(57)【要約】【課題】５７０〜７２０ＭＰａ鋼のエレクトロスラグ溶接において、ワイヤ送給性が良好で溶接欠陥が無く、かつ溶接金属の強度及び靭性が安定して得られるエレクトロスラグ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エレクトロスラグ溶接用フラックス入りワイヤにおいて、鋼製外皮は、鋼製外皮全質量に対する質量％で、Ｃ：０．０７％以下、Ｓｉ：０．２％以下、Ｍｎ：０．１〜０．６％を含有し、ワイヤ成分は、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：０．０１〜０．１０％、Ｓｉ：０．１〜０．８％、Ｍｎ：１．０〜２．０％、さらに、ワイヤ全質量に対する質量％で、フラックス中に、Ｎｉ：１．５〜２．５％、Ｍｏ：０．２〜０．７％、Ｔｉ：０．００５〜０．１０％、ＳｉＯ2換算値：０．０２〜０．２０％、Ｎａ2Ｏ換算値とＫ2Ｏ換算値の合計：０．０２〜０．１０％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エレクトロスラグ溶接用フラックス入りワイヤにおいて、
鋼製外皮は、鋼製外皮全質量に対する質量％で、
Ｃ：０．０７％以下、
Ｓｉ：０．２％以下、
Ｍｎ：０．１〜０．６％を含有し、
ワイヤ成分は、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：０．０１〜０．１０％、
Ｓｉ：０．１〜０．８％、
Ｍｎ：１．０〜２．０％、
さらに、ワイヤ全質量に対する質量％で、フラックス中に、
Ｎｉ：１．５〜２．５％、
Ｍｏ：０．２〜０．７％、
Ｔｉ：０．００５〜０．１０％、
Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計：０．０２〜０．２０％、
Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値とＫ2Ｏ換算値の１種又は２種の合計：０．０２〜０．１０％を含有し、
残部は鋼製外皮のＦｅ、鉄粉、鉄合金粉のＦｅ分及び不可避不純物からなることを特徴とするエレクトロスラグ溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項２】
成形された鋼製外皮の合わせ目が溶接されていることで鋼製外皮に継目を無くしたことを特徴とする請求項１に記載のエレクトロスラグ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、５７０〜７２０ＭＰａ級鋼のエレクトロスラグ溶接に用いられるエレクトロスラグ溶接用フラックス入りワイヤに関し、大入熱のエレクトロスラグ溶接において、溶接欠陥が無く、良好で安定した強度及び靭性を有する溶接金属を得る上で好適なエレクトロスラグ溶接用フラックス入りワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロスラグ溶接は、大入熱溶接の１パス溶接により高能率な溶接が可能であるので、建築構造物、船舶、橋梁、海洋構造物、タンクなどの各種溶接構造物の建造に用いられている。
【０００３】
特に、建築構造物においては、地震時における構造物の脆性破壊を防止する観点から、溶接欠陥が無く溶接金属の高靭性化の要望が極めて大きい。
【０００４】
厚板の非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接を高能率に行う方法として、例えば特許文献１に、ワイヤ径が１．４〜２．０ｍｍの細径ワイヤを用いて溶融スラグ浴表面と溶接チップ先端間のワイヤ突き出し長さ（以下、ドライエクステンションという。）を一定に保持して溶接ノズルを自動上昇させながら溶接を行うという技術の開示がある。
【０００５】
図３に非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接方法の概要を示す。建築物のボックス柱の製作において、スキンプレート２１、ダイアフラム２２及び当金２３で囲まれた開先２４の中央部に非消耗ノズル２５を挿入して、通電と同時に溶接用ワイヤ２６の先端と開先底部との間にアークを発生させ、溶融型フラックスを投入して溶融スラグ２７を作り、エレクトロスラグ溶接を開始する。溶接が進行すると溶接用ワイヤ２６のドライエクステンションＬを設定値（３０〜５０ｍｍ）に保つように、溶接金属２９の上昇に伴って溶接電流の変化を検出してノズル上昇用ローラ３０が駆動され、非消耗ノズル２５を引上げながら溶接用ワイヤ２６が送給されることでエレクトロスラグ溶接を行う。なお、板厚が厚くなると図示しない搖動装置で非消耗ノズル２５をダイアフラム２２の板厚方向に搖動させる。
【０００６】
溶接に供されるワイヤは、大入熱１パス溶接で溶接金属の強度及び靭性を確保するために、従来から種々の成分組成の溶接用ワイヤが用いられている。例えば特許文献２〜４には、大入熱で強度及び優れた靭性を得るためにワイヤ成分としてＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｔｉ等を多く含有するソリッドワイヤの開示がある。
【０００７】
一方、図４に示すように非消耗ノズル２５は、上部にワイヤ矯正装置が設けられており、図示しないペールパックに装填、またはスプールに巻かれた溶接用ワイヤの癖や捩りを矯正して非消耗ノズル２５を経由して開先２４の中央部に送給される。図４中のガイド３１は、図示しないペールパックやスプールからワイヤ送給装置を経て溶接用ワイヤを案内するコンジットライナを連結する。溶接用ワイヤは、ガイド１３から送られて回転自在なワイヤガイド輪３２（直径７０〜１００ｍｍ）と複数の溝付ローラ３３によって一方向に屈曲され曲がり癖や捩りを取り除かれた後、第一矯正ローラ３５ａ、３５ｂによって前記ワイヤの屈曲を矯正している。
【０００８】
次いで、第二矯正ローラ３６ａ、３６ｃと３６ｂとの間を溶接ワイヤが屈曲しつつ通過するようにして前記矯正方向の９０°の方向から真直ぐに矯正し、非消耗ノズル２５内から給電チップ３４を介して溶接部へ送給される。なお、第一矯正ローラの内３５ｂと、第二矯正ローラの内３６ａと３６ｃは軸が固定され、第一矯正ローラ３５ａ及び第二矯正ローラ３６ｂをそれぞれ調整つまみ３７及び調整つまみ３８で押し付け量を変えてワイヤの矯正量が調整される。
【０００９】
引用文献２〜引用文献４に記載のソリッドワイヤを用いて図４に示すワイヤ矯正装置によって溶接する場合、ソリッドワイヤは、大入熱溶接においても溶接金属の十分な強度及び靭性を得るために比較的多くの合金を含んでいるので、ワイヤが硬く、溶接時にワイヤ矯正が十分にできない場合がある。このためワイヤガイド輪３２と複数の溝付ローラ３３、第一矯正ローラ３５及び第二矯正ローラ３６部でワイヤ送給抵抗が増してワイヤ送給速度が不安定となり、母材を安定して十分に溶融することができない場合がある。また、この場合非消耗ノズル２５の先端部の給電チップ３４から溶接用ワイヤが曲がった状態で供給されるので溶接金属が片溶けして、溶融不良が生じる場合があった。
【００１０】
このため、溶接用ワイヤの矯正が容易で送給抵抗を少なくすることを目的として、軟鋼の鋼製外皮に金属粉又は合金粉を充填したフラックス入りワイヤを用いる技術が、例えば特許文献５、６において提案されている。
【００１１】
しかし、特許文献５及び特許文献６に記載のフラックス入りワイヤは、鋼製外皮内に充填した金属粉又は合金粉の表面積が大きいことから表面が酸化した多量の鉄酸化物を含んでおり、溶接が進むにつれて溶融スラグ中の鉄酸化物が多くなり、溶融スラグの粘性が高くなるという問題点があった。また、溶融スラグの流動性が低下して母材を十分に溶融できなくなるという問題点があった。さらに、これらのフラックス入りワイヤを用いて溶接した場合の溶接金属の強度及び靭性が安定しないという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭５７−１５６８８４号公報
【特許文献２】特開２００２−７９３９６号公報
【特許文献３】特開２００５−２４６３９８号公報
【特許文献４】特開２００９−４５６７１号公報
【特許文献５】特開２００５−２７１０３２号公報
【特許文献６】特開２００９−１９５９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
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、５７０〜７２０ＭＰａ級鋼の大入熱のエレクトロスラグ溶接において、ワイヤ送給性が良好で溶接欠陥が無く、かつ溶接金属の強度及び靭性が安定して得られるエレクトロスラグ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】
【００１４】
本発明の要旨は、鋼製外皮にフラックスを充填してなるエレクトロスラグ溶接用フラックス入りワイヤにおいて、鋼製外皮は、鋼製外皮全質量に対する質量％で、Ｃ：０．０７％以下、Ｓｉ：０．２％以下、Ｍｎ：０．１〜０．６％を含有し、ワイヤ成分は、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：０．０１〜０．１０％、Ｓｉ：０．１〜０．８％、Ｍｎ：１．０〜２．０％、さらに、ワイヤ全質量に対する質量％で、フラックス中に、Ｎｉ：１．５〜２．５％、Ｍｏ：０．２〜０．７％、Ｔｉ：０．００５〜０．１０％、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計：０．０２〜０．２０％、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値とＫ2Ｏ換算値の１種又は２種の合計：０．０２〜０．１０％を含有し、残部は鋼製外皮のＦｅ、鉄粉、鉄合金粉のＦｅ分及び不可避不純物からなることを特徴とする。
【００１５】
また、成形された鋼製外皮の合わせ目が溶接されていることで鋼製外皮に継目を無くしたことも特徴とするエレクトロスラグ溶接用フラックス入りワイヤにある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るエレクトロスラグ溶接用フラックス入りワイヤによれば、鋼製外皮が軟らかいので、溶接時のワイヤ矯正が容易で非消耗ノズルや矯正ローラ部でのワイヤ送給抵抗を抑えることができる。したがって、ワイヤ送給が安定して溶接欠陥が生じることがない。また、フラックス中にＳｉ酸化物及びＮａ化合物とＫ化合物の１種又は２種を含むので、溶融スラグの粘性及び流動性が溶接開始から終了まで良好で、母材を安定して十分に溶融できるとともに適量の合金成分を含んでいるので、安定した機械的性能を有する溶接金属を提供できるなど、５７０〜７２０ＭＰａ級鋼の溶接構造物の生産効率及び品質を著しく高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を適用したエレクトロスラグ溶接用フラックス入りワイヤの実験的検証のために使用した溶接試験板を示す図である。
【図２】本発明を適用したエレクトロスラグ溶接用フラックス入りワイヤの実験的検証に必要な溶接金属の試験片採取位置を示す図である。
【図３】非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接方法の概要を示す図である。
【図４】非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接に用いるワイヤ矯正装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明者らは、５７０〜７２０ＭＰａ級鋼の大入熱のエレクトロスラグ溶接に用いる溶接用ワイヤにおいて、ワイヤ矯正装置部でワイヤ送給抵抗が少なくなる鋼製外皮を用いたフラックス入りワイヤについて、耐欠陥性及び安定した機械的性能を得るべく、それぞれの鋼製外皮成分及び充填フラックスの成分組成、並びにその作用効果について詳細に検討した。
【００１９】
その結果、鋼製外皮のＣ、Ｓｉ及びＭｎ量を限定することによって、ワイヤ矯正装置部でワイヤ送給抵抗が低くでき、ワイヤ送給速度が安定し母材への溶け込み不良などの欠陥が生じなくなり、ワイヤ成分については鋼製外皮とフラックスの合計で、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｏ及びＴｉを適量とすることによって、大入熱溶接による溶接金属の強度の確保及び優れた靭性が得られることを見出した。
【００２０】
また、フラックス入りワイヤを用いた場合に問題となる溶融スラグの鉄酸化物の増加によるスラグ粘性の増加は、Ｓｉ酸化物の微量添加によって調整でき、流動性の低下は、Ｎａ化合物及びＫ化合物の微量添加によって解決でき、溶接開始から終了まで均一に母材を溶融できることから、溶接欠陥がなく溶接線方向の機械的性能が均一で安定した溶接金属が得られることを見出した。
【００２１】
さらに、鋼製外皮の合わせ目を溶接して鋼製外皮の継目をなくすることによって、フラックス入りワイヤの製造時に軟化焼鈍が可能となることから、さらにワイヤ矯正装置部でワイヤ送給抵抗を小さくすることを見出した。
【００２２】
以下に本発明を適用したエレクトロスラグ溶接用フラックス入りワイヤについて説明する。
【００２３】
まず、鋼製外皮の成分組成について説明する。なお、各成分の含有率は、鋼製外皮全質量に対する質量％で表すものとし、その質量％に関する記載を単に％と記載する。
【００２４】
［鋼製外皮のＣ：０．０７％以下、Ｓｉ：０．２％以下、Ｍｎ：０．１〜０．６％］
鋼製外皮は、溶接時のワイヤ矯正の容易性を左右するものであり、溶接部の健全性に影響する。鋼製外皮中のＣが０．０７％超、Ｓｉが０．２％超、Ｍｎが０．６％を超えると、ワイヤが硬くなってワイヤ矯正が十分にできず矯正ローラ部及び非消耗ノズル内でのワイヤ送給抵抗が大きくなってワイヤ送給速度が不安定になってしまう。その結果、母材の溶融が不均安定した溶融ができず、溶接金属の靭性が安定化させることができない。また鋼製外皮中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎが上述した範囲を超えると、非消耗ノズル先端の給電チップからワイヤが曲がって供給されて母材が片溶けする場合がある。一方、Ｍｎが０．１％未満であると、フラックス入りワイヤ製造時の伸線工程で断線しやすくなる。よって鋼製外皮は、Ｃ：０．０７％以下、Ｓｉ：０．２％以下、Ｍｎ：０．１〜０．６％とする。なお、Ｃ及びＳｉの下限は限定しないが、製鋼コストの観点からＣは０．００５％、Ｓｉは０．００５％であることが好ましい。
【００２５】
次いで、フラックス入りワイヤの成分組成について説明する。なお、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％に関する記載を単に％と記載する。
【００２６】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＣ：０．０１〜０．１０％］
Ｃは、溶接金属の強度を向上させる成分であり、溶接金属の強度を確保するためには、鋼製外皮とフラックスの合計で０．０１％以上含有する必要がある。一方、Ｃが０．１０％を超えると、溶接金属の強度が高くなって靱性が低下する。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でＣは０．０１〜０．１０％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から添加できる。
【００２７】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＳｉ：０．１〜０．８％］
Ｓｉは、溶接金属のオーステナイト粒界を微細化する元素として作用して靱性を向上させる。鋼製外皮とフラックスの合計でＳｉが０．１％未満であると、溶接金属のオーステナイト粒界が粗大化して靭性が低下する。一方、Ｓｉが０．８％を超えると、溶接金属の強度が高くなって靭性が低下する。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でＳｉは０．１〜０．８％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等の合金粉末から添加できる。
【００２８】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＭｎ：１．０〜２．０％］
Ｍｎは、溶接金属の強度向上及びオーステナイト粒界微細化元素として作用する。鋼製外皮とフラックスの合計でＭｎが１．０％未満であると、溶接金属の強度及び靭性が低下する。一方、Ｍｎが２．０％を超えると、溶接金属の強度が高くなって靭性が低下する。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でＭｎは１．０〜２．０％とする。なお、Ｍｎは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスから金属Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等の合金粉末から添加できる。
【００２９】
［フラックス中のＮｉ：１．５〜２．５％］
Ｎｉは、変態温度を低下させ、組織を微細化して溶接金属の靭性を向上させる作用を有する。フラックス中のＮｉが１．５％未満であると、これらの作用が十分に得られず、溶接金属の靭性が低下する。一方、Ｎｉが２．５％を超えると、溶接金属の強度が高くなって靭性が低下する。したがって、フラックス中のＮｉは１．５〜２．５％とする。なお、Ｎｉは、フラックスから金属Ｎｉ、Ｆｅ―Ｎｉ等の合金粉末から添加できる。
【００３０】
［フラックス中のＭｏ：０．２〜０．７％］
Ｍｏは、溶接金属の強度及び靱性を向上させる元素として作用する。フラックス中のＭｏが０．２％未満であると、これらの作用が十分に得られず、溶接金属の強度が低く、靱性が低下する。一方、Ｍｏが０．７％を超えると、溶接金属の強度が高くなって靱性が低下する。したがって、フラックス中のＭｏは０．２〜０．７％とする。なお、Ｍｏは、フラックスから金属Ｍｏ、Ｆｅ−Ｍｏ等の合金粉末から添加できる。
【００３１】
［フラックス中のＴｉ：０．００５〜０．１０％］
Ｔｉは、溶接金属中に微細酸化物を生成して溶接金属の靭性を向上させる作用を有する。フラックス中のＴｉが０．００５％未満であると、溶接金属の靭性が低下する。一方、Ｔｉが０．１０％を超えると、溶接金属中の固溶Ｔｉが増加して靭性が低下する。したがって、フラックス中のＴｉは０．００５〜０．１０％とする。なお、Ｔｉは、フラックスから金属Ｔｉ、Ｆｅ−Ｔｉ等の合金粉末から添加できる。
【００３２】
［フラックス中のＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計：０．０２〜０．２０％］
Ｓｉ酸化物は、鋼製外皮内に充填した鉄合金粉及び鉄粉表面の酸化を起因として、溶接が進むにつれて溶融スラグ中の鉄酸化物が多くなり、溶融スラグの粘性が高くなることを抑制する効果を有する。フラックス中のＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が０．０２％未満であると、溶接の進行につれて溶融スラグの粘性が高くなって母材への溶け込み量が少なくなって溶接線方向の強度が徐々に高くなり靭性は低くなる。一方、ＳｉＯ2換算値の合計が０．２０％を超えると、溶接の進行につれて溶融スラグの量が多くなり溶融スラグ浴深さが大きくなってスラグの対流が悪くなり母材への溶け込み量が少なくなって溶接線方向の強度が徐々に高くなり靭性は低くなる。したがって、フラックス中のＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計は０．０２〜０．２０％とする。なお、Ｓｉ酸化物は、フラックスから珪砂、珪酸ソーダ及び珪酸カリからなる水ガラスの固質分等から添加できる。
【００３３】
［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１種又は２種の合計：０．０２〜０．１０％］
Ｎａ化合物及びＫ化合物は、鋼製外皮内に充填した鉄合金粉及び鉄粉の酸化を起因として、溶接が進むにつれて溶融スラグ中の鉄酸化物が多くなり、溶融スラグの流動性が低下するのを抑制する効果を有する。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１種又は２種の合計が０．０２％未満であると、溶接の進行につれて溶融スラグの流動性が低下して母材への溶け込み量が少なくなり溶接線方向の強度が徐々に高くなり靭性は低くなる。一方、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値とＫ2Ｏ換算値の１種又は２種の合計が０．１０％を超えると、溶接の進行につれて溶融スラグの流動性が悪くなり過ぎて母材への溶け込み量が多くなって溶接線方向の強度及び靭性が徐々に低くなる。したがって、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１種又は２種の合計は０．０２〜０．１０％とする。なお、Ｎａ化合物及びＫ化合物は、フラックスから珪酸ソーダ及び珪酸カリの固質分、ＮａＦ、Ｋ2ＳｉＦ6等の粉末から添加できる。
【００３４】
［成形された鋼製外皮の合わせ目が溶接されていることで鋼製外皮の継目なし］
本発明のエレクトロスラグ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形し、その内部にフラックスを充填した構造である。フラックス入りワイヤの種類としては、成形した鋼製外皮の合わせ目を溶接して得られた鋼製外皮に継目の無いフラックス入りワイヤと、鋼製外皮に合わせ目の溶接を行わないままとした鋼製外皮に継目を有するフラックス入りワイヤとに大別できる。本発明の鋼製外皮に継目が無いフラックス入りワイヤは、熱処理が可能であるので、製造時の伸線工程で加工硬化した鋼製外皮を焼鈍して軟化できるので、溶接時のワイヤ矯正を容易にできるとともにワイヤ送給抵抗が良好となり溶接部の健全性を確保できる。さらに、ワイヤ中の全水素量を低減することができる。
【００３５】
本発明のエレクトロスラグ溶接用フラックス入りワイヤの残部は、鋼製外皮のＦｅ、鉄粉、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｔｉ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規定しないが、高温割れ及び溶接金属の靭性に観点から、Ｃｕ：０．３％以下、Ａｌ：０．０２％以下、Ｐ及びＳは各々０．０２％以下であることが好ましい。
【００３６】
なお、フラックスの充填率は特に制限しないが、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。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明の効果を実施例により具体的に説明する。
【００３８】
表１に示す鋼製外皮を用いて表２に示す各種成分組成のワイヤ径１．６ｍｍのフラックス入りワイヤを試作した。
【００３９】
【表１】
2018030160.tif 000002
【００４０】
【表２】
2018030160.tif 000003
【００４１】
表３に示す化学成分及び表４に示すサイズの鋼板を、図１に示すようにスキンプレート１、ダイアフラム２及び当金３を、スキンプレート１の表面とダイアフラム２の端面とのギャップＧを２５ｍｍにして溶接試験板を組立てた。溶接は、表２に示すフラックス入りワイヤを用いて表５に示す溶接条件で行った。溶接長は、１０００ｍｍである。なお、溶融型フラックスは表６に示す化学成分のものを用いた。
【００４２】
【表３】
2018030160.tif 000004
【００４３】
【表４】
2018030160.tif 000005
【００４４】
【表５】
2018030160.tif 000006
【００４５】
【表６】
2018030160.tif 000007
【００４６】
溶接前及び溶接時にワイヤの矯正状態を調べ、溶接終了後マクロ試験片を溶接開始から２００ｍｍ（下層部）、６００ｍｍ（中層部）及び８００ｍｍ（上層部）の箇所から採取して母材への溶け込み状態を調べた。機械的性能は、溶接開始部〜２００ｍｍ（下層部）、４００〜６００ｍｍ（中層部）及び８００ｍｍ（上層部）〜溶接終了部の箇所から、図２に示すように溶接金属９の中央部から引張試験片１９（ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１  １０号）及び衝撃試験片２０（ＪＩＳ  Ｚ  ２２４２  Ｖノッチ試験片）を採取して機械試験を実施した。
【００４７】
引張試験の評価は、引張強さが６００〜８５０ＭＰａで溶接線方向の強度差（上層部〜下層部間の強度差）が２０ＭＰａ以下を良好とした。また、衝撃試験の評価は、−５℃におけるシャルピー衝撃試験を行い、各々繰り返し３本の平均値が７０Ｊ以上で平均値と最低値の差が１５Ｊ以下、溶接線方向の吸収エネルギーの平均値の差（上層部〜下層部間における吸収エネルギーの平均値の差）が１０Ｊ以下を良好とした。これらの結果を表７にまとめて示す。
【００４８】
【表７】
2018030160.tif 000008
【００４９】
表２及び表７中ワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ１２が本発明例、ワイヤ記号Ｗ１３〜Ｗ３２は比較例である。本発明例であるワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ１２は、用いた鋼製外皮の成分及びフラックス入りワイヤの各成分が適量であるので、ワイヤ矯正状態が良好であり、下層部〜上層部までマクロ断面の溶け込み状態が良好で、引張強さ及び吸収エネルギーとも下層部〜上層部まで安定した良好な値が得られた。なお、鋼製外皮に合わせ目のあるワイヤ記号Ｗ３及びＷ５は、製造時の伸線工程で外皮が加工硬化したのでマクロ断面においてやや片溶けがあったが特に問題とならない程度であった。
【００５０】
比較例中ワイヤ記号Ｗ１３は、外皮記号Ｈ５のＣが多いので、ワイヤの矯正が不十分でマクロ断面の下層部〜上層部まで母材溶融量が少なく、片溶けも生じた。また、溶接金属の吸収エネルギーは下層部と上層部の平均値と最低値の差が大きく、さらに下層部と中層部の平均値の差も大きかった。
【００５１】
ワイヤ記号Ｗ１４は、外皮記号Ｈ６のＳｉが多いので、ワイヤの矯正が不十分でマクロ断面の下層部〜上層部まで母材溶融量が少なく、片溶けも生じた。また、溶接金属の吸収エネルギーは、下層部と中層部の平均値と最低値の差が大きく、さらに中層部と上層部の平均値の差も大きかった。
【００５２】
ワイヤ記号Ｗ１５は、外皮記号Ｈ７のＭｎが少ないので、フラックス入りワイヤの製造時の伸線工程で断線が発生した。また、鋼製外皮に合わせ目を有しているので製造時の伸線工程で外皮が加工硬化し、ワイヤの矯正が不十分となりマクロ断面において下層部で片溶け、中層部でやや片溶けがあった。また、溶接金属の吸収エネルギーは下層部で低値であり、溶接線方向の平均値の差も大きかった。
【００５３】
ワイヤ記号Ｗ１６は、外皮記号Ｈ８のＭｎが多いので、ワイヤの矯正が不十分でマクロ断面の下層部〜上層部まで母材溶融量が少なく、片溶けも生じた。また、溶接金属の吸収エネルギーは、下層部〜上層部まで平均値と最低値の差が大きかった。
【００５４】
ワイヤ記号Ｗ１７は、鋼製外皮とフラックスのＣの合計が少ないので、溶接金属の引張強さが下層部〜上層部まで低かった。
【００５５】
ワイヤ記号Ｗ１８は、鋼製外皮とフラックスのＳｉの合計が少ないので、溶接金属の吸収エネルギーが下層部〜上層部まで低値であった。
【００５６】
ワイヤ記号Ｗ１９は、鋼製外皮とフラックスのＳｉの合計が多いので、溶接金属の引張強さが下層部〜上層部まで高く、溶接金属の吸収エネルギーが下層部〜上層部まで低値であった。
【００５７】
ワイヤ記号Ｗ２０は、鋼製外皮とフラックスのＭｎの合計が少ないので、溶接金属の引張強さが下層部〜上層部まで低く、吸収エネルギーは低値であった。
【００５８】
ワイヤ記号Ｗ２１は、鋼製外皮とフラックスのＭｎの合計が多いので、溶接金属の引張強さが下層部〜上層部まで高く、吸収エネルギーは低値であった。
【００５９】
ワイヤ記号Ｗ２２は、フラックス中のＮｉが少ないので、溶接金属の吸収エネルギーが下層部〜上層部まで低値であった。
【００６０】
ワイヤ記号Ｗ２３は、フラックス中のＮｉが多いので、溶接金属の引張強さが下層部〜上層部まで高く、吸収エネルギーは低値であった。
【００６１】
ワイヤ記号Ｗ２４は、フラックス中のＭｏが少ないので、溶接金属の引張強さと吸収エネルギーが下層部〜上層部まで低値であった。
【００６２】
ワイヤ記号Ｗ２５は、フラックス中のＭｏが多いので、溶接金属の引張強さが下層部〜上層部まで高く、吸収エネルギーは低値であった。
【００６３】
ワイヤ記号Ｗ２６は、フラックス中のＴｉが少ないので、溶接金属の吸収エネルギーが下層部〜上層部まで低値であった。
【００６４】
ワイヤ記号Ｗ２７は、フラックス中のＴｉが多いので、溶接金属の吸収エネルギーが下層部〜上層部まで低値であった。
【００６５】
ワイヤ記号Ｗ２８は、フラックス中のＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が少ないので、溶接の進行につれて溶融スラグの粘性が高くなり、マクロ断面の中層部では母材溶け込みがやや少なく、上層部では母材溶け込みが少なかった。また、溶接金属の引張強さが上層部で高く、下層部及び中層部と上層部の平均値の差も大きかった。さらに溶接金属の吸収エネルギーが上層部で低値であり、下層部及び中層部と上層部の平均値の差も大きかった。
【００６６】
ワイヤ記号Ｗ２９は、フラックス中のＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が多いので、溶接の進行につれて溶融スラグの量が多くなり、スラグ浴深さが大きくなってスラグが対流し難くなり、マクロ断面の中層部では母材溶け込みがやや少なく、上層部では母材溶け込みが少なかった。また、溶接金属の引張強さが上層部で高く、下層部及び中層部と上層部の平均値の差も大きかった。さらに溶接金属の吸収エネルギーが上層部で低値であり、下層部及び中層部と上層部の平均値の差も大きかった。
【００６７】
ワイヤ記号Ｗ３０は、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１種又は２種の合計が少ないので、溶接の進行につれて溶融スラグの流動性が低下し、マクロ断面の中層部では母材溶け込みがやや少なく、上層部では母材溶け込みが少なかった。また、溶接金属の引張強さが上層部で高く、下層部及び中層部と上層部の平均値の差も大きかった。さらに溶接金属の吸収エネルギーが上層部で低値であり、下層部及び中層部と上層部の平均値の差も大きかった。
【００６８】
ワイヤ記号Ｗ３１は、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１種又は２種の合計が多いので、溶接の進行につれて溶融スラグの流動性が高くなり過ぎてマクロ断面の中層部では母材溶け込みがやや多く、上層部では母材溶け込みが多かった。また、溶接金属の引張強さが上層部で低く、下層部及び中層部と上層部の平均値の差も大きかった。さらに溶接金属の吸収エネルギーが上層部で低値であり、下層部及び中層部と上層部の平均値の差も大きかった。
【００６９】
ワイヤ記号Ｗ３２は、鋼製外皮とフラックスのＣの合計が多いので、溶接金属の引張強さが下層部〜上層部まで高く、吸収エネルギーが低値であった。
【符号の説明】
【００７０】
１、２１  スキンプレート
２、２２  ダイアフラム
３、２３  当金
９  溶接金属
１９  引張試験片
２０  衝撃試験片
２４  開先
２５  非消耗ノズル
２６  溶接用ワイヤ
２７  溶融スラグ
２９  溶接金属
３０  ノズル上昇用ローラ
３１  ガイド
３２  ワイヤガイド輪
３３  溝付ローラ
３４  給電チップ
３５ａ、３５ｂ  第一矯正ローラ
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ  第二矯正ローラ
Ｇ  ギャップ
Ｌ  ドライエクステンション
【図１】
2018030160.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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