WO2015029751A1 - フラックス入りワイヤ - Google Patents

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WO2015029751A1
WO2015029751A1 PCT/JP2014/071015 JP2014071015W WO2015029751A1 WO 2015029751 A1 WO2015029751 A1 WO 2015029751A1 JP 2014071015 W JP2014071015 W JP 2014071015W WO 2015029751 A1 WO2015029751 A1 WO 2015029751A1
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wire
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鵬 韓
浩之 川▲崎▼
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株式会社神戸製鋼所
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    • C22C33/00—Making ferrous alloys
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Definitions

  • the present invention relates to a flux-cored wire used for welding a steel material having a tensile strength of 490 to 570 MPa, and in particular, a first layer welding of a structure such as a pipeline exposed to an environment containing a large amount of hydrogen sulfide (sour environment).
  • the present invention relates to a flux-cored wire for gas shielded arc welding used in the above.
  • Patent Document 1 proposes a flux-cored wire for gas shielded arc welding in which a good back bead is obtained in the first layer welding of a pipeline and the welding workability is excellent.
  • the composition of the wire is as follows: C: 0.08% by mass or less in a steel outer shell: alkali metal: 0.1-5% by mass, (Na / K) ratio: 1-50%, C: 0.00. 3 to 2.5% by mass, metal powder: 80% by mass or more, and a flux containing a slag forming agent at a rate of 8 to 20% by mass.
  • Patent Document 2 proposes a flux-cored wire for Ar—CO 2 mixed gas shielded arc welding with excellent AW performance.
  • the composition of the wire is filled with a flux in the steel outer shell, the flux contains 97 mass% or more of metal powder, and the metal powder contains iron powder having an oxygen content of 0.25% or less, Containing 4.0 to 15.5% by mass with respect to the total mass of the wire, and further, with the mass% based on the total mass of the wire, the wire components are C: 0.03 to 0.12%, Si: 0.5 to 1.2%, Mn: 1.5 to 3.5%, S: 0.005 to 0.05%, one or more of alkali metal oxides, alkali metal fluorides and metal oxides Total: 0.35% or less, with the balance being Fe and inevitable impurities.
  • the wire of Patent Document 1 the flux component design of the back wave welding specification is performed.
  • the wire of Patent Document 1 has a problem that the AW performance is sacrificed in order to ensure the back wave welding workability, the operating temperature is only about ⁇ 30 ° C., and the specification on the lower temperature side cannot be supported.
  • the wire of Patent Document 1 has a problem that the mechanical properties (tensile strength and absorbed energy at low temperature) of the weld metal after SR (Stress Relief Annealing), so-called SR performance, are inferior.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and in a first layer welding of a structure, particularly a pipeline, it is possible to use both a 100% CO 2 gas and an Ar—CO 2 mixed gas as a shielding gas. It is an object to provide a flux-cored wire having welding workability, AW performance, and SR performance.
  • the AW performance is the mechanical properties (tensile strength and absorbed energy at low temperature) of the weld metal as welded
  • the SR performance is the weld metal after SR. It refers to mechanical properties (tensile strength and absorbed energy at low temperatures).
  • the flux-cored wire according to the present invention is a flux-cored wire obtained by filling a steel outer shell with a flux.
  • Mn 1.5 to 3.1% by mass
  • Ni 0.2% by mass or more per total mass of the wire 1
  • at least one of Si, Si alloy and Si oxide 0.3 to 1.0% by mass in terms of Si
  • Ti 0.05 to 0.29% by mass
  • C 0.06 -0.30% by mass
  • at least one of B, B alloy and B oxide 0.0030-0.0090% by mass in terms of B
  • Fe 91-97% by mass.
  • the Si content when Si is used as the Si source is preferably 0.3 to 0.9% by mass based on the total mass of the wire.
  • the content of Si oxide when Si oxide is used as the Si source is preferably 0.11 to 0.40 mass% with respect to the total mass of the wire.
  • the C content is preferably 0.10 to 0.30% by mass. In the flux-cored wire of the present invention, the C content is preferably more than 0.12% by mass and 0.30% by mass or less.
  • the flux-cored wire is Mn, Ni, (at least one of Si, Si alloy and Si oxide), Ti, C, (at least one of B, B alloy and B oxide), Fe Is a predetermined amount.
  • 100% CO 2 gas and Ar—CO 2 mixed gas can be used as shielding gas in the first layer welding of structures, especially pipelines, and a good back bead is obtained. And the AW performance and SR performance are improved.
  • the flux-cored wire of the present invention further contains S: 0.005 to 0.040 mass% per total mass of the wire, and Al: 0.10 mass% or less, the total of Na compound and K compound : The total of Na converted value and K converted value is preferably 0.20% by mass or less, and F compound: F converted value is preferably regulated to 0.20% by mass or less.
  • the flux-cored wire is further improved in welding workability, AW performance, and SR performance because the total amount of S, Al, Na compound and K compound, and the F compound is a predetermined amount.
  • the flux-cored wire of the present invention has a C content, a Si equivalent value, a Ti content and a Ni content of [C], [Si], [Ti] and [Ni] ((C) + [Si]) / ([Ti] + [Ni]) is preferably 0.30 to 1.2.
  • the flux-cored wire has a predetermined amount of ([C] + [Si]) / ([Ti] + [Ni]).
  • 100% CO 2 gas and Ar—CO 2 mixed gas can be used as shielding gas in the first layer welding of structures, particularly pipelines, welding workability, and AW performance.
  • the SR performance is excellent.
  • the flux cored wire of the present invention is formed by filling a steel outer shell with a flux. And a predetermined amount of Mn, Ni, (at least one of Si, Si alloy and Si oxide), Ti, C, (at least one of B, B alloy and B oxide) and Fe per total mass of the wire To do.
  • the remainder other than the said component consists of an unavoidable impurity.
  • oxide means one or more of “single oxide” and “composite oxide”.
  • Single oxide means, for example, Si alone oxide (SiO 2 ) if Si.
  • Composite oxide refers to both an aggregate of a plurality of single oxides other than Si and Si and an oxide containing a plurality of metal components other than Si and Si.
  • each component is added to one or both of the steel outer sheath and the flux.
  • the Mn content in the flux-cored wire is 1.5 to 3.1% by mass with respect to the total mass of the wire.
  • the AW performance and the SR performance deteriorate due to insufficient strength. If the content of Mn exceeds 3.1% by mass, the AW performance is lowered due to excessive strength and hardenability. In addition, when there is much content of Mn, SR performance may fall.
  • the upper limit of the Mn content is preferably 2.5% by mass or less from the viewpoint of improving the AW performance and the SR performance.
  • the Mn source include addition of metal Mn, Fe—Mn alloy and Si—Mn alloy to the flux, addition of metal Mn to the steel outer shell, and the like.
  • Ni 0.2% by mass or more and less than 1.00% by mass>
  • the content of Ni in the flux-cored wire is 0.2% by mass or more and less than 1.00% by mass with respect to the total mass of the wire.
  • a Ni content of 1.00% by mass or more has been added to the wire in order to completely ensure the AW performance of the weld metal.
  • a wire containing a large amount of Ni is deteriorated in resistance to sulfide stress corrosion cracking due to the formation of a special sulfide in a sour environment.
  • the range is 0.2 mass% or more and less than 1.00 mass%, which is rather lower than the conventional range.
  • action which improves AW performance is small as content of Ni is less than 0.2 mass%. If the Ni content is 1.00% by mass or more, NACE standards cannot be met, and high-temperature cracking occurs, and SR performance and welding workability deteriorate. Further, the lower limit of the Ni content is preferably 0.20% by mass or more and more preferably 0.40% by mass or more from the viewpoint of improving AW performance.
  • the Ni source include addition of metal Ni and Ni—Mg alloy to the flux, addition of Ni to the steel outer shell, and the like.
  • At least one of Si, Si alloy and Si oxide 0.3 to 1.0% by mass in terms of Si>
  • the content of at least one of Si (metal Si), Si alloy and Si oxide in the flux-cored wire is 0.3 to 1.0% by mass in terms of Si per total mass of the wire.
  • the “Si equivalent value” is a value obtained by converting the content of at least one of “metal Si”, “Si alloy”, and “Si oxide” into the content of “metal Si”. If the Si-converted value is less than 0.3% by mass, blowholes are likely to occur due to insufficient deoxidation, and AW performance and SR performance deteriorate. In addition, workability of back wave welding (particularly the shape of the back bead) decreases.
  • the Si conversion value exceeds 1.0 mass%, the matrix ferrite is embrittled and the AW performance and SR performance are deteriorated.
  • the lower limit value of the Si conversion value is preferably 0.5% by mass or more from the viewpoint of improving the AW performance, the SR performance, and the welding workability.
  • the upper limit value of the Si conversion value is preferably 0.8% by mass or less from the viewpoint of improving the AW performance and the SR performance.
  • the Si source include Fe—Si alloy, Si—Mn alloy, addition of SiO 2 to the flux, addition of metallic Si to the steel outer shell, and the like.
  • the content of metal Si is preferably 0.3 to 0.9% by mass with respect to the total mass of the wire.
  • Si oxide eg, SiO 2
  • the content of Si oxide eg, SiO 2
  • the range is 0.15 to 0.40% by mass.
  • the Si oxide source for example, SiO 2 source
  • examples of the Si oxide source include silica, potash glass, and soda glass.
  • Ti 0.05 to 0.29% by mass>
  • the content of Ti in the flux-cored wire is 0.05 to 0.29 mass% with respect to the total mass of the wire.
  • the Ti content is less than 0.05% by mass, sufficient nucleation cannot be performed, and the AW performance and SR performance are deteriorated due to the coarsening of ferrite.
  • the Ti content exceeds 0.29% by mass, the solid solution Ti becomes excessive, and the AW performance due to the excessive strength decreases.
  • the lower limit of the Ti content is preferably 0.10% by mass or more from the viewpoint of improving the AW performance and the SR performance.
  • the upper limit of the Ti content is preferably 0.25% by mass or less from the viewpoint of improving the AW performance.
  • the Ti source include addition of an Fe—Ti alloy to the flux and addition of metallic Ti to the steel outer shell.
  • the content of C in the flux-cored wire is 0.06 to 0.30% by mass with respect to the total mass of the wire. If the C content is less than 0.06% by mass, the effect of stabilizing the AW performance and SR performance is small due to insufficient strength. In addition, workability of back wave welding (particularly the shape of the back bead) decreases. If the C content exceeds 0.30% by mass, hot cracking occurs and welding workability deteriorates, and AW performance and SR performance also deteriorate due to excessive strength. Further, the lower limit value of the C content is preferably 0.10% by mass or more from the viewpoint of improving AW performance, SR performance, and welding workability.
  • the more preferable range of the content of C is more than 0.12% by mass and 0.30% by mass or less.
  • the C source include addition of graphite to the flux, addition of C from the Fe—Mn alloy, Fe—Si alloy, etc. to the flux, addition of C to the steel outer shell, and the like.
  • B, B alloy and B oxide 0.0030 to 0.0090 mass% in terms of B>
  • the content of at least one of B (metal B), B alloy and B oxide in the flux-cored wire is 0.0030 to 0.0090 mass% in terms of B per total mass of the wire.
  • the “B converted value” is a value obtained by converting the content of at least one of “metal B”, “B alloy”, and “B oxide” into the content of “metal B”. When the B conversion value is less than 0.0030% by mass, the effect of improving the AW performance is small. If the B-converted value exceeds 0.0090% by mass, hot cracking performance occurs and welding workability decreases.
  • the lower limit value of the B converted value is preferably 0.0040% by mass or more from the viewpoint of improving the AW performance.
  • the upper limit value of the B converted value is preferably 0.0080% by mass or less from the viewpoint of improving the welding workability.
  • the B source include addition of B 2 O 3 and Fe—Si—B alloy to the steel outer sheath or flux.
  • the content of Fe in the flux-cored wire is 91 to 97% by mass with respect to the total mass of the wire.
  • the flux-cored wire of the present invention metal-based flux-cored wire
  • the Fe content is less than 91% by mass, the amount of slag generated becomes excessive, and welding defects such as slag entrainment are likely to occur and welding workability is increased. Decreases.
  • the Fe content exceeds 97% by mass, it becomes impossible to add essential components other than Fe (Mn, Ni, Si, Ti, C, B).
  • the Fe source include addition of iron powder and an Fe-based alloy to the flux in addition to the steel outer sheath.
  • ⁇ Inevitable impurities> As an unavoidable impurity, a predetermined amount of Nb, V, Mo, Cr or the like may be contained within a range that does not affect the object of the present invention. Moreover, the content is Nb: 0.040 mass% or less, V: 0.040 mass% or less, Mo: 0.02 mass% or less, Cr: less than 0.30 mass%. Nb, V, Mo, Cr and the like may be contained as an alloy.
  • the flux-cored wire according to the present invention further contains a predetermined amount of S per wire total mass, and regulates Al, (Na compound and K compound), and F compound to a predetermined amount. It is preferable that Each of S, Al, Na compound, K compound and F compound is added to one or both of the steel outer sheath and the flux.
  • the content of S in the flux-cored wire is preferably 0.005 to 0.040% by mass with respect to the total mass of the wire.
  • the S content is less than 0.005% by mass, the welding workability (particularly the back bead shape) tends to be lowered.
  • content of S exceeds 0.040 mass%, the hot-cracking resistance of a weld metal will deteriorate.
  • the S source include addition of iron sulfide or the like to the steel outer shell or flux.
  • the content of Al in the flux-cored wire is preferably regulated to 0.10% by mass or less based on the total mass of the wire.
  • the Al content exceeds 0.10% by mass, a large amount of spatter is generated, and the back wave welding workability tends to deteriorate.
  • 0 mass% may be sufficient as content of Al.
  • the Al source include addition of Al metal, Fe—Al alloy, Al—Mg alloy to the steel outer sheath or flux.
  • Total of Na compound and K compound 0.20 mass% or less in total of Na converted value and K converted value>
  • the total content of Na compound and K compound in the flux-cored wire is preferably regulated to 0.20% by mass or less in terms of the total Na converted value and K converted value per total mass of the wire.
  • the “Na equivalent value” is a value obtained by converting the content of “Na compound” into the content of “metal Na”.
  • the “K converted value” is a value obtained by adding the content of “K compound” to the content of “metal K”.
  • Na compound and K compound are components added as an arc stabilizer.
  • the total of Na converted value and K converted value exceeds 0.20% by mass, the amount of spatter generated tends to increase, and the welding workability tends to deteriorate. Therefore, the total of Na converted value and K converted value is preferably 0.20% by mass or less.
  • the lower limit of the total of Na converted value and K converted value is not particularly limited, and may be 0% by mass. However, when added, in order to obtain the effect, 0.01% by mass. The above is preferable.
  • Na compound source examples include addition of Na oxide such as Na feldspar, Na fluoride such as NaF, etc. to the steel outer sheath or flux.
  • K compound source examples include addition of K oxide such as K feldspar and K fluoride such as K 2 SiF 6 to the steel outer sheath or flux.
  • the content of the F compound in the flux-cored wire is preferably regulated to 0.20% by mass or less in terms of F per total mass of the wire.
  • the “F converted value” is a value obtained by converting the content of the “F compound” into the content of “F”.
  • the F compound is a component added as an arc stabilizer. However, if the F-converted value exceeds 0.20% by mass, the amount of spatter generated tends to increase, and the welding workability tends to deteriorate. Therefore, it is preferable that F conversion value shall be 0.20 mass% or less. Further, the lower limit value of the F-converted value is not particularly limited and may be 0% by mass. However, when added, in order to obtain the effect, it is preferably 0.01% by mass or more. . Examples of the F compound source include addition of LiF, K 2 SiF 6 , NaF, etc. to the steel outer shell or flux.
  • the flux-cored wire according to the present invention when the C content, Si equivalent value, Ti content and Ni content are [C], [Si], [Ti] and [Ni], ((C) + [ Si]) / ([Ti] + [Ni]) is preferably within a predetermined range.
  • the AW performance tends to be lowered due to the under-addition of [Ti] + [Ni].
  • the SR performance is not necessarily degraded, but the SR performance may be degraded.
  • the upper limit of ([C] + [Si]) / ([Ti] + [Ni]) is preferably 1.20 or less from the viewpoint of improving the AW performance and the SR performance.
  • the flux-cored wire of the present invention may be added with an alloy element other than the above or an arc stabilizer as required.
  • an alloy element other than the above or an arc stabilizer as required.
  • Ca, Li, etc. can be contained in the flux as a wire component in a small amount as a fine adjuster such as deoxidation, and Cu, Co, N as a further hardener for the weld metal.
  • the flux-cored wire may have any size as long as the wire diameter is between 1.0 and 2.0 mm, but a more practical range is 1.2 to 1.6 mm.
  • the flux filling rate (the mass of the flux with respect to the total mass of the wire) is not particularly specified, but is preferably 10 to 30% by mass from the viewpoint of stability during production of the flux-cored wire. More preferable is 20% by mass.
  • the cross-sectional shape of the flux-cored wire is not particularly limited, and the presence or absence of a seam and the internal shape of the wire may be anything.
  • a method of manufacturing a flux-cored wire a method in which a flux is spread in the length direction of a steel strip and then formed into a circular cross-section so as to be wrapped, or a method in which a steel pipe having a large diameter is filled with a flux There is.
  • any method may be used.
  • it is not necessary to prescribe anything about the components of the steel outer shell it is common to use a material of mild steel or low alloy steel from the viewpoint of cost and wire drawing.
  • Cu plating may be given to the wire surface, the presence or absence of plating is not ask
  • Flux was filled into a steel outer sheath having the composition shown in Table 1 to produce a flux-cored wire (wire diameter: 1.2 mm) having the wire components shown in Tables 2 and 3.
  • the amount of each component contained in the flux-cored wire was measured according to JISG1253 and JISZ2613.
  • the wire component shown to Table 2, 3 is the mass% per total mass of a wire, and the remainder is an unavoidable impurity.
  • ⁇ AW performance> According to the test method shown in Table 6, a test piece was prepared from a weld metal as welded (AW: As Welded), a tensile test and an impact test were performed, 0.2% proof stress, tensile strength, -50 ° C. The absorption energy (vE) of was measured. The AW performance was determined based on the tensile strength of the AW weld metal and the absorbed energy at ⁇ 50 ° C. The criterion is that the tensile strength is 490 MPa or more and the absorbed energy at ⁇ 50 ° C. is 50 J or more, and the other cases are rejected. The results are shown in Table 8.
  • the SR performance was determined based on the tensile strength of the weld metal after SR and the absorbed energy at ⁇ 50 ° C. The criterion is that the tensile strength is 490 MPa or more and the absorbed energy at ⁇ 50 ° C. is 50 J or more, and the other cases are rejected. The results are shown in Table 8.
  • the cracking rate As for the cracking rate, flux-cored wires having the compositions shown in Tables 2 and 3 and steel plates having the compositions shown in Table 4 were used. And the crack rate was evaluated by implementing the butt-weld cracking test with a hydraulic type C high-speed jig (based on JIS 3155) with respect to the weld metal welded on the welding conditions shown in Table 7. In addition, as shown in the following formula (1), the crack rate is the ratio (%) of the crack length to the bead length of the broken back bead. It was. Note that the crack includes a crater crack. The results are shown in Table 8.
  • wire No. 3 had a content of Si as the Si source of less than the preferred lower limit.
  • Wire No. 8 was such that ([C] + [Si]) / ([Ti] + [Ni]) exceeded the preferred upper limit.
  • Wire No. 9 Example) did not contain F compound and S.
  • Wire No. 10 Example) did not contain the F compound. Wire No. No.
  • Example 11 has a Si content as the Si source of less than the preferred lower limit and does not contain S.
  • Wire No. in Example 13 Example, the content of Si as the Si source was less than the preferred lower limit, the content of Si oxide (SiO 2 ) exceeded the preferred upper limit, and no Al was contained.
  • Wire No. Nos. 9 and 11 to 13 (Examples) were slightly inferior in welding workability as compared with the other examples, but they had no problem, so the overall evaluation was ( ⁇ : good).
  • Wire No. 14 to 28 did not satisfy the requirements of the present invention, they were inferior in AW performance, SR performance and welding workability. As a result, the overall evaluation was ( ⁇ : somewhat inferior) or ( ⁇ : inferior).
  • Wire No. 14 has an Fe content of less than the lower limit, an Mn content of more than the upper limit, an F-converted value of more than the upper limit, a Na-converted value of more than the preferred upper limit, SR performance and welding workability were inferior.
  • Wire No. In No. 15 (Comparative Example) the C content was less than the lower limit and the Na equivalent value exceeded the preferred upper limit, so the AW performance, SR performance, and welding workability were poor.
  • the Mn content is less than the lower limit
  • the Si content as the Si source is less than the preferred lower limit
  • the Ti content exceeds the upper limit
  • the Ni content exceeds the upper limit
  • ([[ Since C] + [Si]) / ([Ti] + [Ni]) is less than the preferred lower limit
  • AW performance, SR performance and welding workability were inferior.
  • Wire No. No. 17 (Comparative Example) does not contain Si and ([C] + [Si]) / ([Ti] + [Ni]) is less than the preferred lower limit value, so AW performance, SR performance, and welding workability. Was inferior.
  • Wire No. 18 (Comparative Example) is that the content of Si as the Si source is less than the preferred lower limit, the Ti content exceeds the upper limit, the Na equivalent value exceeds the preferred upper limit, ([C] + [Si]) / Since ([Ti] + [Ni]) is less than the preferred lower limit value, the AW performance was inferior. Wire No.
  • the Ni content exceeds the upper limit
  • the Na conversion value exceeds the preferable upper limit
  • ([C] + [Si] / ([Ti] + [Ni]) is less than the preferable lower limit. Therefore, AW performance, SR performance and welding workability were inferior.
  • Wire No. 20 (Comparative Example), the Fe content exceeds the upper limit, the Mn content is less than the lower limit, the Si content as the Si source is preferably less than the lower limit, the Ni content is less than the lower limit, ( Since [C] + [Si]) / ([Ti] + [Ni]) exceeded the preferable upper limit value, the AW performance and the SR performance were inferior.
  • Wire No. In No. 21 (Comparative Example), the C content exceeded the upper limit value, and the Si content as the Si source was less than the preferred lower limit value, so the AW performance, SR performance, and welding workability were inferior.
  • Wire No. No. 22 (Comparative Example) had an inferior AW performance because the Mn content exceeded the upper limit and the B content was less than the lower limit.
  • the Si conversion value exceeds the upper limit (the content of Si as the Si source exceeds the preferable upper limit), the content of B exceeds the upper limit, and ([C] + [Si]) / ( Since [Ti] + [Ni]) exceeds the preferable upper limit value, AW performance, SR performance, and welding workability were inferior.
  • the Si conversion value exceeds the upper limit (the content of Si as the Si source exceeds the upper limit), the Ti content is less than the lower limit, ([C] + [Si]) / ([[ Since Ti] + [Ni]) exceeds the preferable upper limit value, AW performance and SR performance were inferior.
  • Wire No. 26 (Comparative Example) has an Si conversion value less than the lower limit (the content of Si as the Si source is less than the preferred lower limit), ([C] + [Si]) / ([Ti] + [Ni]) Since it exceeded the preferable upper limit, AW performance, SR performance, and welding workability were inferior.
  • Wire No. 27 (Comparative Example), Ti content is less than the lower limit, Na-converted value, etc. is over the preferred upper limit, ([C] + [Si]) / ([Ti] + [Ni]) is over the preferred upper limit Therefore, AW performance, SR performance and welding workability were inferior.
  • Wire No. In 28 (Comparative Example), the C content exceeded the upper limit value, and the B content exceeded the upper limit value, so the AW performance, SR performance, and welding workability were inferior.

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Abstract

　構造物、特にパイプラインの初層溶接において、シールドガスとして１００％ＣＯ２ ガスとＡｒ－ＣＯ２ 混合ガスとを兼用でき、優れた溶接作業性、ＡＷ性能およびＳＲ性能を有するフラックス入りワイヤを提供する。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てなるフラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全質量当たり、Ｍｎ：１．５～３．１質量％、Ｎｉ：０．２質量％以上１．００質量％未満、Ｓｉ、Ｓｉ合金およびＳｉ酸化物の少なくとも１種：Ｓｉ換算値で０．３～１．０質量％、Ｔｉ：０．０５～０．２９質量％、Ｃ：０．０６～０．３０質量％、Ｂ，Ｂ合金およびＢ酸化物の少なくとも１種：Ｂ換算値で０．００３０～０．００９０質量％、Ｆｅ：９１～９７質量％を含有することを特徴とする。

Description

フラックス入りワイヤ
　本発明は、引張強さが４９０～５７０ＭＰａ級の鋼材溶接に使用されるフラックス入りワイヤに関し、特に、硫化水素を多く含む環境（サワー環境）に曝されるパイプライン等の構造物の初層溶接に使用される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ものである。
　従来から、パイプラインの初層溶接に用いられるフラックス入りワイヤには、溶接作業性に優れること、および、溶接のまま（ＡＷ：Ａｓ－Ｗｅｌｄｅｄ）での溶接金属の機械的性質（引張強さおよび低温時の吸収エネルギー）、いわゆる、ＡＷ性能に優れることが要望されている。
　特許文献１には、パイプラインの初層溶接において良好な裏波ビードが得られ溶接作業性に優れるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤが提案されている。そして、そのワイヤの構成は、Ｃ：０．０８質量％以下の鋼製外皮中に、アルカリ金属：０．１～５質量％、（Ｎａ／Ｋ）比：１～５０％、Ｃ：０．３～２．５質量％、金属粉：８０質量％以上、ならびにスラグ形成剤を含有するフラックスを８～２０質量％の割合で充填してなることを特徴とする。
　また、特許文献２には、ＡＷ性能に優れるＡｒ－ＣＯ２ 混合ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤが提案されている。そして、そのワイヤの構成は、鋼製外皮にフラックスを充填し、そのフラックスは金属粉を９７質量％以上含み、かつ、金属粉中には酸素量が０．２５％以下である鉄粉を、ワイヤ全質量に対する質量％で、４．０～１５．５％含有し、さらに、ワイヤ全質量に対する質量％で、ワイヤ成分が、Ｃ：０．０３～０．１２％、Ｓｉ：０．５～１．２％、Ｍｎ：１．５～３．５％、Ｓ：０．００５～０．０５％を含有し、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属弗化物および金属酸化物の１種または２種以上の合計：０．３５％以下で、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
特開昭６３－１８３７９５号公報 特許第５２０７９９４号公報
　しかしながら、特許文献１のワイヤでは、裏波溶接仕様のフラックスの成分設計が行われている。その結果、特許文献１のワイヤでは、裏波溶接作業性を確保するために、ＡＷ性能が犠牲となり、使用温度は－３０℃程度にとどまり、更なる低温側の仕様に対応できないという課題がある。また、特許文献１のワイヤでは、ＳＲ（Ｓｔｒｅｓｓ Ｒｅｌｉｅｆ ａｎｎｅａｌｉｎｇ、応力除去焼鈍）後の溶接金属の機械的性質（引張強さおよび低温時の吸収エネルギー）、いわゆる、ＳＲ性能が劣るという課題がある。
　また、特許文献２のワイヤでは、フラックスの成分設計によって、溶接のまま（Ａｓ－Ｗｅｌｄｅｄ）での溶接金属のＡＷ性能が確保されるが、パイプラインの初層溶接においては溶接作業性(裏波ビードの形状) およびＳＲ性能が劣るという課題がある。
　さらに、特許文献１、２のワイヤでは、パイプラインの初層溶接においてＡｒ－ＣＯ２混合ガスのみがシールドガスとして使用され、１００％ＣＯ２ をガスシールドガスとして使用することができないという課題がある。
　本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、構造物、特にパイプラインの初層溶接において、シールドガスとして１００％ＣＯ２ ガスとＡｒ－ＣＯ２ 混合ガスとを兼用でき、優れた溶接作業性、ＡＷ性能およびＳＲ性能を有する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、本発明において、前記したように、ＡＷ性能とは、溶接のままでの溶接金属の機械的性質（引張強さおよび低温時の吸収エネルギー）、ＳＲ性能とは、ＳＲ後の溶接金属の機械的性質（引張強さおよび低温時の吸収エネルギー）を言う。
　本発明に係る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てなるフラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ全質量当たり、Ｍｎ：１．５～３．１質量％、Ｎｉ：０．２質量％以上１．００質量％未満、Ｓｉ、Ｓｉ合金およびＳｉ酸化物の少なくとも１種：Ｓｉ換算値で０．３～１．０質量％、Ｔｉ：０．０５～０．２９質量％、Ｃ：０．０６～０．３０質量％、Ｂ，Ｂ合金およびＢ酸化物の少なくとも１種：Ｂ換算値で０．００３０～０．００９０質量％、Ｆｅ：９１～９７質量％を含有することを特徴とする。
　また、本発明のフラックス入りワイヤは、Ｓｉ源としてＳｉを用いた際のＳｉ含有量が、ワイヤ全質量当たり、０．３～０．９質量％であることが好ましい。また、本発明のフラックス入りワイヤは、Ｓｉ源としてＳｉ酸化物を用いた際のＳｉ酸化物の含有量が、ワイヤ全質量当たり、０．１１～０．４０質量％であることが好ましい。
　また、本発明のフラックス入りワイヤは、前記Ｃの含有量が、０．１０～０．３０質量％であることが好ましい。また、本発明のフラックス入りワイヤは、前記Ｃの含有量が、０．１２質量％を超え０．３０質量％以下であることが好ましい。
　かかる構成によれば、フラックス入りワイヤは、Ｍｎ、Ｎｉ、（Ｓｉ、Ｓｉ合金およびＳｉ酸化物の少なくとも１種）、Ｔｉ、Ｃ、（Ｂ、Ｂ合金およびＢ酸化物の少なくとも１種）、Ｆｅが所定量である。それによって、構造物、特にパイプラインの初層溶接において、シールドガスとして１００％ＣＯ２ ガスとＡｒ－ＣＯ２ 混合ガスとが兼用でき、良好な裏波ビード（裏ビード）が得られて溶接作業性が向上し、かつ、ＡＷ性能およびＳＲ性能が向上する。
　また、本発明のフラックス入りワイヤは、さらに、ワイヤ全質量当たり、Ｓ：０．００５～０．０４０質量％を含有し、かつ、Ａｌ：０．１０質量％以下、Ｎａ化合物とＫ化合物の合計：Ｎａ換算値とＫ換算値の合計で０．２０質量％以下、Ｆ化合物：Ｆ換算値で０．２０質量％以下に規制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、さらに、Ｓ、Ａｌ、Ｎａ化合物とＫ化合物の合計、Ｆ化合物が所定量であることによって、溶接作業性、ＡＷ性能およびＳＲ性能がさらに向上する。
　さらに、本発明のフラックス入りワイヤは、Ｃ含有量、Ｓｉ換算値、Ｔｉ含有量およびＮｉ含有量を〔Ｃ〕、〔Ｓｉ〕、〔Ｔｉ〕および〔Ｎｉ〕としたとき、（〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕）／（〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕）が０．３０～１．２であることが好ましい。
　かかる構成によれば、フラックス入りワイヤは、（〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕）／（〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕）が所定量である。それによって、脆性破壊の遷移温度を低温側へ移行できると共に、さらに良好な裏波ビード（裏ビード）が得られるため、溶接作業性、ＡＷ性能およびＳＲ性能がさらに向上する。
　本発明に係るフラックス入りワイヤによれば、構造物、特にパイプラインの初層溶接において、シールドガスとして１００％ＣＯ２ガスとＡｒ－ＣＯ２混合ガスとを兼用できると共に、溶接作業性、ＡＷ性能およびＳＲ性能が優れたものとなる。その結果、低温環境下、特にサワー環境下に曝されるパイプライン等の構造物の安全性と溶接施工能率をより一層高めることができる。
フラックス入りワイヤにおける（〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕）／（〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕）と、裏波溶接作業性およびＡＷ性能との関係を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
≪フラックス入りワイヤ≫
　本発明のフラックス入りワイヤは、鋼製外皮内にフラックスを充填してなるものである。そして、ワイヤ全質量当たり、Ｍｎ、Ｎｉ、（Ｓｉ、Ｓｉ合金およびＳｉ酸化物の少なくとも１種）、Ｔｉ、Ｃ、（Ｂ、Ｂ合金およびＢ酸化物の少なくとも１種）、Ｆｅを所定量含有するものである。なお、前記成分以外の残部は、不可避的不純物からなるものである。
　ここで、「酸化物」とは、「単一酸化物」および「複合酸化物」のうちの一種以上を意味する。「単一酸化物」とは、例えば、ＳｉならばＳｉ単独の酸化物（ＳｉＯ２ ）をいう。「複合酸化物」とは、ＳｉとＳｉ以外の単一酸化物が複数種類集合したものと、ＳｉとＳｉ以外の複数の金属成分を含む酸化物との双方をいう。
　以下、ワイヤ成分の数値限定理由について説明する。なお、各成分のそれぞれは、鋼製外皮およびフラックスのいずれか一方あるいは双方に添加する。
＜Ｍｎ：１．５～３．１質量％＞
　フラックス入りワイヤ中のＭｎの含有量は、ワイヤ全質量当たり１．５～３．１質量％とする。Ｍｎの含有量が１．５質量％未満であると強度不足によりＡＷ性能およびＳＲ性能が低下する。Ｍｎの含有量が３．１質量％を超えると強度過多および焼入れ性過多によりＡＷ性能が低下する。なお、Ｍｎの含有量が多いとＳＲ性能が低下することがある。また、Ｍｎの含有量の上限値は、ＡＷ性能およびＳＲ性能を向上させる観点から、２．５質量％以下であると好ましい。
　なお、Ｍｎ源としては、フラックスへの金属Ｍｎ、Ｆｅ－Ｍｎ合金、Ｓｉ－Ｍｎ合金の添加、鋼製外皮への金属Ｍｎの添加等が挙げられる。
＜Ｎｉ：０．２質量％以上１．００質量％未満＞
　フラックス入りワイヤ中のＮｉの含有量は、ワイヤ全質量当たり、０．２質量％以上１．００質量％未満である。従来、Ｎｉの含有量は、溶接金属のＡＷ性能を完全に確保するために、ワイヤ中に１．００質量％以上を添加していた。しかし、多量にＮｉを含有するワイヤは、サワー環境中で特別な硫化物が生成することにより、耐硫化物腐食割れ（Ｓｕｌｆｉｄｅ Ｓｔｒｅｓｓ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｃｒａｃｋｉｎｇ）性が低下する。ＮＡＣＥ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ、防食技術協会）規格に合致させるため、本発明では、むしろ従来より低い範囲である０．２質量％以上１．００質量％未満とした。Ｎｉの含有量が０．２質量％未満であると、ＡＷ性能を向上させる作用が小さい。Ｎｉの含有量が１．００質量％以上であるとＮＡＣＥ規格に対応できない上に、高温割れが発生し、ＳＲ性能および溶接作業性が低下する。また、Ｎｉの含有量の下限値は、ＡＷ性能を向上させる観点から、０．２０質量％以上であると好ましく、０．４０質量％以上であるとより好ましい。
　なお、Ｎｉ源としては、フラックスへの金属Ｎｉ、Ｎｉ－Ｍｇ合金の添加、鋼製外皮へのＮｉの添加等が挙げられる。
＜Ｓｉ、Ｓｉ合金およびＳｉ酸化物の少なくとも１種：Ｓｉ換算値で０．３～１．０質量％＞
　フラックス入りワイヤ中のＳｉ（金属Ｓｉ）、Ｓｉ合金およびＳｉ酸化物の少なくとも１種の含有量は、ワイヤ全質量当たり、Ｓｉ換算値で０．３～１．０質量％とする。「Ｓｉ換算値」とは、「金属Ｓｉ」、「Ｓｉ合金」および「Ｓｉ酸化物」の少なくとも１種の含有量を「金属Ｓｉ」の含有量に換算した値である。Ｓｉ換算値が０．３質量％未満であると、脱酸不足によりブローホールが発生し易く、ＡＷ性能およびＳＲ性能が低下する。また、裏波溶接の作業性（特に裏ビードの形状）が低下する。Ｓｉ換算値が１．０質量％を超えるとマトリックスフェライトを脆化させて、ＡＷ性能およびＳＲ性能が低下する。
　また、Ｓｉ換算値の下限値は、ＡＷ性能、ＳＲ性能および溶接作業性を向上させる観点から、０．５質量％以上であると好ましい。また、Ｓｉ換算値の上限値は、ＡＷ性能およびＳＲ性能を向上させる観点から、０．８質量％以下であると好ましい。
　なお、Ｓｉ源としては、フラックスへのＦｅ－Ｓｉ合金、Ｓｉ－Ｍｎ合金、ＳｉＯ２ の添加、鋼製外皮への金属Ｓｉの添加等が挙げられる。
　フラックス入りワイヤにおいて、Ｓｉ源として金属Ｓｉを用いた際には、金属Ｓｉの含有量は、ワイヤ全質量当たり、０．３～０．９質量％であることが好ましい。また、フラックス入りワイヤにおいて、Ｓｉ源としてＳｉ酸化物（例えば、ＳｉＯ２ ）を用いた際には、Ｓｉ酸化物（例えば、ＳｉＯ２ ）の含有量は、０．１１～０．４０質量％であることが好ましく、より好ましい範囲は０．１５～０．４０質量％である。なお、Ｓｉ酸化物源（例えば、ＳｉＯ２ 源）は、シリカ、カリガラス、ソーダガラス等が挙げられる。
＜Ｔｉ：０．０５～０．２９質量％＞
　フラックス入りワイヤ中のＴｉの含有量は、ワイヤ全質量当たり、０．０５～０．２９質量％とする。Ｔｉの含有量が０．０５質量％未満であると、充分な核生成が出来ず、フェライトの粗大化によりＡＷ性能およびＳＲ性能が低下する。Ｔｉの含有量が０．２９質量％を超えると固溶Ｔｉが過多となり、強度過多に起因したＡＷ性能が低下する。
　また、Ｔｉの含有量の下限値は、ＡＷ性能およびＳＲ性能を向上させる観点から、０．１０質量％以上であると好ましい。また、Ｔｉの含有量の上限値は、ＡＷ性能を向上させる観点から、０．２５質量％以下であると好ましい。
　なお、Ｔｉ源としては、フラックスへのＦｅ－Ｔｉ合金の添加、鋼製外皮への金属Ｔｉの添加等が挙げられる。
＜Ｃ：０．０６～０．３０質量％＞
　フラックス入りワイヤ中のＣの含有量は、ワイヤ全質量当たり、０．０６～０．３０質量％とする。Ｃの含有量が０．０６質量％未満であると、強度不足によりＡＷ性能およびＳＲ性能の安定化効果が小さい。また、裏波溶接の作業性（特に裏ビードの形状）が低下する。Ｃの含有量が０．３０質量％を超えると高温割れが発生して溶接作業性が低下し、過剰の強度過多に起因してＡＷ性能およびＳＲ性能も低下する。
　また、Ｃの含有量の下限値は、ＡＷ性能、ＳＲ性能および溶接作業性を向上させる観点から、０．１０質量％以上であると好ましい。さらに、Ｃの含有量のより好ましい範囲は０．１２質量％を超え０．３０質量％以下である。
　なお、Ｃ源としては、フラックスへのグラファイトの添加、フラックスへのＦｅ－Ｍｎ合金、Ｆｅ－Ｓｉ合金等からのＣの添加、鋼製外皮へのＣの添加等が挙げられる。
＜Ｂ、Ｂ合金およびＢ酸化物の少なくとも１種：Ｂ換算値で０．００３０～０．００９０質量％＞
　フラックス入りワイヤ中のＢ（金属Ｂ）、Ｂ合金およびＢ酸化物の少なくとも１種の含有量は、ワイヤ全質量当たり、Ｂ換算値で０．００３０～０．００９０質量％とする。「Ｂ換算値」とは、「金属Ｂ」、「Ｂ合金」および「Ｂ酸化物」の少なくとも１種の含有量を「金属Ｂ」の含有量に換算した値である。Ｂ換算値が０．００３０質量％未満であるとＡＷ性能を向上させる作用が小さい。Ｂ換算値が０．００９０質量％を超えると高温割れ性能が発生し、溶接作業性が低下する。
　また、Ｂ換算値の下限値は、ＡＷ性能を向上させる観点から、０．００４０質量％以上であると好ましい。また、Ｂ換算値の上限値は、溶接作業性を向上させる観点から、０．００８０質量％以下であると好ましい。
　なお、Ｂ源としては、鋼製外皮またはフラックスへのＢ２ Ｏ３ 、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ合金の添加等が挙げられる。
＜Ｆｅ：９１～９７質量％＞
　フラックス入りワイヤ中のＦｅの含有量は、ワイヤ全質量当たり、９１～９７質量％とする。本発明のフラックス入りワイヤ（メタル系フラックス入りワイヤ）の場合、Ｆｅの含有量が９１質量％未満では、スラグ発生量が過多となり、スラグ巻込などの溶接欠陥が発生し易くなり、溶接作業性が低下する。Ｆｅの含有量が９７質量％を超えると、Ｆｅ以外の必須成分（Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃ、Ｂ）の添加ができなくなる。なお、Ｆｅ源としては、鋼製外皮以外にフラックスへの鉄粉およびＦｅ系合金の添加等が挙げられる。
＜不可避的不純物＞
　不可避的不純物として、本発明の目的には影響を及ぼさない範囲で所定量のＮｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｃｒ等を含有してもよい。また、その含有量は、Ｎｂ：０．０４０質量％以下、Ｖ：０．０４０質量％以下、Ｍｏ：０．０２質量％以下、Ｃｒ：０．３０質量％未満である。なお、Ｎｂ、Ｖ、Ｍｏ、Ｃｒ等は合金として含有されていてもよい。
　本発明に係るフラックス入りワイヤは、前記成分に加えて、さらに、ワイヤ全質量当たり、Ｓを所定量含有し、かつ、Ａｌ、（Ｎａ化合物とＫ化合物）、Ｆ化合物を所定量に規制するものであることが好ましい。なお、Ｓ、Ａｌ、Ｎａ化合物、Ｋ化合物およびＦ化合物のそれぞれは、鋼製外皮およびフラックスのいずれか一方または双方に添加される。
＜Ｓ：０．００５～０．０４０質量％＞
　フラックス入りワイヤ中のＳの含有量は、ワイヤ全質量当たり、０．００５～０．０４０質量％であることが好ましい。Ｓの含有量が０．００５質量％未満であると、溶接作業性（特に裏ビード形状）が低下し易くなる。Ｓの含有量が０．０４０質量％を超えると、溶接金属の耐高温割れ性が劣化する。なお、Ｓ源は、鋼製外皮またはフラックスへの硫化鉄等の添加等が挙げられる。
＜Ａｌ：０．１０質量％以下＞
　フラックス入りワイヤ中のＡｌの含有量は、ワイヤ全質量当たり、０．１０質量％以下に規制することが好ましい。Ａｌの含有量が０．１０質量％を超えるとスパッタが多く発生し、裏波溶接作業性が低下し易くなる。また、Ａｌの含有量は０質量％であってもよい。なお、Ａｌ源としては、鋼製外皮またはフラックスへのＡｌ金属、Ｆｅ－Ａｌ合金、Ａｌ－Ｍｇ合金の添加等が挙げられる。
＜Ｎａ化合物とＫ化合物の合計：Ｎａ換算値とＫ換算値の合計で０．２０質量％以下＞
　フラックス入りワイヤ中のＮａ化合物とＫ化合物の含有量の合計は、ワイヤ全質量当たり、Ｎａ換算値とＫ換算値の合計で０．２０質量％以下に規制することが好ましい。ここで、「Ｎａ換算値」は、「Ｎａ化合物」の含有量を「金属Ｎａ」の含有量に換算した値である。また、「Ｋ換算値」は、「Ｋ化合物」の含有量を「金属Ｋ」の含有量に加算した値である。
　Ｎａ化合物、Ｋ化合物は、アーク安定剤として添加される成分である。しかしながら、Ｎａ換算値とＫ換算値の合計が０．２０質量％を超えると、スパッタ発生量が増加する傾向にあり、溶接作業性が低下し易い。したがって、Ｎａ換算値とＫ換算値の合計は、０．２０質量％以下とすることが好ましい。また、Ｎａ換算値とＫ換算値の合計の下限値については特に限定されるものではなく、０質量％であってもよいが、添加する場合は、その効果を得るため、０．０１質量％以上とすることが好ましい。
　Ｎａ化合物源としては、鋼製外皮またはフラックスへのＮａ長石等のＮａ酸化物、ＮａＦ等のＮａ弗化物等の添加が挙げられる。また、Ｋ化合物源としては、鋼製外皮またはフラックスへのＫ長石等のＫ酸化物、Ｋ２ ＳｉＦ６等のＫ弗化物等の添加等が挙げられる。なお、化合物源として、Ｎａフェライト、Ｋフェライト等を使用してもよい。
＜Ｆ化合物：Ｆ換算値で０．２０質量％以下＞
　フラックス入りワイヤ中のＦ化合物の含有量は、ワイヤ全質量当たり、Ｆ換算値で０．２０質量％以下に規制することが好ましい。ここで、「Ｆ換算値」は、「Ｆ化合物」の含有量を「Ｆ」の含有量に換算した値である。
　Ｆ化合物は、アーク安定剤として添加される成分である。しかしながら、Ｆ換算値が０．２０質量％を超えると、スパッタ発生量が増加する傾向にあり、溶接作業性が低下し易い。したがって、Ｆ換算値は、０．２０質量％以下とすることが好ましい。また、Ｆ換算値の下限値については特に限定されるものではなく、０質量％であってもよいが、添加する場合は、その効果を得るため、０．０１質量％以上とすることが好ましい。なお、Ｆ化合物源としては、鋼製外皮またはフラックスへのＬｉＦ、Ｋ２ ＳｉＦ６ 、ＮａＦ等の添加等が挙げられる。
　本発明に係るフラックス入りワイヤは、Ｃ含有量、Ｓｉ換算値、Ｔｉ含有量およびＮｉ含有量を〔Ｃ〕、〔Ｓｉ〕、〔Ｔｉ〕および〔Ｎｉ〕としたとき、（〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕）／（〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕）が所定範囲であることが好ましい。
＜（〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕）／（〔Ｔｉ〕］＋〔Ｎｉ〕）：０．３０～１．２＞
　フラックス入りワイヤにおいて、ＡＷ性能と裏波溶接作業性の両方を確保するためには、前記のように、ワイヤの成分組成を限定することによって、ある程度達成できる。本発明者等は、フラックス入りワイヤにおいて、さらに、（〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕）／（〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕）を０．３０～１．２の範囲に特定することによって、ＡＷ性能と裏波溶接作業性の両方を確実に確保できることを見出した。
　図１に示すように、直線の傾きで示された（〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕）／（〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕）が０．３０未満であると、〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕の過小添加に起因して、裏ビードの形状が悪く、裏波溶接の作業性が低下し易くなる。また、〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕の過多添加に起因して、焼入れ性過多により、ＡＷ性能が低下し易くなる。一方、（〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕）／（〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕）が１．２を超えると、〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕の過多添加に起因して、焼入れ性過多により、ＡＷ性能が低下し易くなる。また、〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕の過小添加に起因して、ＡＷ性能が低下し易くなる。また、（〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕）／（〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕）が１．２を超えると、必ずしもＳＲ性能が低下するわけではないが、ＳＲ性能が低下することがある。なお、（〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕）／（〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕）の上限値は、ＡＷ性能のおよびＳＲ性能を向上させる観点から、１．２０以下であると好ましい。
＜その他＞
　本発明のフラックス入りワイヤは、必要に応じて前記以外の合金元素またはアーク安定剤等を添加してもよい。例えば、ワイヤ成分としてフラックス中に、Ｃａ、Ｌｉ等を脱酸等の微調整剤として、また、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎを溶接金属のさらなる硬化剤として、少量含有させることもできる。また、ＮａおよびＫ以外のアルカリ金属化合物を微量に含有してもよい。なお、これらの元素は、本発明の目的には影響を及ぼさない。
　フラックス入りワイヤは、そのワイヤ径が直径１．０～２．０ｍｍの間であれば、いかなるサイズであってもよいが、実用上のより好ましい範囲は、１．２～１．６ｍｍである。また、フラックスの充填率（ワイヤ全質量に対するフラックスの質量）は、特に規定されるものではないが、フラックス入りワイヤの生産時の安定性の観点から１０～３０質量％であることが好ましく、１３～２０質量％がより好ましい。さらに、フラックス入りワイヤの断面形状については特に制限するものではなく、シームの有無及びワイヤ内部形状はいかなるものであってもよい。
　フラックス入りワイヤの製造方法としては、帯鋼の長さ方向にフラックスを散布してから包み込むように円形断面に成形し伸線する方法や、太径の鋼管にフラックスを充填して伸線する方法がある。しかしながら、いずれの方法でも本発明には影響しないため、いずれの方法で製造しても良い。鋼製外皮の成分については何ら規定する必要はないが、コスト面と伸線性の面から軟鋼または低合金鋼の材質を用いるのが一般的である。また、ワイヤ表面にＣｕめっきを施す場合もあるが、めっきの有無は問わない。
　以下、本発明の効果を説明するために、本発明の要件を満足する実施例と、本発明の要件を満足しない比較例とを比較して説明する。
　表１に示す組成の鋼製外皮にフラックスを充填して、表２、３に示すワイヤ成分を有するフラックス入りワイヤ（ワイヤ径１．２ｍｍ）を作製した。なお、フラックス入りワイヤに含有される各成分の量は、ＪＩＳＧ１２５３およびＪＩＳＺ２６１３に準じて、それぞれ測定した。なお、表２、３に示すワイヤ成分は、ワイヤ全質量当たりの質量％で、その残部が不可避的不純物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　このワイヤを用いて、表４に示す組成の鋼板を表５に示す条件にて溶接し、ＡＷ性能、ＳＲ性能、溶接作業性および総合評価について、以下のように評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
＜ＡＷ性能＞
　表６に示す試験方法によって、溶接のまま（ＡＷ：Ａｓ Ｗｅｌｄｅｄ）の溶着金属から試験片を作製し、引張試験、衝撃試験を実施して、０．２％耐力、引張強さ、－５０℃の吸収エネルギー（ｖＥ）を測定した。
　ＡＷ性能の判定は、ＡＷの溶接金属の引張強さ、および、－５０℃の吸収エネルギーで行った。その判定基準は、引張強さが４９０ＭＰａ以上、かつ、－５０℃の吸収エネルギーが５０Ｊ以上の場合を合格、それ以外の場合を不合格とした。その結果を表８に示す。
＜ＳＲ性能＞
　表６に示す試験方法によって、応力除去焼鈍（ＳＲ）後の溶着金属から試験片を作製し、引張試験、衝撃試験を実施して、０．２％耐力、引張強さ、－５０℃の吸収エネルギー（ｖＥ）を測定した。焼鈍条件は、Ｌ．Ｍ．Ｐ．（ラーソンミラーパラメター）＝１８．９×１０３ に相当する６３５℃×５ｈｒｓとした。
　ＳＲ性能の判定は、ＳＲ後の溶接金属の引張強さ、および、－５０℃の吸収エネルギーで行った。その判定基準は、引張強さが４９０ＭＰａ以上、かつ、－５０℃の吸収エネルギーが５０Ｊ以上の場合を合格、それ以外の場合を不合格とした。その結果を表８に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
＜溶接作業性（裏ビード形状、スパッタ発生量および割れ率）＞
（裏ビード形状）
　裏ビード外観については、溶接時に官能にて評価した。
　裏ビード垂れがなく、裏ビードの重ね目が良好なものを「◎（合格）」、溶接後の裏ビード形状が垂れ気味なものを「○（合格）」、裏ビード垂れが顕著なものを「×（不合格）」とした。その結果を表８に示す。
（スパッタ発生量）
　スパッタ発生量については、溶接時に官能にて評価した。
　溶滴移行がスムーズでスパッタ発生量が少ないものを「◎（合格）」、アークがやや不安定でスパッタ発生量も多いものを「○（合格）」、アークが不安定でスパッタ発生量が多い（商品として実用性がない）ものを「×（不合格）」とした。その結果を表８に示す。
（割れ率）
　割れ率については、表２、３に示す組成のフラックス入りワイヤ、および、表４に示す組成の鋼板を使用した。そして、表７に示す溶接条件で溶接した溶接金属に対して、油圧式Ｃ形高速冶具による突合せ溶接割れ試験を実施（ＪＩＳ ３１５５に準拠）することにより割れ率を評価した。また、割れ率は、下式（１）に示すように、破断した裏ビードのビード長に対する割れ長さの比率（％）とし、１０％以下のものを合格、１０％を超えるものを不合格とした。なお、割れには、クレータ割れを含むものとする。その結果を表８に示す。
　割れ率（％）＝割れ合計長さ／（裏ビード長－割れ合計長さ）×１００・・・（１）
　裏ビード形状、スパッタ発生量および割れ率がすべて合格の場合に、溶接作業性が合格と評価し、それ以外の場合には、溶接作業性が不合格と評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
＜総合評価＞
　ＡＷ性能、ＳＲ性能および溶接作業性の全てが合格なものを（◎）（○）とし、溶接作業性に優れているものを（◎：優れている）、溶接作業性が（◎）のものより低下するが合格基準を満足するものを（○：良好）とした。また、ＡＷ性能、ＳＲ性能および溶接作業性のうち１つが不合格のものを（△：やや劣っている）とし、ＡＷ性能、ＳＲ性能および溶接作業性のうち２つ以上が不合格なものを（×：劣っている）とした。その結果を表８に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　表８に示すように、ワイヤＮｏ．１、１－Ａ、２～１３（実施例）は、本発明の要件を満たすため、ＡＷ性能およびＳＲ性能において優れ、溶接作業性において良好または優れていた。その結果、総合評価において、（◎：優れている）または（○：良好）であった。
　また、ワイヤＮｏ．３（実施例）はＳｉ源としてのＳｉの含有量が好ましい下限値未満のものであった。ワイヤＮｏ．８（実施例）は（〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕）／（〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕）が好ましい上限値を超えるものであった。ワイヤＮｏ．９（実施例）はＦ化合物およびＳを含有しないものであった。ワイヤＮｏ．１０（実施例）はＦ化合物を含有しないものであった。ワイヤＮｏ．１１（実施例）はＳｉ源としてのＳｉの含有量が好ましい下限値未満で、Ｓを含有しないものであった。ワイヤＮｏ．１３（実施例）はＳｉ源としてのＳｉの含有量が好ましい下限値未満で、Ｓｉ酸化物（ＳｉＯ２ ）の含有量が好ましい上限値を超え、Ａｌを含有しないものであった。そして、ワイヤＮｏ．８（実施例）は、ＡＷ性能における吸収エネルギーが合格基準ぎりぎりであるため、総合号評価は（○：良好）であった。ワイヤＮｏ．９、１１～１３（実施例）は、その他の実施例と比較して溶接作業性が若干劣るものの、問題ない性能であるため、総合評価は（○：良好）であった。
　一方、ワイヤＮｏ．１４～２８（比較例）は、本発明の要件を満たさないため、ＡＷ性能、ＳＲ性能および溶接作業性において劣っていた。その結果、総合評価において、（△：やや劣っている）または（×：劣っている）であった。
　ワイヤＮｏ．１４（比較例）は、Ｆｅの含有量が下限値未満、Ｍｎの含有量が上限値超え、Ｆ換算値が好ましい上限値超え、Ｎａ換算値等が好ましい上限値超えであるため、ＡＷ性能、ＳＲ性能および溶接作業性が劣っていた。
　ワイヤＮｏ．１５（比較例）は、Ｃの含有量が下限値未満、Ｎａ換算値等が好ましい上限値超えであるため、ＡＷ性能、ＳＲ性能および溶接作業性が劣っていた。
　ワイヤＮｏ．１６（比較例）は、Ｍｎの含有量が下限値未満、Ｓｉ源としてのＳｉの含有量が好ましい下限値未満、Ｔｉの含有量が上限値超え、Ｎｉの含有量が上限値超え、（〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕）／（〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕）が好ましい下限値未満であるため、ＡＷ性能、ＳＲ性能および溶接作業性が劣っていた。
　ワイヤＮｏ．１７（比較例）は、Ｓｉを含有せず、（〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕）／（〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕）が好ましい下限値未満であるため、ＡＷ性能、ＳＲ性能および溶接作業性が劣っていた。
　ワイヤＮｏ．１８（比較例）は、Ｓｉ源としてのＳｉの含有量が好ましい下限値未満、Ｔｉの含有量が上限値超え、Ｎａ換算値等が好ましい上限値超え、（〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕）／（〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕）が好ましい下限値未満であるため、ＡＷ性能が劣っていた。
　ワイヤＮｏ．１９（比較例）は、Ｎｉの含有量が上限値超え、Ｎａ換算値等が好ましい上限値超え、（〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕／（〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕）が好ましい下限値未満であるため、ＡＷ性能、ＳＲ性能および溶接作業性が劣っていた。
　ワイヤＮｏ．２０（比較例）は、Ｆｅの含有量が上限値を超え、Ｍｎの含有量が下限値未満、Ｓｉ源としてのＳｉの含有量が好ましい下限値未満、Ｎｉの含有量が下限値未満、（〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕）／（〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕）が好ましい上限値超えであるため、ＡＷ性能およびＳＲ性能が劣っていた。
　ワイヤＮｏ．２１（比較例）は、Ｃの含有量が上限値超え、Ｓｉ源であるＳｉの含有量が好ましい下限値未満であるため、ＡＷ性能、ＳＲ性能および溶接作業性が劣っていた。
　ワイヤＮｏ．２２（比較例）は、Ｍｎの含有量が上限値超え、Ｂの含有量が下限値未満であるため、ＡＷ性能が劣っていた。
　ワイヤＮｏ．２３（比較例）は、Ｓｉ換算値が上限値超え（Ｓｉ源としてのＳｉの含有量が好ましい上限値超え）、Ｂの含有量が上限値超え、（〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕）／（〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕）が好ましい上限値超えであるため、ＡＷ性能、ＳＲ性能および溶接作業性が劣っていた。
　ワイヤＮｏ．２４（比較例）は、Ｓｉ換算値が上限値超え（Ｓｉ源としてのＳｉの含有量が上限値超え）、Ｔｉの含有量が下限値未満、（〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕）／（〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕）が好ましい上限値超えであるため、ＡＷ性能およびＳＲ性能が劣っていた。
　ワイヤＮｏ．２５（比較例）は、Ｎｉを含有せず、Ａｌの含有量が好ましい上限値超え、Ｎａ換算値等が好ましい上限値超え、（〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕）／（〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕）が好ましい上限値超えであるため、ＡＷ性能および溶接作業性が劣っていた。
　ワイヤＮｏ．２６（比較例）は、Ｓｉ換算値が下限値未満（Ｓｉ源としてのＳｉの含有量が好ましい下限値未満）、（〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕）／（〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕）が好ましい上限値超えであるため、ＡＷ性能、ＳＲ性能および溶接作業性が劣っていた。
　ワイヤＮｏ．２７（比較例）は、Ｔｉの含有量が下限値未満、Ｎａ換算値等が好ましい上限値超え、（〔Ｃ〕+〔Ｓｉ〕）／（〔Ｔｉ〕+〔Ｎｉ〕）が好ましい上限値超えであるため、ＡＷ性能、ＳＲ性能および溶接作業性が劣っていた。
　ワイヤＮｏ．２８（比較例）は、Ｃの含有量が上限値超え、Ｂの含有量が上限値超えであるため、ＡＷ性能、ＳＲ性能および溶接作業性が劣っていた。

Claims (7)

  1. 　鋼製外皮にフラックスを充填してなるフラックス入りワイヤにおいて、
    　ワイヤ全質量当たり、
    　Ｍｎ：１．５～３．１質量％、
    　Ｎｉ：０．２質量％以上１．００質量％未満、
    　Ｓｉ、Ｓｉ合金およびＳｉ酸化物の少なくとも１種：Ｓｉ換算値で０．３～１．０質量％、
    　Ｔｉ：０．０５～０．２９質量％、
    　Ｃ：０．０６～０．３０質量％、
    　Ｂ，Ｂ合金およびＢ酸化物の少なくとも１種：Ｂ換算値で０．００３０～０．００９０質量％、
    　Ｆｅ：９１～９７質量％を含有することを特徴とするフラックス入りワイヤ。
  2. 　前記フラックス入りワイヤにおいて、Ｓｉ源としてＳｉを用いた際のＳｉ含有量が、ワイヤ全質量当たり、０．３～０．９質量％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。
  3. 　前記フラックス入りワイヤにおいて、Ｓｉ源としてＳｉ酸化物を用いた際のＳｉ酸化物の含有量が、ワイヤ全質量当たり、０．１１～０．４０質量％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。
  4. 　前記Ｃの含有量が、０．１０～０．３０質量％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。
  5. 　前記Ｃの含有量が、０．１２質量％を超え０．３０質量％以下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。
  6. 　前記フラックス入りワイヤは、さらに、ワイヤ全質量当たり、
    　Ｓ：０．００５～０．０４０質量％を含有し、かつ、
    　Ａｌ：０．１０質量％以下、
    　Ｎａ化合物とＫ化合物の合計：Ｎａ換算値とＫ換算値の合計で０．２０質量％以下、
    　Ｆ化合物：Ｆ換算値で０．２０質量％以下に規制す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。
  7. 　前記フラックス入りワイヤにおいて、Ｃ含有量、Ｓｉ換算値、Ｔｉ含有量およびＮｉ含有量を〔Ｃ〕、〔Ｓｉ〕、〔Ｔｉ〕および〔Ｎｉ〕としたとき、
    　（〔Ｃ〕＋〔Ｓｉ〕）／（〔Ｔｉ〕＋〔Ｎｉ〕）：０．３０～１．２
    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。
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