(57)【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：０．３〜１．０％、
Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値：０．１〜０．５％、
Ｃ：０．０３〜０．１０％、
Ｓｉ：０．４０〜０．８５％、
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：０．０５〜０．５０％、
Ｍｇ：０．０５〜０．５０％、
Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値：０．１〜１．０％、
Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値：０．０５〜０．５０％、
Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値とＫ2Ｏ換算値の合計：０．０５〜０．２０％、
弗素化合物のＦ換算値：０．０２〜０．１０％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。
【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。
【請求項３】
ワイヤ全質量に対する質量％で、Ｔｉ：０．０３〜０．３０％、Ｂ：０．００２〜０．０１０％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又は２に記載の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。
【請求項４】
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乃至３のうち何れか１項に記載の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。
【請求項５】
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４のうち何れか１項に記載の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。
【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などの、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使用されている。
【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、その油槽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（船のエンジンの排気ガス）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材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用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、全面的に塗装やライニングを施さない限り、不可避的に溶接部も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、原油環境にさら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、原油油槽用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、特許文献６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、原油環境にさら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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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】
【００１２】
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：０．３〜１．０％、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値：０．１〜０．５％、Ｃ：０．０３〜０．１０％、Ｓｉ：０．４０〜０．８５％、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：０．０５〜０．５０％、Ｍｇ：０．０５〜０．５０％、Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値：０．１〜１．０％、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値：０．０５〜０．５０％、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値とＫ2Ｏ換算値の合計：０．０５〜０．２０％、弗素化合物のＦ換算値：０．０２〜０．１０％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。
【００１３】
（２）ワイヤ全質量に対する質量％で、金属ＢｉとＢｉ酸化物のＢｉ換算値の合計：０．００５〜０．０３５％をさらに含有することを特徴とする（１）に記載の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。
【００１４】
（３）ワイヤ全質量に対する質量％で、Ｔｉ：０．０３〜０．３０％、Ｂ：０．００２〜０．０１０％の１種又は２種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。
【００１５】
（４）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）乃至（３）の何れかに記載の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。
【００１６】
（５）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（４）の何れかに記載の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にある。
【発明の効果】
【００１７】
上述した構成からなる本発明の原油油槽用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、優れた耐食性及び機械的性能を備えた溶接部が得られ、さらに、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溶接作業性が良好で溶接の高能率化及び溶接部の品質向上を図ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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と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を得た。
【００２０】
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酸化物及びＫ化合物とＮａ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、機械的性能はＣ、Ｓｉ及びＭｎ量の調整で、それぞれ良好となることを知見した。
【００２１】
以下に本発明に係る、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。
【００２２】
［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な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、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。
【００２３】
［Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値：０．３〜１．０％］
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０．３％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１．０％を超えると、スパッタ発生量が多くなる。さらに、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０．３〜１．０％とする。
【００２４】
［Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値：０．１〜０．５％］
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、水平すみ肉溶接で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０．１％未満では、ビード形状が平滑にならず、凸状のビード形状となり、スラグ剥離性が不良となる。一方、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値が０．５％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０．１〜０．５％とする。
【００２５】
［Ｃ：０．０３〜０．１０％］
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、溶接構造物に要求される溶接金属の強度及び靭性を得るために添加する。Ｃが０．０３未満では、溶接金属の靭性が低下する。一方、Ｃが０．１０％を超えると、溶接金属の強度が高くなり靭性が低下する。従って、Ｃの含有量は０．０３〜０．１０％とする。
【００２６】
［Ｓｉ：０．４０〜０．８５％］
Ｓｉは、鋼製外皮、金属Ｓｉ、Ｆｅ-Ｓｉ及びＦｅ-Ｓｉ-Ｍｎ等から添加され、脱酸剤として作用して溶接金属の強度及び靭性を確保するために添加する。Ｓｉが０．４０％未満では、脱酸不足となりピットが発生する。また、溶接金属の強度及び靭性が低下する。一方、Ｓｉが０．８５％を超えると、溶接金属の強度が高くなり靭性が低下する。従って、Ｓｉの含有量は０．４０〜０．８５％とする。
【００２７】
［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、脱酸剤として作用するとともに溶接金属の強度及び靭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する。また、溶接金属の強度及び靭性も低下する。一方、Ｍｎが３．０％を超えると、溶接金属の強度が高くなり靭性が低下する。従って、Ｍｎの含有量は１．５〜３．０％とする。
【００２８】
［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を向上及び固体Ｓの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、溶接金属の靭性が低下する。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。
【００２９】
［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、耐食性を向上及び固体Ｓの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析出の抑制の効果がない。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、溶接金属の靭性が低下する。従って、Ｃｕの含有量は０．０３〜０．７０％とする。
【００３０】
［Ａｌ：０．０５〜０．５０％］
Ａｌは、鋼製外皮、金属Ａｌ、Ｆｅ−Ａｌ及びＡｌ−Ｍｇ合金等より添加され、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０．０５％未満では、ビードが凸状になり上脚部にアンダーカットが発生する。一方、Ａｌが０．５０％を超えると、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の含有量は０．０５〜０．５０％とする。
【００３１】
［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％未満であると、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の含有量は０．０５〜０．５０％とする。
【００３２】
［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、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。
【００３３】
［Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値：０．０５〜０．５０％］
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、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０．５０％を超えると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０．０５〜０．５０％とする。
【００３４】
［Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値とＫ2Ｏ換算値の合計：０．０５〜０．２０％］
Ｎａ化合物及びＫ化合物は、珪酸ソーダや珪酸カリからなる水ガラスの固質成分、弗化ソーダや珪弗化カリ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化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値とＫ2Ｏ換算値の合計が０．０５％未満では、大粒のスパッタが多発し、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化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値とＫ2Ｏ換算値の合計が０．２０％を超えると、スラグ剥離性、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化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値とＫ2Ｏ換算値の合計は０．０５〜０．２０％とする。
【００３５】
［弗素化合物のＦ換算値：０．０２〜０．１０％］
Ｆは、弗化ソーダや珪弗化カリ等より添加され、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０．０２％未満では、アークが不安定になり、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０．１０％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、ビード形状は凸状になる。従って、弗素化合物のＦ換算値は０．０２〜０．１０％とする。
【００３６】
［金属ＢｉとＢｉ酸化物のＢｉ換算値の合計：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。
【００３７】
［Ｔｉ：０．０３〜０．３０％、Ｂ：０．００２〜０．０１０％の１種又は２種］
Ｔｉは金属ＴｉやＦｅ−Ｔｉから、ＢはＦｅ−ＢやＦｅ−Ｍｎ−Ｂ等から添加され、溶接金属の靭性を確保するために添加する。Ｔｉが０．０３未満及びＢが０．００２％未満の１種又は２種では、靭性値の向上効果は得られない。一方、Ｔｉが０．３０％を超えると、スラグがビード表面に焼き付きビード外観が不良になり、スパッタ発生量も多くなる。さらに、溶接金属の靭性も低下する。また、Ｂが０．０１０％を超えると、高温割れが生じやすくなる。従って、Ｔｉは０．０３〜０．３０％及びＢは０．００２〜０．０１０％の１種又は２種とする。
【００３８】
［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の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の含有量は０．０５〜２．５％とする。
【００３９】
［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の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。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。
【００４０】
以上、本発明を適用した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の構成要件の限定理由を述べたが、その他のワイヤ成分は、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。
【００４１】
また、本発明を適用した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ダイスにより所定のワイヤ径（０．９〜１．６ｍｍ）に縮径して製造する。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。
【実施例】
【００４２】
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。
【００４３】
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に示すフラックス充填率１３．５％、ワイヤ径１．２ｍｍ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。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
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機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。溶接条件は、溶接電流２６０〜３１０Ａ、アーク電圧３０〜３３Ｖ、溶接速度６０ｃｍ／ｍｉｎ、ワイヤ突出し長さ（コンタクトチップ−母材間距離）２５ｍｍ、シールドガスＣＯ2ガス（ガス流量２５リットル／ｍｉｎ）の溶接条件で、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。
【００４６】
また、溶接金属の原油環境における耐局部腐食性、強度及び靭性の評価は、ＪＩＳ  Ｚ  ３１１１に準じて溶着金属試験を行い、Ｘ線透過試験を行った後、耐食性、引張試験及び衝撃試験を実施した。母材の成分はＣ：０．１０％、Ｓｉ：０．２０％、Ｍｎ：１．１０％、Ｐ：０．０１０％、Ｓ：０．００４％、Ｃｕ：０．２０％、Ｍｏ：０．１５％等を含有した鋼板を用いた。溶接条件は、溶接電流２７０Ａ、アーク電圧３１Ｖ、溶接速度３０ｃｍ／ｍｉｎ、シールドガスＣＯ2ガス（ガス流量２５リットル／ｍｉｎ）、パス間温度１５０±１０℃とした。溶着金属試験の強度は、引張強さが５２０〜６３０ＭＰａ、衝撃試験は、０℃での吸収エネルギーが５０Ｊ以上のものを良好とした。
【００４７】
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。溶着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低減に応じて、実環境で局部腐食の進展速度が低減される。
【００４８】
それらの結果を表２にまとめて示す。
【００４９】
【表２】
0005717688.tif 000003
【００５０】
表１及び表２中ワイヤＮｏ．１〜１２は本発明例、ワイヤＮｏ．１３〜２８は比較例である。本発明例であるワイヤＮｏ．１〜１２は、ＴｉＯ2換算値、ＳｉＯ2換算値、ＺｒＯ2換算値、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｏ及びＷの１種又は２種、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ、ＦｅＯ換算値、Ａｌ2Ｏ3換算値、Ｎａ2Ｏ換算値とＫ2Ｏ換算値の合計及びＦ換算値が本発明において規定した成分含有率の範囲内であるので、ピットの発生がなく、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良好で、溶接金属の引張強さ及び吸収エネルギーも良好な結果であった。また本発明例であるワイヤＮｏ．１〜１２は、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Ｎｏ．１、３、５、６、７及びワイヤＮｏ．１０はスラグ剥離性が非常に良好であり、Ｔｉ及びＢの１種又は２種を適量含むワイヤＮｏ．１、５、６、８、９及びワイヤＮｏ．１１は溶接金属の吸収エネルギーが７０Ｊ以上と非常に良好であった。さらに、Ｎｉ、Ｓｎ及びＳｂの１種又は２種を適量含むワイヤＮｏ．１、３、５、６、１１及びワイヤＮｏ．１２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。
【００５１】
比較例中ワイヤＮｏ．１３は、ＴｉＯ2換算値が少ないので、スラグ生成量が不足してビードを均一に被包できなくスラグが焼き付きビード外観が不良で、アークが不安定で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。なお、Ｂを適量含んでいるので、吸収エネルギーは非常に良好であった。
【００５２】
ワイヤＮｏ．１４は、ＴｉＯ2換算値が多いので、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、スラグは自然剥離しなかった。なお、ＴｉとＢを適量含んでいるので、溶接金属の吸収エネルギーは非常に良好であった。
【００５３】
ワイヤＮｏ．１５は、ＳｉＯ2換算値が少ないので、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。なお、Ｔｉの添加量が少ないので、溶接金属の吸収エネルギーが７０Ｊ以上にはならなかった。
【００５４】
ワイヤＮｏ．１６は、ＳｉＯ2換算値が多いので、スパッタ発生量が多くなり、ピットも発生した。また、Ａｌが多いので、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、Ｂが多いので、溶着金属試験でクレータ割れが生じた。なお、ＳｎとＳｂを適量含んでいるので、最大腐食速度は非常に小さかった。
【００５５】
ワイヤＮｏ．１７は、ＺｒＯ2換算値が少ないので、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、溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。なお、Ｎｉを適量含んでいるので、最大腐食速度は非常に小さかった。
【００５６】
ワイヤＮｏ．１８は、ＺｒＯ2換算値が多いので、ビード形状が凸状であった。また、Ｍｇが多いので、アークが荒くなりスパッタ発生量も多かった。なお、Ｂの添加量が少ないので、溶接金属の吸収エネルギーが７０Ｊ以上にはならなかった。
【００５７】
ワイヤＮｏ．１９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換算値とＫ2Ｏ換算値の合計が多いので、スパッタ発生量が多く、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。
【００５８】
ワイヤＮｏ．２０は、Ｓｉが少ないので、ピットが発生した。また、溶接金属の引張強さ及び吸収エネルギーが低値であった。さらに、Ａｌが少ないので、ビードが凸状になり上脚部にアンダーカットが生じた。なお、Ｓｎを適量含んでいるので、最大腐食速度は非常に小さかった。
【００５９】
ワイヤＮｏ．２１は、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。また、ＦｅＯ換算値が多いので、スラグ被包状態が悪くスラグ剥離性が不良となり、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。なお、Ｎｉを適量含んでいるので、溶接金属の最大腐食速度が小さかった。
【００６０】
ワイヤＮｏ．２２は、Ｍｎが少ないので、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。また、Ａｌ2Ｏ3換算値が少ないので、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。なお、Ｓｂを適量含んでいるので、最大腐食速度は非常に小さかった。
【００６１】
ワイヤＮｏ．２３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、スラグの粘性が低下しビード形状が凸状で、スラグ剥離性も不良であった。
【００６２】
ワイヤＮｏ．２４は、Ｗが少ないので、溶接金属の最大腐食速度が不良であった。また、Ｆ換算値が少ないので、下板側下脚部のなじみ性が悪くビード形状が不良で、ピットも発生した。なお、Ｔｉ及びＢを適量含んでいるので、溶接金属の吸収エネルギーは非常に良好であった。
【００６３】
ワイヤＮｏ．２５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換算値とＫ2Ｏ換算値の合計が少ないので、アークが不安定になり大粒の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となり、ピットも発生した。
【００６４】
ワイヤＮｏ．２６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、Ｔｉが多いので、スパッタ発生量が多く、ビード表面にスラグが焼き付きビード外観が不良で、溶接金属の吸収エネルギーが低値であった。
【００６５】
ワイヤＮｏ．２７は、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。また、ＦｅＯ換算値が少ないので、ビード止端部の形状が不良であった。
【００６６】
ワイヤＮｏ．２８は、Ａｌ2Ｏ3換算値が多いので、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、Ｂｉ換算値が多いので、ビード上部のスラグが流れて、ビードをスラグで全面被包することができず、ビード外観が不良であった。なお、Ｔｉを適量含んでいるので、溶接金属の吸収エネルギーは非常に良好であった。