(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのＣｒＭｏＶ鋼被加工物のサブマージアーク（ＳＡ）溶接方法であって、消耗ワイヤおよびフラックスが溶接継手を前記少なくとも１つのＣｒＭｏＶ鋼被加工物上で得るのに使用され、
前記フラックスが、凝集溶接フラックスであって、フラックスの重量％で表された：
−  ０．１ないし０．６％の炭素（Ｃ）と；
−  ０．３ないし３％のマンガン（Ｍｎ）と；
−  ０．００６％未満の硫黄（Ｓ）と；
−  ０．０１５％未満の鉛（Ｐｂ）と；
−  ０．０２５％未満のリン（Ｐ）と；
−  ０．１ないし０．８％のチタン（Ｔｉ）と；
−  ０．０２％未満のアンチモン（Ｓｂ）と；
−  １ないし１００ｐｐｍの錫（Ｓｎ）と；
−  １ないし１００ｐｐｍの砒素（Ａｓ）と；
を（％Ｓ）＋（％Ｓｂ）＋（％Ｐ）＋（％Ｐｂ）＜０．０４０％で有し、
ここで（％Ｓ）、（％Ｓｂ）、（％Ｐ）および（％Ｐｂ）は前記フラックス中の元素Ｓ、Ｓｂ、ＰおよびＰｂのそれぞれの重量の量（フラックスの重量％で表される）であり、
前記ワイヤが、溶接ワイヤであって、前記ワイヤの総重量に関して表された：
−  ０．０５ないし０．１５％の炭素（Ｃ）と；
−  ０．４ないし１．３％のマンガン（Ｍｎ）と；
−  ０．０７ないし０．２０％の珪素（Ｓｉ）と；
−  ２ないし２．８％のクロム（Ｃｒ）と；
−  ０．５ないし１．２％のモリブデン（Ｍｏ）と；
−  ０．０１ないし０．２％のニッケル（Ｎｉ）と；
−  ０．００１ないし０．０１％の硫黄（Ｓ）と；
−  ０．００１ないし０．０１２％のリン（Ｐ）と；
−  １ないし２０ｐｐｍのアンチモン（Ｓｂ）と；
−  ０．０１ないし３ｐｐｍの鉛（Ｐｂ）と；
−  ０．００５ないし３ｐｐｍのビスマス（Ｂｉ）と；
−  ０．１０ないし０．３５％のバナジウム（Ｖ）と；
−  １ないし１００ｐｐｍの錫（Ｓｎ）と；
−  １ないし１００ｐｐｍの砒素（Ａｓ）と；
−  残部の鉄（Ｆｅ）と
を有する溶接ワイヤであることを特徴とする溶接方法。
【請求項２】
前記被加工物は２ないし２．５％のＣｒと、０．９ないし１．１％のＭｏと、０．２５ないし０．３５％のＶと、鉄とを有するＣｒＭｏＶ鋼である請求項１に記載の溶接方法。
【請求項３】
請求項１に記載のサブマージアーク溶接方法における使用のための凝集溶接フラックスであって、フラックスの重量％で表された：
−  ０．１ないし０．６％の炭素（Ｃ）と；
−  ０．３ないし３％のマンガン（Ｍｎ）と；
−  ０．００６％未満の硫黄（Ｓ）と；
−  ０．０１５％未満の鉛（Ｐｂ）と；
−  ０．０２５％未満のリン（Ｐ）と；
−  ０．１ないし０．８％のチタン（Ｔｉ）と；
−  ０．０２％未満のアンチモン（Ｓｂ）と；
−  １ないし１００ｐｐｍの錫（Ｓｎ）と；
−  １ないし１００ｐｐｍの砒素（Ａｓ）と；
を（％Ｓ）＋（％Ｓｂ）＋（％Ｐ）＋（％Ｐｂ）＜０．０４０％で有し、
ここで（％Ｓ）、（％Ｓｂ）、（％Ｐ）および（％Ｐｂ）は前記フラックス中の元素Ｓ、Ｓｂ、ＰおよびＰｄのそれぞれの重量の量（フラックスの重量％で表される）であるフラックス。
【請求項４】
−  ０．２ないし０．５％の炭素（Ｃ）と；
−  ０．５ないし２％のマンガン（Ｍｎ）と；
−  ０．００４％未満の硫黄（Ｓ）と；
−  ０．０００５ないし０．０１％の鉛（Ｐｂ）と；
−  ０．００５ないし０．０１５％のリン（Ｐ）と；
−  ０．３ないし０．６％のチタン（Ｔｉ）と；
−  ０．００１ないし０．０１％アンチモン（Ｓｂ）と
−  １ないし１００ｐｐｍの錫（Ｓｎ）と；
−  １ないし１００ｐｐｍの砒素（Ａｓ）と；
を有することを特徴とする請求項３に記載のフラックス。
【請求項５】
２ないし１０％の珪素（Ｓｉ）、１０ないし３０％のマグネシウムまたは５ないし１５％のアルミニウムをさらに含むことを特徴とする請求項３または４に記載のフラックス。
【請求項６】
２０ないし４０％のアルカリ土類金属フッ化物および／または水性珪酸塩の形態にある１ないし２％のアルカリ金属をさらに含むことを特徴とする請求項３ないし５の何れか１項に記載のフラックス。
【請求項７】
元素Ｓ、Ｓｂ、ＰおよびＰｂの重量の量の合計は：
（％Ｓ）＋（％Ｓｂ）＋（％Ｐ）＋（％Ｐｂ）＜０．０２５％
であることを特徴とする請求項３ないし６の何れか１項に記載のフラックス。
【請求項８】
請求項１に記載のサブマージアーク溶接方法における使用のための溶接ワイヤであって、前記ワイヤの総重量に関して表された：
−  ０．０５ないし０．１５％の炭素（Ｃ）と；
−  ０．４ないし１．３％のマンガン（Ｍｎ）と；
−  ０．０７ないし０．２０％の珪素（Ｓｉ）と；
−  ２ないし２．８％のクロム（Ｃｒ）と；
−  ０．５ないし１．２％のモリブデン（Ｍｏ）と；
−  ０．０１ないし０．２％のニッケル（Ｎｉ）と；
−  ０．００１ないし０．０１％の硫黄（Ｓ）と；
−  ０．００１ないし０．０１２％のリン（Ｐ）と；
−  １ないし２０ｐｐｍのアンチモン（Ｓｂ）と；
−  ０．０１ないし３ｐｐｍの鉛（Ｐｂ）と；
−  ０．００５ないし３ｐｐｍのビスマス（Ｂｉ）と；
−  ０．１０ないし０．３５％のバナジウム（Ｖ）と；
−  １ないし１００ｐｐｍの錫（Ｓｎ）と；
−  １ないし１００ｐｐｍの砒素（Ａｓ）と；
−  残部の鉄（Ｆｅ）と
を有する溶接ワイヤ。
【請求項９】
０．００４ないし０．０３５％のニオブ（Ｎｂ）、１ないし１００ｐｐｍの錫（Ｓｎ）、および／または１ないし１００ｐｐｍの砒素（Ａｓ）をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の溶接ワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
本発明はＣｒＭｏＶ鋼のサブマージアーク溶接用の、再加熱割れ（ＲＣ）を防ぐまたは最小にすることを可能にする溶接フラックスに、ならびにさらには溶接ワイヤに、このワイヤおよびこのフラックスを使用するサブマージアーク溶接プロセスに、ならびに前記ワイヤを溶融させおよび１つ以上のＣｒＭｏＶ鋼被加工物を溶接することによって得られる溶接金属組成物（すなわち溶接継手）に関する。
【０００２】
ＣｒＭｏＶ鋼とも呼ばれる元素Ｃｒ、ＭｏおよびＶを含有する低合金鋼、すなわち３．５重量％未満の前記合金元素を含有する鋼は、石油製品の精製においておよび石油化学の分野において使用されるリアクタまたはタンクの製造に特に役立つ。
【０００３】
このような低合金鋼の典型的な冶金学的組成、すなわちこれら鋼を構成する母材の組成を以下の表１に挙げる。
【表１】
0006140925.tif 000002
【０００４】
これら鋼は慣習的には、溶接フラックスと、電気アークによって溶融し、それにより所望される溶接継手を形成するように溶加材を供給するワイヤとを使用するサブマージアーク溶接（以下「ＳＡ溶接」と呼ぶ）プロセスを行うことによって溶接される。
【０００５】
溶融されるべきＣｒＭｏＶ鋼被加工物はシートでもよいし、プレートでもよいし、鍛造品でもよいしまたはパイプでもよい。
【０００６】
全ての場合において、このようなＣｒＭｏＶ鋼被加工物のＳＡ溶接の間、再加熱割れの現象，これはこのようにして溶接される構造の一体性に有害である，を防ぐかまたはこれを少なくとも最小にすることが必要である。
【０００７】
実際、ＳＡ溶接によって溶接されるこのようなＣｒＭｏＶ鋼から少なくとも部分的に作られる溶接構造、たとえばリアクタなどの製造中、１回以上の溶接後応力除去中間熱処理が６２０℃ないし６９０℃の間、典型的には約６５０ないし６８０℃の間で、構造全体の最終的な熱処理の前に行われる。
【０００８】
しかし、この応力除去中間熱処理の間に、再加熱割れの影響が生じることがあり、および粒間割れが溶接継手中に、好ましくは６５０ないし６８０℃の間での応力除去処理自体の間か、または温度がこの温度範囲内に入ったときに生じることがある。
【０００９】
これら粒間割れは溶接金属中にかまたは母材の熱影響部（ＨＡＺ）中に現れるであろう。実際、この再加熱割れの影響は３つの要因、すなわち溶接を原因とする残留応力の存在、粒子の炭化物析出硬化、および元素の偏析による粒界の脆化の組み合わせに由来しており、支配的な要因は粒界脆化のものである。
【００１０】
この再加熱割れは、割れの生じた溶接構造に対して補修作業を行うことを必要とするため、工業的観点から非常に問題を含むものである−割れが適時に見つけられずに補修されなかった場合にはそれは溶接構造の破断さえもたらすことがある。
【００１１】
この問題が知られていたにも拘らず、元素Ｃｒ、ＭｏおよびＶを含有する低合金鋼から完全にまたは部分的に構成されているまたは形成されている１つ以上の被加工物の溶接後応力除去中間熱処理によって引き起こされるこの再加熱割れの影響を防ぐまたは最小にするのに真に有効な解決策は未だに提案されていない。
【００１２】
さらに、文書ＦＲ−Ａ−２７４０７１５が知られており、これは元素Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、ＮおよびＦｅとＰ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｓ、Ｓｎ、Ａｓ、ＳｂおよびＯタイプの不純物とを含有する高強度Ｃｒ−Ｍｏ鋼のサブマージアーク溶接のために溶着させられるワイヤおよび金属を教示している。他の元素または不純物の加熱割れに対してありうる影響は上記文献には述べられていない。
【００１３】
さらに、文献ＦＲ−Ａ−２０７４２７８は鋼のサブマージアーク溶接プロセスであって、溶着金属の靭性および得られる溶接ビードの形状を向上させることを可能にするプロセスを開示している。これを為すために、上述の文献は元素Ｆｅ、ＳｉおよびＭｎを含有し制御された粒径を有する金属粉末および、ＭｇＯと、炭酸塩または蓚酸塩と、スラグ生成剤とから形成される非金属粉末から形成され、および所定の塩基度を有するフラックスを使用することを勧めている。元素のまたは存在しうる不純物の再加熱割れに対しての影響は上記文献には論じられなかった。
【００１４】
したがって、解決すべき１つの問題はその結果、ＳＡ溶接プロセスによって溶接されるＣｒＭｏＶ鋼の再加熱割れを如何にして防ぐかまたは少なくとも最小にすることができるかということにある。
【００１５】
本発明による１つの解決策はＣｒＭｏＶ鋼のサブマージアーク溶接を目的とする溶接ワイヤおよびフラックスの処方と、および前記ワイヤおよびフラックスを用いて前記ＳＡ溶接プロセスを実施することによって特に得られ、優れた再加熱割れ耐性を呈する溶接金属組成物とに基づいている。
【００１６】
第１態様によると、本発明は凝集溶接フラックスであって、フラックスの重量％で表された：
−  ０．１ないし０．６％の炭素（Ｃ）と；
−  ０．３ないし３％のマンガン（Ｍｎ）と；
−  ０．００６％未満の硫黄（Ｓ）と；
−  ０．０１５％未満の鉛（Ｐｂ）と；
−  ０．０２５％未満のリン（Ｐ）と；
−  ０．１ないし０．８％のチタン（Ｔｉ）と；
−  ０．０２％未満のアンチモン（Ｓｂ）と；
を（％Ｓ）＋（％Ｓｂ）＋（％Ｐ）＋（％Ｐｂ）＜０．０４０％で有し、
ここで（％Ｓ）、（％Ｓｂ）、（％Ｐ）および（％Ｐｂ）は前記フラックス中の元素Ｓ、Ｓｂ、ＰおよびＰｄのそれぞれの重量の量（重量％で表される）であるフラックスに関する。
【００１７】
用語「凝集フラックス」はフラックスが無機物質、たとえば酸化アルミニウムまたは酸化珪素と、場合によっては粉末状の金属化合物とから主に構成されており、水性無機珪酸塩、たとえば珪酸ナトリウムをベースにしたバインダ（もしくは複数種のバインダ）が添加されている粒子または小粒体から形成されていることを意味すると理解される。これら添加物質および場合によっては粉状金属化合物はフラックスの組成の大部分を形成している。存在する添加化合物および物質は互いにおよび上記元素と凝集してフラックス粒子を形成している。
【００１８】
なお、フラックス中に存在する炭素および硫黄の両方は赤外吸収法で分析でき、マンガンおよびリンはＸＲＦ（蛍光Ｘ線分析）で分析できならびに鉛、チタンおよびアンチモンはＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合プラズマ原子発光分光法）でおよび／またはＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分光法）で分析できる。
【００１９】
場合に応じて、本発明のフラックスは以下の特徴のうち１つ以上を有してもよい：
−  フラックスは：０．２ないし０．５％の炭素（Ｃ）；０．５ないし２％のマンガン（Ｍｎ）；０．００４％未満の硫黄（Ｓ）；０．０００５ないし０．０１％の鉛（Ｐｂ）；０．００５ないし０．０１５％のリン（Ｐ）；０．３ないし０．６％のチタン（Ｔｉ）；０．００１ないし０．０１％アンチモン（Ｓｂ）を有する；
−  好ましくは（％Ｓ）＋（％Ｓｂ）＋（％Ｐ）＋（％Ｐｂ）＜０．０２５％である。
【００２０】
これら４種の元素（Ｐ、Ｓ、Ｓｂ、Ｐｂ）の各々についての別個の限界閾値に対し、それらの複合効果についての追加の制約が加えられなければならない。特に、それらの合計についての許容限界閾値を上回ると、これら元素の全体の濃度は再加熱割れに対して有害な結果を及ぼすであろう。
【００２１】
−  炭素は１種以上の金属炭酸塩または炭化物、たとえば炭酸カルシウムまたは炭化鉄の形態にある；
−  フラックスは２ないし１０％の珪素（Ｓｉ）、好ましくは４ないし８％のＳｉを有する。Ｓｉは単純酸化物の形態（ＳｉＯ2）および／または混合酸化物の形態（珪灰石、パラ珪灰石または珪酸塩）および／または金属合金の形態で供給されうる；
−  それは１０ないし３０％のマグネシウム、好ましくは１５ないし２５％のマグネシウムを有する；
−  それは５ないし１５％のアルミニウム、好ましくは７ないし１２％のアルミニウムを有する；
−  マグネシウムおよびアルミニウムは単純酸化物、すなわちそれぞれＭｇＯおよびＡｌ2Ｏ3の形態にある；
−  それは２０ないし４０％のアルカリ土類金属フッ化物、好ましくは１種以上のカルシウム（Ｃａ）フッ化物、たとえばＣａＦ2、および／または１ないし２％の水性珪酸塩の形態にあるアルカリ金属、たとえば珪酸ナトリウムをさらに含む；
−  それは少なくとも１種のカルシウムフッ化物、特にはＣａＦ2を有する。
【００２２】
なお、アルミニウム、珪素およびマグネシウムの含有量はＸＲＦで測定できおよびアルカリ金属はＩＣＰ−ＡＥＳまたはＩＣＰ−ＭＳで測定できる。
【００２３】
第２態様によると、本発明は溶接ワイヤであって、ワイヤの総重量に関して表された：
−  ０．０５ないし０．１５％の炭素（Ｃ）、好ましくは０．０７ないし０．１３％の
Ｃと；
−  ０．４ないし１．３％のマンガン（Ｍｎ）；好ましくは０．４５ないし１．２％の
Ｍｎと；
−  ０．０７ないし０．２０％の珪素（Ｓｉ）、好ましくは０．０９ないし０．１８％
のＳｉと；
−  ２ないし２．８％のクロム（Ｃｒ）、好ましくは２．２ないし２．６％のＣｒと；
−０．５ないし１．２％のモリブデン（Ｍｏ）、好ましくは０．７ないし１．１％のＭ
ｏと；
−  ０．０１ないし０．２％のニッケル（Ｎｉ）、好ましくは０．０１ないし０．１５
％のＮｉと；
−  ０．００１ないし０．０１％の硫黄（Ｓ）、好ましくは０．００１ないし０．００
８％のＳと；
−  ０．００１ないし０．０１２％のリン（Ｐ）、好ましくは０．００３ないし０．０
１０％のＰと；
−  １ないし２０ｐｐｍのアンチモン（Ｓｂ）、好ましくは１ないし１５ｐｐｍの間に
あるＳｂと；
−  ０．０１ないし３ｐｐｍの鉛（Ｐｂ）、好ましくは０．０１ないし２ｐｐｍの間に
あるＰｂと；
−  ０．０１ないし３ｐｐｍのビスマス（Ｂｉ）、好ましくは０．０１ないし２ｐｐｍ
の間にあるＢｉと；
−  ０．１０ないし０．３５％のバナジウム（Ｖ）、好ましくは０．１５ないし０．０
３％のＶと；
−  残部の鉄（Ｆｅ）と
を有する溶接ワイヤに関する。
【００２４】
この場合、炭素および硫黄は赤外吸収法で分析できおよび他の元素はＩＣＰ−ＡＥＳおよび／またはＩＣＰ−ＭＳで分析できる。
【００２５】
場合に応じて、本発明のワイヤは以下の特徴のうちの１つ以上を有してもよい：
−  ０．００４ないし０．０３５％のニオブ（Ｎｂ）、好ましく０．００５ないし０．０３％のＮｂ。
【００２６】
−  １ないし１００ｐｐｍの錫（Ｓｎ）、好ましくは１ないし８０ｐｐｍのＳｎ。
【００２７】
−  １ないし１００ｐｐｍの砒素（Ａｓ）、好ましくは１ないし８０ｐｐｍのＡｓ。
【００２８】
これらの元素はＩＣＰ−ＡＥＳおよび／またはＩＣＰ−ＭＳで分析できる。
【００２９】
第３態様によると、本発明は１つ以上のＣｒＭｏＶ鋼被加工物のサブマージアーク（ＳＡ）溶接方法であって、消耗ワイヤおよびフラックスが溶接継手を前記少なくとも１つのＣｒＭｏＶ、鋼被加工物上で得るのに使用され、ワイヤが本発明による溶接ワイヤでありおよび／またはフラックスが本発明によるフラックスであることを特徴とする溶接方法に関する。
【００３０】
場合に応じて、本発明の溶接方法は以下の特徴のうち１つ以上を有してもよい：
−  被加工物は、元素Ｍｏ、ＣｒおよびＶの合計を３重量％未満の総量で有するＣｒＭｏＶ鋼から作られている；
−  被加工物は、２ないし２．５％のＣｒと、０．９ないし１．１％のＭｏと、０．２５ないし０．３５％のＶと、鉄とを有するＣｒＭｏＶ鋼から作られている；
−  溶接継手は一般には１０回より多くの溶接パス、典型的には２０ないし２００回の間にある溶接パスによるマルチパス溶接によって得られる。
【００３１】
第４態様によると、本発明は本発明による溶接方法によって得ることができる溶接継手、すなわちワイヤを溶融させることによって得られる溶着金属であって、継手の重量によって表された：
−  ０．０７ないし０．１３％の炭素（Ｃ）と；
−  ０．５５ないし１％のマンガン（Ｍｎ）と；
−  ０．０９ないし０．１８％の珪素（Ｓｉ）と；
−  ２．２ないし２．６％のクロム（Ｃｒ）と；
−  ０．７ないし１．１％のモリブデン（Ｍｏ）と；
−  １０ないし１００ｐｐｍの硫黄（Ｓ）と；
−  ３０ないし１００ｐｐｍのリン（Ｐ）と；
−  １ないし２０ｐｐｍのアンチモン（Ｓｂ）と；
−  ０．０１ないし３ｐｐｍの鉛（Ｐｂ）と；
−  ０．０１ないし３ｐｐｍのビスマス（Ｂｉ）と；
−  ０．１５ないし０．３％のバナジウム（Ｖ）と；
−  １ないし１００ｐｐｍの錫（Ｓｎ）と；
−  １ないし１００ｐｐｍの砒素（Ａｓ）と；
−  残部の鉄（Ｆｅ）と
を有しおよび継手の重量に関してｐｐｍで表された元素Ｐ、Ｓ、Ａｓ、Ｓｎ、Ｓｂ、ＰｂおよびＢｉのそれぞれの重量の量が：ＲＣ指数＜２５、好ましくはＲＣ指数＜２０であるものであり、ここでＲＣ指数＝０．０５×（Ｐ）＋０．０１×（Ｓ）＋０．０１×（Ａｓ）＋０．１８×（Ｓｎ）＋０．０１×（Ｓｂ）＋５×（Ｐｂ）＋２×（Ｂｉ）であることを特徴とする溶接継手に関する。
【００３２】
実際には、この指数，ＲＣ指数，は再加熱割れに対して有害な影響を及ぼす様々な残部化学元素の複合効果を評価するのに役立つ。
【００３３】
溶着金属の化学分析は継手の軸上で、すなわちＣｉＭｏＶ鋼に由来する（すなわち母材に由来する）金属によるあらゆる希釈を避けて行われる。
【００３４】
炭素、酸素、および硫黄は赤外吸収法で分析でき、窒素はカサロメトリーで分析でき、マンガン、珪素、クロム、モリブデン、バナジウム、ニッケルおよびニオブはＯＥＳ（発光分光分析）で分析できならびに他の元素はＩＣＰ−ＡＥＳおよび／またはＩＣＰ−ＭＳで分析できる。
【００３５】
さらに、継手は以下の元素の１種以上をさらに含有してもよい：
−  ０．００２ないし０．０１％のチタン（Ｔｉ）；
−  ０．０１５ないし０．０４％の酸素（Ｏ）；
−  ０．００３ないし０．０１５%の窒素（Ｎ）；
−  ０．００５ないし０．０３％のニオブ（Ｎｂ）；および
−  ０．０１ないし０．２％のニッケル（Ｎｉ）。
【００３６】
第５態様によると、本発明は２ないし２．５％のＣｒと、０．９ないし１．１％のＭｏと、０．２５ないし０．３５％のＶと、鉄とを有するＣｒＭｏＶ鋼被加工物であって、本発明による少なくとも１つの溶接継手を有することを特徴とする被加工物に関する。
【００３７】
好ましくは、被加工物は、パイプ、プレートまたは鍛造物である。
【００３８】
溶接継手中に存在する様々な金属元素の再加熱割れ耐性に対する影響を論じた以下の説明によって本発明はより十分に理解されるであろう。
【００３９】
炭素（Ｃ）
炭素は室温および高温での引張特性および靭性特性を確保するために添加される。継手中、すなわち溶着金属中のＣの含有量が高過ぎると、マルテンサイトタイプの硬い構造および／または構造を硬くする過剰量の炭化物析出物が生じ、低過ぎる靭性をもたらす。反対に、低過ぎるＣ含有量は不十分な引張機械強度をもたらす。それゆえに、継手においては、約０．０７ないし０．１３％の間、好ましくは０．０７５ないし０．０１２％の間にある炭素（Ｃ）の重量の量を順守することが必要である。
【００４０】
珪素（Ｓｉ）
珪素は溶接金属中で脱酸素剤として働く。それゆえにそれは酸素（Ｏ）含有量を制御するのに十分な量で存在していなければならない。Ｓｉ含有量が高過ぎると、再熱割れ耐性などの靭性特性が低下する。したがって、継ぎ手中のＳｉの量を０．０７ないし０．２０重量％、好ましくは０．０９ないし０．１８重量％の範囲内に制限することが必要である。
【００４１】
マンガン（Ｍｎ）
Ｍｎは溶接金属の焼入れ性に対して強い影響を及ぼしおよび、その結果、溶接金属の機械的特性を確保するのに非常に重量な元素である。一方、Ｍｎの量が大きすぎると最終的な熱処理の間に脆化をもたらすことがある。Ｍｎの重量の量は０．５５ないし１．３％の間、好ましくは０．６０ないし１．２％の間になければならない。
【００４２】
クロム（Ｃｒ）およびモリブデン（Ｍｏ）
元素ＣｒおよびＭｏは高温耐力ＣｒＭｏＶ鋼の主たる合金元素である。元素ＣｒおよびＭｏは鋼の炭素（Ｃ）と化合して炭化物を形成し、この鋼に、およびそれゆえにさらには溶接金属に、高温機械的強度特性を与える。Ｃｒ含有量が低過ぎるおよび／またはＭｏ含有量が低過ぎると高温耐力が低くなる。溶接金属中のＣｒまたはＭｏの過剰量は溶接金属の靭性特性の低下を引き起こす。したがって継手中のＣｒの量が２．２ないし２．６重量％の間にあること、およびＭｏの量が０．７ないし１．１重量％の間にあることを確実にするため、より好ましくは２．３ないし２．５重量％のＣｒおよび／または少なくとも０．８重量％のＭｏを確保するための方策をとらなければならない。
【００４３】
バナジウム（Ｖ）
高温耐力ＣｒＭｏＶ鋼において、Ｖを添加することの目的は、粒子中に析出する非常に微細な炭化バナジウムを形成することにある。これら析出物は金属が優れた高温機械的強度特性を有することを確実にするのに役立つ。低過ぎるＶ含有量は溶接金属の高温での特性の低下をもたらす。したがって０．１５ないし０．３重量％の間にあるバナジウム含有量が選択される。
【００４４】
ニオブ（Ｎｂ）
Ｖと同様に、Ｎｂは溶接金属の高温耐力を高める効果を有する。しかし、高すぎるＮｂ含有量は靭性特性の低下をもたらす。したがって溶着金属中の０．００５ないし０．０３重量％のニオブの割合を順守することが必要である。
【００４５】
チタン（Ｔｉ）
少量のＴｉの溶接金属への添加は靭性特性を高める。しかし、過剰量のＴｉは同一の靭性特性の低下をもたらす。したがって、溶着金属中の０．００２ないし０．０１０重量％のチタンの割合を順守することが必要である。
【００４６】
ニッケル（Ｎｉ）
ニッケルの添加は靭性レベルを低下させる効果を有する。この理由のため、Ｎｉレベルは０．２重量％未満、好ましくは０．１５重量％以下でなければならない。
【００４７】
酸素（Ｏ）
酸素は溶接金属中に酸化物の形態で存在する。これら酸化物の作用は、少量で存在する場合においては、主たるオーステナイト粒子中の微細な微視的構造の核形成を促進することにある。この作用は優れた靭性特性を達せするのに都合がいい。しかし、過剰量の酸素は溶接金属の特性を低下させる。それゆえに溶接金属において、すなわち継手において、約１５０ないし４００ｐｐｍの間、好ましくは１８０ないし３５０ｐｐｍの間の酸素含有量を有することが望ましい。
【００４８】
窒素（Ｎ）
溶接金属中に含有される窒素は溶接中にワイヤによって供給されるかまたは周囲空気によって供給されうる。過剰量の窒素は熱処理中にＶ、ＮｂまたはＴｉの窒化物析出物の形成をもたらし、これは溶接金属の機械的特性を低下させるであろう。Ｎ含有量は好ましくは１５０ｐｐｍ未満および有利には１２０ｐｐｍ未満である。
【００４９】
他の元素：Ｐ、Ｓ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ａｓ、ＰｂおよびＢｉ
元素Ｐ、Ｓ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ａｓ、ＰｂおよびＢｉはワイヤ、フラックスまたはこれらの両方に由来するであろう残部元素である。溶接金属において、これら元素は粒界に偏析してそれらを脆化させる。
【００５０】
以下の例に示すように、過剰量のこれら元素は高い再加熱割れ発生率をもたらす：特に、鉛の負の影響は溶着金属中に過剰量のそれが存在している場合に特に著しい。
【００５１】
本発明の背景において、これら他の元素の溶接継手における存在はそれゆえに、溶加材料、すなわちワイヤおよび／またはフラックス中のそれらの存在を以下の表２に挙げた値に制限することによって制限されなければならない。
【表２】
0006140925.tif 000003
【００５２】
好ましくは、溶着金属中のＳｎ含有量は６０ｐｐｍ未満でありおよびさらにより好ましくは４０ｐｐｍ未満である。同様に、溶着金属中のＳｂ含有量は好ましくは１５ｐｐｍ未満であり、Ａｓ含有量は８０ｐｐｍ未満であり、Ｐｂ含有量は２ｐｐｍ未満か、または１ｐｐｍ未満であり、またはＢｉ含有量は２ｐｐｍ未満かまたは１ｐｐｍ未満である。さらには、Ｓ含有量は好ましくは８０ｐｐｍ未満でありまたはＰ含有量は８０ｐｐｍ未満である。
【００５３】
有利には、再加熱割れのリスクをさらに最小にするため、上述のパラメータＲＣ指数によって表される溶着金属中に存在する（あらゆる希釈を避ける）元素の重量の量（ｐｐｍ）の合計を、２０未満、好ましくは１６以下、および／または２以上とすることが特に勧められる。
【００５４】
実例
以下に挙げる試験の目的は、ＳＡ溶接プロセスが本発明による冶金学的組成物を有する溶接継手、特には制御された量の残部元素Ｐ、Ｓ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ａｓ、ＰｂおよびＢｉを有する継手を得るのを可能にするフラックスおよびワイヤを使用してＣｒＭｏＶ鋼被加工物に対して行われる場合、継手の高い再加熱割れ抵抗が達成されることを証明することにある。
【００５５】
ここで試験された試料の再加熱割れ感度は高温、すなわち６５０℃で行われる低速引張試験によって評価された。
【００５６】
試料のくびれが低いほど、再加熱割れに対するＣｒＭｏＶ鋼の感度が高くおよび継手がより脆くなる。３０％を超えるくびれ率は製造中に優れた再加熱割れ抵抗を示す。
【００５７】
低速引張試験は、溶着金属からあらゆる希釈を避けて、たとえば溶接継手の中心から機械加工された試料に対して行われた。言い換えると、測定は冶金学的組成がもっぱら溶接ワイヤおよびフラックスの溶融の結果得られたものである溶接継手のある一部に対して行われおよびそれゆえにＣｒＭｏＶ鋼被加工物の母材によるあらゆる希釈を避けた。
【００５８】
溶接金属が溶着されるＣｒＭｏＶ鋼被加工物は以下の表３に挙げる組成を有していた。
【表３】
0006140925.tif 000004
【００５９】
ＳＡ溶接において使用された２種類のフラックス（フラックス１および２）は以下の表４に挙げる組成を有していた。
【表４】
0006140925.tif 000005
【００６０】
さらに、試験された４種類のワイヤ（ワイヤ１ないしワイヤ４）は以下の表５に挙げた組成を有しており、それらにおける元素の割合は、別段述べない限り、ワイヤの重量％、すなわちワイヤの重量ｐｐｍで表している。
【表５】
0006140925.tif 000006
【００６１】
あらゆる希釈を避けた溶着金属の試料が以下のＳＡ溶接パラメータを適用することによって得られた：
−  ３．２ｍｍの径を有し、組成が表５に示されているワイヤ（ワイヤ１ないし４）を、表４のフラックスＦ１およびＦ２と関連付けて用いたＳＡ溶接；
−  １８０℃ないし２００℃の間での予熱。
【００６２】
−  ３０ないし５０回の溶接パス；
−  溶接パスの合間での母材の温度：２００ないし２３０℃；
−  ５０ｃｍ／分の溶接速度の場合に約１．９ｋＪ／ｍｍに等しい溶接エネルギー；
−  Ｓｔａｒｍａｔｉｃ  １００３  ＡＣ／ＤＣ  Ａｉｒ  ｌｉｑｕｉｄｅ溶接電流源によって供給される、３１Ｖで５１０ＡのＡＣ電流。
【００６３】
円筒形の引張試料は溶着金属において、すなわち各ワイヤ（ワイヤ１ないしワイヤ４）について得られた溶接継手において長軸方向に機械加工された。試料の全長は１１ｃｍであり、偏狭部の径は８ｍｍでありおよび偏狭部の長さは１８ｍｍであった。
【００６４】
各引張試験は試料を６５０℃で３０分間にわたって維持したあと６５０℃で行われた。引張速度は０．０１ｍｍ／秒であった。その後各資料のくびれが測定された。
【００６５】
試験された試料の組成（各元素の重量％での）および得られたくびれ結果を以下の表６に挙げる。
【表６】
0006140925.tif 000007
【００６６】
理解されるように、試験Ｅ１ないしＥ３のみがくびれ強度の観点で満足のいく結果を与えた。
【００６７】
Ｓ、Ｓｂ、ＰおよびＰｂの割合がフラックスＦ２のものよりも低いフラックスＦ１が、それがワイヤ３に関連付けられる場合に特に、より優れた結果を与えたことも気付かれるであろう。
【００６８】
さらに、指数ＲＣ指数およびくびれ強度の間の相間は、溶着金属中のこの指数ＲＣＩが２５より大きい場合（試験４、５および６）に、くびれ率が３０％未満に落ちて、それにより不十分な再加熱割れ抵抗を有する溶接継手をもたらすので、特にはっきりとしている。
【００６９】
追加の試験を、Ｓｎ、ＢｉまたはＡｓ不純物の含有量が本発明の限界値を超える、本発明の外側にあるワイヤを用いて行った。フラックスＦ１と関連付けられる場合、これらワイヤは２５より大きなＲＣ指数およびその結果３０％より高いくびれ率を有する溶接金属をもたらした。これらの試験はＲＣ指数を構成する全ての化学元素の溶接金属における存在が制限されなければならないことを確証させる。
【００７０】
言い換えると、十分に優れた再加熱割れ抵抗を保証するには、上述の元素を本発明に従う推奨割合で含有するワイヤ／フラックスの対が使用されることを確実にするだけでなく、得られる継手のＲＣ指数が２５未満、好ましくは２０未満であることを確実にすることもそれゆえに必要である。
【００７１】
これは、試験Ｅ５およびＥ６によって証明されたように、フラックスおよびワイヤが互いとは独立して上述の推奨規格を満たしていても、ワイヤ／フラックスを下手に組み合わせると継手の高過ぎるＲＣ指数が生じおよびそれにより再加熱割れに関して不十分な溶接継手が得られるからである。
【００７２】
それゆえに、本発明によるワイヤおよびフラックスを選択することと、次にそれらを、溶着金属中、すなわち溶接継手中の有害な残部元素、特には元素Ｓｂ、Ｐｂ、Ｐ、Ｓだけでなく、より低い程度でＳｎ、ＡｓおよびＢｉの存在を徹底的に制限して関連付けることとが必要である。
【００７３】
言い換えると、これら有害な元素の存在はそれゆえに最初から、すなわち、これら有害な元素はフラックスおよびワイヤによって供給されるので、溶接継手を得るためのフラックスおよびワイヤを選択するときから制御されなければならない。