フラックス入り溶接ワイヤの種類

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    フラックス入り溶接ワイヤは、包括的なコストが低く、溶着速度が速く、飛散が少ないため、エンジニアリングの現場でますます人気が高まっています。製造工程により、シームフラックス入りワイヤとシームレスフラックス入りワイヤに分けられる。シームフラックス入りワイヤーは、薄い鋼帯を成形ローラーで溝に加工し、粉末を巻き込んで管状にした後、伸線し、完成したワイヤーに表面の錆処理を施す。シームレスフラックス入りワイヤは、あらかじめ形成された鋼管に粉末を充填し、電気メッキを施した後、伸線し、銅メッキをすることができ、高性能、低コストで、将来の開発の方向性である。

    フラックス入り溶接ワイヤは、充填粉末の組成により、スラグフラックス入りワイヤと金属粉末フラックス入りワイヤに分けられる。前者はスラグの塩基度によりチタン系（酸性スラグ）、チタン-カルシウム系（中性または弱アルカリ性スラグ）、アルカリ系（アルカリ性スラグ）のフラックス入りワイヤに分けられる。チタン系フラックス入りワイヤは、溶接成形性、全姿勢溶接作業性は良いが、切り欠き靭性、耐割れ性がやや悪く、逆にアルカリ系フラックス入りワイヤは、切り欠き靭性、耐割れ性は良いが、外観、成形性、溶接作業性は悪い。

    チタン-カルシウム系フラックス入りワイヤの特性はその中間であり、現在ではほとんど使用されていない。近年、新しいチタンフラックス入りワイヤは、溶接技術が優れているだけでなく、拡散水素量が少なく、衝撃靭性に優れている。金属粉末フラックス入りワイヤは、低スラグ（スラグの発生が少ない）、耐クラック性が良いという特徴を持ち、チタンフラックス入りワイヤとの溶接性能が良く、溶接効率はチタンフラックス入りワイヤより高い。

    フラックス入りワイヤは、低炭素鋼、低合金高強度鋼、低温度鋼、耐熱鋼、ステンレス鋼、耐摩耗表面処理などの鋼構造物の溶接に使用でき、最も一般的に使用されています。

    • 低炭素鋼・高強度鋼フラックス入りワイヤ

    チタンスラグ溶接線のほとんどは、良好な溶接プロセス、高い生産性、主に造船用フラックス入りワイヤ、橋、建設、車両製造、および490MPaと590Mpaの引張強度の他のフラックス入りワイヤのために使用されています。

    • ステンレス鋼フラックス入りワイヤ

    ステンレス鋼フラックス入りワイヤは、Cr-Ni系ステンレス鋼フラックス入りワイヤ、Cr系ステンレス鋼フラックス入りワイヤのほか、20種類以上あります。溶接ワイヤの直径は0.8、1.2、1.6mmなどで、ステンレス鋼板、中板、厚板などの溶接に使用することができる。シールドガスは主にCO₂ですが、Ar+（20%~50%）CO₂との混合ガスも可能です。

    • 耐摩耗性表面処理フラックス入りワイヤー

    耐摩耗性を向上させたり、金属表面に何らかの特殊な特性を持たせるために、一定量の合金元素を薬芯に添加することがある。または、焼結フラックスに合金元素を添加することにより、表面処理後に対応する部品の表面処理層を得ることができる。ソリッドコアやフラックス入りワイヤと組み合わせて、さまざまな表面加工の要求に応えることができる。

    使用可能な保護ガスは，フラックス入りワイヤ用のCO₂とAr+CO₂混合ガスで，一般的な構造には前者が使用されている。したがって，フラックス入りワイヤは，シールドガスによって，ガスシールドフラックス入りワイヤとセルフシールドフラックス入りワイヤ，すなわち，シールドガスやフラックスを使用せずにアーク溶接できる溶接ワイヤに分けられる．一般的なガスシールドフラックス入りワイヤは、AWS A5.29/5.28 E71T1-C(M), E81T1-K2, E81T1-NI1, E91T1-K2, E101-K3, E111T1-K3, E80C-G, E90C-G, E110C-G など（一般径1.2mm～1.6mm）。 自己遮蔽 フラックス入り溶接ワイヤとは、溶接ワイヤの表面にスラグ化、ガス化、脱酸の役割を果たす粉体や金属粉を付着させ、コーティングしたものです。溶接中、パウダーはアークの作用でスラグとガスになり、ガス保護なしでスラグ化、ガス化する役割を果たす。自己保護フラックス入りワイヤの堆積効率は、明らかに電極よりも高く、通常、屋外または空中作業に適した4風溶接の下で、主に低炭素鋼溶接構造に使用され、高強度鋼の溶接に使用すべきではない、と他の重要な構造、それは自己保護溶接ワイヤすす大きな、換気と空気の変化が必要なことは注目に値するときに閉じ込められた空間で働く。

    現在、フラックス入りワイヤの分類に関する統一規格は存在しない。フラックス入りワイヤの種類と液滴の移行形態により、多くの国では一般的にフラックス入りワイヤをチタンフラックス入りワイヤ、アルカリフラックス入りワイヤ、金属粉末フラックス入りワイヤ、自己保護フラックス入りワイヤに分類しています。

    チタンとその合金の溶接方法は？

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      チタンは、軽量、高強度、耐高温・耐低温、優れた耐クラック性、湿式塩素ガス中での耐食性など、その比類なき長所から、様々な分野で使用されています。チタンの溶接は、金属そのものがほとんどの産業分野にとってかなり目新しいものであるため、多くの溶接工にとって特に大きな挑戦となります。溶接に使用できる材料は数多くありますが、チタンのような耐久性、柔軟性、強度を兼ね備えた材料はありません。このような特性の組み合わせは、この素材を扱うことを非常に難しくし、溶接の訓練と経験を積んだ熟練工にとっても、特に難しい課題となります。これが、チタン溶接の難しさです。ここでは、チタンとその合金の溶接について説明します。

      溶接性解析

      • 格子間元素の汚染による脆化

      チタンは高温で活性な化学元素である。チタンは300℃以上では水素を、600℃以上では酸素を、700℃以上では窒素を急速に吸収することができます。溶接や溶接後の冷却工程で有効な保護が得られないと、可塑性が低下し、脆性が増大する。チタン材料の炭素は、溶解度を超えると網目状に分布する硬くて脆いTiCを生成し、クラックを発生しやすくなるため、一般に0.1%以下に制御されることが多い。

      • ホットクラック

      チタンとチタンのため、合金不純物の含有量が少なく、ホットクラックを発生させることは容易ではなく、そのため高品質の要求があります。 溶接線溶接ワイヤを使用すると、クラック、層間およびその他の欠陥が発生し、多数の不純物が溶接ホットクラックの原因となる可能性があります。

      • HEATの影響を受けたゾーンで遅延クラックが発生する可能性がある

      溶接中、プールや低温部の母材に含まれる水素が熱影響部に拡散し、熱影響部に水素が蓄積され、不利な応力条件下で亀裂が発生します。

      • ポロシティ

      チタンおよびチタン合金の溶接で最も一般的な欠陥はポロシティである。一般的には溶接部の気孔と融合線の気孔があり、気孔は一般的に溶接線のエネルギーが大きい場合は融合線付近に位置しますが、特に溶接面が水や油で汚れている場合は主に溶接部に発生します。

      溶接技術

      • 溶接方法

      GTAW溶接法、直流接続、高周波アークの点火とアーク消火装置の減衰を使用する溶接機。

      • 溶接材料

      溶接ワイヤの選択は、溶接継ぎ目の引張強さが焼鈍母材の標準引張強さの下限より低くないこと、溶接状態後の溶接継ぎ目の可塑性と耐食性が焼鈍母材より低くないか母材と同様であること、溶接性が良いことを確認します。

      の化学的組成を持つ。 ER Ti-2線 は下表のとおりです。

      溶接線ティフェCNH O
      ERTi-2バランス0.30.10.050.0150.25
      表1
      • シールドガスと溶接色の選択

      溶接用アルゴンの純度は99.99%以下、水分は50mL /m³以下、露点は-40℃以下が望ましい。ボトルアルゴンの圧力が 0.981MPa 未満の場合は使用しない。溶接プールおよび溶接継手の内外面温度が400℃を超える領域は、アルゴンガスで保護する。

      溶接部の色シルバー ライトイエローダークイエローパープル（メタリックな輝き）ブルー（メタリック光沢）オフホワイト、イエローホワイト
      アルゴンガス純度99.99%98.7%97.8%97.5%97%96%
      溶接の品質高品質良い 有資格者有資格者無資格 無資格
      表2
      • 溶接の準備

      溶接工程で鉄とチタンが相互に溶解しないようにする、現場を清潔に保つ、鉄の工具を使用しないなどの有効な対策が必要である。

      溝の加工です。チタンパイプを切断した後、グラインダーで溝を研磨します。溝の角度は片側30°±2.5°、鈍角は0.5～1.5mmです。溝の加工は、母材に過熱変色を生じさせないようにする。溝の内外面および25mm以内の側面は、次の手順で清掃する：研磨機による研磨-サンドペーパーホイールによる研磨-アセトンによる清掃。溶接ワイヤーはアセトンを浸したスポンジで洗浄し、母材溝と溶接ワイヤー付近の割れや層間の有無をよく確認し、溝の乾燥終了を待って作業する。溶接が間に合わない場合は、自己粘着テープやプラスチックシートで溝を保護する。洗浄から溶接までの時間は2時間以上ではありませんが、溶接機の手袋は、使用前に無水エタノール（またはアセトン）で洗浄する必要があり、溶接機の表面に付着した綿繊維を避けるために、きれいにする必要があります。

      • 溶接工程パラメータ

      肉厚

      ウエルディング層

      タングステン電極の直径

      溶接電流

      ワイヤー径

      アルゴンガス流量

      ノズル径

      溶接用ハンドル

      ドラグカバー

      チューブ

      3-4

      2

      2.4

      75-95

      2.5

      11-13

      20-22

      11-22

      12

      5-6

      3

      2.4

      90-120

      2.5

      12-15

      20-22

      11-22

      18

      7-8

      3-4

      3.0

      120-160

      3.0

      12-15

      20-22

      11-22

      18

      なお、良好な溶接部形成を確保する条件として、できるだけ小線エネルギー溶接を選択し、高温で粒が長く成長しないように、層間温度は200℃を超えないようにすることが望ましい。溶接工程はアルゴンの保護下で行う。溶接トーチのノズルは溶融池の保護に、溶接トーチのドラッグカバーは高温の溶接部と接合部付近の外面の保護に、パイプは溶接シームと接合部付近の内面の保護のためにアルゴンを充満させなければならない。大口径のチタンパイプを溶接する場合、溶接士はガスマスクと手持ちの保護カバーを使用して、溶接プールの背面を保護するものとする。

      小口径や固定オリフィスの管を溶接する場合は、管内の過大な圧力によってシール用ソリュブルペーパーが破損しないように、チタン管の表面が溝から150～300mm離れた場所（操作性により大きな値をとる）で使用し、その後アルゴンガスを充填して管内の空気を排出させる必要があります。アルゴンは溶接前に十分にプリチャージし、溶接後は高温部を十分に冷却し、表面の酸化を防ぐためにアルゴンを遅らせる必要があります。

      溶接検査

      溶接工は、ビード面を良好な外観に清掃しなければならない。

      幅は、溝の端から2mmオーバーとする。隅肉溶接のつま先の高さは設計条件を満たし、その形状は滑らかでなければならない。表面品質は次の要件を満たすものとする：端部の噛み込み、割れ、不融合、気孔、スラグの混入、飛散などの欠陥は認められない；溶接残留高さ：肉厚が5mm未満の場合、0〜1.5mm；肉厚が5mm以上の場合、1〜2mm；c溶接の表面の千鳥状縁量は肉厚に対して10%以下、1mm以下でなければならない。

      底部溶接部は、浸透探傷検査を行い、亀裂やその他の表面欠陥がないものとする。各溶接部の表面の色を確認する。これは、温度の違いによる表面の酸化皮膜の色の変化を示し、その機械的性質は同じではない。(表3参照）注：低温酸化と高温酸化を区別するために、酸洗法を用いること。

      オーステナイト系ステンレス鋼の溶接のコツ

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        オーステナイト系ステンレス鋼は、最も広く使用されているステンレス鋼の一種で、主にCr18-Ni8、Cr25-Ni20、Cr25-Ni35タイプです。オーステナイト系ステンレス鋼の溶接には、明らかな特徴があります。

        • 溶接ホットクラック。

        オーステナイト系ステンレス鋼は、熱伝導率が小さく線膨張係数が大きいため、溶接継手部が高温で保持時間が長くなると、嵩高い柱状粒組織を形成しやすくなります。凝固過程で、硫黄、リン、スズ、アンチモン、ニオブなどの不純物元素の含有量が多くなると、結晶粒間に低融点共晶が形成される。溶接継手に高い引張応力がかかると、溶接部に凝固割れが、熱影響部に液化割れが発生しやすくなり、これが溶接熱亀裂となる。熱亀裂を防止する最も有効な方法は、鋼材や溶接材料中の低融点共晶を生じやすい不純物元素を低減し、Cr - Niオーステナイト系ステンレス鋼に4%〜12%フェライト組織を含有させることです。

        • 粒界腐食がある。

        クロム枯渇の理論によれば、粒界表面に炭化クロムが析出し、粒界でクロムが枯渇することが粒界腐食の主な原因であるとされています。したがって、超低炭素グレードを選択するか、ニオブやチタンなどの安定化元素を含む溶接材料を使用することが、粒界腐食を防止する主な対策となる。

        • 応力腐食割れのこと。

        応力腐食割れ(SCC)は通常脆性破壊として現れ、破壊の処理時間は短く、損傷は深刻である。オーステナイト系ステンレス鋼の応力腐食割れの主な原因は、溶接残留応力である。また、溶接継手の組織変化や局所腐食媒体の応力集中も原因である。

        • 溶接継手のσ相脆弱性

        σ相は脆性金属間化合物の一種で、主に柱状結晶粒の粒界に集中する。Cr-Ni系オーステナイトステンレス鋼、特にNi-Cr-Mo系ステンレス鋼では、δ-σ相転移を起こしやすく、溶接部のδフェライト量が12%以上になると変化が顕著になり、溶接金属が明らかに脆化するので、高温水素化炉壁表面層のδフェライト量は3%～10%で管理することにしています。

        304ステンレスの溶接に適した溶接材料は何ですか？

        308ステンレス鋼の添加元素が溶接部をより安定させるため、304ステンレス鋼を溶接する場合は、308ステンレス鋼の溶接材料を推奨します。 308Lワイヤ も許容範囲内です。

        低炭素ステンレス鋼の炭素含有量は0.03%以下であり、標準ステンレス鋼は0.08%までの炭素含有量を含むことができます。炭素含有量が低いと粒界腐食の傾向が少なくなるため、メーカーはL炭素の溶接材料の使用を特に考慮する必要があります。GMAW溶接のメーカーは、次のような3XXSi溶接も使用する。 308LSi または 316LSi Siは溶接部の濡れ性を向上させるからです。溶接部に高いこぶがある場合や、隅肉・重ね溶接のつま先のプール接続が悪い場合は、Siを含むエアシールドワイヤを使用すると溶接部が湿潤し、析出率が向上します。炭化物の析出を考慮する場合は、Nbを少量含むタイプ347の溶接材料を選択することができる。

        ステンレス鋼と炭素鋼の溶接方法は？

        構造部品の中には、コスト削減のために炭素鋼の表面に耐食性層を設けて溶接するものがある。炭素鋼と合金母材を溶接する場合、合金含有率の高い溶接材料を使用することで、溶接部での希釈率のバランスをとることができる。例えば、炭素鋼と304や316などの異種ステンレス鋼を溶接する場合、309Lワイヤや電極が適している。

        より高いCr含有量を得たい場合は 312 溶接 材を使用する。特筆すべきは、オーステナイト系ステンレス鋼の熱膨張率が炭素鋼より50%高いことである。溶接する場合、熱膨張率の違いにより内部応力が発生し、亀裂が発生することになる。この場合、適切な溶接材料を選択するか、適切な溶接工程を指定する必要がある（図1）。炭素鋼とステンレス鋼を溶接する場合、熱膨張率の違いによる反り変形をより補正する必要があることを示しています。

        溶接前の準備はどのようにすればよいですか？

        溶接前に、塩素を含まない溶剤でグリース、マーク、ほこりを取り除くと、ステンレス鋼の母材が炭素鋼から腐食することを避けることができます。企業によっては、ステンレス鋼と炭素鋼の保管場所を分けて、二次汚染を避けるために使用しています。ステンレス鋼を使用した特殊な砥石やブラシで開先周辺を洗浄する場合、接合部の二次洗浄を行う必要がある場合があります。ステンレス溶接の電極補正作業は炭素鋼よりも難しいため、接合部の清掃は重要である。

        溶接後の正しい処理とは？

        まず、ステンレス鋼が錆びないのは、素材表面でCrとOが反応して緻密な酸化皮膜を生成し、保護する役割を担っていることを思い出してください。ステンレス鋼の錆は、炭化物の析出と溶接時の加熱により、溶接面に酸化鉄が形成されることで発生します。また、溶接状態の完全な溶接物は、24時間以内に溶接熱影響部の境界で錆びた部分にアンダーカットが発生することがあります。したがって、新しいクロム酸化物を再生するために、ステンレス鋼は溶接後に研磨、酸洗、砂落とし、洗浄などの処理をする必要がある。

        オーステナイト系ステンレス鋼の炭化物析出を抑制する方法とは？

        800〜1600㎟で炭素量が0.02%を超えると、Cはオーステナイト粒界に拡散し、粒界でCrと反応してクロム炭化物を生成する。C元素によって多量のCrが硬化すると、ステンレス鋼の耐食性が低下し、腐食環境に曝された場合に粒界腐食が発生する。実験によると、腐食性媒体のある水槽では、溶接の熱影響部に粒界腐食が発生することがわかった。低炭素または特殊合金の溶接材料を使用すると、炭化物の析出傾向を抑え、耐食性を向上させることができる。また、Cを固めるためにNbやTiを添加することもできる。Crに比べ、NbやTiという元素はCとの親和性が高い。 グレード347 溶接材料はこのために設計されています。

        なぜステンレス鋼線は磁性があるのですか？

        完全なオーステナイト組織を持つステンレス鋼は非磁性である。しかし、溶接温度が高くなると組織中の結晶粒が大きくなり、溶接後に割れ感受性が高くなります。熱亀裂感受性を低減するために、溶接消耗品メーカーは溶接材料にフェライト形成元素を添加します（図2）。フェライト相はオーステナイト粒径を小さくし、耐クラック性を向上させる。下図は、309L溶接材料において、オーステナイト母相上に分布するフェライト相（灰色部分）である。

        磁石がオーステナイト系溶接金属にしっかり密着するわけではなく、投げるとわずかに吸着が感じられる。また、このため、一部のユーザーは、製品のラベルが間違っている、または間違ったはんだ材料が使用されていると考える（特に、パッケージからラベルを剥がした場合）。溶接材料に含まれるフェライトの量は、アプリケーションの使用温度によって異なります。例えば、過剰なフェライトは、低温での靭性を低下させます。その結果、LNGパイプラインに使用されるグレード308の溶接材料のフェライト量は3～6、標準的なタイプ308の溶接材料のフェライト量は8となります。 つまり、溶接材料は一見似ていても、わずかな成分の違いが時として大きな違いを生むことがあります。