WO2020012925A1 - ２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ、溶接方法および溶接金属 - Google Patents

２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ、溶接方法および溶接金属 Download PDF

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WO2020012925A1
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mass
less
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welding
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石▲崎▼　圭人
尚英 古川
雅弘 井元
雄太 木下
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株式会社神戸製鋼所
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    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium

Definitions

  • the present invention relates to a flux-cored wire for duplex stainless steel welding, a welding method using the flux-cored wire, and a weld metal produced by the welding method.
  • Duplex stainless steel which has a structure in which ferrite ( ⁇ ) and austenite ( ⁇ ) are finely mixed, has excellent corrosion resistance, strength, low-temperature toughness, and fatigue strength. It is used in various fields such as oil country tubular goods, chemical tankers, offshore structures, and bridges. However, the performance of these welds (weld metal) greatly changes depending on the welding material, welding conditions, and welding conditions at the time of welding. Conventionally, therefore, care must be taken in selecting materials and conditions for welding. Was.
  • TIG Tungsten Inert Gas
  • MAG Metal Active Gas
  • Patent Document 1 discloses that in MAG welding using a flux-cored wire for arc welding for duplex stainless steel, welding is performed by appropriately controlling the amount of Ti and the amount of Al per total mass of the wire and the relationship between both. By modifying the composition of nonmetallic inclusions remaining in the metal and reducing the number density of coarse inclusions of 1.5 ⁇ m or more, excellent low-temperature toughness, pitting corrosion resistance and porosity resistance can be obtained. Is disclosed.
  • Patent Document 2 in MAG welding using a flux-cored wire for arc welding for duplex stainless steel, N, Cr and Mo are contained in the wire in an appropriate range, and then the content of Bi 2 O 3 is increased. It is disclosed that by controlling the amount of rare earth elements and adding an appropriate amount of a rare earth element component, it is possible to obtain higher low-temperature toughness while maintaining excellent pitting corrosion resistance in a welded portion such as a duplex stainless steel.
  • Patent Document 1 focuses on coarse inclusions having a size of 1.5 ⁇ m or more and reduces the number density.
  • the inclusions may deteriorate the low-temperature toughness similarly to the coarse inclusions. Therefore, in order to more stably and improve the low-temperature toughness of the weld metal, it is necessary to reduce the amount of inclusions contained in the weld metal regardless of the size and to increase the cleanliness of the weld metal.
  • a low-temperature toughness of a weld metal is improved by adding a rare earth element component to a wire in an appropriate amount to refine the structure of the weld metal, but attention is paid to cleanliness.
  • a rare earth element component such as TiO 2 , SiO 2 and the like are essential and a considerable amount of oxide is added to the wire, there is a high possibility that the oxide will remain as inclusions in the obtained weld metal. Therefore, although the low-temperature toughness is evaluated at ⁇ 40 ° C. in Reference 2, it is considered that it is difficult to satisfy the low-temperature toughness requirement at a temperature lower than -40 ° C.
  • the present invention has been made in view of the above, and has a good low-temperature toughness even in a severe environment below ⁇ 40 ° C. without causing welding defects such as weld cracks in welding of duplex stainless steel.
  • An object of the present invention is to provide a duplex stainless steel flux cored wire that can obtain a metal with good welding workability. Further, another object is to provide a welding method using the wire and a weld metal produced by the welding method.
  • the flux-cored wire for duplex stainless steel welding of the present invention which solves the above-mentioned problems is a flux-cored wire for duplex stainless steel welding used for gas shielded arc welding of duplex stainless steel, comprising Al, Mg and rare earth elements. And at least one strongly deoxidizing element selected from the group consisting of Ca, Zr, and Ti, and a slag forming agent containing a metal oxide and a metal fluoride.
  • Ni per mass 8.00 to 10.50% by mass of Ni per mass
  • N is 0.20 to 0.40% by mass, 0.50 to 2.00% by mass in total of a strong deoxidizing element and 1.30 to 3.30% by mass in terms of fluorine of a metal fluoride
  • Ni / N which is the ratio of the Ni content to the N content per the total mass of the flux cored wire for duplex stainless steel welding, satisfies 20 ⁇ Ni / N ⁇ 40.
  • One embodiment of the flux-cored wire for duplex stainless steel welding according to the present invention has a C content of 0.005 to 0.020 mass% based on the total mass of the flux-cored wire for duplex stainless steel welding, 0.10 to 1.00% by mass of Si, 0.40 to 1.00% by mass of Mn, 21.0 to 25.0% by mass of Cr and 2.50 to 4.50% by mass of Mo At least one selected from the group consisting of:
  • One embodiment of the flux-cored wire for duplex stainless steel welding of the present invention has a P content of 0.020% by mass or less (including 0% by mass) based on the total mass of the flux-cored wire for duplex stainless steel welding; S in an amount of 0.020% by mass or less (including 0% by mass); 0.700% by mass or less of Al (including 0% by mass); Mg of 1.00% by mass or less (including 0% by mass); Ca of 1.000% by mass or less (including 0% by mass); 1.000% by mass or less (including 0% by mass) of rare earth elements in total; 1.00% by mass or less of Cu (including 0% by mass); 0.500% by mass or less of Li (including 0% by mass); 0.500% by mass or less of Na (including 0% by mass); K of 0.500% by mass or less (including 0% by mass); 0.50% by mass or less of Zr (including 0% by mass) and 0.50% by mass or less of Ti (including 0% by mass) At least one selected from the group consist
  • the balance may consist of Fe and unavoidable impurities.
  • the metal fluoride is BaF 2 alone or BaF 2 and LiF, NaF, KF, MgF 2 , CaF 2 , Na 3 AlF 6 , K It may be composed of at least one member selected from the group consisting of 2 SiF 6 and SrF 2 , and may contain 5.50 to 15.00% by mass of BaF 2 based on the total mass of the flux cored wire for duplex stainless steel welding.
  • the content of the metal oxide may be 2.50% by mass or less based on the total mass of the flux cored wire for duplex stainless steel welding.
  • the strong deoxidizing element and the slag forming agent are contained in the flux, and the flux filling rate of the flux cored wire for duplex stainless steel welding is 20 to 40% by mass. It may be.
  • the gas shielded arc welding method of the present invention using the flux-cored wire for duplex stainless steel welding of the present invention has a negative polarity on the flux-cored wire side for duplex stainless steel welding and a positive polarity on the base material side. Welding is performed in a shield gas atmosphere with a positive polarity.
  • the shielding gas may contain 90% by volume or more of Ar.
  • the shield gas may be a mixed gas of Ar and O 2 .
  • the shield gas may be a mixed gas of Ar and CO 2 .
  • the weld metal of the present invention has a C content of 0.010 to 0.050 mass% based on the total mass of the weld metal, 0.10 to 1.00% by mass of Si, 0.40 to 1.40% by mass of Mn, P is 0.030% by mass or less (including 0% by mass); S in an amount of 0.020% by mass or less (including 0% by mass); 24.0 to 27.0 mass% of Cr, 8.00 to 12.00 mass% of Ni; N is 0.20 to 0.30% by mass, Mo of 2.50 to 4.50 mass%, 0.400% by mass or less (including 0% by mass) of Al 0.30% by mass or less (including 0% by mass) of Mg; 0.200% by mass or less of Ca (including 0% by mass); 0.200% by mass or less (including 0% by mass) of rare earth elements in total; 1.00% by mass or less of Cu (including 0% by mass); 0.20% by mass or less (including 0% by mass) of Zr; Containing 0.20% by mass or less (
  • Ni / N which is a ratio of the Ni content to the N content based on the total mass of the weld metal, may satisfy 25 ⁇ Ni / N ⁇ 50.
  • the number density of inclusions having an equivalent circle diameter of 1.2 ⁇ m or more is 500 / mm 2 or less and the number of inclusions having an equivalent circle diameter of 4 ⁇ m or more is included.
  • the density may be 20 pieces / mm 2 or less.
  • the duplex stainless steel flux cored wire of the present invention and the welding method using the wire, welding defects can be suppressed and a weld metal having excellent low-temperature toughness even at a low temperature of lower than ⁇ 40 ° C. can be obtained with good welding workability. Can be obtained at Further, the weld metal of the present invention has excellent low-temperature toughness even at a low temperature lower than ⁇ 40 ° C.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a groove shape of a welded joint.
  • the flux-cored wire for duplex stainless steel welding of the present embodiment (hereinafter, also simply referred to as “wire”) is composed of a cylindrical outer shell and a flux filled inside the outer shell.
  • the wire of this embodiment may be any of a seamless type in which the outer skin is seamless and a seam type in which the outer skin is seamless.
  • the wire of the present embodiment may or may not be coated with copper plating on the surface of the wire outside the outer skin.
  • the material of the outer skin is not particularly limited, and may be mild steel or stainless steel.
  • the method for producing the wire of the present embodiment is not particularly limited, for example, first, the outer shell is filled with flux, and then the diameter is reduced by drawing using a hole die or a roller die, and the wire having a predetermined outer diameter is used. Can be obtained.
  • the outer diameter of the wire of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably, for example, 1.2 to 1.6 mm from the viewpoint of wire productivity.
  • the flux filling rate is not particularly limited, but from the viewpoint of workability. It is preferably 20 to 40% by mass.
  • the flux filling rate is a ratio of the mass of the flux to the total mass of the wire.
  • the wire according to the present embodiment includes at least one type of strongly deoxidizing element selected from the group consisting of Al, Mg, a rare earth element (hereinafter, sometimes referred to as “REM”), Ca, Zr, and Ti;
  • Ni This is a flux cored wire for duplex stainless steel welding, wherein Ni / N, which is a ratio of the content to the N content, satisfies 20 ⁇ Ni / N ⁇ 40.
  • the amount of each component in the wire is the content based on the total mass of the wire, that is, the content (% by mass) per the total mass of the wire.
  • the total mass of the wire refers to the sum of the amounts of the components in the shell and the flux.
  • the outer skin includes the plating when the surface is plated.
  • the wire of the present embodiment contains a slag forming agent containing a metal oxide and a metal fluoride.
  • the slag forming agent is used to form slag on the bead and obtain a good bead shape in any posture.
  • the slag forming agent is preferably contained in the flux.
  • a metal oxide is generally used, but when the wire contains a metal oxide, the amount of the oxide present as an inclusion in the weld metal increases, that is, the weld metal The cleanliness of the weld metal has a negative effect on the low-temperature toughness of the weld metal. Therefore, in the wire of the present embodiment, by using a slag forming agent containing a metal fluoride in addition to the metal oxide, the effect of improving the bead shape and the low-temperature toughness are improved.
  • Metal fluoride 1.30 to 3.30 mass% in terms of fluorine
  • Metal fluoride has the effect of reducing the amount of diffusible hydrogen and the effect of maintaining the amount of oxygen in the weld metal in addition to the effect of improving the bead shape as a slag forming agent, and is an effective component for improving low-temperature toughness. is there.
  • the amount of metal fluoride in the wire is calculated in terms of fluorine per wire total mass. To at least 1.30% by mass.
  • the amount of metal fluoride of the wire is preferably set to 1.70% by mass or more, more preferably 2.30% by mass or more.
  • the fluoride since the fluoride has a high vapor pressure, if the metal fluoride content of the wire increases, the vapor destabilizes the arc and deteriorates the welding workability.
  • the wire of the present embodiment contains a strongly deoxidizing element as described later, and contains a metal fluoride in an amount that usually adversely affects welding workability by performing welding with a positive polarity. , Good welding workability can be maintained. However, if the amount of the metal fluoride is excessive, it may be difficult to maintain the welding workability.
  • the amount of metal fluoride in the wire is set to 3.30% by mass or less in terms of fluorine based on the total mass of the wire. Further, the amount of metal fluoride in the wire is preferably 3.00% by mass or less, more preferably 2.80% by mass or less.
  • the type of metal fluoride is not particularly limited, but may be composed of only BaF 2 or composed of BaF 2 and LiF, NaF, KF, MgF 2 , CaF 2 , Na 3 AlF 6 , K 2 SiF 6 , and SrF 2. It is preferable that it comprises at least one member selected from the group from the viewpoint of arc stability. Further, the content of BaF 2 is preferably at least 5.50% by mass, more preferably at least 7.00% by mass, and even more preferably at least 10.00% by mass, based on the total mass of the wire. Further, the content of BaF 2 is preferably 15.00% by mass or less, more preferably 13.00% by mass or less, and further preferably 12.00% by mass or less.
  • the value of BaF 2 / NaF which is the ratio of the BaF 2 content to the NaF content, is preferably 30 or more, and more preferably 40 or more, in order to adjust the bead shape. Also, from the viewpoint of arc stability, the value of BaF 2 / NaF is preferably 250 or less, more preferably 200 or less.
  • the wires of the present embodiment include alkali metal oxides such as Li 2 O, K 2 O, and Na 2 O, and metal oxides such as TiO 2 , Al 2 O 3 , SiO 2 , Fe 2 O 3, and rare earth oxides. Is contained. Rare earth oxides include, for example, oxides such as La 2 O 3 and CeO 2 . These metal oxides are intentionally added as slag forming components in order to obtain effects such as improvement in welding workability, or are included as impurities. In the wire of the present embodiment, since the metal oxide adversely affects the low-temperature toughness of the weld metal as described above, it is preferable to suppress the content thereof. Specifically, the content of the metal oxide in the wire of this embodiment is preferably 2.50% by mass or less, more preferably 1.80% by mass or less, and 1.10% by mass or less. Is more preferable.
  • Oxides are preferably not included to improve the low temperature toughness of the weld metal, but alkali metal oxides such as Li 2 O, K 2 O, and Na 2 O improve the stability of the arc, Since it has the effect of improving the welding workability, it may be intentionally contained as long as the low-temperature toughness of the weld metal is not impaired.
  • the alkali metal oxide is contained in the wire of the present embodiment, the total content is preferably 0.01% by mass or more from the viewpoint of welding workability, and is preferably 0.05% by mass or more. More preferably, it is still more preferably 0.10% by mass or more.
  • the total content of alkali metal oxides is preferably 0.50% by mass or less, more preferably 0.45% by mass or less, and more preferably 0.40% by mass or less. More preferably, there is.
  • the wire of the present embodiment contains an alkali metal oxide, it is more preferable to contain Li 2 O from the viewpoint of arc stability and the like.
  • Metal oxides such as TiO 2 , Al 2 O 3 , SiO 2 , and Fe 2 O 3 are components contained as impurities in the slag forming agent or welding work. It is a component that may be intentionally included in order to improve the properties. These components are preferably reduced in content in order to improve the low-temperature toughness of the weld metal. Therefore, the total content of metal oxides other than the alkali metal oxide in the wire of the present embodiment is preferably 2.00% by mass or less, more preferably 1.80% by mass or less, and 1% by mass or less. More preferably, it is not more than .60% by mass. The lower limit of the content is not particularly limited, but is usually 0.10% by mass or more.
  • the wire of the present embodiment contains at least one type of strongly deoxidized element selected from the group consisting of Al, Mg, rare earth elements, Ca, Zr, and Ti. Further, it preferably contains at least one type of strongly deoxidized element selected from the group consisting of Al, Mg, rare earth elements, and Ca. These elements are preferably contained in the flux in the form of a single metal powder or a metal powder composed of an alloy such as Fe-Al or Al-Mg, that is, a composite metal powder. When welding is performed with a positive polarity using a wire containing such a strong deoxidizing element, the strong deoxidizing element forms an oxide below the molten portion at the tip of the wire.
  • the oxide has a low work function and acts as a cathode point where an arc is generated, the arc can be stabilized at a lower portion of the wire tip. Therefore, even when the wire contains a predetermined amount of metal fluoride as described above, the deflection of the arc can be suppressed, and good welding workability can be maintained.
  • the content of the strong deoxidizing element is set to 0.50% by mass or more in total. Further, the content of the strongly deoxidized element is preferably 0.70% by mass or more in total.
  • the content of the strongly deoxidized element in the wire of the present embodiment is set to 2.00% by mass or less in total. Further, the content of the strongly deoxidized element is preferably set to 1.80% by mass or less in total.
  • the content of Al is not particularly limited, but is preferably 0.700% by mass or less, and more preferably 0.500% by mass or less because AlN is generated in the weld metal and the toughness is deteriorated. More preferably, there is.
  • the lower limit is not particularly limited as long as other strong deoxidizing elements are contained (may be 0% by mass), but may contain 0.001% by mass or more of Al as an impurity.
  • Al may be contained at 0.100% by mass or more. Since Al has a high deoxidizing effect and easily changes into a compound even when added as a simple substance, the content of Al in the present embodiment is the sum of the simple substance of Al and the Al-converted value of the Al compound. .
  • the content of Mg is not particularly limited, but is preferably 1.00% by mass or less, and preferably 0.80% by mass or less in order to prevent welding cracks due to excessive strength of the weld metal. Is more preferred.
  • the lower limit is not particularly limited as long as another strong deoxidizing element is contained (may be 0% by mass), but the content of Mg is 0.01% by mass for deoxidizing the weld metal. %, More preferably 0.10% by mass or more. Since Mg has a high deoxidizing effect and has a property of being easily changed into a compound even when added as a simple substance, the content of Mg in the present embodiment is the total of the Mg equivalent values of the simple substance and the Mg compound. .
  • the rare earth element means all elements having atomic numbers 57 to 71. These elements may contain only one kind, or may contain two or more kinds. Since the rare earth element has a high deoxidizing and / or desulfurizing effect and has a property of being easily changed into a compound even when added as a single rare earth element, the content of the rare earth element in the present embodiment means the rare earth element alone and the rare earth element compound. Is the sum of the converted values of rare earth elements. When two or more rare earth elements are used alone and / or a compound, the total is the total content of all of them.
  • Ce and / or La are rare earth elements.
  • the content of the rare earth element is not particularly limited, but is preferably 1.000% by mass or less and 0.950% by mass or less in total to prevent cracking due to excessive strength. Is more preferable.
  • the lower limit is not particularly limited as long as another strong deoxidizing element is contained (may be 0% by mass).
  • the total content of the rare earth element is 0 in order to deoxidize the weld metal. It is preferably at least 0.010% by mass, more preferably at least 0.100% by mass.
  • the content of Ca is not particularly limited, but is preferably 1.000% by mass or less and 0.800% by mass or less in order to prevent welding cracks due to excessive strength of the weld metal. Is more preferred.
  • the lower limit is not particularly limited as long as another strong deoxidizing element is contained (may be 0% by mass), but the Ca content is 0.010% by mass for deoxidizing the weld metal. % Or more, and more preferably 0.030% by mass or more.
  • the content of Ca in the present embodiment refers to the Ca equivalent value of the simple substance of Ca and the Ca compound. Is the sum of
  • the content of Zr is not particularly limited, but is preferably 0.50% by mass or less, and preferably 0.40% by mass or less in order to prevent welding cracks due to excessive strength of the weld metal. Is more preferred.
  • the lower limit is not particularly limited as long as another strong deoxidizing element is contained (may be 0% by mass), but the content of Zr is 0.01% by mass for deoxidizing the weld metal. Or more, more preferably 0.03% by mass or more.
  • the content of Zr in the present embodiment is the sum of the Zr converted value of the simple Zr and the Zr compound. .
  • the content of Ti is not particularly limited, but is preferably 0.50% by mass or less, and preferably 0.40% by mass or less in order to prevent welding cracks due to excessive strength of the weld metal. Is more preferred.
  • the lower limit is not particularly limited as long as another strong deoxidizing element is contained (may be 0% by mass).
  • the content of Ti is 0.01% by mass for deoxidizing the weld metal. % Or more, more preferably 0.03% by mass or more. Note that Ti has a high deoxidizing effect and has a property of being easily changed into a compound even when added as a simple substance. Therefore, the content of Ti in the present embodiment is the total of the Ti equivalent values of the simple substance and the Ti compound. .
  • the wire of the present embodiment contains Ni.
  • Ni contributes to stabilization of the austenitic structure and acts to improve the low-temperature toughness of the weld metal.
  • the Ni content By setting the Ni content to 8.00% by mass or more, sufficient low-temperature toughness can be obtained in the obtained weld metal.
  • the Ni content in the wire of the present embodiment is set to 8.00 to 10.50% by mass.
  • the Ni content in the wire of the present embodiment is preferably 9.00% by mass or less in order to further improve the ductility of the obtained weld metal, and 8.05 in order to further improve the low-temperature toughness. It is preferable that the content is at least mass%.
  • the wire of the present embodiment contains N.
  • N contributes to the stabilization of the austenite structure similarly to Ni, and acts to improve the low-temperature toughness of the weld metal.
  • the N content in the wire of this embodiment is set to 0.20 to 0.40% by mass.
  • the N content in the wire of the present embodiment is preferably 0.25% by mass or more, and more preferably 0.39% by mass or less in order to further improve the low-temperature toughness of the obtained weld metal. .
  • Ni / N which is the ratio of the Ni content to the N content
  • the value of Ni / N is set to 20 to 40.
  • the value of Ni / N in the wire of the present embodiment is preferably 21 or more, and more preferably 25 or more. Further, the value of Ni / N is preferably 35 or less, more preferably 30 or less.
  • C is an element that improves the strength of the weld metal, it is a component that segregates in the final solidified portion of the weld metal, lowers the melting point of the melt, and degrades hot cracking resistance. May be arbitrarily contained within the necessary range.
  • the content is preferably 0.005% by mass or more, and more preferably 0.006% by mass or more, in order to improve the strength of the weld metal.
  • the content of C is preferably 0.020% by mass or less, and more preferably 0.015% by mass or less.
  • Si is a deoxidizing element and is a component that segregates in the final solidified portion of the weld metal, lowers the melting point of the melt, and degrades hot cracking resistance. You may make it contain.
  • the content is preferably 0.10% by mass or more in order to reduce the oxygen in the weld metal by deoxidizing action and improve the low-temperature toughness of the weld metal. More preferably, it is 0.20% by mass or more.
  • the Si content is preferably 1.00% by mass or less, more preferably 0.80% by mass or less.
  • Mn is a deoxidizing element like Si, and has the effect of stabilizing the austenite structure, while segregating in the final solidified portion of the weld metal, lowering the melting point of the melt, and deteriorating hot cracking resistance.
  • the content is preferably 0.40% by mass or more in order to reduce the oxygen in the weld metal by deoxidizing action and improve the low-temperature toughness of the weld metal. More preferably, it is 0.50% by mass or more.
  • the content of Mn is preferably 1.00% by mass or less, more preferably 0.95% by mass or less.
  • P and S are elements generally mixed as impurities.
  • the contents of P and S are each preferably 0.020% by mass or less, and 0.018% by mass or less. Is more preferable. The lower the contents of P and S, the better.
  • the lower limit is not particularly limited due to impurities (it may be 0% by mass), but is actually more than 0% by mass.
  • Cr has the effect of improving the strength of the weld metal and stabilizing the ferrite phase, and may be arbitrarily added within the necessary range as a duplex stainless steel.
  • the content is preferably 21.0% by mass or more, and more preferably 21.1% by mass or more, in order to improve the strength of the weld metal.
  • the Cr content is preferably 25.0% by mass or less, more preferably 24.0% by mass or less.
  • Mo like Cr
  • Mo has the effect of improving the strength of the weld metal, and may be arbitrarily added within the necessary range as a duplex stainless steel.
  • the content is preferably 2.50% by mass or more, and more preferably 2.60% by mass or more, in order to improve the strength of the weld metal.
  • the content of Mo is preferably 4.50% by mass or less, and more preferably 3.80% by mass or less.
  • the wire of the present embodiment may be plated with copper as described above.
  • the Cu content in the wire is preferably 0.05% by mass or more, and more preferably 0.10% by mass or more, from the viewpoint of wire feeding stability and wire conduction. More preferred.
  • the Cu content in the wire is preferably 1.00% by mass or less, more preferably 0.50% by mass or less.
  • the content of Cu contained in a portion other than the copper plating in the wire is preferably 0.10% by mass or less, more preferably 0.05% by mass or less (0% by mass). May be).
  • the remainder of the wire of the present embodiment is made of Fe and inevitable impurities.
  • Fe is contained as Fe constituting the outer skin, iron powder added to the flux, and Fe in the alloy powder.
  • the Fe content is preferably 40% by mass or more, and more preferably 45% by mass or more.
  • the wire of the present embodiment may contain W, Nb, V, Co, Zn, B, and the like as inevitable impurities, in addition to the metal oxide that can be contained as an impurity in the slag forming agent described above.
  • an alloy element other than the above-described elements may be added to the wire of the present embodiment as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • alkali metals such as Li, Na, and K may be added in an amount of 0.500 mass% or less for arc stabilization, but may not be added (each content is 0 mass%. May be).
  • the welding method according to the present embodiment is a welding method using the wire according to the above-described embodiment.
  • the polarity of the wire of the present embodiment is negative, and the polarity of the base material is positive. This is a gas shielded arc welding method that performs welding in an atmosphere.
  • the welding method of the present embodiment in welding using a predetermined wire, by performing welding with positive polarity in which the polarity of the wire side is minus and the polarity of the base material side is plus, the welding metal is welded. Both improvement of low-temperature toughness and maintenance of welding workability are achieved.
  • the welding conditions are not particularly limited as long as welding is performed with positive polarity.
  • welding is preferably performed with a welding current of 120 to 350 A and an arc voltage of 15 to 40 V.
  • the shielding gas used in the welding method of the present embodiment is not particularly limited, it is preferable to use a gas containing 90% by volume or more of Ar in order to increase the cleanliness of the weld metal part.
  • a mixed gas of Ar and O 2 containing 90% by volume or more of Ar or a mixed gas of Ar and CO 2 containing 90% by volume or more of Ar.
  • Ar is 98% by volume or more and the balance is O 2 and impurities.
  • Ar is 95% by volume or more. It is more preferable that the balance be CO 2 and impurities.
  • the target of welding in the welding method of the present embodiment is not particularly limited as long as it is a duplex stainless steel.
  • C is 0.010 to 0.050% by mass
  • Si is 0.10 to 1.00% by mass
  • Mn is 0.40 to 1.40% by mass
  • P is 0% by mass.
  • S is 0.020 mass% or less (including 0 mass%)
  • Cr is 24.0 to 27.0 mass%
  • Ni is 8.00 to 12.00.
  • the weld metal of the present embodiment is a weld metal obtained by the above-described welding method.
  • the weld metal of the present embodiment is a weld metal obtained by the above-described welding method.
  • the weld metal of the present embodiment contains 0.010 to 0.050 mass% of C.
  • the reason for limiting the numerical value of the C content in the weld metal is the same as the reason for limiting the numerical value of the C content in the wire described above. Further, the C content in the weld metal is preferably 0.015% by mass or more, and more preferably 0.040% by mass or less.
  • the weld metal of the present embodiment contains 0.10 to 1.00% by mass of Si.
  • the reason for limiting the numerical value of the Si content is the same as the reason for limiting the numerical value of the Si content in the wire described above. Further, the Si content in the weld metal is preferably 0.20% by mass or more, and more preferably 0.80% by mass or less.
  • the weld metal of the present embodiment contains Mn of 0.40 to 1.40% by mass.
  • the reason for limiting the numerical value of the Mn content is the same as the reason for limiting the numerical value of the Mn content in the wire described above.
  • the Mn content in the weld metal is preferably 0.50% by mass or more, and more preferably 1.30% by mass or less.
  • the content of P is set to 0.030% by mass or less.
  • the reason for limiting the numerical value of the P content is the same as the reason for limiting the numerical value of the P content in the wire described above.
  • the P content in the weld metal is preferably 0.025% by mass or less. The lower the P content, the better.
  • the lower limit is not particularly limited because of impurities (may be 0% by mass), but it is practical to exceed 0% by mass.
  • the content of S is set to 0.020% by mass or less.
  • the reason for limiting the numerical value of the S content is the same as the reason for limiting the numerical value of the S content in the wire described above.
  • the S content in the weld metal is preferably 0.010% by mass or less. The lower the S content, the better.
  • the lower limit is not particularly limited because of impurities (may be 0% by mass), but is practically more than 0% by mass.
  • the weld metal of the present embodiment contains 24.0 to 27.0% by mass of Cr.
  • the reason for limiting the numerical value of the Cr content is the same as the reason for limiting the numerical value of the Cr content in the wire described above. Further, the Cr content in the weld metal is preferably 24.1% by mass or more, and more preferably 26.5% by mass or less.
  • the weld metal of this embodiment contains 8.00 to 12.00% by mass of Ni.
  • the reason for limiting the numerical value of the Ni content is the same as the reason for limiting the numerical value of the Ni content in the wire described above. Further, the Ni content in the weld metal is preferably 8.05% by mass or more, and more preferably 10.50% by mass or less.
  • the weld metal of the present embodiment contains 0.20 to 0.30% by mass of N.
  • the reason for limiting the numerical value of the N content is the same as the reason for limiting the numerical value of the N content in the wire described above.
  • the N content in the weld metal is preferably 0.21% by mass or more, and more preferably 0.29% by mass or less.
  • the weld metal of the present embodiment contains 2.50 to 4.50 mass% of Mo.
  • the reason for limiting the numerical value of the Mo content is the same as the reason for limiting the numerical value of the Mo content in the wire described above. Further, the Mo content in the weld metal is preferably 3.00% by mass or more, and more preferably 4.00% by mass or less.
  • the Al content is 0.400% by mass or less (including 0% by mass).
  • the reason for limiting the numerical value of the Al content is the same as the reason for limiting the numerical value of the Al content in the wire described above.
  • the Al content in the weld metal is preferably 0.001% by mass or more, and more preferably 0.300% by mass or less.
  • the content of Mg is 0.30% by mass or less (including 0% by mass).
  • the reason for limiting the numerical value of the Mg content is the same as the reason for limiting the numerical value of the Mg content in the wire described above.
  • the Mg content in the weld metal is preferably 0.0001% by mass or more, and more preferably 0.20% by mass or less.
  • the Ca content is 0.200% by mass or less (including 0% by mass).
  • the reason for limiting the numerical value of the Ca content is the same as the reason for limiting the numerical value of the Ca content in the wire described above.
  • the Ca content in the weld metal is preferably 0.0001% by mass or more, and more preferably 0.050% by mass or less.
  • the content of the rare earth element is 0.200% by mass or less (including 0% by mass) in total.
  • the reason for limiting the value of the rare earth element content is the same as the reason for limiting the rare earth element content in the wire described above.
  • the total content of the rare earth elements in the weld metal is preferably 0.0001% by mass or more, and more preferably 0.050% by mass or less.
  • the Cu content is 1.00% by mass or less (including 0% by mass).
  • the reason for limiting the numerical value of the Cu content is the same as the reason for limiting the numerical value of the Cu content in the wire described above.
  • the Cu content in the weld metal is preferably 0.001% by mass or more, and more preferably 0.50% by mass or less.
  • the content of Zr is set to 0.20% by mass or less (including 0% by mass).
  • the reason for limiting the numerical value of the Zr content is the same as the reason for limiting the numerical value of the Zr content in the wire described above.
  • the Zr content in the weld metal is preferably 0.0001% by mass or more, and more preferably 0.10% by mass or less.
  • Ti 0.20% by mass or less (including 0% by mass)>
  • the content of Ti is set to 0.20% by mass or less (including 0% by mass).
  • the reason for limiting the numerical value of the Ti content is the same as the reason for limiting the numerical value of the Ti content in the wire described above.
  • the Ti content in the weld metal is preferably 0.0001% by mass or more, and more preferably 0.10% by mass or less.
  • the content of O is set to 0.030% by mass or less. Further, the content of O is preferably set to 0.025% by mass or less.
  • the lower limit of the content of O is not particularly limited, and may be 0% by mass, but is usually 0.001% by mass or more.
  • the value of Ni / N which is the ratio of the Ni content to the N content, is preferably 25 or more and 50 or less.
  • the reason for the preferable range is the same as the reason for limiting the numerical value of Ni / N which is the ratio of the Ni content to the N content in the wire described above.
  • the value of Ni / N in the weld metal of the present embodiment is more preferably 30 or more, and more preferably 45 or less.
  • the balance of the weld metal of the present embodiment consists of Fe and unavoidable impurities.
  • inevitable impurities Nb, V, W, Co, Zn, Sn, B, and the like can be contained.
  • the weld metal of the present embodiment has excellent low-temperature toughness, and particularly exhibits excellent low-temperature toughness even at a low temperature lower than ⁇ 40 ° C.
  • the method for evaluating the low-temperature toughness is not particularly limited, but includes, for example, a Charpy test.
  • the value of the absorbed energy at ⁇ 46 ° C. measured by the Charpy test described in the Examples section is preferably 27 J or more, more preferably 34 J or more, and more preferably 47 J or more. More preferably, there is. Further, the value of the absorbed energy at 0 ° C.
  • the weld metal of the present embodiment preferably has a uniform low-temperature toughness, and is subjected to three measurements of absorbed energy at ⁇ 46 ° C. or 0 ° C. measured by the Charpy test described in the section of Examples. It is preferable that the variation of the results is small, and it is more preferable that the difference between the highest value and the lowest value in the three measurements is 20 J or less.
  • the weld metal of the present embodiment inevitably contains one or more inclusions such as AlN, TiN, Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 or SiO 2 depending on the components derived from the welding wire or the base metal.
  • inclusions such as AlN, TiN, Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 or SiO 2 depending on the components derived from the welding wire or the base metal.
  • the number density of coarse inclusions having an equivalent circle diameter of 4 ⁇ m or more is specified to be 330 pieces / mm 2 or less.
  • the number density of inclusions having a circle equivalent diameter of 1.2 ⁇ m or more is set to 500 pieces / mm 2 or less, and It is preferable that the number density of the inclusions having a diameter of 4 ⁇ m or more be 20 pieces / mm 2 or less. Furthermore, the number density of inclusions with a circle equivalent diameter of 1.2 ⁇ m or more is 200 / mm 2 or less, and the number density of inclusions with a circle equivalent diameter of 4 ⁇ m or more is 10 / mm 2 or less. Is more preferred.
  • the number density of coarse inclusions having an equivalent circle diameter of 4 ⁇ m or more is preferably as low as possible, and the lower limit is not particularly limited, but is preferably absent, that is, 0 / mm 2 . Also, well-circle equivalent diameter lower the even number density of inclusions is 1.2 ⁇ m or more, the lower limit is not particularly limited (may be 0 / mm 2) is at 0 / mm 2 than Something is practical.
  • the equivalent circle diameter means the diameter of a circle having the same area as the area of each inclusion.
  • the number density of inclusions contained in the weld metal can be measured by the method described in the Examples section.
  • an austenitic stainless steel was used as an outer skin, and the inner skin was molded into a cylindrical shape and filled with a flux, thereby obtaining an embodiment having the compositions shown in Tables 1 and 2 per the total mass of the wire (W1 to W7). , W13 to W17) and flux-cored wires for duplex stainless steel welding of Comparative Examples (W8 to W12).
  • the flux filling rate was 34% by mass, and the balance was composed of Fe and impurities.
  • the numerical values in each column in the table indicate the content (% by mass) of each component based on the total mass of the wire, and the numerical values in the “REM” column indicate the total content (% by mass) of the rare earth element, and “Ni / N”.
  • the numerical value in the column indicates the ratio of the Ni content to the N content.
  • Fe 2 O 3 , SiO 2 , and Al 2 O 3 were not intentionally added but included as impurities.
  • Table 3 shows the chemical component compositions of the obtained weld metals M1 to M19.
  • "workability during welding” was judged by sensory evaluation by visually observing spatters adhered to the base material, and "A” in the "workability during welding” column was workability during welding. Means that the repair work of spatter removal is not required, and the workability at the time of welding is inferior and repair work of spatter removal is required was judged as “B", but any It was "A”.
  • Hardness test The Vickers hardness of each weld metal was measured by a hardness test according to JIS Z 2244: 2009. The results are shown in the column of "Hardness” in Table 4. The test force was 98 N, and the average value was measured at five points at 1 mm pitch from the center of the weld metal toward the bead surface.
  • the weld metal of each example was cut along a plane perpendicular to the welding direction and mirror-polished. Subsequently, the weld metal part was photographed with an optical microscope at 400 magnifications in four visual fields to determine the number density of the inclusions contained. The number density of inclusions having a circle equivalent diameter of 1.2 ⁇ m or more and those having a circle equivalent diameter of 4 ⁇ m or more was determined. The equivalent circle diameter indicates the diameter of a circle having the same area as the area of the target inclusion. The results are shown in Table 3 as “inclusion number density of 1.2 ⁇ m or more / mm 2 ” and “inclusion number density of 4 ⁇ m or more / mm 2 ”, respectively.
  • the content of the strong deoxidizing element was as large as 2.04% by mass in total.
  • the weld metal M8 obtained using the wire W8 has a large Mo content of 4.75% by mass, a large Al content of 1.430% by mass, and a large N content of 0.16% by mass. There were few.
  • the weld metal M8 was so cracked that it was impossible to collect a test piece for use in the Charpy test, and was inferior in quality.
  • the number density of inclusions having a circle equivalent diameter of 4 ⁇ m or more was as large as 435 / mm 2 .
  • the content of the strong deoxidizing element was as large as 2.04% by mass in total.
  • the weld metal M9 obtained using the wire W9 has a low Cr content of 23.1% by mass, a high Al content of 1.200% by mass, and a high N content of 0.18% by mass. There were few. Weld metal M9 was inferior in quality because cracks occurred so much that test pieces used for tensile test and Charpy test could not be collected. In addition, the number density of inclusions having a circle equivalent diameter of 4 ⁇ m or more was as large as 331 / mm 2 .
  • the wire W10 has a small Ni content of 7.87% by mass, a large N content of 0.48% by mass, a small Ni / N value of 16, and a total content of strongly deoxidized elements. It was as high as 2.04% by mass.
  • the weld metal M10 obtained using the wire W10 had a low Cr content of 23.1% by mass and a high Al content of 0.980% by mass.
  • the weld metal M10 was inferior in quality because cracks occurred so much that test pieces used for the tensile test and the Charpy test could not be collected.
  • the number density of inclusions having a circle equivalent diameter of 4 ⁇ m or more was as large as 352 / mm 2 .
  • the content of the strong deoxidizing element was as large as 2.04% by mass in total.
  • the weld metal M11 obtained using the wire W11 had a high Al content of 0.940% by mass and a low N content of 0.16% by mass.
  • the weld metal M11 was so cracked that it was impossible to collect test pieces for use in the tensile test and the Charpy test, and was inferior in quality.
  • the number density of inclusions having a circle equivalent diameter of 4 ⁇ m or more was as large as 352 / mm 2 .
  • the wire W12 had a small Ni content of 7.96% by mass.
  • the weld metal M12 obtained using the wire W12 had a high Al content of 0.490% by mass and a low N content of 0.18% by mass.
  • the weld metal M12 had many cracks so that test pieces used for the tensile test and the Charpy test could not be collected, and were inferior in quality.
  • the number density of inclusions having a circle-equivalent diameter of 4 ⁇ m or more is very small, 0 ° C. and ⁇ 46 ° C.
  • the absorption energy measured by the Charpy test at °C was large, and the low temperature toughness was excellent. Further, the welding workability was excellent, and no welding defects such as welding cracks were generated.
  • Base material 2 Backing metal 3: Buttering layer

Abstract

本発明は、Ａｌ、Ｍｇ、希土類元素、Ｃａ、Ｚｒ、及びＴｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の強脱酸元素と、金属酸化物および金属フッ化物を含むスラグ形成剤とを含有し、全質量あたりＮｉを８．００～１０．５０質量％、Ｎを０．２０～０．４０質量％、強脱酸元素を合計で０．５０～２．００質量％、及び金属フッ化物をフッ素換算値で１．３０～３．３０質量％含有し、全質量あたりのＮｉ含有量／Ｎ含有量で表される比が、２０～４０を満足する２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤに関する。

Description

２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ、溶接方法および溶接金属
　本発明は、２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ、当該フラックス入りワイヤを用いた溶接方法および当該溶接方法によって作製される溶接金属に関する。
　フェライト（α）とオーステナイト（γ）が微細に混在した組織を有する２相ステンレス鋼は、耐食性、強度、低温靱性、疲労強度等に優れていることから、化学プラント機器、石油または天然ガスの掘削用油井管、ケミカルタンカー、海洋構造物、橋梁等、様々な分野で用いられている。しかしながら、これらの溶接部（溶接金属）は溶接時の溶接材料、施工条件および溶接条件によって、その性能が大きく変わってしまうため、従来、溶接に係る材料や条件の選定には注意が必要であった。
　特に海洋構造物は高い低温靱性が要求されることから、純Ａｒガスを用いたＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ　Ｉｎｅｒｔ　Ｇａｓ）溶接によって、介在物を極力少なくした清浄度の高い溶接金属を得ることで高い低温靱性を確保していた。しかしながら、ＴＩＧ溶接では能率性が悪いことから、より能率性の高いＭＡＧ（Ｍｅｔａｌ　Ａｃｔｉｖｅ　Ｇａｓ）溶接の適用が望まれるが、ＭＡＧ溶接ではその清浄度の低さから低温靱性が確保し難いという課題があった。
　上記課題に対し、特許文献１では、２相ステンレス鋼向けアーク溶接用フラックス入りワイヤを用いたＭＡＧ溶接において、ワイヤ全質量あたりのＴｉ量、Ａｌ量および両者の関係を適切に制御することにより溶接金属中に残留する非金属介在物の組成を改質し、１．５μｍ以上の粗大介在物の個数密度を低下させることで、優れた低温靱性、耐孔食性および耐気孔性を得ることができることが開示されている。
　また、特許文献２では、２相ステンレス鋼向けアーク溶接用フラックス入りワイヤを用いたＭＡＧ溶接において、ワイヤに適正な範囲でＮ、Ｃｒ及びＭｏを含有させた上で、Ｂｉ２Ｏ３の含有量を規制し、さらに希土類元素成分を適量添加することで、２相ステンレス鋼等の溶接部において、優れた耐孔食性を維持しながら、より高い低温靱性を得ることができることが開示されている。
日本国特開２０１７－１４８８２１号公報 日本国特開２０１１－１２５８７５号公報
　前述のように、特許文献１に記載の発明は１．５μｍ以上の粗大介在物に着目し、その個数密度を低下せしめたものである。しかしながら、１．５μｍを下回る介在物であっても、例えばその介在物が連結している場合や、集合している場合等には、粗大介在物と同じく、低温靱性を劣化させる要因となる。
　よって、溶接金属の低温靱性をより安定かつ向上させるためには、溶接金属に含まれる介在物を大きさに関わらず減少させ、溶接金属の清浄度を高める必要がある。
　また、特許文献２に記載の発明では、ワイヤに希土類元素成分を適量添加し、溶接金属の組織を微細化することによって、溶接金属の低温靱性を向上させているが、清浄度については着目されていない。また、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２等を必須として、相当量の酸化物をワイヤに添加していることから、得られる溶接金属中には酸化物が介在物として残留する可能性が高い。
　したがって、引用文献２では－４０℃で低温靱性を評価しているが、それを下回る温度においては低温靱性の要求を満たすことは困難であると考えられる。
　本発明は上記に鑑みてなされたものであって、２相ステンレス鋼の溶接において、溶接割れと言った溶接欠陥が生じること無く、－４０℃を下回る厳しい環境においても良好な低温靱性を有する溶接金属を、良好な溶接作業性で得ることができる２相ステンレス鋼フラックス入りワイヤを提供することを目的とする。さらに、当該ワイヤを用いた溶接方法、および当該溶接方法によって作製された溶接金属を提供することも目的とする。
　上記の課題を解決する本発明の２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤは、２相ステンレス鋼のガスシールドアーク溶接に用いる２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤであって、Ａｌ、Ｍｇ、希土類元素、Ｃａ、Ｚｒ、及びＴｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の強脱酸元素と、金属酸化物および金属フッ化物を含むスラグ形成剤とを含有し、２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ全質量あたり
　Ｎｉを８．００～１０．５０質量％、
　Ｎを０．２０～０．４０質量％、
　強脱酸元素を合計で０．５０～２．００質量％、及び
　金属フッ化物をフッ素換算値で１．３０～３．３０質量％含有し、
　２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ全質量あたりのＮｉ含有量のＮ含有量に対する比率であるＮｉ／Ｎが、２０≦Ｎｉ／Ｎ≦４０を満足する。
　本発明の２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤの一態様は、２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ全質量あたり
　Ｃを０．００５～０．０２０質量％、
　Ｓｉを０．１０～１．００質量％、
　Ｍｎを０．４０～１．００質量％、
　Ｃｒを２１．０～２５．０質量％、及び
　Ｍｏを２．５０～４．５０質量％
　からなる群から選ばれる少なくとも１種をさらに含有してもよい。
　本発明の２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤの一態様は、２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ全質量あたり
　Ｐを０．０２０質量％以下（０質量％を含む）、
　Ｓを０．０２０質量％以下（０質量％を含む）、
　Ａｌを０．７００質量％以下（０質量％を含む）、
　Ｍｇを１．００質量％以下（０質量％を含む）、
　Ｃａを１．０００質量％以下（０質量％を含む）、
　希土類元素を合計で１．０００質量％以下（０質量％を含む）、
　Ｃｕを１．００質量％以下（０質量％を含む）、
　Ｌｉを０．５００質量％以下（０質量％を含む）、
　Ｎａを０．５００質量％以下（０質量％を含む）、
　Ｋを０．５００質量％以下（０質量％を含む）、
　Ｚｒを０．５０質量％以下（０質量％を含む）、及び
　Ｔｉを０．５０質量％以下（０質量％を含む）
　からなる群から選ばれる少なくとも１種をさらに含有してもよい。
　本発明の２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤの一態様は、残部がＦｅおよび不可避不純物からなってもよい。
　本発明の２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤの一態様において、金属フッ化物は、ＢａＦ２のみ、または、ＢａＦ２と、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、Ｎａ３ＡｌＦ６、Ｋ２ＳｉＦ６、及びＳｒＦ２からなる群より選ばれる少なくとも１種とからなり、２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ全質量あたりＢａＦ２を５．５０～１５．００質量％含有してもよい。
　本発明の２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤの一態様において、金属酸化物の含有量は、２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ全質量あたり２．５０質量％以下であってもよい。
　本発明の２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤの一態様において、強脱酸元素およびスラグ形成剤はフラックスに含有され、２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤのフラックス充填率が２０～４０質量％であってもよい。
　また、本発明の２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤを用いた本発明のガスシールドアーク溶接方法は、２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ側の極性がマイナス、母材側の極性がプラスとなる正極性とし、シールドガス雰囲気中で溶接を行う。
　本発明のガスシールドアーク溶接方法の一態様において、シールドガスはＡｒを９０体積％以上含有してもよい。
　本発明のガスシールドアーク溶接方法の一態様において、シールドガスはＡｒとＯ２との混合ガスであってもよい。
　本発明のガスシールドアーク溶接方法の一態様において、シールドガスはＡｒとＣＯ２との混合ガスであってもよい。
　また、本発明の溶接金属は、溶接金属全質量あたり
　Ｃを０．０１０～０．０５０質量％、
　Ｓｉを０．１０～１．００質量％、
　Ｍｎを０．４０～１．４０質量％、
　Ｐを０．０３０質量％以下（０質量％を含む）、
　Ｓを０．０２０質量％以下（０質量％を含む）、
　Ｃｒを２４．０～２７．０質量％、
　Ｎｉを８．００～１２．００質量％、
　Ｎを０．２０～０．３０質量％、
　Ｍｏを２．５０～４．５０質量％、
　Ａｌを０．４００質量％以下（０質量％を含む）、
　Ｍｇを０．３０質量％以下（０質量％を含む）、
　Ｃａを０．２００質量％以下（０質量％を含む）、
　希土類元素を合計で０．２００質量％以下（０質量％を含む）、
　Ｃｕを１．００質量％以下（０質量％を含む）、
　Ｚｒを０．２０質量％以下（０質量％を含む）、
　Ｔｉを０．２０質量％以下（０質量％を含む）、及び
　Ｏを０．０３０質量％以下（０質量％を含む）含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、
　含有する円相当直径が４μｍ以上である介在物の個数密度が３３０個／ｍｍ２以下である。
　本発明の溶接金属の一態様において、溶接金属全質量あたりのＮｉ含有量のＮ含有量に対する比率であるＮｉ／Ｎが、２５≦Ｎｉ／Ｎ≦５０を満足してもよい。
　本発明の溶接金属の一態様において、含有する円相当直径が１．２μｍ以上である介在物の個数密度が５００個／ｍｍ２以下であり、かつ円相当直径が４μｍ以上である介在物の個数密度が２０個／ｍｍ２以下であってもよい。
　本発明の２相ステンレス鋼フラックス入りワイヤ、及び当該ワイヤを用いた溶接方法によれば、溶接欠陥を抑制でき、－４０℃を下回る低温においても低温靱性に優れる溶接金属を、良好な溶接作業性で得ることができる。また、本発明の溶接金属は、－４０℃を下回る低温においても低温靱性に優れる。
図１は、溶接継手の開先形状を示す模式図である。
　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。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
　本明細書において、‘質量％’と‘重量％’とは同義である。また、数値範囲を示す「～」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
［２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ］
　本実施形態の２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ（以下、単に「ワイヤ」ともいう。）は、筒状を呈する外皮と、その外皮の内側に充填されたフラックスとで構成される。なお、本実施形態のワイヤは、外皮に継目のないシームレスタイプ、外皮に継目のあるシームタイプのいずれの形態であってもよい。また、本実施形態のワイヤは、外皮の外側であるワイヤ表面に銅メッキが施されていてもよく、施されていなくてもよい。外皮の材質は特に問わず、軟鋼であってもステンレス鋼であってもよい。
　本実施形態のワイヤの製造方法も特に限定されないが、例えば、まず外皮内にフラックスを充填し、次いで穴ダイスやローラダイスを用いて伸線することにより縮径し、所定の外径を有するワイヤを得ることができる。
　本実施形態のワイヤの外径は特に限定されないが、ワイヤ生産性の観点から例えば１．２～１．６ｍｍとすることが好ましい
　また、フラックス充填率も特に限定されないが、作業性の観点からは２０～４０質量％であることが好ましい。なお、フラックス充填率はフラックスの質量のワイヤの全質量に対する割合である。
　本実施形態のワイヤは、Ａｌ、Ｍｇ、希土類元素（以下、「ＲＥＭ」と記載する場合もある。）、Ｃａ、Ｚｒ、及びＴｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の強脱酸元素と、金属酸化物および金属フッ化物を含むスラグ形成剤とを含有する２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤであって、全質量あたりＮｉを８．００～１０．５０質量％、Ｎを０．２０～０．４０質量％、強脱酸元素を合計で０．５０～２．００質量％、及び金属フッ化物をフッ素換算値で１．３０～３．３０質量％含有し、ワイヤ全質量あたりのＮｉ含有量のＮ含有量に対する比率であるＮｉ／Ｎが、２０≦Ｎｉ／Ｎ≦４０を満足する２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤである。
　以下において、本実施形態のワイヤに含有される各成分量の数値限定理由について説明する。なお、以下において、ワイヤ中の各成分量は、ワイヤの全質量に対する含有量であり、すなわち、ワイヤ全質量あたりの含有量（質量％）である。ワイヤの全質量とは、特別な説明が無い限り、外皮とフラックスにおける成分量の総和を意味する。なお、ここでの外皮とは、表面にメッキが施されている場合には当該メッキも含むものである。
＜スラグ形成剤＞
　本実施形態のワイヤは、金属酸化物および金属フッ化物を含むスラグ形成剤を含有する。スラグ形成剤は、ビード上にスラグを形成させ、あらゆる姿勢で良好なビード形状を得るために用いられる。スラグ形成剤は、フラックス中に含有されることが好ましい。
　スラグ形成剤としては、一般的には金属酸化物が用いられているが、ワイヤが金属酸化物を含有する場合、溶接金属中に介在物として存在する酸化物の量が増加、即ち、溶接金属の清浄度が低下し、溶接金属の低温靱性に悪影響を与える。
　そこで、本実施形態のワイヤにおいては、金属酸化物に加えて金属フッ化物を含むスラグ形成剤を使用することで、ビード形状を良好とする効果を得つつ、低温靱性を向上させた。
（金属フッ化物：フッ素換算値で１．３０～３．３０質量％）
　金属フッ化物は、スラグ形成剤としてビード形状を良好にする効果に加え、拡散性水素量を低減する効果や溶接金属の酸素量を維持する効果があり、低温靱性の向上に効果的な成分である。本実施形態においては、ビード形状を良好にし、また、溶接金属の酸素量を十分に低減し、優れた低温靱性を達成するために、ワイヤの金属フッ化物量を、ワイヤ全質量あたりフッ素換算値で１．３０質量％以上とする。また、当該ワイヤの金属フッ化物量を１．７０質量％以上とすることが好ましく、２．３０質量％以上とすることがより好ましい。
　一方、フッ化物は蒸気圧が高いため、ワイヤの金属フッ化物含有量が増加すると、その蒸気によりアークが不安定化し、溶接作業性が劣化する。しかし、本実施形態のワイヤにおいては、後述するように強脱酸元素を含有すること、および正極性で溶接を行うことによって、通常溶接作業性に悪影響を及ぼす量の金属フッ化物を含有する場合においても、良好な溶接作業性を維持することができる。ただし、金属フッ化物量が過大になると、溶接作業性を維持することが困難になるおそれがある。したがって、本実施形態では、ワイヤ中の金属フッ化物量を、ワイヤ全質量あたりフッ素換算値で３．３０質量％以下とする。また、当該ワイヤ中の金属フッ化物量を３．００質量％以下とすることが好ましく、２．８０質量％以下とすることがより好ましい。
　金属フッ化物の種類は特に限定されないが、ＢａＦ２のみからなること、またはＢａＦ２と、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、Ｎａ３ＡｌＦ６、Ｋ２ＳｉＦ６、及びＳｒＦ２からなる群より選ばれる少なくとも１種とからなることが、アーク安定性の観点から好ましい。また、ＢａＦ２の含有量はワイヤ全質量あたり５．５０質量％以上であることが好ましく、７．００質量％以上であることがより好ましく、１０．００質量％以上であることがさらに好ましい。また、ＢａＦ２の含有量は１５．００質量％以下であることが好ましく、１３．００質量％以下であることがより好ましく、１２．００質量％以下であることがさらに好ましい。
　なかでも特に、ＢａＦ２とＮａＦとを含有することが好ましい。この場合のＢａＦ２含有量のＮａＦ含有量に対する比率であるＢａＦ２／ＮａＦの値は、ビード形状を整えるため、３０以上であることが好ましく、４０以上であることがより好ましい。また、アーク安定性の観点から、ＢａＦ２／ＮａＦの値は２５０以下であることが好ましく、２００以下であることがより好ましい。
（金属酸化物：２．５０質量％以下）
　本実施形態のワイヤには、Ｌｉ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ等のアルカリ金属酸化物やＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、希土類酸化物等の金属酸化物が含有される。
　希土類酸化物とは、例えばＬａ２Ｏ３やＣｅＯ２といったような酸化物等が挙げられる。これらの金属酸化物は、スラグ形成成分として溶接作業性向上等の効果を得るために意図的に添加されたものや、不純物として含有されるものである。
　本実施形態のワイヤにおいて、金属酸化物は先述のとおり溶接金属の低温靱性に悪影響を及ぼすため、含有量を抑制することが好ましい。具体的には、本実施形態のワイヤにおける金属酸化物の含有量は、２．５０質量％以下であることが好ましく、１．８０質量％以下であることがより好ましく、１．１０質量％以下であることがさらに好ましい。
　酸化物は溶接金属の低温靱性を向上させるためには含有しないことが好ましいが、アルカリ金属酸化物、例えば、Ｌｉ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、及びＮａ２Ｏは、アークの安定性を向上させ、溶接作業性を向上させる作用を有するため、溶接金属の低温靱性を損なわない範囲で意図的に含有させてもよい。本実施形態のワイヤにアルカリ金属酸化物を含有させる場合の含有量は、溶接作業性の観点からは合計で０．０１質量％以上であることが好ましく、０．０５質量％以上であることがより好ましく、０．１０質量％以上であることがさらに好ましい。一方、低温靱性の観点からはアルカリ金属酸化物の含有量は合計で０．５０質量％以下であることが好ましく、０．４５質量％以下であることがより好ましく、０．４０質量％以下であることがさらに好ましい。また、本実施形態のワイヤにアルカリ金属酸化物を含有させる場合は、アーク安定性等の観点からＬｉ２Ｏを含有させることがより好ましい。
　ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３等の金属酸化物、即ち、アルカリ金属酸化物以外の金属酸化物は、スラグ形成剤中に不純物として含有される成分、または、溶接作業性を向上させるために意図的に含有させてもよい成分である。これらの成分は溶接金属の低温靱性を向上させるためには含有量を低減することが好ましい。したがって、本実施形態のワイヤにおけるアルカリ金属酸化物以外の金属酸化物の含有量は、合計で２．００質量％以下であることが好ましく、１．８０質量％以下であることがより好ましく、１．６０質量％以下であることがさらに好ましい。また、含有量の下限は特に限定されないが、通常は０．１０質量％以上である。
＜強脱酸元素：合計で０．５０～２．００質量％＞
　本実施形態のワイヤはＡｌ、Ｍｇ、希土類元素、Ｃａ、Ｚｒ、及びＴｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の強脱酸元素を含有する。また、好ましくはＡｌ、Ｍｇ、希土類元素、及びＣａからなる群より選ばれる少なくとも１種の強脱酸元素を含有する。これらの元素は、単体の金属粉やＦｅ－Ａｌ、Ａｌ－Ｍｇ等の合金からなる金属粉、すなわち複合金属粉の状態でフラックス中に含有されることが好ましい。
　これらの強脱酸元素を含むワイヤを用いて正極性で溶接を行った場合、ワイヤ先端の溶融部下方において強脱酸元素が酸化物を形成する。当該酸化物は仕事関数が低く、アークの発生点となる陰極点として作用するため、ワイヤ先端の下部でアークを安定化させることができる。よって、先述のようにワイヤが所定量の金属フッ化物を含有する場合においても、アークの偏向を抑制でき、良好な溶接作業性を維持することができる。本実施形態のワイヤにおいては、当該良好な溶接作業性を維持するため、強脱酸元素の含有量は合計で０．５０質量％以上とする。また、強脱酸元素の含有量は合計で０．７０質量％以上とすることが好ましい。
　一方、強脱酸元素の含有量が合計で２．００質量％を超えると、合金の歩留まりが高くなり、強度過多となり、溶接割れが発生する可能性が高くなる。よって、本実施形態のワイヤにおける強脱酸元素の含有量は、合計で２．００質量％以下とする。また、強脱酸元素の含有量は合計で１．８０質量％以下とすることが好ましい。
　以下、強脱酸元素のそれぞれの含有量の好ましい範囲について説明する。
（Ａｌ：０．７００質量％以下（０質量％を含む））
　本実施形態のワイヤにおいて、Ａｌの含有量は特に限定されないが、溶接金属中にＡｌＮが生成し靭性を劣化させるため、０．７００質量％以下であることが好ましく、０．５００質量％以下であることがより好ましい。また、他の強脱酸元素が含有されているのであれば下限は特に限定されない（０質量％であってもよい）が、不純物としてＡｌが０．００１質量％以上含まれる場合がある。また、立向溶接といった溶落ち等の溶接欠陥が特に問題になる溶接方法によっては、Ａｌは０．１００質量％以上含有されると良い。
　なお、Ａｌは脱酸効果が高く、単体として添加させても化合物に変化しやすい性質を持つため、本実施形態におけるＡｌの含有量とは、Ａｌ単体およびＡｌ化合物のＡｌ換算値の合計である。
（Ｍｇ：１．００質量％以下（０質量％を含む））
　本実施形態のワイヤにおいて、Ｍｇの含有量は特に限定されないが、溶接金属の強度過多による溶接割れ防止のため、１．００質量％以下であることが好ましく、０．８０質量％以下であることがより好ましい。また、他の強脱酸元素が含有されているのであれば下限は特に限定されないが（０質量％であってもよい）、溶接金属の脱酸のため、Ｍｇの含有量は０．０１質量％以上であることが好ましく、０．１０質量％以上であることがより好ましい。
　なお、Ｍｇは脱酸効果が高く、単体として添加させても化合物に変化しやすい性質を持つため、本実施形態におけるＭｇの含有量とは、Ｍｇ単体およびＭｇ化合物のＭｇ換算値の合計である。
（希土類元素：１．０００質量％以下（０質量％を含む））
　本実施形態において、希土類元素とは、原子番号５７～７１の全ての元素を意味する。これらの元素を一種のみ含んでいてもよいし、二種以上を含んでいてもよい。希土類元素は脱酸及び／又は脱硫効果が高く、希土類元素単体として添加させても化合物に変化しやすい性質を持つため、本実施形態における希土類元素の含有量とは、希土類元素単体および希土類元素化合物の希土類元素換算値の合計である。なお、二種以上の希土類元素の単体及び／又は化合物を含むときはそれらすべての含有量の合計である。希土類元素の内、Ｃｅ、Ｌａは脱酸および脱硫効果が強く、これらの酸化物および硫化物は仕事関数が低く、陰極点として良好な作用を有することから希土類元素の中でもＣｅ及び／又はＬａを用いることが好ましい。また、本実施形態のワイヤにおいて、希土類元素の含有量は特に限定されないが、強度過多による割れ防止のため、合計で１．０００質量％以下であることが好ましく、０．９５０質量％以下であることがより好ましい。また、他の強脱酸元素が含有されているのであれば下限は特に限定されない（０質量％であってもよい）が、溶接金属の脱酸のため、希土類元素の含有量は合計で０．０１０質量％以上であることが好ましく、０．１００質量％以上であることがより好ましい。
（Ｃａ：１．０００質量％以下（０質量％を含む））
　本実施形態のワイヤにおいて、Ｃａの含有量は特に限定されないが、溶接金属の強度過多による溶接割れ防止のため、１．０００質量％以下であることが好ましく、０．８００質量％以下であることがより好ましい。また、他の強脱酸元素が含有されているのであれば下限は特に限定されない（０質量％であってもよい）が、溶接金属の脱酸のため、Ｃａの含有量は０．０１０質量％以上であることが好ましく、０．０３０質量％以上であることがより好ましい。
　なお、Ｃａは脱酸及び／又は脱硫効果が高く、単体として添加させても化合物に変化しやすい性質を持つため、本実施形態におけるＣａの含有量とは、Ｃａ単体およびＣａ化合物のＣａ換算値の合計である。
（Ｚｒ：０．５０質量％以下（０質量％を含む））
　本実施形態のワイヤにおいて、Ｚｒの含有量は特に限定されないが、溶接金属の強度過多による溶接割れ防止のため、０．５０質量％以下であることが好ましく、０．４０質量％以下であることがより好ましい。また、他の強脱酸元素が含有されているのであれば下限は特に限定されない（０質量％であってもよい）が溶接金属の脱酸のため、Ｚｒの含有量は０．０１質量％以上であることが好ましく、０．０３質量％以上であることがより好ましい。
　なお、Ｚｒは脱酸効果が高く、単体として添加させても化合物に変化しやすい性質を持つため、本実施形態におけるＺｒの含有量とは、Ｚｒ単体およびＺｒ化合物のＺｒ換算値の合計である。
（Ｔｉ：０．５０質量％以下（０質量％を含む））
　本実施形態のワイヤにおいて、Ｔｉの含有量は特に限定されないが、溶接金属の強度過多による溶接割れ防止のため、０．５０質量％以下であることが好ましく、０．４０質量％以下であることがより好ましい。また、他の強脱酸元素が含有されているのであれば下限は特に限定されない（０質量％であってもよい）が、溶接金属の脱酸のため、Ｔｉの含有量は０．０１質量％以上であることが好ましく、０．０３質量％以上であることがより好ましい。
　なお、Ｔｉは脱酸効果が高く、単体として添加させても化合物に変化しやすい性質を持つため、本実施形態におけるＴｉの含有量とは、Ｔｉ単体およびＴｉ化合物のＴｉ換算値の合計である。
＜Ｎｉ：８．００～１０．５０質量％＞
　また、本実施形態のワイヤは、Ｎｉを含有する。Ｎｉはオーステナイト組織の安定化に寄与し、溶接金属の低温靱性向上に作用する。Ｎｉの含有量を８．００質量％以上とすることにより、得られる溶接金属において十分な低温靱性を得ることができる。一方、Ｎｉの含有量を１０．５０質量％以下とすることにより、得られる溶接金属において２相ステンレス鋼に必要とされる延性を得ることができる。したがって、本実施形態のワイヤにおけるＮｉ含有量は、８．００～１０．５０質量％とする。また、本実施形態のワイヤにおけるＮｉ含有量は、得られる溶接金属の延性をより向上させるためには９．００質量％以下であることが好ましく、低温靱性をより向上させるためには８．０５質量％以上であることが好ましい。
＜Ｎ：０．２０～０．４０質量％＞
　また、本実施形態のワイヤは、Ｎを含有する。ＮはＮｉと同様に、オーステナイト組織の安定化に寄与し、溶接金属の低温靱性向上に作用する。Ｎの含有量を０．２０質量％以上とすることにより、得られる溶接金属において十分な低温靱性を得ることができる。一方、Ｎの含有量を０．４０質量％以下とすることにより、窒化物生成または過度な強度上昇により得られる溶接金属における低温靱性の低下を防ぎ、または溶接割れを防ぐことができる。したがって、本実施形態のワイヤにおけるＮ含有量は、０．２０～０．４０質量％とする。また、本実施形態のワイヤにおけるＮ含有量は、得られる溶接金属の低温靱性をより向上させるためには０．２５質量％以上であることが好ましく、０．３９質量％以下であることが好ましい。
＜Ｎｉ／Ｎ：２０～４０＞
　本実施形態のワイヤにおいて、Ｎｉ含有量のＮ含有量に対する比率であるＮｉ／Ｎの値が２０以上４０以下であると、得られる溶接金属のフェライト粒内で微細なオーステナイト相が生成し、低温靱性が良好となる。一方、Ｎｉ／Ｎの値が２０～４０の範囲外であると、得られる溶接金属の粒界にオーステナイト相が生成しやすくなり、十分な低温靱性を得ることができない。したがって、本実施形態のワイヤにおいてＮｉ含有量のＮ含有量に対する比率であるＮｉ／Ｎの値は２０～４０とする。
　また、得られる溶接金属の低温靱性をより向上させるために、本実施形態のワイヤにおけるＮｉ／Ｎの値は、２１以上であることが好ましく、２５以上であることがより好ましい。また、Ｎｉ／Ｎの値は３５以下であることが好ましく、３０以下であることがより好ましい。
＜Ｃ：０．００５～０．０２０質量％＞
　Ｃは溶接金属の強度を向上させる元素である一方で、溶接金属の最終凝固部に偏析し、融液の融点を低下させ、耐高温割れ性を劣化させる成分であるが、２相ステンレス鋼としての必要範囲内で任意で含有させてもよい。本実施形態のワイヤにＣを含有させる場合の含有量は、溶接金属の強度を向上させるためには０．００５質量％以上であることが好ましく、０．００６質量％以上であることがより好ましい。また、耐高温割れ性を向上させるためには、Ｃの含有量は０．０２０質量％以下であることが好ましく、０．０１５質量％以下であることがより好ましい。
＜Ｓｉ：０．１０～１．００質量％＞
　Ｓｉは脱酸元素であり、溶接金属の最終凝固部に偏析し、融液の融点を低下させ、耐高温割れ性を劣化させる成分であるが、２相ステンレス鋼としての必要範囲内で任意で含有させてもよい。本実施形態のワイヤにＳｉを含有させる場合の含有量は、脱酸作用により溶接金属中の酸素を低減し、溶接金属の低温靱性を向上させるためには０．１０質量％以上であることが好ましく、０．２０質量％以上であることがより好ましい。また、耐高温割れ性を向上させるためには、Ｓｉの含有量は１．００質量％以下であることが好ましく、０．８０質量％以下であることがより好ましい。
＜Ｍｎ：０．４０～１．００質量％＞
　ＭｎはＳｉと同じく脱酸元素であり、かつオーステナイト組織を安定化させる効果がある一方で溶接金属の最終凝固部に偏析し、融液の融点を低下させ、耐高温割れ性を劣化させる成分であるが、２相ステンレス鋼としての必要範囲内で任意で添加してもよい。本実施形態のワイヤにＭｎを含有させる場合の含有量は、脱酸作用により溶接金属中の酸素を低減し、溶接金属の低温靱性を向上させるためには０．４０質量％以上であることが好ましく、０．５０質量％以上であることがより好ましい。また、耐高温割れ性を向上させるためには、Ｍｎの含有量は１．００質量％以下であることが好ましく、０．９５質量％以下であることがより好ましい。
＜Ｐ：０．０２０質量％以下、Ｓ：０．０２０質量％以下（いずれも０質量％を含む）＞
　Ｐ及びＳは、一般的に不純物として混入する元素である。本実施形態のワイヤにおいては、良好な耐高温割れ性を確保するためには、Ｐ及びＳの含有量は、それぞれ０．０２０質量％以下であることが好ましく、０．０１８質量％以下であることがより好ましい。また、Ｐ及びＳの含有量は低ければ低いほど良く、不純物のため下限は特に限定されない（０質量％であってもよい）が実際的には０質量％超である。
＜Ｃｒ：２１．０～２５．０質量％＞
　Ｃｒは溶接金属の強度を向上させるとともにフェライト相を安定化させる効果があり、２相ステンレス鋼としての必要範囲内で任意で添加してもよい。本実施形態のワイヤにＣｒを含有させる場合の含有量は、溶接金属の強度を向上させるためには２１．０質量％以上であることが好ましく、２１．１質量％以上であることがより好ましい。また、溶接金属の靱性及び耐高温割れ性を向上させるためには、Ｃｒの含有量は２５．０質量％以下であることが好ましく、２４．０質量％以下であることがより好ましい。
＜Ｍｏ：２．５０～４．５０質量％＞
　ＭｏはＣｒと同じく、溶接金属の強度を向上させる効果があり、２相ステンレス鋼としての必要範囲内で任意で添加してもよい。本実施形態のワイヤにＭｏを含有させる場合の含有量は、溶接金属の強度を向上させるためには２．５０質量％以上であることが好ましく、２．６０質量％以上であることがより好ましい。また、溶接金属の靱性及び耐高温割れ性を向上させるためには、Ｍｏの含有量は４．５０質量％以下であることが好ましく、３．８０質量％以下であることがより好ましい。
＜Ｃｕ：１．００質量％以下（０質量％を含む）＞
　本実施形態のワイヤには、先述のとおり銅メッキが施される場合がある。
　銅メッキを施す場合には、ワイヤ送給安定性及びワイヤ通電性の観点から、ワイヤ中のＣｕ含有量は０．０５質量％以上であることが好ましく、０．１０質量％以上であることがより好ましい。また、Ｃｕ粉の詰りによるワイヤ送給不良抑制の観点から、ワイヤ中のＣｕ含有量は１．００質量％以下であることが好ましく、０．５０質量％以下であることがより好ましい。
　また、ワイヤ中の銅メッキ以外の部分に含有されるＣｕの含有量は、０．１０質量％以下であることが好ましく、０．０５質量％以下であることがより好ましい（０質量％であってもよい）。
＜残部＞
　本実施形態のワイヤの残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物からなる。
　Ｆｅは、外皮を構成するＦｅ、フラックスに添加されている鉄粉、合金粉のＦｅとして含有される。本実施形態のワイヤにおいて、Ｆｅの含有量は好ましくは４０質量％以上、より好ましくは４５質量％以上である。
　また、本実施形態のワイヤには、先述のスラグ形成剤中に不純物として含有されうる金属酸化物の他に、不可避的不純物としてＷ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｂ等が含有され得る。
　また、本実施形態のワイヤには、前述した各成分の他に、本発明の効果が阻害されない範囲で、前述した元素以外の合金元素などが添加されていてもよい。例えば、アーク安定化のためにＬｉ、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属をそれぞれ０．５００質量％以下の範囲で添加してもよいが、添加しなくてもよい（それぞれの含有量が０質量％であってもよい）。
［ガスシールドアーク溶接方法］
　続いて、本実施形態のガスシールドアーク溶接方法（以下、単に「溶接方法」ともいう。）について説明する。
　本実施形態の溶接方法は、上記の本実施形態のワイヤを用いた溶接方法であって、本実施形態のワイヤ側の極性がマイナス、母材側の極性がプラスとなる正極性とし、シールドガス雰囲気中で溶接を行うガスシールドアーク溶接方法である。
＜極性＞
　本実施形態の溶接方法においては、先述のとおり、所定のワイヤを用いた溶接において、ワイヤ側の極性がマイナス、母材側の極性がプラスとなる正極性で溶接を行うことにより、溶接金属の低温靱性の向上と、溶接作業性の維持とを両立している。
　本実施形態の溶接方法においては、正極性で溶接を行う限りにおいて特に溶接条件に制限はないが、例えば溶接電流を１２０～３５０Ａ、アーク電圧を１５～４０Ｖとして溶接を行うことが好ましい。
＜シールドガス＞
　本実施形態の溶接方法において使用するシールドガスは特に限定されるものではないが、溶接金属部の清浄度をあげるため、Ａｒを９０体積％以上含有するガスを用いることが好ましい。また、アークを安定化させるため、Ａｒを９０体積％以上含有するＡｒとＯ２との混合ガスまたはＡｒを９０体積％以上含有するＡｒとＣＯ２との混合ガスを用いることがより好ましい。なお、ＡｒとＯ２との混合ガスにおいては、Ａｒを９８体積％以上、残部をＯ２および不純物とすることがより好ましく、ＡｒとＣＯ２との混合ガスにおいては、Ａｒを９５体積％以上、残部をＣＯ２および不純物とすることがより好ましい。
＜母材＞
　本実施形態の溶接方法における溶接の対象、即ち母材は、２相ステンレス鋼であれば特に限定されない。
［溶接金属］
　続いて、本実施形態の溶接金属について説明する。
　本実施形態の溶接金属は、全質量あたりＣを０．０１０～０．０５０質量％、Ｓｉを０．１０～１．００質量％、Ｍｎを０．４０～１．４０質量％、Ｐを０．０３０質量％以下（０質量％を含む）、Ｓを０．０２０質量％以下（０質量％を含む）、Ｃｒを２４．０～２７．０質量％、Ｎｉを８．００～１２．００質量％、Ｎを０．２０～０．３０質量％、Ｍｏを２．５０～４．５０質量％、Ａｌを０．４００質量％以下（０質量％を含む）、Ｍｇを０．３０質量％以下（０質量％を含む）、Ｃａを０．２００質量％以下（０質量％を含む）、希土類元素を合計で０．２００質量％以下（０質量％を含む）、Ｃｕを１．００質量％以下（０質量％を含む）、Ｚｒを０．２０質量％以下（０質量％を含む）、Ｔｉを０．２０質量％以下（０質量％を含む）、Ｏを０．０３０質量％以下（０質量％を含む）含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる。
　本実施形態の溶接金属は、上述の溶接方法により得られる溶接金属である。以下において、本実施形態の溶接金属に含有される各成分量の数値限定理由について説明する。
＜Ｃ：０．０１０～０．０５０質量％＞
　本実施形態の溶接金属は、Ｃを０．０１０～０．０５０質量％含有する。溶接金属中のＣ含有量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＣ含有量の数値限定理由と同様である。また、溶接金属中のＣ含有量は、０．０１５質量％以上であることが好ましく、また、０．０４０質量％以下であることが好ましい。
＜Ｓｉ：０．１０～１．００質量％＞
　本実施形態の溶接金属は、Ｓｉを０．１０～１．００質量％含有する。Ｓｉ含有量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＳｉ含有量の数値限定理由と同様である。また、溶接金属中のＳｉ含有量は、０．２０質量％以上であることが好ましく、また、０．８０質量％以下であることが好ましい。
＜Ｍｎ：０．４０～１．４０質量％＞
　本実施形態の溶接金属は、Ｍｎを０．４０～１．４０質量％含有する。Ｍｎ含有量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＭｎ含有量の数値限定理由と同様である。また、溶接金属中のＭｎ含有量は、０．５０質量％以上であることが好ましく、また、１．３０質量％以下であることが好ましい。
＜Ｐ：０．０３０質量％以下（０質量％を含む）＞
　本実施形態の溶接金属において、Ｐの含有量は０．０３０質量％以下とする。Ｐ含有量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＰ含有量の数値限定理由と同様である。また、溶接金属中のＰ含有量は０．０２５質量％以下であることが好ましい。また、Ｐの含有量は低ければ低いほど良く、不純物のため下限は特に限定されない（０質量％であってもよい）が、０質量％超であることが実際的である。
＜Ｓ：０．０２０質量％以下（０質量％を含む）＞
　本実施形態の溶接金属において、Ｓの含有量は０．０２０質量％以下とする。Ｓ含有量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＳ含有量の数値限定理由と同様である。また、溶接金属中のＳ含有量は０．０１０質量％以下であることが好ましい。また、Ｓの含有量は低ければ低いほど良く、不純物のため下限は特に限定されない（０質量％であってもよい）が、０質量％超であることが実際的である。
＜Ｃｒ：２４．０～２７．０質量％＞
　本実施形態の溶接金属は、Ｃｒを２４．０～２７．０質量％含有する。Ｃｒ含有量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＣｒ含有量の数値限定理由と同様である。また、溶接金属中のＣｒ含有量は、２４．１質量％以上であることが好ましく、また、２６．５質量％以下であることが好ましい。
＜Ｎｉ：８．００～１２．００質量％＞
　本実施形態の溶接金属は、Ｎｉを８．００～１２．００質量％含有する。Ｎｉ含有量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＮｉ含有量の数値限定理由と同様である。また、溶接金属中のＮｉ含有量は、８．０５質量％以上であることが好ましく、また、１０．５０質量％以下であることが好ましい。
＜Ｎ：０．２０～０．３０質量％＞
　本実施形態の溶接金属は、Ｎを０．２０～０．３０質量％含有する。Ｎ含有量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＮ含有量の数値限定理由と同様である。また、溶接金属中のＮ含有量は、０．２１質量％以上であることが好ましく、また、０．２９質量％以下であることが好ましい。
＜Ｍｏ：２．５０～４．５０質量％＞
　本実施形態の溶接金属は、Ｍｏを２．５０～４．５０質量％含有する。Ｍｏ含有量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＭｏ含有量の数値限定理由と同様である。また、溶接金属中のＭｏ含有量は、３．００質量％以上であることが好ましく、また４．００質量％以下であることが好ましい。
＜Ａｌ：０．４００質量％以下（０質量％を含む）＞
　本実施形態の溶接金属において、Ａｌの含有量は０．４００質量％以下（０質量％を含む）とする。Ａｌ含有量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＡｌ含有量の数値限定理由と同様である。また、溶接金属中のＡｌ含有量は、０．００１質量％以上であることが好ましく、また、０．３００質量％以下であることが好ましい。
＜Ｍｇ：０．３０質量％以下（０質量％を含む）＞
　本実施形態の溶接金属において、Ｍｇの含有量は０．３０質量％以下（０質量％を含む）とする。Ｍｇ含有量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＭｇ含有量の数値限定理由と同様である。また、溶接金属中のＭｇ含有量は、０．０００１質量％以上であることが好ましく、また、０．２０質量％以下であることが好ましい。
＜Ｃａ：０．２００質量％以下（０質量％を含む）＞
　本実施形態の溶接金属において、Ｃａの含有量は０．２００質量％以下（０質量％を含む）とする。Ｃａ含有量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＣａ含有量の数値限定理由と同様である。また、溶接金属中のＣａ含有量は、０．０００１質量％以上であることが好ましく、また、０．０５０質量％以下であることが好ましい。
＜希土類元素：合計で０．２００質量％以下（０質量％を含む）＞
　本実施形態の溶接金属において、希土類元素の含有量は合計で０．２００質量％以下（０質量％を含む）とする。希土類元素含有量の数値限定理由は、上述したワイヤ中の希土類元素含有量の数値限定理由と同様である。また、溶接金属中の希土類元素含有量は合計で、０．０００１質量％以上であることが好ましく、また、０．０５０質量％以下であることが好ましい。
＜Ｃｕ：１．００質量％以下（０質量％を含む）＞
　本実施形態の溶接金属において、Ｃｕの含有量は１．００質量％以下（０質量％を含む）とする。Ｃｕ含有量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＣｕ含有量の数値限定理由と同様である。また、溶接金属中のＣｕ含有量は、０．００１質量％以上であることが好ましく、また、０．５０質量％以下であることが好ましい。
＜Ｚｒ：０．２０質量％以下（０質量％を含む）＞
　本実施形態の溶接金属において、Ｚｒの含有量は０．２０質量％以下（０質量％を含む）とする。Ｚｒ含有量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＺｒ含有量の数値限定理由と同様である。また、溶接金属中のＺｒ含有量は、０．０００１質量％以上であることが好ましく、また、０．１０質量％以下であることが好ましい。
＜Ｔｉ：０．２０質量％以下（０質量％を含む）＞
　本実施形態の溶接金属において、Ｔｉの含有量は０．２０質量％以下（０質量％を含む）とする。Ｔｉ含有量の数値限定理由は、上述したワイヤ中のＴｉ含有量の数値限定理由と同様である。また、溶接金属中のＴｉ含有量は、０．０００１質量％以上であることが好ましく、また、０．１０質量％以下であることが好ましい。
＜Ｏ：０．０３０質量％以下（０質量％を含む）＞
　溶接金属中に酸化物が介在物として存在すると低温靱性が劣化する。本実施形態の溶接金属においては、Ｏの含有量が０．０３０質量％を超えると得られる溶接金属において十分な低温靱性を得ることができない。したがって、本実施形態の溶接金属においては、Ｏの含有量を０．０３０質量％以下とする。また、Ｏの含有量は０．０２５質量％以下とすることが好ましい。
　なお、Ｏの含有量の下限は特に限定されず、０質量％であってもよいが、通常０．００１質量％以上である。
＜Ｎｉ／Ｎ：２５～５０＞
　本実施形態の溶接金属において、Ｎｉ含有量のＮ含有量に対する比率であるＮｉ／Ｎの値は２５以上５０以下であることが好ましい。当該好ましい範囲の理由は、上述したワイヤ中のＮｉ含有量のＮ含有量に対する比率であるＮｉ／Ｎの数値限定理由と同様である。
　また、本実施形態の溶接金属におけるＮｉ／Ｎの値は３０以上であることがより好ましく、また、４５以下であることがより好ましい。
＜残部＞
　本実施形態の溶接金属の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物からなる。不可避的不純物としては、Ｎｂ、Ｖ、Ｗ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｂ等が含有され得る。
＜溶接金属の低温靱性＞
　先述のとおり、本実施形態の溶接金属は低温靱性に優れ、特に－４０℃を下回る低温においても優れた低温靱性を発揮する。低温靱性を評価する方法としては、特に限定されないが、例えばシャルピー試験が挙げられる。
　本実施形態の溶接金属は、実施例の欄に記載のシャルピー試験により測定される－４６℃における吸収エネルギーの値が２７Ｊ以上であることが好ましく、３４Ｊ以上であることがより好ましく、４７Ｊ以上であることがさらに好ましい。
　また、実施例の欄に記載のシャルピー試験により測定される０℃における吸収エネルギーの値が４０Ｊ以上であることが好ましく、４７Ｊ以上であることがより好ましく、７０Ｊ以上であることがさらに好ましい。
　また、本実施形態の溶接金属は、低温靱性の値が均一であることが好ましく、実施例の欄に記載のシャルピー試験により測定される－４６℃、又は０℃における吸収エネルギーの３回の測定結果のばらつきが少ないことが好ましく、３回の測定値における最高値と最低値の差がそれぞれ２０Ｊ以下であることがより好ましい。
＜介在物の個数密度＞
　本実施形態の溶接金属は、溶接ワイヤまたは母材に由来する成分によって、例えばＡｌＮ、ＴｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＴｉＯ２又はＳｉＯ２等の介在物を一つ以上不可避的に含有する。これらの介在物を多く含む場合、およびこれらの介在物が粗大になる場合に溶接金属の靱性が劣化する恐れがある。したがって、本実施形態の溶接金属において、円相当直径が４μｍ以上である粗大な介在物の個数密度を３３０個／ｍｍ２以下と規定する。
　また、－４０℃を下回る厳しい環境における溶接金属の低温靱性をより確保するためには、円相当直径が１．２μｍ以上である介在物の個数密度を５００個／ｍｍ２以下とし、かつ円相当直径が４μｍ以上である介在物の個数密度を２０個／ｍｍ２以下とすることが好ましい。さらに、円相当直径が１．２μｍ以上である介在物の個数密度を２００個／ｍｍ２以下とし、かつ円相当直径が４μｍ以上である介在物の個数密度を１０個／ｍｍ２以下とすることがより好ましい。
　なお、円相当直径が４μｍ以上である粗大な介在物の個数密度は低ければ低いほどよく、下限は特に限定されないが、存在しない、すなわち、０個／ｍｍ２であることが好ましい。また、円相当直径が１．２μｍ以上である介在物の個数密度も低ければ低いほどよく、下限は特に限定されない（０個／ｍｍ２であってもよい）が、０個／ｍｍ２超であることが実際的である。
　なお、円相当直径とは、各介在物の面積と同一面積の円の直径を意味する。
　溶接金属中に含有される介在物の個数密度は、実施例の欄に記載の方法により測定することができる。
　以下、実施例及び比較例により、本発明の効果について具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
　まず、オーステナイト系ステンレス鋼を外皮とし、この外皮を円筒状に成型しながら、その内部にフラックスを充填することで、ワイヤ全質量あたりで表１及び２に示す組成を有する実施例（Ｗ１～Ｗ７、Ｗ１３～Ｗ１７）および比較例（Ｗ８～Ｗ１２）の２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤを作製した。なお、フラックス充填率はいずれも３４質量％とし、残部はＦｅおよび不純物で構成されている。
　表中の各欄の数値は各成分のワイヤ全質量あたりの含有量（質量％）を示し、「ＲＥＭ」欄の数値は希土類元素の含有量（質量％）の合計を示し、「Ｎｉ／Ｎ」欄の数値は、Ｎｉ含有量のＮ含有量に対する比率を示す。また、表２に示している酸化物の内、Ｆｅ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３は、意図的に添加したものではなく、不純物として含まれたものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 
　次に、図１に示すように、板厚が２０ｍｍの溶接構造用圧延鋼板（ＪＩＳ　Ｇ３１０６：２０１５年、ＳＭ４９０Ａ）からなる母材１の開先面に同一ワイヤで４層バタリングを行ってバタリング層３を形成し、開先角度が４５°となるように斜面を形成した。その後、母材１同士をルートギャップが１０ｍｍとなるように配置し、開先が狭まる側に同一ワイヤで３層バタリングした裏当金２を配置した。
　次に、Ｗ１～１７のフラックス入りワイヤをそれぞれ用いて、以下に示す溶接条件で母材１を溶接し、４００ｍｍ長さの溶接継手（溶接金属）Ｍ１～Ｍ１９を作製した。得られた溶接金属Ｍ１～Ｍ１９の化学成分組成を表３に示す。なお、表３中の「溶接時の作業性」は母材に付着したスパッタを目視で観測する官能評価で判断し、「溶接時の作業性」欄の「Ａ」は、溶接時の作業性が良好でスパッタ除去の補修作業が必要とされない場合であることを意味し、溶接時の作業性が粗悪でスパッタ除去の補修作業が必要とされるものは「Ｂ」と判定したが、いずれも「Ａ」であった。
（溶接条件）
　溶接姿勢：下向
　極性：正極性（ワイヤ側の極性がマイナス、母材側の極性がプラス）
　溶接電流：２５０～３００Ａ
　アーク電圧：２７～３０Ｖ
　溶接速度：２４～６９ｃｍ／ｍｉｎ
　シールドガス：９０体積％Ａｒ＋１０体積％Ｏ２（溶接金属Ｍ１～Ｍ１７）
　　　　　　　　９５体積％Ａｒ＋５体積％ＣＯ２（溶接金属Ｍ１８）
　　　　　　　　９８体積％Ａｒ＋２体積％Ｏ２（溶接金属Ｍ１９）
　シールドガス流量：２５Ｌ／ｍｉｎ
　ワイヤ突出し長さ：２０ｍｍ
　予熱：１５～１００℃
　パス間温度：５０～１５０℃
　積層：６層１２パス
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　得られた各例の溶接金属について、以下に示す方法で引張試験、硬さ試験、シャルピー試験、溶接欠陥及び含有する介在物に関する評価を行った。
（引張試験）
　各例の溶接金属について、ＡＷＳ　Ａ５．２２に準じた引張試験により、０．２％耐力、及び引張強度を測定した。結果を表４に示す。
　なお、表中「※１」は溶接金属に欠陥があり、試験開始直後に破断したことを示す。
　また、表中「※２」は溶接金属に割れが多発しており、引張試験に用いる試験片を採取できず、試験を行えなかったことを示す。
（硬さ試験）
　各例の溶接金属について、ＪＩＳ　Ｚ　２２４４：２００９年に準じた硬さ試験により、ビッカース硬さを測定した。結果を表４の「硬さ」の欄に示す。試験力は９８Ｎで、溶接金属中央からビード表面に向かって１ｍｍピッチで５点測定した平均値を示す。
（シャルピー試験）
　各例の溶接金属について、溶接継手の板厚方向中央かつ溶接金属の幅方向中央部よりＡＷＳ　Ａ５．２２に準じたシャルピー衝撃試験片を採取し、シャルピー試験により、吸収エネルギーの測定を行った。試験は、０℃と－４６℃においてそれぞれ３回ずつ行った。結果を表４の「吸収エネルギー（Ｊ）」の欄に示す。表４中「Ｎ１」～「Ｎ３」欄の数値は、それぞれ１～３回目の測定値を、「平均」欄の数値は３回の測定値の平均値を、「最大値と最小値の差」欄の数値は３回の測定値の内の最大値と最小値の差を示す。
　また、表中「※３」は溶接金属に割れが多発しており、シャルピー衝撃試験片を採取できず、試験を行えなかったことを示す。
（溶接欠陥の評価）
　各例の溶接金属について、目視により溶接欠陥の有無を確認した。結果を表４の「溶接欠陥」の欄に示す。「無」は溶接欠陥が確認されなかったことを示し、「溶接割れ」は溶接割れが発生しており、引張試験及びシャルピー試験を実施できなかったことを意味する。
（介在物の評価）
　各例の溶接金属について、溶接方向に垂直な面で切断し、鏡面研磨した。つづいて、溶接金属部を光学顕微鏡により４００倍で４視野撮影することにより、含有する介在物の個数密度を求めた。介在物は円相当直径が１．２μｍ以上の物と、４μｍ以上の物の個数密度をそれぞれ求めた。なお、円相当直径とは、対象となる介在物の面積と同一面積となる円の直径を示す。結果を表３の「１．２μｍ以上の介在物個数密度　個／ｍｍ２」及び「４μｍ以上の介在物個数密度　個／ｍｍ２」にそれぞれ示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 
　ワイヤＷ８は、強脱酸元素の含有量が合計で２．０４質量％と多かった。ワイヤＷ８を用いて得られた溶接金属Ｍ８は、Ｍｏの含有量が４．７５質量％と多く、Ａｌの含有量が１．４３０質量％と多く、Ｎの含有量が０．１６質量％と少なかった。溶接金属Ｍ８は、シャルピー試験に使用する試験片を採取できないほど割れが多発しており、品質に劣った。また、円相当直径が４μｍ以上の介在物の個数密度が４３５個／ｍｍ２と多かった。
　ワイヤＷ９は、強脱酸元素の含有量が合計で２．０４質量％と多かった。ワイヤＷ９を用いて得られた溶接金属Ｍ９は、Ｃｒの含有量が２３．１質量％と少なく、Ａｌの含有量が１．２００質量％と多く、Ｎの含有量が０．１８質量％と少なかった。溶接金属Ｍ９は、引張試験及びシャルピー試験に使用する試験片を採取できないほど割れが多発しており、品質に劣った。また、円相当直径が４μｍ以上の介在物の個数密度が３３１個／ｍｍ２と多かった。
　ワイヤＷ１０は、Ｎｉの含有量が７．８７質量％と少なく、Ｎの含有量が０．４８質量％と多く、Ｎｉ／Ｎの値が１６と小さく、強脱酸元素の含有量が合計で２．０４質量％と多かった。ワイヤＷ１０を用いて得られた溶接金属Ｍ１０は、Ｃｒの含有量が２３．１質量％と少なく、Ａｌの含有量が０．９８０質量％と多かった。溶接金属Ｍ１０は、引張試験及びシャルピー試験に使用する試験片を採取できないほど割れが多発しており、品質に劣った。また、円相当直径が４μｍ以上の介在物の個数密度が３５２個／ｍｍ２と多かった。
　ワイヤＷ１１は、強脱酸元素の含有量が合計で２．０４質量％と多かった。ワイヤＷ１１を用いて得られた溶接金属Ｍ１１は、Ａｌの含有量が０．９４０質量％と多く、Ｎの含有量が０．１６質量％と少なかった。溶接金属Ｍ１１は、引張試験及びシャルピー試験に使用する試験片を採取できないほど割れが多発しており、品質に劣った。また、円相当直径が４μｍ以上の介在物の個数密度が３５２個／ｍｍ２と多かった。
　ワイヤＷ１２は、Ｎｉの含有量が７．９６質量％と少なかった。ワイヤＷ１２を用いて得られた溶接金属Ｍ１２は、Ａｌの含有量が０．４９０質量％と多く、Ｎの含有量が０．１８質量％と少なかった。溶接金属Ｍ１２は、引張試験及びシャルピー試験に使用する試験片を採取できないほど割れが多発しており、品質に劣った。
　一方、ワイヤＷ１～７及びＷ１３～１７を使用して得られた溶接金属Ｍ１～７及びＭ１３～１９は、円相当直径が４μｍ以上の介在物の個数密度が非常に小さく、０℃及び－４６℃におけるシャルピー試験により測定された吸収エネルギーが大きく、低温靱性に優れるものであった。また、溶接作業性にも優れ、溶接割れ等の溶接欠陥も生じなかった。
　本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は２０１８年７月１１日出願の日本特許出願（特願２０１８－１３１５９３）及び２０１９年５月２１日出願の日本特許出願（特願２０１９－０９５０５２）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。
　１：母材
　２：裏当金
　３：バタリング層

Claims (15)

  1. 　２相ステンレス鋼のガスシールドアーク溶接に用いる２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤであって、
    　Ａｌ、Ｍｇ、希土類元素、Ｃａ、Ｚｒ、及びＴｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の強脱酸元素と、金属酸化物および金属フッ化物を含むスラグ形成剤とを含有し、
    　前記２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ全質量あたり
    　Ｎｉを８．００～１０．５０質量％、
    　Ｎを０．２０～０．４０質量％、
    　前記強脱酸元素を合計で０．５０～２．００質量％、及び
    　前記金属フッ化物をフッ素換算値で１．３０～３．３０質量％含有し、
    　前記２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ全質量あたりのＮｉ含有量のＮ含有量に対する比率であるＮｉ／Ｎが、２０≦Ｎｉ／Ｎ≦４０を満足する２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
  2. 　前記２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ全質量あたり
    　Ｃを０．００５～０．０２０質量％、
    　Ｓｉを０．１０～１．００質量％、
    　Ｍｎを０．４０～１．００質量％、
    　Ｃｒを２１．０～２５．０質量％、及び
    　Ｍｏを２．５０～４．５０質量％
    　からなる群から選ばれる少なくとも１種をさらに含有する請求項１に記載の２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
  3. 　前記２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ全質量あたり
    　Ｐを０．０２０質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｓを０．０２０質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ａｌを０．７００質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｍｇを１．００質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｃａを１．０００質量％以下（０質量％を含む）、
    　希土類元素を合計で１．０００質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｃｕを１．００質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｌｉを０．５００質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｎａを０．５００質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｋを０．５００質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｚｒを０．５０質量％以下（０質量％を含む）、及び
    　Ｔｉを０．５０質量％以下（０質量％を含む）
    　からなる群から選ばれる少なくとも１種をさらに含有する請求項１に記載の２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
  4. 　前記２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ全質量あたり
    　Ｐを０．０２０質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｓを０．０２０質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ａｌを０．７００質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｍｇを１．００質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｃａを１．０００質量％以下（０質量％を含む）、
    　希土類元素を合計で１．０００質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｃｕを１．００質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｌｉを０．５００質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｎａを０．５００質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｋを０．５００質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｚｒを０．５０質量％以下（０質量％を含む）、及び
    　Ｔｉを０．５０質量％以下（０質量％を含む）
    　からなる群から選ばれる少なくとも１種をさらに含有する請求項２に記載の２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
  5. 　残部がＦｅおよび不可避不純物からなる請求項１～４のいずれか１項に記載の２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
  6. 　前記金属フッ化物は、ＢａＦ２のみ、または、ＢａＦ２と、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、Ｎａ３ＡｌＦ６、Ｋ２ＳｉＦ６、及びＳｒＦ２からなる群より選ばれる少なくとも１種とからなり、前記２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ全質量あたり前記ＢａＦ２を５．５０～１５．００質量％含有する請求項１～４のいずれか１項に記載の２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
  7. 　前記金属酸化物の含有量は、前記２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ全質量あたり２．５０質量％以下である請求項１～４のいずれか１項に記載の２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
  8. 　前記強脱酸元素および前記スラグ形成剤はフラックスに含有され、前記２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤのフラックス充填率が２０～４０質量％である請求項１～４のいずれか１項に記載の２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ。
  9. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤを用いたガスシールドアーク溶接方法であって、前記２相ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ側の極性がマイナス、母材側の極性がプラスとなる正極性とし、シールドガス雰囲気中で溶接を行うガスシールドアーク溶接方法。
  10. 　前記シールドガスがＡｒを９０体積％以上含有する請求項９に記載のガスシールドアーク溶接方法。
  11. 　前記シールドガスがＡｒとＯ２との混合ガスである請求項１０に記載のガスシールドアーク溶接方法。
  12. 　前記シールドガスがＡｒとＣＯ２との混合ガスである請求項１０に記載のガスシールドアーク溶接方法。
  13. 　溶接金属全質量あたり
    　Ｃを０．０１０～０．０５０質量％、
    　Ｓｉを０．１０～１．００質量％、
    　Ｍｎを０．４０～１．４０質量％、
    　Ｐを０．０３０質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｓを０．０２０質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｃｒを２４．０～２７．０質量％、
    　Ｎｉを８．００～１２．００質量％、
    　Ｎを０．２０～０．３０質量％、
    　Ｍｏを２．５０～４．５０質量％、
    　Ａｌを０．４００質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｍｇを０．３０質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｃａを０．２００質量％以下（０質量％を含む）、
    　希土類元素を合計で０．２００質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｃｕを１．００質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｚｒを０．２０質量％以下（０質量％を含む）、
    　Ｔｉを０．２０質量％以下（０質量％を含む）、及び
    　Ｏを０．０３０質量％以下（０質量％を含む）含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、
    　含有する円相当直径が４μｍ以上である介在物の個数密度が３３０個／ｍｍ２以下である溶接金属。
  14. 　前記溶接金属全質量あたりのＮｉ含有量のＮ含有量に対する比率であるＮｉ／Ｎが、２５≦Ｎｉ／Ｎ≦５０を満足する請求項１３に記載の溶接金属。
  15. 　含有する円相当直径が１．２μｍ以上である介在物の個数密度が５００個／ｍｍ２以下であり、かつ円相当直径が４μｍ以上である介在物の個数密度が２０個／ｍｍ２以下である請求項１３または１４に記載の溶接金属。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113136523A (zh) * 2021-04-26 2021-07-20 河南中原特钢装备制造有限公司 氩氧炉冶炼含氮双相不锈钢工艺
CN114643395A (zh) * 2021-12-16 2022-06-21 山西北方机械制造有限责任公司 一种双相不锈钢气体保护焊焊接方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998010888A1 (fr) * 1996-09-13 1998-03-19 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Materiau d'apport pour la soudure d'aciers inoxydables
JP2017013118A (ja) * 2015-07-06 2017-01-19 新日鐵住金ステンレス株式会社 ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ、ステンレス鋼溶接継手、及び、その製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998010888A1 (fr) * 1996-09-13 1998-03-19 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Materiau d'apport pour la soudure d'aciers inoxydables
JP2017013118A (ja) * 2015-07-06 2017-01-19 新日鐵住金ステンレス株式会社 ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ、ステンレス鋼溶接継手、及び、その製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113136523A (zh) * 2021-04-26 2021-07-20 河南中原特钢装备制造有限公司 氩氧炉冶炼含氮双相不锈钢工艺
CN114643395A (zh) * 2021-12-16 2022-06-21 山西北方机械制造有限责任公司 一种双相不锈钢气体保护焊焊接方法

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