JP4836262B2 - サブマージアーク溶接用ボンドフラックス - Google Patents
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Description
SiO2は酸性成分であり、スラグの粘性を調整するのに有効な成分である。SiO2が21質量%未満では、スラグの粘性が不足し、ビード幅の揃いが劣化する。一方、SiO2が27質量%を超えると、塩基度が低下するため、溶接金属の酸素量が増加し、靱性が劣化すると共に、スラグの粘性が高くなり、ビードの止端形状がオーバーラップとなる。
MgOは塩基性成分であり、溶接金属中の酸素量を低減し、靱性を確保するために有効な成分である。また、MgOはスラグの粘性を低下させる作用を有している。MgOが17質量%未満では、酸素量の低減効果が少なく、靭性が劣化すると共に、ビード幅が不連続となり、凸ビードになりやすく、止端形状がオーバーラップとなる。MgOが25質量%を超えると、スラグが焼付き、スラグ剥離性が劣化すると共に、ポックマークが発生しやすい。
Al2O3は中性成分であり、スラグの粘性及び凝固温度を調整するのに有効な成分である。Al2O3が15質量%未満では、スラグの粘性及び凝固温度が低くなり、ビード幅の揃いが劣化する。一方、Al2O3が22質量%を超えると、スラグの凝固温度が高くなり過ぎるため、ビードの広がりが悪くなり、ビード形状が凸ビードとなり、スラグの剥離性が悪くなる。
CaOは塩基性成分であり、フラックスの塩基度を高め、溶接金属中の酸素低減に極めて効果的であると共に、スラグの粘性と凝固温度を調整するのに有効な成分である。CaOが6質量%未満では、溶接金属の酸素量が高くなり、靱性が劣化すると共に、粘性の低下と凝固温度の低下のため、ビードの揃いが不連続となる。一方、CaOが11質量%を超えると、スラグが焼付き、スラグ剥離性が劣化する。
TiO2は酸性成分であり、スラグの流動性を調整し、更に溶接金属中でTi酸化物又は窒化物として存在し、靱性向上に有効な成分である。TiO2が5.2質量%未満では、ビードの揃いが不連続になると共に、靱性向上の効果が得られない。
CO2は溶接金属への窒素の侵入を防ぐシールド効果と共に、溶融金属近傍の水素分圧を下げて、拡散性水素量の低減に有効な成分である。CO2が3.5質量%未満では、溶接金属中の拡散性水素量が高くなり、低温割れ性が劣化する。一方、CO2が8質量%を超えると、ガス発生量が過大となり、ポックマークが多発すると共に、溶接中に吹上げが発生し、ビードの波目が劣化する。なお、CO2成分は、金属炭酸塩としてフラックス中に添加される。
Na2Oはアーク安定性の確保のための重要な成分である。Na2Oが1質量%未満では、アークの安定性が極端に不安定となり、アーク切れが発生し、ビード形状及び溶込みが不均一となる。一方、Na2Oが5質量%を超えると、耐吸湿性が劣化し、ピット及びポックマークが発生すると共に、耐低温割れ性が劣化する。
CaF2は塩基性成分であり、溶接金属中の酸素量を低下させると共に、低融点成分であるため、スラグの流動性を調整してスラグ−メタル反応を促進させる際に有効な成分である。CaF2が1質量%未満では、溶接金属中の酸素量が高くなり、靱性が劣化し、更に溶接スラグを形成するスラグ量が不足するため、ビードが蛇行し、アンダーカットが発生する。一方、CaF2が5質量%を超えると、溶融スラグの融点が低くなり過ぎ、ビード幅の揃いが劣化する。
B203は溶接熱で還元され、Bとして溶接金属中に存在し、靱性を確保する効果を有する。B203が0.2質量%未満では、その効果が発揮されず、靭性が劣化する。B203が1質量%を超えると、強度が過大となり、高温割れが発生する。
Siは溶接金属中の脱酸作用により、酸素量を低減するのに有効な成分である。Siが0.5質量%未満では、脱酸効果が不十分で、溶接金属中の酸素が高くなり、靭性が劣化する。一方、Siが2質量%を超えると、スラグの焼付きとスラグ剥離性が劣化すると共に、溶接金属の強度が過大となり、靱性が劣化する。なお、Siは単体の他、Fe−Si等で添加することができる。
T.FeはTotalFeを意味し、Feとして、鉄粉及びFe合金等のFeを含む金属中の全てのFe分の合計である。Feは溶着金属量を補うために有効な成分であるが、Feが5質量%を超えると、表面ビードに鉄粒突起が発生し、外観及び表面形状が劣化する。Feは極力少ない方が望ましいが、Fe−Si合金及びFe−Ti合金中に、合金成分等として不可避的に含まれる。しかし、T.Feは5質量%以下とすれば、本発明の目的達成のために問題はない。
Mnは溶接金属中の組織を微細化するのに有効であり、強度を向上させると共に、大入熱の溶接においては靱性を向上させるのに特に効果を有する。Mnが0.1質量%未満では、微細化の効果が得られず、溶接金属の靱性が劣化する。Mnが1質量%を超えると、溶接金属の強度が過剰となり、耐割れ性が劣化する。なお、MnはMn単体の他、Fe−Mn等で添加することができる。
Tiは溶接金属の組織を微細化する成分であり、特に、大入熱溶接においては、溶接金属の靱性を高める効果を有する。Tiが0.2質量%未満であると、溶接金属の微細化の効果が十分に得られず、靱性が劣化すると共に、ガス源である酸素を脱酸する効果が得られず、ポックマークが発生する。Tiが1質量%を超えると、溶接金属の強度が高くなり、低温割れ性が劣化すると共に、溶接金属中の固溶Tiが過剰となり、溶接金属の靭性が劣化する。また、Tiが1質量%を超えると、溶接ビードの表面に焼き付きが発生する。TiはTi単体の他、Fe−Ti等で添加することができる。
MgOとCO2の含有量は上記のとおり個々に規定されるが、本発明者等は、大入熱の下向すみ肉溶接において、種々の検討を重ねた結果、MgO/CO2の比が、ビード中央に発生する凸形状と、ビード表面に発生するスラグの焼付きに有効であることを見出した。大入熱溶接では、高電流及び低速度の溶接施工条件となるため、溶融池が過大となり、凝固も遅くなりやすい。また、溶融金属と溶融スラグの界面は不安定となり、ビード形状も安定し難くなる。MgOはスラグの粘性を低下させる効果を有するが、低すぎると粘性が高くなり、凸形状となりやすくなる。また、MgO/CO2比が高くなると、粘性が下がり、ガス抜けが良くなるため、脱酸成分と結合するCO2量が相対的に低下し、酸素と結合しやすいTi及びSi等が過剰となるため、ビード表面に焼付きやすくなると考えられる。従って、溶融スラグの粘性とガス発生量を適正に保つことが、大入熱溶接に強く求められるビード形状・外観の良好性に極めて有効であることを見出した。MgO/CO2比が2.5未満であると、粘性が過剰となり、凸ビードが発生する。一方、MgO/CO2比が5.0を超えると、Si及びTiが過剰となり、ビード表面に焼付きが発生する。
また、上記成分の他に、フラックスにはK2O、FeO、ZrO2等の酸化物、また溶接金属の機械的性能の面から、Mo、Cr、Al等の金属成分を単体又は合金成分等で添加することができ、その含有量は上記以外の全ての成分の総量として、5質量%以下とする。
2 立板
3 拘束板
4 拘束板
5 ビード
6 ビード
7 試験片
Claims (2)
- SiO2:21乃至27質量%、MgO:17乃至25質量%、Al2O3:15乃至22質量%、CaO:6乃至11質量%、TiO2:5.2乃至10質量%、CO2:3.5乃至8質量%、Na2O:1乃至5質量%、CaF2:1乃至5質量%、B2O3:0.2乃至1質量%、Si:0.5乃至2質量%、T.Fe:5質量%以下、Mn:0.1乃至1質量%、Ti:0.2乃至1質量%を含有し、かつMgO/CO2比:2.5乃至5.0を満足することを特徴とするサブマージアーク溶接用ボンドフラックス。
- 1電極又は2電極のすみ肉サブマージアーク溶接用のボンドフラックスであることを特徴とする請求項1に記載のサブマージアーク溶接用ボンドフラックス。
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