JP6432714B1 - フラックス入りワイヤの製造方法、フラックス入りワイヤ、及び溶接継手の製造方法 - Google Patents

フラックス入りワイヤの製造方法、フラックス入りワイヤ、及び溶接継手の製造方法 Download PDF

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Abstract

このフラックス入りワイヤの製造方法は、鋼板を円筒形に成形しながら、鋼板の内部にフラックスを充填する工程と、鋼板の両端を接合して鋼管とする工程と、鋼管に圧延及び焼鈍を施して、フラックス入りワイヤを得る工程と、を備え、フラックス入りワイヤの化学組成が所定範囲内であり、Ｓｎ含有量、Ｓｂ含有量、Ｗ含有量、及びＭｏ含有量がＳｎ＋Ｓｂ＞Ｍｏ＋Ｗの関係を満たす。本発明の別の態様に係るフラックス入りワイヤは、上記のフラックス入りワイヤの製造方法によって製造される。本発明の別の態様に係る溶接継手の製造方法は、上記フラックス入りワイヤの製造方法によって製造されるフラックス入りワイヤを用いて溶接する工程を備える。

Description

本発明は、フラックス入りワイヤの製造方法、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。
長期間使用することによって大気腐食環境中に暴露されている耐候性鋼材は、一般的には、その表面に保護性のあるさび層が形成される。このさび層が外界からの腐食性物質より耐食性鋼材を遮蔽することで、さび層形成以降の耐候性鋼材の腐食が抑制されて、その耐候性が発揮される。そのため、耐候性鋼材は、塗装せずに裸材のまま使用可能な鋼材として、橋梁等の構造物に用いられている。
しかしながら、飛来塩分量が多い環境、例えば海浜地域、及び融雪剤が散布される地域等では、耐候性鋼材の表面に保護性のあるさび層が形成されにくく、腐食を抑制する効果が発揮されにくい。そのため、これらの地域では、裸材のままの耐候性鋼材を用いることができず、塗装をして用いる必要がある。
さらに、前述の飛来塩分量が多い環境下では、塗膜劣化によって塗膜傷が生じ、塗膜傷部直下の鋼材が直接的に腐食環境にさらされるために、塗装鋼材は、傷部を中心としてコブ状に塗膜が膨れ上がる腐食形態を示す。このような腐食形態の進行によってさらに塗膜傷部が累進的に拡大することで、構造物の腐食が進展し続けるので、飛来塩分量が多い環境下では構造物の寿命延長を目的として約１０年毎に塗装鋼材に再塗装を実施することが多い。このような補修工程には多大な工数がかかるので、塗装寿命を延長し、補修塗装間隔を大きく延ばすことで維持管理費用の低減を可能とする耐食性鋼材について、いくつかの技術提案がなされている。
例えば、特許文献１（特開２００８−１６３３７４号公報）には、海浜地域や融雪塩が散布される地域等で飛来塩分量が多い環境下でもミニマムメンテナンス材料として使用することができる、耐候性および耐塗装剥離性に優れた橋梁用鋼材が開示されている。
特許文献２（特開２００７−２６２５５５号公報）には、塗膜が機械的に傷つけられ易く、かつＳＯ４ ２−とＣｌ−の両方の影響を受け易い腐食環境であっても、塗膜の寿命延長と塗膜が剥がれた後の腐食抑制を図ることができる、石炭・鉱石運搬船ホールド用の耐食性鋼材が開示されている。
また、鋼材自体の耐食性に加え、上記特許文献１及び特許文献２に開示されるような耐候性鋼又は耐食鋼を溶接した場合の溶接金属にも、優れた耐候性及び塗装耐食性を付与させることが求められている。
特に溶接継手において余盛の耐候性及び塗装耐食性が問題となる。余盛は溶接金属の最表層であり、余盛の領域に施された塗膜は、その周囲の平滑な母材に施された塗膜表面に比較して、溶接継手使用中に、他の物体との衝突や機械的摩擦を相対的により頻回に、強く受けやすい。また、余盛自体が凸形で複雑な形状を呈するので、塗装施工において、周囲の母材の塗膜の膜厚よりも余盛の塗膜の膜厚が薄手となる傾向がある。これらの理由から余盛表面は、塗膜の剥離が生じやすいので、鋼構造物の使用開始から早期に、累進的な塗膜破壊が進行する腐食形態の起点となりやすい。
そのため、継手の溶接金属に母材と同等、あるいは、それ以上の優れた耐候性及び塗装耐食性を付与させることは、構造物全体の耐候性及び塗装耐食性を担保するうえで非常に重要であり、これを実現するための溶接材料が求められている。
耐候性鋼用のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤとして、例えば、特許文献３（特開２０１３−１５１００１号公報）には、耐候性鋼を溶接するにあたって全姿勢溶接での溶接作業性が良好であり、強度及び靭性に優れた溶接金属が得られる耐候性鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤが開示されている。
さらに、特許文献４（特開２０００−２８８７８１号公報）には、Ｃｕ−Ｎｉ系海浜耐候性鋼の溶接に適し、全姿勢溶接が可能で良好な溶接作業性が得られ、母材の耐食性を損なうことなく飛来海塩粒子に対する耐食性を溶接金属に付与するガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤが開示されている。
しかし、特許文献３及び特許文献４に記載の技術によって得られた溶接金属においても、塗膜の剥離が生じやすく、飛来塩分量の多い環境下では、この剥離部が腐食形態の起点となるという問題があった。溶接継手の最表層である余盛に施された塗膜の厚さは、余盛の凸状の複雑な形状に起因して、その周囲の平坦な母材に施された塗膜の厚さに比較して薄くなる傾向にあるからである。
日本国特開２００８−１６３３７４号公報 日本国特開２００７−２６２５５５号公報 日本国特開２０１３−１５１００１号公報 日本国特開２０００−２８８７８１号公報
本発明は、上記の現状に鑑み、飛来塩分量が多いなどの理由で腐食性物質が多く存在する環境下においても耐候性及び耐塗装剥離性に優れ、且つ機械的特性にも優れた溶接金属を有する溶接継手が得られ、全姿勢溶接において溶接作業性が良好であるフラックス入りワイヤの製造方法、フラックス入りワイヤ、及び溶接継手の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）本発明の一態様に係る鋼製外皮の内部にフラックスが充填されたフラックス入りワイヤの製造方法は、鋼板を円筒形に成形しながら、前記鋼板の内部にフラックスを充填する工程と、前記鋼板の両端を接合して鋼管とする工程と、前記鋼管に圧延及び焼鈍を施して、前記フラックス入りワイヤを得る工程と、を備え、前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、Ｃ：０．０３〜０．１２％、Ｓｉ：０．２０〜０．８５％、Ｍｎ：１．５０〜３．２０％、Ｐ：０．０２０％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｍｇ：０．０５〜０．７０％、Ｓｎ：０．０５〜０．４０％、Ｔｉ酸化物：ＴｉＯ２換算値で４．６０〜７．００％、Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ２換算値で０．２０〜０．９０％、Ｚｒ酸化物：ＺｒＯ２換算値で０．１０〜０．７０％、Ｃｕ：０〜０．７０％、Ｎｉ：０〜３．００％、Ｔｉ：０〜０．５０％、Ｂ：０〜０．０１０％、Ｍｏ：０〜０．４０％、Ｗ：０〜０．２００％、Ｃｒ：０〜０．５００％、Ｎｂ：０〜０．３００％、Ｖ：０〜０．３００％、Ｎ：０〜０．００８％、Ｃａ：０〜０．００５０％、ＲＥＭ：０〜０．００５０％、Ｓｂ：０〜０．００５％、Ｆｅ酸化物：ＦｅＯ換算値で０〜２．５０％、Ａｌ及びＡｌ酸化物の合計：Ａｌ換算値で合計０〜０．６０％、Ｂｉ及びＢｉ酸化物の合計：Ｂｉ換算値で合計０〜０．０３５％、Ｎａ化合物及びＫ化合物：Ｎａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計で０．０５〜０．４０％、弗素化合物：Ｆ換算値で０．０２〜０．２５％、残部：Ｆｅ及び不純物であり、Ｓｎ含有量、Ｓｂ含有量、Ｗ含有量、及びＭｏ含有量が以下の式１を満たす。
Ｓｎ＋Ｓｂ＞Ｍｏ＋Ｗ：式１
ただし、前記式１における元素記号は、各元素記号に係る元素の含有量を、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で示すものである。
（２）ある上記（１）に記載のフラックス入りワイヤの製造方法では、前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、Ｗ：０〜０．０１０％、Ｍｏ：０〜０．０４％であってもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載のフラックス入りワイヤの製造方法では、前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、Ｃｕ：０．０５〜０．７０％、であってもよい。
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法では、前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、少なくとも下記のいずれかひとつを満たしてもよい。
Ｎｉ：０．１０〜３．００％
Ｔｉ：０．０３〜０．５０％
Ｂ：０．００２〜０．０１０％
（５）上記（１）〜（４）のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法では、前記接合がかしめであってもよい。
（６）上記（１）〜（４）のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法では、前記接合が溶接であってもよい。
（７）本発明の別の態様に係る溶接継手の製造方法は、上記（１）〜（６）のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法によって製造されるフラックス入りワイヤを用いて溶接する工程を備える。
本発明の製造方法によって得られるフラックス入りワイヤ、及びこれを用いた溶接継手の製造方法によれば、海浜地域など飛来塩分量が多い環境下でも耐候性及び耐塗装剥離性に優れる溶接金属が得られるので、溶接部を起点とした塗膜剥離の拡大による腐食の進行の抑制が可能となり、構造物の寿命延長を目的とした再塗装工程までの期間を延長することで、維持管理費用の低減が可能となる。また、本発明の製造方法によって得られるフラックス入りワイヤ、及びこれを用いた溶接継手の製造方法によれば、全姿勢溶接における溶接作業性が良好で、溶接欠陥が無く機械的性能の優れた高品質の溶接部を提供することができる。
溶接部の耐食性評価のための腐食試験片用の試料の採取位置を示した図である。 溶接部の塗装耐食性評価のための腐食試験片の形状、及び、クロスカットの概略を示した図である。 腐食試験方法（ＳＡＥ Ｊ２３３４試験、１サイクルあたりの実施条件）の概略を示した図である。 フラックス入りワイヤの製造段階での断面図である。 かしめによって製造されたフラックス入りワイヤの断面図である。 溶接によって製造されたフラックス入りワイヤの断面図である。
発明者らは、上記課題を解決するために望ましいフラックス入りワイヤ（以下、「ワイヤ」と略する場合がある）の化学組成（以下、「成分」という場合もある。）を見出すために、種々の検討を重ねた。その結果、発明者らは、耐候性及び塗装耐食性に優れる溶接継手を得るためには、溶接金属にＳｎ（スズ）を含有させるために、ワイヤ中に合金成分としてＳｎを含有させることが有効であることを見出した。また、Ｓｎに加えてＣｕをワイヤ中に含有させることにより、さらに優れた耐候性及び塗装耐食性を示す溶接金属及び溶接継手が得られることを見出した。
さらに発明者らは、スラグ成分として所定範囲内の量のＴｉ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｎａ化合物、Ｋ化合物及び弗素化合物をワイヤに含有させることによって、全姿勢溶接において溶接作業性が良好になることを見出した。さらに発明者らは、所定範囲内の量のＡｌ及びＡｌ酸化物（例えばＡｌ２Ｏ３）をワイヤに含有させることにより、立向上進及び上向姿勢溶接における溶接作業性が良好になることを見出した。加えて発明者らは、合金成分として所定範囲内の量のＢｉをワイヤに含有させることにより、溶接ビード表面に生成するスラグの剥がれやすさ（スラグ剥離性）が一層向上することを見出した。
加えて発明者らは、合金成分として所定範囲内の量のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ及びＭｇをワイヤに含有させることによって、溶接金属に適切な範囲内の強度及び良好な靭性を付与できることを見出した。発明者らは、合金成分として所定範囲内の量のＮｉ、Ｔｉ及びＢをワイヤに含有させることにより、溶接金属の低温靱性が良好になることを見出した。さらに、合金成分として所定範囲内の量のＭｏをワイヤに含有させることにより、高強度の溶接金属が得られることを見出した。
しかしながら本発明者らが知見したところでは、上述の要素の相互作用も考慮される必要がある。具体的には、Ｓｎ（及びＳｂ）と、Ｍｏ及びＷとの合金成分としての含有量比を所定範囲内としなければ、特に飛来塩分量が多い環境下においては、前述の塗膜劣化によって塗膜傷が生じた場合、塗膜傷部直下の腐食深さの抑制が困難であり、耐塗装剥離性が低下することが、発明者らによって見出された。
上述の知見に基づいて得られた、本発明の一態様に係るフラックス入りワイヤの製造方法について以下に説明する。なお、以下の説明における、化学組成（成分）についての単位「％」は、特に断りが無い限り、フラックス入りワイヤの全質量（鋼製外皮とフラックスとの合計質量）に対する質量％を意味する。ここでフラックス入りワイヤの全質量とは、鋼製外皮及びフラックスの合計質量であり、鋼製外皮の表面にめっきがされている場合は、そのめっきの質量は鋼製外皮の質量に含まれる。ただし、鋼製外皮の外表面に塗布された潤滑剤の質量は、フラックス入りワイヤの全質量に含まれないものとする。
鋼製外皮１１の内部にフラックス１２が充填された本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法は、鋼板１３を円筒形に成形しながら、鋼板１３の内部にフラックス１２を充填する工程（図４参照）と、鋼板１３の両端を接合して鋼管とする工程と、鋼管に圧延及び焼鈍を施して、フラックス入りワイヤ１０を得る工程と、を含む。圧延及び焼鈍は、溶接材料として使用可能な程度にワイヤ１０の径を細くし、且つワイヤ１０を軟化させるために行われる。鋼板１３の化学組成は、鋼製外皮１１の化学組成と実質的に同一である。
接合の手段は特に限定されないが、例えばかしめ、又は溶接である。図５に示される、かしめによって製造されたワイヤ１０は、継ぎ目１４を有する。一方、図６に示される溶接によって製造されたワイヤ１０は、溶接部１５を有するが継ぎ目１４を有しない、いわゆるシームレスワイヤである。シームレスワイヤは、ワイヤ中の水素量を低減することを目的としたさらなる熱処理に供することができ、かつ製造後の吸湿量が少ないので、溶接金属の拡散性水素を低減でき、耐割れ性を向上させることができるので好ましい。
溶接中のワイヤの送給性を向上させる等の目的で、本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法は、鋼製外皮１１の外表面にめっきする工程、及び／又は鋼製外皮１１の外表面に潤滑剤を塗布する工程をさらに含んでも良い。めっきは、例えば銅めっき等である。潤滑剤は、例えば植物油、又はＰＴＦＥ油等である。
本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法では、鋼製外皮１１及びフラックス１２の化学組成が所定範囲内に制御される。なお、鋼製外皮１１及びフラックス１２に含まれる成分は、溶接中に溶融して、溶接金属を形成するとともに、一部は酸化されるなどでスラグとして溶接金属外に排出される。従って、以下に説明される成分は、鋼製外皮１１及びフラックス１２の何れに含まれた場合であっても同じ効果を奏すると考えられる。以上の理由により、本実施形態に係る製造方法では、鋼製外皮１１の化学組成とフラックス１２の化学組成とを区別する必要はない。以下、特に断りが無い限り酸化物又は弗化物の形態で存在する化学組成（成分）をスラグ成分と定義し、それ以外の単体金属又は合金として存在する化学組成（成分）を合金成分と定義する。Ｃ、Ｐ及びＳは金属元素ではないが、便宜上、本実施形態においては合金成分に含まれるものとする。また、Ａｌ及びＢｉに関しては、その酸化物の作用が、合金成分としてのＡｌ及びＢｉの作用と同じであると考えられるので、その酸化物は実質的に合金成分として取り扱われる。スラグ成分であるとの断りが特に無い限り、以下に説明される元素の含有量は、合金成分として存在する元素の含有量である。合金成分は鋼製外皮１１及びフラックス１２のいずれにも含まれ得るが、スラグ成分は、通常、フラックス１２にのみ含まれる。
本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０を製造しようとする際には、製造しようとするフラックス入りワイヤ１０の径、充填率（フラックス入りワイヤ１０の全質量に対するフラックス１２の質量の割合のことをいう。）およびフラックス入りワイヤ１０の化学組成の設計値（目標値）が予め決定される。鋼製外皮の原材料となる鋼板１３には、通常、特定の化学組成のものが使用される。その化学組成を示した書類（例えば、鋼板１３の化学組成の分析結果、鉄鋼メーカの検査証明書またはカタログなど）から鋼製外皮１１の化学組成を把握できる。このため、充填率、鋼製外皮１１の化学組成およびフラックス入りワイヤ１０の化学組成の設計値（目標値）から、フラックス１２の化学組成の設計値（目標値）を決定することができる。決定されたフラックス１２の化学組成の設計値（目標値）に加え、フラックス１２の原料（スラグ成分の原料および金属成分の原料の双方をいう。）の化学組成を示した書類（例えば、原料メーカなどの報告書、証明書またはカタログなど）から、フラックス１２の原料が選定され、その原料の配合比率が決定される。
つまり、上記の手順で選定されたフラックス１２の原料を、上記の手順で決定された配合比率で配合して、フラックス１２を製造する。このようにして製造されたフラックス１２および前記の鋼板１３を用いて、設計値の化学組成のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。なお、フラックス入りワイヤ１０にめっきが施される場合、めっきの化学組成とめっきの厚さに応じて、鋼製外皮１１およびフラックス１２の化学組成を制御する必要がある。
［Ｃ：０．０３〜０．１２％］
Ｃは、溶接金属の強度及び焼入れ性を確保するために必要な、最も基本的な元素である。Ｃ含有量が０．０３％未満では、溶接金属に必要な強度が得られない。また、Ｃ含有量が０．０３％未満である場合、靭性が低下する。一方、Ｃ含有量が０．１２％を超えると、高温割れが生じやすくなり、また溶接金属の強度が高くなることにより溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｃ含有量は、０．０３〜０．１２％とする。好ましくは、Ｃ含有量の下限値は０．０４％、又は０．０５％である。好ましくは、Ｃ含有量の上限値は０．０７％、又は０．０６％である。なお、Ｃは、鋼製外皮１１の成分、及びフラックス１２中の金属粉及び合金粉の成分として存在し得る。つまり、鋼製外皮１１のＣ含有量およびフラックス１２のＣ含有量を制御することにより、前記のＣ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
［Ｓｉ：０．２０〜０．８５％］
Ｓｉは、溶接時の脱酸剤として働く元素である。Ｓｉ含有量が０．２０％未満であると、脱酸不足により溶接金属の靭性が低下する。一方、Ｓｉ含有量が０．８５％を超えると、溶接金属の強度が高くなり、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｓｉ含有量は、０．２０〜０．８５％とする。好ましくは、Ｓｉ含有量の下限値は０．３０、０．４０％又は０．５０％である。好ましくは、Ｓｉ含有量の上限値は０．７０％、０．６５％、又は０．６０％である。なお、Ｓｉは、鋼製外皮１１の成分、及びフラックス１２中の金属Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等の合金粉の成分として存在し得る。つまり、鋼製外皮１１のＳｉ含有量およびフラックス１２のＳｉ含有量を制御することにより、前記のＳｉ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
［Ｍｎ：１．５０〜３．２０％］
Ｍｎは、溶接金属の強度を確保するために、また、溶接時の脱酸を補助し溶接金属の靱性を確保するために必要とされる元素である。Ｍｎ含有量が１．５０％未満であると、溶接金属の強度及び靱性が低下する。一方、Ｍｎ含有量が３．２０％を超えると、溶接金属の強度が高くなり靱性が低下する。したがって、Ｍｎ含有量は、１．５０〜３．２０％とする。好ましくは、Ｍｎ含有量の下限値は１．８０、２．００％、又は２．２０％である。好ましくは、Ｍｎ含有量の上限値は３．００％、２．８０％、又は２．２０％である。なお、Ｍｎは、鋼製外皮１１の成分、及びフラックス１２中の金属Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等の合金粉の成分として存在し得る。つまり、鋼製外皮１１のＭｎ含有量およびフラックス１２のＭｎ含有量を制御することにより、前記のＭｎ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
［Ｐ：０．０２０％以下］
［Ｓ：０．０２０％以下］
Ｐ及びＳは、溶接金属の機械特性に悪影響を与え、また、溶接金属の耐食性を損なう場合がある元素であるので、ワイヤに含まれないことが最も好ましい。従って、Ｐ及びＳの含有量の下限値は０％である。しかしながら、Ｐ及びＳをワイヤの材料から完全に除去するためには多くの費用が必要とされるので、溶接金属の諸特性を損なわない範囲内でＰ及びＳが含有されてもよい。本実施形態に係るワイヤでは、０．０２０％以下のＰ、及び０．０２０％以下のＳが許容される。Ｐ又はＳの上限値を０．０１５％、０．０１０％、又は０．００５％としてもよい。Ｐ又はＳの下限値を０．００１％、０．００２％、又は０．００５％としてもよい。前記のＣおよびＳｉと同様に、鋼製外皮１１のＰ含有量およびＳ含有量並びにフラックス１２のＰ含有量およびＳ含有量を制御することにより、前記のＰ含有量およびＳ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
［Ｃｕ：０〜０．７０％］
Ｃｕは、本実施形態に係るフラックス入りワイヤの製造方法において必須成分ではないが、Ｓｎと同様に耐候性及び耐塗装剥離性を担う元素であり、より高い耐候性及び耐塗装剥離性を得るために、Ｓｎに加えてＣｕを０〜０．７０％の範囲でワイヤに含有させてもよい。より高い耐候性及び耐塗装剥離性を発揮させるためには、Ｃｕ含有量を０．０５％以上とすることが好ましい。しかし、Ｃｕ含有量が０．７０％を超えると、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｃｕ含有量は、０．７０％以下とする。さらに好ましくは、Ｃｕ含有量の下限値は０．１０％、０．２０％、又は０．３０％である。さらに好ましくは、Ｃｕ含有量の上限値は０．６０％、０．５０％、又は０．４０％である。なお、Ｃｕは、鋼製外皮１１自体の成分、鋼製外皮１１のめっき成分、又はフラックス１２中の金属Ｃｕ等として存在し得る。つまり、鋼製外皮１１のＣｕ含有量、めっきのＣｕ含有量およびフラックス１２のＣｕ含有量を制御することにより、前記のＣｕ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
Ｃｕが溶接金属の耐候性及び耐塗装剥離性を向上させる理由は、Ｃｕを含有した溶接金属そのものの溶解反応（腐食反応）の反応速度を低減すること、及び、Ｃｕを含有する溶接金属では、表面（余盛部など）に生成する腐食生成物（錆）が、特徴的な微細かつ緻密な構造を呈することにより、水、酸素、塩化物イオン等の透過を抑制する防食性の高い錆層を形成することである。
［Ｓｎ：０．０５〜０．４０％］
Ｓｎは、溶接金属の耐候性及び耐塗装剥離性を確保するために重要な元素である。Ｓｎ含有量が０．０５％未満であると、溶接金属の耐候性及び耐塗装剥離性の確保ができない。一方、Ｓｎ含有量が０．４０％を超えると、溶接金属の粒界へのＳｎの偏析により、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｓｎ含有量は、０．０５〜０．４０％とする。好ましくは、Ｓｎ含有量の下限値を０．１０％、０．１５％、又は０．１８％としてもよい。好ましくは、Ｓｎ含有量の上限値を０．３０％、０．２５％、または０．２０％としてもよい。なお、Ｓｎは、鋼製外皮１１の成分として含有されてもよいし、フラックス１２中の金属Ｓｎ又はＳｎ化合物として含有されてもよい。主に、鋼製外皮１１のＳｎ含有量およびフラックス１２のＳｎ含有量を制御することにより、前記のＳｎ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
Ｓｎが溶接金属の耐候性及び耐塗装剥離性を向上させる理由は、溶接金属中の金属Ｓｎがスズイオン（II）（Ｓｎ２＋）として溶出し、環境中に暴露されている部位、すなわち、酸性塩化物溶液中でインヒビター作用を示し、ｐＨが低下したアノードでの腐食を抑制するからである。また、溶接金属中の金属Ｓｎは鉄（III）イオン（Ｆｅ３＋）を還元させる作用（２Ｆｅ３＋＋Ｓｎ２＋→２Ｆｅ２＋＋Ｓｎ４＋）も持つため、Ｆｅ３＋の腐食促進作用を抑制し、飛来塩分の多い環境での耐候性を向上させる。
［Ｍｇ：０．０５〜０．７０％］
Ｍｇは、溶接金属中の酸素量を低減し、溶接金属の靭性を確保するために必要な元素である。Ｍｇ含有量が０．０５％未満であると、溶接金属の靭性が低下する。一方、Ｍｇ含有量が０．７０％を超えると、溶接中に発生するスパッタが多くなり、また、立向上進及び上向姿勢の溶接でメタル垂れが生じやすくなる。Ｍｇ含有量が０．７０％を超えると、水平すみ肉溶接では、ビード外観及び形状が不良となる。したがって、Ｍｇ含有量は、０．０５〜０．７０％とする。Ｍｇ含有量の下限値を０．１０％、０．２０％、又は０．２５％としてもよい。Ｍｇ含有量の上限値を０．６０％、０．５０％、又は０．４０％としてもよい。一般的な鋼製外皮１１のＭｇ含有量は殆ど０％である。このため、Ｍｇは、フラックス１２中の金属Ｍｇ、Ａｌ−Ｍｇ等の合金粉末としてワイヤに存在することが多い。つまり、主にフラックス１２のＭｇ含有量を制御することにより、前記のＭｇ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
［Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値：４．６０〜７．００％］
スラグ成分であるＴｉ酸化物は、溶融スラグの主成分となり、溶融スラグに適度な粘性と融点を与え、ビード全体にスラグを被包させ、特に立向上進及び上向姿勢等の溶接における耐メタル垂れ性を向上させる。また、Ｔｉ酸化物には、アークを安定に持続させ、スパッタ発生量を低減させる効果がある。Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値が４．６０％未満では、立向上進及び上向姿勢等の溶接においてメタルが垂れやすくなり、平滑なビードが得られない。一方、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値が７．００％を超えると、スラグ量が多くなり、水平すみ肉溶接においてビード下部が膨らみ、ビード形状が不良になる。また、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値が７．００％を超えると、スラグ巻き込みが発生しやすい。したがって、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値は、４．６０〜７．００％とする。好ましくは、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の下限値は４．８０％、５．００％、又は５．５０％である。好ましくは、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の上限値は６．６０％、６．２０％、又は６．００％である。なお、Ｔｉ酸化物は、主に、フラックス１２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１２のＴｉ酸化物の含有量を制御することにより、前記のＴｉ酸化物の含有量（ＴｉＯ２換算値で４．６０〜７．００％）のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
ここで、換算値の計算の仕方について、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値を例にとって説明する。Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値とは、ワイヤ中に含まれているすべてのＴｉ酸化物（例えば、ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３、Ｔｉ３Ｏ５、チタン酸ソーダ、チタン酸カリ等）がＴｉＯ２であるとみなした場合の、ＴｉＯ２のワイヤ全質量に対する質量％であると定義される。従って、ＴｉＯ２換算値は、Ｔｉ酸化物の質量からＯを除外して得られる、Ｔｉのみの質量の総和を測定し、この総Ｔｉ量を以下の式Ａに代入することにより得られる。
（ＴｉＯ２換算値）＝（Ｔｉ酸化物を形成するＴｉのワイヤ全質量に対する質量％）×（ＴｉＯ２の式量）／（Ｔｉの原子量）：式Ａ
Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値、Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値も、同様の計算により得られる。
［Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値：０．２０〜０．９０％］
スラグ成分であるＳｉ酸化物は、溶融スラグの粘性を高め、ビード上のスラグの被包性を調整する。Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値が０．２０％未満では、溶融スラグの粘性が不足し、水平すみ肉溶接でスラグの被包が不十分となり、ビード外観が不良になる。一方、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値が０．９０％を超えると、溶融スラグの融点が低下し、立向上進及び上向姿勢の溶接でメタル垂れが発生しやすくなる。また、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値が０．９０％を超えると、溶接金属の酸素量が増えて靭性が低下する。したがって、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値は、０．２０〜０．９０％とする。好ましくは、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値の下限値は０．３０％、又は０．４０％である。好ましくは、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値の上限値は、０．８０％、０．７０％、又は０．６０％である。なお、Ｓｉ酸化物は、主に、フラックス１２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１２のＳｉ酸化物の含有量を制御することにより、前記のＳｉ酸化物の含有量（ＳｉＯ２換算値で０．２０〜０．９０％）のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
［Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値：０．１０〜０．７０％］
スラグ成分であるＺｒ酸化物は、溶融スラグの融点を高め、立向上進及び上向姿勢の溶接において耐メタル垂れ性を向上させる効果があり、水平すみ肉溶接においては、スラグの被包性を調整し、ビードを平滑にする効果がある。Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値が０．１０％未満では、それらの効果が得られず、立向上進及び上向姿勢の溶接において、メタル垂れが生じ、水平すみ肉溶接においては、スラグの被包性が悪く、ビード形状が不良となる。一方、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値が０．７０％を超えると、溶融スラグの融点が高くなりすぎ、立向上進及び上向姿勢の溶接でメタルが垂れやすくなる。また、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値が０．７０％を超えると、水平すみ肉溶接ではビードが凸形状になる。さらに、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値が０．７０％を超えると、溶接姿勢に関わらず、スラグが緻密で固くなり、スラグ剥離性が不良になる。したがって、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値は、０．１０〜０．７０％とする。好ましくは、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値の下限値は０．２０％、０．３０％、又は０．４０％である。好ましくは、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値の上限値は０．６０％、０．５０％、又は０．４０％である。なお、Ｚｒ酸化物は、主に、フラックス１２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、上述の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１２のＺｒ酸化物の含有量を制御することにより、前記のＺｒ酸化物の含有量（ＺｒＯ２換算値で０．１０〜０．７０％）のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
［Ｎａ化合物及びＫ化合物：Ｎａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計で０．０５〜０．４０％］
Ｎａ化合物及びＫ化合物には、溶接中のアークを安定にする作用があるとともに、溶接時の溶融スラグの粘性を調整してビード形状・外観を整える作用がある。Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計が０．０５％未満では、溶接時にアークが不安定となり、スパッタが多く発生する。また、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計が０．０５％未満では、水平すみ肉溶接でビード形状及びビードの外観が悪くなる。一方、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計が０．４０％を超えると、溶融スラグの粘性が低下しすぎ、立向上進や上向姿勢の溶接においてメタルが垂れやすくなる。また、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計が０．４０％を超えると、水平すみ肉溶接において、ビード上部にアンダカットが発生しやすくなる。したがって、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計は、０．０５〜０．４０％とする。好ましくは、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計の下限値は０．１０％、０．１５％、又は０．２０％である。好ましくは、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計の上限値は０．３５％、０．３０％、又は０．２５％である。なお、Ｎａ化合物及びＫ化合物は、フラックス１２中の長石、珪酸ソーダ、珪酸カリ等の酸化物、弗化ソーダ、珪弗化カリ、氷晶石等の弗化物として存在し得る。通常の鋼製外皮１１のＮａ化合物及びＫ化合物の含有量はほぼ０％である。このため、主にフラックス１２のＮａ化合物及びＫ化合物の含有量を制御することにより、前記のＮａ化合物及びＫ化合物の含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
Ｎａ化合物のＮａ２Ｏ換算値とは、ワイヤ中に含まれているすべてのＮａ化合物がＮａ２Ｏであるとみなした場合の、Ｎａ２Ｏのワイヤ全質量に対する質量％である。Ｋ化合物のＫ２Ｏ換算値とは、ワイヤ中に含まれているすべてのＫ化合物がＫ２Ｏであるとみなした場合の、Ｋ２Ｏのワイヤ全質量に対する質量％である。Ｎａ化合物のＮａ２Ｏ換算値及びＫ化合物のＫ２Ｏ換算値は、上述されたＴｉ酸化物のＴｉＯ２換算値と同様の手段により算出される。
［弗素化合物のＦ換算値：０．０２〜０．２５％］
スラグ成分である弗素化合物は、アークの集中性を良くし、安定した溶融プールの形成に効果がある。また、弗素化合物には、溶融スラグの粘性を調整してビード形状を平滑にする作用がある。弗素化合物のＦ換算値が０．０２％未満では、水平すみ肉溶接でビード形状が安定しない。一方、弗素化合物のＦ換算値が０．２５％を超えると、溶融スラグの粘性が低下しすぎて、立向上進及び上向姿勢の溶接においてメタルが垂れやすくなる。また、弗素化合物のＦ換算値が０．２５％を超えると、スパッタ発生量が多くなる。したがって、弗素化合物のＦ換算値は、０．０２〜０．２５％とする。弗素化合物のＦ換算値の下限値を０．０５％、０．１０％、又は０．１５％としてもよい。弗素化合物のＦ換算値の上限値を０．２２％、０．２０％、又は０．１８％としてもよい。なお、弗化物は、フラックス１２中の弗化ソーダ、珪弗化カリ、弗化マグネシウム、氷晶石等として存在し得る。なお、弗素化合物のＦ換算値とは、ワイヤ中のすべての弗素化合物に含まれるＦの、ワイヤ全質量に対する質量％での含有量の総量である。通常の鋼製外皮１１の弗素化合物の含有量はほぼ０％である。このため、主にフラックス１２の弗素化合物の含有量を制御することにより、前記の弗素化合物の含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法において、鋼製外皮１１及びフラックス１２は以上の元素及び化合物を必須要件とする（Ｃｕ含有は必須ではない）が、さらに以下に記載する元素及び化合物を必要に応じて含有できる。但し、以下に挙げられる任意成分が含まれない場合でも、本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法はその課題を達成することができるので、これらの任意成分の含有量の下限値は０％である。
［Ｎｉ：０〜３．００％］
［Ｔｉ：０〜０．５０％］
［Ｂ：０〜０．０１０％］
Ｎｉ、Ｔｉ及びＢは、溶接金属の低温靭性を向上させる効果があるので、ワイヤ中に含有されてもよい。Ｎｉ含有量が３．００％を超えると、溶接金属に高温割れが生じやすくなる。Ｔｉ含有量が０．５０％を超えると、溶接金属の靭性が低下するとともに、スパッタ発生量の増加、ビード表面へのスラグの焼き付きが生じやすくなる。また、Ｂ含有量が０．０１０％を超えると、溶接金属に高温割れが発生しやすくなる。したがって、Ｎｉ含有量を３．００％以下とし、Ｔｉ含有量を０．５０％以下とし、Ｂ含有量を０．０１０％以下とする。Ｎｉ含有量の好ましい上限は、２．６０％、２．２０％、又は２．００％である。Ｔｉ含有量の好ましい上限は、０．４０％、０．３０％、又は０．２０％である。Ｂ含有量の好ましい上限は、０．００８％、０．００５％、又は０．００３％である。なお、Ｎｉは、鋼製外皮１１の成分、フラックス１２中の金属Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ等の合金粉末の成分として存在し得る。Ｔｉは、鋼製外皮１１の成分、フラックス１２中の金属Ｔｉ、Ｆｅ−Ｔｉ等の合金粉末の成分として存在し得る。Ｂは、鋼製外皮１１の成分、フラックス１２中の金属Ｂ、Ｆｅ−Ｂ、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｂ等の合金粉末の成分として存在し得る。つまり、主に、鋼製外皮１１のＮｉ含有量、Ｔｉ含有量およびＢ含有量、並びにフラックス１２のＮｉ含有量、Ｔｉ含有量およびＢ含有量を制御することにより、前記のＮｉ含有量、Ｔｉ含有量およびＢ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。また、フラックス入りワイヤ１０のＮｉ含有量、Ｔｉ含有量およびＢ含有量を前記範囲内とするため、前記の化学組成（Ｎｉ：０〜３．００％、Ｔｉ：０〜０．５０％、Ｂ：０〜０．０１０％）の鋼製外皮１１および前記の化学組成（Ｎｉ：０〜３．００％、Ｔｉ：０〜０．５０％、Ｂ：０〜０．０１０％）のフラックス１２を使用してもよい。
溶接金属の低温靭性を向上させるためには、０．１０％以上のＮｉ、０．０３％以上のＴｉ、及び０．００２％以上のＢからなる群から選択される１種又は２種以上をワイヤに含有させることが好ましい。特に、−４０℃でのシャルピー吸収エネルギーを向上させるためには、少なくとも下記のいずれかひとつを満たす必要がある。
Ｎｉ：０．１０〜３．００％
Ｔｉ：０．０３〜０．５０％
Ｂ：０〜０．０１０％
［Ｍｏ：０〜０．４０％］
Ｍｏは溶接金属の強度を向上させる効果を有するので、ワイヤ中に含まれてもよい。しかし、Ｍｏ含有量が０．４０％を超えると、特に飛来塩分量が多い環境下において塗膜傷が生じた場合、Ｓｎのイオン化と競合することで塗膜傷部直下の腐食深さが抑制できなくなる。したがって、Ｍｏ含有量は０．４０％以下とする。また、溶接金属の強度を向上させる効果を得るためには、Ｍｏ含有量を０．０１％以上とすることが好ましい。好ましいＭｏ含有量の上限値は、０．３０％、０．１０％、又は０．０４％である。なお、Ｍｏは、鋼製外皮１１の成分、金属Ｍｏ、Ｆｅ−Ｍｏ等の合金粉末としてワイヤに存在し得る。つまり、主に、鋼製外皮１１のＭｏ含有量およびフラックス１２のＭｏ含有量を制御することにより、前記のＭｏ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。また、フラックス入りワイヤ１０のＭｏ含有量を前記範囲内とするため、前記のＭｏ含有量（つまり、０〜０．４０％）の鋼製外皮１１および前記のＭｏ含有量（つまり、０〜０．４０％）のフラックス１２を使用してもよい。
［Ｗ：０〜０．２００％］
Ｗは、溶接金属の強度向上に寄与することからワイヤ中に含まれても良い。しかし、Ｗ含有量が０．２００％を超えると、特に飛来塩分量が多い環境下において塗膜傷が生じた場合、Ｓｎのイオン化と競合することで塗膜傷部直下の腐食深さが抑制できなくなる。また、Ｗ含有量は０．０１０％以下とすることが一層好ましい。好ましいＷ含有量の上限値は、０．１５０％、０．１００％、又は０．０１０％である。なお、Ｗは、鋼製外皮１１の成分として、または、金属Ｗ等の合金粉末としてワイヤに存在し得る。つまり、主に、鋼製外皮１１のＷ含有量およびフラックス１２のＷ含有量を制御することにより、前記のＷ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。また、フラックス入りワイヤ１０のＷ含有量を前記範囲内とするため、前記のＷ含有量（つまり、０〜０．２００％）の鋼製外皮１１および前記のＷ含有量（つまり、０〜０．２００％）のフラックス１２を使用してもよい。
［Ｃｒ：０〜０．５００％］
Ｃｒは、溶接金属の強度向上に寄与することからワイヤ中に含まれても良い。しかし、Ｃｒ含有量が０．５００％を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなり、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｃｒ含有量は０．５００％以下とする。溶接金属の強度を向上させる効果を得るためには、Ｃｒ含有量を０．０１０％以上とすることが好ましい。好ましいＣｒ含有量の上限値は、０．４００％、又は０．３００％である。なお、Ｃｒは、鋼製外皮１１の成分として、または、金属Ｃｒ、Ｆｅ−Ｃｒ等の合金粉末の合金粉末としてワイヤに存在し得る。つまり、主に、鋼製外皮１１のＣｒ含有量およびフラックス１２のＣｒ含有量を制御することにより、前記のＣｒ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。また、フラックス入りワイヤ１０のＣｒ有量を前記範囲内とするため、前記のＣｒ含有量（つまり、０〜０．５００％）の鋼製外皮１１および前記のＣｒ含有量（つまり、０〜０．５００％）のフラックス１２を使用してもよい。
［Ｎｂ：０〜０．３００％］
Ｎｂは、析出強化により溶接金属の強度向上に寄与することからワイヤ中に含まれても良い。しかし、Ｎｂ含有量が０．３００％を超えると、Ｎｂが粗大な析出物を形成して溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｎｂ含有量の上限値は０．３００％とする。Ｎｂ含有量の上限値を０．２５０％、又は０．２００％としてもよい。上述の効果を得るために、Ｎｂ含有量の下限値を０．０５０％、又は０．１００％としてもよい。なお、Ｎｂは、鋼製外皮１１の成分として、または、金属Ｎｂ、Ｆｅ−Ｎｂ等の合金粉末の合金粉末としてワイヤに存在し得る。つまり、主に、鋼製外皮１１のＮｂ含有量およびフラックス１２のＮｂ含有量を制御することにより、前記のＮｂ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。また、フラックス入りワイヤ１０のＮｂ含有量を前記範囲内とするため、前記のＮｂ含有量（つまり、０〜０．３００％）の鋼製外皮１１および前記のＮｂ含有量（つまり、０〜０．３００％）のフラックス１２を使用してもよい。
［Ｖ：０〜０．３００％］
Ｖは、溶接金属の強度向上に寄与することからワイヤ中に含まれても良い。しかし、Ｖ含有量が０．３００％を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなり、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｖ含有量は０．３００％以下とする。溶接金属の強度を向上させる効果を得るためには、Ｖ含有量を０．０１０％以上とすることが好ましい。好ましいＶ含有量の上限値は、０．２００％、又は０．１００％である。なお、Ｖは、鋼製外皮１１の成分として、または、金属Ｖ、Ｆｅ−Ｖ等の合金粉末の合金粉末としてワイヤに存在し得る。つまり、主に、鋼製外皮１１のＶ含有量およびフラックス１２のＶ含有量を制御することにより、前記のＶ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。また、フラックス入りワイヤ１０のＶ含有量を前記範囲内とするため、前記のＶ含有量（つまり、０〜０．３００％）の鋼製外皮１１および前記のＶ含有量（つまり、０〜０．３００％）のフラックス１２を使用してもよい。
［Ｎ：０〜０．００８％］
Ｎは、溶接金属の靱性等を損なう元素であるので、ワイヤに含まれないことが最も好ましい。従って、Ｎの含有量の下限値は０％である。しかしながら、Ｎをワイヤの材料から完全に除去するためには多くの費用が必要とされるので、溶接金属の諸特性を損なわない範囲内でＮが含有されてもよい。本実施形態に係るワイヤでは、０．００８％以下のＮが許容される。Ｎ含有量の上限値を０．００７％、０．００６％、又は０．００５％としてもよい。フラックス入りワイヤ１０のＮ含有量を前記範囲内とするため、前記のＮ含有量（つまり、０〜０．００８％）の鋼製外皮１１および前記のＮ含有量（つまり、０〜０．００８％）のフラックス１２を使用してもよい。
［Ｃａ：０〜０．００５０％］
［ＲＥＭ：０〜０．００５０％］
Ｃａ及びＲＥＭは、硫化物及び酸化物の形態を変化させることで溶接金属の延性及び靭性を向上させる働きを有する。この効果を得るために、Ｃａ含有量を０．０００２％以上としてもよく、ＲＥＭ含有量を０．０００２％以上としてもよい。一方、Ｃａ及びＲＥＭは、スパッタ量を増大させ、溶接性を損なう元素でもある。従って、Ｃａ含有量の上限値は０．００５０％であり、ＲＥＭ含有量の上限値は０．００５０％である。Ｃａ含有量の上限値を０．００４０％、又は０．００３０％としてもよい。ＲＥＭ含有量の上限値を０．００４０％、又は０．００３０％としてもよい。なお、ＣａおよびＲＥＭは、鋼製外皮１１の成分として、または、Ｃａ化合物またはＲＥＭ化合物としてワイヤに存在し得る。つまり、主に、鋼製外皮１１のＣａ含有量およびＲＥＭ含有量並びにフラックス１２のＣａ含有量およびＲＥＭ含有量を制御することにより、前記のＣａ含有量およびＲＥＭ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。また、フラックス入りワイヤ１０のＣａ含有量およびＲＥＭ含有量を前記範囲内とするため、前記のＣａ含有量（つまり、０〜０．００５０％）およびＲＥＭ含有量（つまり、０〜０．００５０％）の鋼製外皮１１および前記のＣａ含有量（つまり、０〜０．００５０％）およびＲＥＭ含有量（つまり、０〜０．００５０％）のフラックス１２を使用してもよい。
なお、「ＲＥＭ」との用語は、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添加される。
［Ｓｂ：０〜０．００５％］
Ｓｂは、Ｓｎと同様に耐候性及び耐塗装剥離性を溶接金属に付与する元素である。従って、Ｓｂ含有量を０．００１％、又は０．００２％としてもよい。しかしながら、Ｓｂ含有量が０．００５％を超えると、溶接金属の粒界へのＳｂの偏析により、溶接金属の靭性が低下する。従って、Ｓｂ含有量は０．００５％以下とされる。Ｓｂ含有量の上限値を０．００４％、又は０．００３％としてもよい。なお、Ｓｂは、鋼製外皮１１の成分として、または、金属ＳｂまたはＳｂ化合物等の合金粉末の合金粉末としてワイヤに存在し得る。つまり、主に、鋼製外皮１１のＳｂ含有量およびフラックス１２のＳｂ含有量を制御することにより、前記のＳｂ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。また、フラックス入りワイヤ１０のＳｂ有量を前記範囲内とするため、前記のＳｂ含有量（つまり、０〜０．００５％）の鋼製外皮１１および前記のＳｂ含有量（つまり、０〜０．００５％）のフラックス１２を使用してもよい。
［Ｆｅ酸化物：ＦｅＯ換算値で０〜２．５０％］
スラグ成分であるＦｅ酸化物は必須成分ではないので、Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値の下限値は０％である。一方Ｆｅ酸化物は、溶接作業性を損ない、全姿勢溶接を妨げるものである。従って、Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値の上限値を２．５０％とする。Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値の下限値を０．１０％、又は０．５０％としてもよい。Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値の上限値を２．００％、又は１．５０％としてもよい。Ｆｅ酸化物は主にフラックス１２に存在する場合が多く、主に、フラックス１２のＦｅ酸化物の含有量を制御することにより、前記のＦｅ酸化物の含有量（ＦｅＯ換算値で０〜２．５０％）のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
［Ａｌ及びＡｌ酸化物：Ａｌ換算値の合計で０〜０．６０％］
Ａｌ及びＡｌ酸化物は、溶融スラグの融点を高め、立向上進及び上向姿勢の溶接におけるメタル垂れを生じにくくする作用があるので、ワイヤに含有されてもよい。Ａｌ及びＡｌ酸化物のＡｌ換算値の合計が０．６０％を超えると、水平すみ肉溶接においてビード下部が膨らんで外観が不良になる。また、Ａｌ及びＡｌ酸化物のＡｌ換算値の合計が０．６０％を超えると、スラグ巻き込みが発生しやすい。したがって、Ａｌ及びＡｌ酸化物のＡｌ換算値の合計は、０．６０％以下とする。Ａｌ及びＡｌ酸化物のＡｌ換算値の合計を０．５０％、又は０．４０％としてもよい。立向上進及び上向姿勢の溶接におけるメタル垂れを生じにくくする効果を得るためにはＡｌ酸化物のＡｌ換算値の合計を０．０１％以上、０．０５％、又は０．１０％とすることが好ましい。なお、Ａｌ酸化物は、フラックス１２中のアルミナ、又は長石等として存在し得る。また、金属Ａｌ又は合金Ａｌは、鋼製外皮１１の成分、又はフラックス１２中の金属Ａｌ粉、Ｆｅ−Ａｌ合金粉、Ａｌ−Ｍｇ合金粉などとして存在し得る。つまり、主に、鋼製外皮１１のＡｌ含有量、並びにフラックス１２のＡｌ含有量およびＡｌ酸化物の含有量を制御することにより、前記のＡｌ含有量およびＡｌ酸化物の含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。また、フラックス入りワイヤ１０のＡｌ含有量及びＡｌ酸化物の含有量を上記範囲内とするため、前記の化学組成（Ａｌ及びＡｌ酸化物：Ａｌ換算値の合計で０〜０．６０％）の鋼製外皮１１および前記の化学組成（Ａｌ及びＡｌ酸化物：Ａｌ換算値の合計で０〜０．６０％）のフラックス１２を使用してもよい。
Ａｌ換算値とは、金属又は合金として存在するＡｌのワイヤ全質量に対する質量％と、Ａｌ酸化物中のＡｌのワイヤ全質量に対する質量％との合計値である。ここで、Ａｌ酸化物（ＡｌＯＸ）のＡｌ換算値は下記式Ｂによって求められる。
（Ａｌ酸化物（ＡｌＯＸ）のＡｌ換算値）＝（フラックス入りワイヤ全質量に対するＡｌ酸化物（ＡｌＯＸ）の質量％での含有量）×（Ａｌの原子量）／（Ａｌ酸化物（ＡｌＯＸ）の式量）：式Ｂ
フラックス入りワイヤ１０のＡｌ換算値とは、各Ａｌ酸化物（ＡｌＯｘ，ＡｌＯｙ，・・・）のＡｌ換算値の総和である。
金属又は合金として存在するＡｌと、Ａｌ酸化物とは同様の効果を奏するので、本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法では、金属又は合金として存在するＡｌの含有量、及びＡｌ酸化物の含有量の両方をＡｌ換算値として管理することとされた。
［Ｂｉ及びＢｉ酸化物：Ｂｉ換算値の合計で０〜０．０３５％］
Ｂｉ及びＢｉ酸化物は、溶接ビードからのスラグの剥離性を向上させる効果があるので、ワイヤに含まれても良い。しかし、Ｂｉ及びＢｉ酸化物のＢｉ換算値の合計が０．０３５％を超えると溶接金属に高温割れを生じさせる。したがって、Ｂｉ及びＢｉ酸化物のＢｉ換算値の合計は、０．０３５％以下とする。Ｂｉ及びＢｉ酸化物のＢｉ換算値の合計の好ましい上限は０．０３０％、又は０．０２５％である。また、スラグの剥離性を向上させる効果を得るためには、Ｂｉ及びＢｉ酸化物のＢｉ換算値の合計を０．００５％以上、又は０．０１０％以上とすることが好ましい。なお、Ｂｉ及びＢｉ酸化物は、金属Ｂｉ、Ｂｉ酸化物等の粉末として存在し得る。Ｂｉを含有した鋼板１３は非常に高価である。このため、主に、フラックス１２のＢｉ含有量およびＢｉ酸化物の含有量を制御することにより、前記のＢｉ含有量およびＢｉ酸化物の含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。また、フラックス入りワイヤ１０のＢｉ含有量及びＢｉ酸化物の含有量を上記範囲内とするため、前記の化学組成（Ｂｉ及びＢｉ酸化物：Ｂｉ換算値の合計で０〜０．０３５％）の鋼製外皮１１および前記の化学組成（Ｂｉ及びＢｉ酸化物：Ｂｉ換算値の合計で０〜０．０３５％）のフラックス１２を使用してもよい。
Ｂｉ換算値とは、金属又は合金として存在するＢｉのワイヤ全質量に対する質量％と、Ｂｉ酸化物（例えばＢｉ２Ｏ３）中のＢｉのワイヤ全質量に対する質量％との合計値である。金属又は合金として存在するＢｉと、Ｂｉ酸化物とは同様の効果を奏するので、本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法では、金属又は合金として存在するＢｉの含有量、及びＢｉ酸化物の含有量の両方をＢｉ換算値として管理することとされた。
［Ｓｎ＋Ｓｂ＞Ｍｏ＋Ｗ］
本実施形態に係るワイヤの製造方法において、Ｓｎ及びＳｂの合計含有量は、Ｍｏ及びＷの合計含有量を超える必要がある。何故なら特に飛来塩分量が多い環境下においては、塗膜劣化によって塗膜傷が生じた場合、塗膜傷部直下の腐食深さの抑制が困難であり、耐塗装剥離性が低下するからである。なお、上述の要件は、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｍｏ、及びＷの含有量を以下の式Ｃに代入して得られる指数Ｘが０超である、と換言することができる。この指数Ｘが０．０５以上、０．０８以上、又は０．１０以上となるように、ワイヤの成分が制御されることが好ましい。
指数Ｘ＝（Ｓｎ＋Ｓｂ）−（Ｍｏ＋Ｗ）：式Ｃ
ただし、式Ｃにおける元素記号は、各元素記号に係る元素の含有量を、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で示すものである。
本実施形態に係るワイヤの製造方法において、ワイヤの成分の残部は、Ｆｅ及び不純物である。Ｆｅは、鋼製外皮１１の成分およびフラックス１２中の成分（Ｆｅ粉、Ｆｅ合金粉（例えば、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉、Ｆｅ−Ｓｉ合金粉など）として存在する。Ｆｅ粉は、Ｆｅ以外の成分の調整のために用いられるものであり、必要がなければその含有量をワイヤ全質量に対して０％としてもよい。Ｆｅ粉含有量が過剰である場合、Ｆｅ粉の表面の酸化鉄によって溶接金属の靱性が劣化するおそれがある。従って、Ｆｅ粉の含有量の上限値を、ワイヤ全質量に対して１０．０％以下としても良い。不純物とは、ワイヤ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、本実施形態に係るワイヤの製造方法に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。例えば、本実施形態に係るワイヤには酸化物を構成するＯ以外にも不純物としてＯが含有されうるが、このようなＯは、含有量が０〜０．０８０％であれば許容される。また、上述されたＴｉ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｎａ化合物、Ｋ化合物、フッ素化合物、及びＢｉ酸化物を構成するＯを含む、全てのＯの含有量は０．５〜６．０％となることが通常である。
本実施形態に係るワイヤの製造方法において、充填率（ワイヤ全質量に対するフラックス１２の全質量の割合）は特に制限されないが、生産性の観点から、ワイヤ全質量に対して８〜２０％とするのが好ましい。また、ワイヤの径は特に限定されないが、溶接時の利便性を考慮して、１．０〜２．０ｍｍとすることが好ましい。
次に、本発明の別の態様に係るフラックス入りワイヤ１０、及び本発明の別の態様に係る溶接継手の製造方法について説明する。
本発明の別の態様に係るフラックス入りワイヤ１０は、上述された本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法によって得られるフラックス入りワイヤ１０である。本発明の別の態様に係る溶接継手の製造方法は、上述された本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法によって製造されるフラックス入りワイヤ１０を用いて溶接する工程を含む溶接継手の製造方法である。本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０は、Ｓｎ含有量が０．０５〜０．４０％とされ、且つＳｎ含有量、Ｓｂ含有量、Ｗ含有量、及びＭｏ含有量が上述の式Ｃを満たすので、本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０及び溶接継手の製造方法は、飛来塩分量が多いなど腐食性物質が存在する環境下における耐候性及び耐塗装剥離性に優れる溶接金属が得られる。また、本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０は、合金成分が上述の所定範囲内にあるので、本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０及び溶接継手の製造方法は、機械的特性に優れた溶接金属を有する溶接継手が得られる。さらに、本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０は、スラグ成分が上述の範囲内である材料から製造されたものであるので、本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０及び溶接継手の製造方法は、全姿勢溶接において良好な溶接作業性を確保することができる。
本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０及び溶接継手の製造方法の用途は特に限定されないが、溶接金属の耐食性が要求される構造用鋼材、特に、港湾施設、橋梁、建築・土木構造物やタンク、船舶・海洋構造物、鉄道、コンテナなどの鋼構造物の製造に適用されることが特に好適である。また、本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０及び溶接継手の製造方法が適用される鋼材の材質は特に限定されず、炭素鋼、低合金鋼等の普通鋼材でよい。耐候性鋼、又はＮｉ、及びＳｎ等を含有する低合金鋼は、耐候性及び塗装耐食性の観点から一層有利である。本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０が供される溶接の形態、及び本実施形態に係る溶接継手の製造方法に含まれる溶接の形態は特に限定されないが、ガスシールドアーク溶接とされることが好ましい。
なお、本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法によって得られたフラックス入りワイヤ１０の成分の分析は困難が伴う。何故なら、フラックス１２の非金属物質の成分を分析によって特定することは困難であるからである。非金属物質として含まれるＳｉ等の元素が、被覆材中に金属又は合金の形態、酸化物の形態、弗化物の形態、及び炭酸塩の形態のいずれとして存在するのかを判別することが容易ではない。例えば、金属又は合金として存在するＳｉ（金属Ｓｉ）、及び酸化物（ＳｉＯ２）として存在するＳｉとを分離することは、困難である。金属Ｓｉのみを選択的に溶解させて湿式分析する方法が確立されていないからである。また、フラックス１２に弗化物が含まれる場合、フラックス１２から遊離した弗素が分析機器を損傷する場合もある。さらに、フラックス入りワイヤ１０の製造方法は、フラックス１２が封入された鋼線を焼鈍する工程を含み、この焼鈍が、フラックス１２の非金属物質の組成を予期せぬものに変化させる場合がある。
以下、実施例により本発明の効果を更に詳細に説明する。
ＪＩＳ Ｇ ３１４１：２０１１「冷間圧延鋼板及び鋼帯」で規定されるＳＰＣＣを鋼製外皮として使用してフラックスを充填後、縮径して（外皮の軟化及び脱水素のため中間焼鈍を１回実施）、表１−１〜表１−３に示す成分を有し、充填率１３．５％、ワイヤ径１．２ｍｍの、鋼製外皮に貫通した隙間が無い継目のないタイプであるシームレスタイプのフラックス入りワイヤを各種試作した。ただし、Ａ２３はかしめによって製造した。なお、表１−１〜表１−３の数値は、フラックス入りワイヤの全質量（鋼製外皮とフラックスとの合計の質量)に対する質量％を示す。なお、表１−１〜表１−３に記載の値は設計値である。フラックス入りワイヤの製造の際には、フラックスの原料の化学組成の分析報告書、証明書またはカタログなどに基づいて、各化合物の含有量を制御した。
Figure 0006432714
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はじめに溶接作業性の調査を実施した。この調査では、表１−１〜表１−３に示す試作ワイヤを用いて、ＪＩＳ Ｇ ３１０６：２００８「溶接構造用圧延鋼材」に規定された板厚１２ｍｍのＳＭ４９０Ａ鋼でＴ字すみ肉試験体を作製し、表２に示す溶接条件で、半自動溶接にて、水平、立向上進及び上向の各姿勢ですみ肉溶接試験を実施し、各姿勢におけるすみ肉溶接部のビード形状、スパッタ発生量及びスラグ剥離性を調査した。
ビード形状の調査は、すみ肉溶接部の目視により実施した。ビード表面が平坦であるか、ふくらみが大きすぎないかを確認し、ビード形状の膨らみが大きすぎる場合を、ビード形状「不良」と判定した。また、立向上進及び上向姿勢溶接においては、溶接中に溶融金属が垂れてビードが形成されない場合も「不良」と判定した。
スパッタ発生量の評価では、溶接中に飛散するスパッタを捕集し、スパッタの質量を測定した。スパッタ発生量は、１分間の時間あたりのスパッタ質量が１．５ｇ以上の場合を「多い」とし、１．５ｇ未満の場合を「少ない」とした。
スラグ剥離性は、たがねによる打撃によらずスラグが剥離した場合を「非常に良好」とし、（たがねによる打撃なしではスラグが剥離せず）たがねによる打撃によりスラグが剥離した場合を「良好」とし、たがねによる打撃の後にもビード上にスラグが残留した場合を「不良」と判定した。
Figure 0006432714
次いで、溶着金属の機械的性質及び耐食性の評価は、ＪＩＳ Ｚ ３１１１：２００５「溶着金属の引張及び衝撃試験方法」に準じて溶着金属試験を実施し、Ｘ線透過試験を実施した後、引張試験、衝撃試験及び耐食性評価試験を実施した。使用した母材は、Ｃ：０．１１％、Ｓｉ：０．１８％、Ｍｎ：１．４４％、Ｐ：０．０１１％、Ｓ：０．００２％、Ｓｎ：０．１２％を含有した耐食鋼の鋼板である。溶着金属試験における溶接条件は、表２に示す条件とした。耐食性評価試験における溶接条件は、溶着金属試験における溶接条件と同一とした。Ｘ線透過試験において、スラグ巻き込み、ブローホール、溶け込み不良、クレータ割れが認められた場合、その欠陥の種類を「Ｘ線透過試験結果」の列に記載した。継手溶接長５００ｍｍにおいて上記欠陥が認められない場合、欠陥無しと記載した。
衝撃試験温度は０℃とした。ただし、Ｎｉ、Ｔｉ、及びＢの１種以上を添加したワイヤから得られた溶着金属についてのみ、０℃及び−４０℃での衝撃試験を実施した。
溶着金属の機械的性質の合格判定基準は、引張試験における引張強さが５１０〜６６０ＭＰａ、０℃の衝撃試験における吸収エネルギーが６０Ｊ以上を合格とした。低温靱性確保のため、Ｎｉ、Ｔｉ、及びＢの１種以上を添加したワイヤ（Ａ９、Ａ１１、Ａ１２、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ１０、Ｂ１３、及びＢ１４）から得られた溶着金属の機械的性質の合格判定基準については、溶着金属の引張強さが５１０〜６６０ＭＰａ、溶着金属の−４０℃の吸収エネルギーが６０Ｊ以上のものを合格とした。Ｍｏを添加したワイヤ（Ａ１４〜Ａ１７、Ｂ１１、及びＢ１３）から得られた溶着金属の機械的性質の合格判定基準については、引張強さが５９０〜７２０ＭＰａ、０℃の吸収エネルギーが６０Ｊ以上を合格とした。
耐食性の評価では、まず、図１に示すように、試験片作製用の試料（厚さ３ｍｍ×幅６０ｍｍ×長さ１５０ｍｍ）を溶着金属２が中心となるように母材１表面から深さ１ｍｍの採取位置３から採取し、その表面をショットブラスト処理した後、炉内温度８０℃で加熱乾燥させて腐食試験片素材とした。次に、腐食試験片素材の両面に、塗料Ａ（中国塗料(株)製バンノー＃２００）または塗料Ｂ（神東塗料(株)製ネオゴーセイプライマーＨＢ）のいずれかの塗料を鋼材表面に膜厚２００〜３５０μｍの厚さで塗装し腐食試験片を作製した。この試験片に、図２に示すように溶着金属２を跨ぐようにクロスカット４を施すことで塗膜傷を模擬した腐食試験片５を作製した。クロスカット４は、クロスカットを対角線とする長方形の寸法が長辺１００ｍｍ×短辺４０ｍｍとなるよう塗膜の上から下地の鋼表面まで達するスクラッチ疵をカッターナイフで施すことにより形成した。
その後、得られた腐食試験片５をＳＡＥ（Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ） Ｊ２３３４試験に従い、耐食性を評価した。
ここで、ＳＡＥ Ｊ２３３４試験について説明する。ＳＡＥ Ｊ２３３４試験とは、湿潤（５０℃、１００％ＲＨ、６時間）、塩分付着（０.５質量％ＮａＣｌ、０.１質量％ＣａＣｌ２、０.０７５質量％ＮａＨＣＯ３水溶液浸漬、０.２５時間）、乾燥（６０℃、５０％ＲＨ、１７.７５時間）の３過程を１サイクル（合計２４時間）とする乾湿繰り返しの条件で行う加速試験である。１サイクルの概略を図３に示す。
この腐食試験は、飛来塩分量が１ｍｄｄを超えるような厳しい腐食環境を模擬する試験である。
ＳＡＥ Ｊ２３３４試験の８０サイクル後に、各試験片の塗膜剥離・膨れ面積率を計測した。また、実構造物の長期にわたる塗装耐食性能を反映する試験として塗膜密着性の評価を行った。クロスカットを対角線とする長方形に相当する領域の全面に対し、長方形の長辺長さ１００ｍｍに切りだした幅２０ｍｍの透明付着テープをお互いに重ならないように２列貼付け、テープ付着後５分以内に６０°に近い角度にて４．０〜８．０秒で引き離した。テープによる引き剥がし操作にて剥離した塗膜面積を、ＳＡＥ Ｊ２３３４試験の８０サイクル直後に残存していた塗膜面積にて除すことでテープ剥離率を求めた。その後、表面の残存塗膜と生成した錆層を除去し、塗装被膜疵部の腐食深さを測定後、平均腐食深さを算出した。
耐候性・耐塗装剥離性の合格判定基準は、塗膜剥離・膨れ面積率が５０％未満、かつ、塗膜傷部平均腐食深さが０．５０ｍｍ未満の場合を合格とした。さらに、Ｃｕを添加したワイヤ（Ａ６〜Ａ９、Ａ１７、Ａ１８、Ｂ７〜Ｂ１１）については、塗膜剥離・膨れ面積率が２０％未満、かつ、塗膜傷部平均腐食深さが０．２５ｍｍ未満の場合を合格とした。また、塗膜密着性の評価は、テープ剥離率が０〜２０％未満を「非常に良好」とし、２０％以上４０％未満を「良好」とし、５０％以上を「不良」と判定した。これらの結果を表３−１及び表３−２にまとめて示す。
Figure 0006432714
Figure 0006432714
表中のワイヤ記号Ａ１〜Ａ２５は、本発明例、ワイヤ記号Ｂ１〜Ｂ１５は、比較例である。
本発明例であるワイヤ記号Ａ１〜Ａ２５は、本発明例で規定した各成分範囲内であるので、水平、立向上進及び上向の各姿勢のすみ肉溶接においてビード形状が良好で、スラグ剥離性及びスパッタ発生量が少なく、Ｘ線透過試験で欠陥が無く、溶着金属の引張強さ及び吸収エネルギーが良好で、塗装剥離・膨れ面積率は全て５０％未満、かつ塗装傷部腐食深さは、全て０．５ｍｍ未満であり、極めて満足な結果であった。
なお、Ｎｉ、Ｔｉ及びＢの１種又は２種以上を含んだワイヤ記号Ａ９、Ａ１１、及びＡ１２は、溶着金属の−４０℃の吸収エネルギーが６０Ｊ以上であった。さらに、Ｃｕを含んだワイヤ記号Ａ６、Ａ７、Ａ８、Ａ９、Ａ１７、及びＡ１８は、溶接部の耐食性評価試験における塗膜剥離・膨れ面積率が２０％未満かつ塗膜傷部の平均腐食深さが０．２５ｍｍ未満であった。ワイヤ記号Ａ８、Ａ１０及びＡ１１は、Ａｌ及びＡｌ酸化物をＡｌ換算値で適量含んでいるので、立向上進及び上向のビード形状が特に良好であった。ワイヤ記号Ａ８及びＡ１３は、Ｂｉを適量含んでいるので、優れたスラグ剥離性を示した。
これに対し、比較例中、ワイヤ記号Ｂ１は、ＴｉＯ２換算値が小さいので、立向上進及び上向のすみ肉溶接でメタル垂れが生じて平滑なビードが得られなかった。また、ワイヤ記号Ｂ１はＭｎ量が少ないので、溶着金属の引張強さが低く、吸収エネルギーが低値であった。さらに、ワイヤ記号Ｂ１はＢ量が多いのでクレータ割れが生じた。
ワイヤ記号Ｂ２は、ＴｉＯ２換算値が大きいので、水平すみ肉溶接でビード形状が不良となり、Ｘ線透過試験で、スラグ巻き込みが生じた。またワイヤ記号Ｂ２は、Ｃ量が少ないので、溶着金属の引張強さ及び吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤ記号Ｂ３は、ＳｉＯ２換算値が小さいので、水平すみ肉溶接でビード形状が不良であった。またワイヤ記号Ｂ３は、Ｍｎ量が多いので、溶着金属の引張強さが高く、吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤ記号Ｂ４は、ＳｉＯ２換算値が大きいので、立向上進及び上向のすみ肉溶接でメタル垂れが生じて平滑なビードが得られなかった。またワイヤ記号Ｂ４は、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。さらにワイヤ記号Ｂ４は、Ｓｎ量が少ないので、溶着金属の塗膜剥離・膨れ面積率が大きく、塗膜傷部の平均腐食深さも深かった。
ワイヤ記号Ｂ５は、ＺｒＯ２換算値が小さいので、評価した全ての姿勢のすみ肉溶接においてビード形状が不良であった。またワイヤ記号Ｂ５は、Ｓｉ量が少ないので溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤ記号Ｂ６は、ＺｒＯ２換算値が大きいので、評価した全ての姿勢のすみ肉溶接においてビード形状が不良であった。またワイヤ記号Ｂ６は、Ｍｇ量が少ないので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤ記号Ｂ７は、Ｓｉ量が多いので、溶着金属の引張強さが高く、吸収エネルギーが低値であった。またワイヤ記号Ｂ７は、Ｎａ２Ｏ換算値とＫ２Ｏ換算値の合計が小さいので、水平すみ肉溶接でビード形状が不良で、スパッタ発生量が多かった。
ワイヤ記号Ｂ８は、Ｍｇ量が多いので、評価した全ての姿勢のすみ肉溶接においてビード形状が不良で、スパッタ発生量が多かった。またワイヤ記号Ｂ８は、Ｓｎ量が多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤ記号Ｂ９は、Ｎａ２Ｏ換算値とＫ２Ｏ換算値の合計が大きいので、評価した全ての姿勢のすみ肉溶接においてビード形状が不良であった。またワイヤ記号Ｂ９は、Ｂｉ及びＢｉ酸化物のＢｉ換算値の合計が大きいので、クレータ割れが生じた。
ワイヤ記号Ｂ１０は、Ｆ換算値が大きいので、評価した全ての姿勢のすみ肉溶接においてビード形状が不良であった。またワイヤ記号Ｂ１０は、Ｃｕ量が多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤ記号Ｂ１１は、Ｆ換算値が小さいので、水平すみ肉溶接でビード形状が不良であった。またワイヤ記号Ｂ１１は、Ｍｏ量が多いので、溶着金属の引張強さが高く、吸収エネルギーが低値であった。さらにワイヤ番号Ｂ１１は、指数Ｘが不足した（即ちＳｎ＋Ｓｂ＞Ｍｏ＋Ｗを満たさなかった）ので、塗膜密着性が不良であった。
ワイヤ記号Ｂ１２は、Ｃ量が少ないので、溶着金属の引張強さ及び吸収エネルギーが低値であった。またワイヤ記号Ｂ１２は、Ａｌ及びＡｌ２Ｏ３のＡｌ換算値の合計が大きいので、水平すみ肉溶接でビード形状が不良となり、Ｘ線透過試験で、スラグ巻き込みが生じた。
ワイヤ記号Ｂ１３は、ＳｉＯ２換算値が小さいので、水平すみ肉溶接でビード形状が不良であった。またワイヤ記号Ｂ１３は、Ｎｉ量が多いので、クレータ割れが生じた。
ワイヤ記号Ｂ１４は、Ｓｎ量が少ないので、溶着金属の塗膜剥離・膨れ面積率が大きく、塗膜傷部の平均腐食深さも深かった。またワイヤ記号Ｂ１４は、Ｔｉ量が多いので、スパッタが多く、スラグ剥離性が不良であった。さらにワイヤ記号Ｂ１４は、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤ記号Ｂ１５は、Ｃ量が多いので、溶着金属の引張強さが高く、吸収エネルギーが低値であった。またワイヤ記号Ｂ１５は、クレータ割れが生じた。
１ 母材（鋼材）
２ 溶着金属
３ 腐食試験片の採取位置
４ クロスカット
５ 腐食試験片
１０ フラックス入りワイヤ
１１ 鋼製外皮
１２ フラックス
１３ 鋼板
１４ 継ぎ目
１５ 溶接部

Claims (7)

  1. 鋼製外皮の内部にフラックスが充填されたフラックス入りワイヤの製造方法であって、
    鋼板を円筒形に成形しながら、前記鋼板の内部にフラックスを充填する工程と、
    前記鋼板の両端を接合して鋼管とする工程と、
    前記鋼管に圧延及び焼鈍を施して、前記フラックス入りワイヤを得る工程と、を備え、
    前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、
    Ｃ：０．０３〜０．１２％、
    Ｓｉ：０．２０〜０．８５％、
    Ｍｎ：１．５０〜３．２０％、
    Ｐ：０．０２０％以下、
    Ｓ：０．０２０％以下、
    Ｃｕ：０〜０．７０％、
    Ｓｎ：０．０５〜０．４０％、
    Ｍｇ：０．０５〜０．７０％、
    Ｔｉ酸化物：ＴｉＯ２換算値で４．６０〜７．００％、
    Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ２換算値で０．２０〜０．９０％、
    Ｚｒ酸化物：ＺｒＯ２換算値で０．１０〜０．７０％、
    Ｎｉ：０〜３．００％、
    Ｔｉ：０〜０．５０％、
    Ｂ：０〜０．０１０％、
    Ｍｏ：０〜０．４０％、
    Ｗ：０〜０．２００％、
    Ｃｒ：０〜０．５００％、
    Ｎｂ：０〜０．３００％、
    Ｖ：０〜０．３００％、
    Ｎ：０〜０．００８％、
    Ｃａ：０〜０．００５０％、
    ＲＥＭ：０〜０．００５０％、
    Ｓｂ：０〜０．００５％、
    Ｆｅ酸化物：ＦｅＯ換算値で０〜２．５０％、
    Ａｌ及びＡｌ酸化物の合計：Ａｌ換算値で合計０〜０．６０％、
    Ｂｉ及びＢｉ酸化物の合計：Ｂｉ換算値で合計０〜０．０３５％、
    Ｎａ化合物及びＫ化合物：Ｎａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計で０．０５〜０．４０％、
    弗素化合物：Ｆ換算値で０．０２〜０．２５％、
    残部：Ｆｅ及び不純物であり、
    Ｓｎ含有量、Ｓｂ含有量、Ｗ含有量、及びＭｏ含有量が以下の式１を満たす
    ことを特徴とするフラックス入りワイヤの製造方法。
    Ｓｎ＋Ｓｂ＞Ｍｏ＋Ｗ ：式１
    ただし、前記式１における元素記号は、各元素記号に係る元素の含有量を、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で示すものである。
  2. 前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、
    Ｗ：０〜０．０１０％、
    Ｍｏ：０〜０．０４％
    であることを特徴とする請求項１に記載のフラックス入りワイヤの製造方法。
  3. 前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、
    Ｃｕ：０．０５〜０．７０％、
    であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフラックス入りワイヤの製造方法。
  4. 前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、少なくとも下記のいずれかひとつを満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法。
    Ｎｉ：０．１０〜３．００％
    Ｔｉ：０．０３〜０．５０％
    Ｂ：０．００２〜０．０１０％
  5. 前記接合がかしめであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法。
  6. 前記接合が溶接であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法。
  7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法によって製造されるフラックス入りワイヤを用いて溶接する工程を備える溶接継手の製造方法。
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