气体保护电弧焊方法、结构物的制造方法和保护气体技术

提供一种不论焊接材料和焊接母材等的条件，电弧稳定性都高，且能够抑制未熔合的气体保护电弧焊方法、利用该焊接方法的结构物的制造方法以及该焊接方法所使用的保护气体。气体保护电弧焊所使用的保护气体，相对于保护气体总体积，含有CO2：0.5体积％以上且2.0体积％以下、和H2：0.5体积％以上且3.0体积％以下，余量是Ar和不可避免的杂质，设CO2的含量相对于保护气体总体积以体积％计为[CO2]，设H2的含量相对于保护气体总体积以体积％计为[H2]时，满足下式(1)和式(2)。1.30≤[CO2]+[H2]≤4.40

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体保护电弧焊方法、结构物的制造方法和保护气体


[0001]本专利技术涉及使用以Ar为主要成分的保护气体进行焊接的气体保护电弧焊方法、结构物的制造方法和保护气体。

技术介绍

[0002]在气体保护电弧焊中，为了保护熔融金属(以下，也称为熔池)免受大气中的氮和氧的不利影响而使用保护气体。保护气体的组成，根据所使用的焊丝和焊接母材(以下，也简称为“母材”或“工件”)的钢种、和所制造的结构物的用途而进行各种最佳化。例如，以不锈钢等高合金钢作为焊丝使用时，出于抑制焊接后的焊接金属的氧含量，确保优异的力学特性，尤其是韧性的目的，一般使用以Ar为主要成分，并含有少量的O2或CO2的混合气体作为保护气体。
[0003]这样，使用以Ar作为主要成分的混合气体作为保护气体时，若使保护气体中的Ar的含量增加，则可以确保优异的韧性。另一方面，则熔透性能差，产生未熔合这样的焊接缺陷发生的课题。这是因为，由于Ar的电位斜率低这一性质，导致保护气体中的Ar的比率越高，电弧越容易扩散，电流密度变小，下压熔池的力(以下，也称为电弧力)降低。
[0004]为了解决这样的课题，在专利文献1中公开有一种药芯焊丝，其以不锈钢或镍合金为外皮，并由金属氧化物、碳酸盐、金属氟化物和金属粉构成，上述专利文献1所述的药芯焊丝，其特征在于，作为焊剂成分，相对于焊丝总重量而含有1～30重量％的金属粉混合物，其中TiO2为5～10重量％，SiO2为0～1.5重量％，碳酸盐为0.1～1重量％，金属氟化物以氟量换算为0.05～0.5重量％和硅量为0.1～1.5重量％。而且还公开有通过使用上述药芯焊丝，即便使保护气体组成为80％Ar+20％CO2而进行焊接时，也可以与使用100％CO2保护气体的情况同样地进行焊接，也不会发生缺陷。
[0005]另外，在专利文献2中公开有一种用于使用含有8重量％以上且13重量％以下的Cr的实芯焊丝对含有8重量％以上且13重量％以下的Cr的高Cr钢进行焊接的MAG焊(熔化极活性气体保护电弧焊)用保护气体。上述MAG焊用保护气体，具体来说，是以单层单道，用于焊接一对母材的厚度H1与此母材间的坡口的间隔W1之比为0.4以下，该坡口的角度θ1为10
°
以下的窄坡口的气体。另外，在上述专利文献2中公开有上述保护气体，其特征在于，由17容量％以下的二氧化碳、30容量％以上且80容量％以下的氦气、余量氩气这3种混合气体构成，可改善熔深。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2001－25893号公报
[0009]专利文献2：日本特开2013－46932号公报

技术实现思路

[0010]专利技术所要解决的问题
[0011]然而，在专利文献1中，只设想了Ar气为80％以下的保护气体，而未考虑到焊接金属的韧性。另外，所使用的焊接材料限定于药芯焊丝，关于实芯焊丝未予以考虑。
[0012]例如，使用药芯焊丝时，焊剂本身大量含有功函低的氧化物，因为该氧化物作为发射电子的阴极点起作用，所以能够得到高电弧稳定性。
[0013]相对于此，使用实芯焊丝时，保护气体中的Ar比率越高，在熔融金属表面越难以形成阴极点，因此电弧偏转多发，电弧变得不稳定。因此，使用实芯焊丝时，在高Ar气氛中，相比使用药芯焊丝的情况而言，更容易发生未熔合。
[0014]另外，专利文献2所述的保护气体，由二氧化碳(CO2)、氦气(He)和氩气(Ar)这3种混合气体构成，但He气的含量为30～80容量％，成为He气占据了保护气体一大半的组成。
[0015]但是可知近期以来，He气世界性的供给不足，是高成本的气体，因此说不上能够普遍使用。另外，专利文献2所述的保护气体适用的焊接条件是单层单道，限定为对于一对母材的厚度H1与此母材间的坡口的间隔W1之比为0.4以下，该坡口的角度θ1为10
°
以下的窄坡口的焊接用。因此，需要开发出一种焊接方法，其能够不使用He气，另外，不特别限定焊接条件就能够实施焊接。
[0016]本专利技术鉴于这样的问题点提出，其目的在于，提供一种以通用的气体Ar作为主成分，不论焊接材料和焊接母材的种类和形状等条件，电弧稳定性都高，且能够抑制未熔合的气体保护电弧焊方法，利用该焊接方法的结构物的制造方法以及该焊接方法所使用的保护气体。
[0017]解决问题的手段
[0018]本专利技术人等为了解决上述课题反复锐意研究的结果发现，作为以Ar为主要成分的保护气体，使用如下的保持气体有效：减少CO2和O2等具有氧原子的分子性气体，并且，CO2和H2的含量及其相对比率得到恰当控制的保护气体。
[0019]即，本专利技术的上述目的，可通过气体保护电弧焊方法的下述[1]的构成达成。
[0020][1]一种气体保护电弧焊方法，其特征在于，是使用焊丝作为电极，一边使保护气体在焊接母材的被焊接区域流动一边进行焊接的气体保护电弧焊方法，其中，
[0021]所述保护气体，相对于保护气体总体积，含有
[0022]CO2：0.5体积％以上且2.0体积％以下、和
[0023]H2：0.5体积％以上且3.0体积％以下，
[0024]余量是Ar和不可避免的杂质，
[0025]设所述CO2的含量相对于所述保护气体总体积以体积％计为[CO2]，设所述H2的含量相对于所述保护气体总体积以体积％计为[H2]时，满足下式(1)和式(2)。
[0026]1.30≤[CO2]+[H2]≤4.40
…
(1)
[0027]0.35≤[H2]/([CO2]+[H2])≤0.74
…
(2)
[0028]另外，气体保护电弧焊方法的本专利技术的优选实施方式，涉及下述[2]～[6]。
[0029][2]根据[1]所述的气体保护电弧焊方法，其特征在于，设所述Ar的含量相对于所述保护气体总体积以体积％计为[Ar]时，满足下式(3)。
[0030]57.0≤0.5
×
[Ar]+1.5
×
[CO2]+10
×
[H2]≤80.0
…
(3)
[0031][3]根据[1]或[2]所述的气体保护电弧焊方法，其特征在于，
[0032]所述焊丝中，相对于焊丝总质量，含有
[0033]Cr：18质量％以上且28.5质量％以下、和
[0034]Ni：8.0质量％以上且37.0质量％以下，
[0035]具有基于DeLong组织图以铁素体百分率计为15.3％以下的组织。
[0036][4]根据[3]所述的气体保护电弧焊方法，其特征在于，
[0037]所述焊丝中，相对于所述焊丝总质量，具有
[0038]C：0.20质量％以下(含0质量％)、
[0039]Si：1.00质量％以下(含0质量％)、
[0040]Mn：4.8质量％以下(含0质量％)、
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种气体保护电弧焊方法，其特征在于，是使用焊丝作为电极，一边使保护气体在焊接母材的被焊接区域流动一边进行焊接的气体保护电弧焊方法，其中，所述保护气体，相对于保护气体总体积，含有：CO2：0.5体积％以上且2.0体积％以下、和H2：0.5体积％以上且3.0体积％以下，余量是Ar和不可避免的杂质，设所述CO2的含量相对于所述保护气体总体积以体积％计为[CO2]，设所述H2的含量相对于所述保护气体总体积以体积％计为[H2]时，满足下式(1)和式(2)，1.30≤[CO2]+[H2]≤4.40
…
(1)0.35≤[H2]/([CO2]+[H2])≤0.74
…
(2)。2.根据权利要求1所述的气体保护电弧焊方法，其特征在于，设所述Ar的含量相对于所述保护气体总体积以体积％计为[Ar]时，满足下式(3)，57.0≤0.5
×
[Ar]+1.5
×
[CO2]+10
×
[H2]≤80.0
…
(3)。3.根据权利要求1或2所述的气体保护电弧焊方法，其特征在于，所述焊丝，相对于焊丝总质量，含有：Cr：18质量％以上且28.5质量％以下、和Ni：8.0质量％以上且37.0质量％以下，具有以基于DeLong组织图的铁素体百分率计为15.3％以下的组织。4.根据权利要求3所述的气体保护电弧焊方法，其特征在于，所述焊丝相对于所述焊丝总质量为如下：C：0.20质量％以下且含0质量％、Si：1.00质量％以下且含0质量％、Mn：4.8质量％以下且含0质量％、P：0.03质量％以下且含0质量％、S：0.03质量％以下且含0质量％、Cu：4.0质量％以下且含0质量％、Mo：4.0质量％以下且含0质量％、Nb：1.0质量％以下且含0质量％、和N：0.30质量％以下且含0质量％。5.根据权利要求1或2所述的气体保护电弧焊方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：迎井直树，阿部真弓，铃木正道，上月崇功，
申请(专利权)人：川崎重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：