專利名稱：埋弧焊用熔融焊劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在適于管道及結(jié)構(gòu)用管等大徑鋼管焊接的高速埋弧焊上使用的埋弧焊用熔融焊劑，。
背景技術(shù)：
在使用于輸送天然氣及石油等管道的鋼管焊接中，為了提高制管效率，焊接速度的高速化進(jìn)一步發(fā)展，隨之而來會(huì)產(chǎn)生的問題是由于咬邊及夾渣等焊接缺陷發(fā)生率的增大及焊接金屬氧含量的增加而帶來的焊接金屬的韌性劣化等。以前，對(duì)如此大徑的鋼管進(jìn)行接縫焊接時(shí)，適用的是由能高速焊接的多電極埋弧焊接法進(jìn)行的雙面單層焊接，不過，這種由多電極埋弧焊接法進(jìn)行的雙面單層焊接，存在容易發(fā)生咬邊及夾渣等焊接缺陷的問題。
為此，提出減輕鋼管高速焊接中的焊接缺陷的方法(參照例如特開平9-85440號(hào)公報(bào)、特開平9-277043號(hào)公報(bào)、特開平9-239536號(hào)公報(bào)、特開平10-43859號(hào)公報(bào)、特開平10-258363號(hào)公報(bào)、特開平10-258364號(hào)公報(bào))。在這些文獻(xiàn)所述的焊接方法中，通過使用多電極、一邊對(duì)焊接金屬施以電磁攪拌一邊進(jìn)行焊接，從而謀求缺陷的減輕。
另外，近來，為了增加管道的作業(yè)壓力以謀求輸送效率的提高，從而要求焊接金屬的高強(qiáng)度及高韌性化，期望確保能同時(shí)實(shí)現(xiàn)這些的技術(shù)。特別是謀求一種高速焊接方法，能獲得在寒冷地區(qū)也耐用的低溫韌性優(yōu)良的焊接金屬。通常，作為用以提高焊接金屬韌性的方法，已知提高焊劑的堿性且降低焊接金屬中的氧含有量的方法。不過，若提高焊劑的堿性，則有焊道外觀及脫渣性下降、咬邊及夾渣等焊接缺陷增加的傾向。特別是在高速焊接中其傾向顯著化，因此，很難用該方法實(shí)現(xiàn)韌性提高及高速焊接化的兩全。
以前，為了提高焊接金屬的低溫韌性而進(jìn)行焊接材料的研究(參照例如特公平5-38677號(hào)公報(bào))。特公平5-38677號(hào)公報(bào)中提出了一種埋弧焊用熔融焊劑，通過規(guī)定焊劑的成分，從而即使是適用于高速埋弧焊時(shí)，也能獲得焊接作業(yè)性良好且低溫韌性優(yōu)良的焊接金屬。
不過，上述現(xiàn)有的技術(shù)存在以下所示的問題點(diǎn)。首先，特開平9-85440號(hào)公報(bào)等所述的焊接方法，需要形成磁場的設(shè)備用以對(duì)焊接金屬進(jìn)行電磁攪拌，因此，制造成本增加。另外，那些文獻(xiàn)中在用于提高焊接金屬韌性的方法上下工夫。
另外，特公平5-38677號(hào)公報(bào)中所述的焊劑，是關(guān)于2電極焊接法的焊劑，近來，為了提高焊接效率而焊接速度進(jìn)一步高速化，相對(duì)于現(xiàn)在要求的韌性而言，很難說具有足夠的性能。為此，要求埋弧焊用熔融焊劑更進(jìn)一步提高性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明即是鑒于這些問題點(diǎn)而產(chǎn)生的，其目的在于提供一種焊接金屬的低溫韌性優(yōu)良且雙面單層焊接的高速焊接的焊接作業(yè)性優(yōu)良的埋弧焊用熔融焊劑。
本發(fā)明的埋弧焊用熔融焊劑，其特征在于焊劑整個(gè)質(zhì)量中，CaO占15～21質(zhì)量％、CaF2占11～19質(zhì)量％、MgO占7～14質(zhì)量％、SiO2占28～35質(zhì)量％、Al2O3占9用到7質(zhì)量％、MnO占6～12質(zhì)量％、FeO0.2～1.5質(zhì)量％、Na2O及K2O總量占0.5～1.8質(zhì)量％、B2O3含有1.0質(zhì)量％以下、TiO2限制在4質(zhì)量％以下；當(dāng)將CaO含有量(質(zhì)量％)表示為[CaO]、將MgO含有量(質(zhì)量％)表示為[MgO]、將CaF2含有量(質(zhì)量％)表示為[CaF2]、將Na2O含有量(質(zhì)量％)表示為[Na2O]、將K2O含有量(質(zhì)量％)表示為[K2O]、將SiO2含有量(質(zhì)量％)表示為[SiO2]、將FeO含有量(質(zhì)量％)表示為[FeO]、將TiO2含有量(質(zhì)量％)表示為[TiO2]、將Al2O3含有量(質(zhì)量％)表示為[Al2O3]、將MnO含有量(質(zhì)量％)表示為[MnO]時(shí)，下述算式1設(shè)定的[M]為1.00～1.50。

M=1.5×[CaO]+1.5×[MgO]+[CaF2]+[Na2O]+[K2O][SiO2]+[FeO]+0.7×[TiO2]+0.7×[Al2O3]+0.3×[MnO]]]>本發(fā)明中，使焊劑中含有的、對(duì)焊接作業(yè)性有影響的CaO、CaF2、MgO、SiO2、Al2O3、MnO、FeO、Na2O、K2O、TiO2及B2O3的含有量在上述范圍內(nèi)，因此，能提高焊接作業(yè)性的同時(shí)又抑制缺陷的發(fā)生。再有，規(guī)定對(duì)焊接金屬中的氧濃度有影響的成分的含有量，則使由上述式1設(shè)定的[M]為1.00～1.50，因此，與現(xiàn)有的焊劑相比較，焊接金屬中的氧量降低，低溫韌性提高。
根據(jù)本發(fā)明，使CaO、CaF2、MgO、SiO2、Al2O3、MnO、FeO、Na2O、K2O及TiO2的含有量最佳，從而能提高高速焊接的焊接作業(yè)性，另外，對(duì)由CaO、CaF2、MgO、SiO2、Al2O3、MnO、FeO、Na2O、K2O及TiO2求得的[M]值進(jìn)行規(guī)定，從而降低焊接金屬中的氧含量，同時(shí)使B2O3的含有量最佳，從而焊接金屬的淬透性提高，因此能提高焊接金屬的低溫韌性。


圖1是表示焊劑堿度和焊接金屬中氧量的關(guān)系的曲線圖，其中，橫軸設(shè)為焊劑的IIW堿度、縱軸設(shè)為焊接金屬中的氧量。
圖2是表示[M]和焊接金屬中氧量的關(guān)系的曲線圖，其中橫軸設(shè)為[M]，縱軸設(shè)為焊接金屬中的氧量。
圖3(a)是表示4電極焊接的電極配置的示意圖、(b)是表示坡口形狀的剖面圖。
圖4(a)是表示3電極焊接的電極配置的示意圖、(b)是表示坡口形狀的剖面圖。
圖5是表示焊接金屬中氧分析及沖擊試驗(yàn)用的試驗(yàn)片的采集位置的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的埋弧焊用熔融焊劑進(jìn)行具體說明。本發(fā)明人等，為了實(shí)現(xiàn)上述目的而刻意進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果，導(dǎo)出了焊劑的堿性和對(duì)焊接金屬的低溫韌性有影響的氧量之間的關(guān)系，還發(fā)現(xiàn)了能獲得高速焊接的作業(yè)性優(yōu)良、低溫韌性優(yōu)良的焊接金屬的焊劑組成。具體地說，本發(fā)明人等，考慮到焊接速度的更高速化及隨之而來的設(shè)備成本增大的兩全，對(duì)3或4電極焊接進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使埋弧焊用熔融焊劑的組成在以下所示范圍，從而，焊接金屬中的氧量降低，能實(shí)現(xiàn)焊接金屬的高韌性化及高速焊接的作業(yè)性的提高。
以下，關(guān)于本發(fā)明的埋弧焊用熔融焊劑的成分組成的限定理由進(jìn)行說明。
CaO占15～21質(zhì)量％CaO是堿性成分，是用以調(diào)節(jié)熔渣的粘性及熔點(diǎn)的有效成分，同時(shí)降低焊接金屬的氧含量的效果高。CaO含有量不足15質(zhì)量％時(shí)，熔渣的粘性不足，易發(fā)生焊道蛇行(焊道S形彎曲)。另外，降低焊接金屬的氧量的效果下降。另方面，CaO含有量超過21質(zhì)量％，則焊劑發(fā)生結(jié)晶質(zhì)化，因此，耐吸濕性劣化，易發(fā)生凹坑(pockmark)。為此，CaO含有量為15～21質(zhì)量％。再有，優(yōu)選CaO含有量為16～21質(zhì)量％。從而降低焊接金屬的氧量的效果提高。
CaF2占11～19質(zhì)量％CaF2也是堿性成分，是用以調(diào)節(jié)熔渣的粘性及熔點(diǎn)的有效成分。CaF2含有量不足11質(zhì)量％，則焊渣的粘性高，焊道成凸?fàn)?。另方面，CaF2含有量超過19質(zhì)量％，則易發(fā)生咬邊及夾渣，同時(shí)脫渣性劣化。為此，CaF2含有量為11～19質(zhì)量％。
MgO占7～14質(zhì)量％MgO也是堿性成分，是用以調(diào)節(jié)熔渣的粘性及熔點(diǎn)的有效成分，同時(shí)降低焊接金屬的氧含量的效果高。MgO含有量不足7質(zhì)量％時(shí)，熔渣的粘性不足，易發(fā)生焊道蛇行。另外，無法獲得用以降低焊接金屬的氧量的充分效果。另方面，MgO含有量超過14質(zhì)量％，則焊劑發(fā)生結(jié)晶質(zhì)化，因此，耐吸濕性劣化，易發(fā)生凹坑。為此，MgO含有量為7～14質(zhì)量％。
SiO2占28～35質(zhì)量％SiO2是酸性成分，是用以調(diào)節(jié)熔渣的粘性及熔點(diǎn)的有效成分。SiO2含有量不足28質(zhì)量％，則熔渣的粘性不足，易發(fā)生焊道蛇行。另方面，SiO2含有量超過35質(zhì)量％，則焊渣的粘性高，焊道成凸?fàn)睢榇?，SiO2含有量為28～35質(zhì)量％。
Al2O3占9～17質(zhì)量％Al2O3是用以調(diào)節(jié)熔渣的粘性及熔點(diǎn)的有效成分。Al2O3含有量不足9質(zhì)量％，則熔渣的粘性不足，易發(fā)生焊道蛇行。另方面，Al2O3含有量超過17質(zhì)量％，則焊劑的粘性過高，焊道成凸?fàn)?，同時(shí)焊渣的熔點(diǎn)過高而易發(fā)生夾渣。為此，Al2O3含有量為9～17質(zhì)量％。
MnO占6～12質(zhì)量％MnO是用以調(diào)節(jié)熔渣的粘性及熔點(diǎn)的有效成分。MnO含有量不足6質(zhì)量％，則熔渣的粘性不足，易發(fā)生焊道蛇行。另方面，MnO含有量超過12質(zhì)量％，則焊渣表面成魚鱗狀，同時(shí)發(fā)生焊渣燒結(jié)。為此，MnO含有量為6～12質(zhì)量％。另外，MnO根據(jù)由下述算式2求得的IIW(國際焊接學(xué)會(huì)International Institute of Welding)推薦的堿度(BIIW以下稱IIW)(參照N.N.POTAPOV、外1名，「AQUANTITATIVE EVALUATIONOF TIIE BASICITY OF WELDING FLUXES」，WELDINGPRODUCTUON，1978年，第25卷，第9號(hào)，p.39-42)進(jìn)行分類，從而作為提高焊劑的堿度、降低焊接金屬的氧量的成分，不過，本發(fā)明人等研究的結(jié)果認(rèn)為，在上述范圍內(nèi)，隨著MnO含有量增加，焊接金屬中的氧量有增加的傾向。為此，本發(fā)明中，MnO作為增加焊接金屬中氧量的成分、即降低焊劑堿度的成分而使用。
BIIW=[CaF2]+[CaO]+[MgO]+[Na2O]+[K2O]+[BaO]+0.5×([MnO]+[FeO])[SiO2]+0.5×([Al2O3]+[TiO2]+[ZrO2])]]>還有，上述算式2中的[CaF2]為焊劑中CaF2含有量(質(zhì)量％)、[CaO]為焊劑中CaO含有量(質(zhì)量％)、[MgO]為MgO含有量(質(zhì)量％)、[Na2O]為Na2O含有量(質(zhì)量％)、[K2O]為K2O含有量(質(zhì)量％)、[BaO]為BaO含有量(質(zhì)量％)、[MnO]為MnO含有量(質(zhì)量％)、[FeO]為FeO含有量(質(zhì)量％)、[SiO2]為焊劑中SiO2含有量(質(zhì)量％)、[Al2O3]為Al2O3含有量(質(zhì)量％)、[TiO2]為TiO2含有量(質(zhì)量％)、[ZrO2]為焊劑中ZrO2含有量(質(zhì)量％)。
FeO0.2～1.5質(zhì)量％FeO是用以使焊道寬度穩(wěn)定化的有效成分，微量添加即可獲得其效果。但是，F(xiàn)eO含有量不足0.2質(zhì)量％，則易發(fā)生焊道蛇行。另方面，F(xiàn)eO含有量超過1.5質(zhì)量％，則焊道表面成魚鱗狀，同時(shí)發(fā)生焊渣燒結(jié)。為此，F(xiàn)eO含有量為0.2～1.5質(zhì)量％。還有，在FeO根據(jù)IIW的堿度進(jìn)行分類時(shí)，作為提高焊劑堿度的成分，不過，本發(fā)明人等研究的結(jié)果認(rèn)為，在上述范圍內(nèi)，隨著FeO含有量增加，焊接金屬中的氧量有增加的傾向。為此，本發(fā)明中，F(xiàn)eO與上述的MnO同樣作為增加焊接金屬中氧量的成分、即降低焊劑堿度的成分而使用。
Na2O、K2O總量占0.5～1.8質(zhì)量％Na2O及K2O為堿性成分，具有降低焊接金屬中的氧量的效果，同時(shí)作為電弧穩(wěn)定劑也是有效成分。Na2O及K2O總含有量不足0.5質(zhì)量％，則電弧不穩(wěn)定，易發(fā)生焊道蛇行。另方面，Na2O及K2O總含有量超過1.8質(zhì)量％，則耐吸濕性劣化而發(fā)生凹坑。因此，Na2O及K2O總含有量為0.5～1.8質(zhì)量％。還有，本發(fā)明的焊劑中，也可以不一定含有Na2O及K2O雙方，而只要含有Na2O及K2O一方即可。
B2O310質(zhì)量％以下B2O3被還原為B，提高焊接金屬的淬透性，具有提高韌性的效果。但是，B2O3含有量超過1.0質(zhì)量％，則焊接金屬中的B量過多而形成過剩的淬火組織，因此，焊接金屬的韌性劣化。為此，B2O3含有量為1.0質(zhì)量％以下。
但是，B可以含在焊劑及焊絲任意一方中，例如，在焊絲中添加必要量的B時(shí)，焊劑中可以不含B2O3。作為焊絲及焊劑中的B含有量，當(dāng)將焊劑中的B2O3含有量(質(zhì)量％)表示為[B2O3]，將由下述算式3求得的焊絲中的B含有量(質(zhì)量％)表示為[BW]時(shí)，由下述算式4設(shè)定的[B]最好為0.001～0.010。還有，所謂L極意思是引導(dǎo)極，所謂T極意思是仿形極。(參照?qǐng)D3(a)、圖4(a)) [BW]=BL×(IL/IL)+BT1×(IT1/IL)+BT2×(IT2/IL)+BT3×(IT3/IL)(IL/IL)+(IT1/IL)+(IT2/IL)+(IT3/IL)]]>[式4][B]＝[B2O3]/100+[BW]/3還有，上述算式3中的BL為L極焊絲的B含有量(質(zhì)量％)、BT1為T1極焊絲的B含有量(質(zhì)量％)、BT2為T2極焊絲的B含有量(質(zhì)量％)、BT3為T3極焊絲的B含有量(質(zhì)量％)，另外，IL為L極焊絲的焊接電流(A)、IT1為T1極焊絲的焊接電流(A)、IT2為T2極焊絲的焊接電流(A)、IT3為T3極焊絲的焊接電流(A)。
TiO24質(zhì)量％以下TiO2是使熔化焊劑熔點(diǎn)上升的成分。特別是，TiO2含有量超過4質(zhì)量％，則在熔點(diǎn)附近粘度急劇升高，因此，易發(fā)生夾渣。為此，TiO2含有量限制在4質(zhì)量％以下。
1.00～1.50另外，本發(fā)明中，將由下述算式5表示的[M]設(shè)為1.00～1.50。
M=1.5×[CaO]+1.5×[MgO]+[CaF2]+[Na2O]+[K2O][SiO2]+[FeO]+0.7×[TiO2]+0.7×[Al2O3]+0.3×[MnO]]]>還有，上述算式5中的[CaO]為CaO含有量(質(zhì)量％)、[MgO]為MgO含有量(質(zhì)量％)、[CaF2]為CaF2含有量(質(zhì)量％)、[Na2O]為Na2O含有量(質(zhì)量％)、[K2O]為K2O含有量(質(zhì)量％)、[SiO2]為SiO2含有量(質(zhì)量％)、[FeO]為FeO含有量(質(zhì)量％)、[TiO2]為TiO2含有量(質(zhì)量％)、[Al2O3]為Al2O3含有量(質(zhì)量％)、[MnO]為MnO含有量(質(zhì)量％)。
作為用以提高焊接金屬韌性的有效方法，已知提高焊劑堿度、降低焊接金屬中氧含有量的方法，不過，隨著焊劑堿度提高，存在焊道外觀及脫渣性劣化、咬邊及夾渣等焊接缺陷增加的傾向，特別是在高速焊接中，其傾向顯著。
圖1是表示焊劑的IIW堿度(BIIW)和焊接金屬中氧量的關(guān)系的曲線圖，其中，橫軸設(shè)為焊劑的IIW堿度(BIIW)、縱軸設(shè)為焊接金屬中的氧量。如圖1所示，在根據(jù)現(xiàn)有使用的IIW堿度(BIIW)調(diào)節(jié)焊劑堿度和焊接金屬中氧量的關(guān)系的過程中，隨著IIW堿度(BIIW)升高，焊接金屬的氧量降低而氧量值相對(duì)于堿度的偏差增大，即使IIW堿度(BIIW)相同，焊接金屬的氧量也存在0.005質(zhì)量％左右的差。因此，即使根據(jù)IIW堿度規(guī)定焊劑的堿度，焊接金屬中的氧量不會(huì)超過最佳的范圍，也存在焊接金屬韌性下降的擔(dān)心。
為此，本發(fā)明人等針對(duì)各種焊劑，就焊接金屬中氧量和焊劑成分的關(guān)系進(jìn)行了研究，其結(jié)果是，在根據(jù)IIW堿度(BIIW)的分類，MnO及FeO可作為提高焊劑堿度的成分，不過，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)MnO及FeO反而表現(xiàn)出相反的傾向，使焊接金屬中的氧量增大。還發(fā)現(xiàn)，CaO及MgO比CaF2等其他堿性成分、降低焊接金屬中的氧的效果更大。
也就是說，本發(fā)明人等進(jìn)行很多實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)焊劑成分中，CaO、MgO、CaF2、Na2O及K2O為堿性成分，具有降低焊接金屬的氧量的效果，而SiO2、FeO、TiO2、Al2O3及MnO可增加焊接金屬的氧量，還發(fā)現(xiàn)將CaO、MgO、CaF2、Na2O及K2O的含有量除以SiO2、FeO、TiO2、Al2O3及MnO的含有量所得的算式[M]，相對(duì)于焊接金屬中的氧量具有較強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系。還有，上述算式[M]中的各系數(shù)，是本發(fā)明人等對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析而導(dǎo)出的值。
圖2是表示[M]和焊接金屬中氧量的關(guān)系的曲線圖，其中，橫軸設(shè)為[M]，縱軸設(shè)為焊接金屬中的氧量。如圖2所示，可以確認(rèn)隨著[M]的值升高，焊接金屬中的氧量降低。另外，[M]所對(duì)應(yīng)的氧幾乎沒有偏差，[M]的值相等時(shí)，焊接金屬中的氧量的差在分析誤差范圍內(nèi)為0.002質(zhì)量％。
為此，本發(fā)明中，根據(jù)上述算式5表示的[M]值規(guī)定焊劑成分。如圖2所示，通過將[M]設(shè)為1.00以上，而焊接金屬中的氧量少于0.039質(zhì)量％，韌性良好。另方面，[M]不足1.00，則焊接金屬中的氧量超過0.039質(zhì)量％，因此焊接金屬的韌性下降。還有，為了獲得低溫韌性更優(yōu)良的焊接金屬，[M]的值最好在1.10以上。
另方面，[M]的值超過1.50，則焊道表面的中央部形成線狀的收縮孔，部分焊道表面成為魚鱗狀。這是因?yàn)椋S著焊接速度的高速化，熔化池形狀呈淚滴狀，柱狀晶的朝向與焊接線幾乎垂直，焊道中央部成為對(duì)接凝固的狀態(tài)。從而，液相在焊道中央部凝固收縮、形成收縮孔。通常，那些收縮孔中浸入有焊接金屬，不過，焊接金屬中的氧量低則表面張力大，焊接金屬不能充滿收縮孔，而代之浸入有熔渣，因此，脫渣時(shí)呈現(xiàn)線狀。為此，[M]為1.00～1.50。從而，能謀求焊接金屬中的氧量的降低，能獲得高速焊接中作業(yè)性優(yōu)良且韌性優(yōu)良的焊接金屬。
再有，本發(fā)明的埋弧焊用熔融焊劑中除上述以外的成分，還有例如Cr2O3、V2O5、P、S等。
采用本發(fā)明的焊劑進(jìn)行埋弧焊時(shí)，可以無視其使用的電極焊絲的成分組成對(duì)焊接金屬的低溫韌性和焊接作業(yè)性等造成的影響。即使采用一般的JIS Z3351 YS-S6電極焊絲也能確保目標(biāo)特性。
實(shí)施例以下，關(guān)于本發(fā)明實(shí)施例的效果，與本發(fā)明范圍以外的比較例進(jìn)行比較來說明。
圖3(a)是表示4電極焊接的電極配置的示意圖、(b)是表示這時(shí)的坡口形狀的剖面圖。另外，圖4(a)是表示3電極焊接的電極配置的示意圖，(b)是表示這時(shí)的坡口形狀的剖面圖。首先，將下述表1所示的成分組成(JIS規(guī)格G3160 SM490A)且板厚20mm的供試鋼板，使用下述表2所示組成的焊絲(JIS Z3351 YS-S6、直徑4.0mm)以及下述表3.1、表3.2所示組成的焊劑，在上述表4、圖3(a)、(b)以及圖4(a)、(b)所示的條件下，施行多電極埋弧焊接法的雙面單層焊接，對(duì)焊接作業(yè)性(焊道蛇行、咬邊、夾渣、脫渣、凹坑、焊道形狀、焊渣燒結(jié)、收縮孔)、低溫韌性及焊接金屬的氧量進(jìn)行評(píng)價(jià)。還有，2nd側(cè)的預(yù)焊接，使用JIS規(guī)格Z3312 YGW11的焊絲(直徑1.2mm)，設(shè)定電流為260A、電壓為32V、焊接速度為50cm/分，保護(hù)氣體使用CO2。另外，下述表2中的“tr.”表示在檢測(cè)界限以下。再有，下述表3.1及表3.2中的剩余部分(殘部)為Cr2O3、V2O5、P、S等。
表1


表2


表3.1


表3.2


表4


以下，對(duì)各項(xiàng)目的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行說明。還有，各供試鋼板的焊接長度為1.5m，1st側(cè)及2nd側(cè)中任何一方不滿足標(biāo)準(zhǔn)時(shí)為“×”。關(guān)于焊道蛇行，當(dāng)焊接線的偏斜幅度在3mm以下時(shí)為“○”、焊接線的偏斜幅度大于3mm時(shí)為“×”。關(guān)于咬邊，當(dāng)咬邊深度在0.3mm以下時(shí)為“○”、比0.3mm深時(shí)為“×”。關(guān)于夾渣，進(jìn)行放射線透過試驗(yàn)，對(duì)夾渣大小在2mm以上的進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)焊接長度1m中夾渣在1個(gè)以下時(shí)為“○”、多于1個(gè)時(shí)為“×”。
關(guān)于脫渣，能通過除渣錘敲打而容易去除時(shí)為“○”、不能通過除渣錘敲打去除時(shí)為“×”。關(guān)于凹坑，焊接長度1m中凹坑在1個(gè)以下時(shí)為“○”、多于1個(gè)時(shí)為“×”。關(guān)于焊道形狀，在過盈高度為3mm以下時(shí)為“○”、在過盈高度超過3mm時(shí)為“×”。關(guān)于燒結(jié)，脫渣后的焊道終止端部的燒結(jié)長度相對(duì)于焊接長度在20％以下時(shí)為“○”、超過20％為“×”。還有，焊道終止端部的燒結(jié)，是對(duì)兩側(cè)分別測(cè)定而長的一方為燒結(jié)長度。關(guān)于收縮孔，焊道表面的收縮孔相對(duì)于焊接長度在10％以下為“○”、焊道表面的收縮孔相對(duì)于焊接長度超過10％為“×”。
另外，從按上述方法焊接的焊接接頭采集試驗(yàn)片，通過焊接金屬中的氧分析及沖擊試驗(yàn)對(duì)焊接金屬的氧量及韌性進(jìn)行評(píng)價(jià)。圖5是表示焊接金屬中氧分析及沖擊試驗(yàn)用的試驗(yàn)片的采集位置的剖面圖。還有，沖擊試驗(yàn)在-20℃的溫度條件下進(jìn)行，3次的平均值在80J以下為良好。以上結(jié)果匯總在下述表5.1及表5.2中表示。
表5.1


表5.2


上述表5所示的No.1～No.36焊劑是本發(fā)明的實(shí)施例，No.37～No.71是比較例。還有，No.29、No.30、No.61焊劑進(jìn)行的是圖4(a)及(b)所示的3電極焊接，其以外進(jìn)行的是圖3(a)及(b)所示的4電極焊接。另外，使用No.36焊劑時(shí)，使用B含有量為0.0097質(zhì)量％的焊絲W2，使用其以外的焊劑時(shí)使用不含B的焊絲W1。
如上述表5.1所示，本發(fā)明范圍內(nèi)的實(shí)施例的No.1～No.36號(hào)焊劑，焊接作業(yè)性良好，且零下20℃的沖擊值在80J以上，顯示出優(yōu)良的低溫韌性。
另方面，本發(fā)明范圍以外的比較例No.37焊劑，SiO2含有量不足28質(zhì)量％，因此易發(fā)生焊道蛇行。另外，比較例No.38焊劑，SiO2含有量超過35質(zhì)量％，因此，焊道形狀凸出。還有，比較例No.39焊劑，SiO2含有量超過35質(zhì)量％、[M]也不足1.0，因此，焊道形狀凸出、韌性也劣化。再有，比較例No.40焊劑，CaO含有量不足15質(zhì)量％，因此易發(fā)生焊道蛇行。另外，比較例No.41及No.43焊劑，CaO含有量超過21質(zhì)量％，因此，發(fā)生凹坑。比較例第42號(hào)焊劑，Cao含有量超過21質(zhì)量％、且[M]值超過1.50，因此，凹坑發(fā)生，收縮孔也發(fā)生。
比較例No.44焊劑，CaF2含有量不足11質(zhì)量％，因此，焊道形狀凸出。比較例No.45焊劑，CaF2含有量超過19質(zhì)量％，因此，易發(fā)生咬邊及夾渣，脫渣性也劣化。比較例No.46焊劑，MgO含有量不足7質(zhì)量％，因此，發(fā)生焊道蛇行。比較例No.47及No.48焊劑，MgO含有量超過14質(zhì)量％，因此，產(chǎn)生凹坑。比較例No.49焊劑，Al2O3含有量不足9質(zhì)量％，因此發(fā)生焊道蛇行。比較例No.50焊劑，Al2O3含有量超過17質(zhì)量％，因此，焊道形狀凸出、還發(fā)生夾渣。比較例No.51焊劑，MnO含有量不足6質(zhì)量％，因此發(fā)生焊道蛇行。比較例No.52焊劑，MnO含有量超過12質(zhì)量％，因此，發(fā)生焊渣燒結(jié)。比較例No.53焊劑，TiO2含有量超過4質(zhì)量％，因此，發(fā)生夾渣。
比較例No.54及No.55焊劑，Na2O及K2O總含有量不足0.5質(zhì)量％，因此，發(fā)生焊道蛇行。比較例No.56及No.57焊劑，Na2O及K2O總含有量超過1.8質(zhì)量％，因此，發(fā)生凹坑。比較例No.58焊劑，B2O3含有量超過1.0質(zhì)量％，因此，韌性劣化。比較例No.59焊劑，F(xiàn)eO含有量不足0.2質(zhì)量％，因此，發(fā)生焊道蛇行。比較例No.60焊劑，F(xiàn)eO含有量超過1.5質(zhì)量％，因此，發(fā)生焊渣燒結(jié)。比較例No.61～No.65焊劑，[M]不足1.00，因此，韌性劣化。比較例No.66～No.71焊劑，[M]超過1.50，因此，收縮孔發(fā)生。
還有，比較例No.66～No.71焊劑，[M]超過1.50，因此，觀察收縮孔，部分焊道表面呈魚鱗狀。另方面，本發(fā)明實(shí)施例的No.12、No.25、No.27及No.28焊劑的IIW堿度(BIIW)，與比較例No.66～No.71焊劑為相同程度。如此一來，按IIW堿度(BIIW)進(jìn)行規(guī)定時(shí)，焊道外觀良好和確認(rèn)有收縮孔是夾雜在一起的，很難判斷焊接作業(yè)性。因此，在本發(fā)明實(shí)施例的No.12、No.25、No.27及No.28焊劑與比較例No.66～No.71焊劑中表示不同值的[M]，對(duì)判斷收縮孔等焊接作業(yè)性的評(píng)價(jià)也有效。
權(quán)利要求
1.一種埋弧焊用熔融焊劑，其特征在于在焊劑整個(gè)質(zhì)量中，CaO占15～21質(zhì)量％、CaF2占11～19質(zhì)量％、MgO占7～14質(zhì)量％、SiO2占28～35質(zhì)量％、Al2O3占9～17質(zhì)量％、MnO占6～12質(zhì)量％、FeO0.2～1.5質(zhì)量％、Na2O及K2O總量占0.5～1.8質(zhì)量％、B2O3占1.0質(zhì)量％以下，將TiO2限制在4質(zhì)量％以下，當(dāng)將CaO含有量的質(zhì)量％表示為[CaO]、將MgO含有量的質(zhì)量％表示為[MgO]、將CaF2含有量的質(zhì)量％表示為[CaF2]、將Na2O含有量的質(zhì)量％表示為[Na2O]、將K2O含有量的質(zhì)量％表示為[K2O]、將SiO2含有量的質(zhì)量％表示為[SiO2]、將FeO含有量的質(zhì)量％表示為[FeO]、將TiO2含有量的質(zhì)量％表示為[TiO2]、將Al2O3含有量的質(zhì)量％表示為[Al2O3]、將MnO含有量的質(zhì)量％表示為[MnO]時(shí)，由下述算式設(shè)定的[M]為1.00～1.50。M=1.5×[CaO]+1.5×[MgO]+[CaF2]+[Na2O]+[K2O][SiO2]+[FeO]+0.7×[TiO2]+0.7×[Al2O3]+0.3×[MnO]]]>
全文摘要
一種埋弧焊用熔融焊劑，該焊劑，在焊劑整個(gè)質(zhì)量中，CaO占15～21質(zhì)量％、CaF
文檔編號(hào)B23K35/362GK1608791SQ20041008575
公開日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2004年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月22日
發(fā)明者石崎圭人, 西山繁樹 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所