を、例えば8%、10%、又は12%としてもよい。また、本開示に係るフラックス入りカットワイヤの充填率の上限値を、例えば28%、25%、22%、20%、又は17%としてもよい。
(filling rate)
The fill factor of the flux-cored cut wire according to the present disclosure is not particularly limited as long as the above-described conditions are satisfied. In consideration of the fill factor of a typical flux-cored cut wire, the lower limit of the fill factor of the flux-cored cut wire according to the present disclosure may be, for example, 8%, 10%, or 12%. The upper limit of the fill factor of the flux-cored cut wire according to the present disclosure may be, for example, 28%, 25%, 22%, 20%, or 17%.
<フラックス入りカットワイヤの製造方法>
本開示に係るフラックス入りカットワイヤを製造するにあたり、その手順等は特に制限されないが、裁断する前のフラックスが充填されたワイヤを製造する方法として、以下のような例を示すことができる。
先ず、鋼製外皮の継目が溶接されてスリット状の隙間がないシームレス形状のフラックス入りカットワイヤの製造方法としては、窒化物、化学組成等が所定の範囲内になるようにフラックスを調製する工程のほか、鋼帯を長手方向に送りながら、成形ロールを用いて成形してU字型のオープン管を得る工程と、オープン管の開口部を通じてオープン管内にフラックスを供給する工程と、オープン管の開口部の相対するエッジ部(周方向両端部)を突合せ溶接してシームレス管を得る工程と、シームレス管を伸線して所定の線径を有するフラックス入りのワイヤを得る工程と、伸線する工程の途中、又は完了後にフラックス入りのワイヤを焼鈍する工程とを備える。その後、ワイヤを所定の長さに裁断することで、フラックス入りカットワイヤを得ることができる。
<Method for manufacturing flux-cored cut wire>
There are no particular limitations on the procedures for producing the flux-cored cut wire according to the present disclosure, but the following example can be given as a method for producing a wire filled with flux before cutting.
First, a method for producing seamless flux-cored cut wire in which the seam of the steel sheath is welded and there are no slit-like gaps includes the steps of preparing a flux so that the nitrides, chemical composition, etc. fall within predetermined ranges, forming a steel strip using forming rolls while feeding it longitudinally to obtain a U-shaped open tube, supplying flux into the open tube through the opening, butt-welding the opposing edges (both circumferential ends) of the opening of the open tube to obtain a seamless tube, drawing the seamless tube to obtain a flux-cored wire with a predetermined wire diameter, and annealing the flux-cored wire during or after the drawing step. The wire is then cut to a predetermined length to obtain the flux-cored cut wire.
ここで、突合せ溶接は、電縫溶接、レーザ溶接、又はTIG溶接等により行われる。また、伸線工程の途中又は伸線工程の完了後に、ワイヤ中の水分を除去するために焼鈍を行う。好ましくは、ワイヤに含まれるH含有量を12ppm以下とするために、焼鈍温度は650℃以上とし、焼鈍時間は4時間以上とするのがよい。但し、フラックスの変質を防ぐために、焼鈍温度は900℃以下とするのがよい。なお、突合せ溶接のかわりに、鋼製外皮の隙間をろう付けしても、スリット状の隙間がないワイヤを得ることができる。 Here, butt welding is performed by electric resistance welding, laser welding, TIG welding, or the like. Furthermore, during or after the wire drawing process, annealing is performed to remove moisture from the wire. Preferably, the annealing temperature is 650°C or higher, and the annealing time is 4 hours or longer, in order to reduce the H content in the wire to 12 ppm or less. However, to prevent deterioration of the flux, the annealing temperature is preferably 900°C or lower. Note that instead of butt welding, wire without slit-like gaps can also be obtained by brazing the gaps in the steel sheath.
また、鋼製外皮の継目を溶接せずに、スリット状の隙間を有したままのフラックス入りカットワイヤを得るようにしてもよい。その場合には、オープン管の端部を突き合わせ溶接してシームレス管を得る工程のかわりに、オープン管を成形して、オープン管の端部を突き合わせてスリット状の隙間有りの管を得る工程を有する点以外は、シームレス形状を有するワイヤの製造方法と同様である。スリット状の隙間を有するワイヤの製造方法は、突き合わせられたオープン管の端部をかしめる工程を更に備えてもよい。スリット状の隙間を有するワイヤの製造方法では、スリット状の隙間を有した状態で管を伸線する。 Furthermore, it is possible to obtain flux-cored cut wire with slit-shaped gaps without welding the seams of the steel sheath. In this case, the method is the same as the method for manufacturing seamless wire, except that instead of butt-welding the ends of an open pipe to obtain a seamless pipe, a process is included in which an open pipe is formed and the ends of the open pipe are butt-welded to obtain a pipe with slit-shaped gaps. The method for manufacturing wire with slit-shaped gaps may further include a process of crimping the butted ends of the open pipe. In the method for manufacturing wire with slit-shaped gaps, the pipe is drawn while maintaining slit-shaped gaps.
本開示に係るフラックス入りカットワイヤは、上述したように、鋼製外皮の継目が溶接されてスリット状の隙間がないシームレス形状のワイヤを裁断したものであってもよく、鋼製外皮の継目が溶接されずに、スリット状の隙間を有したワイヤを裁断したものであってもよいが、好ましくは、鋼製外皮にスリット状の隙間がないワイヤをカットしたフラックス入りカットワイヤであるのがよい。溶接時に溶接部に侵入するH(水素)は、溶接金属及び被溶接材中に拡散し、応力集中部に集積して低温割れの発生原因となる。Hの供給源は様々であるが、溶接部の清浄度や溶接条件が厳密に管理された状態であれば、フラックス入りカットワイヤ中に含まれる水分(H2O)がHの供給源となり得て、この水分の量が溶接継手の拡散性水素量に影響する場合がある。そのため、スリット状の隙間がないシームレス形状のワイヤを裁断したものが望ましいが、スリット状の隙間を有したワイヤを裁断したものである場合には、例えば、真空包装して保管したり、乾燥した状態を保持できる容器内でフラックス入りカットワイヤを保管するようにすればよい。 As described above, the flux-cored cut wire according to the present disclosure may be cut from a seamless wire in which the seams of the steel sheath are welded and there are no slit-shaped gaps, or from a wire in which the seams of the steel sheath are not welded and there are slit-shaped gaps. However, the flux-cored cut wire is preferably cut from a wire in which the steel sheath has no slit-shaped gaps. Hydrogen (H) that penetrates the weld during welding diffuses into the weld metal and the welded material, accumulates in stress concentration areas, and causes cold cracking. There are various sources of H, but if the cleanliness of the weld and the welding conditions are strictly controlled, moisture (H 2 O) contained in the flux-cored cut wire can be a source of H, and the amount of this moisture may affect the amount of diffusible hydrogen in the welded joint. Therefore, a seamless wire without slit-shaped gaps is preferable. However, if the flux-cored cut wire is cut from a wire with slit-shaped gaps, it may be stored, for example, vacuum-packaged or in a container that can maintain a dry state.
また、本開示に係るフラックス入りカットワイヤは、その表面に油(潤滑剤)が塗布されたものであってもよい。カットワイヤ表面に塗布された潤滑剤は、保管時の錆発生を抑える効果がある。このような潤滑剤としては、様々な種類のもの(例えばパーム油等の植物油)を使用できるが、溶接金属の低温割れを抑制するためには、H(水素)を含有しないポリテトラフルオロエチレン油(PTFE油)及びパーフルオロポリエーテル油(PFPE油)の一方又は両方を使用するのが好ましい。なお、フラックス入りカットワイヤが、その表面にめっきを備えたものである場合には、潤滑剤はめっきの表面に塗布される。 Furthermore, the flux-cored cut wire according to the present disclosure may have an oil (lubricant) applied to its surface. The lubricant applied to the surface of the cut wire has the effect of suppressing the formation of rust during storage. Various types of lubricants (e.g., vegetable oils such as palm oil) can be used as such lubricants, but to suppress cold cracking of the weld metal, it is preferable to use one or both of polytetrafluoroethylene oil (PTFE oil) and perfluoropolyether oil (PFPE oil), which do not contain H (hydrogen). Note that if the flux-cored cut wire has a plating on its surface, the lubricant is applied to the plating surface.
<溶接継手の製造方法>
次に、上述したフラックス入りカットワイヤを用いて溶接継手を製造するにあたり、本開示では、複数の母材間に設けた開先内の少なくとも一部にフラックス入りカットワイヤを充填して溶接するフラックス入りカットワイヤ溶接工程を備えるようにする。つまり、溶接継手を製造するにあたり、第1パスから最終パスまでのいずれか1つ以上において、本開示に係るフラックス入りカットワイヤを母材の開先内に充填して溶接する。溶接が1パスのみである場合、その1パスにおいて本開示に係るフラックス入りカットワイヤを用いるようにする。
<Method for manufacturing welded joints>
Next, in manufacturing a welded joint using the above-described flux-cored cut wire, the present disclosure provides a flux-cored cut wire welding process in which a flux-cored cut wire is filled into at least a portion of a groove between a plurality of base materials and then welded. That is, in manufacturing a welded joint, the flux-cored cut wire according to the present disclosure is filled into the groove of the base materials and welded in one or more of the first through final passes. When welding is performed in only one pass, the flux-cored cut wire according to the present disclosure is used in that one pass.
なお、多層盛りの溶接の場合、このフラックス入りカットワイヤ溶接工程については、少なくとも開先内の初層に本開示に係るフラックス入りカットワイヤを充填して、溶接を行うのが好ましい。すなわち、低温割れの発生確率が高い開先内の初層に本開示に係るフラックス入りカットワイヤを充填することで、例えば予熱温度を50℃以下に下げることができるなど、予熱作業の負荷を確実に低減することができ、或いは、予熱作業自体を省略することができる。 In the case of multi-layer welding, it is preferable to fill at least the first layer in the groove with the flux-cored cut wire according to the present disclosure during this flux-cored cut wire welding process. In other words, by filling the first layer in the groove, where the probability of cold cracking is high, with the flux-cored cut wire according to the present disclosure, the preheating temperature can be lowered to 50°C or below, for example, thereby reliably reducing the load of the preheating work, or even eliminating the preheating work altogether.
図1及び図2には、それぞれ本開示におけるフラックス入りカットワイヤ溶接工程の一例が示されている。このうち、図1は、母材1と母材2との間に設けられた開先3内の一部にフラックス入りカットワイヤ4を充填して、多層盛りの溶接を行う例である。先ず、図1(a)に示されるように、母材1、2の裏面に裏当材5を取り付けた上で、開先3内の初層に本開示に係るフラックス入りカットワイヤ4を充填する。次いで、図1(b)に示したように、充填したフラックス入りカットワイヤ4の略中心部上に溶接用ワイヤ(アーク発生用の電極に装着する溶接材料としてのワイヤ)6を配置し、アークを発生させて溶接を行う。 Figures 1 and 2 each show an example of a flux-cored cut wire welding process according to the present disclosure. Figure 1 shows an example in which a flux-cored cut wire 4 is filled into a portion of a groove 3 between base materials 1 and 2, performing multi-layer welding. First, as shown in Figure 1(a), a backing material 5 is attached to the backside of base materials 1 and 2, and then the flux-cored cut wire 4 according to the present disclosure is filled into the first layer of the groove 3. Next, as shown in Figure 1(b), a welding wire 6 (wire as a welding material attached to an electrode for generating an arc) is placed approximately in the center of the filled flux-cored cut wire 4, and an arc is generated to perform welding.
なお、溶接用ワイヤ6の構成及び成分は特に限定されず、公知のソリッドワイヤ又はフラックス入りワイヤを用いることができる。溶接用ワイヤ6としては、鋼製外皮及び鋼製外皮の内部に充填されるフラックスを有し、窒化物及び弗化物の少なくとも一方を含むフラックス入りワイヤを用いることが好ましい。本開示に係るフラックス入りカットワイヤとともに、溶接ワイヤ6として、窒化物及び弗化物の少なくとも一方を含むフラックス入りワイヤを用いることで、溶接金属の拡散性水素量がより低減され、耐低温割れ性を一層向上させることができる。特に、窒化物を含むフラックス入りワイヤを用いれば、溶接時にヒュームの発生も抑制することができる。 The configuration and components of the welding wire 6 are not particularly limited, and known solid wires or flux-cored wires can be used. It is preferable to use a flux-cored wire 6 that has a steel sheath and flux filled inside the steel sheath, and that contains at least one of nitrides and fluorides. Using a flux-cored wire containing at least one of nitrides and fluorides as the welding wire 6, together with the flux-cored cut wire according to the present disclosure, further reduces the amount of diffusible hydrogen in the weld metal and further improves cold cracking resistance. In particular, using a flux-cored wire containing nitrides can also suppress the generation of fumes during welding.
なお、窒化物及び弗化物の少なくとも一方を含むフラックス入りワイヤの組成は、N含有量、F含有量、さらに他の成分についても、前述した本開示に係るフラックス入りカットワイヤと同様の組成を採用することができる。 The composition of the flux-cored wire containing at least one of nitride and fluoride may be the same as that of the flux-cored cut wire according to the present disclosure, with respect to the N content, F content, and other components.
ここで、図1(b)における初層の溶接により、母材1及び母材2の温度が、事前に母材1、2に対して予熱作業を行う場合の予熱温度(予熱相当温度)に達していることが好ましい。予熱相当温度は下記方法によって算出される温度であり、例えば100℃に達していることが好ましい。母材1、2の温度が予熱相当温度に達していれば、低温割れのおそれが排除されることから、多層盛り溶接における2層目以降の溶接では、本開示に係るフラックス入りカットワイヤを用いずに、溶接継手を製造するようにしてもよい。もし、初層の溶接によって、母材1及び母材2の温度が、予熱相当温度に達していない場合には、図1(c)に示した2層目の溶接においても、初層に充填したフラックス入りカットワイヤ4を含んで得られた溶接金属7の上に、再度、本開示に係るフラックス入りカットワイヤ4を散布して開先3内に充填し、溶接用ワイヤ6を配置して溶接を行うことが好ましい。つまり、低温割れ抑制の観点から、2層目以降の溶接においても、これを繰り返して、母材1及び母材2の温度が予熱相当温度に達するまで、本開示に係るフラックス入りカットワイヤ4を充填して溶接し、予熱相当温度に達したところで、先の場合と同様に、本開示に係るフラックス入りカットワイヤを用いずに、溶接するようにすればよい。
なお、「予熱相当温度」は、低温割れの発生を抑制するために必要とされる予熱温度であり、炭素当量、溶接条件、化学組成などに依存する。本開示における予熱相当温度は、一般社団法人 日本溶接協会 溶接情報センターの溶接計算ソフト:溶接シミュレータ(URL:http://www-it.jwes.or.jp/weld_simulator/cal4.jsp)によって算出する。
Here, it is preferable that the temperatures of the base metals 1 and 2 reach the preheat temperature (preheat-equivalent temperature) when preheating the base metals 1 and 2 in advance by the welding of the first layer in FIG. 1( b). The preheat-equivalent temperature is a temperature calculated by the following method, and preferably reaches, for example, 100°C. If the temperatures of the base metals 1 and 2 reach the preheat-equivalent temperature, the risk of cold cracking is eliminated. Therefore, in the second and subsequent layers of multi-layer welding, welded joints may be produced without using the flux-cored cut wire according to the present disclosure. If the temperatures of the base metals 1 and 2 do not reach the preheat-equivalent temperature by the welding of the first layer, it is preferable that the flux-cored cut wire 4 according to the present disclosure is again scattered on the weld metal 7 obtained by including the flux-cored cut wire 4 filled in the first layer, fill the groove 3, and then the welding wire 6 is placed to perform welding. In other words, from the viewpoint of suppressing low-temperature cracking, this process is repeated for the second and subsequent welding layers, and welding is performed by filling with the flux-cored cut wire 4 according to the present disclosure until the temperatures of the base materials 1 and 2 reach a temperature equivalent to preheating. Once the temperature equivalent to preheating is reached, welding can be performed without using the flux-cored cut wire according to the present disclosure, as in the previous case.
The "equivalent preheat temperature" is the preheat temperature required to suppress the occurrence of cold cracking, and depends on the carbon equivalent, welding conditions, chemical composition, etc. The equivalent preheat temperature in this disclosure is calculated using the welding calculation software: Welding Simulator (URL: http://www-it.jwes.or.jp/weld_simulator/cal4.jsp) from the Welding Information Center of the Japan Welding Engineering Society.
図1に示したフラックス入りカットワイヤ溶接工程の例は、開先内の初層と2層目以降にフラックス入りカットワイヤを充填して溶接する多層盛りの溶接からなる場合であって、少なくとも母材の温度が予熱相当温度に達するまで(例えば100℃に達するまで)、本実施形態に係るフラックス入りカットワイヤを充填して溶接するものである。つまり、開先内の初層の溶接に本開示に係るフラックス入りカットワイヤを用いることで、溶接金属の拡散性水素量を減らすことができる。しかも、このフラックス入りカットワイヤ溶接工程が予熱作業を兼ねることから、予熱作業を省略したり、予熱作業の負担を大幅に減らすことができる。 The example of a flux-cored cut wire welding process shown in Figure 1 is a case of multi-layer welding in which flux-cored cut wire is filled in the first layer and second and subsequent layers in the groove and welded. The flux-cored cut wire according to this embodiment is filled and welded at least until the temperature of the base metal reaches a temperature equivalent to preheating (for example, 100°C). In other words, by using the flux-cored cut wire according to the present disclosure to weld the first layer in the groove, the amount of diffusible hydrogen in the weld metal can be reduced. Moreover, because this flux-cored cut wire welding process also serves as preheating work, the preheating work can be omitted or the burden of the preheating work can be significantly reduced.
また、図2に示したように、本開示におけるフラックス入りカットワイヤ溶接工程は、開先内に本開示に係るフラックス入りカットワイヤを充填して1パスで行う溶接からなるようにしてもよい。すなわち、図2(a)に示したように、母材1、2の裏面に裏当材5を取り付けた上で、この図2の例では、開先3内のほぼ全て、例えば、開先内高さの80%程度を充填するように、本開示に係るフラックス入りカットワイヤ4を散布する。次いで、図2(b)のように、充填したフラックス入りカットワイヤ4の略中心部上に溶接用ワイヤ6を配置し、アークを発生させて溶接することで、図2(c)に示したように、フラックス入りカットワイヤ4を含んだ溶接金属7によって溶接継手を製造する。なお、少なくとも母材1、2の温度が予熱相当温度に達するまで(例えば100℃に達するまで)、溶接するものである。図2に示したフラックス入りカットワイヤ溶接工程の例も、開先内の充填に本開示に係るフラックス入りカットワイヤを用いることで、溶接金属の拡散性水素量を減らすことができる。しかも、このフラックス入りカットワイヤ溶接工程が予熱作業を兼ねることから、予熱作業を省略したり、予熱作業の負担を大幅に減らすことができる。 As shown in FIG. 2, the flux-cored cut wire welding process of the present disclosure may also consist of a single-pass welding process in which a flux-cored cut wire according to the present disclosure is filled into the groove. That is, as shown in FIG. 2(a), a backing material 5 is attached to the back surface of the base materials 1 and 2. Then, in the example shown in FIG. 2, a flux-cored cut wire 4 according to the present disclosure is dispersed so as to fill almost the entire groove 3, e.g., approximately 80% of the groove height. Next, as shown in FIG. 2(b), a welding wire 6 is placed approximately above the center of the filled flux-cored cut wire 4, and an arc is generated to perform welding. As shown in FIG. 2(c), a welded joint is produced using weld metal 7 containing the flux-cored cut wire 4. Note that welding is continued at least until the temperature of the base materials 1 and 2 reaches a temperature equivalent to preheating (e.g., 100°C). In the example of the flux-cored cut wire welding process shown in FIG. 2, the amount of diffusible hydrogen in the weld metal can be reduced by using a flux-cored cut wire according to the present disclosure to fill the groove. Furthermore, since this flux-cored cut wire welding process also serves as preheating, it is possible to eliminate the preheating process or significantly reduce the burden of preheating work.
図2に示したフラックス入りカットワイヤ溶接工程の例では、開先内のほぼ全てに本開示に係るフラックス入りカットワイヤが用いられるため、予熱作業を省略したり、予熱作業の負担を大幅に減らすことができる。 In the example of the flux-cored cut wire welding process shown in Figure 2, the flux-cored cut wire disclosed herein is used almost entirely within the groove, making it possible to eliminate preheating work or significantly reduce the burden of preheating work.
これらの図1、図2では、母材間の開先がいわゆるV型開先の例を示したが、本開示においてはこの開先形状に制限はなく、V型以外にも、例えばI型、レ型、K型、J型、X型、U型、H型、Y型等の開先形状や、これら以外の任意の形状の開先であってもよい。また、本開示においては、図1および図2に示すような片面溶接に適用してもよく、また両面溶接にも適用可能である。更には、図1の例のように多層盛りの溶接の場合、各層を2パス以上に分けて溶接するようにしてもよい。 Figures 1 and 2 show an example of a so-called V-groove between the base materials, but this disclosure is not limited to this groove shape, and groove shapes other than V-groove, such as I-groove, L-groove, K-groove, J-groove, X-groove, U-groove, H-groove, Y-groove, or any other shape, are also acceptable. Furthermore, this disclosure may be applied to single-sided welding as shown in Figures 1 and 2, or to double-sided welding. Furthermore, in the case of multi-layer welding as in the example of Figure 1, each layer may be welded in two or more passes.
本開示において用いられる溶接方法(溶接手段)については特に制限されないが、開先内に充填したフラックス入りカットワイヤを確実に溶かすために、好ましくは、サブマージアーク溶接であるか、又はガスシールドアーク溶接であるのがよい。ただし、立向溶接や上向溶接では、フラックス入りカットワイヤを開先内に充填することが困難な場合があるため、溶接姿勢は下向又は横向であるのが望ましい。 The welding method (welding means) used in this disclosure is not particularly limited, but submerged arc welding or gas-shielded arc welding is preferred to ensure that the flux-cored cut wire filled in the groove is melted reliably. However, since it may be difficult to fill the groove with the flux-cored cut wire with vertical or overhead welding, it is preferable to use a downward or horizontal welding position.
また、本開示に係る溶接継手の製造方法では、母材の種類や形状等は特に制限されないが、低温割れが問題となり、予熱作業に負担がかかるような場面での適用が最も効果的である。すなわち、代表的には、引張強さが780MPa以上(好ましくは上限が1500MPa以下)の高強度鋼材からなる母材の溶接である。また、厚さが50mm以上(好ましくは上限が250mm以下)の極厚鋼材の場合には、予熱作業の負担が特に大きくなることから、特に、極厚の高強度鋼材が母材となる場合に本開示を適用することが極めて効果的である。なお、開先を形成する母材の組み合わせは任意であり、同じ種類同士の母材であってもよく、互いに異なる母材であっても構わない。 Furthermore, the method for manufacturing a welded joint according to the present disclosure is not particularly limited by the type or shape of the base material, but is most effective when applied in situations where cold cracking is an issue and preheating is a burden. That is, a typical example is welding a base material made of high-strength steel with a tensile strength of 780 MPa or more (preferably with an upper limit of 1500 MPa or less). Furthermore, in the case of extra-thick steel with a thickness of 50 mm or more (preferably with an upper limit of 250 mm or less), the burden of preheating is particularly large, so it is extremely effective to apply the present disclosure when the base material is an extra-thick high-strength steel. The combination of base materials forming the groove is arbitrary, and the base materials may be the same type or different types.
また、一般に、溶接継手の製造方法では、母材鋼板(母材)と、溶接金属及び溶接熱影響部から構成される溶接部とを備えた溶接継手が得られるところ、本開示では、所定の窒化物をフラックス中に含んだフラックス入りカットワイヤを開先充填材として用いることから、好適には、溶接金属の拡散性水素量が1.0ml/100g以下の溶接継手を得ることができ、特に、所定の化学成分を更に含んだフラックス入りカットワイヤを用いることで、高強度、高靱性の溶接継手が得られるようになる。 In addition, while typical weld joint manufacturing methods produce a weld joint comprising a base steel plate (base material) and a weld consisting of a weld metal and a weld heat-affected zone, this disclosure uses a flux-cored cut wire containing a specified nitride in the flux as a groove filler, which preferably produces a weld joint with a diffusible hydrogen content in the weld metal of 1.0 ml/100 g or less. In particular, using a flux-cored cut wire that further contains a specified chemical component makes it possible to produce a weld joint with high strength and toughness.
本開示に係る溶接継手の製造方法によって得られる溶接継手は、窒化物量等が好ましく制御された本開示に係るフラックス入りカットワイヤを用いて製造されるので、良好なビード形状を有する溶接金属を備える。 The welded joints obtained by the welded joint manufacturing method according to the present disclosure are manufactured using the flux-cored cut wire according to the present disclosure, in which the amount of nitrides and other components are preferably controlled, and therefore have weld metal with an excellent bead shape.
本開示に係るフラックス入りカットワイヤを用いてガスシールドアーク溶接することで、予熱作業が省略でき、又は大きく軽減され、耐低温割れ性に優れる溶接部を得ることができ、且つ溶接中のヒューム発生量の増加を効果的に抑制することができる。 By performing gas-shielded arc welding using the flux-cored cut wire disclosed herein, preheating work can be omitted or significantly reduced, welds with excellent cold cracking resistance can be obtained, and an increase in the amount of fumes generated during welding can be effectively suppressed.
次に、実施例及び比較例により、本開示の実施可能性及び効果についてさらに詳細に説明するが、下記実施例は本開示を限定するものではなく、前・後記の趣旨に徹して設計変更することはいずれも本開示の技術的範囲に含まれるものである。 Next, the feasibility and effects of the present disclosure will be explained in more detail using examples and comparative examples. However, the following examples do not limit the present disclosure, and all design modifications that adhere to the spirit described above and below are within the technical scope of the present disclosure.
(フラックス入りカットワイヤの製造)
実施例及び比較例のフラックス入りカットワイヤは、以下に説明する方法により製造した。
先ず、鋼帯を長手方向に送りながら、成形ロールを用いて成形してU型のオープン管を得た。このオープン管の開口部を通じてオープン管内にフラックスを供給し、オープン管の開口部の相対するエッジ部を突合わせ溶接してシームレス管を得た。
このシームレス管を伸線して、スリット状の隙間がないフラックス入りのワイヤを得た。但し、その際に、一部の試料は、シーム溶接をしないスリット状の隙間有りの管とし、それを伸線してワイヤとした。
このようにして、最終の充填材径がφ1.6mmのフラックス入りのワイヤを試作した。なお、これらワイヤの伸線作業の途中で、フラックス入りのワイヤを650~950℃の温度範囲内で4時間以上焼鈍した。試作後、一部のワイヤ表面には潤滑剤を塗布した。そして、製造したフラックス入りのワイヤを長さが1.6mmになるように裁断して、フラックス入りカットワイヤの各試料を準備した。これらフラックス入りカットワイヤの構成を表1A-1~表1D-2に示す。
(Manufacture of flux-cored cut wire)
The flux-cored cut wires of the examples and comparative examples were produced by the method described below.
First, a steel strip was fed in the longitudinal direction and formed using forming rolls to obtain a U-shaped open tube. Flux was supplied into the open tube through the opening, and opposing edges of the opening of the open tube were butt-welded to obtain a seamless tube.
The seamless tube was drawn to obtain a flux-cored wire without slit-like gaps, except that some samples were drawn to obtain a tube with slit-like gaps without seam welding, and then the tube was drawn to obtain a wire.
In this way, flux-cored wires with a final filler diameter of 1.6 mm were produced as prototypes. During the drawing process, the flux-cored wires were annealed at a temperature range of 650 to 950°C for at least 4 hours. After the prototypes were produced, a lubricant was applied to the surface of some of the wires. The produced flux-cored wires were then cut to lengths of 1.6 mm to prepare samples of flux-cored cut wires. The configurations of these flux-cored cut wires are shown in Tables 1A-1 to 1D-2.
表1A-1~表1D-2にフラックス中の窒化物量、フラックス中のN合計含有量、カットワイヤ中の総N量、合金成分(つまり窒化物、酸化物、弗化物、及び炭酸塩を除く化学成分として含まれる各元素)の含有量、酸化物(TiO2、及びTiO2以外の酸化物)の含有量、弗化物の含有量、F含有量、及び炭酸塩の含有量及び鉄粉の含有量を示す。なお、表1A-1~表1D-2に示されるこれらの含有量の単位は、フラックス入りカットワイヤ全質量に対する質量%である。表中において、フラックス入りカットワイヤ全質量に対する質量%は、「質量%」と略し、窒化物、酸化物、弗化物、及び炭酸塩を除く化学組成は、表1D-1、表1D-2において「合金成分」と略した。
表1A-1、表1A-2に示されたフラックス入りカットワイヤの「フラックス中の窒化物量」は、フラックス中の窒化物量を、フラックス入りカットワイヤの全質量に対する質量%で示すものであり、「フラックス中のN合計含有量」は、フラックス中の窒化物に含まれる窒素(N)の量を、フラックス入りカットワイヤの全質量に対する質量%で示すものであり、上述の式Aによって求められた値(N換算値)である。一方、表1D-1、表1D-2において、「カットワイヤ中の総N量」は、フラックス中の窒化物に含まれる窒素と鋼製外皮に含まれる窒素を合わせた、フラックス入りカットワイヤの全質量に対するN合計含有量である。
表1B-1、表1B-2に示された「F含有量」は、フラックス中の弗化物に含まれる弗素(F)の量を、フラックス入りカットワイヤの全質量に対する質量%で示すものであり、上述の式Bによって求められた値(F換算値)である。
表1A-1、表1A-2に示された「TiO2」の量とは、Ti酸化物の含有量の、TiO2換算値である。表1B-1、表1B-2に示された「TiO2以外の酸化物」の合計量とは、Fe酸化物、Ba酸化物、Na酸化物、Si酸化物、Zr酸化物、Mg酸化物、Al酸化物、Mn酸化物、K酸化物及びCa酸化物の各々の含有量の、FeO、BaO、Na2O、SiO2、ZrO2、MgO、Al2O3、MnO2、K2O又はCaO換算値の合計値である。
Tables 1A-1 to 1D-2 show the amount of nitrides in the flux, the total N content in the flux, the total N content in the cut wire, the content of alloying elements (i.e., elements contained as chemical components excluding nitrides, oxides, fluorides, and carbonates), the content of oxides ( TiO2 and oxides other than TiO2 ), the fluoride content, the F content, the carbonate content, and the iron powder content. The units of these contents shown in Tables 1A-1 to 1D-2 are mass% relative to the total mass of the flux-cored cut wire. In the tables, mass% relative to the total mass of the flux-cored cut wire is abbreviated as "mass%," and the chemical composition excluding nitrides, oxides, fluorides, and carbonates is abbreviated as "alloying elements" in Tables 1D-1 and 1D-2.
The "amount of nitrides in the flux" of the flux-cored cut wires shown in Tables 1A-1 and 1A-2 indicates the amount of nitrides in the flux in mass % relative to the total mass of the flux-cored cut wire, and the "total N content in the flux" indicates the amount of nitrogen (N) contained in nitrides in the flux in mass % relative to the total mass of the flux-cored cut wire, and is a value (N equivalent value) calculated by the above-mentioned formula A. Meanwhile, in Tables 1D-1 and 1D-2, the "total N content in the cut wire" is the total N content relative to the total mass of the flux-cored cut wire, which is the sum of the nitrogen contained in nitrides in the flux and the nitrogen contained in the steel outer sheath.
The "F content" shown in Table 1B-1 and Table 1B-2 indicates the amount of fluorine (F) contained in fluorides in the flux in mass % relative to the total mass of the flux-cored cut wire, and is a value (F equivalent value) calculated by the above-mentioned formula B.
The amount of " TiO2 " shown in Tables 1A-1 and 1A-2 is the TiO2 equivalent value of the content of Ti oxide. The total amount of "oxides other than TiO2 " shown in Tables 1B-1 and 1B-2 is the total value of the FeO, BaO, Na2O, SiO2, ZrO2, MgO, Al2O3, MnO2, K2O, or CaO equivalent value of the content of each of Fe oxide, Ba oxide, Na oxide , Si oxide, Zr oxide , Mg oxide, Al oxide , Mn oxide , K oxide , and Ca oxide.
表1A-1~表1D-2に示されたフラックス入りカットワイヤの残部(すなわち、表に示された各成分以外の成分)は、鉄及び不純物である。
また、表1A-1、表1A-2における「備考」欄で「PTFE塗布」と記載されたワイヤは、PTFE油が塗布されたワイヤを裁断したカットワイヤであり、空欄となっているものは、潤滑剤としてパーム油が塗布されたワイヤを裁断したカットワイヤである。また、「ワイヤ構造」欄で「シームレス」と記載されたワイヤは、シームレス形状を有するワイヤを裁断したカットワイヤであり、「スリット状隙間有」と記載されたワイヤは、スリット状の隙間を有するワイヤを裁断したカットワイヤである。
表1D-1、表1D-2に示されたフラックス入りカットワイヤに合金成分として含まれる各元素は、鋼製外皮又は金属粉の形態である。
また、表1A-1~表1D-2において、合金成分や化合物などの含有量に係る表中の空欄は、その合金成分や化合物などが意図的に含有されていないことを意味する。これらの合金成分や化合物などが不可避的に混入されるか生成することもある。
The remainder of the flux-cored cut wires shown in Tables 1A-1 to 1D-2 (ie, components other than those shown in the tables) is iron and impurities.
Furthermore, wires marked "PTFE coated" in the "Remarks" column in Tables 1A-1 and 1A-2 are cut wires cut from wires coated with PTFE oil, and those marked blank are cut wires cut from wires coated with palm oil as a lubricant. Furthermore, wires marked "seamless" in the "wire structure" column are cut wires cut from wires having a seamless shape, and wires marked "with slit-like gaps" are cut wires cut from wires having slit-like gaps.
Each element contained as an alloy component in the flux-cored cut wires shown in Tables 1D-1 and 1D-2 is in the form of a steel sheath or metal powder.
Furthermore, in Tables 1A-1 to 1D-2, blank columns in the tables relating to the content of alloying elements, compounds, etc., mean that the alloying elements, compounds, etc. are not intentionally contained. These alloying elements, compounds, etc. may be unavoidably mixed in or generated.
[評価]
発明例及び比較例のフラックス入りカットワイヤは、以下に説明する方法により評価した。
(i)耐低温割れ性の評価
板厚が50mmである引張強さ780MPa級鋼に対して、表2の溶接条件番号1で溶接を行い、評価した。JIS Z 3157―1993(U形溶接割れ試験方法)及びJIS Z 3158:2016(y形溶接割れ試験方法)準拠した試験を行うことにより実施した。開先形状は、図3に示すY型として、スリット長さ300mmとした。また、開先3内でのフラックス入りカットワイヤ4の充填厚さは8mmとした。
更には、溶接用ワイヤ(溶加材)として、表3に示すN総含有量及びF総含有量を有するフラックス入りワイヤa~dを使用した。なお、表3に示すN総含有量及びF総含有量はワイヤ全質量に対する含有量(質量%)であり、フラックスの一部として窒化物及び/又は弗化物を入れて調整した。
U形溶接割れ試験及びy形溶接割れ試験の両方で割れが生じなかった溶接継手にかかるフラックス入りカットワイヤを、耐低温割れ性に関し「合格」とした。
[evaluation]
The flux-cored cut wires of the invention examples and comparative examples were evaluated by the methods described below.
(i) Evaluation of cold cracking resistance Welding was performed on a 50 mm thick steel sheet having a tensile strength of 780 MPa under welding condition number 1 in Table 2, and the evaluation was performed. Tests were performed in accordance with JIS Z 3157-1993 (U-shaped weld cracking test method) and JIS Z 3158:2016 (Y-shaped weld cracking test method). The groove shape was a Y-shape as shown in Figure 3, with a slit length of 300 mm. The filling thickness of the flux-cored cutting wire 4 in the groove 3 was 8 mm.
Furthermore, as welding wires (filler metals), flux-cored wires a to d having the total N content and the total F content shown in Table 3 were used. The total N content and the total F content shown in Table 3 are the contents (mass%) relative to the total mass of the wire, and were adjusted by adding nitrides and/or fluorides as part of the flux.
Flux-cored cut wires for welded joints that did not develop cracks in both the U-shaped weld cracking test and the Y-shaped weld cracking test were rated as "pass" in terms of cold cracking resistance.
(ii)開先内の初層における耐低温割れ性の評価
板厚が50mmである引張強さ780MPa級鋼に対して、表2の溶接条件番号2で溶接を行った。その際、開先形状は、図4に示すV型として、開先3内でのフラックス入りカットワイヤ4の充填厚さは2mmとした。
更には、溶接用ワイヤ(溶加材)として、表3に示すN含有量及びF含有量を有するフラックス入りワイヤa~dを使用し、裏当材5には日鉄溶接工業(株)製SB-41を使用した。評価(ii)で得た溶接継手は、後述のビード形状の評価に用いた。
なお、これらの評価(i)、(ii)における溶接条件番号1、2では、いずれも母材(鋼材)1、2の予熱作業は行わずに試験を実施した。また、図3、図4において符号1、2は母材である鋼板を示す。
(ii) Evaluation of cold cracking resistance in the first layer in the groove Welding was performed on a 50 mm thick steel plate having a tensile strength of 780 MPa under welding condition number 2 in Table 2. In this case, the groove shape was V-shaped as shown in Fig. 4, and the filling thickness of the flux-cored cut wire 4 in the groove 3 was 2 mm.
Furthermore, flux-cored wires a to d having the N content and F content shown in Table 3 were used as welding wires (filler metals), and SB-41 manufactured by Nippon Steel Welding Industries Co., Ltd. was used as backing material 5. The welded joints obtained in evaluation (ii) were used for the evaluation of bead shape described later.
In addition, in the welding condition numbers 1 and 2 in these evaluations (i) and (ii), the tests were carried out without preheating the base materials (steel materials) 1 and 2. In addition, in Figures 3 and 4, the reference numerals 1 and 2 indicate steel plates that are base materials.
(ビード形状の評価)
i)耐低温割れ性の評価(y形溶接割れ試験及びU形溶接割れ試験)後、及び、ii)初層における耐低温割れ性の評価後において、ビード表面の凹凸について、ビード長さ25mmピッチで高低差を測定し、ビード形状を評価した。このとき、i)耐低温割れ性の評価(y形溶接割れ試験及びU形溶接割れ試験)後、ii)初層における耐低温割れ性の評価後ともに、ビード形状の表面凹凸が3mm以下である場合を良好(Y)とし、3mm超の場合を不良(N)として評価した。
(Evaluation of bead shape)
After i) evaluation of cold cracking resistance (Y-shaped weld cracking test and U-shaped weld cracking test) and ii) evaluation of cold cracking resistance in the first layer, the height difference of the bead surface was measured at a pitch of 25 mm along the bead length to evaluate the bead shape. At this time, both after i) evaluation of cold cracking resistance (Y-shaped weld cracking test and U-shaped weld cracking test) and after ii) evaluation of cold cracking resistance in the first layer, when the surface unevenness of the bead shape was 3 mm or less, it was evaluated as good (Y), and when it was more than 3 mm, it was evaluated as poor (N).
(溶接金属の拡散性水素量の評価)
溶接金属の拡散性水素量の測定は、JIS Z 3118:2007(鋼溶接部の水素量測定方法)に準拠したガスクロマトグラフ法によって実施した。溶接金属の拡散性水素量が1.0ml/100g以下となるフラックス入りワイヤを、拡散性水素量に関し「合格」とした。0.5ml/100g以下をA、0.5ml/100g超1.0ml/100g以下をB、1.0ml/100g超はCとした。
(Evaluation of diffusible hydrogen content in weld metal)
The amount of diffusible hydrogen in the weld metal was measured by gas chromatography in accordance with JIS Z 3118:2007 (Method for measuring hydrogen content in steel welds). Flux-cored wires with a diffusible hydrogen content of 1.0 ml/100 g or less in the weld metal were rated as "pass" for diffusible hydrogen content. A was rated for 0.5 ml/100 g or less, B for more than 0.5 ml/100 g and 1.0 ml/100 g or less, and C for more than 1.0 ml/100 g.
<比較例105>
カットワイヤを用いず、特開2003-126989号公報の表2に記載されている「S-4」と同じ成分(C:0.011質量%、Si:0.40質量%、Mn:0.56質量%、P:0.001質量%、S:0.001質量%、Cr:20.2質量%、Ni:18.3質量%、Mo:6.2質量%、Cu:0.7質量%、N:0.215質量%)を有するオーステナイト系ステンレス鋼溶接ワイヤを用い、表2における溶接条件番号2で上記と同様の溶接及び評価を行った。
<Comparative Example 105>
No cut wire was used, and an austenitic stainless steel welding wire having the same components as “S-4” described in Table 2 of JP 2003-126989 A (C: 0.011 mass%, Si: 0.40 mass%, Mn: 0.56 mass%, P: 0.001 mass%, S: 0.001 mass%, Cr: 20.2 mass%, Ni: 18.3 mass%, Mo: 6.2 mass%, Cu: 0.7 mass%, N: 0.215 mass%) was used, and welding and evaluation similar to those described above were performed under welding condition number 2 in Table 2.
上述の方法により得られた試験結果を表4-1、表4-2に示す。なお、全ての評価項目で合格の場合は、総合判定で合格とし、1つでも合格に満たない場合は総合判定を不合格とした。 The test results obtained using the above method are shown in Tables 4-1 and 4-2. If all evaluation items were passed, the overall evaluation was deemed to be a pass; if even one item was not passed, the overall evaluation was deemed to be a fail.
実施例のフラックス入りカットワイヤを用いて溶接を行った場合、鋼材の予熱が行われなくても、U形溶接割れ試験及びy形溶接割れ試験のすべての断面において、断面割れ無し(断面割れが発生していないこと)であった。従って、実施例のフラックス入りカットワイヤが極めて高い耐低温割れ性を有していることが証明された。
さらに、表4-1、表4-2の試験結果に示されるように、実施例のフラックス入りカットワイヤは、ビード形状の評価においても合格であり、良好な溶接作業性を示した。
加えて、実施例のフラックス入りカットワイヤは、溶接金属中の拡散性水素量の評価項目においても合格であり、優れた機械特性を有する溶接金属を製造することができた。
一方、比較例は、本開示で規定する要件のいずれかを満たしていなかったので、1つ以上の評価項目において不合格となった。
When welding was performed using the flux-cored cut wire of the example, no cross-sectional cracks were observed in all cross sections in the U-shaped weld cracking test and the Y-shaped weld cracking test, even without preheating the steel material. This proves that the flux-cored cut wire of the example has extremely high cold cracking resistance.
Furthermore, as shown in the test results in Tables 4-1 and 4-2, the flux-cored cut wires of the examples also passed the evaluation of bead shape, and showed good welding workability.
In addition, the flux-cored cut wire of the example also passed the evaluation item of the amount of diffusible hydrogen in the weld metal, and it was possible to produce a weld metal having excellent mechanical properties.
On the other hand, the comparative examples did not satisfy any of the requirements defined in this disclosure and therefore failed in one or more evaluation items.
以上のとおり、本開示によれば、極厚の高強度鋼板を溶接する場合であっても、予熱作業の負担を減らして、低温割れを防ぐことができるようになり、しかも、ヒュームやスパッタによる作業環境の問題を極力抑えながら、良好なビード形状を有する溶接することができ、コスト性においても有利に溶接継手を製造することができるようになる。 As described above, this disclosure makes it possible to reduce the burden of preheating work and prevent cold cracking, even when welding extremely thick, high-strength steel plates. Furthermore, it is possible to produce welds with a good bead shape while minimizing work environment problems caused by fumes and spatter, and it also makes it possible to manufacture welded joints cost-effectively.
1、2:母材(鋼材)、3:開先、4:フラックス入りカットワイヤ、5:裏当材、6:溶接用ワイヤ、7:溶接金属。
1, 2: base material (steel material), 3: groove, 4: flux-cored cut wire, 5: backing material, 6: welding wire, 7: weld metal.
Claims (10)
鋼製外皮と、前記鋼製外皮の内部に充填されるフラックスと、を有し、前記フラックス中に窒化物を含み、
前記フラックス入りカットワイヤの全質量に対するN含有量が、0.003質量%以上であり、
前記窒化物が、AlN、BN、Ca3N2、CeN、CrN、Cu3N、Fe4N、Fe3N、Fe2N、Mg3N、Mo2N、NbN、Si3N4、TiN、VN、ZrN、Mn2N、及びMn4Nからなる群から選ばれる1種又は2種以上である、開先充填用のフラックス入りカットワイヤ。 A flux-cored cut wire for groove filling, which is used to fill at least a portion of a groove provided between a plurality of base materials when welding the base materials together to produce a welded joint,
a steel outer shell and a flux filled inside the steel outer shell, the flux containing nitrides;
The N content of the flux-cored cut wire relative to the total mass is 0.003 mass% or more,
A flux-cored cutting wire for groove filling, wherein the nitride is one or more selected from the group consisting of AlN, BN , Ca3N2 , CeN, CrN, Cu3N , Fe4N , Fe3N , Fe2N , Mg3N , Mo2N , NbN, Si3N4 , TiN, VN, ZrN, Mn2N , and Mn4N .
C:0~0.500%、
Si:0~10.00%、
Mn:0~10.00%、
P:0~0.030%、
S:0~0.030%、
Cu:0~50.00%、
Ni:0~90.0%、
Cr:0~90.00%、
Mo:0~90.00%、
Nb:0~10.00%、
V:0~10.00%、
Ti:0~10.00%、
Al:0~10.000%、
Mg:0~3.000%、
B:0~10.000%、
Ca:0~3.000%、
W:0~90.00%、
Sn:0~90.00%、
Sb:0~90.00%、
REM:0~90.000%、
Bi:0~1.000%、並びに
残部:Fe及び不純物からなり、
Ti酸化物:0~8.00%、
Ti酸化物以外の特定酸化物の合計:0~10.0%、
F:0~30.000%、であり、
前記Ti酸化物以外の特定酸化物の合計は、Fe酸化物、Ba酸化物、Na酸化物、Si酸化物、Zr酸化物、Mg酸化物、Al酸化物、Mn酸化物、K酸化物及びCa酸化物からなる群に含まれる酸化物の合計である請求項1又は請求項2に記載の開先充填用のフラックス入りカットワイヤ。 The chemical composition of the flux-cored cut wire, excluding nitrides, oxides, fluorides, and carbonates, is, in mass % based on the total mass of the flux-cored cut wire,
C: 0-0.500%,
Si: 0 to 10.00%,
Mn: 0 to 10.00%,
P: 0 to 0.030%,
S: 0-0.030%,
Cu: 0 to 50.00%,
Ni: 0 to 90.0%,
Cr: 0-90.00%,
Mo: 0 to 90.00%,
Nb: 0 to 10.00%,
V: 0-10.00%,
Ti: 0-10.00%,
Al: 0-10.000%,
Mg: 0-3.000%,
B: 0-10.000%,
Ca: 0-3.000%,
W: 0-90.00%,
Sn: 0-90.00%,
Sb: 0 to 90.00%,
REM: 0-90.000%,
Bi: 0 to 1.000%, and the balance: Fe and impurities;
Ti oxide: 0 to 8.00%,
Total of specific oxides other than Ti oxide: 0 to 10.0%
F: 0 to 30.000% ;
3. The flux-cored cut wire for groove filling according to claim 1, wherein the total of the specific oxides other than Ti oxide is a total of oxides selected from the group consisting of Fe oxide, Ba oxide, Na oxide, Si oxide, Zr oxide, Mg oxide, Al oxide, Mn oxide, K oxide, and Ca oxide .
アーク発生用の電極に装着する溶接材料としてのワイヤとして、鋼製外皮及び前記鋼製外皮の内部に充填されるフラックスを有し、窒化物及び弗化物の少なくとも一方を含むフラックス入りワイヤを用いて溶接を行う、請求項4~請求項9のいずれか1項に記載の溶接継手の製造方法。 The flux-cored cut wire welding process includes:
10. The method for manufacturing a welded joint according to any one of claims 4 to 9, wherein welding is performed using a flux-cored wire that has a steel outer sheath and flux filled inside the steel outer sheath, and that contains at least one of nitride and fluoride, as a wire that serves as a welding material to be attached to an electrode for generating an arc.
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