(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼のＴＩＧ溶接に使用されるフラックスであって、
このフラックスは、ＴｉＯ2、Ｃｒ2Ｏ3及びＳｉＯ2をアセトンで溶解して構成され、ＴｉＯ2が５〜１５重量％含有され、かつ、Ｃｒ2Ｏ3／ＳｉＯ2の成分比の値が０．５〜１．２となるよう構成されて、前記ステンレス鋼の溶接しようとする部位の表面に塗布して使用されることを特徴とするステンレス鋼のＴＩＧ溶接用フラックス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステンレス鋼のＴＩＧ溶接を施す際に使用するフラックスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステンレス鋼にＴＩＧ溶接を施す場合、図５に示すように、溶け込み深さは、ある程度、硫黄Ｓの含有量に左右されることが知られている。この図５の横軸はステンレス鋼に含有される硫黄Ｓの含有量（重量％）を示し、縦軸は溶け込みＤを示している。図中、ａの曲線は溶接時の入力電流が１６０Ａ、ｂの曲線は入力電流が１４０Ａのものである。曲線ａ及び曲線ｂに示すように、ステンレス鋼に含有される硫黄Ｓの含有量が８％を超えると、溶け込み深さＤは硫黄Ｓの含有量にかかわらずほぼ一定となるが、含有量が６重量％までは、溶け込み深さＤは硫黄の含有量に比例するように増加している。
【０００３】
従来、ステンレス鋼により形成された固定管にＴＩＧ溶接をする場合、図６に示すＵ字開先又は図７に示すＶ字開先を設けて行っていた。この場合、ステンレス鋼の底面から開先の底部までの長さであるルートフェイスＲＦ、ステンレス鋼に形成された開先底部の対向面間の距離であるルートギャップＲＧ及びステンレス鋼底面と平行をなす開先底部の開先端面からの距離である平行部長さＬを、ステンレス鋼に含まれる硫黄Ｓの含有量に応じて適切に変化させなければ、溶け込み不良、裏波凹み等の不具合が発生する。
【０００４】
一方、溶接の能率を向上するには、開先の表面積を極力小さくすることが必要である為、開先形状をＩ型に形成することも考えられる。しかし、開先をＩ型（図８参照）にして通常のＴＩＧ溶接を行ったのでは、深い溶け込みを確保することが困難である。
【０００５】
溶け込み深さを十分確保する方法に、英国、ＴＷＩの実験報告に示されたフラックスや、米国、ＥＷＩ社のフラックスをステンレス鋼に塗布する方法が有る。しかし、これらの方法にあっては、フラックスにフッ素化合物であるＮａＦが含まれているため、フッ素ガスが発生する恐れが有る。そのため、溶接作業者の装備を重装備にする必要が有り、段取りに時間を要し、トータルの作業時間としては必ずしも短縮されていなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題に対して成されたものであり、ステンレス鋼にＴＩＧ溶接をする際、フッ素ガスを発生させずに溶け込みを深くすることができるステンレス鋼のＴＩＧ溶接用フラックスを提供する。
【０００７】
【課題を解決する手段】
本発明では、ステンレス鋼のＴＩＧ溶接に使用されるフラックスであって、このフラックスは、ＴｉＯ2、Ｃｒ2Ｏ3及びＳｉＯ2をアセトンで溶解して構成され、ＴｉＯ2が５〜１５重量％含有され、かつ、Ｃｒ2Ｏ3／ＳｉＯ2の成分比の値が０．５〜１．２となるよう構成されて、前記ステンレス鋼の溶接しようとする部位の表面に塗布して使用されるステンレス鋼のＴＩＧ溶接用フラックスにより上記課題を解決する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【０００９】
一般に、溶け込み深さは、母材の表面張力、粘性、溶湯温度その他の各因子により決定される。本願発明の発明者の種々の実験により、ステンレス鋼にＴＩＧ溶接をした場合、溶接時に使用されるフラックスに含有されるＳｉＯ2、Ｃｒ2Ｏ3の成分割合及びＴｉＯ2の全体の重量に占める割合が、溶融池の表面張力に影響を及ぼすことが判明した。
【００１０】
フラックス全重量に対し、ＴｉＯ2をその占める割合が５〜１５重量％になるように含有させ、かつ、Ｃｒ2Ｏ3のＳｉＯ2に対する成分割合を０．５〜１．２の範囲に混合したものを混合させたフラックスを、ステンレス鋼の溶接しようとする表面部に塗布してＴＩＧ溶接すると、表面張力を５００〜６００ｄｙｎｅ／ｃｍとすることができる。また、この場合も表面張力は、入熱量にかかわりなく所定の範囲に保つことができる。
【００１１】
これに対し、ＴｉＯ2をその占める割合が５重量％より小さくすると表面張力は大きくなり、１５重量％より大きくしても表面張力が大きくなる。更に、Ｃｒ2Ｏ3のＳｉＯ2に対する成分割合を０．５より小さくすると表面張力は大きくなり、１．２より大きくしても表面張力は大きくなる。
【００１２】
なお、ＴｉＯ2の占める割合は、好ましくは、１５％以内とし、更に好ましくは、１０重量％前後とし、かつ、含有されるＣｒ2Ｏ3のＳｉＯ2に対する割合は、好ましくは、０．７〜１．０、更に好ましくは、０．８〜０．９とするとよい。
【００１３】
【実施例１】
ステンレス鋼に試験用フラックスを塗布し、ＴＩＧ溶接でビードオンプレートテストを行い、溶け込み深さを測定した。テストは、試験用フラックスとして１０重量％のＴｉＯ2と、残部の９０重量％がＣｒ2Ｏ3及びＳｉＯ2で構成されたものを使用し、Ｃｒ2Ｏ3の比率を７０〜３０重量％、ＳｉＯ2の比率を２０〜６０重量％の範囲で変化させて行った。なお、ステンレス鋼は、表１に示す化学成分組成を有するＳＵＳ３０４であり、その板厚が６ｍｍの鋼板のものを使用した。また、ＴｉＯ2、Ｃｒ2Ｏ3及びＳｉＯ2の３種の化合物をアセトンで溶かしてフラックスを形成したものを刷毛で塗布した。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
図１にアーク長を３ｍｍに固定してテストしたときの、入熱量と溶け込み深さとの関係を示す。本図の縦軸は溶け込み深さ（ｍｍ）を、横軸は入熱量（ＫＪ／ｃｍ）を示している。また、本図に示されたデータは、テストを行ったフラックスの中から、Ｃｒ2Ｏ3とＳｉＯ2との含有率が表２に示されたフラックスにつてのものである。
【００１６】
【表２】
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【００１７】
この図から明らかなように、試験用フラックスは、フッ化化合物が含まれたＳＳ７と比較して一部を除いて概ね深い溶け込みを得ている。また、採用した試験用フラックス同士の比較においては、入熱量が同値であれば、溶け込み深さは、Ｃｒ2Ｏ3の比率が４０重量％、ＳｉＯ2の比率が６０重量％に構成されたものが概ね深いことがわかる。
【００１８】
図２（ａ）は、入熱量を１２ＫＪ／ｃｍに固定しときの、溶け込み深さと、Ｃｒ2Ｏ3のＳｉＯ2に対する割合（Ｃｒ2Ｏ3／ＳｉＯ2）との関係を示している。Ｃｒ2Ｏ3のＳｉＯ2に対する割合を変化させたもののうち、Ｃｒ2Ｏ3／ＳｉＯ2の値が、０．１５から２の範囲であれば、フッ化化合物が含まれたＳＳ７と比較して概ね深い溶け込みを得ている。Ｃｒ2Ｏ3／ＳｉＯ2の値が０．７〜１．０で溶け込み深さが深くなり、０．８〜０．９の値のときにピークとなり、そのときの溶け込み深さは約５．６ｍｍである。
【００１９】
一方、図２（ｂ）は、アスペクト比Ｄ／Ｗ（図３参照）と、Ｃｒ2Ｏ3のＳｉＯ2に対する割合、Ｃｒ2Ｏ3／ＳｉＯ2との関係を示している。この図から明らかなように、Ｃｒ2Ｏ3／ＳｉＯ2の値が０．７〜１．０の付近では、アスペクト比は約０．７と極めて良好な値を示している。
【００２０】
【実施例２】
肉厚が５ｍｍのステンレス鋼のパイプ材に図４に示す開先をそれぞれ形成し、パイプ材の開先にＴｉＯ2が１０重量％、残りの９０重量％がＣｒ2Ｏ3とＳｉＯ2とからなるフラックスを、パイプ材の開先に塗布してＴＩＧ溶接したところ、７０°のＶ形開先を形成してＴＩＧ溶接していた従来の場合に比べ、溶接時間が約１／５になった。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のフラックスは、ステンレス鋼にＴＩＧ溶接を施す際、溶け込みを深くすることができ、溶接部の品質を向上させる。また、溶け込みが深くなることで、溶接時間を短縮することもできる。さらに、本発明にかかるフラックスでは、フッ素化合物が含有されていないので、フッ素ガスが発生せず、作業時の装備を軽装にでき、段取り時間をも短縮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のビードオンプレートテストにおける入熱量と溶け込み深さの関係を示す図。
【図２】実施例１のビードオンプレートテストにおけるＣｒ2Ｏ3／ＳｉＯ2に対する溶け込み深さ及びＣｒ2Ｏ3／ＳｉＯ2に対する溶け込み深さと幅とのアスペクト比との関係を示す図。
【図３】ビードオンプレートテストの溶け込み深さＤ及び溶け込み幅Ｗを示す図。
【図４】実施例２におけるステンレス鋼のパイプ材に形成した開先の形状を示す図。
【図５】ステンレス鋼に添加されたＳに対する溶け込み幅及び溶け込み深さの一般的な関係を示す図。
【図６】ステンレス鋼に形成されたＵ字開先を示す図。
【図７】ステンレス鋼に形成されたＶ字開先を示す図。
【図８】ステンレス鋼に形成されたＩ字開先を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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