JP6399983B2 - ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents
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Description
本発明は、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関する。より詳しくは、
全姿勢溶接用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関する。
全姿勢溶接用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関する。
海洋構造物分野やラインパイプ分野においては、エネルギー資源開発を進める海域の大水深化、北極海等の極限海域への資源探査・採掘域の拡大及び設備の大型化が進行している。このような技術動向を背景として、海洋構造物やラインパイプの設計では、高強度化及び高靭性化が進み、溶接継手への要求性能もより厳しいものとなっている。
一方、溶接材料については、高能率化の観点から、全姿勢溶接用のフラックス入りワイヤが求められている。また、得られる溶接金属についての高い破壊靭性の要求もある。
しかしながら、従来の全姿勢用のフラックス入りワイヤは、得られる溶接金属中の酸素量が高いため、これを用いてガスシールドアーク溶接した場合、溶接継手部の低温靭性を確保することが難しい。
しかしながら、従来の全姿勢用のフラックス入りワイヤは、得られる溶接金属中の酸素量が高いため、これを用いてガスシールドアーク溶接した場合、溶接継手部の低温靭性を確保することが難しい。
そこで、例えば、特許文献１では、全姿勢で高能率な溶接が可能で、かつ低酸素及び低水素で、低温靭性及び耐割れ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開示されている。
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、海構での溶接やパイプの片面溶接を想定した高温割れについては考慮されていない。したがって、従来のフラックス入りワイヤでは、低温靭性、耐低温割れ性に加え、耐高温割れ性にも優れた溶接金属を得るには問題があった。また、フラックス入りワイヤは、溶接作業性に優れると共に、溶接金属の機械的特性や耐欠陥性等に優れる良好な溶接金属が得られることも必要である。
そこで、本発明は、全姿勢溶接において、溶接作業性、耐低温割れ性、低温靭性、機械的特性、耐欠陥性に優れると共に、耐高温割れ性にも優れた溶接金属が得られ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課題とする。
なお、本願での溶接作業性とは、なじみや、ビード形状の良否をいう（アーク安定性も含む）。また、本願での機械的特性とは、低温靭性の他、０．２％耐力及び引張強度をいう。また、本願での耐欠陥性とは、耐ブローホール性をいう。
なお、本願での溶接作業性とは、なじみや、ビード形状の良否をいう（アーク安定性も含む）。また、本願での機械的特性とは、低温靭性の他、０．２％耐力及び引張強度をいう。また、本願での耐欠陥性とは、耐ブローホール性をいう。
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。
本発明に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、軟鋼の鋼製外皮内にフラックスが充填されたガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤであって、ワイヤ全質量あたり、Ｃ：０．０１質量％以上０．２０質量％以下、Ｍｎ：０．５質量％以上５．０質量％以下、ＴｉＯ２：２．０質量％以上１０．０質量％以下を含有し、Ｐ：０．０５０質量％以下、Ｓ：０．０５０質量％以下であり、前記フラックス中に、ワイヤ全質量当たり、Ｎｉ：０．１０質量％以上５．００質量％以下を含有し、前記Ｎｉについて、１０６μｍ以下の粒度のワイヤ全質量あたりの含有量をα１（質量％）とし、１０６μｍ超の粒度のワイヤ全質量あたりの含有量をα２（質量％）としたときの比であるα１／α２の値が、０．５０以上１．００以下である。
本発明に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、軟鋼の鋼製外皮内にフラックスが充填されたガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤであって、ワイヤ全質量あたり、Ｃ：０．０１質量％以上０．２０質量％以下、Ｍｎ：０．５質量％以上５．０質量％以下、ＴｉＯ２：２．０質量％以上１０．０質量％以下を含有し、Ｐ：０．０５０質量％以下、Ｓ：０．０５０質量％以下であり、前記フラックス中に、ワイヤ全質量当たり、Ｎｉ：０．１０質量％以上５．００質量％以下を含有し、前記Ｎｉについて、１０６μｍ以下の粒度のワイヤ全質量あたりの含有量をα１（質量％）とし、１０６μｍ超の粒度のワイヤ全質量あたりの含有量をα２（質量％）としたときの比であるα１／α２の値が、０．５０以上１．００以下である。
かかる構成によれば、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ（以下、適宜、フラックス入りワイヤあるいは、単にワイヤという）は、所定元素の含有量を規定することで、溶接金属の強度、靭性が向上する。
また、Ｎｉの粒度の比である粒度比（α１／α２）の値を規定することで、溶融過程で溶接金属に移行するＮｉ量が適正にコントロールされ、かつ拡散性水素量が低減される。
また、Ｎｉの粒度の比である粒度比（α１／α２）の値を規定することで、溶融過程で溶接金属に移行するＮｉ量が適正にコントロールされ、かつ拡散性水素量が低減される。
本発明に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、更に、前記ワイヤ全質量あたり、Ｓｉ及びＳｉ酸化物のうち少なくとも１種：Ｓｉ換算値の合計で０．０５質量％以上１．００質量％以下を含有することが好ましい。
かかる構成によれば、溶融池の粘性が下がり、また、溶融スラグの流動性が増加する。
かかる構成によれば、溶融池の粘性が下がり、また、溶融スラグの流動性が増加する。
本発明に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、更に、前記ワイヤ全質量あたり、Ｃｒ：０．５０質量％以下、Ｃｕ：０．５０質量％以下、及び、Ｍｏ：０．５０質量％以下のうち少なくとも１種を含有することが好ましい。
かかる構成によれば、溶接金属の強度が向上する。
かかる構成によれば、溶接金属の強度が向上する。
本発明に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、更に、前記ワイヤ全質量あたり、金属Ｍｇ及びＭｇ合金：Ｍｇ換算値の合計で０．１０質量％以上１．２０質量％以下を含有することが好ましい。
かかる構成によれば、脱酸作用が促進される。
かかる構成によれば、脱酸作用が促進される。
本発明に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、更に、前記ワイヤ全質量あたり、金属Ｔｉ及びＴｉ合金：Ｔｉ換算値の合計で０．８０質量％以下を含有することが好ましい。
かかる構成によれば、溶接金属の靭性が向上する。
かかる構成によれば、溶接金属の靭性が向上する。
本発明に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、更に、前記ワイヤ全質量あたり、Ｂ及びＢ化合物：Ｂ換算値の合計で０．００１０質量％以上０．０２００質量％以下を含有することが好ましい。
かかる構成によれば、溶接金属の靭性が向上する。
かかる構成によれば、溶接金属の靭性が向上する。
本発明に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、更に、前記ワイヤ全質量あたり、Ｆ化合物：Ｆ換算値の合計で０．０１質量％以上０．５０質量％以下、及び、Ｎａ化合物のＮａ換算値の合計とＫ化合物のＫ換算値の合計との合計：０．０１質量％以上１．００質量％以下を含有することが好ましい。
かかる構成によれば、溶接金属の拡散性水素量が低減し、また、アークが安定する。
かかる構成によれば、溶接金属の拡散性水素量が低減し、また、アークが安定する。
本発明に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、更に、前記ワイヤ全質量あたり、Ｎｂ：０．１０質量％以下、及び、Ｖ：０．１０質量％以下のうち少なくとも１種を含有することが好ましい。
かかる構成によれば、溶接金属の靭性が向上する。
かかる構成によれば、溶接金属の靭性が向上する。
本発明に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、更に、前記ワイヤ全質量あたり、ＺｒＯ２：０．５０質量％以下、及び、Ａｌ２Ｏ３：０．０５質量％以上１．００質量％以下を含有することが好ましい。
かかる構成によれば、溶接金属のビード形状が向上する。
かかる構成によれば、溶接金属のビード形状が向上する。
本発明に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、更に、前記ワイヤ全質量あたり、Ｆｅ：７５．００質量％以上を含有することが好ましい。
かかる構成によれば、フラックス入りワイヤは、溶着量がより十分なものとなるため、更に溶接作業性に優れる。
かかる構成によれば、フラックス入りワイヤは、溶着量がより十分なものとなるため、更に溶接作業性に優れる。
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は、溶接作業性、耐低温割れ性、低温靭性、機械的特性、耐欠陥性に優れると共に、耐高温割れ性にも優れた溶接金属を得ることができる。
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。本実施形態のフラックス入りワイヤは、軟鋼の鋼製外皮内にフラックスが充填されたものである。そして、フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量あたり、Ｃ、Ｍｎ、ＴｉＯ２を所定量含有すると共に、Ｐ、Ｓを所定量以下としたものである。また、フラックス中に、ワイヤ全質量当たり、Ｎｉを所定量含有するものである。また、フラックス入りワイヤは、Ｎｉについて、１０６μｍ以下の粒度のワイヤ全質量あたりの含有量をα１（質量％）とし、１０６μｍ超の粒度のワイヤ全質量あたりの含有量をα２（質量％）としたときの比であるα１／α２の値を規定したものである。
フラックス入りワイヤは、更に、ワイヤ全質量あたり、Ｓｉ及びＳｉ酸化物のうち少なくとも１種をＳｉ換算値の合計で所定量含有することが好ましい。また、フラックス入りワイヤは、更に、ワイヤ全質量あたり、Ｃｒ、Ｃｕ、及び、Ｍｏのうち少なくとも１種を所定量含有することが好ましい。
また、フラックス入りワイヤは、更に、ワイヤ全質量あたり、金属Ｍｇ及びＭｇ合金をＭｇ換算値の合計で所定量含有することが好ましい。また、フラックス入りワイヤは、更に、ワイヤ全質量あたり、金属Ｔｉ及びＴｉ合金をＴｉ換算値の合計で所定量含有することが好ましい。また、フラックス入りワイヤは、更に、ワイヤ全質量あたり、Ｂ及びＢ化合物をＢ換算値の合計で所定量含有することが好ましい。
また、フラックス入りワイヤは、更に、ワイヤ全質量あたり、Ｆ化合物のＦ換算値の合計、及び、Ｎａ化合物のＮａ換算値の合計とＫ化合物のＫ換算値の合計との合計を所定量含有することが好ましい。また、フラックス入りワイヤは、更に、ワイヤ全質量あたり、Ｎｂ、及び、Ｖのうち少なくとも１種を所定量含有することが好ましい。また、フラックス入りワイヤは、更に、ワイヤ全質量あたり、ＺｒＯ２、及び、Ａｌ２Ｏ３を所定量含有することが好ましい。
なお、本実施形態のフラックス入りワイヤにおける上記以外の成分、即ち残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。そして、フラックス入りワイヤは、更に、ワイヤ全質量あたり、Ｆｅを所定量含有することが好ましい。
本実施形態のフラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量あたり、Ｃ、Ｍｎ、ＴｉＯ２、Ｎｉを所定量含有し、Ｐ、Ｓを所定量以下としたものであり、その他の成分は規定されるものではない。すなわち、Ｓｉ及びＳｉ酸化物のうち少なくとも１種のＳｉ換算値の合計、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、金属Ｍｇ及びＭｇ合金のＭｇ換算値の合計、金属Ｔｉ及びＴｉ合金のＴｉ換算値の合計、Ｂ及びＢ化合物のＢ換算値の合計、Ｆ化合物のＦ換算値の合計、Ｎａ化合物のＮａ換算値の合計、Ｋ化合物のＫ換算値の合計、Ｎｂ、Ｖ、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３等は任意の成分であり、その含有量は規定されるものではない。ただし、これらの含有量は、後述する含有量であることが好ましい。
以下、フラックス入りワイヤの成分限定理由及びＮｉ粒度比について説明する。
以下、フラックス入りワイヤの成分限定理由及びＮｉ粒度比について説明する。
［Ｃ：０．０１質量％以上０．２０質量％以下］
Ｃは、溶接金属の強度を向上させる効果を有する。ただし、Ｃ含有量がワイヤ全質量あたり０．０１質量％未満の場合、その効果が十分に得られず、溶接金属の耐力が低下する。一方、Ｃ含有量がワイヤ全質量あたり０．２０質量％を超えると、溶接金属にマルテンサイトが島状に生成し、靭性が低下する。よって、Ｃ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．０１質量％以上０．２０質量％以下とする。Ｃ含有量は、前記効果をより向上させる観点から、好ましくは０．０２質量％以上、より好ましくは０．０３質量％以上である。また、靭性をより向上させる観点から、好ましくは０．１８質量％以下、より好ましくは０．１６質量％以下である。
Ｃは、溶接金属の強度を向上させる効果を有する。ただし、Ｃ含有量がワイヤ全質量あたり０．０１質量％未満の場合、その効果が十分に得られず、溶接金属の耐力が低下する。一方、Ｃ含有量がワイヤ全質量あたり０．２０質量％を超えると、溶接金属にマルテンサイトが島状に生成し、靭性が低下する。よって、Ｃ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．０１質量％以上０．２０質量％以下とする。Ｃ含有量は、前記効果をより向上させる観点から、好ましくは０．０２質量％以上、より好ましくは０．０３質量％以上である。また、靭性をより向上させる観点から、好ましくは０．１８質量％以下、より好ましくは０．１６質量％以下である。
［Ｍｎ：０．５質量％以上５．０質量％以下］
Ｍｎは、溶接金属の脱酸を促進すると共に、溶接金属の靭性及び強度を高める効果がある。ただし、Ｍｎ含有量がワイヤ全質量あたり０．５質量％未満の場合、前記した効果が不足し、溶接金属にブローホールが発生する。また、靭性及び強度が低下する。一方、Ｍｎ含有量がワイヤ全質量あたり５．０質量％を超えると、溶接金属の強度が過度に増加し、低温割れが発生しやすくなる。よって、Ｍｎ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．５質量％以上５．０質量％以下とする。Ｍｎ含有量は、前記効果をより向上させる観点から、好ましくは０．８質量％以上、より好ましくは１．０質量％以上である。また、低温割れの発生をより抑制する観点から、好ましくは４．０質量％以下、より好ましくは３．５質量％以下である。
Ｍｎは、溶接金属の脱酸を促進すると共に、溶接金属の靭性及び強度を高める効果がある。ただし、Ｍｎ含有量がワイヤ全質量あたり０．５質量％未満の場合、前記した効果が不足し、溶接金属にブローホールが発生する。また、靭性及び強度が低下する。一方、Ｍｎ含有量がワイヤ全質量あたり５．０質量％を超えると、溶接金属の強度が過度に増加し、低温割れが発生しやすくなる。よって、Ｍｎ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．５質量％以上５．０質量％以下とする。Ｍｎ含有量は、前記効果をより向上させる観点から、好ましくは０．８質量％以上、より好ましくは１．０質量％以上である。また、低温割れの発生をより抑制する観点から、好ましくは４．０質量％以下、より好ましくは３．５質量％以下である。
［ＴｉＯ２：２．０質量％以上１０．０質量％以下］
ＴｉＯ２は、スラグの主成分である。ＴｉＯ２含有量がワイヤ全質量あたり２．０質量％未満の場合、下向以外の姿勢（立向や上向等）での溶接が困難になり、全姿勢溶接性を確保することができなくなる。一方、ＴｉＯ２含有量がワイヤ全質量あたり１０．０質量％を超えると、溶接金属中にＴｉＯ２が微粒子として残留し、溶接金属の靭性が低下する。よって、ＴｉＯ２含有量は、ワイヤ全質量あたり２．０質量％以上１０．０質量％以下とする。ＴｉＯ２含有量は、前記効果をより向上させる観点から、好ましくは３．０質量％以上、より好ましくは４．０質量％以上である。また、靭性をより向上させる観点から、好ましくは９．０質量％以下、より好ましくは８．０質量％以下である。
ＴｉＯ２は、スラグの主成分である。ＴｉＯ２含有量がワイヤ全質量あたり２．０質量％未満の場合、下向以外の姿勢（立向や上向等）での溶接が困難になり、全姿勢溶接性を確保することができなくなる。一方、ＴｉＯ２含有量がワイヤ全質量あたり１０．０質量％を超えると、溶接金属中にＴｉＯ２が微粒子として残留し、溶接金属の靭性が低下する。よって、ＴｉＯ２含有量は、ワイヤ全質量あたり２．０質量％以上１０．０質量％以下とする。ＴｉＯ２含有量は、前記効果をより向上させる観点から、好ましくは３．０質量％以上、より好ましくは４．０質量％以上である。また、靭性をより向上させる観点から、好ましくは９．０質量％以下、より好ましくは８．０質量％以下である。
［Ｐ：０．０５０質量％以下（０質量％を含む）］
Ｐは不可避的不純物であるが、Ｐ含有量がワイヤ全質量あたり０．０５０質量％を超えると、ミクロ偏析により溶接金属の耐高温割れ性が低下する。よって、Ｐ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．０５０質量％以下に規制する。Ｐ含有量は、耐高温割れ性をより向上させる観点から、好ましくは０．０４０質量％以下、より好ましくは０．０３０質量％以下である。なお、Ｐ含有量は０質量％であってもよい。
Ｐは不可避的不純物であるが、Ｐ含有量がワイヤ全質量あたり０．０５０質量％を超えると、ミクロ偏析により溶接金属の耐高温割れ性が低下する。よって、Ｐ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．０５０質量％以下に規制する。Ｐ含有量は、耐高温割れ性をより向上させる観点から、好ましくは０．０４０質量％以下、より好ましくは０．０３０質量％以下である。なお、Ｐ含有量は０質量％であってもよい。
［Ｓ：０．０５０質量％以下（０質量％を含む）］
Ｓは不可避的不純物であるが、Ｓ含有量がワイヤ全質量あたり０．０５０質量％を超えると、ミクロ偏析により溶接金属の耐高温割れ性が低下する。よって、Ｓ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．０５０質量％以下に規制する。Ｓ含有量は、耐高温割れ性をより向上させる観点から、好ましくは０．０４０質量％以下、より好ましくは０．０３０質量％以下である。なお、Ｓ含有量は０質量％であってもよい。
Ｓは不可避的不純物であるが、Ｓ含有量がワイヤ全質量あたり０．０５０質量％を超えると、ミクロ偏析により溶接金属の耐高温割れ性が低下する。よって、Ｓ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．０５０質量％以下に規制する。Ｓ含有量は、耐高温割れ性をより向上させる観点から、好ましくは０．０４０質量％以下、より好ましくは０．０３０質量％以下である。なお、Ｓ含有量は０質量％であってもよい。
［Ｎｉ：０．１０質量％以上５．００質量％以下］
Ｎｉは、母相強化により溶接金属の靭性確保に寄与する元素である。Ｎｉ含有量がワイヤ全質量あたり０．１０質量％未満の場合、母相強化の効果が不足し、溶接金属の靭性が低下する。一方、Ｎｉ含有量がワイヤ全質量あたり５．００質量％を超えると、ミクロ偏析により溶接金属に高温割れが発生しやすくなる。よって、フラックス中のＮｉ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．１０質量％以上５．００質量％以下とする。Ｎｉ含有量は、前記効果をより向上させる観点から、好ましくは０．２０質量％以上、より好ましくは０．５０質量％以上である。また、高温割れの発生をより抑制する観点から、好ましくは４．５０質量％以下、より好ましくは４．００質量％以下である。
Ｎｉは、母相強化により溶接金属の靭性確保に寄与する元素である。Ｎｉ含有量がワイヤ全質量あたり０．１０質量％未満の場合、母相強化の効果が不足し、溶接金属の靭性が低下する。一方、Ｎｉ含有量がワイヤ全質量あたり５．００質量％を超えると、ミクロ偏析により溶接金属に高温割れが発生しやすくなる。よって、フラックス中のＮｉ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．１０質量％以上５．００質量％以下とする。Ｎｉ含有量は、前記効果をより向上させる観点から、好ましくは０．２０質量％以上、より好ましくは０．５０質量％以上である。また、高温割れの発生をより抑制する観点から、好ましくは４．５０質量％以下、より好ましくは４．００質量％以下である。
［Ｓｉ及びＳｉ酸化物のうち少なくとも１種：Ｓｉ換算値の合計で０．０５質量％以上１．００質量％以下］
本実施形態のフラックス入りワイヤは、Ｓｉ及びＳｉ酸化物のうち少なくとも１種を含有することが好ましい。金属Ｓｉには、溶融スラグ中では、脱酸作用により、流動性を増加させる効果があるＳｉＯ２が生成する。なお、酸化物の形態で添加されたＳｉは、溶融スラグ界面において溶融金属との酸化還元反応により還元され、溶融金属中では金属Ｓｉとして存在する。
本実施形態のフラックス入りワイヤは、Ｓｉ及びＳｉ酸化物のうち少なくとも１種を含有することが好ましい。金属Ｓｉには、溶融スラグ中では、脱酸作用により、流動性を増加させる効果があるＳｉＯ２が生成する。なお、酸化物の形態で添加されたＳｉは、溶融スラグ界面において溶融金属との酸化還元反応により還元され、溶融金属中では金属Ｓｉとして存在する。
Ｓｉ及びＳｉ酸化物のうち少なくとも１種の含有量が、Ｓｉ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり０．０５質量％以上であれば、脱酸効果がより向上し、溶接金属にブローホールが発生しにくくなる。一方、Ｓｉ及びＳｉ酸化物のうち少なくとも１種の含有量が、Ｓｉ換算値の合計で、１．００質量％以下であれば、溶接金属の強度が過度に増加せず、低温割れが発生しにくくなる。よって、Ｓｉ及びＳｉ酸化物のうち少なくとも１種を添加する場合は、その含有量は、Ｓｉ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり０．０５質量％以上１．００質量％以下とすることが好ましい。Ｓｉ及びＳｉ酸化物のうち少なくとも１種の含有量は、Ｓｉ換算値の合計で、前記効果をより向上させる観点から、より好ましくは０．１０質量％以上、さらに好ましくは０．３０質量％以上である。また、低温割れの発生をより抑制する観点から、より好ましくは０．８０質量％以下、さらに好ましくは０．５０質量％以下である。
なお、Ｓｉ及びＳｉ酸化物のそれぞれの好ましい含有量は、Ｓｉが０．１５〜０．３５質量％、Ｓｉ酸化物が０．１５〜０．３５質量％である。
なお、Ｓｉ及びＳｉ酸化物のそれぞれの好ましい含有量は、Ｓｉが０．１５〜０．３５質量％、Ｓｉ酸化物が０．１５〜０．３５質量％である。
［Ｃｒ：０．５０質量％以下、Ｃｕ：０．５０質量％以下、及び、Ｍｏ：０．５０質量％以下のうち少なくとも１種］
Ｃｒは、溶接金属の強度向上に寄与する元素である。Ｃｒ含有量が、ワイヤ全質量あたり０．５０質量％以下であれば、溶接金属の強度が過度に増加せず、低温割れが発生しにくくなる。よって、Ｃｒを添加する場合は、Ｃｒ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．５０質量％以下とすることが好ましい。Ｃｒ含有量は、低温割れの発生をより抑制する観点から、より好ましくは０．４５質量％以下、さらに好ましくは０．４０質量％以下である。また、前記効果をより向上させる観点から、０．０５質量％以上含有することが好ましい。
Ｃｒは、溶接金属の強度向上に寄与する元素である。Ｃｒ含有量が、ワイヤ全質量あたり０．５０質量％以下であれば、溶接金属の強度が過度に増加せず、低温割れが発生しにくくなる。よって、Ｃｒを添加する場合は、Ｃｒ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．５０質量％以下とすることが好ましい。Ｃｒ含有量は、低温割れの発生をより抑制する観点から、より好ましくは０．４５質量％以下、さらに好ましくは０．４０質量％以下である。また、前記効果をより向上させる観点から、０．０５質量％以上含有することが好ましい。
Ｃｕは、溶接金属の強度向上に寄与する元素である。Ｃｕ含有量が、ワイヤ全質量あたり０．５０質量％以下であれば、溶接金属の強度が過度に増加せず、低温割れが発生しにくくなる。また、ミクロ偏析による溶接金属の高温割れが発生しにくくなる。よって、Ｃｕを添加する場合は、Ｃｕ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．５０質量％以下とすることが好ましい。Ｃｕ含有量は、低温割れの発生及び高温割れの発生をより抑制する観点から、より好ましくは０．４５質量％以下、さらに好ましくは０．４０質量％以下である。また、前記効果をより向上させる観点から、０．０５質量％以上含有することが好ましい。
Ｍｏは、溶接金属の強度向上に寄与する元素である。Ｍｏ含有量が、ワイヤ全質量あたり０．５０質量％以下であれば、溶接金属の強度が過度に増加せず、低温割れが発生しにくくなる。よって、Ｍｏを添加する場合は、Ｍｏ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．５０質量％以下とすることが好ましい。Ｍｏ含有量は、低温割れの発生をより抑制する観点から、より好ましくは０．４５質量％以下、さらに好ましくは０．４０質量％以下である。また、前記効果をより向上させる観点から、０．０５質量％以上含有することが好ましい。
なお、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏの含有量の合計は、０．０５質量％以上であることが好ましく、０．４５質量以下であることが好ましい。
なお、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏの含有量の合計は、０．０５質量％以上であることが好ましく、０．４５質量以下であることが好ましい。
［金属Ｍｇ及びＭｇ合金：Ｍｇ換算値の合計で０．１０質量％以上１．２０質量％以下］
Ｍｇは、脱酸作用のある元素であり、本実施形態のフラックス入りワイヤは、Ｍｇ源として金属Ｍｇ及びＭｇ合金のうち少なくとも１種を含有することが好ましい。金属Ｍｇ及びＭｇ合金の含有量が、Ｍｇ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり０．１０質量％以上であれば、脱酸効果がより向上し、溶接金属中の酸素量が低下して衝撃値が向上するため、靭性がより向上する。一方、金属Ｍｇ及びＭｇ合金の含有量が、Ｍｇ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり１．２０質量％以下であれば、溶接金属の強度が過度に増加せず、低温割れが発生しにくくなる。よって、金属Ｍｇ及びＭｇ合金を添加する場合は、金属Ｍｇ及びＭｇ合金の含有量は、Ｍｇ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり０．１０質量％以上１．２０質量％以下とすることが好ましい。金属Ｍｇ及びＭｇ合金の含有量は、Ｍｇ換算値の合計で、前記効果をより向上させる観点から、より好ましくは０．２０質量％以上、さらに好ましくは０．４０質量％以上である。また、低温割れの発生をより抑制する観点から、より好ましくは０．８０質量％以下、さらに好ましくは０．６０質量％以下である。
Ｍｇは、脱酸作用のある元素であり、本実施形態のフラックス入りワイヤは、Ｍｇ源として金属Ｍｇ及びＭｇ合金のうち少なくとも１種を含有することが好ましい。金属Ｍｇ及びＭｇ合金の含有量が、Ｍｇ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり０．１０質量％以上であれば、脱酸効果がより向上し、溶接金属中の酸素量が低下して衝撃値が向上するため、靭性がより向上する。一方、金属Ｍｇ及びＭｇ合金の含有量が、Ｍｇ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり１．２０質量％以下であれば、溶接金属の強度が過度に増加せず、低温割れが発生しにくくなる。よって、金属Ｍｇ及びＭｇ合金を添加する場合は、金属Ｍｇ及びＭｇ合金の含有量は、Ｍｇ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり０．１０質量％以上１．２０質量％以下とすることが好ましい。金属Ｍｇ及びＭｇ合金の含有量は、Ｍｇ換算値の合計で、前記効果をより向上させる観点から、より好ましくは０．２０質量％以上、さらに好ましくは０．４０質量％以上である。また、低温割れの発生をより抑制する観点から、より好ましくは０．８０質量％以下、さらに好ましくは０．６０質量％以下である。
［金属Ｔｉ及びＴｉ合金：Ｔｉ換算値の合計で０．８０質量％以下］
Ｔｉは、溶接金属の靭性向上に寄与する元素である。Ｔｉは、金属又は合金の形態で添加される。Ｔｉ源のうち、金属Ｔｉ及びＴｉ合金の総含有量が、Ｔｉ換算値で、ワイヤ全質量あたり０．８０質量％以下であれば、溶接金属中の固溶Ｔｉ量が低下し、再熱部においてＴｉＣが析出せず、靭性がより向上する。よって、金属Ｔｉ及びＴｉ合金を添加する場合は、金属Ｔｉ及びＴｉ合金の含有量は、Ｔｉ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり０．８０質量％以下とすることが好ましい。金属Ｔｉ及びＴｉ合金の含有量は、Ｔｉ換算値の合計で、溶接金属の靭性をより向上させる観点から、より好ましくは０．７０質量％以下、さらに好ましくは０．６０質量％以下である。また、前記効果をより向上させる観点から、０．１０質量％以上含有することが好ましい。
Ｔｉは、溶接金属の靭性向上に寄与する元素である。Ｔｉは、金属又は合金の形態で添加される。Ｔｉ源のうち、金属Ｔｉ及びＴｉ合金の総含有量が、Ｔｉ換算値で、ワイヤ全質量あたり０．８０質量％以下であれば、溶接金属中の固溶Ｔｉ量が低下し、再熱部においてＴｉＣが析出せず、靭性がより向上する。よって、金属Ｔｉ及びＴｉ合金を添加する場合は、金属Ｔｉ及びＴｉ合金の含有量は、Ｔｉ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり０．８０質量％以下とすることが好ましい。金属Ｔｉ及びＴｉ合金の含有量は、Ｔｉ換算値の合計で、溶接金属の靭性をより向上させる観点から、より好ましくは０．７０質量％以下、さらに好ましくは０．６０質量％以下である。また、前記効果をより向上させる観点から、０．１０質量％以上含有することが好ましい。
［Ｂ及びＢ化合物：Ｂ換算値の合計で０．００１０質量％以上０．０２００質量％以下］
Ｂは、旧オーステナイト（γ）粒界に偏析し、初析フェライト（α）の析出を抑制することで溶接金属の靭性を向上させる効果がある。Ｂ及びＢ化合物の含有量が、Ｂ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり０．００１０質量％以上であれば、その効果がより十分に得られる。一方、Ｂ及びＢ化合物の含有量が、Ｂ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり、０．０２００質量％以下であれば、溶接金属に高温割れ（凝固割れ）が発生しにくくなる。よって、Ｂ及びＢ化合物を添加する場合は、Ｂ及びＢ化合物の含有量は、Ｂ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり０．００１０質量％以上０．０２００質量％以下とすることが好ましい。Ｂ及びＢ化合物の含有量は、Ｂ換算値の合計で、前記効果をより向上させる観点から、より好ましくは０．００２０質量％以上、さらに好ましくは０．００３０質量％以上である。また、高温割れの発生をより抑制する観点から、より好ましくは０．０１８０質量％以下、さらに好ましくは０．０１６０質量％以下である。
Ｂは、旧オーステナイト（γ）粒界に偏析し、初析フェライト（α）の析出を抑制することで溶接金属の靭性を向上させる効果がある。Ｂ及びＢ化合物の含有量が、Ｂ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり０．００１０質量％以上であれば、その効果がより十分に得られる。一方、Ｂ及びＢ化合物の含有量が、Ｂ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり、０．０２００質量％以下であれば、溶接金属に高温割れ（凝固割れ）が発生しにくくなる。よって、Ｂ及びＢ化合物を添加する場合は、Ｂ及びＢ化合物の含有量は、Ｂ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり０．００１０質量％以上０．０２００質量％以下とすることが好ましい。Ｂ及びＢ化合物の含有量は、Ｂ換算値の合計で、前記効果をより向上させる観点から、より好ましくは０．００２０質量％以上、さらに好ましくは０．００３０質量％以上である。また、高温割れの発生をより抑制する観点から、より好ましくは０．０１８０質量％以下、さらに好ましくは０．０１６０質量％以下である。
［Ｆ化合物：Ｆ換算値の合計で０．０１質量％以上０．５０質量％以下、及び、Ｎａ化合物のＮａ換算値の合計とＫ化合物のＫ換算値の合計との合計：０．０１質量％以上１．００質量％以下］
Ｆ化合物は、アーク雰囲気中のＨ分圧を下げ、溶接金属の拡散性水素量を低減する効果があり、本実施形態のフラックス入りワイヤは、１種又は２種以上のＦ化合物を含有する。溶接金属中の拡散性水素量を抑えることで、低温割れを抑制することができる。本実施形態のフラックス入りワイヤに添加されるＦ化合物の具体例としては、ＣａＦ、ＢａＦ２、ＮａＦ、Ｋ２ＳｉＦ６、ＳｒＦ２、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、ＬｉＦ等が挙げられる。Ｆ化合物の含有量が、Ｆ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり０．０１質量％以上であれば、溶接金属の拡散性水素量が低下し、低温割れが発生しにくくなる。一方、Ｆ化合物の含有量が、Ｆ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり０．５０質量％以下であれば、ワイヤが吸湿しにくくなるため、溶接金属の拡散性水素量が低下し、低温割れが発生しにくくなる。よって、Ｆを添加する場合は、Ｆ化合物の含有量は、Ｆ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり０．０１質量％以上０．５０質量％以下とすることが好ましい。Ｆ化合物の含有量は、Ｆ換算値の合計で、前記効果をより向上させる観点から、より好ましくは０．０５質量％以上、さらに好ましくは０．１０質量％以上である。また、低温割れの発生をより抑制する観点から、より好ましくは０．３０質量％以下、さらに好ましくは０．２５質量％以下である。
Ｆ化合物は、アーク雰囲気中のＨ分圧を下げ、溶接金属の拡散性水素量を低減する効果があり、本実施形態のフラックス入りワイヤは、１種又は２種以上のＦ化合物を含有する。溶接金属中の拡散性水素量を抑えることで、低温割れを抑制することができる。本実施形態のフラックス入りワイヤに添加されるＦ化合物の具体例としては、ＣａＦ、ＢａＦ２、ＮａＦ、Ｋ２ＳｉＦ６、ＳｒＦ２、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、ＬｉＦ等が挙げられる。Ｆ化合物の含有量が、Ｆ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり０．０１質量％以上であれば、溶接金属の拡散性水素量が低下し、低温割れが発生しにくくなる。一方、Ｆ化合物の含有量が、Ｆ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり０．５０質量％以下であれば、ワイヤが吸湿しにくくなるため、溶接金属の拡散性水素量が低下し、低温割れが発生しにくくなる。よって、Ｆを添加する場合は、Ｆ化合物の含有量は、Ｆ換算値の合計で、ワイヤ全質量あたり０．０１質量％以上０．５０質量％以下とすることが好ましい。Ｆ化合物の含有量は、Ｆ換算値の合計で、前記効果をより向上させる観点から、より好ましくは０．０５質量％以上、さらに好ましくは０．１０質量％以上である。また、低温割れの発生をより抑制する観点から、より好ましくは０．３０質量％以下、さらに好ましくは０．２５質量％以下である。
Ｎａ及びＫは、アークを安定させる効果がある。本実施形態のフラックス入りワイヤに添加されるＮａ化合物の具体例としては、ＮａＦ、Ｎａ２Ｏ、Ｎａ２ＣＯ３等が挙げられる。また、本実施形態のフラックス入りワイヤに添加されるＫ化合物の具体例としては、Ｋ２Ｏ、ＫＦ、Ｋ２ＳｉＦ６等が挙げられる。Ｎａ化合物の含有量のＮａ換算値の合計とＫ化合物の含有量のＫ換算値の合計との合計（以下、適宜、Ｎａ化合物とＫ化合物との合計という）が、ワイヤ全質量あたり０．０１質量％以上であれば、前記した効果がより十分となり、アークがより安定する。一方、Ｎａ化合物とＫ化合物との合計が１．００質量％以下であれば、ワイヤの耐吸湿性が向上し、溶接金属の拡散性水素量が低下し、低温割れが発生しにくくなる。よって、Ｎａ化合物及びＫ化合物を添加する場合は、Ｎａ化合物とＫ化合物との合計は、ワイヤ全質量あたり０．０１質量％以上１．００質量％以下とすることが好ましい。Ｎａ化合物とＫ化合物との合計は、前記効果をより向上させる観点から、より好ましくは０．０５質量％以上、さらに好ましくは０．１０質量％以上である。また、低温割れの発生をより抑制する観点から、より好ましくは０．５０質量％以下、さらに好ましくは０．３０質量％以下である。なお、Ｎａ化合物及びＫ化合物は、いずれか一方のみを含有するものであってもよい。
なお、Ｆ化合物、及び、Ｎａ化合物とＫ化合物は、いずれも含有することが好ましいが、いずれか一方のみ含有する場合であってもよい。また、Ｎａ化合物、及び、Ｋ化合物は、いずれか一方のみ含有する場合であってもよい。
［Ｎｂ：０．１０質量％以下、及び、Ｖ：０．１０質量％以下のうち少なくとも１種］
Ｎｂは、合金剤であるが、粒界に偏析しやすい。Ｎｂ含有量が、ワイヤ全質量あたり０．１０質量％以下であれば、粒界に偏析しにくく、粒界破壊が起こりにくくなり、溶接金属の靭性がより向上する。よって、Ｎｂを添加する場合は、Ｎｂ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．１０質量％以下にすることが好ましい。Ｎｂ含有量は、靭性をより向上させる観点から、より好ましくは０．０５質量％以下、さらに好ましくは０．０３質量％以下である。
Ｎｂは、合金剤であるが、粒界に偏析しやすい。Ｎｂ含有量が、ワイヤ全質量あたり０．１０質量％以下であれば、粒界に偏析しにくく、粒界破壊が起こりにくくなり、溶接金属の靭性がより向上する。よって、Ｎｂを添加する場合は、Ｎｂ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．１０質量％以下にすることが好ましい。Ｎｂ含有量は、靭性をより向上させる観点から、より好ましくは０．０５質量％以下、さらに好ましくは０．０３質量％以下である。
Ｖは、合金剤であるが、粒界に偏析しやすい。Ｖ含有量が、ワイヤ全質量あたり０．１０質量％以下であれば、粒界に偏析しにくく、粒界破壊が起こりにくくなり、溶接金属の靭性がより向上する。よって、Ｖを添加する場合は、Ｖ含有量は、ワイヤ全質量あたり０．１０質量％以下とすることが好ましい。Ｖ含有量は、靭性をより向上させる観点から、より好ましくは０．０５質量％以下、さらに好ましくは０．０３質量％以下である。
なお、Ｎｂ、Ｖの含有量の合計は、０．０３質量以下であることが好ましい。
なお、Ｎｂ、Ｖの含有量の合計は、０．０３質量以下であることが好ましい。
［ＺｒＯ２：０．５０質量％以下、及び、Ａｌ２Ｏ３：０．０５質量％以上１．００質量％以下］
ＺｒＯ２は、ビード形状を向上させる効果があるため、必要に応じて添加することができる。ＺｒＯ２含有量が、ワイヤ全質量あたり０．５０質量％以下であれば、ビード止端部のなじみが向上し、ビード形状が凸になりにくい。よって、ＺｒＯ２を添加する場合は、ワイヤ全質量あたり０．５０質量％以下とすることが好ましい。ＺｒＯ２含有量は、ビード形状をより良好にする観点から、より好ましくは０．３０質量％以下、さらに好ましくは０．２０質量％以下である。また、前記効果をより向上させる観点から、０．０５質量％以上含有することが好ましい。
ＺｒＯ２は、ビード形状を向上させる効果があるため、必要に応じて添加することができる。ＺｒＯ２含有量が、ワイヤ全質量あたり０．５０質量％以下であれば、ビード止端部のなじみが向上し、ビード形状が凸になりにくい。よって、ＺｒＯ２を添加する場合は、ワイヤ全質量あたり０．５０質量％以下とすることが好ましい。ＺｒＯ２含有量は、ビード形状をより良好にする観点から、より好ましくは０．３０質量％以下、さらに好ましくは０．２０質量％以下である。また、前記効果をより向上させる観点から、０．０５質量％以上含有することが好ましい。
Ａｌ２Ｏ３は、ビード形状を向上させる効果があるため、必要に応じて添加することができる。Ａｌ２Ｏ３含有量が、ワイヤ全質量あたり０．０５質量％以上であれば、前記した効果がより十分に得られる。一方、Ａｌ２Ｏ３含有量が、ワイヤ全質量あたり１．００質量％以下であれば、ビード止端部のなじみが向上し、ビード形状が凸になりにくい。よって、Ａｌ２Ｏ３を添加する場合は、ワイヤ全質量あたり０．０５質量％以上１．００質量％以下とすることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３含有量は、前記効果をより向上させる観点から、より好ましくは０．１０質量％以上、さらに好ましくは０．２０質量％以上である。また、ビード形状をより良好にする観点から、より好ましくは０．７０質量％以下、さらに好ましくは０．５０質量％以下である。
なお、ＺｒＯ２、及び、Ａｌ２Ｏ３は、いずれも含有することが好ましいが、いずれか一方のみ含有する場合であってもよい。
なお、ＺｒＯ２、及び、Ａｌ２Ｏ３は、いずれも含有することが好ましいが、いずれか一方のみ含有する場合であってもよい。
［残部：Ｆｅ及び不可避的不純物］
本実施形態のフラックス入りワイヤの成分組成における残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。不可避的不純物としては、Ｓｂ、Ａｓ等が挙げられる。また、残部には、Ｃａ、Ｌｉ等の合金剤及びその化合物、並びにアーク安定剤やスラグ形成剤を含む場合もある。なお、前記した各元素が酸化物や窒化物として添加された場合は、本実施形態のフラックス入りワイヤの残部には、ＯやＮも含まれる。また、本実施形態のフラックス入りワイヤでは、溶着量を確保する観点から、Ｆｅを、ワイヤ全質量あたり、７５．００質量％以上含有することが好ましい。Ｆｅ含有量が７５．００質量％以上であれば、溶着量がより十分なものとなる。より好ましくは、８０．００質量％以上である。
なお、Ｐ、Ｓ、Ｓｂ、Ａｓ等については、本発明の特性を損なわない範囲であれば、不可避的不純物として含有される場合だけではなく、積極的に添加される場合であっても、本発明の効果を妨げない。
また、前記した必須成分ではない任意の成分については、積極的に添加してもよいが、不可避的不純物として含まれていてもよい。
本実施形態のフラックス入りワイヤの成分組成における残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。不可避的不純物としては、Ｓｂ、Ａｓ等が挙げられる。また、残部には、Ｃａ、Ｌｉ等の合金剤及びその化合物、並びにアーク安定剤やスラグ形成剤を含む場合もある。なお、前記した各元素が酸化物や窒化物として添加された場合は、本実施形態のフラックス入りワイヤの残部には、ＯやＮも含まれる。また、本実施形態のフラックス入りワイヤでは、溶着量を確保する観点から、Ｆｅを、ワイヤ全質量あたり、７５．００質量％以上含有することが好ましい。Ｆｅ含有量が７５．００質量％以上であれば、溶着量がより十分なものとなる。より好ましくは、８０．００質量％以上である。
なお、Ｐ、Ｓ、Ｓｂ、Ａｓ等については、本発明の特性を損なわない範囲であれば、不可避的不純物として含有される場合だけではなく、積極的に添加される場合であっても、本発明の効果を妨げない。
また、前記した必須成分ではない任意の成分については、積極的に添加してもよいが、不可避的不純物として含まれていてもよい。
［Ｎｉについて、１０６μｍ以下の粒度のワイヤ全質量あたりの含有量をα１（質量％）とし、１０６μｍ超の粒度のワイヤ全質量あたりの含有量をα２（質量％）としたときの比であるα１／α２の値：０．５０以上１．００以下］
本実施形態では、溶融過程で溶接金属に移行するＮｉ量を適正にコントロールし、かつ拡散性水素量を低く抑えるために、Ｎｉの粒度の比（粒度比）を規定する。
ここで、Ｎｉの粒度とは、Ｎｉの粒子径であり、伸線後のＮｉ粒子の短径をＮｉの粒子径とする。
本実施形態では、溶融過程で溶接金属に移行するＮｉ量を適正にコントロールし、かつ拡散性水素量を低く抑えるために、Ｎｉの粒度の比（粒度比）を規定する。
ここで、Ｎｉの粒度とは、Ｎｉの粒子径であり、伸線後のＮｉ粒子の短径をＮｉの粒子径とする。
Ｎｉについて、１０６μｍ以下の粒度のワイヤ全質量あたりの含有量をα１（質量％）とし、１０６μｍ超の粒度のワイヤ全質量あたりの含有量をα２（質量％）としたときの比であるα１／α２の値が０．５０未満では、Ｎｉが溶接金属中に不均一に供給され、ミクロ偏析が助長されて溶接金属の耐高温割れ性が低下する。一方、α１／α２の値が１．００を超えると、Ｎｉの表面積が大きいため酸化消耗が進み、溶接金属中に移行するＮｉ量が減少し、溶接金属による母相が脆化する。また、Ｎｉの表面積の増大により、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｆｅ等の金属原料とＮｉとの接触面積が増大する。そのため、前記金属原料はＮｉとの電位差による腐食が促進し酸化物を形成するため、水分を吸収しやすくなり溶接金属中の拡散性水素量が増加する。よって、α１／α２の値は０．５０以上１．００以下とする。α１／α２の値は、溶接金属の耐高温割れ性をより向上させる観点から、好ましくは０．６０以上、より好ましくは０．６５以上である。また、母相の脆化をより抑制する観点から、また、Ｎｉの表面積を減少させる観点から、好ましくは０．９０以下、より好ましくは０．８５以下である。なお、Ｎｉの原料としては、Ｎｉの他、Ｎｉ−Ｍｇ，Ｆｅ−Ｎｉ等を使用することができる。
なお、Ｎｉの粒度比の規定は、多くの実験から統計的に求められたものである。
なお、Ｎｉの粒度比の規定は、多くの実験から統計的に求められたものである。
（Ｎｉの粒度の調整方法）
Ｎｉの粒度の調整は、例えば、以下の方法により行うことができる。
Ｎｉ原料全質量あたり、粒子径が１０６μｍ以下のものを１５質量％以上５５質量％以下に調整し、１０６μｍを超えのものを４５質量％以上８５質量％以下に調整したＮｉ原料を用いる。このＮｉ原料をワイヤ全質量あたり０．１質量％以上５．０質量％以下添加する。そして、図１（ｃ）→（ｄ）に示すように、Ｎｉを含有するフラックス２を、鋼製外皮１の内部に充填し、鋼製外皮１の内部にフラックスが包まれるように鋼製外皮１を成形した後、図１（ｄ）→（ｅ）に示すように伸線する。成型した後のワイヤ径を、一例として、５．０ｍｍφから１．２ｍｍφまで伸線することにより、伸線後のフラックス入りワイヤに内包されるフラックスのＮｉの粒度分布を前記した特定の範囲にすることができる。なお、本実施形態のフラックス入りワイヤに用いられるＮｉ原料は、通常の方法により製造することができる。また、Ｎｉ原料の粒度分布を特定の範囲にする方法は、特に限定するものではないが、粉砕処理する方法や複数種の原料を混合する方法等が挙げられる。
Ｎｉの粒度の調整は、例えば、以下の方法により行うことができる。
Ｎｉ原料全質量あたり、粒子径が１０６μｍ以下のものを１５質量％以上５５質量％以下に調整し、１０６μｍを超えのものを４５質量％以上８５質量％以下に調整したＮｉ原料を用いる。このＮｉ原料をワイヤ全質量あたり０．１質量％以上５．０質量％以下添加する。そして、図１（ｃ）→（ｄ）に示すように、Ｎｉを含有するフラックス２を、鋼製外皮１の内部に充填し、鋼製外皮１の内部にフラックスが包まれるように鋼製外皮１を成形した後、図１（ｄ）→（ｅ）に示すように伸線する。成型した後のワイヤ径を、一例として、５．０ｍｍφから１．２ｍｍφまで伸線することにより、伸線後のフラックス入りワイヤに内包されるフラックスのＮｉの粒度分布を前記した特定の範囲にすることができる。なお、本実施形態のフラックス入りワイヤに用いられるＮｉ原料は、通常の方法により製造することができる。また、Ｎｉ原料の粒度分布を特定の範囲にする方法は、特に限定するものではないが、粉砕処理する方法や複数種の原料を混合する方法等が挙げられる。
（Ｎｉの粒度の測定方法）
Ｎｉの粒度の測定は、例えば、以下の方法により行うことができる。
伸線後のフラックス入りワイヤからフラックスを採取し、株式会社セイシン企業製 ＲＰＳ−１０５を使用して、ＪＩＳＺ ８８０１−１：２００６に準じたふるいを用いて、（１）粒子径が１０６μｍ以下のフラックス成分、（２）粒子径が１０６μｍを超えるフラックス成分に分離する。その際、篩い分けの条件は、音波周波数を８０Ｈｚ、パルス間隔を１秒、分級時間を２分間とする。これにより、粒度が１０６μｍ以下のＮｉの含有量と、粒度が１０６μｍを超えるＮｉの含有量を測定することができ、これらの分離したフラックスから、粒度比を算出することができる。
Ｎｉの粒度の測定は、例えば、以下の方法により行うことができる。
伸線後のフラックス入りワイヤからフラックスを採取し、株式会社セイシン企業製 ＲＰＳ−１０５を使用して、ＪＩＳＺ ８８０１−１：２００６に準じたふるいを用いて、（１）粒子径が１０６μｍ以下のフラックス成分、（２）粒子径が１０６μｍを超えるフラックス成分に分離する。その際、篩い分けの条件は、音波周波数を８０Ｈｚ、パルス間隔を１秒、分級時間を２分間とする。これにより、粒度が１０６μｍ以下のＮｉの含有量と、粒度が１０６μｍを超えるＮｉの含有量を測定することができ、これらの分離したフラックスから、粒度比を算出することができる。
［その他］
本実施形態のフラックス入りワイヤは、鋼製外皮にフラックスを充填したものであり、その外径（直径）は、例えば０．９〜２．０ｍｍである。また、フラックス充填率は、ワイヤ中の各成分が本発明の範囲内であれば、任意の値に設定することができるが、ワイヤの伸線性及び溶接時の作業性（送給性等）の観点から、ワイヤ全質量の１０〜２０質量％とすることが好ましい。
本実施形態のフラックス入りワイヤは、鋼製外皮にフラックスを充填したものであり、その外径（直径）は、例えば０．９〜２．０ｍｍである。また、フラックス充填率は、ワイヤ中の各成分が本発明の範囲内であれば、任意の値に設定することができるが、ワイヤの伸線性及び溶接時の作業性（送給性等）の観点から、ワイヤ全質量の１０〜２０質量％とすることが好ましい。
［製造方法］
本実施形態のフラックス入りワイヤの製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、以下に示す方法で製造することができる。図１に示すように、まず、鋼製外皮１を構成する鋼帯を準備し（図１（ａ）：第１工程）、この鋼帯を長手方向に送りながら成形ロールにより成形して、Ｕ字状のオープン管にする（図１（ｂ）：第２工程）。次に、所定の化学組成となるように、酸化物と、金属又は合金と、Ｆｅ粉等とを所要量配合したフラックス２を鋼製外皮１に充填し（図１（（ｃ）：第３工程）、その後、断面が円形になるように加工する（図１（ｄ）：第４工程）。その後、冷間加工により伸線し、例えば０．９〜２．０ｍｍのワイヤ径のフラックス入りワイヤ１０とする（図１（ｅ）：第５工程）。なお、冷間加工途中に焼鈍を施してもよい。また、製造の過程で成形した鋼製外皮１の合わせ目を溶接した継ぎ目が無いワイヤと、前記合わせ目を溶接せず隙間のまま残すワイヤのいずれの構造も採用することができる。
本実施形態のフラックス入りワイヤの製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、以下に示す方法で製造することができる。図１に示すように、まず、鋼製外皮１を構成する鋼帯を準備し（図１（ａ）：第１工程）、この鋼帯を長手方向に送りながら成形ロールにより成形して、Ｕ字状のオープン管にする（図１（ｂ）：第２工程）。次に、所定の化学組成となるように、酸化物と、金属又は合金と、Ｆｅ粉等とを所要量配合したフラックス２を鋼製外皮１に充填し（図１（（ｃ）：第３工程）、その後、断面が円形になるように加工する（図１（ｄ）：第４工程）。その後、冷間加工により伸線し、例えば０．９〜２．０ｍｍのワイヤ径のフラックス入りワイヤ１０とする（図１（ｅ）：第５工程）。なお、冷間加工途中に焼鈍を施してもよい。また、製造の過程で成形した鋼製外皮１の合わせ目を溶接した継ぎ目が無いワイヤと、前記合わせ目を溶接せず隙間のまま残すワイヤのいずれの構造も採用することができる。
以下、本発明の実施例及び比較例を挙げて、本発明の効果について具体的に説明する。
本実施例においては、前記した製造方法に準じて、成分組成が下記表１に示す範囲にある炭素鋼により形成した管状の外皮（直径１．２ｍｍ）にフラックスを充填し、実施例及び比較例のフラックス入りワイヤを作製した。なお、下記表１に示す外皮成分の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。その際、フラックスの充填率は、ワイヤ全質量あたり、１３．０〜１４．０質量％の範囲になるようにした。
本実施例においては、前記した製造方法に準じて、成分組成が下記表１に示す範囲にある炭素鋼により形成した管状の外皮（直径１．２ｍｍ）にフラックスを充填し、実施例及び比較例のフラックス入りワイヤを作製した。なお、下記表１に示す外皮成分の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。その際、フラックスの充填率は、ワイヤ全質量あたり、１３．０〜１４．０質量％の範囲になるようにした。
下記表２及び表３に、実施例及び比較例のＮｉ粒度比及びワイヤ全体の成分組成を示す。なお、下記表２及び表３に示すワイヤ成分の残部は不可避的不純物である。
また、表２及び表３において、「ｔｏｔａｌ．Ｓｉ」、「ｔｏｔａｌ．Ｂ」、「ｔｏｔａｌ．Ｆ」，「ｔｏｔａｌ．［Ｎａ＋Ｋ］」は、それぞれ、「Ｓｉ及びＳｉ酸化物のうち少なくとも１種のＳｉ換算値の合計」、「Ｂ及びＢ化合物のＢ換算値の合計」、「Ｆ化合物のＦ換算値の合計」、「Ｎａ化合物のＮａ換算値の合計とＫ化合物のＫ換算値の合計との合計」を意味する。また、「ｓｏｌ．Ｔｉ」、「ｓｏｌ．Ｍｇ」は、それぞれ、「金属Ｔｉ及びＴｉ合金のＴｉ換算値の合計」、「金属Ｍｇ及びＭｇ合金のＭｇ換算値の合計」を意味する。また、Ｎｉは、フラックス中に含まれるものである。
また、表２及び表３において、本発明の範囲を満たさないもの、及び、任意成分とＦｅについて、好ましい範囲を満たさないものについては、数値に下線を引いて示す。
また、表２及び表３において、「ｔｏｔａｌ．Ｓｉ」、「ｔｏｔａｌ．Ｂ」、「ｔｏｔａｌ．Ｆ」，「ｔｏｔａｌ．［Ｎａ＋Ｋ］」は、それぞれ、「Ｓｉ及びＳｉ酸化物のうち少なくとも１種のＳｉ換算値の合計」、「Ｂ及びＢ化合物のＢ換算値の合計」、「Ｆ化合物のＦ換算値の合計」、「Ｎａ化合物のＮａ換算値の合計とＫ化合物のＫ換算値の合計との合計」を意味する。また、「ｓｏｌ．Ｔｉ」、「ｓｏｌ．Ｍｇ」は、それぞれ、「金属Ｔｉ及びＴｉ合金のＴｉ換算値の合計」、「金属Ｍｇ及びＭｇ合金のＭｇ換算値の合計」を意味する。また、Ｎｉは、フラックス中に含まれるものである。
また、表２及び表３において、本発明の範囲を満たさないもの、及び、任意成分とＦｅについて、好ましい範囲を満たさないものについては、数値に下線を引いて示す。
次に、実施例及び比較例の各フラックス入りワイヤを使用して、下記表４に示す母材に対して、ガスシールドアーク溶接を行った。なお、下記表４に示す母材組成の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。
また、溶接条件は、以下の通りである。
・シールドガス:８０体積％Ａｒ−２０体積％ＣＯ２、２５リットル／分
・ワイヤ径：１．２ｍｍφ
・溶接姿勢：下向
・開先形状：２０°Ｖ
・開先ギャップ：１６ｍｍ
・溶接電流：２８０Ａ
・アーク電圧：２９Ｖ
・溶接速度：３５０ｍｍ／分
・シールドガス:８０体積％Ａｒ−２０体積％ＣＯ２、２５リットル／分
・ワイヤ径：１．２ｍｍφ
・溶接姿勢：下向
・開先形状：２０°Ｖ
・開先ギャップ：１６ｍｍ
・溶接電流：２８０Ａ
・アーク電圧：２９Ｖ
・溶接速度：３５０ｍｍ／分
そして、実施例及び比較例の各フラックス入りワイヤを使用したガスシールドアーク溶接により得られた溶接金属について、以下に示す方法で、機械的性質及び耐ブローホール性（耐欠陥性）を評価した。
＜機械的性質＞
溶接金属の機械的性質は、ＪＩＳ Ｚ ３１１１：２００５に規定される「溶着金属の引張及び衝撃試験方法」に準拠した引張試験及び衝撃試験により評価した。その結果、低温靭性については、−８０℃の衝撃値（ＣＶＮ−８０）が４２．０Ｊ以上、かつ、−５０℃の衝撃値（ＣＶＮ−５０）が４７．０Ｊ以上であったものを合格とした。また、０．２％耐力（０．２％ＰＳ）は５００ＭＰａ以上であったものを合格とした。更に、引張強度（ＴＳ）は、５８０〜７６０ＭＰａの範囲であったものを合格とした。
溶接金属の機械的性質は、ＪＩＳ Ｚ ３１１１：２００５に規定される「溶着金属の引張及び衝撃試験方法」に準拠した引張試験及び衝撃試験により評価した。その結果、低温靭性については、−８０℃の衝撃値（ＣＶＮ−８０）が４２．０Ｊ以上、かつ、−５０℃の衝撃値（ＣＶＮ−５０）が４７．０Ｊ以上であったものを合格とした。また、０．２％耐力（０．２％ＰＳ）は５００ＭＰａ以上であったものを合格とした。更に、引張強度（ＴＳ）は、５８０〜７６０ＭＰａの範囲であったものを合格とした。
＜耐ブローホール性＞
耐ブローホール性は、溶着金属試験体の余盛、裏当金を削除し、ＪＩＳＺ ３１０４：１９９５の放射線透過試験にて評価した。その結果、３００ｍｍ長さの溶接長において、ブローホールが発生しなかったものを○、３ｍｍ未満のブローホールが１個以上３個以下発生したものを△、３ｍｍ未満のブローホールが３個超又は３ｍｍ以上のブローホールが発生したものを×とし、○、△のものを合格とした。
耐ブローホール性は、溶着金属試験体の余盛、裏当金を削除し、ＪＩＳＺ ３１０４：１９９５の放射線透過試験にて評価した。その結果、３００ｍｍ長さの溶接長において、ブローホールが発生しなかったものを○、３ｍｍ未満のブローホールが１個以上３個以下発生したものを△、３ｍｍ未満のブローホールが３個超又は３ｍｍ以上のブローホールが発生したものを×とし、○、△のものを合格とした。
また、実施例及び比較例の各フラックス入りワイヤについて、以下に示す方法で、拡散性水素量（耐低温割れ性）及び耐高温割れ性を評価した。
＜拡散性水素量＞
溶接金属の拡散性水素量は、ＪＩＳ Ｚ ３１１８：２００７に準拠した方法により評価した。なお、使用した母材は表４に示すものである。その結果、拡散性水素量（［Ｈ］ｄ）が５．０ｍｌ／１００ｇ以下のものを合格とした。
溶接金属の拡散性水素量は、ＪＩＳ Ｚ ３１１８：２００７に準拠した方法により評価した。なお、使用した母材は表４に示すものである。その結果、拡散性水素量（［Ｈ］ｄ）が５．０ｍｌ／１００ｇ以下のものを合格とした。
＜耐高温割れ性＞
耐高温割れ性は、ＪＩＳ Ｚ ３１５５：１９９３に規定される「Ｃ形ジグ拘束突合せ溶接割れ試験方法」に基づいて評価した。なお、使用した母材は表４に示すものである。その結果、割れ率が０％のものを○、０％を超え１０％未満のものを△、１０％以上のものを×とし、×のものを実施不可と判断して、○、△のものを合格とした。
耐高温割れ性は、ＪＩＳ Ｚ ３１５５：１９９３に規定される「Ｃ形ジグ拘束突合せ溶接割れ試験方法」に基づいて評価した。なお、使用した母材は表４に示すものである。その結果、割れ率が０％のものを○、０％を超え１０％未満のものを△、１０％以上のものを×とし、×のものを実施不可と判断して、○、△のものを合格とした。
耐高温割れ性についての試験における溶接条件は、以下の通りである。
・シールドガス:８０体積％Ａｒ−２０体積％ＣＯ２、２５リットル／分
・ワイヤ径：１．２ｍｍφ
・溶接姿勢：下向
・開先形状：９０°Ｙ
・開先ギャップ：４ｍｍ
・溶接電流：２００Ａ
・アーク電圧：２０Ｖ
・溶接速度：２００ｍｍ／分
・シールドガス:８０体積％Ａｒ−２０体積％ＣＯ２、２５リットル／分
・ワイヤ径：１．２ｍｍφ
・溶接姿勢：下向
・開先形状：９０°Ｙ
・開先ギャップ：４ｍｍ
・溶接電流：２００Ａ
・アーク電圧：２０Ｖ
・溶接速度：２００ｍｍ／分
また、Ｎｉの粒度の調整及び粒度の測定は、以下のように行った。
（Ｎｉの粒度の調整方法）
Ｎｉの粒度の調整は、以下の方法により行った。
Ｎｉ原料全質量あたり、粒子径が１０６μｍ以下のものを１５質量％以上５５質量％以下に調整し、１０６μｍを超えのものを４５質量％以上８５質量％以下に調整したＮｉ原料を用いた。このＮｉ原料をワイヤ全質量あたり０．１質量％以上５．０質量％以下添加した。そして、図１（ｃ）→（ｄ）に示すように、Ｎｉを含有するフラックス２を、鋼製外皮１の内部に充填し、鋼製外皮１の内部にフラックスが包まれるように鋼製外皮１を成形した後、図１（ｄ）→（ｅ）に示すように伸線した。成型した後のワイヤ径５．０ｍｍφから１．２ｍｍφまで伸線することにより、伸線後のフラックス入りワイヤに内包されるフラックスのＮｉの粒度分布を特定の範囲にした。
（Ｎｉの粒度の調整方法）
Ｎｉの粒度の調整は、以下の方法により行った。
Ｎｉ原料全質量あたり、粒子径が１０６μｍ以下のものを１５質量％以上５５質量％以下に調整し、１０６μｍを超えのものを４５質量％以上８５質量％以下に調整したＮｉ原料を用いた。このＮｉ原料をワイヤ全質量あたり０．１質量％以上５．０質量％以下添加した。そして、図１（ｃ）→（ｄ）に示すように、Ｎｉを含有するフラックス２を、鋼製外皮１の内部に充填し、鋼製外皮１の内部にフラックスが包まれるように鋼製外皮１を成形した後、図１（ｄ）→（ｅ）に示すように伸線した。成型した後のワイヤ径５．０ｍｍφから１．２ｍｍφまで伸線することにより、伸線後のフラックス入りワイヤに内包されるフラックスのＮｉの粒度分布を特定の範囲にした。
（Ｎｉの粒度の測定方法）
Ｎｉの粒度の測定は、以下の方法により行った。
伸線後のフラックス入りワイヤからフラックスを採取し、株式会社セイシン企業製 ＲＰＳ−１０５を使用して、ＪＩＳＺ ８８０１−１：２００６に準じたふるいを用いて、（１）粒子径が１０６μｍ以下のフラックス成分、（２）粒子径が１０６μｍを超えるフラックス成分に分離した。その際、篩い分けの条件は、音波周波数を８０Ｈｚ、パルス間隔を１秒、分級時間を２分間とした。これにより、粒度が１０６μｍ以下のＮｉの含有量と、粒度が１０６μｍを超えるＮｉの含有量を測定し、これらの分離したフラックスから、粒度比を算出した。
Ｎｉの粒度の測定は、以下の方法により行った。
伸線後のフラックス入りワイヤからフラックスを採取し、株式会社セイシン企業製 ＲＰＳ−１０５を使用して、ＪＩＳＺ ８８０１−１：２００６に準じたふるいを用いて、（１）粒子径が１０６μｍ以下のフラックス成分、（２）粒子径が１０６μｍを超えるフラックス成分に分離した。その際、篩い分けの条件は、音波周波数を８０Ｈｚ、パルス間隔を１秒、分級時間を２分間とした。これにより、粒度が１０６μｍ以下のＮｉの含有量と、粒度が１０６μｍを超えるＮｉの含有量を測定し、これらの分離したフラックスから、粒度比を算出した。
また、実施例及び比較例の各フラックス入りワイヤについて、以下に示す方法で、溶接作業性を評価した。
＜溶接作業性＞
溶接作業性は、上記表４に示す母材に対して、立向上進すみ肉溶接を行い、以下により評価した。その結果、滑らかなすみ肉ビードに対して、凸部が２ｍｍ未満の場合を○、凸部が２ｍｍ以上３ｍｍ未満の場合を△、凸部が３ｍｍ以上又は、スラグ若しくは溶融金属が垂れ落ちて溶接ができなかった場合、又は溶着量不足によるビード表面に凹形形状を呈した場合を×とした。そして、○、△のものを合格とした。
＜溶接作業性＞
溶接作業性は、上記表４に示す母材に対して、立向上進すみ肉溶接を行い、以下により評価した。その結果、滑らかなすみ肉ビードに対して、凸部が２ｍｍ未満の場合を○、凸部が２ｍｍ以上３ｍｍ未満の場合を△、凸部が３ｍｍ以上又は、スラグ若しくは溶融金属が垂れ落ちて溶接ができなかった場合、又は溶着量不足によるビード表面に凹形形状を呈した場合を×とした。そして、○、△のものを合格とした。
溶接作業性についての試験における溶接条件は、以下の通りである。
・シールドガス：８０体積％Ａｒ−２０体積％ＣＯ２、２５リットル／分
・ワイヤ径：１．２ｍｍφ
・開先ギャップ：０ｍｍ
・溶接電流：２２０Ａ
・アーク電圧：２４Ｖ
・溶接速度：１５０ｍｍ／分
・ウィービング幅：１０ｍｍ
・シールドガス：８０体積％Ａｒ−２０体積％ＣＯ２、２５リットル／分
・ワイヤ径：１．２ｍｍφ
・開先ギャップ：０ｍｍ
・溶接電流：２２０Ａ
・アーク電圧：２４Ｖ
・溶接速度：１５０ｍｍ／分
・ウィービング幅：１０ｍｍ
以上の結果を、下記表５及び表６にまとめて示す。なお、表５及び表６において、機械的性質及び拡散性水素量について評価基準を満たさないものは、数値に下線を引いて示す。
表５、６に示すように、本発明の範囲を満足するＮｏ．１〜４９は、すべての評価項目において良好であった。
ただし、Ｎｏ．６３〜８２は、所定の成分が好ましい範囲を外れているため、以下の結果となった。ただし、これらは、本発明の範囲を満足するものであり、実用上、問題のないものである。
ただし、Ｎｏ．６３〜８２は、所定の成分が好ましい範囲を外れているため、以下の結果となった。ただし、これらは、本発明の範囲を満足するものであり、実用上、問題のないものである。
Ｎｏ．６３は、ｔｏｔａｌ．Ｓｉ含有量が多いため、強度が高めであった。
Ｎｏ．６４は、ｔｏｔａｌ．Ｓｉ含有量が少ないため、ブローホールが少し発生した。
Ｎｏ．６５は、Ｃｒ含有量が多いため、強度が高めであった。
Ｎｏ．６６は、Ｃｕ含有量が多いため、強度が高めであり、また、高温割れが少し発生した。
Ｎｏ．６７は、ｓｏｌ．Ｔｉ含有量が多いため、靭性が低めであった。
Ｎｏ．６８は、ｓｏｌ．Ｍｇ含有量が多いため、強度が高めであった。
Ｎｏ．６９は、ｓｏｌ．Ｍｇ含有量が少ないため、靭性が低めであった。
Ｎｏ．６４は、ｔｏｔａｌ．Ｓｉ含有量が少ないため、ブローホールが少し発生した。
Ｎｏ．６５は、Ｃｒ含有量が多いため、強度が高めであった。
Ｎｏ．６６は、Ｃｕ含有量が多いため、強度が高めであり、また、高温割れが少し発生した。
Ｎｏ．６７は、ｓｏｌ．Ｔｉ含有量が多いため、靭性が低めであった。
Ｎｏ．６８は、ｓｏｌ．Ｍｇ含有量が多いため、強度が高めであった。
Ｎｏ．６９は、ｓｏｌ．Ｍｇ含有量が少ないため、靭性が低めであった。
Ｎｏ．７０は、Ｍｏ含有量が多いため、強度が高めであった。
Ｎｏ．７１は、ｔｏｔａｌ．Ｂ含有量が多いため、溶接金属の終端部に高温割れが少し発生した。
Ｎｏ．７２は、ｔｏｔａｌ．Ｂ含有量が少ないため、靭性が低めであった。
Ｎｏ．７３は、ｔｏｔａｌ．Ｆ含有量が多いため、拡散性水素量が多めであった。
Ｎｏ．７４は、ｔｏｔａｌ．Ｆ含有量が少ないため、拡散性水素量が多めであった。
Ｎｏ．７５は、ｔｏｔａｌ．［Ｎａ＋Ｋ］の含有量が多いため、アークが安定して作業性に優れていたものの、拡散性水素量が多めであった。
Ｎｏ．７６は、ｔｏｔａｌ．［Ｎａ＋Ｋ］の含有量が少ないため、アークがやや不安定となり、溶接作業性がやや劣った。
Ｎｏ．７１は、ｔｏｔａｌ．Ｂ含有量が多いため、溶接金属の終端部に高温割れが少し発生した。
Ｎｏ．７２は、ｔｏｔａｌ．Ｂ含有量が少ないため、靭性が低めであった。
Ｎｏ．７３は、ｔｏｔａｌ．Ｆ含有量が多いため、拡散性水素量が多めであった。
Ｎｏ．７４は、ｔｏｔａｌ．Ｆ含有量が少ないため、拡散性水素量が多めであった。
Ｎｏ．７５は、ｔｏｔａｌ．［Ｎａ＋Ｋ］の含有量が多いため、アークが安定して作業性に優れていたものの、拡散性水素量が多めであった。
Ｎｏ．７６は、ｔｏｔａｌ．［Ｎａ＋Ｋ］の含有量が少ないため、アークがやや不安定となり、溶接作業性がやや劣った。
Ｎｏ．７７は、Ｎｂ含有量が多いため、靭性が低めであった。
Ｎｏ．７８は、Ｖ含有量が多いため、靭性が低めであった。
Ｎｏ．７９は、ＺｒＯ２含有量が多いため、やや凸ビートとなり、溶接作業性がやや劣った。
Ｎｏ．８０は、Ａｌ２Ｏ３含有量が多いため、やや凸ビートとなり、溶接作業性がやや劣った。
Ｎｏ．８１は、Ａｌ２Ｏ３含有量が少ないため、ビード外観がやや悪くなり、溶接作業性がやや劣った。
Ｎｏ．８２は、Ｆｅ含有量が少ないため、溶着量が少なめであった。
Ｎｏ．７８は、Ｖ含有量が多いため、靭性が低めであった。
Ｎｏ．７９は、ＺｒＯ２含有量が多いため、やや凸ビートとなり、溶接作業性がやや劣った。
Ｎｏ．８０は、Ａｌ２Ｏ３含有量が多いため、やや凸ビートとなり、溶接作業性がやや劣った。
Ｎｏ．８１は、Ａｌ２Ｏ３含有量が少ないため、ビード外観がやや悪くなり、溶接作業性がやや劣った。
Ｎｏ．８２は、Ｆｅ含有量が少ないため、溶着量が少なめであった。
一方、本発明の範囲を満足しないＮｏ．５０〜６２は、以下の結果となった。
Ｎｏ．５０は、Ｎｉの粒度比が上限値を超えるため、靭性が劣り、また、拡散性水素量が多かった。
Ｎｏ．５１は、Ｎｉの粒度比が下限値未満のため、高温割れが発生した。
Ｎｏ．５２は、Ｃ含有量が上限値を超えるため、靭性が劣った。
Ｎｏ．５３は、Ｃ含有量が下限値未満のため、耐力が低下した。
Ｎｏ．５４は、Ｐ含有量が上限値を超えるため、高温割れが発生した。
Ｎｏ．５５は、Ｓ含有量が上限値を超えるため、高温割れが発生した。
Ｎｏ．５０は、Ｎｉの粒度比が上限値を超えるため、靭性が劣り、また、拡散性水素量が多かった。
Ｎｏ．５１は、Ｎｉの粒度比が下限値未満のため、高温割れが発生した。
Ｎｏ．５２は、Ｃ含有量が上限値を超えるため、靭性が劣った。
Ｎｏ．５３は、Ｃ含有量が下限値未満のため、耐力が低下した。
Ｎｏ．５４は、Ｐ含有量が上限値を超えるため、高温割れが発生した。
Ｎｏ．５５は、Ｓ含有量が上限値を超えるため、高温割れが発生した。
Ｎｏ．５６は、Ｍｎ含有量が上限値を超えるため、引張強度が高くなりすぎた。
Ｎｏ．５７は、Ｍｎ含有量が下限値未満のため、靭性に劣り、また、強度が低下し、また、ブローホールが発生した。
Ｎｏ．５８は、Ｎｉ含有量が上限値を超えるため、高温割れが発生した。
Ｎｏ．５９は、Ｎｉ含有量が下限値未満のため、靭性が劣った。
Ｎｏ．６０は、ＴｉＯ２含有量が上限値を超えるため、靭性が劣った。
Ｎｏ．６１は、ＴｉＯ２含有量が下限値未満のため、凸ビートとなり、溶接作業性が劣った。
Ｎｏ．６２は、Ｎｉの粒度比が上限値を超えるため、靭性が劣り、また、拡散性水素量が多かった。
Ｎｏ．５７は、Ｍｎ含有量が下限値未満のため、靭性に劣り、また、強度が低下し、また、ブローホールが発生した。
Ｎｏ．５８は、Ｎｉ含有量が上限値を超えるため、高温割れが発生した。
Ｎｏ．５９は、Ｎｉ含有量が下限値未満のため、靭性が劣った。
Ｎｏ．６０は、ＴｉＯ２含有量が上限値を超えるため、靭性が劣った。
Ｎｏ．６１は、ＴｉＯ２含有量が下限値未満のため、凸ビートとなり、溶接作業性が劣った。
Ｎｏ．６２は、Ｎｉの粒度比が上限値を超えるため、靭性が劣り、また、拡散性水素量が多かった。
なお、Ｎｏ．６２のフラックス入りワイヤは、特許文献１に記載された従来のフラックス入りワイヤを想定したものである。本実施例で示すように、従来のフラックス入りワイヤは、前記の評価において一定の水準を満たさないものである。従って、本実施例によって、本発明に係るフラックス入りワイヤが従来のフラックス入りワイヤと比較して、優れていることが客観的に明らかとなった。
以上、本発明について実施の形態及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。
１ 鋼製外皮
２ フラックス
１０ フラックス入りワイヤ
２ フラックス
１０ フラックス入りワイヤ
Claims (10)
- 軟鋼の鋼製外皮内にフラックスが充填されたガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤであって、
ワイヤ全質量あたり、
Ｃ：０．０１質量％以上０．２０質量％以下
Ｍｎ：０．５質量％以上５．０質量％以下
ＴｉＯ２：２．０質量％以上１０．０質量％以下
を含有し、
Ｐ：０．０５０質量％以下
Ｓ：０．０５０質量％以下
であり、
前記フラックス中に、ワイヤ全質量当たり、Ｎｉ：０．１０質量％以上５．００質量％以下を含有し、
前記Ｎｉについて、１０６μｍ以下の粒度のワイヤ全質量あたりの含有量をα１（質量％）とし、１０６μｍ超の粒度のワイヤ全質量あたりの含有量をα２（質量％）としたときの比であるα１／α２の値が、０．５０以上１．００以下であるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。 - 更に、前記ワイヤ全質量あたり、Ｓｉ及びＳｉ酸化物のうち少なくとも１種：Ｓｉ換算値の合計で０．０５質量％以上１．００質量％以下を含有する請求項１に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。
- 更に、前記ワイヤ全質量あたり、Ｃｒ：０．５０質量％以下、Ｃｕ：０．５０質量％以下、及び、Ｍｏ：０．５０質量％以下のうち少なくとも１種を含有する請求項１又は請求項２に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。
- 更に、前記ワイヤ全質量あたり、金属Ｍｇ及びＭｇ合金：Ｍｇ換算値の合計で０．１０質量％以上１．２０質量％以下を含有する請求項１から請求項３のいずれか一項に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。
- 更に、前記ワイヤ全質量あたり、金属Ｔｉ及びＴｉ合金：Ｔｉ換算値の合計で０．８０質量％以下を含有する請求項１から請求項４のいずれか一項に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。
- 更に、前記ワイヤ全質量あたり、Ｂ及びＢ化合物：Ｂ換算値の合計で０．００１０質量％以上０．０２００質量％以下を含有する請求項１から請求項５のいずれか一項に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。
- 更に、前記ワイヤ全質量あたり、Ｆ化合物：Ｆ換算値の合計で０．０１質量％以上０．５０質量％以下、及び、Ｎａ化合物のＮａ換算値の合計とＫ化合物のＫ換算値の合計との合計：０．０１質量％以上１．００質量％以下を含有する請求項１から請求項６のいずれか一項に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。
- 更に、前記ワイヤ全質量あたり、Ｎｂ：０．１０質量％以下、及び、Ｖ：０．１０質量％以下のうち少なくとも１種を含有する請求項１から請求項７のいずれか一項に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。
- 更に、前記ワイヤ全質量あたり、ＺｒＯ２：０．５０質量％以下、及び、Ａｌ２Ｏ３：０．０５質量％以上１．００質量％以下を含有する請求項１から請求項８のいずれか一項に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。
- 更に、前記ワイヤ全質量あたり、Ｆｅ：７５．００質量％以上を含有する請求項１から請求項９のいずれか一項に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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