WO2021125280A1 - ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ、ガスシールドアーク溶接方法、およびガスシールドアーク溶接継手の製造方法 - Google Patents

ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ、ガスシールドアーク溶接方法、およびガスシールドアーク溶接継手の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2021125280A1
WO2021125280A1 PCT/JP2020/047208 JP2020047208W WO2021125280A1 WO 2021125280 A1 WO2021125280 A1 WO 2021125280A1 JP 2020047208 W JP2020047208 W JP 2020047208W WO 2021125280 A1 WO2021125280 A1 WO 2021125280A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
welding
less
steel
shielded arc
steel wire
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/047208
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
渉平 上月
一史 渡邊
早川　直哉
善明 村上
大井　健次
Original Assignee
Ｊｆｅスチール株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ｊｆｅスチール株式会社 filed Critical Ｊｆｅスチール株式会社
Priority to JP2021516500A priority Critical patent/JP6969705B1/ja
Priority to KR1020227006258A priority patent/KR20220025957A/ko
Priority to CN202080060308.9A priority patent/CN114340828B/zh
Publication of WO2021125280A1 publication Critical patent/WO2021125280A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3053—Fe as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/368—Selection of non-metallic compositions of core materials either alone or conjoint with selection of soldering or welding materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode

Definitions

  • the present invention relates to a steel wire for gas shielded arc welding, a gas shielded arc welding method, and a method for manufacturing a gas shielded arc welded joint, which are suitable for use in gas shielded arc welding.
  • the present invention particularly relates to improving the arc stability during arc welding to prevent scattering (spattering) of molten metal and improving the bead shape.
  • Gas shielded arc welding is widely used as a highly efficient welding technology in industrial fields such as shipbuilding, construction, bridges, automobiles, and construction machinery.
  • Gas shielded arc welding is roughly classified into MIG welding, MAG welding, and carbon dioxide gas welding according to the type of shield gas.
  • Gas shielded arc welding has the advantage of high efficiency, but has the problem that a large amount of molten metal is scattered (sputtered).
  • Patent Document 1 describes a steel wire for carbon dioxide shielded arc welding.
  • the steel wire described in Patent Document 1 has a mass% of C: 0.20% or less, Si: 0.05 to 2.5%, Mn: 0.25 to 3.5%, and rare earth elements: 0. It contains 025 to 0.050%, P: 0.05% or less, S: 0.05% or less, Ca: 0.0008% or less, and Ti: 0.02 to 0.50%, Zr: 0.
  • Carbon dioxide shield arc welding consisting of a steel wire containing one or more of 02 to 0.50% and Al: 0.02 to 3.00% and having a composition of the balance Fe and unavoidable impurities. Steel wire.
  • the steel wire described in Patent Document 1 may contain a predetermined amount of one or more selected from K, Cr, Ni, Mo and V, if necessary. According to the technique described in Patent Document 1, in positive electrode carbon dioxide gas shielded arc welding, spray migration with excellent arc stability can be achieved, stable joint welding is possible, and a smooth bead shape is obtained. It is said that it can be done.
  • Patent Document 2 describes a narrow groove butt welding method.
  • the narrow groove butt welding method described in Patent Document 2 uses a steel wire for welding made of a steel wire containing 0.015 to 0.100% by mass of a rare earth element, and multi-layer gas shielded arc welding of a thick steel plate. This is a narrow groove butt welding method.
  • the QL value defined as a function of welding current, welding voltage, welding speed, groove angle, and root gap is used as an index of the penetration shape of the first layer, and the welding current, welding voltage, etc.
  • the QH value defined as a function of the welding speed, the groove angle, and the root gap is used as an index of the amount of weld metal, and each is performed under conditions that satisfy the predetermined range. According to the technique described in Patent Document 2, even in the first layer of multi-layer welding, the arc stability is excellent and stable penetration can be obtained.
  • Patent Document 3 describes a welding steel wire used for gas shielded arc welding.
  • the welding steel wire described in Patent Document 3 contains REM in an amount of 2 to 60% by mass, and an alloy steel powder in which the balance is composed of Fe and unavoidable impurities is encapsulated in a steel outer skin, and the inclusion ratio of the alloy steel powder is contained. Satisfies the range of 0.05 to 25.0% by mass, and the content of the REM in the welded steel wire satisfies the range of 0.01 to 0.5% by mass.
  • the content of each element obtained as a ratio to the mass of the welding wire by summing the mass of each element contained in the alloy steel powder and the mass of each element contained in the steel outer skin is obtained.
  • Patent Document 4 describes a flux-cored wire for high yield strength and high toughness gas shielded arc welding.
  • the flux-cored wire described in Patent Document 4 is a flux-cored wire in which a flux is filled inside a steel outer skin.
  • This flux-containing wire as a metal or alloy in a steel outer skin and flux, has a total of mass% based on the total weight of the wire, C: 0.08 to 0.3%, Si: 0.2 to 2%, Mn.
  • the total content of the arc stabilizer is limited to 20% or less by mass% of the total weight of the wire, the balance is Fe and unavoidable impurities, and the steel outer skin is a seamless pipe.
  • a wire containing flux for arc welding In the flux-cored wire described in Patent Document 4, one or more of Cu, Cr, Co, and B, and one or two of Ca and REM are further contained in the flux as a metal or alloy. Examples containing seeds are shown. According to the technique described in Patent Document 4, the productivity is improved as compared with the solid wire as a wire for gas shielded arc welding used for MIG welding, MAG welding, etc. on a high tension steel plate having a tensile strength of 950 MPa or more. It is said that it is a wire containing flux.
  • Patent Document 1 is a welding steel wire (solid wire) made of a steel wire containing REM in order to stabilize the arc.
  • REM is a strongly oxidizing metal having a higher specific density than Fe, and has a high melting point of an oxide. Therefore, segregation is likely to occur in the solidification process of molten steel, which is the manufacturing process of the material, and the REM content in the steel wire varies, and the portion below the specified value must be cut and removed. Further, in the steel wire containing REM, cracks are likely to occur in the manufacturing process. For this reason, the technique described in Patent Document 1 has a problem that the yield of the steel wire is lowered and the manufacturing cost is lowered.
  • Patent Document 3 is a so-called flux cored wire, which is a steel wire composed of a steel outer skin and alloy steel powder contained in the steel outer skin.
  • the alloy steel powder contained in the steel outer skin contains REM
  • the problem based on the REM content in the solid wire described above is solved.
  • the alloy steel powder containing REM easily combines with oxygen, there is a problem that rust is generated on the alloy steel powder contained in the steel outer skin during storage.
  • welding is performed using a rusted steel wire, there arises a problem that pore defects frequently occur inside the obtained weld metal and the toughness of the weld metal is lowered, so that the desired weld soundness cannot be ensured. ..
  • the technique described in Patent Document 4 is a steel wire (flux-containing wire) composed of a steel outer skin and a flux contained in the steel outer skin, and REM is contained in the flux contained in the steel outer skin. It is said that it may be contained. Therefore, even in the technique described in Patent Document 4, there is a risk that the same problem as that of the steel wire described in Patent Document 3 occurs.
  • the present invention solves the problems of the prior art, has no quality change during storage such as rusting, has excellent arc stability during welding, can suppress spatter generation, and improves the bead shape. It is an object of the present invention to provide a steel wire for gas shielded arc welding which can be used. Another object of the present invention is to provide a gas shielded arc welding method and a method for manufacturing a gas shielded arc welded joint using the steel wire for gas shielded arc welding.
  • a flux cored wire (hereinafter referred to as a welding steel wire) composed of a steel outer skin and a filler contained in the steel outer skin. ..
  • a welding steel wire composed of a steel outer skin and a filler contained in the steel outer skin.
  • the present invention has been completed by further studying based on such findings.
  • the gist of the present invention is as follows.
  • a steel wire for gas shielded arc welding composed of a steel outer skin and a filler contained in the steel outer skin.
  • the steel outer skin is a steel outer skin having an outer skin composition containing REM: 0.005 to 0.20% in mass% with respect to the total mass of the steel outer skin.
  • the steel wire for gas shielded arc welding is the mass% of the total mass of the total mass of the steel outer skin and the total mass of the filler.
  • the composition of the outer skin of the steel outer skin is mass% with respect to the total mass of the steel outer skin, and further, C: 0.15% or less, Mn: 0.60% or less, P: 0.100% or less, S.
  • the steel wire for gas shielded arc welding according to (1) which contains 0.050% or less and Si: 3.0% or less.
  • the steel wire for gas shielded arc welding according to (1) or (2) wherein the steel outer skin is a welded pipe or a seamless pipe.
  • a gas shielded arc welding method in which gas shielded arc welding is performed with positive electrode properties using the steel wire for gas shielded arc welding according to any one of (1) to (4).
  • a gas shielded arc welding method in which gas shielded arc welding is performed by reverse polarity MIG welding using the steel wire for gas shielded arc welding according to any one of (1) to (4).
  • (7) A method for manufacturing a gas shielded arc welded joint using the gas shielded arc welding method according to (5) or (6).
  • the present invention there is no quality change during storage such as rust generation as a welding material, and the arc stability is excellent at the time of welding, and the generation of spatter can be suppressed. Further, by stabilizing the arc, gas shielded arc welding having an excellent welding bead shape becomes possible. For this reason, it is extremely effective in industry.
  • FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a cross section of the welding steel wire of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing an outline of lap fillet welding performed in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing an example of the gas shielded arc welding method of the present invention.
  • the steel wire for gas shielded arc welding of the present invention is suitable as a steel wire for gas shielded arc welding for 490 MPa class to 780 MPa class high-strength steel plates.
  • the steel wire 1 for gas shielded arc welding of the present invention comprises a steel outer skin 2 and a filler 3 contained in the steel outer skin 2.
  • the REM that contributes to the stability of the arc is contained in the steel outer skin.
  • the steel outer skin 2 contains REM: 0.005 to 0.2% in mass% with respect to the total mass of the steel outer skin, preferably further C: 0.15% or less, Mn: 0.60% or less, P: It has an exodermis composition containing 0.100% or less, S: 0.050% or less, and Si: 3.0% or less.
  • REM 0.005 to 0.2% in mass% with respect to the total mass of the steel outer skin
  • C 0.15% or less
  • Mn 0.60% or less
  • P It has an exodermis composition containing 0.100% or less
  • S 0.050% or less
  • Si 3.0% or less.
  • REM 0.005 to 0.20% REM (rare earth element) is a general term for elements including atomic numbers 57 to 71 (lanthanoids) and Sc and Y.
  • REM is an indispensable element for realizing spray transfer of droplets when performing MAG welding or carbon dioxide arc welding with positive electrode properties.
  • REM has an effect of stabilizing an arc and suppressing meandering of beads in MIG welding. Such an effect becomes remarkable when the content of REM: 0.005% or more.
  • the content of REM exceeding 0.2% is promoted by the shading (variation) of REM in the droplet, the arc becomes unstable and the desired effect cannot be obtained.
  • the REM content contained in the steel outer skin was limited to the range of 0.005 to 0.20%. It is preferably 0.015 to 0.10%. More preferably, it is 0.030% or more and 0.060% or less.
  • the above-mentioned REM content represents the total content of each element contained in the REM.
  • each element contained in the above-mentioned REM may be contained alone or in combination thereof.
  • the REMs La and Ce are preferable.
  • the steel outer skin 2 contains REM: 0.005 to 0.20% in mass%, preferably further C: 0.15% or less, Mn: 0.60% or less, P: 0.100% or less, It has an exodermis composition containing S: 0.050% or less and Si: 3.0 or less.
  • the steel outer skin used in the present invention preferably contains an SPCC-equivalent component specified in JIS Z 3141 as an alloy component, except that it contains the above-mentioned REM. If an alloying element is contained in an excess amount exceeding the SPCC equivalent component, cracks are likely to occur during melt solidification or wire drawing of the steel outer skin material. For this reason, the C content in the steel outer skin is preferably 0.15% or less.
  • the C content is more preferably 0.10% or less, further preferably 0.08% or less.
  • the C content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more.
  • the Mn content contained in the steel outer skin is preferably 0.60% or less. From the viewpoint of manufacturability, the Mn content is more preferably 0.55% or less, and further preferably 0.50% or less.
  • the Mn content is preferably 0.20% or more, more preferably 0.25% or more.
  • the P content contained in the steel outer skin is preferably 0.100% or less. From the viewpoint of manufacturability, the P content is more preferably 0.050% or less, and further preferably 0.010% or less.
  • the P content is preferably 0.002% or more, more preferably 0.005% or more.
  • the S content contained in the steel outer skin is preferably 0.050% or less. From the viewpoint of manufacturability, the S content is more preferably 0.050% or less, and further preferably 0.010% or less. The S content is preferably 0.002% or more, more preferably 0.005% or more.
  • the Si content in the steel outer skin is preferably 3.0% or less. From the viewpoint of processability of the outer skin, the Si content is more preferably 2.0% or less, further preferably 1.5% or less. The Si content is preferably 0.5% or more, more preferably 1.0% or more.
  • the steel wire 1 for gas shielded arc welding of the present invention comprises a steel outer skin 2 having an outer skin composition containing the above-mentioned REM, and a filler 3 contained in the steel outer skin.
  • various alloying elements, fluxes and the like necessary for forming a weld metal having predetermined strength and toughness and the like are blended as the filler 3.
  • the various alloy elements to be blended in the filler 3 may be a single powder of various alloy elements, or an alloy powder of various alloy elements and Fe (for example, ferroalloy powders such as Fe-Mn and Fe-Si) and various alloys.
  • the filler may be only a metal powder such as an alloy element powder or an alloy steel powder, or the metal powder and the flux may be used in combination. By blending the flux, the effect of stabilizing the arc and reducing the sputtering is further improved.
  • Examples of what is contained in the flux include TiO 2 , SiO 2 , MgO, CaO, CaF 2, etc., which have an action of maintaining a good weld bead shape. These can be appropriately selected, combined, and blended as needed. From the viewpoint of welding workability , a rutile-based flux containing TiO 2 , SiO 2, etc. as a main component is used, and from the viewpoint of weld metal toughness , a basic flux containing MgO, CaF 2 , CaO, etc. as a main component is used. It is preferable to mix.
  • the total mass of the mass of each element contained in the steel outer skin and the mass of each element contained in the filler is added to the welding steel wire.
  • the steel wire for welding of the present invention has C: 0.01 to 0.30%, Si: 0.10 to 5.00%, Mn: 0.50 to 5.0%, P: 0. 050% or less, S: 0.050% or less, REM: 0.004 to 0.18%, Cr: 3.0% or less, Ni: 3.0% or less, Mo: 0.02 to 1.5%, Cu: 3.0% or less, B: 0.0001 to 0.005%, Ti: 0.02 to 0.40%, Al: 0.001 to 0.20%, Ca: 0.0008% or less
  • the balance is composed of Fe and unavoidable impurities (steel wire composition for welding).
  • the mass of the filler is preferably 10 to 20% as a ratio to the total amount (total mass) of the steel wire for welding, from the viewpoint of wire production.
  • C 0.01-0.30% C is an element that effectively contributes to ensuring the strength of the weld metal. Such an effect becomes remarkable when it contains 0.01% or more of C.
  • the content of C exceeds 0.30%, the droplets become unstable and the toughness of the weld metal decreases during gas shielded arc welding.
  • the content of C exceeds 0.30%, the wire is likely to be broken during the production of the steel wire for welding. Therefore, the C content of the welding steel wire was limited to 0.01 to 0.30%. It is preferably 0.01 to 0.08%. More preferably, it is 0.01% or more, and 0.06% or less. More preferably, it is 0.02% or more and 0.05% or less.
  • Si 0.10 to 5.00%
  • Si has a deoxidizing action and is an element indispensable for deoxidizing a molten metal, and such an effect becomes remarkable when it contains 0.10% or more of Si. If the Si content is less than 0.10%, the molten metal is not sufficiently deoxidized during gas shielded arc welding, so that blow defects occur in the weld metal. In addition, the electrical resistance of the steel wire for welding is lowered, and the melting efficiency is lowered. On the other hand, if the content of Si exceeds 5.00%, the amount of slag produced by oxidation increases, and the amount of Si that contributes to deoxidation is saturated in the molten metal. In addition, the hardness of the steel wire for welding increases and the workability decreases.
  • the Si content was limited to the range of 0.10 to 5.00%. It is preferably 0.50 to 1.50%. More preferably, it is 0.60% or more, and 1.40% or less. More preferably, it is 0.80% or more and 1.30% or less.
  • Mn 0.50 to 5.0% Like Si, Mn has a deoxidizing action and is an essential element for deoxidizing molten metals. Mn has an action of ensuring the toughness and strength of the weld metal. Such an effect becomes remarkable when it contains 0.50% or more of Mn. If the Mn content is less than 0.50%, the electrical resistance of the steel wire for welding is low, and the melting efficiency is lowered. On the other hand, if the content of Mn exceeds 5.0%, the amount of slag produced by oxidation increases, and the amount of Mn that contributes to deoxidation is saturated in the molten metal. In addition, the hardness of the steel wire for welding increases and the workability decreases. Therefore, the Mn content was limited to the range of 0.50 to 5.0%. It is preferably 1.0 to 3.0%. More preferably, it is 1.5% or more and 2.5% or less. More preferably, it is 1.8% or more and 2.2% or less.
  • P 0.050% or less
  • P is an element having the effect of lowering the melting point of the welding steel wire, increasing the electrical resistance and increasing the heat generation, and contributes to the improvement of welding work efficiency.
  • P has an action of stabilizing the arc by positive electrode welding. Such an effect becomes remarkable when it contains 0.010% or more of P.
  • the content of P exceeds 0.050%, the viscosity of the molten metal decreases, the arc becomes unstable, a large amount of spatter of small particles is generated, and high-temperature cracking is likely to occur in the weld metal. Therefore, the content of P was limited to 0.050% or less. It is preferably 0.010 to 0.050%. More preferably, it is 0.015% or more, and 0.045% or less. More preferably, it is 0.020% or more, and 0.040% or less.
  • S 0.050% or less S has the effect of reducing the viscosity of the molten metal, assisting the detachment of droplets suspended from the tip of the steel wire for welding during welding, and stabilizing the arc in positive electrode welding. Such an effect becomes remarkable when the S content is 0.010% or more.
  • the content of S exceeds 0.050%, the viscosity of the molten metal is excessively lowered during welding, and a large amount of spatter of small particles is generated.
  • the toughness of the weld metal is reduced. Therefore, the content of S was limited to 0.050% or less. It is preferably 0.010 to 0.050%. More preferably, it is 0.015% or more, and 0.045% or less. More preferably, it is 0.020% or more, and 0.040% or less.
  • REM 0.004 to 0.18% REM is contained in the steel skin and not in the filler. REM realizes spray transfer of droplets when MAG welding or carbon dioxide arc welding is performed with positive electrode properties, and has an effect of stabilizing the arc and suppressing bead meandering when performing MIG welding. Such an effect becomes remarkable when 0.004% or more of REM is contained. On the other hand, if the content of REM exceeding 0.18% is promoted by the shading (variation) of REM in the droplet, the arc becomes unstable and the desired effect cannot be obtained. Therefore, the REM content was limited to the range of 0.004 to 0.18%. It should be noted that it is preferably 0.010% or more, and 0.10% or less.
  • the "mish metal” shown in Table 2 and the like is a mixture of rare earth elements obtained by reducing rare earth ores, and contains 40 to 50% cerium (Ce), 20 to 40% lanthanum (La), and neodymium. (Nd) is a general term for alloy additives consisting of 15% or less and several percent.
  • Cr 3.0% or less
  • Cr is an element that has the effect of increasing the strength of the weld metal and further enhancing the weather resistance. In order to obtain such an effect, it is preferable to contain Cr of 0.3% or more.
  • the content of Cr exceeding 3.0% causes a decrease in weld metal toughness. Therefore, the Cr content is limited to 3.0% or less. It is preferably 0.3 to 3.0%, and more preferably 0.5 to 1.0%. More preferably, it is 0.7% or more, and 0.8% or less.
  • Ni 3.0% or less
  • Ni is an element that has the effect of increasing the strength of the weld metal and further enhancing the weather resistance. In order to obtain such an effect, it is preferable to contain 0.3% or more of Ni.
  • the content of Ni exceeding 3.0% causes a decrease in weld metal toughness. Therefore, the Ni content was limited to 3.0% or less. It is preferably 0.3 to 3.0%, more preferably 0.5 to 1.0%. More preferably, it is 0.6% or more, and 0.9% or less. Even more preferably, it is 0.7% or more, and 0.8% or less.
  • Mo 0.02 to 1.5%
  • Mo is an element having an action of increasing the strength of the weld metal, and in order to obtain such an effect, the content of Mo of 0.02% or more is required.
  • the Mo content exceeds 1.5%, the toughness of the weld metal is significantly reduced. Therefore, the Mo content was limited to the range of 0.02 to 1.5%. It is preferably 0.2 to 1.0%. More preferably, it is 0.3% or more, and 0.9% or less. More preferably, it is 0.4% or more, and 0.8% or less.
  • Cu 3.0% or less
  • Cu is an element that has the effect of increasing the strength of the weld metal and further enhancing the weather resistance. In order to obtain such an effect, it is preferable to contain 0.2% or more of Cu.
  • the Cu content exceeds 3.0%, the toughness of the weld metal is significantly reduced. Therefore, the Cu content was limited to 3.0% or less. It is preferably 0.2 to 3.0%, more preferably 0.2 to 1.0%. More preferably, it is 0.4% or more, and 0.8% or less.
  • B 0.0001 to 0.005%
  • B is an element having an action of increasing the strength of the weld metal, and in order to obtain such an effect, the content of B is required to be 0.0001% or more.
  • the content of B exceeds 0.005%, the toughness of the weld metal is significantly reduced. Therefore, the content of B was limited to the range of 0.0001 to 0.005%. It is preferably 0.0005 to 0.004%. More preferably, it is 0.001% or more, and 0.003% or less. More preferably, it is 0.002% or more and 0.003% or less.
  • Ti 0.02 to 0.40%
  • Ti is an element that acts as an antacid and contributes to increasing the strength of the weld metal. In order to obtain such an effect, the content of Ti of 0.02% or more is required. If the content of Ti is less than 0.02%, the deoxidation of the molten metal becomes insufficient, so that the viscosity is lowered and the bead shape is lowered. On the other hand, if the Ti content exceeds 0.40%, the toughness of the weld metal decreases. Therefore, the Ti content was limited to the range of 0.02 to 0.40%. It is preferably 0.10 to 0.30%. More preferably, it is 0.15% or more, and 0.20% or less.
  • Al 0.001 to 0.20%
  • Al is an element that acts as a deoxidizer and contributes to an increase in the strength of the weld metal.
  • the content of Al 0.001% or more is required. If the content of Al is less than 0.001%, the deoxidation of the molten metal becomes insufficient, so that the viscosity is lowered and the bead shape is lowered. On the other hand, if the content of Al exceeds 0.20%, the toughness of the weld metal is lowered. Therefore, the Al content was limited to the range of 0.001 to 0.20%. It is preferably 0.10 to 0.15%. More preferably, it is 0.12% or more, and 0.15% or less.
  • Ca 0.0008% or less Ca is an element having an effect of stabilizing an arc in positive electrode welding. Such an effect becomes remarkable when it contains 0.0002% or more of Ca. On the other hand, if the Ca content exceeds 0.0008%, the stability of the arc is impaired. Therefore, the Ca content was limited to 0.0008% or less. It is preferably 0.0002 to 0.0008%. More preferably, it is 0.0002% or more, and 0.0006% or less. More preferably, it is 0.0002% or more, and 0.0004% or less.
  • the balance other than the above-mentioned components consists of Fe and unavoidable impurities.
  • the above-mentioned composition (steel wire composition for welding) includes a steel outer skin and metal powder and flux contained as a filler.
  • the steel outer skin of the steel wire for welding is preferably a welded pipe or a seamless steel pipe (seamless pipe). As a result, it is possible to prevent the steel wire for welding from absorbing moisture and suppress a decrease in weldability.
  • the outer diameter of the steel outer skin is preferably 3.0 to 6.0 mm ⁇ .
  • a preferable manufacturing method of the steel wire for gas shielded arc welding of the present invention will be described.
  • a method of manufacturing a steel wire for gas shielded arc welding when a welding pipe is used as a steel outer skin will be described.
  • the molten steel having the above-mentioned exodermis composition is melted by a common melting method such as a vacuum melting furnace to obtain a slab (steel ingot) having a predetermined shape.
  • the slab (steel ingot) is heated and hot-rolled to obtain a hot-rolled steel sheet, and then cold-rolled to obtain a cold-rolled steel strip (plate thickness: about 1 mm or less) including softening and annealing. ..
  • a strip of steel having a predetermined width is collected from this cold-rolled steel strip and used as a steel outer skin material. Then, it is preferable that the obtained steel outer skin material (strip steel) is cold-bent, processed into a pipe shape, and seam welded to obtain a steel outer skin (welded pipe). Instead of seam welding, a pipe shape may be formed by caulking. Then, the obtained welding pipe is filled with a filler so as to satisfy the composition of the above-mentioned welding steel wire, and then cold wire drawing is performed to obtain a welding steel wire having a desired outer diameter. It is preferable to apply lubricating oil to the obtained steel wire for welding.
  • the steel outer skin of the present invention has no problem even if it is a seamless steel pipe (seamless pipe) having a desired outer diameter.
  • the method for manufacturing a steel wire for welding when a seamless steel pipe is used for the steel outer skin is as follows. A molten steel having an exodermis composition within the above-mentioned predetermined range is melted by a common melting method such as a vacuum melting furnace to obtain a round slab (or a steel ingot) having a predetermined shape. Alternatively, the ingot may be heated and hot-rolled to form a round steel piece having a predetermined shape.
  • the obtained round slab or round steel slab is heated and drilled and rolled to obtain a hollow material (seamless steel pipe) and a steel outer skin (seamless pipe).
  • a filler is charged into the obtained seamless pipe so as to satisfy the composition of the steel wire for welding described above, and cold wire drawing or cold wire drawing including annealing is performed, which is desired.
  • a steel wire for welding having an outer diameter. It is preferable to apply lubricating oil to the obtained steel wire for welding.
  • the present invention is a gas shielded arc welding method in which gas shielded arc welding is performed using the above-mentioned steel wire for welding with a positive electrode property or a reverse polarity.
  • Preferred gas shielded arc welding using the above-mentioned steel wire for welding includes, for example, carbon dioxide gas arc welding, MIG welding, and MAG welding.
  • MIG welding MIG welding
  • MAG welding MAG welding
  • the welding steel wire 1 continuously fed from the welding torch 5 to the steel plate 4 through the center of the welding torch 5 is used as an anode and the steel plate 4 is used as a cathode, and a welding voltage is applied from the welding power source to the inside of the welding torch 5.
  • An arc is formed between the welding steel wire 1 and the steel plate 4 by ionizing and turning a part of the shield gas supplied from the welding into plasma. Further, the portion of the shield gas that flows from the welding torch 5 to the steel plate 4 without causing ionization has a role of blocking the arc and the molten pool (not shown) formed by melting the steel plate 4 from the outside air.
  • the heat of the arc melts the tip of the welding steel wire 1 to form droplets, and the droplets are transported to the molten pool by electromagnetic force, gravity, or the like.
  • the molten pool is solidified behind the welding line and the welding bead 6 is formed.
  • joining of the two butted steel plates 4 is achieved.
  • the steel plate, welding conditions, etc. are appropriately set according to the required characteristics for the welded joint.
  • the present invention is a method for manufacturing a gas shielded arc welded joint using the above-mentioned gas shielded arc welding method.
  • a gas shielded arc welding method for example, a case where carbon dioxide gas arc welding, MIG welding, and MAG welding are performed will be described.
  • FIG. 2 in the method for manufacturing a gas shielded arc welded joint of the present invention, at least two or more steel plates are butted against each other, and multi-layer welding is performed using the above-mentioned steel wire for welding under specific welding conditions. A weld bead is formed to obtain a gas shielded arc welded joint.
  • the steel plate, welding conditions, etc. are the same as those described above, the description thereof will be omitted.
  • the generation of spatter can be suppressed during carbon dioxide gas arc welding and MAG welding, thereby stabilizing the arc.
  • An effect with excellent sexuality can be obtained.
  • excellent in arc stability means that the amount of spatter generated is small. Specifically, it means that the amount of spatter generated measured by the method described in Examples described later is 1.5 g or less per 100 g of welding amount.
  • gas shielded arc welding having an excellent welding bead shape can be realized.
  • excellent in weld bead shape means that the bead shape was observed from the bead surface with an optical camera over the entire length of the weld bead, and the maximum and minimum values of the bead width were obtained. From the obtained value, the difference between the maximum value and the minimum value of the bead width is calculated, and it means that the difference is 2.0 mm or less.
  • the molten steel having the exodermis composition shown in Table 1 was melted in a vacuum melting furnace to obtain a steel ingot (100 kg).
  • the obtained ingot was hot-rolled and then cold-rolled to obtain a cold-rolled strip steel having a plate thickness of 0.8 mm and a width of 16 mm.
  • These cold-rolled strips were used as a steel outer skin material, cold-bent in the width direction to form a pipe shape, and then seam welded to obtain a steel outer skin (outer diameter: 3.0 mm ⁇ ).
  • the steel outer skin obtained by seam welding is indicated as "W (welded pipe)" in the column of the steel outer skin shape in Table 2.
  • a part of the steel ingot is heated and hot-rolled to form a round steel piece having a predetermined shape, and then the round slab is heated and punched and rolled to form a hollow material (seamless steel pipe) and made of a steel outer skin (seamless steel pipe). Outer diameter: 3.0 mm ⁇ ).
  • S steel pipe
  • a filler is blended with the obtained steel outer skin so as to have a welding steel wire composition having the content shown in Table 2, and the wire is cold-drawn to obtain a welding steel wire (diameter: 1.2 mm ⁇ ). ).
  • a welding test was carried out using the obtained steel wire for welding, and the amount of spatter generated and the bead shape were investigated.
  • the test method is as follows. (1) Investigation of Spatter Generation Amount of welding steel wire having the composition shown in Table 2 (steel wire composition for welding) was used on a steel plate having a thickness of 12 mm under the welding conditions shown in Tables 3-1 and 3-2. , Bead-on welding was performed for 1 min (1 minute). At this time, the welding currents of carbon dioxide arc welding and MAG welding were selected from 240 to 380 A, the welding voltage was selected from 28 to 38 V, and the welding speed was selected from values within the range of 30 to 80 cm / min (cm / min).
  • spatter having a diameter of 0.1 mm or more was collected by a Cu collecting jig previously arranged around the welding jig.
  • the collected spatter is 0.8 g or less per 100 g of welding amount, it is symbolized as “good”: ⁇ , and when it is more than 0.8 g and 1.5 g or less per 100 g of welded amount, it is symbolized as "possible”: ⁇ Was evaluated by assigning a symbol: ⁇ as “impossible” to exceed 1.5 g per 100 g of the welded amount.
  • welding (welding length: 250 mm) was performed.
  • the welding current of MIG welding was selected to be 100 to 280 A
  • the welding voltage was selected to be 16 to 24 V
  • the welding speed was selected to be within the range of 30 to 80 cm / min (cm / min).
  • the bead shape was observed from the bead surface over the entire length of the weld bead with an optical camera, and the maximum and minimum values of the bead width were determined. From the obtained values, the difference between the maximum value and the minimum value of the bead width was calculated and used as a bead shape index of the steel wire for welding.
  • the arc was stable even when positive electrode carbon dioxide gas arc welding and MAG welding were performed, and the amount of spatter generated was as small as 1.5 g or less per 100 g of welded amount. Further, even when the lap fillet welding was performed by MIG welding, the fluctuation of the bead width was as small as 2.0 mm or less.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Abstract

ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤを提供する。本発明は、鋼製外皮と該鋼製外皮に内包される充填材とからなる溶接用鋼ワイヤであって、鋼製外皮が、該鋼製外皮全質量に対する質量％で、ＲＥＭ：０．００５～０．２０％を含む外皮組成の鋼製外皮であり、ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤが、鋼製外皮の全質量と充填材の全質量との合計質量に対する質量％で、Ｃ：０．０１～０．３０％、Ｓｉ：０．１０～５．００％、Ｍｎ：０．５～５．０％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０５０％以下、ＲＥＭ：０．００４～０．１８％、Ｃｒ：３．０％以下、Ｎｉ：３．０％以下、Ｍｏ：０．０２～１．５％、Ｃｕ：３．０％以下、Ｂ：０．０００１～０．００５％、Ｔｉ：０．０２～０．４０％、Ａｌ：０．００１～０．２０％、Ｃａ：０．０００８％以下を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる組成を有する。

Description

ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ、ガスシールドアーク溶接方法、およびガスシールドアーク溶接継手の製造方法
　本発明は、ガスシールドアーク溶接に用いて好適な、ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ、ガスシールドアーク溶接方法、およびガスシールドアーク溶接継手の製造方法に関する。本発明は、とくに、アーク溶接時のアークの安定性を向上させて、溶融メタルの飛散（スパッタ）を防止することと、ビード形状を改善することに関する。
　ガスシールドアーク溶接は、造船、建築、橋梁、自動車、建設機械等の産業分野で、高能率の溶接技術として、広く利用されている。ガスシールドアーク溶接は、シールドガスの種類によって、大きくＭＩＧ溶接、ＭＡＧ溶接、炭酸ガス溶接に分類されている。ガスシールドアーク溶接は、高能率であるという利点を有する反面、溶融メタルの飛散（スパッタ）が大量に発生するという問題がある。
　このような問題に対し、次の技術により改善することが提案されている。
　例えば、特許文献１には、炭酸ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤが記載されている。特許文献１に記載された鋼ワイヤは、質量％で、Ｃ：０．２０％以下、Ｓｉ：０．０５～２．５％、Ｍｎ：０．２５～３．５％、希土類元素：０．０２５～０．０５０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｃａ：０．０００８％以下を含有するとともに、Ｔｉ：０．０２～０．５０％、Ｚｒ：０．０２～０．５０％およびＡｌ：０．０２～３．００％のうちの１種または２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成の鋼素線からなる炭酸ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤである。
　特許文献１に記載された鋼ワイヤでは、必要に応じて、所定量の、Ｋ、Ｃｒ、Ｎｉ、ＭｏおよびＶから選ばれた１種または２種以上を含有してもよいとしている。特許文献１に記載された技術によれば、正極性の炭酸ガスシールドアーク溶接において、アークの安定性に優れたスプレー移行を達成でき、安定した継手溶接が可能で、しかも平滑なビード形状を得ることができる、としている。
　また、特許文献２には、狭開先突合せ溶接方法が記載されている。特許文献２に記載された狭開先突合せ溶接方法は、希土類元素を０．０１５～０．１００質量％含有する鋼素線からなる溶接用鋼ワイヤを用いて、厚鋼板の多層ガスシールドアーク溶接を行う狭開先突合せ溶接方法である。初層のガスシールドアーク溶接は、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、開先角度、ルートギャップの関数として定義されるＱＬ値を初層の溶け込み形状の指標として、また、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、開先角度、ルートギャップの関数として定義されるＱＨ値を溶接金属量の指標として、それぞれが所定範囲内を満足する条件で行う。特許文献２に記載された技術によれば、多層溶接の初層においても、アークの安定性に優れ、安定した溶け込みが得られる、としている。
　また、特許文献３には、ガスシールドアーク溶接に用いる溶接用鋼ワイヤが記載されている。特許文献３に記載された溶接用鋼ワイヤは、ＲＥＭを２～６０質量％含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる合金鋼粉を鋼製外皮に内包させ、前記合金鋼粉の内包率が０．０５～２５．０質量％の範囲を満足し、前記溶接鋼ワイヤ中の前記ＲＥＭの含有率が０．０１～０．５質量％の範囲内を満足する。これとともに、前記合金鋼粉に含有される各元素の質量と前記鋼製外皮に含有される各元素の質量とをそれぞれ合計して前記溶接ワイヤの質量に対する比率として得られる各元素の含有率が、Ｃの含有率：０．０１～０．３０質量％、Ｓｉの含有率：０．１０～５．００質量％、Ｍｎの含有率：０．５～５．０質量％、Ｃｒの含有率：３．０質量％以下、Ｎｉの含有率：３．０質量％以下、Ｍｏの含有率：０．０２～１．５質量％、Ｃｕの含有率：３．０質量％以下、Ｂの含有率：０．０００１～０．００５質量％、Ｔｉの含有率：０．０２～０．２０質量％、Ａｌの含有率：０．００１～０．２０質量％、Ｐの含有率：０．０５０質量％以下、Ｓの含有率：０．０５０質量％以下、Ｃａの含有率：０．０００８質量％以下の範囲を満足し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる溶接用鋼ワイヤである。特許文献３に記載された技術によれば、溶接鋼ワイヤの歩留りが向上し、しかもアークが安定し、スパッタが減少し、ビード形状が改善される、としている。
　また、特許文献４には、高降伏強度高靭性ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤが記載されている。特許文献４に記載されたフラックス入りワイヤは、鋼製外皮の内部にフラックスが充填されたフラックス入りワイヤである。このフラックス入りワイヤは、鋼製外皮およびフラックス中に、金属または合金として、ワイヤ全質量に対する質量％の合計で、Ｃ：０．０８～０．３％、Ｓｉ：０．２～２％、Ｍｎ：０．５～２．５％、Ｐ：０．０２％以下、Ｓ：０．０２％以下、Ａｌ：０．００２～０．３％、Ｔｉ：０．００５～０．３％、Ｎｉ：０．５～１１％、Ｍｇ：０．０１２～０．５％を含み、炭素当量（Ｃｅｑ.）が０．７～２％、脱酸元素当量（Ａｌｅｑ.）が０．２～０．６％であり、さらに、Ｍｏ：０．１～４％、Ｗ：０．１～３％、Ｎｂ：０．００５～０．１％、Ｖ：０．００５～０．１％、Ｔａ：０．００５～０．５％のうちの１種または２種以上を含有し、かつＮｂ当量（Ｎｂｅｑ.）が０．０５～０．５％であり、かつ、前記フラックス中に含有するスラグ助成剤およびアーク安定剤の合計含有量を、ワイヤ全質量に対する質量％で、２０％以下に制限し、残部がＦｅおよび不可避的不純物であり、前記鋼製外皮がシームレスパイプである高降伏強度高靭性ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤである。特許文献４に記載されたフラックス入りワイヤでは、さらに、フラックス中に、金属または合金として、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｂのうちの１種または２種以上、ＣａおよびＲＥＭのうちの１種または２種を含有した例が示されている。特許文献４に記載された技術によれば、引張強度が９５０ＭＰａ以上の高張力鋼板におけるＭＩＧ溶接、ＭＡＧ溶接等に用いられるガスシールドアーク溶接用ワイヤとして、ソリッドワイヤに比べて生産性を向上させたフラックス入りワイヤである、としている。
特許第３９４５３９６号公報 特開２００７－１１８０６８号公報 特許第５７９４１２５号公報 特開２００８－９３７１５号公報
　特許文献１に記載された技術は、アークを安定させるために、ＲＥＭを含有する鋼素線からなる溶接用鋼ワイヤ（ソリッドワイヤ）である。ＲＥＭは、Ｆｅより比重が大きく、しかも強酸化性の金属で、酸化物の融点が高い。そのため、素材の製造過程である溶鋼の凝固過程で偏析しやすく、鋼線中のＲＥＭ含有量にバラツキが生じ、規定値未満となる部分は切断除去しなければならなくなる。また、ＲＥＭを含有する鋼素線では、その製造過程で割れが発生しやすくなる。このようなことから、特許文献１に記載された技術では、鋼ワイヤの歩留りが低下し、製造コストが高騰するという問題があった。
　また、特許文献２に記載された技術では、ＲＥＭを含有する鋼素線からなる溶接用鋼ワイヤ（ソリッドワイヤ）を用いて厚鋼板の狭開先突合せ溶接を行う。しかし、使用する溶接用鋼ワイヤ（ソリッドワイヤ）には、特許文献１に記載された技術と同様の問題がある。
　また、特許文献３に記載された技術は、鋼製外皮と、鋼製外皮に内包された合金鋼粉とからなる鋼ワイヤ、いわゆる、フラックスコアードワイヤである。特許文献３に記載された鋼ワイヤでは、鋼製外皮に内包される合金鋼粉にＲＥＭが含まれているため、上記したソリッドワイヤにおけるＲＥＭ含有に基づく問題は解消している。しかし、ＲＥＭを含有する合金鋼粉が酸素と結合し易いため、保管中に鋼製外皮に内包された合金鋼粉に錆が発生するという問題がある。錆が発生した鋼ワイヤを使用して溶接すると、得られた溶接金属の内部に気孔性欠陥が多発したり、溶接金属靭性が低下して、所望の溶接部健全性を確保できないという問題が生じる。
　また、特許文献４に記載された技術は、鋼製外皮と、鋼製外皮に内包されたフラックスとからなる鋼ワイヤ（フラックス入りワイヤ）であり、鋼製外皮に内包されたフラックス中にＲＥＭを含有してもよいとしている。このため、特許文献４に記載された技術においても、特許文献３に記載された鋼ワイヤと同様の問題が生じるリスクがある。
　本発明は、かかる従来技術の問題を解決し、錆発生などの保管中の品質変化がなく、かつ溶接時のアークの安定性に優れて、スパッタの発生を抑制でき、ビード形状を改善することができる、ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤを提供することを目的とする。
また、本発明は、このガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤを用いた、ガスシールドアーク溶接方法およびガスシールドアーク溶接継手の製造方法を提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記した目的を達成するために、鋼製外皮と、該鋼製外皮に内包された充填材とからなる、フラックスコアードワイヤ（以下、溶接用鋼ワイヤという）に着目した。そして、アークの安定性向上のために必要なＲＥＭを、鋼製外皮に含有させることに思い至った。ＲＥＭを鋼製外皮に含有させることにより、ＲＥＭを充填材（充填材のフラックス）に含有した場合に生じる錆発生などの保管中の品質変化の心配はなくなる。
また、所望の鋼製外皮とするためには、素材となる鋼板に種々の加工や、圧延加工を施す。その効果により、ソリッドワイヤにＲＥＭを含有させた場合に比べ、ＲＥＭの偏析も問題のない程度まで軽減でき、所定量のＲＥＭを含有する溶接用鋼ワイヤを安定的に製造できることを知見した。
　また、ガスシールドアーク溶接として、ＭＡＧ溶接あるいは炭酸ガスアーク溶接を正極性で行う観点からは、鋼製外皮にＲＥＭを添加することで溶滴近傍のワイヤ表面に安定したカソードスポットを形成し、電流経路が安定化する。その結果、安定した溶滴移行が得られるといった効果もある。
　一方、ガスシールドアーク溶接として、ＭＩＧ溶接を行う観点からは、逆極性のＭＩＧ溶接では鋼板表面の酸化物がカソードスポットとなりアークが不安定となりやすい、という課題がある。この課題に対しては、鋼製外皮にＲＥＭを添加することで溶融池中にＲＥＭが移行し、溶融池表面に安定したカソードスポットが形成されることを知見した。その結果、アークが安定するといった効果が得られる。
　本発明は、かかる知見に基づき、さらに検討を行って完成されたものである。本発明の要旨は、次のとおりである。
（１）鋼製外皮と、該鋼製外皮に内包される充填材とからなるガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤであって、
前記鋼製外皮が、該鋼製外皮全質量に対する質量％で、ＲＥＭ：０．００５～０．２０％を含む外皮組成の鋼製外皮であり、
前記ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤが、前記鋼製外皮の全質量と前記充填材の全質量との合計質量に対する質量％で、
Ｃ：０．０１～０．３０％、　　　　Ｓｉ：０．１０～５．００％、
Ｍｎ：０．５０～５．０％、　　　　Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０５０％以下、　　　　　　ＲＥＭ：０．００４～０．１８％、
Ｃｒ：３．０％以下、　　　　　　　Ｎｉ：３．０％以下、
Ｍｏ：０．０２～１．５％、　　　　Ｃｕ：３．０％以下、
Ｂ：０．０００１～０．００５％、　Ｔｉ：０．０２～０．４０％、
Ａｌ：０．００１～０．２０％、　　Ｃａ：０．０００８％以下
を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる組成を有する、ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ。
（２）前記鋼製外皮の前記外皮組成が、該鋼製外皮全質量に対する質量％で、さらにＣ：０．１５％以下、Ｍｎ：０．６０％以下、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０５０％以下、Ｓｉ：３．０％以下を含む、（１）に記載のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ。
（３）前記鋼製外皮が、溶接管またはシームレスパイプである、（１）または（２）に記載のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ。
（４）前記充填材の全質量は、前記ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤの全質量に対して２０％以下である、（１）～（３）のいずれか１つに記載のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ。
（５）（１）～（４）のいずれか１つに記載のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤを用いて、正極性でガスシールドアーク溶接を行う、ガスシールドアーク溶接方法。
（６）（１）～（４）のいずれか１つに記載のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤを用いて、逆極性のＭＩＧ溶接でガスシールドアーク溶接を行う、ガスシールドアーク溶接方法。
（７）（５）または（６）に記載のガスシールドアーク溶接方法を用いた、ガスシールドアーク溶接継手の製造方法。
　本発明によれば、溶接材料として錆発生などの保管中の品質変化がなく、かつ溶接時に、アークの安定性に優れて、スパッタの発生を抑制できる。また、アークが安定することにより、溶接ビード形状にも優れるガスシールドアーク溶接が可能になる。このため、産業上格段の効果を奏する。
図１は、本発明の溶接用鋼ワイヤの断面を模式的に示す説明図である。 図２は、本発明の実施例で行った重ね隅肉溶接の概要を模式的に示す説明図である。 図３は、本発明のガスシールドアーク溶接方法の一例を模式的に示す説明図である。
　本発明のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤは、４９０ＭＰａ級～７８０ＭＰａ級高張力鋼板用のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤとして好適である。本発明のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ１は、図１に示すように、鋼製外皮２と該鋼製外皮２に内包された充填材３とからなる。本発明では、アークの安定性に寄与するＲＥＭは鋼製外皮に含有させる。
　鋼製外皮２は、鋼製外皮全質量に対する質量％で、ＲＥＭ：０．００５～０．２％を含み、好ましくはさらにＣ：０．１５％以下、Ｍｎ：０．６０％以下、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０５０％以下、Ｓｉ：３．０％以下を含む外皮組成を有する。まず、外皮組成の限定理由について説明する。なお、特に断りがない限り、外皮組成を示す「％」は「質量％」を意味する。
　ＲＥＭ：０．００５～０．２０％
　ＲＥＭ（希土類元素）は、原子番号５７～７１の元素（ランタノイド）とＳｃ、Ｙを含めた元素の総称である。本発明では、ＲＥＭは、ＭＡＧ溶接あるいは炭酸ガスアーク溶接を正極性で行う場合に、液滴のスプレー移行を実現するために不可欠の元素である。また、ＲＥＭは、ＭＩＧ溶接においては、アークを安定させてビードの蛇行を抑制する作用を有する。このような効果は、ＲＥＭ：０．００５％以上の含有で顕著となる。一方、０．２％を超えるＲＥＭの含有は、溶滴中のＲＥＭの濃淡（バラツキ）が助長されてアークが不安定となり、所望の効果を得ることができない。このため、鋼製外皮に含まれるＲＥＭ含有量は０．００５～０．２０％の範囲に限定した。なお、好ましくは０．０１５～０．１０％である。更に好ましくは、０．０３０％以上であり、０．０６０％以下である。
上記したＲＥＭの含有量は、ＲＥＭに含まれる各元素の合計の含有量を表わす。本発明では、上記したＲＥＭに含まれる各元素を単独でも、あるいはそれらを複合して含有してもよい。なお、ＲＥＭのなかでは、Ｌａ、Ｃｅとすることが好ましい。
　鋼製外皮２は、質量％で、ＲＥＭ：０．００５～０．２０％を含み、好ましくはさらにＣ：０．１５％以下、Ｍｎ：０．６０％以下、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０５０％以下、Ｓｉ：３．０以下を含む外皮組成を有する。本発明で用いる鋼製外皮は、上記したＲＥＭを含む以外は、合金成分として、ＪＩＳ　Ｚ　３１４１に規定されるＳＰＣＣ相当の成分とすることが好ましい。ＳＰＣＣ相当成分を超えるほどに過剰に、合金元素を含有すると、鋼製外皮素材の溶製凝固時や伸線加工時に割れを発生しやすくなる。
　このような理由から、鋼製外皮に含まれるＣ含有量は、０．１５％以下が好ましい。溶接金属の機械的特性の観点からは、Ｃ含有量は０．１０％以下がより好ましく、０．０８％以下が更に好ましい。Ｃ含有量は０．０１％以上が好ましく、０．０２％以上がより好ましい。
　鋼製外皮に含まれるＭｎ含有量は、０．６０％以下が好ましい。製造性の観点からは、Ｍｎ含有量は０．５５％以下がより好ましく、０．５０％以下が更に好ましい。Ｍｎ含有量は０．２０％以上が好ましく、０．２５％以上がより好ましい。
　鋼製外皮に含まれるＰ含有量は、０．１００％以下が好ましい。製造性の観点からは、Ｐ含有量は０．０５０％以下がより好ましく、０．０１０％以下が更に好ましい。Ｐ含有量は０．００２％以上が好ましく、０．００５％以上がより好ましい。
　鋼製外皮に含まれるＳ含有量は、０．０５０％以下が好ましい。製造性の観点からは、Ｓ含有量は０．０５０％以下がより好ましく、０．０１０％以下が更に好ましい。Ｓ含有量は０．００２％以上が好ましく、０．００５％以上がより好ましい。
　鋼製外皮に含まれるＳｉ含有量は、３．０％以下が好ましい。外皮の加工性の観点からは、Ｓｉ含有量は２．０％以下がより好ましく、１．５％以下が更に好ましい。Ｓｉ含有量は０．５％以上が好ましく、１．０％以上がより好ましい。
　本発明のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ１は、上記したＲＥＭを含有する外皮組成の鋼製外皮２と、該鋼製外皮に内包された充填材３とからなる。本発明のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ１では、所定の強度靭性等の特性を有する溶接金属を形成するために必要な、各種合金元素やフラックス等を、充填材３として配合する。なお、充填材３に配合する各種合金元素は、各種合金元素の単独粉としてもよく、あるいは、各種合金元素とＦｅとの合金（例えばＦｅ－Ｍｎ、Ｆｅ－Ｓｉ等のフェロアロイ）粉、各種合金元素を複合して含有する合金鋼粉等の金属粉、として配合してもよい。また、充填材は、合金元素粉、合金鋼粉等の金属粉のみとするか、あるいは金属粉とフラックスとを併用してもよい。なお、フラックスを配合することにより、アークが安定化し、スパッタが減少するという効果が一層向上する。
　フラックスに含まれるものとしては、溶接ビード形状を良好に維持する作用を有する、例えば、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＣａＦ２等が例示できる。これらを、必要に応じて適宜、選択し複合して、配合できる。なお、溶接作業性の観点から、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２等を主成分とするルチール系フラックスを、また、溶接金属靭性の観点から、ＭｇＯ、ＣａＦ２、ＣａＯ等を主成分とする塩基性フラックスを配合することが好ましい。
　充填材の全質量は、鋼ワイヤ全質量に対して２０％以下に限定することが望ましい。２０％を超えて多量に充填材を配合すると、フラックスコアードワイヤの製造中に断線が発生し、ワイヤ製造が著しく難しくなる。
　本発明のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ（溶接用鋼ワイヤ）では、鋼製外皮に含まれる各元素の質量と、充填材に含まれる各元素の質量との合計質量を、溶接用鋼ワイヤに含まれる各元素の含有率として、溶接用鋼ワイヤ全量（全質量）に対する質量％で規定する。すなわち、ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤの各元素の含有率（質量％）は、次式で定義される。
各元素の含有率（質量％）＝［｛（鋼製外皮に含まれる各元素の質量）＋（充填材に含まれる各元素の質量）｝／（溶接用鋼ワイヤ全質量）］×１００
　本発明の溶接用鋼ワイヤは、質量％で、Ｃ：０．０１～０．３０％、Ｓｉ：０．１０～５．００％、Ｍｎ：０．５０～５．０％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０５０％以下、ＲＥＭ：０．００４～０．１８％、Ｃｒ：３．０％以下、Ｎｉ：３．０％以下、Ｍｏ：０．０２～１．５％、Ｃｕ：３．０％以下、Ｂ：０．０００１～０．００５％、Ｔｉ：０．０２～０．４０％、Ａｌ：０．００１～０．２０％、Ｃａ：０．０００８％以下を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる組成（溶接用鋼ワイヤ組成）を有する。
なお、充填材の質量は、上述したよう、溶接用鋼ワイヤ全量（全質量）に対する割合で、１０～２０％とすることが、ワイヤ製造上の観点から好ましい。
　以下、溶接用鋼ワイヤの組成の限定理由について、説明する。なお、特に断りがない限り、溶接用鋼ワイヤ組成を示す「％」は「質量％」を意味する。
　Ｃ：０．０１～０．３０％
　Ｃは、溶接金属の強度確保に有効に寄与する元素である。このような効果は、０．０１％以上のＣを含有することで顕著となる。一方、０．３０％を超えるＣの含有は、ガスシールドアーク溶接時に、液滴が不安定化するとともに、溶接金属の靭性が低下する。また、０．３０％を超えるＣの含有は、溶接用鋼ワイヤの製造時に断線しやすくなる。このようなことから、溶接用鋼ワイヤのＣの含有量は０．０１～０．３０％に限定した。なお、好ましくは０．０１～０．０８％である。より好ましくは０．０１％以上であり、０．０６％以下である。さらに好ましくは０．０２％以上であり、０．０５％以下である。
　Ｓｉ：０．１０～５．００％
　Ｓｉは、脱酸作用を有し、溶融金属の脱酸に不可欠な元素であり、このような効果は、０．１０％以上のＳｉを含有することで顕著となる。Ｓｉの含有量が０．１０％未満では、ガスシールドアーク溶接時に、溶融金属が十分に脱酸されないため、溶接金属にブロー欠陥が生じる。また、溶接用鋼ワイヤの電気抵抗が低くなり、溶融効率が低下する。一方、５．００％を超えるＳｉの含有は、酸化によるスラグ生成量が増加し、また、溶融金属中で脱酸に寄与するＳｉ量が飽和する。また、溶接用鋼ワイヤの硬さが増加し、加工性が低下する。このようなことから、Ｓｉの含有量は０．１０～５．００％の範囲に限定した。なお、好ましくは０．５０～１．５０％である。より好ましくは０．６０％以上であり、１．４０％以下である。さらに好ましくは０．８０％以上であり、１．３０％以下である。
　Ｍｎ：０．５０～５．０％
　Ｍｎは、Ｓｉと同様に、脱酸作用を有し、溶融金属の脱酸に不可欠な元素である。Ｍｎは、溶接金属の靭性および強度を確保する作用を有する。このような効果は、０．５０％以上のＭｎを含有することで顕著になる。Ｍｎの含有が０．５０％未満では、溶接用鋼ワイヤの電気抵抗が低くなり、溶融効率が低下する。一方、５．０％を超えるＭｎの含有は、酸化によるスラグ生成量が増加し、また、溶融金属中で脱酸に寄与するＭｎ量が飽和する。また、溶接用鋼ワイヤの硬さが増加し、加工性が低下する。このようなことから、Ｍｎの含有量は０．５０～５．０％の範囲に限定した。なお、好ましくは１．０～３．０％である。より好ましくは１．５％以上であり、２．５％以下である。さらに好ましくは１．８％以上であり、２．２％以下である。
　Ｐ：０．０５０％以下
　Ｐは、溶接用鋼ワイヤの融点を低下させ、電気抵抗を増加させて発熱性を高くする作用を有する元素であり、溶接作業能率の向上に寄与する。しかも、Ｐは正極性溶接でアークを安定化する作用を有する。このような効果は０．０１０％以上のＰを含有することで顕著になる。一方、０．０５０％を超えるＰの含有は、溶融金属の粘性が低下し、アークが不安定化し、小粒のスパッタが多量に発生するとともに、溶接金属に高温割れが発生しやすくなる。このため、Ｐの含有量は０．０５０％以下に限定した。なお、好ましくは０．０１０～０．０５０％である。より好ましくは０．０１５％以上であり、０．０４５％以下である。さらに好ましくは０．０２０％以上であり、０．０４０％以下である。
　Ｓ：０．０５０％以下
　Ｓは、溶融金属の粘性を低下させ、溶接時に溶接用鋼ワイヤ先端に懸垂した溶滴の離脱を助けるとともに、正極性の溶接においてアークを安定させる作用を有する。このような効果は、Ｓの含有量が０．０１０％以上で顕著となる。一方、０．０５０％を超えるＳの含有は、溶接時に、溶融金属の粘性が低下しすぎて、小粒のスパッタが多量に発生する。また、溶接金属の靭性が低下する。このため、Ｓの含有量は０．０５０％以下に限定した。なお、好ましくは０．０１０～０．０５０％である。より好ましくは０．０１５％以上であり、０．０４５％以下である。さらに好ましくは０．０２０％以上であり、０．０４０％以下である。
　ＲＥＭ：０．００４～０．１８％
　ＲＥＭは、鋼製外皮に含有され、充填材には含有されない。ＲＥＭは、ＭＡＧ溶接あるいは炭酸ガスアーク溶接を正極性で行う場合に、液滴のスプレー移行を実現し、ＭＩＧ溶接を行う場合に、アークを安定させてビードの蛇行を抑制する作用を有する。このような効果は、０．００４％以上のＲＥＭを含有することで顕著となる。一方、０．１８％を超えるＲＥＭの含有は、溶滴中のＲＥＭの濃淡（バラツキ）が助長されてアークが不安定となり、所望の効果を得ることができない。このため、ＲＥＭの含有量は０．００４～０．１８％の範囲に限定した。なお、好ましくは０．０１０％以上であり、０．１０％以下である。より好ましくは０．０５０％以上であり、０．０８％以下である。
　なお、表２等に示す「ミッシュメタル」とは、希土類鉱石を還元して得られる希土類元素の混合物であり、セリウム（Ｃｅ）が４０～５０％、ランタン（Ｌａ）が２０～４０％、ネオジウム（Ｎｄ）が１５％以下、そのほか数パーセントからなる合金添加物の総称である。
　Ｃｒ：３．０％以下
　Ｃｒは、溶接金属の強度を増加させ、さらに耐候性を高める作用を有する元素である。このような効果を得るためには、０．３％以上のＣｒを含有することが好ましい。一方、３．０％を超えるＣｒの含有は、溶接金属靭性の低下を招く。このため、Ｃｒの含有量は３．０％以下に限定した。なお、好ましくは０．３～３．０％であり、より好ましくは０．５～１．０％である。さらに好ましくは０．７％以上であり、０．８％以下である。
　Ｎｉ：３．０％以下
　Ｎｉは、溶接金属の強度を増加させ、さらに耐候性を高める作用を有する元素である。このような効果を得るためには、０．３％以上のＮｉを含有することが好ましい。一方、３．０％を超えるＮｉの含有は、溶接金属靭性の低下を招く。このため、Ｎｉの含有量は３．０％以下に限定した。なお、好ましくは０．３～３．０％、より好ましくは０．５～１．０％である。さらに好ましくは０．６％以上であり、０．９％以下である。さらに一層好ましくは０．７％以上であり、０．８％以下である。
　Ｍｏ：０．０２～１．５％
　Ｍｏは、溶接金属の強度を増加させる作用を有する元素であり、このような効果を得るためには、０．０２％以上のＭｏの含有を必要とする。一方、１．５％を超えるＭｏの含有は、溶接金属の靭性が著しく低下する。このため、Ｍｏの含有量は０．０２～１．５％の範囲に限定した。なお、好ましくは０．２～１．０％である。より好ましくは０．３％以上であり、０．９％以下である。さらに好ましくは０．４％以上であり、０．８％以下である。
　Ｃｕ：３．０％以下
　Ｃｕは、溶接金属の強度を増加させ、さらに耐候性を高める作用を有する元素である。このような効果を得るためには、０．２％以上のＣｕを含有することが好ましい。一方、３．０％を超えるＣｕの含有は、溶接金属の靭性が著しく低下する。このため、Ｃｕの含有量は３．０％以下に限定した。なお、好ましくは０．２～３．０％、より好ましくは０．２～１．０％である。さらに好ましくは０．４％以上であり、０．８％以下である。
　Ｂ：０．０００１～０．００５％
　Ｂは、溶接金属の強度を増加させる作用を有する元素であり、このような効果を得るためには、０．０００１％以上のＢの含有を必要とする。一方、０．００５％を超えるＢの含有は、溶接金属の靭性が著しく低下する。このため、Ｂの含有量は０．０００１～０．００５％の範囲に限定した。なお、好ましくは０．０００５～０．００４％である。より好ましくは０．００１％以上であり、０．００３％以下である。さらに好ましくは０．００２％以上であり、０．００３％以下である。
　Ｔｉ：０．０２～０．４０％
　Ｔｉは、脱酸剤として作用するとともに、溶接金属の強度増加に寄与する元素である。このような効果を得るためには、０．０２％以上のＴｉの含有を必要とする。０．０２％未満のＴｉの含有は、溶融金属の脱酸が不十分となるため、粘性が低下し、ビード形状が低下する。一方、０．４０％を超えるＴｉの含有は、溶接金属の靭性が低下する。このため、Ｔｉの含有量は０．０２～０．４０％の範囲に限定した。なお、好ましくは０．１０～０．３０％である。より好ましくは０．１５％以上であり、０．２０％以下である。
　Ａｌ：０．００１～０．２０％
　Ａｌは、脱酸剤として作用するとともに、溶接金属の強度増加に寄与する元素である。このような効果を得るためには、０．００１％以上のＡｌの含有を必要とする。０．００１％未満のＡｌの含有は、溶融金属の脱酸が不十分となるため、粘性が低下し、ビード形状が低下する。一方、０．２０％を超えるＡｌの含有は、溶接金属の靭性が低下する。このため、Ａｌの含有量は０．００１～０．２０％の範囲に限定した。なお、好ましくは０．１０～０．１５％である。より好ましくは０．１２％以上であり、０．１５％以下である。
　Ｃａ：０．０００８％以下
　Ｃａは、正極性の溶接で、アークを安定させる作用を有する元素である。このような効果は、０．０００２％以上のＣａを含有することで顕著となる。一方、０．０００８％を超えるＣａの含有は、アークの安定性が阻害される。このため、Ｃａの含有量は０．０００８％以下に限定した。なお、好ましくは０．０００２～０．０００８％である。より好ましくは０．０００２％以上であり、０．０００６％以下である。さらに好ましくは０．０００２％以上であり、０．０００４％以下である。
　溶接用鋼ワイヤ組成は、上記した成分以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物からなる。
　なお、上記した組成（溶接用鋼ワイヤ組成）は、鋼製外皮と、充填材として含まれる金属粉およびフラックスとを、含むものである。
　本発明では、溶接用鋼ワイヤの鋼製外皮は、溶接管または継目無鋼管（シームレスパイプ）であることが好ましい。これにより、溶接用鋼ワイヤの吸湿を防ぎ、溶接性の低下を抑制できる。
　鋼製外皮は、外径を３．０～６．０ｍｍφとすることが好ましい。
　次に、本発明のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤの好ましい製造方法について説明する。
　まず、鋼製外皮として溶接管を用いる場合のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤの製造方法について、説明する。
　上記した外皮組成を有する溶鋼を、真空溶解炉等の常用の溶製方法により溶製して、所定形状の鋳片（鋼塊）とする。ついで該鋳片（鋼塊）を、加熱し、熱間圧延により熱延鋼板としたのち、さらに軟化焼鈍を含む、冷間圧延により、冷間圧延鋼帯（板厚：１ｍｍ以下程度）とする。この冷間圧延鋼帯から、所定幅の帯鋼を採取し、鋼製外皮素材とする。ついで、得られた鋼製外皮素材（帯鋼）に冷間曲げ加工等を施し、パイプ形状に加工し、シーム溶接して鋼製外皮（溶接管）とすることが好ましい。なお、シーム溶接に代えて、かしめによりパイプ形状としてもよい。
　その後、得られた溶接管に、上記した溶接用鋼ワイヤの組成を満足するように充填材を充填したのち、冷間で伸線加工を施し、所望外径の溶接用鋼ワイヤとする。得られた溶接用鋼ワイヤには、潤滑油を塗布しておくことが好ましい。
　続いて、鋼製外皮としてシームレスパイプを用いる場合のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤの製造方法について、説明する。
　本発明の鋼製外皮は、所望外径を有する継目無鋼管（シームレスパイプ）としても何ら問題はない。鋼製外皮に継目無鋼管を用いる場合の溶接用鋼ワイヤの製造方法は、次の通りである。
　上記した所定範囲の外皮組成を有する溶鋼を、真空溶解炉等の常用の溶製方法により溶製して、所定形状の丸鋳片（または鋼塊）とする。あるいは、鋼塊を、加熱し、熱間圧延により、所定形状の丸鋼片としてもよい。ついで、得られた丸鋳片あるいは丸鋼片を、加熱し、穿孔圧延により中空素材（継目無鋼管）とし、鋼製外皮（シームレスパイプ）とすることが好ましい。
　その後、得られたシームレスパイプに、上記した溶接用鋼ワイヤの組成を満足するように充填材を装入し、冷間で伸線加工、あるいは焼鈍を含む冷間伸線加工を施して、所望外径の溶接用鋼ワイヤとすることが好ましい。得られた溶接用鋼ワイヤには、潤滑油を塗布しておくことが好ましい。
　次に、本発明のガスシールドアーク溶接方法について説明する。
　本発明は、上述した溶接用鋼ワイヤを用いて、正極性または逆極性でガスシールドアーク溶接を行うガスシールドアーク溶接方法である。
上記した溶接用鋼ワイヤを用いて好ましいガスシールドアーク溶接としては、例えば、炭酸ガスアーク溶接、ＭＩＧ溶接、ＭＡＧ溶接が挙げられる。
　例えば図３に示すように、２枚の鋼板４を重ね合わせて、ガスシールドアーク溶接で重ね隅肉溶接を行なう。溶接トーチ５の中心部を通って溶接トーチ５から鋼板４へ連続的に送給される溶接用鋼ワイヤ１を陽極、鋼板４を陰極とし、溶接電源から溶接電圧が印加され、溶接トーチ５内から供給されるシールドガスの一部が電離・プラズマ化することで溶接用鋼ワイヤ１と鋼板４の間にアークが形成される。また、シールドガスの内、電離を生じず溶接トーチ５から鋼板４へと流れる分は、アークおよび鋼板４が溶融し形成される溶融池（図示せず）を外気から遮断する役割を持つ。アークの熱によって、溶接用鋼ワイヤ１の先端部が溶融して溶滴となり、該溶滴が、電磁力や重力等によって溶融池へと輸送される。この現象が、溶接トーチ５または鋼板４の移動に伴って連続的に生じることで、溶接線の後方では溶融池が凝固し、溶接ビード６が形成される。これにより、突き合わせた２枚の鋼板４の接合が達成される。
　なお、鋼板や溶接条件等は、溶接継手に対する要求特性によって適宜設定される。
　ガスシールドアーク溶接方法として、正極性の炭酸ガスアーク溶接および正極性のＭＡＧ溶接を行う場合は、次の溶接条件とすることが好ましい。
＜炭酸ガスアーク溶接条件＞
・シールドガス：１００体積％ＣＯ２
・シールドガス流量：２０Ｌ／ｍｉｎ
・溶接電流：２４０～３８０Ａ
・溶接電圧：２８～３８Ｖ
・溶接速度：３０～８０ｃｍ／ｍｉｎ
・溶接電源：インバータ電源
・極性：正極性
＜ＭＡＧ溶接条件＞
・シールドガス：８０体積％Ａｒ＋２０体積％ＣＯ２
・シールドガス流量：２０Ｌ／ｍｉｎ
・溶接電流：２４０～３８０Ａ
・溶接電圧：２８～３８Ｖ
・溶接速度：３０～８０ｃｍ／ｍｉｎ
・溶接電源：インバータ電源
・極性：正極性
　ガスシールドアーク溶接方法として、逆極性のＭＩＧ溶接を行う場合は、次の溶接条件とすることが好ましい。
＜ＭＩＧ溶接条件＞
・シールドガス：１００体積％Ａｒ
・シールドガス流量：２０Ｌ／ｍｉｎ
・溶接電流：１００～２８０Ａ
・溶接電圧：１６～２４Ｖ
・溶接速度：３０～８０ｃｍ／ｍｉｎ
・溶接電源：インバータ電源
・極性：逆極性
　本発明のガスシールドアーク溶接方法によれば、正極性の炭酸ガスアーク溶接およびＭＡＧ溶接を行っても、アークが安定するため、スパッタ発生量を抑制できる。また、ＭＩＧ溶接で重ね隅肉溶接を行っても、アークが安定するため、ビード幅の変動を抑制できる。
　次に、本発明のガスシールドアーク溶接継手について説明する。
　本発明は、上述したガスシールドアーク溶接方法を用いたガスシールドアーク溶接継手の製造方法である。
　ここでは、ガスシールドアーク溶接方法として、例えば、炭酸ガスアーク溶接、ＭＩＧ溶接、ＭＡＧ溶接を行う場合について説明する。例えば図２に示すように、本発明のガスシールドアーク溶接継手の製造方法では、少なくとも２枚以上の鋼板を突合せて、上記した溶接用鋼ワイヤを用いて特定の溶接条件で多層溶接を行い、溶接ビードを形成して、ガスシールドアーク溶接継手を得る。なお、鋼板や溶接条件等は上述の説明と同様であるため、説明は省略する。
　以上説明したように、本発明によれば、溶接用鋼ワイヤは錆発生などの保管中の品質変化がないため、炭酸ガスアーク溶接およびＭＡＧ溶接時に、スパッタの発生が抑制でき、これによりアークの安定性に優れる効果を得られる。
ここで、「アークの安定性に優れる」とは、発生したスパッタが少量であることを指す。具体的には、後述する実施例に記載の方法で測定したスパッタ発生量が、溶着量１００ｇあたり１．５ｇ以下であることを指す。
　また、ＭＩＧ溶接の場合には、溶融池表面に安定したカソードスポットが形成されてアークが安定するため、溶接ビード形状にも優れるガスシールドアーク溶接を実現できる。
ここで、「溶接ビード形状に優れる」とは、溶接ビード全長にわたり、ビード表面から、光学カメラで、ビード形状を観察し、ビード幅の最大値と最小値を求めた。得られた値から、ビード幅の最大値と最小値の差を算出し、その差が２．０ｍｍ以下であることを指す。
　以下、実施例に基づき、さらに本発明について説明する。
　表１に示す外皮組成の溶鋼を真空溶解炉で溶製し、鋼塊（１００ｋｇ）とした。得られた鋼塊を熱間圧延し、ついで冷間圧延により、板厚：０．８ｍｍ、幅：１６ｍｍの冷間圧延帯鋼とした。これら冷間圧延帯鋼を鋼製外皮素材として、幅方向に冷間曲げ加工を施し、パイプ形状としたのち、シーム溶接し、鋼製外皮（外径：３．０ｍｍφ）とした。なお、シーム溶接により得られた鋼製外皮には、表２の鋼製外皮形状の欄に「Ｗ（溶接管）」と示した。
　また上記鋼塊の一部は、加熱し、熱間圧延により所定形状の丸鋼片とした後、この丸鋳片を加熱し、穿孔圧延により中空素材（継目無鋼管）とし、鋼製外皮（外径：３．０ｍｍφ）とした。なお、シームレスパイプからなる鋼製外皮には、表２の鋼製外皮形状の欄に「Ｓ（シームレスパイプ）」と示した。
　得られた鋼製外皮に、表２に示す含有率の溶接用鋼ワイヤ組成となるように、充填材を配合し、冷間で伸線加工して、溶接用鋼ワイヤ（直径：１．２ｍｍφ）とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　得られた溶接用鋼ワイヤを用いて、溶接試験を実施し、スパッタ発生量の調査、ビード形状の調査を実施した。試験方法は下記のとおりである。
　（１）スパッタ発生量の調査
　表２に示す組成（溶接用鋼ワイヤ組成）の溶接用鋼ワイヤを用いて、板厚１２ｍｍの鋼板に、表３－１および表３－２に示す溶接条件で、ビードオン溶接を１ｍｉｎ間（１分間）行った。この際、炭酸ガスアーク溶接およびＭＡＧ溶接の溶接電流は２４０～３８０Ａ、溶接電圧は２８～３８Ｖ、および溶接速度は３０～８０ｃｍ／ｍｉｎ（ｃｍ／分）の範囲内の数値をそれぞれ選択した。発生したスパッタのうち、直径：０．１ｍｍ以上のスパッタを予め溶接冶具周辺に配設したＣｕ製捕集冶具で捕集した。捕集したスパッタが、溶着量１００gあたり０．８g以下である場合を「良」として記号：◎を、溶着量１００ｇあたり０．８ｇ超え１．５ｇ以下である場合を「可」として記号：○を、溶着量１００ｇあたり１．５ｇ超えを「不可」として記号：△を、それぞれ付与し、評価した。
　（２）ビード形状の調査
　板厚２５ｍｍの鋼板を図２に示すように突き合わせ、表２に示す組成の溶接用鋼ワイヤを用いて、表４－１および表４－２に示す溶接条件で多層溶接（溶接長さ：２５０ｍｍ）を行った。この際、ＭＩＧ溶接の溶接電流は１００～２８０Ａ、溶接電圧は１６～２４Ｖ、および溶接速度は３０～８０ｃｍ／ｍｉｎ（ｃｍ／分）の範囲内の数値をそれぞれ選択した。溶接ビード全長にわたり、ビード表面から、光学カメラで、ビード形状を観察し、ビード幅の最大値と最小値を求めた。得られた値から、ビード幅の最大値と最小値の差を算出し、当該溶接用鋼ワイヤのビード形状指標とした。ビード幅の最大値と最小値の差が、１．０ｍｍ以下である場合を「良」として記号：◎を、１．０ｍｍ超え２．０ｍｍ以下を「可」として記号：○を、２．０ｍｍ超えを「不可」として記号：△を、それぞれ付与し、評価した。
　得られた結果を表５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　本発明例は、いずれも、正極性の炭酸ガスアーク溶接およびＭＡＧ溶接を行っても、アークが安定し、溶着量１００ｇあたり１．５ｇ以下とスパッタ発生量が少なかった。また、ＭＩＧ溶接で重ね隅肉溶接を行っても、ビード幅の変動は２．０ｍｍ以下と少なかった。
　１　溶接用鋼ワイヤ
　２　鋼製外皮
　３　充填材
　４　鋼板
　５　溶接トーチ
　６　溶接ビード

Claims (7)

  1. 　鋼製外皮と、該鋼製外皮に内包される充填材とからなるガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤであって、
    　前記鋼製外皮が、該鋼製外皮全質量に対する質量％で、ＲＥＭ：０．００５～０．２０％を含む外皮組成の鋼製外皮であり、
    　前記ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤが、前記鋼製外皮の全質量と前記充填材の全質量との合計質量に対する質量％で、
    　Ｃ：０．０１～０．３０％、
    　Ｓｉ：０．１０～５．００％、
    　Ｍｎ：０．５０～５．０％、
    　Ｐ：０．０５０％以下、
    　Ｓ：０．０５０％以下、
    　ＲＥＭ：０．００４～０．１８％、
    　Ｃｒ：３．０％以下、
    　Ｎｉ：３．０％以下、
    　Ｍｏ：０．０２～１．５％、
    　Ｃｕ：３．０％以下、
    　Ｂ：０．０００１～０．００５％、
    　Ｔｉ：０．０２～０．４０％、
    　Ａｌ：０．００１～０．２０％、
    　Ｃａ：０．０００８％以下
    を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる組成を有する、ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ。
  2. 　前記鋼製外皮の前記外皮組成が、該鋼製外皮全質量に対する質量％で、さらにＣ：０．１５％以下、Ｍｎ：０．６０％以下、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０５０％以下、Ｓｉ：３．０％以下を含む、請求項１に記載のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ。
  3. 　前記鋼製外皮が、溶接管またはシームレスパイプである、請求項１または２に記載のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ。
  4. 　前記充填材の全質量は、前記ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤの全質量に対して２０％以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤを用いて、正極性でガスシールドアーク溶接を行う、ガスシールドアーク溶接方法。
  6. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤを用いて、逆極性のＭＩＧ溶接でガスシールドアーク溶接を行う、ガスシールドアーク溶接方法。
  7. 　請求項５または６に記載のガスシールドアーク溶接方法を用いた、ガスシールドアーク溶接継手の製造方法。
PCT/JP2020/047208 2019-12-20 2020-12-17 ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ、ガスシールドアーク溶接方法、およびガスシールドアーク溶接継手の製造方法 WO2021125280A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021516500A JP6969705B1 (ja) 2019-12-20 2020-12-17 ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ、ガスシールドアーク溶接方法、およびガスシールドアーク溶接継手の製造方法
KR1020227006258A KR20220025957A (ko) 2019-12-20 2020-12-17 가스 실드 아크 용접용 강 와이어, 가스 실드 아크 용접 방법 및, 가스 실드 아크 용접 조인트의 제조 방법
CN202080060308.9A CN114340828B (zh) 2019-12-20 2020-12-17 气体保护电弧焊用钢丝、气体保护电弧焊方法及气体保护电弧焊接头的制造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019230104 2019-12-20
JP2019-230104 2019-12-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021125280A1 true WO2021125280A1 (ja) 2021-06-24

Family

ID=76477643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/047208 WO2021125280A1 (ja) 2019-12-20 2020-12-17 ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ、ガスシールドアーク溶接方法、およびガスシールドアーク溶接継手の製造方法

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6969705B1 (ja)
KR (1) KR20220025957A (ja)
CN (1) CN114340828B (ja)
WO (1) WO2021125280A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023042974A1 (ko) * 2021-09-16 2023-03-23 주식회사 포스코 피로저항특성 및 용접부의 잔류응력으로 인한 변형에 대한 저항성이 우수한 가스 실드 아크 용접용 와이어와 용접부재 및 그 제조방법
JP7505006B2 (ja) 2021-09-16 2024-06-24 ポスコホールディングス インコーポレーティッド 疲労抵抗特性及び溶接部の残留応力による変形に対する抵抗性に優れたガスシールドアーク溶接用ワイヤと溶接部材、並びにその製造方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115502608A (zh) * 2022-10-14 2022-12-23 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 一种含硼稀土的细晶强化高强钢用焊丝钢水和高强钢用焊丝及其生产方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004249352A (ja) * 2003-02-21 2004-09-09 Jfe Steel Kk 炭酸ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤおよびそれを用いた溶接方法
JP2008093715A (ja) * 2006-10-13 2008-04-24 Nippon Steel Corp 高降伏強度高靭性ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP2011152579A (ja) * 2010-01-28 2011-08-11 Nippon Steel Corp メタル粉入りエレクトロスラグ溶接用溶接ワイヤ
JP2012130967A (ja) * 2010-11-30 2012-07-12 Jfe Steel Corp ガスシールドアーク溶接に用いる溶接用鋼ワイヤおよびそれを用いたガスシールドアーク溶接方法
WO2015068443A1 (ja) * 2013-11-08 2015-05-14 新日鐵住金株式会社 溶接継手の製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1254348C (zh) * 2002-01-31 2006-05-03 杰富意钢铁株式会社 用于二氧化碳气体保护电弧焊的钢丝及使用此钢丝的焊接法
JP3945396B2 (ja) 2002-12-09 2007-07-18 Ｊｆｅスチール株式会社 炭酸ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤおよびそれを用いた溶接方法
JP2007118068A (ja) 2005-10-31 2007-05-17 Jfe Steel Kk 厚鋼板の狭開先突合せ溶接方法
JP5019781B2 (ja) * 2006-04-27 2012-09-05 株式会社神戸製鋼所 ガスシールドアーク溶接フラックス入りワイヤを使用するｍｉｇアーク溶接方法
JP5387168B2 (ja) * 2009-06-26 2014-01-15 新日鐵住金株式会社 フラックス入り高張力鋼用溶接ワイヤ及びその製造方法
JP5416605B2 (ja) * 2010-02-02 2014-02-12 株式会社神戸製鋼所 フラックス入りワイヤ
JP5438663B2 (ja) * 2010-12-01 2014-03-12 株式会社神戸製鋼所 フラックス入りワイヤ
JP5438664B2 (ja) * 2010-12-01 2014-03-12 株式会社神戸製鋼所 フラックス入りワイヤ
CN110253172A (zh) * 2019-07-14 2019-09-20 新乡市和光科技有限公司 一种高强钢Ar-CO2气体保护焊用金属粉芯焊丝

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004249352A (ja) * 2003-02-21 2004-09-09 Jfe Steel Kk 炭酸ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤおよびそれを用いた溶接方法
JP2008093715A (ja) * 2006-10-13 2008-04-24 Nippon Steel Corp 高降伏強度高靭性ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP2011152579A (ja) * 2010-01-28 2011-08-11 Nippon Steel Corp メタル粉入りエレクトロスラグ溶接用溶接ワイヤ
JP2012130967A (ja) * 2010-11-30 2012-07-12 Jfe Steel Corp ガスシールドアーク溶接に用いる溶接用鋼ワイヤおよびそれを用いたガスシールドアーク溶接方法
WO2015068443A1 (ja) * 2013-11-08 2015-05-14 新日鐵住金株式会社 溶接継手の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023042974A1 (ko) * 2021-09-16 2023-03-23 주식회사 포스코 피로저항특성 및 용접부의 잔류응력으로 인한 변형에 대한 저항성이 우수한 가스 실드 아크 용접용 와이어와 용접부재 및 그 제조방법
JP7505006B2 (ja) 2021-09-16 2024-06-24 ポスコホールディングス インコーポレーティッド 疲労抵抗特性及び溶接部の残留応力による変形に対する抵抗性に優れたガスシールドアーク溶接用ワイヤと溶接部材、並びにその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220025957A (ko) 2022-03-03
CN114340828A (zh) 2022-04-12
CN114340828B (zh) 2023-07-11
JPWO2021125280A1 (ja) 2021-12-23
JP6969705B1 (ja) 2021-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5205115B2 (ja) 純Ａｒシールドガス溶接用ＭＩＧフラックス入りワイヤ及びＭＩＧアーク溶接方法
JP5652574B1 (ja) ガスシールドアーク溶接用ソリッドワイヤ、ガスシールドアーク溶接金属、溶接継手、溶接部材、溶接方法、および溶接継手の製造方法
WO2017154122A1 (ja) フラックス入りワイヤ、溶接継手の製造方法、及び溶接継手
JP2001314996A (ja) 耐熱鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
US6784402B2 (en) Steel wire for MAG welding and MAG welding method using the same
JP6901868B2 (ja) エレクトロスラグ溶接用ワイヤ、エレクトロスラグ溶接用フラックス及び溶接継手
JP5825210B2 (ja) パルスガスシールドアーク溶接方法
WO2021125280A1 (ja) ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ、ガスシールドアーク溶接方法、およびガスシールドアーク溶接継手の製造方法
JP7060159B2 (ja) Ｍｉｇ溶接方法
JP4930048B2 (ja) 重ね隅肉溶接継手の継手疲労強度を向上するプラズマアークハイブリッド溶接方法
KR102115725B1 (ko) 다전극 가스 실드 아크 편면 용접 방법
JP6891630B2 (ja) ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ、及び溶接継手の製造方法
KR100343750B1 (ko) 내피트 및 내블로우 홀 성능이 우수한 아연도금 강판용접용 플럭스 코어드 와이어
JP4830308B2 (ja) 厚鋼板の多層炭酸ガスシールドアーク溶接方法
WO2020012925A1 (ja) 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
KR102117815B1 (ko) 다전극 가스 실드 아크 편면 용접 방법
JP2002144081A (ja) Ｍａｇ溶接用鋼ワイヤおよびそれを用いたｍａｇ溶接方法
WO2021199815A1 (ja) 多電極ガスシールドアーク片面溶接方法及び多電極ガスシールドアーク片面溶接装置
JPH07102465B2 (ja) ステンレスクラッド鋼板の片面溶接方法
JPWO2018155508A1 (ja) Ｍｉｇろう付け方法、重ね継手部材の製造方法、および重ね継手部材
JP2019048321A (ja) 多電極ガスシールドアーク溶接方法
JP2020015092A (ja) 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
JP2005219062A (ja) Ｙａｇレーザアークハイブリッド溶接方法
JPH1080789A (ja) 炭酸ガスシールドアーク溶接用ワイヤおよびその製造方法
JP5051966B2 (ja) 横向き炭酸ガスシールドアーク溶接方法

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021516500

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20903810

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20227006258

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20903810

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1