JP2005279768A - 溶接用フラックス入りワイヤと鋼構造物用溶接継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 ステンレス鋼の耐割れ性や溶接作業性の改善を図ることができまた、溶接金属のマルテンサイト変態温度を下げ引張残留応力を低減または無くすることにより、船舶や橋梁等のような大型構造物の製造に際し、疲労強度の改善、耐割れ性の改善を可能とする。
【解決手段】 ステンレス鋼からなるパイプ状の金属外皮内にフラックス粉が充填された溶接用フラックス入りワイヤにおいて、前記フラックス粉の量がワイヤ重量に対して６．５〜２５質量％であり、前記フラックス粉中の金属粉の量が、ワイヤ重量に対して０．３〜１０質量％であり、かつ、前記フラックス粉と一緒に前記金属外皮内にワイヤ重量に対して３．５〜１５質量％の粉末以外の金属が含有されている溶接用フラックス入りワイヤを用いる。
【選択図】 なし

Description

この出願の発明は溶接用フラックス入りワイヤと鋼構造物用溶接継手に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、ステンレス鋼を含む鋼材の耐割れ性や溶接作業性の改善を図り、溶接金属のマルテンサイト変態温度を下げ引張残留応力を低減または無くすることにより、船舶や橋梁等のような大型構造物の製造に際して、疲労強度の改善、耐割れ性の改善等が可能とされる溶接用フラックス入りワイヤとこれを用いた溶接継手に関するものである。なお、ここで、ステンレスとは、代表的にはJISG4304「熱間圧延ステンレス鋼板及び鋼帯」やJISG4305「冷間圧延ステンレス鋼板及び鋼帯」に代表される鋼種とその亜鋼種を指すが、これら規格に限られることはない。組成で表現するならば、ステンレスとはクロム１０．５質量％以上の鋼材を指し、一般的にはクロム３２質量％以下を指す。

フラックス入りワイヤは、炭素鋼、ステンレス鋼からNi及びNi合金など多種の鋼材に対し幅広く用いられていて、内包するフラックスの作用により、止端部における応力集中を避ける滑らかな溶接ビード形状が得やすい溶接材料である。

ステンレス鋼からなるパイプ状の金属外皮を有するフラックス入りワイヤの場合、通常の溶接に対しては全姿勢溶接においても高能率で良好な作業性を有し、融合不良、アンダーカット、割れなどの欠陥の発生のない溶接金属が得られていることから，広く用いられ、使用量も増加している。しかし一般的にはTIG溶接などに比べると、溶接金属の品質は劣るといわれ、重要構造物へは適用されない場合がある。また鋼種他によってはまれに高温割れが発生することもある。

また、船舶，海洋構造物，ペンストック，橋梁など大型鋼構造物については、大型化とそれに伴う軽量化の目的から使用鋼材の高強度化が求められている。これら構造物に使用される材料としては、Cr，Ni，Mo等の各種合金元素が3.0質量％未満のいわゆる低合金鉄鋼材料が用いられ、これらの材料の引張強度レベルは400〜1000MPaである。

そして、前記高強度化への要望に対応して、低合金鉄鋼材料の中で高強度のものを用いる場合には、高強度鋼の疲労強度は母材については、当該母材の材料強度の増加とともに上昇するが、溶接継手では材料強度が増加しても疲労強度が向上しないことがしられている（たとえば、非特許文献１参照）。

このため、従来、高強度鋼材の溶接継手の疲労強度は低強度鋼のそれと同じであるため、隅肉溶接等により接合した継手を採用する構造物では、高強度鋼材を用いても設計強度を上げることができないという問題があった。溶接継手において疲労強度が向上しない原因としては、引張残留応力の存在と止端部における応力集中が挙げられる。

このような背景において、従来、船舶，海洋構造物，ペンストック，橋梁など大型鋼構造物における溶接継手の疲労強度の向上方法として、溶接により生成する溶接金属を溶接後の冷却過程でマルテンサイト変態を起こさせ、室温において該マルテンサイト変態の開始よりも膨張している状態とすることで圧縮応力を付与する方法が提案されている（たとえば、特許文献１〜２参照）。

この考え方をフラックス入りワイヤに適用すると、溶接金属におけるマルテンサイト変態の開始温度は低くなり、室温において該マルテンサイト変態の開始よりも膨張することにより、疲労強度の向上効果は見られるが、鋼種他によってはまれに高温割れが発生するという問題がある。
溶接学会全国大会講演概要 NO.52, 1993, P.256〜257 特許第３３５０７２６号公報 特開２００２−３６１４８５号公報

そこでこの出願の発明は、上記のような事情から、従来の問題点を解消し、ステンレス鋼からなるパイプ状の金属外皮を有するフラックス入りワイヤにおいて、溶接作業性が良好であるとともに、アンダーカット等溶接欠陥の発生が無く、良好な耐割れ性を有するフラックス入りワイヤを提供し、さらには、船舶，海洋構造物，ペンストック，橋梁など大型鋼構造物における溶接において，耐割れ性が良好で、溶接継手の疲労強度も向上できるフラックス入りワイヤを提供し、これらを用いた溶接による鋼構造物用溶接継手も提供することを課題としている。

この出願は、上記の課題を解決するものとして以下の発明を提供する。

〔１〕ステンレス鋼からなるパイプ状の金属外皮内にフラックス粉が充填された溶接用フラックス入りワイヤにおいて、前記フラックス粉の量がワイヤ重量に対して６．５〜２５質量％であり、前記フラックス粉中の金属粉の量が、ワイヤ重量に対して０．３〜１０質量％であり、かつ、前記フラックス粉と一緒に前記金属外皮内にワイヤ重量に対して３．５〜１５質量％の粉末以外の金属が含有されていることを特徴とする溶接用フラックス入りワイヤ。

〔２〕前記溶接ワイヤにより形成される全溶着金属が0.13質量%以下のC、21質量％以下のCr、4.0以上20.0質量%以下のNiを含有することを特徴とする溶接用フラックス入りワイヤ。

〔３〕前記いずれかの溶接用フラックス入りワイヤにおいて、前記フラックス粉中の金属粉以外の主成分が、非金属粉全体に対する質量％で、５０〜80%TiO₂、５〜30%SiO₂、０．５〜７％Al₂O₃、１〜１０％のフッ素化合物中のF、１〜１０％の酸化物に換算したアルカリ金属酸化物、５％以下の酸化物に換算したアルカリ土類金属酸化物、８％以下のZrO₂であることを特徴とする溶接用フラックス入りワイヤ。

〔４〕上記の溶接材料を利用して鋼材を溶接して形成する鋼構造物用溶接継手において、溶接継手の溶接金属が、溶接後の冷却過程でマルテンサイト変態を起こし、室温において該マルテンサイト変態の開始時よりも膨張している状態となる溶接金属であることを特徴とする鋼構造物用溶接継手。

〔５〕上記の溶接材料を利用して鋼材を溶接して形成する鋼構造物用溶接継手において、溶接継手の溶接金属のマルテンサイト変態開始温度が50℃以上、360℃以下であることを特徴とする鋼構造物用溶接継手。

〔６〕上記の溶接材料を利用して鋼材を溶接して形成する鋼構造物用溶接継手において、溶接継手の溶接金属のC、Cr、Ni、Si、Mn、Mo及びNbの含有量が下記（１）式を満たす鉄合金であることを特徴とする鋼構造物用溶接継手。
50≦７１９−７９５×Ｃ（質量％）−２３．７×Ｃr（質量％）−２６．５×Ni（質量％）−３５．５５×Si（質量％）−１３．２５×Mn（質量％）−２３．７×Mo（質量％）−１１．８５×Nb（質量％）≦３６０・・・（１）
〔７〕上記の溶接材料を利用して鋼材を溶接して形成する鋼構造物用溶接継手において、溶接継手の溶接金属が０．１５質量％C以下、１９．０質量％Cr以下、３．０〜１８．０質量％Ni、０．２〜５．０質量％Si、０．４〜９．０質量％Mn、を含み，かつ／あるいは４．０質量％以下Mo、３．０質量％以下Nbのうち少なくとも一種以上を含み残部が実質的にFeからなることを特徴とする鋼構造物用溶接継手。

上記のとおりのこの出願の発明によれば、ステンレス鋼の耐割れ性や溶接作業性の改善を図ることができ、また、溶接金属のマルテンサイト変態温度を下げ引張残留応力を低減または無くすることにより、船舶や橋梁等のような大型構造物の製造に際し、疲労強度の改善、耐割れ性の改善を可能とする。

上記のとおりの特徴を有するこの出願の発明は、まずなによりも、発明者による鋭意検討の結果から得られた、ステンレス鋼からなるパイプ状の金属外皮を有するフラックス入りワイヤにおいて、まれに発生する高温割れの原因が、金属及び金属以外の全フラックス中に含まれる不純物だけでなく、内包する金属フラックス粉の前記金属外皮内でのわずかなバラツキに起因する溶接金属の微小偏析にもよるとの知見に基づいている。

このため、この出願の第１の発明では、図１に溶接用ワイヤの構成として示したように、ワイヤ重量に対する全フラックス量を６．５〜２５質量％に規制することにより、フラックス粉中に含まれる不純物量による高温割れを防止し、フラックス粉中の金属粉の量を同じく０．３〜１０質量％に規定し、さらに前記金属外皮内にワイヤ重量に対して３．５〜１５質量％の粉末以外の金属を含有させることにより、金属フラックス粉に起因する溶接金属の微小偏析を防止する。

使用するフラックス原料の不純物は、コストをかければ低減することは可能であるが、経済的でない。通常に入手できるレベルのフラックス原料を使用する場合、ワイヤ重量に対し２５質量％を越えるとフラックス中に含まれる不純物等による高温割れを完全に防止することができず、６．５質量％未満では、フラックス入りワイヤ中のフラックスとして必要な脱酸剤、アーク安定剤、スラグ形成剤などが不足し良好な溶接ができない。

フラックス入りワイヤ中の金属粉の量は、割れの原因となる微小偏析が生じない程度まで低減すれば良く、この値はワイヤ重量に対して１０質量％以下であることがわかった。この値を越えると溶接金属に微小偏析を生じる危険性がでてくる。しかし０．３質量％未満ではフラックス入りワイヤ中のフラックスとして必要な脱酸剤などが不足し健全な溶接金属が得られない。

また、ワイヤ重量に対して３．５〜１５質量％の粉末以外の金属の添加は、安定した溶接アークの維持及びスムーズな溶滴の移行を助け、スパッタの発生が少なくなり、融合不良、アンダーカットなどの欠陥の発生も減少でき、良好なビード形状が得られる。

金属外皮と内包フラックスからなる溶接用フラックス入りワイヤにおいて、内包するフラックス量及び金属量を減少させることは、相対的に金属外皮の量が増えることになり、フラックスからの不純物の低減や、微小偏析の防止には効果が見られるが、溶接アークの安定性などが悪くなり、安定して溶接ができなくなる。このため通常のフラックス入りワイヤでは、溶接金属の成分調整の目的の他にバランス剤として金属粉が含まれている。

これらのフラックス入りワイヤを用いるガスシールドアーク溶接時の溶融状態は、アークは金属外皮から発生し、金属外皮が内部のフラックスより早く溶け、内包フラックスがフラックス柱として残る。

このフラックス柱は内包フラックス量が多いほど長くなり、スパッタの発生や、アーク不安定によるアンダーカットの原因になる。

この出願の発明では内包フラックス量を最低必要限にするように、これら金属粉を比較的不純物が少なく、組成的にもバラツキが無く安定している線など粉末以外の金属を用いることを特徴とする。

ワイヤの単位長さの重量に対する粉末以外の金属の重量を３．５〜１５質量％にすれば、アークが安定して、アンダカットやスパッタが発生し難くなり、割れの発生も防止できる。３．５質量％を下回ると、金属外皮及び内包フラックス量とのバランス関係が崩れ、アークが不安定になり、アンダカットやスパッタが発生しやすく安定して溶接ができなくなる。１５質量％を上回ると、内包フラックスの量が制限され、アーク安定剤等の非金属フラックスの必要量が減少する。そのため、アークの状態が悪くなり、アンダカットやスパッタが発生しやすく安定して溶接ができなくなる。

粉末以外の金属は、多角形，円形等の種々の横断面形状の線材などを用いることができる。

以上に示すこの出願の発明のフラックス入りワイヤについてその断面形状の例を示したものが図２である。

この図２においては、各々の符号は、
１：溶接用フラックス入りワイヤ
２：金属外皮（フープ）
2a：ラップ部
３：内包フラックス
（金属粉及び非金属粉）
４：粉末以外の金属
を示している。

上記発明の溶接用フラックス入りワイヤについては、形成される全溶着金属が、０．１３質量％以下のＣ，２１質量％以下のＣｒ，４．０％以上２０．０質量％以下Ｎｉを含有することが好ましい。

また、上記フラックスについては、非金属フラックスの主成分が、非金属フラックス全体に対する質量％で、５０〜８０%のTiO₂、５〜３０%のSiO₂、０．５〜７％のAl₂O₃、１〜１０％のフッ素化合物中のF、１〜１０％の酸化物に換算したアルカリ金属酸化物、５％以下の酸化物に換算したアルカリ土類金属酸化物、８％以下のZrO₂であればよい。

内包フラックス量がワイヤ重量に対して６．５質量％未満であれば、健全で滑らかな溶接ビード形状を得るに必要なスラグが形成されず、２５質量％を越えると逆にスラグ量が多くなり過ぎる事及びフラックス入りワイヤの成型が難しくなる。

このフラックス中の非金属フラックス量が、全フラックスに対し２０質量％未満であれば、健全で滑らかな溶接ビード形状を得るに必要なスラグが形成されず、８０質量％を越えると溶接アークが不安定になる場合がありアンダーカットなどの欠陥が生じる。

TiO₂はスラグの融点及び粘性を調整しビード止端部の形状を滑らかにする成分であり、５０％未満では効果が十分でなく、８０％を越えると融点や粘性が高くなりすぎ、ビード形状が悪くなる。

SiO₂もTiO₂と同様スラグの融点及び粘性を調整しビード止端部の形状を滑らかにする成分であり、５％未満では効果が十分でなく、７％を越えると融点や粘性が高くなりすぎ、ビード形状が悪くなる。

Al₂O₃もTiO₂と同様スラグの融点及び粘性を調整しビード止端部の形状を滑らかにする成分であり、０．５％未満では効果が十分でなく、１０％を越えると融点や粘性が高くなりすぎ、ビード形状が悪くなる。

Fは、スラグの流動性を増すと共に溶接金属中の酸素等の不純物元素を低減させる成分であり、１％未満では効果が十分でなく、１０％を越えると流動性が良くなり過ぎアークも不安定になりビード形状が悪くなる。

ここでフッ素化合物とはLiF、NaF、CaF₂、MgF₂、BaF₂、K₂ZrF₆、K₂SiF₆、Na₃AlF₆などで、本発明ではこれらいずれのフッ化物を用いてもよく、これらフッ化物中のF量が非金属粉全体に対する質量％で１〜１０％であればよい。

アルカリ金属酸化物は、アークを安定にすると共にスラグの流動性を増す成分であり、１％未満では効果が十分でなく、１０％を越えると流動性が良くなり過ぎビード形状が悪くなる。

酸化物に換算したアルカリ金属酸化物とは、K₂O・Al₂O₃・6SiO₂中のK₂O、Li₂O・Al₂O₃・8SiO₂中のLi₂O、Na₂O・SiO₂中のNa₂O等だけでなくK₂SiF₆中のカリ分、LiCO₃中のリチウム分を酸化物に換算した値も含まれ、これらの合計が非金属粉全体に対する質量％で１〜１０％であればよい。

アルカリ土類金属酸化物は、スラグの流動性を増すと共に溶接金属中の酸素等の不純物元素を低減させる成分であり、５％を越えると流動性が良くなり過ぎアークも不安定になりビード形状が悪くなる。

酸化物に換算したアルカリ土類金属酸化物とは、MgOなど酸化物そのものの他、CaCO₃など炭酸塩の分解によるもの、CaO・SiO₂、2MgO・2Al₂O₃・5SiO₂など複合化合物中のもの及びCaF₂、BaF₂のCa、Baを酸化物に換算した値も含まれ、これらの合計が非金属粉全体に対する質量％で５％以下であればよい。

ZrO₂はSiO₂と同様スラグの融点及び粘性を調整しビード止端部の形状を滑らかにする成分であり、８％を越えると融点や粘性が高くなりすぎ、ビード形状が悪くなる。

更に、このフラックス入りワイヤを用いる溶接により生成する溶接金属を溶接後の冷却過程でマルテンサイト変態を起こさせ、室温において該マルテンサイト変態の開始よりも膨張している状態とすることで圧縮応力を付与する方法として、この出願の発明は溶接金属の化学成分を下記（１）式の範囲に制限することも提案している。

５０ ≦ 719-795×C（質量％）-23.7×Cr（質量％）
-26.5×Ni（質量％）-35.55×Si（質量％）
-13.25×Mn（質量％）-23.7×Mo（質量％）
-11.85×Nb（質量％） ≦ 360 ・・・（１）
また、前述のように、使用温度が室温付近である場合、溶接金属のマルテンサイト変態開始温度を50℃以上360℃以下とすることで、溶接金属のマルテンサイト変態による膨張量を大きくすることができ、且つ、該膨張量の大きな状態が室温付近となって、溶接金属の冷却過程終了時には、当該溶接金属がマルテンサイト変態開始時よりも膨張している状態となる。

このため、当該膨張により、冷却過程における収縮量が小さくなって溶接割れが防止され、さらには、圧縮残留応力が導入されて、溶接金属の冷却過程で生じる膨張残留応力を低減する。図３には、この出願の発明に係る溶接金属の変態特性を従来のものと比較して示す。

マルテンサイト変態開始温度は溶接金属のC，Cr，Ni，Si，Mn，MoおよびNbの含有量を調整することにより変化させることができる。この出願の発明は溶接金属で、Cを0.15質量％以下，Crを19.0質量％以下，Niを3.0〜18.0質量％、Siを0.2〜5.0質量％， Mnを0.4〜9.0質量％，を含み，かつ／あるいはMoを4.0重量以下，Nbを3.0質量％以下のうち少なくとも1種以上含有することを特徴としてもいる。

ここで、Cの含有量は溶接性を確保し、マルテンサイトの硬さをさげるために少ない方が好ましく、溶接割れを生じさせないためには0.15質量％以下が必要であり、0.10質量％以下とするのが好ましい。

また、上記マルテンサイト変態開始温度はC，Cr，Ni，Si，Mn，MoおよびNbの含有量を調整することにより変化させることができるが、これら元素のうちCrおよびNiは含有量を増加させても、製造工程における加工性にさほど影響を及ぼさないので、CrおよびNi含有量を増加させてマルテンサイト変態開始温度を調整することが好ましい。

ここでCrの含有量を19.0質量％以下としたのは19.0質量％を超えると溶接金属の組織にフェライト組織が出現して変態膨張量が低下し、継手疲労強度が低下するためである。

また、Niの含有量を3.0〜18.0質量％に規制したのは、3.0質量％未満では溶接金属のマルテンサイト変態開始温度を360℃未満とするために溶接金属の機械的性質、特に靱性などを劣化させるその他の成分を多量に含有させる必要が生じる。また、Niは高価な元素であり多量に添加するのは経済的にも好ましくないので、Ni含有量の上限値は18.0質量％とした。

なお、上記の溶接金属を得るには、溶接材料のみによって形成される全溶着金属の化学組成がCを0.13質量％以下、Crを21.0質量%以下、Niが4.0〜20.0質量％であることが好ましい。

次に、Siを0.2〜5.0質量％，Mnを0.4〜9.0質量％，およびMoを4.0重量以下，Nbを3.0質量％以下のうち少なくとも一種以上含有することを特徴とするものである。

ここで、Siの含有量を0.2〜5.0質量％としたのはSiは脱酸剤として添加されるため0.2質量％は必要であり、5.0質量％を超えると溶接金属の機械的性質、特に靱性などが低下するためである。

同様に、Mnの含有量を0.4〜9.0質量％としたのは、Mnは脱酸剤として添加されるため0.4質量％以上は必要であり、9.0質量％を超えると溶接金属の機械的性質、特に靱性などが低下するためである。

また、MoとNbは溶接部に耐食性を持たせる目的で添加することができるが、Moの含有量が4.0質量％を超えると溶接金属の機械的性質特に靱性などが低下すること、Moは高価な元素であり多量に添加するのは経済的にも好ましくないため、Moの含有量を4.0質量％以下とした。

Nbは含有量が3.0質量％を超えると、溶接金属の機械的性質、特に靱性などが低下すること、Nbは高価な元素であり多量に添加するのは経済的にも好ましくないため、Nbの含有量は3.0質量％以下とした。

そこで以下に実施例を示し、さらに詳しく説明する。もちろん以下の例によって発明が限定されることはない。

表１、表２にフラックス入りワイヤに使用した金属外皮の成分及び内包する粉末以外の金属の成分を示す。

表３には試験に用いた鋼板の成分を示した。

以上のフラックス入りワイヤを用いて溶接を行い、その特長を比較例とともに評価した。

まず表４には、フラックス入りワイヤの全溶着金属の成分、溶接作業性及び割れ試験結果を示した。割れ試験においては鋼板に表３中のＢ５を使用した。

また、表５、表６には、フラックス入りワイヤの全溶着金属の成分、Ms点、溶接作業性、割れ試験結果内包フラックス中の金属以外の成分を示した。割れ試験には表３中のＢ１を鋼板として使用した。

そして、表７は、フラックス入りワイヤによる溶接継手の成分、Ms点、疲労強度を示した。

なお、図４にはＪＩＳ−Ｚ−３１５３（１９９３）Ｔ形溶接割れ試験を参考にしたＴ形溶接割れ試験要領を示した。具体的には、２つの鋼板Ｐ１，Ｐ２を１ｍｍのギャップＧを設けてＴ形にタック溶接した後、拘束ビードＢ２を溶接し、速やかに試験Ｂ１を溶接する。その後、試験ビードＢ１及びクレータ部の割れ長さを染色浸透探傷試験方法により求めて２つの割れ率［（ビード部割れ長さ／全ビード長さ）×１００]および［（クレータ部割れ長さ／クレータの長さ）×１００］を算出した。なお、溶接条件は、電流２００〜２１０Ａ、電圧２９〜３０Ｖ、試験ビードの溶接速度３００ｍｍ／ｍｉｎ、拘束ビードの溶接速度２５０ｍｍ／ｍｉｎとした。その結果は表４〜６に示されている。

また、図５には溶接継手の形状を例示した。

そして図６には、今回JIS Z 2273の規定に準処して行った荷重非伝達型十字溶接継手と角回し溶接継手から採取した疲労試験片（単位：ｍｍ）を示した。溶接条件は、電流２００〜２１０Ａ、電圧２９〜３０Ｖ、試験ビードの溶接速度３００ｍｍ／ｍｉｎで、疲労試験は、９．８×１０⁵Nサーボパルス型疲労試験を用いた。使用した鋼板とワイヤの組み合わせ及び継ぎ手形状は、得られた疲労特性と一緒に表７に示されている。

上記の結果において、溶接作業性については、寸法１２×１００×２５０ｍｍの表３の鋼板Ｂ４の表面に板の長手方向に延びる方向に、電流２００〜２１０Ａ、電圧２９〜３０Ｖ、溶接速度３００ｍｍ／ｍｉｎでビードを形成して、アークの状態（アークの強弱，連続性等）、スラグの状態（スラグの包皮性、剥離性）、ビード形状を目視等により判断し、良好な順に◎，○，○^-，△，×の５段階で評価した。

アンダカットは、発生の有無、有る場合の深さが小さいものほど良好とし，アンダーカットのないものを◎とした。以下，良好な順に◎，○，○^-，△，×の５段階で評価した。

また、発生したスパッタの大きさ及び個数からスパッタの発生状況を◎，○，○^-，△，×の５段階で評価した。具体的には、溶接ビード中央部１５０ｍｍ当たりのスパッタ付着量が０〜１個：◎，２〜５個：○，６〜１０個：○^-，１１〜２５個：△，２６個以上：×を評価基準とした。

更に、◎，○，○^-，△，×の５段階評価を順に５点、４点、３点、２点、１点として各項目の評価点を合計して溶接作業性の総合評価点とした。結果は表４〜６に示されている。

この出願の発明のフラックス入りワイヤについては、まず上記の表４の試験結果から、３０８系、３０９系、３１６系、３１０系の４種類の鋼種いずれにおいても、その溶接作業性、耐割れ性に優れていることがわかる。

また、表５のうち、ほぼ同じ成分である記号１３と１４，１５と１６，１７〜１９，２０〜２２，２３と２４及び２５と２６の試験結果を比較すれば、この出願の発明品は溶接作業性、耐割れ性に優れていることがわかる。

さらに、フラックス入りワイヤについて、表７の試験結果から、この出願の発明の発明品による溶接継手の２００万回疲労強度はいずれも200MPaを超え比較例より優れていることがわかる
表７の比較例中、発明者らが提案している前述の特許第３３５０７２６号や特開２００２−３６１４８５号等に係る低温でマルテンサイト変態を開始する溶接継手（記号F、G、H）の疲労強度は、この出願の本発明品に比べると低いが、いずれも170MPaを超え、他の比較例（記号I、J）の100MPa未満よりはるかに優れていることがわかる。

この出願の発明の溶接用フラックス入りワイヤの構成概要を示した図である。 この出願の発明の溶接用フラックス入りワイヤの構成概要を断面形状として例示した図である。 溶接金属の冷却曲線の概要を例示した図である。 Ｔ形溶接割れ試験の要領を例示した図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は各々溶接継手の形状を例示した斜視図である。 （ａ）（ｂ）は疲労試験片の形状を例示した平面図と正面図である。

符号の説明

１：溶接用フラックス入りワイヤ
２：金属外皮（フープ）
2a：ラップ部
３：内包フラックス
（金属粉及び非金属粉）
４：粉末以外の金属
Ｐ１，Ｐ２：母材（表３ Ｂ２）
Ｂ１：試験ビード
Ｂ２：拘束ビード
Ｇ：ギャップ（1mm）

Claims (7)

1. ステンレス鋼からなるパイプ状の金属外皮内にフラックス粉が充填された溶接用フラックス入りワイヤにおいて、前記フラックス粉の量がワイヤ重量に対して６．５〜２５質量％であり、前記フラックス粉中の金属粉の量が、ワイヤ重量に対して０．３〜１０質量％であり、かつ、前記フラックス粉と一緒に前記金属外皮内にワイヤ重量に対して３．５〜１５質量％の粉末以外の金属が含有されていることを特徴とする溶接用フラックス入りワイヤ。
2. 前記溶接用フラックス入りワイヤにより形成される全溶着金属が0.13質量%以下のC、21質量％以下のCr、4.0以上20.0質量%以下のNiを含有することを特徴とする請求項１に記載の溶接用フラックス入りワイヤ。
3. 前記請求項1および2の溶接用フラックス入りワイヤにおいて、前記フラックス粉中の金属粉以外の主成分が、非金属粉全体に対する質量％で、５０〜80%TiO₂、５〜30%SiO₂、０．５〜７％Al₂O₃、１〜１０％のフッ素化合物中のF、１〜１０％の酸化物に換算したアルカリ金属酸化物、５％以下の酸化物に換算したアルカリ土類金属酸化物、８％以下のZrO₂であることを特徴とする溶接用フラックス入りワイヤ。
4. 請求項１から３のうちのいずれかに記載された溶接用フラックス入りワイヤを用いて鋼材を溶接して形成する鋼構造物用溶接継手において、溶接継手の溶接金属が、溶接後の冷却過程でマルテンサイト変態を起こし、室温において該マルテンサイト変態の開始時よりも膨張している状態となる溶接金属であることを特徴とする鋼構造物用溶接継手。
5. 請求項１から３のうちのいずれかに記載された溶接用フラックス入りワイヤを用いて鋼材を溶接して形成する鋼構造物用溶接継手において、溶接継手の溶接金属のマルテンサイト変態開始温度が50℃以上、360℃以下であることを特徴とする鋼構造物用溶接継手。
6. 請求項１から３のうちのいずれかに記載された溶接用フラックス入りワイヤを用いて鋼材を溶接して形成する鋼構造物用溶接継手において、溶接継手の溶接金属のC、Cr、Ni、Si、Mn、Mo及びNbの含有量が下記（１）式を満たす鉄合金であることを特徴とする鋼構造物用溶接継手。
   50≦７１９−７９５×Ｃ（質量％）−２３．７×Ｃr（質量％）−２６．５×Ni（質量％）−３５．５５×Si（質量％）−１３．２５×Mn（質量％）−２３．７×Mo（質量％）−１１．８５×Nb（質量％）≦３６０・・・（１）
7. 請求項１から３のうちのいずれかに記載された溶接用フラックス入りワイヤを用いて鋼材を溶接して形成する鋼構造物用溶接継手において、溶接継手の溶接金属が０．１５質量％C以下、１９．０質量％Cr以下、３．０〜１８．０質量％Ni、０．２〜５．０質量％Si、０．４〜９．０質量％Mn、を含み，かつ／あるいは４．０質量％以下Mo、３．０質量％以下Nbのうち少なくとも一種以上を含み残部が実質的にFeからなることを特徴とする鋼構造物用溶接継手。
   
   

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