船体用圧延鋼板 EH47鋼用溶接材料溶接Q&A 技術情報

技術情報溶接Q&A

F056船体用圧延鋼板 EH47鋼用溶接材料

1. はじめに

近年、中国を中心とする東アジアの経済発展の影響を受け、世界の海上輸送は活況を呈しており、その海上輸送の一翼を担うコンテナ船は、輸送効率向上のため大型化が進んでいます。コンテナ船は、船倉へコンテナを積み込むために上甲板が大きく開口しており、その開口部周囲のハッチコーミングと呼ばれる部位や上甲板には、航行中の波浪等により大きな曲げ荷重がかかるため、高強度で厚手の鋼板が使用されています。従来、その鋼種は降伏点390MPa級（以下、YP40鋼）までしか船級では認められておらず、大型化に伴う部材の強度担保は鋼材の厚手化に頼るしかなく、船体の大型化は大幅な船体重量の増加を招いていました。

このような背景から、新日本製鐵株式会社（以下、新日鉄）殿と三菱重工業株式会社（以下、三菱重工）殿は世界に先駆け、船体用圧延鋼板として、降伏点を従来のYP40鋼から約20%向上させた降伏点460MPa級のEH47鋼を共同開発し、鋼板の薄手化による船体重量の低減を可能にしました。当社は、新日鉄殿と三菱重工殿とともに大入熱溶接法（2電極VEGA溶接法）をはじめとする溶接技術の同鋼材への適用性を検討してきました。

以下に、EH47鋼用溶接材料を紹介します。

2. 2電極VEGA溶接用溶接材料［EG-47T］

船台やドックでのハッチコーミング等の立向姿勢の溶接には、溶接部の溶け込みが安定して得られる当社独自の立向1パス溶接法で大入熱エレクトロガスアーク溶接法である2電極VEGA溶接法が適用されています。従来、YP40鋼の溶接においては、溶接中に発生するスラグ量の調整のためにフラックス入りワイヤEG-3TとソリッドワイヤYM-55Hを組み合せていましたが、EH47鋼用溶接ワイヤの開発では、スラグ発生量を適正化して、両電極とも同じフラックス入りワイヤEG-47Tを使用できるようになりました。さらに、鋼板の化学成分にマッチしたワイヤの合金成分の設計を行い、優れた溶接継手特性を得ることができました。

EG-47Tの溶接金属特性の例
図3 開先形状の一例

表1 EG-47Tを用いた2電極VEGA溶接条件の一例

電極	極性	溶接ワイヤ	ワイヤ径（mm）	電流（A）	電圧（V）	溶接速度（cm/min）	溶接入熱（KJ/cm）
開先表面側	DCEP	EG-47T	1.6	390	43	6.25	306
開先裏面側	DCEN	EG-47T	1.6	370	42	6.25	306

・溶接姿勢:立向上進、供試鋼板:NK船級KE40M（板厚50mm）
・極間距離:15mm、揺動幅:10mm、シールドガス:CO₂

表2 溶接金属の化学成分の一例（mass%）

C	Si	Mn	P	S	Cu	Ni	Mo
0.06	0.28	1.45	0.010	0.011	0.13	1.37	0.12

表3 溶接金属の機械的性質の一例

溶接姿勢	引張試験			衝撃試験
溶接姿勢	0.2% 耐力（MPa）	引張強さ（MPa）	伸び（%）	試験温度（℃）	位置	吸収エネルギー（J）
立向上進	489	634	24	-20	表面	120	117	117	平均118
立向上進	489	634	24	-20	裏面	125	137	134	平均132
NK船級要求値	460 以上	570～720	17 以上	-20	表面および裏面	-	-	-	平均53以上

3. 炭酸ガスアーク溶接用溶接材料［SF-47E、YM-55H］

EH47鋼用の溶接材料としては、他に炭酸ガスアーク溶接用のフラックス入りワイヤSF-47EおよびソリッドワイヤYM-55Hがあります。SF-47Eは、溶接作業性と溶接金属の靭性を両立した、全姿勢溶接が可能なルチール系フラックス入りワイヤです。一方、YM-55Hは下向姿勢で、より高能率な溶接が必要とされる場合に用います。

SF-47EおよびYM-55Hの溶接金属特性の例

表4 SF-47EおよびYM-55Hの諸元

銘柄	種別	フラックスタイプ
SF-47E	シームレスフラックス入りワイヤ	ルチール系
YM-55H	ソリッドワイヤ	-

表5 SF-47EおよびYM-55Hの継手溶接条件の例

溶接ワイヤ	ワイヤ径	溶接姿勢	パス数	電流（A）	電圧（V）	溶接入熱（KJ/cm）
SF-47E	1.2mm	下向	24	280～340	34～41	17～29
SF-47E	1.2mm	立向上進	22	210～230	20～23	18～35
YM-55H	1.2mm	下向	22	220～380	27～40	16～40

供試鋼板:NK船級KE40M（下向:板厚60mm、立向上進:板厚50mm）、シールドガス:CO₂

表6 SF-47EおよびYM-55Hの溶接金属特性の例

溶接ワイヤ	溶接姿勢	引張試験			衝撃試験
		0.2% 耐力（MPa）	引張強さ（MPa）	伸び（%）	位置	-20℃の吸収エネルギー（J）
SF-47E	下向	588	653	27	表面	107	113	105	平均108
						116	115	112	平均114
	立向上進	607	667	25	表面	103	106	112	平均107
					裏面	91	94	95	平均93
YM-55H	下向	568	630	24	表面	168	168	158	平均165
					裏面	143	139	131	平均138
NK船級要求値		460 以上	570～720	17 以上	表面および裏面	-			平均46以上

※ 試験片採取位置は図5および図6参照

4. おわりに

EH47鋼用溶接材料として、2電極VEGA溶接用EG-47T、炭酸ガスアーク溶接用SF-47EおよびYM-55Hを開発しました。EH47鋼とこれら溶接材料は、すでに大型コンテナ船に適用され、今後も船体の大型化とともに適用の増加が期待されます。EH47鋼と当社溶接材料により、溶接部品質および作業能率の向上、さらにはトータルコスト低減の一助になれば幸甚です。