(57)【要約】【課題】溶接作業性が良好で、機械的性能に優れた溶接金属を得ることができる５９０Ｍｐａ級高張力鋼用の立向上進溶接向け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。【解決手段】ワイヤ全質量に対する質量％で、Ｃ：０．０２〜０．０８％、Ｓｉ：０．３〜１．０％、Ｍｎ：２．０〜３．５％、Ｎｉ：０．１〜１．０％、ＡｌのＡｌ2Ｏ3換算値およびＡｌ2Ｏ3との合計：０．４〜２．３％、かつ、Ａｌ：０．２〜１．１％、Ｂ：０．００２〜０．０１５％を含有し、フラックスに、ＴｉＯ2換算値：５．５〜６．８％、ＳｉＯ2換算値：０．４〜１．６％、ＺｒＯ2換算値：０．１〜０．６％、Ｍｇ：０．１〜０．３％、Ｎａ2Ｏ換算値およびＫ2Ｏ換算値との合計：０．１０〜０．２０％からなる立向上進溶接向けガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。【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：０．０２〜０．０８％、
Ｓｉ：０．３〜１．０％、
Ｍｎ：２．０〜３．５％、
Ｎｉ：０．１〜１．０％、
ＡｌのＡｌ２Ｏ３換算値およびＡｌ２Ｏ３との合計：０．４〜２．３％、かつ、Ａｌ：０．２〜１．１％、
Ｂ：０．００２〜０．０１５％を含有し、
フラックスに、
Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値：５．５〜６．８％、
Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値：０．４〜１．６％、
Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値：０．１〜０．６％、
Ｍｇ：０．１〜０．３％、
Ｎａ化合物のＮａ２Ｏ換算値およびＫ化合物のＫ２Ｏ換算値との合計：０．１０〜０．２０％を含有し、
残部はＦｅおよび不可避不純物からなることを特徴とする入熱量３０〜５０ｋＪ／ｃｍの溶接施工条件での立向上進溶接向け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、フラックスに、さらに、Ｍｏ：０．１〜０．３％、ＢｉおよびＢｉ酸化物のＢｉ換算値との合計：０．００３〜０．０２％を含有することを特徴とする請求項１に記載の入熱量３０〜５０ｋＪ／ｃｍの溶接施工条件での立向上進溶接向け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、５９０ＭＰａ級高張力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し、特に、高能率施工が可能な大入熱の溶接施工条件において、立向上進姿勢溶接での溶接作業性が良好で、機械的性能に優れた溶接金属を得ることができる立向上進溶接向け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】
ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、ソリッドワイヤに比較してビード外観などの溶接作業性が良好で、さらに溶着効率に優れていることから、年々その使用量が増加している。近年、鉄骨分野においては、構造物の大型化に伴って鋼材の高強度化が検討され、５９０ＭＰａ級の高張力鋼が用いられるようになり、これに対応した溶接材料の需要が大きくなっている。さらに、溶接能率向上の目的から、溶接の入熱量が３０〜５０ｋＪ／ｃｍのような大入熱での多層盛溶接においても、立向上進姿勢溶接で良好な溶接作業が得られ、かつ、靭性に優れる溶接金属が要求されている。
【０００３】
ところが、このような大入熱での溶接施工条件の下では、特に５９０ＭＰａ級の高張力鋼の溶接部は、溶接金属の機械的性能が劣化しやすく、また、立向上進姿勢溶接において、スパッタ発生量が多く、溶融金属が垂れる現象（以下、メタル垂れという。）が発生しやすいという問題がある。
【０００４】
このような大入熱の施工条件に対応した溶接用フラックス入りワイヤについて、例えば、特許文献１には、立向上進姿勢溶接に必要なスラグ生成剤を合金成分として溶接用フラックス入りワイヤ中に添加することにより、立向上進姿勢溶接でのメタル垂れを押さえつつ、脱酸作用を利用して良好な靭性を有する溶接金属が得られる溶接用フラックス入りワイヤが開示されている。しかし、特許文献１に記載の溶接用フラックス入りワイヤは、４９０ＭＰａ級高張力鋼用のもので、５９０ＭＰａ級の高張力鋼での溶接を想定していないので、大入熱の溶接施工条件では、要求される機械的性能を得ることができない。
【０００５】
また、特許文献２には、４９０〜５２０ＭＰａ級高張力鋼の溶接において、溶接用フラックス入りワイヤ中の合金成分およびスラグ形成剤の含有量を限定することで、大入熱の溶接施工条件で溶接した再熱部でも靭性の劣化を招くことがない溶接用フラックス入りワイヤが開示されているが、立向上進姿勢溶接を想定していないので、立向上進姿勢での溶接では、メタル垂れが発生しやすく、ビード形状も不良になりやすい。
【０００６】
さらに、特許文献３には、４９０〜５２０ＭＰａ級高張力鋼の溶接では、立向上進姿勢溶接において、靭性およびビード形状を劣化させることなく、高性能で優れた溶接作業性を得ることができる溶接用フラックス入りワイヤが開示されている。しかし、特許文献３に記載の溶接用フラックス入りワイヤは、大入熱での溶接を想定していないので、このような大入熱の溶接施工条件での溶接では、必要な強度が得られず、メタル垂れも発生しやすくなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−６１４７４号公報
【特許文献２】特開２００５−２７９６８３号公報
【特許文献３】特開２００５−３０５５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した問題を鑑みて案出されたものであり、５９０ＭＰａ級高張力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関し、高能率施工が可能な大入熱の溶接施工条件において、立向上進溶接における溶接作業性が良好で、かつ、機械的性能に優れる溶接金属を得ることができる立向上進溶接向け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】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、５９０ＭＰａ級高張力鋼の立向上進姿勢溶接において、大入熱の溶接施工条件で溶接した場合においても、溶接作業性が良好で、溶接金属の強度及び靭性などの機械的性質に優れた溶接金属を得るべく、溶接用フラックス入りワイヤの成分構成について種々検討を行った。
【００１０】
その結果、入熱量３０〜５０ｋＪ／ｃｍの溶接施工条件で、十分な溶接金属の強度および靭性を確保するためには、溶接用フラックス入りワイヤ中のＣ、Ｓｉ、ＭｎおよびＭｏの含有量を適正とすることで溶接金属の強度を確保し、Ｎｉ、Ｂ、Ｍｇ、Ａｌの含有量を適正とすることで必要な溶接金属の強度および靭性が得られることが知見した。
【００１１】
また、立向上進姿勢溶接における溶接作業性については、溶接用フラックス入りワイヤ中のＴｉＯ２、ＳｉＯ２，ＺｒＯ２、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｍｇ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量を適正とすることで、立向上進姿勢溶接でのアーク状態、スパッタ発生量、スラグ被包性、スラグ剥離性、ビード外観およびビード形状を良好にし、メタル垂れ、溶接欠陥、高温割れを防止できることを知見した。
【００１２】
さらに、溶接用フラックス入りワイヤ中のＢｉの含有量を適正とすることで、スラグ剥離性を改善できることも知見した。
【００１３】
本発明は、これらの知見に基づいて完成したもので、その発明の要旨は、次の通りである。
【００１４】
（１）鋼製外皮にフラックスを充填してなる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、鋼製外皮とフラックスの合計で、
Ｃ：０．０２〜０．０８％、
Ｓｉ：０．３〜１．０％、
Ｍｎ：２．０〜３．５％、
Ｎｉ：０．１〜１．０％、
ＡｌのＡｌ２Ｏ３換算値およびＡｌ２Ｏ３との合計：０．４〜２．３％、かつ、Ａｌ：０．２〜１．１％、
Ｂ：０．００２〜０．０１５％を含有し、
フラックスに、
Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値：５．５〜６．８％、
Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値：０．４〜１．６％、
Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値：０．１〜０．６％、
Ｍｇ：０．１〜０．３％、
Ｎａ化合物のＮａ２Ｏ換算値およびＫ化合物のＫ２Ｏ換算値との合計：０．１０〜０．２０％を含有し、
残部はＦｅおよび不可避不純物からなることを特徴とする入熱量３０〜５０ｋＪ／ｃｍの溶接施工条件で立向上進溶接向けガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【００１５】
（２）ワイヤ全質量に対する質量％で、フラックスに、さらに、Ｍｏ：０．１〜０．３％、ＢｉおよびＢｉ酸化物のＢｉ換算値との合計：０．００３〜０．０２％を含有することを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【発明の効果】
【００１６】
本発明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、５９０ＭＰａ級高張力鋼板での立向上進姿勢溶接において、大入熱の溶接施工条件で溶接した場合でも、溶接作業性が良好で、かつ、機械的性能に優れた溶接金属を得ることが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１８】
まず、本発明に係るガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの立向上進姿勢での溶接の溶接施工条件の限定理由について説明する。
【００１９】
［入熱量：３０〜５０ｋＪ／ｃｍ］
入熱量は、溶接によって与えられる熱量を示すパラメータであり、溶接電流、溶接電圧および溶接速度から算出される。この入熱量が高くなると、多層盛溶接の１パス毎の溶着量も多くなり、溶接効率も向上させることができる。入熱量が３０ｋＪ／ｃｍ未満では、１パス毎の溶着量も少なく、必然的に積層数が増加するので、溶接効率が低下する。一方、入熱量が５０ｋＪ／ｃｍを超えると、溶接部の温度が非常に高くなって溶接部の冷却速度が遅くなるため、溶接金属の組織が粗大化して必要な溶接金属の強度および靭性が得られなくなり、高温割れも発生しやすくなる。したがって、入熱量は３０〜５０ｋＪ／ｃｍとする。
【００２０】
なお、各層毎のパス間温度は、溶接金属の組織の粗大化による機械的性質の低下を防ぐ観点から、１５０℃以下とすることが好ましい。
【００２１】
次に、本発明のフラックス入りワイヤの成分組成の限定理由について説明する。各成分の組成は、ワイヤ全質量に対する質量％で表すこととし、その質量％を表すときには単に％と記載して表すこととする。
【００２２】
［Ｃ：０．０２〜０．０８％］
Ｃは、溶接時にアークの安定化に寄与するとともに、溶接金属に歩留まって焼入れ性を高めて溶接金属の強度上昇に寄与する。Ｃが０．０２％未満では、この効果が十分に得られず、大入熱の溶接施工条件での立向上進姿勢溶接では、アーク状態が不安定になってスパッタ発生量が増加するとともに、必要な溶接金属の強度が得られない。一方、Ｃが０．０８％を超えると、Ｃが溶接金属中に過剰に歩留まり、溶接金属の強度が過剰に高くなり、靱性が低下する。また、溶接金属の割れ感受性が高くなって高温割れが発生しやすくなる。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でＣは、０．０２〜０．０８％とする。なお、Ｃは、鋼製外皮やフラックス中の金属粉および合金（フェロアロイ）粉等から添加される。
【００２３】
［Ｓｉ：０．３〜１．０％］
Ｓｉは、溶接時に一部がスラグとなって溶接ビードのビード外観およびビード形状を良好にして溶接作業性の向上に寄与するとともに、溶接金属中に歩留まって溶接金属の強度および靭性を向上させる効果がある。Ｓｉが０．３％未満では、大入熱の溶接施工条件での立向上進姿勢溶接では、ビード外観およびビード形状を良好にする効果が十分に得られず、また、必要な溶接金属の強度が得られない。一方、Ｓｉが１．０％を超えると、Ｓｉが溶接金属中に過剰に歩留ま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Ｓｉは、０．３〜１．０％とする。なお、Ｓｉは、鋼製外皮やフラックス中の金属Ｓｉの他、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−ＭｎのようなＳｉ合金（フェロアロイ）等から添加される。
【００２４】
［Ｍｎ：２．０〜３．５％］
Ｍｎは、Ｓｉと同様、溶接時に一部がスラグとなって溶接ビードのビード外観やビード形状を良好にし、溶接作業性の向上に寄与するとともに、溶接金属に歩留まって溶接金属の強度と靱性を向上させる効果がある。Ｍｎが２．０％未満では、大入熱の溶接施工条件での立向上進姿勢溶接では、これらの効果が十分に得られず、ビード外観およびビード形状が不良になるとともに、必要な溶接金属の強度および靭性が得られない。一方、Ｍｎが３．５％を超えると、Ｍｎが溶接金属中に過剰に歩留まるため、溶接金属の強度が過剰に高くなり、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Ｍｎは、２．０〜３．５％とする。なお、Ｍｎは、鋼製外皮やフラックス中の金属Ｍｎの他、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−ＭｎのようなＭｎ合金（フェロアロイ）等から添加される。
【００２５】
［Ｎｉ：０．１〜１．０％］
Ｎｉは、溶接金属の靱性を向上させる効果がある。Ｎｉが０．１％未満では、この効果が十分に得られず、大入熱の溶接施工条件での立向上進姿勢溶接では、溶接金属の靭性が低下する。一方、Ｎｉが１．０％を超えると、溶接金属の靭性が低下する。また、高温割れが発生しやすくなる。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でＮｉは、０．１〜１．０％とする。なお、Ｎｉは、鋼製外皮やフラックス中の金属Ｎｉの他、Ｆｅ−ＮｉのようなＮｉ合金（フェロアロイ）等から添加される。
【００２６】
［ＡｌのＡｌ２Ｏ３換算値およびＡｌ２Ｏ３との合計：０．４〜２．３％、かつ、Ａｌ：０．２〜１．１％］
ＡｌおよびＡｌ２Ｏ３は、溶融プール内でＡｌ２Ｏ３として含まれることによってスラグの粘性や融点を調整し、特に、立向上進姿勢溶接でのメタル垂れを防止する効果がある。ＡｌのＡｌ２Ｏ３換算値およびＡｌ２Ｏ３との合計が０．４％未満では、この効果が十分に得られず、大入熱の溶接施工条件での立向上進姿勢溶接では、メタル垂れが発生しやすくなり、ビード外観およびビード形状が不良になる。一方、ＡｌのＡｌ２Ｏ３換算値およびＡｌ２Ｏ３の合計が２．３％を超えると、融合不良やスラグ巻込みなどの溶接欠陥が発生しやすくなる。また、溶接金属中にＡｌ酸化物が介在物として残留して靭性が低下する。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でＡｌのＡｌ２Ｏ３換算値およびＡｌ２Ｏ３との合計は、０．４〜２．３％とする。
【００２７】
また、ＡｌをＡｌ単体として添加した場合、脱酸力が非常に強力であり、他の脱酸剤より早く溶融プール中の酸素を取り込むので、溶接金属中のＳｉおよびＭｎの歩留まり率を上げて溶接金属の強度および靭性を高める効果がある。Ａｌが０．２％未満では、その効果が得られず、大入熱の溶接施工条件での立向上進姿勢溶接では、溶接金属中のＳｉおよびＭｎの歩留まりが下がり、必要な溶接金属の強度および靭性が得られない。一方、Ａｌが１．１％を超えると、アーク状態が粗くなり、スパッタ発生量が多くなる。また、溶接金属中に介在物として残留して靭性が低下する。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でＡｌは、０．２〜１．１％とする。なお、ＡｌおよびＡｌ２Ｏ３は、鋼製外皮やフラックス中の金属Ａｌの他、Ｆｅ−ＡｌのようなＡｌ合金（フェロアロイ））等から、また、Ａｌ２Ｏ３は、フラックス中のアルミナ等から添加される。
【００２８】
［Ｂ：０．００２〜０．０１５％］
Ｂは、微量の添加により溶接金属のミクロ組織を微細化し、溶接金属の靱性を向上させる効果がある。Ｂが０．００２％未満では、この効果が十分に得られず、大入熱の溶接施工条件での立向上進姿勢溶接では、溶接金属の靭性が低下する。一方、Ｂが０．０１５％を超えると、溶接金属が過度に硬化するために溶接金属の靱性が低下するとともに、高温割れが発生しやすくなる。したがって、鋼製外皮とフラックスの合計でＢは、０．００２〜０．０１５％とする。なお、Ｂは、鋼製外皮やフラックス中のＦｅ−Ｂ、Ｆｅ−Ｍｎ−ＢのようなＢ合金（フェロアロイ）等から添加される。
【００２９】
［Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値：５．５〜６．８％］
Ｔｉ酸化物は、溶接時にアークの安定化に寄与するとともに、溶接時にスラグとなって溶接ビードのビード外観およびビード形状を良好にし、溶接作業性を向上させる効果がある。また、立向上進姿勢溶接において、スラグの粘性や融点を調整し、メタル垂れを防止する効果がある。Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値が５．５％未満では、これらの効果が十分に得られず、大入熱の溶接施工条件での立向上進姿勢溶接では、アーク状態が不安定になり、スパッタ発生量が増加する。また、メタル垂れが発生しやすくなり、ビード形状およびビード外観も不良になる。一方、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値が６．８％を超えると、溶接金属中にＴｉ酸化物が過剰に残存して靱性が低下する。したがって、フラックス中のＴｉ酸化物のＴｉＯ２換算値は、５．５〜６．８％とする。なお、Ｔｉ酸化物は、フラックス中のルチール、酸化チタン、チタンスラグ、イルミナイト等から添加される。
【００３０】
［Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値：０．４〜１．６％］
Ｓｉ酸化物は、溶融スラグの粘性や融点を調整してスラグ被包性およびスラグ剥離性を向上させる効果がある。Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値が０．４％未満では、この効果が十分に得られず、大入熱の溶接施工条件での立向上進姿勢溶接では、スラグ被包性およびスラグ剥離性が不良になる。一方、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ２換算値が１．６％を超えると、溶融スラグの塩基度が低下し、溶接金属の酸素量が増加して靭性が低下する。したがって、フラックス中のＳｉ酸化物のＳｉＯ２換算値は、０．４〜１．６％とする。なお、Ｓｉ酸化物は、フラックス中の珪砂、ジルコンサンド等から添加される。
【００３１】
［Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値：０．１〜０．６％］
Ｚｒ酸化物は、溶接時にスラグにＺｒ酸化物として含まれることによってスラグの粘性や融点を調整し、特に、立向上進姿勢溶接におけるメタル垂れを防止する効果がある。Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値が０．１％未満では、この効果が十分に得られず、大入熱の溶接施工条件での立向上進姿勢溶接では、メタル垂れが発生しやすくなる。一方、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ２換算値が０．６％を超えると、スラグが緻密になって硬化し、スラグ剥離性が不良になる。また、溶接金属の酸素量が増加して靭性が低下する。したがって、フラックス中のＺｒ酸化物のＺｒＯ２換算値は、０．１〜０．６％とする。なお、Ｚｒ酸化物は、フラックス中のジルコンサンドおよび酸化ジルコニウム等から添加される。
【００３２】
［Ｍｇ：０．１〜０．３％］
Ｍｇは、強脱酸剤として機能することで溶接金属中の酸素量を低減し、溶接金属の靱性を高める効果がある。Ｍｇが０．１％未満では、この効果が十分に得られず、大入熱の溶接施工条件での立向上進姿勢溶接では、溶接金属中の酸素量が下がらず、靭性が低下する。一方、Ｍｇが０．３％を超えると、アーク状態が粗くなり、スパッタ発生量が多くなるうえ、メタル垂れが発生しやすくなる。したがって、フラックス中のＭｇは、０．１〜０．３％とする。なお、Ｍｇは、フラックス中の金属Ｍｇの他、Ａｌ−ＭｇのようなＭｇ合金（フェロアロイ）等から添加される。
【００３３】
［Ｎａ化合物のＮａ２Ｏ換算値およびＫ化合物のＫ２Ｏ換算値との合計：０．１０〜０．２０％］
Ｎａ化合物およびＫ化合物は、溶接時のアーク安定剤およびスラグ形成剤として作用する。Ｎａ化合物のＮａ２Ｏ換算値およびＫ化合物のＫ２Ｏ換算値との合計が０．１０％未満であると、大入熱の溶接施工条件での立向上進姿勢溶接では、アーク状態が不安定となり、スパッタ発生量が多くなるとともに、ビード外観およびビード形状が不良になる。一方、Ｎａ化合物のＮａ２Ｏ換算値およびＫ化合物のＫ２Ｏ換算値との合計が０．２０％を超えると、スラグ剥離性が不良になるとともに、メタル垂れが発生しやすくなる。したがって、フラックス中のＮａ化合物のＮａ２Ｏ換算値およびＫ化合物のＫ２Ｏ換算値との合計は、０．１０〜０．２０％とする。なお、Ｎａ化合物およびＫ化合物は、フラックス中のカリ長石、珪酸ソーダや珪酸カリからなる水ガラスの固質成分、弗化ソーダ弗化ソーダや珪酸化カリ等の弗素化合物から添加される。
【００３４】
［Ｍｏ：０．１〜０．３％］
Ｍｏは、溶接金属中に歩留ることで、焼入れ性を高めて組織を微細化し、溶接金属の強度および靱性を高める効果がある。Ｍｏが０．１％未満では、この効果が十分に得られず、大入熱の溶接施工条件での立向上進姿勢溶接では、必要とする溶接金属の強度が得られない。一方、Ｍｏが０．３％を超えると、Ｍｏが溶接金属中に過剰に歩留まって溶接金属の強度が過剰に高くなり、靱性が低下する。したがって、フラックス中のＭｏは、０．１〜０．３％とする。なお、Ｍｏは、フラックス中の金属Ｍｏの他、Ｆｅ−ＭｏのようなＭｏ合金（フェロアロイ）等から添加される。
【００３５】
［ＢｉおよびＢｉ酸化物のＢｉ換算値との合計：０．００３〜０．０２％］
Ｂｉは、多層盛溶接においてスラグの溶接金属からの剥離を促進してスラグ剥離性を良好にする効果がある。ＢｉおよびＢｉ酸化物のＢｉ換算値との合計が０．００３％未満では、その効果が得られず、大入熱の溶接施工条件での立向上進姿勢溶接では、スラグ剥離性が不良になる。一方、ＢｉおよびＢｉ酸化物のＢｉ換算値との合計が０．０２％を超えると、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。したがって、フラックス中のＢｉおよびＢｉ酸化物のＢｉ換算値との合計は、０．００３〜０．０２％とする。なお、ＢｉおよびＢｉ酸化物は、フラックス中の金属Ｂｉ、酸化Ｂｉ等から添加される。
【００３６】
以上、本発明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の構成要件の限定理由を述べたが、残部は、Ｆｅおよび不可避不純物からなっている。Ｆｅは、鋼製外皮のＦｅ、フラックスの鉄粉、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ合金などの鉄合金（フェロアロイ）粉のＦｅであり、溶着速度を高めるとともに、溶接用フラックス入りワイヤのフラックス充填率の調整目的から適量添加することができる。不可避不純物は、Ｐ、Ｓなどの不可避に混入する不純物であり、耐高温割れ性の観点から、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０５％以下が好ましい。
【００３７】
なお、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て内部にフラックスを充填したもので、鋼製外皮の端部同士を溶接した継ぎ目のないシームレスタイプと、鋼製外皮の端部同士をかしめて繋げたかしめタイプがあるが、低温環境での溶接で使用する場合、低温割れ防止および予熱温度低減の理由から、耐吸湿性に優れたシームレスタイプが好ましく、さらに、ワイヤ送給性が良好である銅めっきを施した溶接用フラックス入りワイヤであることが好ましい。
【００３８】
また、本発明のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、シールドガスとしてＣＯ２を用いることが好ましい。また、溶接用フラックス入りワイヤのワイヤ径は１．２〜１．６ｍｍ、フラックスの充填率は特に制限はしないが、生産性の観点から１１〜２０％であることが好ましい。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明の効果を実施例により具体的に説明する。
ＪＩＳ  Ｇ  ３１４１に記載のＳＰＨＣ（Ｃ：０．０２％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：０．４０％、Ｐ：０．０２％、Ｓ：０．０１％）を鋼製外皮として使用し、表１に示す各種フラックスをフラックス充填率１５％で充填し、１．２ｍｍまで縮径したＮｏ．１〜２４の成分の溶接用フラックス入りワイヤを各種試作した。
【００４０】
【表１】
2015205304.tif 000002
【００４１】
表１に示す各種試作ワイヤを用いて、表２に示す溶接施工条件（Ｗ１〜Ｗ５）で立向上進姿勢にてガスシールドアーク溶接を行い、溶接作業性および機械的性質の調査を行った。
【００４２】
【表２】
2015205304.tif 000003
【００４３】
試験板に板厚２０ｍｍのＪＩＳ  Ｇ３１３６  ＳＭ５７０鋼を用い、開先角度３５°、ルート間隔７ｍｍ、裏当材付きの試験体を、表２に示す溶接条件で立向上進姿勢にてガスシールドアーク溶接を行い、アークの安定性、スパッタ発生量、スラグ被包性、スラグ剥離性、ビード外観およびビード形状、メタル垂れの有無、高温割れの有無などについて調査した。なお、融合不良やスラグ巻込みなどの溶接欠陥については、ＪＩＳ  Ｚ  ３１０４に準拠してＸ線透過試験を行い、溶接欠陥の有無を調査した。
【００４４】
溶着金属試験は、溶着金属の板厚中央部から引張試験片（ＪＩＳ  Ｚ  ２２０１  Ａ０号）および衝撃試験片（ＪＩＳ  Ｚ  ２２０２  ４号）を採取し、引張試験および衝撃試験を行った。引張試験は、引張強さが６１０〜７１０ＭＰａ以上、衝撃試験は、試験温度−２０℃での吸収エネルギーの３本の平均値が６０Ｊ以上を合格とした。それらの結果を表３にまとめて示す。なお、表３中に示すＮｏ．は、表１に示すフラックス入りワイヤ成分のＮｏ．を示している。
【００４５】
【表３】
2015205304.tif 000004
【００４６】
表３中、Ｎｏ．１〜９は本発明例、Ｎｏ．１０〜２６は比較例である。
【００４７】
本発明例であるＮｏ．１〜５は、フラックス入りワイヤ中の鋼製外皮とフラックスの合計のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ａｌ、ＡｌのＡｌ２Ｏ３換算値およびＡｌ２Ｏ３との合計、Ｂの含有量が適量で、フラックス中のＴｉＯ２換算値、ＳｉＯ２換算値、ＺｒＯ２換算値、Ｍｇ、Ｎａ２Ｏ換算値およびＫ２Ｏ換算値との合計、Ｍｏ、ＢｉおよびＢｉ酸化物のＢｉ換算値との合計が適量であり、入熱量も適正であるので、大入熱の溶接施工条件の立向上進姿勢溶接において、アーク状態が安定し、スパッタ発生量が少なく、スラグ被包性、スラグ剥離性、ビード外観およびビード形状が良好で、メタル垂れもなく、高温割れも発生しておらず、溶接作業性が良好であった。また、融合不良やスラグ巻込みなどの溶接欠陥も発生せず、溶接金属の引張強さおよび吸収エネルギーも良好であり、極めて満足な結果であった。なお、Ｎｏ．６およびＮｏ．７は、フラックス中にＭｏが含有されていないので、溶接金属の引張強さおよび吸収エネルギーがやや低かったが、製品の品質上の問題はなかった。また、Ｎｏ．８およびＮｏ．９は、フラックス中にＢｉおよびＢｉ酸化物が含有されていないので、スラグ剥離性がやや不良であったが、ビード形状は良好であり、製品としての品質は問題なかった。
【００４８】
比較例中Ｎｏ．１０は、鋼製外皮とフラックスの合計のＣが少ないので、大入熱の溶接施工条件での立向上進姿勢溶接において、アーク状態が不安定で、スパッタ発生量が多く、溶着金属の引張強さが低かった。また、フラックス中のＺｒＯ２換算値が少ないので、メタル垂れが発生した。さらに、フラックス中のＭｇが少ないので、溶接金属の吸収エネルギーが低かった。
【００４９】
Ｎｏ．１１は、鋼製外皮とフラックスの合計のＣが多いので、高温割れが発生した。また、溶接金属の引張強さが高く、吸収エネルギーが低かった。さらに、フラックス中のＮａ２Ｏ換算値およびＫ２Ｏ換算値との合計が少ないので、アーク状態が不安定で、スパッタ発生量が多くなり、ビード外観およびビード形状が不良であった。
【００５０】
Ｎｏ．１２は、鋼製外皮とフラックスの合計のＳｉが少ないので、ビード外観およびビード形状が不良であり、溶接金属の引張強さが低かった。また、フラックス中のＳｉＯ２換算値が多いので、溶接金属の吸収エネルギーが低かった。
【００５１】
Ｎｏ．１３は、鋼製外皮とフラックスの合計のＳｉが多いので、溶接金属の吸収エネルギーが低かった。また、フラックス中のＭｇが多いので、アーク状態が粗く、スパッタ発生量が多く、メタル垂れも発生した。さらに、フラックス中にＭｏが含有されていないので、溶接金属の引張強さが低かった。
【００５２】
Ｎｏ．１４は、鋼製外皮とフラックスの合計のＭｎが少ないので、メタル垂れが発生し、ビード外観およびビード形状が不良であり、溶接金属の引張強さおよび吸収エネルギーが低かった。また、フラックス中のＳｉＯ２換算値が少ないので、スラグ被包性およびスラグ剥離性が不良であった。
【００５３】
Ｎｏ．１５は、鋼製外皮とフラックスの合計の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かった。また、フラックス中のＮａ２Ｏ換算値およびＫ２Ｏ換算値との合計が多いので、スラグ剥離性が不良で、メタル垂れが発生した。
【００５４】
Ｎｏ．１６は、鋼製外皮とフラックスの合計のＮｉが少ないので、溶接金属の吸収エネルギーが低かった。また、フラックス中にＢｉおよびＢｉ酸化物が含有されていないので、スラグ剥離性が不良であった。
【００５５】
Ｎｏ．１７は、鋼製外皮とフラックスの合計のＮｉが多いので、高温割れが発生し、溶接金属の吸収エネルギーが低かった。
【００５６】
Ｎｏ．１８は、鋼製外皮とフラックスの合計のＡｌのＡｌ２Ｏ３換算値およびＡｌ２Ｏ３との合計が少ないので、メタル垂れが発生し、ビード外観およびビード形状も不良であった。また、鋼製外皮とフラックスの合計のＡｌが少ないので、溶接金属の引張強さおよび吸収エネルギーが低かった。
【００５７】
Ｎｏ．１９は、鋼製外皮とフラックスの合計のＡｌのＡｌ２Ｏ３換算値およびＡｌ２Ｏ３との合計が多いので、スラグ巻込みが発生し、溶接金属の吸収エネルギーも低かった。また、鋼製外皮とフラックスの合計のＡｌが多いので、アーク状態が粗く、スパッタ発生量も多かった。
【００５８】
Ｎｏ．２０は、鋼製外皮とフラックスの合計のＢが少ないので、溶接金属の吸収エネルギーが低かった。また、フラックス中のＴｉＯ２換算値が少ないので、アーク状態が不安定で、スパッタ発生量が多く、メタル垂れも発生してビード外観およびビード形状も不良であった。
【００５９】
Ｎｏ．２１は、鋼製外皮とフラックスの合計のＢが多いので、高温割れが発生した。また、溶接金属の吸収エネルギーも低かった。さらに、入熱量が低かったので、溶接効率が悪かった。
【００６０】
Ｎｏ．２２は、フラックス中のＴｉＯ２換算値が多いので、溶接金属の吸収エネルギーが低かった。
【００６１】
Ｎｏ．２３は、フラックス中のＺｒＯ２換算値が多いので、スラグ剥離性が不良で、溶接金属の吸収エネルギーが低かった。
【００６２】
Ｎｏ．２４は、入熱量が高いので、溶接金属の引張強さおよび吸収エネルギーが低かった。
【００６３】
Ｎｏ．２５は、フラックス中のＳｉＯ２換算値が少ないので、スラグ被包性およびスラグ剥離性が不良であった。また、フラックス中のＭｏが多いので、溶接金属の引張強さが高く、吸収エネルギーが低かった。
【００６４】
Ｎｏ．２６は、ＴｉＯ２換算値が少ないので、アーク状態が不安定で、スパッタ発生量が多く、メタル垂れも発生し、ビード外観およびビード形状が不良であった。また、フラックス中のＢｉおよびＢｉ酸化物のＢｉ換算値との合計が多いので、高温割れが発生し、溶接金属の吸収エネルギーが低かった。