(57)【要約】【課題】溶接部が原油油槽とほぼ同等の優れた耐食性を示し、溶接作業性が良好で高入熱での多層盛溶接施工条件においても優れた機械的性能が得られる原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを提供する。【解決手段】鋼製外皮にフラックスを充填してなる原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤの全質量に対する質量％で、TiO2換算値：1.5〜3.5％、SiO2換算値：0.1〜0.8％、ZrO2換算値：0.50超〜0.80％、Al2O3換算値：0.05〜0.70％、FeO換算値：0.1〜1.0％、C：0.02〜0.09％、Si：0.35〜0.85％、Mn：1.5〜3.0％、Mo：0.03〜0.40及びW：0.01〜0.40％の1種又は2種、Cu：0.03〜0.70％、Al：0.20〜0.65％、Mg：0.05〜0.50％、B：0.002〜0.012％、Na2O換算値、K2O換算値及びLi2O換算値の1種又は2種以上の合計：0.05〜0.20％、Ｆ換算値：0.03〜0.15％を含有する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製外皮にフラックスを充填してなる原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、
ワイヤの全質量に対する質量％で、
Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値：１．５〜３．５％、
Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値：０．１〜０．８％、
Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値：０．５０超〜０．８０％、
Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値：０．０５〜０．７０％、
Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値：０．１〜１．０％、
Ｃ：０．０２〜０．０９％、
Ｓｉ：０．３５〜０．８５％、
Ｍｎ：１．５〜３．０％、
Ｍｏ：０．０３〜０．４０％及びＷ：０．０１〜０．４０％の１種又は２種、
Ｃｕ：０．０３〜０．７０％、
Ａｌ：０．２０〜０．６５％、
Ｍｇ：０．０５〜０．５０％、
Ｂ：０．００２〜０．０１２％、
Ｎａ化合物、Ｋ化合物及びＬｉ化合物のＮａ2Ｏ換算値、Ｋ2Ｏ換算値及びＬｉ2Ｏ換算値の１種又は２種以上の合計：０．０５〜０．２０％、
弗素化合物のＦ換算値：０．０３〜０．１５％を含有し、
残部は鋼製外皮のＦｅ分、合金鉄中のＦｅ分、鉄粉及び不可避不純物であることを特徴とする原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項２】
ワイヤ全質量に対する質量％で、
金属ＢｉとＢｉ酸化物のＢｉ換算値の一方又は両方の合計：０．００５〜０．０３５％を更に含有することを特徴とする請求項１に記載の原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項３】
ワイヤ全質量に対する質量％で、
Ｎｉ：０．０５〜２．５％を更に含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項４】
ワイヤ全質量に対する質量％で、
Ｓｎ：０．０１〜０．３０％、Ｓｂ：０．０１〜０．３０％の１種又は２種を更に含有することを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原油タンカーの油槽や地上又は地下原油タンク等の原油を輸送又は貯蔵する原油油槽を構成する鋼板を溶接する上で好適な原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、原油を輸送する原油タンカーの油槽や原油を貯蔵する地上又は地下原油タンク等、原油を輸送又は貯蔵する鋼製油槽には、強度や溶接性に優れた溶接構造用鋼が用いられている。
【０００３】
上述のような鋼製油槽において、原油中に含まれる水分の他、塩分や腐食性ガス成分等により、その原油を構成する鋼板が腐食環境に晒される。特に原油タンカーの油槽内面では、原油中の揮発成分や混入海水、油田塩水中の塩分、防爆のために油槽内に送られるイナートガス（船のエンジンの廃棄ガス）の他、昼夜の温度変動による結露等によって独特の腐食環境になるので、鋼板の腐食減肉が生じる。このような鋼板の腐食減肉により、所要の船体強度を維持することが困難になった場合には、腐食した部材を切除して新たな部分を溶接接合してこれを補強することが必要となり、多大なコストがかかる。
【０００４】
さらに上述した腐食減肉に加えて、鋼製油槽内面の鋼表面に、大量の固体の硫黄分（以下、固体Ｓという。）が生成・析出する。このような固体Ｓは、腐食したデッキ裏の表面の鉄さびが触媒になり、気相中のＳＯ2とＨ2Ｓが反応することによって生成されると考えられている。この際、鋼板の腐食による新しい鉄さびの生成と、固体Ｓの析出とが交互に生じるため、鉄さびと固体Ｓとの層状腐食生成物が析出する。層状腐食生成物は、固体Ｓからなる層は脆いので、固体Ｓと鉄さびとからなる生成物は容易に剥離、脱落し、油槽底にスラッジ（腐食生生成物）として堆積する。
【０００５】
このような背景から、原油油槽用の鋼板として優れた耐食性を有し、かつ、固体Ｓを含むスラッジの生成が少ない耐食鋼板が求められ、例えば特許文献１〜特許文献３に示すような原油油槽や原油油槽鋼の溶接継手の提案がある。
【０００６】
一方、原油油槽は一般的に溶接構造であるので、全面に塗装やライニングを施さない限り、溶接部も不可避的に原油油槽環境に晒される。通常行われるアーク溶接においては、溶接材料を溶解させて溶接金属を形成させるので、溶接金属の組成や組織は鋼材とは異なるものとなることが一般的である。腐食環境中においては、化学組成や組織の大きく異なる金属が隣接している場合、相対的に電気化学的に卑な一方の金属が選択的に腐食され、異種金属腐食が生じやすい。このような選択腐食が生じると、局部的に大きな腐食が生じるようになる。
【０００７】
耐食性が特に向上されていない普通鋼を用いて、原油環境に晒される溶接構造物を作製する場合は、溶接方法や溶接材料によらず、表面積が圧倒的に大きな鋼材の方が電気化学的に卑となるため、溶接継手が選択的に腐食される問題はそれほど大きくはない。しかしながら、耐食性に優れた鋼材を用いて溶接構造物を形成しようとすると、溶接方法や溶接材料によっては溶接金属の方が卑となり、溶接金属が選択的に腐食され、溶接継手全体として耐食性が損なわれる可能性が生じる。従って、原油環境にさらされる溶接構造物の耐食性を良好とするためには、鋼材のみならず、溶接部の特性にも配慮する必要がある。
【０００８】
上記問題に対して、原油油槽鋼材を多層盛溶接するサブマージアーク溶接材料が提案されている（例えば特許文献４参照）。しかし、特に原油タンカー等の溶接においては、ロンジといわれる補強材の水平すみ肉溶接の比率が高く、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の要望が強い。
【０００９】
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が、例えば特許文献５〜８に提案されている。しかし、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は、海浜地区、あるいは融雪剤を撒布する地域等、飛来海塩粒子が高濃度で使用される耐候性鋼を溶接するためのＣｕ−Ｎｉ系のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤで、原油を輸送又は貯蔵する鋼製油槽等、原油環境に晒される溶接構造物の耐食性を良好とすることはできない。さらに、特許文献５及び特許文献６に記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、水平すみ肉溶接に適用した場合、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もある。また、特許文献７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は、原油又はタンク洗浄海水の積み下ろしに使用される固定管を溶接するＣｕ−Ｃｒ−Ｎｉ系のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤであり、上記内容を満たすものではない。
【００１０】
一方、特許文献８では、溶接部が原油油槽鋼とほぼ同等の優れた耐食性を示すとともに溶接作業性の良好な原油油槽鋼の水平すみ肉ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤが提案されている。しかし、特許文献８に記載の水平すみ肉用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、高入熱での下向多層盛溶接を想定していないので、溶接入熱２０〜４０ｋＪ／ｃｍの溶接施工条件においては、溶接作業性が不良で、要求される機械性能を十分確保できていないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−４３３４２号公報
【特許文献２】特開２００５−２３４２１号公報
【特許文献３】特開２００５−２１９８１号公報
【特許文献４】特開２００４−３３７９３０号公報
【特許文献５】特開２０００−１０２８９３号公報
【特許文献６】特開２０００−２８８７８１号公報
【特許文献７】特開２００４−２３０４５６号公報
【特許文献８】特開２０１３−２２６５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
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、溶接構造により形成される原油タンカーの油槽や、地上又は地下原油タンクなどの、原油を輸送又は貯蔵する原油油槽の原油腐食環境下で、溶接部が原油油槽とほぼ同等の優れた耐食性を示し、溶接作業性が良好で、さらに溶接入熱２０〜４０ｋＪ／ｃｍの多層盛溶接施工条件においても優れた溶接金属の機械性能が得られる原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ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】
【００１３】
本発明の要旨は、
（１）鋼製外皮にフラックスを充填してなる原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤの全質量に対する質量％で、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値：１．５〜３．５％、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値：０．１〜０．８％、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値：０．５０超〜０．８０％、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値：０．０５〜０．７０％、  Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値：０．１〜１．０％、Ｃ：０．０２〜０．０９％、Ｓｉ：０．３５〜０．８５％、Ｍｎ：１．５〜３．０％、Ｍｏ：０．０３〜０．４０及びＷ：０．０１〜０．４０％の１種又は２種、Ｃｕ：０．０３〜０．７０％、Ａｌ：０．２０〜０．６５％、Ｍｇ：０．０５〜０．５０％、Ｂ：０．００２〜０．０１２％、Ｎａ化合物、Ｋ化合物及びＬｉ化合物のＮａ2Ｏ換算値、Ｋ2Ｏ換算値及びＬｉ2Ｏ換算値の１種又は２種以上の合計：０．０５〜０．２０％、弗素化合物のＦ換算値：０．０３〜０．１５％、を含有し、残部は鋼製外皮のＦｅ分、合金鉄中のＦｅ分、鉄粉及び不可避不純物であることを特徴とする原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤである。
【００１４】
（２）ワイヤ全質量に対する質量％で、金属ＢｉとＢｉ酸化物のＢｉ換算値の一方又は両方の合計：０．００５〜０．０３５％を更に含有することを特徴とする（１）に記載の原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤである。
【００１５】
（３）ワイヤ全質量に対する質量％で、Ｎｉ：０．０５〜２．５％を更に含有することを特徴とする（１）又は（２）に記載の原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤである。
【００１６】
（４）ワイヤ全質量に対する質量％で、Ｓｎ：０．０１〜０．３０％、Ｓｂ：０．０１〜０．３０％の１種又は２種を更に含有することを特徴とする（１）乃至（３）のうち何れかに記載の原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤである。
【発明の効果】
【００１７】
上述した構成からなる本発明の原油油槽鋼用のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤによれば、溶接構造によって形成される原油タンカーの油槽や、地上又は地下原油タンク等、原油を輸送又は貯蔵する鋼製油槽の原油腐食環境下及び該環境と腐食環境が類似の環境で使用される場合においても、優れた耐食性を示し、さらに溶接入熱２０〜４０ｋＪ／ｃｍの多層盛溶接施工条件において優れた溶接金属の機械性能が得られ、かつ、水平すみ肉及び下向姿勢溶接で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、ビード形状、ビード外観及びスラグ剥離性が優れるなど良好な溶接作業性が得られる。従って、溶接能率及び溶接部の品質向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例に用いた溶接金属試験板の開先形状、積層方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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を試作して、詳細を検討した。
【００２０】
先ず、原油腐食環境での耐食性について、化学成分の影響を調査した。この結果、フラックス入りワイヤの組成成分として、Ｃｒを実質的に無添加とし、特定量のＭｏ、Ｗ、Ｃｕを複合添加することにより、当該環境での耐食性を向上させることが可能であることが判明した。
【００２１】
さらに、ビード形状及びビード外観は、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の調整で、スラグ剥離性は、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ａｌ、Ｆｅ酸化物、Ｋ化合物、Ｎａ化合物、Ｌｉ化合物量の調整で、耐ピット性及びスパッタ発生量の低減は、Ｔｉ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｍｇ量の調整で、それぞれ良好となることを知見した。
【００２２】
また、入熱量２０〜４０ｋＪ／ｃｍの多層盛溶接施工条件で、十分な溶接金属の強度及び靱性を確保するためには、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ及びＢの含有量を適正とすることで必要な溶接金属の強度及び靱性が得られることも知見した。
【００２３】
以下に本発明に係る、原油油槽鋼の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含有量の限定理由について説明する。なお、各成分組成の含有量は、ワイヤ全質量に対する質量％で示す。
【００２４】
［Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値：１．５〜３．５％］
ＴｉＯ2は、Ｔｉ酸化物のルチール、酸化チタン、チタン酸ソーダ、チタンスラグ、イルメナイト等から添加される。これらはビード全体を均一にスラグ被包させる作用を有する。また、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がある。Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値が１．５％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きビード外観が不良になる。また、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３．５％を超えると、アークは安定してスパッタ発生量は減少するが、スラグが厚くなりスラグの粘性が高まり、水平すみ肉溶接でビードの止端部が膨らんだ形状となる。また、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１．５〜３．５％とする。
【００２５】
［Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値：０．１〜０．８％］
ＳｉＯ2は、珪砂、ジルコンサンド、カリ長石、珪酸ソーダ、珪酸カリ等から添加され、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０．１％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０．８％を超えると、スパッタ発生量が多くなる。さらに、水平すみ肉溶接でピットやガス溝も発生しやすくなる。従って、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値は０．１〜０．８％とする。
【００２６】
［Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値：０．５０超〜０．８０％］
ＺｒＯ2は、ジルコンサンド及び酸化ジルコニウム等から添加され、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０．５０％以下では、ビード形状が平滑にならず、凸形状のビード形状となる。特に高入熱での溶接施工条件では、スラグ被包状態が悪くスラグ剥離性が不良となる。一方、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値が０．８０％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０．５０超〜０．８０％とする。
【００２７】
［Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値：０．０５〜０．７０％］
アルミナ、カリ長石、曹長石等のＡｌ酸化物は、溶融スラグ成分としてスラグ被包性を良好にして水平すみ肉溶接で上脚側のアンダーカットを防止する。Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値が０．０５％未満では、水平すみ肉溶接で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０．７０％を超えると水平すみ肉溶接で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０．０５〜０．７０％とする。
【００２８】
［Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値：０．１〜１．０％］
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し、水平すみ肉溶接でのビード止端部の膨らみをなくし、下板とのなじみ性を良好にする。Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値が０．１％未満であると、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１．０％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、水平すみ肉溶接では、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０．１〜１．０％とする。
【００２９】
［Ｃ：０．０２〜０．０９％］
Ｃは、鋼製外皮とＦｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｍｎ及びＦｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等の鉄合金が微量含有するＣから添加され、高入熱での溶接施工条件で、溶接金属の強度と焼入れ性を確保するために添加する。Ｃが、０．０２％未満では、溶接金属に必要な強度が得られない。また、靭性が低下する。一方、Ｃが０．０９％を超えると、溶接金属の強度が高くなり靱性が低下する。従って、Ｃは０．０２〜０．０９％とする。
【００３０】
［Ｓｉ：０．３５〜０．８５％］
Ｓｉは、鋼製外皮、金属Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等から添加され、高入熱での溶接施工条件で、脱酸剤として作用して溶接金属の強度を及び靱性を確保するために添加する。Ｓｉが０．３５％未満では、脱酸不足となりピットが発生しやすくなる。また、溶接金属の強度及び靱性が低下する。一方、Ｓｉが０．８５％を超えると、溶接金属の強度が高くなり靱性が低下する。従って、Ｓｉは０．３５〜０．８５％とする。
【００３１】
［Ｍｎ：１．５〜３．０％］
Ｍｎは、鋼製外皮、金属Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ及びＦｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等から添加され、高入熱での溶接施工条件で、脱酸剤として作用するとともに溶接金属の強度及び靱性を確保するために添加する。Ｍｎが１．５％未満では、脱酸不足となりピットが発生しやすくなる。また溶接金属の強度及び靱性も低下する。一方、Ｍｎが３．０％を超えると、溶接金属の強度が高くなり靱性が低下する。従って、Ｍｎは１．５〜３．０％とする。
【００３２】
［Ｍｏ：０．０３〜０．４０％及びＷ：０．０１〜０．４０％の１種又は２種］
Ｍｏは、鋼製外皮、金属Ｍｏ、Ｆｅ−Ｍｏ等から、Ｗは金属ＷやＷＣ等から添加され、これらは溶接金属の耐食性の向上及び固体Ｓ析出を抑制させる作用を有し、０．０３％以上のＣｕとともに含有させる。Ｍｏが０．０３％未満及びＷが０．０１％未満の１種又は２種では、耐食性の向上及び固体Ｓ析出の抑制の効果がない。一方、Ｍｏが０．４０％超及びＷが０．４０％超の１種又は２種では、耐食性向上及び固体Ｓ析出の抑制効果は飽和する。また、溶接金属の靱性が低下する。従って、Ｍｏ：０．０３〜０．４０％及びＷ：０．０１〜０．４０％の１種又は２種とする。
【００３３】
［Ｃｕ：０．０３〜０．７０％］
Ｃｕは、金属Ｃｕ及びワイヤ表面のＣｕめっき等から添加され、耐食性の向上及び固体Ｓ析出を抑制させる作用を有し、０．０３％以上のＭｏ及び０．０１％以上のＷの１種又は２種とともに含有させる。Ｃｕが０．０３％未満では、耐食性の向上及び固体Ｓ析出の抑制効果がない。一方、Ｃｕが０．７０％を超えると、耐食性向上及び固体Ｓ析出の抑制効果は飽和する。また、溶接金属の靱性が低下する。従って、Ｃｕは０．０３〜０．７０％とする。
【００３４】
［Ａｌ：０．２０〜０．６５％］
Ａｌは、鋼製外皮、金属Ａｌ、Ｆｅ−Ａｌ及びＡｌ−Ｍｇ合金等により添加され、脱酸剤として作用するとともに溶融中にＡｌ酸化物となってスラグの粘性を高めて、水平すみ肉溶接で溶融プールの後退を抑制し十分なスラグ被包性を保持する作用を有する。Ａｌが０．２０％未満では、水平すみ肉溶接でビードが凸状になり上脚側にアンダーカットが発生する一方、Ａｌが０．６５％を超えると、水平すみ肉溶接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る。また、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は０．２０〜０．６５％とする。
【００３５】
［Ｍｇ：０．０５〜０．５０％］
Ｍｇは、金属Ｍｇ、Ａｌ−Ｍｇ合金等から添加され、強脱酸剤として作用してピットを防止する。Ｍｇが０．０５％未満では、脱酸剤としての効果がなくピットが発生する。一方、Ｍｇ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は０．０５〜０．５０％とする。
【００３６】
［Ｂ：０．００２〜０．０１２］
Ｂは、Ｆｅ−ＢやＦｅ−Ｍｎ−Ｂ等から添加され、高入熱での溶接施工条件で、溶接金属の組織を微細化して靱性を確保するために添加する。Ｂが０．００２％未満では、その効果が不十分となり靱性が低下する。一方、Ｂが０．０１２％を超えると、溶接金属の高温割れ感受性が高くなり、クレータ割れ等の高温割れが生じやすくなる。従って、Ｂの含有量は０．００２％〜０．０１２％とする。
【００３７】
［Ｎａ化合物、Ｋ化合物及びＬｉ化合物のＮａ2Ｏ換算値、Ｋ2Ｏ換算値及びＬｉ2Ｏ換算値の１種又は２種以上の合計：０．０５〜０．２０％］
Ｎａ化合物、Ｋ化合物及びＬｉ化合物は、珪酸ソーダや珪酸カリ、珪酸リチウムからなる水ガラスの固質成分、弗化ソーダや珪弗化カリ、弗化リチウムなどの弗素化合物より添加され、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、平滑なビード形状にする作用がある。Ｎａ化合物、Ｋ化合物及びＬｉ化合物のＮａ2Ｏ換算値、Ｋ2Ｏ換算値及びＬｉ2Ｏ換算値の１種又は２種以上の合計が０．０５％未満では、大粒のスパッタが多発し、水平すみ肉溶接では、ピットやガス溝なども発生しやすく、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、Ｋ化合物及びＬｉ化合物のＮａ2Ｏ換算値、Ｋ2Ｏ換算値及びＬｉ2Ｏ換算値の１種又は２種以上の合計が０．２０％を超えると、スラグ剥離性が不良で、水平すみ肉溶接では、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、Ｋ化合物及びＬｉ化合物のＮａ2Ｏ換算値、Ｋ2Ｏ換算値及びＬｉ2Ｏ換算値の１種又は２種以上の合計は０．０５〜０．２０％とする。
【００３８】
［弗素化合物のＦ換算値：０．０３〜０．１５％］
Ｆは、弗化ソーダや珪弗化カリ、弗化リチウム等より添加され、アークの指向性を高めて安定した溶融プールに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。弗素化合物のＦ換算値が０．０３％未満では、アークが不安定になり、水平すみ肉溶接では、下板側下脚部のなじみ性が不良となる。また、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０．１５％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、水平すみ肉溶接では、ビード形状は凸形状になる。従って、弗素化合物のＦ換算値は０．０３〜０．１５％とする。
【００３９】
［金属ＢｉとＢｉ酸化物のＢｉ換算値の一方又は両方の合計：０．００５〜０．０３５％］
Ｂｉは、金属Ｂｉや酸化Ｂｉ等より添加され、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。金属ＢｉとＢｉ酸化物のＢｉ換算値の一方又は両方の合計が０．００５％未満では、その効果が得られず、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、金属ＢｉとＢｉ酸化物のＢｉ換算値の一方又は両方の合計は０．００５〜０．０３５％とする。
【００４０】
［Ｎｉ：０．０５〜２．５％］
Ｎｉは、金属ＮｉやＦｅ−Ｎｉ等から添加され、前記Ｍｏ及びＷの１種又は２種とＣｕとの共存において溶接金属の耐食性の向上及び固体Ｓ析出を抑制させる作用を有する。Ｎｉが０．０５％未満であると、前記効果は得られない。一方、Ｎｉが２．５％を超えると、高温割れが生じやすくなる。従って、Ｎｉは０．０５〜２．５％とする。
【００４１】
［Ｓｎ：０．０１〜０．３０％、Ｓｂ：０．０１〜０．３０％の１種又は２種］
Ｓｎは金属Ｓｎから、Ｓｂは金属Ｓｂ、Ｆｅ−Ｓｂ、アンチモン化マンガン及びＦｅ−Ｓｉ−Ｓｂ等から添加され、前記Ｍｏ及びＷの１種又は２種とＣｕとの共存において溶接金属の耐食性の向上及び固体Ｓ析出を抑制させる作用を有する。Ｓｎが０．０１％未満及びＳｂが０，０１％未満の１種又は２種では、前記効果は得られない。一方、Ｓｎが０．３０超及びＳｂが０．３０％超の１種又は２種では、高温割れが生じやすくなる。従って、Ｓｎは０．０１〜０．３０％及びＳｂは０．０１〜０．３０％の１種又は２種とする。なお、好ましくは上限をＳｎ：０．１０％以下、Ｓｂ：０．１０％以下とする。
【００４２】
以上、本発明の原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの構成要件の限定理由を述べたが、ワイヤ成分の残部は、鋼製外皮のＦｅ、添加する鉄粉、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ合金等の鉄合金粉のＦｅ分及び不可避不純物である。不可避不純物については特に限定しないが、耐高温割れ性の観点から、Ｐは０．０２０％以下、Ｓは０．０１０％以下が好ましい。
【００４３】
また、本発明の原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、フラックス充填後の伸線加工性が良好な軟鋼及び低合金鋼の外皮内に、前記限定した成分のフラックスをワイヤ全質量に対して１０〜１６％程度充填後、孔ダイス伸線やローラーダイスにより所定のワイヤ径（０．９〜１．６ｍｍ）に線径して製造する。なお、鋼製外皮に貫通した隙間がないシームレス又は隙間があるシームタイプのいずれのワイヤも適用できる。
【００４４】
鋼製外皮に貫通した隙間がないシームレスタイプは、フラックス入りワイヤ中の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、かつ、製造後のフラックス入りワイヤの吸湿が少ないので、溶接金属の拡散性水素を低減でき、耐割れ性の向上を図ることができるので、より好ましい。
【００４５】
また、シールドガスは炭酸ガスとし、シールドガスの流量は耐欠陥性及び大気からの窒素混入を防ぐために２０〜３５リットル／分であることが好ましい。
【実施例】
【００４６】
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。
【００４７】
ＪＩＳ  Ｇ３１４１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（外皮の軟化及び脱水素のため中間焼鈍を１回実施）、表１に示すフラックスの充填率１２％、ワイヤ径１．４ｍｍの鋼製外皮に貫通した隙間がな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。
【００４８】
【表１】
2018061962.tif 000002
【００４９】
表１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で水平すみ肉溶接試験を行った。試験体は鋼種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。溶接は、表２に示す溶接条件で、両側同時溶接を２回行い、ピット発生数、ビード形状、ビード外観、スラグ剥離性、スパッタ発生状態を調べた。なお、ピット発生量は１個／ｍ以下を良好とした。
【００５０】
【表２】
2018061962.tif 000003
【００５１】
また、溶接金属の原油環境における耐局部腐食性、強度及び靱性の評価は、図１に示す板厚２０ｍｍの母材１、４０°Ｖ開先、ルートギャップ６ｍｍのセラミックスタイプの裏当材２付き開先を表２に示す溶接施工条件で、４層盛の溶接金属試験を行い、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。母材の成分はＣ：０．１０％、Ｓｉ：０．２０％、Ｍｎ：１．１０％、Ｐ：０．０１０％、Ｃｕ：０．２０％、Ｍｏ：０．１５％を含有した鋼板を用いた。
【００５２】
溶接金属の機械性能評価は、溶接試験体の鋼板板厚の中央を中心に引張試験片（ＪＩＳＺ２２４１  １４Ａ号）及びシャルピー衝撃試験片（ＪＩＳ  Ｚ２２４２  Ｖノッチ試験片）を採取して、機械試験を実施した。引張試験の評価は、引張強さが５００〜７００ＭＰａを良好とした。衝撃試験の評価は、０℃におけるシャルピー衝撃試験を行い、繰返し３本の吸収エネルギーの平均が７０Ｊ以上を良好とした。
【００５３】
また、耐食性の評価は、原油油槽環境を模擬した環境での腐食試験を行った。溶接金属試験の鋼材表面１ｍｍの位置から溶接線方向に、長さ８０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ４ｍｍの試験片を、表面が全て溶接部になるように採取した。次いで、試験片全面を機械研削し、６００番の湿式研磨処理の後、８０ｍｍ×３０ｍｍの表面の一面のみを残して端面、裏面を塗料で被覆した。そして、この試験片を、ｐＨが０．２で、２０ｍａｓｓ％ＮａＣｌを溶解した１体積％ＨＣｌ水溶液からなる腐食液中に浸漬した。この際の浸漬条件としては、液温３０℃、浸漬時間７２０時間で実施し、最大腐食深さを測定し、腐食速度に換算（ｍｍ／年）して評価し、試験片の最大腐食速度が０．２５ｍｍ／年以下となるものを良好とした。なお、上述した腐食液の組成は、実際の鋼構造物で局部腐食が発生する際の環境の条件を模擬したものであり、この腐食試験での腐食速度の程度に応じて、実環境で局部腐食の進展速度が低減される。これらの結果を表３にまとめて示す。
【００５４】
【表３】
2018061962.tif 000004
【００５５】
表１及び表３中のワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ１６は本発明例、ワイヤ記号Ｗ１７〜Ｗ３２は比較例である。本発明例であるワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ１６は、本発明例で規定した各成分範囲内であるので、水平すみ肉溶接におけるビード形状、ビード外観及びスラグ剥離性が良好で、ピットの発生がなく、スパッタ発生量が少なく、溶接金属試験においても溶接作業性が良好で、Ｘ線透過試験で欠陥が無く、溶接金属の引張強さ及び吸収エネルギーも良好で、最大腐食速度も小さく、極めて満足な結果であった。なお、Ｂｉを適量含むワイヤ記号Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ５、Ｗ８、Ｗ１０及びＷ１６はスラグ剥離性が非常に良好であり、Ｎｉ、Ｓｎ及びＳｂの１種又は２種を適量含むワイヤ記号Ｗ１、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５、Ｗ９、Ｗ１３及びＷ１６は、最大腐食速度が０．２ｍｍ／年未満であり、非常に小さい結果であった。
【００５６】
比較例中ワイヤ記号Ｗ１７は、ＴｉＯ2換算値が少ないので、水平すみ肉溶接試験及び溶接金属試験共に、スラグ生成量が不足してビードを均一に被包できなくなりスラグが焼き付きビード外観が不良で、アークが不安定となりスパッタ発生量も多かった。また、Ｍｇが少ないので、脱酸剤の効果がなくピットが発生した。さらに、Ｎｉが多いので、溶接金属の最大腐食速度は小さかったが、クレータ割れが生じた。
【００５７】
ワイヤ記号Ｗ１８は、ＴｉＯ2換算値が多いので、水平すみ肉溶接試験で、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、Ｂｉ換算値が少ないので、水平すみ肉溶接試験及び溶接金属試験共に、スラグは自然剥離しなかった。
【００５８】
ワイヤ記号Ｗ１９は、ＳｉＯ2換算値が少ないので、水平すみ肉溶接試験及び溶接金属試験共に、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、Ｂの添加量が少ないので溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。
【００５９】
ワイヤ記号Ｗ２０は、ＳｉＯ2換算値が多いので、水平すみ肉溶接試験及び溶接金属試験共に、スパッタ発生量が多くなった。また水平すみ肉溶接試験ではピットが発生した。さらに、Ａｌが多いので、水平すみ肉溶接試験で、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。さらに、Ｓｂが多いので、溶接金属の最大腐食速度は小さかったが、クレータ割れが生じた。
【００６０】
ワイヤ記号Ｗ２１は、ＺｒＯ2換算値が少ないので、水平すみ肉溶接試験及び溶接金属試験共に、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。また、Ｃが少ないので、溶接金属の引張強さが低く、吸収エネルギーが低値であった。
【００６１】
ワイヤ記号Ｗ２２は、ＺｒＯ2換算値が多いので、水平すみ肉溶接試験及び溶接金属試験共に、ビード形状が凸状であった。また、Ｍｇの添加量が多いので、水平すみ肉溶接試験及び溶接金属試験共に、アークが荒くなりスパッタ発生量も多かった。
【００６２】
ワイヤ記号Ｗ２３は、Ａｌ2Ｏ3換算値が少ないので、水平すみ肉溶接試験で、上脚側にアンダーカットが生じ、ビード外観が不良であった。また、Ｍｎが少ないので、水平すみ肉溶接試験及び溶接金属試験共に、脱酸不足となりピットが発生し、溶接金属の引張強さが低く、吸収エネルギーが低値であった。
【００６３】
ワイヤ記号Ｗ２４は、Ａｌ2Ｏ3換算値が多いので、水平すみ肉溶接試験で、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、水平すみ肉溶接試験及び溶接金属試験共に、Ｂｉ換算値が多いので、ビード上部のスラグが流れて、ビードをスラグ全面被包することができず、ビード外観が不良であった。
【００６４】
ワイヤ記号Ｗ２５は、ＦｅＯ換算値が少ないので、水平すみ肉溶接試験及び溶接金属試験共に、ビード止端部の形状が不良であった。また、Ｃｕが多いので、溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。
【００６５】
ワイヤ記号Ｗ２６は、ＦｅＯ換算値が多いので、水平すみ肉溶接試験及び溶接金属試験共に、スラグ被包状態が悪くスラグ剥離性が不良であった。また、水平すみ肉溶接試験では、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。さらに、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が低値であった。
【００６６】
ワイヤ記号Ｗ２７は、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が低値であった。また、Ｎａ2Ｏ換算値、Ｋ2Ｏ換算値及びＬｉ2Ｏ換算値の１種又は２種以上の合計が多いので、水平すみ肉溶接試験及び溶接金属試験共に、スラグ剥離性が不良であった。さらに、水平すみ肉溶接試験では、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であった。
【００６７】
ワイヤ記号Ｗ２８は、Ｓｉが少ないので、水平すみ肉溶接試験及び溶接金属試験共に、ピットが発生した。また、溶接金属の引張強さが低く、吸収エネルギーが低値であった。さらに、Ａｌが少ないので、水平すみ肉溶接試験で、ビードが凸状となり上脚部にアンダーカットが生じ、ビード形状及びビード外観が不良であった。
【００６８】
ワイヤ記号Ｗ２９は、Ｍｎが多いので、溶接金属の引張強さが高く吸収エネルギーが低値であった。また、Ｆ換算値が多いので、水平すみ肉溶接試験及び溶接金属試験共に、スラグの粘性が低下しスラグ剥離性が不良であった。さらに水平すみ肉溶接試験では、ビード形状が凸状であった。
【００６９】
ワイヤ記号Ｗ３０は、Ｍｏを含有しておらず、Ｗも少ないので、溶接金属の最大腐食速度が大きかった。また、Ｓｎが少ないので、溶接金属の最大腐食速度の低減効果が得られなかった。さらに、Ｆ換算値が少ないので、水平すみ肉溶接試験で、下板側下脚部のなじみ性が悪くビード形状が凸状で、ピットも発生した。なお、溶接金属試験の作業性は良好であった。
【００７０】
ワイヤ記号Ｗ３１は、Ｍｏが多いので、溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。また、Ｎａ2Ｏ換算値、Ｋ2Ｏ換算値及びＬｉ2Ｏ換算値の１種又は２種以上の合計が少ないので、水平すみ肉溶接試験及び溶接金属試験共に、アークが不安定になり大粒のスパッタが多く発生した。さらに水平すみ肉溶接試験では、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。
【００７１】
ワイヤ記号Ｗ３２は、Ｃｕが少ないので、溶接金属の最大腐食速度が大きかった。また、Ｎｉが少ないので溶接金属の最大腐食速度の低減効果が得られなかった。さらに、Ｂの添加量が多いのでクレータ割れが生じた。なお、溶接金属試験の作業性は良好であった。
【符号の説明】
【００７２】
１    母材
２    セラミックスタイプの裏当材
【図１】
2018061962.tif 000005