JP3150476B2

JP3150476B2 - Ｎｉ基合金フラックス入りワイヤ

Info

Publication number: JP3150476B2
Application number: JP03462193A
Authority: JP
Inventors: 小川恒司; 上月映野
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1993-01-29
Publication date: 2001-03-26
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: JPH07116891A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スパッタが少なく、ス
ラグの被包性や剥離性等の溶接作業性が良好で、かつ耐
気孔性に優れたＮi基合金フラックス入りワイヤに関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】フラッ
クス入りワイヤによるガスシールドアーク溶接は、被覆
アーク溶接棒やＴＩＧ溶接に比べて高能率であることか
ら、近年、適用が拡大されてきており、Ｎi基合金の溶
接においてもフラックス入りワイヤの開発要求が高くな
ってきている。

【０００３】従来、この種のＮi基合金溶接用フラツク
ス入りワイヤとして、特公平４−５２１９０号、特開平
４−２６６４９５号、特開平４−２３１１９７号で提案
されているが、いずれもステンレス鋼フラックス入りワ
イヤ等で多用されているＴiＯ₂系が主体であり、耐気孔
性、延性が十分ではない。

【０００４】Ｎi基合金の溶接材料は、共金系母材の溶
接に適用されるのは勿論であるが、炭素鋼同志、或いは
炭素鋼とステンレス鋼等の高合金鋼との異材溶接にも適
用される。また、Ｎi基合金溶接材料は、予熱、後熱処
理が不要か或いは軽減できることから、熱処理が困難な
現場溶接に多用されている。この一つの例にＬＮＧタン
クの９％Ｎi鋼の溶接に使用されるＮi基合金溶接材料が
ある。

【０００５】一方、現場溶接で特に問題となるのはピッ
ト、ブローホール等の欠陥が発生し易いことである。こ
れは、母材に結露によって付着する水分が原因である
が、従来のＴiＯ₂系のフラックス入りワイヤではピッ
ト、ブローホール等の欠陥が発生し、Ｎi基合金溶接用
フラックス入りワイヤの適用が困難であった。

【０００６】本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解
消して、スパッタが少なく、スラグの被包性や剥離性等
の溶接作業性が良好で、特に耐気孔性に優れ、かつ延性
が良好なＮi基合金フラックス入りワイヤを提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決するために鋭意研究を重ねた結果、Ｎi基合金を外
皮とするフラックス入りワイヤで、内包するフラックス
はＴiＯ₂を抑えて炭酸塩と弗化物を主体とすることによ
り、耐気孔性、延性を向上させることができ、また、Ｙ
又は希土類元素の添加によって耐割れ性を向上させるこ
とができることを知見して、ここに本発明を完成したも
のである。

【０００８】すなわち、本発明は、Ｎi基合金を外皮と
するフラックス入りワイヤにおいて、内包するフラツク
スのフラックス率がワイヤ全重量に対して１０〜３０％
であり、フラックス成分として、ワイヤ全重量に対し
て、炭酸塩を０.３〜８％、弗化物を０.５〜５％、Ｔi
Ｏ₂を０.１〜４％含み、更にＳiＯ₂、Ａl₂Ｏ₃、Ｚr
Ｏ₂、ＭgＯ及びＣaＯからなるスラグ形成剤の１種又は
２種以上を０.１〜５％、金属粉末を１〜２７％含み、
かつ、ＴiＯ₂／(炭酸塩＋弗化物)比が０.０５〜１.４で
あることを特徴とするＮi基合金フラックス入りワイヤ
を要旨としている。

【０００９】また他の本発明は、上記フラックス入りワ
イヤにおいて、フラックス成分として、更にＹ及び希土
類元素の１種又は２種を合計で０.０１〜１％含むこと
を特徴としている。

【００１０】以下に本発明における外皮、フラツクス成
分等の限定理由について述べる。

【作用】

【００１１】（１）外皮外皮にＮi基合金を使用するのは、溶接金属の均一性を
損なわないためとフラックスが充填過剰とならないよう
にフラックス中からの合金添加量を抑えるためである。
Ｎi基合金としては、Ｎiを５０％以上含有したＮi−Ｃr
合金、Ｎi−Ｃr−Ｆe合金、Ｎi−Ｃr−Ｍo合金等が挙げ
られる。

【００１２】（２）フラックス充填率フラックス充填率(ワイヤ全重量に対する割合)は、ワイ
ヤ製造工程において安定した充填率を確保し、かつ溶接
時に十分なスラグ包皮を確保し健全な溶接金属を得るた
めに１０％以上が必要である。しかし、３０％超ではア
ークの集中力低下による溶接作業性の悪化、特にスラグ
巻き込み等の溶接欠陥を生じ易くなるので、フラックス
充填率は１０〜３０％の範囲とする。

【００１３】（３）フラックス成分及び添加量(対、ワ
イヤ全重量)

【００１４】炭酸塩：炭酸塩を０.３％以上添加するの
は、スラグの溶融池への被り過ぎを防止し、かつ溶接熱
により分解した炭酸ガスがアーク中の水蒸気分圧を下げ
てブローホール等の欠陥発生を防止するためである。し
かし、８％超ではスパッタが多発するので好ましくな
い。したがって、炭酸塩は０.３〜８％の範囲とする。
なお、炭酸塩としてはＣaＣＯ₃、Ｌi₂ＣＯ₃、ＢaＣ
Ｏ₃、ＭgＣＯ₃、ＳrＣＯ₃、ＭnＣＯ₃、ＮaＣＯ₃等が挙
げられる。

【００１５】弗化物：弗化物を０.５％以上添加するの
は、スラグの粘性を低下させて溶接金属へのスラグの被
りを均一にし、かつブローホール等の欠陥を防止するた
めである。しかし、５％超ではスパッタが多発するため
好ましくない。したがって、弗化物は０.５〜５％の範
囲とする。なお、弗化物としてはＣaＦ₂、ＢaＦ₂、Ｎa
Ｆ、ＬiＦ、ＣeＦ₂、ＹＦ、Ｋ₂ＳiＦ₆、Ｎa₃ＡlＦ₆等が
挙げられる。

【００１６】ＴiＯ₂：ＴiＯ₂が多いと耐気孔性、延性の
点で望ましくない。しかし、アークを安定させ溶融池の
母材へのなじみを良くして健全な溶接金属を得るために
少なくとも０.１％は必要であるが、４％を超えるとス
ラグが溶接金属に密着し(焼き付きと称す)、剥離困難に
なるため、これを上限とする。なお、ＴiＯ₂の原料には
ルチール、白チタン、チタン酸カリ、チタン酸ソーダ、
チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム等がある。

【００１７】ＳiＯ₂、Ａl₂Ｏ₃、ＺrＯ₂、ＭgＯ、Ｃa
Ｏ：ＳiＯ₂、Ａl₂Ｏ₃、ＺrＯ₂、ＭgＯ、ＣaＯは、スラ
グを形成して溶接金属の表面状況を良好ならしめるため
に１種又は２種以上を添加するが、０.１％未満ではそ
の効果がなく、また５％を超えるとアークが不安定にな
りスパッタが多発するので、これらは１種又は２種以上
の合計で０.１〜５％の範囲とする。ＳiＯ₂、Ａl₂Ｏ₃、
ＺrＯ₂、ＭgＯ、ＣaＯの原料には珪砂、マイカ、カリ長
石、ソーダ長石、アルミナ、ジルコンサンド、マグネシ
アクリンカ、珪灰石、チタン酸カルシウム等がある。

【００１８】金属粉末：金属粉末は、酸化消耗分を補充
し、かつ所定の溶接金属の化学成分を確保するため、或
いは脱酸剤として溶接金属の清浄度を上げて、延性、靭
性を確保するため添加する。しかし、１％未満では酸化
消耗分を十分補充できず、また十分な延性、靭性も確保
できなく、また２７％を超えると十分なスラグ量が確保
できずスラグの被包性や剥離性等の溶接作業性が悪化す
る。したがって、金属粉末は１〜２７％の範囲とする。
なお、金属粉末としてはＮi、Ｃr、Ｍo、Ｎb、Ｗ、Ｆ
e、Ｍn、Ｓi、Ｔi、Ａl、Ｍg、Ｚr単体やこれらの合金
が挙げられる。

【００１９】ＴiＯ₂／(炭酸塩＋弗化物)の比：ＴiＯ₂は
溶接金属の粘性を変化させる成分で気孔発生に大きく影
響し、一方、炭酸塩や弗化物は気孔発生防止に有効な成
分である。本発明者はＮi基合金溶接用フラックス入り
ワイヤにおいてはＴiＯ₂／(炭酸塩＋弗化物)の比と気孔
発生とが密接な関係にあることを見い出した(図１)。

【００２０】すなわち、この比が０.０５未満ではアー
クが不安定となり、逆に１.４を超えるとブローホー
ル、ピットが急増する。このため、上述のＴiＯ₂、炭酸
塩、弗化物の添加量の範囲内、ＴiＯ₂／(炭酸塩＋弗化
物)の比を０.０５〜１.４の範囲に規制することが重要
である。

【００２１】Ｙ及び希土類元素：Ｙ及び希土類元素は溶
接割れに有害な酸素、硫黄と結合して無害化し耐割れ性
を向上させる作用があるので、必要に応じて、これらの
元素の１種又は２種を合計で０.０１〜１％の範囲で添
加することができる。０.０１％未満では溶接割れに対
する効果がなく、逆に１％を超えるとアークが不安定に
なりスパッタが増える。

【００２２】なお、フラックスを内包させる際に加熱し
て水分を少なくするのが望ましく、水分量をワイヤ全重
量に対し４００ppm以下に積極的に調整するのが望まし
い。水分をこのように少なくすると、ピット、ブローホ
ール等の気孔防止に効果的である。

【００２３】本発明のＮi基合金フラックス入りワイヤ
は、Ｎi基合金の共金溶接用として適用できるほか、炭
素鋼同志の溶接、或いは炭素鋼とステンレス鋼等の高合
金鋼との異材溶接にも適用できる。

【００２４】次に本発明の実施例を示す。

【００２５】

【実施例】表１に示すＮi基合金からなるフープ(０.４m
m厚×９mm幅)に表２に示す成分組成のフラックスを内包
し、１.２mmφに仕上げ伸線した後、通電加熱にて水分
をワイヤ全重量に対して４００ppm以下となるようにコ
ントロールして供試ワイヤを製作した。なお、表３〜６
は表２に示したフラックス成分の内訳である。

【００２６】溶接作業性試験は、図２のように１２mm厚
×７５mm幅×４５０mm長のＳＭ４９０Ａ鋼板を用いて水
平すみ肉溶接を行った。溶接条件は電流２００Ａ、電圧
３０Ｖで、シールドガスにＡr−２０％ＣＯ₂を用い、流
量を２５リットル／minとした。ピットは、すみ肉溶接
ビード表面について発生個数を測定し、ブローホールは
図３に示すようにビードを開口した断面について発生個
数を測定した。水分の測定方式はカールフィッシャー法
(キャリアーガス：Ｏ₂、加熱温度：７５０℃)である。

【００２７】これらの試験結果を表７に示す。表７より
明らかなように、本発明例のＮo.１〜Ｎo.１２はいずれ
も良好な作業性を示している。

【００２８】一方、比較例のうち、Ｎo.１３は炭酸塩が
本発明範囲の下限未満であり、スラグが被りすぎ、スラ
グの被包性が劣っている。Ｎo.１４は炭酸塩が過剰であ
り、スパツタが増加した。

【００２９】ＴiＯ₂／(炭酸塩＋弗化物)比が低くすぎ、
アークが不安定である。Ｎo.１５は弗化物が少なすぎ、
スラグの被りが不均一でスラグの被包性が劣っている。

【００３０】Ｎo.１６は弗化物が過剰であり、スパツタ
発生量が増加した。Ｎo.１７はＴiＯ₂が無添加の例であ
り、アーク安定性が劣っている。Ｎo.１８はＴiＯ₂が過
剰であり、スラグの焼付きが生じ、スラグ剥離性が劣っ
ている。

【００３１】Ｎo.１９はスラグ形成剤が少なすぎ、ビー
ド形状が劣っている。Ｎo.２０はスラグ形成剤が過剰で
あり、アークが不安定になり、スパッタ発生量が増加し
た。

【００３２】Ｎo.２１はＴiＯ₂／(炭酸塩＋弗化物)比が
低くすぎ、アークが不安定である。Ｎo.２２はＴiＯ₂／
(炭酸塩＋弗化物)比が高すぎ、ブローホールが多発し
た。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】

【表３】

【００３６】

【表４】

【００３７】

【表５】

【００３８】

【表６】

【００３９】

【表７】

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
スパッタが少なく、スラグの被包性や剥離性等の溶接作
業性が良好なＮi基合金フラックス入りワイヤを提供で
き、特に耐気孔性に優れ、かつ延性が良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＴｉＯ_２／（炭酸塩＋弗化物）の比と欠陥（ピ
ット、ブローホール）発生数の関係を示す図である。

【図２】すみ肉溶接試験法及びブローホールの測定法を
説明する図である。

フロントページの続き (56)参考文献特開平４−319093（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−90393（ＪＰ，Ａ) 特公平４−52190（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 35/368

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎi基合金を外皮とするフラックス入り
ワイヤにおいて、内包するフラツクスのフラックス率が
ワイヤ全重量に対して１０〜３０％であり、フラックス
成分として、ワイヤ全重量に対して、炭酸塩を０.３〜
８％、弗化物を０.５〜５％、ＴiＯ₂を０.１〜４％含
み、更にＳiＯ₂、Ａl₂Ｏ₃、ＺrＯ₂、ＭgＯ及びＣaＯか
らなるスラグ形成剤の１種又は２種以上を０.１〜５
％、金属粉末を１〜２７％含み、かつ、ＴiＯ₂／(炭酸
塩＋弗化物)比が０.０５〜１.４であることを特徴とす
るＮi基合金フラックス入りワイヤ。
【請求項２】フラックス成分として、更に、Ｙ及び希
土類元素の１種又は２種を合計で０.０１〜１％含む請
求項１に記載のＮi基合金フラックス入りワイヤ。