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カテゴリー：日本 - 処理操作，運輸 ( 世界での技術分布を見る )
溶接ソリッドワイヤおよび溶接金属
この技術は既に特許として登録されております
出願人 株式会社神戸製鋼所
発明者 岡崎 喜臣 、名古 秀徳 、佐藤 統宣 、山上 雅史 その他の情報をみる
技術分野（ 分野番号表示ON ）※整理標準化データをもとに当社作成
アーク溶接一般
ア－ク溶接法
ガスシ－ルドア－ク溶接
ＭＩＧ溶接
鉄系被加工材
高張力鋼
低温用鋼
使用流体
不活性ガス
Ａｒ
ＣＯ２
数値情報
ワイヤ組成
その他
溶接材料およびその製造
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概要 ※この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります
背景
周知のごとく、９％Ｎｉ鋼は－１９６℃程度の極低温下で使用される 高張力鋼であり、高い 耐力と卓越した 低温靭性を有する。このため、極低温用鋼としてＬＮＧや 液体窒素、 液体酸素の等の 貯蔵タンクあるいはその 関連機器等に広く用いられている。このような９％Ｎｉ鋼の優れた極 低温靭性を活用するためには、９％Ｎｉ鋼同士を溶接して形成される溶接継手の 溶接金属（ 溶接部）においても、当然ながら、この 母材と同程度の極 低温靭性などの特性が要求される。
こうした背景から、９％Ｎｉ鋼同士の溶接技術についてもこれまで種々の検討が加えられている。例えば、極低温用の９％Ｎｉ鋼 母材と同じあるいは 母材に類似した成分の溶接ワイヤ（所謂共金系溶接ワイヤ）を用いてこれを溶接すれば、 極低温特性の優れた溶接継手が得られるものと考えられる。しかし、ＭＩＧなどのＴＩＧよりも高効率な 溶接法では、安定した 低温靭性は確保できず、このような 低温靭性に難があることから、ＭＩＧよりも効率が低いＴＩＧ溶接に限定され、施工の 作業能率が著しく低くなる。このため、共金系ワイヤの適用例はほとんどない。
図１に９％Ｎｉ鋼板同士の 突合せ溶接継手例（溶接試験例）を示す。ＴＩＧにしてもＭＩＧにしても、９％Ｎｉ鋼板２ａ、２ｂ同士の溶接継手１ａにおける 溶接金属３を、大 入熱により、溶着パス（１）～（１３）を多層盛りに、順次形成していく過程は同じではある。
このうち、ＴＩＧでは、溶着量を比較的小さくしてビードを薄くするため、後続するビード、例えばビード（１３）によって、前のビード、例えばビード（１２）が完全に逆変態される。これによって、前記各 溶着層の比較的粗大な 原質部（凝固組織）が微細な 再熱組織（ 再熱処理組織）となっている。即ち、上層部溶接時の 熱サイクルによって適度の熱処理効果が得られるため、下層 部組織の微細化が図れ、下層部の 低温靭性が高められる。
これに対して、高効率なＭＩＧ 溶接法では、溶着量が比較的大きいために、必然的に、前記 再熱組織と、 再熱されない 原質部（凝固組織）が板厚方向に交互に位置することなる。このため、継手１における 溶接金属３としても、ＭＩＧ溶接によるものの方が、ＴＩＧ溶接によるものよりも、安定した 低温靭性の確保が難しい。
このため、従来から、９％Ｎｉ鋼の高効率なＭＩＧ溶接による溶接施工に際しては、主に、Ｎｉ量が６０％程度と高いＮｉ基合金（所謂 インコネル）の溶接ワイヤが多く使用されてきた。しかし、このようなＮｉ基合金溶接ワイヤを用いた溶接継手は、－１９６℃でも溶接ままで優れた靭性を示すものの、 引張強さ、特に０．２％ 耐力は９％Ｎｉ鋼 母材に比べて極めて低い。この結果 高張力鋼として９％Ｎｉ鋼を使用するにも拘わらず、溶接継手の強度が低いために、 設計応力もこれに応じて下げざるを得ず、溶接継手の強度を確保するためには、溶接構造物全体の板厚を増大させなければならない不利を生じる。
従って、前記Ｎｉ基合金溶接ワイヤを使用する限り、９％Ｎｉ鋼の高い強度が十分には活かされず、溶接構造物の板厚増加、重量の増加、高価なＮｉ基合金溶接ワイヤの消費量増大という二重 三重の負荷や負担を余儀なくされている。しかも、前記Ｎｉ基合金溶接ワイヤによる溶接では、どうしても、Ｎｉに伴う 高温割れの問題がつきまとう他、 母材である９％Ｎｉ鋼とは、その成分組成が大きく異なるために、溶接時の互いの熱膨張係数差による、 熱疲労発生の問題なども出てくる。
以上のような溶接施工上の制約から、９％Ｎｉ鋼自体は極低温用鋼としての前記卓越した性能を具備しているにも拘わらず、従来からその 適用範囲が著しく制限されているのが実情である。
このため、前記Ｎｉ基合金溶接ワイヤに代えて、前記９％Ｎｉ鋼 母材と同じあるいは 母材に類似した成分の共金系溶接ワイヤを用いた溶接技術ついて、従来より溶接継手部の 極低温特性を高めるための研究も実施されている。
例えば、特許文献１では、前記９％Ｎｉ鋼の共金系溶接ワイヤの 化学成分組成において、ニッケル、マンガン、 硼素、酸素などの含有量を適正範囲に調整、制限することによりこれを改善する方法が開示されている。しかし、この方法ではJIS-Z-3111に準じた シャルピー衝撃試験による溶接継手部の 低温靭性改善結果が報告されているものの、全体の 吸収エネルギーのみでこれを評価している。即ち、亀裂発 生強度からの取組みはなされていない。
特許文献２では、前記９％Ｎｉ鋼の共金系溶接ワイヤによる溶接 施工法を工夫して溶接継手部の 低温靭性を改善する方法が提案されている。すなわち、多層盛り溶接した後に、最終層の 溶接ビード表面を１５０℃以下まで冷却し、次いで前記最終層の 溶接ビード表面を不活性ガスでシールドしつつ、 非消耗電極からのアークで再 溶融させる方法が開示されている。この方法は、前記上層部溶接時の 熱サイクルによる熱処理効果が期待できない 開先中央部の最終層を、再 溶融させることによって熱処理を加えて 低温靭性を向上させようとするものである。しかし、この方法は溶接施工において工数が増えるという問題とともに、あくまで溶接継手部における最終 溶接層のみの部分的な 低温靭性の改善に止まる。従って、溶接継手の特性を支配する 溶接金属全体の 低温靭性向上に対しては自ずと限界を有する問題がある。
特許文献３では、前記９％Ｎｉ鋼の共金系溶接ワイヤによる、 炭化物形態の制御と、 溶接部の熱処理を短時間化して、 低温靭性を改善する技術が提案されている。このとき、その添加の理由は記載が無く不明であるが、実施例においてＲＥＭを０．０４２％以上添加した共金系溶接ワイヤが使用されている。この技術においても、前記特許文献２と同様、溶接後の熱処理が必要とされるため工数の増加、ひいてはコストの増加を招く。またワイヤ成分に関する検討が不十分である。そして、やはり前記した耐亀裂発 生強度から要求される 低温靭性は認識されていない。
このような従来の前記９％Ｎｉ鋼の共金系溶接ワイヤによる 低温靭性改善は、共通して、現実の亀裂発生を反映した耐亀裂発 生強度という亀裂発生からの 解明の観点が無い。従って、通常の 低温靭性評価のための シャルピー衝撃試験やＣＯＤ試験による 吸収エネルギーの評価においては、基準を満たす十分な 低温靭性が得られているものの、実際の構造物としての 低温靭性を精緻に評価されていなかった。
これに対して、この耐亀裂発 生強度の観点からの、 低温靭性の評価法自体の開発を手始めとして、前記９％Ｎｉ鋼の共金系溶接ワイヤによる、 低温靭性改善技術が、特許文献４、５などで提案され始めている。
これら特許文献４、５に開示されている通り、実際に、前記ＬＮＧや 液体窒素、 液体酸素の等の 貯蔵タンクあるいはその 関連機器等の溶接構造物に外力（荷重）が付加された際には、まず亀裂が発生し、その後に亀裂が 伝播する。このような現実の亀裂発生を反映した、耐亀裂発 生強度から要求される 低温靭性の評価のためには、前記外力付加時における亀裂発生の開始から終了までの靭性を測定することが必要不可欠となる。
これが可能な極 低温靭性の試験方法として、荷重－変位曲線により、 シャルピー衝撃試験時の亀裂発生と伝播過程との分離が可能な、 計装化 シャルピー衝撃試験法がある。この測定法では、外力付加時における亀裂発生時の靭性値（ 吸収エネルギー）Ｅｉと、亀裂発生開始から終了までの亀裂 伝播の際の靭性値（ 吸収エネルギー）Ｅｐ、そして耐亀裂発 生強度（ 最大荷重）を測定することができる。これらＥｉとＥｐとの合計の靭性値Ｅｔ（Ｅｉ＋Ｅｐ）と前記耐亀裂発 生強度とによって、現実の溶接構造物の大型脆性 破壊強度に即した、より精緻な極 低温靭性の評価が可能となる。
このような観点に基づき、特許文献４では、特にＣｒ（クロム）を添加して極 低温靭性を向上させる。より具体的には、ＴＩＧ溶接による多層盛り溶接に際しては、 開先の 溶接金属（ 溶接部）中央部の下層部は、その前に溶接された上層部の溶接時の 熱サイクルによって熱処理効果を受ける。この時、 溶接金属（ 溶接部）中央部の下層部において、溶接後に ベイナイトや マルテンサイト組織となった初期組織が、前記熱処理効果を受けて、 オーステナイトに逆変態すれば、 溶接金属の組織は細かくなりやすい。Ｎｉ－Ｍｎを含有する前記９％Ｎｉ鋼の成分系において、Ｃｒは、フェライト／ オーステナイトの 変態温度を低下させる優れた作用がある。特許文献４では、Ｃｒを共金系ワイヤに特定量含有させることで、このＣｒの 特異な性質を活用し、前記 溶接金属組織を微細化することができ、溶接継手部の耐亀裂発 生強度を高めている。
また、特許文献５では、同様に、特にＲＥＭ（ レム、 希土類元素類）を添加して極 低温靭性を向上させる。通常、酸化物は 低温靭性を著しく損なうため、前記９％Ｎｉ鋼同士の継手の 溶接金属中に多数の大きい酸化物を形成することは好ましくない。しかし、前記 溶接金属中に含まれる微量の酸素と反応して生成する酸化物が十分に微細であれば、こうした酸化物は破壊起点として作用せず、むしろ溶接凝固過程や凝固後の 結晶粒成長を抑制する ピン止め粒子として、良い方向に機能する。このため、微細酸化物は 溶接金属全体の低温での強度や靭性を高めるのに有効に作用する。
特許文献５では、このような効果を持つ元素としてＲＥＭが最適であることを確認し、ＲＥＭを共金系溶接ワイヤに特定量含有させることで、 溶接金属中に微細なＲＥＭの酸化物を適量分散させる。このＲＥＭの酸化物は、他の金属元素の酸化物、例えばＡｌと比較すると、溶融 鉄合金との濡れ性がよい性質を持っている。このため、ＲＥＭの酸化物が、 溶接金属中の液相中に生成しても、互いに凝集しづらく、それ以上の大きな酸化物には成長しない。それゆえ、ＲＥＭの酸化物は、微細なままで存在することが可能で、前記溶接凝固過程や凝固後の 結晶粒成長を抑制する ピン止め粒子として機能する。したがって、 溶接金属全体の低温での強度や靭性を高めるのに有効に作用する。ここで、ＲＥＭとは 希土類元素（Rare Earth Metal）のことであり、 周期律表のＬａからＬｕまでの元素を総称するものである。
一方、ＲＥＭを共金系溶接ワイヤに特定量含有させる技術としては、特許文献６のような提案もなされている。この特許文献６の技術は、ＲＥＭとＣａを複合添加し、更に添加するＲＥＭ量とＣａ量の比を一定の範囲内に制御することで、純Ａｒガス中でのアーク安定化を図ろうとする技術である。
概要
高効率なＭＩＧ 溶接法による９％Ｎｉ鋼同士の溶接において、溶接継手の良好なビード形状と高い極 低温靭性とを両方達成する共金系溶接ソリッドワイヤおよびその 溶接金属を提供する。 ９％Ｎｉ鋼 母材の共金系溶接ソリッドワイヤに、一定割合のＲＥＭとＯとを含有させて、溶接継手１ａの極 低温靭性を阻害しない範囲での微量だが、 溶接金属３中にＲＥＭの微細酸化物を形成でき、かつ良好なビード形状に制御し得る程度の酸素を供給するとともに、Ａｌ、Ｔｉをともに規制し、更に、ＭＩＧ 溶接法における シールドガスを、 炭酸ガスを含まないか微量しか含まないアルゴンガスとして、溶接継手１ａの良好なビード形状と高い極 低温靭性とを両方達成する。
目的
以上説明したように、ＭＩＧ溶接方法による９％Ｎｉ鋼同士の溶接継手形成の実用化のためには、ある程度の酸素を必要とする前記良好なビード形状制御と、酸素を規制する必要がある前記継手の極低温靭性向上制御とが大きな課題である
効果
このためか、前記特許文献４、５でも、共金系溶接ワイヤを用いた９％Ｎｉ鋼同士の溶接法は、ＭＩＧ溶接法でも可能である
目次
要約・請求項
詳細
※以下の情報は 公開 日時点（ 2011年03月24日 ）のものです。
要約・請求項
課題
高効率なＭＩＧ溶接法による９％Ｎｉ鋼同士の溶接において、溶接継手の良好なビード形状と高い極低温靭性とを両方達成する共金系溶接ソリッドワイヤおよびその溶接金属を提供する。
解決手段
９％Ｎｉ鋼母材の共金系溶接ソリッドワイヤに、一定割合のＲＥＭとＯとを含有させて、溶接継手１ａの極低温靭性を阻害しない範囲での微量だが、溶接金属３中にＲＥＭの微細酸化物を形成でき、かつ良好なビード形状に制御し得る程度の酸素を供給するとともに、Ａｌ、Ｔｉをともに規制し、更に、ＭＩＧ溶接法におけるシールドガスを、炭酸ガスを含まないか微量しか含まないアルゴンガスとして、溶接継手１ａの良好なビード形状と高い極低温靭性とを両方達成する。
請求項1
質量％で、Ｃ：０．１０％以下（０％を含まない）、Ｓｉ：０．１５％以下（０％を含まない）、Ｍｎ：０．１％～０．８％、Ｎｉ：８．０～１５．０％、ＲＥＭ：０．００５～０．０４０％、Ｏ：０．００２０～０．０１５０％を各々含み、かつ前記ＲＥＭとＯとの質量比［ＲＥＭ］／［Ｏ］が２．５～４．２の範囲であり、更に、Ａｌ：０．０３％以下（０％を含む）、Ｔｉ：０．０３％以下（０％を含む）に各々規制され、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる溶接ソリッドワイヤ。
請求項2
前記溶接ソリッドワイヤの前記ＲＥＭとＯとの質量比［ＲＥＭ］／［Ｏ］が３．１～４．２の範囲である請求項１に記載の溶接ソリッドワイヤ。
請求項3
前記溶接ソリッドワイヤが、純アルゴンガスか、 炭酸ガスを２％未満（０％を含まない）含むアルゴンガスかを シールドガスとして使用した、９％Ｎｉ鋼のＭＩＧ溶接に使用されるものである請求項１または２に記載の溶接ソリッドワイヤ。
請求項4
９％Ｎｉ鋼同士の溶接継手における 溶接金属であって、質量％で、Ｃ：０．１０％以下（０％を含まない）、Ｓｉ：０．１５％以下（０％を含まない）、Ｍｎ：０．１％～０．８％、Ｎｉ：８．０～１５．０％、ＲＥＭ：０．００５～０．０４０％、Ｏ：０．０１５０％以下（０％を含まない）を各々含み、更に、Ａｌ：０．０３％以下（０％を含む）、Ｔｉ：０．０３％以下（０％を含む）に各々規制され、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、この 溶接金属の断面組織を１０００倍のＳＥＭで観察した際の、最大径が０．１μｍ以上、１μｍ未満の範囲の酸化物の平均個数が、観察視野１ｍｍ２当たり、１×１０３ ～５．０×１０３ 個であることを特徴とする極 低温靭性に優れた高強度 溶接金属。
請求項5
前記 溶接金属が前記９％Ｎｉ鋼同士を溶接ソリッドワイヤと シールドガスとを用いた ガスシールドアーク溶接して形成されたものであり、前記溶接ソリッドワイヤが、質量％で、Ｃ：０．１０％以下（０％を含まない）、Ｓｉ：０．１５％以下（０％を含まない）、Ｍｎ：０．１％～０．８％、Ｎｉ：８．０～１５．０％、ＲＥＭ：０．００５～０．０４０％、Ｏ：０．００２０～０．０１５０％を各々含み、かつ前記ＲＥＭとＯとの質量比［ＲＥＭ］／［Ｏ］が２．５～４．２の範囲であり、更に、Ａｌ：０．０３％以下（０％を含む）、Ｔｉ：０．０３％以下（０％を含む）に各々規制され、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるものであり、前記 シールドガスが、純アルゴンガスか、または 炭酸ガスを２％未満（０％を含まない）含むアルゴンガスである、請求項４に記載の極 低温靭性に優れた高強度 溶接金属。
詳細
この技術を保有する法人
株式会社神戸製鋼所
実績のある分野
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鋼の加工熱処理
連続鋳造
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牽制数 34140 件
本社所在地 兵庫県
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出願人 株式会社神戸製鋼...
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出願人 新日鐵住金株式会...
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新組織で犯罪対策強化 「英国版ＦＢＩ」が発足
2013.10.8 00:21
英政府は７日、多様化する組織犯罪に対応するため国家犯罪対策庁（ＮＣＡ）を発足させた。麻薬取引やサイバー犯罪、国際的詐欺などの対策を強化するのが目的。英メディアでは「英国版ＦＢＩ」とも呼ばれている。
「重大組織犯罪局（ＳＯＣＡ）」をはじめ既存の関係機関を統合した。前身のＳＯＣＡは２００６年に発足したものの、十分な捜査を行わず国民の期待に応えていないとして批判が高まっていた。
ＮＣＡは４千人以上の職員を抱える。英メディアによると、海外の約４０カ国に１００人以上の職員を置くという。米連邦捜査局（ＦＢＩ）とは異なり、テロ対策の活動は含まれない。
正規の職員以外にも民間の人材の知識やスキルを積極的に活用していく構え。ボランティアで協力する専門家の採用が既に始まっているという。