(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ含有量が０．０１３乃至０．０２０質量％の溶接金属を得るための溶接用材料であって、
Ｃ：０．０１乃至０．１８質量％、Ｓｉ：０乃至０．１５質量％、Ｍｎ：１．７乃至２．８質量％、Ａｌ：０．０２乃至０．１質量％を含有し、Ｎを０．０１質量％以下に規制し、残部がＦｅ及び不可避的不純物である組成のソリッドワイヤと、
全フラックスに対し、ＳｉＯ2：４乃至２２重量％、Ａｌ2Ｏ3：２乃至１２重量％、ＴｉＯ2：５乃至２６重量％、ＭｇＯ：８乃至４２重量％、ＣａＦ2：２乃至１１重量％、ＣａＯ：２乃至９重量％、ＣＯ2：１乃至７重量％、Ｂ２Ｏ３：０．２乃至０．９質量％、Ｍｏ：０．１乃至０．７質量％、Ｆｅ：５乃至２５質量％、Ａｌ：０乃至１．２質量％を含有し、更に、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＢａＯ、ＦｅＯ、ＺｒＯ２又はＭｎＯを総量で１５質量％以下含有し、残部が不可避的不純物であるボンドフラックスと、
からなることを特徴とするサブマージアーク溶接用材料。
【請求項２】
Ｃ：０．０１乃至０．１８質量％、Ｓｉ：０乃至０．１５質量％、Ｍｎ：１．７乃至２．８質量％、Ａ：０．０２乃至０．１質量％を含有し、Ｎを０．０１質量％以下に規制し、残部がＦｅ及び不可避的不純物である組成のソリッドワイヤと、
全フラックスに対し、ＳｉＯ2：４乃至２２重量％、Ａｌ2Ｏ3：２乃至１２重量％、ＴｉＯ2：５乃至２６重量％、ＭｇＯ：８乃至４２重量％、ＣａＦ2：２乃至１１重量％、ＣａＯ：２乃至９重量％、金属炭酸塩（ＣＯ２換算値）：１乃至７重量％、Ｂ２Ｏ３：０．２乃至０．９質量％、Ｍｏ：０．１乃至０．７質量％、Ｆｅ：５乃至２５質量％、Ａｌ：０乃至１．２質量％を含有し、更に、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＢａＯ、ＦｅＯ、ＺｒＯ２又はＭｎＯを総量で１５質量％以下含有し、残部が不可避的不純物であるボンドフラックスと、
を使用して、軟鋼又は高張力鋼をサブマージアーク溶接し、Ａｌ含有量が０．０１３乃至０．０２０質量％の溶接金属を得ることを特徴とするサブマージアーク溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サブマージアーク溶接用材料及びサブマージアーク溶接方法に関し、特に軟鋼又は高張力鋼を入熱量５０ｋＪ／ｃｍ以上の大入熱で溶接した場合に、−２０℃程度の低温においても良好な靭性を示す溶接金属を得ることができる溶接材料及び溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、構造物の大型化又は複雑化により、板厚又は溶接工数が増加している。このため、継手を大入熱で１パス又は２パス施工する方法が採用されている。１パスの代表的な施工法としては、鉄骨ボックスの角継手一層溶接又は片面一層溶接が挙げられる。この片面一層溶接には、裏ビード形成用ガラステープ、裏ビードの余盛り調整用固形フラックス、耐火材、ダンボールパット、被包フィルム及び両面接着テープから構成されている裏当材を開先裏面に押し当て、表面側から裏ビードを形成しながら溶接を行なう方法（以下  ＦＡＢ法という。）、また、銅板の上に裏当てフラックスを均一な厚さに敷き、それをエアホース等の簡単な押し上げ機構により開先裏面に押し当て、表面側から、裏ビードを形成しながら溶接を完了させる方法（ＦＣＢ法）、更に、熱硬化性樹脂を含んだ粉末の裏当てフラックスをベルト式又は桶型の溶接裏当て冶具内フラックス袋の中の下敷フラックスの上層にまき、下方のエアホースを膨張させることにより、フラックスを開先裏面に押し当て、表面側から一度に裏ビードも形成しながら溶接を完成させる方法（ＲＦ法）等がある。
【０００３】
また、２パスの代表的な施工法としては、両面一層溶接が挙げられる。これらの大入熱溶接においては、溶接金属部の冷却速度が遅くなることから、溶接金属のミクロ組織は粗大な初析フェライトが大部分を占めるようになるため、溶接金属の靭性が低下する問題点がある。また、片面溶接又は両面一層溶接では、−２０℃程度の低温領域でも使用されるため低温靭性が要求される場合がある。
【０００４】
大入熱においても良好な靭性が得られる溶接方法として、特許文献１に焼入れ性向上成分（Ｍｎ又はＭｏ等）の含有量を増加させ、靭性を向上させる方法が提案されている。
【０００５】
しかし、実際には、大入熱溶接において、Ｍｎは、酸化されてスラグに移行しやすくなり、溶接金属中に安定して歩留まりにくいため、十分な焼入れ効果がないためにミクロ組織が微細になりにくく、−２０℃程度の低温において良好な靭性が得られない場合が認められるという問題点がある。
【０００６】
一方、Ｍｏは、析出強化又は固溶強化による溶接金属の強度向上には有効な成分であり、強度向上面からは焼入れ性向上成分といえるが、溶接金属のミクロ組織を微細にする効果は少なく、−２０℃程度の低温において良好な靭性が得られない場合が認められるという問題点がある。
【０００７】
そこで、本願出願人は、５０ｋＪ／ｃｍ以上の大入熱溶接において、−４０℃乃至−６０℃程度の低温においても良好な靭性を有する溶接金属を得ることを目的として、ＭｇＯを２０乃至３５質量％、Ａｌ２Ｏ3を５乃至１５質量％、鉄粉を１０乃至３０質量％、ＳｉＯ２を５乃至２０質量％、ＣａＦ２を３乃至１０質量％、ＴｉＯ２を５乃至１５質量％、ＣａＯを３乃至１０質量％、ＣＯ２を２乃至８質量％、Ａｌを０．５乃至３質量％、Ｍｎを０．５乃至３質量％、Ｓｉ及びＴｉの双方を総量で０．２乃至３質量％、Ｂ２Ｏ3を０．１乃至２質量％、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＢａＯ、ＦｅＯ、ＺｒＯ２及びＭｎＯを総量で５質量％以下含有し、残部が不可避的不純物からなり、前記ＣａＯとＴｉＯ２との重量比ＣａＯ／ＴｉＯ２が０．４乃至０．９であるサブマージアーク溶接用ボンドフラックスを提案した（特許文献２）。この特許文献２において、ボンドフラックスにＡｌを０．５乃至３質量％添加し、この微量のＡｌ添加により、溶接金属の組織を下部ベイナイト主体の微細組織にして靭性を向上させている（特許文献２の段落００１０）。
【０００８】
また、特許文献３には、Ａｌ、Ｍｎ、Ｔｉ及びＳｉを含む酸化物による粒内微細フェライトの生成促進によりＨＡＺ（溶接熱影響部）の靭性向上を図った大入熱溶接用高張力鋼及び溶接金属が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３５５２３７５号公報
【特許文献２】特許第３６１７６０５号公報
【特許文献３】特許第４３４１３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献３に記載の大入熱溶接用高張力鋼は、鋼板の組成を規定することにより、低温靭性の向上を図っているため、汎用性が低く、実用的でないという問題点がある。
【００１１】
また、特許文献２に記載のボンドフラックスは、所期の目的は達成したものの、フラックスから溶接金属へのＡｌの添加であるため、入熱の変化によるフラックス消費量の増減により、溶接金属中に添加されるＡｌ量が変動してしまうので、その制御が難しいという難点がある。
【００１２】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、５０ｋＪ／ｃｍ以上の大入熱溶接において、−２０℃程度の低温においても良好な靭性を有する溶接金属を得ることができるサブマージアーク溶接用材料及びサブマージアーク溶接方法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】
本発明に係るサブマージアーク溶接用材料は、Ａｌ含有量が０．０１３乃至０．０２０質量％の溶接金属を得るための溶接用材料であって、
Ｃ：０．０１乃至０．１８質量％、Ｓｉ：０乃至０．１５質量％、Ｍｎ：１．７乃至２．８質量％、Ａｌ：０．０２乃至０．１質量％を含有し、Ｎを０．０１質量％以下に規制し、残部がＦｅ及び不可避的不純物である組成のソリッドワイヤと、
全フラックスに対し、ＳｉＯ2：４乃至２２重量％、Ａｌ2Ｏ3：２乃至１２重量％、ＴｉＯ2：５乃至２６重量％、ＭｇＯ：８乃至４２重量％、ＣａＦ2：２乃至１１重量％、ＣａＯ：２乃至９重量％、ＣＯ2：１乃至７重量％、Ｂ２Ｏ３：０．２乃至０．９質量％、Ｍｏ：０．１乃至０．７質量％、Ｆｅ：５乃至２５質量％、Ａｌ：０乃至１．２質量％を含有し、更に、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＢａＯ、ＦｅＯ、ＺｒＯ２又はＭｎＯを総量で１５質量％以下含有し、残部が不可避的不純物であるボンドフラックスと、
からなることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係るサブマージアーク溶接方法は、
Ｃ：０．０１乃至０．１８質量％、Ｓｉ：０乃至０．１５質量％、Ｍｎ：１．７乃至２．８質量％、Ａ：０．０２乃至０．１質量％を含有し、Ｎを０．０１質量％以下に規制し、残部がＦｅ及び不可避的不純物である組成のソリッドワイヤと、
全フラックスに対し、ＳｉＯ2：４乃至２２重量％、Ａｌ2Ｏ3：２乃至１２重量％、ＴｉＯ2：５乃至２６重量％、ＭｇＯ：８乃至４２重量％、ＣａＦ2：２乃至１１重量％、ＣａＯ：２乃至９重量％、金属炭酸塩（ＣＯ２換算値）：１乃至７重量％、Ｂ２Ｏ３：０．２乃至０．９質量％、Ｍｏ：０．１乃至０．７質量％、Ｆｅ：５乃至２５質量％、Ａｌ：０乃至１．２質量％を含有し、更に、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＢａＯ、ＦｅＯ、ＺｒＯ２又はＭｎＯを総量で１５質量％以下含有し、残部が不可避的不純物であるボンドフラックスと、
を使用して、軟鋼又は高張力鋼をサブマージアーク溶接し、Ａｌ含有量が０．０１３乃至０．０２０質量％の溶接金属を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ソリッドワイヤ及びボンドフラックスのＡｌ含有量を適切に規定しているので、入熱が５０ｋＪ／ｃｍを超える大入熱溶接で溶接しても、−２０℃程度の低温においても良好な靭性を有する溶接金属を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例に係るサブマージアーク溶接の開先形状を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について説明する。特許文献２において、本願発明者等は、大入熱で良好な溶接金属靭性が得られないのは、溶接金属中に粗大初析フェライトが析出するためであり、優れた靭性を得るためには、高い焼入れ性を確保し粗大初析フェライトの析出を抑えることが必要であることを開示した。そして、本願発明者等は、溶接金属に含まれる微量のＡｌ添加により溶接金属の靭性に大きく影響を及ぼすことを新たに見出し、微量のＡｌ添加により溶接金属の組織が下部ベイナイト主体の微細組織になるため、靭性が向上することを開示した。
【００１９】
本発明においても、Ａｌが溶接金属の靭性に大きな影響を及ぼすという本発明者等の知見のもとに、本発明は、溶接金属中のＡｌ含有量の変動を小さく制御することを目的とするものである。
【００２０】
本発明は、上記目的達成のために、所定の組成のソリッドワイヤを使用してサブマージアーク溶接する。そして、このソリッドワイヤからのＡｌの溶接金属への添加だけでなく、補助的に、ボンドフラックスからもＡｌを溶接金属に添加する。
【００２１】
このように、ソリッドワイヤとボンドフラックスの双方から、Ａｌを溶接金属に添加することにより、溶接金属中のＡｌ含有量を０．０１３乃至０．０２０質量％に調整する。
【００２２】
ソリッドワイヤに適正量のＡｌを添加することにより、溶接金属において、スピネル酸化物（ＭｎＯＡｌ２Ｏ３）が介在物として生成する。この介在物を起点として、結晶粒が微細化し、この微細結晶粒内にフェライト組織（アシキュラーフェライト）が生成する。これにより、溶接金属の靭性が向上する。また、このＡｌ添加による効果は、ボンドフラックスにＡｌを添加した場合も同様に得られるので、ソリッドワイヤからのＡｌ添加の補助的な添加手段として、つまり、ソリッドワイヤからのＡｌ添加では溶接金属のＡｌ含有量が不足するため、その補助として、ボンドフラックスからもＡｌを溶接金属に添加する。
【００２３】
次に、本発明のソリッドワイヤ及びボンドフラックスの組成に関し、その成分添加理由及び成分範囲の規定理由について説明する。
【００２４】
（１）ソリッドワイヤ
「Ｃ：０．０１乃至０．１８質量％」
Ｃは脱酸元素として極めて重要であり、適切な量のＣの添加により、溶接金属中の酸素量を低減し、溶接金属の靭性を向上させることができる。Ｃが０．０１質量％未満であると、その効果が得られず、強度も不足する。また、Ｃが０．１８質量％を超えると、強度が過大となり、靭性が劣化すると共に、溶接金属の凝固時に粒界に偏析しやすく、高温割れが生じる傾向が強くなる。従って、Ｃ含有量は、０．０１乃至０．１８質量％とし、好ましくは、０．０５乃至０．１８質量％である。
【００２５】
「Ｓｉ：０乃至０．１５質量％」
Ｓｉは脱酸元素として重要であり、適切な量のＣの添加により、溶接金属中の酸素量を低減し、溶接金属の靭性を向上させることができるが、上述のＣにより溶接金属を脱酸しているので、Ｓｉは積極的に添加する必要はない。このため、本発明は、Ｓｉを添加しない場合も含む。一方、Ｓｉが０．１５質量％を超えると、溶接金属の強度が過大となり、溶接金属の靭性が劣化する。従って、Ｓｉ含有量は、０乃至０．１５質量％、好ましくは、０乃至０．１０質量％である。
【００２６】
「Ｍｎ：１．７乃至２．８質量％」
Ｍｎは溶接金属の靭性を向上させるために、必須の成分である。この靭性向上の効果を得るために、Ｍｎは１．７質量％以上添加することが必要である。一方、Ｍｎが２．８質量％を超えると、強度が過大となり、かえって、靭性が劣化する。よって、Ｍｎ含有量は１．７乃至２．８質量％、好ましくは１．７乃至２．５質量％である。
【００２７】
「Ａｌ：０．０２乃至０．１質量％」
Ａｌは溶接金属の酸素量を低減し、良好な靭性を得るために、重要な添加成分であるが、Ａｌが０．０２質量％未満では、溶接金属の酸素低減効果が得られず、靭性が低下する。逆に、Ａｌが０．１質量％を超えると、溶接金属の強度が過大となり、靭性が劣化する。従って、Ａｌ含有量は０．０２乃至０．１質量％である。
【００２８】
「Ｎ：０．０１質量％以下に規制」
Ｎは溶接金属の靭性を劣化させるので、可及的に少ないことが望ましいが、Ｎが０．０１質量％以下であれば、溶接金属の靭性に実質的な影響を及ぼさない。
【００２９】
「残部はＦｅと不可避的不純物」
残部の不可避的不純物としては、Ｃｕがあるが、このＣｕはソリッドワイヤの表面にめっき層がある場合はこのめっき層も含めて、０．４質量％以下であれば、許容される。また、Ｎｉは０．２５質量％以下、Ｃｒは０．１５質量％以下、Ｍｏは０．１５質量％以下、Ｔｉは０．０５質量％以下、Ｐは０．０３質量％以下、Ｓは０．０３質量％以下であれば、その含有が許容される。
【００３０】
（２）ボンドフラックス
「ＳｉＯ２：４乃至２２質量％」
ＳｉＯ２は酸性成分であり、スラグの粘性及び凝固温度を調整するために有効な成分である。ボンドフラックス中のＳｉＯ２の含有量が４質量％未満であると、スラグの粘性が低くなりすぎるために、ビードが蛇行する。一方、ボンドフラックス中のＳｉＯ２の含有量が２２質量％を超えると、フラックスの塩基度が低下し、溶接金属の酸素量が高くなり、靭性が低下する。従って、ＳｉＯ２含有量は４乃至２２質量％、好ましくは９乃至１７質量％である。
【００３１】
「Ａｌ２Ｏ3：２乃至１２質量％」
Ａｌ２Ｏ3は中性成分であり、スラグの塩基度を下げることなく、スラグの粘性及び凝固温度を調整するのに有効な成分である。ボンドフラックス中のＡｌ２Ｏ3の含有量が２質量％未満であると、アンダカットが発生しやすくなる。一方、ボンドフラックス中のＡｌ２Ｏ3の含有量が１２質量％を超えると、粘性が高くなりすぎてスラグ巻き込みが発生しやすくなると共に、ビードが凸になりやすい。従って、Ａｌ２Ｏ３含有量は、２乃至１２質量％、好ましくは、５乃至９質量％である。
【００３２】
「ＴｉＯ２：５乃至２６質量％」
ＴｉＯ２は、酸性成分であり、スラグの流動性を調整し、更に溶融時に還元されて溶接金属中にＴｉとして歩留まるため、溶接金属の靭性向上に有効な成分である。フラックス中のＴｉＯ２の含有量が５質量％未満であると、溶接金属中に供給されるＴｉ量が不足し、靭性が低下する。一方、フラックス中のＴｉＯ２の含有量が２６質量％を超えると、スラグが焼付き、剥離が劣化する。従って、ＴｉＯ２含有量は、５乃至１５質量％とする。
【００３３】
「ＭｇＯ：８乃至４２質量％」
ＭｇＯは、塩基成分であり、溶接金属中の酸素量を低減するのに有効な成分であり、粘性調整剤としての作用も有している。フラックス中のＭｇＯの含有量が８質量％未満であると、溶接金属の酸素量が高くなり、靭性が低下すると共に、ビードの蛇行又はアンダカットが発生しやすくなる。一方、ボンドフラックス中のＭｇＯの含有量が４２質量％を超えると、スラグは焼付き、剥離性が劣化すると共に、ポックマークが多発する。従って、ＭｇＯ量は８乃至４２質量％、好ましくは１７乃至３４質量％である。
【００３４】
「ＣａＦ２：２乃至１１質量％」
ＣａＦ２は、塩基性成分であり、溶接金属中の酸素量を低下させる効果があると共に、スラグの流動性を調整し、溶接中のスラグ−メタル間の反応を促進させるために有効な成分である。フラックス中のＣａＦ２の含有量が２質量％未満であると、溶接スラグを形成するスラグ量が不足するために、ビードが蛇行すると共に、溶接金属の酸素量が高くなり、靭性が低下する。一方、フラックス中のＣａＦ２の含有量が１１質量％を超えると、アークが不安定になり、アーク切れが発生しやすくなる。従って、ＣａＦ２量は、２乃至１１質量％、好ましくは、４乃至８質量％である。
【００３５】
「ＣａＯ：２乃至９質量％」
ＣａＯは、塩基性成分であり、フラックスの塩基度を高め溶接金属の酸素量低減に極めて効果のある成分である。フラックス中のＣａＯの含有量が２質量％未満であると、溶接金属の酸素量が高くなり、靭性が低下する。一方、フラックス中のＣａＯの含有量が９質量％を超えると、スラグが焼付き、剥離性が悪くなる。従って、ＣａＯ含有量は、２乃至９質量％、好ましくは４乃至７質量％である。
【００３６】
「金属炭酸塩（ＣＯ２換算値）：１乃至７質量％」
ＣＯ２は、溶接金属中の窒素量と拡散性酸水素量の低減に有効な成分である。フラックス中のＣＯ２の含有量が１質量％未満であると溶接金属中の拡散性水素量が高くなり、低温割れを発生しやすくする。一方、フラックス中のＣＯ２の含有量が７質量％を超えるとガス発生量が増えすぎてポックマークが発生しやすくなる。従って、ＣＯ２量は、１乃至７質量％、好ましくは３乃至５質量％である。なお、フラックス中のＣＯ２成分は、金属炭酸塩として添加される。
【００３７】
「Ｂ２Ｏ３：０．２乃至０．９質量％」
Ｂ２Ｏ3は、溶接熱で還元され、Ｂ（ホウ素）として溶接金属中に歩留まって、溶接金属の靭性を向上させるのに有効な成分である。フラックス中のＢ２Ｏ3の含有量が０．２質量％未満であると、溶接金属に歩留まるＢが不足し、靭性が低下する。一方、フラックス中のＢ２Ｏ3の含有量が０．９質量％を超えると、溶接金属中のＢが過度に存在することにより、高温割れが発生しやすくなる。従って、Ｂ２Ｏ3量は、０．２乃至０．９質量％、好ましくは０．４乃至０．７質量％である。
【００３８】
「Ｍｏ：０．１乃至０．７質量％」
Ｍｏは、焼入れ性を向上させて、強度及び靭性を高めるのに有効な成分である、フラックス中のＭｏの含有量が０．１質量％未満であると、大入熱溶接時の焼入れ性が不足し、靭性が低下する。一方、フラックス中のＭｏの含有量が０．７質量％を超えると、スラグが焼き付き、スラグ剥離性が劣化する。従って、Ｍｏ含有量は０．１乃至０．７質量％、好ましくは０．３乃至０．６質量％である。なお、ＭｏはＭｏ単体の他、Ｆｅ−Ｍｏ等で添加することができる。
【００３９】
「Ｆｅ：５乃至２５質量％」
Ｆｅは、一度に多量の溶着金属を必要とする片面サブマージアーク溶接の場合、溶着金属量を補うのに必要な成分である。フラックス中のＦｅの含有量が５質量％未満であると溶着着金属を補う効果が得られない。一方、フラックス中のＦｅの含有量が２５質量％を超えると、溶融スラグの流動性が阻害され、ビード幅が不安定になり、アンダカットも発生しやすくなる。従って、Ｆｅ含有量は１５乃至２５質量％、好ましくは１０乃至２０質量％である。なお、Ｆｅは鉄粉等のＦｅ単体の他、Ｆｅ−Ｍｏ又はＦｅ−Ａｌ等で添加することができる。
【００４０】
「Ａｌ：０乃至１．２質量％」
Ａｌは、溶接金属のミクロ組織を微細にして、靭性を高めるのに有効な成分である。特に、大入熱溶接時に溶接金属に着実に歩留まり、効果を発揮する。Ａｌはソリッドワイヤ中のＡｌ含有量を補うものであるから、積極的に添加しなくても良い。一方，ボンドフラックス中のＡｌの含有量が１．２質量％を超えると、ワイヤ中のＡｌ含有量を適正範囲の下限である０．０２質量％に抑制しても、焼入れが過度になり、強度が上昇し、靭性が低下する。従って、Ａｌ含有量は０乃至１．２質量％とする。なお、Ａｌは、Ａｌ単体の他、Ｆｅ−Ａｌ等で添加することができる。
【００４１】
「その他の成分」
上記成分の他にフラックス中には、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＢａＯ、ＦｅＯ、ＺｒＯ２及びＭｎＯ等の成分を含有することができ、その含有量は全ての総量で１５質量％以下とする。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明に係るサブマージアーク溶接用ボンドフラックスの実施例についてその比較例と比較して具体的に説明する。図１は、本発明の実施例に係る開先形状を示す断面図である。
【００４３】
図１に示すように、１対の鋼板１をその端面に斜面を形成して、この端面を相互に対向させて突合せ、Ｙ字形開先を形成した。このＹ字形開先は、開先角が６０°で、ルートギャップは３ｍｍである。また、鋼板１の厚さは１２ｍｍであり、開先の深さは９ｍｍである。この鋼板１の組成を下記表１に示す。表２は使用したソリッドワイヤの組成を示し、表３は使用したボンドフラックスの組成を示す。
【００４４】
【表１】
0005766500.tif 000002
【００４５】
【表２】
0005766500.tif 000003
【００４６】
【表３】
0005766500.tif 000004
【００４７】
溶接条件は２電極サブマージアーク溶接であり、その溶接条件を下記表４に示す。溶接電流は交流であり、２電極を逆Ｖ結線で使用した。
【００４８】
【表４】
0005766500.tif 000005
【００４９】
溶接に際し、開先裏面１ａ（図１参照）にフラックス裏当材（ＦＣＢ）を使用した。即ち、銅板の上に裏当フラックスを均一な厚さに敷いたものを裏当材とし、この裏当材をエアホース等の空気圧による押し上げ機構により押し上げて、開先裏面１ａに押し当て、開先の表面側から２電極サブマージアーク溶接し、裏ビードを形成しつつ、溶接を完了した。溶接終了後に、溶接金属の酸素量としてデポ酸素量を測定し、溶接金属の−２０℃における吸収エネルギ値及びビード外観を調べた。また、溶接金属の引張強度を測定した。
【００５０】
次に、上述のごとくして溶接して得た溶接金属の機械的特性を下記表５に、溶接金属の組成を下記表６に示す。この表５及び表６はソリッドワイヤの組成を変化させたものである。
【００５１】
【表５】
0005766500.tif 000006
【００５２】
【表６】
0005766500.tif 000007
【００５３】
この表５に示すように、比較例Ｔ４乃至Ｔ７はソリッドワイヤＷ４及びＷ５の組成が本発明の範囲から外れているので、表６に示すように、溶接金属の組成において、Ａｌ含有量が本発明の範囲（０．０１３乃至０．０２０質量％）から外れたため、−２０℃における衝撃吸収エネルギが低く、靱性が低いものであった。特に、比較例Ｔ４はソリッドワイヤＷ４の組成において、Ａｌ含有量が過剰であったため、引張強度が高過ぎ、靱性が劣化した。また、比較例Ｔ５乃至Ｔ７はソリッドワイヤのＡｌ含有量が低いため、溶接金属の靱性が不安定であり、靱性が劣化した。これに対し、本発明の実施例Ｔ１乃至Ｔ３においては、溶接金属のＡｌ含有量が本発明の範囲内であるので、溶接金属は、引張強度が適度であり、−２０℃の低温靱性が４７Ｊ以上と十分に高いものであった。
【００５４】
次に、ボンドフラックスの組成を変化させた実施例及び比較例について説明する。この溶接金属の機械的特性を下記表７に、溶接金属の組成を下記表８に示す。
【００５５】
【表７】
0005766500.tif 000008
【００５６】
【表８】
0005766500.tif 000009
【００５７】
この表７に示すように、比較例Ｔ１７乃至Ｔ２０はソリッドワイヤのＡｌ含有量は本発明の範囲内であるが、ボンドフラックスＦ７，Ｆ８はそのＡｌ含有量が本発明の範囲から外れているため、表８に示すように、溶接金属の組成において、Ａｌ含有量が本発明の範囲（０．０１３乃至０．０２０質量％）から外れて過剰であったため、溶接金属の引張強度が高いので、−２０℃における衝撃吸収エネルギが低く、靱性が低いものであった。また、実施例Ｔ２１乃至Ｔ２３は、ソリッドワイヤ及びボンドフラックス中のＡｌ含有量は本発明の範囲内であるが、両者を組み合わせて溶接したときの溶接金属のＡｌ含有量が本願請求項２の範囲から外れるため、低温靱性が実施例Ｔ８〜Ｔ１６よりも低いものであった。
【００５８】
これに対し、本発明の実施例Ｔ８乃至Ｔ１６は、ソリッドワイヤ及びボンドフラックスのＡｌ含有量が本発明の範囲内であると共に、溶接金属のＡｌ含有量が本発明の範囲内であるので、−２０℃での衝撃吸収エネルギが４７Ｊ以上と高く、低温靱性が優れたものであった。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明によれば、主としてソリッドワイヤからＡｌを溶接金属に添加し、補助的にボンドフラックスからＡｌを溶接金属に添加するので、溶接金属のＡｌ含有量を所望の範囲に容易に制御することができ、溶接金属の低温靱性を確実に向上させることができるため、サブマージアーク溶接による構造物の靱性向上に極めて有益である。
【符号の説明】
【００６０】
１；鋼板
１ａ：裏面
【図１】
0005766500.tif 000010