气体保护金属极电弧焊用实芯焊丝的制作方法

本发明涉及气体保护金属极电弧焊用实芯焊丝，特别是涉及在极低温环境下使用的高mn含有钢材焊接用实芯焊丝。

背景技术：

1、近年来，针对环境的规定变得严格。液化天然气(以下也称为lng)由于不含硫，因此被称为不产生硫化氧化物等大气污染物质的清洁燃料，其需求增加。为了运输或保存lng，对于运输或储存lng的容器(罐)，需要在lng的液化温度即-162℃以下的温度保持优良的极低温冲击韧性。

2、然而，从保持优良的极低温冲击韧性的必要性出发，作为用于容器(罐)等的材料，以往使用铝合金、9％ni钢、奥氏体系不锈钢等。

3、但是，铝合金的拉伸强度低，因此需要将结构物的板厚设计得较大，并且存在焊接性差的问题。另外，9％ni钢需要使用价格昂贵的ni基材料作为焊接材料，因此经济上变得不利。另外，奥氏体系不锈钢存在价格昂贵、母材强度也低的问题。

4、从这样的问题出发，作为运输或储存lng的容器(罐)用材料，最近对以质量％计含有约10％～约35％的mn的高mn含有钢(以下也称为高mn钢)的应用进行了研究。高mn钢具有如下特征：即使在极低温下也是奥氏体相，不发生脆性断裂，并且与奥氏体系不锈钢相比具有更高的强度。因此，期望开发出能够稳定地焊接这样的高mn含有钢材的焊接材料。

5、针对这样的期望，例如专利文献1中提出了“极低温冲击韧性优良的高强度焊接接头部以及用于其的药芯焊丝电弧焊用焊丝”。专利文献1中记载的药芯焊丝电弧焊用焊丝是具有以重量％计含有c：0.15～0.8％、si：0.2～1.2％、mn：15～34％、cr：6％以下、mo：1.5～4％、s：0.02％以下、p：0.02％以下、b：0.01％以下、ti：0.09～0.5％、n：0.001～0.3％、tio2：4～15％、选自sio2、zro2和al2o3中的一种以上的合计：0.01～9％、选自k、na和li中的一种以上的合计：0.5～1.7％、f和ca中的一种以上：0.2～1.5％、余量为fe和其它不可避免的杂质的组成的焊丝。使用专利文献1中记载的药芯焊丝电弧焊用焊丝进行焊接时，能够有效地得到具有试验温度：-196℃下的夏比冲击试验吸收能为28j以上的优良的低温韧性和常温拉伸强度为400mpa以上的高强度的焊接接头部，另外，将焊丝组成调整为mo：1.5％以上，能够确保具有优良的耐热裂纹性的焊接接头部。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：日本特表2017-502842号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、但是，根据本发明人的研究，专利文献1记载的技术中存在如下问题：在焊接时烟尘的产生量增多，焊接人员暴露于烟尘量多的环境下。

3、本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，提供焊接时烟尘产生量少、并且适合作为在极低温环境下使用的高mn含有钢材用焊接材料的、能够制作兼具高强度和优良的极低温韧性的焊接接头部的气体保护金属极电弧焊用实芯焊丝。

4、需要说明的是，此处所述的“焊接时的烟尘产生量少”是指如下情况：依据jis z3930-2013，在保护气体组成：80％ar+20％co2、焊接电流：250a下进行气体保护金属极电弧焊时的烟尘产生量为1200mg/分钟以下。

5、另外，此处所述的“高强度”是指依据jis z 3111的规定制作的熔敷金属的常温屈服强度(0.2％耐力)为400mpa以上的情况，另外，“优良的极低温韧性”是指依据jis z 3111的规定制作的熔敷金属的试验温度：-196℃下的夏比冲击试验的吸收能ve-196为28j以上的情况。

6、用于解决问题的手段

7、本发明人为了实现上述目的，首先对影响气体保护金属极电弧焊时的烟尘产生量的因素进行了深入研究。结果发现，为了显著地减少烟尘产生量，使焊接材料为实芯焊丝而不是药芯焊丝是有效的。但是，对于与药芯焊丝相比拉丝加工时的加工量大的实芯焊丝而言，特别是在焊丝组成为高含mn组成的情况下存在拉丝加工时容易产生裂纹、断丝、实芯焊丝的制造性降低的问题。

8、因此，本发明人对影响焊丝的制造性的各种因素进行了深入研究。对产生裂纹、断丝的断口进行了调查，结果发现10μm以上的粗大的al2o3成为起点。因此想到，通过抑制粗大的al2o3的形成，能够在不产生裂纹等缺陷的情况下进行拉丝加工。而且想到，为了抑制粗大的al2o3的形成，调整成以质量％计al为0.020％以下、且o(氧)为0.010％以下很重要。

9、接着，对为了保持能够进行上述拉丝加工的焊丝的制造性、并且焊接时烟尘产生量少、进而依据jis z 3111的规定制作的熔敷金属为兼具期望的高强度和期望的优良的极低温韧性的熔敷金属所需要的实芯焊丝组成进行了研究。其结果发现，需要使实芯焊丝为具有如下组成的焊丝：以质量％计，调整为c：0.20～0.80％、si：0.15～0.90％的范围，进而调整为mn：15.0～30.0％、ni：0.01～10.00％、cr：6.0～15.0％、mo：0.01～3.50％这样的特定范围，并且将al降低到0.020％以下，进而将作为杂质的o(氧)降低到0.010％以下。

10、本发明是基于上述见解进一步加以研究而完成的。

11、本发明的主旨如下所述。

12、[1]一种气体保护金属极电弧焊用实芯焊丝，其具有以质量％计含有c：0.20～0.80％、si：0.15～0.90％、mn：15.0～30.0％、p：0.030％以下、s：0.030％以下、al：0.020％以下、ni：0.01～10.00％、cr：6.0～15.0％、mo：0.01～3.50％、o：0.010％以下、n：0.120％以下、且余量由fe和不可避免的杂质构成的组成。

13、[2]如[1]所述的气体保护金属极电弧焊用实芯焊丝，其中，在上述组成的基础上，以质量％计还含有选自v：1.0％以下、ti：1.0％以下和nb：1.0％以下中的一种或两种以上。

14、[3]如[1]或[2]所述的气体保护金属极电弧焊用实芯焊丝，其中，在上述组成的基础上，以质量％计还含有选自cu：1.00％以下、ca：0.010％以下和rem：0.020％以下中的一种或两种以上。

15、[4]一种气体保护金属极电弧焊方法，其中，使用具有以质量％计含有c：0.20～0.80％、si：0.15～0.90％、mn：15.0～30.0％、p：0.030％以下、s：0.030％以下、al：0.020％以下、ni：0.01～10.00％、cr：6.0～15.0％、mo：0.01～3.50％、o：0.010％以下、n：0.120％以下、且余量由fe和不可避免的杂质构成的组成的气体保护金属极电弧焊用实芯焊丝，依据jis z 3930-2013，使用10～40％co2气体与余量的由ar构成的惰性气体的混合气体作为保护气体，在焊接电流为180～330a、烟尘产生量为1200mg/分钟以下的条件下，对含有10～35％的mn的高mn含有钢进行气体保护金属极电弧焊。

16、[5]如[4]所述的气体保护金属极电弧焊方法，其中，在上述组成的基础上，以质量％计还含有选自v：1.0％以下、ti：1.0％以下和nb：1.0％以下中的一种或两种以上。

17、[6]如[4]或[5]所述的气体保护金属极电弧焊方法，其中，在上述组成的基础上，以质量％计还含有选自cu：1.00％以下、ca：0.010％以下和rem：0.020％以下中的一种或两种以上。

18、[7]如[4]～[6]中任一项所述的气体保护金属极电弧焊方法，其中，形成具有试验温度：-196℃下的夏比冲击试验吸收能为28j以上的优良的低温韧性和常温拉伸强度为400mpa以上的高强度的焊接接头部。

19、[8]一种焊接接头的制造方法，其中，使用[4]～[7]中任一项所述的气体保护金属极电弧焊方法。

20、发明效果

21、根据本发明，能够提供一种气体保护金属极电弧焊用实芯焊丝，其焊丝制造性优良，在气体保护金属极电弧焊时能够显著地抑制烟尘产生量，此外，作为高mn含有钢材的焊接材料，能够容易地制造高强度且极低温韧性优良的焊接接头部，在产业上发挥显著的效果。