WO2017038609A1 - ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents

ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ Download PDF

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雅史 山上
正行 永見
良彦 北川
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株式会社神戸製鋼所
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Definitions

  • the present invention relates to a flux-cored wire for gas shielded arc welding. More specifically, the present invention relates to a flux-cored wire for gas shield arc welding for all-position welding.
  • Patent Document 1 there is a technique for regulating the steel outer skin component, adding Cu, Ni, Ti, and B to the filling flux to greatly improve the seawater corrosion resistance of the weld metal and obtaining low temperature toughness. It is disclosed.
  • the conventional flux-cored wire has a problem in obtaining a weld metal that is excellent in welding workability in vertical improvement welding and excellent in low-temperature cracking resistance.
  • the flux-cored wire needs to be able to obtain a good weld metal that is excellent in hot crack resistance, low temperature toughness, mechanical properties, defect resistance, and the like of the weld metal.
  • the present invention is a weld metal that is excellent in welding workability, hot crack resistance, low temperature toughness, mechanical properties, defect resistance, and low temperature crack resistance, particularly in vertical welding, in all-position welding. It is an object of the present invention to provide a flux-cored wire for gas shielded arc welding that can be obtained.
  • operativity in this application means familiarity and the quality of a bead shape (arc stability is also included).
  • the mechanical characteristics in this application mean 0.2% yield strength and tensile strength in addition to low temperature toughness.
  • the defect resistance in this application means blow-hole resistance.
  • the flux-cored wire for gas shielded arc welding according to the present invention is a flux-cored wire for gas shielded arc welding in which a steel sheath is filled with flux, and C: 0.01% by mass or more per total mass of the wire 0 20% by mass or less, Mn: 0.5% by mass or more and 5.0% by mass or less, TiO 2 : 2.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, Ni: 0.10% by mass or more and 5.00% by mass Or less, P: 0.050 mass% or less, S: 0.050 mass% or less, and the content of the TiO 2 per particle mass of a particle size of 106 ⁇ m or less is ⁇ 1 (mass%).
  • the value of ⁇ 1 / ⁇ 2, which is the ratio when the content per total mass of the wire having a particle size of more than 106 ⁇ m is ⁇ 2 (mass%), is 0.90 or more and 1.50 or less.
  • the flux-cored wire for gas shielded arc welding regulates the content of the predetermined element, thereby improving the strength and toughness of the weld metal.
  • a flux-cored wire or simply a wire regulates the content of the predetermined element, thereby improving the strength and toughness of the weld metal.
  • the flux-cored wire for gas shielded arc welding preferably further contains at least one of the following (a) to (i).
  • (b) Cr: 0.50 per total mass of wire At least one of (C) wire total mass of Cu: 0.50 mass% or less, Cu: 0.50 mass% or less, and Mg: Mg and Mg alloy: Mg as a total value of 0.
  • the viscosity of the molten pool decreases and the fluidity of the molten slag increases.
  • the strength of the weld metal is improved.
  • the deoxidation action is promoted.
  • the toughness of the weld metal is improved.
  • the toughness of the weld metal is improved.
  • the configuration of (e) above the toughness of the weld metal is improved.
  • the configuration of (f) the amount of diffusible hydrogen in the weld metal is reduced, and the arc is stabilized.
  • the toughness of the weld metal is improved.
  • the bead shape of the weld metal is improved.
  • the flux-cored wire has a more sufficient amount of welding, and is further excellent in welding workability.
  • the flux-cored wire for gas shielded arc welding of the present invention is capable of obtaining a weld metal that is excellent in welding workability, hot crack resistance, low temperature toughness, mechanical properties, defect resistance, and also in low temperature crack resistance. it can.
  • (A)-(e) is a schematic diagram explaining the one part process of the manufacturing method of a flux cored wire.
  • the flux-cored wire of this embodiment is a steel outer sheath filled with flux.
  • the flux-cored wire contains a predetermined amount of C, Mn, TiO 2 , and Ni with respect to the total mass of the wire, and P and S are set to a predetermined amount or less.
  • the flux-cored wire has a content of TiO 2 per total mass of the wire having a particle size of 106 ⁇ m or less as ⁇ 1 (mass%) and a content per total mass of the wire having a particle size of more than 106 ⁇ m as ⁇ 2 (mass%).
  • the value of ⁇ 1 / ⁇ 2, which is the ratio at the time, is defined.
  • the flux-cored wire further contains a predetermined amount of at least one of Si and Si oxide in terms of the total Si value per total mass of the wire.
  • the flux-cored wire preferably further contains a predetermined amount of at least one of Cr, Cu, and Mo per total mass of the wire.
  • the flux-cored wire preferably further contains a predetermined amount of metal Mg and Mg alloy in terms of the total value in terms of Mg per the total mass of the wire. Further, the flux-cored wire preferably further contains a predetermined amount of metal Ti and Ti alloy in total of Ti converted values per total mass of the wire. Further, the flux-cored wire preferably further contains a predetermined amount of B and B compounds in total of B converted values per the total mass of the wire.
  • the flux-cored wire further contains a predetermined amount of the total of the F converted value of the F compound and the total of the Na converted value of the Na compound and the total of the K converted value of the K compound per the total mass of the wire. It is preferable. Further, the flux-cored wire preferably further contains a predetermined amount of at least one of Nb and V per total wire mass. Further, the flux-cored wire preferably further contains a predetermined amount of ZrO 2 and Al 2 O 3 per the total mass of the wire.
  • the flux-cored wire preferably further contains a predetermined amount of Fe per total mass of the wire.
  • the flux-cored wire of the present embodiment contains a predetermined amount of C, Mn, TiO 2 , and Ni with respect to the total mass of the wire, and P and S are not more than a predetermined amount, and other components are not specified. Absent. That is, the sum of at least one Si equivalent value of Si and Si oxide, the sum of Mg equivalent values of Cr, Cu, Mo, metal Mg and Mg alloy, the sum of Ti equivalent values of metal Ti and Ti alloy, B And the total of the B conversion value of the B compound, the total of the F conversion value of the F compound, the total of the Na conversion value of the Na compound, the total of the K conversion value of the K compound, Nb, V, ZrO 2 , Al 2 O 3, etc. It is an optional component, and its content is not specified. However, these contents are preferably the contents described later.
  • the reasons for limiting the components of the flux-cored wire and the TiO 2 particle size ratio will be described.
  • C has an effect of improving the strength of the weld metal.
  • the C content is less than 0.01% by mass with respect to the total mass of the wire, the effect is not sufficiently obtained, and the yield strength of the weld metal is lowered.
  • C content shall be 0.01 mass% or more and 0.20 mass% or less with respect to the total mass of a wire.
  • the C content is preferably 0.02% by mass or more, more preferably 0.03% by mass or more, from the viewpoint of further improving the effect.
  • it is 0.18 mass% or less, More preferably, it is 0.16 mass% or less.
  • Mn 0.5% by mass or more and 5.0% by mass or less
  • Mn has an effect of promoting deoxidation of the weld metal and increasing the toughness and strength of the weld metal.
  • Mn content is less than 0.5% by mass with respect to the total mass of the wire, the above-described effects are insufficient, and blow holes are generated in the weld metal. Moreover, toughness and strength are reduced.
  • Mn content exceeds 5.0% by mass with respect to the total mass of the wire, the strength of the weld metal is excessively increased and low temperature cracking is likely to occur. Therefore, Mn content shall be 0.5 mass% or more and 5.0 mass% or less per wire total mass.
  • the Mn content is preferably 0.8% by mass or more, more preferably 1.0% by mass or more, from the viewpoint of further improving the above effect. Moreover, from a viewpoint of suppressing generation
  • TiO 2 is the main component of slag.
  • the TiO 2 content is less than 2.0% by mass with respect to the total mass of the wire, welding in a posture other than downward (such as vertical or upward) becomes difficult, and it becomes impossible to ensure weldability in all postures. .
  • the TiO 2 content exceeds 10.0% by mass with respect to the total mass of the wire, TiO 2 remains as fine particles in the weld metal and the toughness of the weld metal decreases. Therefore, the TiO 2 content is 2.0% by mass or more and 10.0% by mass or less per the total mass of the wire.
  • the content of TiO 2 is preferably 3.0% by mass or more, more preferably 4.0% by mass or more, from the viewpoint of further improving the above effect. Moreover, from a viewpoint of improving toughness more, Preferably it is 9.0 mass% or less, More preferably, it is 8.0 mass% or less.
  • Ni 0.10 mass% or more and 5.00 mass% or less
  • Ni is an element that contributes to securing the toughness of the weld metal by strengthening the matrix.
  • the Ni content is less than 0.10% by mass with respect to the total mass of the wire, the effect of strengthening the parent phase is insufficient, and the toughness of the weld metal decreases.
  • the Ni content in the flux is 0.10% by mass or more and 5.00% by mass or less per the total mass of the wire.
  • the Ni content is preferably 0.20% by mass or more, more preferably 0.50% by mass or more, from the viewpoint of further improving the effect. Moreover, from a viewpoint of suppressing generation
  • P 0.050% by mass or less (including 0% by mass)
  • P is an unavoidable impurity.
  • the P content is regulated to 0.050 mass% or less per total mass of the wire.
  • the P content is preferably 0.040% by mass or less, more preferably 0.030% by mass or less, from the viewpoint of further improving the hot cracking resistance.
  • the P content may be 0% by mass.
  • S 0.050 mass% or less (including 0 mass%)
  • S is an unavoidable impurity, but if the S content exceeds 0.050 mass% per total mass of the wire, the hot cracking resistance of the weld metal decreases due to microsegregation. Therefore, the S content is regulated to 0.050 mass% or less per the total mass of the wire.
  • the S content is preferably 0.040% by mass or less, more preferably 0.030% by mass or less, from the viewpoint of further improving the hot cracking resistance.
  • the S content may be 0% by mass.
  • the flux cored wire of this embodiment preferably contains at least one of Si and Si oxide.
  • SiO 2 having an effect of increasing fluidity is generated in the molten slag by deoxidation. Note that Si added in the form of an oxide is reduced by a redox reaction with the molten metal at the molten slag interface, and exists as metallic Si in the molten metal.
  • the content of at least one of Si and Si oxide is 0.05% by mass or more based on the total mass of the wire, the deoxidation effect is further improved, and blowholes are present in the weld metal. Less likely to occur.
  • the content of at least one of Si and Si oxides is 1.00% by mass or less in terms of the sum of Si conversion values, the strength of the weld metal does not increase excessively and cold cracking occurs. It becomes difficult. Therefore, when adding at least one of Si and Si oxide, the content is the sum of Si conversion values, and may be 0.05% by mass or more and 1.00% by mass or less per total mass of the wire. preferable.
  • the content of at least one of Si and Si oxide is the sum of Si conversion values, and is more preferably 0.10% by mass or more, and further preferably 0.30% by mass or more, from the viewpoint of further improving the effect. It is. Moreover, from a viewpoint of suppressing generation
  • the preferable contents of Si and Si oxide are 0.15 to 0.35 mass% for Si and 0.15 to 0.35 mass% for Si oxide.
  • Cr 0.50% by mass or less, Cu: 0.50% by mass or less, and Mo: 0.50% by mass or less] Cr is an element that contributes to improving the strength of the weld metal. If the Cr content is 0.50% by mass or less per the total mass of the wire, the strength of the weld metal does not increase excessively, and low temperature cracking is difficult to occur. Therefore, when adding Cr, it is preferable that Cr content shall be 0.50 mass% or less per wire total mass.
  • the Cr content is more preferably 0.45% by mass or less, and still more preferably 0.40% by mass or less, from the viewpoint of further suppressing the occurrence of cold cracking. Moreover, it is preferable to contain 0.05 mass% or more from a viewpoint of improving the said effect more.
  • Cu is an element that contributes to improving the strength of the weld metal. If Cu content is 0.50 mass% or less per wire total mass, the intensity
  • the Cu content is more preferably 0.45% by mass or less, and further preferably 0.40% by mass or less, from the viewpoint of further suppressing the occurrence of cold cracking and hot cracking. Moreover, it is preferable to contain 0.05 mass% or more from a viewpoint of improving the said effect more.
  • Mo is an element that contributes to improving the strength of the weld metal. If the Mo content is 0.50% by mass or less per the total mass of the wire, the strength of the weld metal does not increase excessively, and low temperature cracking is difficult to occur. Therefore, when adding Mo, it is preferable to make Mo content into 0.50 mass% or less per total wire mass.
  • the Mo content is more preferably 0.45% by mass or less, and still more preferably 0.40% by mass or less, from the viewpoint of further suppressing the occurrence of cold cracking.
  • the sum total of content of Cr, Cu, and Mo is 0.05 mass% or more, and it is preferable that it is 0.45 mass or less.
  • Mg is an element having a deoxidizing action
  • the flux-cored wire of the present embodiment preferably contains at least one of metal Mg and Mg alloy as an Mg source. If the content of metal Mg and Mg alloy is the sum of Mg conversion values and is 0.10% by mass or more per total mass of wire, the deoxidation effect is further improved, and the amount of oxygen in the weld metal is reduced and impact is reduced. Since the value is improved, the toughness is further improved.
  • the content of the metal Mg and the Mg alloy should be 0.10 mass% or more and 1.20 mass% or less per the total mass of the wire, in terms of the total value of Mg. preferable.
  • the content of metal Mg and Mg alloy is the total of Mg converted values, and is more preferably 0.20% by mass or more, and still more preferably 0.40% by mass or more from the viewpoint of further improving the effect.
  • it is 0.80 mass% or less, More preferably, it is 0.60 mass% or less.
  • Metal Ti and Ti alloy 0.80 mass% or less in total of Ti conversion values
  • Ti is an element that contributes to improving the toughness of the weld metal. Ti is added in the form of a metal or an alloy. Among the Ti sources, if the total content of metal Ti and Ti alloy is 0.80% by mass or less per wire total mass in terms of Ti, the amount of solid solution Ti in the weld metal decreases, and the reheat zone In this case, TiC does not precipitate and the toughness is further improved. Therefore, when adding metal Ti and Ti alloy, it is preferable that content of metal Ti and Ti alloy is 0.80 mass% or less with respect to the total mass of a wire in total of Ti conversion value.
  • the content of the metal Ti and the Ti alloy is more preferably 0.70% by mass or less, and further preferably 0.60% by mass or less, from the viewpoint of further improving the toughness of the weld metal. Moreover, it is preferable to contain 0.10 mass% or more from a viewpoint of improving the said effect more.
  • B and B compounds [B and B compounds: 0.0010% by mass or more and 0.0200% by mass or less in total of B conversion values] B segregates at the prior austenite ( ⁇ ) grain boundary and has the effect of improving the toughness of the weld metal by suppressing the precipitation of proeutectoid ferrite ( ⁇ ). If the content of B and B compound is the total of B conversion values and is 0.0010% by mass or more per the total mass of the wire, the effect can be obtained more sufficiently. On the other hand, if the content of B and the B compound is 0.0200% by mass or less per the total mass of the wire in terms of the total value of B, hot cracking (solidification cracking) hardly occurs in the weld metal.
  • content of B and a B compound shall be the sum total of B conversion value, and is 0.0010 mass% or more and 0.0200 mass% or less per wire total mass.
  • the content of B and the B compound is a total of B converted values, and is more preferably 0.0020% by mass or more, and further preferably 0.0030% by mass or more, from the viewpoint of further improving the effect.
  • it is 0.0180 mass% or less, More preferably, it is 0.0160 mass% or less.
  • the F compound has the effect of lowering the H partial pressure in the arc atmosphere and reducing the amount of diffusible hydrogen in the weld metal, and the flux-cored wire of this embodiment contains one or more F compounds. By suppressing the amount of diffusible hydrogen in the weld metal, cold cracking can be suppressed.
  • Specific examples of the F compound added to the flux-cored wire of this embodiment include CaF, BaF 2 , NaF, K 2 SiF 6 , SrF 2 , AlF 3 , MgF 2 , and LiF.
  • the content of the F compound is 0.01% by mass or more per total mass of the wire in terms of the total F converted value, the amount of diffusible hydrogen in the weld metal is reduced, and low temperature cracking is less likely to occur.
  • the content of the F compound is 0.50% by mass or less based on the total mass of the wire in terms of F, the wire is difficult to absorb moisture, so that the amount of diffusible hydrogen in the weld metal decreases and the temperature is low. Cracks are less likely to occur. Further, the arc stability is hardly deteriorated.
  • content of F compound when adding F, it is preferable that content of F compound shall be 0.01 mass% or more and 0.50 mass% or less with respect to the total mass of a wire with the total of F conversion value.
  • the content of the F compound is a total of F converted values, and is more preferably 0.05% by mass or more, and still more preferably 0.10% by mass or more from the viewpoint of further improving the effect.
  • it is 0.30 mass% or less, More preferably, it is 0.25 mass% or less.
  • Na and K have an effect of stabilizing the arc.
  • Specific examples of the Na compound added to the flux-cored wire of the present embodiment include NaF, Na 2 O, Na 2 CO 3 and the like.
  • Specific examples of the K compound added to the flux-cored wire of the present embodiment include K 2 O, KF, K 2 SiF 6 and the like.
  • the sum of the Na conversion value of the Na compound content and the K conversion value of the K compound content (hereinafter referred to as the sum of the Na compound and K compound as appropriate) is 0.01 per total wire mass. If it is mass% or more, the above-mentioned effect becomes more sufficient, and the arc becomes more stable.
  • the sum total of Na compound and K compound shall be 0.01 mass% or more and 1.00 mass% or less per wire total mass.
  • the total of the Na compound and the K compound is more preferably 0.05% by mass or more, and still more preferably 0.10% by mass or more from the viewpoint of further improving the above effect.
  • it is 0.50 mass% or less, More preferably, it is 0.30 mass% or less.
  • the Na compound and the K compound may contain only one of them.
  • Nb 0.10% by mass or less
  • V at least one of 0.10% by mass or less
  • Nb is an alloying agent, but tends to segregate at the grain boundaries.
  • Nb content is 0.10% by mass or less per the total mass of the wire, segregation at the grain boundary is difficult, grain boundary fracture is less likely to occur, and the toughness of the weld metal is further improved. Therefore, when adding Nb, it is preferable that Nb content shall be 0.10 mass% or less per wire total mass. From the viewpoint of further improving toughness, the Nb content is more preferably 0.05% by mass or less, and further preferably 0.03% by mass or less.
  • V is an alloying agent, but tends to segregate at grain boundaries.
  • V content When the V content is 0.10% by mass or less per the total mass of the wire, segregation at the grain boundary is difficult, grain boundary fracture is less likely to occur, and the toughness of the weld metal is further improved. Therefore, when adding V, it is preferable that V content shall be 0.10 mass% or less per wire total mass. From the viewpoint of further improving toughness, the V content is more preferably 0.05% by mass or less, and still more preferably 0.03% by mass or less. In addition, it is preferable that the sum total of content of Nb and V is 0.03 mass or less.
  • ZrO 2 0.50 mass% or less and Al 2 O 3 : 0.05 mass% or more and 1.00 mass% or less
  • ZrO 2 has an effect of improving the bead shape, and can be added as necessary.
  • the ZrO 2 content is 0.50% by mass or less per the total mass of the wire, the familiarity of the bead toe portion is improved and the bead shape is difficult to be convex.
  • the ZrO 2 content is more preferably 0.30% by mass or less, and further preferably 0.20% by mass or less.
  • Al 2 O 3 Since Al 2 O 3 has an effect of improving the bead shape, it can be added as necessary. If the Al 2 O 3 content is 0.05% by mass or more per total mass of the wire, the above-described effect can be obtained more sufficiently. On the other hand, if the Al 2 O 3 content is 1.00% by mass or less per the total mass of the wire, the familiarity of the bead toe portion is improved and the bead shape is less likely to be convex. Accordingly, when adding Al 2 O 3 is preferably not less than 0.05 wt% based on the total mass of the wire 1.00 mass% or less. The Al 2 O 3 content is more preferably 0.10% by mass or more, and still more preferably 0.20% by mass or more, from the viewpoint of further improving the above effects.
  • ZrO 2 and Al 2 O 3 preferably both contain, but may contain only one of them.
  • the remainder in the component composition of the flux-cored wire of this embodiment is Fe and inevitable impurities.
  • Inevitable impurities include Sb, As and the like.
  • the balance may contain an alloying agent such as Ca and Li and its compounds, and an arc stabilizer and a slag forming agent.
  • O and N are also contained in the remainder of the flux cored wire of this embodiment.
  • the Fe content is 75.00% by mass or more
  • the amount of welding becomes more sufficient. More preferably, it is 80.00 mass% or more.
  • P, S, Sb, As, etc. as long as the characteristics of the present invention are not impaired, not only when they are contained as inevitable impurities, but also when they are actively added, The effect of the invention is not disturbed.
  • optional components that are not essential components described above may be positively added, but may be included as inevitable impurities.
  • the particle size ratio (particle size ratio) of TiO 2 is specified in order to keep the amount of diffusible hydrogen low while ensuring adequate welding workability (particularly arc stability).
  • the particle size of the TiO 2 is the particle size of the TiO 2, the minor diameter of the TiO 2 particles after the wire drawing and the particle diameter of the TiO 2.
  • ⁇ 1 is a ratio when the content per wire total mass with a particle size of 106 ⁇ m or less is ⁇ 1 (mass%) and the content per wire total mass with a particle size of more than 106 ⁇ m is ⁇ 2 (mass%). If the value of / ⁇ 2 is less than 0.90, the melting method of TiO 2 becomes uneven during welding, which causes arc instability. On the other hand, when the value of ⁇ 1 / ⁇ 2 exceeds 1.50, the surface area of TiO 2 increases, so that moisture is easily absorbed and the amount of diffusible hydrogen in the weld metal increases. Therefore, the value of ⁇ 1 / ⁇ 2 is set to 0.90 or more and 1.50 or less.
  • the value of ⁇ 1 / ⁇ 2 is preferably 1.0 or more, more preferably 1.1 or more, from the viewpoint of further improving the arc stability. From the viewpoint of reducing the surface area of TiO 2, preferably 1.4 or less, more preferably 1.3 or less.
  • TiO 2 material other TiO 2, may be used Ti oxides such as potassium titanate.
  • the definition of the particle size ratio of TiO 2 is statistically obtained from many experiments.
  • Adjustment of the particle size of the TiO 2 can be carried out by the following method. TiO 2 raw material total mass, the particle size was adjusted to the following 106 ⁇ m below 55 wt% to 25 wt%, using a TiO 2 raw material was adjusted those exceeding 106 ⁇ m below 45 wt% or more 75 wt%. This TiO 2 raw material is added in an amount of 2.0% by mass to 10.0% by mass with respect to the total mass of the wire. 1 (c) ⁇ (d), the flux 2 containing TiO 2 is filled in the steel outer shell 1 so that the flux is wrapped in the steel outer shell 1. After the outer skin 1 is formed, it is drawn as shown in FIG.
  • the wire diameter after molding is drawn from 5.0 mm ⁇ to 1.2 mm ⁇ so that the particle size distribution of the flux TiO 2 contained in the flux-cored wire after drawing is within the specific range described above. can do.
  • TiO 2 raw material used in the flux-cored wire of the present embodiment can be produced by conventional methods.
  • a method for setting the particle size distribution of the TiO 2 raw material to a specific range is not particularly limited, and examples thereof include a pulverizing method and a method of mixing plural kinds of raw materials.
  • the measurement of the particle size of TiO 2 can be performed, for example, by the following method. Flux is collected from the wire with flux after drawing, and using a sieve according to JIS Z8801-1: 2006 using RPS-105 manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd. (1) Particle size is 106 ⁇ m or less The flux component is separated into (2) a flux component having a particle diameter exceeding 106 ⁇ m. At that time, the sieving conditions are a sound wave frequency of 80 Hz, a pulse interval of 1 second, and a classification time of 2 minutes.
  • particle size can be measured and the content of the following TiO 2 106 [mu] m, the content of TiO 2 of a particle size of more than 106 [mu] m, from these separate flux can be calculated the particle size ratio.
  • a content of less TiO 2 particle size is 106 [mu] m
  • the content of TiO 2 of a particle size greater than 106 [mu] m is, Ti content although these separate flux component was remained undissolved was aqua regia dissolution (acid insoluble Ti
  • the content is a value obtained by analyzing the ICP (Inductively Coupled Plasma) method.
  • the flux-cored wire of this embodiment is a steel outer shell filled with flux, and its outer diameter (diameter) is, for example, 0.9 to 2.0 mm.
  • the flux filling rate can be set to any value as long as each component in the wire is within the range of the present invention.
  • the wire drawability and workability during welding (feedability, etc.) From the viewpoint, it is preferably 10 to 20% by mass of the total mass of the wire.
  • the manufacturing method of the flux cored wire of this embodiment is not specifically limited, For example, it can manufacture with the method shown below.
  • a steel strip constituting the steel outer skin 1 is prepared (FIG. 1 (a): first step), and this steel strip is formed by a forming roll while being fed in the longitudinal direction.
  • a letter-shaped open tube is formed (FIG. 1B: second step).
  • the steel outer skin 1 is filled with a flux 2 in which required amounts of oxide, metal or alloy, and Fe powder are mixed so as to have a predetermined chemical composition (FIG. 1 (c): third step).
  • the cross section is processed to be circular (FIG. 1 (d): fourth step).
  • the wire is drawn by cold working to form a flux-cored wire 10 having a wire diameter of, for example, 0.9 to 2.0 mm (FIG. 1 (e): fifth step).
  • a flux-cored wire 10 having a wire diameter of, for example, 0.9 to 2.0 mm.
  • any structure of the wire without the seam which welded the seam of the steel outer shell 1 formed in the manufacturing process and the wire which does not weld the seam and remains in the gap can be adopted.
  • Tables 2 and 3 below show the TiO 2 particle size ratios of Examples and Comparative Examples and the component composition of the entire wire. The remainder of the wire components shown in Tables 2 and 3 below are inevitable impurities.
  • “total.Si”, “total.B”, “total.F”, and “total. [Na + K]” each represent “at least one of Si and Si oxides”. “Total of Si conversion value”, “Total of B conversion value of B and B compound”, “Total of F conversion value of F compound”, “Total of Na conversion value of Na compound and K conversion value of K compound and Means "total”.
  • Sol.Ti and “sol.Mg” mean “total Ti converted value of metal Ti and Ti alloy” and “total Mg converted value of metal Mg and Mg alloy”, respectively.
  • an underline is shown in a numerical value.
  • the welding conditions are as follows. ⁇ Shielding gas: 80 volume% Ar-20 volume% CO 2 , 25 liters / minute ⁇ Wire diameter: 1.2 mm ⁇ -Welding posture: downward / groove shape: 20 ° V ⁇ Gap gap: 16mm ⁇ Welding current: 280A ⁇ Arc voltage: 29V ⁇ Welding speed: 350 mm / min
  • Blow hole resistance was evaluated by a radiation transmission test of JIS Z 3104: 1995, with the extra metal deposit and backing metal of the weld metal specimen removed. As a result, in a weld length of 300 mm, no blowhole was generated, ⁇ one less than 3 mm blowholes was generated, and one less than 3 blowholes were generated. A case where a blowhole of 3 mm or more was generated was evaluated as x, and a case where the mark was ⁇ or ⁇ was regarded as acceptable.
  • the welding conditions in the test for hot crack resistance are as follows. ⁇ Shielding gas: 80 volume% Ar-20 volume% CO 2 , 25 liters / minute ⁇ Wire diameter: 1.2 mm ⁇ -Welding posture: downward / groove shape: 90 ° Y ⁇ Gap gap: 4mm ⁇ Welding current: 200A ⁇ Arc voltage: 20V ⁇ Welding speed: 200 mm / min
  • the particle size of TiO 2 was adjusted by the following method. TiO 2 raw material total mass, the particle size was adjusted to the following 106 ⁇ m below 55 wt% to 25 wt%, with TiO 2 raw material was adjusted those exceeding 106 ⁇ m in more than 45 mass% 75 mass% or less. This TiO 2 raw material was added in an amount of 2.0% by mass to 10.0% by mass with respect to the total mass of the wire. 1 (c) ⁇ (d), the flux 2 containing TiO 2 is filled in the steel outer shell 1 so that the flux is wrapped in the steel outer shell 1.
  • the outer skin 1 was formed, it was drawn as shown in FIG. 1 (d) ⁇ (e).
  • the particle size distribution of TiO 2 in the flux contained in the flux-cored wire after drawing was set to a specific range.
  • the particle size of TiO 2 was measured by the following method. Flux was collected from the wire with flux after drawing, and RPS-105 manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd. was used, and using a sieve with an aperture of 106 ⁇ m according to JIS Z8801-1: 2006, (1) Particle size Were separated into flux components having a particle size of 106 ⁇ m or less, and (2) flux components having a particle diameter exceeding 106 ⁇ m. At that time, the sieving conditions were a sound wave frequency of 80 Hz, a pulse interval of 1 second, and a classification time of 2 minutes. Thus, particle size was measured and the content of the following TiO 2 106 [mu] m, the content of TiO 2 of a particle size of more than 106 [mu] m, from these separate flux was calculated the particle size ratio.
  • the welding conditions in the test for welding workability are as follows. ⁇ Shielding gas: 80 volume% Ar-20 volume% CO 2 , 25 liters / minute ⁇ Wire diameter: 1.2 mm ⁇ ⁇ Gap gap: 0mm ⁇ Welding current: 220A ⁇ Arc voltage: 24V -Welding speed: 150 mm / min-Weaving width: 10 mm
  • No. No. 56 had an excessively high tensile strength because the Mn content exceeded the upper limit.
  • No. 57 since the Mn content was less than the lower limit, the toughness was inferior, the strength was lowered, and blowholes were generated.
  • No. 58 since Ni content exceeded an upper limit, hot cracking occurred.
  • No. No. 59 was inferior in toughness because the Ni content was less than the lower limit.
  • No. No. 60 was inferior in toughness because the TiO 2 content exceeded the upper limit.
  • No. No. 61 had a convex beat because the TiO 2 content was less than the lower limit, resulting in poor welding workability.
  • No. No. 62 had a large amount of diffusible hydrogen because the particle size ratio of TiO 2 exceeded the upper limit. Also, total. Since the F content was large, welding workability was slightly inferior.
  • the flux-cored wire 62 is assumed to be a conventional flux-cored wire described in Patent Document 1. As shown in this example, the conventional flux-cored wire does not satisfy a certain level in the above evaluation. Therefore, this example objectively revealed that the flux-cored wire according to the present invention is superior to conventional flux-cored wires.
  • the flux-cored wire for gas shielded arc welding of the present invention is particularly useful for offshore structures and line pipes.

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Abstract

Ｃ、Ｍｎ、ＴｉＯ２、Ｎｉを所定量含有し、Ｐ、Ｓが所定量以下であり、ＴｉＯ２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％）、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（α１／α２）が０．９０以上１．５０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。

Description

ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
　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。
　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。
　そこで、例えば、特許文献１では、鋼製外皮成分を規制し充填フラックスにＣｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｂを添加して溶接金属の耐海水腐食性を大幅に向上させ、かつ低温靭性を得る技術が開示されている。
日本国特開平４－２２４０９４号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の技術には金属弗化物が多く添加されているので立向溶接時にアークが不安定になり、良好な溶接作業性が得られない。また特許文献１に記載の技術では、耐低温割れ性については特段考慮されていない。
　したがって、従来のフラックス入りワイヤでは、立向上進溶接での溶接作業性に優れると共に、耐低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、溶接金属の耐高温割れ性、低温靭性、機械的特性、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、特に立向溶接での溶接作業性、耐高温割れ性、低温靭性、機械的特性、耐欠陥性に優れると共に、耐低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。
　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、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、Ｎｉ：０．１０質量％以上５．００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ＴｉＯ２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、０．９０以上１．５０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、ＴｉＯ２の粒度の比である粒度比（α１／α２）の値を規定することで、溶接作業性（特にアーク安定性）が適正となり、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、下記（ａ）～（ｉ）の少なくとも１つを含有することが好ましい。
（ａ）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
（ｂ）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
（ｃ）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
（ｄ）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
（ｅ）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
（ｆ）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
（ｇ）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
（ｈ）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
（ｉ）ワイヤ全質量あたり、Ｆｅ：７５．００質量％以上
　上記（ａ）の構成によれば、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。
　上記（ｂ）の構成によれば、溶接金属の強度が向上する。
　上記（ｃ）の構成によれば、脱酸作用が促進される。
　上記（ｄ）の構成によれば、溶接金属の靭性が向上する。
　上記（ｅ）の構成によれば、溶接金属の靭性が向上する。
　上記（ｆ）の構成によれば、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。
　上記（ｇ）の構成によれば、溶接金属の靭性が向上する。
　上記（ｈ）の構成によれば、溶接金属のビード形状が向上する。
　上記（ｉ）の構成によれば、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、耐高温割れ性、低温靭性、機械的特性、耐欠陥性に優れると共に、耐低温割れ性にも優れた溶接金属を得ることができる。
（ａ）～（ｅ）は、フラックス入りワイヤの製造方法の一部の工程を説明する模式図である。
　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。本実施形態のフラックス入りワイヤは、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、Ｎｉ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、フラックス入りワイヤは、ＴｉＯ２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ＴｉＯ２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。
［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。
［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。
［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。
［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。
［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。
［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。
　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。
［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。
　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。
［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。
［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。
［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。
［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。また、アーク安定性も劣化しにくくなる。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。
［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。
　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。
［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。
　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。
［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。
［ＴｉＯ２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：０．９０以上１．５０以下］
　本実施形態では、溶接作業性（特にアーク安定性）を適正に確保しつつ拡散性水素量を低く抑えるために、ＴｉＯ２ の粒度の比（粒度比）を規定する。
　ここで、ＴｉＯ２の粒度とは、ＴｉＯ２の粒子径であり、伸線後のＴｉＯ２粒子の短径をＴｉＯ２の粒子径とする。
　ＴｉＯ２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０．９０未満では、溶接の際にＴｉＯ２の溶け方が不均一になり、アーク不安定の原因になる。一方、α１／α２の値が１．５０を超えると、ＴｉＯ２の表面積の増大により、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０．９０以上１．５０以下とする。α１／α２の値は、アーク安定性をより向上させる観点から、好ましくは１．０以上、より好ましくは１．１以上である。また、ＴｉＯ２の表面積を減少させる観点から、好ましくは１．４以下、より好ましくは１．３以下である。なお、ＴｉＯ２の原料としては、ＴｉＯ２ の他、チタン酸カリウム等のＴｉ酸化物等を使用することができる。
　なお、ＴｉＯ２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。
（ＴｉＯ２の粒度の調整方法）
　ＴｉＯ２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。
　ＴｉＯ２原料全質量あたり、粒子径が１０６μｍ以下のものを２５質量％以上５５質量％以下に調整し、１０６μｍ超えのものを４５質量％以上７５質量％以下に調整したＴｉＯ２原料を用いる。このＴｉＯ２原料をワイヤ全質量あたり２．０質量％以上１０．０質量％以下添加する。そして、図１（ｃ）→（ｄ）に示すように、ＴｉＯ２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ＴｉＯ２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ＴｉＯ２原料は、通常の方法により製造することができる。また、ＴｉＯ２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。
（ＴｉＯ２の粒度の測定方法）
　ＴｉＯ２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、ＪＩＳ　Ｚ　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ＴｉＯ２の含有量と、粒度が１０６μｍを超えるＴｉＯ２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。
　ここで、粒度が１０６μｍ以下のＴｉＯ２の含有量と、粒度が１０６μｍを超えるＴｉＯ２の含有量は、これらの分離したフラックス成分を王水溶解し溶け残ったもののＴｉ含有量（酸非可溶性Ｔｉ含有量）を、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ；高周波誘導結合プラズマ）法により、分析することで得た値である。酸非可溶性Ｔｉとは、王水（体積比で、濃塩酸：濃硝酸＝３：１で混合した液体）に溶解しないものをいう。
［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。
［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。
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　下記表２及び表３に、実施例及び比較例のＴｉＯ２ 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、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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　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
　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。
＜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、ＪＩＳ　Ｚ　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。
＜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
　また、ＴｉＯ２の粒度の調整及び粒度の測定は、以下のように行った。
（ＴｉＯ２の粒度の調整方法）
　ＴｉＯ２の粒度の調整は、以下の方法により行った。
　ＴｉＯ２原料全質量あたり、粒子径が１０６μｍ以下のものを２５質量％以上５５質量％以下に調整し、１０６μｍ超えのものを４５質量％以上７５質量％以下に調整したＴｉＯ２原料を用いた。このＴｉＯ２原料をワイヤ全質量あたり２．０質量％以上１０．０質量％以下添加した。そして、図１（ｃ）→（ｄ）に示すように、ＴｉＯ２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ＴｉＯ２ の粒度分布を特定の範囲にした。
（ＴｉＯ２の粒度の測定方法）
　ＴｉＯ２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、ＪＩＳ　Ｚ　８８０１－１：２００６に準じた目開き１０６μｍのふるいを用いて、（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ＴｉＯ２の含有量と、粒度が１０６μｍを超えるＴｉＯ２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
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表５、６に示すように、本発明の範囲を満足するＮｏ．１～４９は、６３～８２は、合格であった。
　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、ＴｉＯ２の粒度比が上限値を超えるため、拡散性水素量が多かった。
　Ｎｏ．５１は、ＴｉＯ２の粒度比が下限値未満のため、アークが不安定となって凸ビートとなり、溶接作業性が劣った。
　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、ＴｉＯ２の粒度比が上限値を超えるため、拡散性水素量が多かった。また、ｔｏｔａｌ．Ｆ含有量が多いため、溶接作業性がやや劣った。
　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。
　本出願は、２０１５年８月２８日出願の日本特許出願（特願２０１５－１６９３５１）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　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、特に海洋構造物やラインパイプに有用である。
１　鋼製外皮
２　フラックス
１０　フラックス入りワイヤ

Claims (2)

  1. 　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
    　Ｎｉ：０．１０質量％以上５．００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ＴｉＯ２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、０．９０以上１．５０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。
  2. 　更に、下記（ａ）～（ｉ）の少なくとも１つを含有する請求項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。
    （ａ）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
    （ｂ）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
    （ｃ）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
    （ｄ）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
    （ｅ）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
    （ｆ）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
    （ｇ）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
    （ｈ）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
    （ｉ）ワイヤ全質量あたり、Ｆｅ：７５．００質量％以上
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