JP2015167995A

JP2015167995A - ガスメタルアーク溶接用ソリッドワイヤ

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Publication number: JP2015167995A
Application number: JP2014046502A
Authority: JP
Inventors: 元一谷口; Genichi Taniguchi; 山下　賢; Masaru Yamashita; 賢山下
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2014-03-10
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2015-09-28
Anticipated expiration: 2034-03-10
Also published as: CN104907726A; KR101688310B1; KR20150105925A; CN104907726B; JP6255284B2

Abstract

【課題】引張強度特性、靭性、および落重特性に優れる溶着金属を得ることができるガスメタルアーク溶接用ソリッドワイヤを提供する。【解決手段】ガスメタルアーク溶接用ソリッドワイヤにおいて、Ｃ：０．０１０〜０．１００質量％、Ｓｉ：０．２０〜１．００質量％、Ｍｎ：１．００〜２．００質量％、Ｐ：０．０２５質量％以下、Ｓ：０．０２５質量％以下、Ｃｕ：０．３５質量％以下、Ｎｉ：４．００〜５．００質量％、Ｍｏ：０．１０〜０．５０質量％、Ｔｉ：０．０２５〜０．０７５質量％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。【選択図】なし

Description

本発明は、Ｍｎ−Ｍｏ−Ｎｉ鋼やＮｉ鋼の溶接に用いられるガスメタルアーク溶接用ソリッドワイヤに関する。

従来から、主としてエネルギープラントやケミカルプラント、エネルギー原料貯蔵設備内の圧力容器や格納容器等に用いられるＭｎ−Ｍｏ−Ｎｉ鋼やＮｉ鋼において、ガスメタルアーク溶接が行われている。そして、このようなガスメタルアーク溶接を行うための種々のガスメタルアーク溶接用ソリッドワイヤが開示されている。

例えば、特許文献１には、パルスアーク溶接において、ピーク電流Ｉｐ、ベース電流Ｉｂ、溶融速度比率ＭＲがＩｐ≦９００ＡＩｂ≧３０Ａ１．２≦ＭＲ≦１．５の範囲となる条件で溶接することを特徴とするガスシールドパルスアーク溶接方法が開示されている。
また、このガスシールドパルスアーク溶接方法に用いるワイヤとして、ワイヤの化学成分がワイヤ全重量に対して、重量％で、Ｃ：０．０２〜０．２０％、Ｓｉ：０．２〜２．０％、Ｍｎ：０．２〜３．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｃｕ：１．５％以下を含有し、不可避成分を０．１％以下、且つ残部が実質的にＦｅよりなるガスシールドアーク溶接用ワイヤが開示されている。
さらには、ワイヤの化学成分がワイヤ全重量に対して、さらに重量％で、Ｎｉ：０．１０〜５．００％、Ｃｒ：０．１０〜３．００％、Ｍｏ：０．０５〜２．００％、Ｔｉ：０．０２〜０．５０％、Ｂ：０．００１０〜０．０３００％からなる群から選択された少なくとも１種の元素を含有し、不可避成分を０．１％以下、且つ残部が実質的にＦｅよりなるガスシールドアーク溶接用ワイヤが開示されている。

このガスシールドアーク溶接用ワイヤは、Ｎｉを０．１０〜５．００質量％含むＭＡＧ溶接用ソリッドワイヤであり、溶接時のパルス条件の最適領域下において、溶接作業性と溶着金属の機械的性質を両立させている。

また、例えば、特許文献２には、質量％で、Ｃ：０．０２０〜０．０６０％、Ｓｉ：０．２０〜０．５０％、Ｍｎ：１．５０〜２．５０％、Ｎｉ：２．９０〜３．５０％、Ｃｒ：０．７〜１．５％、Ｍｏ：０．３０〜１．００％、Ｔｉ：０．０１０〜０．０５０％、Ａｌ：０．０２０〜０．０８０％を含み、不純物としてのＰ、Ｓ、Ｎ、Ｏ、Ｖ、Ｎｂを、Ｐ：０．００７％以下、Ｓ：０．００７％以下、Ｎ：０．００７％以下、Ｏ：０．００７％以下、Ｖ：０．００５％以下、Ｎｂ：０．００３％以下に低減し、残部Feおよび不可避的不純物からなることを特徴とする超高張力鋼ガスシールドアーク溶接用ワイヤが開示されている。

この超高張力鋼ガスシールドアーク溶接用ワイヤは、Ｎｉを２．９０〜３．５０質量％含むＭＡＧ溶接用ソリッドワイヤであり、ワイヤ中にＴｉおよびＡｌを適量含有させることで継手引張強度および靭性を両立させている。

特開２０００−２２５４６５号公報特開２００１−１１８１号公報

しかしながら、従来の技術においては以下の問題がある。
特許文献１に関しては、厚肉大径の鋼材の溶接には通常、溶接後熱処理（以後、適宜、ＰＷＨＴ（Post Weld Heat Treatment）と略記する）が実施されうるが、特許文献１には、溶着金属のＰＷＨＴ後の機械的性質に関する言及がなされていない。また、溶着金属の靭性について、ｖＥ０℃あるいはｖＥ-２０℃≧４７Ｊを良好な性能としているが、実際の要求性能に対しては不十分な閾値である。
特許文献２に関しては、厚肉大径の鋼材の溶接には通常ＰＷＨＴが実施されうるが、特許文献２には、溶着金属のＰＷＨＴ後の機械的性質に関する言及がなされていない。

このように、ガスメタルアーク溶接による溶着金属の特性改善手法として、Ｎｉを始めとした各種合金成分のワイヤへの添加、溶接条件の調整が採用されてきた。しかし、実施工の対象である大径肉厚の鋼板の溶接時に実施されうるＰＷＨＴ後においても優れた機械的性質を担保する技術についての知見は示されていない。
また、溶接施工効率を重視した施工条件、特に立向上進姿勢を含む種々の溶接姿勢下で、かつ大入熱での溶接条件下でも優れた機械的特性を有する溶着金属を提供する技術についての知見は示されていない。
よって、先願特許群にて構成される何れの知見も、種々の溶接姿勢・入熱範囲で、かつＰＷＨＴ後においても引張強度特性、靭性、および落重特性をすべて良好にするという問題を解決することは出来ない。

また、従来の溶接材料では、エネルギープラントやケミカルプラント内の各種圧力容器に適用されるＭｎ-Ｍｏ-Ｎｉ鋼やＮｉ鋼の溶接部位に対して、大入熱施工かつＰＷＨＴ後の溶着金属の引張強度特性、靭性、および落重特性をすべて良好にすることが出来ないという問題があった。

そこで、本発明の課題は、引張強度特性、靭性、および落重特性に優れる溶着金属を得ることができるガスメタルアーク溶接用ソリッドワイヤを提供することにある。

本発明者らは、鋭意検討した結果、以下の事項を見出した。
本願に関わるガスメタルアーク溶接（以後、適宜、ＧＭＡＷと略記する）用ソリッドワイヤは、ワイヤ中に４．００〜５．００質量％のＮｉを含有するものである。大入熱施工かつＰＷＨＴ後であっても、その溶着金属の引張強度特性、靭性、および落重特性をすべて良好にする手段として、発明者らは「固溶強化と析出強化とを同時に実現する合金元素の添加」および「溶接時の凝固過程で析出する介在物を活用したミクロ組織制御」という着想を得た。

ＧＭＡＷ用ソリッドワイヤが適用される部位は、機器設計上、適用箇所の板厚や応力分布状態に応じてＰＷＨＴが実施される場合と、実施されない場合とが混在する。ゆえに、その溶着金属は、ＰＨＷＴの有無によらず、引張強度、靭性、および落重特性をすべて良好にする必要がある。

一般に、本願に関わるＧＭＡＷ用ソリッドワイヤによって形成される溶着金属のミクロ組織はベイナイト主体で、ＰＨＷＴの実施によって組織が回復して、その靭性および落重特性が改善される一方で引張強度が低下する傾向が強い。また、ＧＭＡＷ用ソリッドワイヤによって形成される溶着金属は、大入熱条件下で溶接施工を行った場合、そのミクロ組織が著しく粗大化し、引張強度、靭性、および落重特性の何れもが低下する。

よって、例えば施工効率を重視し、立向上進姿勢かつ大入熱条件下で溶接施工が行われる場合であっても、溶接のままの状態で優れた靭性および落重特性を示し、ＰＷＨＴ後の状態で所定の引張強度を有する溶着金属を得ることを企図した。そして、本発明者らは、そのＧＭＡＷ用ソリッドワイヤの化学成分を見出した。

引張強度の改善には、（１）ＰＷＨＴによる炭窒化物の分散析出による析出強化、（２）マトリクス中への合金元素の固溶による固溶強化、あるいは（３）旧γ粒径の微細化、が有効である。（１）の実現にはＣｒやＮｂ、Ｖなど、結晶粒界や結晶粒内に炭化物を形成する合金元素の添加が有効であるが、これらの合金元素の添加は溶着金属の靭性および落重特性を低下させるため好ましくない。よって本願では、（１）と（２）を同時に実現可能かつ靭性への影響が比較的小さいＭｏに着目した。一方、（３）の実現には、溶接時の凝固過程において窒化物を形成し、そのピン留め効果によってγ粒の粗大化を抑制するＴｉに着目した。

さらに、靭性および落重特性の改善には、（４）マトリクスの高靭化、（５）旧γ粒径の微細化、あるいは（６）ベイナイトラスの微細化、が有効である。（４）の実現にはＮｉの添加が有効であり、本願に関わるＭＩＧ溶接用ソリッドワイヤの基本設計となるものである。（５）の実現には、上述の通り、Ｔｉの添加に着目した。また、（６）の実現には、Ａ１変態点およびベイナイト変態開始温度を低下させてベイナイトラスを微細化する合金元素の添加が有効であり、本願ではＭｎおよびＮｉに着目した。

前記の課題を解決するため、本発明では、次の技術手段を講じている。
本発明に係るガスメタルアーク溶接用ソリッドワイヤは、Ｃ：０．０１０〜０．１００質量％、Ｓｉ：０．２０〜１．００質量％、Ｍｎ：１．００〜２．００質量％、Ｐ：０．０２５質量％以下、Ｓ：０．０２５質量％以下、Ｃｕ：０．３５質量％以下、Ｎｉ：４．００〜５．００質量％、Ｍｏ：０．１０〜０．５０質量％、Ｔｉ：０．０２５〜０．０７５質量％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。

かかる構成によれば、ガスメタルアーク溶接用ソリッドワイヤ（以下、適宜、ソリッドワイヤあるいは、単にワイヤという）は、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｔｉの含有量を規定することで、溶着金属の強度、靭性、および落重特性が良好となる。

本発明に係るガスメタルアーク溶接用ソリッドワイヤは、Ｃ：０．０１０〜０．０５０質量％、Ｓｉ：０．２０〜０．５０質量％、Ｍｎ：１．１０〜１．４０質量％、Ｐ：０．０１０質量％以下、Ｓ：０．０１０質量％以下、Ｃｕ：０．３５質量％以下、Ｎｉ：４．００〜４．５０質量％、Ｍｏ：０．１０〜０．３０質量％、Ｔｉ：０．０５０〜０．０７５質量％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることが好ましい。

かかる構成によれば、ソリッドワイヤの組成を好ましい規定とすることで、溶着金属の強度、靭性、および落重特性がより良好となる。

本発明のガスメタルアーク溶接用ソリッドワイヤは、大入熱施工条件下、かつＰＷＨＴ後においても、溶着金属の特性を飛躍的に改善させ、引張強度特性、靭性、および落重特性のすべてに優れた溶着金属を提供することができる。

実施例の評価で用いた試験板の開先形状を示す断面図である。実施例の室温引張試験片およびシャルピー衝撃試験片の採取位置を示す断面図である。実施例の落重試験片の採取位置を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明のソリッドワイヤは、ガスメタルアーク溶接に用いられるソリッドワイヤであり、Ｃ：０．０１０〜０．１００質量％、Ｓｉ：０．２０〜１．００質量％、Ｍｎ：１．００〜２．００質量％、Ｐ：０．０２５質量％以下、Ｓ：０．０２５質量％以下、Ｃｕ：０．３５質量％以下、Ｎｉ：４．００〜５．００質量％、Ｍｏ：０．１０〜０．５０質量％、Ｔｉ：０．０２５〜０．０７５質量％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるものである。

また、本発明のソリッドワイヤは、Ｃ：０．０１０〜０．０５０質量％、Ｓｉ：０．２０〜０．５０質量％、Ｍｎ：１．１０〜１．４０質量％、Ｐ：０．０１０質量％以下、Ｓ：０．０１０質量％以下、Ｃｕ：０．３５質量％以下、Ｎｉ：４．００〜４．５０質量％、Ｍｏ：０．１０〜０．３０質量％、Ｔｉ：０．０５０〜０．０７５質量％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることが好ましい。
以下、ソリッドワイヤの成分限定理由について説明する。

＜Ｃ：０．０１０〜０．１００質量％＞
Ｃは、溶着金属中の炭化物の析出量に大きな影響を及ぼす。ソリッドワイヤ中のＣ含有量が０．０１０質量％未満では、溶着金属中のＣ含有量が低くなって炭化物の析出量が不十分となり、所定の強度が得られない。一方、ソリッドワイヤ中のＣ含有量が０．１００質量％を超えると、溶着金属中のＣ含有量が過剰に高くなって焼入れ性が高まり、また炭化物析出量が増大して溶着金属の強度を高め、靭性および落重特性が低下する。よって、ソリッドワイヤ全体におけるＣ含有量は０．０１０〜０．１００質量％とする。Ｃ含有量は、溶着金属の強度をより向上させる観点から、好ましくは０．０１５質量％以上、より好ましくは０．０２０質量％以上である。また、Ｃ含有量は、溶着金属の靭性および落重特性をより向上させる観点から、好ましくは０．０５０質量％以下、より好ましくは０．０４０質量％以下である。

＜Ｓｉ：０．２０〜１．００質量％＞
Ｓｉは、溶着金属の強度を高めると同時に、溶着金属を脱酸・清浄化して靭性を向上させる。ソリッドワイヤ中のＳｉ含有量が０．２０質量％未満では、溶着金属中のＳｉ含有量が低くなってその強度が低下し、さらに溶着金属中の酸素量が増加して粗大な酸化物を形成するため、靭性および落重特性が低下する。一方、ソリッドワイヤ中のＳｉ含有量が１．００質量％を超えると、Ｓｉの添加が過剰となって溶着金属の強度が著しく高くなり、靭性および落重特性が低下する。よって、ソリッドワイヤ全体におけるＳｉ含有量は０．２０〜１．００質量％とする。Ｓｉ含有量は、溶着金属の強度、靭性、および落重特性をより向上させる観点から、好ましくは０．２５質量％以上、より好ましくは０．３０質量％以上である。また、Ｓｉ含有量は、溶着金属の靭性および落重特性をより向上させる観点から、好ましくは０．５０質量％以下、より好ましくは０．４５質量％以下である。

＜Ｍｎ：１．００〜２．００質量％＞
Ｍｎは、Ａ１変態点およびベイナイト変態開始温度を低下させてベイナイト組織を微細化させ、溶着金属の靭性および落重特性を向上させる。また、ＭｎはＳｉ同様、溶着金属を脱酸・清浄化してその靭性を向上させる。ソリッドワイヤ中のＭｎ含有量が１．００質量％未満では、これらの効果が得られない。一方、ソリッドワイヤ中のＭｎ含有量が２．００質量％を超えると、Ｍｎの添加が過剰となって溶着金属の強度が著しく高くなり、靭性および落重特性が低下する。よって、ソリッドワイヤ全体におけるＭｎ含有量は１．００〜２．００質量％とする。Ｍｎ含有量は、溶着金属の靭性および落重特性をより向上させる観点から、好ましくは１．１０質量％以上、より好ましくは１．２０質量％以上である。また、Ｍｎ含有量は、溶着金属の靭性および落重特性をより向上させる観点から、好ましくは１．４０質量％以下、より好ましくは１．３０質量％以下である。

＜Ｐ：０．０２５質量％以下、Ｓ：０．０２５質量％以下＞
ＰおよびＳは、その含有量が、それぞれ、０．０２５質量％を超えると、溶着金属を脆化させ、その靭性および落重特性を低下させる。よって、ソリッドワイヤ全体におけるＰ含有量およびＳ含有量は、いずれも０．０２５質量％以下とする。Ｐ含有量およびＳ含有量は、溶着金属の靭性および落重特性をより向上させる観点から、いずれも、好ましくは０．０１０質量％以下、より好ましくは０．００８質量％以下である。なお、下限値は特に規定はないが、ＰおよびＳは含有しない方が好ましく、０質量％であることが好ましい。ただし、ＰおよびＳは不可避的に混入するため、実質的に０．００１質量％が下限値となる。

＜Ｃｕ：０．３５質量％以下＞
Ｃｕは、ワイヤ中に含まれるＣｕに由来するもの、および、溶接時のワイヤ送給性改善のために電気めっき等の手法でワイヤ表面にコーティングされるＣｕに由来するものである。ソリッドワイヤ中のＣｕ含有量が０．３５質量％を超えると、溶着金属中のＣｕ含有量も増加し、その靭性および落重特性が低下する。よって、ソリッドワイヤ全体におけるＣｕ含有量は０．３５質量％以下とする。Ｃｕ含有量は、溶着金属の靭性および落重特性をより向上させる観点から、好ましくは０．２５質量％以下、より好ましくは０．２０質量％以下である。なお、下限値は特に規定はないが、Ｃｕは含有しなくてもよく、０質量％であってもよい。ただし、Ｃｕは不可避的に混入するため、実質的に０．０１質量％が下限値となる。

＜Ｎｉ：４．００〜５．００質量％＞
Ｎｉは、本願に関わる溶接ワイヤの基本成分であり、Ａ１変態点およびベイナイト変態開始温度を下げてベイナイト組織を微細化すると共にマトリクスの靭性を向上させ、溶着金属の靭性および落重特性を向上させる。ソリッドワイヤ中のＮｉ含有量が４．００質量％未満では、これらの効果が十分に得られない。一方、ソリッドワイヤ中のＮｉ含有量が５．００質量％を超えると、溶着金属の強度が著しく高くなり、靭性および落重特性が低下する。よって、ソリッドワイヤ全体におけるＮｉ含有量は４．００〜５．００質量％とする。Ｎｉ含有量は、溶着金属の靭性および落重特性をより向上させる観点から、好ましくは４．２０質量％以上、より好ましくは４．３０質量％以上である。また、Ｎｉ含有量は、溶着金属の靭性および落重特性をより向上させる観点から、好ましくは４．５０質量％以下、より好ましくは４．４０質量％以下である。

＜Ｍｏ：０．１０〜０．５０質量％＞
Ｍｏは、ＰＷＨＴ時に炭化物を形成すると共に、マトリクス中に固溶して溶着金属の強度を向上させる。ソリッドワイヤ中のＭｏ含有量が０．１０質量％未満では、所定の引張強度が得られない。一方、ソリッドワイヤ中のＭｏ含有量が０．５０質量％を超えると、炭化物析出量、およびマトリクス中への固溶量が過剰に増加して溶着金属の強度が著しく高くなり、靭性および落重特性が低下する。よって、ソリッドワイヤ全体におけるＭｏ含有量は０．１０〜０．５０質量％とする。Ｍｏ含有量は、溶着金属の強度をより向上させる観点から、好ましくは０．１５質量％以上、より好ましくは０．２０質量％以上である。また、Ｍｏ含有量は、溶着金属の靭性および落重特性をより向上させる観点から、好ましくは０．３０質量％以下、より好ましくは０．２５質量％以下である。

＜Ｔｉ：０．０２５〜０．０７５質量％＞
Ｔｉは、溶接時の凝固過程においてＴｉＮを形成し、そのピン留め効果によってγ粒の粗大化を抑制して旧γ粒径を微細化する。これにより、溶着金属の強度、靭性、および落重特性を向上させる。ソリッドワイヤ中のＴｉ含有量が０．０２５質量％未満では、これらの効果が十分に得られない。一方、ソリッドワイヤ中のＴｉ含有量が０．０７５質量％を超えると、溶着金属の強度が著しく高くなり、靭性および落重特性が低下する。よって、ソリッドワイヤ全体におけるＴｉ含有量は０．０２５〜０．０７５質量％とする。Ｔｉ含有量は、溶着金属の強度、靭性、および落重特性をより向上させる観点から、好ましくは０．０５０質量％以上、より好ましくは０．０５５質量％以上である。また、Ｔｉ含有量は、溶着金属の靭性および落重特性をより向上させる観点から、好ましくは０．０７０質量％以下、より好ましくは０．０６５質量％以下である。

＜残部：Ｆｅおよび不可避的不純物＞
ソリッドワイヤの成分の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。不可避的不純物としては、例えば、Ｖ、Ｗ、Ｎｂ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ａｓ等が挙げられる。これらの不可避的不純物は、本発明の効果を妨げない範囲において含有することは許容され、その含有量は、それぞれ０．００５質量％以下が好ましい。

以上説明した本発明のソリッドワイヤは、主としてエネルギープラントやケミカルプラント、エネルギー原料貯蔵設備内の圧力容器や格納容器等に用いられるＭｎ−Ｍｏ−Ｎｉ鋼やＮｉ鋼のガスメタルアーク溶接に好適に用いられる。

次に、本発明のソリッドワイヤの製造方法について説明する。
本発明のソリッドワイヤは、常法により製造することができる。例えば、まず、転炉あるいは電気炉等を用いて、前記した成分組成を有する溶鋼を溶製し、得られた溶鋼から連続鋳造や造塊法等によって鋼材（ビレット等）を製造する。次に、製造した鋼材を加熱した後、熱間圧延（押出圧延）を施し、更に乾式の冷間圧延（冷間伸線）を施して、例えば、φ５．５ｍｍの溶接ワイヤ用原線（鋼素線とも言う）を製造する。次いで、この溶接ワイヤ用原線を必要に応じて焼鈍や酸洗を実施して伸線加工を行い、最終ワイヤ径（例えば１．２ｍｍ）を有するソリッドワイヤとして製造する。

以下、本発明の範囲に入る実施例について、その効果を本発明の範囲から外れる比較例と比較して説明する。

まず、電気炉にて、溶鋼を造塊し、押出圧延、冷間伸線し、φ５．５ｍｍの溶接ワイヤ用原線を製造後、この溶接ワイヤ用原線を伸線してφ２．４ｍｍとした。次に、中間焼鈍及び銅めっき処理して中間伸線とし、更に仕上伸線し、スキンパス及び潤滑油を塗布して、最終ワイヤ径φ１．２ｍｍの表１に示す化学組成（質量％）を有するＧＭＡＷ用ソリッドワイヤを製造した。

次に、表１に示す化学成分のＧＭＡＷ用ソリッドワイヤ、図１に示す開先形状の試験板を用いて、表２および表３に示す溶接条件で溶接を行い、全溶着金属の引張強度、靭性、および落重特性を評価した。全溶着金属の機械的性質は「溶接のまま」および「ＰＷＨＴ（６１５℃×１０ｈ）後」の両者について評価した。なお、表１において、本発明の範囲を満たさないものは数値に下線を引いて示す。

供試ワイヤのワイヤ径は種々存在するが、本願の実施例は１．２ｍｍのもので代表した。溶接姿勢および積層要領は、実機での溶接施工を考慮して、また、施工条件の観点から溶着金属の機械的性質を最も厳しい条件で評価することを企図し、立向上進姿勢で且つ各層１パス施工とし、その積層数は４層とした。立向上進姿勢で適用可能であれば、他の姿勢にも展開することが可能である。一般的なＧＭＡＷには１〜５％程度のＯ_２を含むＡｒガスか、１０〜２０％程度のＣＯ_２を含むＡｒガスが用いられるが、本願でのシールドガス組成はＡｒ−１０％ＣＯ_２で代表し、その流量は２５Ｌ／ｍｉｎ.とした。また、溶接機はパルス溶接機能の付属有無に拘らないが、本願の実施例ではパルス溶接機能が付属した溶接機を用いた。

また、全溶着金属の引張強度特性の評価には、溶着金属の板厚中央部から溶接線方向にＡＷＳＢ４．０に準拠して採取した室温引張試験片（試験片直径：φ１２．５ｍｍ、平行部長さ：５０．０ｍｍ）を供した。また、靭性の評価には、溶着金属の板厚中央部から溶接線と法線方向（継手方向）にＡＷＳＢ４．０に準拠した２ｍｍ−Ｖノッチ（サイドノッチ）のシャルピー衝撃試験片を供した。また、溶着金属の落重特性の評価には、ＡＳＴＭＥ２０８−２００６に準拠した落重試験片を供した。なお、落重試験片の試験片形状はＰ−３型試験片とした。それぞれの試験片採取位置を図２および図３に示す。

本項の実施例において、全溶着金属の引張強度特性はＴＳが５８７ＭＰａ以上のものを○、５８７ＭＰａ未満のものを×と評価した。また、靭性は−３９℃における衝撃値（以下、ｖＥ−３９℃と表記）の３点平均が１００Ｊ以上のものを◎、５５Ｊ以上１００Ｊ未満のものを○、５５Ｊ未満のものを×と評価した。さらに、落重特性はＲＴ_ＮＤＴが−７５℃以下のものを◎、−７５℃を超え−５０℃以下のものを○、−５０℃を超えるものを×と評価した。ここで、ＲＴ_ＮＤＴは「発電用原子力設備規格設計・建設規格第４章添付４−１」に準拠して導出した。結果を表４に示す。

表４に示すように、本発明の範囲を満足するＮｏ．１〜７は、すべての評価項目において良好であった。
一方、本発明の範囲を満足しないＮｏ．８〜２２は、以下の結果となった。

Ｎｏ．８は、Ｃ含有量が低いため、「ＰＷＨＴ（６１５℃×１０ｈ）後」の引張強度特性に劣った。Ｎｏ．９は、Ｃ含有量が高いため、「溶接のまま」の靭性、落重特性、および、「ＰＷＨＴ（６１５℃×１０ｈ）後」の落重特性に劣った。
Ｎｏ．１０は、Ｓｉ含有量が低いため、「溶接のまま」の靭性、落重特性、「ＰＷＨＴ（６１５℃×１０ｈ）後」の引張強度特性に劣った。Ｎｏ．１１は、Ｓｉ含有量が高いため、「溶接のまま」の靭性、落重特性に劣った。
Ｎｏ．１２は、Ｍｎ含有量が低いため、「溶接のまま」の靭性、落重特性に劣った。Ｎｏ．１３は、Ｍｎ含有量が高いため、「溶接のまま」の靭性、落重特性に劣った。

Ｎｏ．１４は、Ｐ含有量が高いため、「溶接のまま」の靭性、落重特性、「ＰＷＨＴ（６１５℃×１０ｈ）後」の落重特性に劣った。Ｎｏ．１５は、Ｓ含有量が高いため、「溶接のまま」の靭性、落重特性、「ＰＷＨＴ（６１５℃×１０ｈ）後」の落重特性に劣った。Ｎｏ．１６は、Ｃｕ含有量が高いため、「溶接のまま」の靭性、落重特性、「ＰＷＨＴ（６１５℃×１０ｈ）後」の落重特性に劣った。
Ｎｏ．１７は、Ｎｉ含有量が低いため、「溶接のまま」の靭性、落重特性に劣った。Ｎｏ．１８は、Ｎｉ含有量が高いため、「溶接のまま」の靭性、落重特性、「ＰＷＨＴ（６１５℃×１０ｈ）後」の落重特性に劣った。

Ｎｏ．１９は、Ｍｏ含有量が低いため、「ＰＷＨＴ（６１５℃×１０ｈ）後」の引張強度特性に劣った。Ｎｏ．２０は、Ｍｏ含有量が高いため、「溶接のまま」の靭性、落重特性、「ＰＷＨＴ（６１５℃×１０ｈ）後」の落重特性に劣った。
Ｎｏ．２１は、Ｔｉ含有量が低いため、「溶接のまま」の靭性、落重特性、「ＰＷＨＴ（６１５℃×１０ｈ）後」の引張強度特性に劣った。Ｎｏ．２２は、Ｔｉ含有量が高いため、「溶接のまま」の靭性、落重特性、「ＰＷＨＴ（６１５℃×１０ｈ）後」の靭性、落重特性に劣った。

次に、表１の実施例７に示す化学成分のＧＭＡＷ用ワイヤを用いて、表５に示す溶接条件に従い、各種溶接姿勢および溶接入熱下で溶接試験を行い、溶着金属の機械的性質を評価した。予熱・パス間温度は２００〜２２０℃、シールドガスはＡｒ−１０％ＣＯ_２（２５Ｌ／ｍｉｎ.）、チップ・母材間距離は１５〜２０ｍｍとした。また、本項の実施例における溶接機もパルス溶接機能が付属したものを用い、そのパルス条件は表３に準拠した。

本項の実施例において、評価項目および試験片採取方法等は前出の実施例と同等とした。全溶着金属の引張強度特性はＴＳが５８７ＭＰａ以上のものを○、５８７ＭＰａ未満のものを×と評価した。また、靭性は−３９℃における衝撃値（以下、ｖＥ−３９℃と表記）の３点平均が１００Ｊ以上のものを◎、５５Ｊ以上１００Ｊ未満のものを○、５５Ｊ未満のものを×と評価した。さらに、落重特性はＲＴ_ＮＤＴが−７５℃以下のものを◎、−７５℃を超え−５０℃以下のものを○、−５０℃を超えるものを×と評価した。結果を表６に示す。

表６に示すように、本発明の範囲を満足するＮｏ．２３〜２６は、すべての評価項目において良好であった。

以上、本発明について実施の形態および実施例を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されることなく、その権利範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈しなければならない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて広く改変・変更等することが可能であることはいうまでもない。

Claims

Ｃ：０．０１０〜０．１００質量％、Ｓｉ：０．２０〜１．００質量％、Ｍｎ：１．００〜２．００質量％、Ｐ：０．０２５質量％以下、Ｓ：０．０２５質量％以下、Ｃｕ：０．３５質量％以下、Ｎｉ：４．００〜５．００質量％、Ｍｏ：０．１０〜０．５０質量％、Ｔｉ：０．０２５〜０．０７５質量％を含有し、残部が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メタルアーク溶接用ソリッドワイヤ。
Ｃ：０．０１０〜０．０５０質量％、Ｓｉ：０．２０〜０．５０質量％、Ｍｎ：１．１０〜１．４０質量％、Ｐ：０．０１０質量％以下、Ｓ：０．０１０質量％以下、Ｃｕ：０．３５質量％以下、Ｎｉ：４．００〜４．５０質量％、Ｍｏ：０．１０〜０．３０質量％、Ｔｉ：０．０５０〜０．０７５質量％を含有し、残部が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メタルアーク溶接用ソリッドワイヤ。