JP2022135634A - One-side welding method and flux-cored wire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バックシールドレスで、特に高Cr含有鋼に対し片面溶接するための溶接方法及びフラックスコアードワイヤに関する。 The present invention relates to a welding method and flux cored wire for back shieldless, single sided welding, particularly to high Cr content steel.
火力発電設備におけるボイラーや熱交換器等の構造物には、耐熱性や耐圧性等の特性が要求されるため、一般的に、Crを比較的多く含む高Cr含有鋼が使用されている。このような高Cr含有鋼を用いた構造物のうち、特に、小径パイプを突合せ溶接により製造する場合に、内面からのアクセスが困難であるため、片面すなわちパイプの外面からアーク溶接する施工法が必要である。なお、この施工法は一般的に、片面溶接又は片側溶接と呼ばれている。 Structures such as boilers and heat exchangers in thermal power plants are required to have properties such as heat resistance and pressure resistance, so generally high Cr-containing steel containing a relatively large amount of Cr is used. Among structures using such high-Cr-containing steel, especially when manufacturing small-diameter pipes by butt welding, it is difficult to access from the inside, so the construction method is arc welding from one side, that is, the outside surface of the pipe. is necessary. This construction method is generally called single-sided welding or single-sided welding.
例えば、特許文献1には、クロム含有量が18質量%以上25質量%以下である母材よりも、クロム量を2.50質量%以上6.00質量%以下で増量させた溶接材料を用いて、ガスタングステンアーク溶接により配管突合せ溶接を行うことが開示されている。上記特許文献1には、バックシールドガスとしてN2又はArガスを使用することが記載されている。
また、特許文献2には、Cr含有量が9~19質量%であるクロム含有鋼に、アルゴンガスを用いたバックシールドを実施しながら溶融溶接を行う溶接方法が開示されている。上記特許文献2には、バックシールドは、溶接部に大気中の酸素及び窒素が取り込まれることによる耐食性劣化を防止するために不可欠な処置であることが記載されている。
For example, in
Further,
このように、高Cr含有鋼を片面溶接する際には、初層の溶接中に被溶接部材(以下、母材とも称する。)裏面側をシールドガスで満たすバックシールドを実施し、裏面ビード、すなわち裏波の酸化防止を行うことが一般的である。
なお、溶接時に使用するシールドガスとしては、表側ビードとアークを保護するためには、Heガス、Arガス及びCO2ガス、並びにこれらの混合ガスのような、通常の溶接施工用シールドガスが一般的に用いられる。また、裏面ビードを保護するためには、Arガスを用いることが一般的である。
In this way, when single-sided welding of high Cr-containing steel is performed, back shielding is performed by filling the back side of the member to be welded (hereinafter also referred to as the base metal) with shielding gas during welding of the first layer, and the back bead, In other words, it is common to prevent the Uranami from being oxidized.
As the shielding gas used during welding, in order to protect the front side bead and arc, a normal shielding gas for welding such as He gas, Ar gas, CO2 gas, and mixed gas of these is generally used. used for purposes. Ar gas is generally used to protect the back bead.
バックシールドを使用せずに、溶接面すなわち母材表面側からのシールドガス供給のみで、片面溶接施工を実施した場合、裏ビードが酸化し、健全な溶接継手が製作できなくなる。また、バックシールドは、その圧力及び冷却効果で溶融池を支持する効果を有するため、バックシールドを使用せずに片面溶接を実施すると、溶け落ちが発生することがある。
一方、バックシールドを使用すると、酸化の無い健全な裏面ビードが得られるが、この方法では母材裏面側、例えばパイプ内側にシールドガスを充満させるため、多量のガスが必要となる。また、初層と残層とで異なるシールドガスを準備する必要があり、コストの低減が課題であった。
If single-sided welding is performed without using a back shield and only by supplying shield gas from the welding surface, that is, from the base metal surface side, the back bead will oxidize, making it impossible to produce a sound welded joint. In addition, since the back shield has the effect of supporting the molten pool with its pressure and cooling effect, burn-through may occur when single-sided welding is performed without using the back shield.
On the other hand, if a back shield is used, a sound back bead without oxidation can be obtained, but this method requires a large amount of gas because the back side of the base material, for example, the inside of the pipe, is filled with the shield gas. In addition, it is necessary to prepare different shielding gases for the first layer and the remaining layer, which poses a problem of cost reduction.
なお、特許文献3には、ワイヤ中の金属酸化物及び金属フッ化物の含有量を制御したフラックス入りワイヤが開示されている。上記特許文献3に記載のフラックス入りワイヤは、初層のTIG(Tungsten Inert Gas)溶接にも適用可能であり、このワイヤを使用した初層半自動TIG溶接は、バックシールドを必要としない、すなわち「バックシールドレス」の施工が可能である。
ところで、上記特許文献1~3に示すように、バックシールドを必要とする片面溶接施工、又はバックシールドレスの施工における初層においては、TIG(Tungsten Inert Gas)溶接法が使用されることが一般的である。
しかしながら、TIG溶接法は溶接速度を上げられず、溶接能率が低いため、より一層の溶接能率の向上が期待されている。上記特許文献3に記載のフラックス入りワイヤを使用した場合であっても、初層にTIG溶接法を適用しているため、溶接能力についての更なる向上が課題となっている。
また、バックシールドを使用することなく、裏ビードの酸化を抑制することができるとともに、良好な裏ビード形状を得ることができ、これにより、低コストで溶接することができる溶接方法について、更なる改良が要求されている。
By the way, as shown in the
However, since the TIG welding method cannot increase the welding speed and the welding efficiency is low, further improvement of the welding efficiency is expected. Even when the flux-cored wire described in
Further, a welding method capable of suppressing oxidation of the back bead and obtaining a favorable back bead shape without using a back shield and thereby performing welding at low cost is further disclosed. Improvement is required.
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、バックシールドレスで裏ビードの酸化を抑制することができるとともに、良好な裏ビード形状を得ることができ、溶接能力を向上させることができる片面溶接の溶接方法及びフラックスコアードワイヤを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and is capable of suppressing oxidation of the back bead without a back shield, obtaining a favorable back bead shape, and improving welding performance. It is an object of the present invention to provide a welding method for single-sided welding and a flux cored wire.
本発明者らは、溶融金属の溶け落ちを抑制するために鋭意検討を行った結果、所定量、すなわち90体積%以上の不活性ガスを含有するシールドガスを用いるとともに、金属フッ化物を含有するフラックスコアードワイヤ、すなわちフラックス入りワイヤを用い、さらにガスメタルアーク溶接に用いる極性として、溶接中に少なくとも正極性の期間を有する溶接方法を用いることが有効であることを見出した。また、本発明者らは、金属フッ化物を含有するフラックスコアードワイヤを使用することにより、裏側ビードまでスラグで被覆することができ、バックシールドレスで、裏ビードの酸化を抑制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 present inventors have made intensive studies to suppress melt-through of molten metal. It has been found useful to use a flux-cored wire, or flux-cored wire, and to use a welding method in which the polarity used in gas metal arc welding has at least a period of positive polarity during welding. In addition, the present inventors have found that by using a flux cored wire containing a metal fluoride, even the backside bead can be covered with slag, and oxidation of the backside bead can be suppressed without a back shield. I found
The present invention has been made based on these findings.
本発明の上記目的は、片面溶接の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 welding method.
[1] ガスメタルアーク溶接で被溶接部材の片面を溶接し、バックシールドレスで裏面まで溶融させる片面溶接の溶接方法であって、
前記ガスメタルアーク溶接は、
90体積%以上の不活性ガスを含有するシールドガスと、
金属フッ化物を含有するフラックスコアードワイヤを用い、
前記ガスメタルアーク溶接に用いる極性として、
溶接中に少なくとも正極性の期間を有することを特徴とする、片面溶接の溶接方法。
[1] A welding method for single-sided welding in which one side of a member to be welded is welded by gas metal arc welding and the back surface is melted without a back shield,
The gas metal arc welding is
a shielding gas containing 90% by volume or more of an inert gas;
Using a flux cored wire containing a metal fluoride,
As the polarity used for the gas metal arc welding,
A welding method for single-sided welding, characterized in that there is at least a period of positive polarity during welding.
また、片面溶接の溶接方法に係る本発明の好ましい実施形態は、以下の[2]~[7]に関する。
[2] 前記極性を直流正極性として溶接することを特徴とする、[1]に記載の片面溶接の溶接方法。
Further, preferred embodiments of the present invention relating to the welding method for single-sided welding relate to the following [2] to [7].
[2] The welding method for single-sided welding according to [1], wherein the welding is performed with the DC positive polarity.
[3] 前記金属フッ化物は、アルカリ土類金属フッ化物であることを特徴とする、[1]又は[2]に記載の片面溶接の溶接方法。 [3] The single-sided welding method according to [1] or [2], wherein the metal fluoride is an alkaline earth metal fluoride.
[4] 前記フラックスコアードワイヤに含有されるフラックス成分のうち、金属及び金属フッ化物を除くフラックス成分の含有量が、ワイヤ全質量に対して0.5質量%以下であることを特徴とする、[1]~[3]のいずれか1つに記載の片面溶接の溶接方法。 [4] Among the flux components contained in the flux cored wire, the content of flux components excluding metals and metal fluorides is 0.5% by mass or less with respect to the total mass of the wire. , the welding method for single-sided welding according to any one of [1] to [3].
[5] 前記フラックスコアードワイヤは、沸点が800℃以上1400℃以下であるフラックス成分を含有することを特徴とする、[1]~[4]のいずれか1つに記載の片面溶接の溶接方法。 [5] The single-sided welding according to any one of [1] to [4], wherein the flux cored wire contains a flux component having a boiling point of 800° C. or higher and 1400° C. or lower. Method.
[6] 前記フラックスコアードワイヤは、Mgを含有することを特徴とする、[1]~[5]のいずれか1つに記載の片面溶接の溶接方法。 [6] The welding method for single-sided welding according to any one of [1] to [5], wherein the flux cored wire contains Mg.
[7] 前記フラックスコアードワイヤは、
ワイヤ全質量に対して、4質量%以上30質量%以下のフラックスを含有するとともに、
前記フラックス中に、ワイヤ全質量に対して、2質量%以上15質量%以下の非金属フラックスを含有することを特徴とする、[1]~[6]のいずれか1つに記載の片面溶接の溶接方法。
[7] The flux cored wire is
Containing a flux of 4% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total mass of the wire,
The single-sided welding according to any one of [1] to [6], wherein the flux contains 2% by mass or more and 15% by mass or less of non-metallic flux with respect to the total mass of the wire. welding method.
本発明の上記目的は、フラックスコアードワイヤに係る下記[8]に関する。
[8] [1]~[7]のいずれか1つに記載の片面溶接の溶接方法に使用されるフラックスコアードワイヤであって、金属フッ化物を含有することを特徴とするフラックスコアードワイヤ。
The above object of the present invention relates to the following [8] related to flux cored wires.
[8] A flux-cored wire used in the single-sided welding method according to any one of [1] to [7], wherein the flux-cored wire contains a metal fluoride. .
本発明によれば、バックシールドレスで裏ビードの酸化を抑制することができるとともに、良好な裏ビード形状を得ることができ、溶接能力を向上させることができる片面溶接の溶接方法及びフラックスコアードワイヤを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the present invention, a welding method for single-sided welding and a flux cored that can suppress oxidation of the back bead without a back shield, obtain a good shape of the back bead, and improve welding performance. Wires can be provided.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。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。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The present invention is not limited to the embodiments described below, and can be arbitrarily modified without departing from the gist of the present invention.
[1.片面溶接の溶接方法]
本実施形態に係る片面溶接の溶接方法は、ガスメタルアーク溶接で被溶接部材の片面を溶接し、バックシールドレスで裏面まで溶融させる方法であって、ガスメタルアーク溶接は、90体積%以上の不活性ガスを含有するシールドガスと、金属フッ化物を含有するフラックスコアードワイヤを用い、ガスメタルアーク溶接に用いる極性として、溶接中に少なくとも正極性の期間を有する。
本実施形態においては、TIG溶接ではなく、ガスメタルアーク溶接によって片面溶接を実施するため、溶接能率を向上させることができる。また、バックシールドレスのため、バックシールドのガスにかかるコストを低減することができる。
[1. Welding method for single-sided welding]
The welding method for single-sided welding according to the present embodiment is a method in which one side of a member to be welded is welded by gas metal arc welding and the back surface is melted without a back shield. A shielding gas containing an inert gas and a flux-cored wire containing a metal fluoride are used, and the polarity used in gas metal arc welding has at least a period of positive polarity during welding.
In the present embodiment, welding efficiency can be improved because single-sided welding is performed by gas metal arc welding instead of TIG welding. In addition, since there is no back shield, the cost of gas for the back shield can be reduced.
なお、本実施形態に係る溶接方法は、高Cr含有鋼からなる片面溶接、具体的にはパイプの突合せ溶接における初層に対して好適に用いられる。上述のとおり、パイプの突合せ溶接においては、内面からのアクセスが困難であるため、片面からのみ溶接する必要がある。一般的に、Cr含有量が1.25質量%以下である鋼材を対象とした場合には、バックシールドが適用されない場合が多いが、Cr含有量が2.25質量%以上である鋼材を溶接対象とした場合には、バックシールドが適用される。したがって、本実施形態に係る溶接方法のように、ガスメタルアーク溶接を適用することができ、バックシールドレスで良好な裏ビード形状を得ることができる溶接方法は、極めて有効なものとなる。 The welding method according to the present embodiment is preferably used for single-sided welding of high Cr-containing steel, specifically for the first layer in butt welding of pipes. As mentioned above, in butt welding pipes, it is necessary to weld only from one side, since it is difficult to access from the inside. In general, when targeting steel materials with a Cr content of 1.25% by mass or less, back shields are often not applied, but steel materials with a Cr content of 2.25% by mass or more are welded. If targeted, a back shield is applied. Therefore, like the welding method according to the present embodiment, a welding method that can apply gas metal arc welding and can obtain a good back bead shape without a back shield is extremely effective.
溶接対象となる鋼材としては、Cr含有量が1.5質量%以上28.5質量%以下である鋼材を好適に用いることができる。なお、溶接対象となる鋼材のCr含有量は、2.0質量%以上であることがより好ましく、2.25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、溶接対象となる鋼材のCr含有量は、26質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることがさらに好ましく、12質量%以下であることが特に好ましい。
As the steel material to be welded, a steel material having a Cr content of 1.5% by mass or more and 28.5% by mass or less can be preferably used. The Cr content of the steel material to be welded is more preferably 2.0% by mass or more, more preferably 2.25% by mass or more, and particularly preferably 2.5% by mass or more. preferable.
On the other hand, the Cr content of the steel material to be welded is more preferably 26% by mass or less, even more preferably 20% by mass or less, and particularly preferably 12% by mass or less.
以下、本実施形態に係るガスメタルアーク溶接方法における、シールドガス、極性、並びにワイヤの種類及び必須成分について詳細に説明する。 The shielding gas, polarity, wire type and essential components in the gas metal arc welding method according to the present embodiment will be described in detail below.
<シールドガス:不活性ガスの含有量が90体積%以上>
本実施形態に係るガスメタルアーク溶接方法で用いられるシールドガスは、不活性ガスを90体積%以上含有する。不活性ガスの含有量が高いシールドガスの代表として、例えば、100体積%のArシールドガスを使用すると、アークの圧力を抑制する効果と、溶融池表面への酸素供給を抑制する効果とを得ることができ、耐溶落ち性を向上させることができる。
<Shield gas: content of inert gas is 90% by volume or more>
The shielding gas used in the gas metal arc welding method according to this embodiment contains 90% by volume or more of inert gas. As a representative shielding gas with a high inert gas content, for example, if 100% by volume Ar shielding gas is used, the effect of suppressing the arc pressure and the effect of suppressing oxygen supply to the surface of the molten pool can be obtained. and burn-through resistance can be improved.
100体積%の不活性シールドガスの使用が、アークの圧力に与える影響について、以下に詳細に説明する。
シールドガス中の解離性ガス、すなわちCO2のような活性ガスの含有量が増加すると、分子の解離にエネルギーが消費され、集中したアークとなる。このように、アークが集中する現象を、一般的に「アークの緊縮」という。アークが緊縮して電流密度が高くなると、電磁ピンチ力が働き、アークの圧力が高くなるため、溶け落ちが発生しやすくなる。
一方、単原子分子の希ガス、すなわちArやHeのような不活性ガスを90体積%以上含有するシールドガスを適用すると、アークが拡がり、電流密度が低下して、アーク圧力が低くなる。その結果、溶け落ちの発生を抑制することができる。
The effect of using 100% by volume inert shielding gas on arc pressure is discussed in detail below.
As the content of dissociable gases, ie active gases such as CO2 , in the shielding gas increases, energy is consumed in the dissociation of molecules, resulting in a concentrated arc. Such a phenomenon of arc concentration is generally referred to as "arc contraction". When the arc is constricted and the current density increases, the electromagnetic pinch force works and the pressure of the arc increases, so burn-through is likely to occur.
On the other hand, if a shielding gas containing 90% by volume or more of a monatomic rare gas, that is, an inert gas such as Ar or He is applied, the arc spreads, the current density decreases, and the arc pressure decreases. As a result, the occurrence of burn-through can be suppressed.
また、不活性ガスの含有量が、溶融池表面への酸素供給量に与える影響について、以下に詳細に説明する。
酸素や硫黄のようなカルコゲン元素は、鋼の表面張力を低下させる作用を有する。したがって、シールドガス中の酸素量を減少させることにより、高い表面張力で溶融池を保持することができ、溶け落ちを抑制することができる。
Further, the influence of the inert gas content on the amount of oxygen supplied to the surface of the molten pool will be described in detail below.
Chalcogen elements such as oxygen and sulfur have the effect of lowering the surface tension of steel. Therefore, by reducing the amount of oxygen in the shielding gas, the molten pool can be maintained with high surface tension, and burn-through can be suppressed.
上記のような不活性ガスによる効果から、シールドガス中の不活性ガスの含有量が90体積%未満であると、アークの圧力が高くなるとともに、溶融池を保持する効果が低下し、溶け落ちが発生することがある。
したがって、シールドガスは、不活性ガスを90体積%以上含有するものとし、95体積%以上であることが好ましく、98体積%以上であることがより好ましく、100体積%であることがさらに好ましい。
From the effect of the inert gas as described above, if the inert gas content in the shielding gas is less than 90% by volume, the arc pressure increases and the effect of holding the molten pool decreases, resulting in burn-through. may occur.
Therefore, the shield gas contains 90% by volume or more of inert gas, preferably 95% by volume or more, more preferably 98% by volume or more, and even more preferably 100% by volume.
不活性ガスとしては、Arを使用することが好ましい。なお、シールドガス中に含有される不活性ガス以外のガスとしては、炭酸ガス(二酸化炭素;CO2)や酸素ガス(O2)等の酸化性ガス又はN2ガス、H2ガス等を選択することができ、残部が不可避的不純物であることが好ましい。なお、選択的にこれら酸化性ガス、N2ガス、H2ガス等を含有させない設計の場合であっても、シールドガス中には、不可避的不純物としてこれらが含まれる場合もある。また、不可避的不純物の含有量については、少ないほど本発明の効果を妨げるおそれが低くなり、シールドガス全体積に対して、不可避的不純物の合計が0.03体積%以下に抑制されていることがより好ましい。 Ar is preferably used as the inert gas. As the gas other than the inert gas contained in the shielding gas, an oxidizing gas such as carbon dioxide (carbon dioxide; CO 2 ) or oxygen gas (O 2 ), N 2 gas, H 2 gas, or the like is selected. preferably the balance is unavoidable impurities. Even if the shielding gas is designed not to selectively contain these oxidizing gases, N 2 gas, H 2 gas, etc., these gases may be contained as unavoidable impurities in the shielding gas. As for the content of unavoidable impurities, the lower the possibility of hindering the effects of the present invention, the lower the content of unavoidable impurities. is more preferred.
<極性:溶接中に少なくとも正極性の期間を有すること>
ガスメタルアーク溶接において、極性を正極性として溶接を行うと、一般的にアークは不安定になりやすいが、アーク圧を小さくすることができ、溶融金属の溶け落ちを抑制する効果を得ることができる。したがって、溶融金属の溶け落ちを抑制するため、溶接中に少なくとも所定の正極性の期間を有することとする。
なお、所定の正極性の期間を有する場合の例として、交流電源を使用する場合のように、正極性と逆極性が交互に入れ替わるものが挙げられるが、溶融金属の溶け落ちを抑制する観点から、直流正極性、すなわち直流棒マイナス(DCEN:Direct Current Electrode Negative)であることが好ましい。
また、本明細書において上記「正極性」(EN:Electrode Negative)とは、溶接棒をマイナス極に接続し、母材をプラス極に接続した状態を意味するものとする。
<Polarity: having at least a period of positive polarity during welding>
In gas metal arc welding, if welding is performed with positive polarity, the arc generally tends to be unstable. can. Therefore, in order to suppress melt-through of molten metal, at least a predetermined period of positive polarity should be provided during welding.
As an example of the case of having a predetermined positive polarity period, the positive polarity and the reverse polarity are alternately replaced as in the case of using an AC power supply. , DC positive, ie, Direct Current Electrode Negative (DCEN).
In this specification, the term "positive polarity" (EN: Electrode Negative) means a state in which the welding rod is connected to the negative electrode and the base material is connected to the positive electrode.
<ワイヤ:フラックスコアードワイヤ>
本実施形態に係るガスメタルアーク溶接方法は、バックシールドレスで、裏ビードの酸化を抑制することを目的としている。本実施形態においては、ワイヤとしてフラックスコアードワイヤ(FCW:Flux Cored Wire)を選択し、裏ビードまでスラグで被覆することができ、かつ裏ビードの酸化を抑制することができる設計としている。
<Wire: Flux cored wire>
The gas metal arc welding method according to the present embodiment is intended to suppress oxidation of the back bead without a back shield. In this embodiment, a flux cored wire (FCW) is selected as the wire, and is designed so that even the back bead can be covered with slag and oxidation of the back bead can be suppressed.
以下に、本実施形態に係るフラックスコアードワイヤ(以下、FCW又はワイヤとも称する。)に添加される金属、金属化合物及び含有される化学成分などについて説明する。 Metals and metal compounds added to the flux cored wire (hereinafter also referred to as FCW or wire) according to the present embodiment, chemical components contained, and the like will be described below.
(金属フッ化物)
FCWを用いてビードをスラグで被覆させるためには、スラグ造滓剤として、TiO2、SiO2、ZrO2等の酸化物をFCWのフラックス中に添加することが一般的である。本実施形態では、FCWのフラックス中にスラグ造滓剤として、金属フッ化物を添加することにより、均一な肉厚のスラグで裏ビードを被覆できるとともに、溶融池表面への酸素供給を抑制することができる。したがって、本実施形態においては、金属フッ化物を含有するフラックスコアードワイヤを使用して溶接するものとする。これにより、溶接金属の保持力を高めることができ、耐溶落ち性が向上する。
なお、金属フッ化物は、スラグ造滓剤中の主成分とすることで、より均一な肉厚のスラグで裏ビードを被覆でき、溶融池表面への酸素供給を抑制することができる。すなわち、スラグ造滓剤全質量に対して、金属フッ化物が50質量%超であることが好ましく、80質量%以上であることがより好ましく、スラグ造滓剤が金属フッ化物と不可避的不純物のみからなることがさらに好ましい。
(metal fluoride)
In order to coat the beads with slag using FCW, it is common to add oxides such as TiO 2 , SiO 2 and ZrO 2 to the FCW flux as slag-forming agents. In this embodiment, by adding a metal fluoride as a slag-forming agent to the FCW flux, the back bead can be covered with slag having a uniform thickness, and oxygen supply to the surface of the molten pool can be suppressed. can be done. Therefore, in this embodiment, welding is performed using a flux cored wire containing a metal fluoride. Thereby, the holding force of the weld metal can be increased, and the burn-through resistance is improved.
By using a metal fluoride as a main component in the slag-forming agent, the back bead can be covered with slag having a more uniform thickness, and oxygen supply to the surface of the molten pool can be suppressed. That is, with respect to the total mass of the slag-forming agent, the metal fluoride is preferably more than 50% by mass, more preferably 80% by mass or more, and the slag-forming agent contains only metal fluorides and unavoidable impurities. It is more preferable to consist of
本実施形態においては、上述のとおり、正極性の期間を有するため、アークが不安定になりやすいが、金属フッ化物として、アルカリ土類金属フッ化物を使用することにより、正極性での安定性を向上させることができる。 In the present embodiment, as described above, since it has a positive polarity period, the arc tends to be unstable, but by using an alkaline earth metal fluoride as the metal fluoride, stability in positive polarity can be improved.
アルカリ土類金属がアーク安定性に与える影響について、以下に詳細に説明する。
アルカリ土類金属の酸化物は、その仕事関数が鋼や鉄系酸化物と比較して低い。このため、アルカリ土類金属フッ化物を含有するワイヤを用いて、正極性で溶接を行った場合に、高温下でフラックスに吸着している酸素とアルカリ土類金属フッ化物とが反応して、酸化物に変化し、電子放出源としての役割を果たす。
したがって、ワイヤに含有される金属フッ化物として、アルカリ土類金属フッ化物を使用すると、ワイヤからの電子放出を容易にし、溶接安定性をより一層向上させることができる。
The effect of alkaline earth metals on arc stability is described in detail below.
Alkaline earth metal oxides have a lower work function than steel and iron-based oxides. Therefore, when a wire containing an alkaline earth metal fluoride is used for welding with positive polarity, the oxygen adsorbed to the flux reacts with the alkaline earth metal fluoride at a high temperature, It changes to an oxide and acts as an electron emission source.
Therefore, if an alkaline earth metal fluoride is used as the metal fluoride contained in the wire, electron emission from the wire can be facilitated and welding stability can be further improved.
また、低仕事関数である物質が陰極点を形成することにより、熱電子放出が活発になり、仕事関数に相当するエネルギーが陰極から奪われる。その結果、ワイヤが冷却されることになるので、ジュール熱、すなわち「溶接電流×アーク電圧」の条件が同一であっても、ワイヤの溶融速度が変化し、入熱-ワイヤ溶融量の関係改善が可能となる。すなわち、開先を溶融させるのに十分高い入熱としながら、溶着金属量を減少させることが可能なため、エネルギー密度が低い純Arシールドガスを使用して溶接した場合であっても、十分な開先の溶融が可能となる。
したがって、酸化物の仕事関数が低いアルカリ土類金属のフッ化物を含有するワイヤを用いることが好ましく、例えば、CaやSrのフッ化物を含有するワイヤを用いることが好ましい。
In addition, when a substance with a low work function forms a cathode spot, thermionic emission becomes active, and energy corresponding to the work function is taken away from the cathode. As a result, the wire is cooled, so even if the conditions of Joule heat, that is, "welding current x arc voltage" are the same, the wire melting rate changes and the relationship between heat input and wire melting amount improves. becomes possible. That is, it is possible to reduce the amount of deposited metal while making the heat input high enough to melt the groove, so even when welding is performed using pure Ar shielding gas with low energy density, sufficient Melting of the groove becomes possible.
Therefore, it is preferable to use a wire containing a fluoride of an alkaline earth metal whose oxide has a low work function. For example, it is preferable to use a wire containing a fluoride of Ca or Sr.
(金属及び金属フッ化物を除くフラックス成分:0.5質量%以下)
上述のとおり、本実施形態においては、フラックス中にスラグ造滓剤として金属フッ化物を含有させることにより、溶融金属表面の酸素量を抑制し、高い表面張力を維持しており、これにより、耐溶け落ち性を向上させることができる。
したがって、ワイヤ中には酸化物を積極的に添加しないことが好ましく、フラックス中の金属及び金属フッ化物を除く成分は、ワイヤ全質量に対して0.5質量%以下であることが好ましく、0.3質量%以下であることがより好ましい。
なお、フラックス中の金属及び金属フッ化物を除く成分としては、フラックス中に含まれる不純物の他、後述する非金属フラックスとして、金属フッ化物を除く金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物等や有機物等が挙げられる。
(Flux components excluding metals and metal fluorides: 0.5% by mass or less)
As described above, in the present embodiment, the flux contains a metal fluoride as a slag-forming agent to suppress the oxygen content on the surface of the molten metal and maintain a high surface tension. It is possible to improve melt-down properties.
Therefore, it is preferable not to actively add oxides to the wire, and the components other than metals and metal fluorides in the flux are preferably 0.5% by mass or less with respect to the total mass of the wire. 0.3% by mass or less is more preferable.
Components other than metals and metal fluorides in the flux include, in addition to impurities contained in the flux, metal oxides other than metal fluorides, metal sulfides, metal nitrides, etc., as non-metal fluxes described later. An organic substance etc. are mentioned.
(沸点が800℃以上1400℃以下であるフラックス成分)
正極性の不活性ガスシールド下の溶接において、ワイヤ先端近傍では、陰極点となる位置は、陽極となる母材からの距離の短さよりも、低仕事関数物質の存在位置によって支配的に決定される。溶滴中においては、対流が絶えず起こり、溶滴表面上の低仕事関数物質は溶滴表面上を動き回る。そのため、電流経路が時々刻々と変化して、溶滴に作用する電磁ピンチ力が安定しなくなり、溶滴移行が不安定となる。したがって、電磁ピンチ力とは異なった溶滴移行の駆動力を付与することが好ましい。
ワイヤが、フラックス成分として所定の温度域で気化する物質を含有していると、溶接中にワイヤに電流が流れ、ジュール発熱によってワイヤ自身が温度上昇した際に、この温度上昇によってワイヤ内部のフラックスが気化する。そして、気化した物質は、ワイヤ先端に向かってガス圧力を供給することになり、ワイヤ先端における溶滴離脱を促すことができる。なお、ここでいうフラックス成分とは、フラックスとしてワイヤ外皮に内包される各化学物質を指す。
(Flux component with a boiling point of 800°C or higher and 1400°C or lower)
In welding under a positive inert gas shield, the position of the cathode spot near the tip of the wire is predominantly determined by the position of the low work function material, rather than by the short distance from the base metal, which is the anode. be. Convection currents constantly occur in the droplet, and the low work function material on the droplet surface moves around on the droplet surface. As a result, the current path changes from moment to moment, the electromagnetic pinch force acting on the droplet becomes unstable, and droplet transfer becomes unstable. Therefore, it is preferable to apply a droplet transfer driving force different from the electromagnetic pinch force.
If the wire contains a substance that evaporates in a specified temperature range as a flux component, current flows through the wire during welding, and when the temperature of the wire itself rises due to Joule heating, the temperature rise causes the flux inside the wire. evaporates. Then, the vaporized substance supplies gas pressure toward the tip of the wire, which can promote detachment of the droplet at the tip of the wire. The term "flux component" as used herein refers to each chemical substance included in the wire sheath as flux.
上記のような溶滴離脱を促進する効果を得るために、ワイヤには、ワイヤ先端近傍の固液界面とコンタクトチップの間の温度域で気化するフラックス成分を添加することが好ましい。具体的には、本実施形態において使用するワイヤは、沸点が800℃以上1400℃以下であるフラックス成分を含有することが好ましく、沸点が900℃以上1350℃以下であるフラックス成分を含有することがより好ましく、沸点が1000℃以上1300℃以下であるフラックス成分を含有することがさらに好ましい。
このようなフラックス成分、すなわち、化学物質としては、沸点が1330℃であるLi、沸点が1091℃であるMg、沸点が907℃であるZn、沸点が1260℃であるAlF3等が挙げられる。
In order to obtain the effect of promoting droplet detachment as described above, it is preferable to add to the wire a flux component that vaporizes in the temperature range between the solid-liquid interface near the tip of the wire and the contact tip. Specifically, the wire used in the present embodiment preferably contains a flux component with a boiling point of 800° C. or higher and 1400° C. or lower, and may contain a flux component with a boiling point of 900° C. or higher and 1350° C. or lower. More preferably, it contains a flux component having a boiling point of 1000° C. or higher and 1300° C. or lower.
Such flux components, that is, chemical substances, include Li with a boiling point of 1330°C, Mg with a boiling point of 1091°C, Zn with a boiling point of 907°C, and AlF3 with a boiling point of 1260°C.
(Mg)
上述したフラックス成分のうち、特にMgの金属粉又はMgを含む金属粉が添加されていることが好ましい。Mgは強脱酸性元素であり、溶融池表面の低酸素化に寄与するとともに、凝固後に溶接金属への歩留まりが極めて少ない元素である。溶接金属への性能に悪影響を及ぼすことなく、溶融池表面を低酸素化し、耐溶け落ち性をより一層向上させる観点から、本実施形態において使用するワイヤはフラックス中にMgを含有することが好ましい。フラックス中のMg含有量は、ワイヤ全質量に対して、1.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがより好ましい。なお、ワイヤ全質量に対するMg含有量が0%超であると、効果を発揮するため、Mg含有量の下限は特に規定しない。
(Mg)
Among the flux components described above, it is particularly preferable to add Mg metal powder or Mg-containing metal powder. Mg is a strong deoxidizing element that contributes to reducing the oxygen content of the surface of the molten pool and has a very low yield to the weld metal after solidification. It is preferable that the wire used in the present embodiment contain Mg in the flux from the viewpoint of reducing the oxygen content of the surface of the molten pool and further improving burn-through resistance without adversely affecting the performance of the weld metal. . The Mg content in the flux is preferably 1.0% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, relative to the total mass of the wire. It should be noted that the lower limit of the Mg content is not particularly specified because the effect is exhibited when the Mg content exceeds 0% with respect to the total mass of the wire.
(フラックスの含有量:4質量%以上30質量%以下)
本実施形態に係る溶接方法は、後述するように、Crを比較的多く含む高Cr含有鋼の溶接を好適な対象としている。ワイヤ外皮を非Cr含有鋼とした場合に、溶接金属の化学成分を9%Cr鋼に相当するように制御するためには、フラックス中に金属Crを多量に添加する必要があり、これに応じてフラックス率を調整することができる。
すなわち、対象とする母材の合金含有量に応じて、必要となるフラックス率、すなわちフラックスの含有量は変化する。ただし、ワイヤ外皮として、Crを含有する鋼種を採用することができるため、合金成分の添加量とフラックス率は一意に対応するわけではない。
したがって、フラックスの含有量は特に限定されず、外皮成分、要求される母材の合金含有量等に応じて、種々に設計することができる。
(Flux content: 4% by mass or more and 30% by mass or less)
As will be described later, the welding method according to the present embodiment is suitable for welding high-Cr-containing steel containing a relatively large amount of Cr. In order to control the chemical composition of the weld metal to correspond to that of 9% Cr steel when the wire sheath is made of Cr-free steel, it is necessary to add a large amount of metallic Cr to the flux. can be used to adjust the flux rate.
That is, the required flux rate, that is, the flux content, changes according to the alloy content of the target base material. However, since a steel type containing Cr can be used as the wire sheath, the addition amount of the alloy component and the flux rate do not uniquely correspond.
Therefore, the content of the flux is not particularly limited, and can be designed in various ways according to the composition of the outer layer, the required alloy content of the base material, and the like.
なお、フラックスの含有量を4質量%以上とすると、ワイヤの製造時に、フラックスをワイヤ外皮に容易に定量供給することができる。また、フラックスの含有量を30質量%以下とすると、ワイヤ外皮が薄くなりすぎることを防止することができ、製造工程中に破れ等のトラブルの発生を抑制することができる。
したがって、フラックスの含有量は、ワイヤ全質量に対して、4質量%以上であることが好ましく、8質量%以上であることがより好ましい。また、フラックスの含有量は、ワイヤ全質量に対して、30質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましい。
When the flux content is 4% by mass or more, a fixed amount of flux can be easily supplied to the wire sheath during manufacture of the wire. Also, if the flux content is 30% by mass or less, it is possible to prevent the wire sheath from becoming too thin, and to suppress the occurrence of troubles such as breakage during the manufacturing process.
Therefore, the flux content is preferably 4% by mass or more, more preferably 8% by mass or more, relative to the total mass of the wire. The flux content is preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, relative to the total mass of the wire.
(非金属フラックスの含有量:2質量%以上15質量%以下)
フラックス中に含有される非金属フラックスは、スラグを形成して表裏のビードを保護するスラグ造滓剤としての効果を主に有する。よって、本実施形態では、非金属フラックスは、ほぼスラグ造滓剤としての働きを持つ。ワイヤ全質量に対する非金属フラックスが2質量%以上であると、裏ビードの表面をスラグで完全に被覆することができ、酸化を抑制することができる。一方、ワイヤ全質量に対する非金属フラックスが15質量%以下であると、均一なスラグを形成することができ、スラグを除去した後の裏ビード形状が良好となる。
したがって、フラックス中の非金属フラックスは、ワイヤ全質量に対して、2質量%以上であることが好ましく、3.5質量%以上であることがより好ましく、5.5質量%以上であることがさらに好ましく、6.0質量%以上であることが特に好ましい。また、フラックス中の非金属フラックスは、ワイヤ全質量に対して、15質量%以下であることが好ましく、7.5質量%以下であることがより好ましく、7.0質量%以下であることがさらに好ましい。
非金属フラックスとしては、上記フッ化物の他に、例えば、酸化物、硫化物等が挙げられる。また、本実施形態において、スラグ造滓剤とは、非金属フラックスのうち、フッ化物、酸化物、硫化物のことを指す。
(Content of non-metallic flux: 2% by mass or more and 15% by mass or less)
The non-metallic flux contained in the flux mainly has an effect as a slag-forming agent that forms slag and protects the front and back beads. Therefore, in the present embodiment, the non-metallic flux almost functions as a slag-forming agent. When the nonmetallic flux is 2% by mass or more with respect to the total mass of the wire, the surface of the back bead can be completely covered with slag, and oxidation can be suppressed. On the other hand, when the nonmetallic flux is 15% by mass or less with respect to the total mass of the wire, uniform slag can be formed, and the shape of the back bead after removing the slag is improved.
Therefore, the non-metallic flux in the flux is preferably 2% by mass or more, more preferably 3.5% by mass or more, and preferably 5.5% by mass or more with respect to the total mass of the wire. More preferably, it is particularly preferably 6.0% by mass or more. In addition, the non-metallic flux in the flux is preferably 15% by mass or less, more preferably 7.5% by mass or less, and preferably 7.0% by mass or less with respect to the total mass of the wire. More preferred.
Examples of non-metallic fluxes include oxides and sulfides in addition to the above fluorides. Moreover, in this embodiment, the slag-forming agent refers to fluorides, oxides, and sulfides among nonmetallic fluxes.
本実施形態に係るガスメタルアーク溶接方法において使用されるフラックスコアードワイヤは、上記以外の成分について特に限定されず、特に高Cr含有鋼の溶接において一般的に使用されるフラックスコアードワイヤを好適に使用することができる。このようなフラックスコアードワイヤとして、例えば、JIS Z 3317に規定のワイヤ成分と同様の溶着金属成分を目標として、合金成分を調整したものを使用することができる。 The flux cored wire used in the gas metal arc welding method according to the present embodiment is not particularly limited in terms of components other than the above, and is particularly preferably a flux cored wire that is generally used in welding high Cr content steel. can be used for As such a flux cored wire, for example, a wire whose alloy composition is adjusted with a target of a weld metal composition similar to that of the wire composition specified in JIS Z 3317 can be used.
以下、本実施形態において使用することができる溶接ワイヤの成分量として、上述のJIS Z 3317に係る数値範囲を、その限定理由とともに具体的に説明する。なお、さらに、上記各元素は、特筆しない限り、金属の形態でフラックス入りワイヤ中に含有されていても、化合物の形態でフラックス入りワイヤ中に含有されていてもよく、また、金属及び化合物の両方の形態でフラックス入りワイヤ中に含有されていてもよい。したがって、上記各元素がどのような形態でフラックス入りワイヤ中に含有されていても、元素単体に換算した換算値で規定する。例えば、Siを例に挙げる場合に、Si含有量とは、金属SiとSi化合物のSi換算値の合計をいう。なお、金属Siとは、Si単体及びSi合金を含む。 Hereinafter, the numerical ranges according to JIS Z 3317 will be specifically described as the component amounts of the welding wire that can be used in the present embodiment, together with the reasons for the limitations. Furthermore, unless otherwise specified, each of the above elements may be contained in the flux-cored wire in the form of a metal or in the form of a compound in the flux-cored wire. It may be contained in the flux-cored wire in both forms. Therefore, regardless of the form in which each of the above elements is contained in the flux-cored wire, the values are defined by conversion values converted into single elements. For example, when Si is taken as an example, the Si content refers to the sum of Si conversion values of metal Si and Si compounds. Metallic Si includes simple Si and Si alloy.
<C:0.15質量%以下(0質量%を含む)>
Cは、溶接金属中において炭化物として析出してクリープ強度を確保することができる元素である。このため、溶接金属のクリープ強度が高くなるように設計したい場合は、必要に応じて、ワイヤの原料にCを添加すればよい。また、Cは、オーステナイト生成元素でもあり、ワイヤ全質量に対するC含有量が0.15質量%を超えると、溶接金属のAc1変態点が低下し、溶接後熱処理時にオーステナイト変態が生じ、その結果、クリープ強度が低下するおそれがある。したがって、所望のクリープ強度を得ることを目的としてCを添加する場合には、ワイヤ全質量に対するC含有量は、0.15質量%以下とすることが好ましい。
<C: 0.15% by mass or less (including 0% by mass)>
C is an element that can be precipitated as a carbide in the weld metal to ensure creep strength. Therefore, if it is desired to design the weld metal so as to increase the creep strength, C may be added to the raw material of the wire, if necessary. In addition, C is also an austenite-forming element. When the C content exceeds 0.15% by mass with respect to the total mass of the wire, the Ac1 transformation point of the weld metal is lowered, and austenite transformation occurs during post-weld heat treatment. Creep strength may decrease. Therefore, when C is added for the purpose of obtaining a desired creep strength, the C content with respect to the total mass of the wire is preferably 0.15% by mass or less.
<Si:1.00質量%以下(0質量%を含む)>
Siは、溶接金属の溶融時に脱酸剤として作用して、溶接金属中の酸素含有量を低減し、靱性の向上に寄与する。また、Siは、溶接金属の溶融時に、その溶融金属の界面張力を低下させて、融合不良及びオーバーラップ等の溶接欠陥を低減する効果も有する。このため、溶接金属の靱性を高く設計したい場合や、溶接欠陥の低減を狙いたい場合は、必要に応じて、ワイヤの原料にSiを添加すればよい。なお、Siは、フェライト生成元素であるため、ワイヤ全質量に対するSi含有量が、1.00質量%を超えると、溶接金属中にフェライトが残留することとなり、靱性が劣化するおそれがある。したがって、所望の靱性を得ることを目的としてSiを添加する場合には、ワイヤ全質量に対するSi含有量は、1.00質量%以下とすることが好ましい。
<Si: 1.00% by mass or less (including 0% by mass)>
Si acts as a deoxidizing agent when the weld metal is melted, reduces the oxygen content in the weld metal, and contributes to the improvement of toughness. Si also has the effect of reducing the interfacial tension of the molten metal when the weld metal is melted, thereby reducing welding defects such as incomplete fusion and overlap. Therefore, if it is desired to design the weld metal to have high toughness or if it is desired to reduce weld defects, Si may be added to the raw material of the wire, if necessary. Since Si is a ferrite-forming element, if the Si content exceeds 1.00% by mass with respect to the total mass of the wire, ferrite will remain in the weld metal, possibly deteriorating toughness. Therefore, when adding Si for the purpose of obtaining desired toughness, the Si content with respect to the total mass of the wire is preferably 1.00% by mass or less.
<Mn:2.50%質量以下(0質量%を含む)>
Mnは、溶接金属の溶融時に脱酸剤として作用し、さらに、溶接金属の強度及び靱性を確保することができる元素である。このため、強度及び靱性を確保するように設計したい場合は、必要に応じて、ワイヤの原料にMnを添加すればよい。なお、Mnはオーステナイト生成元素であるため、ワイヤ全質量に対するMn含有量が2.50質量%を超えると、溶接金属のAc1変態点が低下して、クリープ強度が低下するおそれがある。したがって、所望のクリープ強度を十分に確保しつつ、強度及び靱性を確保することを目的としてMnを添加する場合は、ワイヤ全質量に対するMn含有量は、2.50質量%以下とすることが好ましい。
<Mn: 2.50% by mass or less (including 0% by mass)>
Mn is an element that acts as a deoxidizing agent when the weld metal is melted and can ensure the strength and toughness of the weld metal. For this reason, when it is desired to design so as to ensure strength and toughness, Mn may be added to the raw material of the wire as necessary. Since Mn is an austenite-forming element, if the Mn content exceeds 2.50% by mass with respect to the total mass of the wire, the Ac1 transformation point of the weld metal may decrease and the creep strength may decrease. Therefore, when adding Mn for the purpose of ensuring strength and toughness while sufficiently ensuring the desired creep strength, the Mn content relative to the total weight of the wire is preferably 2.50% by mass or less. .
<P:0.03%質量以下(0質量%を含む)>
<S:0.03%質量以下(0質量%を含む)>
P及びSは、溶接金属中の含有量が多くなるほど耐割れ性が低下するため、溶接ワイヤ中のP含有量及びS含有量はいずれも少ないほど好ましく、0質量%であってもよい。具体的には、溶接ワイヤ中のP含有量及びS含有量は、ワイヤ全質量に対して、それぞれ0.03質量%以下であることがより好ましい。
<P: 0.03% mass or less (including 0 mass%)>
<S: 0.03% mass or less (including 0 mass%)>
Since the higher the P and S contents in the weld metal, the lower the crack resistance, the lower the P content and the S content in the welding wire, the better. Specifically, the P content and S content in the welding wire are more preferably 0.03% by mass or less with respect to the total mass of the wire.
<Cu:0.50%質量以下(0質量%を含む)>
Cuは、オーステナイト生成元素であり、溶接金属の靱性に悪影響を及ぼすフェライトの生成を抑制する効果を有する。このため、靱性を確保するように設計したい場合は、必要に応じて、ワイヤの原料にCuを添加すればよい。なお、ワイヤ全質量に対するCu含有量が0.50質量%を超えると、溶接金属のAc1変態点が低下して、クリープ強度が低下するおそれが高くなる。したがって、クリープ強度を十分に確保しつつ、することを目的としてCuを添加する場合は、ワイヤ全質量に対するCu含有量は、0.50質量%以下とすることが好ましい。なお、溶接ワイヤの通電性及び送給性を改善するために、ワイヤ表面にCuメッキを施す場合もあるが、メッキされたCuもワイヤ中のCuと同じ作用・効果を奏する。したがって、このCuメッキの有無に拘わらず、溶接ワイヤ全体のCu含有量を、0.50質量%以下とすることが好ましい。
<Cu: 0.50% by mass or less (including 0% by mass)>
Cu is an austenite-forming element and has the effect of suppressing the formation of ferrite, which adversely affects the toughness of the weld metal. For this reason, when it is desired to design so as to ensure toughness, Cu may be added to the raw material of the wire as necessary. If the Cu content exceeds 0.50% by mass with respect to the total mass of the wire, the Ac1 transformation point of the weld metal is lowered and the creep strength is likely to be lowered. Therefore, when Cu is added for the purpose of ensuring sufficient creep strength, the Cu content relative to the total mass of the wire is preferably 0.50% by mass or less. In some cases, the surface of the welding wire is plated with Cu in order to improve the electrical conductivity and feedability of the welding wire. Therefore, regardless of the presence or absence of Cu plating, the Cu content in the entire welding wire is preferably 0.50% by mass or less.
<Ni:1.00質量%以下(0質量%を含む)>
Niは、オーステナイト生成元素であり、溶接金属の靱性に悪影響を及ぼすフェライトの生成を抑制する効果を有する。このため、靱性を確保するように設計したい場合は、必要に応じて、ワイヤの原料にNiを添加すればよい。なお、ワイヤ全質量に対するNi含有量が1.00質量%を超えると、溶接金属のAc1変態点が低下して、クリープ強度が低下するおそれが高くなる。したがって、所望のクリープ強度を確保しつつ、靱性を十分に確保することを目的としてNiを添加する場合は、ワイヤ全質量に対するNi含有量は、1.00質量%以下とすることが好ましい。
<Ni: 1.00% by mass or less (including 0% by mass)>
Ni is an austenite-forming element and has the effect of suppressing the formation of ferrite, which adversely affects the toughness of the weld metal. For this reason, when it is desired to design so as to ensure toughness, Ni may be added to the raw material of the wire as necessary. When the Ni content exceeds 1.00% by mass with respect to the total mass of the wire, the Ac1 transformation point of the weld metal is lowered, and the creep strength is likely to be lowered. Therefore, when Ni is added for the purpose of ensuring sufficient toughness while ensuring desired creep strength, the Ni content relative to the total mass of the wire is preferably 1.00% by mass or less.
<Co:2.00質量%以下(0質量%を含む)>
Coは、オーステナイト生成元素であり、溶接金属の靱性に悪影響を及ぼすフェライトの生成を抑制する効果を有する。このため、靱性を確保するように設計したい場合は、必要に応じて、ワイヤの原料にCoを添加すればよい。なお、ワイヤ全質量に対するCo含有量が2.00質量%を超えると、溶接金属のAc1変態点が低下して、クリープ強度が低下するおそれが高くなる。したがって、所望のクリープ強度を十分に確保しつつ、靱性を確保することを目的としてCoを添加する場合は、ワイヤ全質量に対するCo含有量は、2.00質量%以下とすることが好ましい。
<Co: 2.00% by mass or less (including 0% by mass)>
Co is an austenite-forming element and has the effect of suppressing the formation of ferrite, which adversely affects the toughness of the weld metal. For this reason, when it is desired to design to ensure toughness, Co may be added to the raw material of the wire as necessary. If the Co content exceeds 2.00% by mass with respect to the total mass of the wire, the Ac1 transformation point of the weld metal is lowered and the creep strength is likely to be lowered. Therefore, when Co is added for the purpose of ensuring toughness while sufficiently ensuring the desired creep strength, the Co content relative to the total weight of the wire is preferably 2.00% by mass or less.
<Cr:12.00質量%以下(0質量%を含む)>
Crは、溶接金属の耐酸化性、耐食性及び強度等を確保する効果を有する。よって、耐食性及び強度等を確保するように設計したい場合は、必要に応じて、ワイヤの原料にCrを添加すればよい。なお、Crはフェライト生成元素であるため、ワイヤ全質量に対するCr含有量が12.00質量%を超えると、溶接金属中にフェライトが析出して靱性が劣化するおそれが高くなる。したがって、所望の靱性を十分に確保しつつ、耐酸化性、耐食性及び強度を確保することを目的としてCrを添加する場合は、ワイヤ全質量に対するCr含有量は、12.00質量%以下とすることが好ましい。また、本実施形態に係るワイヤを用いた溶接において、好適な範囲の鋼材を母材とする場合は、ワイヤ中のCr含有量を、母材のCr含有量に対応させることがより好ましい。したがって、母材に合わせる場合は、ワイヤ全質量に対するCr含有量は、1.5質量%以上とすることがより好ましい。
<Cr: 12.00% by mass or less (including 0% by mass)>
Cr has the effect of ensuring the oxidation resistance, corrosion resistance, strength, etc. of the weld metal. Therefore, when it is desired to design so as to ensure corrosion resistance, strength, etc., Cr may be added to the raw material of the wire as necessary. Since Cr is a ferrite-forming element, if the Cr content exceeds 12.00% by mass with respect to the total mass of the wire, there is a high possibility that ferrite will precipitate in the weld metal and the toughness will deteriorate. Therefore, when Cr is added for the purpose of ensuring oxidation resistance, corrosion resistance and strength while sufficiently ensuring the desired toughness, the Cr content relative to the total weight of the wire should be 12.00% by mass or less. is preferred. Moreover, in the welding using the wire according to the present embodiment, when a steel material within a suitable range is used as the base material, it is more preferable to make the Cr content in the wire correspond to the Cr content in the base material. Therefore, when matching with the base material, it is more preferable to set the Cr content to 1.5% by mass or more with respect to the total mass of the wire.
<Mo:1.20%質量以下(0質量%を含む)>
Moは、鋼中における固溶強化元素であり、溶接金属中に固溶して、溶接金属の強度を向上させる効果を有する。このため、強度を確保するように設計したい場合は、必要に応じて、ワイヤの原料にMoを添加すればよい。なお、Moはフェライト生成元素でもあるため、ワイヤ全質量に対するMo含有量が1.20質量%を超えると、溶接金属中にフェライトが析出して、靱性が劣化するおそれが高くなる。したがって、所望の靱性を十分に確保しつつ、強度を向上させることを目的としてMoを添加する場合は、ワイヤ全質量に対するMo含有量は、1.20質量%以下とすることが好ましい。
<Mo: 1.20% by mass or less (including 0% by mass)>
Mo is a solid-solution strengthening element in steel, and has the effect of forming a solid solution in the weld metal and improving the strength of the weld metal. For this reason, when it is desired to design so as to ensure strength, Mo may be added to the raw material of the wire as necessary. Since Mo is also a ferrite-forming element, if the Mo content exceeds 1.20% by mass with respect to the total mass of the wire, ferrite will precipitate in the weld metal, increasing the risk of deterioration in toughness. Therefore, when Mo is added for the purpose of improving the strength while sufficiently ensuring the desired toughness, the Mo content with respect to the total mass of the wire is preferably 1.20% by mass or less.
<V:0.50質量%以下(0質量%を含む)>
Vは、鋼中における析出強化元素であり、溶接金属中に炭窒化物として析出して、溶接金属の強度を向上させる効果を有する。このため、強度を確保するように設計したい場合は、必要に応じて、ワイヤの原料にVを添加すればよい。なお、ワイヤ全質量に対するV含有量が0.50質量%を超えると、溶接金属の強度が強くなり過ぎて、靱性が劣化するおそれが高くなる。したがって、所望の靱性を十分に確保しつつ、強度を向上させることを目的としてVを添加する場合は、ワイヤ全質量に対するV含有量は、0.50質量%以下に規定することが好ましい。
<V: 0.50% by mass or less (including 0% by mass)>
V is a precipitation-strengthening element in steel and precipitates in the weld metal as a carbonitride to have the effect of improving the strength of the weld metal. Therefore, when it is desired to design so as to ensure strength, V may be added to the raw material of the wire as necessary. If the V content exceeds 0.50% by mass with respect to the total mass of the wire, the strength of the weld metal becomes too strong and the toughness is likely to deteriorate. Therefore, when V is added for the purpose of improving the strength while sufficiently ensuring the desired toughness, the V content is preferably 0.50% by mass or less with respect to the total mass of the wire.
<Nb:0.15質量%以下(0質量%を含む)>
Nbは、鋼中における析出強化元素であり、溶接金属中に炭窒化物として析出して、溶接金属の強度を向上させる効果を有する。このため、強度を確保するように設計したい場合は、必要に応じて、ワイヤの原料にNbを添加すればよい。なお、ワイヤ全質量に対するNb含有量が0.15質量%を超えると、溶接金属の強度が強くなり過ぎて、靱性が劣化するおそれが高くなる。したがって、所望の靱性を確保しつつ、強度を確保することを目的としてNbを添加する場合は、ワイヤ全質量に対するNb含有量は、0.15質量%以下とすることが好ましい。
<Nb: 0.15% by mass or less (including 0% by mass)>
Nb is a precipitation-strengthening element in steel, and has the effect of increasing the strength of the weld metal by being precipitated as a carbonitride in the weld metal. Therefore, when designing to ensure strength, Nb may be added to the raw material of the wire as necessary. If the Nb content exceeds 0.15% by mass with respect to the total mass of the wire, the strength of the weld metal becomes too strong and the toughness is likely to deteriorate. Therefore, when Nb is added for the purpose of ensuring strength while ensuring desired toughness, the Nb content with respect to the total weight of the wire is preferably 0.15% by mass or less.
<W:2.00質量%以下(0質量%を含む)>
Wは、鋼中における固溶強化元素であり、溶接金属中に固溶して、溶接金属の強度を向上させる効果を有する。このため、強度を確保するように設計したい場合は、必要に応じて、ワイヤの原料にWを添加すればよい。なお、Wはフェライト生成元素でもあるため、ワイヤ全質量に対するW含有量が2.00質量%を超えると、溶接金属中にフェライトが析出して、靱性が劣化するおそれが高くなる。したがって、所望の靱性を確保しつつ、強度を向上させることを目的としてWを添加する場合は、ワイヤ全質量に対するW含有量は、2.00質量%以下とすることが好ましい。
<W: 2.00% by mass or less (including 0% by mass)>
W is a solid-solution strengthening element in steel, and has the effect of forming a solid solution in the weld metal and improving the strength of the weld metal. Therefore, when designing to ensure strength, W may be added to the raw material of the wire as necessary. Since W is also a ferrite-forming element, if the W content exceeds 2.00% by mass relative to the total mass of the wire, ferrite will precipitate in the weld metal, increasing the risk of deterioration in toughness. Therefore, when W is added for the purpose of improving the strength while ensuring the desired toughness, the W content is preferably 2.00% by mass or less with respect to the total mass of the wire.
<N:0.07質量%以下(0質量%を含む)>
Nは、鋼中において固溶強化の効果を発揮するとともに、Nb及びVと結合して窒化物として析出して、溶接金属のクリープ強度の向上に寄与する。このため、強度を確保するように設計したい場合は、必要に応じて、ワイヤの原料にNを添加すればよい。なお、Nは強力なオーステナイト生成元素でるため、ワイヤ全質量に対するN含有量が0.07質量%を超えると、溶接金属のAc1変態点が低下して、クリープ強度が低下するおそれが高くなる。したがって、所望のクリープ強度を確保することを目的としてNを添加する場合は、ワイヤ全質量に対するN含有量は、0.07質量%以下とすることが好ましい。
<N: 0.07% by mass or less (including 0% by mass)>
N exerts a solid-solution strengthening effect in steel, and combines with Nb and V to precipitate as nitrides, thereby contributing to the improvement of the creep strength of the weld metal. For this reason, when it is desired to design so as to ensure strength, N may be added to the raw material of the wire as necessary. Since N is a strong austenite forming element, if the N content exceeds 0.07% by mass with respect to the total mass of the wire, the Ac1 transformation point of the weld metal is lowered, and the creep strength is likely to be lowered. Therefore, when N is added for the purpose of securing a desired creep strength, the N content is preferably 0.07% by mass or less with respect to the total mass of the wire.
<Ti:0.30質量%以下(0質量%を含む)>
Tiはフェライト生成元素であり、靱性に悪影響を及ぼすフェライトを溶接金属中に析出させるが、溶接金属中に適切な含有量でTiが含有されていると、溶接金属の靱性を向上させることができる。このため、溶接金属の靱性を確保するように設計したい場合は、必要に応じて、ワイヤの原料にTiを添加すればよい。なお、TiはNb及びVと同様に、強力な炭化物形成元素であり、Cと結合して針状の炭化物となって溶接金属中に析出する。この形態の炭化物は、溶接金属の靱性を著しく阻害するおそれが高くなる。したがって、所望の靱性を確保することを目的としてTiを添加する場合は、ワイヤ全質量に対するTi含有量は、0.30質量%以下とすることが好ましい。
<Ti: 0.30% by mass or less (including 0% by mass)>
Ti is a ferrite-forming element and precipitates ferrite in the weld metal, which adversely affects toughness. However, if Ti is contained in the weld metal in an appropriate content, the toughness of the weld metal can be improved. . Therefore, if it is desired to design the weld metal so as to ensure toughness, Ti may be added to the raw material of the wire, if necessary. Like Nb and V, Ti is a strong carbide-forming element, and combines with C to form needle-like carbides that precipitate in the weld metal. Carbides in this form are highly likely to significantly impair the toughness of the weld metal. Therefore, when Ti is added for the purpose of ensuring desired toughness, the Ti content relative to the total mass of the wire is preferably 0.30% by mass or less.
<アルカリ土類金属:5.00質量%以下(0質量%を含む)>
本実施形態において、アルカリ土類金属は、上述の通り、アルカリ土類金属のフッ化物の形で添加されることで、ワイヤ中にアルカリ土類金属が含有される。アルカリ土類金属としては、Ca、Sr、Ba、Raが挙げられ、特にSr又はCaのうち、少なくとも一つが含有されていることが好ましい。上述のアルカリ土類金属のフッ化物が、アーク安定化の効果を最も発揮する範囲をワイヤ中のアルカリ土類金属の含有量として示すと、ワイヤ全質量に対するアルカリ土類金属の合計量は、0質量%超であることが好ましい。また、アルカリ土類金属の合計量は、5.00質量%以下であることが好ましく、4.00質量%以下とすることがより好ましい。
<Alkaline earth metal: 5.00% by mass or less (including 0% by mass)>
In this embodiment, as described above, the alkaline earth metal is added in the form of a fluoride of the alkaline earth metal, so that the wire contains the alkaline earth metal. Alkaline earth metals include Ca, Sr, Ba and Ra, and it is particularly preferred that at least one of Sr and Ca is contained. When the content of alkaline earth metal in the wire indicates the range in which the alkaline earth metal fluoride exhibits the most effective arc stabilization effect, the total amount of alkaline earth metal with respect to the total mass of the wire is 0. % by mass is preferred. The total amount of alkaline earth metals is preferably 5.00% by mass or less, more preferably 4.00% by mass or less.
本実施形態に係るガスシールドアーク溶接方法に使用することができるワイヤには、上記元素の他、残部はFe及び不可避的不純物で構成されることが好ましい。不可避不純物としては、例えば、Sn、Na、Li、Sb、及びAs等が含有されることもある。なお、上記不可避的不純物として挙げられる各元素が、酸化物として溶接ワイヤ中に含まれる場合には、Oも不純物として含まれることとなる。 The wire that can be used in the gas-shielded arc welding method according to the present embodiment is preferably composed of the above elements and the balance of Fe and unavoidable impurities. As unavoidable impurities, for example, Sn, Na, Li, Sb, and As may be contained. In addition, when each element mentioned as the said unavoidable impurity is contained in a welding wire as an oxide, O will also be contained as an impurity.
また、本実施形態に係るガスメタルアーク溶接方法は、上記以外の条件について特に限定されない。ただし、開先角度、ルートギャップ、ワイヤ突出し長さ及びルートフェイスについては、好適な範囲が存在する。各溶接条件について、以下に説明する。 Moreover, the gas metal arc welding method according to the present embodiment is not particularly limited with respect to conditions other than those described above. However, there are suitable ranges for groove angle, root gap, wire projection length and root face. Each welding condition is explained below.
(開先角度)
開先角度は特に限定しないが、開先角度を120°以下とすると、より一層良好な溶接能率で溶接することができる。したがって、V形開先においては、開先角度は120°以下とすることが好ましく、100°以下とすることがより好ましい。
一方、開先角度が45°以上であると、裏ビードの形状を平坦にすることができる。したがって、開先角度は45°以上であることが好ましく、60°以上であることがより好ましく、70°以上であることがさらに好ましく、75°以上であることが特に好ましい。
(groove angle)
The groove angle is not particularly limited, but if the groove angle is 120° or less, welding can be performed with even better welding efficiency. Therefore, in the V-shaped groove, the groove angle is preferably 120° or less, more preferably 100° or less.
On the other hand, when the groove angle is 45° or more, the shape of the back bead can be made flat. Therefore, the groove angle is preferably 45° or more, more preferably 60° or more, still more preferably 70° or more, and particularly preferably 75° or more.
また、U形開先を適用する場合には、開先底部の曲率半径が2mm以上であることが好ましく、4mm以上であることがより好ましく、6mm以上であることがさらに好ましい。
なお、本実施形態に係るガスメタルアーク溶接方法は初層溶接を対象にしており、開先角度は、初層該当部以外については任意であり、2段開先等にして開先断面積を狭くしてもよい。
When a U-shaped groove is applied, the radius of curvature of the groove bottom is preferably 2 mm or more, more preferably 4 mm or more, and even more preferably 6 mm or more.
The gas metal arc welding method according to the present embodiment is intended for first layer welding, and the groove angle is arbitrary except for the first layer applicable part, and the groove cross-sectional area is narrowed by using a two-stage groove or the like. may
(ルートギャップ)
ルートギャップも特に限定しないが、ルートギャップが1mm以上であると、裏ビードの形状がより一層良好となる。したがって、ルートギャップは1mm以上であることが好ましく、2mm以上であることがより好ましい。
一方、ルートギャップが8mm以下であると、耐落ち性をより一層向上させることができる。したがって、ルートギャップは8mm以下であることが好ましく、6mm以下であることがより好ましく、4mm以下であることがさらに好ましい。
なお、適切な開先角度及びルートギャップを適用する場合には、開先形状をレ形開先やJ形開先としてもよい。
(root gap)
The root gap is also not particularly limited, but if the root gap is 1 mm or more, the shape of the back bead will be even better. Therefore, the root gap is preferably 1 mm or more, more preferably 2 mm or more.
On the other hand, when the root gap is 8 mm or less, drop resistance can be further improved. Therefore, the root gap is preferably 8 mm or less, more preferably 6 mm or less, and even more preferably 4 mm or less.
In addition, when applying an appropriate groove angle and root gap, the groove shape may be a R-shaped groove or a J-shaped groove.
(ワイヤ突出し長さ)
ワイヤ突出し長さは特に限定しないが、ワイヤ突出し長さを30mm以下とすると、溶接電流とワイヤ送給量の調節が容易となる。したがって、ワイヤ突出し長さは30mm以下であることが好ましく、20mm以下であることがより好ましく、15mm以下であることがさらに好ましい。
(Wire projection length)
The wire projection length is not particularly limited, but if the wire projection length is 30 mm or less, the welding current and the wire feeding amount can be easily adjusted. Therefore, the wire projection length is preferably 30 mm or less, more preferably 20 mm or less, and even more preferably 15 mm or less.
(ルートフェイス)
ルートフェイスは特に限定しないが、ルートフェイスを2mm以下とすると、裏ビードをより一層平坦にすることができる。したがって、ルートフェイスは2mm以下であることが好ましく、1mm以下であることがより好ましく、0.5mm以下であることがさらに好ましい。なお、ルートフェイスは0mmであってもよい。
(root face)
The root face is not particularly limited, but if the root face is 2 mm or less, the back bead can be made even more flat. Therefore, the root face is preferably 2 mm or less, more preferably 1 mm or less, and even more preferably 0.5 mm or less. Note that the root face may be 0 mm.
[2.片面溶接の溶接方法に使用されるフラックスコアードワイヤ]
本実施形態に係る片面溶接の溶接方法に使用されるフラックスコアードワイヤは、上記[1.片面溶接の溶接方法]で説明したガスメタルアーク溶接方法において使用されるワイヤであって、金属フッ化物を含有するものである。
ワイヤに含有されるフラックス成分の種類及び含有量、金属フッ化物の種類、並びにMg等の好ましい含有量は、上記[1.片面溶接の溶接方法]で説明したとおりである。
[2. Flux cored wire used for single-sided welding method]
The flux cored wire used in the welding method for single-sided welding according to the present embodiment is the above [1. Welding method for single-sided welding], which contains a metal fluoride.
The type and content of the flux component contained in the wire, the type of metal fluoride, and the preferred content of Mg and the like are described in [1. Welding method for single-sided welding].
以下、実施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。 EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these.
[1.片面溶接の溶接方法]
(1-1.被溶接材及びフラックスコアードワイヤ)
被溶接材として、厚さが12mmである鋼板を2枚準備し、ルート間隔を2.4mm、開先角度を90°としたV形の開先に加工した。本実施形態に係るガスメタルアーク溶接方法は、高Cr含有鋼を好適な対象としたものであるが、本実施例は、バックシールドの必要性及びガスメタルアーク溶接の溶接能率を評価することを目的としているため、被溶接材としてSM490Aの鋼板を使用した。
フラックスコアードワイヤとしては、モリブデン鋼及びクロムモリブデン鋼用ガスシールドアーク溶接溶加棒及びソリッドワイヤに関するJIS Z 3317に記載された、G62A-9C1MVに準拠した溶加材成分と同様の成分を有する溶接金属が得られるように、合金成分の添加量を調整したワイヤを使用した。
[1. Welding method for single-sided welding]
(1-1. Material to be welded and flux cored wire)
Two steel plates with a thickness of 12 mm were prepared as materials to be welded, and were processed into a V-shaped groove with a root interval of 2.4 mm and a groove angle of 90°. The gas metal arc welding method according to the present embodiment is suitable for high Cr content steel, but this example is intended to evaluate the necessity of a back shield and the welding efficiency of gas metal arc welding. For this purpose, an SM490A steel plate was used as the material to be welded.
As the flux cored wire, welding having the same composition as the filler metal composition in accordance with G62A-9C1MV described in JIS Z 3317 regarding gas shielded arc welding filler rods and solid wires for molybdenum steel and chromium molybdenum steel A wire was used in which the amount of alloy components added was adjusted so as to obtain a metal.
(1-2.ガスメタルアーク溶接)
下記表1に示す種々のフラックスコアードワイヤを使用し、純Arガスをシールドガスとしたガスメタルアーク溶接であるMIG(Metal Inert Gas)溶接により、被溶接材の開先に下向姿勢で初層裏波溶接を実施した。なお、ワイヤ送給速度を355cm/minとし、溶接電圧を17.5Vとした。また、上記ガスメタルアーク溶接に用いる極性は、直流棒マイナスすなわちDCEN(Direct Current Electrode Negative)、又は直流棒プラスすなわちDCEP(Direct Current Electrode Positive)とした。
(1-2. Gas metal arc welding)
Using various flux cored wires shown in Table 1 below, MIG (Metal Inert Gas) welding, which is gas metal arc welding with pure Ar gas as the shielding gas, is applied to the groove of the material to be welded in a downward posture. Layer penetration welding was performed. The wire feeding speed was set at 355 cm/min, and the welding voltage was set at 17.5V. The polarity used in the gas metal arc welding was DCEN (Direct Current Electrode Negative) or DCEP (Direct Current Electrode Positive).
[2.評価]
評価項目として、バックシールドを必要としない施工法であるため、裏ビードの酸化有無を評価するとともに、初層溶接へのガスメタルアーク溶接の適用可否について判断するため、裏ビード形状を評価した。
[2. evaluation]
As evaluation items, since the construction method does not require a back shield, the presence or absence of oxidation of the back bead was evaluated, and the shape of the back bead was evaluated to determine whether gas metal arc welding can be applied to the first layer welding.
(2-1.裏ビードの酸化状態)
溶接後の裏ビードの酸化の有無を目視により観察することにより、酸化状態を評価した。
評価基準としては、スラグが裏ビードを全面的に被覆し、スラグを剥離させると、金属光沢のあるビードが観察できたものを「A」(優良)とした。また、裏ビードのスラグ被覆状態が均一でなくなり、部分的に金属光沢が弱くなったものを「B」(やや不良)、裏ビードが概ね全面的に黒く酸化したものを「C」(不良)とした。さらに、ビードの垂れ落ちが発生した場合には、酸化状態の評価に値しないと考え、評価を行わず「-」とした。なお、裏ビードの酸化状態について、評価結果の目標を「A」とした。
(2-1. Oxidation state of back bead)
The oxidation state was evaluated by visually observing the presence or absence of oxidation of the back bead after welding.
As the evaluation criteria, "A" (excellent) was given when the back bead was entirely covered with slag and when the slag was peeled off, a bead with metallic luster could be observed. In addition, the slag coating state of the back bead is not uniform and the metallic luster is partially weakened "B" (slightly poor), and the back bead is black and oxidized almost entirely "C" (poor) and Furthermore, when the bead dripped down, it was considered that the evaluation of the oxidation state was not worth it, and the evaluation was not performed and was given as "-". Regarding the oxidation state of the back bead, the target evaluation result was set to "A".
(2-2.裏ビード形状)
溶接後の裏ビードを目視により観察することにより、裏ビード形状を評価した。
評価基準としては、裏ビードの状態が、溶接定常部全線において、母材裏面側から突出した形状、すなわちプラス形状となり、均一な高さを有していたものを「A」(優良)とした。また、母材裏面側において部分的に凹みを有する形状、すなわちマイナス形状となったものを「B」(良好)とし、溶接金属の垂れ落ちの発生により、溶接不能であったものを「C」(不良)と評価した。なお、裏ビード形状について、評価結果の目標を「B」以上とした。
(2-2. Back bead shape)
The back bead shape was evaluated by visually observing the back bead after welding.
As an evaluation criterion, the state of the back bead was a shape that protruded from the back side of the base material, that is, a positive shape, and had a uniform height over the entire line of the stationary welding part. . In addition, "B" (good) indicates a shape with a partial recess on the back side of the base material, that is, a negative shape, and "C" indicates that welding was impossible due to dripping of the weld metal. (bad). Regarding the shape of the back bead, the target of the evaluation result was set to "B" or higher.
使用したフラックスコアードワイヤの種類及び溶接条件、並びに評価結果を下記表2に示す。なお、本実施例においては、裏ビードの酸化状態が「A」であるとともに、裏ビード形状が上「B」以上であったもの、すなわち、いずれの評価結果も目標を達成したものを合格とし、それ以外のものを不合格とした。 Table 2 below shows the types of flux-cored wires used, welding conditions, and evaluation results. In this example, the oxidation state of the back bead was "A" and the shape of the back bead was "B" or higher, that is, those that achieved the target in all evaluation results were regarded as acceptable. , and the others were rejected.
上記表1及び2に示すように、実施例である試験No.T1~T7は、90体積%以上の不活性ガスを含有するシールドガスを使用し、正極性(DCEN)の期間を有し、金属フッ化物を含有するフラックスコアードワイヤを使用して溶接した試験例である。したがって、バックシールドレスで裏ビードの酸化を抑制することができ、かつ、裏ビードの形状も優良又は良好となった。
特に、試験No.T4~T6は、非金属フラックスの含有量をさらに好ましい値としたため、裏ビード形状がより一層優れたものとなった。
As shown in Tables 1 and 2 above, test no. T1-T7 use a shielding gas containing 90% by volume or more of an inert gas, have a period of positive polarity (DCEN), and are welded using a flux-cored wire containing a metal fluoride. For example. Therefore, it was possible to suppress oxidation of the back bead without a back shield, and the shape of the back bead was excellent or good.
In particular, test no. In T4 to T6, the content of the non-metallic flux was set to a more preferable value, so that the shape of the back bead was even more excellent.
図1は、試験No.T6の裏ビード形状の断面を示す図面代用写真である。上記のとおりV形状に加工した2枚の鋼板1の開先に、下向姿勢で初層裏波溶接を実施し、溶接金属2を形成した結果、試験No.T6の裏ビード3は、溶け落ちが発生せず、溶接定常部全線において鋼板1の裏面側から突出し、優れた裏ビード形状を得ることができた。
FIG. 1 shows test no. It is a drawing substitute photograph which shows the cross section of back bead shape of T6. The grooves of the two
比較例である試験No.T8は、シールドガス中の不活性ガスの含有量が90体積%未満であったため、裏ビードの酸化状態が「B」(やや不良)となった。
比較例である試験No.T9は、100体積%CO2のシールドガスを使用したものであったため、ビードの垂れ落ちが発生した。
比較例である試験No.T10は、使用したフラックスコアードワイヤに金属フッ化物が含有されておらず、直流棒プラス(DCEP)として溶接を実施したため、ビードの垂れ落ちが発生した。
比較例である試験No.T11は、直流棒プラス(DCEP)として溶接を実施したため、ビードの垂れ落ちが発生した。
Test No. which is a comparative example. In T8, since the inert gas content in the shielding gas was less than 90% by volume, the oxidation state of the back bead was "B" (slightly poor).
Test No. which is a comparative example. T9 used a shielding gas of 100% by volume CO 2 , resulting in bead drooling.
Test No. which is a comparative example. In T10, the flux cored wire used did not contain a metal fluoride, and the welding was performed as a direct current rod plus (DCEP), so bead dripping occurred.
Test No. which is a comparative example. Since T11 was welded as a direct current rod plus (DCEP), bead dripping occurred.
なお、上記実施例及び比較例において、裏ビードが概ね全面的に黒く酸化し、評価結果が「C」(不良)となったものはなかった。
また、ワイヤNo.W6を使用し、種々のシールドガスを使用した試験No.T6~T9は、ワイヤ中にMgが含有されているため、いずれも良好なアーク安定性を得ることができた。
In the above examples and comparative examples, there were no cases in which the back bead was oxidized black almost entirely and the evaluation result was "C" (defective).
In addition, wire No. Test No. W6 was used and various shielding gases were used. Good arc stability was obtained in all of T6 to T9, since the wires contained Mg.
Claims (8)
前記ガスメタルアーク溶接は、
90体積%以上の不活性ガスを含有するシールドガスと、
金属フッ化物を含有するフラックスコアードワイヤを用い、
前記ガスメタルアーク溶接に用いる極性として、
溶接中に少なくとも正極性の期間を有することを特徴とする、片面溶接の溶接方法。 A welding method for single-sided welding in which one side of a member to be welded is welded by gas metal arc welding and the back surface is melted without a back shield,
The gas metal arc welding is
a shielding gas containing 90% by volume or more of an inert gas;
Using a flux cored wire containing a metal fluoride,
As the polarity used for the gas metal arc welding,
A welding method for single-sided welding, characterized in that there is at least a period of positive polarity during welding.
ワイヤ全質量に対して、4質量%以上30質量%以下のフラックスを含有するとともに、
前記フラックス中に、ワイヤ全質量に対して、2質量%以上15質量%以下の非金属フラックスを含有することを特徴とする、請求項1~6のいずれか1項に記載の片面溶接の溶接方法。 The flux cored wire is
Containing a flux of 4% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total mass of the wire,
Welding of single-sided welding according to any one of claims 1 to 6, wherein the flux contains 2% by mass or more and 15% by mass or less of non-metallic flux with respect to the total mass of the wire. Method.
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