JP2005319508A - ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 立向上進溶接でメタル垂れが発生しにくく、他の溶接姿勢においても良好な溶接作業性が得られ、また溶接金属の低温衝撃靱性を確保できるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを提供する。
【解決手段】 鋼製外皮とフラックスの全質量に対する質量％で、フラックスに、Ｔｉ酸化物：ＴｉＯ_２換算値で５．０〜７．５％、Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ_２換算値で０．５〜１．５％、Ｆｅ酸化物：ＦｅＯ換算値で０．１〜０．５％、Ｚｒ酸化物：ＺｒＯ_２換算値で０．２％以下、Ａｌ酸化物：Ａｌ_２Ｏ_３換算値で０．２％以下、ＮａおよびＫ：Ｎａ_２Ｏ換算値およびＫ_２Ｏ換算値の合計：０．１５〜０．５０％、かつＮａ_２Ｏ換算値：０．０５％以上、Ｋ_２Ｏ換算値：０．１０％以上、弗化物：Ｆ換算値で０．０１〜０．１５％、Ｍｇ：０．１〜０．５％、さらにフラックスおよび外皮成分の合計で、Ｃ：０．０４〜０．１２％、Ｓｉ：０．４〜１．０％、Ｍｎ：１．５〜３．５％、Ａｌ：０．５％以下を含有する。
【選択図】 なし

Description

本発明は軟鋼、４９０Ｎ／ｍｍ^２級高張力鋼および低温用鋼などの溶接構造物を製造する際に使用するガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに係わるものであり、特に立向上進溶接の溶接作業性の改良とともに、さらには溶接金属の低温衝撃靱性を向上させたガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ（以下、フラックス入りワイヤという。）に関する。

船舶、橋梁などの建造分野ではＴｉＯ_２系全姿勢溶接用フラックス入りワイヤが多用されているが、特に立向上進における溶接作業性が問題となる。立向上進溶接は溶融プールを上方に移動させながらビード形成を行うので、溶融プールから溶融スラグおよび溶融金属が下方に垂れる現象（以下、メタル垂れという。）が発生しやすく、このメタル垂れに起因してビード形状不良（ビード表面の平滑性やビード止端部と母材とのなじみ性）が問題となる。

図１、図２は立向上進すみ肉溶接状況を説明するために示した模式図であって、図１はストレート法、図２はウィービング法の運棒法を示している。図２の立向上進ウィービング法はワイヤ先端の狙い位置を三角形を描くように移動させながら上方に進むウィービングが一般的に行われている。ウィービング法による溶融プール７は大きくなるが、凝固状態を見ながらアーク点を移動（図中、ａ→ｂ→ｃ→ｄ→の順）させることができるので、ビード８は積層状になりメタル垂れ防止に有利である。従って、厚板の開先内溶接や両側鋼板１の間にかなりの隙間が生じているすみ肉溶接など比較的大きなビードが必要な場合には効果的な運棒法である。

他方、比較的小さい脚長が必要な薄鋼板の溶接あるいはビード表面５の平滑性およびビード止端部６のなじみ性が強く要求されに場合には、図１に示すように溶融プール２の上にワイヤ先端の狙い位置を固定したままで上方に進む（図中、ａ→ｂ→ｃ→の順）ストレート法で溶接される。ストレート法ではアーク直下に比較的小さい溶融プール２が形成され、その溶融プールはアーク力で揺動、対流しているので、溶融メタルが手前側に溢れ出るとメタル垂れとなる。図１において４は凝固したスラグであって、溶接後自然剥離してビード表面５が現れている。

溶接作業者は遮光面を通して、溶融プールの形状と溶融メタルの凝固開始線を見ながらメタル垂れが発生しないように溶接を行うが、両運棒法とも溶接結果が作業者の技量に依存しやすい。このようなことから施工現場からは手直し工数削減および溶接部の品質向上目的のために立向上進溶接性（ウィービング法およびストレート法）が特に良好で、さらに同時に他の溶接姿勢においても良好な溶接作業性が得られるフラックス入りワイヤの開発要求が依然として強い。

これに対し、特公平１−２８４４９７号公報（特許文献１）はメタル垂れ防止のためにスラグ凝固点を高くするＺｒＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３を多く含有させることによって、立向上進の溶接条件範囲を高電流域にまで拡大したフラックス入りワイヤを提案している。また特開平８−９９１９２号公報（特許文献２）は同様に立向上進の溶接電流を高めて高能率溶接することを目的としたフラックス入りワイヤの提案で、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯおよびＺｒＯ_２を必須成分として多量に含有させている。

しかし、上記提案によるフラックス入りワイヤをウィービング法で使用した場合にはメタル垂れは発生しないが、ストレート法で溶接した場合にはメタル垂れが発生しやすく、ビード形状が不良となる。また、上記高融点酸化物を多量に含有させたフラックス入りワイヤは溶接金属の低温衝撃靱性が低値を示す傾向にあり、低温用鋼を対象にしたフラックス入りワイヤでは、低温衝撃靱性を確保するために高価なＮｉをフラックス成分として含有させる必要があった。なお、特開平９−２６２６９３号公報（特許文献３）には立向上進および上向姿勢の溶接作業性改善とともに低温衝撃靱性が良好なフラックス入りワイヤの提案があるが、ＺｒＯ_２、ＦｅＯ、Ｆなどの効果に関する検討が全くなされていないために立向下進や水平すみ肉溶接の溶接作業性への配慮が欠けている。
特公平１−２８４４９７号公報 特開平８−９９１９２号公報 特開平９−２６２６９３号公報

本発明は、立向上進溶接をウィービング法およびストレート法のいずれの方法で溶接した場合でもメタル垂れが発生しにくく、他の溶接姿勢においても良好な溶接作業性が得られ、また溶接金属の低温衝撃靱性を確保できるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを提供することを目的とする。

本発明の要旨は、鋼製外皮内にフラックスを充填してなるガスシ−ルドア−ク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全質量に対する質量％で、フラックスに、Ｔｉ酸化物：ＴｉＯ_２換算値で５．０〜７．５％、Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ_２換算値で０．５〜１．５％、Ｆｅ酸化物：ＦｅＯ換算値で０．１〜０．５％、Ｚｒ酸化物：ＺｒＯ_２換算値で０．２％以下、Ａｌ酸化物：Ａｌ_２Ｏ_３換算値で０．２％以下、ＮａおよびＫ：Ｎａ_２Ｏ換算値およびＫ_２Ｏ換算値の合計：０．１５〜０．５０％、かつＮａ_２Ｏ換算値：０．０５％以上、Ｋ_２Ｏ換算値：０．１０％以上、弗化物：Ｆ換算値で０．０１〜０．１５％、Ｍｇ：０．１〜０．５％、さらに、フラックスおよび外皮成分の合計で、Ｃ：０．０４〜０．１２％、Ｓｉ：０．４〜１．０％、Ｍｎ：１．５〜３．５％、Ａｌ：０．５％以下を含有し、残部は主に鋼製外皮およびフラックスのＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックスにある。
またさらに、フラックスおよび外皮成分の合計で、Ｂ：０．００４〜０．０１２％を含有し、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．００５％以下であることも特徴とする。

本発明のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤによれば、立向上進溶接をウィービング法およびストレート法のいずれの運棒法で溶接した場合でもメタル垂れが発生しにくく、他の溶接姿勢においても良好な溶接作業性が得られるとともに、溶接金属の低温衝撃靱性にも優れているので、溶接の高能率化および溶接部の品質向上が図れる。

本発明者らは種々成分を変化させたフラックス入りワイヤを試作して、立向上進の溶接状況を詳細に調査した。その結果、従来の立向上進での使用を重視した全姿勢溶接用フラックス入りワイヤは、ウィービング法で高電流で溶接する場合のメタル垂れ防止の観点に偏りすぎて、凝固点の高いＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯなどを多く含有させているために、アーク直下の高温度域においては溶融スラグの粘性が小さくなり流動的になっていることが判明した。これがストレート法で溶接した場合にはメタル垂れの主原因になっている。すなわち、ストレート法で形成される小さい溶融プールはほぼ全面がアークの吹き付けに曝されており、半自動溶接によるトーチ角度やワイヤ先端の狙い位置、ワイヤ突き出し長さ、溶接速度などの溶接条件の微変動（手振れ）によるアーク力の変化を敏感に受ける。そのため溶融プール表面の溶融スラグの粘性が不足するとメタル垂れが発生しやすくなる。

そこで、ストレート法で溶接した場合のメタル垂れを防止するために、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２をスラグ形成剤として多く含有させて溶融プール表面の溶融スラグの粘性を大きくし、同時にＮａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏの含有量を多めにしてアーク力による溶融プールの強い揺動や対流を抑えることを検討した。その結果、図１に示すように溶融スラグの凝固が緩やかで幅広の凝固開始線３が形成されるようになり、半自動溶接特有の手振れがあってもメタル垂れが発生し難くなることを見いだした。

また、ＦｅＯ、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３およびＦをそれぞれ少量ずつ含有させて、溶融スラグおよびアーク状態をさらに調整することによってウィービング法による立向上進および立向下進の耐メタル垂れ性、水平すみ肉溶接のビード形成性などが損なわれないようになった。さらに、上記ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３などの高融点酸化物およびＢ、Ｐ、Ｓ含有量の制限により、低温用鋼に拡大使用する場合に問題となる低温衝撃靱性の向上にも有効に作用することがわかった。

以下に、本発明のフラックス入りワイヤの成分限定理由を述べる。
［Ｔｉ酸化物：ＴｉＯ_２換算値で５．０〜７．５質量％（以下、％という。）］
ルチール、チタンスラグ、チタン酸ソーダ、チタン酸カリなどのＴｉ酸化物のＴｉＯ_２換算値が５．０％未満では、溶融スラグの粘性が不足して立向上進でメタル垂れが発生し、ビードの凸状化やビード止端部のなじみ性が不良となる。また、スラグ生成量が不足して立向下進の耐メタル垂れ性やスラグ剥離性が劣化する。一方、ＴｉＯ_２換算値が７．５％を超えるとスラグ生成量が多くなり立向下進でメタル垂れ、また開先内溶接でスラグ巻き込みが発生しやすくなる。

［Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ_２換算値で０．５〜１．５％］
珪砂、カリ長石、ジルコンサンド、珪酸ソーダなどのＳｉ酸化物のＳｉＯ_２換算値が０．５％未満では、溶融スラグの粘性が不足して立向上進、立向下進でメタル垂れが発生する。他の溶接姿勢を含めスラグ被包状態も悪くスラグ剥離性、ビード形状、外観が不良となる。一方、ＳｉＯ_２換算値が１．５％を超えると、溶融スラグの凝固が遅れて立向上進、立向下進ともメタル垂れが発生し、また水平すみ肉でビード形状の劣化や開先内溶接でスラグ巻き込みが発生しやすくなる。

［Ｆｅ酸化物：ＦｅＯ換算値で０．１〜０．５％］
酸化鉄、ミルスケール、チタンスラグなどのＦｅ酸化物のＦｅＯ換算値が０．１％未満では、溶融スラグの流動性が不足して水平すみ肉でビード表面の平滑性やビード止端部のなじみ性が劣化する。一方、ＦｅＯ換算値が０．５％を超えると、立向上進、立向下進で溶融スラグの凝固が遅れてメタル垂れが発生し、水平すみ肉のビード形状も劣化する。

［Ｚｒ酸化物：ＺｒＯ_２換算値で０．２％以下、Ａｌ酸化物：Ａｌ_２Ｏ_３換算値で０．２％以下］
ジルコンサンド、酸化ジルコンなどのＺｒ酸化物およびアルミナやカリ長石などのＡｌ酸化物は、立向上進ウィービング法および立向下進の耐メタル垂れ性、水平すみ肉や下向の開先内溶接のビード形状を良好にするが、ＺｒＯ_２換算値およびＡｌ_２Ｏ_３換算値がそれぞれ０．２％を超えると、立向上進ストレート法でメタル垂れが発生しやすくなる。なおＺｒ酸化物、Ａｌ酸化物とも、ＺｒＯ_２換算値、Ａｌ_２Ｏ_３換算値としてそれぞれ０．１％以上含有すれば良好な効果が得られる。

［ＮａおよびＫ：Ｎａ_２Ｏ換算値およびＫ_２Ｏ換算値の合計で０．１５〜０．５０％、かつＮａ_２Ｏ換算値：０．０５％以上、Ｋ_２Ｏ換算値：０．１０％以上］
珪酸ソーダや珪酸カリなどの水ガラス、チタン酸ソーダ、チタン酸カリ、カリ長石、弗化ソーダなどの原料のＮａおよびＫがＮａ_２Ｏ換算値およびＫ_２Ｏ換算値の合計で０．１５％未満では、立向上進ストレート法においてはアークが強すぎて母材の堀り込みや溶融メタルの強い揺動、対流が起こりメタル垂れが発生しやすくなる。一方、Ｎａ_２Ｏ換算値およびＫ_２Ｏ換算値の合計が０．５０％を超えると、溶融スラグの流動性が過剰になり立向上進および立向下進でメタル垂れが発生しやすくなり、またスラグ剥離性およびビード形状、外観が不良となり、スパッタも多くなる。但し、Ｎａ_２Ｏ換算値が０．０５％未満ではアークに集中性がなく立向上進ウィービング法および立向下進でメタル垂れが発生しやすくなる。またＫ_２Ｏ換算値が０．１０％未満では、アーク力が強くなりすぎて、立向上進ストレート法でメタル垂れが発生しやすくなる。

［弗化物：Ｆ換算値で０．０１〜０．１５％］
弗化ソーダ、氷晶石、弗化アルミ、珪弗化カリなどの弗化物のＦ換算値の合計が０．０１％未満では、アークの指向性が弱く、さらに溶融スラグの流動性が調整されず粘性が大きくなるので溶接しにくく、立向上進および立向下進でメタル垂れが発生する。一方、Ｆ換算値が０．１５％を超えると、アークが強く溶融プールを激しく攪拌するようになり、スパッタが多発する。さらに溶融スラグの粘性も小さくなるので立向上進および立向下進でメタル垂れが発生し、スラグ剥離性も劣化する。水平すみ肉ビードでは凸気味になり、スラグ剥離性も不良となる。

［Ｍｇ：０．１〜０．５％］
Ｍｇは、強脱酸剤として作用し、０．１％以上含有させることによって溶接金属の衝撃靱性の向上効果が確認できる。一方、Ｍｇが０．５％を超えると、脱酸生成物であるＭｇＯが溶融スラグ中に過剰に増加して立向姿勢でメタル垂れが発生しやすくなり、またアークが粗くスパッタが多くなる。

［Ｃ：０．０４〜０．１２％］
Ｃは、溶接金属の機械的性質を確保するために、フラックスおよび外皮成分の合計で０．０４％以上含有させる。Ｃが０．０４％未満では脱酸不足になり衝撃靱性が低下する。一方、Ｃが０．１２％を超えた場合も衝撃靱性が低下する。なお、ヒューム、スパッタの低減のためには鋼製外皮中のＣを極力抑えて（０．０３％以下）、必要なＣ量はグラファイトやフェロマンガンなどのフェロアロイ中のＣといったフラックス成分として供給することが好ましい。

［Ｓｉ：０．４〜１．０％］
Ｓｉは、溶接金属の機械的性質を確保するために、フラックスおよび外皮成分の合計で０．４％以上含有させる。Ｓｉが０．４％未満では、脱酸不足になり衝撃値が低下する。一方、Ｓｉが１．０％を超えた場合も衝撃値が低下する。Ｓｉはフラックス成分としては、フェロシリコン、金属シリコン、シリコマンガンなどとして添加される。

［Ｍｎ：１．５〜３．５％］
Ｍｎは、溶接金属の機械的性質の確保と脱酸反応で生成するＭｎ酸化物をスラグの主要成分として利用するために、フラックスおよび外皮成分の合計で１．５〜３．５％含有させる。Ｍｎが１．５％未満では、脱酸不足により衝撃値が低下し、また溶融スラグ中のＭｎ酸化物が不足しビード止端部のなじみ性が劣化する。一方、Ｍｎが３．５％を超えると衝撃値が低下するとともに、過剰なＭｎ酸化物の生成は溶融スラグの流動性を高めて立向姿勢の耐メタル垂れ性や水平すみ肉溶接のビード形状およびスラグ剥離性を劣化させる。Ｍｎはフラックス成分としてはフェロマンガン、金属マンガン、シリコマンガンなどとして添加される。

［Ａｌ：０．５％以下］
Ａｌは、強脱酸剤として作用し、溶接金属の衝撃靱性の向上効果が認められるが、フラックスおよび外皮成分の合計で０．５％を超えると、脱酸生成物であるＡｌ_２Ｏ_３が溶融スラグ中に過剰に増加して立向上進ストレート法でメタル垂れが発生しやすく、また衝撃靱性が低下する。なおＡｌはフラックスおよび外皮の合計で０．１％以上あれば良好な効果が得られる。またＡｌはフラックス成分としては金属アルミ、フェロアルミ、アルミマグネシウム、弗化アルミなどにより添加される。

本発明のフラックス入りワイヤは、上記構成により立向上進溶接で問題となる溶接作業性が良好であり、また他の溶接姿勢でも良好な溶接作業性および衝撃靱性（ＪＩＳ規格：ＳＭ４９０Ｂ鋼やＮＫ規格ＫＤ３６鋼など、衝撃試験温度０℃で４７Ｊ以上）が得られる。さらにＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３などの高融点酸化物の含有量を制限したことに加えて、以下に述べるようにＢを適量含有させ、ＰおよびＳの含有量を制限することにより、Ｎｉを含有させなくても突合せ継手溶接で優れた低温衝撃靱性が得られるので、低温用鋼（ＮＫ規格：ＫＥ３６鋼など、衝撃試験温度−２０℃で４７Ｊ以上）への適用拡大が可能となる。

［Ｂ：０．００４〜０．０１２％、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．００５％以下］
Ｂは、フラックスおよび外皮成分の合計で０．００４％以上含有させることによって溶接金属のミクロ組織微細化効果などにより低温衝撃靱性が向上する。他方、Ｂは高温割れを発生しやすくする成分なので上限を０．０１２％とした。Ｂはフラックス成分としてはフェロボロンなどにより添加される。さらに、Ｐ、Ｓはフラックスおよび外皮成分に不可避的不純物として含有される成分であるが、鋼製外皮およびフラックス原料の選択により、Ｐを０．０１０％以下、Ｓを０．００５％以下に制限することは低温衝撃靱性に極めて効果的である。

その他の成分として、フラックス入りワイヤが含有する水素量は、ワイヤ全質量に対する質量％で０．００４０％以下、窒素量は０．００３５％以下にすることが好ましい。

本発明のフラックス入りワイヤはフラックス充填後の伸線加工性が良好な軟鋼または合金鋼の外皮内にフラックスを、ワイヤ全質量に対して１０〜２０％程度充填後、ダイス伸線やローラ圧延加工により所定のワイヤ径（１．０〜１．６ｍｍ）に縮径して製造されるものである。フラックス入りワイヤの断面形態としては鋼製外皮部に貫通した隙間がないシームレスタイプが、Ｎａ_２ＯやＫ_２Ｏなどの吸湿性の強い原料を相当量含有させる本発明のフラックス入りワイヤに最適である。
溶接用シールドガスはＣＯ_２ガスが一般的であるが、Ａｒ−ＣＯ_２などの混合ガスも使用できる。
以下に、実施例により本発明の効果をさらに詳細に示す。

軟鋼パイプにフラックスを充填後、縮径して（外皮部の軟化および脱水素のための中間焼鈍を１回実施）、フラックス充填率１５％でワイヤ径１．２ｍｍのシームレスタイプのフラックス入りワイヤを試作した。表１および表２に試作ワイヤを示す。なお、全ワイヤともワイヤの全水素量は０．００２０％以下、全窒素量は０．００３０％以下であることを確認した。

これら試作ワイヤを使用して、Ｔ字すみ肉試験体（鋼種ＳＭ４９０Ｂ、板厚１２ｍｍ、長さ５００ｍｍ）に、半自動溶接で立向上進（ストレート法およびウィービング法）、立向下進および水平すみ肉溶接試験を行ない溶接作業性を評価した。表３に各姿勢溶接の溶接条件を示す。

次に、半自動溶接で下向突合せ継手溶接試験を行ない、スラグ巻き込みおよび初層パスの高温割れ発生の有無を調べるとともに、ＮＫ規格に準じてシャルピー衝撃試験片を採取し０℃における衝撃靱性を評価した。鋼種はＫＤ３６鋼で板厚２０ｍｍであって、開先は開先角度４０°、ルート間隙５ｍｍ、セラミックスの裏当材を使用した。溶接条件は初層パスが２２０Ａ、２４Ｖ、１５ｃｍ／ｍｉｎ、第２パス〜最終第６パスが２５０〜２８０Ａ、２７〜２９Ｖ、１６〜２５ｃｍ／ｍｉｎで、予熱なし、パス間温度１３５±１５℃、チップ／母材間距離２０〜２５ｍｍである。両試験とも電源はＤＣ逆極性（ワイヤ＋）、シールドガスはＣＯ_２ガス（流量２５リットル／ｍｉｎ）である。表４および表５に溶接試験結果を示す。

表１、表２、表４および表５中のワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ１０が本発明例、ワイヤ記号Ｗ１１〜Ｗ２７が比較例である。
本発明例であるワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ１０は、フラックス成分、フラックスおよび外皮成分の合計がいずれも適正であるので、立向上進で問題となるメタル垂れは発生しなかった。また他の溶接姿勢においても良好な溶接作業性が得られ、試験温度０℃における衝撃値はＮＫ規格（４７Ｊ以上）を十分に満足できる値が得られた。

比較例中ワイヤ記号Ｗ１１は、ＴｉＯ_２換算値が少ないので、立向上進および立向下進でメタル垂れが発生してビード形状が不良となり、立向下進ではスラグ剥離性も劣化した。また、Ｃが少ないので衝撃値が低下した。
ワイヤ記号Ｗ１２は、ＴｉＯ_２換算値が多いので、立向下進でメタル垂れが発生してビード形状が不良であった。また突合せ継手溶接ではスラグ巻き込みが発生したので衝撃試験は中止した。

ワイヤ記号Ｗ１３は、ＳｉＯ_２換算値が少ないので、立向上進および立向下進でメタル垂れが発生してビード形状が不良で、スラグ剥離性も劣化した。また水平すみ肉ではビード形状およびスラグ剥離性が不良となった。
ワイヤ記号Ｗ１４は、ＳｉＯ_２換算値が多いので、立向上進および立向下進ではメタル垂れが発生してビード形状が不良で、水平すみ肉ではビード形状不良となった。また突合せ継ぎ手溶接でスラグ巻き込みが発生したので衝撃試験は中止した。

ワイヤ記号Ｗ１５は、ＦｅＯ換算値が少ないので、水平すみ肉でビード形状が不良となった。また、Ｓｉが多いので衝撃値が低下した。
ワイヤ記号Ｗ１６は、ＦｅＯ換算値が多いので、立向上進、立向下進でメタル垂れが発生してビード形状が不良で、水平すみ肉でビード形状が不良となった。また、Ｓｉが少ないので衝撃値が低下した。

ワイヤ記号Ｗ１７は、ＺｒＯ_２換算値が多いので、立向上進ストレート法でメタル垂れが発生してビード形状が不良となった。また、Ｃが多いので衝撃値が低下した。
ワイヤ記号Ｗ１８は、Ａｌ_２Ｏ_３換算値が多いので、立向上進ストレート法でメタル垂れが発生してビード形状が不良となった。

ワイヤ記号Ｗ１９は、Ｎａ_２Ｏ換算値とＫ_２Ｏ換算値の合計が少ないので、立向上進ストレート法でメタル垂れが発生した。さらにＫ_２Ｏ換算値も少ないので、立向上進ウィービング法および立向下進でもメタル垂れが発生してビード形状が不良となった。また、Ｍｎが少ないので各姿勢ともビード止端部のなじみが不良で、衝撃値も低下した。

ワイヤ記号Ｗ２０は、Ｎａ_２Ｏ換算値とＫ_２Ｏ換算値の合計が多いので、立向上進および立向下進でメタル垂れが発生してビード形状が不良で、また水平すみ肉でもビード形状が不良となった。また、各溶接姿勢でスパッタが多発し、スラグ剥離性も不良となった。また、Ｍｎが多いので衝撃値が低下した。

ワイヤ記号Ｗ２１は、Ｎａ_２Ｏ換算値が少ないので、立向上進ウィービング法および立向下進でメタル垂れが発生してビード形状が不良となった。
ワイヤ記号Ｗ２２は、Ｋ_２Ｏ換算値が少ないので、立向上進ストレート法でメタル垂れが発生してビード形状が不良となった。
ワイヤ記号Ｗ２３は、Ｆを含有していないので、立向上進、立向下進でメタル垂れが発生してビード形状が不良となった。

ワイヤ記号Ｗ２４は、Ｆ換算値が多いので、立向上進および立向下進でメタル垂れが発生してビード形状が不良となり、スパッタも多く、スラグ剥離性も不良となった。水平すみ肉でもスパッタ、ビード形状、スラグ剥離性がいずれも不良となった。

ワイヤ記号Ｗ２５は、Ｍｇを含有していないので衝撃値が低下した。
ワイヤ記号Ｗ２６は、Ｍｇが多いので、立向上進および立向下進でメタル垂れが発生してビード形状が不良となった。また各溶接姿勢でスラグ剥離性が不良で、スパッタも多発した。
ワイヤ記号Ｗ２７は、Ａｌが多いので、立向上進ストレート法でメタル垂れが発生してビード形状不良となり、また衝撃値が低下した。

表６および表７に示すワイヤ（ワイヤ径１．２ｍｍ、フラックス充填率１５％）を試作して、Ｔ字すみ肉試験体による溶接作業性評価および低温用鋼（ＫＥ３６鋼）の下向突合せ継手溶接試験を行った。試作ワイヤの製造方法および溶接条件等は実施例１に同じである。表８および表９に溶接試験結果を示す。

表６ないし表９中のワイヤ記号Ｗ２８〜Ｗ３０が本発明例、ワイヤ記号Ｗ３１〜Ｗ３４が比較例である。
本発明例であるワイヤ記号Ｗ２８〜Ｗ３０は、フラックス成分、フラックスおよび外皮成分の合計、およびＢ、Ｐ、Ｓがいずれも適正であるので、各溶接姿勢で溶接作業性が良好であると共に、溶接金属の−２０℃における衝撃値はＮＫ規格（４７Ｊ以上）を十分に満足できる値が得られた。

比較例中ワイヤ記号Ｗ３１は、Ｂが少ないので衝撃値が低下した。
ワイヤ記号Ｗ３２は、Ｂが多いので高温割れが発生したので衝撃試験は中止した。
ワイヤ記号Ｗ３３はＰが多いので、またワイヤ記号Ｗ３４はＳが多いので、いずれも衝撃値が低下した。

本発明による立向上進ストレート法の溶接状況を説明する模式図である。 本発明による立向上進ウィービング法の溶接状況を説明する模式図である。

符号の説明

１ 鋼板
２ 溶融プール
３ スラグの凝固開始線
４ 凝固したスラグ
５ ビード表面
６ ビード止端部
７ 溶融プール
８ ビード

Claims (2)

1. 鋼製外皮内にフラックスを充填してなるガスシ−ルドア−ク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全質量に対する質量％で、フラックスに、
   Ｔｉ酸化物：ＴｉＯ_２ 換算値で５．０〜７．５％、
   Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ_２ 換算値で０．５〜１．５％、
   Ｆｅ酸化物：ＦｅＯ換算値で０．１〜０．５％、
   Ｚｒ酸化物：ＺｒＯ_２ 換算値で０．２％以下、
   Ａｌ酸化物：Ａｌ_２Ｏ_３換算値で０．２％以下、
   ＮａおよびＫ：Ｎａ_２Ｏ換算値およびＫ_２Ｏ換算値の合計で０．１５〜０．５０％、かつＮａ_２Ｏ換算値：０．０５％以上、Ｋ_２Ｏ換算値：０．１０％以上、
   弗化物：Ｆ換算値で０．０１〜０．１５％、
   Ｍｇ：０．１〜０．５％、
   さらに、フラックスおよび外皮成分の合計で、
   Ｃ：０．０４〜０．１２％、
   Ｓｉ：０．４〜１．０％、
   Ｍｎ：１．５〜３．５％、
   Ａｌ：０．５％以下
   を含有し、残部は主に鋼製外皮およびフラックスのＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
2. さらにまた、フラックスおよび外皮成分の合計で、
   Ｂ：０．００４〜０．０１２％を含有し、
   Ｐ：０．０１０％以下、
   Ｓ：０．００５％以下
   であることを特徴とする請求項１記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。

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