JP7795067B2 - Flux-cored wire and method for manufacturing welded joint - Google Patents
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Description
本開示は、ガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤ及び溶接継手の製造方法に関する。 This disclosure relates to a flux-cored wire for gas-shielded arc welding and a method for manufacturing a weld joint.
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.
例えば、特許文献1では、Ni基合金を外皮とするNi基合金フラックス入りワイヤにおいて、内包するフラックスの充填率がワイヤ全重量に対して10乃至33重量%であり、フラックス組成が、ワイヤ全重量に対して、TiO2:2乃至10重量%、SiO2:0.1乃至3重量%、Al2O3:0.01乃至2重量%、ZrO2:0.4乃至3重量%、Li、Na及びK化合物からなる群から選択された少なくとも1種:Li、Na、K換算値の総量で0.01乃至0.4重量%、金属成分:総量で1乃至25重量%、スラグ成分:総量で4乃至15重量%を含有することを特徴とするNi基合金フラックス入りワイヤが記載されている。
特許文献1のNi基合金フラックス入りワイヤは、含Ni鋼及びNi基合金のMAG溶接において、溶接作業性が優れていて溶接欠陥が少なく、かつ耐高温割れ性が優れていることが記載されている。
For example, Patent Document 1 describes a Ni-based alloy flux-cored wire having an outer sheath made of a Ni-based alloy, in which the filling rate of the flux contained therein is 10 to 33 wt % relative to the total weight of the wire, and the flux composition contains, relative to the total weight of the wire, 2 to 10 wt % of TiO 2 , 0.1 to 3 wt % of SiO 2 , 0.01 to 2 wt % of Al 2 O 3 , 0.4 to 3 wt % of ZrO 2 , at least one compound selected from the group consisting of Li, Na, and K compounds: 0.01 to 0.4 wt % in total in terms of Li, Na, and K, 1 to 25 wt % in total of metal components, and 4 to 15 wt % in total of slag components.
The Ni-based alloy flux-cored wire of Patent Document 1 is described as having excellent welding workability, few welding defects, and excellent resistance to hot cracking in MAG welding of Ni-containing steel and Ni-based alloy.
また、特許文献2には、Nb及び/又はMnを含有するNi基合金を外皮とするNi基合金フラックス入りワイヤにおいて、内包するフラックスの充填率がワイヤ全重量に対して15乃至36重量%であり、フラックス組成が、ワイヤ全重量に対して、TiO2:2乃至10重量%、SiO2:0.1乃至3重量%、ZrO2:0.4乃至4重量%、Li、Na及びK化合物からなる群から選択された少なくとも1種:Li、Na、K換算値の総量で0.01乃至0.4重量%、金属成分:総量で1乃至25重量%、スラグ成分:総量で4乃至15重量%を含有し、Al2O3、炭酸塩、Fe酸化物及びMn酸化物を実質上含まないことを特徴とするNi基合金フラックス入りワイヤが記載されている。
特許文献2のNi基合金フラックス入りワイヤは、Ni鋼又はNi基合金の溶接において、スラグの焼付きがなく耐高温割れ性が優れ、全姿勢での溶接作業性及びビード形状が優れたものであることが記載されている。
Patent Document 2 also describes a Ni-based alloy flux-cored wire having an outer sheath made of a Ni-based alloy containing Nb and/or Mn, characterized in that the filling rate of the flux contained therein is 15 to 36 wt % relative to the total weight of the wire, and the flux composition contains, relative to the total weight of the wire, 2 to 10 wt % of TiO 2 , 0.1 to 3 wt % of SiO 2 , 0.4 to 4 wt % of ZrO 2 , at least one kind selected from the group consisting of Li, Na and K compounds: 0.01 to 0.4 wt % in total converted into Li, Na and K, 1 to 25 wt % in total of metal components, and 4 to 15 wt % in total of slag components, and is substantially free of Al 2 O 3 , carbonates, Fe oxides and Mn oxides.
The Ni-based alloy flux-cored wire of Patent Document 2 is described as being free from slag seizure and having excellent resistance to hot cracking when welding Ni steel or Ni-based alloys, and as being excellent in welding workability in all positions and in bead shape.
その他、フラックス入りワイヤについては、特許文献3~9にも開示されている。 Flux-cored wires are also disclosed in Patent Documents 3 to 9.
例えば高強度の極厚鋼板の溶接では、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。拡散性水素量を低減するために、フラックス及び溶接ワイヤに弗化物を含有する発明が報告されている。このメカニズムは、溶接材料中の弗化物がアークで乖離し、アーク雰囲気の水素分圧が弗素の素材により低下し、溶融プール中に溶ける水素が低減するからだと考えられる。しかし、弗化物を含有すると溶融プールがたれやすくなり、溶接作業性(特に立向溶接性)が低下する。また、高張力鋼板の溶接では、耐高温割れ性が求められることがある。
特許文献1~9に開示されているフラックス入りワイヤでは、ガスシールドアーク溶接における、溶接作業性の向上や、溶接金属の高温割れの抑制について、さらなる改善の余地がある。
For example, when welding high-strength, extra-thick steel plates, preheating is performed to prevent cold cracking. Reducing diffusible hydrogen during welding is effective in preventing cold cracking and eliminating or simplifying preheating. Inventions that incorporate fluorides into flux and welding wire to reduce the amount of diffusible hydrogen have been reported. The mechanism is thought to be that fluorides in the welding material are dissociated by the arc, and the hydrogen partial pressure in the arc atmosphere is reduced by the fluorine material, thereby reducing the amount of hydrogen dissolved in the molten pool. However, the inclusion of fluorides makes the molten pool more susceptible to sagging, reducing welding workability (especially vertical welding). Furthermore, resistance to hot cracking is sometimes required when welding high-tensile steel plates.
The flux-cored wires disclosed in Patent Documents 1 to 9 have room for further improvement in terms of improving welding workability and suppressing hot cracking of the weld metal in gas-shielded arc welding.
本開示は、ガスシールドアーク溶接において、溶接作業性が高く、かつ溶接金属の高温割れが抑制されるフラックス入り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。 The purpose of this disclosure is to provide a flux-cored wire and a method for manufacturing a welded joint that provides high welding workability and suppresses hot cracking of the weld metal in gas-shielded arc welding.
本開示の要旨は次のとおりである。
<1> Ni含有量が50質量%以下の鋼製外皮と前記鋼製外皮の内部に充填されたフラックスとを備えるガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤであって、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で、希土類酸化物を合計で0.01~20.00%含み、かつ弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成において、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で、Cr含有量が0~22.00%未満であるガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤ。
<2> 弗化物を含み、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で、F含有量が0.003~30.000%である<1>に記載のフラックス入りワイヤ。
<3> 窒化物を含み、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で、N含有量が0.003~15.00%である<1>又は<2>に記載のフラックス入りワイヤ。
<4> 弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成が、前記フラックス入り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:0~50.00%、
Cr:0~10.00%
Mo:0~50.00%、
Nb:0~0.500%、
V:0~0.500%、
W:0~10.00%、
Sn:0~10.00%、
Sb:0~10.00%、
Ti:0~0.500%、
Al:0~1.000%、
B:0~1.000%、
Mg:0~2.000%、
Ca:0~2.000%、
REM:0~0.5000%、
Bi:0~0.300%、並びに
残部:Fe及び不純物からなる<1>~<3>のいずれか1つに記載のフラックス入りワイヤ。
<5> Ti酸化物、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酸化物およびCa酸化物からなる群から選択される1種または2種以上の特定酸化物を含み、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で、かつ各々の前記特定酸化物をTiO2、FeO、BaO、Na2O、SiO2、ZrO2、MgO、Al2O3、MnO2、K2O又はCaOの換算値で、前記特定酸化物の合計含有量が10.00%以下である<1>~<4>のいずれか1つに記載のフラックス入りワイヤ。
<6> MgCO3、Na2CO3、LiCO3、CaCO3、K2CO3、BaCO3、FeCO3、MnCO3およびSrCO3からなる群から選択される1種または2種以上の特定金属炭酸塩を含み、前記フラックス入り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10.00%以下である<1>~<5>のいずれか1つに記載のフラックス入りワイヤ。
<7> 表面にポリテトラフルオロエチレン油及びパーフルオロポリエーテル油の一方又は両方が塗布されている<1>~<6>のいずれか1つに記載のフラックス入りワイヤ。
<8> 前記希土類酸化物を、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で、合計0.20%超含む<1>~<7>のいずれか1つに記載のフラックス入りワイヤ。
<9> 弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成においてCr含有量が0~10.00%未満である<1>~<8>のいずれか1つに記載のフラックス入りワイヤ。
<10> <1>~<9>のいずれか1つに記載のフラックス入りワイヤを用いて鋼材をガスシールドアーク溶接する工程を備える溶接継手の製造方法。
<11> 前記ガスシールドアーク溶接する工程において、吸引ノズルを有しないトーチを使って溶接する<10>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 wire for gas-shielded arc welding, comprising a steel sheath having a Ni content of 50% by mass or less and flux filled inside the steel sheath, wherein the flux-cored wire contains 0.01 to 20.00% in total of rare earth oxides, in mass% relative to the total mass of the flux-cored wire, and in a chemical composition excluding fluorides, nitrides, oxides, and metal carbonates, the Cr content, in mass% relative to the total mass of the flux-cored wire, is 0 to less than 22.00%.
<2> The flux-cored wire according to <1>, which contains a fluoride and has an F content of 0.003 to 30.000% by mass relative to the total mass of the flux-cored wire.
<3> The flux-cored wire according to <1> or <2>, which contains nitrides and has an N content of 0.003 to 15.00% by mass relative to the total mass of the flux-cored wire.
<4> The chemical composition excluding fluorides, nitrides, oxides, and metal carbonates is, in mass% with respect to the total mass of the flux-cored wire,
C: 0.003-0.500%,
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 50.00%,
Cr: 0-10.00%
Mo: 0 to 50.00%,
Nb: 0 to 0.500%,
V: 0-0.500%,
W: 0-10.00%,
Sn: 0-10.00%,
Sb: 0 to 10.00%,
Ti: 0 to 0.500%,
Al: 0-1.000%,
B: 0-1.000%,
Mg: 0-2.000%,
Ca: 0-2.000%,
REM: 0-0.5000%,
<1><2> The flux-cored wire according to any one of <1> to <2>, wherein the flux-cored wire contains 0 to 0.300% Bi, and the balance is Fe and impurities.
<5> The flux-cored wire according to any one of <1> to <4>, which contains one or more specific oxides selected from the group consisting of Ti oxide, 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 10.00% or less, expressed in mass% relative to the total mass of the flux-cored wire, and in terms of each of the specific oxides as TiO 2 , FeO, BaO, Na 2 O, SiO 2 , ZrO 2 , MgO, Al 2 O 3 , MnO 2 , K 2 O or CaO.
<6> The flux - cored wire according to any one of <1> to <5>, which contains one or more specific metal carbonates selected from the group consisting of MgCO3, Na2CO3, LiCO3, CaCO3, K2CO3 , BaCO3 , FeCO3 , MnCO3 , and SrCO3 , and the total content of the specific metal carbonates is 10.00% or less in mass% relative to the total mass of the flux-cored wire.
<7> The flux-cored wire according to any one of <1> to <6>, wherein the surface is coated with one or both of polytetrafluoroethylene oil and perfluoropolyether oil.
<8> The flux-cored wire according to any one of <1> to <7>, wherein the rare earth oxides are contained in an amount of more than 0.20% in total, in terms of mass% relative to the total mass of the flux-cored wire.
<9> The flux-cored wire according to any one of <1> to <8>, wherein the Cr content in the chemical composition excluding fluorides, nitrides, oxides, and metal carbonates is 0 to less than 10.00%.
<10> A method for manufacturing a welded joint, comprising a step of gas-shielded arc welding steel materials using the flux-cored wire according to any one of <1> to <9>.
<11> The method for manufacturing a welded joint according to <10>, wherein in the gas-shielded arc welding step, welding is performed using a torch that does not have a suction nozzle.
本開示によれば、ガスシールドアーク溶接において、溶接作業性が高く、かつ溶接金属の高温割れが抑制されるフラックス入り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 wire and a method for manufacturing a welded joint that provides high welding workability and suppresses hot cracking in the weld metal in gas-shielded arc welding.
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.
<フラックス入りワイヤ>
本開示に係るフラックス入りワイヤは、Ni含有量が50質量%以下の鋼製外皮と前記鋼製外皮の内部に充填されたフラックスとを備える。
本開示に係るフラックス入りワイヤは、ガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤであって、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で、希土類酸化物を合計で0.01~20.00%含み、かつ弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成において、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で、Cr含有量が0~22.00%未満である。
以下、本開示に係るフラックス入り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 wire>
The flux-cored wire according to the present disclosure includes a steel sheath having a Ni content of 50 mass % or less and flux filled inside the steel sheath.
The flux-cored wire according to the present disclosure is a flux-cored wire for gas-shielded arc welding, which contains, in mass% relative to the total mass of the flux-cored wire, 0.01 to 20.00% in total of rare earth oxides, and in a chemical composition excluding fluorides, nitrides, oxides, and metal carbonates, the Cr content, in mass% relative to the total mass of the flux-cored wire, is 0 to less than 22.00%.
The reasons for limiting the requirements (including optional requirements) for the flux-cored wire according to the present disclosure will be specifically described below.
本開示に係るフラックス入りワイヤは、希土類酸化物を合計で0.01~20.00%含む。
なお、以下の説明において「%」は、特に説明がない限り、「フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%」を意味する。
The flux-cored wire according to the present disclosure contains 0.01 to 20.00% in total of rare earth oxides.
In the following description, "%" means "mass % with respect to the total mass of the flux-cored wire" unless otherwise specified.
(希土類酸化物)
本開示に係るフラックス入りワイヤは、希土類酸化物(以下、「REM酸化物」ともいう。)を合計で0.01~20.00%含むことにより、ガスシールドアーク溶接において、溶接作業性が向上する。この理由は明らかではないが、フラックス入りワイヤに、希土類酸化物が含有されることで、スラグの凝固温度が上昇し、これにより溶融プールのたれ落ちが抑制され、溶接作業性(特に立向溶接性)が向上するものと考えられる。
なお、フラックス入りワイヤに対して、REMを酸化物としてではなく単に合金として含有した場合、REMが酸化する傾向にあり、合金中のREM量が一定でなくなるため、組成の制御が困難になりやすいことが推測される。これに対し、本発明者らは、酸化物生成元素であるREMをREM酸化物として添加することにより、酸化物中のREM量が一定となり、ワイヤ中でのREM量の制御が容易となることを見出し、さらにはスパッタの増加を抑制し、かつ機械的特性の低下を抑制し得ることを見出した。
(Rare earth oxides)
The flux-cored wire according to the present disclosure contains 0.01 to 20.00% in total of rare earth oxides (hereinafter also referred to as "REM oxides"), thereby improving welding workability in gas-shielded arc welding. Although the reason for this is not clear, it is thought that the inclusion of rare earth oxides in the flux-cored wire increases the solidification temperature of slag, thereby suppressing dripping from the molten pool and improving welding workability (particularly vertical welding workability).
It is presumed that if REM is contained in a flux-cored wire simply as an alloy rather than as an oxide, the REM tends to oxidize, and the amount of REM in the alloy becomes unstable, making it difficult to control the composition. In response to this, the inventors have discovered that by adding REM, an oxide-forming element, as an REM oxide, the amount of REM in the oxide becomes constant, making it easier to control the amount of REM in the wire, and further finding that it is possible to suppress an increase in spatter and a decrease in mechanical properties.
ガスシールドアーク溶接において、溶接作業性を向上させる観点から、希土類酸化物の含有量の下限値として好ましくは、0.05%以上、0.10%以上、0.15%以上、0.20%超え、である。また、希土類酸化物の含有量の上限値は、希土類酸化物の添加による効果が飽和するため、20.00%以下とする。必要に応じて、希土類酸化物の含有量の上限値を15.00%以下、10.00%以下、5.00%以下、1.00%以下又は0.50%以下としてもよい。 In gas-shielded arc welding, from the perspective of improving welding workability, the lower limit of the rare earth oxide content is preferably 0.05% or more, 0.10% or more, 0.15% or more, or more than 0.20%. Furthermore, the upper limit of the rare earth oxide content is set to 20.00% or less, as the effect of adding rare earth oxides reaches saturation. If necessary, the upper limit of the rare earth oxide content may be set to 15.00% or less, 10.00% or less, 5.00% or less, 1.00% or less, or 0.50% or less.
ここで、希土類酸化物とは、希土類元素の酸化物を示す。つまり、本開示に係るフラックス入りワイヤは、Sc酸化物、Y酸化物、La酸化物、Ce酸化物、Pr酸化物、Nd酸化物、Pm酸化物、Sm酸化物、Eu酸化物、Gd酸化物、Tb酸化物、Dy酸化物、Ho酸化物、Er酸化物、Tm酸化物、Yb酸化物、及びLu酸化物からなる群から選択される1種又は2種以上を含む。
これらの中でも、本開示に係るフラックス入りワイヤに含まれる希土類酸化物は、溶接作業性を向上させる観点から、Y酸化物、La酸化物、及びCe酸化物からなる群から選択される1種又は2種以上であることが好ましい。
Here, the rare earth oxide refers to an oxide of a rare earth element, and the flux-cored wire according to the present disclosure contains one or more oxides selected from the group consisting of Sc oxide, Y oxide, La oxide, Ce oxide, Pr oxide, Nd oxide, Pm oxide, Sm oxide, Eu oxide, Gd oxide, Tb oxide, Dy oxide, Ho oxide, Er oxide, Tm oxide, Yb oxide, and Lu oxide.
Among these, the rare earth oxide contained in the flux-cored wire according to the present disclosure is preferably one or more oxides selected from the group consisting of Y oxide, La oxide, and Ce oxide, from the viewpoint of improving welding workability.
(Cr含有量:0~22.00%未満)
Crは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの、弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成におけるCr含有量の下限値は0%である。
一方、Cr含有量は、22.00%以上であると、スパッタが増大し、作業性が低下する傾向にあるため、Cr含有量を22.00%未満とする。なお、Cr含有量について、後述でも詳細を述べる。
ここで、上記化学組成に関して除かれる対象である「酸化物」には、前記希土類酸化物(REM酸化物)も含まれる。
(Cr content: 0 to less than 22.00%)
Since Cr is not an essential component, the lower limit of the Cr content in the chemical composition of the flux-cored wire, excluding fluorides, nitrides, oxides, and metal carbonates, is 0%.
On the other hand, if the Cr content is 22.00% or more, spattering increases and workability tends to decrease, so the Cr content is set to less than 22.00%. The Cr content will be described in detail later.
Here, the "oxides" excluded from the above chemical composition include the rare earth oxides (REM oxides).
(F含有量:0.003~30.000%)
本開示に係るフラックス入りワイヤは、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0.003%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。そこで、本開示に係るフラックス入りワイヤが弗化物を含む場合、さらに窒化物を、N含有量が後述の範囲となるよう含むことが好ましい。本開示に係るフラックス入りワイヤが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とが分かった。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: 0.003-30.000%)
The flux-cored wire according to the present disclosure does not need to contain fluoride, and therefore, in the flux-cored wire according to the present disclosure, the lower limit of the fluoride content 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 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 0.003% or more.
On the other hand, fluorides cause the generation of fumes during welding. Therefore, when the flux-cored wire according to the present disclosure contains fluoride, it is preferable that it further contains nitride so that the N content falls within the range described below. It has been found that the flux-cored wire according to the present disclosure contains nitride, thereby suppressing the generation of fumes during welding even when it contains fluoride. Although the reason for this is not clear, 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ワイヤが弗化物を0.003%以上含む場合、本開示に係るフラックス入りワイヤ(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0.003%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、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量割合で0.003%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 wire according to the present disclosure contains a fluoride, the type of fluoride is not limited, but preferably the flux 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 wire according to the present disclosure contains 0.003% 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 wire (preferably flux) according to the present disclosure is 0.003% 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 wire, when the type of fluoride is the above-mentioned preferred example fluoride, the F content is calculated by 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 fluoride corresponding to each chemical formula with respect to the total mass of the flux-cored wire. The coefficient of each chemical formula of the fluoride is 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 0.003% by mass relative to the total mass of the flux-cored wire, and more preferably 0.005%, 0.010%, 0.015%, 0.020%, 0.025%, or 0.030%.
From the viewpoint of suppressing 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 wire.
The F content in the flux-cored wire according to the present disclosure is measured by fluorescent X-ray analysis.
(N含有量:0.003~15.00%)
本開示に係るフラックス入りワイヤの、窒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ワイヤにおいて、窒化物の含有量の下限値は0%である。
一方、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ワイヤは、鋼製外皮に窒化物を含んでもよいが、ワイヤの全質量に対してN含有量を後述する範囲に制御し易い観点から、少なくともフラックス中に窒化物を含むことが好ましい。
(N content: 0.003-15.00%)
The flux-cored wire according to the present disclosure does not need to contain nitrides, and therefore, in the flux-cored wire according to the present disclosure, the lower limit of the nitride content is 0%.
On the other hand, nitrides have the function of reducing the amount of diffusible hydrogen in the weld metal and significantly improving the cold cracking resistance of the weld metal. Although the reason for this is not clear, it is speculated that one of the reasons is that N in the nitrides combines with hydrogen (H) during welding to form ammonia (NH 3 ), and this NH 3 is released outside the weld metal. The flux-cored wire according to the present disclosure may contain nitrides in the steel sheath, but from the viewpoint of easily controlling the N content relative to the total mass of the wire within the range described below, it is preferable that nitrides be contained at least in the flux.
本開示に係るフラックス入りワイヤ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。
Examples of nitrides that can be contained in the flux-cored 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 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 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.
本開示に係るフラックス入りワイヤは、フラックス入りワイヤの全質量に対して0.003%以上のNを含むことが好ましい。 The flux-cored wire according to the present disclosure preferably contains 0.003% or more of N based on the total mass of the flux-cored wire.
フラックス入り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。
溶接金属の拡散性水素量をさらに低減させるために、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ワイヤは、拡散性水素量を低減する観点では、N含有量の上限は特に制限されないが、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、N含有量の上限は15.00%である。N含有量の上限は、10.00%、8.00%、又は5.00%であってもよい。
なお、鋼製外皮に含まれるNは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 wire is measured by analysis using JIS G1228:1997.
If the total N content in the entire flux-cored 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.
In order to further reduce the amount of diffusible hydrogen in the weld metal, the lower limit of the N content may be set to 0.005%, 0.008%, 0.010%, 0.015%, 0.020%, or 0.022%.
In the flux-cored wire of the present disclosure, the upper limit of the N content is not particularly limited from the viewpoint of reducing the amount of diffusible hydrogen, but considering that the interior of the steel sheath is filled with flux, the upper limit of the N content is 15.00%, and may be 10.00%, 8.00%, or 5.00%.
The proportion of N contained in the steel sheath relative to the entire wire is small, and the N content in the flux-cored wire according to the present disclosure can be adjusted mainly by the type and content of nitrides contained in the flux.
なお、本開示に係るフラックス入りワイヤは、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、フラックス入りワイヤの全質量に対して15.00%であることが好ましく、10.00%、8.00%、又は5.00%であってもよい。 In addition, in the flux-cored 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 wire. Furthermore, in order 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 set to 0.005%, 0.008%, 0.010%, 0.015%, 0.020%, or 0.022% relative to the total mass of the flux-cored wire. Furthermore, 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 15.00% relative to the total mass of the flux-cored wire, and may be 10.00%, 8.00%, or 5.00%.
次に、本開示に係るフラックス入りワイヤにおける弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成について説明する。
以下に説明する化学組成を構成する各化学成分は、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「弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成」を単に「化学組成」と称する場合がある。
本開示に係るフラックス入りワイヤの弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成は、
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:0~50.00%、
Cr:0~10.00%
Mo:0~50.00%、
Nb:0~0.500%、
V:0~0.500%、
W:0~10.00%、
Sn:0~10.00%、
Sb:0~10.00%、
Ti:0~0.500%、
Al:0~1.000%、
B:0~1.000%、
Mg:0~2.000%、
Ca:0~2.000%、
REM:0~0.5000%、
Bi:0~0.300%、並びに
残部:Fe及び不純物からなることが好ましい。
Next, the chemical composition of the flux-cored wire according to the present disclosure, excluding fluorides, nitrides, oxides, and metal carbonates, will be described.
The chemical components constituting the chemical composition described below may be contained in the steel sheath or in the flux. Furthermore, when the flux-cored wire according to the present disclosure has a plating layer on the outer surface of the steel sheath, the chemical components may be contained in the plating layer. In the following description, the "chemical composition excluding fluorides, nitrides, oxides, and metal carbonates" may be simply referred to as the "chemical composition."
The chemical composition of the flux-cored wire according to the present disclosure, excluding fluorides, nitrides, oxides, and metal carbonates, is as follows:
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 50.00%,
Cr: 0-10.00%
Mo: 0 to 50.00%,
Nb: 0 to 0.500%,
V: 0 to 0.500%,
W: 0-10.00%,
Sn: 0-10.00%,
Sb: 0 to 10.00%,
Ti: 0 to 0.500%,
Al: 0-1.000%,
B: 0-1.000%,
Mg: 0-2.000%,
Ca: 0-2.000%,
REM: 0-0.5000%,
It is preferable that the alloy contains 0 to 0.300% Bi, and the balance is Fe and impurities.
(C:0.003~0.500%)
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、溶接金属の靭性の低下を抑制できる。
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%、又は0.250%としてもよい。
(C: 0.003-0.500%)
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 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 wire to 0.500% or less, the C content in the weld metal is maintained at an appropriate amount, an excessive increase in the proof stress and tensile strength of the weld metal is suppressed, and a decrease in the toughness of the weld metal can be suppressed.
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 wire is preferably set to 0.003%, and the upper limit of the C content in the chemical composition of the flux-cored 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%, or 0.250%.
(Si:0~3.50%)
Siは必須成分ではないので、フラックス入り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。ただし、Siが3.50%以下であ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、溶接金属の靭性を安定して確保するには、Siの上限は、3.00%、2.00%又は1.00%としてもよい。上記の効果を得るため、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: 0-3.50%)
Since Si is not an essential component, the lower limit of the Si content in the chemical composition of the flux-cored 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. 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 stably ensure the toughness of the weld metal, the upper limit of Si may be 3.00%, 2.00%, or 1.00%. To obtain the above effect, the lower limit of the Si content may be 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 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 wire is 10.00% or less, the susceptibility of the weld metal to intergranular embrittlement is reduced, and a decrease in the toughness of the weld metal can be suppressed. Therefore, it is preferable to set the upper limit of the Mn content 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 wire as much as possible. Therefore, the lower limit of the P content in the chemical composition of the flux-cored wire is 0%. Furthermore, if the P content in the chemical composition of the flux-cored 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 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。
ただし、S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Sコストの低減の観点から、S含有量は、0.003%以上がよい。
(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 wire as much as possible. Therefore, the lower limit of the S content in the chemical composition of the flux-cored wire is 0%. Furthermore, if the S content in the chemical composition of the flux-cored wire is 0.030% or less, it is possible to suppress a decrease in the toughness and ductility of the weld metal. The S content in the chemical composition of the flux-cored 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.
However, since an extreme reduction in the S content leads to an increase in manufacturing costs, from the viewpoint of reducing desulfurization costs, the S content is preferably 0.003% or more.
(Cu:0~10.00%)
Cuは必須成分ではないので、フラックス入り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。
一方、フラックス入り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。フラックス入りワイヤの化学組成のCu含有量の上限値は、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: 0-10.00%)
Since Cu is not an essential component, the lower limit of the Cu content in the chemical composition of the flux-cored 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 wire be 0.01% or more. Cu may be contained in the plating on the surface of the steel sheath of the flux-cored 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 wire is the total amount of Cu contained in the steel sheath and flux, and Cu contained in the plating on the wire surface.
On the other hand, when the Cu content in the chemical composition of the flux-cored wire is 10.00% or less, a decrease in the toughness of the weld metal can be suppressed. Therefore, it is preferable that the Cu content be 10.00% or less. The upper limit of the Cu content in the chemical composition of the flux-cored wire is preferably 9.00%, 8.00%, 7.00%, 6.00%, 5.00%, 4.00%, 3.00%, or 2.00%.
(Ni:0~50.00%)
Niは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のNi含有量の下限値は0%である。
Niは、Niの固溶靭化により、溶接金属の靭性が向上する。この効果を得るためには、Ni含有量を0.30%以上、0.50%以上、又は1.00%以上とすることが好ましい。一方、Ni含有量が50.00%以下であることで、溶接金属の耐高温割れ性の低下を抑制できる。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のNi含有量の上限値は50.00%以下とすることが好ましい。Ni含有量の上限値を45.00%、40.00%、又は35.00%としてもよい。
(Ni: 0-50.00%)
Since Ni is not an essential component, the lower limit of the Ni content in the chemical composition of the flux-cored wire is 0%.
Ni improves the toughness of the weld metal by increasing the solid solution toughness of Ni. To achieve this effect, the Ni content is preferably set to 0.30% or more, 0.50% or more, or 1.00% or more. On the other hand, a Ni content of 50.00% or less can suppress a decrease in the hot cracking resistance of the weld metal. Therefore, the upper limit of the Ni content in the chemical composition of the flux-cored wire is preferably set to 50.00% or less. The upper limit of the Ni content may also be set to 45.00%, 40.00%, or 35.00%.
(Cr:0~10.00%)
Crは必須成分ではないので、フラックス入り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。前述したようにCrは、22.00%未満で含んでもよい。ただし、フラックス入りワイヤの化学組成の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、フラックス入りワイヤの化学組成のCr含有量の上限値を10.00%以下とすることが好ましく、10.00%未満であることがより好ましい。更に好ましくは、Cr含有量の上限値は9.50%、9.00%、8.00%、又は6.00%である。必要に応じて、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: 0-10.00%)
Since Cr is not an essential component, the lower limit of the Cr content in the chemical composition of the flux-cored wire is 0%.
On the other hand, Cr is an element effective for ensuring the hardenability of the weld metal and increasing its strength. As described above, Cr may be contained in an amount less than 22.00%. However, by setting the Cr content in the chemical composition of the flux-cored wire to 10.00% or less, a decrease in the toughness of the weld metal can be suppressed. Therefore, the upper limit of the Cr content in the chemical composition of the flux-cored wire is preferably set to 10.00% or less, and more preferably to less than 10.00%. More preferably, the upper limit of the Cr content is 9.50%, 9.00%, 8.00%, or 6.00%. If necessary, the lower limit of the Cr content may be set to 0.01%, 0.05%, 0.10%, or 0.20%.
(Mo:0~50.00%)
Moは必須成分ではないので、フラックス入り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。一方、フラックス入り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。フラックス入りワイヤの化学組成のMo含有量の上限値は、好ましくは48.00%、45.00%、40.00%、30.00%、又は10.00%である。
(Mo: 0-50.00%)
Since Mo is not an essential component, the lower limit of the Mo content in the chemical composition of the flux-cored 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 achieve this effect, the lower limit of the Mo content in the chemical composition of the flux-cored wire is preferably set to 0.01%, 0.05%, 0.10%, or 0.15%. On the other hand, by setting the Mo content in the chemical composition of the flux-cored wire to 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 wire is preferably set to 50.00% or less. The upper limit of the Mo content in the chemical composition of the flux-cored wire is preferably 48.00%, 45.00%, 40.00%, 30.00%, or 10.00%.
(Nb:0~0.500%)
Nbは必須成分ではないので、フラックス入り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。
一方、フラックス入りワイヤの化学組成のNb含有量が0.500%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、フラックス入りワイヤの化学組成のNb含有量の上限値は、好ましくは0.500%であり、より好ましくは0.450%、0.400%、0.300%、又は0.200%である。
(Nb: 0-0.500%)
Since Nb is not an essential component, the lower limit of the Nb content in the chemical composition of the flux-cored 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, it is preferable that the lower limit of the Nb content in the chemical composition of the flux-cored wire be 0.005%, 0.010%, 0.015%, or 0.020%.
On the other hand, when the Nb content in the chemical composition of the flux-cored wire is 0.500% or less, the formation of coarse precipitates in the weld metal due to Nb 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 wire is preferably 0.500%, and more preferably 0.450%, 0.400%, 0.300%, or 0.200%.
(V:0~0.500%)
Vは必須成分ではないので、フラックス入り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。
一方、フラックス入りワイヤの化学組成のV含有量が0.500%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、フラックス入りワイヤの化学組成のV含有量の上限値は、好ましくは0.500%であり、より好ましくは0.400%、0.300%、0.200%、0.100%、又は0.080%である。
(V: 0-0.500%)
Since V is not an essential component, the lower limit of the V content in the chemical composition of the flux-cored 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, it is preferable that the lower limit of the V content in the chemical composition of the flux-cored wire be 0.001%, 0.010%, 0.030%, or 0.050%.
On the other hand, when the V content in the chemical composition of the flux-cored wire is 0.500% or less, the amount of V carbide precipitated 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 wire is preferably 0.500%, and more preferably 0.400%, 0.300%, 0.200%, 0.100%, or 0.080%.
(W:0~10.00%)
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るが、Wは必須成分ではない。そのため、フラックス入りワイヤの化学組成のW含有量の下限値は0%である。一方、フラックス入りワイヤの化学組成のW含有量が10.00%以下であることで、溶接金属の割れの発生を抑制できる。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のW含有量の上限値を10.00%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9.50%、9.00%、8.00%、又は6.00%である。必要に応じて、W含有量の下限を0.01%、0.03%、0.50%、又は0.60%としてもよい。
(W: 0-10.00%)
Although W is an element effective for improving the corrosion resistance of the weld metal, W is not an essential component. Therefore, the lower limit of the W content in the chemical composition of the flux-cored wire is 0%. On the other hand, when the W content in the chemical composition of the flux-cored wire is 10.00% or less, the occurrence of cracks in the weld metal can be suppressed. Therefore, it is preferable that the upper limit of the W content in the chemical composition of the flux-cored wire is 10.00%. More preferably, the upper limit of the W content is 9.50%, 9.00%, 8.00%, or 6.00%. If necessary, the lower limit of the W content may be 0.01%, 0.03%, 0.50%, or 0.60%.
(Sn:0~10.00%)
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るが、Snは必須成分ではない。そのため、フラックス入りワイヤの化学組成のSn含有量の下限値は0%である。一方、フラックス入りワイヤの化学組成のSn含有量が10.00%以下であることで、溶接金属の割れの発生を抑制できる。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のSn含有量の上限値を10.00%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9.50%、9.00%、8.00%、又は6.00%である。必要に応じて、Sn含有量の下限を0.01%、0.03%、0.50%、又は0.60%としてもよい。
(Sn: 0-10.00%)
Although Sn is an effective element for improving the corrosion resistance of the weld metal, Sn is not an essential component. Therefore, the lower limit of the Sn content in the chemical composition of the flux-cored wire is 0%. On the other hand, when the Sn content in the chemical composition of the flux-cored wire is 10.00% or less, the occurrence of cracks in the weld metal can be suppressed. Therefore, it is preferable that the upper limit of the Sn content in the chemical composition of the flux-cored wire is 10.00%. More preferably, the upper limit of the Sn content is 9.50%, 9.00%, 8.00%, or 6.00%. If necessary, the lower limit of the Sn content may be 0.01%, 0.03%, 0.50%, or 0.60%.
(Sb:0~10.00%)
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るが、Sbは必須成分ではない。そのため、フラックス入りワイヤの化学組成のSb含有量の下限値は0%である。一方、フラックス入りワイヤの化学組成のSb含有量が10.00%以下であることで、溶接金属の割れの発生を抑制できる。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のSb含有量の上限値を10.00%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9.50%、9.00%、8.00%、又は6.00%である。必要に応じて、Sb含有量の下限を0.01%、0.03%、0.50%、又は0.60%としてもよい。
(Sb: 0-10.00%)
Although Sb is an effective element for improving the corrosion resistance of the weld metal, Sb is not an essential component. Therefore, the lower limit of the Sb content in the chemical composition of the flux-cored wire is 0%. On the other hand, when the Sb content in the chemical composition of the flux-cored wire is 10.00% or less, the occurrence of cracks in the weld metal can be suppressed. Therefore, it is preferable that the upper limit of the Sb content in the chemical composition of the flux-cored wire is 10.00%. More preferably, the upper limit of the Sb content is 9.50%, 9.00%, 8.00%, or 6.00%. If necessary, the lower limit of the Sb content may be 0.01%, 0.03%, 0.50%, or 0.60%.
(Ti:0~0.500%)
Tiは必須成分ではないので、フラックス入り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。
一方、フラックス入りワイヤの化学組成のTi含有量が0.500%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。フラックス入りワイヤの化学組成のTi含有量の上限値は、好ましくは0.500%であり、より好ましくは0.400%、0.300%、0.200%、0.100%、又は0.080%である。
なお、本開示に係るフラックス入りワイヤがTi酸化物を含む場合、上記Ti含有量は、Ti酸化物を構成するTi以外の含有量である。
(Ti: 0-0.500%)
Since Ti is not an essential component, the lower limit of the Ti content in the chemical composition of the flux-cored 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 wire remains in small amounts in the weld metal and fixes solute N, thereby mitigating the adverse effect of solute N on the toughness of the weld metal. Therefore, the chemical composition of the flux-cored wire may contain 0.001% or more, 0.010% or more, 0.030% or more, or 0.050% or more of Ti.
On the other hand, when the Ti content in the chemical composition of the flux-cored wire is 0.500% 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 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 wire is preferably 0.500%, and more preferably 0.400%, 0.300%, 0.200%, 0.100%, or 0.080%.
In addition, when the flux-cored wire according to the present disclosure contains Ti oxide, the above Ti content is the content of components other than Ti that constitute the Ti oxide.
(Al:0~1.000%)
Alは必須成分ではないので、フラックス入り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。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: 0-1.000%)
Since Al is not an essential component, the lower limit of the Al content in the chemical composition of the flux-cored wire is 0%.
On the other hand, Al is a deoxidizing element and, like Si, reduces the amount of oxygen in the weld metal and has the effect of improving the cleanliness of the weld metal. However, an Al content of 1.000% or less can suppress a decrease in the toughness of the weld metal. Therefore, it is preferable that the Al content in the chemical composition of the flux-cored wire be 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%.
(B:0~1.000%)
Bは必須成分ではないので、フラックス入り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、フラックス入りワイヤの化学組成のB含有量が1.000%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、フラックス入りワイヤの化学組成のB含有量の上限値は、好ましくは1.000%であり、より好ましくは0.900%、0.800%、又は0.700%である。
(B: 0-1.000%)
Since B is not an essential component, the lower limit of the B content in the chemical composition of the flux-cored 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 wire may contain 0.0005% or more of B.
On the other hand, by setting the B content in the chemical composition of the flux-cored wire to 1.000% 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 wire is preferably 1.000%, and more preferably 0.900%, 0.800%, or 0.700%.
(Mg:0~2.000%)
Mgは必須成分ではないので、フラックス入り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。ただし、フラックス入り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: 0-2.000%)
Since Mg is not an essential component, the lower limit of the Mg content in the chemical composition of the flux-cored wire is 0%.
On the other hand, Mg is a deoxidizing element and, like Al, reduces the amount of oxygen in the weld metal and improves the cleanliness of the weld metal. However, by setting the Mg content in the chemical composition of the flux-cored 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 wire be 2.000% or less. The preferred lower limit of the Mg content in the chemical composition of the flux-cored 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 wire is 1.700%, 1.600%, 1.500%, 1.400%, 1.000%, or 0.900%.
(Ca:0~2.000%)
(REM:0~0.5000%)
Ca及びREMは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のCa含有量及びREM含有量の下限値はいずれも0%である。
一方、Ca及びREMは、いずれも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、フラックス入りワイヤの化学組成のCa含有量を0.002%以上としてもよく、フラックス入りワイヤの化学組成のREM含有量を0.0002%以上としてもよい。
一方、フラックス入りワイヤの化学組成のCa含有量及び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く、フラックス入りワイヤの化学組成のREM含有量の上限値は0.5000%であることが好ましい。
なお、本開示において、弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成に含まれる「REM」とは、合金であり、少なくとも既述の「希土類酸化物」として含んでいないものを示す。
ここで、REMは、Sc、Y及びランタノイドの合計17元素の総称であり、上記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。
(Ca: 0-2.000%)
(REM: 0-0.5000%)
Since Ca and REM are not essential components, the lower limit values of the Ca content and the REM content in the chemical composition of the flux-cored wire are both 0%.
On the other hand, both Ca and REM change the structure of sulfides in the weld metal and also reduce 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 wire may be set to 0.002% or more, and the REM content in the chemical composition of the flux-cored wire may be set to 0.0002% or more.
On the other hand, by reducing the Ca content and REM content in the chemical composition of the flux-cored 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 wire is preferably 2.000%, and the upper limit of the REM content in the chemical composition of the flux-cored wire is preferably 0.5000%.
In the present disclosure, "REM" contained in the chemical composition excluding fluorides, nitrides, oxides, and metal carbonates refers to an alloy that does not contain at least the aforementioned "rare earth oxides."
Here, REM is a collective term for Sc, Y, and lanthanides, a total of 17 elements, and the REM content refers to the total REM content. Furthermore, 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:0~0.300%)
Biは必須成分ではないので、フラックス入り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。
一方、フラックス入り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。フラックス入りワイヤの化学組成のBi含有量の上限値は、好ましくは0.250%、0.200%、又は0.100%であってもよい。
(Bi: 0-0.300%)
Since Bi is not an essential component, the lower limit of the Bi content in the chemical composition of the flux-cored 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 wire is preferably 0.005% or more, 0.010% or more, or 0.012% or more.
On the other hand, when the Bi content in the chemical composition of the flux-cored 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 wire is preferably 0.300%. The upper limit of the Bi content in the chemical composition of the flux-cored wire may also be preferably 0.250%, 0.200%, or 0.100%.
(残部:Fe及び不純物)
本開示に係るフラックス入り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 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, the term "impurities" refers to components that are introduced into the flux-cored wire during industrial production due to the raw materials or various factors in the production process, and are acceptable within a range that does not adversely affect the flux-cored wire according to the present disclosure.
(特定酸化物の合計含有量:0~10.00%)
本開示に係るフラックス入りワイヤは、Ti酸化物、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酸化物からなる群から選択される1種または2種以上の特定酸化物を含んでもよく、その特定酸化物の合計含有量が10.00%以下であることが好ましい。本開示において、Ti酸化物、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」と略す場合がある。また前記特定酸化物の各々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。なお、特定酸化物には、既述の「希土類酸化物」は含まない。
特定酸化物の合計含有量は、各々の前記特定酸化物をTiO2、FeO、BaO、Na2O、SiO2、ZrO2、MgO、Al2O3、MnO2、K2O又はCaOに換算し、それらの合計値として求める。つまり、特定酸化物の合計含有量は、全Ti酸化物の含有量のTiO2換算値、全Fe酸化物の含有量のFeO換算値、全Ba酸化物の含有量のBaO換算値、全Na酸化物の含有量のNa2O換算値、全Si酸化物の含有量のSiO2換算値、全Zr酸化物の含有量のZrO2換算値、全Mg酸化物の含有量のMgO換算値、全Al酸化物の含有量のAl2O3換算値、全Mn酸化物の含有量のMnO2換算値、全K酸化物の含有量のK2O換算値、及び全Ca酸化物の含有量のCaO換算値の合計を表す。
例えば、本開示に係るフラックス入りワイヤが、上記特定酸化物として、TiO2、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、特定酸化物の合計含有量は、TiO2、FeO、BaO、Na2O、SiO2、ZrO2、MgO、Al2O3、MnO2、K2O及びCaOの各含有量の合計値として求める。
本開示に係るフラックス入りワイヤは、特定酸化物は必須成分ではないので、フラックス入りワイヤにおける特定酸化物の合計量の下限値は0%である。
一方、特定酸化物は、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、上記特定酸化物の合計含有量を0.05%以上とするのが好ましい。これらの効果をより発揮させるために、上記特定酸化物の合計含有量の下限を、0.10%、0.15%、又は0.20%、としてもよい。一方、上記特定酸化物の合計含有量が10.00%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、上記特定酸化物の合計含有量の上限値は10.00%とすることが好ましく、9.00%、8.00%、7.00%、6.00%、3.00%、2.00%、1.00%又は0.50%としてもよい。
(Total content of specific oxides: 0 to 10.00%)
The flux-cored wire according to the present disclosure may contain one or more specific oxides selected from the group consisting of Ti oxide, 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 preferably 10.00% or less. In the present disclosure, oxides included in the group consisting of Ti oxide, 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." Furthermore, the total content of each of the specific oxides may be abbreviated as "total content of specific oxides." Note that the specific oxides do not include the previously described "rare earth oxides."
The total content of the specific oxides is calculated by converting each of the specific oxides into TiO2, FeO, BaO, Na2O, SiO2, ZrO2, MgO, Al2O3, MnO2 , K2O or CaO and calculating the total amount thereof. In other words, the total content of specific oxides represents the sum of the total Ti oxide content in terms of TiO2 , the total Fe oxide content in terms of FeO, the total Ba oxide content in terms of BaO, the total Na oxide content in terms of Na2O , the total Si oxide content in terms of SiO2 , the total Zr oxide content in terms of ZrO2 , the total Mg oxide content in terms of MgO , the total Al oxide content in terms of Al2O3 , the total Mn oxide content in terms of MnO2 , the total K oxide content in terms of K2O , and the total Ca oxide content in terms of CaO.
For example, when the flux-cored wire according to the present disclosure contains only one or more of TiO2, FeO, BaO , Na2O , SiO2 , ZrO2, MgO , Al2O3 , MnO2 , K2O and CaO as the specific oxides, the total content of the specific oxides is calculated as the sum of the contents of TiO2 , FeO, BaO, Na2O , SiO2 , ZrO2 , MgO, Al2O3, MnO2, K2O and CaO .
Since the specific oxides are not essential components of the flux-cored wire according to the present disclosure, the lower limit of the total amount of the specific oxides in the flux-cored wire is 0%.
On the other hand, the specific 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 is preferably 0.05% or more. To further enhance these effects, the lower limit of the total content of the specific oxides may be 0.10%, 0.15%, or 0.20%. On the other hand, by keeping the total content of the specific oxides 10.00% or less, the occurrence of slag entrapment can be suppressed. Therefore, the upper limit of the total content of the specific oxides is preferably 10.00%, and may be 9.00%, 8.00%, 7.00%, 6.00%, 3.00%, 2.00%, 1.00%, or 0.50%.
本開示に係るフラックス入りワイヤにおける上記特定酸化物の含有量は、特定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:0.80%以下、Al酸化物:0.50%以下である組成が好適である。 The content of the above-mentioned specific oxides in the flux-cored wire according to the present disclosure does not need to be limited to each type of specific oxide, but 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: 0.80% or less, and Al oxide: 0.50% or less is preferred.
ここで、本開示に係るフラックス入りワイヤにおける各特定酸化物の含有量及び特定酸化物の合計含有量の測定について説明する。
まず、Ti酸化物の含有量については、蛍光X線分析装置を用いて、フラックス入りワイヤに含まれる特定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。
Here, the measurement of the content of each specific oxide and the total content of the specific oxides in the flux-cored wire according to the present disclosure will be described.
First, the content of Ti oxides is analyzed using an X-ray fluorescence analyzer to analyze the mass of Ti present as a specific oxide in the flux-cored wire. 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 total TiO2 - equivalent value 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
Ti酸化物以外の特定酸化物含有量も、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。
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
The content of specific oxides other than Ti oxide is also measured by fluorescent X-ray analysis in the same manner as the content of Ti oxide described above.
(特定金属炭酸塩の合計含有量:0~10.00%)
本開示に係るフラックス入りワイヤは、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金属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、0.05%としてもよい。
一方、特定金属炭酸塩の含有量が10.00%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10.00%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、9.00%、8.00%、7.00%、6.00%、3.00%、2.00%、1.00%又は0.50%としてもよい。
なお、本開示に係るフラックス入り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 10.00%)
The flux-cored wire according to the present disclosure does not need to contain metal carbonate, and therefore, in the flux-cored wire according to the present disclosure, the lower limit of the metal carbonate content 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 wire according to the present disclosure may contain metal carbonate. In particular, it is preferable that the flux of the flux-cored wire contains metal carbonate.
The type and composition of the metal carbonate contained in the flux-cored wire according to the present disclosure are not limited, but the type of metal carbonate contained in the flux-cored wire is preferably one or more 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 (hereinafter, the 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 0.05%.
On the other hand, when the content of the specific metal carbonate is 10.00% or less, the occurrence of sagging of the weld bead can be suppressed, thereby improving welding workability. Therefore, when the flux-cored wire according to the present disclosure contains the specific metal carbonate, the upper limit of the total content of the specific metal carbonate is preferably 10.00%. If necessary, the upper limit of the content of the specific metal carbonate may be 9.00%, 8.00%, 7.00%, 6.00%, 3.00%, 2.00%, 1.00%, or 0.50%.
The content of each specific metal carbonate and the total content of the specific metal carbonates in the flux-cored wire according to the present disclosure are measured by using fluorescent X-ray analysis, similar to the content of Ti oxide described above.
本開示に係るフラックス入りワイヤは、表面に塗布された潤滑剤をさらに備えてもよい。ワイヤの表面に塗布された潤滑剤は、溶接時のワイヤの送給性を向上させる効果を有する。溶接ワイヤ用の潤滑剤としては、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ことが好ましい。また、上述したように、本開示に係るフラックス入りワイヤは、ワイヤ表面に形成されためっきをさらに備えてもよい。この場合、潤滑剤はめっきの表面に塗布される。 The flux-cored wire according to the present disclosure may further include a lubricant applied to the surface. The lubricant applied to the surface of the wire has the effect of improving the wire feedability during welding. Various types of lubricants can be used for welding wire (e.g., vegetable oils such as palm oil), but to suppress cold cracking of the weld metal, it is preferable to use one or both of H-free polytetrafluoroethylene oil (PTFE oil) and perfluoropolyether oil (PFPE oil). Furthermore, as described above, the flux-cored wire according to the present disclosure may further include a plating formed on the wire surface. In this case, the lubricant is applied to the surface of the plating.
本開示に係るフラックス入り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。フラックス入りワイヤ中の水素量は、フラックス入りワイヤの保管の間に、フラックス入り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 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 wire. The amount of hydrogen in the flux-cored wire may increase if moisture penetrates into the flux-cored 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)
本開示に係るフラックス入りワイヤの鋼製外皮は、Ni含有量が50質量%以下である。Ni含有量が50質量%を超えると、溶接金属の高温割れが起こりやすくなるため、鋼製外皮中のNi含有量は50質量%以下とする。鋼製外皮におけるNi含有量として、好ましくは40質量%以下であり、より好ましくは20質量%以下である。
また、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Ni:0~50%、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。
(steel shell)
The steel sheath of the flux-cored wire according to the present disclosure has a Ni content of 50% by mass or less. If the Ni content exceeds 50% by mass, hot cracking of the weld metal becomes more likely to occur. Therefore, the Ni content in the steel sheath is set to 50% by mass or less. The Ni content in the steel sheath is preferably 40% by mass or less, and more preferably 20% by mass or less.
Furthermore, as long as the above-mentioned conditions are satisfied, the steel sheath of the flux-cored 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 Ni: 0-50%, 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.
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。
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 wire according to the present disclosure is 0.002% or more with respect to the total mass of the flux-cored 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 (%) in the steel sheath is low.
(ワイヤ形状)
次に、本開示に係るフラックス入りワイヤの形状(ワイヤ構造)について説明する。
通常、フラックス入りワイヤは、鋼製外皮の継目が溶接されているのでスリット状の隙間がない形状(シームレス形状)を有するワイヤ(シームレスワイヤと呼ぶことがある)と、鋼製外皮の継目が溶接されていないのでスリット状の隙間を含む形状を有するワイヤとのいずれかに区別される。
(wire shape)
Next, the shape (wire structure) of the flux-cored wire according to the present disclosure will be described.
Flux-cored wires are usually classified into two types: wires having a shape without slit-like gaps (seamless shape) because the seams of the steel outer sheath are welded (sometimes called seamless wires), and wires having a shape including slit-like gaps because the seams of the steel outer sheath are not welded.
本開示に係るフラックス入りワイヤでは、いずれの形状も採用することができる。しかしながら、溶接金属の低温割れの発生を抑制するためには、鋼製外皮にスリット状の隙間がないことが好ましい。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、及びガスシールドの条件が厳密に管理された状態で溶接が行われる場合、ワイヤ中に含まれる水分(H2O)が主なHの供給源となり、この水分の量が、溶接継手の拡散性水素量に強く影響する。
鋼製外皮がシームを有する場合、大気中の水分がシームを通じてフラックス中に侵入しやすい。このため、鋼製外皮のシームを除去することにより、ワイヤ製造後からワイヤ使用までの間に、大気中の水分が鋼製外皮を通じてフラックス中に侵入することを抑制することが望ましい。鋼製外皮がシームを有し、且つワイヤ製造からワイヤ使用までの期間が長い場合は、水分等のHの供給源が侵入することを防止するために、フラックス入りワイヤ全体を真空包装するか、乾燥した状態に保持できる容器内でフラックス入りワイヤを保存することが望ましい。
Any of these shapes can be adopted for the flux-cored wire according to the present disclosure. However, in order to suppress the occurrence of cold cracking in the weld metal, it is preferable that the steel sheath does not have slit-shaped gaps. H (hydrogen) that penetrates the weld during welding diffuses into the weld metal and the material to be welded, and accumulates in areas where stress is concentrated, causing cold cracking. There are various sources of H, but when welding is performed under strict control of the cleanliness of the weld and the gas shielding conditions, moisture (H 2 O) contained in the wire is the main source of H, and the amount of this moisture strongly affects the amount of diffusible hydrogen in the weld joint.
When the steel sheath has a seam, moisture in the atmosphere is likely to penetrate into the flux through the seam. Therefore, it is desirable to prevent moisture in the atmosphere from penetrating into the flux through the steel sheath during the period from wire production to use by removing the seam of the steel sheath. When the steel sheath has a seam and the period from wire production to use is long, it is desirable to vacuum-pack the entire flux-cored wire or store the flux-cored wire in a container that can keep it dry in order to prevent the penetration of sources of H, such as moisture.
(ワイヤ直径)
本開示に係るフラックス入りワイヤの直径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ワイヤの直径はφ1.2~φ1.6mmである。
(wire diameter)
The diameter of the flux-cored wire according to the present disclosure is not particularly limited, but is, for example, 1.0 to 2.0 mm. Note that the diameter of a typical flux-cored wire is 1.2 to 1.6 mm.
(充填率)
本開示に係るフラックス入りワイヤの充填率は、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ワイヤの充填率に鑑みて、本開示に係るフラックス入り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 filling factor of the flux-cored wire according to the present disclosure is not particularly limited as long as the above-described conditions are satisfied. In consideration of the filling factor of a general flux-cored wire, the lower limit of the filling factor of the flux-cored wire according to the present disclosure may be, for example, 8%, 10%, or 12%. The upper limit of the filling factor of the flux-cored wire according to the present disclosure may be, for example, 28%, 25%, 22%, 20%, or 17%.
<フラックス入りワイヤの製造方法>
次に、本開示に係るフラックス入りワイヤの製造方法について説明する。
なお、以下に説明する製造方法は一例であり、本開示に係るフラックス入りワイヤを製造する方法は、以下の方法に限定されるものではない。
<Method for manufacturing flux-cored wire>
Next, a method for manufacturing a flux-cored wire according to the present disclosure will be described.
The manufacturing method described below is an example, and the method for manufacturing the flux-cored wire according to the present disclosure is not limited to the following method.
(シームレス形状を有するフラックス入りワイヤの場合)
シームレス形状を有するフラックス入りワイヤの製造方法は、フラックスを調製する工程と、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ワイヤを焼鈍する工程とを備える。
フラックスは、フラックス入りワイヤの希土類酸化物量、さらに必要に応じて含有される窒化物量、弗化物量、特定酸化物量、特定金属炭酸塩量、及び化学組成などが上述された所定の範囲内になるように調製される。なお、鋼製外皮の材料である鋼帯の幅及び厚さ、並びにフラックスの充填量等によって決定されるフラックスの充填率も、フラックス入りワイヤの窒化物量、弗化物量、特定酸化物量、特定金属炭酸塩量、及び化学組成などに影響することに留意する必要がある。
(In the case of seamless flux-cored wire)
The method for manufacturing a flux-cored wire having a seamless shape includes the steps of preparing flux, forming a steel strip using a forming roll while feeding it in the longitudinal direction to obtain a U-shaped open tube, supplying flux into the open tube through the opening of the open tube, butt-welding opposing edge portions (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 having a predetermined wire diameter, and annealing the flux-cored wire during or after the drawing step.
The flux is prepared so that the amount of rare earth oxides in the flux-cored wire, and further the amount of nitrides, fluorides, specific oxides, specific metal carbonates, and chemical composition, which are contained as needed, fall within the above-mentioned ranges. Note that the flux filling rate, which is determined by the width and thickness of the steel strip that is the material of the steel sheath, and the amount of flux filling, also affect the amount of nitrides, fluorides, specific oxides, specific metal carbonates, and chemical composition of the flux-cored wire.
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、フラックス入りワイヤ中の水分を除去するために、フラックス入りワイヤは焼鈍される。フラックス入りワイヤのH含有量を12ppm以下とするためには、焼鈍温度は、650℃以上とし、焼鈍時間は、4時間以上とすることが好ましい。なお、フラックスの変質を防ぐために、焼鈍温度は900℃以下とすることが好ましい。
The butt welding is performed by electric resistance welding, laser welding, TIG welding, or the like.
During or after the wiredrawing process, the flux-cored wire is annealed to remove moisture from the flux-cored wire. In order to make the H content of the flux-cored wire 12 ppm or less, the annealing temperature is preferably 650°C or higher and the annealing time is preferably 4 hours or longer. In order to prevent deterioration of the flux, the annealing temperature is preferably 900°C or lower.
突合せシーム溶接された、スリット状の隙間がないフラックス入りワイヤの断面は、研磨して、エッチングすれば、溶接跡が観察されるが、エッチングしないと溶接跡は観察されない。そのため、上記のようにシームレスと呼ぶことがある。例えば、溶接学会編「新版 溶接・接合技術入門」(2008年)産報出版、p.111には、突合せシーム溶接された、スリット状の隙間がないフラックス入りワイヤは、シームレスタイプのワイヤと記載されている。フラックス入りワイヤの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フラックス入りワイヤが得られる。 If the cross section of butt seam welded flux-cored wire without slit-like gaps is polished and etched, the weld marks can be seen, but if it is not etched, the weld marks cannot be seen. For this reason, it is sometimes called seamless, as mentioned above. For example, in "New Edition: Introduction to Welding and Joining Technology" (2008) edited by the Japan Welding Society, Sanpo Publishing, p. 111, it is stated that butt seam welded flux-cored wire without slit-like gaps is a seamless type wire. Even if the gaps in the steel sheath of a flux-cored wire are brazed, a flux-cored wire without slit-like gaps can be obtained.
(スリット状の隙間を有するフラックス入りワイヤの場合)
スリット状の隙間を有するフラックス入りワイヤの製造方法は、オープン管の周方向の両端部を突き合わせ溶接してシームレス管を得る工程の代わりに、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フラックス入りワイヤの製造方法と同じである。スリット状の隙間を有するフラックス入り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さらに備えてもよい。
スリット状の隙間を有するフラックス入りワイヤの製造方法では、スリット状の隙間有りの管を伸線する。
(In the case of flux-cored wire with slit-shaped gaps)
The method for producing a flux-cored wire having a slit-like gap is the same as the method for producing a seamless flux-cored wire, except that instead of butt-welding both circumferential ends of an open pipe to obtain a seamless pipe, the method for producing a flux-cored wire having a slit-like gap includes a step of forming an open pipe and butt-welding the ends of the open pipe to obtain a pipe with a slit-like gap. The method for producing a flux-cored wire having a slit-like gap may further include a step of crimping the butted ends of the open pipe.
In a method for manufacturing a flux-cored wire having slit-like gaps, a tube having slit-like gaps is drawn.
<溶接継手の製造方法>
次に、本開示に係る溶接継手の製造方法(溶接方法)について説明する。
本開示に係る溶接継手の製造方法は、上述された本開示に係るフラックス入りワイヤを用いて鋼材をガスシールドアーク溶接する工程を備える。
<Method for manufacturing welded joints>
Next, a method for manufacturing a welded joint (welding method) according to the present disclosure will be described.
A method for manufacturing a welded joint according to the present disclosure includes a step of gas-shielded arc welding steel materials using the flux-cored wire according to the present disclosure described above.
ガスシールドアーク溶接する工程は、特別なトーチ、例えば吸引ノズルを有するトーチ等を使用する必要はなく、通常のトーチを使用して溶接することが可能である。 The gas-shielded arc welding process does not require the use of a special torch, such as a torch with a suction nozzle, and welding can be performed using a normal torch.
本開示に係る溶接継手の製造方法において、溶接方式は、ガスシールドアーク溶接が用いられる。
本開示に係る溶接継手の製造方法において、溶接継手の母材となる鋼材(被溶接材)の種類は特に限定されない。例えば、引張強さが590MPa以上1700MPa以下であり、板厚20mm以上の高強度鋼板等に好適に用いることができる。
In the method for manufacturing a welded joint according to the present disclosure, gas-shielded arc welding is used as the welding method.
In the method for manufacturing a welded joint according to the present disclosure, the type of steel material (workpiece) that serves as the base material of the welded joint is not particularly limited. For example, a high-strength steel plate having a tensile strength of 590 MPa or more and 1700 MPa or less and a plate thickness of 20 mm or more can be suitably used.
本開示に係る溶接継手の製造方法は、溶接作業性が高く、かつ溶接金属の高温割れを抑制できる、本開示に係る溶接ワイヤを用いる。そのため、高温割れ感受性が高い鋼材を本開示に係る溶接継手の製造方法で溶接した場合であっても、溶接作業を容易に行うことができ、溶接金属の高温割れの発生を抑制することができる。また、本開示に係る溶接継手の製造方法によって得られる継手は、溶接金属の引張強さが鋼板母材の引張強さより低いアンダーマッチの継手となってもよい。 The method for manufacturing a welded joint according to the present disclosure uses the welding wire according to the present disclosure, which has high welding workability and can suppress hot cracking in the weld metal. Therefore, even when steel materials with high hot cracking sensitivity are welded using the method for manufacturing a welded joint according to the present disclosure, the welding work can be performed easily and the occurrence of hot cracking in the weld metal can be suppressed. Furthermore, the joint obtained by the method for manufacturing a welded joint according to the present disclosure may be an undermatched joint, in which the tensile strength of the weld metal is lower than the tensile strength of the steel plate base material.
本開示に係る溶接継手の製造方法では、1パスから最終パスのいずれか1つ以上において、本開示に係るガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤを用いて、母材鋼板をガスシールドアーク溶接する工程を備える。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ガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤが用いられる。
母材鋼板(母材)の種類は特に限定されない。フラックス入りワイヤの極性は、溶接金属の拡散性水素量及びスパッタ発生量に及ぼす影響が無視できる程度に小さいので、プラス及びマイナスのいずれであってもよいが、プラスであることが好ましい。
The method for manufacturing a welded joint according to the present disclosure includes a step of gas-shielded arc welding a base steel sheet using a flux-cored wire for gas-shielded arc welding according to the present disclosure in one or more of the first through final passes. When the welding is performed in only one pass, the flux-cored wire for gas-shielded arc welding according to the present disclosure is used in that one pass.
The type of base steel sheet (base material) is not particularly limited. The polarity of the flux-cored wire may be either positive or negative, but is preferably positive, since the effect on the amount of diffusible hydrogen in the weld metal and the amount of spatter generation is negligibly small.
本開示に係る溶接継手の製造方法において用いられるシールドガスの種類は特に限定されない。本開示に係る溶接継手の製造方法は、シールドガスの種類に関わらず、優れた溶接作業性を発揮し、高強度、高靱性、及び高疲労強度を有する溶接継手を得ることができる。本開示に係る溶接継手の製造方法におけるシールドガスとして、一般的に多用されている100体積%の炭酸ガス、及びArと3~30体積%CO2との混合ガス等を好ましく使用することができる。また、本開示に係るフラックス入りワイヤを用いた溶接の際のシールドガスは5体積%以下のO2ガスを含んでいてもよい。これらのガスは廉価であるので、これらのガスを用いた溶接は産業利用上有利である。
通常、これらのガスは、ルチル系フラックス入りワイヤと組み合わせて用いられた際に、多量のスパッタを生じさせて溶接作業性を悪化させる。しかしながら、本開示に係る溶接継手の製造方法は、スパッタ量を十分に抑制することができる本開示に係るフラックス入りワイヤを用いるので、これらのガスがシールドガスである場合でも、良好な溶接作業性を発揮することができる。
The type of shielding gas used in the method for manufacturing a welded joint according to the present disclosure is not particularly limited. The method for manufacturing a welded joint according to the present disclosure exhibits excellent welding operability regardless of the type of shielding gas, and can produce a welded joint with high strength, high toughness, and high fatigue strength. Commonly used shielding gases such as 100% carbon dioxide and a mixed gas of Ar and 3 to 30% CO2 by volume can be preferably used as the shielding gas in the method for manufacturing a welded joint according to the present disclosure. Furthermore, the shielding gas used in welding using the flux-cored wire according to the present disclosure may contain 5% or less O2 by volume. Because these gases are inexpensive, welding using these gases is advantageous for industrial use.
Normally, when these gases are used in combination with a rutile-based flux-cored wire, they generate a large amount of spatter, deteriorating welding workability. However, the method for manufacturing a welded joint according to the present disclosure uses the flux-cored wire according to the present disclosure, which can sufficiently suppress the amount of spatter, and therefore, even when these gases are used as shielding gases, good welding workability can be achieved.
本開示に係る溶接継手の製造方法における溶接姿勢は特に限定されない。本開示に係る溶接継手の製造方法は、溶接姿勢が下向姿勢、横向姿勢、立向姿勢、及び上向姿勢のいずれであっても、良好な溶接作業性を発揮することができる。 The welding position in the method for manufacturing a welded joint according to the present disclosure is not particularly limited. The method for manufacturing a welded joint according to the present disclosure can achieve good welding workability regardless of the welding position: flat, horizontal, vertical, or overhead.
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、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る。溶接継手の母材は特に限定されない。本開示に係る溶接継手は、希土類酸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ワイヤを用いて製造されるので、溶接金属の高温割れが抑制される。 The welded joint obtained by the welded joint manufacturing method according to the present disclosure comprises a base steel plate (base material) and a welded joint composed of a weld metal and a weld heat-affected zone. There are no particular limitations on the base material of the welded joint. The welded joint according to the present disclosure is manufactured using the flux-cored wire according to the present disclosure, in which the amount of rare earth oxides, etc., is preferably controlled, thereby suppressing hot cracking of the welded metal.
本開示に係るフラックス入りワイヤを用いてガスシールドアーク溶接することで、耐高温割れ性に優れる溶接部を得ることができる。 By using the flux-cored wire disclosed herein for gas-shielded arc welding, it is possible to obtain a weld with excellent resistance to hot cracking.
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 scope of 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.
(フラックス入りワイヤの製造)
実施例及び比較例のフラックス入りワイヤは、以下に説明する方法により製造した。
まず、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ワイヤを得た。ただし、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、それを伸線した。
このようにして、最終のワイヤ径がφ1.2mmのフラックス入りワイヤを試作した。 なお、これらフラックス入りワイヤの伸線作業の途中で、フラックス入りワイヤを650~950℃の温度範囲内で4時間以上焼鈍した。試作後、ワイヤ表面には潤滑剤を塗布した。これらフラックス入りワイヤの構成を表に示す。
(Flux-cored wire manufacturing)
The flux-cored 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, although some samples were drawn to tubes with slit-like gaps without seam welding.
In this way, flux-cored wires with a final wire diameter of 1.2 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 4 hours or more. After the prototypes were produced, a lubricant was applied to the wire surface. The configurations of these flux-cored wires are shown in the table below.
表1A~表1Eにワイヤ中における、希土類酸化物の含有量、Cr含有量、弗化物の含有量、F含有量、窒化物の含有量、N含有量、化学組成(つまり弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学成分として含まれる各元素の含有量)、特定酸化物の含有量、特定弗化物の含有量、特定金属炭酸塩の含有量、及び鉄粉の含有量を示す。なお、表1A~表1Eに示されるこれらの含有量の単位は、表1Aに示す「外皮のNi量」を除いて、フラックス入り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、及び金属炭酸塩を除く化学組成」は、「化学組成」と略した。また、表1Aに示す「外皮のNi量」の単位は、鋼製外皮全質量に対する質量%である。 Tables 1A to 1E show the rare earth oxide content, Cr content, fluoride content, F content, nitride content, N content, chemical composition (i.e., the content of each element contained as a chemical component excluding fluorides, nitrides, oxides, and metal carbonates), specific oxide content, specific fluoride content, specific metal carbonate content, and iron powder content in the wire. The units of these contents shown in Tables 1A to 1E are mass% relative to the total mass of the flux-cored wire, except for the "Ni content in the sheath" shown in Table 1A. In the tables, "mass% relative to the total mass of the flux-cored wire" is abbreviated to "mass%," and "chemical composition excluding nitrides, oxides, fluorides, and metal carbonates" is abbreviated to "chemical composition." The unit of "Ni content in the sheath" shown in Table 1A is mass% relative to the total mass of the steel sheath.
表1A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1Bに示されたフラックス入りワイヤのN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。
表1Cに示されるNiの量(フラックス中Ni、外皮中Ni、合計Ni)の単位は、いずれもフラックス入りワイヤ全質量に対する質量%である。
表1Dに示された特定酸化物合計とは、Ti酸化物、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、TiO2、FeO、BaO、Na2O、SiO2、ZrO2、MgO、Al2O3、MnO2、K2O又はCaO換算値の合計値である。
The F content shown in Table 1A indicates the amount of fluorine (F) contained in fluorides in the flux in mass % relative to the total mass of the flux-cored wire, and is a value (F equivalent value) calculated by the above-mentioned formula B.
The N content of the flux-cored wire shown in Table 1B indicates the amount of nitrogen (N) contained in nitrides in the flux in mass % relative to the total mass of the flux-cored wire, and is a value (N equivalent value) calculated by the above-mentioned formula A.
The units of the amount of Ni shown in Table 1C (Ni in the flux, Ni in the sheath, total Ni) are all mass % relative to the total mass of the flux-cored wire.
The total of specific oxides shown in Table 1D is the total value of the content of each of Ti oxide, Fe oxide, Ba oxide, Na oxide, Si oxide, Zr oxide, Mg oxide, Al oxide, Mn oxide, K oxide and Ca oxide, converted into TiO 2 , FeO, BaO, Na 2 O, SiO 2 , ZrO 2 , MgO, Al 2 O 3 , MnO 2 , K 2 O or CaO.
表に示されたフラックス入りワイヤの残部(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。
表に示されたフラックス入りワイヤのうちは、「ワイヤ構造」欄で「シームレス」と記載されたフラックス入りワイヤは、シームレス形状を有し、「備考」欄で特に断りが無い限り、潤滑剤としてパーム油が塗布されたワイヤである。また、「ワイヤ構造」欄で「スリット状隙間有」と記載されたフラックス入りワイヤは、スリット状の隙間を有するワイヤであり、「備考」欄で「パーフルオロポリエーテル塗布」と記載されたワイヤは、表面にパーフルオロポリエーテル(PFPE)油が塗布されたワイヤである。
表1Aに示されたワイヤ中Cr、および表1Cに示されたフラックス入りワイヤの化学組成に挙げられる各元素は、鋼製外皮又は金属粉の形態である。なお、表においては、本開示で規定される範囲から外れる数値に下線を付してある。
また、表1A~表1Eにおいて、化学組成や化合物などの含有量に係る表中の空欄は、その化学組成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。これらの化学組成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 wire shown in the table (i.e., components other than those shown in the table) is iron and impurities.
Among the flux-cored wires shown in the table, those marked "seamless" in the "wire structure" column have a seamless shape, and unless otherwise specified in the "remarks" column, are wires coated with palm oil as a lubricant. Furthermore, those marked "with slit-like gaps" in the "wire structure" column are wires with slit-like gaps, and those marked "coated with perfluoropolyether" in the "remarks" column are wires coated with perfluoropolyether (PFPE) oil on the surface.
The elements listed in the chemical composition of the wires in Table 1A and the flux-cored wires in Table 1C are in the form of a steel sheath or metal powder, and values outside the ranges specified in this disclosure are underlined in the tables.
Furthermore, in Tables 1A to 1E, blank columns in the tables relating to the chemical composition or content of compounds, etc., mean that the chemical composition, compound, etc. is not intentionally contained. These chemical compositions, compounds, etc. may be unavoidably mixed in or generated.
[評価]
実施例及び比較例のフラックス入りワイヤを用いて、ガスシールドアーク溶接することにより評価を行った。具体的には、以下に説明する方法により評価された。
溶接する鋼板として板厚が50mmである引張強さ780MPa級鋼を用い、評価の際の溶接ガスの種類は、Ar-20%CO2ガスとした。また、評価の際に、溶接電流は全て直流とし、ワイヤの極性は全てプラスとした。
なお、評価する際の溶接条件は、表2、表3及び表4に記載の条件とした。なお、電圧はアーク状態によって±3Vの範囲で変更し、電圧を標準条件(表に記載の条件)から変えた場合は、狙いの入熱になるように速度を調整した。
[evaluation]
The flux-cored wires of the examples and comparative examples were used to carry out gas-shielded arc welding and evaluation. Specifically, the evaluation was carried out by the method described below.
The steel plates to be welded were 50 mm thick and had a tensile strength of 780 MPa, and the welding gas used in the evaluation was Ar-20% CO2 . The welding current used in the evaluation was DC, and the wire polarity was positive.
The welding conditions for the evaluation were as shown in Tables 2, 3 and 4. The voltage was changed within a range of ±3 V depending on the arc state, and when the voltage was changed from the standard conditions (conditions shown in the tables), the speed was adjusted to achieve the desired heat input.
(スラグ巻き込みの評価)
スラグ巻き込みの評価は、表4に記載の溶接条件Eで、水平すみ肉溶接を上述の鋼板に行うことで評価した。溶接部5箇所の断面全てでスラグ巻き込みがないフラックス入りワイヤを「合格」とした。
(Evaluation of slag entrapment)
The evaluation of slag inclusion was performed by performing horizontal fillet welding on the above-mentioned steel plates under welding condition E shown in Table 4. A flux-cored wire that had no slag inclusion on any of the cross sections of the five welds was rated as "pass."
(作業性の評価)
板厚10mmのSM490材に表2に記載の溶接条件A、BおよびCでビードオン溶接した。溶接電流は直流とし、溶接ガスの種類、ワイヤの極性は前記の通りである。溶接条件Aで施工可能な場合をきわめて良好(◎)、Bで施工可能な場合を良好(○)、Cで溶接可能もしくは不可の場合を不良(×)とした。
(Evaluation of workability)
Bead-on welding was performed on 10 mm thick SM490 material under welding conditions A, B, and C shown in Table 2. The welding current was DC, and the type of welding gas and wire polarity were as described above. Cases where welding was possible under welding condition A were rated as excellent (◎), cases where welding was possible under B were rated as good (○), and cases where welding was possible or not possible under C were rated as poor (×).
(スパッタ量の評価)
表3に記載の溶接条件Dで板厚10mmのSM490材に下向ビードオン・プレート溶接を行い、その際に発生するスパッタを周囲に設置された銅製の捕集箱で集めて質量を計測し、単位時間当たりのスパッタ発生量(g/min)を測定した。溶接電流は直流とし、溶接ガスの種類、ワイヤの極性は前記の通りである。スパッタ発生量3.0g/min未満をきわめて良好(◎)、3.0g/min以上3.5g/min未満を良好(○)、3.5g/min以上を不良(×)とした。
(Evaluation of spatter amount)
Flat bead-on-plate welding was performed on 10 mm thick SM490 material under welding condition D shown in Table 3. The spatter generated during welding was collected in a copper collection box placed around the welding site and its mass was measured to determine the amount of spatter generated per unit time (g/min). The welding current was DC, and the type of welding gas and wire polarity were as described above. A spatter generation rate of less than 3.0 g/min was rated as excellent (◎), 3.0 g/min to less than 3.5 g/min was rated as good (◯), and 3.5 g/min or more was rated as poor (×).
(耐高温割れ性の評価)T形溶接割れ試験
耐高温割れ性の評価は、温度20℃かつ湿度60%の一定雰囲気管理下において、板厚が50mmである引張強さ780MPa級鋼板に、表4に記載の溶接条件Eで溶接し、これにより得られた溶接継手にJIS Z 3153―1993(T形溶接割れ試験方法)に準拠した試験を行うことにより実施した。溶接電流は直流とし、溶接ガスの種類、ワイヤの極性は前記の通りである。
T形溶接割れ試験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ワイヤを、耐高温割れ性に関し「合格」とした。
(Evaluation of Hot Cracking Resistance) T-Weld Cracking Test Hot cracking resistance was evaluated by welding a 50 mm thick steel plate having a tensile strength of 780 MPa under welding condition E shown in Table 4 in a constant atmosphere controlled at a temperature of 20°C and a humidity of 60%, and then subjecting the welded joint thus obtained to a test in accordance with JIS Z 3153-1993 (T-Weld Cracking Test Method). The welding current was DC, and the type of welding gas and the polarity of the wire were as described above.
The flux-cored wires in the welded joints that did not develop cracks in the T-weld cracking test were rated as "pass" in terms of hot cracking resistance.
上述の方法により得られた試験結果を表5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 Table 5. 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ワイヤを用いて溶接を行った場合、ガスシールドアーク溶接において、溶接作業性(特に立向溶接性)が高く、かつ溶接金属の高温割れが抑制できることがわかる。
さらに、表5の試験結果に示されるように、実施例のフラックス入りワイヤは、スパッタ量、スラグ巻き込みにおいても良い評価であり、良好な溶接作業性を示した。
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。
It can be seen that when welding is performed using the flux-cored wires of the examples, welding workability (particularly vertical welding ability) is high in gas shielded arc welding, and hot cracking of the weld metal can be suppressed.
Furthermore, as shown in the test results in Table 5, the flux-cored wires of the examples were also evaluated favorably in terms of the amount of spatter and slag inclusion, and showed good welding workability.
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.
Claims (9)
弗化物を含み、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で、F含有量が0.003~30.000%であり、
窒化物を含み、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で、N含有量が0.003~15.00%であり、
希土類酸化物を、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で、合計で0.01~20.00%含み、かつ
弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成が、前記フラックス入り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:0~50.00%、
Cr:0~10.00%、
Mo:0~50.00%、
Nb:0~0.500%、
V:0~0.500%、
W:0~10.00%、
Sn:0~10.00%、
Sb:0~10.00%、
Ti:0~0.500%、
Al:0~1.000%、
B:0~1.000%、
Mg:0~2.000%、
Ca:0~2.000%、
REM:0~0.5000%、
Bi:0~0.300%、並びに
残部:Fe及び不純物からなる、ガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤ。 A flux-cored wire for gas-shielded arc welding, comprising a steel sheath having a Ni content of 50% by mass or less and flux filled inside the steel sheath,
The flux-cored wire contains a fluoride, and the F content is 0.003 to 30.000% by mass relative to the total mass of the flux-cored wire;
The flux-cored wire contains nitrides, and the N content is 0.003 to 15.00% by mass relative to the total mass of the flux-cored wire;
The flux-cored wire contains rare earth oxides in a total amount of 0.01 to 20.00% by mass relative to the total mass of the flux-cored wire, and the chemical composition excluding fluorides, nitrides, oxides, and metal carbonates is, in mass%, relative to the total mass of the flux-cored 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 50.00%,
Cr: 0-10.00%,
Mo: 0 to 50.00%,
Nb: 0 to 0.500%,
V: 0 to 0.500%,
W: 0-10.00%,
Sn: 0-10.00%,
Sb: 0 to 10.00%,
Ti: 0 to 0.500%,
Al: 0-1.000%,
B: 0-1.000%,
Mg: 0-2.000%,
Ca: 0-2.000%,
REM: 0-0.5000%,
Bi: 0 to 0.300%, and
The balance is Fe and impurities .
前記フラックス入りワイヤの弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成における前記Cr含有量が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量%で、0.01%以上、
のいずれか一方又は両方を満たす請求項1に記載のフラックス入りワイヤ。 The Ni content in the steel outer skin is 1.0% or more in mass% relative to the total mass of the steel outer skin, and
the Cr content in a chemical composition of the flux-cored wire excluding fluorides, nitrides, oxides, and metal carbonates is 0.01% or more in mass% with respect to the total mass of the flux-cored wire;
2. The flux-cored wire according to claim 1, wherein either one or both of the above is satisfied .
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