JPH02179392A

JPH02179392A - サブマージアーク溶接法

Info

Publication number: JPH02179392A
Application number: JP33472788A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Motomatsu; 元松　隆一; Ikuo Asada; 浅田　育雄; Yozo Suzuki; 洋三鈴木; Takashi Kato; 隆司加藤; Takahiro Ichimura; 市村　隆弘
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1990-07-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は軟鋼又は高張力鋼の板継ぎ溶接或いは鉄骨ボッ
クス柱の角継手溶接等に用いるサブマージアーク溶接法
に係り、更に詳しくは極厚綱板の大入熱多層盛溶接にお
いて、優れたスラグ剥離性を得る事が出来、かつ高温割
れを防止する事の出来るサブマージアーク溶接法に関す
るものである。

〔従来の技術〕

近年鋼構造物の大型化あるいは建築物の高層化等により
使用する鋼板の板厚が厚くなる傾向が著しく、５０〜１
００ｍの厚板の溶接が各所で行なわれている。このよう
な溶接には高能率が得られる事から従来よりサブマージ
アーク溶接が主に用いられてきているが、鋼板の厚肉化
に伴ない鋼材組立て工程において、溶接の占める割合が
増加しており、溶接の益々の高能率性が要望されている
。高能率を得る方法として、溶接継手を出来るだけ少な
いバス数で仕上げる事を検討して来ており、１層溶接が
最も能率が良いが、１層溶接で仕上げる事が出来る板厚
には限度があり、２電極あるいは３電極溶接の如き多電
極溶接を用いても片側からのみの溶接の場合は板厚５０
ｍ＋ｓ程度が、１層溶接の限度である。従ってそれ以上
の板厚は多層盛溶接となる。ところが、サブマージアー
ク溶接の多層盛溶接では、開先内溶接において、■、溶
接により生成したスラグが開先内にはまり込んでしまう
為、このスラグを除去するのが困難となる事及び、■、
１層目ならびに２層目の如く、開先底部に生成される溶
接金属においては、溶接金属の凝固過程に大きな引張応
力がかかるため、溶接金属割れが発生するという問題が
ある。このため、大入熱多層溶接を用いた場合には、ス
ラグの剥離に多大な労力と時間を要し、更に、割れ発生
部の手直しに多大な労力と、時間を要するため、これら
を避けるため、はとんどサブマージアーク溶接法の多層
盛溶接は用いられておらず、ＣＯ２溶接との伴用がほと
んどであり、又用いるとしても、極端に開先幅を広くし
、かつ小人熱の多層溶接を適用しており、高能率化が達
成されているとは、いい難いのが現状である。

従来より、サブマージアーク溶接の多層盛溶接において
、スラグ剥離性の改善ならびに高温割れの防止について
は、種々提案されているが必ずしも十分であるとは云い
難い。

まず、スラグ剥離性の改善策については、特開昭５６−
８９３９６号、特開昭５７−２０２９９６号、特開昭５
８１３４９３号、特開昭５５−９２２９２号に提案され
ている。

即ち、特開昭５６−８９３９６号公報には多量のＭｇＯ
及びＢａＯを含有し、ペリクレース結晶およびバリウム
マイカ結晶を含有するスラグを生成する高塩基性焼成型
フラックス又、特開昭５７−２０２９９６号公報にはＭ
ｇ０．ＢａＯおよび金属炭酸塩を多量に含有する焼成型
フラックスが提案されているが、いずれも多量のＭｇＯ
を含有しているため結晶質の硬いスラグを生成し、又、
元来小人熱の狭開先溶接用に設計されたものであり大入
熱溶接を行なうと、開先壁にアンダーカットを生成して
深く喰い込んでしまうため、スラグ剥離性改善の効果は
得られ難い。

特開昭５８−１３４９３号公報による方法のフラックス
および特開昭５８−２３５９３号公報のフラックスは、
Ｓｉｎ、、　ＴｉＯ２にＭｇＯあるいはＡｌｚＯ：＋を
主成分とするフラックスでスラグ剥離性の改善と共にフ
ラックスの消費量を少なくする事を目的とするものであ
るが、これらとても大入熱溶接におけるスラグ剥離性の
改善には組成が必ずしも適切でなく、又、過剰のＴｉ１
ｔを含有するためスラグの流動性が過大となりと一ド形
状が整い難く、実用的でない。

又、特開昭５５−９２２９２号公報には、Ａ　ｌ　ｚｏ
ｏ、　ＴｉＯ□およびＳｉＯ□を主成分とするフラック
スが提案されているが、このフラックスも又、Ｔｉ０ｚ
が過剰なため大入熱溶接用としてはビード形状的に好ま
しくない。

次に溶接金属の高温割れ防止策については、特開昭５７
−６４４９１号、特開昭６１−９９７９号、特開昭６３
−４３７７３号、特開昭６３−２６２９２号および特公
昭６０−１６８７８号の各公報に提案されている。即ち
、特開昭５７−６４４９１号公報には、Ｃを０．１５〜
０．３０％含有した鋼材をサブマージアーク溶接するに
当って、用いるワイヤのＣ，Ｍｎ、　ＰおよびＳ量を規
制した方法、更にこれらを用い１層溶接で入熱６０Ｋｊ
／ｃｍ以上の大入熱溶接する方法、又、用いるフラック
スの組成において、５ｉＯｔ＋　Ｍｎ０．Ｃａｂ、　Ｃ
ａＦｔ＋＾ｉ　ｚｏ３．　Ｐ。

ＳおよびＣを規制した方法が提案されている。しかしな
がらこの方法は元来、１層溶接用に設計されたものであ
り、この方法を厚板の大入熱多層溶接に用いた場合には
、用いる溶接材料の成分組成が必ずしも適正でなく高温
割れが発生する。即ち、１Ｎ目および２層目の溶接金属
の如く、開先底部に生成される溶接金属においては、鋼
板からの冷却効果が大きく、溶接金属の凝固が突合わせ
凝固となる事及び、鋼板による拘束力が大きい事、更に
鋼板の希釈率が大きい事から鋼板のＣ量が高い時には、
高温割れが発生する。

特開昭６１−９９７９号公報は、Ｃ量が０．２０％以上
の高炭素鋼のサブマージアーク溶接において、使用する
ワイヤのＣ，ｐＨおよび使用するボンドフラックスノ５
ｉ０２量ならびニ（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／５ｉＯｚ（７）
値を規制し、かつ溶接入熱４００００Ｊ／ｃｍ、溶接金
属中のＣｘＰＯ値およびＯ量を規制した溶接方法を提案
している。

しかしながら本方法は、小人熱溶接方法であり、これを
そのまま大入熱の多層溶接に用いてもその効果は期待出
来ない。

特開昭６３−４３７７３号公報には、Ｃ量が０．２０％
以上の鋼を多電極ワイヤによるサブマージアーク溶接す
る際に少なくともｌ極においてアークを発生させずにワ
イヤを溶融池に送給し、母材希釈率を小さくし、溶接金
属中の炭素含有量を減少させ高温割れを防止する方法が
提案されている。

この方法は、更に、最大電流をｌ１００Ａと限定する事
が必要であり、このため、いかに予熱をするとはいえ、
アークを発生させないワイヤを、溶融金属中に添加する
ので、これをスムーズに溶融させるためには、自ずとワ
イヤ添加量を小さく規制せざるを得す、そのため、溶着
金属量が小さく、十分な高能率性が得られない。

特開昭６３−２６２９２号公報には、Ｃ含有量の高い鋼
材を大人熱溶接あるいは、深溶は込みのサブマージアー
ク溶接を行なう場合に、ワイヤ状にした高温割れ防止材
に通電して溶接金属中に添加する方法が提案されている
。しかしながらこの方法は、通常のワイヤの他に特別成
分の高温割れ防止材を配する必要があるため、管理が煩
雑になる不都合があり実用的でない。

〔発明が解決しようとする課題］そこで本発明者らは、大人熱溶接におけるスラグ剥離性
を改善する事を目的として、先に、時開マージアーク溶
接用ボンドフラックスならびに、更にスラグの粉砕除去
をしやすくするという観点からＺｒＯ□を含有したサブ
マージアーク溶接用ボンドフラックスを提案した。これ
により、極厚鋼の大入熱多層溶接において、初層から最
終層のすべてにおいてスラグを極めて容易に除去する事
が出来、この点から労力の軽減化及び時間の短縮化が出
来、高能率化が達成出来るものである。しかしながらこ
のフラックスを用いた極厚鋼の多層盛溶接においても更
に、高温割れ防止の点より、ワイヤの成分を規制しこれ
を達成しなければ総合的な高能率性は得られない。以上
の観点から本発明者らは、先に特願昭６３−１９０５９
５号で提案した、スラグ剥離性を改善したサブマージア
ーク溶接用ボンドフラックスを用い、スラグ剥離性改善
に加え、更に高温割れ防止が出来、総合的に高能率性を
得る事が出来るサブマージアーク溶接法を提供するもの
である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の要旨は、Ｃを０．１０〜０．１８％含有する構
造用鋼を全フラックスに対し重量％で鉄粉１０〜５０％
、５ｉＯｚ５〜２０％、ＭｇＯ５〜２０％、Ａ　ｌ　ｚ
Ｏ＊７〜２５％、Ｔｉ０ｔ５〜１９％、Ｚｒ（ｈ　２〜
１５％を含有するボンドフラックスとｃ　ｏ、ｏｏｓ〜
０．０３０％１、Ｍｎ０．３〜２．２％を含有する鋼ワ
イヤを用いて溶接する事を特徴とする多層盛サブマージ
アーク溶接法にある。

〔作　用〕

まず、本発明溶接方法においては、用いるフラックスの
組成を特定するものであるがその理由は以下の通りであ
る。

即ち、本発明に用いるフラックスにおいては、鉄粉１０
〜５０％を含有するものであるが、鉄粉の添加は溶接能
率の向上スラグ剥離性の改善の２つの効果を有するもの
である。

フラックス中に鉄粉を添加すると、溶接中に溶融してス
ラグ中から溶融池へ移行し、溶着量を増加させ、溶着速
度の向上に寄与する。更に、鉄粉の溶融によりそれだけ
スラグ生成量が減少し、開先内のスラグが取れ易くなる
。このような鉄粉添加の効果は、フラックス全重量に対
し、１０％以上で得る事が出来るが、一方５０％超含有
すると、鉄粉が完全に熔融せず溶融池へ移行するのが困
難となり、ビード表面に突起として残存し、又、ビード
形状も不安定となる。即ち、本発明における適正な鉄粉
添加量は１０〜５０％である。

なお、本発明に規定する鉄粉量に対しては、フラックス
中に含有される脱酸剤等の合金鉄中のＦｅ分も含むもの
とする。次に５ｉＯｔであるが、Ｓｉｎｇはスラグの粘
性を増加させ、踊端部のなじみの良いビード形状を生成
するのに極めて有効な成分であると共に、スラグをガラ
ス質の性状にする傾向を有し、これにより砕けやすい剥
離性の良好なスラグを生成する事が出来る。このような
Ｓｉ０２の効果は、全フラックス重量に対し５％以上の
添加で得る事が出来るが、一方、２０％を超えて添加す
ると、スラグの融点が低下するためビード表面が乱れ、
又、ビード中央部に不規則な自由晶が生成するため、Ｓ
ｉＯ□は８０％以下に抑える事が必要である。５ｉ（ｈ
の添加は、珪砂又は珪灰石、ジルコンサンド、シャモッ
ト、オリビンサンド等Ｓｉｎｇを含有する鉱石又は合成
物で添加する。

次にＨｌ＜Ｏであるが、ＭｇＯは、融点が２７００°Ｃ
と高いため、フラックスに高耐火性を与え、大入熱溶接
においてビード形状を安定化する効果があるので５％以
上添加する事が必要である。一方、ＭｇＯを多量に添加
するとペリクレース結晶を生成し、スラグを硬化させる
。このような硬いスラグが開先内にはまり込むと容易に
破砕出来ず、これを除去するのは、著しく困難である。

従って、フラックス中のＭｇＯは２０％以下にする事が
必要である。

ＭｇＯを添加する材料としては、マグネシアクリンカ−
、オリビンサンド、スピネル等ＭｇＯを含有する鉱石又
は合成物で添加する。

次に＾ｉ、、０．であるが、＾１２０．は溶融点が２０
５０°Ｃで比較的耐火性の高い材料で、大入熱溶接用フ
ラックスとしては重要な成分である。

さらに、ＡＮ！０．はスラグの剥離性の改善にも有効で
ある。即ち、Ａｆ、０．の重要な点は、ビード幅を狭く
するという効果を有する事であり、開先壁のビードのか
み込みを防止する。即ち、通常、ビード幅が広いと、開
先内の溶接では、ビード踵端が開先壁を溶融し、アンダ
ーカット状態になり、こ＼にスラグがはまり込んでスラ
グを除去するのが困難になる。ｌ／！、０．の添加によ
り、ビードが不必要に広くならず、これを防止するのに
極めて有効となる。又、Ａ　ｆ　２０３の添加はビード
幅ばかりでなくスラグの生成量そのものも少なくする効
果があり、これによってもスラグを取れ易くする効果が
ある。

以上のようなＡｊ！ｚｏａの添加はフラックス全体に対
し７％以上で効果があるが、２５％を超えて添加すると
ビード幅が狭くなり過ぎ、母材へのなじみが悪くスラグ
インクルージヨンの発生原因になるので避ける事が必要
である。ＡＩ！、、０．は、アルミナあるいはスピネル
やシャモット等ＡＩ！ｇｏ、Ｉを主成分とするか又は構
成成分として含有している鉱石又は合成物を用いる。

次にＴｉＯｘであるが、ＴｉＯ□はスラグに流動性を与
えビード外観やビード踊端部のなじみを改善すると共に
Ｓｉｎ、と同様にスラグを部分的ではあるが、ガラス質
のものとし、砕けやすいものとする。即ち、スラグの破
砕性の向上は、それだけスラグが取れやすいものとなる
。

一方、Ｔｉｅ、の他の重要な効果として、溶接金属の特
性の改善がある。即ち、Ｔｉ０ｚはアーク空洞において
還元されて、部分的にＴｉ　として溶接金属中に移行す
る。

溶接金属中のＴｉは結晶粒の微細化に著しい効果を有し
、溶接金属の靭性および延性の向上に効果を有する。特
に大入熱溶接金属においては、結晶粒が粗大化する傾向
が大きいがＴｉの添加はこの結晶粒粗大化による靭性の
劣化の防止に極めて有効である。

以上のようなＴｉＯ□の効果は、フラックス全体に対し
、５％以上の添加により得られるが、１９％以上添加す
ると、スラグの流動性が過大となり、と−ド表面の波形
が粗くかつ不均一になるので好ましくない。

なあ、Ｔｉ０ｚはルチール又はイルミナイトを還元して
製造されるチタンスラグ等により添加する。この場合、
チタンスラグはＴｉ、１０５の如き低級酸化物を含有し
ているが、このような低級酸化物はＴｉ０ｚ相当量に換
算して添加量を決定する。

次にＺｒ０．であるが、Ｚｒ０．の効果はその高耐火性
による大入熱溶接でのビード外観の改善と特殊な膨張挙
動によるスラグ剥離性の改善の２の効果を有する。まず
ビード外観の改善に関してであるが、Ｚｒ（ｈの溶融温
度は２９５０°ＣでＭｇＯと同等の耐火性を有する。こ
れにより、Ｚｒ０ｔの添加は大入熱溶接においても優れ
たビード形状を生成する効果を有する。特に、本発明に
用いるフラックスはスラグ剥離性の観点からＭｇＯの添
加量を制限しており、この点では耐火性が減少しており
これを補うためのＺｒＯ２の添加は必須である。

さらに２ｒＯ□の添加はスラグの剥離性の改善に対して
も極めて有効であるが、これは溶接後のスラグが極めて
砕けやすくなるため開先内にはまり込んでも、これを破
砕する事により、容易に除去する事が出来る事による。

本発明に用いるフラックスにおいては、ＭｇＯ１ｌの制
限によりスラグ中のペリクレース結晶（ＭｇＯ）を低減
し、スラグの破砕性を向上したものであるが、さらにそ
の上ＺｒＯ□の添加により、より一層砕は易くしたもの
である。ＺｒＯ２の破砕性に対する効果は以下のように
考えられる。即ち、フラックス中にＺｒ０．を添加する
事により、溶融スラグの凝固過程においてジルコニア結
晶（ＺｒＯｚ）が晶出するが、この結晶は高温では正方
品を呈するが、冷却途中の１０００°Ｃ近傍で、正方晶
より単斜晶に転移する。

その時に急激でかつ大きな体積膨張を起し、この体積膨
張はスラグ中に大きな歪エネルギーを内在させているも
のと考えられ、軽度の打撃でも容易に破砕出来るのであ
る。

このようなＺｒ０．の効果は、フラックス全体に対して
２％以上の添加で得られるが、一方１５％を超えて添加
すると、Ｚｒ０．の溶融点が極めて高いためスラグ中で
完全に溶融させる事が困難となり、スラグの流動性が失
なわれるためビードのなじみ、ビード表面の平滑さが失
なわれる。

ＺｒＯ□の添加は主にジルコンサンドを用いればよいが
、ジルコニアを用いてもよい。

以上、本発明に用いるフラックスにおける特定成分につ
いて説明したが、フラックスには、以上の成分の他に通
常のフラックスの材料も必要に応じて適宜添加するもの
である。

即ち、まず金属弗化物であるが、フラックス全体に対し
、１５％以下添加すればスラグ生成量も増大する事なく
スラグ剥離性を阻害するものではない、金属弗化物は溶
接金属の拡大性水素を低減し、かつ靭性の向上に有効で
あり、ある程度は添加するほうがよい、金属弗化物とし
てはＣａＦ、、ＮａＦ。

ＡＩ！Ｆ３＋　ＭｇＦｚ＋　ＢａＦｚ＋　Ｎａ５ＡＩＦ
６等の溶接材料の原料として用いられるものとする。

次にＣａＯであるが、ＣａＯはフラックス全体に対し、
１０％以下であればよい。ＣａＯは炭酸石灰、珪灰石等
により添加され、ＭｇＯと同様に塩基性成分として溶接
金属の靭性の向上に有効な成分であるが、多量に添加す
ると、零発、明に用いるフラックスの必須成分であるＴ
ｉ０１と反応してカルシラムチタネ−）　（ＣａＯ・Ｔ
ｉ１ｔ）を生成し、これがビード表面に焼き付きとして
残り、スラグ剥離性を劣化せしめる。

次に８２０．であるが、Ｂ２０°、は硼砂、コレマナイ
トあるいは他成分の不純物例えばマグネシアクリンカ−
から添加され、溶接金属中において、結晶粒界に生成す
る一初折フエライトを抑制し靭性向上に有効な成分であ
るが、多量に添加すると、かえって高温割れを助長する
傾向があり、フラックス全体に対して０．５％程度以下
であればよい。

以上の他にＭｎＯのような酸化物、ＢａＣ０．５ｒＣＯ
＝のような炭酸塩、Ｓｉ＋Ａｊ！、　Ｔｉ、　Ｍｎ等の
脱酸剤、Ｍｏ。

Ｎｉ、　Ｎｂ、　Ｖ等の合金剤も適宜添加する事が出来
る。

この場合、高温割れ感受性を助長する成分、Ｃ１Ｐ、Ｓ
等の低い原材料を用いることが望ましいが、通常用いる
原材料を適宜用いれば特に問題はない。

又、本発明に用いるフラックスは適当な固着剤を用いて
造粒して製造するボンドフラックスであるが、固着剤と
して用いる水ガラス、アルミナゾル、シリカゾル等に含
まれる５ｉＯｚ、ＡＩ！ｚ（ｈの如き本発明に用いるフ
ラックスの特定成分は、その量を本発明が特定する添加
量として考慮するものとする。

次に、本発明溶接法において、用いるワイヤの組成を特
定する理由は以下の通りである。

そもそも極厚鋼の大入熱多層盛溶接においては、１層目
及び２層目は１パス１層溶接となるため、その溶接金属
においては鋼板からの冷却効果が大きく突合わせ凝固と
なり、かつ、鋼板による拘束力が大きく溶接金属の凝固
過程において、大きな収縮応力がかかるため割れ感受性
が極めて大となる。

そこで、これら１層目、及び２層目の溶接金属の高温割
れを防止するため、溶接金属中のＣ量を低くする事が必
要であり、本発明溶接法においては使用するワイヤのＣ
量をシビアーに特定するものである。

すなわち、本発明溶接方法は、軟鋼又は高張力鋼の板継
ぎ或いは、鉄骨ボックス柱の角継手溶接に用いる事を主
な目的としており、用いられる鋼板は主にＪＩＳ　Ｇ３
１０１に規定されたＳＭ材を対象としているため、鋼板
のＣ量は、自ずとこの規格により決まるが略０．１０〜
０．１８％が実勢であるため、これらの鋼板の溶接にお
いて、溶接金属のＣ量を０．０８〜０．１３％の範囲に
生成し、高温割れを防止するために、ワイヤのＣ１をｏ
、ｏｏｓ〜０．０３０％に特定するものである。又、溶
接金属のＣ量が０．１３％超あるいは０．０８％未満に
おける高温割れの発生原因は次の通りである。

即ち、溶接金属中のＣ量が大きくなるにつれて、溶接金
属の溶融点が低下し、これにより凝固温度範囲が広くな
り、粒界や、最終凝固部に低融点介在物が生じ、凝固に
よる収縮応力によって高温割れ感受性が高くなり、本発
明溶接法においては、溶接金属中のＣｔが０゜１３％超
で割れが発生する。

又、一方溶接金属中のＣ量が０．０８％未満の低Ｃ域に
おいては、凝固過程において、δ凝固のまま凝固が完了
し、このため更に冷却され温度が下ってくると、δ→Ｔ
変態が固相内で生じるため、δ→Ｔ変態による収縮歪が
直接面相関に残存する液膜に作用して微細な割れを生じ
る。

又、本発明溶接法においては、鋼板の希釈率は約２／３
、ワイヤのそれは約１／３であるため、Ｃ量が、０．１
０〜０．１８％である鋼板の溶接においては、溶接金属
中のＣ量を０．０８〜０．１３％の範囲で生成するため
に、使用するワイヤのｃｌを０．００５〜０．０３０％
に特定するものである。面この場合、溶接金属中のｃｌ
に及ぼすフラックスの影響は、略０．０１％程度である
。

次に本発明溶接法においては、使用するワイヤのＭｎ量
を特定するものである。これは、本発明溶接法は大入熱
溶接法であるから、靭性及び引張り強度の点から溶接金
属の焼入れ性を確保する必要があるが、一方、低温割れ
の観点から溶接金属の引張り強度が過度に高くならない
ようバランスよく、焼入れ性を適正範囲にすることが必
要である。

溶接金属の焼入れ性を確保するためには、Ｍｎ。

Ｍｏ等が用いられるが、上述の如くバランスよく確保す
るためには、Ｍｎの添加が最適である。このため、用い
るワイヤのＭｎ１ｉを０．３〜２．２％に特定するもの
である。

すなわち、ワイヤのＭｎ量が０．３％未満では、フラッ
クス中に多量のＭｎを添加することが必要となるが、こ
の場合、条件変動によるＭｎ歩留りの変動が大きくなり
、溶接金属全域に亘って適正な性能が保てなくなる。こ
のため、フラックス中のＭｎ量は規制されるので、変動
のない範囲でフラックス中に最大限Ｍｎを添加したとし
ても、強度及び靭性が劣化し、規格値を満足出来なくな
る。

又、ワイヤのＭｎ量が２．２％を超えると、溶接金属の
強度が過大となり、低温割れを生じるようになる。

このため、本発明溶接法では使用するワイヤのＭｎ量を
、０．３〜２．２％に特定するものである。

以上、本発明溶接法について詳述したが、さらに本発明
について効果を明確にするために以下に、実施例につい
て述べる。

〔実施例〕

まず第１表に示すＦ１〜Ｆ８の８種類の組成のボンドフ
ラックスを作製した。第１表の上段は、フラックスの原
料組成、下段は本発明溶接法に用いるフラックスの特定
成分の組成を示す。

第１表のうちＦ１〜Ｆ４は本発明溶接法に用いるフラッ
クス例、Ｆ５〜Ｆ８は本発明の効果を明確にするための
比較例に用いるフラックスである。

これらのフラックスの製法は、まずフラックス原料を配
合、混合した後、水ガラスを固着剤として造粒した後、
４００°ＣＸ２時間の条件で焼成し、その後１２Ｘ　１
００メツシユに整粒して作製した。

次に、第２表に示すＷ１〜ＷＩＯの１０種類の組成のソ
リッドワイヤを作製した。第２表のうち、Ｗ１〜Ｗ６は
、本発明溶接法に用いるワイヤ例、Ｗ７〜ＷＩＯは本発
明の効果を明確にするための比較例に用いるワイヤ例で
あり、その直径はいずれも６．４　ｍである。

第１表に示したフラックスと第２表に示したワイヤを用
いて大入熱多層盛溶接を実施した。溶接に用いた鋼板は
第３表に示すが、いずれもＪＩＳＺ３１０６の規格品で
あり、ｐｔは板厚６０ＩＩＩ［ｌＩの５Ｍ−５０Ｂ鋼、
Ｐ２は板厚６１ｍｍの５Ｍ−５０Ａ鋼、Ｐ３は板厚６０
ｍｍの５Ｍ−５３８ｆｊｌであり、このうちＰ３はＴＭ
ＣＰｉｉｌである。

鋼板は第１図（ａ）に示すようにボックス柱の角継手溶
接を想定し、被溶接材として、フランジ板１．１ａとウ
ェブ板２をＹ開先を設けて角継手に仮組し、開先裏面に
は、裏当金３．３ａを取りつけた。その後、板厚ｔ＋　
＝３２ｍの拘束板４を、全線３層のスミ肉溶接で取りつ
けた。被溶接材の各部のサイズは、フランジ板ｔ、ｔａ
は夫々、板厚Ｌｔｍ、高さ２５０間、長さ１５００ｍｍ
、ウェブ板２は、板厚ｔｍｍ、幅２５０−１長さ１５０
０Ｍ、裏当金３３ａは夫々、２５ｍｍＸ２５ｎｎの角材
で長さ１５００ｍｍ、拘束板４は板厚３２ｆｆｉＩ１１
、巾６００ｍｍ、長さ１５００ｍｍである。又、この場
合の開先形状は第１図（ｂ）に示すように開先角度θは
、５０°、ルートフェイスＴは５ｍｍである。又、ｔは
板厚であり、鋼板Ｐ１およびＰ３は６０ｍ５＋、Ｐ２は
６１ｍｍである。この開先を用い、第４表および、第２
図（ａ）、（ｂ）。

（Ｃ）に示す溶接条件により２電極サブマ一ジアーク溶
接機により、第１図（ｃ）に示す積層要領により、４層
５パスの溶接を行った。第４表において、ワイヤシフト
とは、溶接線に対して直角方向におけるワイヤ先端の位
置を示すものであり、まず３バス目においては、第２図
（ｂ）に示すように２層目溶接金属の踵端１０ａがらワ
イヤ先端６ａ、６ｂまでの距離、ｅ、ｅｉを意味するも
のであり、４パス目および５バス目においては同様に第
２図（ｃ）において、前溶接金属の踵端１０ｂからのワ
イヤ先端６ａ、６ｂまでの距離ｆ　、　ｆ’ｔを意味す
るものである。又この場合５パス目におイテハ、ｆ、ｆ
、は、３パス目溶接金属の踵端１０ｂと４バス目溶接金
属の踵端１０ｃの距離ｂ１の半分とした。

又、極間とは、第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すよ
うに、ルート部あるいは、前層溶接金属８上でのワイヤ
６ａ　、６ｂの先端の距離ｄを示す、ワイヤ突出しとは
第２図（ａ）に示すように電極チップ７ａ、７ｂからル
ート部あるいは、前層溶接金属８上に位置するワイヤ６
ａ　、６ｂの先端までの距離ｇ、ｇ＋を意味する。

なお、第２図において、ａは被溶接材表面上における開
先幅であり、ｂ　、　ｂ、は前層溶接金属の幅を示すも
のである。又、矢印９は溶接方向を示すものである。

以上のような溶接条件を用いて、第１表の８種類のフラ
ックスと、第２表の１０種類のワイヤと第３表の３種類
の鋼板による溶接を行った。これらの組み合わせを第５
表の左欄、温材組み合わせ欄に、又、溶接結果を第５表
の溶接作業性欄、溶接金属の割れ発生有無欄および溶接
金属の強度欄にそれぞれ示す、溶接結果のうち溶接作業
性良好の組み合わせのみ、溶接金属の割れ発生の有無の
検査および溶接金属の強度試験を実施した。溶接金属の
割れ発生の有無の検査は、第３図に示すようにフランジ
板１から垂直探傷子１２により垂直探傷の超音波探傷試
験を行った。探傷子の感度はＪＩＳＺ２３４８標準試験
片５ＴＢ−Ｇ−Ｖ５ニおイテ、エコー高さを８０％に調
整し、被溶接材の探傷を行った。

この探傷で被溶接材のエコー高さが２０％以上を示した
ものについて、マクロ断面検査により溶接金属１１の割
れ発生の有無を確認した。

又、溶接金属１１の強度試験は、第４図に示すように板
厚表面下ｈ＝２０ｍｍの溶接金属中央部からＪＩＳＺ３
１１１のＡ１号試験片１３を採取し、試験を実施した。

その結果は、本発明例であるＮ１１Ｌ１〜ｋｌｌにおい
ては、極めて満足し得るスラグ剥離性とビード外観が得
られ、又、溶接金属に割れの発生もなく、かつ、溶接金
属の強度も満足し得るものであった。

一方、本発明以外の比較例である阻１２〜阻１９におい
ては第５表の問題点発生理由欄に記載した理由により、
スラグ剥離性、ビード外観、割れの発生あるいは、強度
が不満足なものであった。

第２表ワイヤ成分（％）ワイヤ径Ｈ５，４ａｓφ 〔発明の効果〕以上の様に本発明は、捲厚鋼板の大入熱多層溶接におい
て、開先内のスラグ剥離性が極めて良好でかつ、耐割れ
性に優れた溶接法を供給するものであり、溶接能率の向
上に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明実施例に用いた試験体を説明す
るための正面図、第１図（ｂ）は、開先形状、第１図（
Ｃ）は溶接の積層要領を説明するための正面図である。第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明実施例の溶接
要領を説明するための図であり、（ａ）は側面図、（ｂ
）、（Ｃ）は平面図である。第３図は本発明実施例にお
いて実施した超音波探傷試験の要領を説明する正面図で
ある。第４図は、本発明実施例において、実施した引張試験の
試験片を採取した位置を説明するための正面図である。１．１ａ・・・フランジ板、２・・・ウェブ板、３．３
ａ・・・裏当金、　　４・・・拘束板、５．５ａ・・・
スミ肉溶接金属、６ａ　、６ｂ・・・ワイヤ、７ａ、７ｂ・・・電極チップ、８・・・ルート部あるいは前層溶接金属、９・・・溶接
方向、１０ａ　、　１０ｂ　、　１０ｃ・・・前層溶接金属の
踵端、１１・・・溶接金属、１２・・・垂直超音波探傷子、１３・・・引張試験片、　　　ａ・・・開先幅、ｂ、ｂ
、・・・前Ｎ溶接金属の幅、ｅ、ｅ＋、ｆ、ｆ＋　・・・前層溶接金属の踵端とワイ
ヤ先端の距離、ｄ・・・２本のワイヤ先端の距離、ｇ、ｇｒ　・・・ワイヤ突出し長さ、ｈ・・・鋼板表面から引張試験片までの距離、ｔ・・・
板厚。（ａ）（ｃ）第図（ａ）（ｂ）（ｃ）第図

Claims

【特許請求の範囲】

Ｃを０．１０〜０．１８重量％を含有する構造用鋼を全
フラックスに対し、重量％で鉄粉１０〜５０％、ＳｉＯ
＿２５〜２０％、ＭｇＯ５〜２０％、Ａｌ＿２Ｏ＿３７
〜２５％、ＴｉＯ＿２５〜１９％、ＺｒＯ＿２２〜１５
％含有するボンドフラックスと、Ｃ０．００５〜０．０
３０％、Ｍｎ０．３〜２．２％を含有する鋼ワイヤを用
いて溶接する事を特徴とする多層盛サブマージアーク溶
接法。