特許ウォッチ

公開番号2025058892
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-09
出願番号2024108643
出願日2024-07-05
発明の名称サブマージアーク溶接継手及びその製造方法
出願人JFEスチール株式会社,株式会社神戸製鋼所
代理人個人
主分類B23K 35/362 20060101AFI20250402BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】多層サブマージアーク溶接において、高い施工能率で要求される強度及び靭性を満足する溶接継手を提供する。
【解決手段】溶接金属の組成が質量%で、C:0.04～0.12%、Si:0.10～0.50%、Mn:1.0～1.8%、P:0.025%以下、S:0.015%以下、Cr:0.2～1.0%、Mo:0.2～1.0%、Ti:0.002～0.070%、B:0.0004～0.0025%であり、O:0.050%以下、N:0.008%以下を含有し、残部Fe及び不可避的不純物であり、式(1)で表されるCeqが0.44～0.56%、式(2)で表されるSRIが30以上である。Ceq=C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 ‥‥(1)、SRI=[Si]×[Cr]×[Mo]×1000 ‥‥(2)
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
多層サブマージアーク溶接継手において、
溶接金属の組成が質量％で、
Ｃ：０．０４～０．１２％、
Ｓｉ:０．１０～０．５０％、
Ｍｎ:１．０～１．８％、
Ｐ:０．０２５％以下、
Ｓ:０．０１５％以下、
Ｃｒ:０．２～１．０％、
Ｍｏ:０．２～１．０％、
Ｔｉ:０．００２～０．０７０％、
Ｂ:０．０００４～０．００２５％、
Ｏ:０．０５０％以下、
Ｎ:０．００８％以下を含有し、残部はＦｅ及び不可避的不純物からなり、かつ下記式（１）で表されるＣｅｑが０．４４～０．５６であり、さらに、下記式（２）で表されるＳＲＩが３０以上であることを特徴とするサブマージアーク溶接継手。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｓｉ／２４＋Ｍｎ／６＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４ ‥‥（１）
ＳＲＩ＝［Ｓｉ］×［Ｃｒ］×［Ｍｏ］×１０００ ‥‥（２）
ここで、式（１）中、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＶは、溶接金属の組成における各元素の含有量（質量％）を示し、含有しない元素の含有量は０（零）とする。また、式（２）中、［Ｓｉ］、［Ｃｒ］及び［Ｍｏ］は、各元素の質量％の数値（無次元）を示す。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記溶接金属の組成がさらに質量％で、
Ｃｕ:０．６０％以下、Ｎｉ:１．８％以下、Ｖ:０．０５％以下、Ｎｂ:０．０５％以下、Ａｌ:０．０５％以下の１種又は２種以上を含有す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継手。
【請求項３】
最終溶接パスによって形成される表面１０ｍｍの熱影響部の幅が５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のサブマージアーク溶接継手。
【請求項４】
請求項１に記載のサブマージアーク溶接継手を製造する方法において、
溶接ワイヤの組成が質量％で、
Ｃ:０．０２～０．１４％、
Ｓｉ:０．０２～０．８０％、
Ｍｎ:１．０～２．３％、
Ｐ:０．０２５％以下、
Ｓ:０．０１５％以下、
Ｍｏ:０．２～１．０％、
Ｏ:０．０２０％以下、
Ｎ:０．０１０％以下を含有し、残部はＦｅ及び不可避的不純物からなり、
かつ、溶接フラックスの組成が質量％で、
ＳｉＯ
2
:８～３０％、
ＭｇＯ:１０～３０％、
ＣａＯ:１～１０％、
ＣａＦ
2
:１～１０％、
Ａｌ
2
Ｏ
3
:５～２０％、
ＴｉＯ
2
:２～１０％、
Ｎａ
2
Ｏ:１．０～３．０％、
Ｂ
2
Ｏ
3
:０．１～０．５％、
金属炭酸塩の１種又は２種以上のＣＯ
2
換算値の合計：２～１２％、
Ｆｅ:１５～３０％、
Ｓｉ:０．１～２．０％、
Ｍｎ:０．１～２．０％、
Ｃｒ:０．１～４．０％を含有し、残部は不可避的不純物からなることを特徴とするサブマージアーク溶接継手の製造方法。
【請求項５】
請求項２に記載のサブマージアーク溶接継手を製造する方法において、
溶接ワイヤの組成が質量％で、
Ｃ:０．０２～０．１４％、
Ｓｉ:０．０２～０．８０％、
Ｍｎ:１．０～２．３％、
Ｐ:０．０２５％以下、
Ｓ:０．０１５％以下、
Ｍｏ:０．２～１．０％、
Ｏ:０．０２０％以下、Ｎ:０．０１０％以下を含有し、
さらに、Ｃｕ:１．００％以下、Ｎｉ:２．５％以下、Ｃｒ:１．０％以下、Ｖ:０．１０％以下、Ｎｂ:０．１０％以下、Ａｌ:０．０５％以下、Ｔｉ：０．０６０％以下、Ｂ：０．００５０％以下の１種又は２種以上を含有し、残部はＦｅ及び不可避的不純物からなり、
かつ溶接フラックスの組成が質量％で、
ＳｉＯ
2
:８～３０％、
ＭｇＯ:１０～３０％、
ＣａＯ:１～１０％、
ＣａＦ
2
:１～１０％、
Ａｌ
2
Ｏ
3
:５～２０％、
ＴｉＯ
2
:２～１０％、
Ｎａ
2
Ｏ:１．０～３．０％、
Ｂ
2
Ｏ
3
:０．１～０．５％、
金属炭酸塩の１種又は２種以上のＣＯ
2
換算値の合計：２～１２％、
Ｆｅ:１５～３０％、
Ｓｉ:０．１～２．０％、
Ｍｎ:０．１～２．０％、
Ｃｒ：０．１～４．０％を含有し、
さらに、Ｎｉ:３．０％以下、Ｍｏ:２．０％以下、Ａｌ:１．０％以下、Ｔｉ:１．０％以下の１種又は２種以上を含有し、残部は不可避的不純物からなることを特徴とするサブマージアーク溶接継手の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、サブマージアーク溶接継手に係り、特に建築構造物用の降伏強さが５００ＭＰａ級の高張力鋼に関して、最終パスの溶接入熱量が１００ｋＪ／ｃｍ以上である多層溶接されたサブマージアーク溶接継手及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、建築構造物の大型化や大スパン化により、鉄骨に使用される鋼板は高強度化の傾向にある。従来、ボックス柱のスキンプレートとしては降伏強さが４４０ＭＰａで引張強さが５９０ＭＰａ級鋼までの強度クラスが主であったが、最近、降伏強さを５００ＭＰaに高めた５９０ＭＰａ級鋼が使用されるようになってきた。
【０００３】
ボックス柱のスキンプレートの接合には、一般的にサブマージアーク溶接が適用される。特に、板厚７０ｍｍ以上のスキンプレートでは、各パスの溶接入熱量（以下、単に「入熱」ともいう）が１００ｋＪ／ｃｍ以上の大入熱の多層サブマージアーク溶接方法が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、初層の入熱が３００ｋＪ／ｃｍ以上で、２パス目の溶接金属が母材に接していない多層サブマージアーク溶接による極厚溶接部材が記載されている。これは、２パス目の溶接狙い位置を開先中央として、初層の溶接金属に発生が懸念される高温割れを２パス目の溶接で溶解し、かつ２パス目の溶接金属を初層溶接金属上にのみ溶接して、開先内壁との間で生し易い融合不良の防止を図るものである。
【０００５】
また、特許文献２には、極厚鋼板の多層サブマージアーク溶接において、初層溶接後スラグを残置してワーク全体を断熱材で被覆して所定時間保温し、第２層溶接を行い、以後溶接終了後一定時間経過後、次層溶接を行う溶接方法が記載されている。これは、溶接金属中の拡散性水素量の低減化を促し、第２層以降に生じやすい低温割れの防止を図るものである。
【０００６】
また、特許文献３には、１パス目の入熱２００ｋＪ／ｃｍ以上の多層サブマージアーク溶接において、鉄粉を規定量含有するフラックスを使用し、溶接金属がＢ、Ｍｏを規定量含有し、溶接割れ感受性組成Ｐｃｍが規定範囲内である溶接方法が記載されている。これは、溶接金属中に生じる粒界フェライト組織を低減し、かつ粒界析出を抑制して、低温割れの抑制等を図るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００４－２７６１１７号公報
特開２０１４－２１７８５５号公報
特開２０１８－６５１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２の方法では各パス間の保持時間が２～６時間と長いため、施工能率の低下を招く。また特許文献１又は３の溶接方法では、降伏強さ（０．２％耐力）が５００ＭＰａ級の高張力鋼を多層サブマージアーク溶接した場合に、要求される溶接金属の強度を確保できないことがわかった。
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑み、多層サブマージアーク溶接において、高い施工能率で要求される強度及び靭性を満足する溶接継手を提供することを目的とする。
【００１０】
ここで、要求される溶接金属の強度とは、溶接金属の開先幅中央部の鋼板表面下１０ｍｍの位置（図３参照）から採取した平行部径１２．５ｍｍφの引張試験片の常温の引張試験による降伏強さが５００ＭＰａ以上及び引張強さが５９０ＭＰａ以上であることをいう。また、要求される溶接金属の靭性を確保するため、溶接金属の開先幅中央部の鋼板表面下７ｍｍの位置（図４参照）から採取したＶノッチシャルピー衝撃試験片のシャルピー衝撃試験を行い、試験温度：０℃における吸収エネルギーが４７Ｊ以上を目標とした。なお、試験温度τ℃における吸収エネルギーは、以下「
Ｖ
Ｅτ℃」と表す。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許