CN117177833A - 埋弧焊接头 - Google Patents

Abstract

本发明提供具有以300kJ/cm以上的线能量进行埋弧焊而得到的焊接金属的焊接接头。一种埋弧焊接头，其中，焊接金属为特定的成分组成，具有特定的屈服强度、拉伸强度、0℃的试验温度下的V型缺口夏比冲击试验的吸收能，并且，下述式(1)所表示的Ceq为0.65～1.00的范围，下述式(2)所表示的α为6.0以下的范围。Ceq＝[C]+0.17[Mn]+0.04[Si]+0.025[Ni]+0.2[Cr]+0.25[Mo]…(1)α＝30[C]+0.7[Mn]+[Ni]‑([Si]+0.5[Cr]+1.5[Mo])…(2)在此，式(1)、式(2)中的[元素]为上述焊接金属中的该元素的含量(质量％)。

Description

埋弧焊接头

技术领域

本发明涉及埋弧焊接头，特别是涉及具有将建筑结构物中使用的780MPa级的高张力钢进行在焊接线能量为300kJ/cm以上的条件下使用的埋弧焊而得到的焊接金属的埋弧焊接头。

背景技术

近年来，由于建筑结构物的大型化、大跨度化，用于钢架的钢板具有高强度化的倾向。以往，作为箱形柱的外板，主要是至590MPa级钢的强度等级，最近，开始使用780MPa级钢。箱形柱的外板的接合一般应用埋弧焊，焊接金属的强度也要求与母材强度同等的强度特性。

作为能够确保焊接金属强度为780MPa以上的埋弧焊用焊接材料，例如，在专利文献1中公开了埋弧焊用实芯焊丝。其中记载了，通过规定焊丝总质量中的C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、P、S，并且将([Mn]+[Ni])/([Cr]+[Mo])调整为1.4～4.0，能够使焊接金属的低温韧性和耐氢脆敏感性大幅提高。

另外，在专利文献2中公开了一种780MPa级高张力钢的埋弧焊方法。其中记载了，通过优化烧成型焊剂中的合金元素量和焊剂的粒度，能够得到没有焊渣混入的良好的焊缝形状，并且通过还限定组合实芯焊丝的化学成分，能够得到拉伸强度为780MPa以上的高强度且良好的低温韧性的焊接金属。

另外，在专利文献3中公开了一种双面单层用埋弧焊用焊丝。其中记载了，在母材稀释大的双面单层的埋弧焊中，通过限定焊丝组成，确保焊接金属的强度和韧性，进而，通过将焊丝的拉伸强度限定为1200N/mm²以下，能够确保焊丝送给性。

此外，在专利文献4中公开了一种具有耐低温开裂性优良的焊接金属的高强度焊接钢管，其中，从内表面和外表面各进行两侧一层的埋弧焊而制造的焊接钢管的母材和焊接金属的拉伸强度均为800MPa以上。其中记载了，通过规定由Mo、Ni、Mn、C的含量计算出的CS值，成为耐低温开裂性优良的焊接金属。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-110241号公报

专利文献2：日本特开2015-120175号公报

专利文献3：日本特开2004-337863号公报

专利文献4：日本特开2008-240096号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，专利文献1～专利文献4中应用的焊接线能量均为50kJ/cm以下。在外板使用590MPa级以下的钢材的箱形柱的制作中，从施工效率的观点出发，通常应用焊接线能量(以下，也简称为“线能量”)超过300kJ/cm的埋弧焊。但是，在使用专利文献1～专利文献4中公开的焊接材料以300kJ/cm以上的线能量应用的情况下，存在焊接金属的强度不足、或者韧性不足、或者产生高温裂纹的问题。需要说明的是，此处所谓的所需的焊接金属的强度是指依据JIS Z 3111的规定制作的焊接金属的常温的屈服强度(0.2％屈服强度)为630MPa以上、且其拉伸强度为780MPa以上。另外，所需的焊接金属的韧性是指依据JIS Z 3128的规定制作的焊接接头的焊接金属在0℃的试验温度下的V型缺口夏比冲击试验的吸收能vE0为47J以上。

本发明的目的在于，解决上述问题，提供具有以300kJ/cm以上的线能量进行埋弧焊而得到的焊接金属的埋弧焊接头。

用于解决问题的方法

本发明人为了解决上述问题反复进行了深入研究，结果发现，为了确保强度和韧性，含有2.5质量％以上的能够在不使韧性降低的情况下提高强度的Ni、并且将后述的式(1)所表示的Ceq调整为0.65～1.00是有效的。此外发现，为了防止高温裂纹，将后述的式(2)所表示的α调整为6.0以下即可。

本发明是基于上述见解进一步加以研究而完成的。

本发明的主旨如下所述。

[1]一种埋弧焊接头，其是具有将焊接用焊丝和焊剂组合并进行焊接线能量为300kJ/cm以上的埋弧焊而得到的焊接金属的埋弧焊接头，其中，上述焊接金属的化学组成以质量％计含有C：0.05～0.15％、Si：0.2～0.9％、Mn：0.5～1.3％、P：0.015％以下、S：0.015％以下、Cr：0.10～0.45％、Mo：0.5～2.0％、Ni：2.5～6.0％、O：0.040％以下、N：0.012％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成，并且，下述式(1)所表示的Ceq为0.65～1.00的范围，下述式(2)所表示的α为6.0以下的范围，焊接金属在拉伸试验中的屈服强度为630MPa以上，并且，拉伸强度为780MPa以上且上述焊接金属在0℃的试验温度下的V型缺口夏比冲击试验的吸收能vE0为47J以上。

Ceq＝[C]+0.17[Mn]+0.04[Si]+0.025[Ni]+0.2[Cr]+0.25[Mo]…(1)

α＝30[C]+0.7[Mn]+[Ni]-([Si]+0.5[Cr]+1.5[Mo])…(2)

在此，式(1)、式(2)中的[元素]为上述焊接金属中的该元素的含量(质量％)。

[2]根据[1]所述的埋弧焊接头，其中，在上述焊接金属的化学组成的基础上，以质量％计还含有选自Cu：0.8％以下、Al：0.20％以下和Ti：0.20％以下中的一种或两种以上。

[3]根据[1]或[2]所述的埋弧焊接头，其中，在上述焊接金属的化学组成的基础上，以质量％计还含有选自Nb：0.10％以下、V：0.10％以下、Ca：0.010％以下、B：0.010％以下和REM：0.020％以下中的一种或两种以上。

发明效果

根据本发明，在应用线能量为300kJ/cm以上的大线能量埋弧焊的情况下，对于焊接接头的焊接金属，能够确保630MPa以上的屈服强度(0.2％屈服强度)和780MPa以上的拉伸强度以及0℃下的V型缺口夏比冲击吸收能为47J以上的韧性，并且能够防止高温裂纹，在产业上发挥显著的效果。

具体实施方式

本发明是一种埋弧焊接头，其具有进行线能量为300kJ/cm以上的大线能量的埋弧焊而得到的焊接金属。本发明的焊接接头为如下所述的埋弧焊接头，其中，焊接金属的化学组成以质量％计含有C：0.05～0.15％、Si：0.2～0.9％、Mn：0.5～1.3％、P：0.015％以下、S：0.015％以下、Cr：0.10～0.45％、Mo：0.5～2.0％、Ni：2.5～6.0％、O：0.040％以下、N：0.012％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成，并且，下述式(1)所表示的Ceq为0.65～1.00的范围，下述式(2)所表示的α为6.0以下的范围，焊接金属在拉伸试验中的屈服强度(0.2％屈服强度)为630MPa以上，并且，拉伸强度为780MPa以上且上述焊接金属在0℃的试验温度下的V型缺口夏比冲击试验的吸收能vE0为47J以上。

Ceq＝[C]+0.17[Mn]+0.04[Si]+0.025[Ni]+0.2[Cr]+0.25[Mo]…(1)

α＝30[C]+0.7[Mn]+[Ni]-([Si]+0.5[Cr]+1.5[Mo])…(2)

在此，式(1)、式(2)中的[元素]为上述焊接金属中的该元素的含量。

[埋弧焊]

埋弧焊(也称为“SAW”)是指向预先散布在母材(在本发明中，例如为高强度钢材)上的粉粒状的焊剂中连续地供给电极焊丝，在该电极焊丝的前端与母材之间产生电弧而连续地进行焊接的焊接法。该埋弧焊具有如下优点：通过应用大电流来提高焊丝的熔敷速度，由此能够高效地进行焊接。

[焊接金属的化学组成]

接着，对焊接金属的化学组成的限定理由进行说明。需要说明的是，以下，“化学组成”中的“％”是指“质量％”。

[C：0.05～0.15％]

C(碳)是使焊接金属的强度提高的元素，其影响度也大。焊接金属中的C含量小于0.05％时，强度不足。因此，C含量设定为0.05％以上。C含量优选设定为0.06％以上。另一方面，C含量超过0.15％时，强度变得过高，韧性劣化。因此，C含量设定为0.15％以下。C含量优选为0.14％以下。C含量更优选为0.12％以下。

[Si：0.2～0.9％]

Si在焊接金属中作为脱氧元素发挥作用，通过减少固溶O(氧)量，有助于提高焊接金属的韧性。另外，还具有通过降低相变温度而提高强度的效果。因此，Si含量设定为0.2％以上。Si含量优选为0.3％以上。Si含量更优选为0.4％以上。另一方面，Si含量超过0.9％时，淬透性过剩，韧性降低。因此，Si含量设定为0.9％以下。优选Si含量为0.8％以下。Si含量更优选为0.7％以下。Si含量进一步优选为0.6％以下。

[Mn：0.5～1.3％]

Mn是提高淬透性的元素，为了确保强度，需要含有0.5％以上。因此，Mn含量设定为0.5％以上。Mn含量优选为0.6％以上。Mn含量更优选为0.7％以上。另一方面，Mn是容易凝固偏析的元素，超过1.3％时，由于凝固偏析而诱发高温裂纹。因此，Mn含量设定为1.3％以下。Mn含量优选为1.2％以下。Mn含量更优选为1.1％以下。Mn含量进一步优选为1.0％以下。

[P：0.015％以下]

P是在晶界偏析、诱发高温裂纹的元素，在本发明中，优选尽可能地减少，但如果为0.015％以下则可以允许。因此，P含量设定为0.015％以下。P含量优选为0.012％以下。需要说明的是，过度的减少导致精炼成本的高涨。因此，P含量优选调整为0.003％以上。P含量更优选为0.004％以上。

[S：0.015％以下]

S是在晶界偏析、诱发高温裂纹的元素，在本发明中，优选尽可能地减少，但如果为0.015％以下则可以允许。因此，S含量设定为0.015％以下。S含量优选为0.010％以下。S含量更优选为0.008％以下。S含量进一步优选为0.007％以下。需要说明的是，过度的减少导致精炼成本的高涨。因此，S含量优选调整为0.002％以上。S含量更优选为0.003％以上。S含量进一步优选为0.004％以上。

[Cr：0.10～0.45％]

Cr是对于强度提高有效的元素，需要含有0.10％以上。因此，Cr含量设定为0.10％以上。Cr含量优选为0.15％以上。Cr含量更优选为0.18％以上。Cr含量进一步优选为0.22％以上。Cr含量最优选为0.30％以上。另一方面，含有超过0.45％时，碳化物析出，成为断裂的产生起点，焊接金属的韧性劣化。因此，Cr含量设定为0.45％以下。Cr含量优选为0.40％以下。Cr含量更优选为0.38％以下。Cr含量进一步优选为0.36％以下。

[Mo：0.5～2.0％]

Mo是对于强度提高有效的元素，进而是促进δ铁素体的形成的元素。因此，需要含有0.5％以上。因此，Mo含量设定为0.5％以上。Mo含量优选为0.8％以上。Mo含量更优选为0.9％以上。Mo含量进一步优选为1.0％以上。另一方面，含有超过2.0％时，碳化物析出，成为断裂的产生起点，因此韧性降低。因此，Mo含量设定为2.0％以下。Mo含量优选为1.8％以下。Mo含量更优选为1.6％以下。Mo含量进一步优选为1.4％以下。

[Ni：2.5～6.0％]

Ni是不使韧性降低而高强度化的有效元素，在本发明中，需要含有2.5％以上。小于2.5％时，韧性不足。因此，Ni含量设定为2.5％以上。Ni含量优选为2.8％以上。Ni含量更优选为大于3.0％。Ni含量进一步优选为3.2％以上。另一方面，Ni是容易凝固偏析的元素，因此，含有超过6.0％时，凝固偏析变大，诱发高温裂纹。因此，Ni含量设定为6.0％以下。Ni含量优选为5.8％以下。Ni含量更优选为5.5％以下。Ni含量进一步优选为5.0％以下。

[O：0.040％以下]

O(氧)是不可避免地混入到焊接金属中的元素，在焊接金属中形成氧化物。该氧化物成为断裂的产生起点，因此，O优选减少，但如果为0.040％以下则可以允许。因此，O含量设定为0.040％以下。O含量优选为0.030％以下。O含量更优选为0.025％以下。另一方面，对于下限，没有特别限定，出于防止过量的脱氧元素添加引起的韧性降低的目的，优选设定为0.010％以上。

[N：0.012％以下]

N是不可避免地混入到焊接金属中的元素，是使韧性降低的元素，这样的效果在N含量超过0.012％时显著，因此，N含量设定为0.012％以下。N含量优选为0.011％以下。N含量更优选为0.010％以下。N含量进一步优选为0.008％以下。另一方面，N具有通过固溶强化而使强度提高的效果，这样的效果在含有0.002％以上时变得显著，因此，N含量优选为0.002％以上。N含量更优选为0.003％以上。

[任选组成]

上述成分是本发明的焊接金属中的基本组成，在本发明中，在上述基本组成的基础上，还可以根据需要含有选自Cu：0.8％以下、Al：0.20％以下和Ti：0.20％以下中的一种或两种以上作为选择组成，进而，还可以根据需要含有选自Nb：0.10％以下、V：0.10％以下、Ca：0.010％以下、B：0.010％以下和REM：0.020％以下中的一种或两种以上作为选择组成。

[Cu：0.8％以下]

Cu是在焊接金属中微细析出、通过析出强化而使强度提高的元素，但含有超过0.8％时，在1100℃附近的温度范围表现出红热脆性，诱发焊缝表面裂纹。因此，在含有Cu的情况下，Cu含量设定为0.8％以下。Cu含量优选为0.7％以下。Cu含量更优选为0.6％以下。另一方面，上述通过析出强化而使强度提高的效果在0.1％以上时变得显著，因此，在含有Cu的情况下，Cu含量优选为0.1％以上。Cu含量更优选为0.2％以上。

[Al：0.20％以下]

Al是在焊接金属中作为脱氧元素发挥作用、通过减少固溶O量而有助于提高焊接金属的韧性的元素，但含有超过0.20％时，含Al氧化物粗大化，成为断裂的产生起点，因此韧性劣化。因此，在含有Al的情况下，Al含量设定为0.20％以下。Al含量优选为0.18％以下。另一方面，为了得到上述有助于提高焊接金属的韧性的效果，在含有Al的情况下，Al优选含有0.01％以上。Al含量更优选为0.02％以上。Al含量进一步优选为0.03％以上。

[Ti：0.20％以下]

Ti是在焊接金属中作为脱氧元素发挥作用、通过减少固溶O量而有助于提高焊接金属的韧性、并且形成TiN而减少固溶N量的元素，但含有超过0.20％时，由于固溶Ti的增加而延展性降低，韧性降低。因此，在含有Ti的情况下，Ti含量设定为0.20％以下。Ti含量优选为0.19％以下。Ti含量更优选为0.17％以下。另一方面，为了得到上述有助于提高焊接金属的韧性、减少固溶N量的效果，在含有Ti的情况下，Ti优选含有0.01％以上。Ti含量更优选为0.10％以上。

[Nb：0.10％以下]

Nb是提高淬透性、有助于提高焊接金属的强度的元素，但含有超过0.10％时，形成碳化物，成为断裂的产生起点，因此韧性降低。因此，在含有Nb的情况下，Nb含量设定为0.10％以下。Nb含量优选为0.08％以下。Nb含量更优选为0.05％以下。另一方面，为了得到上述提高淬透性、有助于提高焊接金属的强度的效果，在含有Nb的情况下，优选含有0.01％以上的Nb。更优选为0.02％以上。

[V：0.10％以下]

V是碳化物形成元素，是使微细的碳化物在晶粒内析出而有助于提高焊接金属的强度的元素，但含有超过0.10％时，过量的碳化物成为断裂的产生起点，因此韧性降低。因此，在含有V的情况下，V含量设定为0.10％以下。V含量优选为0.08％以下。V含量更优选为0.05％以下。另一方面，为了得到上述有助于提高焊接金属的强度的效果，在含有V的情况下，V优选含有0.01％以上。更优选为0.02％以上。

[Ca：0.010％以下]

Ca是通过在熔融金属中与S结合而形成高熔点的硫化物CaS从而抑制高温裂纹的元素，但含有超过0.010％时，在原奥氏体晶界偏析，使晶界脆化，因此韧性降低。因此，在含有Ca的情况下，Ca含量设定为0.010％以下。Ca含量优选为0.008％以下。另一方面，上述抑制高温裂纹的效果通过含有0.001％以上而变得显著。因此，在含有Ca的情况下，Ca含量优选设定为0.001％以上。Ca含量更优选为0.005％以上。

[B：0.010％以下]

B是提高淬透性、有助于提高焊接金属的强度的元素，但含有超过0.010％时，淬透性过剩，形成马氏体组织，因此韧性降低。因此，在含有B的情况下，B含量设定为0.010％以下。B含量优选为0.008％以下。另一方面，为了得到上述有助于提高焊接金属的强度的效果，在含有B的情况下，B优选含有0.001％以上。因此，B含量更优选为0.002％以上。

[REM：0.020％以下]

REM为Sc、Y、La、Ce等稀土元素，是通过在熔融金属中与S结合而形成高熔点的硫化物从而抑制高温裂纹的元素。但是，含有超过0.020％时，在原奥氏体晶界偏析，使晶界脆化，因此韧性降低。因此，在含有REM的情况下，REM含量设定为0.020％以下。REM含量优选为0.018％以下。另一方面，为了得到上述抑制高温裂纹的效果，通过含有0.002％以上的REM，变得显著。因此，在含有REM的情况下，REM含量优选设定为0.002％以上。REM含量更优选为0.003％以上。REM含量进一步优选为0.005％以上。

[余量组成]

上述化学组成以外的余量由Fe和不可避免的杂质构成。需要说明的是，作为不可避免的杂质，可以例示H、Mg、Zn、Re、Co、Sb、Bi，只要合计为0.0100％以下就可以允许。另外，只要满足上述基本组成和选择组成，也可以含有它们以外的元素，这样的实施方式也包含在本发明的技术范围内。

[Ceq：0.65～1.00]

本发明中，下述式(1)所表示的Ceq处于0.65～1.00的范围很重要。

Ceq＝[C]+0.17[Mn]+0.04[Si]+0.025[Ni]+0.2[Cr]+0.25[Mo]…(1)

进而，本发明中，下述式(2)所表示的α处于6.0以下的范围很重要。

α＝30[C]+0.7[Mn]+[Ni]-([Si]+0.5[Cr]+1.5[Mo])…(2)

在此，[元素]为上述焊接金属中的该元素的含量(质量％)。

本发明人为了解决上述问题反复进行了深入研究，结果发现，为了确保强度和韧性，将上述式(1)所表示的Ceq调整为0.65～1.00、进而将上述式(2)所表示的α调整为6.0以下是有效的。以下，对其详细进行说明。

Ceq被称为碳当量，是将钢板中所含的化学组成进行碳(C)换算而得的数值。为了确保适合作为780MPa级钢用的拉伸特性(0.2％屈服强度和拉伸强度)和韧性，Ceq需要设定为0.65～1.00的范围。Ceq小于0.65时，得不到作为目标的拉伸特性。因此，Ceq设定为0.65以上。Ceq优选为0.70以上。Ceq更优选为0.74以上。另一方面，Ceq超过1.00时，拉伸强度变得过高，韧性降低。因此，Ceq设定为1.00以下。Ceq优选为0.95以下。Ceq更优选为0.90以下。

[α：6.0以下]

本发明人对高温裂纹的产生原因进行了调査，结果发现，在以奥氏体单相凝固的情况下，产生了凝固裂纹。在奥氏体单相的凝固中，在显微组织观察中，能够确认到枝晶的形成，特别是Mn、P、S这样的分配系数小的元素、即容易残留于液相的元素向枝晶间的凝固偏析变大。可知，由于这样的凝固偏析，液相残留至低温，在焊接金属的凝固时收缩时，该液相开口。由此认为，为了抑制该凝固偏析，限制Mn、P、S这样的分配系数小的元素、并且在凝固初晶中形成δ铁素体相是有效。即，这是因为，通过在凝固初晶形成δ铁素体，从而在奥氏体的枝晶间形成固相的δ铁素体，因此凝固偏析得到缓和。另外还发现，通过形成δ铁素体，凝固形态复杂化，原奥氏体结晶粒径也变小。推测通过该原奥氏体结晶粒径的细粒化而使晶界面积增大也导致P、S的偏析缓和。因此，为了使凝固初晶为δ铁素体，作为奥氏体稳定化元素的C、Mn、Ni与作为铁素体稳定化元素的Si、Cr、Mo的平衡很重要。为了控制这些元素的含量，提出了式(2)所表示的α，发现将该值调整为6.0以下即可。

α超过6.0时，产生高温裂纹，得不到没有焊接缺陷的健全的接头。因此，α设定为6.0以下。α优选为5.5以下。另一方面，α为6.0以下时，具有α越低则越形成δ铁素体的倾向，因此，没有特别的下限，在后述的实施例中，确认了在2.0以上的范围内没有产生高温裂纹。因此，α优选为2.0以上。

[结晶粒径(平均原奥氏体结晶粒径)]

作为不可避免的杂质而含有的P、S在焊接金属的凝固过程中在奥氏体晶界偏析，使焊接金属的熔点降低，因此诱发高温裂纹。为了减少P、S的偏析、防止高温裂纹，使奥氏体晶粒细粒化、增大晶界面积是有效的。如上所述，发现了如下见解：上述α为6.0以下时，由于δ铁素体的形成而凝固形态复杂化，因此，相对于在奥氏体单相凝固的情况，原奥氏体结晶粒径变小，因此，如果α为6.0以下，则推测P、S的偏析也减少，具有防止高温裂纹的效果。在本发明中，结晶粒径没有特别限定，为了得到上述效果，平均原奥氏体结晶粒径优选为2.0mm以下。平均原奥氏体结晶粒径更优选为1.5mm以下。平均原奥氏体结晶粒径进一步优选为1.0mm以下。此处所谓的平均原奥氏体结晶粒径是指，将焊接金属中央部5×5mm作为测定范围，数出完全落入测定范围的晶粒的数量[nA]和被测定区域的边界线截断的晶粒的数量[nB]，通过下述式(3)计算出平均原奥氏体结晶粒径[G]而得的值。

[G]＝{5×5/([nA]+0.5[nB])}1/2…(3)

[焊接金属的机械特性]

在此，对本发明的焊接接头的优选的机械特性进行说明。

优选具有上述化学组成的焊接金属，即，依据JIS Z 3111的规定制作的焊接金属的常温的屈服强度(0.2％屈服强度)为630MPa以上，并且，其拉伸强度为780MPa以上，而且，依据JIS Z 3128的规定制作的焊接接头的焊接金属在0℃的试验温度下的V型缺口夏比冲击试验的吸收能vE0为47J以上。

[母材]

作为本发明的对象的母材为建筑结构物中使用的780MPa级的高张力钢板或钢材。以下，以钢板为例进行说明。可以列举作为具体的钢板组成(质量％)，含有C：0.06～0.12％、Si：0.4％以下、Mn：1.2～2.1％、P：0.010％以下、S：0.010％以下、Cr：1.6％以下、Mo：0.5％以下、Ni：0.6～1.4％、O：0.005％以下、N：0.005％以下，并且可以含有选自Cu：0.8％以下、Al：0.20％以下、Ti：0.20％以下、Nb：0.10％以下、V：0.10％以下、Ca：0.010％以下、B：0.010％以下和REM：0.020％以下中的一种或两种以上作为适当的任选组成，余量由Fe和不可避免的杂质构成的钢板等。

另外，也可以应用于780MPa级钢板以外的例如590MPa级或980MPa级的钢板等。

需要说明的是，考虑到线能量为300kJ/cm以上，母材(钢板)的板厚优选为30～100mm。

[焊接接头的制造方法]

接着，使用例子对本发明的焊接接头的制造方法进行说明。

首先，作为被焊接材料，准备具有期望板厚的780MPa级钢板。然后，以使所准备的钢板彼此形成规定的坡口形状的方式进行坡口加工。对于所形成的坡口形状，优选在箱形柱的角焊中通常使用的V型坡口或レ型坡口。

接着，使坡口加工后的钢板彼此对接，使用焊接焊丝和焊剂实施线能量为300kJ/cm以上的埋弧焊，形成一层焊接金属并进行焊接接合，制成埋弧焊接头。

作为焊接条件，优选在先行电极的电流值为1200～2100A、电压值为30～40V、并且后行电极的电流值为1000～1800A、电压值为36～45V的条件下进行。另外，优选在焊接速度为12～35cm/分钟、线能量为300～600kJ/cm的条件下进行。

对于所使用的焊接焊丝和焊剂，考虑母材稀释，以焊接金属组成为上述成分的方式进行成分调整。需要说明的是，焊接金属组成为上述成分范围即可，该焊丝或焊接用焊剂的种类没有特别限定。焊接焊丝为实芯焊丝、金属芯焊丝中的任一种都没有问题，另外，关于焊剂，为熔融焊剂、粘结焊剂中的任一种也都没有问题。需要说明的是，作为焊丝，在使用在焊丝的内部内包有焊丝用焊剂的药芯焊丝的情况下，以所使用的钢制外皮、金属粉末和焊丝用焊剂粉末的成分组成的合计值成为作为目标的焊接材料的成分组成的方式进行制造。

[焊接用焊丝的制造方法]

作为焊接用焊丝，对实芯焊丝和金属芯焊丝的制造方法进行说明。

实芯焊丝优选：依次进行如下工序：将具有目标组成的钢水在电炉、真空熔化炉等常用的熔炼炉中熔炼，在规定形状的铸模等中进行铸造的铸造工序；接着，将得到的钢锭加热至规定温度的加热工序；和对加热后的钢锭实施热轧，制成规定形状的钢原材(棒钢)的热轧工序，然后，进行对得到的钢原材(棒钢)实施多次冷轧(冷拉丝加工)和根据需要实施的退火温度为900～1200℃的退火工序而制成期望尺寸的焊丝的冷轧工序。

可以列举作为焊丝的化学组成，含有C：0.03～0.15％、Si：0.2～1.2％、Mn：0.5～1.4％、P：0.025％以下、S：0.010％以下、Cr：0.10～0.55％、Mo：0.5～3.0％、Ni：2.0～9.0％、O：0.080％以下、N：0.020％以下，并且可以含有选自Cu：0.8％以下、Al：0.40％以下、Ti：0.50％以下、Nb：0.20％以下、V：0.20％以下、Ca：0.030％以下、B：0.030％以下和REM：0.050％以下中的一种或两种以上作为适当的任选组成，余量由Fe和不可避免的杂质构成的焊丝等。

另外，关于金属芯焊丝，例如，将具有由0.01％C-0.01％Si-0.30％Mn-0.010％P-0.010％S-余量Fe构成的组成的薄钢板(板厚0.5mm)作为钢制外皮原材，在宽度方向上实施冷弯曲加工，制成U字形状。然后，以成为目标焊丝组成的方式，在所得到的钢制外皮中填充进行了成分调整的合金粉末，进行在冷拉丝加工，制成线径φ3.2mm的焊丝。

制成上述合金粉末的成分组成相对于钢制外皮原材的成分组成具有为了成为作为焊接用焊丝的合计组成而补充的金属成分的合金粉末。

[焊接用焊剂]

作为焊接用焊剂，无需特别限定，通常公知的熔融焊剂或粘结焊剂均可以使用。作为粘结焊剂的化学成分的例子，可以使用含有SiO₂：15％、CaO：15％、MgO：30％、Al₂O₃：25％、CaF₂：10％、CaCO₃：5％等的粉末材料。但是，在本发明中，焊接用焊剂并不限定于此。

实施例

以下，列举本发明的实施例和比较例，对本发明的效果具体地进行说明。需要说明的是，本发明不限于实施例中记载的内容。

钢板使用表1所示组成的板厚50mm的780MPa级钢，设定成坡口角度35°的V型坡口、根面1mm、根部间隙0mm。

在本实施例中，制作金属芯焊丝。钢制外皮使用含有0.01％C-0.01％Si-0.30％Mn-0.010％P-0.010％S、余量由Fe构成的钢板，在该钢制外皮中填充合金粉末，制作线径φ3.2mm且表2所示组成的金属芯焊丝作为焊接用焊丝。

焊剂使用表3所示组成的粘结焊剂。

[表3]

埋弧焊在表4的焊接条件下实施，制作埋弧焊接头。

[表4]

焊接后，从熔敷金属中央部裁取分析用试验片，实施利用湿式分析的元素分析。

另外，裁取焊接金属的宏观截面，进行镜面研磨后，利用光学显微镜观察，判断有无焊接裂纹。在焊接金属部发现裂纹产生的情况下评价为“有”焊接裂纹。在未发现裂纹产生的情况下，评价为“无”焊接裂纹。

另外，将镜面研磨后的宏观截面利用苦味酸饱和水溶液使原奥氏体晶界显现后，利用光学显微镜观察，评价奥氏体结晶粒径。关于奥氏体结晶粒径的计算，将焊接金属中央部5×5mm作为测定范围，数出完全落入测定范围的晶粒的数量[nA]和被测定区域的边界线截断的晶粒的数量[nB]，通过下述式(3)计算出平均原奥氏体结晶粒径[G]。

[G]＝{5×5/([nA]+0.5[nB])}1/2…(3)

另外，从得到的接头的钢板背面20mm的焊接金属中央部依据JIS Z 3111的规定裁取A1号拉伸试验片(平行部直径为12.5mmφ)，实施拉伸试验。

另外，依据JIS Z 3128的规定从接头的钢板背面10mm的焊接金属中央部裁取夏比冲击试验片(V型缺口)，实施冲击试验。在试验温度为0℃下实施。

拉伸试验在室温下各实施三根，将得到的值(0.2％屈服强度、拉伸强度)的平均值作为该焊接金属的拉伸特性。夏比冲击试验也同样地各实施三根，求出0℃的试验温度下的吸收能vE0，将其平均值作为该焊接接头的焊接金属的极低温冲击韧性。

关于本发明的目标值，如上所述，焊接金属的常温的屈服强度(0.2％屈服强度)为630MPa以上，其拉伸强度为780MPa以上，并且，焊接金属在0℃的试验温度下的V型缺口夏比冲击试验的吸收能vE0为47J以上。将得到的结果示于表5中。

本发明例均是未发现裂纹产生、并且常温下的屈服强度(0.2％屈服强度)为630MPa以上、拉伸强度为780MPa以上、在0℃的试验温度下的夏比冲击试验的吸收能vE0为47J以上的高强度和韧性优良的焊接接头。

另一方面，就本发明的范围以外的比较例而言，产生了裂纹、或者焊接金属的强度或冲击韧性不足，未得到目标焊接接头。

Claims (3)

1.一种埋弧焊接头，其是具有将焊接用焊丝和焊剂组合并进行焊接线能量为300kJ/cm以上的埋弧焊而得到的焊接金属的埋弧焊接头，其中，所述焊接金属的化学组成以质量％计含有C：0.05～0.15％、Si：0.2～0.9％、Mn：0.5～1.3％、P：0.015％以下、S：0.015％以下、Cr：0.10～0.45％、Mo：0.5～2.0％、Ni：2.5～6.0％、O：0.040％以下、N：0.012％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成，并且，下述式(1)所表示的Ceq为0.65～1.00的范围，下述式(2)所表示的α为6.0以下的范围，焊接金属在拉伸试验中的屈服强度为630MPa以上，并且，拉伸强度为780MPa以上且所述焊接金属在0℃的试验温度下的V型缺口夏比冲击试验的吸收能vE0为47J以上，

Ceq＝[C]+0.17[Mn]+0.04[Si]+0.025[Ni]+0.2[Cr]+0.25[Mo] … (1)

α＝30[C]+0.7[Mn]+[Ni]-([Si]+0.5[Cr]+1.5[Mo]) … (2)

在此，式(1)、式(2)中的[元素]为所述焊接金属中的该元素的质量％含量。

2.根据权利要求1所述的埋弧焊接头，其中，在所述焊接金属的化学组成的基础上，以质量％计还含有选自Cu：0.8％以下、Al：0.20％以下和Ti：0.20％以下中的一种或两种以上。

3.根据权利要求1或2所述的埋弧焊接头，其中，在所述焊接金属的化学组成的基础上，以质量％计还含有选自Nb：0.10％以下、V：0.10％以下、Ca：0.010％以下、B：0.010％以下和REM：0.020％以下中的一种或两种以上。