[发明专利]气体保护电弧焊用耐火材料

说明书

技术领域

本发明涉及在使用了二氧化钛系药芯焊丝的气体保护电弧焊中，作为衬垫材料使用的气体保护电弧焊用耐火材料。

背景技术

在以造船业界为首的各种业界的焊接施工中，对于钢板进行只从单面(单侧)焊接的单面焊。在此单面焊中，伴随着狭窄坡口化的焊接速度的提高和来自钢板的强约束力，导致在初层焊接部分发生的高温裂纹被视为问题。

为了抑制该焊接金属的高温裂纹，提出有以下这样的焊接方法。

例如，作为改善耐高温裂纹性的方法，提出有降低焊接速度，降低焊接电流等特定了焊接手段的方法(例如专利文献1)。另外，作为改善耐高温裂纹性的方法，提出有降低焊接金属中的B量或S量这样特定B、S量的方法(例如专利文献1)。

但是，根据前述的特定焊接手段的方法，会使焊接操作的时间大幅增加，牺牲焊接效率。另外，根据前述的特定焊接金属中的B、S量的方法，降低B量时，会产生不能确保低温韧性这样的问题，另一方面，降低S量时，存在S等杂质元素的降低存在限度这样的障碍。

因此，作为既避免前述这样的问题，又改善耐高温裂纹性的方法，提出有以下这样的气体保护电弧焊方法，其使用了由规定的成分构成的药芯焊丝和由规定的成分构成的耐火材料。

详细地说，在专利文献2中公开有一种技术，其作为药芯焊丝，使用的是各成分相对于焊丝总质量的质量比(质量％)为如下的药芯焊丝：Sn≤0.010质量％、B≤0.005质量％、Bi+Pb≤0.005质量％、2.5≤Mn≤3.0质量％、7.0≤TiO₂+ZrO₂+SiO₂≤8.0质量％以下，作为耐火材料，使用的是相对于耐火材料总质量的质量比(质量％)，P≤0.10质量％、S≤0.10质量％的耐火材料。

【专利文献1】特开昭54-130452号公报

【专利文献2】特开2003-311416号公报

但是，专利文献2所公开的技术中，关于焊丝和耐火材料双方，需要使分别构成它们的各成分在规定的范围内，并且各成分的规定的范围为狭窄的限定范围。因此，为了得到焊接金属的耐高温裂纹性的提高这一效果，需要挑选各成分适合狭窄限定范围的焊丝和耐火材料这双方加以使用。

特别是关于焊丝，在二氧化钛系药芯焊丝之中，也只限于满足7.0≤TiO₂+ZrO₂+SiO₂≤8.0质量％以下这样极其狭窄成分范围的焊丝，在使用不满足该条件的二氧化钛系药芯焊丝时，不能确保焊接金属的耐高温裂纹性的提高。

发明内容

本发明鉴于前述的问题而做，其课题在于，提供一种气体保护电弧焊用耐火材料，在气体保护电弧焊中，不受所使用的二氧化钛系药芯焊丝的成分限定，而能够提高焊接金属的耐高温裂纹性。

本发明者们着眼于TiN对焊接金属的凝固组织的微细化有效这一点。于是，得出如下认识：控制耐火材料中的成分，在焊接金属中使TiN生成，能够显著改善耐高温裂纹性，同时能够保持良好的焊道形状(没有咬边、气孔、凹坑这样的缺陷焊道形状)。

即，为了解决前述课题，本发明的气体保护电弧焊用耐火材料，其特征在于，是在使用二氧化钛系药芯焊丝的气体保护电弧焊中作为衬垫材料使用的气体保护电弧焊用耐火材料，其中，相对于耐火材料总质量，含有N(氮化物中的N)：0.001～0.100质量％、SiO₂：30～60质量％、Al₂O₃：15～40质量％、MgO：5～25质量％，余量是不可避免的杂质。

如此，本发明的气体保护电弧焊用耐火材料，因为含有规定量的N(氮化物中的N)，所以该N与二氧化钛系药芯焊丝中的Ti源发生反应，从而生成在焊接金属中对核生成促进有效的TiN。其结果是，焊接金属的凝固组织微细化，能够使焊接金属的耐高温裂纹性提高。

另外，本发明的气体保护电弧焊用耐火材料，通过含有规定量的SiO₂、Al₂O₃、MgO，能够保持良好的焊道形状(没有咬边、气孔、凹坑这样的缺陷焊道形状)。

而且，本发明的气体保护电弧焊用耐火材料，作为更优选的范围，优选所述N(氮化物中的N)为0.003～0.050质量％。

如此，本发明的气体保护电弧焊用耐火材料，通过含有更优选的量的N，能够确保在焊接金属中由TiN生成带来的耐高温裂纹性的提高。