专利名称：低氢型药皮电弧焊条的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及对屈服强度为690MPa级以上的高张力钢的焊接有效的低氢型药皮电弧焊条，特别是涉及能够得到耐裂纹性和低温韧性优异的焊接部，在全姿势焊接中的焊接操作性良好的高张力钢用低氢型药皮电弧焊条。
背景技术：
随着近年来的钢结构物的大型化，要实现钢结构物的轻量化，对于钢结构物的高张力钢的应用推进。特别是在海洋结构物和压力容器等的领域，必须要有良好的低温韧性，满足这一点的焊接材料的需求提高。至今为止，被覆电弧焊和潜弧焊等虽然应用低温韧性和耐裂纹性比较良好的焊接材料，但现状是在焊接操作性和适用姿势等方面仍存在课题。另外，在海洋结构物领域，在屈服强度为690MPa以上的高张力钢时使用100mm以上的极厚板的情况增加，需要进行预热·焊道间温度的严格管理、焊接之后的热量的赋予等。因此，为了降低裂纹的危险性及提高焊接效率，耐裂纹性的更进一步提高成为课题。特别是近年来，国外的建造成为主体，大部分是直流电弧焊。直流电弧焊接法与交流电弧焊接法相比，有扩散氢含量增加的倾向，需要确保对应直流电源的药皮电弧焊条的耐裂纹性。因此，能够得到具有优异的耐裂纹性和低温韧性的焊接部，即使在全姿势焊接下的焊接操作性也优异的直流规格的高张力钢用低氢型药皮电弧焊条的开发被强烈要求。
关于高张力钢用低氢型药皮电弧焊条，至今为止仍进行着各种开发。作为其一例，在特开平9-327793号中，公开有一种抗拉强度950MPa级高张力钢低氢型药皮电弧焊条，记述如下通过规定金属碳氧盐、金属氟化物、Mg等的含量、烧成温度等，可以借助焊接金属中的氧含量降低提高低温韧性，以及借助低氢化提高耐裂纹性。
另外，在特开平11-123589号中，公开有一种抗拉强度为880MPa以上的高张力钢用低氢型药皮电弧焊条。该焊条提出有一种方法，其规定金属碳酸盐及金属氟化物等的量佳成分范围，此外，以抑制由晶界能降低造成的晶界的裂纹发生及裂纹传播为目的而添加适量的B，以确保良好的耐裂纹性。
此外，在特开平3-294088号中，公开有一种抗拉强度70～90公斤级高张力钢的低氢型药皮电弧焊条，提出的方法是，通过SiC和Si的复合添加来实现焊接金属的氧含量降低，以确保低温韧性，此外，通过C、Si的控制，Nb、V的微量添加而得到高强度和高韧性的焊接金属。
但是，在特开平9-327793号中，虽然规定能够确保使焊接金属中的扩散氢含量为5ml/100g以下的金属碳酸盐及金属氟化物的适当量，但在考虑了极厚板的焊接施工的耐裂纹性确保中，5ml/100g以下的评价标准并不充分，基于更严格的评价标准的评价不可或缺。此外，对于SiO2、TiO2、ZrO2、Al2O3等被覆剂中的金属氧化物和扩散氢含量的关连性也没有任何认识。另外，虽然出于电弧稳定性和熔渣剥离性等理由而规定了被覆剂成分范围，但是，对于考虑了全姿势焊接的焊接操作性的提高却没有进行任何研究。
另外，特开平11-123589号中，焊接金属中的扩散氢含量为3～5ml/100g，在屈服强度690MPa以上的高张力钢的耐裂纹确保中，这一扩散氢含量范围并不充分，需要使焊接金属中的扩散氢含量为3ml/100g以下。另外，在本专利文献中，对于-60℃左右的低温区域的韧性并没有任何意识，此外与特开平9-327793号同样，对于考虑了全姿势焊接的焊接操作性的提高却没有进行任何研究。
此外，在特开平3-294088号中，虽然对于抗拉强度70～90公斤级焊接金属在-40℃左右的低温区域的韧性进行了评价，但是，对于如近年来-60℃左右的低温区域的韧性等所代表的严格的高韧性化要求来说，仍是不充分的状况。另外，关于可以实现低温韧性和全姿势焊接的焊接操作性和耐裂纹性的并立的构成还没有任何公开。
如此，近来虽然满足考虑了极厚板的耐裂纹性确保、全姿势焊接的良好的焊接操作性、低温区域的韧性确保的高张力钢用低氢型药皮电弧焊条的开发受到强烈期望，但是尚没有开发出可以使这些特性并立的技术。
发明内容
本发明鉴于这样的问题点而做，其目的在于，提供一种高张力钢用的低氢型药皮电弧焊条，其在屈服强度为690MPa级以上的高张力钢的焊接中，能够得到耐裂纹性和低温韧性优异的焊接金属，在全姿势焊接中能够确保良好的焊接操作性。
本发明的低氢型涂焊电弧焊条，是在钢焊芯上涂布被覆剂的低氢型药皮电弧焊条，其中， 所述被覆剂的被覆率以焊条总质量计，为25～45质量％， 所述钢焊芯以钢焊芯总质量计，含有C为0.06质量％以下， 所述被覆剂以被覆剂总质量计，含有 金属碳酸盐(以CO2换算)14.7～22.4质量％； CaF213.1～24.8质量％； SiO21.1～3.0质量％； C0.01～0.05质量％； Si2.5～6.0质量％； Mn2.2～8.0质量％； Ni1.8～7.0质量％； Cr+Mo(总量)0.2～3.7质量％，和 TiO28质量％以下、ZrO28质量％以下及Al2O30.8质量％以下之中的至少1种， 余量除Fe以外，还允许含有碱金属氟化物、碱金属氧化物、碱土类金属氟化物(除去CaF2)、碱土类金属氧化物、B、Al或Mg、和以总量计为0.1质量％以下的不可避免的杂质。
所述不可避免的杂质为P、S、V、Nb或Sn， [CO2]、[CaF2]、[TiO2]、[SiO2]、[Al2O3]和[ZrO2]分别作为各化合物的含量，由下式1所表示的D值为3.8以下。
式1
D＝8.42-0.18×[CO2]+0.05×[CaF2]+0.50×[TiO2]-1.36×[SiO2]-4.36×[Al2O3]+0.71×[ZrO2] 这时，[CaO]、[CaF2]、[BaO]、[TiO2]、[SiO2]、[Al2O3]和[ZrO2]分别作为各化合物的含量，优选由下式2表示的Z值为20.8以下。
式2
Z＝-63.45+1.97×[CaO]+0.13×[CaF2]+6.36×[BaO]-13.52×[TiO2]+15.61×[SiO2]+41.00×[Al2O3]-16.70[ZrO2] 此外，所述金属碳酸盐优选为碳酸钙或碳酸钡。
根据本发明的高张力钢用低氢型药皮电弧焊条，能够得到具有良好的低温韧性和耐裂纹性的焊接金属，并且能够得到在全姿势焊接中优异的焊接操作性。
图1是表示D值和扩散氢含量的关系的曲线图。
图2是表示Z值和H/L×100的关系的曲线图。
图3是表示焊道形状的评价方法的模式化的平面图。
具体实施例方式 以下，对于本发明进行详细地说明。本发明者们就用于提高由高张力钢用低氧型药皮电弧焊条焊接的焊接金属的耐裂纹性有效被覆剂成分进行了各种研究。其结果发现了被覆剂中的造渣剂(金属氟化物、金属碳酸盐、金属氧化物)的添加量和扩散氢含量的关系、被覆剂中的造渣剂和全姿势焊接中的焊接操作性的关系。另外，还发现了被覆剂中的合金成分的添加量和焊接金属的强度及低温韧性的关系。
本发明者发现，在屈服强度690MPa级的焊接金属中，为了得到在考虑到超过100mm这样的极厚板的焊接施工、焊接操作环境和焊接效率的预热温度下，即在100℃左右的预热温度下能够防止焊接裂纹的焊接金属，需要使焊接金属中的扩散氢含量以气相色谱(Gas Chromatograph)法的测定值度保持在3ml/100g以下。
此外，本发明者等还发现，为了使焊接金属中的扩散氢量在3ml/100g以下，以下的方法有效。即，被覆剂中金属碳酸盐在电弧中分解，使CO2气体发生，将熔池与大气遮断，降低电弧气氛中的氢气和氮气的气体分压，另外还具有生成碱性熔渣这样的作用效果。本发明者等进行各种研究的结果发现，将被覆剂中所含的金属碳酸盐限定为CaCO3和BaCO3，对于使分解生成物不含具有亲水性以外的其他金属碳酸盐(MgCO3等)，并将被覆剂中的使CO2量限制为14.7质量％以上有效。
另外，不仅使被覆剂中的金属碳酸盐、金属氟化物最佳化，还要通过整理还含有金属氧化物的造渣剂和扩散氢含量的关系，以式1所表示的D值规定各造渣剂量对扩散氢的影响度。为了实现焊接金属的低氢化，需要使该D值为3.8以下。
除了上述的被覆剂的成分最佳化以外，组合比以往高的烧成温度也有效。另一方面，在评价全姿势焊接中的焊接操作性上，虽然作为主成分的金属碳酸盐、金属氟化物必须适当化，但仅是如此，在用于评价全姿势焊接下的焊接操作性上并不充分。全姿势焊接，特别是向上立焊的焊道形状，与熔渣的总量、粘性、熔点、固液共存温度幅度等都有很大的关系，重要的是进行将金属碳酸盐、金属氟化物、金属氧化物的相互作用考虑在内的成分规定。熔渣量过少的情况下，在向上立焊中抑制焊接金属的熔渣绝对量不能确保，因此发生凸焊道或下垂。反之，当熔渣量过多时，电弧会埋在熔融渣中，电弧稳定性劣化，飞溅发生量显著增加。另外，若熔渣的粘性变低或熔渣的熔点降低，则熔融渣难以凝固，抑制在向上立焊中的由熔渣造成的熔融金属的下垂变得困难。
为了全面地评价这些影响，通过整理也含有被覆剂中的金属碳酸盐、金属氟化物、金属氧化物的造渣剂与焊道形状的关系，由式2所表示的值Z规定各造渣剂量对焊道形状的影响程度。为了确保全姿势焊接，特别是向上立焊中良好的焊接操作性，该Z值需要为20.8以下。
此外，焊接金属的韧性会受到合金成分的相互的作用带来的影响，因此，就被覆剂中的各种合金成分对于焊接金属的低温韧性的影响进行调整的结果，得到以下的结论。在屈服强度690MPa级以上的高张力钢的焊接中，随着被覆剂中的C、Cr、Ti、Mo的增加，韧性有降低的倾向，特别是C、Ti对韧性降低的影响很大。由于Ti的增加，导致焊接金属的固溶Ti增大，在再加热部TiC析出，因此晶核生成能降低。由此，粗大的板条状的贝氏体成为支配性的组织，韧性大大降低。还有，所谓再加热部，是指焊接金属的后述焊道的热影响部。另外，由于C的增加，岛状马氏体生成，韧性劣化。Si、Mn和Ni的添加有韧性提高的倾向，特别是Si和Mn的韧性提高的效果强大。通过Mn和Si的增加，焊接金属中的氧含量被降低，能够确保良好的韧性。
由此，通过规定将被覆剂中的金属碳酸盐、金属氟化物、金属氧化物与扩散氢含量、在向上立焊中的与焊接形状的关系也考虑在内的最佳成分范围，能够得到具有优异的耐裂纹性的焊接金属，此外还能够确保全姿势焊接中的良好的焊接操作性。除此以外，通过与上述的合金成分最优化相结合，还能够使低温韧性提高。
本发明基于以上的发现，通过被覆剂中的合金成分的适当化和造渣剂的成分最佳化，从而解决了前述的课题。
以下，对于本发明的低氢型药皮电弧焊条的数值限定理由进行详细地说明。
“被覆率25～45质量％” 药皮电弧焊条的被覆剂的被覆率，根据被覆剂的重量/焊条总重量×100计算。若该被覆率低于25质量％，则熔池的保护不足，焊接金属中的N量t和扩散氢含量增加，因此焊接金属的韧性和耐裂纹性劣化。反之，若被覆率超过45质量％，则电弧不稳定，焊道形状不良。另外，来自被覆剂的合金成分添加增加，强度过剩，耐裂纹性和韧性劣化。
“钢焊芯C0.06质量％以下” 若钢焊芯中的C以芯线总质量计超过0.06质量％，则焊接金属中的C量增加，强度过剩，不能防止低温裂纹。另外，烟尘和飞溅的发生量增加，无法获得良好的焊接操作性。因此，钢焊芯中的C规定在0.06质量％以下。更优选钢焊芯中的C以芯丝总质量计为0.01～0.06质量％。还有，本发明的药皮电弧焊条的钢焊芯的组成的示例记载在后述的表4中，但本发明并不限于此，根据其使用目的，例如也能够使用由含有Ni、Cr、Mo等的低合金钢构成的芯丝。
“金属碳酸盐(以CO2换算)14.7～22.4质量％” 以下，对于被覆剂的成分限定理由进行说明。还有，被覆剂中的各成分的含量是在被覆剂总质量中的含量。被覆剂中的金属碳酸盐(CaCO3、BaCO3等)具有的效果是，其在电弧中分解，使CO2发生，将熔融金属与大气遮断而对其保护，降低电弧气氛中的氢气和氮气的气体分压，另外生成碱性熔渣。被覆剂中的金属碳酸盐以CO2换算低于14.7质量％时，气体发生量不足，无法保证良好的保护性，焊接金属中的氢量和氮量增加，韧性和耐裂纹性劣化。另一方面，若被覆剂中的金属碳酸盐以CO2换算超过22.4质量％，则电弧不稳定，飞溅发生量增加。还有，金属碳酸盐的含量如上述由CO2换算值规定，但在本发明中，CaCO3含量优选为32～48质量％，BaCO3含量优选为2～11质量％。
“CaF213.1～24.8质量％” 金属氟化物降低熔渣的熔点，使流动性提高而使焊道形状良好。另外，分解的氟与熔融金属和熔融渣中的氢反应，降低熔融金属中的氢分压，可以实现低氢化。被覆剂中的CaF2含量低于13.1质量％时，熔融渣的粘性不足，焊道形状劣化。另一方面，若被覆剂中的CaF2含量超过24.8质量％，则电弧稳定性不良。更优选CaF2含量为16.2～19.8质量％。还有，除了CaF2以外，添加其他金属氟化物(BaF2等)也能够取得上述的作用效果。
“TiO20～8质量％” 在被覆剂中，作为造渣剂能够添加TiO2，通过TiO2的适量添加，能够提高焊道形状和外观。若TiO2含量超过8质量％，则焊接金属中的固溶Ti增大，在再加热部有TiC析出，因此晶核生成能降低。由此，粗大的板条状的贝氏体成为支配性的组织，韧性大大降低。因此，被覆剂中的TiO2含量控制在8质量％以下。在本发明中不添加TiO2时韧性提高(Kv-60℃≥80J)。另外，即使不添加TiO2，也可以确保良好的焊接操作性。
“ZrO20～8质量％” 在被覆剂中，作为造渣剂能够添加ZrO2，通过ZrO2的适量添加，能够提高焊道形状和外观。若ZrO2含量超过8质量％，则熔渣变成玻璃状，熔渣剥离性劣化。因此，被覆剂中的ZrO2含量控制在8质量％以下。但是在本发明中，即使不添加ZrO2，也可以确保良好的焊接操作性。
“SiO21.1～3.0质量％” 在被覆剂中，作为造渣剂或粘结剂，需要添加SiO2。若SiO2含量在被覆剂总重量中超过3.0质量％，则熔渣变成玻璃状，熔渣剥离性劣化。另一方面，SiO2含量低于1.1质量％时，难以得到作为造渣剂或粘结剂的效果，实际生产中的涂装性劣化，生产性劣化。因此，被覆剂中的SiO2含量为1.1～3.0质量％。
“Al2O30～0.8质量％” 在被覆剂中，作为造渣剂能够添加Al2O3。若Al2O3含量超过0.8质量％，则熔渣变成玻璃状，熔渣剥离性劣化。因此，被覆剂中的Al2O3含量控制在0.8质量％以下。但是在本发明中，即使不添加Al2O3，也可以确保良好的焊接操作性。还有，在本发明中，前述的TiO2、ZrO2和上述Al2O3含有其至少1种即可。
“C0.01～0.05质量％” C在焊接金属的强度确保中是极其重要的成分。C低于0.01质量％时，不能确保690MPa级以上的屈服强度。另外，若C超过0.05质量％，则强度过剩，低温裂纹敏感性显著提高。
“Si2.5～6.0质量％” Si是脱氧剂，是具有确保焊接金属的强度和降低氧含量的效果的元素。Si含量低于2.5质量％时，脱氧不足，气孔发生以及韧性不良。另一方面，若Si含量超过6.0质量％，则焊接金属的粘性变高，对母材的融合差等焊接操作性劣化。因此，Si含量为2.5～6.0质量％。更优选Si含量为3.5～4.6质量％。
“Mn2.2～8.0质量％” Mn与Si一样，作为脱氧剂添加，除此以外，其对于焊接金属的韧性提高也有效。Mn含量低于2.2质量％时，脱氧不足，气孔发生。另一方面，若Mn含量超过8质量％，则焊接金属的强度增加，低温裂纹敏感性提高。因此，Mn含量为2.2～8.0质量％。
“Ni1.8～7.0质量％” Ni在焊接金属的强度和韧性上是极其重要的成分。Ni含量低于1.8质量％时，得不到充分的韧性改善效果，若Ni含量超过7.0质量％，则高温裂纹的危险性提高。因此，Ni含量为1.8～7.0质量％。更优选Ni含量为4.5～7.0质量％。
“Cr+Mo0.2～3.7质量％” Cr和Mo能够稳定地确保强度。Cr+Mo含量(如果是Cr或Mo单独添加则为其含量，如果是复合添加则为总量)低于0.2质量％时，不能确保充分的强度。另一方面，若Cr+Mo含量超过3.7质量％，则焊接金属的强度增加，并且韧性劣化，另外也成为低温裂纹的原因。因此，Cr+Mo含量为0.2～3.7质量％。更优选Cr+Mo含量为1.4～1.7质量％。
“D≤3.8” D值根据前述式1计算。求得该D值的公式是表示被覆剂成分的含量和扩散氢含量的关系公式，是实验性地求得的值。该关系式是在以下所示的各种被覆剂的成分范围内制造数十种药皮电弧焊条，针对使用该药皮电弧焊条进行焊接时得到的焊接金属测定扩散氢含量，根据统计处理计算该测定结果和被覆剂成分的关系。更优选D值为2.3以下。
CaO15～35质量％ BaO0～10质量％ CO214～24质量％ CaF210～30质量％ TiO20～10质量％ ZrO20～10质量％ SiO20.8～5.0质量％ Al2O30～1.5质量％ C0.01～0.05质量％ Si2.0～8.0质量％ Mn1.5～10质量％ Ni1.0～10质量％ MO0～5质量％ Cr0～5质量％ Fe2～40质量％ 图1是相对于D值描绘在该实验中测定的扩散氢含量的曲线图。如该图1所示可知，D≤3.8时，扩散氢含量为3.0ml/100g以下，在抗拉强度为780MPa级的高强度钢的焊接金属中，用于确保良好的耐裂纹性所需要的低氢化得以实现。如此，根据该D值，可以推定高强度钢用低氢型药皮电弧焊条的被覆剂成分和扩散氢含量的关系，难过使D值为3.8以下，能够将扩散氢含量控制在用于确保耐裂纹性所需要的低氢含量。
“Z≤20.8” 另外，由前式2赋予的Z值是表示实验性地求得的被覆剂成分和焊道形状H/L×100的关系的公式。该式2是在上述各种被覆剂的成分范围内，制造数十种药皮电弧焊条，并测定使用该药皮电弧焊条进行向上立焊时所得到的焊接焊道的焊道形状，根据统计处理计算该测定结果和被覆剂成分的关系。
图3是表示焊道形状的评价方法的模式化的平面图。通过向上立焊对焊线在垂直方向上延伸的1对被焊板1进行角焊，测定得到的角焊焊道2的脚长L和余高H，将该比H/L×100作为焊道形状的评价标准，在图2中显示H/L×100的测定结果和被覆剂成分的关系。H/L×100小的时候，焊道很难下垂，焊道形状优异。如图2所示，Z为20.8以下时，H/L×100为20以下，能够得到优异的焊道形状，焊接操作性良好。如此，根据该Z值可以推定高强度钢用低氢型药皮电弧焊条的被覆剂成分和全姿势焊接的焊接操作性的关系，通过使Z值为20.8以下，能够确保良好的焊接操作性。更优选Z值为-80.8以下。
“余量” 本发明的药皮电弧焊条，余量除Fe以外，还有碱金属氟化物、碱金属氧化物、碱土类金属氟化物(除去CaF2)、碱土类金属氧化物、B、Al或Mg。但是，这些元素及化合物也可不被含有。碱金属氟化物、碱金属氧化物、碱土类金属氟化物(除去CaF2)、碱土类金属氧化物使电弧稳定性提高，减少飞溅发生量。另外，B使焊接金属的韧性提高，Al和Mg作为脱氧剂被添加。
另外，本发明的被覆剂，作为杂质允许包含总量为0.1质量％以下的P、S、V、Nb或Sn。
本发明的低氢型药皮电弧焊条的被覆剂的剩余的主成分，是各种Fe合金(Fe-Si，Fe-Mn，Fe-Cr，Fe-Mo等)及来自铁粉的Fe。若Fe含量增加，则熔敷速度增加，可以实现焊接操作效率的改善。在本发明中，在Fe含量为4.0～33.1质量％的范围评价焊接操作性。其结果是，在该范围内，可以确保良好的焊接操作性。
“其他” 本发明的药皮电弧焊条，涂装上述被覆剂后，为了除去水分，以470～540℃进行烧成制造。
实施例
以下，就用于证实本发明的效果而进行的试验结构，将在本发明的范围之内的实施例和脱离本发明的范围的比较例进行对比而进行说明。下述表1显示下向焊接试验的焊接条件。焊条直径4.0mm。焊接姿势为向上，极性为DCEP(直流正接)，焊接气氛为温度30℃，湿度80％。为了被覆剂的再干燥，加热至350℃的温度1小时。供试钢板为JIS G 3128SHY 685(板厚20mm)。坡口形状为20°V坡口，坡口间隙16mm。
表1
下述表2显示立向上角焊试验的焊接条件。焊条直径4.0mm。焊接姿势为向上，预热温度为室温，极性为DCEP(直流正接)。为了被覆剂的再干燥，加热至350℃的温度1小时。供试钢板为JIS G 3128SHY 685(板厚12mm)。坡口形状为T接头，间隙0mm。
表2
下述表3显示扩散氢试验的焊接条件。焊条直径4.0mm。焊接姿势向下。极性为DCEP(直流正接)，焊接气氛为，温度20℃，湿度20％RH。为了被覆剂的再干燥，加热至350℃的温度1小时。
表3
另外，下述表4显示用于试验的钢焊芯的成分组成(数值为质量％)。此外，被覆剂的成分组成和D值显示在下述表5～表8中(组成的数值为质量％)。还有，在表7中，余量一栏记述的数值的明细为碱金属氟化物、碱金属氧化物、碱土类金属氟化物(除去CaF2)、碱土类金属氧化物、B、N及Mg和不可避免的杂质(P、S、V、Nb、Sn)的总量。但是，不可避免的杂质的量总计为0.1质量％，因此，例如余量为1.0质量％时，碱金属氟化物、碱金属氧化物、碱土类金属氟化物(除去CaF2)、碱土类金属氧化物、B、N及Mg为0.9质量％，不可避免的杂质为0.1质量％。
在表8中显示在实施例和比较例中使用的钢焊芯的种类A、B。该钢焊芯A、B的组成显示在下述表4中。还有，被覆剂的其他成分为P、S、Al、Nb、V。
表9显示下向焊接的试验结果。另外，表10显示向上立焊的试验结果。还有，扩散氢含量显示在表8中。
表4
表5
表6
表7
表8
表9
表10
然后，使用实施例和比较例的药皮电弧焊条，以表3所示的焊接条件进行焊接，测定其熔敷金属的扩散氢含量。测定方法依据JIS Z 3118。还有，如果扩散氢含量为3.0ml/100g以下，则判断为良好。该扩散氢含量显示在表8中。
另外，以表1所示的焊接条件，对高强度钢HT780钢进行下向焊接，制作熔敷金属。从该熔敷金属提取拉伸试验片(JIS Z 3111A1号)和摆锤冲击试验片(JIS Z 3111A4号)，实施机械试验。其结果是将得到0.2％屈服强度(MPa)和摆锤冲击值的测定值Kv-60℃(J)显示在表9中。还有，如果熔敷金属的0.2％屈服强度为690MPa以上，-60℃下的摆锤冲击值为50J以上，则强度和韧性能够判断为良好。另外，低温裂纹的评价结果也显示在表9中。在该下向焊接试验中，低温裂纹的评价方法如下。焊接后，放置96小时后，切削衬垫，通过超声波探伤试验(JIS Z 3060)及磁粉探伤试验(JIS G 0565)，确认有无缺陷。再通过SEM(扫描型电子显微镜)观察断面，确认裂纹的断面形态。即，由超声波探伤试验及磁粉探伤试验检测的缺陷，通过SEM观察确认有无低温裂纹(氢裂纹)。在此SEM观察中，断面为准解理断口时，判定为低温裂纹。其结果是，没有低温裂纹时为○，发生低温裂纹时为×，该评价结果显示在表9中。还有，缺陷的有无，首先通过超声波探伤试验及磁粉探伤试验这双方进行试验，发现裂纹时，以SEM观察断面形态。
接着，以表2所示的焊接条件，进行立向上角焊，评价立向上角焊的焊接操作性。这时，测定角焊焊道的脚长L和余高H，为了评价焊道的下垂容易度，使用H/L×100。该H/L×100的值显示在表10中。如果H/L×100为20以下，则焊接操作性容易判断为良好(综合评价◎)。
如表8所示，实施例1～24的扩散性氢含量少至3.0ml/100g以下。另外，如表9所示，在实施例1～24中，能够得到0.2％屈服强度(PS)、-60℃下的低温韧性、耐低温裂纹性全部优异的特性。相对于此，在比较例25～37中，这些特性的某一种低。
比较例25其CaF2超过本发明范围的上限，SiO2超过本发明范围的上限，Mn超过本发明范围的上限，因此低温裂纹发生，电弧不稳定，熔渣剥离性劣化。
比较例26其TiO2超过本发明范围的上限，Si低于本发明范围的下限，Cr+Mo低于本发明范围的下限，D值超过本发明范围的上限，因此屈低强度低，摆锤冲击值差。
比较例27其Si低于本发明范围的下限，Cr+Mo超过本发明范围的上限，因此摆锤冲击值差。
比较例28其Ni超过本发明范围的上限，因此高温裂纹发生。
比较例29其ZrO2超过本发明范围的上限，D值超过本发明范围的上限，因此熔渣剥离性劣化。
比较例30其A12O3超过本发明范围的上，Si低于本发明范围的下限，因此摆锤冲击值差，熔渣剥离性劣化，气孔发生。
比较例31因此C低于本发明范围的下限，所以0.2％屈服强度差。
比较例32因为C超过本发明范围的上限，所以强度过剩，低温裂纹发生。
比较例33因此SiO2低于本发明范围的下限，D值超过本发明范围的上限，所以低温裂纹发生，生产性也不良。
比较例34因为D值超过本发明范围的上限，所以低温裂纹发生。
比较例35因为Si超过本发明范围的上限，金属碳酸盐(以CO2换算值)低于下限，D值超过本发明范围的上限，因此摆锤冲击值差，低温裂纹发生，融合不良。
比较例36因为Si低于本发明范围的下限，Ni低于本发明范围的下限，金属碳酸盐(以CO2换算值)超过本发明范围的上限，所以摆锤冲击值差，电弧不稳定。
比较例37因为CaF2低于本发明范围的下限，Mn低于本发明范围的下限，所以气孔发生。
另外，表10所示的实施例1～17因为Z值为20.8以下，所以除了上述表9所示的效果以外，还能够得到向上立焊的良好的焊接操作性。因此，D值和Z值这两方满足本发明的范围的实施例1～17，能够确保焊接金属的良好的低温韧性和耐低温裂纹性，以及全姿势焊接的优异的焊接操作性。但是，实施例18～24其Z值没有达到20.8以下，因此全姿势焊接中的焊道形状无法达到最佳。
权利要求
1.一种低氢型药皮电弧焊条，其在钢焊芯上涂布有被覆剂，其特征在于，
所述被覆剂的被覆率以焊条总质量计为25～45质量％，
所述钢焊芯以钢焊芯总质量计含有0.06质量％以下的C，
所述被覆剂以被覆剂总质量计含有
金属碳酸盐(以CO2换算)14.7～22.4质量％；
CaF213.1～24.8质量％；
SiO21.1～3.0质量％；
C0.01～0.05质量％；
Si2.5～6.0质量％；
Mn2.2～8.0质量％；
Ni1.8～7.0质量％；
Cr+Mo的总量0.2～3.7质量％；和
从TiO28质量％以下、ZrO28质量％以下及Al2O30.8质量％以下中选出的至少1种，
余量除Fe以外，还允许含有碱金属氟化物、碱金属氧化物、碱土类金属氟化物、碱土类金属氧化物、B、Al或Mg、和以总量计为0.1质量％以下的不可避免的杂质，其中，上述碱土类金属氟化物中不包括CaF2，
所述不可避免的杂质为P、S、V、Nb或Sn，
将[CO2]、[CaF2]、[TiO2]、[SiO2]、[Al2O3]和[ZrO2]分别作为各化合物的含量时，由下式所表示的D值为3.8以下，
D＝8.42-0.18×[CO2]+0.05×[CaF2]+0.50×[TiO2]-1.36×
[SiO2]-4.36×[Al2O3]+0.71×[ZrO2]。
2.根据权利要求1所述的低氢型药皮电弧焊条，其特征在于，将[CaO]、[CaF2]、[BaO]、[TiO2]、[SiO2]、[Al2O3]和[ZrO2]分别作为各化合物的含量时，由下式表示的Z值为20.8以下，
Z＝-63.45+1.97×[CaO]+0.13×[CaF2]+6.36×[BaO]-13.52×
[TiO2]+15.61×[SiO2]+41.00×[Al2O3]-16.70[ZrO2]。
3.根据权利要求1或2所述的低氢型药皮电弧焊条，其特征在于，所述金属碳酸盐为碳酸钙或碳酸钡。
全文摘要
在屈服强度690MPa级以上的高张力钢的焊接中，能够得到耐裂纹性和低温裂纹性优异的焊接金属，在全姿势焊接中确保良好的焊接操作性。被覆率为25～45质量％，在钢焊芯总质量中，含有C为0.06质量％以下，被覆剂总质量中，含有金属碳酸盐(以CO2换算)14.7～22.4质量％；CaF213.1～24.8质量％；SiO21.1～3.0质量％；C0.01～0.05质量％；Si2.5～6.0质量％；Mn2.2～8.0质量％；Ni1.8～7.0质量％；Cr+Mo(总量)0.2～3.7质量％，余量为Fe、碱金属氟化物、碱金属氧化物、碱土类金属氟化物(除去CaF2)、碱土类金属氧化物、B、Al或Mg和不可避免的杂质(P、S、V、Nb、Sn)。另外，D＝8.42-0.18×[CO2]+0.05×[CaF2]+0.50×[TiO2]-1.36×[SiO2]-4.36×[Al2O3]+0.71×[ZrO2]≤3.8。
文档编号B23K35/365GK101722388SQ20091016916
公开日2010年6月9日 申请日期2009年9月11日 优先权日2008年10月11日
发明者日高武史 申请人:株式会社神户制钢所