[发明专利]不锈钢气电焊用药芯焊丝

说明书

技术领域

本发明涉及强度和韧性受到要求的LNG(液化天然气)的球形罐的脚 部材和船舶等这些由不锈钢构成并需要强度和在极低温环境下的韧性的 结构物的焊接所使用的气电焊用药芯焊丝。

背景技术

历来，对于用于LNG球形罐的脚部材等和大型结构物上并以曝露在 大气中的状态下使用的不锈钢，要求耐腐蚀性、强度和极低温环境下的韧 性，因此会使用超过20mm左右的厚度的不锈钢厚板。历来，在这样的不 锈钢厚板的焊接中，进行的是使用电弧棒以手动进行的保护电弧焊法，或 者药芯焊丝和保护气体被自动供给的半自动气体保护电弧焊法。

但是，基于保护电弧焊法及半自动气体保护电弧焊法进行的施工，熔 敷速度小，立向焊接的作业效果极低，因此在使用由软钢及高张力钢构成 的厚板的造船、桥梁和化学贮槽等的焊接中，会使用熔敷速度大、能够以 高效果实施立向焊接的气电焊法。

在极厚板的焊接中，因为坡口深，所以焊接部容易成为多层，在该焊 接部容易发生夹渣和咬边等缺陷。若在焊接部发生夹渣，则焊接金属的强 度及韧性等机械的性能劣化，若发生咬边，则由于应力集中造成疲劳强度 降低。因此，强烈希望使基于气电焊进行的施工为单层焊接，此外，还强 烈希望一种气电焊用药芯焊丝，其即使在通过单焊层施工焊接极厚板时， 向坡口部的熔深仍良好，不会在焊接部发生缺陷，能够得到健全且具有充 分的机械的性能的焊接金属。

例如，在特开平11-138295号中公开有一种不锈钢气电焊用药芯焊丝， 其是在由形成为管状的不锈钢构成的外皮内所填充的焊剂中，含有TiO₂、 SiO₂及含有金属氟化物的造渣剂，通过特定此造渣剂的含量，可以在厚板 不锈钢的立向位置进行高效率且有稳定的熔深的焊接，此外焊接作业性优 异，不会发生咬边及针状气孔，因此焊接金属的机械性质良好。

另外，线能量大的气电焊，因为达到焊接金属凝固的冷却速度小，所 以焊接金属的组织有比较粗大化的倾向。若将JISZ3323所规定的308系 等历来被使用的不锈钢电弧焊用药芯焊丝用于气电焊，则由于粗大化的焊 接金属组织导致屈服点和抗拉强度大大降低。根据特开平11-138295号中 公开的不锈钢气电焊用药芯焊丝，公开的是在外皮和/或填充焊剂中添加N 或氮化金属，通过特定其添加量，既能够确保0.2％屈服强度，又能够抑 制尖状气孔发生或飞溅发生量的增加等问题。

然而，在前述的现有技术中存在如下的问题点。

若在不锈钢气电焊用药芯焊丝中大量添加N，则极低温环境下的焊接 部分的韧性降低。特开平11-138295号所述的不锈钢气电焊用药芯焊丝为 了确保0.2％屈服强度而在外皮和/或填充焊剂中添加N或氮化金属，但其 添加量多达0.05～0.16质量％，极低温环境下的韧性降低，因此不适于LNG 用等被在极低温环境下使用的结构物的焊接。

另外，在特开平11-138295号所述的实施例中，公开有使用板厚20mm 的SUS304钢板及SUS316钢板的焊接试验，但在板厚超过20mm的不锈 钢钢板的焊接中，即使使用该不锈钢气电焊用药芯焊丝，仍避免不了在坡 口内发生未熔合。

发明内容

本发明鉴于这样的问题点而做，其目的在于，提供一种不锈钢气电焊 用药芯焊丝，即使在焊接极厚的不锈钢钢板时，也不会在坡口内发生未熔 合和咬边，能够得到具有高强度及极低温环境下的高韧性的焊接金属。

本发明的不锈钢气电焊用药芯焊丝，是在由不锈钢构成的外皮中填充 焊剂而成的不锈钢气电焊用药芯焊丝，相对于焊丝总质量，含有Cr：22～ 28质量％、Ni：8～12质量％、CaF₂：1.0～2.0质量％及Fe：55～70质量 ％，规定C含量在0.06质量％以下，N含量在0.05质量％以下，设Cr含 量为[Cr]、Mo含量为[Mo]、Ni含量为[Ni]、C含量为[C]、N含量 为[N]时，由下式计算的Cr当量Eq(Cr)和Ni当量Eq(Ni)的比Eq (Cr)/Eq(Ni)为2.0～2.6。

【式1】

Eq(Cr)＝[Cr]+[Mo]

【式2】

Eq(Ni)＝[Ni]+35×[C]+20×[N]