JP2017131900A - ステンレス鋼フラックス入りワイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】引張強度、低温での靱性、耐欠陥性及び耐高温割れ性に優れたステンレス鋼フラックス入りワイヤを提供する。【解決手段】ワイヤ全質量当たり、Ｃ：０．０４質量％以下、Ｓｉ：０．８質量％以下、Ｍｎ：０．５〜５．０質量％、Ｃｕ：３．０質量％以下、Ｎｉ：１３〜３３質量％、Ｃｒ：１５〜２９質量％、Ｍｏ：２．０〜６．０質量％、Ｎｂ：１．０質量％以下、及びＮ：０．０８〜０．２５質量％を含有し、さらに前記フラックス中に、ワイヤ全質量あたり、ＴｉＯ２：４．０〜１２．０質量％、ＳｉＯ２：０．０５〜３．０質量％、ＺｒＯ２：０．５〜５．０質量％、Ａｌ２Ｏ３：２．０質量％以下、Ｂｉ化合物についてＢｉ換算値：０．０１質量％以下、アルカリ金属化合物についてアルカリ金属換算値での合計：０．１〜２．０質量％、及びフッ化物についてフッ素換算値：０．１〜１．０質量％、を含有することを特徴とするステンレス鋼フラックス入りワイヤ。【選択図】なし

Description

本発明は、低温用途のステンレス鋼や５％Ｎｉ鋼等の溶接において使用される完全オーステナイト組織となるステンレス鋼フラックス入りワイヤに関する。
ステンレス鋼溶接材料は、優れた耐食性や耐熱性を有するステンレス鋼の溶接に用いられており、各種工業分野で広く適用されている。一方で、ＬＥＧなどの貯蔵タンク等の構造部材として使用される５％Ｎｉ鋼の溶接材料には高い強度特性と低温での衝撃性能が要求されるため、Ｎｉ基合金溶接材料が使用されることが多い。
従来のステンレス鋼溶接材料は強度および衝撃性能の仕様を満足することができないため、５％Ｎｉ鋼の溶接に使用されることはほとんどなかった。
例えば特許文献１には、優れた機械性能を有する低温鋼溶接用Ｎｉ基合金フラックス入りワイヤが開示されている。
また、特許文献２では超伝導コイル用構造物に使用されるステンレス鋼用に極低温での衝撃性能に優れた極低温用ステンレス鋼被覆アーク溶接棒が開示されている。
特開２００１−３３４３９２号公報 特開平０７−１２４７８４号公報
しかしながら特許文献１に開示されたＮｉ基合金フラックス入りワイヤは、ステンレス鋼と比較してＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ等の合金含有量が高いため、コストが高い。また、特許文献２に開示されたステンレス鋼被覆アーク溶接棒は、室温での強度特性が不十分であり、また、被覆アーク溶接棒であるために溶接能率が低い。
上記実情に鑑みて、本発明では、低温用途のオーステナイト系ステンレス鋼および５％Ｎｉ鋼の溶接において、Ｎｉ基合金と比較して低コストで、溶接能率の高いステンレス鋼フラックス入りワイヤにおいて、引張強度や低温での衝撃性能に優れた溶接金属が得られる、ステンレス鋼フラックス入りワイヤを提供することを目的とする。
より具体的には、本発明では、低温用途のオーステナイト系ステンレス鋼および５％Ｎｉ鋼等の溶接において使用されるステンレス鋼フラックス入りワイヤであって、引張強度、低温での靱性、耐欠陥性及び耐高温割れ性に優れたステンレス鋼フラックス入りワイヤを提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、以下の事項を見出した。
すなわち、溶接金属がフェライト組織を含むオーステナイト・フェライトの二相組織となる場合、低温においてフェライト相が脆化し、著しく衝撃性能が劣化する。そこで、５％Ｎｉ鋼の溶接金属に要求される低温靱性を達成することを目的として、本発明では完全オーステナイト組織となるように溶接金属の化学成分の調整を行った。
完全オーステナイト組織とした場合、高温割れが発生し易くなることが課題である。高温割れ感受性を下げるためには低融点化合物を生成するＰ、Ｓなどの不純物を低下させることが知られている。
一般的にスラグ系フラックス入りワイヤのスラグ剥離性を改善することを目的に添加されているＢｉもまた、低融点酸化物を生成し、高温割れ感受性を高めることが確認されたため、本発明においてはＢｉを可能な限り無添加とすることとした。
Ｐ及びＳの低減とＢｉを無添加にするだけでは耐高温割れ性の改善に不十分であったことから、本発明ではさらに、各種合金元素の影響についても着目した。
溶接金属の最終凝固域には合金元素が凝固偏析により濃化し、溶融金属の融点を下げて高温割れ感受性を高めると考えられる。本発明ではミクロ組織観察や熱力学シミュレーションを用いた検討を行い、合金元素の影響について調査した。
その結果、最終凝固域に凝固偏析するＣや、Ｃｒ及びＭｏなどの合金元素の偏析を促進させる効果のあるＳｉの添加量を低めに抑えることにより、耐高温割れ性を有効に改善できることを見出した。
また、一般的にＭｎはＭｎＳを生成し、耐高温割れ性を改善する元素であることが知られており、完全オーステナイト組織となる溶材では５〜７％添加（特開平０７−１２４７８４号公報参照）するなどしている。
しかしながら、過剰な添加はＭｎ自体の凝固偏析を促進させ、最終凝固域の融点低下を招き、逆に耐高温割れ性を劣化させる。そのため、本発明ではＭｎの含有量をより低めで適正な範囲に調整する必要があることを見出した。
また本発明では、完全オーステナイト組織となる溶接金属の引張強度を向上させるためにはＣ及びＮなどの侵入型固溶強化元素の添加が有効であることを見出し、室温で高い引張強度を得るために固溶強化元素であるＮを多く添加することとした。なお、Ｃは高温割れ感受性を高める元素であるため、本発明ではＮを積極添加する設計とした。
ただし、Ｎの添加量を大きくすると、溶接金属が凝固する際に、過飽和となったＮが起因となる気泡が発生し、ブローホール・ピットの発生リスクが高まることが知られている。そこで本発明ではフラックス中のＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などのスラグ組成を最適化することで、気孔欠陥発生のリスクを下げることに成功した。
上記知見を得て、本発明者らは、上記課題に対し、溶接金属の化学成分を調整することで溶接金属に要求される低温靱性を達成し、さらにＣ、Ｓｉ、ＭｎやＣｒ、Ｍｏといった等の合金元素の添加量を特定の範囲とすることで、良好な耐高温割れ性の改善に成功した。さらにＮとフラックス中のスラグ組成を特定の範囲とすることで、室温での高い引張強度を実現しつつ、気孔欠陥発生のリスクを抑える（耐欠陥性）ことに成功し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下に関するものである。
［１］ ステンレス鋼の外皮にフラックスが充填されたステンレス鋼フラックス入りワイヤであって、
ワイヤ全質量当たり、
Ｃ：０．０４質量％以下、
Ｓｉ：０．８質量％以下、
Ｍｎ：０．５〜５．０質量％、
Ｃｕ：３．０質量％以下、
Ｎｉ：１３〜３３質量％、
Ｃｒ：１５〜２９質量％、
Ｍｏ：２．０〜６．０質量％、
Ｎｂ：１．０質量％以下、及び
Ｎ：０．０８〜０．２５質量％を含有し、
さらに前記フラックス中に、ワイヤ全質量あたり、
ＴｉＯ２：４．０〜１２．０質量％、
ＳｉＯ２：０．０５〜３．０質量％、
ＺｒＯ２：０．５〜５．０質量％、
Ａｌ２Ｏ３：２．０質量％以下、
Ｂｉ化合物についてＢｉ換算値：０．０１質量％以下、
Ｎａ、Ｋ及びＬｉからなるアルカリ金属化合物についてアルカリ金属換算値での合計：０．１〜２．０質量％、及び
フッ化物についてフッ素換算値：０．１〜１．０質量％、を含有することを特徴とするステンレス鋼フラックス入りワイヤ。
［２］ ワイヤに含まれる各成分の含有量が下記関係式を満たすことを特徴とする前記［１］に記載のステンレス鋼フラックス入りワイヤ。
Ａ／Ｂ≧１．４
Ａ＝Ｎｉ＋３０×（Ｃ＋Ｎ）＋０．５×Ｍｎ＋１２．４
Ｂ＝Ｃｒ＋Ｍｏ＋１．５×Ｓｉ＋０．５×Ｎｂ
本発明に係るステンレス鋼フラックス入りワイヤによれば、極低温用ステンレス鋼、５％Ｎｉ鋼および高耐食オーステナイト系ステンレス鋼等の全姿勢溶接において、良好な引張強度、低温靱性、耐欠陥性、耐高温割れ性を有する溶接金属を得ることができる。
さらに、スラグ形成剤として添加される酸化物および炭酸塩における、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ａｌの酸化物量を規定することで、全姿勢で平坦なビード形状が得られ、スラグ剥離性も良好となる。
以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
本発明に係るフラックス入りワイヤは、ステンレス鋼の外皮にフラックスが充填されたステンレス鋼フラックス入りワイヤであって、ワイヤ全質量当たり、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ及びＮを所定量含有し、さらに前記フラックス中に、ワイヤ全質量あたり、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ化合物、Ｎａ、Ｋ及びＬｉからなるアルカリ金属化合物、並びにフッ化物を所定量含有することを特徴とする。
以下、本発明に係るフラックス入りワイヤの各成分について、ワイヤ全質量あたりの含有量を説明する。
＜Ｃ：０．０４質量％以下＞
Ｃは溶接金属の引張強度を向上させる元素である一方で、溶接金属の最終凝固部に偏析し、融液の融点を低下させ、耐高温割れ性を劣化させる。そのため、ワイヤ全質量あたりの添加量を０．０４質量％以下に抑制する。Ｃ含有量が０．０４質量％を超えると高温割れ感受性が高まる。また、好ましくは０．０３質量％以下である。また、Ｃは含まれていなくともよいが、強度の確保のため、０．０１質量％以上含むことが好ましい。
＜Ｓｉ：０．８質量％以下＞
Ｓｉも溶接金属の最終凝固部に偏析し、融液の融点を低下させ、耐高温割れ性を劣化させるため、０．８質量％以下に添加量を抑制する。Ｓｉ含有量が０．８質量％を超えると凝固偏析が促進され、高温割れ感受性が高まる。また、好ましくは０．６質量％以下である。また、Ｓｉは含まれていなくともよいが、溶接金属の強度や低温靱性の確保、ブローホールの抑制等のため、０．２質量％以上含むことが好ましい。
＜Ｍｎ：０．５〜５．０質量％＞
Ｍｎは脱酸効果により酸素系ガスによるブローホール（ＢＨ）を抑制する効果があるとともに、オーステナイト組織を安定化させる効果があるため添加する。Ｍｎ添加量が０．５質量％未満では十分な脱酸効果が得られない。一方、Ｍｎ含有量が５．０質量％を超えるとＭｎの溶接金属最終凝固域への凝固偏析が促進され、融液の融点を低下させ、高温割れが発生し易くなる。したがって、フラックス入りワイヤにおけるＭｎ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．５〜５．０質量％とする。また、好ましくは１．０質量％以上であり、好ましくは４．０質量％以下である。
＜Ｃｕ：３．０質量％以下＞
Ｃｕは、その含有量が３．０質量％を超えると耐高温割れ性を劣化させるため、ワイヤ全質量あたり３．０質量％以下とする。好ましくは２．５質量％以下である。下限は特に規定はなく、オーステナイト組織を安定化させるためにＣｕを添加しても良い。
＜Ｎｉ：１３〜３３質量％＞
Ｎｉはオーステナイト組織を安定化させるために添加する。Ｎｉ含有量が１３質量％未満では、オーステナイト組織が不安定となる。一方、Ｎｉ含有量が３３質量％を超えると、ＣやＮの固溶度が低下し、ＢＨが発生しやすくなる。したがって、フラックス入りワイヤにおけるＮｉ含有量は、ワイヤ全質量あたり１３〜３３質量％とする。Ｎｉ含有量は、好ましくは１４質量％以上である。また、好ましくは３０質量％以下である。
＜Ｃｒ：１５〜２９質量％＞
Ｃｒは溶接金属の強度を向上させるとともにオーステナイト相を安定化させる効果がある。Ｃｒ含有量が１５質量％未満では、十分な強度が得られない。一方、Ｃｒ含有量が２９質量％を超えると、溶接金属の靱性が劣化するとともに、Ｃｒの凝固偏析が促進され、耐高温割れ性が劣化する。したがって、フラックス入りワイヤにおけるＣｒ含有量は、ワイヤ全質量あたり１５〜２９質量％とする。Ｃｒ含有量は、好ましくは１７質量％以上である。また、好ましくは２７質量％以下である。
＜Ｍｏ：２．０〜６．０質量％＞
ＭｏはＣｒと同じく、溶接金属の強度を向上させる効果がある。Ｍｏ含有量が２．０質量％未満では、十分な強度が得られない。一方、Ｍｏ含有量が６．０質量％を超えると、溶接金属の靱性が劣化するとともに、Ｍｏの凝固偏析が促進され、耐高温割れ性が劣化する。したがって、フラックス入りワイヤにおけるＭｏ含有量は、ワイヤ全質量あたり２．０〜６．０質量％とする。Ｍｏ含有量は、好ましくは２．５質量％以上である。また、好ましくは５．０質量％以下である。
＜Ｎｂ：１．０質量％以下＞
Ｎｂは溶接金属の強度を向上させる効果があるので、添加しても良いが、１．０質量％を超えると耐高温割れ性を劣化させる。したがって、フラックス入りワイヤにおけるＮｂ含有量は１．０質量％以下とする。好ましくは０．８質量％以下である。下限は特に規定はない。
＜Ｎ：０．０８〜０．２５質量％＞
Ｎは固溶強化元素であり、溶接金属の強度を向上させる効果がある。Ｎ含有量が０．０８質量％未満では、十分な強度が得られない。一方、Ｎ含有量が０．２５質量％を超えると、ＢＨが発生し易くなる。したがって、フラックス入りワイヤにおけるＮ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．０８〜０．２５質量％とする。Ｎ含有量は、好ましくは０．１０質量％以上である。また、好ましくは０．２０質量％以下である。
また、ワイヤに含まれる各成分の含有量が、下記関係式を満たすことが完全オーステナイト組織を得るために好ましい。
Ａ／Ｂ≧１．４
Ａ＝Ｎｉ＋３０×（Ｃ＋Ｎ）＋０．５×Ｍｎ＋１２．４
Ｂ＝Ｃｒ＋Ｍｏ＋１．５×Ｓｉ＋０．５×Ｎｂ
ここでＡで表される式はＮｉ等量を意味し、Ｂで表される式はＣｒ等量を意味する。すなわち、Ａ／Ｂで表される値が１．４以上になることで、完全オーステナイト組織となることから好ましい。また，Ａ／Ｂは１．５以上がより好ましく、１．６以上がさらに好ましい。
また、本発明に係るステンレス鋼フラックス入りワイヤにおけるフラックス中の各成分について、ワイヤ全質量あたりの含有量を以下に説明する。
＜ＴｉＯ２：フラックス中に４．０〜１２．０質量％＞
ＴｉＯ２はスラグ形成剤の主成分であり、均一で被包性の良いスラグを形成し、アーク安定性を向上させる効果がある。また、ＴｉＯ２の添加はスラグ融点を上げて全姿勢溶接でのビード形状を平坦にさせる効果もある。ＴｉＯ２含有量が４．０質量％未満では、上記の効果が得られない。一方、ＴｉＯ２含有量が１２．０質量％を超えると、フラックスが非常に溶けにくくなり、フラックス柱が溶け残り、スラグ巻の発生の原因となる。したがって、フラックス中のＴｉＯ２含有量は、ワイヤ全質量あたり４．０〜１２．０質量％とする。ＴｉＯ２含有量は、好ましくは５．０質量％以上である。また、好ましくは１０．０質量％以下である。
＜ＳｉＯ２：フラックス中に０．０５〜３．０質量％＞
ＳｉＯ２はスラグの粘性を高め、スラグ被りを均一にすることでスラグ剥離性を良好にする効果がある。ＳｉＯ２含有量が０．０５質量％未満では、上記効果が得られない。一方、ＳｉＯ２含有量が３．０質量％を超えると、スラグの凝固温度が低下し、全姿勢で溶接金属が垂れやすくなる。したがって、フラックス中のＳｉＯ２含有量は、ワイヤ全質量あたり０．０５〜３．０質量％とする。ＳｉＯ２含有量は、好ましくは０．２質量％以上である。また、好ましくは２．０質量％以下である。
＜ＺｒＯ２：フラックス中に０．５〜５．０質量％＞
ＺｒＯ２はスラグ凝固を早め、立向姿勢および上向姿勢での平坦なビード形状が得られる効果がある。ＺｒＯ２含有量が０．５質量％未満では、上記の効果が十分に得られない。一方、ＺｒＯ２含有量が５．０質量％を超えると、スラグ被包性の劣化を招き、スラグ剥離性が著しく劣化する。したがって、フラックス中のＺｒＯ２含有量は、ワイヤ全質量あたり０．５〜５．０質量％とする。ＺｒＯ２含有量は、好ましくは１．０質量％以上である。また、好ましくは４．０質量％以下である。
＜Ａｌ２Ｏ３：フラックス中に２．０質量％以下＞
Ａｌ２Ｏ３はスラグ剥離性の劣化を招く。したがって、フラックス中のＡｌ２Ｏ３含有量は、ワイヤ全質量あたり２．０質量％以下とする。Ａｌ２Ｏ３含有量は、好ましくは１．５質量％以下である。なお、下限値は特に規定はないが、Ａｌ２Ｏ３は含有しない方が好ましい。
＜Ｎａ、Ｋ及びＬｉからなるアルカリ金属化合物についてアルカリ金属換算値での合計：フラックス中に０．１〜２．０質量％＞
Ｎａ、Ｋ、Ｌｉなどのアルカリ金属はアーク安定性を向上させる効果がある。これらはフッ化物や複合酸化物として添加でき、Ｎａ、Ｋ及びＬｉからなるアルカリ金属化合物はアルカリ金属換算値での合計で０．１〜２．０質量％含むようにする。Ｎａ、Ｋ及びＬｉの合計が０．１質量％未満では、アーク安定性が劣化する。一方、２．０質量％を超えると、スラグ融点が低下し、全姿勢溶接でのビード形状が劣化する。したがって、フラックス中のＮａ、Ｋ及びＬｉの合計はアルカリ金属換算値で、ワイヤ全質量あたり０．１〜２．０質量％とする。Ｎａ、Ｋ及びＬｉの合計は、好ましくは１．５質量％以下である。
＜フッ化物についてフッ素換算値：フラックス中に０．１〜１．０質量％＞
フッ素は水分由来の気孔欠陥を低減する効果がある。フッ化物についてのフッ素換算値が０．１質量％未満では、気孔欠陥の低減効果が得られない。一方、フッ化物についてのフッ素換算値が１．０質量％を超えると、アーク安定性が劣化する。したがって、フラックス中のフッ化物のフッ素換算値は、ワイヤ全質量あたり０．１〜１．０質量％とする。フッ化物のフッ素換算値は、好ましくは０．２％質量％以上である。また、好ましくは０．８質量％以下である。
＜Ｂｉ化合物についてのＢｉ換算値：０．０１質量％以下＞
Ｂｉは溶接金属の最終凝固域に偏析し、溶接金属の耐高温割れ性を劣化させる。したがって、Ｂｉ化合物の含有量は、ワイヤ全質量あたり、Ｂｉ換算値で０．０１質量％以下とする。Ｂｉ化合物の含有量は、好ましくは、Ｂｉ換算値で０．００１質量％以下である。なお、下限値は特に規定はないが、Ｂｉ化合物は含有しない方が好ましい。
＜フラックスの残部＞
その他、フラックスの残部はＦｅがフープ、Ｆｅ合金、添付にて添加されており、ワイヤ全質量あたり３０〜６５質量％となる。また、その他に不可避的不純物が含まれる。フラックス内の不可避的不純物の含有量は、ワイヤ全質量あたり１．０質量％以下が好ましく、０．５質量％以下がより好ましい。
＜フラックス入りワイヤの残部：不可避的不純物＞
フラックス入りワイヤ全体としての成分の残部は、不可避的不純物である。不可避的不純物としては、例えば、Ｐ、Ｓ、Ｃｏ、Ｖ等が挙げられる。ワイヤ内の不可避的不純物の含有量は、ワイヤ全質量あたり１．０質量％以下が好ましく、０．５質量％以下がより好ましい。特に、Ｐ及びＳは耐高温割れ性を改善させるために合計で０．０４０質量％以下とすることが好ましい。
また、フラックス入りワイヤは、上記不可避的不純物に加え、スラグ形成剤としてＣａ化合物、Ｂａ化合物を含有する場合があるが、これらの化合物について、ワイヤ全質量あたり、それぞれ、Ｃａ換算値、Ｂａ換算値で下記に示す所定量であることが好ましい。
＜Ｃａ化合物についてのＣａ換算値：１．０質量％以下＞
Ｃａはスラグ融点を低下させ、全姿勢の溶接作業性を劣化させる。Ｃａを低減することで、さらにスラグ剥離性が良く、全姿勢で平坦なビード形状が得られる。したがって、Ｃａ化合物の含有量は、ワイヤ全質量あたり、Ｃａ換算値で１．０質量％以下とする。Ｃａ化合物の含有量は、好ましくは、Ｃａ換算値で０．５質量％以下である。なお、下限値は特に規定はないが、Ｃａ化合物は含有しない方が好ましい。
＜Ｂａ化合物についてのＢａ換算値：１．０質量％以下＞
Ｂａはスラグ融点を低下させ、全姿勢の溶接作業性を劣化させる。Ｂａを低減することで、さらにスラグ剥離性が良く、全姿勢で平坦なビード形状が得られる。したがって、Ｂａ化合物の含有量は、ワイヤ全質量あたり、Ｂａ換算値で１．０質量％以下とする。Ｂａ化合物の含有量は、好ましくは、Ｂａ換算値で０．５質量％以下である。なお、下限値は特に規定はないが、Ｂａ化合物は含有しない方が好ましい。
本発明に係るフラックス入りワイヤの製造方法は特に限定されず、一般的な製造工程で製造すればよい。例えば、ステンレス鋼のフープをＵ字状に成型し、Ｕ字状成型フープにフラックスを充填した後、フラックスを内部に充填した筒状型に成型し、目的径まで伸線する工程により製造すればよい。
外皮の材質は、ステンレス鋼の鋼種等特に制限なく使用することができ、フラックス入りワイヤ全重量における元素組成が上記範囲内にすればよい。
本発明に係るフラックス入りワイヤは、５％Ｎｉ鋼や各種オーステナイト系ステンレス鋼の低温用鋼の溶接に際し、用いられるシールドガスは、特に限定されない。例えば、Ａｒガス、炭酸ガス（二酸化炭素、ＣＯ２）、酸素ガス（Ｏ２）及びそれらの混合ガス等を用いることができる。これらには不可避不純物として酸素、窒素、水素等が含まれていてもよい。
中でもＡｒ＋ＣＯ２混合ガスを用いたガスシールドアーク溶接等に好適に用いることができる。
また、溶接時に用いられる溶接電源や溶接トーチ、送給機等はそれぞれ従来と同様のものを、同様の方法で用いることができる。
＜溶接物＞
本発明に係るフラックス入りワイヤは、低温用途のステンレス鋼や５％Ｎｉ鋼等の溶接において使用されることが好ましい。該ワイヤを用いて溶接された溶接物の好ましい特性は以下のとおりである。
（引張強度）
溶接物のＡＷＳ Ｂ４．０に準じた試験で得られる引張強度は５７０Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましく、６００Ｎ／ｍｍ２以上であることがより好ましい。
（低温靱性）
溶接物の靱性は、ＡＷＳ Ｂ４．０に準じた−１９６℃のシャルピー試験において、吸収エネルギーは２７Ｊ以上が好ましく、３４J以上がより好ましい。
（耐欠陥性）
溶接物のＡＷＳ Ａ５．２２のＲＴ試験に準じた評価において、合格基準を満たすものが好ましく、直径０．８ｍｍ以上の欠陥数が０個かつ直径０．４ｍｍ以上０．８ｍｍ未満の欠陥数が１０個以下であることがより好ましい。
（耐高温割れ性）
溶接直後のビード表面に浸透探傷試験を実施し、割れの有無を調査することで評価することができる。具体的には、ＦＩＳＣＯ割れ試験において、溶接電流１８０Ａかつ溶接速度４０ｃｐｍとした場合に割れが発生しないことが好ましく、溶接電流２００Ａかつ溶接速度４０ｃｐｍとした場合に割れが発生しないことがより好ましい。
（アーク安定性）
溶接時のアーク安定性は、移行形態がスプレー移行に近い溶滴移行でスパッタの比較的少ないものが好ましく、溶滴が小粒でスパッタの少ないスプレー移行がより好ましい。
（スラグ剥離性）
溶接後のスラグ剥離性は、軽くハンマーで叩く程度以下の力でスラグが剥離することが好ましく、自然剥離することがより好ましい。
（立向上進性）
立向上進溶接姿勢で溶接をする場合において、ビード形状がＡＷＳ Ａ５．２２に準じたすみ肉の判定基準を満たすことが好ましく、かつ、フラットなビード形状となることがより好ましい。
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することが可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
＜実施例１〜１４及び比較例１〜１０＞
表１に記載の化学組成の外皮を用いて、表２に示す化学組成のフラックス入りワイヤを作製した。
得られたフラックス入りワイヤの線径はいずれも１．２ｍｍであり、フラックス率は２１〜３４質量％であった。
なお、表１及び表２における化学組成は、ワイヤ全質量に対する質量％での表示である。また、「Ｂｉ」とはＢｉ化合物についてのＢｉ換算値、「Ｆ」とはフッ化物についてのフッ素換算値、「Ｎａ＋Ｋ＋Ｌｉ」とは、Ｎａ、Ｋ及びＬｉからなるアルカリ金属化合物についてのアルカリ金属換算値での合計をそれぞれ表す。また「式Ａ」とはワイヤに含まれる各成分の含有量のうち、［Ｎｉ＋３０×（Ｃ＋Ｎ）＋０．５×Ｍｎ＋１２．４］で表される値であり、「式Ｂ」とはワイヤに含まれる各成分の含有量のうち、［Ｃｒ＋Ｍｏ＋１．５×Ｓｉ＋０．５×Ｎｂ］で表される値である。
Figure 2017131900
Figure 2017131900
得られたフラックス入りワイヤ及び、該ワイヤを用いて溶接された溶接物についての特性評価を行った。
具体的には、溶接金属性能として、引張強度、低温靭性、耐欠陥性、及び耐高温割れ性について評価した。また、溶接作業性として、アーク安定性、スラグ剥離性、及び立向上溶接姿勢でのビード形状について評価した。
なお、溶接作業性は立向上進のすみ肉溶接で評価した。具体的には、シールドガスに８０％Ａｒ−２０％ＣＯ２を用いて、溶接電流（１５０〜１８０Ａ）、アーク電圧（２４〜２７Ｖ）にて溶接を行い、溶接作業性を評価した。
各評価の具体的方法は以下のとおりであり、評価結果を表３に示す。
（引張強度）
溶接物のＡＷＳ Ｂ４．０に準じた試験により引張強度の評価を行った。引張強度が６００Ｎ／ｍｍ２以上であれば評価を◎（極めて良好）とし、５７０Ｎ／ｍｍ２以上６００Ｎ／ｍｍ２未満を○（良好）、５７０Ｎ／ｍｍ２未満を×（不良）とした。
（低温靱性）
ＡＷＳ Ｂ４．０に準じた−１９６℃のシャルピー試験により低温靱性の評価を行った。吸収エネルギーが３４Ｊ以上であれば評価を◎（極めて良好）とし、２７Ｊ以上３４Ｊ未満を○（良好）、２７Ｊ未満を×（不良）とした。
（耐欠陥性）
ＡＷＳ Ａ５．２２に準じたＲＴ試験により耐欠陥性の評価を行った。合格基準を満たし、かつ直径０．８ｍｍ以上の欠陥数が０個、直径０．４ｍｍ以上０．８ｍｍ未満の欠陥数が１０個以下であれば評価を◎（極めて良好）とし、合格基準を満たすものを○（良好）、合格基準を満たさないものを×（不良）とした。
（耐高温割れ性）
溶接直後のビード表面に浸透探傷試験を実施し、割れの有無を調査した。具体的には、ＦＩＳＣＯ割れ試験において、溶接電流２００Ａかつ溶接速度４０ｃｐｍとした場合に割れが発生しなければ評価を◎（極めて良好）とし、溶接電流１８０Ａかつ溶接速度４０ｃｐｍとした場合に割れが発生しなければ○（良好）、溶接電流１８０Ａかつ溶接速度４０ｃｐｍとした場合に割れが発生したものを×（不良）とした。
（アーク安定性）
溶接時のアーク安定性が、溶滴が小粒でスパッタの少ないスプレー移行であれば評価を◎（極めて良好）とし、移行形態がスプレー移行に近い溶滴移行でスパッタの比較的少ないものを○（良好）、グロビュラー移行となり、溶滴が大きく多量のスパッタが発生したものを×（不良）とした。（スラグ剥離性）
溶接後のスラグ剥離性は、スラグが自然剥離したものを◎（極めて良好）とし、軽くハンマーで叩くことで剥離したものを○（良好）、スラグがビード表面に焼付いて剥離しなかったものを×（不良）とした。
（立向上進性）
立向上進溶接姿勢で溶接を行った際の、ＡＷＳ Ａ５．２２に準じたすみ肉の判定基準を満たし、かつフラットなビード形状となったものを◎（極めて良好）とし、該判定基準を満たしたものを○（良好）、該判定基準を満たさず、凸なビードとなったものを×（不良）とした。
Figure 2017131900

Claims (2)

  1. ステンレス鋼の外皮にフラックスが充填されたステンレス鋼フラックス入りワイヤであって、
    ワイヤ全質量当たり、
    Ｃ：０．０４質量％以下、
    Ｓｉ：０．８質量％以下、
    Ｍｎ：０．５〜５．０質量％、
    Ｃｕ：３．０質量％以下、
    Ｎｉ：１３〜３３質量％、
    Ｃｒ：１５〜２９質量％、
    Ｍｏ：２．０〜６．０質量％、
    Ｎｂ：１．０質量％以下、及び
    Ｎ：０．０８〜０．２５質量％を含有し、
    さらに前記フラックス中に、ワイヤ全質量あたり、
    ＴｉＯ２：４．０〜１２．０質量％、
    ＳｉＯ２：０．０５〜３．０質量％、
    ＺｒＯ２：０．５〜５．０質量％、
    Ａｌ２Ｏ３：２．０質量％以下、
    Ｂｉ化合物についてＢｉ換算値：０．０１質量％以下、
    Ｎａ、Ｋ及びＬｉからなるアルカリ金属化合物についてアルカリ金属換算値での合計：０．１〜２．０質量％、及び
    フッ化物についてフッ素換算値：０．１〜１．０質量％、を含有することを特徴とするステンレス鋼フラックス入りワイヤ。
  2. ワイヤに含まれる各成分の含有量が下記関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼フラックス入りワイヤ。
    Ａ／Ｂ≧１．４
    Ａ＝Ｎｉ＋３０×（Ｃ＋Ｎ）＋０．５×Ｍｎ＋１２．４
    Ｂ＝Ｃｒ＋Ｍｏ＋１．５×Ｓｉ＋０．５×Ｎｂ
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