低氢型药皮电弧焊条制造技术

本发明专利技术涉及一种低氢型药皮电弧焊条，钢芯线含有大于０．０５质量％但在０．１０质量％以下的Ｃ，并且，将Ｐ限制为０．０１０质量％以下，将Ｓ限制为０．０１０质量％以下，将Ｎ限制为０．００５质量％以下，被覆剂含有以ＣＯ２换算为１５～２８质量％的金属碳酸盐、以Ｆ换算为４～９质量％的金属氟化物、４．０～９．０质量％的ＳｉＯ２、０．５～５．０质量％的ＴｉＯ２、以Ｍｇ换算为０．５～３．０质量％的作为金属单体或合金的Ｍｇ、１．０～７．０质量％的Ｓｉ、０．５～５．０质量％的Ｍｎ、２．０～１０．０质量％的Ｎｉ、０．３～３．０质量％的Ｔｉ、０．０５～０．２０质量％的Ｂ、５．０～２０．０质量％的Ｆｅ，并且，将Ａｌ２Ｏ３限定为２．０质量％以下，将Ｍｏ限定为０．１质量％以下，将Ｃｒ限定为０．１质量％以下，所述被覆剂的被覆率为２５～４５质量％。由此，低温的ＣＴＯＤ值变高，适于通过直流电流焊接５９０ＭＰａ级的高张力钢。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能够确保对590MPa级以上的高张力钢进行焊接时的焊接金属的耐低温裂纹性和高韧性的高强度钢用低氢型药皮电弧焊条，特别是涉及适用于海外通常使用的 直流电源进行的焊接，到-40°C左右的低温破坏韧性优异的低氢型药皮电弧焊条。
技术介绍
近来，随着结构物的大型化，以轻量化为目标，用高张力钢建造结构物的尝试被推 进。另外，以北欧等的寒冷地区的天然资源的开发为目的的大型海洋结构物中，为了确保安 全性，对于焊接金属提高更低温的破坏韧性的要求高涨。历来，在大型海洋结构物中，由于同时确保焊接部的强度和破坏韧性困难，所以高 强度钢的使用受到一部分限制，如此，使用490MPa级的低温用钢进行制造。为此，以为了结 构物的轻量华所必须的高张力钢的全面的适用为目的，强烈要求该高张力钢的焊接能够进 行的焊材的开发。另外，近年来，海洋结构物主要在海外建造，在海外作为熔材焊条的适用 的地方很多。海外的焊条的电源基本上是直流。由此，要求开发适用于直流电源的高张力 钢用低氢型药皮电弧焊条，特别是低温破坏韧性优异的低氢型药皮电弧焊条。历来，作为高张力钢用低氢型药皮电弧焊条，开发有如下的技术。在日本专利第 3154661号中，公开了适用于低Ni钢以及780MPa级以上的高张力钢等的低温裂纹敏感的钢 材的焊接的低氢型药皮电弧焊条。该现有技术特别是涉及破坏韧性良好的低氧型，即所得 到的焊接金属的氢量为5ml/100g以下的超低氢型药皮电弧焊条。但是，该现有技术CTOD 的试验温度，即考虑破坏韧性的温度高(不充分)，到达-10°C，并非是能够提高_40°C的极 低温的破坏韧性。另外，该现有技术对于直流电流的使用没有作任何考虑。即，该上述专利 中记载的低氢型药皮电弧焊条是使用交流电源，不能将该低氢型药皮电弧焊条直接适用于 使用直流电源的焊接中。另外，在日本特开平8-257791号中公开了以在高张力钢，例如590MPa级以上的高 张力钢的焊接时，能够得到低温韧性和去应力退火后的破坏韧性优异的焊接金属为目的的 药皮电弧焊条。但是，破坏韧性试验(CT0D试验)的温度高达-20°C (不充分)，并非是能 够提高-40°C的极低温的破坏韧性。另外，该现有技术对于直流电流的使用没有作任何考^^ ο另外，日本特公平8-29431号公开了以得到焊接金属的良好的破坏韧性为目的， HT60级以上的高张力钢和低M钢用的低氢型药皮电弧焊条。在该现有技术中，-20°C 到_60°C的低温冲击值比现有技术有提高，但是，没有进行低温的CTOD试验，该破坏韧性是 否优异并不清楚。另外，该现有技术也没有对直流电流的使用作任何考虑。日本专利第3026899号公开了以提高焊接金属的低温韧性为目的，用于得到HT60 级以上的高强度的焊接金属的低氢型药皮电弧焊条。但是，同样，虽然-40°C的V切口冲击 试验的冲击值比现有的焊条提高，但是，并未实施低温的CTOD的试验，该破坏韧性是否优 异并不清楚。另外，该现有技术也没有对直流电流的使用作任何考虑。如上所述，在现有技术中并未开发_40°C的CTOD值(破坏韧性值)的实现提高的 低温破坏韧性值优异的低氢型药皮电弧焊条，另外，也没有提出直流电源用的低温破坏韧 性优异的低氢型药皮电弧焊条。实际情况是，历来完全没有认识到在使用该直流电源时发 生的问题点。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述问题点而行成，其目的在于，提供低温的CTOD值优异，且显示良好的低温破坏韧性，并且，适合作为590MPa级以上的高张力钢用的焊接材料，适合作为直 流用焊接材料的低氢型药皮电弧焊条。在本专利技术的在钢芯线上涂敷有被覆剂的低氢型药皮电弧焊条中，所述钢芯线以钢 芯线总质量比计含有大于0.05质量％但在0. 10质量％以下的C，并且，将P限制为0. 010 质量％以下，将S限制为0. 010质量％以下，将N限制为0. 005质量％以下，所述被覆剂以 被覆剂总质量比计含有以CO2换算15 28质量％的金属碳酸盐、以F换算4 9质量％的 金属氟化物、4. 0 9. 0质量％的Si02、0. 5 5. 0质量％的Ti02、以Mg换算0. 5 3. 0质 量％的作为金属单体或合金的Mg、l. 0 7. 0质量％的Si、0. 5 5. 0质量％的Mn、2. 0 10. 0质量％的Ni、0. 3 3. 0质量％的Ti、0. 05 0. 20质量％的B、5. 0 20. 0质量％的 Fe，并且，将Al2O3限定为2.0质量％以下，将Mo限定为0. 1质量％以下，将Cr限定为0. 1 质量％以下，并且，在上述之外含有电弧稳定剂、焊渣生成剂、粘结剂，所述被覆剂的被覆率 以焊条总质量的所述被覆剂的质量比计为25 45%。在该低氢型药皮电弧焊条中，优选所述被覆剂中，作为酸性氧化物所述SiO2、所述 TiO2、所述Al2O3的总量为12质量％以下。另外，优选在设焊条总质量的C含量为(质量％)，Si含量为(质量％)， Mn含量为(质量％)，Ni含量为(质量％)，Ti含量为(质量％)时，通过A =( X 10+1. 8X + )/{(l+) X (0. 5+)}求出的 A 的值为 0. 30 0. 70。根据本专利技术，通过适当地限定低氢型药皮电弧焊条的钢芯线和被覆剂的组成，以 590MPa级以上的高张力钢为对象能够得到优异的低温破坏韧性。由此，能够显著提高焊接 接头对各种钢结构物的可靠性。具体实施例方式以下，对本专利技术的实施方式进行详细说明。历来，在日本手工焊接的焊接电源广为 使用的是交流电源。随之，关于交流电源用的焊条有多种提案。通常，在将作为交流电源用 涉及的焊条用于直流电源时，Si、Mn和C这样的合金元素向焊接金属的存留率降低，强度和 韧性下降。另外，由于容易受到磁的影响，所以焊接作业性劣化。因此，不能将交流电源用 的焊条直接用于直流电源用。为了解决该问题，本专利技术者对芯线和被覆剂的成分的平衡进 行了锐意研究，其结果发现，作为直流电源用焊条使用的钢芯线的碳量与被覆剂中所含的 碳量相比，对焊接金属的氧量有很大影响。这是历来从未有过的发现。即，本专利技术者们发现 通过将钢芯线C限定为大于0. 05质量％但在0. 10质量％以下，从而有效降低焊接金属中 的氧量，焊接作业性和机械性能变得良好。另外，在590MPa级以上的高张力钢的焊接部，为了确保_40°C的CTOD值(破坏韧性值)，对各种合金元素进行了研究，其结果发现，以下所示的条件是必须的。即需要第1 尽量不含有韧性降低元素而确保焊接金属的强度，第2为确保-40°c的破坏韧性而使焊接 金属组织更微细化。因此，本专利技术者们对能够得到满足这些条件的焊接金属的药皮电弧焊条进行了各种试验研究，其结果发现以下的方法有效。首先，为了确保焊接部的_40°C的CTOD值(破 坏韧性值)，在被覆成分中，将Cr限制在0. 10质量％以下，将Mo限制为0. 10质量％以下， 将Si规定为1. 0 7. 0质量％，由此防止韧性下降，并且，通过将Mn限定为0. 5 5. 0质 量％，将Ni限定为2. 0 10. 0质量％，从而确保高强度。另外，在被覆剂成分中含有0. 05 0. 20质量％的B，另外含有0. 3 3. 0质量％的Ti，由此，使焊接金属组织针状铁素体化，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低氢型药皮电弧焊条，是在钢芯线上涂敷有被覆剂的低氢型药皮电弧焊条，其特征在于，所述钢芯线以钢芯线总质量比计含有大于０．０５质量％但在０．１０质量％以下的Ｃ，并且，将Ｐ限制为０．０１０质量％以下，将Ｓ限制为０．０１０质量％以下，将Ｎ限制为０．００５质量％以下，所述被覆剂以被覆剂总质量比计含有以ＣＯ↓［２］换算为１５～２８质量％的金属碳酸盐、以Ｆ换算为４～９质量％的金属氟化物、４．０～９．０质量％的ＳｉＯ↓［２］、０．５～５．０质量％的ＴｉＯ↓［２］、以Ｍｇ换算为０．５～３．０质量％的作为金属单体或合金的Ｍｇ、１．０～７．０质量％的Ｓｉ、０．５～５．０质量％的Ｍｎ、２．０～１０．０质量％的Ｎｉ、０．３～３．０质量％的Ｔｉ、０．０５～０．２０质量％的Ｂ、５．０～２０．０质量％的Ｆｅ，并且，将Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］限定为２．０质量％以下，将Ｍｏ限定为０．１质量％以下，将Ｃｒ限定为０．１质量％以下，并且，在上述成分之外，还含有电弧稳定剂、焊渣生成剂、粘结剂，所述被覆剂的被覆率以所述被覆剂在焊条总质量中所占的质量比计为２５～４５％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中西浩二郎，韩鹏，太田诚，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]