焊接用无缝药芯焊丝的制作方法

本发明涉及焊接用无缝药芯焊丝。

背景技术：

历来，在造船和海洋结构物等的建造等之中，使用有焊接用无缝药芯焊丝(以下，也称为无缝焊丝)。无缝焊丝一般通过如下方式制造，将带钢成型为鞘状，装入焊剂后，成形为管状并焊接对接部，再进行减径直至制品直径为止。

在此，若在由轧制或拉丝进行减径的过程中发生断线，则其恢复需要相当的时间，因此生产成品率显著地降低。因此，要求防止轧制或拉丝工序中的断线发生。

例如，在专利文献1中记述有一种焊接用无缝药芯焊丝的制造方法，其中，通过使用含有6wt％以上的铁粉和铁粉含量的0.03～0.20％的润滑剂，并使铁粉的粒度为125μm以下这样的焊剂，能够改善焊剂的流动性，防止轧制或拉丝时的断线。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开平8－290296号公报

在此，在专利文献1中，通过在铁粉中调合规定量的润滑剂，并且将铁粉的粒度规定在既定值以下，从而使焊剂的流动性良好，以抑制因管内的焊剂的凹凸引起的管外皮壁厚的变动，可实现防止轧制或拉丝时的断线。

在图1中显示无缝焊丝的制造方法的概要图。

首先，在本制造方法中，准备带钢1(参照图1(a))，并将其成型为鞘状(参照图1(b))。其次，在鞘状的带钢1的内侧填充焊剂2(参照图1(c))，将边缘部对接在一起而形成接缝3(参照图1(d))。然后，焊接接缝3而形成管4(参照图1(e))，对其进行拉丝减径，可制造在钢制外皮6中填充焊剂2而成的无缝焊丝7(参照图1(f))。

在此，虽然在减径前的管4的内部填充有焊剂2，但如图1(e)所示，在内部存在空间部5。另外，在空间部5以外，由粉体构成的焊剂2内也存在空隙。而后，随着拉丝带来的减径，空间部5一起减少，在作为最终制品的无缝焊丝7中，空间部5基本消失。

本发明者等发现，在无缝焊丝制造时，在减径的过程中，容易朝着焊丝行进方向的反方向流动，即，发生逆流空气。而后，由于该逆流空气导致钢制外皮内侧的焊剂紊乱，其结果表明，焊丝截面积中占有的焊剂截面积的偏差变大，成为焊丝断线的原因。

在专利文献1中，关于这种在减径过程中发生的因逆流空气引起的、在焊丝截面积中占有的焊剂截面积的偏差这一无缝焊丝特有的课题，未予以任何考虑，焊丝的断线抑制效果是局限性的。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于，提供一种焊接用无缝药芯焊丝，其可抑制在减径过程发生的因逆流空气引起的在焊丝截面积中占有的焊剂截面积的偏差，防止减径过程的断线发生。

本发明者们为了达成上述目的而进行锐意研究，为了使减径过程发生的逆流空气减少，探讨了尽可能减少在钢制外皮内侧没有填充焊剂的空间。具体来说想到的是，相比焊丝所通常使用的焊剂，通过增加其中fe的含量，从而加大焊剂相对于焊丝截面积的占有面积，减少焊剂未填充的空间，使这样的逆流空气的量减少，直至完成本发明。

即，本发明涉及焊接用无缝药芯焊丝，是在钢制外皮中填充有焊剂而成的焊接用无缝药芯焊丝，其中，

焊丝总质量中的所述焊剂中的fe量为2～15质量％，

焊剂填充率为10～30质量％，

设焊丝总质量中的所述焊剂中的fe量(质量％)为x，设所述焊剂填充率(％)为y时，满足下式(1)的关系。

y＞－2x+19(1)

上述焊接用无缝药芯焊丝，其外径也可以是0.8mm以上且8.0mm以下。

另外，在上述焊接用无缝药芯焊丝中，焊丝的钢制外皮的板厚t(mm)，与焊丝的直径d(mm)的比t/d也可以是0.15～0.30。

通常，由于对各焊丝成分的比率有所制约，所以不能自由地变更钢制外皮与焊剂的质量比。因此，在本发明中，一边增加焊剂中的fe的含量，以使焊丝总质量中的fe与fe以外的成分的比率相同，一边使焊剂填充率增加，由此加大在焊丝截面中占有的焊剂截面积，使减径前的管内部的空间减少。据此，其后的减径过程中的逆流空气的量减少，焊丝截面中占有的焊剂截面积的偏差得到抑制。另外，fe在焊剂中能够含有的成分之中，相对来说是高比重。在本发明中，因为焊剂中的fe的含量多，焊剂本身的比重高，所以该焊剂难以受到在减径过程发生的逆流空气的影响，可进一步抑制焊丝截面中占有的焊剂截面积的偏差。如此，能够抑制因逆流空气引起的在焊丝截面中占有的焊剂截面积的偏差，能够有效地防止减径过程的断线。

附图说明

图1是焊接用无缝药芯焊丝的制造方法的概要图。

图2是焊接用无缝药芯焊丝的剖面图。

具体实施方式

以下，就用于实施本发明的方式详细加以说明。还有，本发明不受以下说明的实施方式限定。另外，在本说明书中，以质量为基准的百分率(质量％)，与以重量为基准的百分率(重量％)同义。

本实施方式的焊接用无缝药芯焊丝，是在钢制外皮中填充焊剂而成的焊接用无缝药芯焊丝，其中

焊丝总质量中的所述焊剂中的fe量为2～15质量％，

焊剂填充率为10～30质量％，

设焊丝总质量中的所述焊剂中的fe量(质量％)为x，设所述焊剂填充率(质量％)为y时，满足下式(1)的关系。

y＞－2x+19(1)

在本实施方式的无缝焊丝中，焊丝总质量中的焊剂中的fe量为2～15质量％。

因为fe在焊剂中能够含有的成分之中是比重相对高的成分，所以焊剂中的fe量越多，焊剂自身的比重越高。其结果是，焊剂难以受到在减径过程中发生的逆流空气的影响，因此，焊丝截面中占有的焊剂截面积的偏差得到抑制，可防止减径过程的断线。为了充分得到这一效果，在本实施方式的无缝焊丝中，使焊丝总质量中的焊剂中的fe量为2质量％以上，优选为2.5质量％以上，更优选为3质量％以上。还有，fe的比重是7.8，另外，作为焊剂中能够含有的其他的成分之中的几个成分的比重，例如，ti的比重是4.5，al的比重是2.7，mn的比重是7.4，ni的比重是8.9。

另一方面，焊丝总质量中的焊剂中的fe量大于15质量％时，焊剂填充量过大，其结果是，钢制外皮的厚度变小，容易发生断线。因此，在本实施方式的无缝焊丝中，使焊丝总质量中的焊剂中的fe量为15质量％以下，优选为14质量％以下，更优选为13质量％以下。

还有，所谓焊丝总质量，是钢制外皮的总质量和焊剂的总质量的总和。

另外，在本说明书中，所谓焊剂中的fe，除了焊剂中所含有的fe单体以外，还包括fe－si和fe－mn等含有fe的合金成分中的fe。

本实施方式的无缝焊丝，如果焊丝总质量中的焊剂中的fe量在上述范围内，金红石系药芯焊丝，金属系药芯焊丝、氟化物系药芯焊丝等哪个种类的焊丝都可以，另外，其他的成分组成未特别限定，只要不阻碍本发明的效果，都能够适宜选择。

例如，以下对于某一方式的药芯焊丝(以下，也称为一个方式的药芯焊丝)中能够含有的成分进行例示，但能够含有的成分及其含量，不受以下内容限定。还有，以下的各成分量是焊丝总质量中的以质量％表示的含量。

在一个方式的药芯焊丝中，tio2、sio2、zro2、al2o3、na2o、k2o等的氧化物，是造渣剂和弧稳剂的主成分。

在此，若氧化物的含量少，则在全姿势焊接中，焊道形成变得困难，并且电弧稳定性劣化，飞溅量增加。因此，氧化物的含量优选为2％以上，更优选为3％以上。另一方面，若氧化物的含量过多，则夹渣等的缺陷容易发生，并且焊接金属中的氧量增加而有韧性降低的情况。因此，氧化物的含量优选为8％以下，更优选为7％以下。

在一个方式的药芯焊丝中，c、si、mn、al、mg、ti、b等的脱氧元素，借助脱氧效果和焊接金属组织的微细化效果，对于焊接金属的强度提高和韧性提高是有效的元素。

在此，若脱氧元素的含量少，则存在焊接金属的强度不足或韧性劣化的情况。因此，脱氧元素的含量优选为1％以上，更优选为2％以上。另一方面，若脱氧元素的含量多，则存在因强度过大和淬火性过多而导致焊接金属的韧性降低的情况。因此，脱氧元素的含量优选为5％以下，更优选为4％以下。

还有，这些脱氧元素可由金属、合金、钢制外皮等添加，其添加的方式没有特别限定。另外，关于这些脱氧元素规定的值，不包括上述tio2等的氧化物中所含的ti等。

在一个方式的药芯焊丝中，ni、cu、cr、mg、co等的合金元素，对于使强度和韧性提高是有效的元素，可根据所要求的强度和韧性适宜添加。

在此，若合金元素的含量多，则淬火性过剩，并且有由于韧性劣化、或冷裂纹敏感性高，而导致焊接金属发生裂纹的情形。因此，合金元素的含量优选为10％以下，更优选为9％以下。

还有，这些合金元素可由金属、合金、钢制外皮等添加，其添加的方式没有特别限定。

在一个方式的药芯焊丝中，氟化合物是具有降低电弧气氛中的h分压，减少焊接金属的扩散氢量这一效果的化合物。另外，也是使焊接中发生的烟尘增加的化合物。氟化合物可列举naf、k2sif6、lif、caf、baf2、mgf2等。氟化合物的含量如果在氟换算值的合计下为0.01％以上，则焊接金属的扩散氢量降低。氟化合物的含量更优选在氢换算值的合计下为0.05％以上。另一方面，若氟化合物的含量在氟换算值的合计下高于0.50％，则烟尘量过剩，因此优选为0.50％以下，更优选为0.40％以下。

还有，一个方式的药芯焊丝的余量是fe和不可避免的杂质。

另外，本实施方式的无缝焊丝中的焊剂，也可以含有云母和滑石等的润滑剂，但从抑制焊剂中的水分量增加的观点出发，优选实质上不含有润滑剂。另外，实质上不含有润滑剂时，能够省略烧结工序，在能够抑制制造成本这一点上也有利。还有，所谓“实质上不含有润滑剂”，意思是以焊剂总质量计，如果是0.01质量％以下的少量的润滑剂，则允许含有。本实施方式的无缝焊丝，即使焊剂中实质上不含有润滑剂，也能够有效地防止断线。

另外，本实施方式的无缝焊丝是的焊剂填充率，若考虑到由规定的规格决定的焊丝应该满足的成分比率，则根据焊丝总质量中的焊剂中的fe量而变化，但在本实施方式中，使焊剂填充率为10～30质量％。在此，为了使焊丝的减径过程发生的逆流空气减少，抑制在焊丝截面中占有的焊剂截面积的偏差，优选减径前的管内部的空间小的方法。另外，如果管内部的空间小，则焊剂截面积的偏差得到抑制，因此所得到的熔敷金属的性能稳定。由这些观点出发，在本实施方式中，使焊剂填充率为10质量％以上，优选为12质量％以上，更优选为13.5质量％以上。

另一方面，若过度提高焊剂填充率，则不得不使钢制外皮过度变薄，有可能招致断线的发生。因此，在本实施方式中，使焊剂填充率为30质量％以下，优选为28质量％以下，更优选为25质量％以下。

还有，焊剂填充率以填充到钢制外皮内侧的焊剂的质量相对于焊丝(钢制外皮+焊剂)的总质量的比例进行规定。

另外，在本实施方式的无缝焊丝中，设焊丝总质量中的焊剂中的fe量(质量％)为x，设焊剂填充率(质量％)为y时，需要满足下式(1)。

y＞－2x+19(1)

如后述的实施例中所证实的，如果是满足上式(1)的无缝焊丝，则能够有效地防止因拉丝造成的减径过程的断线。

本实施方式的无缝焊丝的钢制外皮的组成，考虑焊剂中的fe等的各成分比例而适宜调整即可，只要起到本发明的效果则没有特别限定。代表性的是，含有与预期特性相应的添加元素，余量是fe和不可避免的杂质。作为添加元素，例如，可例示c、si、mn、p、s、ni、mo等。

本实施方式的无缝焊丝的外径没有特别限定，但从防止断线的观点出发，优选为0.8mm以上，更优选为1.0mm以上。另外，从防止焊剂填充率的偏差的观点出发，优选为8mm以下，更优选为6mm以下，进一步优选为5mm以下。

另外，在本实施方式的无缝焊丝中，优选焊丝的钢制外皮的板厚t(mm)与焊丝的直径d(mm)的比t/d为0.15～0.30。t/d越大，越能够进一步减小焊丝截面中的焊剂截面积的偏差。从这一观点出发，t/d优选为0.15以上，更优选为0.17以上。另一方面，若t/d过大，则焊剂截面积减少，钢制外皮的部分过于增加，有焊丝送给性不优选的情况，因此t/d优选为0.30以下，更优选为0.28以下。

还有，关于焊丝的钢制外皮的板厚t，参照作为本实施方式的无缝焊丝的剖面图的图2进行说明。在图2中，d是无缝焊丝7的直径，t是在无缝焊丝7的直径d中，相当于钢制外皮6占据的两端的两个区域各自的长度。即，在焊丝的直径中，若设相当于焊剂2占据的区域的长度为s，则t是相当于(d－s)/2的长度。

本实施方式的无缝焊丝，例如，由图1所示的制造方法制造。

首先，如图1(a)所示，准备作为无缝焊丝的钢制外皮的带钢1。其次，如图1(b)所示，将带钢1成形为鞘状。作为成形方法，只要是能够将带钢成形为鞘状的方法便没有特别限定，能够适宜应用公知的成形方法。

接着，如图1(c)所示，在成形为鞘状的带钢1的内侧填充焊剂2。其后，如图1(d)所示，使带钢1的边缘部对接在一起形成接缝3，再如图1(e)所示，焊接接缝3而形成无缝的管4。在此，在本实施方式中，使焊丝总质量中的焊剂中的fe量增加而增加焊剂填充率，在图1(e)所示的状态下，使管4的内部的空间部5占据的比例减少。

若以此状态由拉丝进行减径，则空间部5慢慢减少，最终可制造如图1(f)所示这样的，空间部5几乎消失的、在钢制外皮6内侧填充焊剂2而成的无缝焊丝7。在此，在减径的过程，空间部5存在的空气朝着焊丝行进方向的反方向流动，即，逆流空气发生。但是，在本实施方式中，因为将管4的内部的空间部5占据的比例抑制得低，所以能够抑制逆流空气的量，能够抑制因逆流空气引起的管4内的焊剂2的紊乱。另外，因为使用大量含有fe且高比重的焊剂2，所以该焊剂2难以受到逆流空气的影响。其结果是，可良好地抑制焊丝截面积中占有的焊剂截面积的偏差，有效地防止减径过程的焊丝的断线。

实施例

以下，列举实施例更具体地说明本发明，但本发明不受这些实施例限定，可以在能够符合本发明的宗旨的范围加以变更实施，这些均包含在本发明的技术的范围内。

首先，准备具有表1所示的成分组成，相同板厚，相同宽度的带钢，成形为鞘状。还有，表1所示的带钢成分的余量是fe和不可避免的杂质。

其次，在鞘状的带钢中装入焊剂后，使带钢的边缘部对接在一起，对接缝进行焊接而形成管。还有，在各例中，分别调整焊剂的组成和量。

再通过拉丝将所得到的管减径至直径1.170mm，制作各例的无缝焊丝。

各例的无缝焊丝的成分组成在表2所示的范围内。还有，表2所示的焊丝成分的余量是fe和不可避免的杂质。

表3中显示各例的焊丝总质量中的焊剂中的fe量和焊剂填充率。在此，焊丝总质量中的焊剂中的fe量以如下方式计算。

首先，焊丝中所填充的焊剂中的fe量由icp－ms(电感耦合等离子体质谱仪，simadzu社制：icp9820)测量。对于所得到的焊剂中的fe量，乘以(焊剂填充率/100)，由此计算焊丝总质量中的焊剂中的fe量。

另外，分别测量焊丝中的钢制外皮的板厚(t，单位：mm)和焊丝的直径(d，单位：mm)，另外，计算其比(t/d)，一并显示在表3中。

另外，在各例中，设焊丝总质量中的所述焊剂中的fe量(质量％)为x，设所述焊剂填充率(质量％)为y时，关于是否满足下式(1)的右边的值和下式(1)，一并显示在表3中。

y＞－2x+19(1)

另外，各例中，每一吨焊丝的减径过程中有无断线，一并显示在表3中。还有，断线次数为0时评价为○，断线次数在1次以上时评价为×。

[表1]

表1带钢成分

[表2]

表2焊丝成分(以总质量计)

[表3]

表3

no.1～no.8之中，no.1～no.2和no.4～no.6是实施例，no.3、no.7和no.8是比较例。

在焊丝总质量中的焊剂中的fe量低至1.4质量％，且不满足式(1)的关系的no.3的无缝焊丝中，减径过程中发生断线。

另外，在焊丝总质量中的焊剂中的fe量高达16.0质量％的no.7的无缝焊丝中，减径过程发生断线。还有，no.7的无缝焊丝其t/d的值也低至0.146。

另外，在焊剂填充率低至9.5质量％的no.8的无缝焊丝中，减径过程中也发生断线。还有，no.8的无缝焊丝其t/d的值也高达0.330。

另一方面，在处于本发明规定的范围内的no.1～no.2和no.4～no.6的无缝焊丝中，减径过程中未发生断线。

参照特定的方式详细地说明了本发明，但不脱离本发明的精神和范围可以进行各种变更和修改，这对本领域技术人员来说很清楚。

还有，本申请基于2016年8月30日申请的日本专利申请(特愿2016－168202)，其全体通过引用而援用。

符号的说明

1带钢

2焊剂

3接缝

4管

5空间部

6钢制外皮

7无缝焊丝