JP6832836B2 - 被覆アーク溶接棒 - Google Patents

Description

本発明は、被覆アーク溶接棒に関する。

天然ガス及び石油の輸送用パイプラインの固定管等の突き合せ溶接には、ルートパス溶接時に溶接作業者が意図しない位置で溶接棒の心線と母材が短絡（ショート）し、溶接が中断されてしまうことがある。このショート発生部位には溶融金属の溶け込み不足が発生していることが多いため、ショート発生部位をグラインダーによって削った後で溶接を再開する必要があり、溶接作業効率を低下させる原因となる。

セルロースを被覆剤に含有する被覆アーク溶接棒はアーク力が強く、かつスラグの生成量が少ないことから下進溶接に適している。また、アーク特性から裏波溶接も容易である。しかも固定管の下進溶接における初層溶接の段階では極めて高い溶接速度が得られることから、パイプラインの溶接現場等において古くから採用されている。

例えば、特許文献１にはＮａ_２ＣＯ_３及びＭｎＣＯ_３を被覆剤に添加することで、溶接棒の十分なアーク強さ、溶け込み、クレータの拡がり及びスラグの剥離性が得られ、且つ溶接継手部の性能を向上させた高セルロース系被覆アーク溶接棒が開示されている。

また、特許文献２には、高セルロース系被覆アーク溶接棒においてＦｅ、セルロース、Ａｌ_２Ｏ_３等の成分の含有量や被覆剤の心線に対する被覆率を所定の範囲とした、初層ルートパス溶接においてもショートが発生しにくく、下進溶接における溶接作業性に優れ、更に、溶接部に欠陥が生じにくいため、優れた機械的性能を有する溶接金属を得ることができる高セルロース系被覆アーク溶接棒が開示されている。

特開昭６０−１６２５９２号公報 特許第５３６７３１２号公報

パイプラインの溶接において、下進法は非常に高能率ではあるが、ルートパス溶接においては十分な溶け込みや余盛高さを確保するには高い技能が必要となる。
一方、上進法によるルートパス溶接ではキーホールの形成を視認しながら溶接ができるため、余盛高さの調整が比較的容易であり、十分な溶け込みおよび溶融、余盛高さを確保しやすい。
さらに、上進法と比較すると下進法によるルートパス溶接では、ショートが発生しやすく、グラインダー作業などの溶接外作業の時間が長く、欠陥の発生頻度も高い。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、初層ルートパス溶接においてもショートが発生しにくく、下進溶接及び上進溶接における溶接作業性に優れ、溶接部に欠陥が生じにくく、優れた機械的性質を有する溶接金属を得ることができる被覆アーク溶接棒を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討を重ねた。その結果、被覆アーク溶接棒の組成が特定の条件を満たすようにすることで、上記課題を解決できることを見出した。本発明は、この知見に基づいてなされたものである。

すなわち、本実施形態の被覆アーク溶接棒は、被覆剤を鋼心線外周に被覆してなる被覆アーク溶接棒であって、前記被覆剤は被覆剤全質量あたり、
ＭｇＯ：０．１〜１０質量％、
酸化鉄（ＦｅＯ換算値）：５〜２０質量％、
ＴｉＯ_２：１０質量％超２５質量％以下、
金属又は合金としてのＦｅ（合金の場合はＦｅ換算値）：０．１〜１０質量％、
炭酸塩化合物（ＣＯ_２換算値）：０．５〜５．０質量％、
Ａｌ_２Ｏ_３：０．３〜５．０質量％、
ＺｒＯ_２：０．３〜５．０質量％、
セルロース：２５〜４５質量％、
水ガラス及び硅酸鉱物を含む群の合計（ＳｉＯ_２換算値）：１０〜３０質量％、
金属又は合金としてのＭｎ（合金の場合はＭｎ換算値）：３〜１０質量％、及び
アルカリ金属化合物中の各アルカリ金属を酸化物に換算した値の合計：０．５〜５．０質量％を含有し、
前記ＴｉＯ_２は、前記ＴｉＯ_２全量あたり粒径７５μｍ以下のものが９０質量％以上、及び粒径５μｍ以下のものが５０質量％以下であり、
前記被覆剤の前記鋼心線に対する被覆率が溶接棒全質量あたり１２〜２１％である。

本実施形態の被覆アーク溶接棒において、前記被覆剤は、前記水ガラスを含有し、前記水ガラス中に含有されるＳｉＯ_２とＭ_２Ｏ（Ｍはアルカリ金属）のモル比（ＳｉＯ_２／Ｍ_２Ｏ）が２．７〜４．０であってもよい。

本発明の被覆アーク溶接棒によれば、初層ルートパス溶接においてもショートが発生しにくく、下進溶接及び上進溶接における溶接作業性に優れ、溶接部に欠陥が生じにくく、優れた機械的性質を有する溶接金属を得ることができる。

被覆アーク溶接棒による溶接部を示す図である。 突き合わせ円周溶接における母材管を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

＜被覆アーク溶接棒＞
本実施形態の被覆アーク溶接棒は、被覆剤を鋼心線外周に被覆してなる被覆アーク溶接棒である。以下に、被覆剤及び鋼心線について説明する。

＜被覆剤＞
以下において、本実施形態の被覆アーク溶接棒における被覆剤に含有される各成分の数値限定理由について説明する。
なお、本明細書において、各成分の含有量における「％」は、特に断りのない限り「質量％」である。
また、本明細書において、「〜」とはその下限の値以上、その上限の値以下であることを意味する。

「ＭｇＯ含有量：０．１〜１０質量％」
ＭｇＯはスラグの粘性及び流動性に寄与する。ＭｇＯの含有量が０．１質量％未満であると、溶接作業能率を向上させる目的で行う運棒操作において、溶融金属の粘性不足によって溶融金属及びスラグの垂れの発生、耐ピット性の低下、及び溶接継手部性能の低下が発生しやすくなる。一方、ＭｇＯの含有量が１０質量％を超えるとスラグの流動性が過大となり、下進溶接作業性が低下する。従って、ＭｇＯの含有量は０．１〜１０質量％である。
また、上記観点よりＭｇＯ含有量は好ましくは０．３質量％以上であり、より好ましくは０．５質量％以上である。また、好ましくは９質量％以下であり、より好ましくは８質量％以下である。

「酸化鉄含有量（ＦｅＯ換算値）：５〜２０質量％」
酸化鉄にはスラグを多孔質にしてスラグの剥離性を向上させると共に、脱酸過剰によるピットの発生を防止する効果がある。酸化鉄の含有量がＦｅＯ換算で５質量％未満であると、スラグ剥離性の向上及びピット発生抑制効果が十分に得られず、２０質量％を超えるとスラグの流動性が過大となり、下進溶接作業性が低下する。従って、酸化鉄（ＦｅＯ換算値）の含有量は５〜２０質量％である。
また、上記観点より酸化鉄含有量（ＦｅＯ換算値）は好ましくは５．５質量％以上であり、より好ましくは６．０質量％以上である。また、好ましくは１８質量％以下であり、より好ましくは１５質量％以下である。

「ＴｉＯ_２含有量：１０質量％超２５質量％以下」
ＴｉＯ_２はアークの安定性及び強度に寄与し、スラグ形成剤として作用する成分である。ＴｉＯ_２の含有量が１０質量％以下であると上進法においてアークの安定性が低下する。一方、２５質量％を超えるとスラグの形成量が多くなり、運棒が困難となる。従って、ＴｉＯ_２の含有量は１０質量％超２５質量％以下である。
また、上記観点よりＴｉＯ_２含有量は好ましくは１２質量％超であり、より好ましくは１３質量％超である。また、好ましくは２３質量％以下であり、より好ましくは２０質量％以下である。

「ＴｉＯ_２粒径：７５μｍ以下が９０質量％以上、５μｍ以下が５０質量％以下」
被覆材に含有されるＴｉＯ_２の粒径も溶接作業性に影響を及ぼす。被覆材に含有されるＴｉＯ_２の全質量に対して、粒径が７５μｍ以下のＴｉＯ_２の含有量が９０質量％未満であると、アーク安定性が劣化し、スパッタ発生量が多くなる。
一方、被覆材に含有されるＴｉＯ_２の全質量に対して、粒径が５μｍ以下のＴｉＯ_２の含有量が５０質量％を超えると、アークの吹き付けが弱くなり、溶接作業性が劣化する。
したがって、ＴｉＯ_２全量あたり粒径７５μｍ以下のものを９０質量％以上とし、粒径５μｍ以下のものを５０質量％以下とする。
また、上記観点より、ＴｉＯ_２全量あたりの粒径が７５μｍ以下のものの含有量は好ましくは９２質量％以上であり、より好ましくは９５質量％以上である。また、ＴｉＯ_２全量あたりの粒径が５μｍ以下のものの含有量は好ましくは４７質量％以下である。
なお、粒径の測定は、ふるい振とう機を用いて行うことができる。具体的には、株式会社セイシン企業製ＲＰＳ−１０５を使用し、ＪＩＳ Ｚ８８０１−１：２００６に準じたふるいを用いて、粒径７５μｍ以下、５μｍ以下のＴｉＯ_２を分離して測定を行うことができる。

「金属又は合金としてのＦｅ含有量（合金の場合はＦｅ換算値）：０．１〜１０質量％」
Ｆｅは鉄粉及び／又はＦｅ−ＭｎやＦｅ−Ｓｉ等の合金によって添加される。Ｆｅは溶接作業性、溶接部におけるクレータの拡がり性、及び溶接金属の母材へのなじみ性を向上させる作用があるが、被覆剤中の金属又は合金としてのＦｅ含有量（合金の場合はＦｅ換算値）が０．１質量％未満であるとこれらの作用は十分に得られない。一方、被覆剤中の金属又は合金としてのＦｅ含有量（合金の場合はＦｅ換算値）が１０質量％を超えるとアークの強度及び安定性が低下するため、アークの持続性が低下して耐ショート性が低下する。従って、Ｆｅ含有量は０．１〜１０質量％である。
また、上記観点より金属又は合金としてのＦｅ含有量（合金の場合はＦｅ換算値）は好ましくは２質量％以上であり、より好ましくは３質量％以上である。また、好ましくは８質量％以下であり、より好ましくは７質量％以下である。

「炭酸塩化合物含有量（ＣＯ_２換算値）：０．５〜５．０質量％」
炭酸塩化合物は主として石灰によって添加され、シールドガス発生剤及びスラグ形成剤として作用する。炭酸塩化合物の含有量（ＣＯ_２換算値）が０．５質量％未満であるとアーク部における大気シールド性が低下して合金元素が適正に溶融部に供給されず、継手部性能が低下する。また、溶接金属内の酸素量が多くなって溶接金属の靱性が低下する。一方、炭酸塩化合物の含有量（ＣＯ_２換算値）が５．０質量％を超えるとスラグの生成量が多くなって下進溶接の作業性が低下する。従って、炭酸塩化合物の含有量（ＣＯ_２換算値）は０．５〜５．０質量％である。なお、炭酸塩化合物としては、ＣａＣＯ_３、ＭｇＣＯ_３、ＢａＣＯ_３等が使用される。
また、上記観点より炭酸塩化合物の含有量（ＣＯ_２換算値）は好ましくは０．６質量％以上であり、より好ましくは０．７質量％以上である。また、好ましくは４．５質量％以下であり、より好ましくは４．０質量％以下である。

「Ａｌ_２Ｏ_３含有量：０．３〜５．０質量％」
Ａｌ_２Ｏ_３はアークの安定性及びスラグの粘性を上昇させ、スラグ形成剤として作用する。また、Ａｌ_２Ｏ_３は溶融部におけるクレータの拡がり性を上昇させる。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が０．３質量％未満であるとアークの安定性、スラグの粘性、及びクレータの拡がり性上昇が十分に得られず、５．０質量％を超えるとスラグの生成量が増加し、スラグ剥離性も低下するため溶接作業性が低下する。従って、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は０．３〜５．０質量％である。
また、上記観点よりＡｌ_２Ｏ_３含有量は好ましくは０．５質量％以上であり、より好ましくは０．８質量％以上である。また、好ましくは４．５質量％以下であり、より好ましくは４．０質量％以下である。

「ＺｒＯ_２含有量：０．３〜５．０質量％」
ＺｒＯ_２は発生アークの集中性及びビード表面の光沢を上昇させる作用がある。また、ＺｒＯ_２は溶接金属の母材へのなじみ性を向上させる。ＺｒＯ_２の含有量が０．３質量％未満であると、アーク集中性、ビード表面の光沢、及び溶接金属の母材へのなじみ性の向上が十分得られず、５．０質量％を超えると発生スラグが緻密になって剥離性が低下する。従って、ＺｒＯ_２の含有量は０．３〜５．０質量％である。
また、上記観点よりＺｒＯ_２含有量は好ましくは０．５質量％以上であり、より好ましくは０．７質量％以上である。また、好ましくは４．５質量％以下であり、より好ましくは４．０質量％以下である。

「セルロース含有量：２５〜４５質量％」
セルロースは発生アークの安定性に寄与し、十分な強度の発生アークを安定して得られることによって耐ショート性を向上させる作用を有する。セルロースの含有量が２５質量％未満であるとアークが弱く、不安定になり、耐ショート性も低下する。セルロースの含有量が４５質量％を超えると発生アーク強度が強くなり、裏波ビードが形成されにくくなる。従って、セルロースの含有量は２５〜４５質量％である。
また、上記観点よりセルロース含有量は好ましくは２６質量％以上であり、より好ましくは２８質量％以上である。また、好ましくは４３質量％以下であり、より好ましくは４０質量％以下である。

「水ガラス及び硅酸鉱物を含む群の含有量の合計（ＳｉＯ_２換算値）：１０〜３０質量％」
ＳｉＯ_２はアーク強度を上昇させ、クレータの拡がり性、及び溶接金属の母材へのなじみ性を向上させる。水ガラス、硅酸鉱物を含む群の含有量の合計（ＳｉＯ_２換算値）が１０質量％未満であるとアーク強度の上昇、クレータの拡がり性、及び溶接金属の母材へのなじみ性向上が十分得られず、３０質量％を超えるとスラグ発生量が過剰になると共に、スラグの流動性が過大となるため、下進溶接の作業性が低下する。従って、水ガラス、硅酸鉱物を含む群の含有量の合計（ＳｉＯ_２換算値）は１０〜３０質量％である。
また、上記観点より水ガラス及び硅酸鉱物を含む群の含有量の合計（ＳｉＯ_２換算値）は好ましくは１２質量％以上であり、より好ましくは１５質量％以上である。また、好ましくは２８質量％以下であり、より好ましくは２５質量％以下である。

「金属又は合金としてのＭｎ含有量（合金の場合はＭｎ換算値）：３〜１０質量％」
Ｍｎは脱酸剤として不可欠な成分であり、更に、溶接金属の強度上昇に寄与する。金属又は合金としてのＭｎ含有量（合金の場合はＭｎ換算値）が３質量％未満であると脱酸不足によって健全な溶接金属が得られなくなり、１０質量％を超えると脱酸過剰となってビード表面にピットが発生しやすくなる。従って、金属又は合金としてのＭｎ含有量（合金の場合はＭｎ換算値）は３〜１０質量％である。
また、上記観点より金属又は合金としてのＭｎ含有量（合金の場合はＭｎ換算値）は好ましくは４質量％以上であり、より好ましくは５質量％以上である。また、好ましくは９質量％以下であり、より好ましくは８質量％以下である。

「アルカリ金属化合物含有量の合計：０．５〜５．０質量％」
アルカリ金属化合物は、アーク安定性及び耐ブローホール性を改善するため添加される。このアルカリ金属化合物は、水ガラスの１種の成分でもある。アルカリ金属化合物含有量は、各アルカリ金属を酸化物に換算した値の合計とする。アルカリ金属化合物の含有量が合計で０．５質量％未満であると、アーク安定性及び耐ブローホール性改善の効果が十分に得られず、５．０質量％を超えると、アークの拡がり性が低下してビード幅が狭くなり、ビードが過剰に盛り上がる。また、耐吸湿性が劣化しやすくなる。従って、アルカリ金属化合物は、合計で０．５〜５．０質量％とする。
また、上記観点よりアルカリ金属化合物含有量の合計は好ましくは０．６質量％以上であり、より好ましくは０．７質量％以上である。また、好ましくは４．９質量％以下であり、より好ましくは４．８質量％以下である。

「残部」
本実施形態の被覆剤は、上記以外の成分を本発明の効果を損なわない範囲で、弗化物、アーク安定剤、スラグ形成剤、脱酸剤、金属単体、合金剤、固着剤、増粘剤、無機粘結剤、有機化合物等を含有しても良い。具体的には、例えばＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ等を含有しうる。また、不可避的不純物としてＰ、Ｓ、Ｖ、Ｎｂ、Ｓｎ等も含み得る。

「被覆剤の鋼心線に対する被覆率：溶接棒全質量あたり１２〜２１％」
被覆アーク溶接棒の被覆剤の被覆率（％）は、（被覆剤の質量（質量％）／溶接棒全質量（質量％））×１００により算出される。被覆率を増加することは合金成分の添加比率の調整範囲を広げることになり、被覆剤へのセルロース添加範囲が拡大する。被覆率が１２％未満であると保護筒としての被覆の機能が不十分になると共に、溶接棒の電極によるつかみ付近の被覆が焼け落ちて溶接棒が使用できなくなる棒焼けが発生しやすくなる。一方、被覆率が２１％を超えるとアークの集中性が低下して裏波ビードが形成されにくくなり、更に、２層目以降の溶接において発生アークが弱くなり、スラグ発生量も増えるため下進溶接作業性が低下する。従って、被覆剤の溶接棒に対する被覆率は１２〜２１％である。
また、上記観点より被覆剤の鋼心線に対する被覆率は好ましくは１３％以上であり、より好ましくは１４％以上である。また、好ましくは１９％以下であり、より好ましくは１８％以下である。

「水ガラス中に含有されるＳｉＯ_２とアルカリ金属酸化物のモル比：２．７〜４．０」
粘結剤として添加される水ガラスに含有されるＳｉＯ_２とＭ_２Ｏ（Ｍはアルカリ金属であり、具体的にはＮａ、Ｋ、又はＬｉなどである）のモル比（ＳｉＯ_２／Ｍ_２Ｏ）が２．７以上であると、特に良好な耐吸湿性を得ることができ、発生アークの強度及び安定性が向上し、溶接作業性が向上する。一方、当該モル比が４．０以下であると溶接棒の乾燥工程において被覆剤表面の割れが発生しづらくなり、溶接棒の生産性が向上する。従って、水ガラスに含有されるＳｉＯ_２とＭ_２Ｏのモル比（ＳｉＯ_２／Ｍ_２Ｏ）は２．７〜４．０であることが好ましい。
また、上記観点より水ガラスに含有されるＳｉＯ_２とＭ_２Ｏのモル比（ＳｉＯ_２／Ｍ_２Ｏ）はより好ましくは２．９以上であり、さらに好ましくは３．０以上である。また、より好ましくは３．８以下であり、さらに好ましくは３．７以下である。

＜鋼心線＞
本実施形態の被覆アーク溶接棒における鋼心線は、母材や溶接条件等に応じて適宜選択することができる。特に限定されないが、例えば実施例において示すＪＩＳ Ｇ ３５２３ ＳＷＹ１１：２００８に規定されている鋼心線を用いることができる。

以下に、本実施形態の被覆アーク溶接棒の効果を示す実施例を比較例とともに示して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

表１に示す組成を有する直径３．２ｍｍの鋼心線の外周に表２に示す組成を有する被覆剤を塗布して実施例及び比較例の被覆アーク溶接棒を製造した。各例におけるＴｉＯ_２の粒径は以下のとおりである。
実施例１〜２１、比較例１〜６、９〜２６：ＴｉＯ_２の全量あたり、粒径７５μｍ以下のものが９０質量％以上、かつ、粒径５μｍ以下のものが５０質量％以下。
比較例７：ＴｉＯ_２の全量あたり、粒径７５μｍ以下のものが９０質量％未満、かつ、粒径５μｍ以下のものが５０質量％以下。
比較例８：ＴｉＯ_２の全量あたり、粒径７５μｍ以下のものが９０質量％以上、かつ、粒径５μｍ以下のものが５０質量％超。
また、被覆剤の鋼心線への塗布に用いる粘結剤としては水ガラスを使用し、この水ガラス中に含有されるＳｉＯ_２とＭ_２Ｏ（Ｍはアルカリ金属であり、具体的にはＮａ、Ｋ、又はＬｉなどである）のモル比（ＳｉＯ_２／Ｍ_２Ｏ）を表２に示すよう種々変化させた。
なお、鋼心線の組成の残部は鉄及び不可避的不純物である。また、被覆剤の組成の残部は増粘剤及び不可避的不純物である。
母材は表３に示す組成を有する外径１２４０ｍｍ、肉厚１６．６ｍｍの管を用いた。なお、母材の組成の残部は鉄及び不可避的不純物である。

母材を図２に示すように開先のルートギャップ１．６〜２．５ｍｍで向かい合わせて配置し、この開先に対して実施例及び比較例の被覆アーク溶接棒を用い、図１及び図２に示すように、母材管に対して上から下の溶接方向（下進）、及び下から上の溶接方向（上進）でアーク溶接を行い、溶接作業時のアーク強さ、アーク安定性、及び耐ショート性について評価した。なお、開先のルート部における肉厚は１．５〜２．０ｍｍとし、開先角度を６０°とした。また、溶接後のスラグ剥離性及び裏波ビードの安定性を、目視によって評価した。なお、耐ショート性については、管の鉛直上方から時計回りに９０度の位置より鉛直下方までの溶接位置において、溶接作業性の差が顕著に表れるため、この溶接位置による作業性を重点的に評価した。そして、各項目についてそれぞれ官能により◎（従来に比して特に優れている）、○（従来に比して優れている）、△（従来と同等である又は若干劣る）、×（従来に比して特に劣る）の４段階で評価した。評価の結果を表４に示す。

次に、各実施例及び比較例の被覆アーク溶接棒を用いて溶接した溶接部について、ＪＩＳ Ｚ３１０４に規定される放射線透過試験による溶接部等級評価、及びＪＩＳ Ｚ３１２８：１９９６に規定されるシャルピー衝撃試験による吸収エネルギー測定を行った。これらの結果を表４に示す。なお、シャルピー衝撃試験では溶接部の−２９℃における吸収エネルギー（ｖＥ_−２９℃）を測定し、ｖＥ_−２９℃が４７Ｊ以上であるものを特に良好（◎）、ｖＥ_−２９℃が４０Ｊ以上４７Ｊ未満であるものを良好（○）、ｖＥ_−２９℃が４０Ｊ未満であるものを不良（×）とした。

比較例１は被覆剤中のＭｇＯの含有量が過多であった。そのため、耐ショート性、裏波ビードの安定性に劣った。
比較例２は被覆剤中のＭｇＯの含有量が過少であった。そのため、衝撃性能に劣った。
比較例３は被覆剤中の水ガラス及び硅酸鉱物を含む群の含有量の合計（ＳｉＯ_２換算値）が過多であった。そのため、耐ショート性、スラグの剥離性に劣った。
比較例４は被覆剤中の水ガラス及び硅酸鉱物を含む群の含有量の合計（ＳｉＯ_２換算値）が過少であった。そのため、アーク強さ、アーク安定性、耐ショート性、裏波ビードの安定性に劣った。また、放射線透過試験による溶接部等級評価も劣る結果であった。
比較例５は被覆剤中のＴｉＯ_２の含有量が過少であった。そのため、耐ショート性、裏波ビードの安定性に劣った。
比較例６は被覆剤中のＴｉＯ_２の含有量が過多であった。そのため、アーク強さ、耐ショート性、裏波ビードの安定性に劣った。
比較例７は被覆剤中のＴｉＯ_２全量あたりの粒径７５μｍ以下のものの含有量が過少であった。そのため、アーク安定性、耐ショート性、裏波ビードの安定性に劣った。また、放射線透過試験による溶接部等級評価も劣る結果であった。
比較例８は被覆剤中のＴｉＯ_２全量あたりの粒径５μｍ以下のものの含有量が過大であった。そのため、アーク強さ、耐ショート性、裏波ビードの安定性に劣った。
比較例９は被覆剤中の金属又は合金としてのＦｅの含有量（合金の場合はＦｅ換算値）が過多であった。そのため、アーク強さ、アーク安定性、耐ショート性、裏波ビードの安定性に劣った。また、放射線透過試験による溶接部等級評価の結果も劣る結果であった。
比較例１０は被覆剤中の金属又は合金としてのＦｅの含有量（合金の場合はＦｅ換算値）が過少であった。そのため、裏波ビードの安定性に劣った。
比較例１１は被覆剤中の酸化鉄の含有量（ＦｅＯ換算値）が過多であった。そのため、アーク安定性、耐ショート性に劣った。また、放射線透過試験による溶接部等級評価も劣る結果であった。
比較例１２は被覆剤中の酸化鉄の含有量（ＦｅＯ換算値）が過少であった。そのため、スラグの剥離性、衝撃性能に劣った。
比較例１３は被覆剤中の金属又は合金としてのＭｎの含有量（合金の場合はＭｎ換算値）が過多であった。そのため、スラグの剥離性、裏波ビードの安定性に劣った。
比較例１４は被覆剤中の金属又は合金としてのＭｎの含有量（合金の場合はＭｎ換算値）が過少であった。そのため、衝撃性能に劣った。
比較例１５は被覆剤中のセルロースの含有量が過多であった。そのため、裏波ビードの安定性に劣った。
比較例１６は被覆剤中のセルロースの含有量が過少であった。そのため、アーク強さ、アーク安定性、耐ショート性、裏波ビードの安定性に劣った。また、放射線透過試験による溶接部等級評価も劣る結果であった。
比較例１７は被覆剤中のＡｌ_２Ｏ_３の含有量が過多であった。そのため、スラグの剥離性に劣った。
比較例１８は被覆剤中のＡｌ_２Ｏ_３の含有量が過少であった。そのため、アーク安定性、裏波ビードの安定性に劣った。
比較例１９は被覆剤中のＺｒＯ_２の含有量が過多であった。そのため、スラグの剥離性、裏波ビードの安定性に劣った。
比較例２０は被覆剤中のＺｒＯ_２の含有量が過少であった。そのため、アーク強さ、アーク安定性、耐ショート性、裏波ビードの安定性に劣った。また、放射線透過試験による溶接部等級評価も劣る結果であった。
比較例２１は被覆剤中の炭酸塩化合物の含有量（ＣＯ_２換算値）が過多であった。そのため、耐ショート性、スラグの剥離性、裏波ビードの安定性に劣った。
比較例２２は被覆剤中の炭酸塩化合物の含有量（ＣＯ_２換算値）が過少であった。そのため、アーク安定性、耐ショート性、衝撃性能に劣った。また、放射線透過試験による溶接部等級評価も劣る結果であった。
比較例２３は被覆材中のアルカリ金属化合物の合計の含有量が過多であった。そのため、アーク安定性に劣った。
比較例２４は被覆材中のアルカリ金属化合物の合計の含有量が過少であった。そのため、アーク安定性に劣った。
比較例２５は被覆剤の鋼心線に対する被覆率が過大であった。そのため、アーク強さ、アーク安定性、衝撃性能に劣った。また、放射線透過試験による溶接部等級評価も劣る結果であった。
比較例２６は被覆剤の鋼心線に対する被覆率が過小であった。そのため、耐ショート性、裏波ビードの安定性に劣った。また、放射線透過試験による溶接部等級評価も劣る結果であった。

一方、本発明の全ての要件を満足する実施例１〜２１は溶接作業性の評価、衝撃性能の評価、及び、放射線透過試験による溶接部等級評価の全てにおいて優れるものであった。
なお、実施例１〜２１では鋼心線は直径３．２ｍｍのものを用いたが、直径２．４ｍｍ、４．０ｍｍ、４．８ｍｍの鋼心線を使用した場合においても同様に溶接作業性の評価、衝撃性能の評価、及び、放射線透過試験による溶接部等級評価の全てにおいて優れるものであった。

１：被覆アーク溶接棒
１１：鋼心線
１２：被覆剤
２：母材
３：溶接機
４：開先
ｇ：開先のルートギャップ

Claims (2)

1. 被覆剤を鋼心線外周に被覆してなる被覆アーク溶接棒であって、前記被覆剤は被覆剤全質量あたり、
   ＭｇＯ：０．１〜１０質量％、
   酸化鉄（ＦｅＯ換算値）：５〜２０質量％、
   ＴｉＯ_２：１０質量％超２５質量％以下、
   金属又は合金としてのＦｅ（合金の場合はＦｅ換算値）：０．１〜１０質量％、
   炭酸塩化合物（ＣＯ_２換算値）：０．５〜５．０質量％、
   Ａｌ_２Ｏ_３：０．３〜５．０質量％、
   ＺｒＯ_２：０．３〜５．０質量％、
   セルロース：２５〜４５質量％、
   水ガラス及び硅酸鉱物を含む群の合計（ＳｉＯ_２換算値）：１０〜３０質量％、
   金属又は合金としてのＭｎ（合金の場合はＭｎ換算値）：３〜１０質量％、及び
   アルカリ金属化合物中の各アルカリ金属を酸化物に換算した値の合計：０．５〜５．０質量％を含有し、
   前記ＴｉＯ_２は、前記ＴｉＯ_２全量あたり粒径７５μｍ以下のものが９０質量％以上、及び粒径５μｍ以下のものが５０質量％以下であり、
   前記被覆剤の前記鋼心線に対する被覆率が溶接棒全質量あたり１２〜２１％である被覆アーク溶接棒。
2. 前記被覆剤は、前記水ガラスを含有し、
   前記水ガラス中に含有されるＳｉＯ_２とＭ_２Ｏ（Ｍはアルカリ金属）のモル比（ＳｉＯ_２／Ｍ_２Ｏ）が２．７〜４．０である請求項１に記載の被覆アーク溶接棒。

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