(57)【要約】  本発明の一態様に係るフラックス入りワイヤの製造方法は、鋼板を円形に成形しながら、前記鋼板の内部にフラックスを充填する工程と、前記鋼板の両端を接合して鋼管とする工程と、前記鋼管に圧延及び焼鈍を施して、前記フラックス入りワイヤを得る工程と、を備え、前記フラックス入りワイヤが所定の化学組成を有し、Ｓｎ含有量、Ｓｂ含有量、Ｗ含有量、及びＭｏ含有量が以下の式１を満たす。  Ｓｎ＋Ｓｂ＞Ｍｏ＋Ｗ  ：式１
2019186797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製外皮の内部にフラックスが充填されたフラックス入りワイヤの製造方法であって、
鋼板を円形に成形しながら、前記鋼板の内部にフラックスを充填する工程と、
前記鋼板の両端を接合して鋼管とする工程と、
前記鋼管に圧延及び焼鈍を施して、前記フラックス入りワイヤを得る工程と、
を備え、
前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、
Ｃ：０．０３〜０．１０％、
Ｓｉ：０．４０〜０．８５％、
Ｍｎ：１．５〜３．５％、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ｃｕ：０．０３〜０．７０％、
Ｓｎ：０．０５〜０．３０％、
Ｍｇ：０．０５〜０．５０％、
Ａｌ：０．０５〜０．５０％、
Ｔｉ酸化物：ＴｉＯ２換算値で１．５０〜４．６０％未満、
Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ２換算値で０．３０〜１．００％、
Ｚｒ酸化物：ＺｒＯ２換算値で０．１０〜０．５０％、
Ｆｅ酸化物：ＦｅＯ換算値で０．１０〜１．００％、
Ａｌ酸化物：Ａｌ２Ｏ３換算値で０．０５〜０．５０％、
Ｎａ化合物及びＫ化合物の合計：Ｎａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計で０．０５０〜０．２００％、
弗素化合物：Ｆ換算値で０．０２〜０．２０％、
Ｂｉ及びＢｉ酸化物の合計：Ｂｉ換算値で０〜０．０３５％、
Ｎｉ：０〜２．５０％、
Ｔｉ：０〜０．３０％、
Ｂ：０〜０．０１０％、
Ｍｏ：０〜０．４００％、
Ｗ：０〜０．２００％、
Ｃｒ：０〜０．５００％、
Ｎｂ：０〜０．３００％、
Ｖ：０〜０．３００％、
Ｎ：０〜０．００８０％、
Ｃａ：０〜０．００５０％、
ＲＥＭ：０〜０．００５０％、
Ｓｂ：０〜０．００５０％、
残部：Ｆｅ及び不純物であり、
Ｓｎ含有量、Ｓｂ含有量、Ｗ含有量、及びＭｏ含有量が以下の式１を満たす
ことを特徴とするフラックス入りワイヤの製造方法。
Ｓｎ＋Ｓｂ＞Ｍｏ＋Ｗ  ：式１
ただし、前記式１における元素記号は、各元素記号に係る元素の含有量を、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で示すものである。
【請求項２】
前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、
Ｍｏ：０〜０．０４０％、
Ｗ：０〜０．０１０％
であることを特徴とする請求項１に記載のフラックス入りワイヤの製造方法。
【請求項３】
前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、
Ｃｕ：０．０５〜０．７０％、
であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフラックス入りワイヤの製造方法。
【請求項４】
前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、少なくとも下記のいずれかひとつを満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法。
Ｎｉ：０．１０〜２．５０％
Ｔｉ：０．０３〜０．３０％
Ｂ：０．００２〜０．０１０％
【請求項５】
前記接合がかしめであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法。
【請求項６】
前記接合が溶接であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法によって製造されるフラックス入りワイヤ。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法によって製造されるフラックス入りワイヤを用いて溶接する工程を備える溶接継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラックス入りワイヤの製造方法、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。
【背景技術】
【０００２】
長期間使用することによって大気腐食環境中に暴露されている耐候性鋼材は、一般的には、その表面に保護性のあるさび層が形成される。このさび層が外界からの腐食性物質より耐食性鋼材を遮蔽することで、さび層形成以降の耐候性鋼材の腐食が抑制されて、その耐候性が発揮される。そのため、耐候性鋼材は、塗装せずに裸材のまま使用可能な鋼材として、橋梁等の構造物に用いられている。【０００３】
しかしながら、飛来塩分量が多い環境、例えば海浜地域、及び融雪剤が散布される地域等では、耐候性鋼材の表面に保護性のあるさび層が形成されにくく、腐食を抑制する効果が発揮されにくい。そのため、これらの地域では、裸材のままの耐候性鋼材を用いることができず、塗装をして用いる必要がある。【０００４】
さらに、前述の飛来塩分量が多い環境下では、塗膜劣化によって塗膜傷が生じ、塗膜傷部直下の鋼材が直接的に腐食環境にさらされるために、塗装鋼材は、傷部を中心としてコブ状に塗膜が膨れ上がる腐食形態を示す。このような腐食形態の進行によってさらに塗膜傷部が累進的に拡大することで、構造物の腐食が進展し続けるので、飛来塩分量が多い環境下では構造物の寿命延長を目的として約１０年毎に塗装鋼材に再塗装を実施することが多い。このような補修工程には多大な工数がかかるので、塗装寿命を延長し、補修塗装間隔を大きく延ばすことで維持管理費用の低減を可能とする耐食性鋼材について、いくつかの技術提案がなされている。【０００５】
例えば、特許文献１には、海浜地域や融雪塩が散布される地域等で飛来塩分量が多い環境下でもミニマムメンテナンス材料として使用することができる、耐候性および耐塗装剥離性に優れた橋梁用鋼材が開示されている。【０００６】
特許文献２には、塗膜が機械的に傷つけられ易く、かつＳＯ４２−とＣｌ−の両方の影響を受け易い腐食環境であっても、塗膜の寿命延長と塗膜が剥がれた後の腐食抑制を図ることができる、石炭・鉱石運搬船ホールド用の耐食性鋼材が開示されている。【０００７】
また、鋼材自体の耐食性に加え、上記特許文献１及び特許文献２に開示されるような耐候性鋼又は耐食鋼を溶接した場合の溶接金属にも、優れた耐候性及び塗装耐食性を付与させることが求められている。【０００８】
特に、溶接継手において余盛の耐候性及び塗装耐食性が問題となる。余盛は溶接金属の最表層であり、余盛の領域に施された塗膜は、その周囲の平滑な母材に施された塗膜表面に比較して、溶接継手使用中に、他の物体との衝突や機械的摩擦を相対的により頻回に、強く受け易い。また、余盛自体が凸形で複雑な形状を呈するので、塗装施工において、周囲の母材の塗膜の膜厚よりも余盛の塗膜の膜厚が薄くなる傾向がある。これらの理由から余盛表面は、塗膜の剥離が生じ易いので、鋼構造物の使用開始から早期に、累進的な塗膜破壊が進行する腐食形態の起点となりやすい。【０００９】
そのため、継手の溶接金属に母材と同等、あるいは、それ以上の優れた耐候性及び塗装耐食性を付与させることができる新規な溶接材料が求められている。【００１０】
上記課題に対し、例えば特許文献３には、高Ｎｉ系高耐候性鋼の溶接に適し、良好な溶接作業性、特に良好なスラグ剥離性が得られ、母材の耐食性を損なうことなく海塩に対する耐食性を溶接金属に付与するガスシールドアーク溶接用ワイヤが提案されている。しかし、特許文献３で提案された技術では、溶接金属を含めた構造物の塗装寿命延長の効果を得ることは難しい。【００１１】
特に橋梁の溶接においては、リブといわれる補強材の水平すみ肉溶接が行われる場合が多い。そのため、橋梁の溶接においては、水平すみ肉溶接における溶接作業性、ビード形状、ビード外観及び耐欠陥性に優れたガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤが求められる。さらに、ガスシールドアーク溶接用ワイヤは、ワイヤ中にＮｉを比較的多く含有するため、溶接時に高温割れが発生し易いという問題もある。【００１２】
一方、耐食性に優れたガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤとして、例えば特許文献４、特許文献５及び特許文献６が提案されている。【００１３】
しかし、特許文献４、特許文献５及び特許文献６に提案されているガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを水平すみ肉溶接に適用した場合には、ピットが生じるとともに、ビード形状、ビード外観、スラグ剥離性等の溶接作業性が不良であるという問題がある。また、Ｃｕ、ＣｒおよびＮｉを含有させるような、従来の化学成分の検討で溶接金属の耐食性を向上させる効果は得られているが、溶接金属を含めた構造物の塗装寿命延長の効果は得られていない。【００１４】
さらに、特許文献３〜６に記載の溶接材料によって得られた溶接金属においても、塗膜の剥離を誘引しやすく、飛来塩分量の多い環境下では、腐食形態の起点となるという問題があった。溶接継手の最表層である余盛に施された塗膜の厚さは、余盛の凸状の複雑な形状に起因して、その周囲の平坦な母材に施された塗膜の厚さに比較して薄くなる傾向にあるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】日本国特開２００８−１６３３７４号公報
【特許文献２】日本国特開２００７−２６２５５５号公報
【特許文献３】日本国特開２００３−３１１４７１号公報
【特許文献４】日本国特開２０００−１０２８９３号公報
【特許文献５】日本国特開２０００−２８８７８１号公報
【特許文献６】日本国特開２００４−２３０４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、橋梁、港湾構造物及び海浜地域などの飛来塩分量が多い環境下で使用される耐食鋼を水平すみ肉溶接する場合においても溶接作業性、溶接性及び溶接部の耐候性及び塗装耐食性に優れ、且つ機械的性能に優れた溶接金属が得られるフラックス入りワイヤの製造方法、フラックス入りワイヤ、及び溶接継手の製造方法を提供することを目的とする。なお、本明細書において溶接作業性に優れるとは、スパッタ発生量が少なく、ビード形状、ビード外観及びスラグ剥離性に優れることを意味する。同様に、溶接性に優れるとは、ピットの発生が無く、高温割れが発生しないことを意味する。また、機械的性能に優れるとは、引張強さ及び靱性に優れることを意味する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の要旨は以下の通りである。
［１］  本発明の一態様に係るフラックス入りワイヤの製造方法は、鋼製外皮の内部にフラックスが充填されたフラックス入りワイヤの製造方法であって、
鋼板を円形に成形しながら、前記鋼板の内部にフラックスを充填する工程と、
前記鋼板の両端を接合して鋼管とする工程と、
前記鋼管に圧延及び焼鈍を施して、前記フラックス入りワイヤを得る工程と、
を備え、
前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、
Ｃ：０．０３〜０．１０％、
Ｓｉ：０．４０〜０．８５％、
Ｍｎ：１．５〜３．５％、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ｃｕ：０．０３〜０．７０％、
Ｓｎ：０．０５〜０．３０％、
Ｍｇ：０．０５〜０．５０％、
Ａｌ：０．０５〜０．５０％、
Ｔｉ酸化物：ＴｉＯ２換算値で１．５０〜４．６０％未満、
Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ２換算値で０．３０〜１．００％、
Ｚｒ酸化物：ＺｒＯ２換算値で０．１０〜０．５０％、
Ｆｅ酸化物：ＦｅＯ換算値で０．１０〜１．００％、
Ａｌ酸化物：Ａｌ２Ｏ３換算値で０．０５〜０．５０％、
Ｎａ化合物及びＫ化合物の合計：Ｎａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計で０．０５０〜０．２００％、
弗素化合物：Ｆ換算値で０．０２〜０．２０％、
Ｂｉ及びＢｉ酸化物の合計：Ｂｉ換算値で０〜０．０３５％、
Ｎｉ：０〜２．５０％、
Ｔｉ：０〜０．３０％、
Ｂ：０〜０．０１０％、
Ｍｏ：０〜０．４００％、
Ｗ：０〜０．２００％、
Ｃｒ：０〜０．５００％、
Ｎｂ：０〜０．３００％、
Ｖ：０〜０．３００％、
Ｎ：０〜０．００８０％、
Ｃａ：０〜０．００５０％、
ＲＥＭ：０〜０．００５０％、
Ｓｂ：０〜０．００５０％、
残部：Ｆｅ及び不純物であり、
Ｓｎ含有量、Ｓｂ含有量、Ｗ含有量、及びＭｏ含有量が以下の式１を満たす。
Ｓｎ＋Ｓｂ＞Ｍｏ＋Ｗ  ：式１
ただし、前記式１における元素記号は、各元素記号に係る元素の含有量を、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で示すものである。
［２］  上記［１］に記載のフラックス入りワイヤの製造方法では、前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、
Ｍｏ：０〜０．０４０％
Ｗ：０〜０．０１０％、
であってもよい。
［３］  上記［１］または［２］に記載のフラックス入りワイヤの製造方法では、前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、
Ｃｕ：０．０５〜０．７０％、
であってもよい。
［４］  上記［１］〜［３］のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法では、前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、少なくとも下記のいずれかひとつを満たしてもよい。
Ｎｉ：０．１０〜２．５０％
Ｔｉ：０．０３〜０．３０％
Ｂ：０．００２〜０．０１０％
［５］  上記［１］〜［４］のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法では、前記接合がかしめであってもよい。
［６］  上記［１］〜［４］のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法では、前記接合が溶接であってもよい。
［７］  本発明の別の態様に係るフラックス入りワイヤは、上記［１］〜［６］のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法によって製造されるフラックス入りワイヤである。
［８］  本発明の別の態様に係る溶接継手の製造方法は、上記［１］〜［６］のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法によって製造されるフラックス入りワイヤを用いて溶接する工程を備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るフラックス入りワイヤの製造方法によって得られるフラックス入りワイヤ、及びこれを用いた溶接継手によれば、橋梁、港湾構造物及び海浜地域などの飛来塩分量が多い環境下で使用される耐食鋼を水平すみ肉溶接する場合においても溶接作業性、溶接性及び溶接部の耐候性及び塗装耐食性に優れ、且つ機械的性能に優れた溶接金属が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】溶接部の耐食性評価のための腐食試験片用の試料の採取位置を示した図である。
【図２】溶接部の塗装耐食性評価のための腐食試験片の形状、及び、クロスカットの概略を示した図である。
【図３】腐食試験方法（ＳＡＥ  Ｊ２３３４試験、１サイクルあたりの実施条件）の概略を示した図である。
【図４】フラックス入りワイヤの製造段階での断面図である。
【図５】かしめによって製造されたフラックス入りワイヤの断面図である。
【図６】溶接によって製造されたフラックス入りワイヤの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明者らは、前記課題を解決するために種々のフラックス入りワイヤ（以下、「ワイヤ」と略する場合がある）を試作して、詳細を検討した。
先ず、本発明者らは、飛散塩分量が多い腐食環境での耐食性について、ワイヤ中の化学組成（以下、「化学成分」という場合もある。）の影響を調査した。この結果、フラックス入りワイヤの化学成分として、Ｃｕ及びＳｎを添加することにより、飛散塩分量が多い腐食環境での耐食性を向上させることが可能であるという知見を得た。
【００２１】
さらに、本発明者らは、ビード形状及びビード外観は、ワイヤ中のＴｉ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ａｌ、Ｆｅ酸化物、Ａｌ酸化物及び弗素化合物量を調整することで良好になり、スラグ剥離性は、ワイヤ中のＳｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ａｌ、Ｆｅ酸化物並びにＮａ化合物及びＫ化合物の合計量を調整することで良好になることを知見した。さらに、耐ピット性及びスパッタ発生量の低減は、ワイヤ中のＴｉ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｍｇ含有量を調整することで良好になり、機械的性能は、ワイヤ中のＣ、Ｓｉ及びＭｎ含有量を調整することで良好になることを知見した。
【００２２】
しかしながら本発明者らは、飛散塩分量が多い腐食環境で溶接金属の耐食性を向上させるためには、上述の要素の相互作用も考慮する必要があることを知見した。具体的には、本発明者らは、Ｓｎ（及びＳｂ）と、Ｍｏ及びＷとの合金成分としての含有量比を所定の範囲内としなければ、特に飛来塩分量が多い環境下においては、前述の塗膜劣化によって塗膜傷が生じた場合、塗膜傷部直下の腐食深さの抑制が困難であり、耐塗装剥離性が低下することを知見した。
【００２３】
以下に、本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法について、図面を参照して説明する。図４は、フラックス入りワイヤ１０の製造段階での断面図であり、図５は、かしめによって製造されたフラックス入りワイヤ１０の断面図である。鋼製外皮１１の内部にフラックス１２が充填された本実施形態に係るワイヤ１０の製造方法は、鋼板１３を円形に成形しながら、鋼板の内部にフラックス１２を充填する工程（図４参照）と、鋼板１３の両端を接合して鋼管とする工程と、鋼管に圧延及び焼鈍を施して、ワイヤ１０を得る工程と、を含む。圧延及び焼鈍は、溶接材料として使用可能な程度にワイヤ１０の径を細くし、且つワイヤ１０を軟化させるために行われる。鋼板１３の化学組成は、鋼製外皮１１の化学組成と実質的に同一である。
【００２４】
接合の手段は特に限定されないが、例えばかしめ、又は溶接である。図５に示される、かしめによって製造されたワイヤ１０は、継ぎ目１４を有する。一方、図６に示される溶接によって製造されたフラックス入りワイヤ１０は、溶接部１５を有するが継ぎ目１４を有しない、いわゆるシームレスワイヤである。シームレスワイヤは、ワイヤ中の水素量を低減することを目的としたさらなる熱処理に供することができ、かつ製造後の吸湿量が少ないので、溶接金属の拡散性水素を低減でき、耐割れ性を向上させることができるので好ましい。なお、図６は、溶接によって製造されたフラックス入りワイヤ１０の断面図である。
【００２５】
溶接中のワイヤの送給性を向上させる等の目的で、本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法は、鋼製外皮１１の外表面にめっきする工程、及び／又は鋼製外皮１１の外表面に潤滑剤を塗布する工程をさらに含んでも良い。めっきは、例えば銅めっき等である。潤滑剤は、例えば植物油、又はＰＴＦＥ油等である。
【００２６】
本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法では、鋼製外皮１１及びフラックス１２の化学組成が所定の範囲内に制御される。なお、鋼製外皮１１及びフラックス１２に含まれる成分は、溶接中に溶融して、溶接金属を形成するとともに、一部は酸化されてスラグとして溶接金属外に排出される。従って、以下に説明される成分は、鋼製外皮１１及びフラックス１２の何れに含まれた場合であっても同じ効果を奏すると考えられる。以上の理由により、本実施形態に係る製造方法では、鋼製外皮１１の化学組成とフラックス１２の化学組成とを区別する必要はない。
【００２７】
以下、特に断りが無い限り酸化物又は弗化物の形態で存在する化学組成（成分）をスラグ成分と定義し、それ以外の単体金属又は合金として存在する化学組成（成分）を合金成分と定義する。
【００２８】
Ｃ、Ｐ及びＳは金属元素ではないが、便宜上、本実施形態においては合金成分に含まれるものとする。また、Ａｌ及びＢｉに関しては、その酸化物の作用が、合金成分としてのＡｌ及びＢｉの作用と同じであると考えられるので、その酸化物は実質的に合金成分として取り扱われる。スラグ成分であるとの断りが特に無い限り、以下に説明される元素の含有量は、合金成分として存在する元素の含有量である。合金成分は鋼製外皮１１及びフラックス１２のいずれにも含まれ得るが、スラグ成分は、通常、フラックス１２にのみ含まれる。
【００２９】
本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０を製造しようとする際には、製造しようとするフラックス入りワイヤ１０の径、充填率（フラックス入りワイヤ１０の全質量に対するフラックス１２の質量の割合のことをいう。）およびフラックス入りワイヤ１０の化学組成の設計値（目標値）が予め決定される。鋼製外皮の原材料となる鋼板１３には、通常、特定の化学組成のものが使用される。その化学組成を示した書類（例えば、鋼板１３の化学組成の分析結果、鉄鋼メーカーの検査証明書またはカタログなど）から鋼製外皮１１の化学組成を把握することができる。このため、充填率、鋼製外皮１１の化学組成およびフラックス入りワイヤ１０の化学組成の設計値（目標値）から、フラックス１２の化学組成の設計値（目標値）を決定することができる。決定されたフラックス１２の化学組成の設計値（目標値）に加え、フラックス１２の原料（スラグ成分の原料および金属成分の原料の双方をいう。）の化学組成を示した書類（例えば、原料メーカーなどの報告書、証明書またはカタログなど）から、フラックス１２の原料が選定され、その原料の配合比率が決定される。
【００３０】
つまり、上記の手順で選定されたフラックス１２の原料を、上記の手順で決定された配合比率で配合して、フラックス１２を製造する。このようにして製造されたフラックス１２および前記の鋼板１３を用いて、設計値の化学組成のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。なお、フラックス入りワイヤ１０にめっきが施される場合、めっきの化学組成とめっきの厚さとに応じて、鋼製外皮１１およびフラックス１２の化学組成を制御する必要がある。
【００３１】
以下の説明における、化学組成についての単位「％」は、特に断りが無い限り、フラックス入りワイヤ１０の全質量（鋼製外皮１１とフラックス１２の合計質量）に対する質量％を示す。ここで、フラックス入りワイヤ１０の全質量とは、鋼製外皮１１及びフラックス１２の合計質量であり、鋼製外皮１１の表面にめっきがされている場合は、そのめっきの質量は鋼製外皮１１の質量に含まれる。ただし、鋼製外皮１１の外表面に塗布された潤滑剤の質量は、フラックス入りワイヤ１０の全質量に含まれないものとする。
【００３２】
［Ｃ：０．０３〜０．１０％］
Ｃは、溶接構造物に要求される溶接金属の強度及び靭性を得るためにワイヤ中に含有される元素である。Ｃは、鋼製外皮１１に含まれる成分の他、フラックス１２中のＦｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｍｎ及びＦｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等の鉄合金が微量含有する金属粉に含まれ得る。Ｃ含有量が０．０３％未満では、溶接金属の強度及び靭性が低下する。一方、Ｃ含有量が０．１０％を超えると、溶接金属の強度が高くなることにより、溶接金属の靭性が低下する。従って、Ｃ含有量は０．０３〜０．１０％とする。好ましくは、Ｃ含有量の下限値は０．０４％、又は０．０５％である。好ましくは、Ｃ含有量の上限値は０．０９％、又は０．０８％である。  なお、Ｃは、鋼製外皮１１の成分、及びフラックス１２中の金属粉及び合金粉の成分として存在し得る。つまり、鋼製外皮１１のＣ含有量およびフラックス１２のＣ含有量を制御することにより、前記のＣ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
【００３３】
［Ｓｉ：０．４０〜０．８５％］
Ｓｉは、脱酸剤として作用する元素であり、且つ溶接金属の強度及び靭性を確保するためにワイヤ中に含有される元素である。Ｓｉは、鋼製外皮１１に含まれる成分の他、フラックス１２中の金属Ｓｉ、Ｆｅ-Ｓｉ及びＦｅ-Ｓｉ-Ｍｎ等に含まれ得る。Ｓｉ含有量が０．４０％未満では、脱酸不足によりピットが発生する。また、Ｓｉ含有量が０．４０％未満では、溶接金属の強度及び靭性が低下する。一方、Ｓｉ含有量が０．８５％を超えると、溶接金属の強度が高くなることにより、溶接金属の靭性が低下する。従って、Ｓｉ含有量は０．４０〜０．８５％とする。好ましくは、Ｓｉ含有量の下限値は０．５５％、又は０．６５％である。好ましくは、Ｓｉ含有量の上限値は０．７５％、又は０．７０％である。
なお、Ｓｉは、鋼製外皮１１の成分、及びフラックス１２中の金属Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等の合金粉の成分として存在し得る。つまり、鋼製外皮１１のＳｉ含有量およびフラックス１２のＳｉ含有量を制御することにより、前記のＳｉ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
【００３４】
［Ｍｎ：１．５〜３．５％］
Ｍｎは、脱酸剤として作用する元素であるとともに、溶接金属の強度及び靭性を確保するためにワイヤ中に含有される元素である。Ｍｎ含有量が１．５％未満では、脱酸不足となり、ピットが発生する。また、Ｍｎ含有量が１．５％未満では、溶接金属の強度及び靭性も低下する。一方、Ｍｎ含有量が３．５％を超えると、溶接金属の強度が高くなることにより、溶接金属の靭性が低下する。従って、Ｍｎ含有量は、１．５〜３．５％とする。好ましくは、Ｍｎ含有量の下限値は２．４％、又は２．６％である。好ましくは、Ｍｎ含有量の上限値は３．０％、又は２．８％である。
なお、Ｍｎは、鋼製外皮１１の成分、及びフラックス１２中の金属Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等の合金粉の成分として存在し得る。つまり、鋼製外皮１１のＭｎ含有量およびフラックス１２のＭｎ含有量を制御することにより、前記のＭｎ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
【００３５】
［Ｐ：０．０２０％以下］
［Ｓ：０．０２０％以下］
Ｐ及びＳは、溶接金属の機械的特性に悪影響を与え、また、溶接金属の耐食性を損なう場合がある元素であるので、ワイヤに一切含まれないことが最も好ましい。従って、Ｐ及びＳの含有量の下限値は０％である。しかしながら、Ｐ及びＳをワイヤの材料から完全に除去するためには多くの費用を必要とするので、溶接金属の諸特性を損なわない範囲内でＰ及びＳが含有されてもよい。本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０では、０．０２０％以下のＰ、及び０．０２０％以下のＳが許容される。Ｐ又はＳの上限値を０．０１５％、０．０１０％、又は０．００５％としてもよい。Ｐ又はＳの下限値を０．００１％、０．００２％、又は０．００５％としてもよい。
前記のＣおよびＳｉと同様に、鋼製外皮１１のＰ含有量およびＳ含有量並びにフラックス１２のＰ含有量およびＳ含有量を制御することにより、前記のＰ含有量およびＳ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
【００３６】
［Ｃｕ：０．０３〜０．７０％］
Ｃｕは、溶接金属の耐食性を向上させる作用を有する元素である。Ｃｕ含有量が０．０３％未満では、溶接金属の耐食性が劣る。一方、Ｃｕ含有量が０．７０％を超えると、溶接金属の耐食性が向上される効果は飽和する。また、Ｃｕ含有量が０．７０％を超えると、溶接金属の靭性が低下する。従って、Ｃｕ含有量は、０．０３〜０．７０％とする。好ましくは、Ｃｕ含有量の下限値は０．０５％、０．１５％、０．１７％、又は０．２０％である。好ましくは、Ｃｕ含有量の上限値は０．３５％、０．３２％、又は０．３０％である。
【００３７】
Ｃｕが溶接金属の耐候性および耐塗装剥離性を向上させる理由は、Ｃｕが、Ｃｕを含有した溶接金属そのものの溶解反応（腐食反応）の反応速度を低減するため、及び、Ｃｕを含有する溶接金属では、表面（余盛部など）に生成する腐食生成物（錆）が、特徴的な微細かつ緻密な構造を呈することにより、水、酸素、塩化物イオン等の透過を抑制する防食性の高い錆層を形成するためである。
なお、Ｃｕは、鋼製外皮１１自体の成分、鋼製外皮１１のめっき成分、又はフラックス１２中の金属Ｃｕ等として存在し得る。つまり、鋼製外皮１１のＣｕ含有量、めっきのＣｕ含有量およびフラックス１２のＣｕ含有量を制御することにより、前記のＣｕ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
【００３８】
［Ｓｎ：０．０５〜０．３０％］
Ｓｎは、溶接金属の耐食性を向上させる効果を有する元素である。Ｓｎ含有量が０．０５％未満では、耐食性が劣る。一方、Ｓｎ含有量が０．３０％を超えると、高温割れが生じ易くなる。従って、Ｓｎ含有量は、０．０５〜０．３０％とする。好ましくは、Ｓｎ含有量の下限値は０．１０％、又は０．１２％である。好ましくは、Ｓｎ含有量の上限値は０．２５％、０．２０％、又は０．１８％である。
なお、Ｓｎは、鋼製外皮１１の成分として含有されてもよいし、フラックス１２中の金属Ｓｎ又はＳｎ化合物として含有されてもよい。主に、鋼製外皮１１のＳｎ含有量およびフラックス１２のＳｎ含有量を制御することにより、前記のＳｎ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
【００３９】
Ｓｎが溶接金属の耐候性及び耐塗装剥離性を向上させる理由は、溶接金属中の金属Ｓｎがスズイオン（II）（Ｓｎ２＋）として溶出し、環境中に暴露されている部位、すなわち、酸性塩化物溶液中でインヒビター作用を示し、ｐＨが低下したアノードでの腐食を抑制するからである。また、溶接金属中の金属Ｓｎは、鉄（III）イオン（Ｆｅ３＋）を還元させる作用（２Ｆｅ３＋＋Ｓｎ２＋→２Ｆｅ２＋＋Ｓｎ４＋）も持つため、Ｆｅ３＋の腐食促進作用を抑制し、飛来塩分の多い環境での耐候性を向上させるからである。
【００４０】
［Ｍｇ：０．０５〜０．５０％］
Ｍｇは、強脱酸剤として作用することによって、ピット発生を防止する効果を有する元素である。Ｍｇ含有量が０．０５％未満であると、脱酸剤としての効果が無く、ピットが発生する。一方、Ｍｇ含有量が０．５０％を超えると、アークが荒くなりスパッタ発生量が多くなる。従って、Ｍｇ含有量は、０．０５〜０．５０％とする。好ましくは、Ｍｇ含有量の下限値は０．１５％、０．１８％、又は０．２０％である。好ましくは、Ｍｇ含有量の上限値は０．３５％、０．３０％、又は０．２５％である。
一般的な鋼製外皮１１のＭｇ含有量は殆ど０％である。このため、Ｍｇは、フラックス１２中の金属Ｍｇ、Ａｌ−Ｍｇ等の合金粉末としてワイヤに存在することが多い。つまり、主にフラックス１２のＭｇ含有量を制御することにより、前記のＭｇ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
【００４１】
［Ａｌ：０．０５〜０．５０％］
Ａｌは、脱酸剤として作用する元素であるとともに、溶融スラグ中でＡｌ酸化物となることによってスラグの粘性を高めて、水平すみ肉溶接時に溶融プールの後退を抑制して十分なスラグ被包性を保持する作用を有する元素である。Ａｌ含有量が０．０５％未満では、ビード形状が凸状になり、上脚部にアンダーカットが発生する。一方、Ａｌ含有量が０．５０％を超えると、ビード形状に滑らかさがなくなることにより、ビードの止端部が膨らんだ形状となる。また、Ａｌ含有量が０．５０％を超えると、溶融スラグの凝固むらが生じてスラグ剥離性が不良となる。従って、Ａｌ含有量は、０．０５〜０．５０％とする。好ましくは、Ａｌ含有量の下限値は０．０７％、０．１０％、又は０．１５％である。好ましくは、Ａｌ含有量の上限値は０．２５％、又は０．２０％である。
なお、Ａｌは、鋼製外皮１１の成分、又はフラックス１２中の金属Ａｌ粉、Ｆｅ−Ａｌ合金粉、Ａｌ−Ｍｇ合金粉などとして存在し得る。つまり、主に、鋼製外皮１１のＡｌ含有量およびフラックス１２のＡｌ含有量を制御することにより、前記のＡｌ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。また、フラックス入りワイヤ１０のＡｌ含有量を上記範囲内とするため、前記のＡｌ含有量の鋼製外皮１１および前記のＡｌ含有量のフラックス１２を使用してもよい。
【００４２】
［Ｔｉ酸化物：ＴｉＯ２換算値で１．５０〜４．６０％未満］
スラグ成分であるＴｉ酸化物は、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。
【００４３】
Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値が１．５０％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換算値が１．５０％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。一方、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値が４．６０％以上であると、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換算値が４．６０％以上であると、ピットが発生しやすくなる。従って、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値は、１．５０〜４．６０％未満とする。好ましくは、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の下限値は２．５０％、２．８０％、又は３．００％である。好ましくは、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の上限値は４．３０％、４．００％、３．７０％、又は３．５０％である。
なお、Ｔｉ酸化物は、主に、フラックス１２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１２のＴｉ酸化物の含有量を制御することにより、前記のＴｉ酸化物の含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
【００４４】
ここで、換算値の計算の仕方について、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値を例にとって説明する。Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値とは、ワイヤ中に含まれている全てのＴｉ酸化物(例えば、ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３、Ｔｉ３Ｏ５、チタン酸ソーダ、チタン酸カリ等）をＴｉＯ２としてみなした場合の、ＴｉＯ２のワイヤ全質量に対する質量％である。従って、ＴｉＯ２の換算値は、Ｔｉ酸化物の質量からＯを除外して得られる、Ｔｉのみの質量の総和を測定し、この総Ｔｉ量を以下の式に代入することにより得られる。
（ＴｉＯ２換算値）＝（Ｔｉ酸化物を形成するＴｉのワイヤ全質量に対する質量％）×（ＴｉＯ２の式量）／（Ｔｉの原子量）
なお、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値、ＦｅＯ酸化物のＦｅ換算値、Ａｌ酸化物のＡｌ２Ｏ３換算値も、同様の計算により得られる。
【００４５】
［Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ２換算値で０．３０〜１．００％］
スラグ成分であるＳｉ酸化物は、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換算値が０．３０％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。一方、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値が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。従って、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値は、０．３０〜１．００％とする。好ましくは、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値の下限値は０．５０％、又は０．６０％である。好ましくは、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値の上限値は０．９０％、又は０．８０％である。
なお、Ｓｉ酸化物は、主に、フラックス１２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１２のＳｉ酸化物の含有量を制御することにより、前記のＳｉ酸化物の含有量（ＳｉＯ２換算値で０．３０〜１．００％）のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
【００４６】
［Ｚｒ酸化物：ＺｒＯ２換算値で０．１０〜０．５０％］
スラグ成分であるＺｒ酸化物は、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。Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値が０．１０％未満では、ビード形状が平滑にならず、凸状のビード形状となり、スラグ剥離性が不良となる。一方、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値が０．５０％を超えると、ビード形状が凸状になりやすい。従って、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値は、０．１０〜０．５０％とする。好ましくは、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値の下限値は０．１５％、又は０．２０％である。好ましくは、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値の上限値は０．４０％、又は０．３０％である。
なお、Ｚｒ酸化物は、主に、フラックス１２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、上述の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１２のＺｒ酸化物の含有量を制御することにより、前記のＺｒ酸化物の含有量（ＺｒＯ２換算値で０．１０〜０．５０％）のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
【００４７】
［Ｆｅ酸化物：ＦｅＯ換算値で０．１０〜１．００％］
ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３等のＦｅ酸化物は、溶融スラグの粘性及び凝固温度を調整する作用を有し、ビード止端部の膨らみを無くし、下板とのなじみ性を良好にする作用を有する。Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値が０．１０％未満であると、ビード止端部が膨らむことによって、ビード止端部の形状が不良になる。一方、Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値が１．００％を超えると、スラグ被包状態が悪くなり、スラグ剥離性が不良でビード止端部が膨らみ、ビード形状及びビード外観も不良となる。従って、Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値は、０．１０〜１．００％とする。好ましくは、Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値の下限値は０．２０％、０．３０％、又は０．４０％である。好ましくは、Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値の上限値は０．８０％、０．７０％、又は０．６０％である。
なお、Ｆｅ酸化物は主にフラックス１２に存在する場合が多く、主に、フラックス１２のＦｅ酸化物の含有量を制御することにより、前記のＦｅ酸化物の含有量（ＦｅＯ換算値で０．１０〜１．００％）のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
【００４８】
［Ａｌ酸化物：Ａｌ２Ｏ３換算値で０．０５〜０．５０％］
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。Ａｌ酸化物のＡｌ２Ｏ３換算値が０．０５％未満では、すみ肉ビードの上脚側にアンダーカットが生じやすくなる。一方、Ａｌ酸化物のＡｌ２Ｏ３換算値が０．５０％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。従って、Ａｌ酸化物のＡｌ２Ｏ３換算値は、０．０５〜０．５０％とする。好ましくは、Ａｌ酸化物のＡｌ２Ｏ３換算値の下限値は０．１０％、０．１５％、又は０．２０％である。好ましくは、Ａｌ酸化物のＡｌ２Ｏ３換算値の上限値は０．３５％、０．３０％、又は０．２５％である。
なお、Ａｌ酸化物は、主にフラックス１２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１２のＡｌ酸化物の含有量を制御することにより、前記のＡｌ酸化物の含有量（Ａｌ２Ｏ３換算値で０．０５〜０．５０％）のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
【００４９】
［Ｎａ化合物及びＫ化合物の合計：Ｎａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計で０．０５０〜０．２００％］
Ｎａ化合物及びＫ化合物には、アーク安定剤としての作用だけではなく、スラグ形成剤として溶融スラグの凝固過程の急激な粘性増加を抑えて耐ピット性を高めることによって、平滑なビード形状にする作用がある。Ｎａ化合物及びＫ化合物は、フラックス中の珪酸ソーダ及び珪酸カリ等からなる水ガラスの固質成分、弗化ソーダや珪弗化カリ等の弗素化合物として存在し得る。
【００５０】
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０．０５０％未満では、大粒のスパッタが多発し、ピット及びガス溝等も発生しやすく、ビードはごつごつした表面となり、ビード形状及びビード外観が不良になる。一方、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０．２００％を超えると、スラグ剥離性、ビード形状及びビード外観が不良となり、スパッタ発生量も多くなる。従って、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計は、０．０５０〜０．２００％とする。好ましくは、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計の下限値は０．０８０％、又は０．１００％である。好ましくは、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計の上限値は０．１５０％、又は０．１２０％である。
通常の鋼製外皮１１のＮａ化合物及びＫ化合物の含有量はほぼ０％である。このため、主にフラックス１２のＮａ化合物及びＫ化合物の含有量を制御することにより、前記のＮａ化合物及びＫ化合物の含有量（Ｎａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計で０．０５０〜０．２００％）のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
【００５１】
Ｎａ化合物のＮａ２Ｏ換算値とは、ワイヤ中に含まれているすべてのＮａ化合物がＮａ２Ｏであるとみなした場合の、Ｎａ２Ｏのワイヤ全質量に対する質量％である。Ｋ化合物のＫ２Ｏ換算値とは、ワイヤ中に含まれているすべてのＫ化合物がＫ２Ｏであるとみなした場合の、Ｋ２Ｏのワイヤ全質量に対する質量％である。Ｎａ化合物のＮａ２Ｏ換算値及びＫ化合物のＫ２Ｏ換算値は、上述されたＴｉ酸化物のＴｉＯ２換算値と同様の手段により算出される。
【００５２】
［弗素化合物：Ｆ換算値で０．０２〜０．２０％］
スラグ成分である弗素化合物は、アークの指向性を高めて安定した溶融プールにする作用を有するとともに、スラグの粘性を調整してビード形状を平滑にする作用並びに耐ピット性を良好にする作用を有する。弗素化合物は、フラックス１２中の弗化マグネシウム、氷晶石、弗化ソーダや珪弗化カリ等として存在し得る。通常の鋼製外皮１１の弗素化合物の含有量はほぼ０％である。このため、主にフラックス１２の弗素化合物の含有量を制御することにより、前記の弗素化合物の含有量（Ｆ換算値で０．０２〜０．２０％）のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。
【００５３】
弗素化合物のＦ換算値が０．０２％未満では、アークが不安定になり、下板側下脚部のなじみ性が不良となる。また、弗素化合物のＦ換算値が０．０２％未満では、ピットが発生しやすくなる。一方、弗素化合物のＦ換算値が０．２０％を超えると、スラグの粘性が低下してビード上脚部に除去しにくい薄いスラグが残り、スラグ剥離性が不良となり、ビード形状が凸状になる。従って、弗素化合物のＦ換算値は、０．０２〜０．２０％とする。好ましくは、弗素化合物のＦ換算値の下限値は０．０３％、又は０．０５％である。好ましくは、弗素化合物のＦ換算値の上限値は０．１５％、０．１０％、又は０．０７％である。
なお、弗素化合物のＦ換算値とは、ワイヤ中のすべての弗素化合物に含まれるＦの、ワイヤ全質量に対する質量％での含有量の総量である。
【００５４】
本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法において、鋼製外皮１１及びフラックス１２は以上の元素及び化合物を含有することを必須要件とするが、さらに以下に記載する元素や化合物を必要に応じて含有できる。但し、以下に挙げられる任意成分が含まれない場合でも、本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法はその課題を達成することができるので、任意成分の含有量の下限値は０％である。
【００５５】
［金属Ｂｉ及びＢｉ酸化物：Ｂｉ換算値の合計で０〜０．０３５％］
Ｂｉは、スラグ剥離性を向上させ、ビード表面に光沢を出し、ビード外観を良好にする作用を有するので、ワイヤ１０に含まれても良い。Ｂｉは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックス１２中の金属Ｂｉや酸化Ｂｉ等として存在し得る。しかし、金属Ｂｉ及びＢｉ酸化物のＢｉ換算値の合計が０．０３５％を超えると、ビード上部のスラグが流れて、ビード全面をスラグで被包することができなくなり、ビード外観が不良となる。従って、フラックス１２中の金属Ｂｉ及びＢｉ酸化物のＢｉ換算値の合計は、０．０３５％以下とする。好ましくは、金属Ｂｉ及びＢｉ酸化物のＢｉ換算値の合計の上限値は０．０３０％、又は０．０２５％である。なお、スラグ剥離性を向上させる効果を得るためには金属Ｂｉ及びＢｉ酸化物のＢｉ換算値の合計の下限値は、０．００５％、０．０１０％、又は０．０１５％とすることが好ましい。
【００５６】
Ｂｉを含有した鋼板１３は非常に高価である。このため、主に、フラックス１２のＢｉ含有量およびＢｉ酸化物の含有量を制御することにより、前記のＢｉ含有量およびＢｉ酸化物の含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。また、フラックス入りワイヤ１０のＢｉ含有量及びＢｉ酸化物の含有量を上記範囲内とするため、前記の化学組成（Ｂｉ及びＢｉ酸化物：Ｂｉ換算値の合計で０〜０．０３５％）の鋼製外皮１１および前記の化学組成（Ｂｉ及びＢｉ酸化物：Ｂｉ換算値の合計で０〜０．０３５％）のフラックス１２を使用してもよい。
【００５７】
Ｂｉ換算値とは、金属又は合金として存在するＢｉのワイヤ全質量に対する質量％と、Ｂｉ酸化物（例えばＢｉ２Ｏ３）中のＢｉのワイヤ全質量に対する質量％との合計値である。金属又は合金として存在するＢｉと、Ｂｉ酸化物とは同様の効果を奏するので、本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法では、金属又は合金として存在するＢｉの含有量、及びＢｉ酸化物の含有量の両方をＢｉ換算値として制御する。
【００５８】
［Ｎｉ：０〜２．５０％］
［Ｔｉ：０〜０．３０％］
［Ｂ：０〜０．０１０％］
Ｎｉ、Ｔｉ及びＢは、溶接金属の低温における靭性を確保するためにワイヤ１０中に含有させてもよい。しかし、Ｎｉ含有量が２．５０％を超えると、高温割れが生じやすくなる。従って、Ｎｉ含有量は、２．５０％以下とする。好ましくは、Ｎｉ含有量の上限値は２．３０％、２．００％、又は１．５０％である。なお、溶接金属の低温における靭性を確保するためには、Ｎｉ含有量の下限値を０．１０％、又は０．２０％とすることが好ましい。
【００５９】
Ｔｉ含有量が０．３０％を超えると、スラグがビード表面に焼き付き、ビード外観が不良になり、スパッタ発生量も多くなる。さらに、Ｔｉ含有量が０．３０％を超えると、溶接金属の靭性も低下する。また、Ｂ含有量が０．０１０％を超えると、高温割れが生じ易くなる。従って、Ｔｉ含有量を０．３０％以下とし、Ｂ含有量を、０．０１０％以下とする。好ましくは、Ｔｉ含有量の上限値は０．２５％、又は０．２０％である。好ましくは、Ｂ含有量の上限値は０．００８％、又は０．００５％である。
【００６０】
Ｎｉは、鋼製外皮１１の成分、フラックス１２中の金属Ｎｉ及びＦｅ−Ｎｉ等に含まれ得る。ＴｉおよびＢは、溶接金属の低温における靭性を確保するためにワイヤ１０中に含有されてもよい。Ｔｉは、鋼製外皮１１の成分、フラックス１２中の金属ＴｉやＦｅ−Ｔｉの成分として存在し得る。Ｂは、鋼製外皮１１の成分、フラックス１２中のＦｅ−ＢやＦｅ−Ｍｎ−Ｂ等の成分として存在し得る。つまり、主に、鋼製外皮１１のＮｉ含有量、Ｔｉ含有量およびＢ含有量、並びにフラックス１２のＮｉ含有量、Ｔｉ含有量およびＢ含有量を制御することにより、前記のＮｉ含有量、Ｔｉ含有量およびＢ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。また、フラックス入りワイヤ１０のＮｉ含有量、Ｔｉ含有量およびＢ含有量を前記範囲内とするため、前記の化学組成（Ｎｉ：０〜２．５０％、Ｔｉ：０〜０．３０％、Ｂ：０〜０．０１０％）の鋼製外皮１１および前記の化学組成（Ｎｉ：０〜２．５０％、Ｔｉ：０〜０．３０％、Ｂ：０〜０．０１０％）のフラックス１２を使用してもよい。
【００６１】
なお、溶接金属の低温靭性を向上させるためには、０．１０％以上のＮｉ、０．０３％以上のＴｉ、及び０．００２％以上のＢからなる群から選択される１種又は２種以上をワイヤ１０に含有させることが好ましい。特に、−４０℃でのシャルピー吸収エネルギーを向上させるためには、少なくとも下記のいずれかひとつを満たす必要がある。
Ｎｉ：０．１０〜２．５０％
Ｔｉ：０．０３〜０．３０％
Ｂ：０．００２％〜０．０１０％
【００６２】
［Ｍｏ：０〜０．４００％］
Ｍｏは溶接金属の強度を向上させる効果を有するので、ワイヤ１０中に含まれてもよい。しかし、Ｍｏ含有量が０．４００％を超えると、特に飛来塩分量が多い環境下において塗膜傷が生じた場合、Ｓｎのイオン化と競合することで塗膜傷部直下の平均腐食深さが抑制できなくなる。したがって、Ｍｏ含有量の上限は０．４００％とすることが好ましい。また、溶接金属の強度を向上させる効果を得るためには、Ｍｏ含有量の下限を０．０１０％とすることが好ましい。好ましいＭｏ含有量の上限値は、０．３００％、０．１００％、又は０．０４０％である。
なお、Ｍｏは、鋼製外皮１１の成分、フラックス１２中の金属Ｍｏ、Ｆｅ−Ｍｏ等の合金粉末としてワイヤ１０に存在し得る。つまり、主に、鋼製外皮１１のＭｏ含有量およびフラックス１２のＭｏ含有量を制御することにより、前記のＭｏ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。また、フラックス入りワイヤ１０のＭｏ含有量を前記範囲内とするため、前記のＭｏ含有量（つまり、０〜０．４００％）の鋼製外皮１１および前記のＭｏ含有量（つまり、０〜０．４００％）のフラックス１２を使用してもよい。
【００６３】
［Ｗ：０〜０．２００％］
Ｗは、溶接金属の強度向上に寄与することからワイヤ１０中に含まれても良い。しかし、Ｗ含有量が０．２００％を超えると、特に飛来塩分量が多い環境下において塗膜傷が生じた場合、Ｓｎのイオン化と競合することで塗膜傷部直下の平均腐食深さが抑制できなくなる。したがって、Ｗ含有量の上限は０．２００％とする。好ましいＷ含有量の上限値は、０．１５０％、０．１００％、又は０．０１０％である。
なお、Ｗは、鋼製外皮１１の成分として、または、フラックス１２中の金属Ｗ等の合金粉末としてワイヤ１０に存在し得る。つまり、主に、鋼製外皮１１のＷ含有量およびフラックス１２のＷ含有量を制御することにより、前記のＷ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。また、フラックス入りワイヤ１０のＷ含有量を前記範囲内とするため、前記のＷ含有量（つまり、０〜０．２００％）の鋼製外皮１１および前記のＷ含有量（つまり、０〜０．２００％）のフラックス１２を使用してもよい。
【００６４】
［Ｃｒ：０〜０．５００％］
Ｃｒは、溶接金属の強度向上に寄与することからワイヤ中に含まれても良い。しかし、Ｃｒ含有量が０．５００％を超えると、特に飛来塩分量が多い環境下において塗膜傷が生じた場合、Ｓｎのイオン化と競合することで塗膜傷部直下の腐食深さが抑制できなくなる。したがって、Ｃｒ含有量の上限は０．５００％とすることが好ましい。好ましいＣｒ含有量の上限値は、０．１００％、又は０．０５０％である。
なお、Ｃｒは、鋼製外皮１１の成分として、または、フラックス１２中の金属Ｃｒ、Ｆｅ−Ｃｒ等の合金粉末の合金粉末としてワイヤに存在し得る。つまり、主に、鋼製外皮１１のＣｒ含有量およびフラックス１２のＣｒ含有量を制御することにより、前記のＣｒ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。また、フラックス入りワイヤ１０のＣｒ有量を前記範囲内とするため、前記のＣｒ含有量（つまり、０〜０．５００％）の鋼製外皮１１および前記のＣｒ含有量（つまり、０〜０．５００％）のフラックス１２を使用してもよい。
【００６５】
［Ｎｂ：０〜０．３００％］
Ｎｂは、析出強化により溶接金属の強度向上に寄与することからワイヤ１０中に含まれても良い。しかし、Ｎｂ含有量が０．３００％を超えると、Ｎｂが粗大な析出物を形成して溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｎｂ含有量の上限値は０．３００％とする。Ｎｂ含有量の上限値を０．２５０％、又は０．２００％としてもよい。上述の効果を得るために、Ｎｂ含有量の下限値を０．０５０％、又は０．１００％としてもよい。
なお、Ｎｂは、鋼製外皮１１の成分として、または、フラックス１２中の金属Ｎｂ、Ｆｅ−Ｎｂ等の合金粉末の合金粉末としてワイヤ１０に存在し得る。つまり、主に、鋼製外皮１１のＮｂ含有量およびフラックス１２のＮｂ含有量を制御することにより、前記のＮｂ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。また、フラックス入りワイヤ１０のＮｂ含有量を前記範囲内とするため、前記のＮｂ含有量（つまり、０〜０．３００％）の鋼製外皮１１および前記のＮｂ含有量（つまり、０〜０．３００％）のフラックス１２を使用してもよい。
【００６６】
［Ｖ：０〜０．３００％］
Ｖは、溶接金属の強度向上に寄与することからワイヤ１０中に含まれても良い。しかし、Ｖ含有量が０．３００％を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなり、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｖ含有量は０．３００％以下とする。溶接金属の強度を向上させる効果を得るためには、Ｖ含有量を０．０１０％以上とすることが好ましい。好ましいＶ含有量の上限値は、０．２００％、又は０．１００％である。
なお、Ｖは、鋼製外皮１１の成分として、または、フラックス１２中の金属Ｖ、Ｆｅ−Ｖ等の合金粉末の合金粉末としてワイヤ１０に存在し得る。つまり、主に、鋼製外皮１１のＶ含有量およびフラックス１２のＶ含有量を制御することにより、前記のＶ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。また、フラックス入りワイヤ１０のＶ含有量を前記範囲内とするため、前記のＶ含有量（つまり、０〜０．３００％）の鋼製外皮１１および前記のＶ含有量（つまり、０〜０．３００％）のフラックス１２を使用してもよい。
【００６７】
［Ｎ：０〜０．００８０％］
Ｎは、溶接金属の靱性等を損なわせる元素であるので、ワイヤ１０に一切含まれないことが最も好ましい。従って、Ｎ含有量の下限値は０％である。しかしながら、Ｎをワイヤの材料から完全に除去するためには多くの費用が必要とされるので、溶接金属の諸特性を損なわない範囲内でＮが含有されてもよい。本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０では、０．００８０％以下のＮが許容される。Ｎ含有量の上限値を０．００７０％、０．００６０％、又は０．００５０％としてもよい。フラックス入りワイヤ１０のＮ含有量を前記範囲内とするため、前記のＮ含有量（つまり、０〜０．００８０％）の鋼製外皮１１および前記のＶ含有量（つまり、０〜０．００８０％）のフラックス１２を使用してもよい。
【００６８】
［Ｃａ：０〜０．００５０％］
［ＲＥＭ：０〜０．００５０％］
Ｃａ及びＲＥＭは、硫化物及び酸化物の形態を変化させることで溶接金属の延性及び靭性を向上させる効果を有する。この効果を得るために、Ｃａ含有量を０．０００２％以上としてもよく、ＲＥＭ含有量を０．０００２％以上としてもよい。一方、Ｃａ及びＲＥＭは、スパッタ量を増大させ、溶接性を損なう元素でもある。従って、Ｃａ含有量の上限値は０．００５０％であり、ＲＥＭ含有量の上限値は０．００５０％である。Ｃａ含有量の上限値を０．００４０％、又は０．００３０％としてもよい。ＲＥＭ含有量の上限値を０．００４０％、又は０．００３０％としてもよい。
なお、ＣａおよびＲＥＭは、鋼製外皮１１の成分として、または、フラックス１２中のＣａ化合物またはＲＥＭ化合物としてワイヤ１０に存在し得る。つまり、主に、鋼製外皮１１のＣａ含有量およびＲＥＭ含有量並びにフラックス１２のＣａ含有量およびＲＥＭ含有量を制御することにより、前記のＣａ含有量およびＲＥＭ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。また、フラックス入りワイヤ１０のＣａ含有量およびＲＥＭ含有量を前記範囲内とするため、前記のＣａ含有量（つまり、０〜０．００５０％）およびＲＥＭ含有量（つまり、０〜０．００５０％）の鋼製外皮１１および前記のＣａ含有量（つまり、０〜０．００５０％）およびＲＥＭ含有量（つまり、０〜０．００５０％）のフラックス１２を使用してもよい。
【００６９】
［Ｓｂ：０〜０．００５０％］
Ｓｂは、Ｓｎと同様に耐候性及び耐塗装剥離性を溶接金属に付与する元素である。従って、Ｓｂ含有量を０．００１０％、又は０．００２０％としてもよい。しかしながら、Ｓｂ含有量が０．００５０％を超えると、溶接金属の粒界へのＳｂの偏析により、溶接金属の靭性が低下する。従って、Ｓｂ含有量の上限値は０．００５０％とする。Ｓｂ含有量の上限値を０．００４０％、又は０．００３０％としてもよい。
なお、Ｓｂは、鋼製外皮１１の成分として、または、フラックス１２中の金属ＳｂまたはＳｂ化合物等の合金粉末の合金粉末としてワイヤ１０に存在し得る。つまり、主に、鋼製外皮１１のＳｂ含有量およびフラックス１２のＳｂ含有量を制御することにより、前記のＳｂ含有量のフラックス入りワイヤ１０を製造することができる。また、フラックス入りワイヤ１０のＳｂ有量を前記範囲内とするため、前記のＳｂ含有量（つまり、０〜０．００５０％）の鋼製外皮１１および前記のＳｂ含有量（つまり、０〜０．００５０％）のフラックス１２を使用してもよい。
【００７０】
［Ｓｎ＋Ｓｂ＞Ｍｏ＋Ｗ  ：式１］
本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法において、Ｓｎ及びＳｂの合計含有量は、Ｍｏ及びＷの合計含有量を超える必要がある。Ｓｎ及びＳｂの合計含有量がＭｏ及びＷの合計含有量以下である場合、特に飛来塩分量が多い環境下においては、塗膜劣化によって塗膜傷が生じた場合に、塗膜傷部直下の平均腐食深さの抑制が困難であり、耐塗装剥離性が低下するからである。なお、上述の要件は、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｍｏ、及びＷの含有量を以下の式に代入して得られる指数Ｘが０超である、と換言することができる。この指数Ｘが０．０５以上、０．０８以上、又は０．１０以上となるように、フラックス入りワイヤ１０の成分が制御されることが好ましい。
【００７１】
指数Ｘ＝（Ｓｎ＋Ｓｂ）−（Ｍｏ＋Ｗ）
【００７２】
本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法において、ワイヤ１０の化学組成の残部は、Ｆｅ及び不純物である。Ｆｅは、鋼製外皮１１の成分およびフラックス１２中の成分（Ｆｅ粉、Ｆｅ合金粉（例えば、Ｆｅ−Ｍｎ合金粉、Ｆｅ−Ｓｉ合金粉など））として存在する。Ｆｅ粉は、Ｆｅ以外の成分の調整のために用いられるものであり、必要がなければその含有量をワイヤ全質量に対して０％としてもよい。Ｆｅ粉含有量が過剰である場合、Ｆｅ粉の表面の酸化鉄によって溶接金属の靱性が劣化する場合がある。従って、Ｆｅ粉の含有量の上限値を、ワイヤ全質量に対して１０．０％以下としても良い。不純物とは、ワイヤを工業的に製造する際に、鉱石若しくはスクラップ等のような原料、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、本実施形態に係るワイヤの製造方法に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。例えば、本実施形態に係るワイヤには酸化物を構成するＯ以外にも不純物としてＯが含有され得るが、このようなＯは、含有量が０〜０．０８０％であれば許容される。また、上述されたＴｉ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｎａ化合物、Ｋ化合物、弗素化合物、及びＢｉ酸化物を構成するＯを含む、全てのＯの含有量は０．５〜６．０％となることが通常である。
【００７３】
本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法において、充填率（ワイヤ全質量に対するフラックス全質量の割合）は特に制限されないが、生産性の観点から、ワイヤ全質量に対して８〜２０％とするのが好ましい。また、ワイヤの径は特に限定されないが、溶接時の利便性を考慮して、１．０〜２．０ｍｍとすることが好ましい。
【００７４】
次に、本発明の別の態様に係るフラックス入りワイヤ１０、及び本発明の別の態様に係る溶接継手の製造方法について説明する。
【００７５】
本発明の別の態様に係るフラックス入りワイヤ１０は、上述された本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法によって得られるフラックス入りワイヤ１０である。本発明の別の態様に係る溶接継手の製造方法は、上述された本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法によって製造されるフラックス入りワイヤ１０を用いて溶接する工程を含む溶接継手の製造方法である。
【００７６】
本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０は、Ｃｕ及びＳｎを含有し、且つＳｎ含有量、Ｓｂ含有量、Ｗ含有量、及びＭｏ含有量が上述の式１を満たすので、本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０及び溶接継手の製造方法は、飛来塩分量が多いなど腐食性物質が存在する環境下等に使用される耐食鋼の溶接において、優れた耐食性及び機械的性能を備えた溶接金属が得られる。また、本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０は、合金成分が上述の所定範囲内にあるので、本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０及び溶接継手によれば、優れた耐ピット性が得られるとともに、スパッタ発生量が少なく、溶接時に割れが発生せず、ビード形状、ビード外観及びスラグ剥離性が優れるなど溶接作業性が良好で溶接の高能率化及び溶接部の品質向上を図ることができる。
【００７７】
本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０及び溶接継手の製造方法の用途は特に限定されないが、溶接金属の耐食性が要求される構造用鋼材、特に、港湾施設、橋梁、建築・土木構造物やタンク、船舶・海洋構造物、鉄道、コンテナなどの鋼構造物の製造に適用されることが特に好適である。また、本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０及び溶接継手の製造方法が適用される鋼材の材質は特に限定されず、炭素鋼、低合金鋼等の普通鋼材でよい。耐候性鋼、又はＮｉ、及びＳｎ等を含有する低合金鋼は、耐候性及び塗装耐食性の観点から一層有利である。本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０が供される溶接の形態、及び本実施形態に係る溶接継手の製造方法に含まれる溶接の形態は特に限定されないが、ガスシールドアーク溶接とされることが好ましく、また、ピットが生じず、ビード形状、ビード外観及びスラグ剥離性等の溶接作業性が良好であり、溶接金属を含めた構造物の塗装寿命が延長されるため、水平すみ肉溶接とされることが好ましい。
【００７８】
なお、本実施形態に係るフラックス入りワイヤ１０の製造方法によって得られたフラックス入りワイヤ１０の化学組成を分析によって特定することは困難である。フラックス入りワイヤ１０に含まれるＴｉ、Ｓｉ、Ｎａ、及びＣａ等の元素が、フラックス入りワイヤ１０中に金属又は合金の形態、酸化物の形態、弗化物の形態、及び炭酸塩の形態のいずれとして存在するのかを判別することは容易では無いからである。例えば、金属又は合金として存在するＳｉ（金属Ｓｉ）、及び酸化物（ＳｉＯ２）として存在するＳｉとを分離することは困難である。金属Ｓｉのみを選択的に溶解させて湿式分析する方法が確立されていないからである。また、フラックス１２に弗化物が含まれる場合、フラックス１２から遊離した弗素が分析機器を損傷する場合もある。さらに、フラックス入りワイヤ１０の製造方法は、フラックス１２が封入された鋼線を焼鈍する工程を含み、この焼鈍が、フラックス１２の非金属物質の組成を予期せぬものに変化させる場合があるからである。
【実施例】
【００７９】
以下、実施例により本発明の効果をさらに詳細に説明する。
ＪＩＳ  Ｇ  ３１４１：２０１１で規定されるＳＰＣＣを鋼製外皮として使用してフラックスを充填後、縮径して（外皮の軟化および脱水素のため中間焼鈍を１回実施）、表１−１〜表１−４に示す成分（数値はワイヤの全質量に対する質量％で示す）を有し、充填率１３．５％、ワイヤ径１．２ｍｍの鋼製外皮に貫通した隙間が無いシームレスタイプのフラックス入りワイヤを各種試作した。ただし、Ａ２１はかしめによって製造した。なお、表１−１〜表１−４に記載の値は、設計値であり、フラックス入りワイヤの全質量（鋼製外皮とフラックスとの合計の質量）に対する質量％を示す。また、フラックス入りワイヤの製造の際には、フラックスの原料の化学組成の分析報告書、証明書またはカタログなどに基づいて、各化合物の含有量を制御した。なお、表１−１〜表１−４中の残部「ｂａｌ．」は、化学組成の残部がＦｅ及び不純物であることを示す。【００８０】
【表１−１】
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【００８１】
【表１−２】
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【００８２】
【表１−３】
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【００８３】
【表１−４】
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【００８４】
はじめに溶接作業性の調査を実施した。表１−１〜表１−４に示す試作ワイヤを用いて、Ｔ字すみ肉試験体を用いて自動溶接機で水平すみ肉溶接試験を行った。試験体は、ＪＩＳ  Ｇ  ３１０６：２００８に規定された鋼種ＳＭ４９０Ｂ、板厚１２ｍｍ、試験体長さ６００ｍｍで、ピットの発生を助長するために鋼板表面に無機ジンクプライマを膜厚が２０〜２５μｍになるように塗装した。溶接条件は、表２に示す溶接条件で、両側同時溶接を２回行い、ビード形状、ビード外観、スラグ剥離性、ピット発生数、スパッタ発生量を調べた。【００８５】
ビード形状は、目視により、ビード表面が平坦であるか、ふくらみが大きすぎないかを確認し、ビード形状の膨らみが大きすぎる場合を「不良」とした。
ビード外観は、目視により、アーク不安定に起因したビード切れ、ビードくびれ、ボイドによる穴あきが生じたか否かを判断し、これらビード切れ等が生じた場合を「不良」とした。これらビード切れ等が生じなかった場合を「良好」とした。
スラグ剥離性は、たがねによる打撃によらずスラグが剥離した場合を「非常に良好」とし、（たがねによる打撃なしではスラグが剥離せず）たがねによる打撃によりスラグが剥離した場合を「良好」とし、たがねによる打撃の後もビード上にスラグが残留した場合を「不良」とした。
耐ピット性は、ピット発生量が１個／ｍ以下の場合を「良好」とし、１個／ｍ超の場合を「不良」とした。
溶接中に飛散するスパッタを捕集し、スパッタの質量を測定した。スパッタ発生量は、１分間の時間あたりのスパッタ質量が１．５ｇ以上の場合を「多い」とし、１．０〜１．５ｇ（１．０ｇ以上、１．５ｇ未満）の場合を「やや多い」とし、１．０ｇ未満の場合を「少ない」とした。【００８６】
【表２】
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【００８７】
次いで、溶着金属の機械的性質および耐食性を評価した。これらの評価では、ＪＩＳ  Ｚ  ３１１１：２００５に準じて溶着金属試験を実施し、Ｘ線透過試験を実施した後、引張試験、衝撃試験及び耐食性評価試験を実施した。使用した母材は、Ｃ：０．１１％、Ｓｉ：０．１８％、Ｍｎ：１．４４％、Ｐ：０．０１１％、Ｓ：０．００２％、Ｓｎ：０．１２％の化学組成を有する耐食鋼の鋼板である。溶接条件は、表２に示す条件とした。【００８８】
Ｘ線透過試験は、スラグ巻き込み、ブローホール、溶け込み不良、クレータ割れが認められた場合、その欠陥の種類を表記し、継手溶接長５００ｍｍにおいて上記欠陥が認められない場合、欠陥無しと判定した。【００８９】
衝撃試験の温度は０℃とした。ただし、Ｎｉ、Ｔｉ、及びＢの１種以上を含有するワイヤから得られた溶着金属については、０℃及び−４０℃での衝撃試験を実施した。【００９０】
溶着金属の機械的性質の合格判定基準は、引張試験における引張強さが５１０〜６６０ＭＰａ、衝撃試験は、試験温度０℃における吸収エネルギーが６０Ｊ以上を合格とした。また、低温靭性確保のため、Ｔｉ、Ｂ、Ｎｉの１種以上を含有するワイヤ（ワイヤＮｏ．６〜１６、およびワイヤＮｏ．１８〜２３）から得られた溶着金属については、試験温度−４０℃の吸収エネルギーが６０Ｊ以上の場合を合格とした。また、Ｘ線透過試験において、スラグ巻き込み、ブローホール、溶け込み不良、クレータ割れが観察されない場合を合格とした。【００９１】
耐食性の評価では、まず、図１に示すように、腐食試験片作製用の試料（厚さ３ｍｍ×幅６０ｍｍ×長さ１５０ｍｍ）を溶着金属２が中心となるように母材１表面から深さ１ｍｍの採取位置３から採取し、その表面をショットブラスト処理した後、炉内温度８０℃で加熱乾燥させて腐食試験片素材とした。次に、腐食試験片素材の両面に、塗料Ａ（中国塗料(株)製バンノー＃２００）または塗料Ｂ（神東塗料(株)製ネオゴーセイプライマーＨＢ）のいずれかの塗料を鋼材表面に膜厚２００〜３５０μｍの厚さで塗装し腐食試験片を作製した。この腐食試験片に、図２に示すように溶着金属２を跨ぐようにクロスカット４を施すことで塗膜傷を模擬した腐食試験片５を作製した。クロスカット４は、クロスカットを対角線とする長方形の寸法が長辺１００ｍｍ×短辺４０ｍｍとなるよう塗膜の上から下地の鋼表面まで達するスクラッチ疵をカッターナイフで施した。その後、得られた腐食試験片５をＳＡＥ（Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）  Ｊ２３３４試験に従い、耐食性を評価した。【００９２】
ここで、ＳＡＥ  Ｊ２３３４試験について説明する。ＳＡＥ  Ｊ２３３４試験とは、湿潤（５０℃、１００％ＲＨ、６時間）、塩付着（室温、０.２５時間の水溶液浸漬（ｐＨ８、０．５質量％ＮａＣｌ、０.１質量％ＣａＣｌ２、０.０７５質量％ＮａＨＣＯ３））、乾燥（６０℃、５０％ＲＨ、１７.７５時間）の３過程を１サイクル（合計２４時間）とする乾湿繰り返しの条件で行う加速試験である。ＳＡＥ  Ｊ２３３４試験の１サイクルの概略を図３に示す。【００９３】
この腐食試験は、飛来塩分量が１ｍｄｄを超えるような厳しい腐食環境を模擬する試験である。
ＳＡＥ  Ｊ２３３４試験の８０サイクル後に、各試験片の塗膜剥離及び膨れの面積率を計測した。また、実構造物の長期にわたる塗装耐食性能を反映する試験として塗膜密着性の評価を行った。クロスカットを対角線とする長方形に相当する領域の全面に対し、長方形の長辺長さ１００ｍｍに切りだした幅２０ｍｍの透明付着テープをお互いに重ならないように２列貼付け、テープ付着後５分以内に６０°に近い角度にて４．０〜８．０秒で引き離した。テープによる引き剥がし操作にて剥離した塗膜面積を、ＳＡＥ  Ｊ２３３４試験の８０サイクル直後に残存していた塗膜面積にて除して得られたテープ剥離率を求めた。その後、表面の残存塗膜と生成した錆層を除去し、塗装被膜疵部の腐食深さを測定後、平均腐食深さを算出した。
耐候性・耐塗装剥離性の評価は、塗膜剥離及び膨れ面積率が５０％未満、かつ、塗膜傷部の平均腐食深さが０．５０ｍｍ未満の場合を合格とした。また、塗膜密着性の評価は、テープ剥離率が０〜２０％未満を「非常に良好」とし、２０％以上４０％未満を「良好」とし、４０％以上を「不良」と判定した。【００９４】
上記試験において、主要な４種類の評価項目(溶接作業性、Ｘ線透過試験、溶着金属試験および溶接部の耐食性評価試験)が以下のｉ〜ｉｖに示す各条件をすべて満たした場合に総合評価「Ｇｏｏｄ」と判定し、それ以外の場合を総合評価「Ｂａｄ」と判定した。
ｉ）溶接作業性の各評価項目にて「不良」の評価がないこと（スパッタ発生量については「多い」を「不良」とし、「やや多い」および「少ない」は「不良」としない。）。
ｉｉ）Ｘ線透過試験は「欠陥なし」の評価であること。
ｉｉｉ）溶着金属試験で「合格」の判定であること。
ｉｖ）溶接部の耐食性評価試験において「合格」の判定であること。（ただし、「塗膜密着性」の評価は、溶着金属の耐食性のみならず鋼材の塗装耐食性の影響も受ける可能性があることから、総合評価の判断に含めないこととした。）【００９５】
これらの結果を表３−１および表３−２に示す。【００９６】
【表３−１】
2019186797.tif 000008
【００９７】
【表３−２】
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【００９８】
表１−１〜表１−４、表３−１、および表３−２中のワイヤＮｏ．１〜２３は、本発明例であり、ワイヤＮｏ．２４〜４１は、比較例である。
本発明例であるワイヤＮｏ．１〜２４は、ＴｉＯ２換算値、ＳｉＯ２換算値、ＺｒＯ２換算値、ＦｅＯ換算値、Ａｌ２Ｏ３換算値、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｍｇ、Ｎａ２Ｏ換算値とＫ２Ｏ換算値の合計及びＦ換算値が適量であるので、ビード形状、ビード外観及びスラグ剥離性が「不良」ではなく、ピットの発生が少なく、スパッタ発生量が「多い」ではなく、Ｘ線透過試験で欠陥（クレータ割れ）が無く、溶着金属の引張強さ及び吸収エネルギーも合格判定基準値以上であった。また、耐食性評価試験結果も良好であり、合格判定基準値以上であった。なお、本発明例であるワイヤＮｏ．１〜２３は、酸化物等の化合物を構成するＯ以外のＯ含有量が０〜０．０８０％であり、酸化物等の化合物を含めた、全てのＯの含有量は０．５〜６．０％であった。【００９９】
Ｂｉを適量含むワイヤＮｏ．３〜５、１２、１３、１５〜２２は、スラグ剥離性が非常に良好であった。
また、Ｔｉ及びＢの１種又は２種を適量含むワイヤＮｏ．６〜８、Ｎｉを適量含むワイヤＮｏ．９〜１３、および１９〜２３及びＴｉ及びＢの１種又は２種とＮｉを適量含むワイヤＮｏ．１４〜１６および１８は、−４０℃における溶着金属の吸収エネルギーが６０Ｊ以上と良好であった。【０１００】
これに対し、比較例中、ワイヤＮｏ．２４は、ＴｉＯ２換算値が小さいので、スラグ生成量が不足してビードを均一に被包できなく、スラグが焼き付き、ビード外観が「不良」であった。また、スパッタ発生量が多かった。さらに、ＺｒＯ２換算値が小さいので、ビード形状が平滑にならず、凸状のビード形状となり、スラグ剥離性も「不良」であった。【０１０１】
ワイヤＮｏ．２５は、ＴｉＯ２換算値が大きいので、スラグが厚くピットが発生し、スラグの粘性が高まり、ビードの止端部が膨らんだ形状になった。また、Ｃが少ないので、溶着金属の引張強さ及び０℃での吸収エネルギーが低値であった。【０１０２】
ワイヤＮｏ．２６は、ＴｉＯ２換算値が大きく、ＳｉＯ２換算値が小さいので、スラグ被包状態が悪くなり、スラグ剥離性、ビード形状及びビード外観が不良であった。また、Ｃ量が多いので、溶着金属の引張強さが過度に高くなることで延性低下を招いたことから０℃での吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤＮｏ．２７は、ＳｉＯ２換算値が大きいので、スパッタ発生量が多くなり、ピットも発生した。また、ＺｒＯ２換算値が大きいので、ビード形状が凸状であった。【０１０３】
ワイヤＮｏ．２８は、ＦｅＯ換算値が小さいので、ビード止端部の形状が不良であった。また、Ｓｉ量が少ないので、ピットが発生し、溶着金属の引張強さ及び０℃での吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤＮｏ．２９は、ＦｅＯ換算値が大きいので、スラグ被包状態が悪くスラグ剥離性が不良となり、ビード止端部が膨らみビード形状及びビード外観も「不良」であった。また、Ｓｎ量が多いのでクレータ割れが発生した。【０１０４】
ワイヤＮｏ．３０は、Ａｌ２Ｏ３換算値が小さいので、上脚側にアンダーカットが生じ、ビード形状が「不良」であった。また、Ｓｉ量が過剰であり、溶着金属の引張強さが高く、延性低下に起因して０℃での吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤＮｏ．３１は、Ａｌ２Ｏ３換算値が大きいので、ビード止端部が膨らみ、なじみ性が悪くなり、ビード形状が「不良」であった。また、Ｍｇ量が少ないのでピットが発生した。【０１０５】
ワイヤＮｏ．３２は、Ｃｕ量が過剰であり、溶着金属の０℃での吸収エネルギーが低値であった。また、Ａｌ量が少ないので、ビードが凸状になり、上脚部にアンダーカットが生じた。
ワイヤＮｏ．３３は、Ａｌ量が多いので、ビード形状に滑らかさがなくなり、止端部が膨らんだ形状となり、溶融スラグにおいても凝固むらが生じてスラグ剥離性が「不良」であった。また、Ｍｇ量が多いので、アークが荒くなり、スパッタ発生量も多かった。さらに、Ｍｎ量が多いので、溶着金属の引張強さが高く、延性低下に起因して０℃での吸収エネルギーが低値であった。【０１０６】
ワイヤＮｏ．３４は、Ｓｎ量が少ないので、溶着金属の塗膜剥離及び膨れの面積率が大きく、塗膜傷部の平均腐食深さも深かった。また、Ｂｉ換算値が大きいので、ビード外観が「不良」となった。
ワイヤＮｏ．３５は、Ｎａ２Ｏ換算値とＫ２Ｏ換算値の合計が大きいので、スパッタ発生量が多く、スラグ剥離性、ビード形状及びビード外観が「不良」であった。また、Ｍｎ量が少ないので、ピットが発生し、溶着金属の引張強さ及び０℃での吸収エネルギーが低値であった。【０１０７】
ワイヤＮｏ．３６は、Ｃｕ量が少ないので、溶着金属の塗膜剥離及び膨れの面積率が大きく、塗膜傷部の平均腐食深さも深かった。また、Ｆ換算値が小さいので、下板側下脚部のなじみ性が悪く、ビード形状が「不良」で、ピットも発生した。さらに、Ｂ量が多いので、クレータ割れが生じた。
ワイヤＮｏ．３７は、Ｓｎ量が少ないので、溶着金属の塗膜剥離及び膨れの面積率が大きく、塗膜傷部の平均腐食深さも深かった。また、Ｆ換算値が大きいので、スラグの粘性が低下し、ビード形状が凸状で、スラグ剥離性も「不良」であった。【０１０８】
ワイヤＮｏ．３８は、Ｍｇ量が少ないのでピットが発生した。また、Ｔｉ量が多いので、スパッタ発生量が多く、ビード表面にスラグが焼き付き、ビード外観が「不良」であった。
ワイヤＮｏ．３９は、Ｎａ２Ｏ換算値とＫ２Ｏ換算値の合計が少ないので、アークが不安定になり大粒のスパッタ発生量が多く、ビード形状及びビード外観が「不良」となり、ピットも発生した。また、Ｎｉ量が多いので、クレータ割れが生じた。【０１０９】
ワイヤＮｏ．４０は、指数Ｘが０以下となり、溶着金属の塗膜傷部直下の平均腐食深さが深く、塗膜密着性も「不良」であった。
ワイヤＮｏ．４１は、指数Ｘが０以下となり、溶着金属の塗膜剥離及び膨れの面積率が大であるとともに、塗膜傷部直下の平均腐食深さが深く、塗膜密着性も「不良」であった。
【符号の説明】
【０１１０】
１    母材（鋼材）
２    溶着金属
３    腐食試験片の採取位置
４    クロスカット
５    腐食試験片
１０  フラックス入りワイヤ
１１  鋼製外皮
１２  フラックス
１３  鋼板
１４  継ぎ目
１５  溶接部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年9月26日(2018.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製外皮の内部にフラックスが充填されたフラックス入りワイヤの製造方法であって、
鋼板を円形に成形しながら、前記鋼板の内部にフラックスを充填する工程と、
前記鋼板の両端を接合して鋼管とする工程と、
前記鋼管に圧延及び焼鈍を施して、前記フラックス入りワイヤを得る工程と、
を備え、
前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、
Ｃ：０．０３〜０．１０％、
Ｓｉ：０．４０〜０．８５％、
Ｍｎ：１．５〜３．５％、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ｃｕ：０．０３〜０．７０％、
Ｓｎ：０．０５〜０．３０％、
Ｍｇ：０．０５〜０．５０％、
Ａｌ：０．０５〜０．５０％、
Ｔｉ酸化物：ＴｉＯ２換算値で１．５０〜４．６０％未満、
Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ２換算値で０．３０〜１．００％、
Ｚｒ酸化物：ＺｒＯ２換算値で０．１０〜０．５０％、
Ｆｅ酸化物：ＦｅＯ換算値で０．１０〜１．００％、
Ａｌ酸化物：Ａｌ２Ｏ３換算値で０．０５〜０．５０％、
Ｎａ化合物及びＫ化合物の合計：Ｎａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計で０．０５０〜０．２００％、
弗素化合物：Ｆ換算値で０．０２〜０．２０％、
Ｂｉ及びＢｉ酸化物の合計：Ｂｉ換算値で０〜０．０３５％、
Ｎｉ：０〜２．５０％、
Ｔｉ：０〜０．３０％、
Ｂ：０〜０．０１０％、
Ｍｏ：０〜０．４００％、
Ｗ：０〜０．２００％、
Ｃｒ：０〜０．５００％、
Ｎｂ：０〜０．３００％、
Ｖ：０〜０．３００％、
Ｎ：０〜０．００８０％、
Ｃａ：０〜０．００５０％、
ＲＥＭ：０〜０．００５０％、
Ｓｂ：０〜０．００５０％、
残部：Ｆｅ及び不純物であり、
Ｓｎ含有量、Ｓｂ含有量、Ｗ含有量、及びＭｏ含有量が以下の式１を満たす
ことを特徴とするフラックス入りワイヤの製造方法。
Ｓｎ＋Ｓｂ＞Ｍｏ＋Ｗ  ：式１
ただし、前記式１における元素記号は、各元素記号に係る元素の含有量を、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で示すものである。
【請求項２】
前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、
Ｍｏ：０〜０．０４０％、
Ｗ：０〜０．０１０％
であることを特徴とする請求項１に記載のフラックス入りワイヤの製造方法。
【請求項３】
前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、
Ｃｕ：０．０５〜０．７０％、
であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフラックス入りワイヤの製造方法。
【請求項４】
前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、少なくとも下記のいずれかひとつを満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法。
Ｎｉ：０．１０〜２．５０％
Ｔｉ：０．０３〜０．３０％
Ｂ：０．００２〜０．０１０％
【請求項５】
前記接合がかしめであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法。
【請求項６】
前記接合が溶接であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法によって製造されるフラックス入りワイヤを用いて溶接する工程を備える溶接継手の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の要旨は以下の通りである。
［１］  本発明の一態様に係るフラックス入りワイヤの製造方法は、鋼製外皮の内部にフラックスが充填されたフラックス入りワイヤの製造方法であって、
鋼板を円形に成形しながら、前記鋼板の内部にフラックスを充填する工程と、
前記鋼板の両端を接合して鋼管とする工程と、
前記鋼管に圧延及び焼鈍を施して、前記フラックス入りワイヤを得る工程と、
を備え、
前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、
Ｃ：０．０３〜０．１０％、
Ｓｉ：０．４０〜０．８５％、
Ｍｎ：１．５〜３．５％、
Ｐ：０．０２０％以下、
Ｓ：０．０２０％以下、
Ｃｕ：０．０３〜０．７０％、
Ｓｎ：０．０５〜０．３０％、
Ｍｇ：０．０５〜０．５０％、
Ａｌ：０．０５〜０．５０％、
Ｔｉ酸化物：ＴｉＯ２換算値で１．５０〜４．６０％未満、
Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ２換算値で０．３０〜１．００％、
Ｚｒ酸化物：ＺｒＯ２換算値で０．１０〜０．５０％、
Ｆｅ酸化物：ＦｅＯ換算値で０．１０〜１．００％、
Ａｌ酸化物：Ａｌ２Ｏ３換算値で０．０５〜０．５０％、
Ｎａ化合物及びＫ化合物の合計：Ｎａ２Ｏ換算値及びＫ２Ｏ換算値の合計で０．０５０〜０．２００％、
弗素化合物：Ｆ換算値で０．０２〜０．２０％、
Ｂｉ及びＢｉ酸化物の合計：Ｂｉ換算値で０〜０．０３５％、
Ｎｉ：０〜２．５０％、
Ｔｉ：０〜０．３０％、
Ｂ：０〜０．０１０％、
Ｍｏ：０〜０．４００％、
Ｗ：０〜０．２００％、
Ｃｒ：０〜０．５００％、
Ｎｂ：０〜０．３００％、
Ｖ：０〜０．３００％、
Ｎ：０〜０．００８０％、
Ｃａ：０〜０．００５０％、
ＲＥＭ：０〜０．００５０％、
Ｓｂ：０〜０．００５０％、
残部：Ｆｅ及び不純物であり、
Ｓｎ含有量、Ｓｂ含有量、Ｗ含有量、及びＭｏ含有量が以下の式１を満たす。
Ｓｎ＋Ｓｂ＞Ｍｏ＋Ｗ  ：式１
ただし、前記式１における元素記号は、各元素記号に係る元素の含有量を、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で示すものである。
［２］  上記［１］に記載のフラックス入りワイヤの製造方法では、前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、
Ｍｏ：０〜０．０４０％
Ｗ：０〜０．０１０％、
であってもよい。
［３］  上記［１］または［２］に記載のフラックス入りワイヤの製造方法では、前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、
Ｃｕ：０．０５〜０．７０％、
であってもよい。
［４］  上記［１］〜［３］のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法では、前記フラックス入りワイヤの化学組成が、前記フラックス入りワイヤの前記全質量に対する質量％で、少なくとも下記のいずれかひとつを満たしてもよい。
Ｎｉ：０．１０〜２．５０％
Ｔｉ：０．０３〜０．３０％
Ｂ：０．００２〜０．０１０％
［５］  上記［１］〜［４］のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法では、前記接合がかしめであってもよい。
［６］  上記［１］〜［４］のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法では、前記接合が溶接であってもよい。
［７］  本発明の別の態様に係る溶接継手の製造方法は、上記［１］〜［６］のいずれか一項に記載のフラックス入りワイヤの製造方法によって製造されるフラックス入りワイヤを用いて溶接する工程を備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
【表１−３】
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【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
【表１−４】
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【国際調査報告】
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