低合金耐热钢用气体保护弧焊用药芯焊丝制造技术

本发明专利技术的在钢制外皮中填充焊剂而成的在直流逆极性下使用的低合金耐热钢用气体保护弧焊用药芯焊丝，以钢制外皮及焊剂所构成的焊丝总体计，相对于焊丝总质量含有：ＢａＦ↓［２］：１．０～５．０质量％、Ａｌ：０．３～３．０质量％、Ｃ：０．０４～０．１５质量％、Ｎ：０．００５～０．０４０质量％、Ｃｒ：１．０～２．７质量％、Ｍｏ：０．４～１．３质量％、Ｓｉ：０．０５～０．５质量％、Ｍｎ：０．５～１．５质量％及Ｆｅ：８５～９５质量％，Ｎｉ规定在０．１质量％以下。根据本发明专利技术，在低合金耐热钢用的焊接材料，能够进行全姿势焊接，韧性及脆化特性良好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在原子能、火力发电、石油加工等的各种工厂中所使用的低合金耐热钢的焊接材料中，通过含有BaF2而能够得到韧性良好的 焊接金属，全姿势(all position)的焊接作业性优异的低合金耐热钢用气 体保护弧焊用药芯焊丝。
技术介绍
作为低合金耐热钢用的焊接材料，已知有以Ti02为主要焊剂的二氧化 钛系的药芯焊丝(美国专利第6940042号)，不过该二氧化钛系药芯焊丝 虽然全姿势的焊接性良好，但是焊接金属中的氧量比其他施工方法高，不 能说韧性一定能够达到充分满足的水平。另一方面，在专利第3511366号中，记载有含有Ba化合物的镀锌钢 板焊接用气体保护弧焊用药芯焊丝。该含有Ba化合物的药芯焊丝是碱性 药芯焊丝。然而，在上述两个文献所述的现有技术中存在以下所示的问题点。即， 气体保护弧焊二氧化钛系药芯焊丝在全姿势焊接中虽然具有优异的焊接 作业性及能效性，但是作为造渣剂而在焊丝中大量含有Ti02等的氧化物， 熔渣的碱度也呈酸性。因此，焊接金属的氧量一般高达700 900质量ppm， 从韧性方面考虑则比碱性焊丝差。另一方面，碱性焊丝其熔敷金属的氧量 比较低，虽然能够得到良好的韧性，但是若就全姿势焊接的作业性与二氧 化钛系药芯焊丝进行比较，则格外的差。碱性药芯焊丝提高了氟化物的添加量，但是这样做则除了焊接烟尘及 飞溅的发生量变多以外，由于使用CaF2及BaF2等从而熔渣的碱度上升， 存在垂直姿势的焊接性极端劣化这样的问题。因此，此现有技术难以适用 到全姿势焊接中。另外，专利第3511366号中所述的碱性药芯焊丝是通过正极性(焊丝 为负极性进行焊接)进行焊接。在该焊丝正极性的情况下，可以进行全姿 势悍接，但是包含作为正极性的特征的熔融速度慢这样的问逾点。因此， 期望开发能够进行焊丝逆极性(焊丝为正极性)的焊接的碱性药芯焊丝。
技术实现思路
本专利技术正是鉴于这些问题点而进行，其目的在于提供一种在低合金耐 热钢用的焊接材料中，在全姿势中能够得到韧性及脆化特性良好的焊接金 属，并在焊丝逆极性时可以进行高效率焊接的气体保护弧焊用药芯焊丝。本专利技术的低合金耐热钢用气体保护弧焊用药芯焊丝，是在钢制外皮中 填充焊剂而成的气体保护弧焊用药芯焊丝，以钢制外皮及焊剂所构成的焊 丝总体计，相对于焊丝总质量，含有BaF2: 1.0 5.0质量％、Al: 0.3 3.0质量％、C: 0.04 0.15质量％、N: 0.005 0.040质量％、Cr: 1.0 2.7质量％、Mo: 0.4 1.3质量％、Si: 0.05 0.5质量％、Mn: 0.5 1.5质量％、及Fe.- 85 95质量％，并且，将Ni规定在0.1质量。/。以下。在该气体保护弧焊用药芯焊丝中，相对于焊丝总质量，优选在焊剂中 还含有Mg: 0.1 0.5质量％。另外，相对于焊丝总质量，优选在焊剂中含有铁氧化物(以FeO换算)、 Mn氧化物(以MnO换算)、Zr氧化物(以Zr 02换算)及Mg氧化物(以 MgO换算)总计为0.5 2.5质量％。此外，将A1、 C及N的含量分别定为、 、 时，优选满 足如下关系:3.0《 / ( + )《15,0。根据本专利技术，通过含有作为碱性焊剂原料的BaF2，能够获得韧性优异 的焊接金属，另外飞溅及烟尘等的焊接作业性也优异。而且，即使在全姿势焊接的情况下，也不会产生焊接金属的下垂等问题，另外粗大s铁素体的析出受到抑制，还能够防止焊接金属的强度降低。 附图说明图1是表示本专利技术的实施例、比较例中的坡口形状及焊接金属的剖面图。具体实施方式以下对于本专利技术进行更详细的说明。在低合金耐热钢用的焊接材料中，虽然以Ti02为主要焊剂的二氧化钛系的药芯焊丝在全姿势下的焊接性 良好，但是焊接金属中的氧量比其他施工方法高，韧性也不好。因此，在 要求热处理后的韧性和脆化性能等的可靠性高的反应堆(reactor)等领域 中，二氧化钛系药芯焊丝的适用受到限制。因此，二氧化钛系药芯焊丝存 在无法充分广泛应用的实际情况。相对于此，以碱性焊剂原料或氟化物为焊剂成分的药芯焊丝其氧量 低，韧性良好。但是，这些碱性焊剂原料及氟化物有着使飞溅及烟尘等的 焊接作业性劣化的倾向，应用困难。另外，立焊及仰焊等的全姿势下的焊 接作业性差，难以施行。但是，本专利技术者等经实验研究的结果判明，尽管 是碱性焊剂原料，但是，因为Ba化合物可以在比较低的温度下分解，以 及Ba的离子化能量比较小，所以防碍电弧稳定性的影响小。而且，特别 是BaF2与其他氟化物相比，其飞溅及烟尘等的焊接作业性显示出更优异 的倾向。但是，即使是含有BaF2的药芯焊丝，在全姿势焊接的情况下仍会产 生焊接金属的下垂等问题。因此，本专利技术者等为了防止焊接金属的下垂而进行了各种研究，其结 果发现，在含有BaF2的药芯焊丝的情况下，为了既维持良好的电弧稳定 性，又防止焊接金属的下垂，优选在焊接金属中添加A1。但是，因为Al是铁素体生成元素，所以容易在焊接金属中析出粗大 的5铁素体，若该粗大的5铁素体析出，则会有发生焊接金属的强度降低这样的问题点。为此，需要投入Y铁素体的生成元素，以防止s铁素体的析出。作为 用于Y生成的组织控制中所使用的元素，公知有Ni、 Mn、 C及N等。但是，Ni及Mn会成为促进回火脆化的原因，因此超出需要的添加不 为优选。这是由于Mn及Ni使奥氏体晶粒粗大化，会减小来自相变后的 旧奥氏体晶界的龟裂传播能量，使断裂容易化。此外，Mn在本专利技术的这 种碱性药芯焊丝中，会使全姿势、特别是向上立焊及仰焊姿势下作业性劣 化。这是由于Mn氧化物其熔渣形成成分中，熔点比较低，在焊接中的温 度区域中粘度低，流动性高。因此在本专利技术中，通过C及N的添加来抑制铁素体的析出。特别是N 不仅是Y生成化元素，而且会析出氮化物及M2X，通过销住(pinning)效 果而具有抑制条状铁素体的成长的效果，在低合金耐热钢中，是对于特征 性的贝氏体组织及马氏体组织的稳定化有效的添加元素。因此，本专利技术的药芯焊丝，其中特别含有BaF2: 1.0 5.0质量％、 Al: 0.3 3.0质量％、 C: 0.04 0.15质量％、 N: 0.005 0,040质量％。以下，对于本专利技术的各成分的添加理由及组织限定理由进行说明。"BaF2: 1.0 5.0质量％"碱性焊剂原料及各种氟化物含于焊剂中进入到焊接金属中，造成高的 熔渣碱度，因此通过渣金(slagmetal)反应会降低焊接金属的氧量。另外， 氟化物在电弧气氛下分解，气化的氟气体提高氟分压，相对地降低氧分压， 因此在进一步降低焊接金属的氧量方面具有效果。另外，通过在电弧中促 进熔融金属的搅拌等，会促进来自熔融金属的熔渣的浮上、分离，由此还 具有降低焊接金属的氧量的作用。为了该焊接金属的低氧化，BaF2的添加量需要在1.0质量％以上。若 BaF2的添加量比1.0质量％少，则没有该效果，反之若BaF2的添加量比 5.0质量％多，则BaF2带来的氧量的降低效果已经处于饱和状态，并有损 电弧稳定性，在焊丝设计上没有价值。因此，BaF2为1.0 5.0质量％。更 优选BaF2为1.5 3.5质量％。 "A1: 0.3 3.0质量％"一般认为Al熔点低，离子化能也小，因此可提高电弧稳定性，但是根据本专利技术者等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在钢制外皮中填充焊剂而成的气体保护弧焊用药芯焊丝，其特征在于，以钢制外皮及焊剂构成的焊丝总体计，相对于焊丝总质量含有：ＢａＦ↓［２］：１．０～５．０质量％、Ａｌ：０．３～３．０质量％、Ｃ：０．０４～０．１５质量％ 、Ｎ：０．００５～０．０４０质量％、Ｃｒ：１．０～２．７质量％、Ｍｏ：０．４～１．３质量％、Ｓｉ：０．０５～０．５质量％、Ｍｎ：０．５～１．５质量％、及Ｆｅ：８５～９５质量％，并且，将 Ｎｉ限定在０．１质量％以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：松下行伸，丸山敏治，细井宏一，泽田有志，山下贤，
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]