(57)【要約】  本発明の溶接ワイヤは、フラックス用混合物と合金用元素とを組み合わせて有するフラックスコアを内部に閉じ込める鋼製の鞘を備えている。フラックス用混合物は２質量％以下のフッ化物化合物と４９質量％以下の酸化物化合物を含む。合金用元素は、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉおよび０．９８質量％以下のＣを含む。  Ｃｏの量は、生じる溶接部にフェライト−ベイナイト溶接金属組織形態を生成するのに十分である。生じる溶接部の降伏強度は、約６５５．０ＭＰａ（９５ｋｓｉ）から約７６５．３ＭＰａ（１１１ｋｓｉ）であった。【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラックスコアを内部に閉じ込める鋼鞘、およびフラックス用混合物と合金用元素とを組み合わせて含むフラックスコアを有する溶接ワイヤであって、前記フラックス用混合物は２質量％以下のフッ化物化合物と４９％以下の酸化物化合物を含み、前記合金用元素は、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉおよび約０．９８質量％の炭素を含み、Ｃｏ量は溶接部にフェライト-ベイナイト溶接金属組織形態を生成するに十分な量であることを特徴とする溶接ワイヤ。
【請求項２】
フェライト−ベイナイト溶接組織形態が、フラックス入りアーク溶接法により生成されることを特徴とする請求項１に記載の溶接ワイヤ。
【請求項３】
前記溶接部の降伏強度が、約６５５．０ＭＰａ〜約７６５．３ＭＰａであることを特徴とする請求項１に記載の溶接ワイヤ。
【請求項４】
前記フラックスコアの組成が以下の組成範囲の範囲から選ばれたものであることを特徴とする請求項１に記載の溶接ワイヤ。
【表１】
2007526126.tif 000005
【請求項５】
前記フラックスコアの組成が、以下であることを特徴とする請求項１に記載の溶接ワイヤ。
【表２】
2007526126.tif 000006
【請求項６】
前記フラックスコアの充填率が約１６．５％であることを特徴とする請求項１に記載の溶接ワイヤ。
【請求項７】
前記鋼鞘が、Ｃ：０．２％以下およびＭｏ：０．５％以下を含有することを特徴とする請求項１に記載の溶接ワイヤ。
【請求項８】
フラックス入り溶接法用の溶接装置であって、
（ａ）溶接銃に電極を送り込む手段を有する溶接銃と、
（ｂ）フラックスコアを内部に閉じ込めている鞘を有する電極と、
（ｃ）この電極に電流を供給する電源と、
（ｄ）この溶接装置にシールドガスを供給するガス源を備え、
上記フラックスコアは、２質量％以下のフッ化物化合物、４９質量％以下の酸化物化合物、および、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉおよび約０．９８質量％の炭素、但し、Ｃｏ量は溶接部にフェライト-ベイナイト溶接金属組織を生成するに十分な量である、を含んでいる、ことを特徴とする溶接装置。
【請求項９】
前記シールドガスは、ＡｒとＣＯ２の混合物または、ＡｒとＯ２の混合物または、純ＣＯ２または、純Ａｒであることを特徴とする請求項８に記載の溶接装置。
【請求項１０】
前記溶接部の降伏強度が、約６５５．０ＭＰａ〜約７６５．３ＭＰａであることを特徴とする請求項８に記載の溶接装置。
【請求項１１】
前記溶接部の組成が、下記の組成範囲から選ばれたものであることを特徴とする請求項８に記載の溶接装置。
【表３】
2007526126.tif 000007
【請求項１２】
フラックス入り溶接方法であって、
（ａ）溶接装置に電極を送り込む手段と溶接装置にシールドガスを供給する手段とを溶接装置に、備えること、
（ｂ）溶接装置を電源につないで電極と母材との間にアークを形成すること、
（ｃ）溶接装置に電極を送り込むこと、および、
（ｄ）電極とアークをシールドするために溶接装置にシールドガスを供給すること、を含み、
上記電極は、２質量％以下のフッ化物化合物、４９質量％以下の酸化物化合物、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉおよび約０．９８質量％の炭素、但し、Ｃｏ量は溶接部にフェライト-ベイナイトの溶接金属組織形態を生成するに十分な量である、を含むフラックスコアを内部に閉じ込めている鞘を有している、ことを特徴とする溶接方法。
【請求項１３】
前記母材が、ＨＹ−１００又はＨＹ−８０鋼から作られていることを特徴とする請求項１２に記載の溶接方法。
【請求項１４】
前記溶接部の降伏強度が、約６５５．０ＭＰａ〜約７６５．３ＭＰａであることを特徴とする請求項１２に記載の溶接方法。
【請求項１５】
前記鋼鞘が、Ｃ：０．２％以下およびＭｏ：０．５％以下を含有することを特徴とする請求項１２に記載の溶接方法。
【請求項１６】
前記溶接部の組成が、下記の組成範囲から選ばれることを特徴とする請求項１２に記載の溶接方法。
【表４】
2007526126.tif 000008
【請求項１７】
前記フラックスコアの組成が下記の組成範囲の範囲から選ばれることを特徴とする請求項１２に記載の溶接方法。
【表５】
2007526126.tif 000009
【請求項１８】
前記シールドガスの供給は、ＡｒとＣＯ２の混合物または、ＡｒとＯ２の混合物または、純ＣＯ２または、純Ａｒの供給であることを特徴とする請求項１２に記載の溶接方法。
【請求項１９】
フラックス入りワイヤの製造方法であって、
（ａ）金属鞘を充填可能な形状に成形すること、
（ｂ）この鞘に、フラックスコアを形成するためのフラックス用混合物と合金用元素との組成物を充填すること、を有し、
上記フラックス用混合物は２質量％以下のフッ化物化合物と４９質量％以下の酸化物化合物、および、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉおよび約０．９８質量％の炭素、但し、Ｃｏ量は溶接部にフェライト-ベイナイト溶接金属組織を生成するに十分な量である、を有する合金用元素を含んでいる、ことを特徴とするワイヤの製造方法。
【請求項２０】
前記鋼鞘が、Ｃ：０．２％以下およびＭｏ：０．５％以下を含有することを特徴とする請求項１９に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高降伏強度が要求される溶接部（welds）を形成するための方法に関する。より具体的には、本発明は、フラックス入りアーク溶接方法（flux cored arc welding  process） において、溶接金属の組織形態を調整するＣｏを合金化したフラックス入り（fluxed-core）消耗電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラックス入りアーク溶接（ＦＣＡＷ）は、溶接機から連続的に送り込まれる管状のワイヤ電極と加工物との間のアークにより熱を発生する溶接方法である。ＦＣＡＷ法で使用されるワイヤ電極は、フラックス用及び／又は合金用元素及び混合物のコアを囲む金属鞘を有している。一般的には、アークと溶融金属は、シールドガスにより、周辺環境から遮蔽される。
この鞘とフラックスコア（fluxed-core）およびシールドガスの化学組成で生じる溶接部の組成と特性が決まる。この消耗電極は、アーク中で溶融し、流れとなってアークを横切り、溶着充填(filler)金属となる。管状のワイヤ電極中のフラックス或いは、外部から供給されたシールドガスのいずれかによりアークのシールドがなされる。
【０００３】
このＦＣＡＷ法は、電力源により作動する溶接機によって行われる。溶接機は、溶接工程に消耗電極を送り込み、シールドガスを供給する。溶接機は、アークを維持するのに必要な電圧と電流の電力を供給する電力源により動かされる。ＦＣＡＷ用のほとんどの溶接機は、１１０、２３０又は４６０ボルトの入力電力で作動する。ＦＣＡＷ法で使用される電力源は、通常、直流の定電圧源であるが、より大きな電力源が必要であるガス−金属アーク溶接法より高い電流が、しばしば用いられる。
【０００４】
ＦＣＡＷは直流溶接法である。外部シールドガスで働くように設計されたＦＣＡＷ用の消耗電極ワイヤは、通常、直流棒プラス （ＤＥＣＰ)で一般に使用されている。直流棒マイナス（ＤＣＥＮ）は、一般に自己シールドアーク溶接で使用される。
【０００５】
ＦＣＡＷ法では、消耗ワイヤ電極を溶接機の中に送り込まなければならないので、ワイヤの送り込みシステムは連続的に送り込むものが求められる。数種のワイヤ送り込みシステムがあり、ＦＣＡＷ法で使用することができる。システムのほとんどが、一定の送り込み速度を備えており、定電圧電力源で使用されている。
速度が可変のワイヤ送り込みシステムが使用される場合は、ワイヤの送り込み速度を変化させることによって所望のアーク長さを維持するために、電圧検出回路が設けられている。ワイヤ送り込みシステムは、通常、多数の駆動ロールを有するギアボックスに連結された電気回転子を備えている。
【０００６】
外部的にシールドされるＦＣＡＷ溶接機では、周辺の環境からアークをシールドするために、シールドガスシステムが、シールドガスをガス源（貯蔵タンクの液体又はガスシリンダーに圧縮されている）から作業空間に供給する。一般にシールドガスシステムは、ガス源、ガス供給ホース、ガスレギュレーター、調節バルブ及びガスを溶接機に供給するホースを備えている。シールドガスは、不活性及び／又は活性ガスでもよいが、アークと溶融金属の湯溜まりを包囲する。ＦＣＡＷ法で最も一般的に使用されるシールドガスは、Ａｒ、ＣＯ２、Ａｒ−Ｏ２混合ガス、Ａｒ−ＣＯ２混合ガスである。溶接される金属の種類、アークと金属の移行条件、溶接部の特性、およびビード形状などに応じて、それぞれのシールドガスまたは混合ガスを選択する。
【０００７】
低温での衝撃靭性に優れ、降伏強さが６８９．５ＭＰａ（１００ｋｓｉ）以上の溶接構造用鋼に適したフィラー金属はほんの僅かしか知られていない。フィラー金属に関する問題は、溶接金属の靭性が乏しいこと、最終溶接金属の水素割れおよび熱間割れであるとされている。
二つの金属部材を接合する溶接金属にいかなる割れがあっても好ましくないパイプラインや油井リグの支持構造のような構造溶接において、冷間及び熱間割れの問題は特に注目される。被覆金属（stick-metal）アーク溶接法（ＳＭＡＷ）で用いられる被覆電極（stick electrode）は、構造用鋼において良好な機械的特性を備えているが、ＳＭＡＷ法は、ＦＣＡＷ法（フラックスコアの昇熱及び溶解がより速く、加工物上へのフィラー金属の移行、溶着がより速い）よりも大変遅く、従って生産性が低い。このような理由で、高い溶着速度が好ましい場合は、ＦＣＡＷ法が鋼のような鉄金属の溶接に頻繁に用いられる。
【０００８】
冷間及び熱間割れのような問題は、構造用鋼の溶接接合において、特に好ましくなかった。冷間割れを引き起こす理由の一つは、消耗ワイヤ電極中の比較的多くの水素又は水分の量であり、生成した溶接金属に冷間割れを引き起こすに十分な量の水素を含有することになるからである。
フラックスコア(fluxed core)に存在する水の分子は、溶接アーク中で水素と酸素に分離する。分離した水素と酸素のいくらかの量は、溶接処理の間に、溶融した溶接プール中に拡散する。金属が冷却するにつれて、内部に捉えられた水素は拡散し、金属内部の欠陥上に濃縮する。構造的な欠陥上の水素濃度及び溶接処理に起因する残留応力が十分高ければ、溶接金属中に割れを生ずる。
【０００９】
溶接中に消耗ワイヤ電極がアークに入り、溶融し、加工物に移行させられ、溶融した溶接プール及び溶融スラグプールを形成する。スラグプールがまず凝固し、その後、溶融金属が凝固したスラグの形状に凝固する。金属が凝固するにつれて樹状結晶を形成し、溶接方向と同じの凝固方向に成長する。樹状結晶の形成と成長が“分配”（partitioning ）として知られている合金元素濃度の異なる領域を形成することになる。例えば硼素のような原子半径の小さい合金元素については、拡散速度が大きいため、溶接部の樹状間領域に十分高い濃度で拡散することが可能となり、樹状間領域と母溶接金属の融点に差を生じることになる。溶融温度の低い領域は、凝固に伴う応力に耐えることが出来ず、熱間割れを生ずる。硼素の濃度が高いほど熱間割れが起こりやすい。割れが溶接部を貫通して伝播すると、そのような溶接部で接合された構造は、所望の強度仕様に適合しない。
【００１０】
構造用鋼を溶接する際に溶接継手に所望の機械的特性を得るために、そのような機械的特性は備えているが、元素の含有量を極めて限定して溶接継手のマルテンサイト変態の開始および終了温度を低くした合金系が使用されてきた。
マルテンサイト組織は冷却時の割れの危険が高いため、比較的高い冷却速度に起因する硬いマルテンサイト状の熱影響部の形成は好ましくない。
そのような合金用元素は、Ｃ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＮｉである。例えば、“高強度溶接金属の組織と特性に及ぼすコバルトの影響”（“Effects of Cobalt On The Structure and Properties of High Strength Weld Metal”）Avt. Svarka 1984, No.7, pp.45-48には、シールドガスのないサブマージドアーク溶接法（ＳＡＷ）が記載されている。高強度の母材の溶接が、フラックス入り溶接ワイヤ（fluxed core welding wire）或いは、中実ワイヤとワイヤの中に含まれずに外部から供給されるフラックス材（flux material）を利用するサブマージドアーク溶接により行われている。
フラックス材は、溶接時に溶融し、溶融した溶接金属のプール上にスラグを形成して溶接金属を雰囲気からシールドする。この記載されたＳＡＷ法は、平坦で水平な溶接姿勢に限定されている。
【００１１】
従って、溶着速度の大きい溶接法により溶接された鋼材の溶接継手の冷間及び熱間の割れを低減するのは極めて望ましい。計画を完成するのに必要な鋼材の量を低減するために、多くの産業において高強度の鋼を使用する傾向があるので、６８９４．８ＭＰａ（１００ｋｓｉ）以上のようなより高強度の鋼の冷間及び熱間割れを低減するのは、特に望ましい。従って、高強度の低合金フィラー金属に対する要求は高まると考えられる。
【発明の開示】
【００１２】
本発明は、鋼のＦＣＡＷに使用される消耗溶接ワイヤである。ワイヤ電極の鋼製の鞘（steel sheath）の組成は、Ｆｅのほか、Ｃ：約０．０２％、Ｍｎ：約０．５％を含有する。ＦＣＡＷ法の溶接金属の組織形態は、ワイヤのフラックスコアへのＣｏの添加により調整される。さらに具体的には、本発明は、フラックスコアに添加される合金用元素として、Ｃ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、ＴｉおよびＢを含む溶接ワイヤである。
【００１３】
本発明の溶接ワイヤは、フラックス用混合物と合金用元素とを組み合わせて有するフラックスコア（fluxed core）を内部に閉じこめている鋼製の鞘を備えている。フラックス用混合物は、２質量％以下のフッ化物化合物と４９質量％以下の酸化物化合物を含む。合金用元素は、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉおよび０．９８質量％以下のＣを含む。Ｃｏの量は、生じる溶接部にフェライト−ベイナイト溶接金属組織形態を生成するのに十分である。
【００１４】
この新規なワイヤを使用するＦＣＡＷ装置は、ワイヤ電極を溶接銃(gun)に送り込む手段を備えた溶接銃を備えている。ワイヤは、２質量％以下のフッ化物化合物、４９質量％以下の酸化物化合物、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉおよび０．９８質量％以下のＣを含むフラックスコア組成物を内部に閉じこめる鞘を有している。Ｃｏの量は、生じる溶接部にフェライト−ベイナイト溶接金属組織形態を生成するのに十分であることに注意することが重要である。溶接装置は、電極に電流を供給するために電源と、溶接装置にシールドガスを供給するためにガス源とにつながれる。
【００１５】
この新規なフラックス入りワイヤ電極を使用するＦＣＡＷ法は、溶接装置に電極を送り込む手段と溶接装置にシールドガスを供給する手段とを備えた溶接装置を使用する。溶接装置を電源に、そして電極を溶接装置内につなぐことにより、電極と母材との間にアークが形成される。シールドガスが溶接装置内に供給され、電極とアークを周辺環境からシールドする。上記組成の電極は、溶接部にフェライト−ベイナイト溶接金属組織形態を生成するに十分なＣｏ量を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明のフラックス入りワイヤは、金属の鞘と、好ましくは質量で約１６％充填されたフラックスコア組成物とを備えている。種々の母材や用途に応じて好適であれば、他の充填比率でもよい。
このフラックスコアは、生成された溶接金属において針状のフェライト＋ベイナイトの細粒組織形態を生じる組成であることを特徴とする。本発明のワイヤのフラックスコアの詳細な化学的及び元素的な組成は、図３の表１に示されている。
【００１７】
このフラックスコア組成中のＳｉの主要な役割は、溶接中に溶接プールを脱酸することである。溶接過程において酸素が存在し、生じた溶接金属中に残留すると、溶接金属中の気孔となり好ましくない。Ｓｉは、生成した溶接部の置換強化や硬さを増やす役割も果たす。本発明では、介在物の生成量およびその溶接ミクロ組織への悪影響を最小にするために、溶接金属組成中のＳｉ濃度を約０．３％に限定する。
【００１８】
Ｍｎの主要な役割は、溶接ミクロ組織の置換強化と硬さの増加に作用することである。
Ｍｎは、溶接プールからＳの除去もする（Ｓは、溶接金属の粒界上に望ましくない低融点の介在物を形成する）。
【００１９】
本発明の主要な合金用剤であるＣの主要な役割は、侵入強化することである。
【００２０】
Ｎｉの主要な役割は、生じる溶接金属の靱性を増すことである。合金中のＮｉ量が増えると、上部シェルフ衝撃エネルギーは低下するが下部シェルフ衝撃エネルギーが上昇する。
【００２１】
本フラックスコア組成中のＴｉ及びＺｒの主要な機能は、両元素とも強力な酸化物および窒化物形成元素であるため、酸化物介在物の大きさと分布を制御することである。溶接ミクロ組織中により小さい酸化物介在物を形成することは、針状のフェライトが少ないエネルギーで済む不均一な核生成をするために重要である。溶接金属中に、より少ないエネルギーでより小さい粒径の針状フェライト結晶が生成される。酸化物介在物は、粒界に抵抗力（drag force）を与え、粒界の成長を遅らせ、固体状態での粒径を低減することによって、高温での結晶粒の成長を最小にもする。生じる針状フェライトの小さな粒径が、形成された粒界の表面積を増やし、溶接金属中に存在する不純物の集中を少なくし、従って溶接部の衝撃靱性への害を少なくする。
溶接金属中の粒径がより小さく、粒の数がより多いほど、多数のより小さな粒径の結晶粒が溶接部の内部での転位の形成と移動並びに割れの集中と成長を妨げるため、靱性が増加する。
【００２２】
本発明のワイヤのフラックスコアに合金用元素のＣｏを使用することは、ＦＣＡＷ法で生成される溶接金属の組織形態を制御するのに特に重要である。本発明では、コア中のＣｏ量を４．９８質量％以下とする。特に、ワイヤのフラックスコアの組成は、ＮｉとＣｏの組合せを有している。実験的な溶接作業で製作した溶接部で得られた組成を（質量％で）、図３ａの表２に示す。
【００２３】
最良の配合物は、良好な耐力と満足な衝撃強度（〔ｋｓｉ〕単位で）の溶接継手となったＮｏ．１７−０２０であった。フラックス用混合物及び元素の実際の質量を図３ｂの表３に示す。
フラックス用混合物（fluxing mix.）の合計質量は、全ての配合（１７−０１９〜１７−０２４）において、約２．２７Ｋｇ（５ポンド）である。
【００２４】
本発明のフラックス入りワイヤの製造方法は、鋼帯（又は鞘材）を成形ダイを通して送りこみ、この成形ダイにより鋼帯を曲げ、後からフラックスコア組成物の成分を充填できる形状に成形する一連のステップを有する。通常、その形状はＵ−形状である。次に、成形された鞘には、フラックス用混合物と合金用元素とを組み合わせたフラックスコア組成物が充填される。このフラックス用混合物は、２質量％以下のフッ化物化合物と４９質量％以下の酸化物化合物を含む。合金用元素は、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉおよび０．９８質量％以下のＣを含む。このワイヤは、次に、閉鎖ダイを通過して移動し、この閉鎖ダイにより管状に閉じられ、鞘がコアを完全に内部に閉じこめ、図１に示すようなフラックス入りワイヤを形成する。
フラックスコア組成物の成分はしばしば粉末にされ、内部に閉じ込めたワイヤがワイヤ径を最終の所望のサイズに縮小するために絞りダイを通り抜けて送り込まれる際に、押し固められる。
【００２５】
高及び低の両入熱溶接において、−４０℃での最小のシャルピー衝撃値が４０．６７ｍ−ｋｇ（３０ｆｔ−ｌｂｓ）であり、かつ、最小の降伏強度が６８９．５ＭＰａ（１００ｋｓｉ）であることを特徴とする溶接部を形成するために、表１に示した各種のフラックス用成分が添加される。本発明のフラックス入りワイヤは、熱間或いは冷間の割れの危険性を最小にする一方で、２００Ｆ（９３℃）という低い溶接パス間温度で溶接部を形成することを可能とする。（パス間温度とは、溶接継手が完成するまで、溶接中に維持される温度である。最小及び最大パス間温度は、一般的には最小及び最大予熱温度と同じである。）特に、フラックス用混合物は、水素が溶融した溶接プールに入る前に水素と反応し、溶接金属中の水素ポケットの濃度を低減し、従って、冷間割れの可能性を低減する。生じる溶接金属は、一般的には、４ｍｌ／１００ｇ未満と、拡散性水素の濃度が低い。
【００２６】
本発明のワイヤを利用するＦＣＡＷ溶接装置を図２に例示している。溶接装置は、直流電源５０と、電極１４を有する溶接銃１０及び溶接銃への電極送りこみ手段とを備えている。図２に示した電極を送り込み手段の例はワイヤ駆動装置２０とワイヤリール２２である。溶接銃へワイヤ電極を送り込む他のいかなる方法も本発明の範囲及び思想の中に含まれることは当然判ることである。シールドガスは、溶接銃のガスノズル１２を通って溶接工程に供給される。
電極１４は、鞘と、表１及び表２に示したパーセントでフラックス用混合物と合金用元素を含むフラックスコア組成物を有するコア、とを有する。
【００２７】
溶接銃が直流電源につながれるＦＣＡＷ法には、７５％Ａｒ／２５％ＣＯ２或いは、９０％Ａｒ／１０％ＣＯ２或いは、９５％Ａｒ／５％ＣＯ２の割合のＡｒとＣＯ２の混合物であるシールドガスが好ましい。アークを安定させるために、９５％Ａｒ／５％以下のＯ２と同様に、１００％ＣＯ２もシールドガスとして使用できる。
アークは、本発明のワイヤ電極と加工物（図２の鋼板１１及び１３）との間に形成される。シールドガスは、図２に示したように、外部源１７から溶接工程に供給される。
【００２８】
本発明の新規なフラックス入りワイヤ電極を備えた溶接装置を使用して加工物に溶接部を形成するために、溶接方法は、装置にワイヤ電極を送り込む手段と、シールドガスを供給する手段を備えた溶接装置を使用する。溶接装置にワイヤを送り込む手段は、ワイヤ駆動装置とワイヤリールか、或いは、溶接処理の間、消耗したワイヤ部分を入れ替えるのに十分な速度で装置にワイヤを供給する他の適切な構造を備えても良い。
溶接装置にワイヤを送り込む手段は、装置の内部にあっても、又は外部に置くことも考えられる。
溶接装置は直流電源につながれ、電極と溶接部が形成さるべき加工物との間にアークが形成される。溶接工程へのシールドガスの供給は、外部のガス供給源から溶接装置のガスノズルにガスを送り込んでなされる。
【００２９】
本発明のワイヤ電極の溶接装置への送り込みは、鞘と表１及表３ｂに示されたコア組成を有するフラックスコアとを有するワイヤを供給することである。
シールドガスの混合物は、７５％Ａｒ／２５％ＣＯ２或いは、９０％Ａｒ／１０％ＣＯ２或いは、９５％Ａｒ／５％ＣＯ２の割合で混合されたＡｒとＣＯ２の混合物であることが好ましい。アークを安定させるために、９５％Ａｒ／５％以下のＯ２と同様に、１００％ＣＯ２もシールドガスとして使用できる。
【００３０】
上述の溶接方法は、直流ＦＣＡＷ法で使用することが好ましい。ＦＣＡＷ法で使用した加工物は２枚の母材鋼板であった。試験操業で使用した鋼板は、ＨＹ−１００およびＨＹ−８０タイプの２．５ｃｍ厚さのものであった。鋼板の組成を質量％で表４に示す。
【００３１】
【表１】
2007526126.tif 000002
【００３２】
ここで図４を見ると、電極配合１７−００５（表２、図３ａ）を使用した溶接であった試験片のミクロ組織写真４（ａ）−４（ｄ）には、溶接部の代表的な組織が示されている（Ｐ２２５４９番の引張試験片の異なる倍率での断面）。
そのような組織形態は、図３ａに表示されたフラックス入りワイヤでは、代表的である。引張板は、１インチ（２．５ｃｍ）厚さのＨＹ−１００級の鋼を用いて溶接した。板を接合するのに２２溶接パスを使用した。溶接部を形成するのに用いた条件は、表４のとおりである。
【００３３】
【表２】
2007526126.tif 000003
【００３４】
配合１７−００５のフラックス入りワイヤのフラックスの組成は、表５の通りである。
【００３５】
【表３】
2007526126.tif 000004
【００３６】
図４（ａ）〜４（ｄ）に示したミクロ組織において、白い領域は、フェライト及び上部ベイナイト相に対応し、灰色のエッチング領域は下部ベイナイトを示しており、黒い点としてマトリックス中に炭化物の介在物が分散している。ミクロ組織には多量のマルテンサイトは存在していないようであった。同じ試験片の物理的な試験の結果を図５に示す。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明のフラックス入りワイヤの断面図である。
【図２】図２は、本発明のフラックス入り溶接ワイヤを備えたＦＣＡＷ法の模式図である。
【図３】図３は、フラックスコアの成分および合金用元素のパーセンテージを示す表である。
【図３ａ】図３ａは、溶接金属の組成表である。
【図３ｂ】図３ｂは、フラックスコアのフラックス成分の実際の質量を示す表である。
【図４】図４（ａ）−（ｄ）は、各種の溶接金属試料で生じたミクロ組織である。
【図５】図５は、代表的なフラックス入りワイヤの物理試験のデータである。
【図１】
2007526126.tif 000010
【図２】
2007526126.tif 000011
【図３】
2007526126.tif 000012
【図３ａ】
2007526126.tif 000013
【図３ｂ】
2007526126.tif 000014
【図４】
2007526126.tif 000015
【図５】
2007526126.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成19年6月15日(2007.6.15)
【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】
フラックスコアを内部に閉じ込める鋼鞘、およびフラックス用混合物と合金用元素とを組み合わせて含むフラックスコアを有する溶接ワイヤであって、前記フラックス用混合物は２質量％以下のフッ化物化合物と４９質量％以下の酸化物化合物を含み、前記合金用元素は、Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｔｉおよび０．９８質量％の炭素を含み、Ｃｏ量は溶接部にフェライト-ベイナイト溶接金属組織形態を生成するに十分な量であることを特徴とする溶接ワイヤ。
【請求項２】
フェライト−ベイナイト溶接組織形態が、フラックス入りアーク溶接法により生成されることを特徴とする請求項１に記載の溶接ワイヤ。
【請求項３】
前記溶接部の降伏強度が、６５５．０ＭＰａ〜７６５．３ＭＰａであることを特徴とする請求項１に記載の溶接ワイヤ。
【請求項４】
前記フラックスコアの組成が以下の組成範囲の範囲から選ばれたものであることを特徴とする請求項１に記載の溶接ワイヤ。
【表１】
2007526126.tif 000017
【請求項５】
前記フラックスコアの組成が、以下であることを特徴とする請求項１に記載の溶接ワイヤ。
【表２】
2007526126.tif 000018
【請求項６】
前記フラックスコアの充填率が１６．５％であることを特徴とする請求項１に記載の溶接ワイヤ。
【請求項７】
前記鋼鞘が、Ｃ：０．２％以下およびＭｏ：０．５％以下を含有することを特徴とする請求項１に記載の溶接ワイヤ。
【請求項８】
フラックス入りワイヤの製造方法であって、
（ａ）金属鞘を充填可能な形状に成形すること、
（ｂ）この鞘に、フラックスコアを形成するためのフラックス用混合物と合金用元素との組成物を充填すること、を有し、
上記フラックス用混合物は２質量％以下のフッ化物化合物と４９質量％以下の酸化物化合物、および、Ｍｎ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｔｉおよび０．９８質量％の炭素、但し、Ｃｏ量は溶接部にフェライト-ベイナイト溶接金属組織を生成するに十分な量である、を有する合金用元素を含んでいる、ことを特徴とするワイヤの製造方法。
【請求項９】
前記鋼鞘が、Ｃ：０．２％以下およびＭｏ：０．５％以下を含有することを特徴とする請求項８に記載の製造方法。