WO2023054722A1 - フラックス入りワイヤ及び溶接継手の製造方法 - Google Patents

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WO2023054722A1
WO2023054722A1 PCT/JP2022/036867 JP2022036867W WO2023054722A1 WO 2023054722 A1 WO2023054722 A1 WO 2023054722A1 JP 2022036867 W JP2022036867 W JP 2022036867W WO 2023054722 A1 WO2023054722 A1 WO 2023054722A1
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wire
cored wire
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孟 松尾
孝浩 加茂
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日本製鉄株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to methods of manufacturing flux-cored wires and welded joints.
  • Ni-based low temperature steel containing 6 to 9% Ni is used for steel materials used in liquid hydrogen tanks and LNG tanks because of the requirement to ensure toughness at extremely low temperatures of -196°C.
  • an austenitic flux-cored wire is used for welding these Ni-based low-temperature steels to obtain a weld metal with excellent low-temperature toughness. This flux-cored wire is primarily designed with a Ni content of 70%.
  • Patent Document 1 states, "Ni content is 35 to 70%, and TiO 2 , SiO 2 and ZrO 2 are added to the total mass of the wire in the flux. Contains a total amount of 4.0% by mass or more, further contains 0.6 to 1.2% by mass of Mn oxide in terms of MnO 2 , and contains TiO 2 , SiO 2 , ZrO 2 and MnO 2 (converted amount) [TiO 2 ], [SiO 2 ], [ZrO 2 ] and [MnO 2 ] respectively, [TiO 2 ]/[ZrO 2 ] is 2.3 to 3.3, [ SiO 2 ]/[ZrO 2 ] is 0.9 to 1.5, and ([TiO 2 ]+[SiO 2 ]+[ZrO 2 ])/[MnO 2 ] is 5 to 13.
  • Patent Document 2 states, "In terms of weight %, C: 0.15 to 0.8%, Si: 0.2 to 1.2%, Mn: 15 to 34%, Cr: 6% or less, Mo: 1.5-4%, S: 0.02% or less, P: 0.02% or less, B: 0.01% or less, Ti: 0.09-0.5%, N: 0.001-0. 3%, TiO 2 : 4-15%, sum of one or more selected from SiO 2 , ZrO 2 and Al 2 O 3 : 0.01-9%, selected from K, Na and Li total of one or more: 0.5 to 1.7%, one or more of F and Ca: 0.2 to 1.5%, balance Fe and other inevitable impurities Flux cored arc welding wire ” is disclosed.
  • Patent Document 1 JP-A-2008-246507
  • Patent Document 2 JP-A-2017-502842
  • an object of the present invention is to provide a flux-cored wire from which a weld metal with excellent low-temperature toughness can be obtained at low cost, and a method for manufacturing a welded joint using the flux-cored wire.
  • a flux-cored wire for welding comprising a steel skin and flux filled inside the steel skin
  • the metal component in the chemical composition of the flux-cored wire is, in mass% with respect to the total mass of the flux-cored wire, C: 0.020 to 0.800%, Si: 0.20 to 0.80%, Mn: 15.0-30.0%, P: 0 to 0.050%, S: 0 to 0.050%, Cu: 0 to 10.0%, Ni: 1.0 to 10.0%, Cr: 0 to 2.0%, Mo: 0-10.0%, Nb: 0 to 5.0%, V: 0 to 5.0%, W: 0 to 10.0%, Mg: 0-1.00%, Al: 0 to 3.0%, Ca: 0-0.100%, Ti: 0 to 3.000%, B: 0 to 0.1000%, REM: 0-0.100%, Bi: 0 to 0.050%, N: 0.050 to 1.000%, O: 0 to 0.020%, and the balance:
  • ⁇ 2> The flux-cored wire according to ⁇ 1>, wherein the total content of Mg, Al, and Ca in the metal component is 0.01% or more by mass with respect to the total mass of the flux-cored wire.
  • ⁇ 3> The flux-cored wire according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, wherein the Si content in the metal component is Si: 0.25 to 0.80%.
  • ⁇ 4> The flux-cored wire according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the mass ratio (Mn/Ni) of the Mn content and the Ni content in the metal component is 1.20 or more.
  • ⁇ 5> The flux-cored wire according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the X value calculated by the following formula A is 0.10 to 160.00.
  • X (8* CaF2 +5* MgF2 +5 * NaF+ 5 * K2SiF6 +5 * K2ZrF6 + Na3AlF6 )/( SiO2 + Al2O3 + ZrO2 +0.5* MgO +CaO+0.5* Na2 O+0.5 ⁇ K 2 O+MnO 2 +FeO)
  • CaF 2 , MgF 2 , NaF, K 2 SiF 6 , K 2 ZrF 6 , and Na 3 AlF 6 are the contents of the compounds represented by the respective chemical formulas in mass% with respect to the total mass of the flux-cored wire.
  • SiO2 indicates the total of SiO2 equivalent values of Si oxides
  • Al2O3 indicates the total of Al oxide equivalents of Al2O3 values
  • ZrO2 indicates the total of ZrO2 equivalent values of Zr oxides.
  • MgO indicates the total of MgO conversion values of Mg oxides
  • CaO indicates the total of CaO conversion values of Ca oxides
  • Na O indicates the total of Na oxide conversion values of Na O
  • K 2 O indicates the sum of K oxides converted to K 2 O
  • MnO 2 indicates the sum of Mn oxides converted to MnO 2
  • FeO indicates the sum of Fe oxides converted to FeO.
  • the MnO2 equivalent value and the FeO equivalent value are expressed in mass % with respect to the total mass of the flux-cored wire.
  • ⁇ 6> Contains one or more Mg-containing compounds selected from Mg oxide and MgF2 , and the total (however, Mg oxide is converted to MgO) is 0.01 to 2.00% ⁇ 1> ⁇
  • ⁇ 7> The flux-cored wire according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein the steel sheath does not have a welded joint.
  • ⁇ 8> The flux-cored wire according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein the steel sheath has a welded portion at a joint.
  • ⁇ 9> The flux-cored wire according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>, the surface of which is coated with one or both of polytetrafluoroethylene oil and perfluoropolyether oil.
  • a method for producing a welded joint comprising a step of welding a steel material using the flux-cored wire according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 9>.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the state of the toe shape of a bead when fillet welding is performed on two steel plates in an example.
  • the numerical range represented by using “to” is, if the numerical value described before and after “to” is not attached with “more than” and “less than”, these numerical values as lower and upper limits.
  • a numerical range when "more than” or “less than” is attached to the numerical value described before and after “-” means a range that does not include these numerical values as the lower or upper limit.
  • the upper limit of one step of the numerical range may be replaced with the upper limit of the other step of the numerical range. You may substitute the indicated values.
  • the lower limit of a given stepwise numerical range may be replaced with the lower limit of another stepwise stated numerical range, or may be replaced with the values shown in the examples.
  • “%” means “mass %” about content. "0-” as the content (%) means that the component is optional and may not be contained.
  • the flux-cored wire according to the present disclosure (hereinafter sometimes simply referred to as "wire") includes a steel outer sheath (hereinafter sometimes simply referred to as "outer sheath”) and a and a flux.
  • the metal component in the chemical composition of the flux-cored wire has a predetermined composition
  • the oxides and fluorides in the chemical composition of the flux-cored wire include Ti oxide, Si oxide, and fluoride , a Na-containing compound, and a K-containing compound in predetermined amounts, and do not contain Zr oxides and Al oxides or contain predetermined amounts thereof.
  • the flux-cored wire according to the present disclosure is a wire from which a weld metal having excellent low-temperature toughness can be obtained at low cost due to the above configuration. And the flux-cored wire according to the present disclosure was discovered based on the following findings.
  • the inventors have studied a technique for obtaining a wire in which the low-temperature toughness of the weld metal is improved even when the Ni content is reduced and the Mn content is increased. As a result, the following findings were obtained. Expensive Ni is known as an austenite stabilizing element, but inexpensive Mn also has the same effect. A welded metal is obtained. However, if the amount of Mn is simply increased by replacing Ni with Mn, the excess Mn increases the amount of oxygen in the weld metal and conversely reduces the low temperature toughness. This is because Mn readily combines with oxygen to form oxides in the weld metal.
  • the oxygen content in the weld metal can be reduced, and low temperature toughness can be improved. can be ensured.
  • the flux-cored wire according to the present disclosure is a wire from which a weld metal with excellent low-temperature toughness can be obtained at low cost.
  • metal components in chemical composition of flux-cored wire are described below.
  • “%” means “% by mass with respect to the total mass of the flux-cored wire” unless otherwise specified.
  • the metal component of the flux-cored wire may be contained in the steel sheath or may be contained in the flux.
  • the flux-cored wire according to the present disclosure has a plating layer on the outer surface of the steel sheath, it may be included in the plating layer.
  • the “metal component in the chemical composition” of the flux-cored wire means a component other than oxides, fluorides, nitrides, and metal carbonates among the components contained in the flux-cored wire.
  • Oxides, fluorides, nitrides, and metal carbonates present in the steel skin are not contained or their contents are extremely small, so they are not removed during the measurement. That is, the above-mentioned "components other than oxides, fluorides, nitrides and metal carbonates” means excluding oxides, fluorides, nitrides and metal carbonates contained in the flux.
  • the metal component in the chemical composition of the flux-cored wire according to the present disclosure is C: 0.020 to 0.800%, Si: 0.20 to 0.80%, Mn: 15.0-30.0%, P: 0 to 0.050%, S: 0 to 0.050%, Cu: 0 to 10.0%, Ni: 1.0 to 10.0%, Cr: 0 to 2.0%, Mo: 0-10.0%, Nb: 0 to 5.0%, V: 0 to 5.0%, W: 0 to 10.0%, Mg: 0-1.00%, Al: 0 to 3.0%, Ca: 0-0.100%, Ti: 0 to 3.000%, B: 0 to 0.1000%, REM: 0-0.100%, Bi: 0 to 0.050%, N: 0.050 to 1.000%, O: 0-0.020%, and balance: Fe and impurities.
  • the above components are contents of components other than oxides, fluorides, nitrides, and metal carbonates.
  • C (C: 0.020-0.800%) C is an element that improves the strength of the weld metal and is an element that secures the strength of the weld metal.
  • the C content of the wire should be 0.020 to 0.800%.
  • the lower limit of the C content of the wire is preferably 0.050%, 0.100% or 0.200%.
  • the upper limit of the C content of the wire is preferably 0.750%, 0.700%, 0%, 0.650%, 0.600%, 0.550%, 0.500%, 0.450%, 0.400% or 0.350%.
  • Si 0.20 to 0.80%
  • Si improves the cleanliness of the weld metal and suppresses the occurrence of welding defects such as blowholes.
  • the Si content of the wire should be 0.20 to 0.80%.
  • the lower limit of the Si content of the wire is preferably 0.25%, 0.30% or 0.35%.
  • the upper limit of the Si content of the wire is preferably 0.75%, 0.70% or 0.65%.
  • Mn is an austenite stabilizing element. If the Mn content of the wire is too low, the austenitization of the weld metal is difficult to proceed, and the low temperature toughness deteriorates. Also, Mn is an element that functions as a deoxidizing agent and improves the cleanliness of the weld metal. Moreover, Mn is an element that detoxifies S in the weld metal and improves the low-temperature toughness of the weld metal by forming MnS. In addition, Mn also has the effect of preventing hot cracks.
  • the Mn content in the wire should be 15.0 to 30.0%.
  • the lower limit of Mn content in the wire is preferably 17.0%, 18.0%, 19.0% or 20.0%.
  • the upper limit of the Mn content of the wire is preferably 28.0%, 25.0%, 22.0% or 20.0%.
  • P is an impurity element and lowers the toughness of the weld metal, so it is preferable to reduce the P content of the wire as much as possible. Therefore, the lower limit of the P content of the wire is 0%. However, from the viewpoint of reducing the P removal cost, the P content of the wire is preferably 0.003% or more. On the other hand, if the P content of the wire is 0.050% or less, the adverse effect of P on the toughness is within an allowable range. In order to effectively suppress the decrease in toughness of the weld metal, the P content of the wire should be 0.040% or less, 0.030% or less, 0.020% or less, 0.015% or less, or 0.010% or less. % or less is preferable.
  • the S content of the wire is preferably 0.003% or more.
  • the S content of the wire is 0.050% or less, the adverse effect of S on the toughness is within an allowable range.
  • the S content of the wire should be 0.040% or less, 0.030% or less, 0.020% or less, 0.015% or less, or 0.010% or less. % or less is preferable.
  • Cu is a precipitation strengthening element, and may be contained in the wire in order to improve the strength of the weld metal. Further, Cu is an austenite stabilizing element and may be contained in the wire in order to improve the low temperature toughness of the weld metal.
  • the Cu content of the wire is set to 0 to 10.0%.
  • the lower limit of the Cu content of the wire is preferably 0.1%, 0.3%, 0.5%, 0.7% or 1.0%.
  • the upper limit of the Cu content of the wire is preferably 9.5%, 9.0% or 8.0%.
  • Ni is an austenite stabilizing element. If the Ni content in the wire is too low, the austenitization of the weld metal is difficult to proceed, and the low temperature toughness deteriorates. Also, in order to ensure the low-temperature toughness of the weld metal, it becomes necessary to excessively increase the Ni content of the steel outer skin. On the other hand, increasing the Ni content of the wire increases the cost of the wire. Therefore, the Ni content of the wire should be 1.0 to 10.0%.
  • the lower limit of Ni content in the wire is preferably 1.5%, 2.0% or 2.5%.
  • the upper limit of the Ni content of the wire is preferably 9.5%, 9.0% or 8.5%.
  • Cr is an austenite stabilizing element and may be contained in the wire to improve the low temperature toughness of the weld metal.
  • the Cr content of the wire is set to 0 to 2.0%.
  • the lower limit of Cr content in the wire is preferably 0.1%, 0.2% or 0.3%.
  • the upper limit of the Cr content of the wire is preferably 1.9%, 1.8% or 1.7%.
  • Mo is a solid-solution-strengthening element and a precipitation-strengthening element, and may be contained in the wire in order to improve the strength of the weld metal.
  • Mo content of the wire is set to 0 to 10.0%.
  • the lower limit of the Mo content of the wire is preferably 2.0%, 2.5%, 3.0% or 3.5%.
  • the upper limit of the Mo content of the wire is preferably 9.8%, 9.5%, 9.0% or 8.0%.
  • Nb 0 to 5.0% Since Nb is an element that forms carbides in the weld metal and increases the strength of the weld metal, it may be contained in the wire. On the other hand, if the Nb content of the wire is excessive, there is a concern that hot cracking of the weld metal may occur. Therefore, the Nb content of the wire is set to 0 to 5.0%.
  • the lower limit of the Nb content of the wire is preferably 0.5%, 1.0% or 1.5%.
  • the upper limit of the Nb content of the wire is preferably 4.5%, 4.0% or 3.5%.
  • V (V: 0-5.0%) Since V is an element that forms carbonitrides in the weld metal and increases the strength of the weld metal, it may be contained in the wire. On the other hand, excessive V content in the wire can lead to hot cracking of the weld metal. Therefore, the V content of the wire is set to 0 to 5.0%.
  • the lower limit of the V content of the wire is preferably 0.5%, 1.0% or 1.5%.
  • the upper limit of the V content of the wire is preferably 4.5%, 4.0% or 3.5%.
  • W is a solid-solution strengthening element and may be contained in the wire in order to improve the strength of the weld metal.
  • the W content of the wire is set to 0 to 10.0%.
  • the lower limit of W content in the wire is preferably 0.5%, 1.0% or 2.0%.
  • the upper limit of the W content of the wire is preferably 9.0%, 8.0%, 7.0% or 6.0%.
  • Mg is a deoxidizing element, reduces oxygen in the weld metal, and is effective in improving the toughness of the weld metal, so it may be contained in the wire.
  • an excessive Mg content in the wire destabilizes the arc, increases spatter and blowholes, and deteriorates welding workability. Therefore, the Mg content of the wire should be 0 to 1.00%.
  • the lower limit of Mg content in the wire is preferably 0.02%, 0.05%, 0.10% or 0.20%.
  • the upper limit of the Mg content of the wire is preferably 0.90%, 0.80% or 0.70%.
  • Al is a deoxidizing element and is effective in suppressing the occurrence of welding defects such as blowholes and improving the cleanliness of the weld metal, so it may be contained in the wire.
  • Al content of the wire is set to 0 to 3.0%.
  • the lower limit of the Al content of the wire is preferably 0.05%, 0.1%, 0.5% or 1.0%.
  • the upper limit of the Al content of the wire is preferably 2.5%, 2.0% or 1.5%.
  • Ca changes the structure of sulfides in the weld metal and works to refine the size of sulfides and oxides in the weld metal, so it is effective in improving the ductility and toughness of the weld metal. Therefore, Ca may be contained in the wire.
  • the Ca content in the wire is set to 0 to 0.100%.
  • the lower limit of Ca content in the wire is preferably 0.010%, 0.020% or 0.030%.
  • the upper limit of the Ca content of the wire is preferably 0.095%, 0.090% or 0.085%.
  • Total content of Mg, Al, and Ca 0.01% or more Since Mg, Al, and Ca are effective for arc stability, they are preferably included in the wire. Therefore, the total content of Mg, Al and Ca in the wire is preferably 0.01% or more.
  • the lower limit of the total content of Mg, Al and Ca in the wire is preferably 0.03%, 0.10% or 0.30%.
  • the total content of Mg, Al, and Ca in the wire refers to metallic Mg, metallic Al, and metallic Ca contained in the steel sheath and flux. From the viewpoint of arc stability, the total content of metal Mg, metal Al, and metal Ca contained in the flux is preferably 0.01% or more.
  • the lower limit of the total content of Mg, Al and Ca in the flux is preferably 0.10%, 0.30% or 0.50%.
  • Ti is a deoxidizing element and is effective in suppressing the occurrence of welding defects such as blowholes and improving cleanliness, so it may be contained in the wire.
  • the Ti content of the wire should be 0 to 3.000%.
  • the lower limit of the Ti content of the wire is preferably 0.020%, 0.050% or 0.100%.
  • the upper limit of the Ti content of the wire is preferably 2.500%, 2.000% or 1.500%.
  • B (B: 0 to 0.1000%) Since B has the effect of improving the hardenability of the weld metal and further increasing the tensile strength of the weld metal, it may be contained in the wire. On the other hand, if the B content in the wire is excessive, the B content in the weld metal will also be excessive, forming coarse BN or B compounds such as Fe 23 (C, B) 6 and deteriorating the low temperature toughness of the weld metal. may cause Therefore, the B content of the wire should be 0 to 0.1000%.
  • the lower limit of the B content of the wire is preferably 0.0010%, 0.0020% or 0.0030%.
  • the upper limit of the B content of the wire is preferably 0.0900%, 0.0700% or 0.0500%.
  • REM 0-0.100% Since REM is an element that stabilizes the arc, it may be contained in the wire. On the other hand, if the REM content of the wire is excessive, spattering may become severe, resulting in poor welding workability. Therefore, the REM content of the wire should be 0-0.100%.
  • the lower limit of the REM content of the wire is preferably 0.001%, 0.002%, or 0.005%.
  • the upper limit of the REM content of the wire is preferably 0.090%, 0.080% or 0.070%.
  • REM refers to a total of 17 elements consisting of Sc, Y and lanthanoids, and the above “REM content” means the total content of these 17 elements.
  • REMs are industrially contained in the form of misch metals.
  • Bi is an element that improves the releasability of slag, so it may be contained in the wire.
  • the Bi content of the wire should be 0 to 0.050%.
  • the lower limit of the Bi content of the wire is preferably 0.005%, 0.010% or 0.020%.
  • the upper limit of the Bi content of the wire is preferably 0.048%, 0.045%, 0.040% or 0.035%.
  • N is an austenite stabilizing element and also an interstitial solid solution strengthening element.
  • N is an element that has less adverse effect than C on the toughness of the weld metal due to the strength increase of the weld metal.
  • the N content of the wire is small, the austenitization of the weld metal is difficult to proceed, and the low temperature toughness of the weld metal deteriorates. Also, the strength of the weld metal is insufficient.
  • the N content in the wire is excessive, the occurrence of blowing increases and causes welding defects. Therefore, the N content of the wire should be 0.050 to 1.000%.
  • the lower limit of the N content of the wire is preferably 0.070%, 0.100% or 0.150%.
  • the upper limit of the N content of the wire is preferably 0.950%, 0.900% or 0.850%.
  • O may be contained in the metal component of the wire as an impurity.
  • the upper limit of the O content of the wire is made 0.020% or less.
  • the upper limit of the O content of the wire is preferably 0.015%, 0.010% or 0.005%.
  • the lower limit of the O content of the wire is preferably 0.0005%, 0.001%, or 0.002% from the viewpoint of suppressing an increase in manufacturing cost due to a reduction in the O content.
  • the O content referred to here refers to the amount of oxygen contained in the metal component of the wire, for example, the amount of oxygen contained as an oxide film of alloy powder. Therefore, oxygen contained as an oxide in the wire is excluded.
  • Fe and impurities Other balance components in the metallic composition of the wire are Fe and impurities.
  • the remaining Fe is, for example, Fe contained in the steel outer sheath, Fe in the alloy powder (for example, iron powder) contained in the flux, and the like.
  • impurities refers to components derived from the raw material or mixed due to various factors in the manufacturing process when the wire is manufactured industrially, and are allowed within a range that does not adversely affect the wire. means.
  • the mass ratio of the Mn content to the Ni content (Mn/Ni) in the wire is preferably 1.20 or more.
  • the lower limit of the mass ratio (Mn/Ni) between the Mn content and the Ni content in the wire is more preferably 1.50 or 1.80.
  • the upper limit of the mass ratio (Mn/Ni) between the Mn content and the Ni content in the wire is preferably 28.0 or 25.0.
  • oxides, fluorides, etc. in chemical composition of flux-cored wire Next, oxides, fluorides, etc. in the chemical composition of the flux-cored wire according to the present disclosure will be described.
  • “%” means “% by mass with respect to the total mass of the flux-cored wire” unless otherwise specified.
  • oxides, fluorides, nitrides, and metal carbonates present in the steel skin are not contained or contained in extremely small amounts. Therefore, in this specification, the contents of oxides, fluorides, nitrides, and metal carbonates refer to the contents of oxides, fluorides, nitrides, and metal carbonates contained in the flux. do.
  • Ti oxide increases the amount of oxygen in the weld metal and deteriorates the low temperature toughness.
  • Ti oxide is a slag component and has the effect of uniformly covering the entire bead with slag. Also, Ti oxide has the effect of stabilizing the continuation of the arc and reducing the amount of spatter generation. Therefore, the inclusion of Ti oxide improves welding workability (in particular, vertical weldability).
  • the total TiO 2 equivalent value of Ti oxides is less than 3.00%, the amount of slag generated is insufficient and the bead cannot be uniformly wrapped, so the slag sticks to the bead surface and the bead appearance becomes poor. . Further, when the total TiO 2 equivalent value of Ti oxides is less than 3.00%, the effect of stabilizing the arc is lost and the amount of spatter generation increases. Moreover, welding workability (in particular, vertical weldability) cannot be ensured. On the other hand, if the total TiO 2 equivalent value of Ti oxides exceeds 8.00%, the oxygen content of the weld metal increases and low temperature toughness cannot be ensured.
  • the total TiO 2 conversion value of Ti oxides is set to 3.00 to 8.00%.
  • the lower limit of the total TiO 2 equivalent value of Ti oxides is preferably 3.50%, 4.00%, or 4.50%.
  • the upper limit of the total TiO 2 equivalent value of Ti oxides is preferably 7.50%, 7.00%, or 6.50%.
  • Ti oxides can exist mainly as rutile, titanium oxide, titanium slag, illuminite, sodium titanate, potassium titanate, etc. in the flux. Therefore, the content of Ti oxides can be set within the above range mainly by controlling the content of Ti oxides in the flux.
  • the total TiO 2 conversion value of Ti oxides means all Ti oxides contained in the wire (for example, TiO, TiO 2 , Ti 2 O 3 , Ti 3 O 5 , rutile , titanium oxide, titanium slag, illuminite, sodium titanate, potassium titanate, etc.) is converted to TiO2 , and the mass % of TiO2 with respect to the total mass of the wire. Then, the total TiO 2 equivalent value of Ti oxides is obtained by analyzing the mass of Ti present as oxides in the wire using an X-ray fluorescence spectrometer and an X-ray diffraction (XRD) apparatus.
  • XRD X-ray diffraction
  • Ti present as an oxide in the wire After analyzing the components contained in the flux by fluorescent X-ray analysis, by analyzing the molecular structure of the components contained by X-ray diffraction (XRD), Ti present as an oxide in the wire The amount and the amount of Ti contained as a metal component can be determined separately.
  • the flux is first collected from the wire and analyzed by the method described above. For example, if TiO 2 , Ti 2 O 3 , Ti 3 O 5 are detected by analysis, the mass % of each Ti oxide is [TiO 2 ], [Ti 2 O 3 ], [Ti 3 O 5 ], and the sum of TiO 2 equivalent values of Ti oxides is represented by [converted TiO 2 ], it is calculated by the following formula C1.
  • the coefficients (0.60, 0.67, 0.64) in Equation C1 are coefficients for calculating the amount of Ti contained in each oxide, and the multiplier at the end (1.67) is the It is a multiplier for calculating the TiO2 conversion value from the total amount of Ti present as a substance.
  • Equation C2 [Atomic weight of M element] x x/([Atomic weight of M element] x x + [Atomic weight of oxygen] x y)
  • Equation C1 [Atomic weight of M element] x x/([Atomic weight of M element] x x + [Atomic weight of oxygen] x y)
  • Equation C1 0.60, 0.67, and 0.64 in Equation C1 correspond to the coefficients obtained by Equation C2 above.
  • a multiplier for converting to M a O b (eg, TiO 2 ) is calculated by the following formula C3.
  • the sum of is also obtained by the same calculation as the sum of the TiO2 equivalent values of Ti oxides.
  • the method of separating the steel skin and the flux is as follows. Open the steel sheath of the flux-cored wire using pliers or the like and collect the flux inside. In the case of the steel outer skin, the flux adhering to the inner surface of the outer skin, which is the portion in contact with the flux, is removed by using a wire brush, ultrasonic cleaning, or the like. This separates the steel skin and the flux.
  • Total SiO2 conversion value of Si oxide 0.10 to 1.00% by mass
  • Si oxide increases the amount of oxygen in the weld metal and deteriorates the low temperature toughness.
  • Si oxide is a slag component and has the effect of increasing the viscosity of molten slag and improving the slag releasability. If the total SiO 2 conversion value of Si oxides is less than 0.10%, the slag encapsulation state is poor, the slag releasability is poor, and the bead shape and bead appearance are also poor. Moreover, welding workability (in particular, vertical weldability) cannot be ensured.
  • the total SiO2 conversion value of Si oxides exceeds 1.00%, the oxygen content in the weld metal increases, and low temperature toughness cannot be ensured. Further, when the total SiO 2 conversion value of Si oxide exceeds 1.00%, the amount of spatter generation increases. Furthermore, if the total SiO2 conversion value of Si oxides exceeds 1.00%, pits and gas grooves are likely to occur. In addition, slag entrainment occurs.
  • the total SiO 2 conversion value of Si oxide is set to 0.10 to 1.00%.
  • the lower limit of the total SiO2 equivalent value of Si oxides is preferably 0.15%, 0.20%, or 0.25%.
  • the upper limit of the total SiO2 equivalent value of Si oxides is preferably 0.95%, 0.90% or 0.85%.
  • Si oxides can exist mainly as silica sand, zircon sand, feldspar, sodium silicate, potassium silicate, etc. in the flux. Therefore, the range of the content of Si oxide can be set mainly by controlling the content of Si oxide in the flux.
  • Total ZrO2 conversion value of Zr oxide 0 to 0.80% by mass
  • Zr oxide increases the amount of oxygen in the weld metal and deteriorates the low temperature toughness. Therefore, from the viewpoint of low-temperature toughness, it is preferable not to include Zr oxide, and the lower limit of the total ZrO 2 equivalent value of Zr oxide is set to 0%.
  • Zr oxide is a slag component and has the effect of increasing the slag encapsulation property in horizontal fillet welding and smoothing the bead shape, it may be contained from this point of view.
  • the total ZrO2 equivalent value of Zr oxide exceeds 0.80%, the bead shape tends to be convex. In addition, slag entrainment occurs.
  • the total ZrO 2 conversion value of Zr oxide is set to 0 to 0.80%.
  • the upper limit of the sum of the ZrO2 equivalent values of Zr oxides is preferably 0.60%, 0.40%, 0.20%, or 0.10%.
  • Zr oxide can exist mainly as zircon sand, zirconium oxide, etc. in the flux, and may also be contained in a trace amount in Ti oxide. Therefore, the range of the content of Zr oxide can be set mainly by controlling the content of Zr oxide in the flux.
  • Total Al 2 O 3 conversion value of Al oxide 0 to 0.80% by mass
  • Al oxides serve as an oxygen source
  • the addition of Al oxides increases the amount of oxygen in the weld metal, leading to deterioration of toughness. Therefore, from the viewpoint of low-temperature toughness, it is preferable not to include Al oxides, and the lower limit of the total of Al 2 O 3 equivalent values of Al oxides is set to 0%.
  • Al oxide has the effect of preventing undercut on the upper leg side of the fillet bead by improving the slag encapsulation property. good.
  • the total Al 2 O 3 conversion value of Al oxide exceeds 0.80%, the fillet bead has a bead shape in which the bead toe on the lower leg side swells. In addition, slag entrainment occurs. Therefore, the total Al 2 O 3 conversion value of Al oxide is set to 0 to 0.80%.
  • the upper limit of the total Al 2 O 3 conversion value of Al oxides is preferably 0.70%, 0.60%, 0.40%, 0.20%, or 0.10%.
  • Al oxides are often present mainly as components such as alumina and feldspar in the flux. Therefore, the range of the content of Al oxide can be set mainly by controlling the content of Al oxide in the flux.
  • K 2 SiF 6 , K 2 ZrF 6 , NaF, Na 3 AlF 6 , CaF 2 , and MgF 2 (herein, these fluorides are referred to as “specific fluorides”) reduce the oxygen content of the weld metal. It has the effect of reducing If the total content of the specific fluorides is less than 0.10%, the oxygen content of the weld metal becomes high, and low-temperature toughness cannot be ensured in the wire according to the present disclosure, which has a high Mn content. On the other hand, if the total content of specific fluorides exceeds 2.00%, a large amount of welding fumes are generated and welding defects are generated.
  • one or more of the specified fluorides are contained, and the total content is 0.10 to 2.00%.
  • the lower limit of the total amount of specific fluorides is preferably 0.20%, 0.30%, or 0.40%.
  • the upper limit of the total specific fluorides is preferably 1.90%, 1.80%, or 1.70%.
  • Total of Na-containing compounds 0.01 to 2.00% by mass
  • Na oxide, NaF, and Na 3 AlF 6 (these Na-containing compounds are sometimes referred to as “specific Na-containing compounds” below) act as deoxidizing agents during welding, and deoxidize the weld metal. Reduce the amount of oxygen. This improves the low temperature toughness of the molten metal. If the total content of the specific Na-containing compounds is less than 0.01%, the effect of reducing the amount of oxygen in the weld metal is small, and low-temperature toughness cannot be ensured. On the other hand, if the total content of the specific Na-containing compounds exceeds 2.00%, the solidification temperature of the welding slag is lowered, and welding workability (especially vertical weldability) is deteriorated.
  • any one or more Na-containing compounds among the specific Na-containing compounds are contained, and the total amount is 0.01 to 2.00%.
  • the total lower limit of the specific Na-containing compounds is preferably 0.05%, 0.15%, 0.20%, or 0.30%.
  • the upper limit of the total specific Na-containing compound is preferably 1.90%, 1.80%, 1.70%, or 1.50%.
  • about content of Na oxide the total of the Na2O conversion value of Na oxide is meant.
  • K decomposed during welding acts as a deoxidizer, Reduce the amount of oxygen in the weld metal. This improves the low temperature toughness of the molten metal. If the total content of the specific K-containing compounds is less than 0.01%, the effect of reducing the amount of oxygen in the weld metal is small, and low-temperature toughness cannot be ensured. On the other hand, if the total content of the specific K-containing compounds exceeds 2.00%, the solidification temperature of the welding slag is lowered, and welding workability (especially vertical weldability) is deteriorated.
  • any one or more K-containing compounds among the specific K-containing compounds are contained, and the total amount is 0.01 to 2.00%.
  • the lower limit of the sum of specific K-containing compounds is preferably 0.05%, 0.20%, 0.30%, or 0.40%.
  • the upper limit of the total specific K-containing compounds is preferably 1.95%, 1.90%, 1.80% or 1.50%.
  • about content of K oxide the total of the K2O conversion value of K oxide is meant.
  • the flux-cored wire according to the present embodiment may contain one or more Mg-containing compounds selected from Mg oxide and MgF 2 in addition to the specific Na-containing compound and the specific K-containing compound.
  • Mg oxide and MgF 2 (hereinafter, these Mg-containing compounds may be referred to as “specific Mg-containing compounds”) act as deoxidizing agents during welding to reduce the amount of oxygen in the weld metal. do. This improves the low temperature toughness of the molten metal.
  • the wire contains a specific Mg-containing compound (preferably, the total content of the specific Mg-containing compounds is 0.01% or more), the effect of reducing the oxygen content of the weld metal is increased, and the low-temperature toughness is further improved.
  • the total content of the specific Mg-containing compounds is 2.00% or less, the solidification temperature of the welding slag is increased, and welding workability (especially vertical weldability) is improved.
  • the total content of any one or more Mg-containing compounds among the specific Mg-containing compounds is preferably 0 to 2.00%. 01 to 2.00% is preferable.
  • the lower limit of the sum of specific Mg-containing compounds is more preferably 0.05%, 0.20%, 0.30%, or 0.40%. More preferably, the upper limit of the total amount of specific Mg-containing compounds is 1.90%, 1.80%, or 1.70%.
  • the content of Mg oxide means the sum of MgO equivalent values of Mg oxide.
  • the specific Na-containing compound and the specific K-containing compound are added to the wire in the above ranges.
  • the specific Mg-containing compound is the content in mass % with respect to the total mass of the flux-cored wire.
  • X value calculated by formula A In the flux-cored wire according to the present disclosure, the X value calculated by Equation A below is preferably 0.10 to 160.00.
  • X (8* CaF2 +5* MgF2 +5 * NaF+ 5 * K2SiF6 +5 * K2ZrF6 + Na3AlF6 )/( SiO2 + Al2O3 + ZrO2 +0.5* MgO +CaO+0.5* Na2 O+0.5 ⁇ K 2 O+MnO 2 +FeO)
  • CaF 2 , MgF 2 , NaF, K 2 SiF 6 , K 2 ZrF 6 , and Na 3 AlF 6 are the contents of the compounds represented by the respective chemical formulas in mass% with respect to the total mass of the flux-cored wire.
  • SiO2 indicates the total of SiO2 equivalent values of Si oxides
  • Al2O3 indicates the total of Al oxide equivalents of Al2O3 values
  • ZrO2 indicates the total of ZrO2 equivalent values of Zr oxides.
  • MgO indicates the total of MgO conversion values of Mg oxides
  • CaO indicates the total of CaO conversion values of Ca oxides
  • Na O indicates the total of Na oxide conversion values of Na O
  • K 2 O indicates the sum of K oxides converted to K 2 O
  • MnO 2 indicates the sum of Mn oxides converted to MnO 2
  • FeO indicates the sum of Fe oxides converted to FeO.
  • the MnO2 equivalent value and the FeO equivalent value are expressed in mass % with respect to the total mass of the flux-cored wire.
  • the numerator decomposes during welding, functions as a deoxidizing agent, and reduces the amount of oxygen in the weld metal (Ca, Mg, Na, K, Si), and the amount of diffusible hydrogen in the weld metal. It is an indicator of the amount of compounds containing decreasing fluorine.
  • the denominator is an index of the amount of compounds containing oxygen (O) that increases the amount of oxygen in the weld metal.
  • the X value when the X value is 0.10 or more, the amount of the compound containing oxygen (O) that increases the oxygen content of the weld metal is small, the effect of reducing the oxygen content of the weld metal is large, and the low temperature toughness is further improved.
  • the X value when the X value is 160.00 or less, the amount of fluoride is not too large, slag entrainment is less likely to occur, and sound joints can be easily produced.
  • the X value calculated by the formula A is preferably 0.10 to 160.00.
  • the lower limit of the X value is more preferably 1.00, 5.00 or 10.00.
  • the upper limit of the X value is more preferably 130.00, 100.00, 70.00, 50.00, or 20.00.
  • oxides other than Ti oxide, Si oxide, Zr oxide, and Al oxide include Fe oxide, Mg oxide, Na oxide, K oxide, and Mn oxide. , and Ca oxides, the total content thereof is preferably 10.00% or less.
  • Oxides included in the group consisting of Fe oxides, Mg oxides, Na oxides, K oxides, Mn oxides, and Ca oxides may be simply abbreviated as “other oxides”. Further, the total value of the content of each oxide in the other oxides may be simply abbreviated as "total content of other oxides”.
  • the total content of the other oxides is the Fe oxide converted to FeO, the Mg oxide to MgO Calculated as the sum of the conversion value, the Na 2 O conversion value of Na oxide, the K 2 O conversion value of K oxide, the MnO 2 conversion value of Mn oxide, and the CaO conversion value of Ca oxide.
  • the lower limit of the total content of other oxides in the flux-cored wire is 0%.
  • other oxides have the effect of maintaining a good weld bead shape and the effect of improving vertical weldability.
  • Mg oxide, Fe oxide, etc. also have the effect of stabilizing the arc.
  • the total content of other oxides may exceed 0%.
  • the lower limit of the total content of other oxides may be 0.05%, 0.10%, 0.15%, or 0.20%.
  • the upper limit of the total content of other oxides is preferably 10.00%, 9.00%, 8.00%, 7.00%, 6.00%, 3.00%, and 2.00%. 00%, 1.00%, 0.50% or 0.30%.
  • the content of other oxides in the flux-cored wire according to the present disclosure does not need to be limited for each type of oxide.
  • the content of each oxide in the other oxides and the total content of the other oxides are measured by X-ray fluorescence analysis and X-ray diffraction (XRD) in the same manner as the content of Ti oxides described above.
  • Nitrides, metal carbonates Nitrides (especially nitrides in flux) have the function of reducing the amount of diffusible hydrogen in the weld metal and significantly improving the cold cracking resistance of the weld metal. Although the reason for this is not clear, one of the reasons is that N in the nitride combines with hydrogen (H) during welding to form ammonia (NH 3 ), and this NH 3 is released outside the weld metal. It is assumed that there is. As such, flux-cored wires according to the present disclosure may include nitrides.
  • the flux-cored wire according to the present disclosure includes nitrides such as AlN, BN, Ca3N2 , CeN, CrN, Cu3N , Fe4N , Fe3N , Fe2N , Mg3N , Mo2
  • nitrides such as AlN, BN, Ca3N2 , CeN, CrN, Cu3N , Fe4N , Fe3N , Fe2N , Mg3N , Mo2
  • nitrides such as AlN, BN, Ca3N2 , CeN, CrN, Cu3N , Fe4N , Fe3N , Fe2N , Mg3N , Mo2
  • nitrides such as AlN, BN, Ca3N2 , CeN, CrN, Cu3N , Fe4N , Fe3N , Fe2N , Mg3N , Mo2
  • flux-cored wires may include metal carbonates in the flux.
  • the flux-cored wire according to the present disclosure contains, as metal carbonates, for example, the group consisting of MgCO3 , Na2CO3 , LiCO3 , CaCO3 , K2CO3 , BaCO3 , FeCO3 , MnCO3 , and SrCO3. It may contain one or more selected from. However, the type and composition of the metal carbonate are not limited.
  • nitrides and metal carbonates are measured by fluorescent X-ray analysis and X-ray diffraction (XRD) in the same manner as the content of Ti oxides described above.
  • the flux-cored wire according to the present disclosure may further include lubricant applied to the wire surface.
  • the lubricant applied to the wire surface has the effect of improving the feedability of the wire during welding.
  • Various types of lubricants for example, vegetable oils such as palm oil
  • oils can be used as lubricants for welding wires. oils
  • perfluoropolyether oils PFPE oils
  • the flux-cored wire according to the present disclosure may further comprise plating formed on the wire surface. In this case, the lubricant is applied to the surface of the plating.
  • the amount of hydrogen contained in the flux-cored wire according to the present disclosure is not particularly limited, it is preferably 12 ppm or less with respect to the total mass of the flux-cored wire in order to reduce the amount of diffusible hydrogen in the weld metal.
  • the amount of hydrogen in the flux-cored wire can increase due to moisture intrusion into the flux-cored wire during storage of the flux-cored wire. Therefore, when the period from wire manufacture to wire use is long, it is desirable to prevent moisture intrusion by means described later.
  • flux-cored wires are classified into two types: wire with a slit-like gap (seamless shape) because the seam of the steel skin is welded (wire without a welded part at the seam of the steel skin), and steel Since the seam of the skin is not welded, it is classified into a wire having a slit-like gap (seam shape) (a wire having a welded portion at the seam of the steel skin).
  • H hydrogen
  • H 2 O moisture
  • the diameter of the flux-cored wire according to the present disclosure is not particularly limited, it is, for example, ⁇ 1.0 to ⁇ 2.0 mm.
  • the diameter of a general flux-cored wire is ⁇ 1.2 to ⁇ 1.6 mm.
  • the filling rate of the flux-cored wire according to the present disclosure is not particularly limited as long as the above conditions are satisfied.
  • the lower limit of the filling rate of flux-cored wires according to the present disclosure may be, for example, 8%, 10%, or 12%.
  • the upper limit of the filling rate of the flux-cored wire according to the present disclosure may be, for example, 28%, 25%, 22%, 20%, or 17%.
  • the mass of the steel sheath and the mass of the flux are measured separately.
  • a method for producing a flux-cored wire having a seamless shape includes a step of preparing a flux, a step of forming a steel strip using forming rolls while feeding it in the longitudinal direction to obtain a U-shaped open pipe, and a step of forming an open pipe. a step of supplying flux into the open pipe through the opening; a step of butt-welding opposite edge portions (both ends in the circumferential direction) of the opening of the open pipe to obtain a seamless pipe; Obtaining a flux-cored wire having a wire diameter; and annealing the flux-cored wire during or after the drawing process.
  • the flux is formulated so that each component of the flux-cored wire is within the predetermined ranges set forth above. It should be noted that the flux filling rate, which is determined by the width and thickness of the steel strip, which is the material of the steel sheath, and the flux filling amount, etc., also affects the amount of each component of the flux-cored wire. .
  • Butt welding is performed by electric resistance welding, laser welding, TIG welding, or the like.
  • the flux-cored wire is annealed during the wire drawing process or after the wire drawing process is completed in order to remove moisture in the flux-cored wire.
  • the annealing temperature is preferably 650° C. or higher and the annealing time is preferably 4 hours or longer. Note that the annealing temperature is preferably 900° C. or lower in order to prevent the flux from deteriorating.
  • a method for manufacturing a flux-cored wire having a slit-like gap is formed by forming an open tube and butting the ends of the open tube instead of butt-welding both ends of the open tube in the circumferential direction to obtain a seamless tube.
  • the method is the same as the method for producing a flux-cored wire having a seamless shape, except that it includes a step of obtaining a slit-shaped gapped tube.
  • the method of manufacturing a flux-cored wire having slit-like gaps may further comprise crimping the ends of the butted open tubes.
  • a pipe having slit-like gaps is drawn.
  • a method for manufacturing a welded joint includes the step of welding steel materials using the flux-cored wire according to the present disclosure described above.
  • the welding method is preferably gas-shielded arc welding.
  • the type of steel material (material to be welded) that is the base material of the welded joint is not particularly limited, but for example, the PCM (weld crack susceptibility composition) is 0.24% or more.
  • Steel materials with high cold cracking susceptibility, particularly high-strength steel sheets with a tensile strength of 590 MPa or more and 1700 MPa or less and a plate thickness of 20 mm or more can be suitably used.
  • the method for manufacturing a welded joint according to the present disclosure preferably includes a step of welding steel materials using the flux-cored wire according to the present disclosure in one or more of the first pass to the final pass. If the welding is only one pass, the flux-cored wire according to the present disclosure is used in that one pass.
  • the polarity of the flux-cored wire may be either positive or negative, but preferably positive, because the effect on the amount of diffusible hydrogen in the weld metal and the amount of spatter generated is negligible.
  • the type of shielding gas used is not particularly limited when gas-shielded arc welding is performed.
  • the shielding gas in the method for manufacturing a welded joint according to the present disclosure 100% by volume carbon dioxide gas, a mixed gas of Ar and 3 to 30% by volume CO2, etc., which are commonly used, can be preferably used.
  • the shielding gas during welding using the flux-cored wire according to the present disclosure may contain 5% by volume or less of O 2 gas. Since these gases are inexpensive, welding using these gases is advantageous for industrial use.
  • the welding posture in the manufacturing method of the welded joint according to the present disclosure is not particularly limited.
  • the welding posture may be any one of a downward posture, a lateral posture, a vertical posture, and an upward posture.
  • a welded joint obtained by the method for manufacturing a welded joint according to the present disclosure includes a steel material as a base material, and a weld portion composed of a weld metal and a weld heat affected zone.
  • the tensile strength of the obtained weld metal is preferably as high as 590 to 1200 MPa, for example.
  • the flux-cored wires of the disclosed examples and comparative examples were manufactured by the method described below. First, while feeding the steel strip in the longitudinal direction, it was formed using forming rolls to obtain a U-shaped open pipe. A flux was supplied into the open tube through the opening of the open tube, and the opposing edges of the opening of the open tube were butt-welded to obtain a seamless tube. This seamless tube was drawn to obtain a flux-cored wire with no slit-like gaps. However, some of the samples were pipes with slit-shaped gaps that were not seam-welded, and were drawn. In this way, a flux-cored wire having a final wire diameter of ⁇ 1.2 mm was experimentally produced.
  • the metal component content, oxide content, fluoride (specific fluoride) content, Na-containing compound content, and K-containing compound content of the wire shown in Tables 1-A to 1-F The unit of the content and the content of iron powder is % by mass with respect to the total mass of the flux-cored wire.
  • % by mass with respect to the total mass of the flux-cored wire is abbreviated as “% by mass”
  • metal component in the chemical composition of the wire is abbreviated as "chemical component”.
  • the remainder of the flux-cored wire shown in Tables 1-A through 1-F is iron and impurities.
  • the flux-cored wires described as “seamless” in the "wire structure” column have a seamless shape, and the flux-cored wires described as "with slit-like gaps” are It is a wire with a slit-like gap.
  • the wire is coated with palm oil as a lubricant, and the wire described as "PTFE oil” is the wire coated with PTFE oil.
  • Each element contained in the flux-cored wires shown in Tables 1-A through 1-F is in the form of a steel skin or metal powder.
  • Tables 1-A to 1-F numerical values outside the ranges defined in the present disclosure are underlined.
  • blanks in the tables relating to the contents of chemical components, compounds, etc. mean that the chemical components, compounds, etc. are not intentionally contained. These chemical components, compounds, etc. may be unavoidably mixed or generated.
  • evaluation was performed by vertical upward welding and gas-shielded arc welding. Specifically, it was evaluated by the method described below. A steel plate having a thickness of 50 mm and a tensile strength of 780 MPa class was used as the steel plate to be welded, and the type of welding gas used in the evaluation was Ar-20 vol% CO 2 gas. Also, in the evaluation, the welding current was all DC, and the polarity of the wire was all positive. Welding conditions for evaluation were the conditions described in Table 2.
  • the oxygen content of the weld metal obtained by gas-shielded arc welding using the flux-cored wires of the present disclosure example and the comparative example was evaluated.
  • the oxygen content of the weld metal is measured by cutting out a pin of the analytical sample for oxygen measurement of the weld metal in the longitudinal direction of the welded joint from the central part of the plate thickness and the central part of the width of the weld metal, and using the inert gas dissolution infrared absorption method. Measured by When the oxygen content was 380 ppm or less, A was used;
  • FIG. 1 shows the bead shape of the weld metal 8 when fillet welding is performed with the steel plate (upper plate) 6 in contact with the steel plate (lower plate) 7 in a T shape (that is, at right angles). It is the figure which showed the state.
  • the definition of the flank angle 5 is shown in FIG. In this specification, as shown in FIG. is defined as a flank angle 5b. A case where the sum of the flank angle 5a and the flank angle 5b was 200 degrees or more was judged as "A", and a case where this angle was less than 200 degrees was judged as "B".
  • the flux-cored wire of the present disclosure example has a small amount of oxygen in the weld metal, and the resulting weld metal has excellent low temperature toughness. Comparative Examples, on the other hand, did not meet any of the requirements specified in this disclosure and thus failed one or more of the evaluation criteria.

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Abstract

鋼製外皮と内部に充填されたフラックスとを備え、Ｃ：０．０２～０．８％、Ｓｉ：０．２～０．８％、Ｍｎ：１５～３０％、Ｎｉ：１～１０％、Ｎ：０．０５～１％、その他任意元素を所定量含み、残部：Ｆｅ及び不純物であり、Ｔｉ酸化物の合計、Ｓｉ酸化物の合計、Ｚｒ酸化物の合計、Ａｌ酸化物の合計、Ｋ２ＳｉＦ６、Ｋ２ＺｒＦ６、ＮａＦ、Ｎａ３ＡｌＦ６、ＣａＦ２、及びＭｇＦ２の弗化物の合計、Ｎａ酸化物、ＮａＦ、及びＮａ３ＡｌＦ６のＮａ含有化合物の合計、並びに、Ｋ酸化物、Ｋ２ＳｉＦ６、及びＫ２ＺｒＦ６のＫ含有化合物の合計が所定量であるフラックス入りワイヤ。

Description

フラックス入りワイヤ及び溶接継手の製造方法
　本開示は、フラックス入りワイヤ及び溶接継手の製造方法に関する。
　近年、地球温暖化の問題による二酸化炭素排出量規制強化により、石油及び石炭などに比べて二酸化炭素の排出がない水素燃料、並びに二酸化炭素の排出が少ない天然ガスの需要が高まっており、それに伴い液体水素タンクおよびＬＮＧタンク建造の需要も世界的に高まっている。液体水素タンクおよびＬＮＧタンクに使用される鋼材には、－１９６℃の極低温度での靭性確保の要求から、６～９％Ｎｉを含むＮｉ系低温用鋼が使用されている。
　そして、これらＮｉ系低温用鋼の溶接には、優れた低温靭性の溶接金属が得られるオーステナイト系のフラックス入りワイヤが用いられている。このフラックス入りワイヤは、主に、Ｎｉ含有量を７０％で設計されている。
　例えば、Ｎｉ含有量７０％のフラックス入りワイヤとして、特許文献１には、「Ｎｉ含有量が３５～７０％であり、フラックス中にワイヤ全質量に対して、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２及びＺｒＯ２を総量で４．０質量％以上含み、さらに、Ｍｎ酸化物をＭｎＯ２換算で０．６～１．２質量％含み、かつ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２及びＭｎＯ２（換算量）の含有量を質量％で、それぞれ、［ＴｉＯ２］、［ＳｉＯ２］、［ＺｒＯ２］及び［ＭｎＯ２］としたとき、［ＴｉＯ２］／［ＺｒＯ２］が２．３～３．３、［ＳｉＯ２］／［ＺｒＯ２］が０．９～１．５、及び、（［ＴｉＯ２］＋［ＳｉＯ２］＋［ＺｒＯ２］）／［ＭｎＯ２］が５～１３である、Ｎｉ基合金を外皮とするフラックス入りワイヤ」が開示されている。
　また、特許文献２には、「重量％で、Ｃ：０．１５～０．８％、Ｓｉ：０．２～１．２％、Ｍｎ：１５～３４％、Ｃｒ：６％以下、Ｍｏ：１．５～４％、Ｓ：０．０２％以下、Ｐ：０．０２％以下、Ｂ：０．０１％以下、Ｔｉ：０．０９～０．５％、Ｎ：０．００１～０．３％、ＴｉＯ２：４～１５％、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２及びＡｌ２Ｏ３のうちから選択された１種以上の合計：０．０１～９％、Ｋ、Ｎａ及びＬｉのうちから選択された１種以上の合計：０．５～１．７％、ＦとＣａのうち１種以上：０．２～１．５％、残部Ｆｅ及びその他の不可避不純物を含むフラックスコアードアーク溶接用ワイヤ」が開示されている。
　　［特許文献１］特開２００８－２４６５０７号公報
　　［特許文献２］特開２０１７－５０２８４２号公報
　しかし、溶融金属の低温靭性を確保するための、Ｎｉ含有量が７０％で設計されたワイヤは、非常に高価であり、安価なものが求められている。
　高価なＮｉは、オーステナイト安定化元素として知られているが、低廉なＭｎも同様の効果がある。そのため、Ｎｉ含有量を低減し、Ｍｎ含有量を高めれば、安価で、低温靭性に優れた溶接金属が得られる。ただし、Ｎｉを単純にＭｎに置き換えてＭｎ量を高めただけでは、過剰なＭｎによって逆に低温靱性が低下する。
　そこで、本発明の課題は、安価で、低温靭性に優れた溶接金属が得られるフラックス入りワイヤ、及び、当該フラックス入りワイヤを用いた溶接継手の製造方法を提供することである。
　課題を解決するための手段は、次の態様を含む。
＜１＞　鋼製外皮と前記鋼製外皮の内部に充填されたフラックスとを備える溶接用のフラックス入りワイヤであって、
　前記フラックス入りワイヤ全質量に対する質量％で、前記フラックス入りワイヤの化学組成における金属成分が、
　Ｃ　：０．０２０～０．８００％、
　Ｓｉ：０．２０～０．８０％、
　Ｍｎ：１５．０～３０．０％、
　Ｐ　：０～０．０５０％、
　Ｓ　：０～０．０５０％、
　Ｃｕ：０～１０．０％、
　Ｎｉ：１．０～１０．０％、
　Ｃｒ：０～２．０％、
　Ｍｏ：０～１０．０％、
　Ｎｂ：０～５．０％、
　Ｖ　：０～５．０％、
　Ｗ　：０～１０．０％、
　Ｍｇ：０～１．００％、
　Ａｌ：０～３．０％、
　Ｃａ：０～０．１００％、
　Ｔｉ：０～３．０００％、
　Ｂ　：０～０．１０００％、
　ＲＥＭ：０～０．１００％、
　Ｂｉ：０～０．０５０％、
　Ｎ　：０．０５０～１．０００％、
　Ｏ　：０～０．０２０％、並びに
　残部：Ｆｅ及び不純物であり、
　前記フラックス入りワイヤ全質量に対する質量％で、前記フラックス入りワイヤの化学組成における酸化物及び弗化物は、
　Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の合計が３．００～８．００％であり、
　Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値の合計が０．１０～１．００％であり、
　Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値の合計が０～０．８０％であり、
　Ａｌ酸化物のＡｌ２Ｏ３換算値の合計が０～０．８０％であり、
　Ｋ２ＳｉＦ６、Ｋ２ＺｒＦ６、ＮａＦ、Ｎａ３ＡｌＦ６、ＣａＦ２、及びＭｇＦ２のいずれか１種以上の特定弗化物を含有しその合計が０．１０～２．００％であり、
　Ｎａ酸化物、ＮａＦ、及びＮａ３ＡｌＦ６のいずれか１種以上のＮａ含有化合物を含有しその合計（ただしＮａ酸化物はＮａ２Ｏ換算値）が０．０１～２．００％であり、
　Ｋ酸化物、Ｋ２ＳｉＦ６、及びＫ２ＺｒＦ６のいずれか１種以上のＫ含有化合物を含有しその合計（ただしＫ酸化物はＫ２Ｏ換算値）が０．０１～２．００％であるフラックス入りワイヤ。
＜２＞
　前記金属成分における前記Ｍｇ、Ａｌ、及びＣａの合計含有量が、前記フラックス入りワイヤ全質量に対する質量％で、０．０１％以上である＜１＞に記載のフラックス入りワイヤ。
＜３＞
　前記金属成分における前記Ｓｉの含有量が、Ｓｉ：０．２５～０．８０％である＜１＞又は＜２＞に記載のフラックス入りワイヤ。
＜４＞
　前記金属成分における前記Ｍｎ含有量と前記Ｎｉ含有量との質量比（Ｍｎ／Ｎｉ）が、１．２０以上である＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
＜５＞　下記式Ａによって算出されるＸ値が０．１０～１６０．００である＜１＞～＜４＞のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
　Ｘ＝（８×ＣａＦ２＋５×ＭｇＦ２＋５×ＮａＦ＋５×Ｋ２ＳｉＦ６＋５×Ｋ２ＺｒＦ６＋Ｎａ３ＡｌＦ６）／（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋ＺｒＯ２＋０．５×ＭｇＯ＋ＣａＯ＋０．５×Ｎａ２Ｏ＋０．５×Ｋ２Ｏ＋ＭｎＯ２＋ＦｅＯ）　・・・・式Ａ
　式Ａ中、ＣａＦ２、ＭｇＦ２、ＮａＦ、Ｋ２ＳｉＦ６、Ｋ２ＺｒＦ６、及びＮａ３ＡｌＦ６は、各化学式で示される化合物の、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％での含有量である。また、ＳｉＯ２はＳｉ酸化物のＳｉＯ２換算値の合計を示し、Ａｌ２Ｏ３はＡｌ酸化物のＡｌ２Ｏ３換算値の合計を示し、ＺｒＯ２はＺｒ酸化物のＺｒＯ２換算値の合計を示し、ＭｇＯはＭｇ酸化物のＭｇＯ換算値の合計を示し、ＣａＯはＣａ酸化物のＣａＯ換算値の合計を示し、Ｎａ２ＯはＮａ酸化物のＮａ２Ｏ換算値の合計を示し、Ｋ２ＯはＫ酸化物のＫ２Ｏ換算値の合計を示し、ＭｎＯ２はＭｎ酸化物のＭｎＯ２換算値の合計を示し、ＦｅＯはＦｅ酸化物のＦｅＯ換算値の合計を示す。
　なお、式Ａにおける前記ＳｉＯ２換算値、前記Ａｌ２Ｏ３換算値、前記ＺｒＯ２換算値、前記ＭｇＯ換算値、前記ＣａＯ換算値、前記Ｎａ２Ｏ換算値、前記Ｋ２Ｏ換算値、前記ＭｎＯ２換算値、及び前記ＦｅＯ換算値はフラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で表す。
＜６＞　Ｍｇ酸化物、及びＭｇＦ２のいずれか１種以上のＭｇ含有化合物を含有しその合計（ただしＭｇ酸化物はＭｇＯ換算値）が０．０１～２．００％である＜１＞～＜５＞のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
＜７＞　前記鋼製外皮は継目に溶接部を有しない＜１＞～＜６＞のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
＜８＞　前記鋼製外皮は継目に溶接部を有する＜１＞～＜６＞のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
＜９＞　表面にポリテトラフルオロエチレン油及びパーフルオロポリエーテル油の一方又は両方が塗布されている＜１＞～＜８＞のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
＜１０＞　＜１＞～＜９＞のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤを用いて鋼材を溶接する工程を備える溶接継手の製造方法。
　本開示によれば、安価で、低温靭性に優れた溶接金属が得られるフラックス入りワイヤ、及び、当該フラックス入りワイヤを用いた溶接継手の製造方法が提供できる。
実施例において２枚の鋼板に対し隅肉溶接をしたときのビードの止端形状の状態を示した断面図である。
　本開示の一例である実施形態について説明する。
　なお、本明細書中において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値に「超」及び「未満」が付されていない場合は、これらの数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。また、「～」の前後に記載される数値に「超」又は「未満」が付されている場合の数値範囲は、これらの数値を下限値又は上限値として含まない範囲を意味する。
　本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階的な数値範囲の上限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。さらに、ある段階的な数値範囲の下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の下限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
　また、含有量について、「％」は「質量％」を意味する。
　含有量（％）として「０～」は、その成分は任意成分であり、含有しなくてもよいことを意味する。
＜フラックス入りワイヤ＞
　本開示に係るフラックス入りワイヤ（以下、単に「ワイヤ」と称する場合がある。）は、鋼製外皮（以下、単に「外皮」とも称する場合がある）と、鋼製外皮の内部に充填されたフラックスとを備える。
　本開示に係るフラックス入りワイヤは、フラックス入りワイヤの化学組成における金属成分が所定の組成であり、且つフラックス入りワイヤの化学組成における酸化物及び弗化物として、Ｔｉ酸化物、Ｓｉ酸化物、弗化物、Ｎａ含有化合物、Ｋ含有化合物を所定量で含み、Ｚｒ酸化物、Ａｌ酸化物を含まないか又は所定量で含む。
　本開示に係るフラックス入りワイヤは、上記構成により、安価で、低温靭性に優れた溶接金属が得られるワイヤとなる。
　そして、本開示に係るフラックス入りワイヤは、次の知見により見出された。
　発明者らは、Ｎｉ含有量を低減し、Ｍｎ含有量を高めても、溶接金属の低温靭性が向上するワイヤを得る技術について検討した。その結果、次の知見を得た。
　高価なＮｉは、オーステナイト安定化元素として知られているが、低廉なＭｎも同様の効果があり、Ｍｎ含有量を高めれば、Ｎｉ含有量を低減できて安価なワイヤとなり、かつ低温靭性に優れた溶接金属が得られる。ただし、Ｎｉを単純にＭｎに置き換えてＭｎ量を高めただけでは、過剰なＭｎによって、溶接金属中の酸素量が増加し、逆に低温靱性が低下する。これは、Ｍｎが酸素と容易に結合し、溶接金属中に酸化物を形成するためである。
　これに対し、Ｍｎ含有量を高めると共に、強脱酸かつ水素低減を実現する成分である、ＮａＦ、ＭｇＦ等の特定弗化物を含有させることで、溶接金属中の酸素量を低減でき、低温靱性が確保できる。
　以上の知見から、本開示に係るフラックス入りワイヤは、安価で、低温靭性に優れた溶接金属が得られるワイヤとなることが見出された。
　以下、本開示に係るフラックス入りワイヤを構成する要件（任意要件も含む要件）の限定理由について具体的に説明する。
［フラックス入りワイヤの化学組成における金属成分］
　以下、本開示に係るフラックス入りワイヤの化学組成における金属成分について説明する。
　なお、フラックス入りワイヤの金属成分の説明において、「％」は、特に説明がない限り、「フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％」を意味する。
　フラックス入りワイヤの金属成分は、鋼製外皮に含まれてもよいし、フラックスに含まれてもよい。
　また、本開示に係るフラックス入りワイヤが鋼製外皮の外表面にめっき層を有する場合は、めっき層に含まれてもよい。
　ここで、フラックス入りワイヤの「化学組成における金属成分」とは、フラックス入りワイヤに含まれる成分のうち、酸化物、弗化物、窒化物、及び金属炭酸塩を除く成分を意味する。なお、鋼製外皮中に存在する酸化物、弗化物、窒化物、及び金属炭酸塩については、含有されないか又は含有量が極めて微量であるため、測定に際して除去はしない。つまり、上記の「酸化物、弗化物、窒化物、及び金属炭酸塩を除く成分」とは、フラックス中に含まれる酸化物、弗化物、窒化物、及び金属炭酸塩を除くことを意味する。
　本開示に係るフラックス入りワイヤの化学組成における金属成分は、
　Ｃ　：０．０２０～０．８００％、
　Ｓｉ：０．２０～０．８０％、
　Ｍｎ：１５．０～３０．０％、
　Ｐ　：０～０．０５０％、
　Ｓ　：０～０．０５０％、
　Ｃｕ：０～１０．０％、
　Ｎｉ：１．０～１０．０％、
　Ｃｒ：０～２．０％、
　Ｍｏ：０～１０．０％、
　Ｎｂ：０～５．０％、
　Ｖ　：０～５．０％、
　Ｗ　：０～１０．０％、
　Ｍｇ：０～１．００％、
　Ａｌ：０～３．０％、
　Ｃａ：０～０．１００％、
　Ｔｉ：０～３．０００％、
　Ｂ：０～０．１０００％、
　ＲＥＭ：０～０．１００％、
　Ｂｉ：０～０．０５０％、
　Ｎ　：０．０５０～１．０００％、
　Ｏ　：０～０．０２０％、並びに
　残部：Ｆｅ及び不純物である。
　つまり、本開示に係るフラックス入りワイヤにおいて、上記成分は、酸化物、弗化物、窒化物、及び金属炭酸塩以外に含まれる成分の含有量である。
（Ｃ　：０．０２０～０．８００％）
　Ｃは、溶接金属の強度を向上させる元素であり、溶接金属の強度を確保するための元素である。
　一方で、ワイヤのＣ含有量が過剰であると、溶接金属の強度上昇による、靭性を劣化させる影響が非常に大きく、溶接金属の低温靭性が著しく低下する。
　よって、ワイヤのＣ含有量は、０．０２０～０．８００％とする。
　ワイヤのＣ含有量の下限は、好ましくは、０．０５０％、０．１００％、又は０．２００％である。
　ワイヤのＣ含有量の上限は、好ましくは、０．７５０％、０．７００％、０％、０．６５０％、０．６００％、０．５５０％、０．５００％、０．４５０％、０．４００％、又は０．３５０％である。
（Ｓｉ：０．２０～０．８０％）
　Ｓｉは、溶接金属の清浄度を向上し、ブローホールなどの溶接欠陥の発生を抑制する。
　一方で、ワイヤのＳｉ含有量が過剰であると、Ｎｉ鋼、Ｎｉ基合金鋼の溶接においては、溶接金中でミクロ偏析しやすく、偏析部で顕著な脆化が生じる。
　よって、ワイヤのＳｉ含有量は、０．２０～０．８０％とする。
　ワイヤのＳｉ含有量の下限は、好ましくは、０．２５％、０．３０％、又は０．３５％である。
　ワイヤのＳｉ含有量の上限は、好ましくは、０．７５％、０．７０％、又は０．６５％である。
（Ｍｎ：１５．０～３０．０％）
　Ｍｎは、オーステナイト安定化元素である。ワイヤのＭｎ含有量が低すぎると、溶接金属のオーステナイト化が進行し難くなり、低温靭性が劣化する。
　また、Ｍｎは、脱酸剤として機能して溶接金属の清浄度を向上させる元素である。また、Ｍｎは、ＭｎＳを形成することで、溶接金属中のＳを無害化し、溶接金属の低温靭性を向上させる元素である。加えて、Ｍｎは高温割れを防ぐ効果も有する。
　一方、ワイヤのＭｎ含有量が過剰であると、Ｎｉ鋼、Ｎｉ基合金鋼の溶接においては、溶接金中でミクロ偏析しやすく、偏析部で顕著な脆化が生じる。また、過剰なＭｎによって溶接金属中の酸素量が増加し、逆に低温靱性が低下する。
　よって、ワイヤのＭｎ含有量は、１５．０～３０．０％とする。
　ワイヤのＭｎ含有量の下限は、好ましくは、１７．０％、１８．０％、１９．０％、又は２０．０％である。
　ワイヤのＭｎ含有量の上限は、好ましくは、２８．０％、２５．０％、２２．０％、又は２０．０％である。
（Ｐ：０～０．０５０％）
　Ｐは、不純物元素であり、溶接金属の靱性を低下させるので、ワイヤのＰ含有量は極力低減させることが好ましい。よって、ワイヤのＰ含有量の下限は、０％とする。ただし、脱Ｐコストの低減の観点から、ワイヤのＰ含有量は、０．００３％以上がよい。
　一方、ワイヤのＰ含有量が０．０５０％以下であれば、Ｐの靱性への悪影響が許容できる範囲内となる。溶接金属の靱性の低下を効果的に抑制するために、ワイヤのＰ含有量は、０．０４０％以下、０．０３０％以下、０．０２０％以下、０．０１５％以下、又は０．０１０％以下が好ましい。
（Ｓ：０～０．０５０％）
　Ｓは、不純物元素であり、溶接金属の靱性を低下させるので、ワイヤのＳ含有量は極力低減させることが好ましい。よって、ワイヤのＳ含有量の下限は、０％とする。ただし、脱Ｓコストの低減の観点から、ワイヤのＳ含有量は、０．００３％以上がよい。
　一方、ワイヤのＳ含有量が０．０５０％以下であれば、Ｓの靱性への悪影響が許容できる範囲内となる。溶接金属の靱性の低下を効果的に抑制するために、ワイヤのＳ含有量は、０．０４０％以下、０．０３０％以下、０．０２０％以下、０．０１５％以下、又は０．０１０％以下が好ましい。
（Ｃｕ：０～１０．０％）
　Ｃｕは、析出強化元素であり、溶接金属の強度向上のため、ワイヤに含有させてもよい。また、Ｃｕは、オーステナイト安定化元素であり、溶接金属の低温靭性向上のため、ワイヤに含有させてもよい。
　一方、ワイヤのＣｕ含有量が過剰であると、上記の効果が飽和する。
　よって、ワイヤのＣｕ含有量は、０～１０．０％とする。
　ワイヤのＣｕ含有量の下限は、好ましくは、０．１％、０．３％、０．５％、０．７％、又は１．０％である。
　ワイヤのＣｕ含有量の上限は、好ましくは、９．５％、９．０％、又は８．０％である。
（Ｎｉ：１．０～１０．０％）
　Ｎｉは、オーステナイト安定化元素である。ワイヤのＮｉ含有量が低すぎると、溶接金属のオーステナイト化が進行し難くなり、低温靭性が劣化する。また、溶接金属の低温靭性を確保するために、鋼製外皮のＮｉ含有量を過度に増やす必要が生じる。
　一方、ワイヤのＮｉ含有量を増やすと、ワイヤのコストが高くなる。
　よって、ワイヤのＮｉ含有量は、１．０～１０．０％とする。
　ワイヤのＮｉ含有量の下限は、好ましくは、１．５％、２．０％、又は２．５％である。
　ワイヤのＮｉ含有量の上限は、好ましくは、９．５％、９．０％、又は８．５％である。
（Ｃｒ：０～２．０％）
　Ｃｒは、オーステナイト安定化元素であり、溶接金属の低温靭性向上のため、ワイヤに含有させてもよい。
　一方、ワイヤのＣｒ含有量が過剰であると、溶融金属における低融点化合物の量が増大し、さらに溶融金属の固液共存温度範囲が広がるので、高温割れを起こしやすくなる。
　よって、ワイヤのＣｒ含有量は、０～２．０％とする。
　ワイヤのＣｒ含有量の下限は、好ましくは、０．１％、０．２％、又は０．３％である。
　ワイヤのＣｒ含有量の上限は、好ましくは、１．９％、１．８％、又は１．７％である。
（Ｍｏ：０～１０．０％）
　Ｍｏは、固溶強化元素、かつ析出強化元素であり、溶接金属の強度向上のために、ワイヤに含有させてもよい。
　一方、ワイヤのＭｏ含有量が過剰であると、溶接金属の強度が過剰となり、低温靭性が低下する。
　よって、ワイヤのＭｏ含有量は、０～１０．０％とする。
　ワイヤのＭｏ含有量の下限は、好ましくは、２．０％、２．５％、３．０％、又は３．５％である。
　ワイヤのＭｏ含有量の上限は、好ましくは、９．８％、９．５％、９．０％、又は８．０％である。
（Ｎｂ：０～５．０％）
　Ｎｂは、溶接金属中で炭化物を形成し、溶接金属の強度を上昇させる元素であるため、ワイヤに含有させてもよい。
　一方で、ワイヤのＮｂ含有量が過剰であると、溶接金属の高温割れが発生する懸念がある。
　よって、ワイヤのＮｂ含有量は、０～５．０％とする。
　ワイヤのＮｂ含有量の下限は、好ましくは、０．５％、１．０％、又は１．５％である。
　ワイヤのＮｂ含有量の上限は、好ましくは、４．５％、４．０％、又は３．５％である。
（Ｖ　：０～５．０％）
　Ｖは、溶接金属中で炭窒化物を形成し、溶接金属の強度を上昇させる元素であるため、ワイヤに含有させてもよい。
　一方で、ワイヤのＶ含有量が過剰であると、溶接金属の高温割れが発生する可能性がある。
　よって、ワイヤのＶ含有量は、０～５．０％とする。
　ワイヤのＶ含有量の下限は、好ましくは、０．５％、１．０％、又は１．５％である。
　ワイヤのＶ含有量の上限は、好ましくは、４．５％、４．０％、又は３．５％である。
（Ｗ　：０～１０．０％）
　Ｗは、固溶強化元素であり、溶接金属の強度向上のために、ワイヤに含有させてもよい。
　一方、ワイヤのＷ含有量が過剰であると、溶接金属の強度が過剰となり、靭性低下が発生する可能性がある。
　よって、ワイヤのＷ含有量は、０～１０．０％とする。
　ワイヤのＷ含有量の下限は、好ましくは、０．５％、１．０％、又は２．０％である。
　ワイヤのＷ含有量の上限は、好ましくは、９．０％、８．０％、７．０％、又は６．０％である。
（Ｍｇ：０～１．００％）
　Ｍｇは、脱酸元素であり、溶接金属の酸素を低減し、溶接金属の靭性の改善に効果があるため、ワイヤに含有させてもよい。
　一方、ワイヤのＭｇ含有量が過剰であると、アークが不安定化して、スパッタおよびブローホールが増加し、溶接作業性を劣化させる。
　よって、ワイヤのＭｇ含有量は、０～１．００％とする。
　ワイヤのＭｇ含有量の下限は、好ましくは、０．０２％、０．０５％、０．１０％、又は０．２０％である。
　ワイヤのＭｇ含有量の上限は、好ましくは、０．９０％、０．８０％、又は０．７０％である。
（Ａｌ：０～３．０％）
　Ａｌは、脱酸元素であり、ブローホールなどの溶接欠陥の発生の抑制、及び溶接金属の清浄度向上等に効果があるため、ワイヤに含有させてもよい。
　一方、ワイヤのＡｌ含有量が過剰であると、Ａｌが溶接金属中で窒化物又は酸化物を形成して、溶接金属の低温靱性を低下させる可能性がある。
　よって、ワイヤのＡｌ含有量は、０～３．０％とする。
　ワイヤのＡｌ含有量の下限は、好ましくは、０．０５％、０．１％、０．５％、又は１．０％である。
　ワイヤのＡｌ含有量の上限は、好ましくは、２．５％、２．０％、又は１．５％である。
（Ｃａ：０～０．１００％）
　Ｃａは、溶接金属中で硫化物の構造を変化させ、また溶接金属中での硫化物及び酸化物のサイズを微細化する働きを有するので、溶接金属の延性及び靭性向上に有効である。そのため、Ｃａをワイヤに含有させてもよい。
　一方、ワイヤのＣａ含有量が過剰であると、硫化物及び酸化物の粗大化が生じ、溶接金属の低温靭性の劣化を招く可能性がある。また、溶接ビード形状の劣化及びアークの不安定化による溶接性の劣化の可能性もある。
　よって、ワイヤのＣａ含有量は、０～０．１００％とする。
　ワイヤのＣａ含有量の下限は、好ましくは、０．０１０％、０．０２０％、又は０．０３０％である。
　ワイヤのＣａ含有量の上限は、好ましくは、０．０９５％、０．０９０％、又は０．０８５％である。
（Ｍｇ、Ａｌ、及びＣａの合計含有量：０．０１％以上）
　Ｍｇ、Ａｌ、及びＣａは、アーク安定性に有効であるため、ワイヤに含有させることが好ましい。
　よって、ワイヤのＭｇ、Ａｌ、及びＣａの合計含有量は、０．０１％以上とすることが好ましい。
　ワイヤのＭｇ、Ａｌ、及びＣａの合計含有量の下限は、好ましくは、０．０３％、０．１０％、又は０．３０％である。
　なお、ワイヤにおけるＭｇ、Ａｌ、及びＣａの合計含有量とは、鋼製外皮及びフラックスに含まれる金属Ｍｇ、金属Ａｌ、及び金属Ｃａを指す。アーク安定性の観点からは、フラックスに含まれる金属Ｍｇ、金属Ａｌ、金属Ｃａの合計含有量を、０．０１％以上とすることが好ましい。フラックスのＭｇ、Ａｌ、及びＣａの合計含有量の下限は、好ましくは、０．１０％、０．３０％、又は０．５０％である。
（Ｔｉ：０～３．０００％）
　Ｔｉは、脱酸元素であり、ブローホールなどの溶接欠陥の発生の抑制、および清浄度向上等に効果があるため、ワイヤに含有させてもよい。
　一方、ワイヤのＴｉ含有量が過剰であると、溶接金属に炭化物が生成し、溶接金属の靭性を劣化させる可能性がある。
　よって、ワイヤのＴｉ含有量は、０～３．０００％とする。
　ワイヤのＴｉ含有量の下限は、好ましくは、０．０２０％、０．０５０％、又は０．１００％である。
　ワイヤのＴｉ含有量の上限は、好ましくは、２．５００％、２．０００％、又は１．５００％である。
（Ｂ　：０～０．１０００％）
　Ｂは、溶接金属の焼入れ性を向上させ、溶接金属の引張強さを一層高める効果があるため、ワイヤに含有させてもよい。
　一方、ワイヤのＢ含有量が過剰であると、溶接金属中のＢも過剰となり、粗大なＢＮ又はＦｅ２３（Ｃ、Ｂ）６等のＢ化合物を形成して、溶接金属の低温靭性を劣化させる可能性がある。
　よって、ワイヤのＢ含有量は、０～０．１０００％とする。
　ワイヤのＢ含有量の下限は、好ましくは、０．００１０％、０．００２０％、又は０．００３０％である。
　ワイヤのＢ含有量の上限は、好ましくは、０．０９００％、０．０７００％、又は０．０５００％である。
（ＲＥＭ：０～０．１００％）
　ＲＥＭは、アークを安定化させる元素であるので、ワイヤに含有させてもよい。
　一方、ワイヤのＲＥＭ含有量が過剰であると、スパッタが激しくなり、溶接作業性が劣悪となる可能性がある。
　よって、ワイヤのＲＥＭ含有量は、０～０．１００％とする。
　ワイヤのＲＥＭ含有量の下限は、好ましくは、０．００１％、０．００２％、又は０．００５％である。
　ワイヤのＲＥＭ含有量の上限は、好ましくは、０．０９０％、０．０８０％、又は０．０７０％である。
　なお「ＲＥＭ」とは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイドからなる合計１７元素を指し、上記「ＲＥＭ含有量」とは、これらの１７元素の合計含有量を意味する。ランタノイドをＲＥＭとして用いる場合、工業的には、ＲＥＭはミッシュメタルの形で含有される。
（Ｂｉ：０～０．０５０％）
　Ｂｉは、スラグの剥離性を改善する元素であるため、ワイヤに含有させてもよい。
　一方、ワイヤのＢｉ含有量が過剰であると、溶接金属に凝固割れが発生する可能性がある。
　よって、ワイヤのＢｉ含有量は、０～０．０５０％とする。
　ワイヤのＢｉ含有量の下限は、好ましくは、０．００５％、０．０１０％、又は０．０２０％である。
　ワイヤのＢｉ含有量の上限は、好ましくは、０．０４８％、０．０４５％、０．０４０％、又は０．０３５％である。
（Ｎ　：０．０５０～１．０００％）
　Ｎは、オーステナイト安定化元素であり、かつ侵入型固溶強化元素でもある。また、Ｎは、溶接金属の強度上昇による、溶接金属の靭性への悪影響も、Ｃに比較して少ない元素である。
　ワイヤのＮ含有量が少ないと、溶接金属のオーステナイト化が進行し難くなり、溶接金属の低温靭性が劣化する。また、溶接金属の強度も不足する。
　一方、ワイヤのＮ含有量が過剰であると、ブローの発生が増大し、溶接欠陥の原因となる。
　よって、ワイヤのＮ含有量は、０．０５０～１．０００％とする。
　ワイヤのＮ含有量の下限は、好ましくは、０．０７０％、０．１００％、又は０．１５０％である。
　ワイヤのＮ含有量の上限は、好ましくは、０．９５０％、０．９００％、又は０．８５０％である。
（Ｏ　：０～０．０２０％）
　Ｏは、不純物としてワイヤの金属成分中に含有されることがある。しかしながら、Ｏの含有量が過剰になると、溶接金属における靭性および延性の劣化を招くため、ワイヤのＯ含有量の上限は、０．０２０％以下とする。
　ワイヤのＯ含有量の上限は、好ましくは、０．０１５％、０．０１０％、又は０．００５％である。
　一方、Ｏの含有量の低減による製造コストの上昇を抑制する観点から、ワイヤのＯ含有量の下限は、好ましくは、０．０００５％、０．００１％、又は０．００２％である。
　なお、ここで言うＯ含有量とはワイヤの金属成分中に含有される酸素の量を指し、例えば合金紛の酸化被膜等として含まれる酸素の量を意味する。したがって、ワイヤ中に酸化物として含まれる酸素は除く。
（残部：Ｆｅ及び不純物）
　ワイヤの金属成分におけるその他の残部成分は、Ｆｅと不純物である。
　残部のＦｅは、例えば鋼製外皮に含まれるＦｅ、及びフラックス中に含有された合金粉中のＦｅ（例えば鉄粉）等である。
　また、不純物とは、ワイヤを工業的に製造する際に、原料に由来して、又は製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、ワイヤに悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
（Ｍｎ含有量とＮｉ含有量との質量比（Ｍｎ／Ｎｉ））
　Ｍｎ及びＮｉは、各々、オーステナイト安定化元素であり、溶接金属の低温靭性を向上させる。一方、Ｎｉは高価な金属であり、Ｍｎはヒュームの発生量増大の原因となる元素である。
　そのため、ワイヤのコストを抑えつつ、溶接金属の低温靭性を向上する観点から、ワイヤにおけるＭｎ含有量とＮｉ含有量との質量比（Ｍｎ／Ｎｉ）は、１．２０以上が好ましい。
　ワイヤにおけるＭｎ含有量とＮｉ含有量との質量比（Ｍｎ／Ｎｉ）の下限は、より好ましくは、１．５０、又は１．８０である。
　ワイヤにおけるＭｎ含有量とＮｉ含有量との質量比（Ｍｎ／Ｎｉ）の上限は、好ましくは、２８．０、又は２５．０である。
［フラックス入りワイヤの化学組成における酸化物及び弗化物等］
　次いで、本開示に係るフラックス入りワイヤの化学組成における酸化物及び弗化物等について説明する。
　なお、フラックス入りワイヤの酸化物及び弗化物等の説明において、「％」は、特に説明がない限り、「フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％」を意味する。
　また、鋼製外皮中に存在する酸化物、弗化物、窒化物、及び金属炭酸塩については、含有されないか又は含有量が極めて微量である。そのため、本明細書において、酸化物、弗化物、窒化物、及び金属炭酸塩の含有量という場合は、フラックス中に含まれる酸化物、弗化物、窒化物、及び金属炭酸塩の含有量を意味する。
（Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の合計：質量％で３．００～８．００％）
　Ｔｉ酸化物は、溶接金属の酸素量を増加させ、低温靭性を劣化させる。
　一方で、Ｔｉ酸化物は、スラグ成分であり、ビード全体を均一にスラグで被包させる作用を有する。また、Ｔｉ酸化物は、アークの持続を安定させ、スパッタ発生量を低減させる効果を有する。そのため、Ｔｉ酸化物を含有させると、溶接作業性（特に立向溶接性）が向上する。
　Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の合計が３．００％未満であると、スラグ生成量が不足してビードを均一に被包できないので、スラグがビード表面に焼き付くことによってビード外観が不良になる。また、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の合計が３．００％未満であると、アークを安定させる効果が無くなり、スパッタ発生量も増加する。また、溶接作業性（特に立向溶接性）が確保できない。
　一方、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の合計が８．００％を超えると、溶接金属の酸素量が増加し、低温靭性が確保できない。また、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の合計が８．００％を超えると、アークが安定することによってスパッタ発生量は減少するが、スラグの粘性が高まることによって、スラグが厚くなり、ビードの止端部が膨らんだ形状となる。また、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の合計が８．００％を超えると、ピットが発生しやすくなる。また、スラグ巻き込みが発生する。
　よって、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の合計は、３．００～８．００％とする。
　Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の合計の下限は、好ましくは、３．５０％、４．００％、又は４．５０％である。
　Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の合計の上限は、好ましくは、７．５０％、７．００％、又は６．５０％である。
　なお、Ｔｉ酸化物は、主に、フラックス中の、ルチル、酸化チタン、チタンスラグ、イルミナイト、チタン酸ソーダ、チタン酸カリ等として存在し得る。このため、主に、フラックスのＴｉ酸化物の含有量を制御することにより、上記範囲のＴｉ酸化物の含有量とすることができる。
　ここで、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の合計とは、ワイヤ中に含まれている全てのＴｉ酸化物（例えば、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３、Ｔｉ３Ｏ５などがあり、ルチル、酸化チタン、チタンスラグ、イルミナイト、チタン酸ソーダ、チタン酸カリ等として添加される。）をＴｉＯ２に換算した場合の、ＴｉＯ２のワイヤ全質量に対する質量％である。
　そして、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の合計は、蛍光Ｘ線分析装置及びＸ線回折（ＸＲＤ）装置を用いて、ワイヤに酸化物として存在するＴｉの質量を分析することで求める。なお、蛍光Ｘ線分析によりフラックス中に含有される成分を分析した上で、Ｘ線回折（ＸＲＤ）にて含有される成分の分子構造を解析することで、ワイヤに酸化物として存在するＴｉの量と金属成分として含まれるＴｉの量とを分けて求めることができる。
　具体的には、まずワイヤからフラックスを採取し、このフラックスを上記の方法により分析する。例えば、分析によってＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３、Ｔｉ３Ｏ５が検出された場合であれば、各Ｔｉ酸化物の質量％を［ＴｉＯ２］、［Ｔｉ２Ｏ３］、［Ｔｉ３Ｏ５］で表し、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の合計を［換算ＴｉＯ２］で表すと、以下の式Ｃ１により計算される。
［換算ＴｉＯ２］＝（０．６０×［ＴｉＯ２］＋０．６７×［Ｔｉ２Ｏ３］＋０．６４×［Ｔｉ３Ｏ５］）×１．６７・・・式Ｃ１
　式Ｃ１における係数（０．６０、０．６７、０．６４）は、各酸化物中に含まれるＴｉ量を算出するための係数であり、末尾の乗数（１．６７）は、ワイヤに酸化物として存在するＴｉの総量からＴｉＯ２換算値を算出するための乗数である。
　ここで、係数の求め方について説明する。ＭｘＯｙ（例；ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３、Ｔｉ３Ｏ５）の酸化物が検出されたとすると、ＭｘＯｙにかかる係数は下記式Ｃ２で計算する。
［Ｍ元素の原子量］×ｘ／（［Ｍ元素の原子量］×ｘ＋［酸素の原子量］×ｙ）・・・式Ｃ２
　式Ｃ１における０．６０、０．６７、０．６４が、上記式Ｃ２で求められる係数に相当する。
　また、換算値を算出するための乗数の求め方について説明する。ＭａＯｂ（例；ＴｉＯ２）に換算するための乗数は下記式Ｃ３で計算する。
（［Ｍ元素の原子量］×ａ＋［酸素の原子量］×ｂ）／（［Ｍ元素の原子量］×ａ）・・・式Ｃ３
　式Ｃ１における１．６７が、上記式Ｃ３で求められる乗数に相当する。
　なお酸化物は、２種の金属元素と結合した化合物である場合も考えられる。その場合の係数の求め方は、ＭｘＯｙＭ２ ｚ（例；ＴｉＯ３・Ｆｅ、つまりＭ＝Ｔｉ、Ｍ２＝Ｆｅ、ｘ＝１、ｙ＝３、ｚ＝１の酸化物）が検出されたとすると、下記式Ｃ４で計算する。
［Ｍ元素の原子量］×ｘ／（［Ｍ元素の原子量］×ｘ＋［酸素の原子量］×ｙ＋［Ｍ２元素の原子量］×ｚ）・・・式Ｃ４
　なお、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値の合計、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値の合計、Ａｌ酸化物のＡｌ２Ｏ３換算値の合計、Ｍｇ酸化物のＭｇＯ換算値の合計、Ｎａ酸化物のＮａ２Ｏ換算値の合計、Ｋ酸化物のＫ２Ｏ換算値の合計、Ｃａ酸化物のＣａＯ換算値の合計、Ｍｎ酸化物のＭｎＯ２換算値の合計、及びＦｅ酸化物のＦｅＯ換算値の合計も、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の合計と同様の計算により得られる。つまり、蛍光Ｘ線分析装置及びＸ線回折（ＸＲＤ）装置によって採取したフラックスを分析し、検出された各種酸化物に応じて、前記式Ｃ２、式Ｃ３、式Ｃ４に即して係数および乗数を算出し、前記式Ｃ１と同様にして計算する。
　分析によって検出される代表的な酸化物を、以下に列挙する。
　Ｓｉ酸化物；ＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ｓｉ２Ｏ３、Ｓｉ２Ｏ４
　Ｚｒ酸化物；ＺｒＯ２
　Ａｌ酸化物；ＡｌＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ３Ｏ５
　Ｍｇ酸化物；ＭｇＯ、ＭｇＯ２、Ｍｇ２Ｏ
　Ｎａ酸化物；Ｎａ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ２
　Ｋ酸化物　；Ｋ２Ｏ、ＫＯ２
　Ｃａ酸化物；ＣａＯ、ＣａＯ２
　Ｍｎ酸化物；ＭｎＯ、Ｍｎ２Ｏ、ＭｎＯ２
　Ｆｅ酸化物；ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ４、ＦｅＯ３
　なお、Ｔｉ酸化物等の各種組成の分析に際して、鋼製外皮とフラックスとを分ける方法は、以下の通りである。ペンチ等を使ってフラックス入りワイヤの鋼製外皮を開き、内部のフラックスを採取する。また、鋼製外皮はフラックスとの接触部である外皮の内面をワイヤブラシおよび超音波洗浄等を用いて付着しているフラックスを除去する。これにより、鋼製外皮とフラックスとを分離する。
（Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値の合計：質量％で０．１０～１．００％）
　Ｓｉ酸化物は、溶接金属の酸素量を増加させ、低温靭性を劣化させる。
　一方で、Ｓｉ酸化物は、スラグ成分であり、溶融スラグの粘性を高め、スラグ剥離性を改善する作用を有する。
　Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値の合計が０．１０％未満では、スラグ被包状態が悪くスラグ剥離性が不良になり、ビード形状及びビード外観も不良になる。また、溶接作業性（特に立向溶接性）が確保できない。
　一方、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値の合計が１．００％を超えると、溶接金属の酸素量が増加し、低温靭性が確保できない。また、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値の合計が１．００％を超えると、スパッタ発生量が多くなる。さらに、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値の合計が１．００％を超えると、ピット及びガス溝等が発生し易くなる。また、スラグ巻き込みが発生する。
　よって、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値の合計は、０．１０～１．００％とする。
　Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値の合計の下限は、好ましくは、０．１５％、０．２０％、又は０．２５％である。
　Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値の合計の上限は、好ましくは、０．９５％、０．９０％、又は０．８５％である。
　なお、Ｓｉ酸化物は、主に、フラックス中の珪砂、ジルコンサンド、長石、珪酸ソーダ、珪酸カリ等として存在し得る。このため、主に、フラックスのＳｉ酸化物の含有量を制御することにより、上記Ｓｉ酸化物の含有量の範囲とすることができる。
（Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値の合計：質量％で０～０．８０％）
　Ｚｒ酸化物は、溶接金属の酸素量を増加させ、低温靭性を劣化させる。そのため、低温靭性の観点からはＺｒ酸化物は含まないことが好ましく、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値の合計の下限は０％とする。
　ただし、Ｚｒ酸化物は、スラグ成分であり、水平すみ肉溶接でスラグ被包性を高めてビード形状を平滑にする作用を有するので、かかる観点から含有させてもよい。
　一方で、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値の合計が０．８０％を超えると、ビード形状が凸状になりやすい。また、スラグ巻き込みが発生する。
　よって、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値の合計は、０～０．８０％とする。
　Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値の合計の上限は、好ましくは、０．６０％、０．４０％、０．２０％、又は０．１０％である。
　なお、Ｚｒ酸化物は、主に、フラックス中のジルコンサンド、酸化ジルコニウム等として存在し得るものであり、また、Ｔｉ酸化物に微量含有される場合もある。このため、主に、フラックスのＺｒ酸化物の含有量を制御することにより、上記Ｚｒ酸化物の含有量の範囲とすることができる。
（Ａｌ酸化物のＡｌ２Ｏ３換算値の合計：質量％で０～０．８０％）
　Ａｌ酸化物は、酸素源となるので、Ａｌ酸化物を添加すると、溶接金属中の酸素量が増加し、靭性劣化の要因となる。そのため、低温靭性の観点からはＡｌ酸化物は含まないことが好ましく、Ａｌ酸化物のＡｌ２Ｏ３換算値の合計の下限は０％とする。
　ただし、Ａｌ酸化物は、溶融スラグを構成した場合、スラグ被包性を良好にすることにより、すみ肉ビードの上脚側のアンダーカットを防止する作用を有するので、かかる観点から含有させてもよい。
　一方、Ａｌ酸化物のＡｌ２Ｏ３換算値の合計が０．８０％を超えると、すみ肉ビードの下脚側のビード止端部が膨らんだビード形状となる。また、スラグ巻き込みが発生する。
　よって、Ａｌ酸化物のＡｌ２Ｏ３換算値の合計は、０～０．８０％とする。
　Ａｌ酸化物のＡｌ２Ｏ３換算値の合計の上限は、好ましくは、０．７０％、０．６０％、０．４０％、０．２０％、又は０．１０％である。
　なお、Ａｌ酸化物は、主にフラックス中のアルミナ、長石等の成分として存在する場合が多い。このため、主に、フラックスのＡｌ酸化物の含有量を制御することにより、上記Ａｌ酸化物の含有量の範囲とすることができる。
（特定弗化物の合計：質量％で０．１０～２．００％）
　Ｋ２ＳｉＦ６、Ｋ２ＺｒＦ６、ＮａＦ、Ｎａ３ＡｌＦ６、ＣａＦ２、及びＭｇＦ２（本明細書では、これらの弗化物を「特定弗化物」と称す）は、溶接金属の酸素量を低減する効果がある。
　特定弗化物の合計が０．１０％未満であると、溶接金属の酸素量が高くなり、Ｍｎ含有量の多い本開示に係るワイヤにおいて低温靭性を確保できない。
　一方、特定弗化物の合計が２．００％超えであると、溶接ヒュームが多量に発生し、溶接欠陥が発生する。
　よって、特定弗化物のいずれか１種以上の弗化物を含有し、その合計を０．１０～２．００％とする。
　特定弗化物の合計の下限は、好ましくは、０．２０％、０．３０％、又は０．４０％である。
　特定弗化物の合計の上限は、好ましくは、１．９０％、１．８０％、又は１．７０％である。
（Ｎａ含有化合物の合計：質量％で０．０１～２．００％）
　Ｎａ酸化物、ＮａＦ、及びＮａ３ＡｌＦ６（以下、これらのＮａ含有化合物を「特定Ｎａ含有化合物」と称す場合がある）は、溶接時に分解したＮａが脱酸剤として作用し、溶接金属の酸素量を低減する。それにより、溶融金属の低温靭性が向上する。
　特定Ｎａ含有化合物の合計が０．０１％未満であると、溶接金属の酸素量の低減作用が小さく、低温靭性が確保できない。
　一方、特定Ｎａ含有化合物の合計が２．００％超えであると、溶接スラグの凝固温度が低温化し、溶接作業性（特に立向溶接性）が劣化する。
　よって、特定Ｎａ含有化合物のいずれか１種以上のＮａ含有化合物を含有し、その合計を０．０１～２．００％とする。
　特定Ｎａ含有化合物の合計の下限は、好ましくは、０．０５％、０．１５％、０．２０％、又は０．３０％である。
　特定Ｎａ含有化合物の合計の上限は、好ましくは、１．９０％、１．８０％、１．７０％、又は１．５０％である。
　なお、Ｎａ酸化物の含有量については、Ｎａ酸化物のＮａ２Ｏ換算値の合計を意味する。
（Ｋ含有化合物の合計：質量％で０．０１～２．００％）
　Ｋ酸化物、Ｋ２ＳｉＦ６、及びＫ２ＺｒＦ６（以下、これらのＫ含有化合物を「特定Ｋ含有化合物」と称す場合がある）は、溶接時に分解したＫが脱酸剤として作用し、溶接金属の酸素量を低減する。それにより、溶融金属の低温靭性が向上する。
　特定Ｋ含有化合物の合計が０．０１％未満であると、溶接金属の酸素量の低減作用が小さく、低温靭性が確保できない。
　一方、特定Ｋ含有化合物の合計が２．００％超えであると、溶接スラグの凝固温度が低温化し、溶接作業性（特に立向溶接性）が劣化する。
　よって、特定Ｋ含有化合物のいずれか１種以上のＫ含有化合物を含有し、その合計を０．０１～２．００％とする。
　特定Ｋ含有化合物の合計の下限は、好ましくは、０．０５％、０．２０％、０．３０％、又は０．４０％である。
　特定Ｋ含有化合物の合計の上限は、好ましくは、１．９５％、１．９０％、１．８０％、又は１．５０％である。
　なお、Ｋ酸化物の含有量については、Ｋ酸化物のＫ２Ｏ換算値の合計を意味する。
（Ｍｇ含有化合物の合計：質量％で０．０１～２．００％）
　本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、特定Ｎａ含有化合物、及び特定Ｋ含有化合物に加え、Ｍｇ酸化物、及びＭｇＦ２のいずれか１種以上のＭｇ含有化合物を含有してもよい。
　Ｍｇ酸化物、及びＭｇＦ２（以下、これらのＭｇ含有化合物を「特定Ｍｇ含有化合物」と称す場合がある）は、溶接時に分解したＭｇが脱酸剤として作用し、溶接金属の酸素量を低減する。それにより、溶融金属の低温靭性が向上する。
　ワイヤに特定Ｍｇ含有化合物を含むと（好ましくは特定Ｍｇ含有化合物の合計が０．０１％以上であると）、溶接金属の酸素量の低減作用が大きくなり、さらに低温靭性が向上する。
　一方、特定Ｍｇ含有化合物の合計が２．００％以下であると、溶接スラグの凝固温度が高温化し、さらに溶接作業性（特に立向溶接性）が向上する。
　よって、特定Ｍｇ含有化合物のいずれか１種以上のＭｇ含有化合物の含有量は、その合計を０～２．００％とすることが好ましく、Ｍｇ含有化合物を含有する場合は、その合計を０．０１～２．００％とすることが好ましい。
　特定Ｍｇ含有化合物の合計の下限は、より好ましくは、０．０５％、０．２０％、０．３０％、又は０．４０％である。
　特定Ｍｇ含有化合物の合計の上限は、より好ましくは、１．９０％、１．８０％、又は１．７０％である。
　なお、Ｍｇ酸化物の含有量については、Ｍｇ酸化物のＭｇＯ換算値の合計を意味する。
（特定Ｎａ含有化合物、及び特定Ｋ含有化合物をワイヤに含有させる他の意義）
　特定Ｎａ含有化合物の含有量、及び特定Ｋ含有化合物の含有量を各々０．０１％未満とし、脱酸剤として機能するＣａを含むＣａＦ２を増加させても、スパッタが増加し、溶接作業性が劣化する。また、脱酸剤として機能する金属Ｍｇを増加させても、金属Ｍｇは溶接金属の拡散性水素量を増加させ、耐低温割れ性が劣化する。
　そのため、溶接作業性（特に立向溶接性）に優れると共に、低温靭性及び耐低温割れ性に優れた溶接金属を得るには、ワイヤに、特定Ｎａ含有化合物、及び特定Ｋ含有化合物を各々上記範囲で含ませる必要がある。
　同様の観点から、ワイヤに、特定Ｍｇ含有化合物を上記範囲で含ませることも好ましい。
　なお、特定Ｎａ含有化合物、特定Ｋ含有化合物、及び特定Ｍｇ含有化合物の含有量は、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％での含有量である。
（式Ａによって算出されるＸ値）
　本開示に係るフラックス入りワイヤにおいて、下記式Ａによって算出されるＸ値は０．１０～１６０．００であることが好ましい。
　Ｘ＝（８×ＣａＦ２＋５×ＭｇＦ２＋５×ＮａＦ＋５×Ｋ２ＳｉＦ６＋５×Ｋ２ＺｒＦ６＋Ｎａ３ＡｌＦ６）／（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋ＺｒＯ２＋０．５×ＭｇＯ＋ＣａＯ＋０．５×Ｎａ２Ｏ＋０．５×Ｋ２Ｏ＋ＭｎＯ２＋ＦｅＯ）　・・・・式Ａ
　式Ａ中、ＣａＦ２、ＭｇＦ２、ＮａＦ、Ｋ２ＳｉＦ６、Ｋ２ＺｒＦ６、及びＮａ３ＡｌＦ６は、各化学式で示される化合物の、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％での含有量である。また、ＳｉＯ２はＳｉ酸化物のＳｉＯ２換算値の合計を示し、Ａｌ２Ｏ３はＡｌ酸化物のＡｌ２Ｏ３換算値の合計を示し、ＺｒＯ２はＺｒ酸化物のＺｒＯ２換算値の合計を示し、ＭｇＯはＭｇ酸化物のＭｇＯ換算値の合計を示し、ＣａＯはＣａ酸化物のＣａＯ換算値の合計を示し、Ｎａ２ＯはＮａ酸化物のＮａ２Ｏ換算値の合計を示し、Ｋ２ＯはＫ酸化物のＫ２Ｏ換算値の合計を示し、ＭｎＯ２はＭｎ酸化物のＭｎＯ２換算値の合計を示し、ＦｅＯはＦｅ酸化物のＦｅＯ換算値の合計を示す。なお、式Ａにおける前記ＳｉＯ２換算値、前記Ａｌ２Ｏ３換算値、前記ＺｒＯ２換算値、前記ＭｇＯ換算値、前記ＣａＯ換算値、前記Ｎａ２Ｏ換算値、前記Ｋ２Ｏ換算値、前記ＭｎＯ２換算値、及び前記ＦｅＯ換算値はフラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で表す。
　式Ａにおいて、分子は、溶接時に分解して、脱酸剤として機能し、溶接金属の酸素量を低減する成分（Ｃａ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｋ、Ｓｉ）と、溶接金属の拡散性水素量を低減するフッ素と、を含む化合物量の指標である。
　一方、分母は、溶接金属の酸素量を増加する酸素（Ｏ）を含む化合物量の指標である。
　つまり、Ｘ値が０．１０以上であると、溶接金属の酸素量を増加する酸素（Ｏ）を含む化合物量が少なく、溶接金属の酸素量低減作用が大きくなり、さらに低温靭性が向上する。
　一方、Ｘ値が１６０．００以下であると、弗化物量が多すぎず、スラグ巻き込みが生じ難くなり、健全な継手を作製し易くなる。
　よって、式Ａによって算出されるＸ値は０．１０～１６０．００とすることが好ましい。
　Ｘ値の下限は、より好ましくは、１．００、５．００、又は１０．００である。
　Ｘ値の上限は、より好ましくは、１３０．００、１００．００、７０．００、５０．００、又は２０．００である。
－その他酸化物の合計含有量：０～１０．００％－
　本開示に係るフラックス入りワイヤにおいて、Ｔｉ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、及びＡｌ酸化物以外の酸化物として、Ｆｅ酸化物、Ｍｇ酸化物、Ｎａ酸化物、Ｋ酸化物、Ｍｎ酸化物、及びＣａ酸化物からなる群より選ばれる１種又は２種以上の酸化物を含む場合、その合計含有量は、１０．００％以下であることが好ましい。Ｆｅ酸化物、Ｍｇ酸化物、Ｎａ酸化物、Ｋ酸化物、Ｍｎ酸化物、及びＣａ酸化物からなる群に含まれる酸化物を単に「その他酸化物」と略す場合がある。またその他酸化物における各々の酸化物の含有量の合計値を、単に「その他酸化物の合計含有量」と略す場合がある。
　本開示に係るフラックス入りワイヤが、上記その他酸化物の１種又は２種以上の酸化物を含む場合、上記その他酸化物の合計含有量は、Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値、Ｍｇ酸化物のＭｇＯ換算値、Ｎａ酸化物のＮａ２Ｏ換算値、Ｋ酸化物のＫ２Ｏ換算値、Ｍｎ酸化物のＭｎＯ２換算値、及びＣａ酸化物のＣａＯ換算値の合計として求める。
　なお、本開示に係るフラックス入りワイヤにおいて、その他酸化物は必須成分ではないので、フラックス入りワイヤにおける、その他酸化物の合計含有量の下限値は０％である。
　一方、その他酸化物は、溶接ビード形状を良好に維持する効果と、立向溶接性を向上させる効果とを有する。また、Ｍｇ酸化物、及びＦｅ酸化物等は、アークを安定させる効果も有する。そのような効果を得るためには、その他酸化物の合計含有量を０％超にしてもよい。これらの効果をより発揮させるために、その他酸化物の合計含有量の下限を、０．０５％、０．１０％、０．１５％、又は０．２０％としてもよい。一方、その他酸化物の合計含有量が１０．００％以下であると、スラグの巻き込みの発生が抑制され、健全な継手を容易に作製できる。そのため、その他酸化物の合計含有量の上限値は１０．００％とすることが好ましく、９．００％、８．００％、７．００％、６．００％、３．００％、２．００％、１．００％、０．５０％又は０．３０％としてもよい。
　本開示に係るフラックス入りワイヤにおける、その他酸化物の含有量は、酸化物の種類ごとに限定する必要はない。
　なお、その他酸化物における各々の酸化物の含有量及びその他酸化物の合計含有量は、前述したＴｉ酸化物の含有量と同様に蛍光Ｘ線分析及びＸ線回折（ＸＲＤ）によって測定する。
（窒化物、金属炭酸塩）
　窒化物（特にフラックス中の窒化物）は、溶接金属中の拡散性水素量を減少させて、溶接金属の耐低温割れ性を顕著に向上させる働きを有する。この理由は明らかではないが、窒化物中のＮが溶接中に水素（Ｈ）と結合してアンモニア（ＮＨ３）となり、このＮＨ３が溶接金属外に放出されることが理由の一つであると推測される。
　そのため、本開示に係るフラックス入りワイヤは、窒化物を含んでもよい。
　本開示に係るフラックス入りワイヤには窒化物として、例えば、ＡｌＮ、ＢＮ、Ｃａ３Ｎ２、ＣｅＮ、ＣｒＮ、Ｃｕ３Ｎ、Ｆｅ４Ｎ、Ｆｅ３Ｎ、Ｆｅ２Ｎ、Ｍｇ３Ｎ、Ｍｏ２Ｎ、ＮｂＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＮ、ＶＮ、ＺｒＮ、Ｍｎ２Ｎ、及びＭｎ４Ｎからなる群から選択される１種又は２種以上を含んでもよい。
　金属炭酸塩は、アークによって電離し、ＣＯ２ガスを発生させる。ＣＯ２ガスは、溶接雰囲気中の水素分圧を下げ、溶接金属中の拡散性水素量を低減させる。
　そのため、本開示に係るフラックス入りワイヤは、フラックス中に金属炭酸塩を含んでもよい。
　本開示に係るフラックス入りワイヤには金属炭酸塩として、例えば、ＭｇＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、ＬｉＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、ＢａＣＯ３、ＦｅＣＯ３、ＭｎＣＯ３、及びＳｒＣＯ３からなる群から選択される１種又は２種以上を含んでもよい。
　ただし、金属炭酸塩の種類及び組成は限定されない。
　なお、窒化物及び金属炭酸塩の含有量は、前述したＴｉ酸化物の含有量と同様に蛍光Ｘ線分析及びＸ線回折（ＸＲＤ）によって測定する。
　本開示に係るフラックス入りワイヤは、ワイヤ表面に塗布された潤滑剤をさらに備えてもよい。ワイヤ表面に塗布された潤滑剤は、溶接時のワイヤの送給性を向上させる効果を有する。溶接ワイヤ用の潤滑剤としては、様々な種類のもの（例えばパーム油等の植物油）を使用できるが、溶接金属の低温割れを抑制するためには、Ｈを含有しないポリテトラフルオロエチレン油（ＰＴＦＥ油）及びパーフルオロポリエーテル油（ＰＦＰＥ油）の一方又は両方を使用することが好ましい。また、上述したように、本開示に係るフラックス入りワイヤは、ワイヤ表面に形成されためっきをさらに備えてもよい。この場合、潤滑剤はめっきの表面に塗布される。
　本開示に係るフラックス入りワイヤに含まれる水素量は特に限定されないが、溶接金属の拡散性水素量を低減するためには、フラックス入りワイヤの全質量に対して１２ｐｐｍ以下であることが好ましい。フラックス入りワイヤ中の水素量は、フラックス入りワイヤの保管の間に、フラックス入りワイヤ内に水分が侵入することにより増大するおそれがある。従って、ワイヤ製造からワイヤ使用までの期間が長い場合は、後述の手段によって水分の浸入を防止することが望ましい。
（ワイヤ形状）
　次に、本開示に係るフラックス入りワイヤの形状（ワイヤ構造）について説明する。
　通常、フラックス入りワイヤは、鋼製外皮の継目が溶接されているのでスリット状の隙間がない形状（シームレス形状）を有するワイヤ（鋼製外皮の継目に溶接部を有しないワイヤ）と、鋼製外皮の継目が溶接されていないのでスリット状の隙間を含む形状（シーム形状）を有するワイヤ（鋼製外皮の継目に溶接部を有するワイヤ）のいずれかに区別される。
　本開示に係るフラックス入りワイヤでは、いずれの形状も採用することができる。しかしながら、溶接金属の低温割れの発生を抑制するためには、鋼製外皮にスリット状の隙間がないことが好ましい。溶接時に溶接部に侵入するＨ（水素）は、溶接金属及び被溶接材中に拡散し、応力集中部に集積して低温割れの発生原因となる。Ｈの供給源は様々であるが、溶接部の清浄度、及びガスシールドの条件が厳密に管理された状態で溶接が行われる場合、ワイヤ中に含まれる水分（Ｈ２Ｏ）が主なＨの供給源となり、この水分の量が、溶接継手の拡散性水素量に強く影響する。
　鋼製外皮がシームを有する場合、大気中の水分がシームを通じてフラックス中に侵入しやすい。このため、鋼製外皮のシームを除去することにより、ワイヤ製造後からワイヤ使用までの間に、大気中の水分が鋼製外皮を通じてフラックス中に侵入することを抑制することが望ましい。鋼製外皮がシームを有し、且つワイヤ製造からワイヤ使用までの期間が長い場合は、水分等のＨの供給源が侵入することを防止するために、フラックス入りワイヤ全体を真空包装するか、乾燥した状態で保持できる容器内でフラックス入りワイヤを保存することが望ましい。
（ワイヤ直径）
　本開示に係るフラックス入りワイヤの直径は特に限定されないが、例えばφ１．０～φ２．０ｍｍである。なお、一般的なフラックス入りワイヤの直径はφ１．２～φ１．６ｍｍである。
（充填率）
　本開示に係るフラックス入りワイヤの充填率は、上述された条件が満たされる限り、特に限定されない。一般的なフラックス入りワイヤの充填率に鑑みて、本開示に係るフラックス入りワイヤの充填率の下限値を、例えば８％、１０％、又は１２％としてもよい。また、本開示に係るフラックス入りワイヤの充填率の上限値を、例えば２８％、２５％、２２％、２０％、又は１７％としてもよい。
　なお、充填率を算出する際には、鋼製外皮とフラックスの質量を別々に測定する。
＜フラックス入りワイヤの製造方法＞
　次に、本開示に係るフラックス入りワイヤの製造方法について説明する。
　なお、以下に説明する製造方法は一例であり、本開示に係るフラックス入りワイヤを製造する方法は、以下の方法に限定されるものではない。
（シームレス形状を有するフラックス入りワイヤの場合）
　シームレス形状を有するフラックス入りワイヤの製造方法は、フラックスを調製する工程と、鋼帯を長手方向に送りながら、成形ロールを用いて成形してＵ字型のオープン管を得る工程と、オープン管の開口部を通じてオープン管内にフラックスを供給する工程と、オープン管の開口部の相対するエッジ部（周方向両端部）を突合せ溶接してシームレス管を得る工程と、シームレス管を伸線して所定の線径を有するフラックス入りワイヤを得る工程と、伸線する工程の途中又は完了後にフラックス入りワイヤを焼鈍する工程とを備える。
　フラックスは、フラックス入りワイヤの各成分が上述された所定の範囲内になるように調製される。なお、鋼製外皮の材料である鋼帯の幅及び厚さ、並びにフラックスの充填量等によって決定されるフラックスの充填率も、フラックス入りワイヤの各成分量に影響することに留意する必要がある。
　突合せ溶接は、電縫溶接、レーザ溶接、又はＴＩＧ溶接等により行われる。
　また、伸線工程の途中又は伸線工程の完了後に、フラックス入りワイヤ中の水分を除去するために、フラックス入りワイヤは焼鈍される。フラックス入りワイヤのＨ含有量を１２ｐｐｍ以下とするためには、焼鈍温度は、６５０℃以上とし、焼鈍時間は、４時間以上とすることが好ましい。なお、フラックスの変質を防ぐために、焼鈍温度は９００℃以下とすることが好ましい。
　突合せシーム溶接された、スリット状の隙間がないフラックス入りワイヤの断面は、研磨して、エッチングすれば、溶接跡が観察されるが、エッチングしないと溶接跡は観察されない。そのため、上記のようにシームレスと呼ぶことがある。例えば、溶接学会編「新版　溶接・接合技術入門」（２００８年）産報出版、ｐ．１１１には、突合せシーム溶接された、スリット状の隙間がないフラックス入りワイヤは、シームレスタイプのワイヤと記載されている。フラックス入りワイヤの鋼製外皮の隙間をろう付けしても、スリット状の隙間がないフラックス入りワイヤが得られる。
（スリット状の隙間を有するフラックス入りワイヤの場合）
　スリット状の隙間を有するフラックス入りワイヤの製造方法は、オープン管の周方向の両端部を突き合わせ溶接してシームレス管を得る工程の代わりに、オープン管を成形してオープン管の端部を突き合わせてスリット状の隙間有りの管を得る工程を有する点以外は、シームレス形状を有するフラックス入りワイヤの製造方法と同じである。スリット状の隙間を有するフラックス入りワイヤの製造方法は、突き合わせられたオープン管の端部をかしめる工程をさらに備えてもよい。
　スリット状の隙間を有するフラックス入りワイヤの製造方法では、スリット状の隙間有りの管を伸線する。
＜溶接継手の製造方法＞
　次に、本開示に係る溶接継手の製造方法（溶接方法）について説明する。
　本開示に係る溶接継手の製造方法は、上述された本開示に係るフラックス入りワイヤを用いて鋼材を溶接する工程を備える。
　本開示に係る溶接継手の製造方法において、溶接方式は、ガスシールドアーク溶接が好適である。
　本開示に係る溶接継手の製造方法において、溶接継手の母材となる鋼材（被溶接材）の種類は特に限定されないが、例えば、ＰＣＭ（溶接割れ感受性組成）が０．２４％以上である低温割れ感受性が高い鋼材、特に、引張強さが５９０ＭＰａ以上１７００ＭＰａ以下であり、板厚２０ｍｍ以上の高強度鋼板を好適に用いることができる。
　本開示に係る溶接継手の製造方法では、１パスから最終パスのいずれか１つ以上において、本開示に係るフラックス入りワイヤを用いて鋼材を溶接する工程を備えることがよい。溶接が１パスのみである場合、その１パスにおいて本開示に係るフラックス入りワイヤが用いられる。
　フラックス入りワイヤの極性は、溶接金属の拡散性水素量及びスパッタ発生量に及ぼす影響が無視できる程度に小さいので、プラス及びマイナスのいずれであってもよいが、プラスであることが好ましい。
　本開示に係る溶接継手の製造方法において、ガスシールドアーク溶接を行う場合、用いられるシールドガスの種類は特に限定されない。本開示に係る溶接継手の製造方法におけるシールドガスとして、一般的に多用されている１００体積％の炭酸ガス、及びＡｒと３～３０体積％ＣＯ２との混合ガス等を好ましく使用することができる。また、本開示に係るフラックス入りワイヤを用いた溶接の際のシールドガスは５体積％以下のＯ２ガスを含んでいてもよい。これらのガスは廉価であるので、これらのガスを用いた溶接は産業利用上有利である。
　本開示に係る溶接継手の製造方法における溶接姿勢は特に限定されない。本開示に係る溶接継手の製造方法は、溶接姿勢が下向姿勢、横向姿勢、立向姿勢、及び上向姿勢のいずれであってもよい。
　本開示に係る溶接継手の製造方法によって得られる溶接継手は、母材となる鋼材と、溶接金属及び溶接熱影響部から構成される溶接部とを備える。得られる溶接金属の引張強さは、例えば５９０～１２００ＭＰａの高強度であることが好ましい。
　次に、本開示例及び比較例により、本開示の実施可能性及び効果についてさらに詳細に説明するが、下記実施例は本開示を限定するものではなく、前・後記の趣旨に徹して設計変更することはいずれも本開示の技術的範囲に含まれるものである。
（フラックス入りワイヤの製造）
　本開示例及び比較例のフラックス入りワイヤは、以下に説明する方法により製造した。
　まず、鋼帯を長手方向に送りながら、成形ロールを用いて成形してＵ型のオープン管を得た。このオープン管の開口部を通じてオープン管内にフラックスを供給し、オープン管の開口部の相対するエッジ部を突合わせ溶接してシームレス管を得た。
　このシームレス管を伸線して、スリット状の隙間がないフラックス入りワイヤを得た。ただし、一部の試料は、シーム溶接をしないスリット状の隙間有りの管とし、それを伸線した。
　このようにして、最終のワイヤ径がφ１．２ｍｍのフラックス入りワイヤを試作した。
　なお、これらフラックス入りワイヤの伸線作業の途中で、フラックス入りワイヤを６５０～９５０℃の温度範囲内で４時間以上焼鈍した。試作後、ワイヤ表面には潤滑剤を塗布した。これらフラックス入りワイヤの構成を表１－Ａ～表１－Ｆに示す。
　表１－Ａ～表１－Ｆに示された、ワイヤの金属成分の含有量、酸化物の含有量、弗化物（特定弗化物）の含有量、Ｎａ含有化合物の含有量、Ｋ含有化合物の含有量及び鉄粉の含有量の単位は、フラックス入りワイヤ全質量に対する質量％である。表中において「フラックス入りワイヤ全質量に対する質量％」は、「質量％」と略し、「ワイヤの化学組成における金属成分」は、「化学成分」と略した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表１－Ａ～表１－Ｆに示されたフラックス入りワイヤの残部（すなわち、表に示された各成分以外の成分）は、鉄及び不純物である。
　表に示されたフラックス入りワイヤのうち、「ワイヤ構造」欄で「シームレス」と記載されたフラックス入りワイヤは、シームレス形状を有し、「スリット状隙間有」と記載されたフラックス入りワイヤは、スリット状の隙間を有するワイヤである。「備考」欄で特に断りが無い限り、潤滑剤としてパーム油が塗布されたワイヤであり、「ＰＴＦＥ油」と記載されたワイヤは、ＰＴＦＥ油が塗布されたワイヤである。
　表１－Ａ～表１－Ｆに示されたフラックス入りワイヤに含まれる各元素は、鋼製外皮又は金属粉の形態である。
　なお、表１－Ａ～表１－Ｆにおいては、本開示で規定される範囲から外れる数値に下線を付してある。
　また、表１－Ａ～表１－Ｆにおいて、化学成分や化合物などの含有量に係る表中の空欄は、その化学成分や化合物などが意図的に含有されていないことを意味する。これらの化学成分や化合物などが不可避的に混入されるか生成することもある。
［評価］
　本開示例及び比較例のフラックス入りワイヤを用いて、立向上進溶接で、ガスシールドアーク溶接することにより評価を行った。具体的には、以下に説明する方法により評価された。
　溶接する鋼板として板厚が５０ｍｍである引張強さ７８０ＭＰａ級鋼を用い、評価の際の溶接ガスの種類は、Ａｒ－２０体積％ＣＯ２ガスとした。また、評価の際に、溶接電流は全て直流とし、ワイヤの極性は全てプラスとした。
　なお、評価する際の溶接条件は、表２に記載の条件とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
（溶接金属の酸素量の評価）
　本開示例及び比較例のフラックス入りワイヤを用いてガスシールドアーク溶接することにより得られる溶接金属の酸素量を評価した。
　溶接金属の酸素量の測定は、板厚中央部かつ溶接金属の幅中央部の箇所から溶接継手の長手方向に溶接金属の酸素測定用の分析試料のピンを切り出し、不活性ガス溶解赤外線吸収法により測定した。
　酸素量が３８０ｐｐｍ以下をＡ、３８０ｐｐｍ超４５０ｐｐｍ以下をＢ、４５０ｐｐｍ超をＣとした。
（低温靭性の評価）
　本開示例及び比較例のフラックス入りワイヤを用いて、鋼板をガスシールドアーク溶接し、溶接金属の板厚方向中心から衝撃試験片（ノッチ深さ２ｍｍのＶノッチ試験片）を３本採取した。
　３本の衝撃試験片に対して、－１９６℃でＪＩＳ　Ｚ２２４２：２００５に準拠したシャルピー衝撃試験を実施した。
　そして、３本の衝撃試験片の、－１９６℃でのシャルピー吸収エネルギー平均値が３４Ｊ以上である場合を「合格」とし、３４Ｊ未満である場合を「不合格」とした。
（アーク安定性（ビード成形性））
　本開示例及び比較例のフラックス入りワイヤを用いて、隅肉溶接し、フランク角からビード成形性を評価した。なお、図１は鋼板（上板）６を鋼板（下板）７に対してＴ字型に（つまり直角に）接触させた状態で、隅肉溶接をしたときの溶接金属８におけるビード形状の状態を示した図である。図１にフランク角５の定義を示す。本明細書においては、図１に示す通り鋼板（上板）６と溶接金属８のビード止端とが成す角度をフランク角５ａとし、かつ鋼板（下板）７と溶接金属８のビード止端とが成す角度をフランク角５ｂと定義する。そして、フランク角５ａとフランク角５ｂとの合計が２００度以上である場合を「Ａ」、この角度が２００度未満である場合を「Ｂ」と判定した。
（総合判定）
　溶接金属の酸素量の評価が「Ａ」又は「Ｂ」であり、かつ低温靭性の評価が「合格」である場合を「合格」とし、溶接金属の酸素量の評価が「Ｃ」、低温靭性の評価が「不合格」の少なくとも一方を満たす場合を「不合格」と判定した。
　なお、溶接後の溶接金属における鋼板（母材）の成分の影響に関しては、母材成分による希釈率が非常に低いため、評価試験における母材の影響は非常に低いと言える
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　本開示例のフラックス入りワイヤは、溶接金属の酸素量が少なく、得られる溶接金属は低温靭性に優れることがわかる。
　一方、比較例は、本開示で規定する要件のいずれかを満たしていなかったので、１つ以上の評価項目において不合格となった。
　なお、日本出願２０２１－１６２３９７の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
５ａ、５ｂ　フランク角
６　鋼板（上板）
７　鋼板（下板）
８　溶接金属

Claims (10)

  1. 　鋼製外皮と前記鋼製外皮の内部に充填されたフラックスとを備える溶接用のフラックス入りワイヤであって、
    　前記フラックス入りワイヤ全質量に対する質量％で、前記フラックス入りワイヤの化学組成における金属成分が、
    　Ｃ　：０．０２０～０．８００％、
    　Ｓｉ：０．２０～０．８０％、
    　Ｍｎ：１５．０～３０．０％、
    　Ｐ　：０～０．０５０％、
    　Ｓ　：０～０．０５０％、
    　Ｃｕ：０～１０．０％、
    　Ｎｉ：１．０～１０．０％、
    　Ｃｒ：０～２．０％、
    　Ｍｏ：０～１０．０％、
    　Ｎｂ：０～５．０％、
    　Ｖ　：０～５．０％、
    　Ｗ　：０～１０．０％、
    　Ｍｇ：０～１．００％、
    　Ａｌ：０～３．０％、
    　Ｃａ：０～０．１００％、
    　Ｔｉ：０～３．０００％、
    　Ｂ　：０～０．１０００％、
    　ＲＥＭ：０～０．１００％、
    　Ｂｉ：０～０．０５０％、
    　Ｎ　：０．０５０～１．０００％、
    　Ｏ　：０～０．０２０％、並びに
    　残部：Ｆｅ及び不純物であり、
    　前記フラックス入りワイヤ全質量に対する質量％で、前記フラックス入りワイヤの化学組成における酸化物及び弗化物は、
    　Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の合計が３．００～８．００％であり、
    　Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値の合計が０．１０～１．００％であり、
    　Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値の合計が０～０．８０％であり、
    　Ａｌ酸化物のＡｌ２Ｏ３換算値の合計が０～０．８０％であり、
    　Ｋ２ＳｉＦ６、Ｋ２ＺｒＦ６、ＮａＦ、Ｎａ３ＡｌＦ６、ＣａＦ２、及びＭｇＦ２のいずれか１種以上の特定弗化物を含有しその合計が０．１０～２．００％であり、
    　Ｎａ酸化物、ＮａＦ、及びＮａ３ＡｌＦ６のいずれか１種以上のＮａ含有化合物を含有しその合計（ただしＮａ酸化物はＮａ２Ｏ換算値）が０．０１～２．００％であり、
    　Ｋ酸化物、Ｋ２ＳｉＦ６、及びＫ２ＺｒＦ６のいずれか１種以上のＫ含有化合物を含有しその合計（ただしＫ酸化物はＫ２Ｏ換算値）が０．０１～２．００％であるフラックス入りワイヤ。
  2. 　前記金属成分における前記Ｍｇ、Ａｌ、及びＣａの合計含有量が、前記フラックス入りワイヤ全質量に対する質量％で、０．０１％以上である請求項１に記載のフラックス入りワイヤ。
  3. 　前記金属成分における前記Ｓｉの含有量が、Ｓｉ：０．２５～０．８０％である請求項１又は請求項２に記載のフラックス入りワイヤ。
  4. 　前記金属成分における前記Ｍｎ含有量と前記Ｎｉ含有量との質量比（Ｍｎ／Ｎｉ）が、１．２０以上である請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
  5. 　下記式Ａによって算出されるＸ値が０．１０～１６０．００である請求項１～請求項４のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
    　Ｘ＝（８×ＣａＦ２＋５×ＭｇＦ２＋５×ＮａＦ＋５×Ｋ２ＳｉＦ６＋５×Ｋ２ＺｒＦ６＋Ｎａ３ＡｌＦ６）／（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋ＺｒＯ２＋０．５×ＭｇＯ＋ＣａＯ＋０．５×Ｎａ２Ｏ＋０．５×Ｋ２Ｏ＋ＭｎＯ２＋ＦｅＯ）　・・・・式Ａ
    　式Ａ中、ＣａＦ２、ＭｇＦ２、ＮａＦ、Ｋ２ＳｉＦ６、Ｋ２ＺｒＦ６、及びＮａ３ＡｌＦ６は、各化学式で示される化合物の、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％での含有量である。また、ＳｉＯ２はＳｉ酸化物のＳｉＯ２換算値の合計を示し、Ａｌ２Ｏ３はＡｌ酸化物のＡｌ２Ｏ３換算値の合計を示し、ＺｒＯ２はＺｒ酸化物のＺｒＯ２換算値の合計を示し、ＭｇＯはＭｇ酸化物のＭｇＯ換算値の合計を示し、ＣａＯはＣａ酸化物のＣａＯ換算値の合計を示し、Ｎａ２ＯはＮａ酸化物のＮａ２Ｏ換算値の合計を示し、Ｋ２ＯはＫ酸化物のＫ２Ｏ換算値の合計を示し、ＭｎＯ２はＭｎ酸化物のＭｎＯ２換算値の合計を示し、ＦｅＯはＦｅ酸化物のＦｅＯ換算値の合計を示す。
    　なお、式Ａにおける前記ＳｉＯ２換算値、前記Ａｌ２Ｏ３換算値、前記ＺｒＯ２換算値、前記ＭｇＯ換算値、前記ＣａＯ換算値、前記Ｎａ２Ｏ換算値、前記Ｋ２Ｏ換算値、前記ＭｎＯ２換算値、及び前記ＦｅＯ換算値はフラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で表す。
  6. 　Ｍｇ酸化物、及びＭｇＦ２のいずれか１種以上のＭｇ含有化合物を含有しその合計（ただしＭｇ酸化物はＭｇＯ換算値）が０．０１～２．００％である請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
  7. 　前記鋼製外皮は継目に溶接部を有しない請求項１～請求項６のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
  8. 　前記鋼製外皮は継目に溶接部を有する請求項１～請求項６のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
  9. 　表面にポリテトラフルオロエチレン油及びパーフルオロポリエーテル油の一方又は両方が塗布されている請求項１～請求項８のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
  10. 　請求項１～請求項９のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤを用いて鋼材を溶接する工程を備える溶接継手の製造方法。
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