(57)【要約】【課題】  優れた機械的性能の溶接金属が得られ、溶接時のアークが安定しスパッタ発生量が少なく、優れたビード外観が得られるパルスＭＡＧ多層盛溶接方法を提供する。【解決手段】Ｃ：０．０５〜０．２０％、Ｓｉ：０．４〜１．５％、Ｍｎ：１．５〜３．０％、Ｃｕ：０．０５〜０．５％、Ｔｉ：０．１〜０．５％、Ｍｏ：０．１５〜０．５０％、Ｂ：０．００１５〜０．０１００％を含有し、Ａｌ：０．０１％以下であり、フラックス中に、ＳｉＯ2換算値の合計：０．０１〜０．２０％、Ｆ換算値の合計：０．０１〜０．１０％、Ｎａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計：０．０２〜０．１５％を含有するガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを用いて、パルスピーク電流：４６０〜５５０Ａ、パルスベース電流：４０〜８０Ａとし、パルスピーク幅：０．７〜２．０ｍｓｅｃのパルスを付加する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスＭＡＧ多層盛溶接方法において、
ワイヤ全質量に対する質量％で、鋼製外皮とフラックスの合計で、
Ｃ：０．０３〜０．２０％、
Ｓｉ：０．４〜１．５％、
Ｍｎ：１．５〜３．０％、
Ｃｕ：０．０５〜０．５％、
Ｔｉ：０．１〜０．５％、
Ｍｏ：０．１５〜０．５０％、
Ｂ：０．００１５〜０．０１００％を含有し、
Ａｌ：０．０１％以下であり、
さらに、ワイヤ全質量に対する質量％で、フラックス中に、
Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計：０．０１〜０．２０％、
金属弗化物のＦ換算値の合計：０．０１〜０．１０％、
Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計：０．０２〜０．１５％を含有し、残部が鋼製外皮のＦｅ、鉄粉、鉄合金粉のＦｅ分及び不可避不純物からなるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを用いて、
パルスピーク電流（Ｉｐ）：４６０〜５５０Ａ、
パルスベース電流（Ｉｂ）：４０〜８０Ａとし、
パルスピーク幅（Ｔｐ）：０．７〜２．０ｍｓｅｃのパルスを付加して多層盛溶接することを特徴とするパルスＭＡＧ多層盛溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを用いたパルスＭＡＧ多層盛溶接方法に関し、大入熱及び高パス間温度の溶接施工条件においても優れた溶接金属性能が得られ、かつ、溶接時のアークが安定してスパッタ発生量が少なく、優れたビード外観が得られるなど溶接作業性が良好なパルスＭＡＧ多層盛溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築鉄骨分野では、高能率な溶接方法としてガスシールドアーク溶接が多く使用されているが、更なる溶接施工の能率向上を図る目的から、大入熱及び高パス間温度の溶接施工条件に対応できる溶接用ソリッドワイヤが開発され、ＪＩＳ  Ｚ３３１２  ＹＧＷ１８系に規定されている。このようなＪＩＺ  Ｚ３３１２  ＹＧＷ１８系に規定されたソリッドワイヤを用いることで、大入熱及び高パス温度での溶接施工条件でも優れた溶接金属の機械性能を確保できる。このため、大型の溶接構造物のような高い溶接効率が求められる溶接現場ではＹＧＷ１８系のソリッドワイヤを用いて高電流、高パス間温度の溶接施工条件で多層盛のガスシールドアーク溶接で溶接施工されることが多い。
【０００３】
しかし、ＹＧＷ１８系のソリッドワイヤによるガスシールドアーク溶接では、アークが不安定でスパッタ発生量が多く、ビード外観が不良であるなど溶接作業性が悪いという問題点があった。また、スパッタ発生量が多く大粒になるため、鋼板表面に付着したスパッタを除去する作業も困難となり溶接作業効率が悪くなるという問題点もあった。
【０００４】
これら問題点を解決するための技術として、スパッタ発生量が少なく、ビード外観が良好など溶接作業性に優れるガスシールドアーク溶接用ワイヤの開発が行われている。例えば特許文献１には、ソリッドワイヤ表面に二硫化モリブデン、リン脂質及び常温で液体の潤滑剤からなる送給潤滑剤を適量付着させることでワイヤ送給性を良好にし、溶接時のスパッタ発生量を低減する技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、ワイヤ表層下にアルカリ金属含浸部を有することでスパッタ発生量を低減できる溶接用ソリッドワイヤが開示されている。
【０００６】
しかし、これら溶接用ソリッドワイヤを使用した高電流域のガスシールドアーク溶接では、発生するスパッタ自体が多いので、たとえワイヤ送給性が良好になったとしてもスパッタ発生量を十分に低減できず、ビード外観も改善されないという問題点があった。
【０００７】
ガスシールドアーク溶接でのスパッタ発生量を低減する方法としては、特許文献３において、溶接電流にパルスを付与して溶滴の脱落を促進することで溶滴の肥大化を抑制することによりスパッタ発生量を低減するパルスアーク溶接方法が開示されている。しかし特許文献３に開示されたパルスアーク溶接方法によれば、通常の溶接電流域では溶接時のスパッタ発生量は低減できるものの、５５０Ａ以上の高電流域でのパルスアーク溶接では、アーク長の変動が非常に大きく、適正条件が少しでもずれると逆にスパッタ発生量が多くなるという問題点があった。
【０００８】
一方、特許文献４には、溶接作業性に優れるフラックス入りワイヤを用いたＡｒガスを使用したパルス溶接方法が開示されている。特許文献４に開示された溶接方法によれば、高電流域でもスパッタ発生量を低減でき、ビード外観も改善することが可能となる。しかし、特許文献４に開示されたパルス溶接方法は、フラックス入りワイヤに積極的にＳを添加して溶融池の対流を制御し、溶接ビード上のスラグ生成を抑制する溶接方法であるので、多層盛溶接に適用した場合、高温割れが生じやすくなるという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−９５５５１号公報
【特許文献２】特開２００９−２５５１４２号公報
【特許文献３】特開２０１６−４００４６号公報
【特許文献４】特開２０１３−１３２６９０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを用いたパルスＭＡＧ多層盛溶接方法において、大入熱及び高パス間温度の溶接施工条件においても優れた溶接金属性能が得られ、かつ、溶接時のアークが安定してスパッタ発生量が少なく、優れたビード外観が得られるなど溶接作業性が良好なパルスＭＡＧ多層盛溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の要旨は、パルスＭＡＧ多層盛溶接方法において、ワイヤ全質量に対する質量％で、鋼製外皮とフラックスの合計で、Ｃ：０．０３〜０．２０％、Ｓｉ：０．４〜１．５％、Ｍｎ：１．５〜３．０％、Ｃｕ：０．０５〜０．５％、Ｔｉ：０．１〜０．５％、Ｍｏ：０．１５〜０．５０％、Ｂ：０．００１５〜０．０１００％を含有し、Ａｌ：０．０１％以下であり、さらに、ワイヤ全質量に対する質量％で、フラックス中に、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計：０．０１〜０．２０％、金属弗化物のＦ換算値の合計：０．０１〜０．１０％、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計：０．０２〜０．１５％を含有し、残部が鋼製外皮のＦｅ、鉄粉、鉄合金粉のＦｅ分及び不可避不純物からなるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを用いて、パルスピーク電流（Ｉｐ）：４６０〜５５０Ａ、パルスベース電流（Ｉｂ）：４０〜８０Ａとし、パルスピーク幅（Ｔｐ）：０．７〜２．０ｍｓｅｃのパルスを付加して多層盛溶接することを特徴とするパルスＭＡＧ多層盛溶接方法にある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のパルスＭＡＧ多層盛溶接方法によれば、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを用いたパルスＭＡＧ多層盛溶接において、大入熱及び高パス間温度の溶接施工条件においても優れた溶接金属性能が得られ、かつ、溶接時のアークが安定してスパッタ発生量が少なく、優れたビード外観が得られるなど良好な溶接作業性が得られるので、溶接部の品質及び溶接能率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明者らは、上記問題点を解決するために、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを用いたパルスＭＡＧ多層盛溶接を行う上で、大入熱及び高パス間温度の溶接施工条件においても優れた溶接金属性能が得られ、溶接時にアークが安定し、スパッタ発生量が少なく、優れたビード外観が得られるなど溶接作業性が良好なガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの成分組成及びパルスＭＡＧ多層盛溶接の適正なパルス条件について、詳細に検討した。
【００１４】
その結果、大入熱でのパルスＭＡＧ多層盛溶接時のアークの安定性を確保し、スパッタ発生量の低減を図るためには、Ｎａ化合物とＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値とＫ2Ｏ換算値の合計量及び金属弗化物のＦ換算値の合計量を適正にし、Ａｌの含有量を限定することを見出した。また、Ｓｉ酸化物を適量含有させることにより、ビード外観を良好にすることができることを見出した。
【００１５】
また、大入熱及び高パス間温度でのパルスＭＡＧ多層盛溶接においても溶接金属の適正な強度を確保するとともに安定した靭性の向上をも達成させるためには、ワイヤ中のスラグ生成剤である酸化物を極力減らし、合金成分のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｂ及びＡｌの各含有量におけるそれぞれの適正化が有効であることを知見した。
【００１６】
上述した成分組成のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを用いて、パルスＭＡＧ多層盛溶接する場合のパルス条件のパルスピーク電流（Ｉｐ）、パルスベース電流（Ｉｂ）及びパルスピーク幅（Ｔｐ）を調整して１パルス１ドロップの溶滴移行となる領域にすることで、ビード外観が良好でアークが安定し、スパッタ発生量の少ない溶接が可能となる。
【００１７】
以下、本発明を適用したパルスＭＡＧ多層盛溶接方法及びこれに用いられるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤについて詳細に説明する。なお、ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの各成分組成の含有率は、ワイヤ全質量に対する質量％で表すものとし、その質量％に対する記載を単に％と記載する。
【００１８】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＣ：０．０３〜０．２０％］
Ｃは、固溶強化により溶接金属の強度を向上させるために必要な元素である。Ｃが０．０３％未満であると、必要な溶接金属の強度が得られない。一方、Ｃが０．２０％を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなり、靭性が低下する。またＣが０．２０％を超えると、高温割れ感受性が高くなる。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＣは０．０３〜０．２０％とする。なお、Ｃは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスから金属粉及び合金粉等から添加できる。
【００１９】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＳｉ：０．４〜１．５％］
Ｓｉは、溶接金属の脱酸及び溶接金属の強度確保のために添加する。Ｓｉが０．４％未満であると、溶接金属が脱酸不足となって溶接金属の靭性が低下するとともに、必要な溶接金属の強度が得られない。一方、Ｓｉが１．５％を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなり、靭性が安定して得られない。また、Ｓｉが１．５％を超えると、溶接時に生成するスラグ量が増加してスラグ巻き込み等の溶接欠陥が発生しやすくなる。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＳｉは０．４〜１．５％とする。なお、Ｓｉは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスから金属Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等の合金粉から添加できる。
【００２０】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＭｎ：１．５〜３．０％］
Ｍｎは、溶接金属の靭性確保と強度向上のために添加する。Ｍｎが１．５％未満であると、溶接金属の強度が低く、靭性が十分に確保できなくなる。一方、Ｍｎが３．０％を超えると、溶接金属の靭性が安定して得られず、また生成スラグ量が増加してスラグ巻き込み等の溶接欠陥が発生しやすくなる。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＭｎは１．５〜３．０％とする。なお、Ｍｎは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等の合金粉末から添加できる。
【００２１】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＣｕ：０．０５〜０．５％］
Ｃｕは、析出強化作用を有し、変態温度を低下させて溶接金属の組織を微細化して靭性を安定させる。Ｃｕが０．０５％未満であると、安定した溶接金属の靭性が得られない。一方、Ｃｕが０．５％を超えると、析出脆化が生じて溶接金属の靭性が低下するとともに、高温割れが発生しやすくなる。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＣｕは０．０５〜０．５％とする。なお、Ｃｕは、鋼製外皮に含まれる成分及びフラックス入りワイヤ表面に施したＣｕめっき分の他、フラックスからの金属Ｃｕ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｕ等の合金粉から添加できる。
【００２２】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＴｉ：０．１〜０．５％］
Ｔｉは、脱酸剤として作用するとともに、溶接金属中にＴｉの微細酸化物を生成して溶接金属の靭性をより向上させる。Ｔｉが０．１％未満であると、その効果が十分に得られず、溶接金属の靭性が低下する。一方、Ｔｉが０．５％を超えると、溶接金属中の固溶Ｔｉが多くなり、溶接金属の靭性が低下する。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＴｉは０．１〜０．５％とする。なお、Ｔｉは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属Ｔｉ、Ｆｅ−Ｔｉ等の合金粉から添加できる。
【００２３】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＭｏ：０．１５〜０．５０％］
Ｍｏは、大入熱及び高パス間温度の溶接施工条件で、溶接金属の強度を確保する上で重要な元素である。Ｍｏが０．１５％未満であると、この効果が十分に得られず、大入熱及び高パス間温度での溶接施工条件で溶接金属の必要な強度が得られない。一方、Ｍｏが０．５０％を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなり、靭性が安定して得られない。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＭｏは０．１５〜０．５０％とする。なお、Ｍｏは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属Ｍｏ粉から添加できる。
【００２４】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＢ：０．００１５〜０．０１００％］
Ｂは、大入熱及び高パス間温度での溶接施工条件での溶接金属の組織を微細化して靭性を向上させる。Ｂが０．００１５％未満であると、その効果が十分に得られず、大入熱及び高パス間温度での溶接施工条件で溶接金属の靭性が低下する。一方、Ｂが０．０１００％を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなるとともに、粒界が脆化して溶接金属の靭性が低下する。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＢは０．００１５〜０．０１００％とする。なお、Ｂは、鋼製外皮に含まれる成分の他、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｂ等の合金粉から添加できる。
【００２５】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＡｌ：０．０１％以下］
Ａｌは、０．０１％を超えると、溶接金属中に酸化物となって残留し、溶接金属の靭性を低下させる。またＡｌは、０．０１％を超えると、アークが不安定となり、スパッタ発生量が増加する。従って、鋼製外皮とフラックスの合計で含有量は０．０１％以下とする。なお、Ａｌは必須の成分ではなく、含有率が０％でもよい。
【００２６】
［フラックス中のＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計：０．０１〜０．２０％］
Ｓｉ酸化物は、溶融スラグの粘性を高め、スラグ被包性を向上させビード止端部をなじみやすくしてビード外観を良好にする。Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が０．０１％未満であると、溶接ビードのビード止端部のなじみが悪くなり、ビード外観が不良となる。一方、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が０．２０％を超えると、溶接金属中の酸素量が増加して靭性が低下する。また、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が０．２０％を超えると、スラグ量自体が多くなってスラグ巻き込み等の溶接欠陥が発生しやすくなる。従って、フラックス中のＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計は０．０１〜０．２０％とする。なお、ＳｉＯ2は、フラックスからの珪砂、珪酸ソーダ及び珪酸カリウムからなる水ガラスの固質成分等から添加できる。
【００２７】
［フラックス中の金属弗化物のＦ換算値の合計：０．０１〜０．１０％］
金属弗化物は、アークを集中させて安定させる効果を有する。金属弗化物のＦ換算値の合計が０．０１％未満では、この効果が十分に得られず、アークが不安定でスパッタ発生量が多くなる。一方、金属弗化物のＦ換算値の合計が０．１０％を超えると、アークが荒く不安定になり、スパッタ発生量が多くなる。従って、フラックス中の金属弗化物のＦ換算値の合計は０．０１〜０．１０％とする。なお、金属弗化物は、フラックスからのＣａＦ2、ＮａＦ、ＬｉＦ、ＭｇＦ2、Ｋ2ＳｉＦ6、Ｎａ3ＡｌＦ6、ＡｌＦ3等から添加でき、Ｆ換算値はそれらに含有されるＦ量の合計である。
【００２８】
［フラックス中のＮａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値とＫ2Ｏ換算値の合計：０．０２〜０．１５％］
Ｎａ化合物及びＫ化合物は、アークをソフトにして安定にする。Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値とＫ2Ｏ換算値の合計が０．０２％未満であると、アークが不安定になり、スパッタ発生量が多くなる。一方、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値とＫ2Ｏ換算値の合計が０．１５％を超えると、アークが強くなりすぎて不安定となってスパッタ発生量が多くなる。また、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値とＫ2Ｏ換算値の合計が０．１５％を超えると、ビード止端部のなじみが悪くなってビード外観が不良となるとともに、生成するスラグ量が多くなってスラグ巻き込み等の溶接欠陥が発生しやすくなる。従って、フラックス中のＮａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値とＫ2Ｏ換算値の合計は０．０２〜０．１５％とする。なお、Ｎａ化合物及びＫ化合物は、珪酸ソーダ及び珪酸カリウムからなる水ガラスの固質成分、Ｋ2ＳｉＯ3、Ｎａ2ＳｉＯ3、ＮａＦ、Ｋ2ＳｉＦ6等の粉末から添加できる。
【００２９】
本発明に用いるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、鋼製外皮をパイプ状に成型し、その内部にフラックスを充填した構造である。ワイヤの種類としては、成型した鋼製外皮の合わせ目を溶接して得られる鋼製外皮に継目が無いワイヤと、鋼製外皮に合わせ目を溶接しないままとした鋼製外皮に継目を有するワイヤに大別できる。本発明においては、何れの断面構造のワイヤを採用することができるが、鋼製外皮に継目を有するワイヤは、溶接金属の強度が高くなると低温割れが生じやすくなるので水分含有量の少ない原材料を用いる必要がある。一方、鋼製外皮に合わせ目の無いワイヤは、ワイヤ中の全水素量を低減することを目的とした熱処理が可能であり、また製造後のフラックスの吸湿が無いので、溶接金属の拡散性水素量を低減し、耐低温割れ性の向上を図ることができるので、より好ましい。
【００３０】
本発明に用いるガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの残部は、鋼製外皮のＦｅ、成分調整のために添加する鉄粉、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ｆｅ−Ｔｉ合金等の鉄合金粉のＦｅ分及び不可避不純物である。
また、フラックス充填率は特に限定しないが、生産性の観点からワイヤ全質量に対して５〜２０％とするのが好ましい。
【００３１】
以下、パルスＭＡＧ多層盛溶接する場合のパルス条件について詳細に説明する。
【００３２】
［パルスピーク電流（Ｉｐ）：４６０〜５５０Ａ］
パルスピーク電流（Ｉｐ）は、パルス上部のピーク電流値であり、溶滴の離脱に影響するパラメータである。パルスピーク電流（Ｉｐ）が４６０Ａ未満では、電磁ピンチ効果による溶滴の離脱がスムーズに行われなくなって１パルス１ドロップでの溶滴移行ができなくなり、アークが不安定となってスパッタ発生量が多くなるとともに、ビード外観が不良になる。一方、パルスピーク電流（Ｉｐ）が５５０Ａを超えると、スパッタ発生量が多くなる。従って、パルスピーク電流（Ｉｐ）は４６０〜５５０Ａとする。
【００３３】
［パルスベース電流（Ｉｂ）：４０〜８０Ａ］
パルスベース電流（Ｉｂ）は、パルス下部のベース電流値であり、このベース期間でアークを保持できる電流値が必要となる。パルスベース電流（Ｉｂ）が４０Ａ未満では、アークが不安定となってスパッタ発生量が多くなる。一方、パルスベース電流（Ｉｂ）が８０Ａを超えると、溶滴の離脱が速やかに行われず、アークが不安定となってスパッタ発生量が多くなる。従って、パルスベース電流（Ｉｂ）は４０〜８０Ａとする。
【００３４】
［パルスピーク幅（Ｔｐ）：０．７〜２．０ｍｓｅｃ］
パルスピーク幅（Ｔｐ）は、ピーク電流の保持時間であり、溶滴の離脱に影響するパラメータである。パルスピーク幅（Ｔｐ）が０．７ｍｓｅｃ未満では、電磁ピンチ効果による溶滴の離脱がスムーズに行われなくなって１パルス１ドロップでの溶滴移行ができなくなり、スパッタ発生量が多くなる。一方、パルスピーク幅（Ｔｐ）が２．０ｍｓｅｃを超えると、溶滴の離脱を行うための電磁ピンチ力が過剰になり、ピーク電流領域内で溶滴が移行してしまうため、スパッタが大粒化してスパッタ発生量が多くなる。従ってパルスピーク幅（Ｔｐ）は０．７〜２．０ｍｓｅｃとする。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を適用したパルスＭＡＧ多層盛溶接方法の実施例について説明する。
ＪＩＳ  Ｇ３１４１に規定されるＳＰＣＣを鋼製外皮（Ｃ：０．０１〜０．０５％）として使用し、鋼製外皮を成形する工程でＵ字型に成形した後、鋼製外皮の合わせ目を溶接した継目が無いワイヤを造管して伸線し、表１に示す各種成分のフラックス入りワイヤを試作した。ワイヤ径は１．２ｍｍとした。
【００３６】
【表１】
2020142287.tif 000002
【００３７】
表１に示す試作したフラックス入りワイヤを用いて、溶接作業性、スパッタ発生量の測定、溶接欠陥の有無及び溶接金属性能の調査を行った。
【００３８】
溶接作業性及び溶接金属性能は、表２に示すパルスＭＡＧ条件で、溶接速度２０ｃｍ／ｍｉｎ、パス間温度３５０℃以下の大入熱及び高パス間温度での溶接施工条件でパルスＭＡＧ多層盛溶接を実施し、チップ母材間距離２５ｍｍ、シールドガスにＡｒ−ＣＯ2混合ガスを使用し、ガス流量は２０リットル／ｍｉｎ、板厚２５ｍｍのＪＩＳ  Ｇ３１０６に準拠したＳＭ４９０Ｂ鋼板を、３５°レ開先、ルートギャップ８ｍｍの裏当金付きの開先として多層盛の溶接金属試験を実施した。
【００３９】
溶接作業性の調査は、溶接時のアークの安定性及びビード外観を目視で実施した。なお、溶接欠陥の有無は溶接終了後に裏当金を撤去してＸ線透過試験を実施して溶接欠陥の有無を調査した。
【００４０】
溶接金属の機械的性能の調査は、鋼板の板厚の中央の溶接金属部から引張試験片（ＪＩＳ  Ｚ２２４１  １０号）及びシャルピー衝撃試験（ＪＩＳ  Ｚ２２４２  Ｖノッチ試験片）を採取して機械的性能を調査した。
【００４１】
引張強さは５４０〜６７０ＭＰａ、靭性の評価は、０℃におけるシャルピー衝撃試験を各５本実施し、吸収エネルギーの平均値は８０Ｊ以上、最低値は６０Ｊ以上を良好とした。その際、初層溶接時に高温割れの有無を目視で調査した。
【００４２】
スパッタの発生量は、銅製の捕集箱を用いて、表２に示すパルスＭＡＧ溶接条件で、ＪＩＳ  Ｇ３１０６に準拠したＳＭ４９０Ｂ鋼板の板厚１２ｍｍを用いてビードオンプレート溶接を３０秒×５回繰り返し行い、１分間当たりのスパッタ発生量が１．０ｇ以下を良好とした。それらの結果を表２にまとめて示す。
【００４３】
【表２】
2020142287.tif 000003
【００４４】
表２中の試験Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３が本発明例、試験Ｎｏ．１４〜Ｎｏ．２８は比較例である。本発明例である試験Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１３は、パルスＭＡＧ溶接条件のパルスピーク電流（ＩＰ）、パルスベース電流（Ｉｂ）及びパルスピーク幅（Ｔｐ）が適正で、使用したワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ１３のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｉ化合物のＳｉＯ2換算値の合計、金属弗化物のＦ換算値の合計、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値とＫ2Ｏ換算値の合計が適量であるので、大入熱及び高パス間温度での溶接施工条件でのパルスＭＡＧ多層盛溶接でも、アークが安定してスパッタ発生量が少なく、ビード外観が良好で、溶接欠陥がなく、溶接金属の引張強さ及び吸収エネルギーの平均値及び最低値ともに良好であるなど極めて満足な結果であった。
【００４５】
比較例中試験Ｎｏ．１４は、使用したワイヤ記号Ｗ１４のＣが少ないので、溶接金属の引張強さが低かった。また、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が少ないので、ビード外観が不良であった。
【００４６】
試験Ｎｏ．１５は、使用したワイヤ記号Ｗ１５のＣが多いので、溶接金属の引張強さが高く、吸収エネルギー平均値が低く、また、クレータ部に割れが生じた。さらに、金属弗化物のＦ換算値の合計が少ないので、アークが不安定でスパッタ発生量が多かった。
【００４７】
試験Ｎｏ．１６は、使用したワイヤ記号Ｗ１６のＳｉが少ないので、溶接金属の引張強さが低く、吸収エネルギー平均値が低かった。また、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計が少ないので、アークが不安定でスパッタ発生量も多かった。
【００４８】
試験Ｎｏ．１７は、使用したワイヤ記号Ｗ１７のＳｉが多いので、溶接金属の引張強さが高く、吸収エネルギーの最低値が低かった。また、スラグ巻き込み欠陥が生じた。さらに、パルスピーク電流（Ｉｐ）が高いので、アークが強くスパッタ発生量が多かった。
【００４９】
試験Ｎｏ．１８は、使用したワイヤ記号Ｗ１８のＭｎが少ないので、溶接金属の引張強さが低く、吸収エネルギー平均値が低かった。また、金属弗化物のＦ換算値の合計が多いので、アークが不安定でスパッタ発生量が多かった。
【００５０】
試験Ｎｏ．１９は、使用したワイヤ記号Ｗ１９のＭｎが多いので、溶接金属の吸収エネルギーの最低値が低く、スラグ巻き込み欠陥が生じた。さらに、パルスベース電流（Ｉｂ）が低いので、アークが不安定でスパッタ発生量が多かった。
【００５１】
試験Ｎｏ．２０は、使用したワイヤ記号Ｗ２０のＣｕが少ないので、溶接金属の吸収エネルギーの最低値が低かった。また、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計が多いので、アークが強くスパッタ発生量が多かった。また、ビード外観が不良で、スラグ巻き込み不良が生じた。
【００５２】
試験Ｎｏ．２１は、使用したワイヤ記号Ｗ２１のＣｕが多いので、溶接金属の吸収エネルギーの平均値が低かった。また、クレータ部に割れが生じた。さらに、パルスピーク電流（Ｉｐ）が低いので、アークが不安定でスパッタ発生量が多く、く、ビード外観が不良であった。
【００５３】
試験Ｎｏ．２２は、使用したワイヤ記号Ｗ２２のＴｉが少ないので、溶接金属の吸収エネルギー平均値が低かった。また、パルスピーク幅（Ｔｐ）が短いので、スパッタ発生量が多かった。
【００５４】
試験Ｎｏ．２３は、使用したワイヤ記号Ｗ２３のＴｉが多いので、溶接金属の吸収エネルギー平均値が低かった。
【００５５】
試験Ｎｏ．２４は、使用したワイヤ記号Ｗ２４のＭｏが少ないので、溶接金属の引張強さが低かった。また、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が多かったので、溶接金属の吸収エネルギーの平均値が低く、スラグ巻き込み欠陥が生じた。
【００５６】
試験Ｎｏ．２５は、使用したワイヤ記号Ｗ２５のＭｏが多いので、溶接金属の引張強さが高く、吸収エネルギーの最低値が低かった。また、パルスベース電流（Ｉｂ）が高いので、アークが不安定でスパッタ発生量が多かった。
【００５７】
試験Ｎｏ．２６は、使用したワイヤ記号Ｗ２６のＢが少ないので、溶接金属の吸収エネルギーの平均値が低かった。また、パルスピーク時間（Ｔｐ）が長いので、スパッタが大粒となりスパッタ発生量が多かった。
【００５８】
試験Ｎｏ．２７は、使用したワイヤ記号ｗ２７のＢが多いので、溶接金属の引張強さが高く、吸収エネルギーの平均値が低かった。
【００５９】
試験Ｎｏ．２８は、使用したワイヤ記号ｗ２７のＡｌが多いので、溶接金属の吸収エネルギーの平均値が低かった。また、アークが不安定でスパッタ発生量が多かった。