JP2023051585A - フラックス入りワイヤ及び溶接継手の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価で、極低温靭性が優れた溶接金属が得られると共に、ヒューム及びスパッタの発生量が低減できるフラックス入りワイヤ及び当該フラックス入りワイヤを用いた溶接継手の製造方法を用いた溶接継手の製造方法の提供。【解決手段】鋼製外皮と前記鋼製外皮の内部に充填されたフラックスとを備え、鋼製外皮及びワイヤが所定の化学成分を有し、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の合計、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値の合計、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値の合計、Ａｌ酸化物のＡｌ２Ｏ３換算値の合計、Ｋ２ＳｉＦ６、Ｋ２ＺｒＦ６、ＮａＦ、Ｎａ３ＡｌＦ６、ＣａＦ２、及びＭｇＦ２のいずれか１種以上の弗化物の合計、Ｎａ酸化物、ＮａＦ、及びＮａ３ＡｌＦ６のいずれか１種以上のＮａ含有化合物の合計、Ｋ酸化物、Ｋ２ＳｉＦ６、及びＫ２ＺｒＦ６のいずれか１種以上のＫ含有化合物の合計を所定量含むフラックス入りワイヤ。【選択図】なし

Description

本開示は、フラックス入りワイヤ及び溶接継手の製造方法に関する。

近年、地球温暖化の問題による二酸化炭素排出量規制強化により、石油及び石炭などに比べて二酸化炭素の排出がない水素燃料、並びに二酸化炭素の排出が少ない天然ガスの需要が高まっており、それに伴い液体水素タンクおよびＬＮＧタンク建造の需要も世界的に高まっている。液体水素タンクおよびＬＮＧタンクに使用される鋼材には、－１９６℃の極低温度での極靭性確保の要求から、６～９％Ｎｉを含むＮｉ系低温用鋼が使用されている。
そして、これらＮｉ系低温用鋼の溶接には、優れた低温靭性の溶接金属が得られるオーステナイト系のフラックス入りワイヤが用いられている。このフラックス入りワイヤは、主に、Ｎｉ含有量を７０％で設計されている。

例えば、Ｎｉ含有量７０％のフラックス入りワイヤとして、特許文献１には、「Ｎｉ含有量が３５～７０％であり、フラックス中にワイヤ全質量に対して、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２及びＺｒＯ_２を総量で４．０質量％以上含み、さらに、Ｍｎ酸化物をＭｎＯ_２換算で０．６～１．２質量％含み、かつ、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２及びＭｎＯ_２（換算量）の含有量を質量％で、それぞれ、［ＴｉＯ_２］、［ＳｉＯ_２］、［ＺｒＯ_２］及び［ＭｎＯ_２］としたとき、［ＴｉＯ_２］／［ＺｒＯ_２］が２．３～３．３、［ＳｉＯ_２］／［ＺｒＯ_２］が０．９～１．５、及び、（［ＴｉＯ_２］＋［ＳｉＯ_２］＋［ＺｒＯ_２］）／［ＭｎＯ_２］が５～１３である、Ｎｉ基合金を外皮とするフラックス入りワイヤ」が開示されている。

しかし、溶融金属の低温靭性を確保するための、Ｎｉ含有量が７０％で設計されたワイヤは、非常に高価であり、安価なものが求められている。

例えば、Ｎｉ含有量を低減したフラックス入りワイヤとして、特許文献２には、「鋼製外皮と、鋼製外皮の内部に充填されたフラックスと、を備えるフラックス入りワイヤであって、フラックスが、所定の弗化物と、Ｔｉ酸化物と、所定の酸化物と、炭酸塩と、を所定量で含み、フラックス入りワイヤの化学成分が、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、Ｃ：０．００３～０．１５０％、Ｓｉ：０．３５～１．００％、Ｍｎ：２．００超１０．００％以下、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ａｌ：０．００１～０．５００％、Ｎｉ：０～１０．００％、Ｃｒ：０～５．００％、Ｍｇ：０．１０～０．９０％、Ｔｉ：０～０．１０％、Ｂ：０～０．０２００％、Ｍｏ：０～１．００％、Ｃｕ：０～０．５０％、Ｎｂ：０～０．２０％、Ｖ：０～０．２０％、Ｂｉ：０～０．０３０％、Ｃａ：０～０．５０％、及びＲＥＭ：０～０．０１０％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなるフラックス入りワイヤ」が開示されている。
特許文献２のフラックス入りワイヤにおいて、鋼製外皮の化学成分は、「Ｃ：０～０．１％、Ｓｉ：０～０．１０％、Ｍｎ：０～３．００％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ａｌ：０～０．１％、及びＮ：０～０．０３０％を含み、残部が鉄及び不純物を含む」ことが開示されている。

また、特許文献３には、「鋼製外皮と、鋼製外皮の内部に充填されたフラックスとを備えるフラックス入りワイヤであって、フラックスが、所定の弗化物と、酸化物と、鉄粉と、を所定量で含み、フラックス入りワイヤの化学成分が、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、Ｃ：０．００３～０．０８０％、Ｓｉ：０．２１～２．００％、Ｍｎ：０．８１～３．５０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎｉ：５．０～１５．０％、を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなるフラックス入りワイヤ。」が開示されている。
特許文献３のフラックス入りワイヤにおいて、鋼製外皮の化学成分は、「Ｃ：０．００２％、Ｓｉ：０．０２％、Ｍｎ：０．１％、Ｐ：０．００２％、Ｓ：０．００２％、及びＡｌ：０．００５％を含有し、残部が鉄及び不純物からなる」ことが開示されている。

また、特許文献４には、「鋼製外皮と、鋼製外皮の内部に充填されたフラックスと、を備えるフラックス入りワイヤであって、フラックスが、所定の弗化物と、Ｔｉ酸化物と、所定の酸化物と、炭酸塩と、を所定量で含み、フラックス入りワイヤの化学成分が、フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、Ｃ：０．００３～０．１５０％、Ｓｉ：０．３５～１．００％、Ｍｎ：０．０１～２．００％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｃｕ：１．００～５．００％、Ｎｉ：０～１０．００％、Ｃｒ：１０．００～２０．００％、Ｍｏ：０～５．００％、Ｔｉ：０～０．１０％、Ｎｂ：０．００１～０．５００％、Ａｌ：０．００１～０．５００％、Ｍｇ：０～０．９０％、Ｂ：０～０．０２００％、Ｖ：０～０．２０％、Ｂｉ：０～０．０３０％、Ｃａ：０～０．２５％、及びＲＥＭ：０～０．０１０％を含み、残部がＦｅ及び不純物からなることを特徴とするフラックス入りワイヤ。」が開示されている。
特許文献５のフラックス入りワイヤにおいて、鋼製外皮の化学成分は、「Ｃ：０～０．１％、Ｓｉ：０～０．１０％、Ｍｎ：０～３．００％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ａｌ：０～０．１％、及びＮ：０～０．０３０％を含み、残部が鉄及び不純物を含む」ことが開示されている。

特開２００８－２４６５０７号公報 特開２０１９－２５５２４公報 特開２０１７－１６４７６８公報 特開２０１９－４８３２３公報

特許文献２～４のフラックス入りワイヤは、－３０～０℃での低温靭性に優れた溶接金属が得られる。
しかし、上述のように、液体水素タンクおよびＬＮＧタンクに使用される鋼材を溶接するフラックス入りワイヤには、－１９６℃の極低温度での溶接金属の靭性確保が求められる。そのため、Ｎｉ含有量を低減しても、－１９６℃の極低温靭性に優れた溶接金属が得られるフラックス入りワイヤが求められている。

一方、高価なＮｉは、オーステナイト安定化元素として知られているが、低廉なＭｎも同様の効果がある。そのため、Ｎｉ含有量を低減し、Ｍｎ含有量を高めれば、安価で、低温靭性が優れた溶接金属が得られる。ただし、Ｍｎを高めただけではヒュームが多量に発生する。ヒュームが多くなると溶融金属やアーク状態の視認性が悪化し、溶接欠陥を発生させる要因となる。
加えて、フラックス入りワイヤには、スパッタ低減も求められる。

そこで、本発明の課題は、安価で、極低温靭性が優れた溶接金属が得られると共に、ヒューム及びスパッタの発生量が低減できるフラックス入りワイヤ、及び、当該フラックス入りワイヤを用いた溶接継手の製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段は、次の態様を含む。
＜１＞
鋼製外皮と前記鋼製外皮の内部に充填されたフラックスとを備える溶接用のフラックス入りワイヤであって、
前記鋼製外皮全質量に対する質量％で、前記鋼製外皮の化学成分が、
Ｃ ：０～０．１００％、
Ｓｉ：０～０．１０％、
Ｍｎ：０～１．００％、
Ｐ ：０～０．０５０％、
Ｓ ：０～０．０５０％、
Ａｌ：０～０．１００％、
Ｔｉ：０～０．１００％、
Ｎ ：０～０．０１００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物であり、かつ前記Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ａｌ、Ｔｉ、及びＮの総含有量が１．５０００％以下であり、
前記フラックス入りワイヤ全質量に対する質量％で、酸化物、弗化物、窒化物、及び金属炭酸塩を除く前記フラックス入りワイヤの化学成分が、
Ｃ ：０．０２０～０．５００％、
Ｓｉ：０．２０～０．８０％、
Ｍｎ：１．５０～３０．００％、
Ｐ ：０～０．０５０％、
Ｓ ：０～０．０５０％、
Ｃｕ：０～１０．０％、
Ｎｉ：５．０～２０．０％、
Ｃｒ：２．０～１０．０％、
Ｍｏ：０～１０．０％、
Ｎｂ：０～５．０％、
Ｖ ：０～５．０％、
Ｗ ：０～１０．０％、
Ｍｇ：０～１．００％、
Ａｌ：０～３．０００％、
Ｃａ：０～０．１００％、
Ｔｉ：０～３．０００％、
Ｂ：０～０．１０００％、
ＲＥＭ：０～０．１００％、
Ｂｉ：０～０．０５０％、
Ｎ ：０．０５０～１．０００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物であり、
Ｔｉ酸化物のＴｉＯ_２換算値の合計が３．００～８．００％であり、
Ｓｉ酸化物のＳｉＯ_２換算値の合計が０．１０～１．００％であり、
Ｚｒ酸化物のＺｒＯ_２換算値の合計が０～０．８０％であり、
Ａｌ酸化物のＡｌ_２Ｏ_３換算値の合計が０～０．８０％であり、
Ｋ_２ＳｉＦ_６、Ｋ_２ＺｒＦ_６、ＮａＦ、Ｎａ_３ＡｌＦ_６、ＣａＦ_２、及びＭｇＦ_２のいずれか１種以上の弗化物を含有しその合計が０．１０～２．００％であり、
Ｎａ酸化物、ＮａＦ、及びＮａ_３ＡｌＦ_６のいずれか１種以上のＮａ含有化合物を含有しその合計（ただしＮａ酸化物はＮａ_２Ｏ換算値）が０．０１～２．００％であり、
Ｋ酸化物、Ｋ_２ＳｉＦ_６、及びＫ_２ＺｒＦ_６のいずれか１種以上のＫ含有化合物を含有しその合計（ただしＫ酸化物はＫ_２Ｏ換算値）が０．０１～２．００％であるフラックス入りワイヤ。
＜２＞
下記式Ａによって算出されるＸ値が０．１０～１６０．００である＜１＞に記載のフラックス入りワイヤ。
Ｘ＝（８×ＣａＦ_２＋５×ＭｇＦ_２＋５×ＮａＦ＋５×Ｋ_２ＳｉＦ_６＋５×Ｋ_２ＺｒＦ_６＋Ｎａ_３ＡｌＦ_６）／（ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２＋０．５×ＭｇＯ＋ＣａＯ＋０．５×Ｎａ_２Ｏ＋０．５×Ｋ_２Ｏ＋ＭｎＯ_２＋ＦｅＯ） ・・・・式Ａ
式Ａ中、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、ＮａＦ、Ｋ_２ＳｉＦ_６、Ｋ_２ＺｒＦ_６、及びＮａ_３ＡｌＦ_６は、各化学式で示される化合物の、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％での含有量である。また、ＳｉＯ_２はＳｉ酸化物のＳｉＯ_２換算値の合計を示し、Ａｌ_２Ｏ_３はＡｌ酸化物のＡｌ_２Ｏ_３換算値の合計を示し、ＺｒＯ_２はＺｒ酸化物のＺｒＯ_２換算値の合計を示し、ＭｇＯはＭｇ酸化物のＭｇＯ換算値の合計を示し、ＣａＯはＣａ酸化物のＣａＯ換算値の合計を示し、Ｎａ_２ＯはＮａ酸化物のＮａ_２Ｏ換算値の合計を示し、Ｋ_２ＯはＫ酸化物のＫ_２Ｏ換算値の合計を示し、ＭｎＯ_２はＭｎ酸化物のＭｎＯ_２換算値の合計を示し、ＦｅＯはＦｅ酸化物のＦｅＯ換算値の合計を示す。
なお、式Ａにおける前記ＳｉＯ_２換算値、前記Ａｌ_２Ｏ_３換算値、前記ＺｒＯ_２換算値、前記ＭｇＯ換算値、前記ＣａＯ換算値、前記Ｎａ_２Ｏ換算値、前記Ｋ_２Ｏ換算値、前記ＭｎＯ_２換算値、及び前記ＦｅＯ換算値はフラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で表す。
＜３＞
前記フラックス入りワイヤの化学成分において、Ｍｎ含有量とＮｉ含有量との質量比（Ｍｎ／Ｎｉ）が、０．３０～４．００である＜１＞又は＜２＞に記載のフラックス入りワイヤ。
＜４＞
鋼製外皮は、前記鋼製外皮の継目に溶接部を有しない＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
＜５＞
鋼製外皮は、前記鋼製外皮の継目に溶接部を有する＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
＜６＞
表面にポリテトラフルオロエチレン油及びパーフルオロポリエーテル油の一方又は両方が塗布されている＜１＞～＜５＞のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
＜７＞
＜１＞～＜６＞のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤを用いて、鋼材を溶接する工程を備える溶接継手の製造方法。

本開示によれば、安価で、極低温靭性が優れた溶接金属が得られると共に、ヒューム及びスパッタの発生量が低減できるフラックス入りワイヤ、及び、当該フラックス入りワイヤを用いた溶接継手の製造方法が提供できる。

本開示の一例である実施形態について説明する。
なお、本明細書中において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値に「超」及び「未満」が付されていない場合は、これらの数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。また、「～」の前後に記載される数値に「超」又は「未満」が付されている場合の数値範囲は、これらの数値を下限値又は上限値として含まない範囲を意味する。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階的な数値範囲の上限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。また、ある段階的な数値範囲の下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の下限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
また、含有量について、「％」は「質量％」を意味する。
含有量（％）として「０～」は、その成分は任意成分であり、含有しなくてもよいことを意味する。

＜フラックス入りワイヤ＞
本開示に係るフラックス入りワイヤ（以下、単に「ワイヤ」と称する場合がある。）は、鋼製外皮（以下、単に「外皮」とも称する場合がある）と、鋼製外皮の内部に充填されたフラックスとを備える。
本開示に係るフラックス入りワイヤは、鋼製外皮の化学成分が所定の組成であり、酸化物、弗化物、窒化物、及び金属炭酸塩を除くフラックス入りワイヤの化学成分が所定の組成であり、Ｔｉ酸化物、Ｓｉ酸化物、弗化物、Ｎａ含有化合物、Ｋ含有化合物を所定量で含み、Ｚｒ酸化物、Ａｌ酸化物を含まないか又は所定量で含む。

本開示に係るフラックス入りワイヤは、上記構成により、安価で、極低温靭性に優れた溶接金属が得られると共に、ヒューム及びスパッタの発生量が低減できるワイヤとなる。
そして、本開示に係るフラックス入りワイヤは、次の知見により見出された

。
発明者らは、Ｎｉ含有量を低減し、Ｍｎ含有量を高めても、溶接金属の極低温靭性が向上し、かつヒューム及びスパッタの発生量が低減できるワイヤを得る技術について検討した。その結果、次の知見を得た。
ヒュームは、溶融プールから発生した金属蒸気がアーク力によって空気中に放出され、これが固化した物である。このアーク力を制御すれば、ヒュームの発生量を低減できる。アーク力は溶接条件だけでなく、鋼製外皮の成分によって変わる。具体的には、鋼製外皮として、ヒュームの原因となるＭｎ含有量を低減した軟鋼外皮を適用することで、ワイヤ全体でのＮｉ含有量を低減し、Ｍｎ含有量を高めても、アーク力が緩和され、極低温靭性に優れた溶接金属が得られると共に、ヒュームの発生量も低減できる。そして、鋼製外皮として、スパッタの要因となるＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ａｌ、Ｔｉ、及びＮの総含有量（特に、Ｃ含有量）を極力低減した軟鋼外皮を適用することで、スパッタの発生量も低減できる。
また、Ｎｉ及びＭｎに加え、固溶強化元素として機能するＮをワイヤに多く含ませることで、強度が向上する。
加えて、ワイヤ中の、酸化物、弗化物、Ｎａ含有化合物、及びＫ含有化合物についても、発明者らは検討した結果、それらの量を制御することで、さらに、極低温靭性が向上することを知見した。

以上の知見から、本開示に係るフラックス入りワイヤは、安価で、極低温靭性が優れた溶接金属が得られると共に、ヒューム及びスパッタの発生量が低減できるワイヤとなることが見出された。

以下、本開示に係るフラックス入りワイヤを構成する要件（任意要件も含む要件）の限定理由について具体的に説明する。

（鋼製外皮の化学成分）
以下、鋼製外皮の化学成分について詳細に説明する。
なお、鋼製外皮の化学成分の説明において、「％」は、特に説明がない限り、「鋼製外皮の化学成分の全質量に対する質量％」を意味する。

鋼製外皮の化学成分は、
Ｃ ：０～０．１００％、
Ｓｉ：０～０．１０％、
Ｍｎ：０～１．００％、
Ｐ ：０～０．０５０％、
Ｓ ：０～０．０５０％、
Ａｌ：０～０．１００％、
Ｔｉ：０～０．１００％、
Ｎ ：０～０．０１００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物であり、かつ前記Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ａｌ、Ｔｉ、及びＮ（以下、これら元素を「外皮合金元素」とも称する）の総含有量が１．５０００％以下である。

（Ｃ ：０～０．１００％）
Ｃは、スパッタを発生させる元素である。スパッタの発生量低減には、外皮のＣ含有量は低ければ低いほど有利である。加えて、スパッタの要因となる外皮合金元素の総含有量を低減する必要があるため、外皮のＣ含有量も低減する必要がある。
よって、外皮のＣ含有量は、０～０．１００％とする。
外皮のＣ含有量の上限は、好ましくは、０．０９５％、０．０９０％、０．０８０％、又は０．０７０％である。
なお、外皮のＣ含有量の下限は、０％が理想的だが、０％にするのは容易でない点、脱Ｃコストが上がる点から、０．００１％、０．００２％、又は０．００３％が好ましい。

（Ｓｉ：０～０．１０％）
Ｓｉは、脱酸元素である。一方で、スパッタの要因となる外皮合金元素の総含有量を低減する必要があるため、外皮のＳｉ含有量も低減する必要がある。
よって、外皮のＳｉ含有量は、０～０．１０％とする。
外皮のＳｉ含有量の上限は、好ましくは、０．０９％、０．０８％、又は０．０７％である。
なお、外皮のＳｉ含有量の下限は、０％が理想的だが、０％にするのは容易でない点、脱Ｓｉコストが上がる点から、０．０１％、０．０２％、又は０．０３％が好ましい。

（Ｍｎ：０～１．００％）
Ｍｎは、ヒュームの発生量増大の原因となる元素である。ヒュームの発生量低減には、外皮のＭｎ含有量は、低ければ低いほど有利である。加えて、スパッタの要因となる外皮合金元素の総含有量を低減する必要があるため、外皮のＭｎ含有量も低減する必要がある。
外皮のＭｎ含有量の上限は、好ましくは、０．９５％、０．９０％、０．８０％、又は０．７０％である。
なお、外皮のＭｎ含有量の下限は、０％が理想的だが、０％にするのは容易でない点、脱Ｍｎコストが上がる点から、０．０１％、０．０２％、０．０３％、又は０．０５％が好ましい。

（Ｐ ：０～０．０５０％）
Ｐは、不純物元素であり、溶接金属の靱性を低下させるので、外皮のＰ含有量は極力低減させることが好ましい。加えて、スパッタの要因となる外皮合金元素の総含有量を低減する必要があるため、外皮のＰ含有量も低減する必要がある。
よって、外皮のＰ含有量は、０～０．０５０％とする。
外皮のＰ含有量の上限は、０．０４０％、０．０３０％、０．０２０％、０．０１５％、又は０．０１０％が好ましい。
なお、脱Ｐコストの低減の観点から、外皮のＰ含有量の下限は、０．００３％がよい。

（Ｓ ：０～０．０５０％）
Ｓは、不純物元素であり、溶接金属の靱性を低下させるので、外皮のＳ含有量は極力低減させることが好ましい。
よって、外皮のＳ含有量は、０～０．０５０％とする。
外皮のＳ含有量の上限は、０．０４０％、０．０３０％、０．０２０％、０．０１５％、又は０．０１０％が好ましい。
なお、脱Ｓコストの低減の観点から、外皮のＳ含有量の下限は、０．００３％がよい。

（Ａｌ：０～０．１００％）
Ａｌは、脱酸元素であり、溶接欠陥抑制、及び溶接金属の清浄度向上のため、外皮に含有させてもよい。一方、外皮のＡｌ含有量が過剰であると、鉄製外皮中に粗大介在物が生成され、芯線加工が困難になる。加えて、スパッタの要因となる外皮合金元素の総含有量を低減する必要があるため、外皮にＡｌを含有させる場合でも、Ａｌ含有量を低減する必要がある。
よって、外皮のＡｌ含有量は、０～０．１００％とする。
外皮のＡｌ含有量の下限は、好ましくは、０．０１０％、０．０２０％、又は０．０３０％である。
外皮のＡｌ含有量の上限は、好ましくは、０．０９０％、０．０８０％、又は０．０７０％である。

（Ｔｉ：０～０．１００％）
Ｔｉは、脱酸元素であり、溶接欠陥抑制、及び溶接金属の清浄度向上のため、外皮に含有させてもよい。一方、外皮のＴｉ含有量が過剰であると、鉄製外皮中に粗大介在物が生成され、芯線加工が困難になる。加えて、スパッタの要因となる外皮合金元素の総含有量を低減する必要があるため、外皮にＴｉを含有させる場合でも、Ｔｉ含有量を低減する必要がある。
よって、外皮のＴｉ含有量は、０～０．１００％とする。
外皮のＴｉ含有量の下限は、好ましくは、０．００５％、０．０１０％、０．０１５％、０．０２０％、又は０．０３０％である。
外皮のＴｉ含有量の上限は、好ましくは、０．０９５％、０．０９０％、０．０８０％、又は０．０７０％である。

（Ｎ ：０～０．０１００％）
Ｎは、不純物元素である。一方、スパッタの要因となる外皮合金元素の総含有量を低減する必要があるため、外皮のＮ含有量も低減する必要がある。
よって、外皮のＮ含有量は、０～０．０１００％とする。
外皮のＮ含有量の上限は、０．００９５％、０．００９０％、０．００８５％、０．００８０％、又は０．００７０％が好ましい。
なお、脱Ｎコストの低減の観点から、外皮のＮ含有量の下限は、０．００１０％、０．００２０％がよい。

（残部：Ｆｅ及び不純物）
外皮の化学成分におけるその他の残部成分は、Ｆｅ及び不純物である。
不純物とは、外皮を工業的に製造する際に、鉱石若しくはスクラップ等のような原料、又は製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、ワイヤの特性に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。

（外皮合金元素の総含有量）
外皮合金元素（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ａｌ、Ｔｉ、及びＮの元素）は、スパッタの発生量増大の原因となる元素である。スパッタの発生量低減には、外皮合金元素の総含有量は、低ければ低いほど有利である。
よって、外皮合金元素の総含有量は、１．５０００％以下とする。
外皮合金元素の総含有量の上限は、好ましくは、１．４０００％、１．２０００％、１．００００％、又は０．８０００％である。
なお、外皮合金元素の総含有量の下限は、０％が理想的だが、０％にするのは容易でない点、外皮合金元素の低減コストが上がる点から、０．０５００％、０．１０００％、０．２０００％、又は０．３０００％が好ましい。

（フラックス入りワイヤの化学成分）
以下、本開示に係るフラックス入りワイヤの化学成分について説明する。
なお、フラックス入りワイヤの化学成分の説明において、「％」は、特に説明がない限り、「フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％」を意味する。
フラックス入りワイヤの化学成分は、鋼製外皮に含まれてもよいし、フラックスに含まれてもよい。ただし、鋼製外皮の化学成分を上記範囲にするためには、フラックス入りワイヤの化学成分の大半は、フラックスに含まれることがよい。
また、本開示に係るフラックス入りワイヤが鋼製外皮の外表面にめっき層を有する場合は、めっき層に含まれてもよい。フラックス入りワイヤの化学成分の説明おいて、「窒化物、酸化物、弗化物、及び金属炭酸塩を除く化学成分」を単に「化学成分」と称する場合がある。

本開示に係るフラックス入りワイヤの、酸化物、弗化物、窒化物、及び金属炭酸塩を除く化学成分は、
Ｃ ：０．０２０～０．５００％、
Ｓｉ：０．２０～０．８０％、
Ｍｎ：１．５０～３０．００％、
Ｐ ：０～０．０５０％、
Ｓ ：０～０．０５０％、
Ｃｕ：０～１０．０％、
Ｎｉ：５．０～２０．０％、
Ｃｒ：２．０～１０．０％、
Ｍｏ：０～１０．０％、
Ｎｂ：０～５．０％、
Ｖ ：０～５．０％、
Ｗ ：０～１０．０％、
Ｍｇ：０～１．００％、
Ａｌ：０～３．０００％、
Ｃａ：０～０．１００％、
Ｔｉ：０～３．０００％、
Ｂ：０～０．１０００％、
ＲＥＭ：０～０．１００％、
Ｂｉ：０～０．０５０％、
Ｎ ：０．０５０～１．０００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物である。

つまり、本開示に係るフラックス入りワイヤにおいて、上記成分は、酸化物、弗化物、窒化物、及び金属炭酸塩以外に含まれる成分の含有量である。

（Ｃ ：０．０２０～０．５００％）
Ｃは、溶接金属の強度を向上させる元素であり、溶接金属の強度を確保するための元素である。
一方で、ワイヤのワイヤのＣ含有量が過剰であると、溶接金属の強度上昇による、靭性を劣化させる影響が非常に大きく、溶接金属の極低温靭性が著しく低下する。
よって、ワイヤのＣ含有量は、０．０２０～０．５００％とする。
ワイヤのＣ含有量の下限は、好ましくは、０．０５０％、０．１００％、又は０．２００％である。
ワイヤのＣ含有量の上限は、好ましくは、０．４５０％、０．４００％、又は０．３５０％である。

（Ｓｉ：０．２０～０．８０％）
Ｓｉは、溶接金属の清浄度を向上し、ブローホールなどの溶接欠陥の発生を抑制する。
一方で、ワイヤのＳｉ含有量が過剰であると、Ｎｉ鋼、Ｎｉ基合金鋼の溶接においては、溶接金中でミクロ偏析しやすく、偏析部で顕著な脆化が生じる。
よって、ワイヤのＳｉ含有量は、０．２０～０．８０％とする。
ワイヤのＳｉ含有量の下限は、好ましくは、０．２３％、０．２５％、０．３０％、又は０．３５％である。
ワイヤのＳｉ含有量の上限は、好ましくは、０．７５％、０．７０％、又は０．６５％である。

（Ｍｎ：１．５０～３０．００％）
Ｍｎは、オーステナイト安定化元素であり、溶接金属の極低温靭性を向上させる。また、Ｍｎは、脱酸材として機能して溶接金属の清浄度を向上させる元素である。また、Ｍｎは、ＭｎＳを形成することで、溶接金属中のＳを無害化し、溶接金属の極低温靭性を向上させる元素である。加えて、Ｍｎは高温割れを防ぐ効果も有する。
一方、ワイヤのＭｎ含有量が過剰であると、Ｎｉ鋼、Ｎｉ基合金鋼の溶接においては、溶接金中でミクロ偏析しやすく、偏析部で顕著な脆化が生じる。
よって、ワイヤのＭｎ含有量は、１．５０～３０．００％とする。
ワイヤのＭｎ含有量の下限は、好ましくは、２．００％、５．００％、７．００％、又は９．００％である。
ワイヤのＭｎ含有量の上限は、好ましくは、２８．００％、２５．００％、２２．００％、又は２０．００％である。

（Ｐ：０～０．０５０％）
Ｐは、不純物元素であり、溶接金属の靱性を低下させるので、ワイヤのＰ含有量は極力低減させることが好ましい。よって、ワイヤのＰ含有量の下限は、０％とする。ただし、脱Ｐコストの低減の観点から、Ｐ含有量は、０．００３％以上がよい。
一方、ワイヤのＰ含有量が０．０５０％以下であれば、Ｐの靱性への悪影響が許容できる範囲内となる。溶接金属の靱性の低下を効果的に抑制するために、ワイヤのＰ含有量は、０．０４０％以下、０．０３０％以下、０．０２０％以下、０．０１５％以下、又は０．０１０％以下が好ましい。

（Ｓ：０～０．０５０％）
Ｓは、不純物元素であり、溶接金属の靱性を低下させるので、ワイヤのＳ含有量は極力低減させることが好ましい。よって、ワイヤのＳ含有量の下限は、０％とする。ただし、脱Ｓコストの低減の観点から、ワイヤのＳ含有量は、０．００３％以上がよい。
一方、ワイヤのＳ含有量が０．０５０％以下であれば、Ｓの靱性への悪影響が許容できる範囲内となる。溶接金属の靱性の低下を効果的に抑制するために、ワイヤのＳ含有量は、０．０４０％以下、０．０３０％以下、０．０２０％以下、０．０１５％以下、又は０．０１０％以下が好ましい。

（Ｃｕ：０～１０．０％）
Ｃｕは、析出強化元素であり、溶接金属の強度向上のため、ワイヤに含有させてもよい。また、Ｃｕは、オーステナイト安定化元素であり、溶接金属の極低温靭性向上のため、ワイヤに含有させてもよい。
一方、ワイヤのＣｕ含有量が過剰であると、上記の効果が飽和する。
よって、ワイヤのＣｕ含有量は、０～１０．０％とする。
ワイヤのＣｕ含有量の下限は、好ましくは、０．５％、０．７％、１．０％、又は２．０％である。
ワイヤのＣｕ含有量の上限は、好ましくは、９．５％、９．０％、又は８．０％である。

（Ｎｉ：５．０～２０．０％）
Ｎｉは、オーステナイト安定化元素である。ワイヤのＮｉ含有量が低すぎると、ワイヤ全体のＮｉ含有量が不足し、溶接金属のオーステナイト化が進行し難くなり、極低温靭性が劣化する。
一方、ワイヤのＮｉ含有量を増やすと、ワイヤのコストが高くなる。
よって、ワイヤのＮｉ含有量は、５．０～２０．０％とする。
ワイヤのＮｉ含有量の下限は、好ましくは、６．０％、７．０％、１０．０％、又は１２．０％である。
ワイヤのＮｉ含有量の上限は、好ましくは、１９．０％、１８．０％、又は１７．０％である。

（Ｃｒ：２．０～１０．０％）
Ｃｒは、オーステナイト安定化元素である。ワイヤのＣｒ含有量が低すぎると、ワイヤ全体のＣｒ含有量が不足し、溶接金属のオーステナイト化が進行し難くなり、極低温靭性が劣化する。
一方、ワイヤのＣｒ含有量が過剰であると、溶融金属における低融点化合物の量が増大し、さらに溶融金属の固液共存温度範囲が広がるので、高温割れを起こしやすくなる。
よって、ワイヤのＣｒ含有量は、２．０～１０．０％とする。
ワイヤのＣｒ含有量の下限は、好ましくは、２．２％、２．５％、３．０％、又は３．５％である。
ワイヤのＣｒ含有量の上限は、好ましくは、９．５％、９．０％、又は８．０％である。

（Ｍｏ：０～１０．０％）
Ｍｏは、固溶強化元素、かつ析出強化元素であり、溶接金属の強度向上のために、ワイヤに含有させてもよい。
一方、ワイヤのＭｏ含有量が過剰であると、溶接金属の強度が過剰となり、極低温靭性が低下する。
よって、ワイヤのＭｏ含有量は、０～１０．０％とする。
ワイヤのＭｏ含有量の下限は、好ましくは、１．０％、２．０％、２．５％、又は３．０％である。
ワイヤのＭｏ含有量の上限は、好ましくは、９．５％、９．０％、又は８．０％である。

（Ｎｂ：０～５．０％）
Ｎｂは、溶接金属中で炭化物を形成し、溶接金属の強度を上昇させる元素であるため、ワイヤに含有させてもよい。
一方で、ワイヤのＮｂ含有量が過剰であると、溶接金属の高温割れが発生する懸念がある。
よって、ワイヤのＮｂ含有量は、０～５．０％とする。
ワイヤのＮｂ含有量の下限は、好ましくは、０．５％、１．０％、又は１．５％である。
ワイヤのＮｂ含有量の上限は、好ましくは、４．５％、４．０％、又は３．５％である。

（Ｖ ：０～５．０％）
Ｖは、溶接金属中で炭窒化物を形成し、溶接金属の強度を上昇させる元素であるため、ワイヤに含有させてもよい。
一方で、ワイヤのＶ含有量が過剰であると、溶接金属の高温割れが発生する可能性がある。
よって、ワイヤのＶ含有量は、０～５．０％とする。
ワイヤのＶ含有量の下限は、好ましくは、０．５％、１．０％、又は１．５％である。
ワイヤのＶ含有量の上限は、好ましくは、４．５％、４．０％、又は３．５％である。

（Ｗ ：０～１０．０％）
Ｗは、固溶強化元素であり、溶接金属の強度向上のために、ワイヤに含有させてもよい。
一方、ワイヤのＷ含有量が過剰であると、溶接金属の強度が過剰となり、靭性低下が発生する可能性がある。
よって、ワイヤのＷ含有量は、０～１０．０％とする。
ワイヤのＷ含有量の下限は、好ましくは、０．５％、１．０％、２．０％、又は３．０％である。
ワイヤのＷ含有量の上限は、好ましくは、９．０％、８．０％、又は７．０％である。

（Ｍｇ：０～１．００％）
Ｍｇは、脱酸元素であり、溶接金属の酸素を低減し、溶接金属の靭性の改善に効果があるため、ワイヤに含有させてもよい。
一方、ワイヤのＭｇ含有量が過剰であると、アークが不安定化して、スパッタおよびブローホールが増加し、溶接作業性を劣化させる。
よって、ワイヤのＭｇ含有量は、０～１．００％とする。
ワイヤのＭｇ含有量の下限は、好ましくは、０．０２％、０．０５％、０．１０％、又は０．２０％である。
ワイヤのＭｇ含有量の上限は、好ましくは、０．９０％、０．８０％、又は０．７０％である。

（Ａｌ：０～３．０００％）
Ａｌは、脱酸元素であり、ブローホールなどの溶接欠陥の発生の抑制、及び溶接金属の清浄度向上等に効果があるため、ワイヤに含有させてもよい。
一方、ワイヤのＡｌ含有量が過剰であると、Ａｌが溶接金属中で窒化物又は酸化物を形成して、溶接金属の極低温靱性を低下する可能性がある。
よって、ワイヤのＡｌ含有量は、０～３．０００％とする。
ワイヤのＡｌ含有量の下限は、好ましくは、０．０１０％、０．０２０％、又は０．０５０％である。
ワイヤのＡｌ含有量の上限は、好ましくは、２．８００％、２．５００％、２．０００％、又は１．５００％である。

（Ｃａ：０～０．１００％）
Ｃａは、溶接金属中で硫化物の構造を変化させ、また溶接金属中での硫化物及び酸化物のサイズを微細化する働きを有するので、溶接金属の延性及び靭性向上に有効である。そのため、Ｃａをワイヤに含有させてもよい。
一方、ワイヤのＣａ含有量が過剰であると、硫化物及び酸化物の粗大化が生じ、溶接金属の極低温靭性の劣化を招く可能性がある。また、溶接ビード形状の劣化及びアークの不安定化による溶接性の劣化の可能性もある。
よって、ワイヤのＣａ含有量は、０～０．１００％とする。
ワイヤのＣａ含有量の下限は、好ましくは、０．０１０％、０．０２０％、又は０．０３０％である。
ワイヤのＣａ含有量の上限は、好ましくは、０．０９５％、０．０９０％、又は０．０８５％である。

（Ｔｉ：０～３．０００％）
Ｔｉは、脱酸元素であり、ブローホールなどの溶接欠陥の発生の抑制、および清浄度向上等に効果があるため、ワイヤに含有させてもよい。
一方、ワイヤのＴｉ含有量が過剰であると、溶接金属に炭化物が生成し、溶接金属の靭性を劣化させる可能性がある。
よって、ワイヤのＴｉ含有量は、０～３．０００％とする。
ワイヤのＴｉ含有量の下限は、好ましくは、０．００５％、０．００８％、０．０２０％、０．０５０％、又は０．１００％である。
ワイヤのＴｉ含有量の上限は、好ましくは、２．５００％、２．０００％、又は１．５００％である。

（Ｂ：０～０．１０００％）
Ｂは、溶接金属の焼入れ性を向上させ、溶接金属の引張強さを一層高める効果があるため、ワイヤに含有させてもよい。
一方、ワイヤのＢ含有量が過剰であると、溶接金属中のＢも過剰となり、粗大なＢＮ又はＦｅ_２３（Ｃ、Ｂ）_６等のＢ化合物を形成して、溶接金属の極低温靭性を劣化させる可能性がある。
よって、ワイヤのＢ含有量は、０～０．１０００％とする。
ワイヤのＢ含有量の下限は、好ましくは、０．００１０％、０．００２０％、又は０．００３０％である。
ワイヤのＢ含有量の上限は、好ましくは、０．０９００％、０．０７００％、０．０５００％、又は０．０１００％である。

（ＲＥＭ：０～０．１００％）
ＲＥＭは、アークを安定化させる元素であるので、ワイヤに含有させてもよい。
一方、ワイヤのＲＥＭ含有量が過剰であると、スパッタが激しくなり、溶接作業性が劣悪となる可能性がある。
よって、ワイヤのＲＥＭ含有量は、０～０．１００％とする。
ワイヤのＲＥＭ含有量の下限は、好ましくは、０．００１％、０．００２％、又は０．００５％である。
ワイヤのＲＥＭ含有量の上限は、好ましくは、０．０９０％、０．０８０％、又は０．０７０％である。

なお「ＲＥＭ」とは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイドからなる合計１７元素を指し、上記「ＲＥＭ含有量」とは、これらの１７元素の合計含有量を意味する。ランタノイドをＲＥＭとして用いる場合、工業的には、ＲＥＭはミッシュメタルの形で含有される。

（Ｂｉ：０～０．０５０％）
Ｂｉは、スラグの剥離性を改善する元素であるため、ワイヤに含有させてもよい。
一方、ワイヤのＢｉ含有量が過剰であると、溶接金属に凝固割れが発生する可能性がある。
よって、ワイヤのＢｉ含有量は、０～０．０５０％とする。
ワイヤのＢｉ含有量の下限は、好ましくは、０．００５％、０．０１０％、又は０．０２０％である。
ワイヤのＢｉ含有量の上限は、好ましくは、０．０４８％、０．０４５％、０．０４０％、又は０．０３５％である。

（Ｎ ：０．０５０～１．０００％）
Ｎは、オーステナイト安定化元素であり、かつ侵入型固溶強化元素でもある。また、Ｎは、溶接金属の強度上昇による、溶接金属の靭性への悪影響も、Ｃに比較して少ない元素である。ワイヤのＮ含有量が少ないと、溶接金属のオーステナイト化が進行し難くなり、溶接金属の低温靭性が劣化する。また、溶接金属の強度も不足する。
一方、ワイヤのＮ含有量が過剰であると、ブローの発生が増大し、溶接欠陥の原因となる。
よって、ワイヤのＮ含有量は、０．０５０～１．０００％とする。
ワイヤのＮ含有量の下限は、好ましくは、０．０７０％、０．１００％、又は０．１５０％である。
ワイヤのＮ含有量の上限は、好ましくは、０．９５０％、０．９００％、又は０．８５０％である。

（残部：Ｆｅ及び不純物）
ワイヤの化学成分におけるその他の残部成分は、Ｆｅと不純物である。
残部のＦｅは、例えば鋼製外皮に含まれるＦｅ、及びフラックス中に含有された合金粉中のＦｅ（例えば鉄粉）等である。
また、不純物とは、ワイヤを工業的に製造する際に、原料に由来して、又は製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、ワイヤに悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。

（Ｍｎ含有量とＮｉ含有量との質量比（Ｍｎ／Ｎｉ）
Ｍｎ及びＮｉは、各々、オーステナイト安定化元素であり、溶接金属の極低温靭性を向上させる。一方、Ｎｉは高価な金属であり、Ｍｎはヒュームの発生量増大の原因となる元素である。
そのため、ワイヤのコストを抑えつつ、溶接金属の極低温靭性を向上し、かつヒュームの発生量を低減する観点から、ワイヤにおけるＭｎ含有量とＮｉ含有量との質量比（Ｍｎ／Ｎｉ）は、０．３０～４．００が好ましい。
ワイヤにおけるＭｎ含有量とＮｉ含有量との質量比（Ｍｎ／Ｎｉ）の下限は、より好ましくは、０．４０、０．５０、又は０．６０である。
ワイヤにおけるＭｎ含有量とＮｉ含有量との質量比（Ｍｎ／Ｎｉ）の上限は、より好ましくは、３．５０、３．００、又は２．５０である。

（Ｔｉ酸化物のＴｉＯ_２換算値の合計：質量％で３．００～８．００％）
Ｔｉ酸化物は、溶接金属の酸素量を増加させ、極低温靭性を劣化させる。
一方で、Ｔｉ酸化物は、スラグ成分であり、ビード全体を均一にスラグで被包させる作用を有する。また、Ｔｉ酸化物は、アークの持続を安定させ、スパッタ発生量を低減させる効果を有する。そのため、Ｔｉ酸化物を含有させると、溶接作業性（特に立向溶接性）が向上する。

Ｔｉ酸化物のＴｉＯ_２換算値の合計が３．００％未満であると、スラグ生成量が不足してビードを均一に被包できないので、スラグがビード表面に焼き付くことによってビード外観が不良になる。また、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ_２換算値の合計が３．００％未満であると、アークを安定させる効果が無くなり、スパッタ発生量も増加する。また、溶接作業性（特に立向溶接性）が確保できない。
一方、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ_２換算値の合計が８．００％を超えると、溶接金属の酸素量が増加し、極低温靭性が確保できない。また、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ_２換算値の合計が８．００％を超えると、アークが安定することによってスパッタ発生量は減少するが、スラグの粘性が高まることによって、スラグが厚くなり、ビードの止端部が膨らんだ形状となる。また、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ_２換算値の合計が８．００％を超えると、ピットが発生しやすくなる。また、スラグ巻き込みが発生する。

よって、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ_２換算値の合計は、３．００～８．００％とする。
Ｔｉ酸化物のＴｉＯ_２換算値の合計の下限は、好ましくは、３．５０％、４．００％、又は４．５０％である。
Ｔｉ酸化物のＴｉＯ_２換算値の合計の上限は、好ましくは、７．５０％、７．００％、又は６．５０％である。

なお、Ｔｉ酸化物は、主に、フラックス中の、ルチル、酸化チタン、チタンスラグ、イルミナイト、チタン酸ソーダ、チタン酸カリ等として存在し得る。このため、主に、フラックスのＴｉ酸化物の含有量を制御することにより、上記範囲のＴｉ酸化物の含有量とすることができる。

ここで、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ_２換算値の合計とは、ワイヤ中に含まれている全てのＴｉ酸化物（例えば、ＴｉＯ、ＴｉＯ_２、Ｔｉ_２Ｏ_３、Ｔｉ_３Ｏ_５などがあり、ルチル、酸化チタン、チタンスラグ、イルミナイト、チタン酸ソーダ、チタン酸カリ等として添加される。）をＴｉＯ_２に換算した場合の、ＴｉＯ_２のワイヤ全質量に対する質量％である。
そして、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ_２換算値の合計は、蛍光Ｘ線分析装置を用いて、ワイヤに酸化物として存在するＴｉの質量を分析する。具体的には、ワイヤを研磨してワイヤ径φの１／２位置の長手方向断面（ワイヤの長手方向に平行な断面：Ｌ断面）を露出させ、該断面を分析する。例えば、分析によってＴｉＯ_２、Ｔｉ_２Ｏ_３、Ｔｉ_３Ｏ_５が検出された場合であれば、各Ｔｉ酸化物の質量％を［ＴｉＯ_２］、［Ｔｉ_２Ｏ_３］、［Ｔｉ_３Ｏ_５］で表し、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ_２換算値の合計を［換算ＴｉＯ_２］で表すと、以下の式１により計算される。
［換算ＴｉＯ_２］＝（０．６０×［ＴｉＯ_２］＋０．６７×［Ｔｉ_２Ｏ_３］＋０．６４×［Ｔｉ_３Ｏ_５］）×１．６７・・・式１
式１における係数（０．６０、０．６７、０．６４）は、各酸化物中に含まれるＴｉ量を算出するための係数であり、末尾の乗数（１．６７）は、ワイヤに酸化物として存在するＴｉの総量からＴｉＯ_２換算値を算出するための乗数である。

ここで、係数の求め方について説明する。Ｍ_ｘＯ_ｙ（例；ＴｉＯ_２、Ｔｉ_２Ｏ_３、Ｔｉ_３Ｏ_５）の酸化物が検出されたとすると、Ｍ_ｘＯ_ｙにかかる係数は下記式２で計算する。
［Ｍ元素の原子量］×ｘ／（［Ｍ元素の原子量］×ｘ＋［酸素の原子量］×ｙ）・・・式２
式１における０．６０、０．６７、０．６４が、上記式２で求められる係数に相当する。
また、換算値を算出するための乗数の求め方について説明する。Ｍ_ａＯ_ｂ（例；ＴｉＯ_２）に換算するための乗数は下記式３で計算する。
（［Ｍ元素の原子量］×ａ＋［酸素の原子量］×ｂ）／（［Ｍ元素の原子量］×ａ）・・・式３
式１における１．６７が、上記式３で求められる乗数に相当する。
なお酸化物は、２種の金属元素と結合した化合物である場合も考えられる。その場合の係数の求め方は、Ｍ_ｘＯ_ｙＭ^２ _ｚ（例；ＴｉＯ_３・Ｆｅ、つまりＭ＝Ｔｉ、Ｍ^２＝Ｆｅ、ｘ＝１、ｙ＝３、ｚ＝１の酸化物）が検出されたとすると、下記式４で計算する。
［Ｍ元素の原子量］×ｘ／（［Ｍ元素の原子量］×ｘ＋［酸素の原子量］×ｙ＋［Ｍ^２元素の原子量］×ｚ）・・・式４

なお、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ_２換算値の合計、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ_２換算値の合計、Ａｌ酸化物のＡｌ_２Ｏ_３換算値の合計、Ｍｇ酸化物のＭｇＯ換算値の合計、Ｎａ酸化物のＮａ_２Ｏ換算値の合計、Ｋ酸化物のＫ_２Ｏ換算値の合計、Ｃａ酸化物のＣａＯ換算値の合計、Ｍｎ酸化物のＭｎＯ_２換算値の合計、及びＦｅ酸化物のＦｅＯ換算値の合計も、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ_２換算値の合計と同様の計算により得られる。つまり、蛍光Ｘ線分析装置によってワイヤ径φの１／２位置の長手方向断面を分析し、検出された各種酸化物に応じて、前記式２、式３、式４に即して係数および乗数を算出し、前記式１と同様にして計算する。
分析によって検出される代表的な酸化物を、以下に列挙する。
Ｓｉ酸化物；ＳｉＯ、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_２Ｏ_３、Ｓｉ_２Ｏ_４
Ｚｒ酸化物；ＺｒＯ_２
Ａｌ酸化物；ＡｌＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ａｌ_３Ｏ_５
Ｍｇ酸化物；ＭｇＯ、ＭｇＯ_２、Ｍｇ_２Ｏ
Ｎａ酸化物；Ｎａ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ_２
Ｋ酸化物 ；Ｋ_２Ｏ、ＫＯ_２
Ｃａ酸化物；ＣａＯ、ＣａＯ_２
Ｍｎ酸化物；ＭｎＯ、Ｍｎ_２Ｏ、ＭｎＯ_２
Ｆｅ酸化物；ＦｅＯ、Ｆｅ_２Ｏ_４、ＦｅＯ_３

（Ｓｉ酸化物のＳｉＯ_２換算値の合計：質量％で０．１０～１．００％）
Ｓｉ酸化物は、溶接金属の酸素量を増加させ、極低温靭性を劣化させる。
一方で、Ｓｉ酸化物は、スラグ成分であり、溶融スラグの粘性を高め、スラグ剥離性を改善する作用を有する。
Ｓｉ酸化物のＳｉＯ_２換算値の合計が０．１０％未満では、スラグ被包状態が悪くスラグ剥離性が不良になり、ビード形状及びビード外観も不良になる。また、溶接作業性（特に立向溶接性）が確保できない。
一方、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ_２換算値の合計が１．００％を超えると、溶接金属の酸素量が増加し、極低温靭性が確保できない。また、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ_２換算値の合計が１．００％を超えると、スパッタ発生量が多くなる。さらに、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ_２換算値の合計が１．００％を超えると、ピット及びガス溝等が発生し易くなる。また、スラグ巻き込みが発生する。

よって、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ_２換算値の合計は、０．１０～１．００％とする。
Ｓｉ酸化物のＳｉＯ_２換算値の合計の下限は、好ましくは、０．１５％、０．２０％、又は０．２５％である。
Ｓｉ酸化物のＳｉＯ_２換算値の合計の上限は、好ましくは、０．９５％、０．９０％、又は０．８５％である。

なお、Ｓｉ酸化物は、主に、フラックス中の珪砂、ジルコンサンド、長石、珪酸ソーダ、珪酸カリ等として存在し得る。このため、主に、フラックスのＳｉ酸化物の含有量を制御することにより、上記Ｓｉ酸化物の含有量の範囲とすることができる。

（Ｚｒ酸化物のＺｒＯ_２換算値の合計：質量％で０～０．８０％）
Ｚｒ酸化物は、溶接金属の酸素量を増加させ、極低温靭性を劣化させる。そのため、極低温靭性の観点からはＺｒ酸化物は含まないことが好ましく、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ_２換算値の合計の下限は０％とする。

ただし、Ｚｒ酸化物は、スラグ成分であり、水平すみ肉溶接でスラグ被包性を高めてビード形状を平滑にする作用を有するので、かかる観点から含有させてもよい。
一方で、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ_２換算値の合計が０．８０％を超えると、ビード形状が凸状になりやすい。また、スラグ巻き込みが発生する。

よって、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ_２換算値の合計は、０～０．８０％とする。
Ｚｒ酸化物のＺｒＯ_２換算値の合計の上限は、好ましくは、０．６０％、０．４０％、０．２０％、又は０．１０％である。

なお、Ｚｒ酸化物は、主に、フラックス中のジルコンサンド、酸化ジルコニウム等として存在し得るものであり、また、Ｔｉ酸化物に微量含有される場合もある。このため、主に、フラックスのＺｒ酸化物の含有量を制御することにより、上記Ｚｒ酸化物の含有量の範囲とすることができる。

（Ａｌ酸化物のＡｌ_２Ｏ_３換算値の合計：質量％で０～０．８０％）
Ａｌ酸化物は、酸素源となるので、Ａｌ酸化物を添加すると、溶接金属中の酸素量が増加し、靭性劣化の要因となる。そのため、極低温靭性の観点からはＡｌ酸化物は含まないことが好ましく、Ａｌ酸化物のＡｌ_２Ｏ_３換算値の合計の下限は０％とする。

ただし、Ａｌ酸化物は、溶融スラグを構成した場合、スラグ被包性を良好にすることにより、すみ肉ビードの上脚側のアンダーカットを防止する作用を有するので、かかる観点から含有させてもよい。
一方、Ａｌ酸化物のＡｌ_２Ｏ_３換算値の合計が０．８０％を超えると、すみ肉ビードの下脚側のビード止端部が膨らんだビード形状となる。また、スラグ巻き込みが発生する。
よって、Ａｌ酸化物のＡｌ_２Ｏ_３換算値の合計は、０～０．８０％とする。
Ａｌ酸化物のＡｌ_２Ｏ_３換算値の合計の上限は、好ましくは、０．６０％、０．２０％、又は０．１０％である。

なお、Ａｌ酸化物は、主にフラックス中のアルミナ、長石等の成分として存在する場合が多い。このため、主に、フラックスのＡｌ酸化物の含有量を制御することにより、上記Ａｌ酸化物の含有量の範囲とすることができる。

（弗化物の合計：質量％で０．１０～２．００％）
Ｋ_２ＳｉＦ_６、Ｋ_２ＺｒＦ_６、ＮａＦ、Ｎａ_３ＡｌＦ_６、ＣａＦ_２、及びＭｇＦ_２（以下、これらの弗化物を「特定弗化物」と称す場合がある）は、溶接金属の酸素量を低減する効果がある。
特定弗化物の合計が０．１０％未満であると、溶接金属の酸素量が高くなり、低温靭性を確保できない。
一方、特定弗化物の合計が２．００％超えであると、溶接ヒュームが多量に発生し、溶接欠陥が発生する。

よって、特定弗化物のいずれか１種以上の弗化物を含有しその合計を、０．１０～２．００％とする。
特定弗化物の合計の下限は、好ましくは、０．２０％、０．３０％、又は０．４０％である。
特定弗化物の合計の上限は、好ましくは、１．９０％、１．８０％、又は１．７０％である。

（Ｎａ含有化合物の合計：質量％で０．０１～２．００％）
Ｎａ酸化物、ＮａＦ、及びＮａ_３ＡｌＦ_６（以下、これらのＮａ含有化合物を「特定Ｎａ含有化合物」と称す場合がある）は、溶接時に分解しＮａが、脱酸剤として作用し、溶接金属の酸素量を低減する。それにより、溶融金属の極低温靭性が向上する。
特定Ｎａ含有化合物の合計が０．０１％未満であると、溶接金属の酸素量の低減作用が小さく、極低温靭性が確保できない。
一方、特定Ｎａ含有化合物の合計が２．００％超えであると、溶接スラグの凝固温度が低温化し、溶接作業性（特に立向溶接性）が劣化する。

よって、特定Ｎａ含有化合物のいずれか１種以上のＮａ含有化合物を含有しその合計を、０．０１～２．００％とする。
特定Ｎａ含有化合物の合計の下限は、好ましくは、０．０５％、０．１５％、０．２０％、又は０．３０％である。
特定Ｎａ含有化合物の合計の上限は、好ましくは、１．９０％、１．８０％、１．７０％、又は１．５０％である。
なお、Ｎａ酸化物の含有量については、Ｎａ酸化物のＮａ_２Ｏ換算値の合計を意味する。

（Ｋ含有化合物の合計：質量％で０．０１～２．００％）
Ｋ酸化物、Ｋ_２ＳｉＦ_６、及びＫ_２ＺｒＦ_６（以下、これらのＫ含有化合物を「特定Ｋ含有化合物」と称す場合がある）は、溶接時に分解したＫが、脱酸剤として作用し、溶接金属の酸素量を低減する。それにより、溶融金属の極低温靭性が向上する。
特定Ｋ含有化合物の合計が０．０１％未満であると、溶接金属の酸素量の低減作用が小さく、極低温靭性が確保できない。
一方、特定Ｋ含有化合物の合計が２．００％超えであると、溶接スラグの凝固温度が低温化し、溶接作業性（特に立向溶接性）が劣化する。

よって、特定Ｋ含有化合物のいずれか１種以上のＫ含有化合物を含有しその合計を、０．０１～２．００％とする。
特定Ｋ含有化合物の合計の下限は、好ましくは、０．０５％、０．２０％、０．３０％、又は０．４０％である。
特定Ｋ含有化合物の合計の上限は、好ましくは、１．９５％、１．９０％、１．８０％、又は１．５０％である。
なお、Ｋ酸化物の含有量については、Ｋ酸化物のＫ_２Ｏ換算値の合計を意味する。

（Ｍｇ含有化合物の合計：質量％で０．０１～２．００％）
本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、特定Ｎａ含有化合物、及び特定Ｋ含有化合物に加え、Ｍｇ酸化物、及びＭｇＦ_２のいずれか１種以上のＭｇ含有化合物を含有してもよい。
Ｍｇ酸化物、及びＭｇＦ_２（以下、これらのＭｇ含有化合物を「特定Ｍｇ含有化合物」と称す場合がある）は、溶接時に分解しＭｇが、脱酸剤として作用し、溶接金属の酸素量を低減する。それにより、溶融金属の極低温靭性が向上する。
特定Ｍｇ含有化合物の合計が０．０１％以上であると、溶接金属の酸素量の低減作用が大きくなり、さらに極低温靭性が向上する。
一方、特定Ｍｇ含有化合物の合計が２．００％以下であると、溶接スラグの凝固温度が高温化し、さらに溶接作業性（特に立向溶接性）が向上する。

よって、特定Ｍｇ含有化合物のいずれか１種以上のＭｇ含有化合物の含有量は、その合計を０～２．００％とすることが好ましく、Ｍｇ含有化合物を含有する場合は、その合計を０．０１～２．００％とすることが好ましい。
特定Ｍｇ含有化合物の合計の下限は、より好ましくは、０．２０％、０．３０％、又は０．４０％である。
特定Ｍｇ含有化合物の合計の上限は、より好ましくは、１．９０％、１．８０％、又は１．７０％である。
なお、Ｍｇ酸化物の含有量については、Ｍｇ酸化物のＭｇＯ換算値の合計を意味する。

（特定Ｎａ含有化合物、及び特定Ｋ含有化合物をワイヤに含有させる他の意義）
特定Ｎａ含有化合物の含有量、及び特定Ｋ含有化合物の含有量を各々０．０１％未満とし、脱酸剤として機能するＣａを含むＣａＦ_２を増加させても、スパッタの発生量が増加し、溶接作業性が劣化する。また、脱酸剤として機能する金属Ｍｇを増加させても、金属Ｍｇは溶接金属の拡散性水素量を増加させ、耐低温割れ性が劣化する。
そのため、溶接作業性（特に立向溶接性）に優れると共に、極低温靭性及び耐低温割れ性に優れた溶接金属を得るには、ワイヤに、特定Ｎａ含有化合物、及び特定Ｋ含有化合物を各々上記範囲で含ませる必要がある。
同様の観点から、ワイヤに、特定Ｍｇ含有化合物を上記範囲で含ませることも好ましい。
なお、特定Ｍｇ含有化合物、特定Ｎａ含有化合物、及び特定Ｋ含有化合物の含有量は、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％での含有量である。

（式Ａによって算出されるＸ値）
本開示に係るフラックス入りワイヤにおいて、下記式Ａによって算出されるＸ値は０．１０～１６０．００であることが好ましい。
Ｘ＝（８×ＣａＦ_２＋５×ＭｇＦ_２＋５×ＮａＦ＋５×Ｋ_２ＳｉＦ_６＋５×Ｋ_２ＺｒＦ_６＋Ｎａ_３ＡｌＦ_６）／（ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２＋０．５×ＭｇＯ＋ＣａＯ＋０．５×Ｎａ_２Ｏ＋０．５×Ｋ_２Ｏ＋ＭｎＯ_２＋ＦｅＯ） ・・・・式Ａ
式Ａ中、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、ＮａＦ、Ｋ_２ＳｉＦ_６、Ｋ_２ＺｒＦ_６、及びＮａ_３ＡｌＦ_６は、各化学式で示される化合物の、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％での含有量である。また、ＳｉＯ_２はＳｉ酸化物のＳｉＯ_２換算値の合計を示し、Ａｌ_２Ｏ_３はＡｌ酸化物のＡｌ_２Ｏ_３換算値の合計を示し、ＺｒＯ_２はＺｒ酸化物のＺｒＯ_２換算値の合計を示し、ＭｇＯはＭｇ酸化物のＭｇＯ換算値の合計を示し、ＣａＯはＣａ酸化物のＣａＯ換算値の合計を示し、Ｎａ_２ＯはＮａ酸化物のＮａ_２Ｏ換算値の合計を示し、Ｋ_２ＯはＫ酸化物のＫ_２Ｏ換算値の合計を示し、ＭｎＯ_２はＭｎ酸化物のＭｎＯ_２換算値の合計を示し、ＦｅＯはＦｅ酸化物のＦｅＯ換算値の合計を示す。なお、式Ａにおける前記ＳｉＯ_２換算値、前記Ａｌ_２Ｏ_３換算値、前記ＺｒＯ_２換算値、前記ＭｇＯ換算値、前記ＣａＯ換算値、前記Ｎａ_２Ｏ換算値、前記Ｋ_２Ｏ換算値、前記ＭｎＯ_２換算値、及び前記ＦｅＯ換算値はフラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で表す。

式Ａにおいて、分子は、溶接時に分解して、脱酸剤として機能し、溶接金属の酸素量を低減する成分（Ｃａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｓｉ）と、溶接金属の拡散性水素量を低減するフッ素と、を含む化合物量の指標である。
一方、分母は、溶接金属の酸素量を増加する酸素（Ｏ）を含む化合物量の指標である。

つまり、Ｘ値が０．１０以上であると、溶接金属の酸素量を増加する酸素（Ｏ）を含む化合物量が少なく、溶接金属の酸素量低減作用が大きくなり、さらに極低温靭性が向上する。
一方、Ｘ値が１６０．００以下であると、弗化物量が多すぎず、スラグ巻き込みが生じ難くなり、健全な継手を作製し易くなる。

よって、式Ａによって算出されるＸ値は０．１０～１６０．００とすることが好ましい。
Ｘ値の下限は、より好ましくは、１．００、５．００、又は１０．００である。
Ｘ値の上限は、より好ましくは、１３０．００、１００．００、７０．００、５０．００、又は２０．００である。

（式Ｂによって算出されるＣｅｑ）
本開示に係るフラックス入りワイヤにおいて、式Ｂによって算出されるＣｅｑは、０．３０～０．７５であることが好ましい。
Ｃｅｑ＝［Ｃ］＋［Ｓｉ］／２４＋［Ｍｎ］／６＋［Ｎｉ］／４０＋［Ｃｒ］／５＋［Ｍｏ］／４＋［Ｖ］／１４ ・・・式Ｂ
式Ｂ中、元素記号は、酸化物、弗化物、窒化物、及び金属炭酸塩を除く化学成分として含まれる各元素の、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％での含有量である。

Ｃｅｑは、溶接金属の焼入性に影響する。Ｃｅｑが高い場合、溶接金属が硬化するので溶接金属の引張強さが向上するが、溶接金属の極低温靭性が低下する。
Ｃｅｑが０．３０％以上である場合、溶接金属のＣｅｑも充足し易くなり、溶接金属の引張強さが充足する傾向がある。
Ｃｅｑが０．７５％以下である場合、溶接金属のＣｅｑが過剰となることを抑制し易くなり、溶接金属の極低温靭性が充足し、かつ低温割れが抑制される傾向がある。
そのため、Ｃｅｑは、０．３０～０．７５が好ましい。
Ｃｅｑの下限は、より好ましくは、０．３５、０．４０、又は０．４５である。
Ｃｅｑの上限は、より好ましくは、０．７０、０．６５、又は０．６０である。

－その他酸化物の合計含有量：０～１０．００％－
本開示に係るフラックス入りワイヤにおいて、Ｔｉ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、及びＡｌ酸化物以外の酸化物として、Ｆｅ酸化物、Ｍｇ酸化物、Ｎａ酸化物、Ｋ酸化物、Ｍｎ酸化物、及びＣａ酸化物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の酸化物を含む場合その合計含有量は、１０．００％以下であることが好ましい。Ｆｅ酸化物、Ｍｇ酸化物、Ｎａ酸化物、Ｋ酸化物、Ｍｎ酸化物、及びＣａ酸化物からなる群に含まれる酸化物を単に「その他酸化物」と略す場合がある。またその他酸化物における各々の酸化物の含有量の合計値を、単に「その他酸化物の合計含有量」と略す場合がある。

本開示に係るフラックス入りワイヤが、上記その他酸化物の１種又は２種以上の酸化物を含む場合、上記その他酸化物の合計含有量は、Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値、Ｍｇ酸化物のＭｇＯ換算値、Ｎａ酸化物のＮａ_２Ｏ換算値、Ｋ酸化物のＫ_２Ｏ換算値、Ｍｎ酸化物のＭｎＯ_２換算値、及びＣａ酸化物のＣａＯ換算値の合計として求める。

なお、本開示に係るフラックス入りワイヤにおいて、その他酸化物は必須成分ではないので、フラックス入りワイヤにおける、その他酸化物の合計含有量の下限値は０％である。
一方、その他酸化物は、溶接ビード形状を良好に維持する効果と、立向溶接性を向上させる効果とを有する。また、Ｍｇ酸化物、及びＦｅ酸化物等は、アークを安定させる効果も有する。そのような効果を得るためには、その他酸化物の合計含有量を０％超にしてもよい。これらの効果をより発揮させるために、その他酸化物の合計含有量の下限を、０．０５％、０．１０％、０．１５％、又は０．２０％としてもよい。一方、その他酸化物の合計含有量が１０．００％以下であると、スラグの巻き込みの発生が抑制され、健全な継手を容易に作製できる。そのため、その他酸化物の合計含有量の上限値は１０．００％とすることが好ましく、９．００％、８．００％、７．００％、６．００％、３．００％、２．００％、１．００％、０．５０％又は０．３０％としてもよい。

本開示に係るフラックス入りワイヤにおける、その他酸化物の含有量は、酸化物の種類ごとに限定する必要はない。
なお、その他酸化物における各々の酸化物の含有量及びその他酸化物の合計含有量は、前述したＴｉ酸化物の含有量と同様に蛍光Ｘ線分析によって測定する。

（窒化物、金属炭酸塩）
窒化物（特にフラックス中の窒化物）は、溶接金属中の拡散性水素量を減少させて、溶接金属の耐低温割れ性を顕著に向上させる働きを有する。この理由は明らかではないが、窒化物中のＮが溶接中に水素（Ｈ）と結合してアンモニア（ＮＨ_３）となり、このＮＨ_３が溶接金属外に放出されることが理由の一つであると推測される。
そのため、本開示に係るフラックス入りワイヤは、窒化物を含んでもよい。

本開示に係るフラックス入りワイヤには窒化物として、例えば、ＡｌＮ、ＢＮ、Ｃａ_３Ｎ_２、ＣｅＮ、ＣｒＮ、Ｃｕ_３Ｎ、Ｆｅ_４Ｎ、Ｆｅ_３Ｎ、Ｆｅ_２Ｎ、Ｍｇ_３Ｎ、Ｍｏ_２Ｎ、ＮｂＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＴｉＮ、ＶＮ、ＺｒＮ、Ｍｎ_２Ｎ、及びＭｎ_４Ｎからなる群から選択される１種又は２種以上を含んでもよい。

金属炭酸塩は、アークによって電離し、ＣＯ_２ガスを発生させる。ＣＯ_２ガスは、溶接雰囲気中の水素分圧を下げ、溶接金属中の拡散性水素量を低減させる。
そのため、本開示に係るフラックス入りワイヤは、フラックス中に金属炭酸塩を含んでもよい。

本開示に係るフラックス入りワイヤには金属炭酸塩として、例えば、ＭｇＣＯ_３、Ｎａ_２ＣＯ_３、ＬｉＣＯ_３、ＣａＣＯ_３、Ｋ_２ＣＯ_３、ＢａＣＯ_３、ＦｅＣＯ_３、ＭｎＣＯ_３、及びＳｒＣＯ_３からなる群から選択される１種又は２種以上を含んでもよい。
ただし、金属炭酸塩の種類及び組成は限定されない。

なお、窒化物及び金属炭酸塩の含有量は、前述したＴｉ酸化物の含有量と同様に蛍光X線分析によって測定する。

本開示に係るフラックス入りワイヤは、ワイヤ表面に塗布された潤滑剤をさらに備えてもよい。ワイヤ表面に塗布された潤滑剤は、溶接時のワイヤの送給性を向上させる効果を有する。溶接ワイヤ用の潤滑剤としては、様々な種類のもの（例えばパーム油等の植物油）を使用できるが、溶接金属の低温割れを抑制するためには、Ｈを含有しないポリテトラフルオロエチレン油（ＰＴＦＥ油）及びパーフルオロポリエーテル油（ＰＦＰＥ油）の一方又は両方を使用することが好ましい。また、上述したように、本開示に係るフラックス入りワイヤは、ワイヤ表面に形成されためっきをさらに備えてもよい。この場合、潤滑剤はめっきの表面に塗布される。

本開示に係るフラックス入りワイヤに含まれる水素量は特に限定されないが、溶接金属の拡散性水素量を低減するためには、フラックス入りワイヤの全質量に対して１２ｐｐｍ以下であることが好ましい。フラックス入りワイヤ中の水素量は、フラックス入りワイヤの保管の間に、フラックス入りワイヤ内に水分が侵入することにより増大するおそれがある。従って、ワイヤ製造からワイヤ使用までの期間が長い場合は、後述の手段によって水分の浸入を防止することが望ましい。

（ワイヤ形状）
次に、本開示に係るフラックス入りワイヤの形状（ワイヤ構造）について説明する。
通常、フラックス入りワイヤは、鋼製外皮の継目が溶接されているのでスリット状の隙間がない形状（シームレス形状）を有するワイヤ（鋼製外皮の継目に溶接部を有しないワイヤ）と、鋼製外皮の継目が溶接されていないのでスリット状の隙間を含む形状（シーム形状）を有するワイヤ（鋼製外皮の継目に溶接部を有するワイヤ）のいずれかに区別される。

本開示に係るフラックス入りワイヤでは、いずれの形状も採用することができる。しかしながら、溶接金属の低温割れの発生を抑制するためには、鋼製外皮にスリット状の隙間がないことが好ましい。溶接時に溶接部に侵入するＨ（水素）は、溶接金属及び被溶接材中に拡散し、応力集中部に集積して低温割れの発生原因となる。Ｈの供給源は様々であるが、溶接部の清浄度、及びガスシールドの条件が厳密に管理された状態で溶接が行われる場合、ワイヤ中に含まれる水分（Ｈ_２Ｏ）が主なＨの供給源となり、この水分の量が、溶接継手の拡散性水素量に強く影響する。

鋼製外皮がシームを有する場合、大気中の水分がシームを通じてフラックス中に侵入しやすい。このため、鋼製外皮のシームを除去することにより、ワイヤ製造後からワイヤ使用までの間に、大気中の水分が鋼製外皮を通じてフラックス中に侵入することを抑制することが望ましい。鋼製外皮がシームを有し、且つワイヤ製造からワイヤ使用までの期間が長い場合は、水分等のＨの供給源が侵入することを防止するために、フラックス入りワイヤ全体を真空包装するか、乾燥した状態で保持できる容器内でフラックス入りワイヤを保存することが望ましい。

（ワイヤ直径）
本開示に係るフラックス入りワイヤの直径は特に限定されないが、例えばφ１．０～φ２．０ｍｍである。なお、一般的なフラックス入りワイヤの直径はφ１．２～φ１．６ｍｍである。

（充填率）
本開示に係るフラックス入りワイヤの充填率は、上述された条件が満たされる限り、特に限定されない。一般的なフラックス入りワイヤの充填率に鑑みて、本開示に係るフラックス入りワイヤの充填率の下限値を、例えば８％、１０％、又は１２％としてもよい。また、本開示に係るフラックス入りワイヤの充填率の上限値を、例えば２８％、２５％、２２％、２０％、又は１７％としてもよい。

＜フラックス入りワイヤの製造方法＞
次に、本開示に係るフラックス入りワイヤの製造方法について説明する。
なお、以下に説明する製造方法は一例であり、本開示に係るフラックス入りワイヤを製造する方法は、以下の方法に限定されるものではない。

（シームレス形状を有するフラックス入りワイヤの場合）
シームレス形状を有するフラックス入りワイヤの製造方法は、フラックスを調製する工程と、鋼帯を長手方向に送りながら、成形ロールを用いて成形してＵ字型のオープン管を得る工程と、オープン管の開口部を通じてオープン管内にフラックスを供給する工程と、オープン管の開口部の相対するエッジ部（周方向両端部）を突合せ溶接してシームレス管を得る工程と、シームレス管を伸線して所定の線径を有するフラックス入りワイヤを得る工程と、伸線する工程の途中又は完了後にフラックス入りワイヤを焼鈍する工程とを備える。
フラックスは、フラックス入りワイヤの各成分が上述された所定の範囲内になるように調製される。なお、鋼製外皮の材料である鋼帯の幅及び厚さ、並びにフラックスの充填量等によって決定されるフラックスの充填率も、フラックス入りワイヤの各成分量に影響することに留意する必要がある。

突合せ溶接は、電縫溶接、レーザ溶接、又はＴＩＧ溶接等により行われる。
また、伸線工程の途中又は伸線工程の完了後に、フラックス入りワイヤ中の水分を除去するために、フラックス入りワイヤは焼鈍される。フラックス入りワイヤのＨ含有量を１２ｐｐｍ以下とするためには、焼鈍温度は、６５０℃以上とし、焼鈍時間は、４時間以上とすることが好ましい。なお、フラックスの変質を防ぐために、焼鈍温度は９００℃以下とすることが好ましい。

突合せシーム溶接された、スリット状の隙間がないフラックス入りワイヤの断面は、研磨して、エッチングすれば、溶接跡が観察されるが、エッチングしないと溶接跡は観察されない。そのため、上記のようにシームレスと呼ぶことがある。例えば、溶接学会編「新版 溶接・接合技術入門」（２００８年）産報出版、ｐ．１１１には、突合せシーム溶接された、スリット状の隙間がないフラックス入りワイヤは、シームレスタイプのワイヤと記載されている。フラックス入りワイヤの鋼製外皮の隙間をろう付けしても、スリット状の隙間がないフラックス入りワイヤが得られる。

（スリット状の隙間を有するフラックス入りワイヤの場合）
スリット状の隙間を有するフラックス入りワイヤの製造方法は、オープン管の周方向の両端部を突き合わせ溶接してシームレス管を得る工程の代わりに、オープン管を成形してオープン管の端部を突き合わせてスリット状の隙間有りの管を得る工程を有する点以外は、シームレス形状を有するフラックス入りワイヤの製造方法と同じである。スリット状の隙間を有するフラックス入りワイヤの製造方法は、突き合わせられたオープン管の端部をかしめる工程をさらに備えてもよい。
スリット状の隙間を有するフラックス入りワイヤの製造方法では、スリット状の隙間有りの管を伸線する。

＜溶接継手の製造方法＞
次に、本開示に係る溶接継手の製造方法（溶接方法）について説明する。
本開示に係る溶接継手の製造方法は、上述された本開示に係るフラックス入りワイヤを用いて、鋼材を、溶接する工程を備える。

本開示に係る溶接継手の製造方法において、溶接方式は、ガスシールドアーク溶接が好適である。
本開示に係る溶接継手の製造方法において、溶接継手の母材となる鋼材（被溶接材）の種類は特に限定されないが、例えば、Ｐ_ＣＭ（溶接割れ感受性組成）が０．２４％以上である低温割れ感受性が高い鋼材、特に、引張強さが５９０ＭＰａ以上１７００ＭＰａ以下であり、板厚２０ｍｍ以上の高強度鋼板を好適に用いることができる。

本開示に係る溶接継手の製造方法では、１パスから最終パスのいずれか１つ以上において、本開示に係るフラックス入りワイヤを用いて鋼材を溶接する工程を備えることがよい。溶接が１パスのみである場合、その１パスにおいて本開示に係るフラックス入りワイヤが用いられる。
フラックス入りワイヤの極性は、溶接金属の拡散性水素量及びスパッタ発生量に及ぼす影響が無視できる程度に小さいので、プラス及びマイナスのいずれであってもよいが、プラスであることが好ましい。

本開示に係る溶接継手の製造方法において用いられるシールドガスの種類は特に限定されない。本開示に係る溶接継手の製造方法は、シールドガスの種類に関わらず、優れた溶接作業性を発揮し、高強度、高靱性、及び高疲労強度を有する溶接継手を得ることができる。本開示に係る溶接継手の製造方法におけるシールドガスとして、一般的に多用されている１００体積％の炭酸ガス、及びＡｒと３～３０体積％ＣＯ_２との混合ガス等を好ましく使用することができる。また、本開示に係るフラックス入りワイヤを用いた溶接の際のシールドガスは５体積％以下のＯ_２ガスを含んでいてもよい。これらのガスは廉価であるので、これらのガスを用いた溶接は産業利用上有利である。
通常、これらのガスは、ルチル系フラックス入りワイヤと組み合わせて用いられた際に、多量のスパッタを生じさせて溶接作業性を悪化させる。しかしながら、本開示に係る溶接継手の製造方法は、スパッタ量を十分に抑制することができる本開示に係るフラックス入りワイヤを用いるので、これらのガスがシールドガスである場合でも、良好な溶接作業性を発揮することができる。

本開示に係る溶接継手の製造方法における溶接姿勢は特に限定されない。本開示に係る溶接継手の製造方法は、溶接姿勢が下向姿勢、横向姿勢、立向姿勢、及び上向姿勢のいずれであっても、良好な溶接作業性（特に立向溶接性）を発揮することができる。

本開示に係る溶接継手の製造方法によって得られる溶接継手は、母材となる鋼材と、溶接金属及び溶接熱影響部から構成される溶接部とを備える。本開示に係る溶接継手は、本開示に係るフラックス入りワイヤを用いて製造されるので、良好なビード形状を有する溶接金属を備える。得られる溶接金属の引張強さは、５９０～１２００ＭＰａの高強度となる。

次に、実施例及び比較例により、本開示の実施可能性及び効果についてさらに詳細に説明するが、下記実施例は本開示を限定するものではなく、前・後記の趣旨に徹して設計変更することはいずれも本開示の技術的範囲に含まれるものである。

（フラックス入りワイヤの製造）
実施例及び比較例のフラックス入りワイヤは、以下に説明する方法により製造した。
まず、表１に示す外皮の化学成分を有する鋼帯を長手方向に送りながら、成形ロールを用いて成形してＵ型のオープン管を得た。このオープン管の開口部を通じてオープン管内にフラックスを供給し、オープン管の開口部の相対するエッジ部を突合わせ溶接してシームレス管を得た。
このシームレス管を伸線して、スリット状の隙間がないフラックス入りワイヤを得た。ただし、一部の試料は、シーム溶接をしないスリット状の隙間有りの管とし、それを伸線した。
このようにして、最終のワイヤ径がφ１．２ｍｍのフラックス入りワイヤを試作した。 なお、これらフラックス入りワイヤの伸線作業の途中で、フラックス入りワイヤを６５０～９５０℃の温度範囲内で４時間以上焼鈍した。試作後、ワイヤ表面には潤滑剤を塗布した。これらフラックス入りワイヤの構成を表２Ａ～表２Ｄに示す。

表１～表２に示された、外皮の化学成分の含有量、ワイヤの化学成分の含有量、酸化物の含有量、弗化物の含有量、Ｎａ含有化合物の含有量、Ｋ含有化合物の含有量及び鉄粉の含有量の単位は、フラックス入りワイヤ全質量に対する質量％である。表中において「鋼製外皮全質量に対する質量％」及び「フラックス入りワイヤ全質量に対する質量％」は、共に、「質量％」と略し、「酸化物、弗化物、窒化物、及び金属炭酸塩を除くワイヤの化学成分」は、「ワイヤの化学成分」と略した。

表１に示された鋼製外皮の残部（すなわち、表に示された各成分以外の成分）、及び表２に示されたフラックス入りワイヤの残部（すなわち、表に示された各成分以外の成分）は、鉄及び不純物である。
表２に示されたフラックス入りワイヤのうち、「ワイヤ構造」欄で「シームレス」と記載されたフラックス入りワイヤは、シームレス形状を有し、「備考」欄で特に断りが無い限り、潤滑剤としてパーム油が塗布されたワイヤである。また、「ワイヤ構造」欄で「スリット状隙間有」と記載されたフラックス入りワイヤは、スリット状の隙間を有するワイヤであり、「備考」欄で「ＰＴＦＥ塗布」と記載されたワイヤは、ＰＴＦＥ油が塗布されたワイヤである。
表２に示されたフラックス入りワイヤに含まれる各元素は、鋼製外皮又は金属粉の形態である。
なお、表１～表２においては、本開示で規定される範囲から外れる数値に下線を付してある。
また、表１～表２において、化学成分や化合物などの含有量に係る表中の空欄は、その化学成分や化合物などが意図的に含有されていないことを意味する。これらの化学成分や化合物などが不可避的に混入されるか生成することもある。

［評価］
実施例及び比較例のフラックス入りワイヤを用いて、立向上進溶接で、ガスシールドアーク溶接することにより評価を行った。具体的には、以下に説明する方法により評価された。
溶接する鋼板として板厚が５０ｍｍである引張強さ７８０ＭＰａ級鋼を用い、評価の際の溶接ガスの種類は、Ａｒ－２０％ＣＯ_２ガスとした。また、評価の際に、溶接電流は全て直流とし、ワイヤの極性は全てプラスとした。
なお、評価する際の溶接条件は、表３に記載の条件とした。

（ヒューム量の評価）
実施例及び比較例のフラックス入りワイヤを用いてガスシールドアーク溶接する際のヒューム量を評価した。
溶接により発生するヒューム量の測定は、ＪＩＳ Ｚ３９３０：２０１３（アーク溶接のヒューム発生量測定方法）に準拠したハイボリウムエアサンプライヤーによる全量捕集方法によって実施した。ヒューム量が１０００ｍｇ／ｍｉｎ以下となるフラックス入りワイヤを、ヒューム量に関し「合格」とした。

（スパッタ量の評価）
実施例及び比較例のフラックス入りワイヤを用いてガスシールドアーク溶接する際のスパッタ量を評価した。
溶接により発生するスパッタ量は、アーク点から飛散したスパッタを捕集箱で集め、単位時間当たりの重量を測定した。溶接条件は表３を適用した。スパッタ量が２０００ｍｇ／ｍｉｎ以下となるフラックス入りワイヤを、スパッタ量に関し「合格」とした。

（極低温靭性の評価）
実施例及び比較例のフラックス入りワイヤを用いて、鋼板をガスシールドアーク溶接し、溶着金属の板厚方向中心から衝撃試験片（ノッチ深さ２ｍｍのＶノッチ試験片）を３本採取した。
３本の衝撃試験片に対して、－１９６℃でＪＩＳ Ｚ２２４２：２００５に準拠したシャルピー衝撃試験を実施した。
そして、３本の衝撃試験片の、－１９６℃でのシャルピー吸収エネルギー平均値が２７Ｊ以上である場合を「合格」とし、２７Ｊ未満である場合を「不合格」とした。

（総合評価）
ヒューム量の評価、スパッタ量及び極低温靭性の評価が、いずれも「合格」である場合を「合格」とし、いずれかが「不合格」である場合を「不合格」と評価した。

実施例のフラックス入りワイヤは、ヒューム量及びスパッタ量が少なく、得られる溶接金属が極低温靭性に優れることがわかる。
一方、比較例は、本開示で規定する要件のいずれかを満たしていなかったので、１つ以上の評価項目において不合格となった。

Claims (7)

1. 鋼製外皮と前記鋼製外皮の内部に充填されたフラックスとを備える溶接用のフラックス入りワイヤであって、
   前記鋼製外皮全質量に対する質量％で、前記鋼製外皮の化学成分が、
   Ｃ ：０～０．１００％、
   Ｓｉ：０～０．１０％、
   Ｍｎ：０～１．００％、
   Ｐ ：０～０．０５０％、
   Ｓ ：０～０．０５０％、
   Ａｌ：０～０．１００％、
   Ｔｉ：０～０．１００％、
   Ｎ ：０～０．０１００％、並びに
   残部：Ｆｅ及び不純物であり、かつ前記Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ａｌ、Ｔｉ、及びＮの総含有量が１．５０００％以下であり、
   前記フラックス入りワイヤ全質量に対する質量％で、酸化物、弗化物、窒化物、及び金属炭酸塩を除く前記フラックス入りワイヤの化学成分が、
   Ｃ ：０．０２０～０．５００％、
   Ｓｉ：０．２０～０．８０％、
   Ｍｎ：１．５０～３０．００％、
   Ｐ ：０～０．０５０％、
   Ｓ ：０～０．０５０％、
   Ｃｕ：０～１０．０％、
   Ｎｉ：５．０～２０．０％、
   Ｃｒ：２．０～１０．０％、
   Ｍｏ：０～１０．０％、
   Ｎｂ：０～５．０％、
   Ｖ ：０～５．０％、
   Ｗ ：０～１０．０％、
   Ｍｇ：０～１．００％、
   Ａｌ：０～３．０００％、
   Ｃａ：０～０．１００％、
   Ｔｉ：０～３．０００％、
   Ｂ：０～０．１０００％、
   ＲＥＭ：０～０．１００％、
   Ｂｉ：０～０．０５０％、
   Ｎ ：０．０５０～１．０００％、並びに
   残部：Ｆｅ及び不純物であり、
   Ｔｉ酸化物のＴｉＯ_２換算値の合計が３．００～８．００％であり、
   Ｓｉ酸化物のＳｉＯ_２換算値の合計が０．１０～１．００％であり、
   Ｚｒ酸化物のＺｒＯ_２換算値の合計が０～０．８０％であり、
   Ａｌ酸化物のＡｌ_２Ｏ_３換算値の合計が０～０．８０％であり、
   Ｋ_２ＳｉＦ_６、Ｋ_２ＺｒＦ_６、ＮａＦ、Ｎａ_３ＡｌＦ_６、ＣａＦ_２、及びＭｇＦ_２のいずれか１種以上の弗化物を含有しその合計が０．１０～２．００％であり、
   Ｎａ酸化物、ＮａＦ、及びＮａ_３ＡｌＦ_６のいずれか１種以上のＮａ含有化合物を含有しその合計（ただしＮａ酸化物はＮａ_２Ｏ換算値）が０．０１～２．００％であり、
   Ｋ酸化物、Ｋ_２ＳｉＦ_６、及びＫ_２ＺｒＦ_６のいずれか１種以上のＫ含有化合物を含有しその合計（ただしＫ酸化物はＫ_２Ｏ換算値）が０．０１～２．００％であるフラックス入りワイヤ。
2. 下記式Ａによって算出されるＸ値が０．１０～１６０．００である請求項１に記載のフラックス入りワイヤ。
   Ｘ＝（８×ＣａＦ_２＋５×ＭｇＦ_２＋５×ＮａＦ＋５×Ｋ_２ＳｉＦ_６＋５×Ｋ_２ＺｒＦ_６＋Ｎａ_３ＡｌＦ_６）／（ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３＋ＺｒＯ_２＋０．５×ＭｇＯ＋ＣａＯ＋０．５×Ｎａ_２Ｏ＋０．５×Ｋ_２Ｏ＋ＭｎＯ_２＋ＦｅＯ） ・・・・式Ａ
   式Ａ中、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、ＮａＦ、Ｋ_２ＳｉＦ_６、Ｋ_２ＺｒＦ_６、及びＮａ_３ＡｌＦ_６は、各化学式で示される化合物の、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％での含有量である。また、ＳｉＯ_２はＳｉ酸化物のＳｉＯ_２換算値の合計を示し、Ａｌ_２Ｏ_３はＡｌ酸化物のＡｌ_２Ｏ_３換算値の合計を示し、ＺｒＯ_２はＺｒ酸化物のＺｒＯ_２換算値の合計を示し、ＭｇＯはＭｇ酸化物のＭｇＯ換算値の合計を示し、ＣａＯはＣａ酸化物のＣａＯ換算値の合計を示し、Ｎａ_２ＯはＮａ酸化物のＮａ_２Ｏ換算値の合計を示し、Ｋ_２ＯはＫ酸化物のＫ_２Ｏ換算値の合計を示し、ＭｎＯ_２はＭｎ酸化物のＭｎＯ_２換算値の合計を示し、ＦｅＯはＦｅ酸化物のＦｅＯ換算値の合計を示す。
   なお、式Ａにおける前記ＳｉＯ_２換算値、前記Ａｌ_２Ｏ_３換算値、前記ＺｒＯ_２換算値、前記ＭｇＯ換算値、前記ＣａＯ換算値、前記Ｎａ_２Ｏ換算値、前記Ｋ_２Ｏ換算値、前記ＭｎＯ_２換算値、及び前記ＦｅＯ換算値はフラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で表す。
3. 前記フラックス入りワイヤの化学成分において、Ｍｎ含有量とＮｉ含有量との質量比（Ｍｎ／Ｎｉ）が、０．３０～４．００である請求項１又は請求項２に記載のフラックス入りワイヤ。
4. 鋼製外皮は、前記鋼製外皮の継目に溶接部を有しない請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
5. 鋼製外皮は、前記鋼製外皮の継目に溶接部を有する請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
6. 表面にポリテトラフルオロエチレン油及びパーフルオロポリエーテル油の一方又は両方が塗布されている請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
7. 請求項１～請求項６のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤを用いて、鋼材を溶接する工程を備える溶接継手の製造方法。