[发明专利]药芯焊丝、焊接接头的制造方法和焊接接头

说明书

本发明的一技术方案涉及的药芯焊丝具备钢制外皮和填充到所述钢制外皮的焊剂，所述焊剂包含F换算值的合计值α为0.21％以上的氟化物、含量的合计值β为0.30％以上且小于3.50％的氧化物和含量的合计值为0～3.50％的碳酸盐，CaO含量为0％以上且小于0.20％，铁粉含量为0％以上且小于10.0％，X值为5.0％以下，CaF₂含量小于0.50％，Ti氧化物含量为0.10％以上且小于2.50％，MgCO₃、Na₂CO₃以及LiCO₃的含量的合计值为0～3.00％，其它化学成分在预定范围内，Ceq为0.45～1.20％。

技术领域

本发明涉及药芯焊丝、焊接接头的制造方法和焊接接头。本发明特别涉及用于抗拉强度780MPa以上的高强度钢的焊接，能够省略用于防止低温裂纹的预热作业或者使预热作业时的预热温度降低，能够得到低温韧性优异的焊接金属，且能够抑制溅射(溅射物，sputter)产生的药芯焊丝。

背景技术

近年来，针对大楼及桥梁等建筑物的大型化以及高层化的需求不断增加。伴随于此，作为用于制造建筑物的钢材，使用780MPa级(抗拉强度780MPa以上)或更高的抗拉强度的高强度钢。

通过使用这些高强度钢作为建筑物的材料，能够削减用于得到建筑物所需要的强度的钢材的量。通过钢材使用量减少，钢材费用和钢材运输费用减少，进而削减建筑物的重量。由此，钢材的处理变得容易，且焊接量被削减，因此可期待建设工期缩短以及施工成本削减等。

但是，虽然对高强度钢的使用需求变得非常高，但是780MPa级以上的高强度钢的使用量在上述建筑物中所使用的钢材的总体量中占有的比例仅为微量。

其原因是由于高强度钢的焊接裂纹敏感性高。为了抑制焊接裂纹，必须进行预热作业，因此高强度钢的使用使焊接施工效率变差。

而且，在建筑物设置于低温环境的情况下，对于建筑物所使用的钢材以及焊接材料，需要有极高的低温韧性。钢材强度越高，越难以确保焊接部的强度以及低温韧性。这也成为不使用780MPa级的高强度钢的主要原因。

因此，为了广泛地使用780MPa级以上的高强度钢，强烈地需要一种能够省略预热作业或使预热作业时的预热温度降低，且能够得到低温韧性优异的焊接部的焊丝。

作为能得到高韧性的焊接金属的药芯焊丝，提出了将氟化物作为熔渣形成剂而添加到焊剂中的焊丝(例如参照专利文献1～5)。

在这些文献中，通过氟化物提高熔融池的碱度，降低焊接金属的氧量，能得到具有高的低温韧性的焊接部。但是，专利文献1～4都是主要以焊接裂纹不会成为问题的强度等级的钢板作为焊接对象的文献，对于焊接金属的低温裂纹完全没有研究。

与此相对，在专利文献5中提出了一种焊丝，在490～780MPa级高强度钢用的药芯焊丝中，通过使V的添加量最佳化，使V吸藏扩散性氢从而改善低温裂纹耐性，由此虽然是780MPa级的焊丝也将焊接裂纹停止预热温度设为50℃以下。然而，在780MPa级以上的钢的焊接中，对焊接金属要求有更高的韧性，但在专利文献5中，对于焊接金属的韧性并没有特别研究。

作为上述的飞跃性地改良了现有技术的技术，专利文献6公开了一种在对抗拉强度780MPa以上的高强度钢进行焊接时不需要预热、或者即使预热温度低也具有低温裂纹耐性的焊丝。在气体保护电弧焊中，作为保护气体，优选使用成本低的100％CO₂气体，但在专利文献6中没有示出使用100％CO₂气体的例子。

在专利文献7～9中公开了使用药芯焊丝的脉冲气体保护电弧焊方法，该药芯焊丝含有CaF₂及其他氟化物和氧化物，氟化物和氧化物的含量之比设为预定范围内，进而Ceq的含量被限制在预定范围内。根据专利文献7～9，能够得到在抗拉强度950MPa以上的超高强度钢的焊接时抑制延展性降低裂纹的产生、具有优异断裂伸长率的焊接金属。