JP7827554B2 - One-sided submerged arc welding method, supporting flux and backing flux - Google Patents
One-sided submerged arc welding method, supporting flux and backing fluxInfo
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Description
本発明は、鋼板に対して片面側から溶接するための片面サブマージアーク溶接方法、並びにこの溶接方法に用いられる支持フラックス及び裏当てフラックスに関する。 The present invention relates to a single-sided submerged arc welding method for welding to steel plates from one side, as well as a support flux and a backing flux used in this welding method.
鋼板に対して片面側から溶接する片面サブマージアーク溶接は、板継溶接として、造船を中心に広い分野に適用されている高能率の溶接施工法である。このような施工法においては、良好な裏ビードを得るために、鋼板に形成された開先の裏面側に裏当てフラックスを配置する方法が適用されている。 Single-sided submerged arc welding, which involves welding from one side of a steel plate, is a highly efficient welding method that is used in a wide range of fields, primarily in shipbuilding, as a plate joint welding. In this type of welding method, a backing flux is placed on the back side of the groove formed in the steel plate to obtain a good back bead.
例えば、特許文献1には、フラックス原料及び熱硬化性樹脂を有し、嵩密度が1.20乃至1.45(g/cm3)である片面溶接用溶融型裏当てフラックスが開示されている。また、フラックス原料は、フラックス原料全重量あたり、CaF2:5.0乃至20.0重量%、ZrO2:5.0乃至25.0重量%、MgO:20.0乃至40.0重量%、SiO2:30.0乃至50.0重量%、TiO2:1.0乃至5.0重量%、MnO:0.5乃至5.0重量%、CaO:0.3乃至5.0重量%及びAl2O3:0.3乃至5.0重量%を含有し、残部が総量で1重量%以下の微量成分及び不可避的不純物からなるものであることが記載されている。
さらに、CaF2、ZrO2、TiO2、MnOの含有量を重量%で、夫々、[CaF2]、[ZrO2]、[TiO2]、[MnO]としたとき、数式A=([CaF2]+[ZrO2])/([TiO2]+[MnO])によって算出されるAが、2.0乃至9.0重量%であり、上記熱硬化性樹脂は、裏当てフラックス全重量あたり、0.5乃至15重量%含有されていることが記載されている。
For example, Patent Document 1 discloses a fused backing flux for one-sided welding, which contains flux raw materials and a thermosetting resin and has a bulk density of 1.20 to 1.45 (g/cm 3 ). The patent document also describes that the flux raw materials contain, based on the total weight of the flux raw materials, 5.0 to 20.0 wt % of CaF 2 , 5.0 to 25.0 wt % of ZrO 2 , 20.0 to 40.0 wt % of MgO, 30.0 to 50.0 wt % of SiO 2 , 1.0 to 5.0 wt % of TiO 2 , 0.5 to 5.0 wt % of MnO, 0.3 to 5.0 wt % of CaO, and 0.3 to 5.0 wt % of Al 2 O 3 , with the balance consisting of trace components and unavoidable impurities totaling 1 wt % or less.
Furthermore, when the contents of CaF2 , ZrO2 , TiO2 , and MnO are expressed in weight percent as [ CaF2 ], [ ZrO2 ], [ TiO2 ], and [MnO], respectively, the formula A = ([ CaF2 ] + [ ZrO2 ])/([ TiO2 ] + [MnO]) is calculated to be 2.0 to 9.0 weight percent, and the thermosetting resin is contained in an amount of 0.5 to 15 weight percent based on the total weight of the backing flux.
しかしながら、近年は効率化及び強度の向上を目的として、溶接対象の鋼板が厚板化しており、厚板になるほど入熱を大きくする必要がある。そのため、熱影響によって、裏ビードの高さが不安定になる傾向がある。
上記特許文献1に記載の裏当てフラックスを使用しても、厚板の鋼板を溶接対象とする場合には、十分に良好な裏ビード形状を得ることが困難であり、より一層安定した裏ビード高を得ることができる溶接方法について、要求が高まっている。
However, in recent years, the steel plates to be welded have become thicker in order to improve efficiency and strength, and the thicker the plate, the greater the heat input required, which tends to cause instability in the back bead height due to the effects of heat.
Even when the backing flux described in Patent Document 1 is used, it is difficult to obtain a sufficiently good back bead shape when welding thick steel plates, and there is an increasing demand for a welding method that can obtain a more stable back bead height.
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、厚板を溶接する場合であっても、裏ビードの高さが安定しており、良好な裏ビード外観を得ることができる片面サブマージアーク溶接方法、支持フラックス及び裏当てフラックスを提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of these issues, and aims to provide a single-sided submerged arc welding method, support flux, and backing flux that can achieve a stable back bead height and a good back bead appearance, even when welding thick plates.
本発明者らは、安定した裏ビードの高さ及び良好な裏ビード外観を得るための片面サブマージアーク溶接方法について、鋭意検討を行った。その結果、従来使用していた裏当てフラックスを2層構造とし、上層として溶融しやすい樹脂付きフラックスを使用し、下層として溶融しにくいか、多少溶融しても溶融スラグの粘性が高い樹脂付きフラックスを使用することにより、上記課題を解決することができることを見出した。
本発明は、これらの知見に基づいてなされたものである。
The inventors of the present invention have conducted extensive research into a single-side submerged arc welding method for obtaining a stable back bead height and a good back bead appearance. As a result, they have found that the above-mentioned problems can be solved by using a two-layer structure instead of the conventional backing flux, in which an easily melting resin-coated flux is used as the upper layer and a resin-coated flux that is difficult to melt or, even if it melts to some extent, produces a highly viscous molten slag as the lower layer.
The present invention was made based on these findings.
本発明の上記目的は、片面サブマージアーク溶接方法に係る下記[1]の構成により達成される。 The above object of the present invention is achieved by the following configuration [1] relating to a single-sided submerged arc welding method.
[1] 一対の鋼板を突合せて開先を構成し、前記開先の裏面側に裏当てフラックスを接触させて配置し、前記開先の表面側から溶接を行う片面サブマージアーク溶接方法であって、
前記裏当てフラックスは、上層を構成するスラグ形成フラックスと、下層を構成する支持フラックスと、を有し、
前記スラグ形成フラックス及び前記支持フラックスには、いずれも樹脂が含有されており、
前記スラグ形成フラックスは、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上の合計の含有量が43質量%未満(0%を含む)であり、
前記支持フラックスは、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上を合計で43質量%以上を含有する、片面サブマージアーク溶接方法。
[1] A single-sided submerged arc welding method in which a pair of steel plates are butted together to form a groove, a backing flux is placed in contact with the back side of the groove, and welding is performed from the front side of the groove,
The backing flux has a slag-forming flux constituting an upper layer and a supporting flux constituting a lower layer,
Both the slag-forming flux and the supporting flux contain a resin,
The slag-forming flux contains one or more of an acidic oxide having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element, and an amphoteric oxide having a melting point of 2000°C or higher and containing only one metal element in a total content of less than 43% by mass (including 0%);
a supporting flux containing 43 mass% or more in total of one or more of an acidic oxide having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element, and an amphoteric oxide having a melting point of 2000°C or higher and containing only one metal element.
また、片面サブマージアーク溶接方法に係る本発明の好ましい実施形態は、以下の[2]~[8]に関する。 Furthermore, preferred embodiments of the present invention relating to the one-sided submerged arc welding method relate to the following [2] to [8].
[2] 前記スラグ形成フラックス全質量に対して、粒径が400μm以上であるスラグ形成フラックスの総量をFU400(質量%)とし、粒径が212μm以下であるスラグ形成フラックスの総量をFU212(質量%)とする場合に、
FU400/FU212により算出される値が0.30以下であり、
前記支持フラックス全質量に対して、粒径が400μm以上である支持フラックスの総量をFL400(質量%)とし、粒径が212μm以下である支持フラックスの総量をFL212(質量%)とする場合に、
FL400/FL212により算出される値が0.50以上3.80以下である、[1]に記載の片面サブマージアーク溶接方法。
[2] When the total amount of slag-forming fluxes having a particle size of 400 μm or more is F U400 (mass%) and the total amount of slag-forming fluxes having a particle size of 212 μm or less is F U212 (mass%),
The value calculated by F U400 /F U212 is 0.30 or less,
When the total amount of the supporting flux having a particle size of 400 μm or more is F L400 (mass%) and the total amount of the supporting flux having a particle size of 212 μm or less is F L212 (mass%) relative to the total mass of the supporting flux,
The single-side submerged arc welding method according to [1], wherein the value calculated by F L400 /F L212 is 0.50 or more and 3.80 or less.
[3] 前記スラグ形成フラックスは、スラグ形成フラックス全質量に対して、樹脂を1.0質量%以上5.0質量%以下含有する、[1]又は[2]に記載の片面サブマージアーク溶接方法。 [3] The single-sided submerged arc welding method described in [1] or [2], wherein the slag-forming flux contains 1.0 mass% or more and 5.0 mass% or less of resin based on the total mass of the slag-forming flux.
[4] 前記支持フラックスは、支持フラックス全質量に対して、樹脂を1.0質量%以上5.0質量%以下含有する、[1]~[3]のいずれか1つに記載の片面サブマージアーク溶接方法。 [4] A single-sided submerged arc welding method according to any one of [1] to [3], wherein the supporting flux contains 1.0 mass% or more and 5.0 mass% or less of resin relative to the total mass of the supporting flux.
[5] 前記鋼板の板厚方向に平行な方向における前記上層の厚さは、1mm以上7mm以下であり、
前記鋼板の板厚方向に平行な方向における前記下層の厚さは、3mm以上20mm以下である、[1]~[4]のいずれか1つに記載の片面サブマージアーク溶接方法。
[5] The thickness of the upper layer in a direction parallel to the thickness direction of the steel plate is 1 mm or more and 7 mm or less,
The single-sided submerged arc welding method according to any one of [1] to [4], wherein the thickness of the lower layer in a direction parallel to the plate thickness direction of the steel plate is 3 mm or more and 20 mm or less.
[6] フラックスバッキング法を用いる、[1]~[5]のいずれか1つに記載の片面サブマージアーク溶接方法。 [6] A single-sided submerged arc welding method described in any one of [1] to [5], using a flux backing method.
[7] 前記鋼板の板厚は、20mm超である、[1]~[6]のいずれか1つに記載の片面サブマージアーク溶接方法。 [7] A single-sided submerged arc welding method according to any one of [1] to [6], wherein the thickness of the steel plate is greater than 20 mm.
[8] 支持フラックス全質量に対して、粒径が850μm以上である支持フラックスの総量は、18質量%以下である、[1]~[7]のいずれか1つに記載の片面サブマージアーク溶接方法。 [8] A single-sided submerged arc welding method according to any one of [1] to [7], wherein the total amount of support flux having a particle size of 850 μm or more is 18 mass% or less relative to the total mass of the support flux.
本発明の上記目的は、支持フラックスに係る下記[9]の構成により達成される。 The above object of the present invention is achieved by the following configuration [9] related to the supporting flux.
[9] 一対の鋼板を略水平に突合せて開先を構成し、前記開先の上側から溶接を行う片面サブマージアーク溶接方法に用いられ、前記開先の裏面側に配置される、上層及び下層を有する裏当てフラックスのうち、前記上層を構成するスラグ形成フラックスの下側に配置され、前記スラグ形成フラックスを支持する支持フラックスであって、
樹脂が含有されており、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上の合計の含有量が43質量%未満であるスラグ形成フラックスの下側に配置され、
樹脂が含有されており、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上を合計で43質量%以上を含有する、支持フラックス。
[9] A support flux used in a one-sided submerged arc welding method in which a pair of steel plates are butted together substantially horizontally to form a groove and welding is performed from the upper side of the groove, the support flux being arranged below the slag-forming flux constituting the upper layer of a backing flux having an upper layer and a lower layer arranged on the back side of the groove, and supporting the slag-forming flux,
The slag-forming flux contains a resin and is disposed below a slag-forming flux containing one or more of an acidic oxide having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element and an amphoteric oxide having a melting point of 2000°C or higher and containing only one metal element in a total content of less than 43 mass%;
A supporting flux containing a resin and containing a total of 43 mass% or more of one or more of an acidic oxide having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element and an amphoteric oxide having a melting point of 2000°C or higher and containing only one metal element.
本発明の上記目的は、裏当てフラックスに係る下記[10]の構成により達成される。 The above object of the present invention is achieved by the following configuration [10] related to backing flux.
[10] 一対の鋼板を略水平に突合せて開先を構成し、前記開先の上側から溶接を行う片面サブマージアーク溶接方法に用いられ、前記開先の裏面側に配置される裏当てフラックスであって、
前記開先の裏面側に接触させて配置されるスラグ形成フラックスと、前記スラグ形成フラックスの下側に配置される支持フラックスとを有し、
前記スラグ形成フラックス及び前記支持フラックスには、いずれも樹脂が含有されており、
前記スラグ形成フラックスは、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上の合計の含有量が43質量%未満であり、
前記支持フラックスは、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上を合計で43質量%以上を含有する、裏当てフラックス。
[10] A backing flux used in a one-sided submerged arc welding method in which a pair of steel plates are butted together substantially horizontally to form a groove and welding is performed from the upper side of the groove, and the backing flux is placed on the back side of the groove,
A slag-forming flux is disposed in contact with the back surface side of the groove, and a supporting flux is disposed below the slag-forming flux,
Both the slag-forming flux and the supporting flux contain a resin,
The slag-forming flux contains one or more of an acidic oxide having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element and an amphoteric oxide having a melting point of 2000°C or higher and containing only one metal element in a total content of less than 43 mass%;
The supporting flux is a backing flux containing one or more of an acidic oxide having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element, and an amphoteric oxide having a melting point of 2000°C or higher and containing only one metal element, in a total amount of 43 mass% or more.
本発明によれば、厚板を溶接する場合であっても、裏ビードの高さが安定しており、良好な裏ビード外観を得ることができる片面サブマージアーク溶接方法、支持フラックス及び裏当てフラックスを提供することができる。 The present invention provides a single-sided submerged arc welding method, support flux, and backing flux that can achieve a stable back bead height and a good back bead appearance, even when welding thick plates.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施することができる。 Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below, and can be modified and implemented as desired without departing from the spirit and scope of the present invention.
[片面サブマージアーク溶接方法]
図1は、本発明の実施形態に係る片面サブマージアーク溶接方法を模式的に示す断面図である。まず、一対の鋼板1a、1bを略水平に突合せて開先を構成し、開先の裏面側に裏当てフラックス10を接触させて配置する。
本実施形態においては、裏当てフラックス10は、上層を構成するスラグ形成フラックス2と、下層を構成する支持フラックス3と、により構成されている。
[Single-sided submerged arc welding method]
1 is a cross-sectional view schematically illustrating a single-sided submerged arc welding method according to an embodiment of the present invention. First, a pair of steel plates 1a and 1b are butted together horizontally to form a groove, and backing flux 10 is placed in contact with the back side of the groove.
In this embodiment, the backing flux 10 is composed of a slag-forming flux 2 constituting an upper layer and a supporting flux 3 constituting a lower layer.
下層を構成する支持フラックス3は、溶融しにくいか、多少溶融しても溶融スラグの粘性が高いフラックスであり、樹脂が含有されている。また、上層を構成するスラグ形成フラックス2は、下層を構成する支持フラックス3と比較して溶融しやすいフラックスであり、支持フラックス3と同様に樹脂が含有されている。支持フラックス3及びスラグ形成フラックス2については、後に詳述する。 The supporting flux 3 that makes up the lower layer is a flux that is difficult to melt or, even if it does melt somewhat, produces a highly viscous molten slag, and contains resin. The slag-forming flux 2 that makes up the upper layer is a flux that melts more easily than the supporting flux 3 that makes up the lower layer, and, like supporting flux 3, contains resin. Supporting flux 3 and slag-forming flux 2 will be described in more detail below.
さらに、裏当てフラックス10の下には下敷きフラックス4を配置するとともに、開先に、表フラックス(図示せず)を散布する。
その後、開先の上側から表フラックスの中に向けて溶接ワイヤを送給し、鋼板1a、1bと溶接ワイヤとの間にアークを発生させる。
Furthermore, underlay flux 4 is placed under backing flux 10, and top flux (not shown) is sprayed onto the groove.
Thereafter, a welding wire is fed from the upper side of the groove into the front flux, and an arc is generated between the steel plates 1a, 1b and the welding wire.
このとき、裏当てフラックス10において、溶融金属の熱の影響を受ける領域は熱分解されて溶融スラグとなり、この溶融スラグが、溶接裏面側の溶融金属を覆う。その後、溶融金属及び溶融スラグが冷却されて固まることにより、溶接金属5及びスラグ6が形成される。 At this time, the area of the backing flux 10 that is affected by the heat of the molten metal is thermally decomposed into molten slag, which covers the molten metal on the back side of the weld. The molten metal and molten slag then cool and solidify, forming the weld metal 5 and slag 6.
ここで、本実施形態との比較のため、従来の裏当てフラックスを用いた片面サブマージアーク溶接方法を、図面を参照して説明する。
図2は、従来の裏当てフラックスを用いた片面サブマージアーク溶接方法を模式的に示す断面図である。図2に示すように、一対の鋼板11a、11bを略水平に突合せて開先を構成し、開先の裏面側に裏当てフラックス12を接触させて配置する。
さらに、裏当てフラックス12の下には下敷きフラックス14を配置するとともに、開先に、表フラックス(図示せず)を散布する。
その後、開先に散布された表フラックスの中に溶接ワイヤを送給し、鋼板1a、1bと溶接ワイヤとの間にアークを発生させることにより、片面サブマージアーク溶接を実施する。
For comparison with this embodiment, a conventional one-side submerged arc welding method using backing flux will now be described with reference to the drawings.
A conventional single-sided submerged arc welding method using backing flux is shown in Fig. 2. As shown in Fig. 2, a pair of steel plates 11a and 11b are butted together horizontally to form a groove, and backing flux 12 is placed in contact with the back side of the groove.
Furthermore, an underlay flux 14 is placed under the backing flux 12, and a top flux (not shown) is sprayed on the groove.
Thereafter, a welding wire is fed into the surface flux scattered in the groove, and an arc is generated between the steel plates 1a, 1b and the welding wire, thereby performing one-side submerged arc welding.
このように、従来の溶接方法においても、裏当てフラックスにおいて、溶融金属等の熱の影響を受ける領域が溶融スラグとなり、また、溶融金属及び溶融スラグが冷却され、溶接金属15及びスラグ16が形成される。 In this way, even in conventional welding methods, the area of the backing flux that is affected by the heat of the molten metal becomes molten slag, and the molten metal and molten slag cool, forming weld metal 15 and slag 16.
しかしながら、従来の溶接方法を用いて、厚板の鋼板11a、11bに対して溶接を実施する場合に、大入熱溶接とする必要があるため、裏当てフラックス12が大量に溶融して、溶融スラグの生成量が増えてしまう。その結果、裏当てフラックス12が溶融した空間に溶融金属が流れ込み、裏ビード15aの高さが所望の高さを超えることになり、また、裏ビード15aの高さが不安定になる傾向がある。
また、溶融スラグの生成量の増加を抑制するために、溶融しにくい裏当てフラックス12を使用する場合、裏当てフラックス12があまり溶融せずに、溶融スラグも少量しか生成されないことになる。したがって、溶融金属が流れ込む空間ができず、裏ビード15aが十分に形成されないことや、裏面の開先が溶けずに融合不良が発生すること、裏ビード15aの外観が不良となること等の問題点が発生する。
However, when welding thick steel plates 11a and 11b using conventional welding methods, a large heat input is required, which causes a large amount of melted backing flux 12 and increases the amount of molten slag produced. As a result, molten metal flows into the space where the backing flux 12 is melted, causing the height of the back bead 15a to exceed the desired height and making the height of the back bead 15a unstable.
Furthermore, if a backing flux 12 that is difficult to melt is used to suppress the increase in the amount of molten slag produced, the backing flux 12 will not melt very much, and only a small amount of molten slag will be produced. As a result, there will be no space for the molten metal to flow into, which will result in problems such as an insufficient formation of the back bead 15a, a lack of melting of the back groove, incomplete fusion, and a poor appearance of the back bead 15a.
一方、図1に示す本実施形態に係る溶接方法によると、裏ビード5aの外観を良好にするためのスラグ形成フラックスと、裏ビード5aの高さを一定に保つための支持フラックスとの2種類のフラックスを使用しているため、良好な裏ビード外観と安定した裏ビード高さとを得ることができる。 On the other hand, the welding method according to this embodiment shown in Figure 1 uses two types of flux: a slag-forming flux to improve the appearance of the back bead 5a, and a support flux to keep the height of the back bead 5a constant, thereby achieving a good back bead appearance and a stable back bead height.
本発明において、鋼板1a、1bの裏面側に裏当てフラックス10を接触させて配置する方法としては、特に限定されない。例えば、以下に示すフラックスバッキング法及びカッパーバッキング法を使用することができる。 In the present invention, there are no particular limitations on the method for placing the backing flux 10 in contact with the backside of the steel sheets 1a and 1b. For example, the flux backing method and copper backing method described below can be used.
図3は、フラックスバッキング法により本実施形態に係る片面サブマージアーク溶接を実施する様子を示す模式図である。なお、図3において、図1と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略又は簡略化する。
図3に示すように、一対の鋼板1a、1bを略水平に配置して開先を構成し、この開先の下側に、スラグ形成フラックス2及び支持フラックス3からなる裏当てフラックス10を配置する。裏当てフラックス10は、不定形の袋状容器8に充填された下敷きフラックス4を介してエアホース20内の気体の圧力によって、鋼板1a、1bの裏面側に押圧される。
なお、エアホース20及び袋状容器8に充填された下敷きフラックス4は、上面側が解放された金属ケース9に収納されている。
3 is a schematic diagram showing how one-sided submerged arc welding according to this embodiment is performed using the flux backing method. In FIG. 3, parts that are the same as or equivalent to those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and their description will be omitted or simplified.
As shown in Figure 3, a pair of steel plates 1a, 1b are arranged approximately horizontally to form a groove, and a backing flux 10 consisting of a slag-forming flux 2 and a supporting flux 3 is placed below the groove. The backing flux 10 is pressed against the backsides of the steel plates 1a, 1b by the pressure of gas in an air hose 20 via an underlay flux 4 filled in an irregular bag-like container 8.
The air hose 20 and the underlay flux 4 filled in the bag-shaped container 8 are housed in a metal case 9 with an open top.
このように、フラックスバッキング法を使用すると、エアホース20によって、スラグ形成フラックス2及び支持フラックス3を所定の位置に保持することができるとともに、これらを確実に鋼板1a、1bの裏面側に押圧することができる。 In this way, using the flux backing method, the air hose 20 can hold the slag-forming flux 2 and supporting flux 3 in place and reliably press them against the backside of the steel plates 1a and 1b.
鋼板1a、1bの裏面側に裏当てフラックス10を接触させて配置する方法として、他に、カッパーバッキング法を使用することもできる。
図示は省略するが、カッパーバッキング法は、図3に示すフラックスバッキング法における下敷きフラックスを銅板に代えて、裏当てフラックス10を鋼板1a、1bの裏面側に押圧し、溶接を実施する方法である。
As another method for placing the backing flux 10 in contact with the backside of the steel sheets 1a and 1b, a copper backing method can also be used.
Although not shown in the figures, the copper backing method is a method in which the underlying flux in the flux backing method shown in Figure 3 is replaced with a copper plate, and the backing flux 10 is pressed against the back side of the steel sheets 1a and 1b to perform welding.
フラックスのみを用いるフラックスバッキング法は、鋼板の板厚差がある場合や、目違いがある場合であっても、鋼板裏面側に生じる段差に沿って、裏当てフラックス及び下敷きフラックスを配置することができるため、鋼板の板厚差や目違いの有無にかかわらず、溶接することが可能であるという利点を有する。
一方、上記フラックスカッパーバッキング法は、裏当てフラックスの下に銅板を配置しているため、裏ビードの高さを安定させやすいという利点を有する。
The flux backing method, which uses only flux, has the advantage that even when there is a difference in thickness of the steel sheet or an unevenness, the backing flux and the underlay flux can be arranged along the step that occurs on the back surface of the steel sheet, and therefore welding is possible regardless of whether there is a difference in thickness of the steel sheet or an unevenness.
On the other hand, the flux copper backing method has the advantage that the height of the back bead can be easily stabilized because a copper plate is placed under the backing flux.
本実施形態に係る片面サブマージアーク溶接方法によると、裏当てフラックス10として、上層のスラグ形成フラックス2と下層の支持フラックス3とを積層しており、支持フラックス3により溶融金属を押さえることができる。したがって、銅板を使用することなく、裏ビードの高さを安定させることができる。
また、フラックスバッキング法を使用することにより、鋼板の板厚差がある場合や、目違いがある場合であっても、裏ビード高さを安定させつつ、良好な裏ビード外観を得ることができる。
このため、本実施形態において、フラックスバッキング法を適用すると、フラックスバッキング法とカッパーバッキング法の両者の利点を同時に得ることができるため、特に好適である。
In the single-side submerged arc welding method according to this embodiment, the backing flux 10 is made up of an upper layer of slag-forming flux 2 and a lower layer of supporting flux 3, and the molten metal can be held down by the supporting flux 3. Therefore, the height of the back bead can be stabilized without using a copper plate.
Furthermore, by using the flux backing method, it is possible to stabilize the back bead height and obtain a good back bead appearance even when there are differences in the thickness of the steel plate or when there are misalignments.
Therefore, in this embodiment, the application of the flux backing method is particularly preferable because it is possible to obtain the advantages of both the flux backing method and the copper backing method at the same time.
本実施形態に係る片面サブマージアーク溶接方法において、特定の裏当てフラックス10を使用すること以外の溶接条件については特に制限されず、通常の片面サブマージアーク溶接方法における条件を使用することができる。電極については、1電極で実施する方法、2電極以上の多電極で実施する方法のいずれも選択することができる。 In the single-sided submerged arc welding method according to this embodiment, there are no particular restrictions on the welding conditions other than the use of the specific backing flux 10, and the conditions used in ordinary single-sided submerged arc welding methods can be used. Regarding the electrode, either a method using a single electrode or a method using two or more electrodes can be selected.
以下、裏当てフラックス10、並びに裏当てフラックス10を構成するスラグ形成フラックス2及び支持フラックス3等について、さらに詳細に説明する。 The backing flux 10, as well as the slag-forming flux 2 and supporting flux 3 that make up the backing flux 10, will be described in more detail below.
[1.裏当てフラックス]
裏当てフラックス10は、上層を構成するスラグ形成フラックス2と、下層を構成する支持フラックス3と、を有する。本実施形態において、スラグ形成フラックス2は、開先の裏面側に接触させて配置され、支持フラックス3は、スラグ形成フラックス2の下側に接触させて配置されていればよく、例えば、支持フラックス3の下側には、他の機能を有するフラックスを配置してもよい。
[1. Backing Flux]
The backing flux 10 has a slag-forming flux 2 constituting an upper layer and a supporting flux 3 constituting a lower layer. In this embodiment, the slag-forming flux 2 is disposed in contact with the back surface side of the groove, and the supporting flux 3 is disposed in contact with the lower side of the slag-forming flux 2. For example, a flux having another function may be disposed below the supporting flux 3.
〔1-1.支持フラックス〕
下層の支持フラックスには安定した裏ビードの高さを得られるようにする効果が求められる。安定した高さの裏ビードを得ることができるようにするためには、支持フラックス自体が溶融しにくいこと、又は、支持フラックスが多少溶融したとしても溶融スラグの粘性が高いことが重要であると考えた。溶融スラグの粘性が高ければ、溶融スラグが支持フラックス3を構成する下層の下方まで深く入り込むことはなく、下層の上端で留まってスラグ化すると想定した。
[1-1. Supporting Flux]
The supporting flux in the lower layer is required to have the effect of obtaining a stable back bead height. In order to obtain a back bead of stable height, it is considered important that the supporting flux itself is difficult to melt, or that even if the supporting flux melts to some extent, the viscosity of the molten slag is high. It was assumed that if the viscosity of the molten slag is high, it will not penetrate deep below the lower layer constituting the supporting flux 3, but will remain at the top of the lower layer and turn into slag.
そこで、本発明者らが種々検討した結果、粘性及び融点に着目し、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物や、融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物が、支持フラックスに求められる要求を満たす物質として有力であると考えた。
すなわち、本発明者らは、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上の含有量の合計を43質量%以上に調整した支持フラックスを用いることにより、安定した高さの裏ビードを得ることができることを見出した。
Therefore, after extensive investigations, the inventors focused on viscosity and melting point and concluded that acidic oxides with melting points of 1600°C or higher and containing only one metal element, and amphoteric oxides with melting points of 2000°C or higher and containing only one metal element, are promising materials that meet the requirements for a support flux.
That is, the inventors have found that a back bead with a stable height can be obtained by using a support flux in which the total content of one or more of an acidic oxide having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element and an amphoteric oxide having a melting point of 2000°C or higher and containing only one metal element is adjusted to 43 mass% or more.
本実施形態においては、支持フラックス中に、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上を合計で43質量%以上含有させる。これにより、安定した裏ビードの高さを得ることができる。融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物としては、例えばSiO2を用いることが好ましい。融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物としては、例えばAl2O3、ZrO2を用いることが好ましい。 In this embodiment, the support flux contains a total of 43 mass% or more of one or more of the following: an acidic oxide having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element; and an amphoteric oxide having a melting point of 2000°C or higher and containing only one metal element. This allows for a stable back bead height. As the acidic oxide having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element, it is preferable to use SiO2 , for example. As the amphoteric oxide having a melting point of 2000°C or higher and containing only one metal element, it is preferable to use Al2O3 or ZrO2 , for example.
支持フラックスの残部は特に限定されず、融点が1600℃未満かつ金属元素を1種のみ含む化合物、融点が1600℃未満かつ複数の金属元素を含む複合化合物、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む塩基性酸化物、融点が1600℃以上2000℃未満かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物、融点が1600℃以上かつ複数の金属元素を含む複合化合物、Fe、Si、Mn、Ti等の1種又は2種以上の金属粉、不可避的不純物を含んでもよい。 The remainder of the support flux is not particularly limited and may include compounds having a melting point below 1600°C and containing only one metal element, composite compounds having a melting point below 1600°C and containing multiple metal elements, basic oxides having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element, amphoteric oxides having a melting point of 1600°C or higher but less than 2000°C and containing only one metal element, composite compounds having a melting point of 1600°C or higher and containing multiple metal elements, powders of one or more metals such as Fe, Si, Mn, and Ti, and unavoidable impurities.
融点が1600℃未満かつ金属元素を1種のみ含む化合物は、例えば、CaF2、MnO2、Na2O、K2O、FeO、Fe2O3である。融点が1600℃未満かつ複数の金属元素を含む複合化合物は、例えば、CaO-MgO-SiO2系の溶融フラックスである。融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む塩基性酸化物は、例えば、MgO、CaO、BaO、MnOである。融点が1600℃以上2000℃未満かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物は、例えば、TiO2である。融点が1600℃以上かつ複数の金属元素を含む複合化合物は、例えば、BaTiO3、CaTiO3、MgAl2O4である。 Examples of compounds having a melting point of less than 1600°C and containing only one metal element include CaF2 , MnO2 , Na2O , K2O , FeO, and Fe2O3 . Examples of composite compounds having a melting point of less than 1600°C and containing multiple metal elements include CaO-MgO- SiO2 molten fluxes. Examples of basic oxides having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element include MgO, CaO, BaO, and MnO. Examples of amphoteric oxides having a melting point of 1600°C or higher and lower than 2000°C and containing only one metal element include TiO2 . Examples of composite compounds having a melting point of 1600° C or higher and containing multiple metal elements include BaTiO3 , CaTiO3 , and MgAl2O4 .
融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上の含有量の合計が43質量%未満であると、支持フラックス3が溶融しやすくなり、溶融スラグの粘性も低下するため、後述するスラグ形成フラックスにより生成された溶融スラグ及び溶融金属を、支持フラックス3(下層)の上端でせき止めることができない。その結果、溶融スラグ及び溶融金属が、支持フラックス3層の中間あるいは下方まで入り込むことがあり、裏ビード5aの高さが不安定となる。 If the total content of one or more of the acidic oxides containing only one metal element and having a melting point of 1600°C or higher and amphoteric oxides containing only one metal element and having a melting point of 2000°C or higher is less than 43 mass%, the supporting flux 3 melts more easily and the viscosity of the molten slag decreases. As a result, the molten slag and molten metal generated by the slag-forming flux (described below) cannot be contained at the top of the supporting flux 3 (lower layer). As a result, the molten slag and molten metal may penetrate into the middle or lower part of the supporting flux 3 layer, causing the height of the back bead 5a to become unstable.
したがって、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上の含有量の合計は43質量%以上とし、55質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく80質量%以上であることがさらに好ましい。また、これらの含有量の合計は、90質量%以上であっても、93質量%以上であっても、95質量%以上であってもよい。上限は100質量%とするが、好ましくは99質量%以下、より好ましくは97質量%以下である。なお、支持フラックス3には、樹脂が含有されている。 Therefore, the total content of one or more of the acidic oxides having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element and the amphoteric oxides having a melting point of 2000°C or higher and containing only one metal element is 43% by mass or more, preferably 55% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and even more preferably 80% by mass or more. The total content may be 90% by mass or more, 93% by mass or more, or 95% by mass or more. The upper limit is 100% by mass, but is preferably 99% by mass or less, and more preferably 97% by mass or less. The supporting flux 3 contains a resin.
融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物は、フラックス中での形態について特に限定されない。酸性酸化物単体を粉砕したものや、酸性酸化物を含む鉱石原料をフラックスとして用いたものでもよい。同様に、融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物も、フラックス中での形態について特に限定されない。両性酸化物単体を粉砕したものや、両性酸化物を含む鉱石原料をフラックスとして用いたものでもよい。 There are no particular restrictions on the form of acidic oxides in the flux that have a melting point of 1600°C or higher and contain only one metal element. They may be crushed from the acidic oxide alone, or from a mineral ore containing the acidic oxide. Similarly, there are no particular restrictions on the form of amphoteric oxides in the flux that have a melting point of 2000°C or higher and contain only one metal element. They may be crushed from the amphoteric oxide alone, or from a mineral ore containing the amphoteric oxide.
ここで、本実施形態における酸性酸化物、両性酸化物及び複合酸化物について、より詳細に説明する。
酸化物はその反応性によって3つのタイプに分類されており、塩基と反応する酸性酸化物、酸と反応する塩基性酸化物、酸・塩基両方と反応する両性酸化物がある。金属元素を1種のみ含む酸性酸化物としては、例えばSiO2、MoO3、V2O5等が挙げられ、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物としては、SiO2等が挙げられる。
Here, the acidic oxide, amphoteric oxide, and composite oxide in this embodiment will be described in more detail.
Oxides are classified into three types based on their reactivity: acidic oxides that react with bases, basic oxides that react with acids, and amphoteric oxides that react with both acids and bases. Examples of acidic oxides containing only one metal element include SiO2 , MoO3 , and V2O5 , while examples of acidic oxides with a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element include SiO2 .
金属元素を1種のみ含む両性酸化物としては、Al2O3、TiO2、B2O3、ZrO2、Fe2O3、Cr2O3等が挙げられ、融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物としては、Al2O3、ZrO2、Cr2O3等が挙げられる。
複合酸化物は複合化合物の一種である。複合酸化物は、複数の金属元素と酸素Oからなる酸化物をいう。例えば、CaO-MgO-SiO2系の溶融フラックスは複合酸化物である。
Examples of amphoteric oxides containing only one metal element include Al 2 O 3 , TiO 2 , B 2 O 3 , ZrO 2 , Fe 2 O 3 , and Cr 2 O 3 . Examples of amphoteric oxides having a melting point of 2000°C or higher and containing only one metal element include Al 2 O 3 , ZrO 2 , and Cr 2 O 3 .
A composite oxide is a type of composite compound. A composite oxide is an oxide made up of multiple metal elements and oxygen (O). For example, a CaO-MgO- SiO2 molten flux is a composite oxide.
(支持フラックスにより構成される下層の厚さ:3mm以上20mm以下)
本実施形態においては、上記支持フラックスにより形成される溶融スラグの融点が比較的高いものとなるため、裏ビードの高さが高くなりすぎないように制御することができる。
支持フラックスにより構成される下層の厚さが3mm以上であれば、裏ビードの高さを安定させることができる。したがって、下層の厚さは3mm以上とすることが好ましい。
一方、下層の厚さは特に限定されないが、実用上、20mm以下とすることが好ましい。なお、下層の厚さとは、鋼板の板厚方向に平行な方向における厚さを示す。
(Thickness of the lower layer made of supporting flux: 3 mm or more and 20 mm or less)
In this embodiment, the melting point of the molten slag formed by the supporting flux is relatively high, so that the height of the back bead can be controlled so that it does not become too high.
If the thickness of the lower layer made of the supporting flux is 3 mm or more, the height of the back bead can be stabilized, and therefore, the thickness of the lower layer is preferably 3 mm or more.
On the other hand, the thickness of the lower layer is not particularly limited, but is preferably 20 mm or less in practical use. The thickness of the lower layer refers to the thickness in a direction parallel to the thickness direction of the steel sheet.
<1-1-1.支持フラックスに含有されている樹脂>
本実施形態において、支持フラックス3は、その表面に樹脂を有する。この樹脂としては、熱硬化性樹脂が含まれたものであり、熱により一旦溶融した後に硬化する特性を有しているものであればよい。支持フラックスがこのような樹脂を有していると、溶接トーチの溶接進行方向側において、溶融金属や溶融スラグの熱により溶融した樹脂は、その後に硬化し、支持フラックス3同士を接着させる。その結果、支持フラックス3の流動性を低下させ、溶融金属の流動性を低下させることができる。特に、支持フラックス3に含有された樹脂は、溶接方向に対して縦方向、すなわち上下方向の溶融金属の流動性を低下させることができる。したがって、支持フラックス3に樹脂が含有されていることにより、裏ビード5aの高さを一定に保つことができる。
<1-1-1. Resin contained in supporting flux>
In this embodiment, the supporting flux 3 has a resin on its surface. This resin may contain a thermosetting resin and have the property of melting once and then hardening due to heat. When the supporting flux contains such a resin, the resin melts due to the heat of the molten metal or molten slag on the welding direction side of the welding torch, then hardens, bonding the supporting fluxes 3 together. As a result, the fluidity of the supporting flux 3 can be reduced, and the fluidity of the molten metal can be reduced. In particular, the resin contained in the supporting flux 3 can reduce the fluidity of the molten metal in the vertical direction, i.e., the vertical direction, relative to the welding direction. Therefore, the resin contained in the supporting flux 3 can maintain a constant height of the back bead 5a.
樹脂の種類として、具体的には、フェノール系樹脂、フラン系樹脂、エポキシ樹脂、尿素系樹脂、キシレン系樹脂等を用いることができる。
また、上記のような支持フラックスを得る方法としては、原料となるフラックスと上記樹脂とを、エタノール、メタノール、アセトン等の溶媒と共に添加、混練した後、樹脂の溶融温度以下で乾燥する方法が挙げられる。なお、支持フラックスとしては、原料となるフラックスに樹脂がコーティングされたフラックスを使用することができるが、樹脂は原料となるフラックスの全表面にコーティングされている必要はなく、表面の少なくとも一部に付着されていればよい。
Specific examples of the resin that can be used include phenol-based resins, furan-based resins, epoxy resins, urea-based resins, and xylene-based resins.
In addition, a method for obtaining the above-mentioned supporting flux includes adding the raw material flux and the above-mentioned resin together with a solvent such as ethanol, methanol, or acetone, kneading them, and then drying them at a temperature below the melting point of the resin. Note that, as the supporting flux, a flux in which the raw material flux is coated with a resin can be used, but it is not necessary for the resin to coat the entire surface of the raw material flux, as long as it is attached to at least a part of the surface.
(樹脂の含有量:1.0質量%以上5.0質量%以下)
支持フラックスに含有されている樹脂の量、すなわち支持フラックス中の樹脂の含有量が1.0質量%以上であると、溶接時に、粉粒状のフラックスを適切に硬化させることができ、上述のとおり裏ビード外観をより良好にする効果を得ることができる。したがって、支持フラックス中の樹脂の含有量は、1.0質量%以上であることが好ましく、1.5質量%以上であることがより好ましく、2.0質量%以上であることがさらに好ましく、2.5質量%以上であることが特に好ましい。
一方、支持フラックスに含有されている樹脂の量が5.0質量%以下であると、溶接時に粉粒状のフラックスが硬化する程度を適切に調整することができ、上述のとおり裏ビード外観をより良好にすることができる。したがって、支持フラックス全質量に対する樹脂の含有量は、5.0質量%以下であることが好ましく、4.5質量%以下であることがより好ましく、4.0質量%以下であることがさらに好ましく、3.5質量%以下であることが特に好ましい。
(Resin content: 1.0% by mass or more and 5.0% by mass or less)
When the amount of resin contained in the supporting flux, i.e., the resin content in the supporting flux, is 1.0 mass% or more, the powdery flux can be properly hardened during welding, and the effect of improving the back bead appearance can be obtained as described above. Therefore, the resin content in the supporting flux is preferably 1.0 mass% or more, more preferably 1.5 mass% or more, even more preferably 2.0 mass% or more, and particularly preferably 2.5 mass% or more.
On the other hand, if the amount of resin contained in the supporting flux is 5.0 mass% or less, the degree of hardening of the powdery flux during welding can be appropriately adjusted, and the back bead appearance can be improved as described above. Therefore, the resin content relative to the total mass of the supporting flux is preferably 5.0 mass% or less, more preferably 4.5 mass% or less, even more preferably 4.0 mass% or less, and particularly preferably 3.5 mass% or less.
〔1-2.スラグ形成フラックス〕
上述のとおり、スラグ形成フラックス2は、下層を構成する支持フラックス3と比較して溶融しやすいフラックスであり、上記支持フラックス3に43質量%以上含有される、溶融しにくいか、多少溶融しても溶融スラグの粘性が高いフラックス成分が43質量%未満に規制されている。具体的には、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上の含有量の合計を43質量%未満に制限する。
[1-2. Slag-forming flux]
As described above, the slag-forming flux 2 is a flux that melts more easily than the supporting flux 3 that constitutes the lower layer, and the content of flux components that are difficult to melt or that produce a highly viscous molten slag even if they melt to some extent, which are contained in the supporting flux 3 at 43% by mass or more, is restricted to less than 43% by mass. Specifically, the total content of one or more of the acidic oxides having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element and the amphoteric oxides having a melting point of 2000°C or higher and containing only one metal element is restricted to less than 43% by mass.
言い換えると、スラグ形成フラックス2は、融点が1600℃未満かつ金属元素を1種のみ含む化合物と、融点が1600℃未満かつ複数の金属元素を含む複合化合物と、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む塩基性酸化物と、融点が1600℃以上2000℃未満かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物と、融点が1600℃以上かつ複数の金属元素を含む複合化合物と、金属粉と、樹脂のうち、1種または2種以上を合計で57質量%以上含有する。これらの合計の含有量は、好ましくは60質量%以上であり、より好ましくは65質量%以上であり、さらに好ましくは70質量%以上である。上限は100質量%とするが、好ましくは99質量%以下、より好ましくは97質量%以下である。スラグ形成フラックス2にも、支持フラックス3と同様に、表面に樹脂が含有されている。残部は不可避的不純物が含まれていても良い。
前記融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む塩基性酸化物は、融点が1600℃以上2900℃以下かつ金属元素を1種のみ含む塩基性酸化物であると好ましい。前記融点が1600℃以上かつ複数の金属元素を含む複合化合物は、融点が1600℃以上2900℃以下かつ複数の金属元素を含む複合化合物であると好ましい。
In other words, the slag-forming flux 2 contains a total of 57% by mass or more of one or more of the following: a compound having a melting point below 1600°C and containing only one metal element; a composite compound having a melting point below 1600°C and containing multiple metal elements; a basic oxide having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element; an amphoteric oxide having a melting point of 1600°C or higher but less than 2000°C and containing only one metal element; a composite compound having a melting point of 1600°C or higher and containing multiple metal elements; metal powder; and a resin. The total content of these components is preferably 60% by mass or more, more preferably 65% by mass or more, and even more preferably 70% by mass or more. The upper limit is 100% by mass, but is preferably 99% by mass or less, more preferably 97% by mass or less. Like the supporting flux 3, the slag-forming flux 2 also contains resin on its surface. The remainder may contain unavoidable impurities.
The basic oxide having a melting point of 1600° C. or higher and containing only one metal element is preferably a basic oxide having a melting point of 1600° C. or higher and 2900° C. or lower and containing only one metal element. The composite compound having a melting point of 1600° C. or higher and containing multiple metal elements is preferably a composite compound having a melting point of 1600° C. or higher and 2900° C. or lower and containing multiple metal elements.
融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上の含有量の合計が43質量%を超えると、上述の支持フラックス3と同様の成分となり、溶融しにくいか、多少溶融しても溶融スラグの粘性が高いものとなる。その結果、十分な量の溶融スラグを生成させることができなくなり、裏ビードの外観が不良となる。さらに、スラグ形成フラックスの下方まで溶融しにくくなるため、鋼板1a、1bの裏面の下方に溶融金属が流れ込まないことで、鋼板の開先が溶融せず、融合不良が発生する。 When the total content of one or more of the acidic oxides containing only one metal element and having a melting point of 1600°C or higher, and the amphoteric oxides containing only one metal element and having a melting point of 2000°C or higher, exceeds 43% by mass, the resulting composition is similar to that of the support flux 3 described above, making it difficult to melt, or even if it does melt somewhat, the molten slag will have a high viscosity. As a result, a sufficient amount of molten slag cannot be produced, resulting in a poor appearance of the back bead. Furthermore, because it becomes difficult to melt below the slag-forming flux, the molten metal does not flow below the back surfaces of the steel sheets 1a and 1b, preventing the grooves of the steel sheets from melting and resulting in poor fusion.
融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上の含有量の合計を43質量%未満に制限することにより、スラグ形成フラックス2の下方まで溶融スラグに変化し、十分な溶融スラグの量を生成することができる。その結果、溶融スラグが溶融金属を十分に覆うことができるので、裏ビードの外観を良好にすることができる。融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上の含有量の合計は、好ましくは40質量%以下、より好ましくは35質量%以下、さらに好ましくは30質量%以下である。なお、下限は特に限定されず、0質量%でもよい。 By limiting the total content of one or more of the acidic oxides having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element, and the amphoteric oxides having a melting point of 2000°C or higher and containing only one metal element, to less than 43% by mass, the molten slag can be converted to molten slag even below the slag-forming flux 2, producing a sufficient amount of molten slag. As a result, the molten slag can adequately cover the molten metal, improving the appearance of the back bead. The total content of one or more of the acidic oxides having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element, and the amphoteric oxides having a melting point of 2000°C or higher and containing only one metal element, is preferably 40% by mass or less, more preferably 35% by mass or less, and even more preferably 30% by mass or less. The lower limit is not particularly limited and may be 0% by mass.
スラグ形成フラックス2において、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上の含有量の合計が43質量%未満に制限されていれば、サブマージアーク溶接に用いる裏当てフラックスを用いることができる。サブマージアーク溶接用裏当てフラックスであれば、溶融フラックスや、焼結フラックス、ボンドフラックス、混合フラックスを用いることができる。溶融フラックスとボンドフラックスの混合物や、溶融フラックスと焼結フラックスの混合物であっても用いることができる。 In slag-forming flux 2, if the total content of one or more of the acidic oxides containing only one metal element and having a melting point of 1600°C or higher and amphoteric oxides containing only one metal element and having a melting point of 2000°C or higher is limited to less than 43 mass%, then backing fluxes used in submerged arc welding can be used. Backing fluxes for submerged arc welding include molten fluxes, sintered fluxes, bonded fluxes, and mixed fluxes. Mixtures of molten fluxes and bonded fluxes, and mixtures of molten fluxes and sintered fluxes can also be used.
(スラグ形成フラックスにより構成される上層の厚さ:1mm以上7mm以下)
本実施形態においては、上記スラグ形成フラックスによる溶融スラグの融点が比較的低いものとなるため、スラグ形成フラックスにより構成される上層の厚さを適切に調整することにより、より一層所望の高さの裏ビードを得ることができる。なお、上層の厚さとは、鋼板の板厚方向に平行な方向における厚さを示す。
上層の厚さが1mm以上であれば、溶融金属が流れ込む高さとスラグ量が適切となり、より一層良好な裏ビード外観を得ることができる。一方、上層の厚さが7mm以下であれば、裏ビードの高さをより一層一定に保つことができる。
したがって、上層の厚さは、1mm以上7mm以下とすることが好ましく、1.5mm以上、5mm以下とすることがさらに好ましい。
(Thickness of the upper layer made of slag-forming flux: 1 mm or more and 7 mm or less)
In this embodiment, the melting point of the molten slag produced by the slag-forming flux is relatively low, so that a back bead of a more desired height can be obtained by appropriately adjusting the thickness of the upper layer formed by the slag-forming flux, where the thickness of the upper layer refers to the thickness in the direction parallel to the thickness direction of the steel sheet.
If the thickness of the upper layer is 1 mm or more, the height of the molten metal flow and the amount of slag become appropriate, resulting in a better back bead appearance. On the other hand, if the thickness of the upper layer is 7 mm or less, the height of the back bead can be kept more constant.
Therefore, the thickness of the upper layer is preferably 1 mm or more and 7 mm or less, and more preferably 1.5 mm or more and 5 mm or less.
<1-2-1.スラグ形成フラックスに含有されている樹脂>
本実施形態において、スラグ形成フラックス2も、その表面に樹脂を有する。この樹脂としては、熱により一旦溶融した後に硬化する特性を有しているものであればよい。スラグ形成フラックスがこのような樹脂を有していると、溶接トーチの溶接進行方向側において、溶融金属や溶融スラグの熱により溶融した樹脂は、その後に硬化し、スラグ形成フラックス2同士を接着させる。その結果、スラグ形成フラックス2の流動性を低下させ、溶融金属の流動性を低下させることができる。特に、スラグ形成フラックス2に含有された樹脂は、溶接方向に対して横方向、すなわち左右方向の溶融金属の流動性を低下させることができる。したがって、スラグ形成フラックス2に樹脂が含有されていることにより、上記支持フラックスに含有されている樹脂との相乗効果により、裏ビード5aの高さを一定に保つことができる。
<1-2-1. Resin contained in slag-forming flux>
In this embodiment, the slag-forming flux 2 also has a resin on its surface. This resin may be any resin that melts and then hardens due to heat. When the slag-forming flux contains such a resin, the resin melts due to the heat of the molten metal or molten slag on the welding torch's welding direction side and then hardens, bonding the slag-forming fluxes 2 together. This reduces the fluidity of the slag-forming flux 2 and the fluidity of the molten metal. In particular, the resin contained in the slag-forming flux 2 reduces the fluidity of the molten metal in the direction transverse to the welding direction, i.e., the left-right direction. Therefore, the resin contained in the slag-forming flux 2 and the resin contained in the support flux have a synergistic effect, allowing the height of the back bead 5a to be maintained constant.
樹脂の種類、スラグ形成フラックスを得る方法及び樹脂が含有されている形態については、上記支持フラックスの場合と同様である。 The type of resin, the method for obtaining the slag-forming flux, and the form in which the resin is contained are the same as those for the supporting flux described above.
(樹脂の含有量:1.0質量%以上5.0質量%以下)
スラグ形成フラックスに含有されている樹脂の量、すなわちスラグ形成フラックス中の樹脂の含有量が1.0質量%以上であると、溶接時に、粉粒状のフラックスを適切に硬化させることができ、上述のとおり裏ビード外観をより良好にする効果を得ることができる。したがって、スラグ形成フラックス全質量に対する樹脂の含有量は、1.0質量%以上であることが好ましく、1.5質量%以上であることがより好ましく、2.0質量%以上であることがさらに好ましく、2.5質量%以上であることが特に好ましい。
一方、スラグ形成フラックスに含有されている樹脂の量が5.0質量%以下であると、溶接時に粉粒状のフラックスが硬化する程度を適切に調整することができ、上述のとおり裏ビード外観をより良好にすることができる。したがって、スラグ形成フラックス全質量に対する樹脂の含有量は、5.0質量%以下であることが好ましく、4.5質量%以下であることがより好ましく、4.0質量%以下であることがさらに好ましく、3.5質量%以下であることが特に好ましい。
(Resin content: 1.0% by mass or more and 5.0% by mass or less)
When the amount of resin contained in the slag-forming flux, i.e., the resin content in the slag-forming flux, is 1.0 mass % or more, the powdery flux can be properly hardened during welding, and the effect of improving the back bead appearance can be obtained as described above. Therefore, the resin content relative to the total mass of the slag-forming flux is preferably 1.0 mass % or more, more preferably 1.5 mass % or more, even more preferably 2.0 mass % or more, and particularly preferably 2.5 mass % or more.
On the other hand, if the amount of resin contained in the slag-forming flux is 5.0 mass% or less, the degree of hardening of the granular flux during welding can be appropriately adjusted, and the back bead appearance can be improved as described above. Therefore, the resin content relative to the total mass of the slag-forming flux is preferably 5.0 mass% or less, more preferably 4.5 mass% or less, even more preferably 4.0 mass% or less, and particularly preferably 3.5 mass% or less.
<1-2-2.スラグ形成フラックスの組成>
本実施形態において、スラグ形成フラックスの組成については〔1-2.スラグ形成フラックス〕で述べた条件を満たす限り、特に限定されない。CaF2、SiO2、TiO2、ZrO2、MgOの1種又は2種以上を含有してもよい。さらに、Fe、Si、Mn、Ti等の1種又は2種以上の金属粉を含有してもよい。
<1-2-2. Composition of slag-forming flux>
In this embodiment, the composition of the slag-forming flux is not particularly limited as long as it satisfies the conditions described in [1-2. Slag-forming flux]. It may contain one or more of CaF 2 , SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , and MgO. It may also contain one or more metal powders of Fe, Si, Mn, Ti, etc.
本実施形態において、CaF2は、融点が1600℃未満であって、金属元素を1種のみ含む化合物である。本実施形態において、SiO2は、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物である。本実施形態において、TiO2は、融点が1600℃以上2000℃未満かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物である。である。本実施形態において、MgOは、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む塩基性酸化物である。本実施形態において、ZrO2は、融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物である。 In this embodiment, CaF2 is a compound having a melting point of less than 1600°C and containing only one metal element. In this embodiment, SiO2 is an acidic oxide having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element. In this embodiment, TiO2 is an amphoteric oxide having a melting point of 1600°C or higher and lower than 2000°C and containing only one metal element. In this embodiment, MgO is a basic oxide having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element. In this embodiment, ZrO2 is an amphoteric oxide having a melting point of 2000°C or higher and containing only one metal element.
[2.下敷きフラックス]
本実施形態においては、裏当てフラックス10の下側に、下敷きフラックス4を配置したが、本発明において、下敷きフラックス4は必ずしも必要なものではない。例えば、裏当てフラックス10の下側に銅板を配置する場合であっても、下敷きフラックス4と同様の作用を得ることができる。
下敷きフラックスを用いる場合に、その原料としては、耐吸湿性に優れる原料を用いることができる。
[2. Underlayment Flux]
In this embodiment, the underlay flux 4 is placed under the backing flux 10, but the underlay flux 4 is not necessarily required in the present invention. For example, even if a copper plate is placed under the backing flux 10, the same effect as that of the underlay flux 4 can be obtained.
When using underlay flux, the raw material may be one that has excellent moisture absorption resistance.
[3.その他の条件]
<3-1.スラグ形成フラックス及び支持フラックスの粒度構成>
(FU400/FU212により算出される値:0.30以下)
スラグ形成フラックス全質量に対して、粒径が400μm以上であるスラグ形成フラックスの総量をFU400(質量%)とし、粒径が212μm以下であるスラグ形成フラックスの総量をFU212(質量%)とする場合に、FU400/FU212により算出される値を0.30以下とすると、スラグ形成フラックスの粒同士の隙間が多くなり、密度が低くなる。また、本実施形態においては、スラグ形成フラックスは比較的溶融しやすい材料により構成されているため、溶融スラグ化するスラグ形成フラックスの見かけ上の体積が大きくなるとともに、スラグ形成フラックスが溶融スラグ化したことにより生じる空きスペースも大きくなる。そして、上記のようにして得られた十分な空きスペースに、溶融金属が流れ込むため、適度な裏ビード高さを得ることができる。
したがって、FU400/FU212により算出される値は、0.30以下とすることが好ましい。なお、特に下限はないが、FU400/FU212より算出される値は0.01以上とすることが好ましい。
[3. Other conditions]
<3-1. Grain size composition of slag-forming flux and supporting flux>
(Value calculated by F U400 /F U212 : 0.30 or less)
If the total mass of the slag-forming flux is F U400 (mass%), where F U400 is the total mass of the slag-forming flux with a particle size of 400 μm or more, and F U212 is the total mass of the slag-forming flux with a particle size of 212 μm or less, and the value calculated by F U400 /F U212 is 0.30 or less, the gaps between the particles of the slag-forming flux will be large, resulting in a low density. Furthermore, in this embodiment, the slag-forming flux is made of a material that melts relatively easily, so the apparent volume of the slag-forming flux that becomes molten slag is large, and the void space created by the molten slag also becomes large. Molten metal then flows into the resulting ample void space, resulting in an appropriate back bead height.
Therefore, the value calculated from F U400 /F U212 is preferably 0.30 or less. Although there is no particular lower limit, the value calculated from F U400 /F U212 is preferably 0.01 or more.
(FL400/FL212により算出される値:0.50以上3.80以下)
支持フラックス全質量に対して、粒径が400μm以上である支持フラックスの総量をFL400(質量%)とし、粒径が212μm以下である支持フラックスの総量をFL212(質量%)とする場合に、FL400/FL212により算出される値を0.50以上3.80以下とすると、支持フラックスの粒同士の隙間が少なくなり、密度が高くなる。また、本実施形態においては、支持フラックスは比較的溶融しにくい材料により構成されているため、溶融スラグ化する支持フラックスの見かけ上の体積が小さくなり、また、支持フラックスが溶融スラグ化しても大きな空きスペースは形成されない。その結果、支持フラックスにより構成される下層の高さは大きく変化せず、溶融スラグ及び溶融金属の位置も大きく変化しないため、裏ビード高さをより安定させることができる。
したがって、FL400/FL212により算出される値は、0.50以上とすることが好ましく、0.55以上とすることがより好ましい。また、FL400/FL212により算出される値は、3.80以下とすることが好ましい。
(Value calculated by F L400 /F L212 : 0.50 or more and 3.80 or less)
If the total mass of the supporting flux is F L400 (mass%), where F L212 (mass%) is the total mass of the supporting flux with a particle size of 400 μm or more, and F L212 (mass%) is the total mass of the supporting flux with a particle size of 212 μm or less, and the value calculated by F L400 /F L212 is 0.50 to 3.80, the gaps between the supporting flux particles are reduced and the density is increased. Furthermore, in this embodiment, the supporting flux is made of a material that is relatively difficult to melt, so the apparent volume of the supporting flux that becomes molten slag is reduced, and no large voids are formed even when the supporting flux becomes molten slag. As a result, the height of the lower layer composed of the supporting flux does not change significantly, and the positions of the molten slag and molten metal do not change significantly, thereby more stabilizing the back bead height.
Therefore, the value calculated by F L400 /F L212 is preferably 0.50 or more, more preferably 0.55 or more, and is preferably 3.80 or less.
(粒径が850μm以上である支持フラックスの総量:18質量%以下(0質量%を含む))
上述のとおり、支持フラックスの粒同士の隙間を減らし、支持フラックスの密度を上げるためには、大きい粒径(FL400)を有する支持フラックスと、小さい粒径(FL212)を有する支持フラックスとをバランスよく配合することが重要である。
さらに、粗大な粒を一定量以下に抑制することにより、より一層安定して粒同士の隙間を減らすことができ、その結果、裏ビードの高さをより安定させることができる。
したがって、支持フラックス全質量に対して、粒径が850μm以上である支持フラックスの総量は、18質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましく、5質量%以下であることがさらに一層好ましい。また、粒径が850μm以上である支持フラックスの総量は、0質量%であることが特に好ましい。
(Total amount of supporting flux with a particle size of 850 μm or more: 18 mass% or less (including 0 mass%))
As described above, in order to reduce the gaps between the particles of the support flux and increase the density of the support flux, it is important to mix a support flux having a large particle size (F L400 ) and a support flux having a small particle size (F L212 ) in a balanced manner.
Furthermore, by suppressing the amount of coarse particles to a certain level or less, the gaps between particles can be reduced more stably, and as a result, the height of the back bead can be made more stable.
Therefore, the total amount of supporting flux having a particle size of 850 μm or more is preferably 18% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, even more preferably 10% by mass or less, and even more preferably 5% by mass or less, based on the total mass of the supporting flux. In addition, the total amount of supporting flux having a particle size of 850 μm or more is particularly preferably 0% by mass.
(鋼板の厚さ:20mm超)
上述のとおり、従来の片面サブマージアーク溶接方法によると、厚板になるほど入熱を大きくする必要があり、熱影響によって、裏ビードの高さが不安定になる傾向があった。本実施形態においては、厚板を溶接する場合であっても、裏ビードの高さを安定させることができるとともに、良好な裏ビード外観を得ることができる。したがって、溶接対象とする鋼板の厚さは特に限定されないが、例えば、20mm超の厚さの鋼板にも好適に使用することができる。溶接対象とする鋼鈑の厚さの上限は、例えば、55mm以下が好ましい。
(Steel plate thickness: over 20 mm)
As described above, with conventional single-sided submerged arc welding methods, the thicker the plate, the greater the heat input required, and the thermal effects tended to cause the back bead height to become unstable. In this embodiment, even when welding thick plates, the back bead height can be stabilized and a good back bead appearance can be obtained. Therefore, the thickness of the steel plate to be welded is not particularly limited, but the method can also be suitably used for steel plates with a thickness of more than 20 mm, for example. The upper limit of the thickness of the steel plate to be welded is preferably 55 mm or less, for example.
なお、本実施形態に係る支持フラックスは、上記〔1-1.支持フラックス〕で説明したとおりである。
また、本実施形態に係る裏当てフラックスは、上記[1.裏当てフラックス]で説明したとおりである。
The supporting flux according to this embodiment is as described above in [1-1. Supporting Flux].
The backing flux according to this embodiment is as described above in [1. Backing Flux].
(スラグ形成フラックス、支持フラックスの製造方法)
本実施形態に係るスラグ形成フラックス及び支持フラックスを製造する方法としては、従来の方法を用いることができる。例えば、前述した組成となるように原料粉を配合し、樹脂と共に混練することで製造することが可能である。
支持フラックス及びスラグ形成フラックスを目的とする粒度に調整する方法としては、特に制限されず、例えば以下の方法を使用することができる。予め篩などにかけて粒度を調整した原料粉を用いる方法、混練後のフラックスを篩にかけることで粒度分布を調整する方法等、いずれの方法を用いて調整してもよい。
(Method for manufacturing slag-forming flux and supporting flux)
The slag-forming flux and supporting flux according to the present embodiment can be manufactured by a conventional method, for example, by blending raw material powders to have the above-described composition and kneading them with a resin.
The method for adjusting the particle size of the supporting flux and the slag-forming flux to the desired size is not particularly limited, and the following methods can be used, for example: a method using raw material powder whose particle size has been adjusted in advance by sieving, a method in which the particle size distribution is adjusted by sieving the kneaded flux, or the like.
以下、発明例及び比較例を挙げて本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention will be explained in detail below using examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these.
[片面サブマージアーク溶接]
被溶接材として、厚さが25mmである鋼板を2枚準備するとともに、第1電極~第4電極の4電極を準備した。また、含有される成分や、粒度構成が異なるスラグ形成フラックス及び支持フラックスを準備した。
次に、図3に示すフラックスバッキング法に適用できるように、準備した上記の鋼板、表フラックス、スラグ形成フラックス及び支持フラックスを配置し、溶接速度を800(mm/分)として、片面サブマージアーク溶接を実施した。
第1電極~第4電極の溶接電流、アーク電圧、及びこれらの電極で使用したワイヤのワイヤ径を以下に示す。
[One-sided submerged arc welding]
Two 25 mm thick steel plates were prepared as the workpieces, and four electrodes (electrodes 1 to 4) were prepared. Slag-forming fluxes and supporting fluxes with different components and particle size configurations were also prepared.
Next, the prepared steel plate, front flux, slag-forming flux, and support flux were arranged so as to be applicable to the flux backing method shown in FIG. 3, and single-sided submerged arc welding was carried out at a welding speed of 800 (mm/min).
The welding currents and arc voltages of the first to fourth electrodes, and the wire diameters of the wires used in these electrodes are shown below.
(第1電極)溶接電流:1400A、アーク電圧:35V、ワイヤ径:4.0mm
(第2電極)溶接電流:1000A、アーク電圧:32V、ワイヤ径:4.8mm
(第3電極)溶接電流:1200A、アーク電圧:44V、ワイヤ径:4.8mm
(第4電極)溶接電流:1150A、アーク電圧:44V、ワイヤ径:6.4mm
(First electrode) Welding current: 1400 A, arc voltage: 35 V, wire diameter: 4.0 mm
(Second electrode) Welding current: 1000 A, arc voltage: 32 V, wire diameter: 4.8 mm
(Third electrode) Welding current: 1200 A, arc voltage: 44 V, wire diameter: 4.8 mm
(Fourth electrode) Welding current: 1150 A, arc voltage: 44 V, wire diameter: 6.4 mm
[評価]
得られた溶接金属について、裏ビードの高さ安定性及び裏ビードの外観を評価した。
[evaluation]
The weld metals obtained were evaluated for back bead height stability and back bead appearance.
(裏ビードの高さ安定性の評価方法及び評価基準)
鋼板の始端から600mm~900mmの範囲に対して、0.10mm間隔でレーザ変位計を用いて計測し、標準偏差を算出することにより、裏ビードの高さ安定性を評価した。
評価基準としては、標準偏差が0.55mm未満であったものを◎(優良)とし、0.55mm以上1.00mm未満であったものを○(良好)とし、1.00mm以上であったものを×(不良)とした。
(Method and criteria for evaluating back bead height stability)
Measurements were taken at intervals of 0.10 mm over a range of 600 mm to 900 mm from the starting end of the steel plate using a laser displacement meter, and the standard deviation was calculated to evaluate the height stability of the back bead.
The evaluation criteria were as follows: a standard deviation of less than 0.55 mm was rated as ⊚ (excellent); a standard deviation of 0.55 mm or more but less than 1.00 mm was rated as ◯ (good); and a standard deviation of 1.00 mm or more was rated x (poor).
(裏ビードの外観の評価方法及び評価基準)
裏ビードを目視で観察することにより、裏ビードの外観を評価した。
評価基準としては、良好であったものを○、不良であったものを×とした。
(Method and criteria for evaluating the appearance of the back bead)
The appearance of the back bead was evaluated by visually observing the back bead.
The evaluation criteria were as follows: good was marked with ◯, and poor was marked with ×.
被溶接材としての鋼板の種類及び組成を下記表1に示し、使用したワイヤの組成を下記表2に示し、表フラックスの組成を下記表3に示す。また、発明例のスラグ形成フラックス及び支持フラックスの組成を、それぞれ下記表4及び表5に示し、比較例のスラグ形成フラックス及び支持フラックスの組成を、それぞれ下記表6及び表7に示す。さらに、粒度分布を下記表8に示し、スラグ形成フラックス及び支持フラックスの粒度構成、樹脂量(質量%)及び散布の高さ(mm)、並びに評価結果を下記表9に示す。表4~7において、数値が記載されているものは、スラグ形成フラックス及び支持フラックスに意図的に含有されている組成を示している。表4~7における「-」は、スラグ形成フラックス及び支持フラックスに意図的に含有されていないことを示している。表4~7における合計の残部は、スラグ形成フラックス及び支持フラックスに意図的に含有されていない不可避的不純物である。不可避的不純物には、意図的に含有されていない融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む塩基性酸化物及び融点が1600℃以上2000℃未満かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物、融点が1600℃未満かつ金属元素を1種のみ含む化合物、融点が1600℃未満かつ複数の金属元素を含む複合化合物、及び、Fe、Ti、Mn及びSiの少なくとも1種を含む金属粉のうち、1種または2種類以上が微量含まれる。 The type and composition of the steel plate used as the welded material are shown in Table 1 below. The composition of the wire used is shown in Table 2 below. The composition of the flux is shown in Table 3 below. The compositions of the slag-forming flux and supporting flux of the inventive examples are shown in Tables 4 and 5 below, respectively, and the compositions of the slag-forming flux and supporting flux of the comparative examples are shown in Tables 6 and 7 below. Furthermore, the particle size distribution is shown in Table 8 below, and the particle size composition, resin content (mass%), and spray height (mm) of the slag-forming flux and supporting flux, as well as the evaluation results, are shown in Table 9 below. In Tables 4 to 7, numerical values indicate compositions intentionally contained in the slag-forming flux and supporting flux. A "-" in Tables 4 to 7 indicates that the slag-forming flux and supporting flux are not intentionally contained. The remainder of the totals in Tables 4 to 7 represents unavoidable impurities not intentionally contained in the slag-forming flux and supporting flux. The unavoidable impurities include trace amounts of one or more of the following: basic oxides that have a melting point of 1600°C or higher and contain only one metal element, amphoteric oxides that have a melting point of 1600°C or higher but less than 2000°C and contain only one metal element, compounds that have a melting point of less than 1600°C and contain only one metal element, composite compounds that have a melting point of less than 1600°C and contain multiple metal elements, and metal powders that contain at least one of Fe, Ti, Mn, and Si, which are not intentionally added.
上記表4~9に示すように、発明例No.1~18は、裏当てフラックスの上層として、樹脂が含有され、本発明において規定する特定の性質を有するスラグ形成フラックスを配置し、下層として、樹脂が含有され、本発明において規定する特定の性質を有する支持フラックスを配置して、片面サブマージアーク溶接を実施している。したがって、裏ビードの高さが安定しており、良好な外観を有する裏ビードを得ることができた。特に、発明例No.1~15、発明例No.17及び18は、支持フラックスの粒度構成(FL400/FL212)の値が、本発明において規定するより好ましい下限値よりも大きい値であるため、裏ビードの高さ安定性がより一層優れた結果となった。 As shown in Tables 4 to 9, in Examples 1 to 18, single-sided submerged arc welding was performed using a backing flux containing a resin and having the specific properties specified in the present invention as the upper layer, and a support flux containing a resin and having the specific properties specified in the present invention as the lower layer. Therefore, the back bead height was stable and a back bead with a good appearance was obtained. In particular, in Examples 1 to 15 and 17 and 18, the particle size composition (F L400 /F L212 ) of the support flux was greater than the more preferable lower limit specified in the present invention, resulting in even more stable back bead height.
一方、比較例No.1~4は、表7に示す支持フラックス中の融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上の合計の含有量が、本発明で規定する範囲から外れている。特に、表6及び表7に示すように、比較例No.1は、支持フラックスとして、スラグ形成フラックスと同じものを使用しており、1層の構造となっている。したがって、いずれも、裏ビードの高さが不安定となり、裏ビードの外観も不良となった。
また、比較例No.5~7は、表6に示すスラグ形成フラックス中の融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上の合計の含有量が本発明で規定する範囲から外れており、特に、比較例No.6は、スラグ形成フラックスとして、支持フラックスと同じものを使用しており、1層の構造となっている。したがって、裏ビードの外観が不良となった。
On the other hand, in Comparative Examples 1 to 4, the total content of one or more of the acidic oxides containing only one metal element and having a melting point of 1600°C or higher and the amphoteric oxides containing only one metal element and having a melting point of 2000°C or higher in the supporting flux shown in Table 7 falls outside the range specified in the present invention. In particular, as shown in Tables 6 and 7, Comparative Example 1 uses the same supporting flux as the slag-forming flux, resulting in a single-layer structure. Therefore, in all cases, the height of the back bead became unstable and the appearance of the back bead was poor.
In addition, in Comparative Examples 5 to 7, the total content of one or more of the acidic oxides containing only one metal element and having a melting point of 1600°C or higher and the amphoteric oxides containing only one metal element and having a melting point of 2000°C or higher in the slag-forming flux shown in Table 6 was outside the range specified by the present invention. In particular, Comparative Example 6 used the same slag-forming flux as the supporting flux, resulting in a single-layer structure. Therefore, the appearance of the back bead was poor.
1a,1b,11a,11b 鋼板
2 スラグ形成フラックス
3 支持フラックス
4,14 下敷きフラックス
5,15 溶接金属
6,16 スラグ
10,12 裏当てフラックス
1a, 1b, 11a, 11b Steel plate 2 Slag-forming flux 3 Supporting flux 4, 14 Underlaying flux 5, 15 Weld metal 6, 16 Slag 10, 12 Backing flux
Claims (8)
前記裏当てフラックスは、上層を構成するスラグ形成フラックスと、下層を構成する支持フラックスと、を有し、
前記鋼板の板厚方向に平行な方向における前記上層の厚さは、1mm以上7mm以下であり、
前記鋼板の板厚方向に平行な方向における前記下層の厚さは、3mm以上であり、
前記スラグ形成フラックス及び前記支持フラックスには、いずれも熱により一旦溶融した後に硬化する樹脂が含有されており、
前記スラグ形成フラックスは、スラグ形成フラックス全質量に対して、熱により一旦溶融した後に硬化する前記樹脂を1.0質量%以上5.0質量%以下含有し、
前記支持フラックスは、支持フラックス全質量に対して、熱により一旦溶融した後に硬化する前記樹脂を1.0質量%以上5.0質量%以下含有し、
前記スラグ形成フラックスは、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上の合計の含有量が43質量%未満(0%を含む)であり、
前記支持フラックスは、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上を合計で43質量%以上を含有する、片面サブマージアーク溶接方法。 A single-sided submerged arc welding method in which a pair of steel plates are butted together to form a groove, a backing flux is placed in contact with the back side of the groove, and welding is performed from the front side of the groove,
The backing flux has a slag-forming flux constituting an upper layer and a supporting flux constituting a lower layer,
The thickness of the upper layer in a direction parallel to the thickness direction of the steel plate is 1 mm or more and 7 mm or less,
The thickness of the lower layer in a direction parallel to the thickness direction of the steel plate is 3 mm or more,
The slag-forming flux and the supporting flux each contain a resin that is melted by heat and then hardened ,
The slag-forming flux contains 1.0 mass % or more and 5.0 mass % or less of the resin that is melted by heat and then hardened, relative to the total mass of the slag-forming flux;
The supporting flux contains the resin that is melted by heat and then hardened in an amount of 1.0 mass % or more and 5.0 mass % or less relative to the total mass of the supporting flux,
The slag-forming flux contains one or more of an acidic oxide having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element, and an amphoteric oxide having a melting point of 2000°C or higher and containing only one metal element in a total content of less than 43% by mass (including 0%);
a supporting flux containing 43 mass% or more in total of one or more of an acidic oxide having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element, and an amphoteric oxide having a melting point of 2000°C or higher and containing only one metal element.
FU400/FU212により算出される値が0.30以下であり、
前記支持フラックス全質量に対して、粒径が400μm以上である支持フラックスの総量をFL400(質量%)とし、粒径が212μm以下である支持フラックスの総量をFL212(質量%)とする場合に、
FL400/FL212により算出される値が0.50以上3.80以下である、請求項1に記載の片面サブマージアーク溶接方法。 When the total amount of slag-forming fluxes having a particle size of 400 μm or more is F U400 (mass%) and the total amount of slag-forming fluxes having a particle size of 212 μm or less is F U212 (mass%) relative to the total mass of the slag-forming fluxes,
The value calculated by F U400 /F U212 is 0.30 or less,
When the total amount of the supporting flux having a particle size of 400 μm or more is F L400 (mass%) and the total amount of the supporting flux having a particle size of 212 μm or less is F L212 (mass%) relative to the total mass of the supporting flux,
The single-side submerged arc welding method according to claim 1, wherein the value calculated by F L400 /F L212 is 0.50 or more and 3.80 or less.
前記鋼板の板厚方向に平行な方向における前記上層の厚さは、1mm以上7mm以下であり、
前記鋼板の板厚方向に平行な方向における前記下層の厚さは、3mm以上であって、
熱により一旦溶融した後に硬化する樹脂がスラグ形成フラックス全質量に対して1.0質量%以上5.0質量%以下含有されており、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上の合計の含有量が43質量%未満であるスラグ形成フラックスの下側に配置され、
熱により一旦溶融した後に硬化する樹脂が支持フラックス全質量に対して1.0質量%以上5.0質量%以下含有されており、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上を合計で43質量%以上を含有する、支持フラックス。 A single-sided submerged arc welding method is used in which a pair of steel plates are butted together to form a groove and welding is performed from the upper side of the groove, and a backing flux having an upper layer and a lower layer is placed on the back side of the groove. The backing flux is a supporting flux that constitutes the lower layer and is placed below the slag-forming flux that constitutes the upper layer, supporting the slag-forming flux,
The thickness of the upper layer in a direction parallel to the thickness direction of the steel plate is 1 mm or more and 7 mm or less,
The thickness of the lower layer in a direction parallel to the thickness direction of the steel plate is 3 mm or more,
The slag-forming flux contains a resin that melts once by heat and then hardens in an amount of 1.0 mass % to 5.0 mass % based on the total mass of the slag-forming flux, and is disposed below a slag-forming flux containing less than 43 mass % of one or more of an acidic oxide having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element and an amphoteric oxide having a melting point of 2000°C or higher and containing only one metal element;
A support flux containing 1.0 mass% or more to 5.0 mass% or less of a resin that melts once due to heat and then hardens , relative to the total mass of the support flux, and containing 43 mass% or more in total of one or more of the following: an acidic oxide having a melting point of 1600°C or more and containing only one metal element; and an amphoteric oxide having a melting point of 2000°C or more and containing only one metal element.
前記開先の裏面側に接触させて配置されるスラグ形成フラックスと、前記スラグ形成フラックスの下側に配置される支持フラックスとを有し、
前記上層は前記スラグ形成フラックスから構成され、
前記下層は前記支持フラックスから構成され、
前記鋼板の板厚方向に平行な方向における前記上層の厚さは、1mm以上7mm以下であり、
前記鋼板の板厚方向に平行な方向における前記下層の厚さは、3mm以上であって、
前記スラグ形成フラックス及び前記支持フラックスには、いずれも熱により一旦溶融した後に硬化する樹脂が含有されており、
前記スラグ形成フラックスは、スラグ形成フラックス全質量に対して、熱により一旦溶融した後に硬化する前記樹脂を1.0質量%以上5.0質量%以下含有し、
前記支持フラックスは、支持フラックス全質量に対して、熱により一旦溶融した後に硬化する前記樹脂を1.0質量%以上5.0質量%以下含有し、
前記スラグ形成フラックスは、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上の合計の含有量が43質量%未満であり、
前記支持フラックスは、融点が1600℃以上かつ金属元素を1種のみ含む酸性酸化物と融点が2000℃以上かつ金属元素を1種のみ含む両性酸化物のうち、1種又は2種以上を合計で43質量%以上を含有する、裏当てフラックス。 A backing flux having an upper layer and a lower layer is used in a one-sided submerged arc welding method in which a pair of steel plates are butted together to form a groove and welding is performed from the upper side of the groove, and is placed on the back side of the groove,
A slag-forming flux is disposed in contact with the back surface side of the groove, and a supporting flux is disposed below the slag-forming flux,
the upper layer being composed of the slag-forming flux;
the lower layer is composed of the supporting flux;
The thickness of the upper layer in a direction parallel to the thickness direction of the steel plate is 1 mm or more and 7 mm or less,
The thickness of the lower layer in a direction parallel to the thickness direction of the steel plate is 3 mm or more,
The slag-forming flux and the supporting flux each contain a resin that is melted by heat and then hardened ,
The slag-forming flux contains 1.0 mass % or more and 5.0 mass % or less of the resin that is melted by heat and then hardened, relative to the total mass of the slag-forming flux;
The supporting flux contains the resin that is melted by heat and then hardened in an amount of 1.0 mass % or more and 5.0 mass % or less relative to the total mass of the supporting flux,
The slag-forming flux contains one or more of an acidic oxide having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element and an amphoteric oxide having a melting point of 2000°C or higher and containing only one metal element in a total content of less than 43 mass%;
The supporting flux is a backing flux containing one or more of an acidic oxide having a melting point of 1600°C or higher and containing only one metal element, and an amphoteric oxide having a melting point of 2000°C or higher and containing only one metal element, in a total amount of 43 mass% or more.
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