(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製外皮内にフラックスが充填されたガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤであって、
ワイヤ全質量あたり、
ＢａＦ２：２．０質量％以上１１．１質量％以下
Ｃ：０．０１質量％以上０．１０質量％以下
Ｓｉ：０．１０質量％以上１．５０質量％以下
Ｍｎ：０．７０質量％以上３．５０質量％以下
Ａｌ：０．４５質量％以上２．００質量％未満
Ｍｇ：０．１０質量％以上２．００質量％以下
Ｎｉ：０．５０質量％以上１２．００質量％以下
Ｚｒ：０．０１質量％以上１．００質量％以下
Ｆｅ：７０．０質量％以上９０．０質量％以下
Ｌｉ：０．０１質量％以上１．００質量％以下
を含有し、
前記ＢａＦ２の含有量／（前記Ａｌの含有量＋前記Ｚｒの含有量）の値が２．１以上２０．０以下であり、
前記ワイヤ全質量あたり、ＣａＦ２：２．０質量％以下、金属酸化物：０．２９質量％以下、金属炭酸塩：１０．０質量％以下、Ｃｒ：１．００質量％以下、Ｍｏ：１．００質量％以下、ＮａＦ：１．００質量％以下、Ｃａ：１．００質量％以下、ＣｅとＬａ：合計０．３００質量％以下、であ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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。より詳しくは、立向姿勢をはじめとした全姿勢溶接に好適に用いることができる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】
海洋構造物分野やラインパイプ分野においては、エネルギー資源開発を進める海域の大水深化、北極海等の極限海域への資源探査・採掘域の拡大及び設備の大型化が進行している。このような技術動向を背景として、海洋構造物やラインパイプの設計では、高強度化及び高靭性化が進み、溶接継手への要求性能もより厳しいものとなっている。
【０００３】
一方、溶接材料については、高能率化の観点から、全姿勢溶接用のフラックス入りワイヤが求められている。また、得られる溶接金属についての高い破壊靭性の要求もある。
しかしながら、従来の全姿勢溶接用のフラックス入りワイヤは、得られる溶接金属中の酸素量が高いため、これを用いてガスシールドアーク溶接した場合、溶接継手部の低温靭性を確保することが難しかった。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１には、全姿勢で高能率な溶接が可能で、かつ靱性に優れたフラックス入りワイヤが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１６６０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術は、溶接金属の強度のレベルが高くなく（特許文献１の表２）、現在、海洋構造物分野やラインパイプ分野の構造材に要求されている性能を十分に満たすとは言い難い。また、特許文献１では、衝撃性能（靱性）の評価の温度が高く（特許文献１の表２）、特許文献１に開示されている技術により得られた溶接金属が低温靱性に優れているとも判断できない。
加えて、フラックス入りワイヤは、溶接作業性が求められるだけでなく、０．２％耐力、耐高温割れ性に優れるとともに拡散性水素量の少ない溶接金属が得られることも必要である。
【０００７】
そこで、本発明は、立向姿勢をはじめとする全姿勢溶接での溶接作業性に優れ、さらに、低温靱性、０．２％耐力、引張強さ、耐高温割れ性に優れるとともに拡散性水素量の少ない溶接金属が得られる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課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するため、本発明では、次の技術手段を講じている。
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は、鋼製外皮内にフラックスが充填されたガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤであって、ワイヤ全質量あたり、ＢａＦ２：２．０質量％以上１１．１質量％以下、Ｃ：０．０１質量％以上０．１０質量％以下、Ｓｉ：０．１０質量％以上１．５０質量％以下、Ｍｎ：０．７０質量％以上３．５０質量％以下、Ａｌ：０．４５質量％以上２．００質量％未満、Ｍｇ：０．１０質量％以上２．００質量％以下、Ｎｉ：０．５０質量％以上１２．００質量％以下、Ｚｒ：０．０１質量％以上１．００質量％以下、Ｆｅ：７０．０質量％以上９０．０質量％以下、Ｌｉ：０．０１質量％以上１．００質量％以下、を含有し、前記ＢａＦ２の含有量／（前記Ａｌの含有量＋前記Ｚｒの含有量）の値が２．１以上２０．０以下であり、前記ワイヤ全質量あたり、ＣａＦ２：２．０質量％以下、金属酸化物：０．２９質量％以下、金属炭酸塩：１０．０質量％以下、Ｃｒ：１．００質量％以下、Ｍｏ：１．００質量％以下、ＮａＦ：１．００質量％以下、Ｃａ：１．００質量％以下、ＣｅとＬａ：合計０．３００質量％以下、である。
【０００９】
このフラックス入りワイヤによれば、所定成分の含有量が所定範囲であるとともに、ＢａＦ２の含有量／（Ａｌの含有量＋Ｚｒの含有量）の値が所定範囲であることから、立向姿勢をはじめとする全姿勢溶接での溶接作業性に優れ、さらに、溶接金属の低温靱性、０．２％耐力、引張強さ、及び耐高温割れ性が優れるとともに、拡散性水素量の少ない溶接金属を得ることができる。
【００１１】
このフラックス入りワイヤによれば、ＣａＦ２の含有量が所定値以下であることから、溶接作業性の向上という効果を確実なものとすることができる。
【００１３】
このフラックス入りワイヤによれば、金属酸化物の含有量が所定値以下であることから、溶接金属の優れた低温靭性を確実なものとすることができる。
【００１５】
このフラックス入りワイヤによれば、金属炭酸塩の含有量が所定値以下であることから、溶接金属の優れた低温靭性を確実なものとすることができる。
【００１７】
このフラックス入りワイヤによれば、Ｃｒ、Ｍｏの含有量が所定値以下であることから、溶接金属の優れた強度を確実なものとすることができる。
【００１９】
このフラックス入りワイヤによれば、ＮａＦの含有量が所定値以下であることから、溶接作業性の向上という効果を確実なものとすることができる。
【００２１】
このフラックス入りワイヤによれば、Ｃａの含有量が所定値以下であることから、溶接作業性の向上という効果を確実なものとすることができる。
【００２３】
このフラックス入りワイヤによれば、ＣｅとＬａの合計の含有量が所定値以下であることから、溶接金属の優れた低温靭性を確実なものとすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
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、立向姿勢をはじめとする全姿勢溶接での溶接作業性に優れ、さらに、低温靱性、０．２％耐力、引張強さ、耐高温割れ性に優れるとともに拡散性水素量の少ない溶接金属を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。
本実施形態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（以下、適宜「ワイヤ」又は「フラックス入りワイヤ」という）は、ガスシールドアーク溶接に使用するワイヤであって、鋼製外皮内にフラックスが充填されたものである。
【００２６】
詳細には、本実施形態に係るワイヤは、筒状を呈する鋼製外皮と、その鋼製外皮の内側に充填されるフラックスと、からなる。なお、ワイヤは、鋼製外皮に継目のないシームレスタイプ、鋼製外皮に継目のあるシームタイプのいずれの形態であってもよい。また、ワイヤは、表面（鋼製外皮の外側）にメッキなどが施されていても、施されていなくてもよい。
なお、本実施形態に係るワイヤのワイヤ径（直径）は、特に限定されないが、１．２〜２．４ｍｍであればよい。また、ワイヤのフラックス充填率も、特に限定されないが、ワイヤの伸線性及び溶接時の作業性（送給性等）の観点から、ワイヤ全質量の１２〜２５質量％であればよい。
【００２７】
そして、本実施形態に係るワイヤは、ワイヤ全質量（＝鋼製外皮質量＋フラックス質量）に対する各成分の含有量と、所定の成分の含有量の比率を特定している。
以下、本実施形態に係るワイヤの各成分の含有量を特定した理由について説明する。
【００２８】
［ＢａＦ２：２．０質量％以上１１．１質量％以下］
ＢａＦ２は、強力な脱酸剤としての効果を発揮するとともに、全姿勢溶接での溶接作業性を優れたものとする造滓剤としての効果を発揮する。ただし、ＢａＦ２の含有量が２．０質量％未満であると、立向姿勢での溶接においてビード形状が保てなくなるとともに、溶接金属中の酸素量の上昇により靱性が劣化する。一方、ＢａＦ２の含有量が１１．１質量％を超えると、吸湿することによって、溶接金属の拡散性水素量が上昇してしまう。
したがって、ＢａＦ２の含有量は、ワイヤ全質量あたり２．０質量％以上１１．１質量％以下である。
なお、ＢａＦ２の含有量は、前記効果をより向上させる観点から、好ましくは５．１質量％以上、より好ましくは６．０質量％以上である。また、ＢａＦ２の含有量は、拡散性水素量の上昇を抑制する観点から、好ましくは１０．０質量％以下、より好ましくは９．０質量％以下である。
【００２９】
［Ｃ：０．０１質量％以上０．１０質量％以下］
Ｃは、溶接金属の強度を向上させる効果を発揮する。ただし、Ｃの含有量が０．０１質量％未満であると、溶接金属の耐力や引張強さが不十分となる。一方、Ｃの含有量が０．１０質量％を超えると、溶接金属にマルテンサイトが島状に生成し、靭性が劣化する。加えて、溶接金属の強度が過剰となり、割れが発生し易くなる。
したがって、Ｃの含有量は、ワイヤ全質量あたり０．０１質量％以上０．１０質量％以下である。
なお、Ｃの含有量は、靱性の劣化を抑制する観点、及び割れ発生の抑制の観点から、好ましくは０．０８質量％以下である。
【００３０】
［Ｓｉ：０．１０質量％以上１．５０質量％以下］
Ｓｉは、溶接金属の脱酸を促進する効果を発揮する。ただし、Ｓｉの含有量が０．１０質量％未満であると、脱酸効果が失われ、溶接金属にブローホールが発生する。一方、Ｓｉの含有量が１．５０質量％を超えると、溶接金属の粘性が高くなり、母材へのなじみが悪くなる。加えて、溶接金属中に酸化物系介在物が形成され、靱性が劣化する。
したがって、Ｓｉの含有量は、ワイヤ全質量あたり０．１０質量％以上１．５０質量％以下である。
なお、Ｓｉの含有量は、溶接作業性の低下を抑制（母材へのなじみが悪くなるのを抑制）する観点から、好ましくは１．２０質量％以下である。
【００３１】
［Ｍｎ：０．７０質量％以上３．５０質量％以下］
Ｍｎは、溶接金属の脱酸を促進すると共に、溶接金属の靭性を高める効果を発揮する。ただし、Ｍｎの含有量が０．７０質量％未満であると、脱酸効果が不足し、溶接金属にブローホールが発生するとともに、靱性が劣化する。一方、Ｍｎの含有量が３．５０質量％を超えると、溶接金属の強度が過剰となり、割れが発生し易くなるとともに、靱性が劣化する。
したがって、Ｍｎの含有量は、ワイヤ全質量あたり０．７０質量％以上３．５０質量％以下である。
なお、Ｍｎの含有量は、割れの発生を抑制する観点、及び靱性の劣化を抑制する観点から、好ましくは２．５０質量％以下である。
【００３２】
［Ａｌ：０．４５質量％以上２．００質量％未満］
Ａｌは、脱酸剤としての効果を発揮するとともに、スラグの主成分である溶融ＢａＦ２の粘度を調整し、立向姿勢での溶接におけるビード形状を整える効果を発揮する。ただし、Ａｌの含有量が０．４５質量％未満であると、溶融スラグの粘度が低下し、立向姿勢での溶接において溶接金属の垂れが発生する。加えて、凝固スラグ内のＡｌ２Ｏ３相が減少することによってスラグが砕け易くなり、スラグ剥離性が悪化する。一方、Ａｌの含有量が２．００質量％以上となると、溶接金属中に粗大な酸化物系介在物が形成され、靱性が劣化する。
したがって、Ａｌの含有量は、ワイヤ全質量あたり０．４５質量％以上２．００質量％未満である。
なお、Ａｌの含有量は、溶接作業性の低下を抑制する観点から、好ましくは０．７０質量％以上である。また、Ａｌの含有量は、靱性の劣化を抑制する観点から、好ましくは１．８０質量％以下である。
【００３３】
［Ｍｇ：０．１０質量％以上２．００質量％以下］
Ｍｇは、溶接金属の脱酸を促進する効果を発揮する。ただし、Ｍｇの含有量が０．１０質量％未満であると、脱酸効果が不足し、溶接金属にブローホールが発生するとともに、靱性が劣化する。一方、Ｍｇの含有量が２．００質量％を超えると、溶融スラグの凝固温度が下がり、立向姿勢での溶接において溶接作業性が低下する。
したがって、Ｍｇの含有量は、ワイヤ全質量あたり０．１０質量％以上２．００質量％以下である。
なお、Ｍｇの含有量は、靱性の劣化を抑制する観点から、好ましくは０．５０質量％以上である。また、Ｍｇの含有量は、溶接作業性の低下を抑制する観点から、好ましくは１．７０質量％以下である。
【００３４】
［Ｎｉ：０．５０質量％以上１２．００質量％以下］
Ｎｉは、溶接金属の靱性を向上させる効果を発揮する。ただし、Ｎｉの含有量が０．５０質量％未満であると、溶接金属の靱性が不十分となる。一方、Ｎｉの含有量が１２．００質量％を超えると、溶接金属の高温割れの発生の可能性が高まる。
したがって、Ｎｉの含有量は、ワイヤ全質量あたり０．５０質量％以上１２．００質量％以下である。
なお、Ｎｉの含有量は、靱性の劣化を抑制する観点から、好ましくは１．００質量％以上であり、より好ましくは２．００質量％以上である。また、Ｎｉの含有量は、高温割れの発生を抑制する観点から、好ましくは９．００質量％以下であり、より好ましくは５．００質量％以下である。
【００３５】
［Ｚｒ：０．０１質量％以上１．００質量％以下］
Ｚｒは、脱酸剤としての効果を発揮するとともに、スラグの主成分である溶融ＢａＦ２の粘度を調整し、立向姿勢での溶接におけるビード形状を整える効果を発揮する。ただし、Ｚｒの含有量が０．０１質量％未満であると、溶融スラグの粘度が低下し、立向姿勢での溶接において溶接金属の垂れが発生する。一方、Ｚｒの含有量が１．００質量％を超えると、溶接金属中に溶融し、固溶強化によって溶融金属の耐力、引張強さを著しく上昇させる。その結果、溶接金属の靱性を劣化させる。
したがって、Ｚｒの含有量は、ワイヤ全質量あたり０．０１質量％以上１．００質量％以下である。
なお、Ｚｒの含有量は、溶接作業性の低下を抑制する観点から、好ましくは０．０５質量％以上であり、より好ましくは０．１０質量％以上である。また、Ｚｒの含有量は、靱性の劣化を抑制する観点から、好ましくは０．９０質量％以下であり、より好ましくは０．８０質量％以下である。
【００３６】
［Ｆｅ：７０．０質量％以上９０．０質量％以下］
Ｆｅは、ワイヤの主要成分である。そして、Ｆｅの含有量が７０．０質量％未満であると、溶着量が不足する。一方、Ｆｅの含有量が９０．０質量％を超えると、スラグ相対量が不足し、脱酸不足による靱性の劣化と立向姿勢での溶接時にビード形状が凸状となる。
したがって、Ｆｅの含有量は、ワイヤ全質量あたり７０．０質量％以上９０．０質量％以下である。
【００３７】
［Ｌｉ：０．０１質量％以上１．００質量％以下］
Ｌｉは、溶接金属の靱性を向上させる効果を発揮する。ただし、Ｌｉの含有量が０．０１質量％未満であると、Ａｌ、Ｚｒの溶接金属中への過剰残留を招き、溶接金属の耐力、引張強さを著しく上昇させる。その結果、溶接金属の靱性を劣化させる。一方、Ｌｉの含有量が１．００質量％を超えると、アークが不安定となり、融合不良を発生させる。
したがって、Ｌｉの含有量は、ワイヤ全質量あたり０．０１質量％以上１．００質量％以下である。
なお、Ｌｉの含有量は、融合不良の発生を抑制する観点から、好ましくは０．８０質量％以下であり、より好ましくは０．５０質量％以下である。
【００３８】
［ＢａＦ２の含有量／（Ａｌの含有量＋Ｚｒの含有量）：２．１以上２０．０以下］
本実施形態に係るワイヤは、ＡｌとＺｒの合計の含有量に対するＢａＦ２の含有量の比率（＝ＢａＦ２の含有量／（Ａｌの含有量＋Ｚｒの含有量）の値）を所定の範囲にすることを特徴としている。
前記のとおり、ＢａＦ２は、強力な脱酸剤としての効果を発揮するとともに、全姿勢溶接での溶接作業性を優れたものとする造滓剤としての効果を発揮し、ＡｌとＺｒも、脱酸剤としての効果を発揮するとともに、スラグの主成分である溶融ＢａＦ２の粘度を調整し、立向姿勢での溶接におけるビード形状を整える効果を発揮する。
そして、これらの含有量の比率を所定の範囲とすることにより、立向姿勢での溶接において、ビード形状を好ましい状態に調える効果を発揮する。ただし、この比率が２．１未満であると、溶融スラグの体積が少なく、立向姿勢での溶接においてビード形状を確保できなくなる。また、溶接金属の酸素量が上昇し、靱性が劣化する。一方、この比率が２０．０を超えると、スラグの主成分である溶融ＢａＦ２の粘度が低下し、立向姿勢での溶接においてビード形状が凸状となる。加えて、スラグの体積が過剰となり、スラグ巻き込みを発生させる。
したがって、ＢａＦ２の含有量／（Ａｌの含有量＋Ｚｒの含有量）の値は、２．１以上２０．０以下である。
なお、この比率は、靭性の劣化を防止する観点から、好ましくは６．０以上であり、より好ましくは７．０以上である。また、この比率は、溶接作業性の低下を抑制する観点から、好ましくは１５．０以下であり、より好ましくは１０．０以下である。
【００３９】
これまで、本実施形態に係るワイヤの必須成分について説明したが、以下では、ワイヤへの含有を抑制すべき成分、更なる効果を得たい場合にワイヤに含有させてもよい任意成分、及び、不可避的不純物について説明する。
【００４０】
［ＣａＦ２：２．０質量％以下］
ＣａＦ２は、ワイヤへの含有を抑制すべき成分であり、ＣａＦ２の含有量は低い方が好ましい（０質量％でもよい）。そして、ＣａＦ２の含有量が２．０質量％を超えると、溶融スラグの粘度を低下させ、立向姿勢での溶接が困難になる。
したがって、ＣａＦ２がワイヤに含有する場合、ＣａＦ２の含有量は、ワイヤ全質量あたり２．０質量％以下である。
【００４１】
［金属酸化物：０．２９質量％以下］
金属酸化物は、ワイヤへの含有を抑制すべき成分であり、金属酸化物の含有量は低い方が好ましい（０質量％でもよい）。そして、金属酸化物の含有量が０．２９質量％を超えると、この金属酸化物が溶融金属内に残留・分散し、溶接金属の低温靱性が劣化する。
したがって、金属酸化物がワイヤに含有する場合、金属酸化物の含有量は、ワイヤ全質量あたり０．２９質量％以下である。
なお、金属酸化物とは、詳細には、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２のうちの１種以上であり、金属酸化物の含有量とは、列挙した各成分の合計の含有量である。
【００４２】
［金属炭酸塩：１０．０質量％以下］
金属炭酸塩は、ワイヤへの含有を抑制すべき成分であり、金属炭酸塩の含有量は低い方が好ましい（０質量％でもよい）。そして、金属炭酸塩の含有量が１０．０質量％を超えると、溶接金属内の酸素量の上昇を招き、靱性が劣化する。加えて、過剰なガスが発生することによって、アークの安定性が低下し、融合不良の発生の原因となる。
したがって、金属炭酸塩がワイヤに含有する場合、金属炭酸塩の含有量は、ワイヤ全質量あたり１０．０質量％以下である。
なお、金属炭酸塩とは、詳細には、ＣａＣＯ３、ＢａＣＯ３のうち１種以上であり、金属炭酸塩の含有量とは、列挙した各成分の合計の含有量である。
【００４３】
［Ｃｒ：１．００質量％以下、Ｍｏ：１．００質量％以下］
Ｃｒ、Ｍｏは、いずれも必須の成分ではないが、少なくとも一方がワイヤに含有することによって、溶接金属の引張強さを向上させる効果を発揮する。ただし、Ｃｒの含有量が１．００質量％を超える場合、又は、Ｍｏの含有量が１．００質量％を超える場合は、溶接金属の強度が過剰となり、割れ発生の可能性が高くなる。加えて、溶接金属の靱性が劣化する。
したがって、Ｃｒ、Ｍｏがワイヤに含有する場合、Ｃｒ：１．００質量％以下、及び、Ｍｏ：１．００質量％以下のうち少なくとも一方を含有すればよい。
なお、Ｃｒ、Ｍｏの含有量は、引張強さが過剰となるのを抑制する観点、靭性の劣化を抑制する観点から、それぞれ、０．３０質量％以下が好ましい。また、Ｃｒ、Ｍｏの含有量は、前記効果をより向上させる観点から、それぞれ、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．０５質量％以上である。
【００４４】
［ＮａＦ：１．００質量％以下］
ＮａＦは、必須の成分ではないが、ワイヤに含有させることによって、溶接作業性を向上させる効果を発揮する。ただし、ＮａＦの含有量が１．００質量％を超えると、吸湿することによって、溶接金属の拡散性水素量が上昇する。
したがって、ＮａＦがワイヤに含有する場合、ＮａＦの含有量は、１．００質量％以下である。
なお、ＮａＦの含有量は、前記効果をより向上させる観点から、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．０５質量％以上である。
【００４５】
［Ｃａ：１．００質量％以下］
Ｃａは、必須の成分ではないが、ワイヤに含有させることによって、溶接作業性を向上させる効果を発揮する。ただし、Ｃａの含有量が１．００質量％を超えると、酸化Ｃａとして溶融スラグに加わり、スラグの粘性を下げ、立向姿勢での溶接において溶融金属の垂れが発生する。
したがって、Ｃａがワイヤに含有する場合、Ｃａの含有量は、１．００質量％以下である。
なお、Ｃａの含有量は、前記効果をより向上させる観点から、好ましくは０．０１質量％以上、より好ましくは０．０５質量％以上である。
【００４６】
［ＣｅとＬａ：合計０．３００質量％以下］
Ｃｅ、Ｌａは、いずれも必須の成分ではないが、ワイヤに含有させることによって、靭性を向上させる効果を発揮する。ただし、ＣｅとＬａの合計の含有量が０．３００質量％を超えると、これらの成分が酸化することによって水分吸着を招き、溶接金属の拡散性水素量が上昇する。
したがって、Ｃｅ、Ｌａがワイヤに含有する場合、ＣｅとＬａの合計の含有量は、０．３００質量％以下である。
なお、ＣｅとＬａの合計の含有量は、拡散性水素量の上昇を抑制する観点から、０．１００質量％以下が好ましい。また、ＣｅとＬａの合計の含有量は、前記効果をより向上させる観点から、好ましくは０．０１０質量％以上である。
【００４７】
［残部：不可避的不純物］
本実施形態に係るワイヤの成分組成における残部は、不可避的不純物である。そして、不可避的不純物として、Ｐ、Ｓ、Ｎｂ、Ｖ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｂ等が本発明の効果を妨げない範囲で含有していてもよい。詳細には、Ｐ：０．０３０質量％以下、Ｓ：０．０３０質量％以下、Ｎｂ：０．３０質量％以下、Ｖ：０．３０質量％以下、Ｓｂ：０．０３０質量％以下、Ｂｉ：０．００５０質量％以下、Ｂ：０．００５０質量％以下である。
また、残部には、本発明の効果を妨げない範囲であれば、Ｔｉ，Ｃｕ、Ｎｂ，Ｖ、Ｂｉ、Ｂ等の合金剤及びその化合物、並びにアーク安定剤やスラグ形成剤を含ませてもよい。なお、前記した金属酸化物、金属炭酸塩以外の各成分が酸化物や窒化物として添加された場合は、本実施形態に係るワイヤの残部には、Ｏは勿論のこと、Ｎも含まれる。
なお、不可避的不純物として例示したＰ、Ｓ、Ｎｂ、Ｖ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｂ等については、前記した所定の含有量を超えなければ、不可避的不純物として含有される場合だけではなく、積極的に添加される場合であっても、本発明の効果を妨げない。
また、前記した上限値のみ規定しているＣａＦ２、金属酸化物、金属炭酸塩、Ｃｒ、Ｍｏ、ＮａＦ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｌａについては、積極的に添加してもよいが、不可避的不純物として含まれていてもよい。
【００４８】
なお、本実施形態に係るワイヤの成分を説明したが、Ａｌの含有量については、Ａｌ２Ｏ３に由来するＡｌは含まれず、Ｆｅの含有量については、Ｆｅ２Ｏ３に由来するＦｅは含まれず、Ｓｉの含有量については、ＳｉＯ２に由来するＳｉは含まれず、Ｃの含有量については、金属炭酸塩に由来するＣは含まれず、Ｃａの含有量については、ＣａＣＯ３、ＣａＦ２に由来するＣａは含まれない。
【００４９】
次に、本実施形態に係るワイヤの製造方法を説明する。
［ワイヤの製造方法］
本実施形態に係るワイヤの製造方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、以下に示す方法で製造することができる。
まず、鋼製外皮を構成する鋼帯を準備し、この鋼帯を長手方向に送りながら成形ロールにより成形して、Ｕ字状のオープン管にする。次に、所定の化学組成となるように、各成分を配合したフラックスを鋼製外皮に充填し、その後、断面が円形になるように加工する。その後、冷間加工により伸線し、例えば１．２〜２．４ｍｍのワイヤ径のフラックス入りワイヤとする。なお、冷間加工途中に焼鈍を施してもよい。また、製造の過程で成形した鋼製外皮の合わせ目を溶接した継ぎ目が無いワイヤと、前記合わせ目を溶接せず隙間のまま残すワイヤのいずれの構造も採用することができる。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明の実施例及び比較例を挙げて、本発明の効果について具体的に説明する。
本実施例においては、前記した製造方法に準じて、成分組成が下記表１に示す範囲にある炭素鋼により形成した管状の外皮にフラックスを充填し、実施例及び比較例のフラックス入りワイヤ（直径１．６ｍｍ）を作製した。なお、下記表１に示す外皮成分の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。その際、フラックスの充填率は、ワイヤ全質量あたり、１７．０〜２２．０質量％の範囲になるようにした。
【００５１】
【表１】
0006453178.tif 000002
【００５２】
下記表２〜４に、実施例及び比較例のワイヤ全体の成分組成を示す。なお、下記表２〜４に示すワイヤ成分の残部は不可避的不純物である。
また、表２〜４の「ＢａＦ２／（Ａｌ＋Ｚｒ）」は、「ＢａＦ２の含有量／（Ａｌの含有量＋Ｚｒの含有量）」を意味する。そして、表２〜４の「Ｃｅ  ｏｒ  Ｌａ」は、「ＣｅとＬａの合計の含有量」を意味する。
また、表２〜４において、本発明の範囲を満たさないものについては、数値に下線を引いて示す。
【００５３】
【表２】
0006453178.tif 000003
【００５４】
【表３】
0006453178.tif 000004
【００５５】
【表４】
0006453178.tif 000005
【００５６】
次に、実施例及び比較例の各フラックス入りワイヤを使用して、下記表５に示す母材に対して、ガスシールドアーク溶接を行った。なお、下記表５に示す母材組成の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。
【００５７】
【表５】
0006453178.tif 000006
【００５８】
また、溶接条件は、以下のとおりである。
・シールドガス:１００体積％ＣＯ２、２５リットル/分
・ワイヤ径：φ１．６ｍｍ
・開先形状：２０°
・ルート間隔：１６ｍｍ
・溶接電流：２６０Ａ
・アーク電圧：２６Ｖ
・溶接姿勢：下向
・溶接速度：２５０ｍｍ／分
・溶接入熱：１．８ｋＪ／ｍｍ
・溶接長  ：４００ｍｍ
・予熱温度：１００〜１１０℃
・パス間温度：１４０〜１６０℃
・極性：直流棒マイナス（ＤＣＥＮ）
【００５９】
そして、実施例及び比較例の各フラックス入りワイヤを使用したガスシールドアーク溶接により得られた溶接金属について、以下に示す方法で、機械的性質（低温靱性、０．２％耐力、引張強さ）、拡散性水素量、耐高温割れ性、融合不良、及びブローホールの発生を評価した。
【００６０】
＜機械的性質＞
溶接金属の機械的性質は、ＪＩＳ Ｚ ３１１１：２００５に規定される「溶着金属の引張及び衝撃試験方法」に準拠した引張試験及び衝撃試験により評価した。その結果、低温靭性については、−８０℃の衝撃値（ＣＶＮ−８０）が１００Ｊ以上であったものを合格とした。また、０．２％耐力（０．２％ＰＳ）は６９０ＭＰａ以上であったものを合格とした。更に、引張強さ（ＴＳ）は、７７０ＭＰａ以上９３０ＭＰａ以下の範囲であったものを合格とした。
【００６１】
＜拡散性水素量＞
溶接金属の拡散性水素量の評価は、ＪＩＳ Ｚ ３１１８：２００７に準拠した方法により行った。
その結果、拡散性水素量（［Ｈ］ｄ）が８．０ｍＬ／１００ｇ以下のものを合格とした。
【００６２】
＜耐高温割れ性、融合不良、ブローホール＞
耐高温割れ性、融合不良の評価は、ＪＩＳ Ｚ ３１０４：１９９５に規定される「鋼溶接綱手の放射線透過試験方法」に基づいて行った。
溶接終了後、Ｘ線透過試験にて、溶接部（溶接長：４００ｍｍ、ただしクレータ部は除く）における融合不良、高温割れ、ブローホールの発生を確認し、これらの発生部分のトータル長さを測定した。そして、（融合不良、高温割れ、ブローホールの発生部分のトータル長さ）／溶接部長さ×１００により算出した値が、０％の場合を○、０％を超え５％以下の場合を△、５％を超える場合を×とし、×の場合を、溶接の実施が不可と評価した。そして、○と△のものは合格とした。
【００６３】
また、実施例及び比較例の各フラックス入りワイヤについて、以下に示す方法で、溶接作業性を評価した。
＜溶接作業性＞
溶接作業性は、上記表５に示す母材に対して、自動溶接装置を用いて立向上進すみ肉溶接を行い、母材とビード間のなじみ、ビードの断面形状により評価した。その結果、立向上進溶接が可能でかつ溶接後のビード表面が滑らかである場合を○、立向上進溶接が可能であるが溶接後のビード表面に凹凸が発生した場合を△、スラグ若しくは溶融金属が垂れ落ちて溶接ができなかった場合、又は溶着量不足によりビード表面が大きく凹形状を呈した場合を×とした。そして、○、△のものを合格とした。
加えて、スラグ剥離性についても評価した。
スラグ剥離性については、スラグと母材の境界部分（溶接長：４００ｍｍ）をエアーチッパー（不二空機製 ＦＣＨ−２０、空気圧：０．５ＭＰａ）で１回打突し、打突した部分の長さに対して７０％以上の長さのスラグが剥離した場合を○、５０％以上７０％未満の長さのスラグが剥離した場合を△、５０％未満の長さのスラグが剥離した場合を×とし、×の場合を、溶接の実施が不可と評価した。そして、○と△のものは合格とした。
【００６４】
なお、溶接作業性の評価を行った際の詳細な溶接条件は、以下のとおりである。
・母材：表５に示した母材
・溶接電流：２２０Ａ
・アーク電圧：２４Ｖ
・溶接速度：１１０ｍｍ／分
・突出し長さ：２０ｍｍ
・ウィービング幅：５ｍｍ
・自動溶接装置：神戸製鋼所製、ＰＩＣＯＭＡＸ−２Ｚ
【００６５】
以上の結果を、下記表６〜８に示す。なお、表６〜８において、評価基準を満たさないものは、数値に下線を引いて示す。
【００６６】
【表６】
0006453178.tif 000007
【００６７】
【表７】
0006453178.tif 000008
【００６８】
【表８】
0006453178.tif 000009
【００６９】
表６、７に示すように、本発明の発明特定事項を満足するＮｏ．１〜５１は、すべての評価項目において良好であった。
【００７０】
一方、表８に示すように、Ｎｏ．５２〜８１は、本発明の発明特定事項を満足しないことから、いずれかの評価項目において不良との結果となった。詳細には、以下のとおりである。
【００７１】
Ｎｏ．５２は、ＢａＦ２の含有量が下限値未満であるとともに、比率（＝ＢａＦ２の含有量／（Ａｌの含有量＋Ｚｒの含有量）の値）が下限値未満であったため、靭性が劣化するとともに、立向上進すみ肉溶接ができなかった。
Ｎｏ．５３は、ＢａＦ２の含有量が上限値を超えていたため、拡散性水素量が多かった。
Ｎｏ．５４は、Ｃの含有量が下限値未満であったため、耐力及び引張強さの値が低かった。
Ｎｏ．５５は、Ｃの含有量が上限値を超えていたため、強度が過剰となり、靱性が劣化した。
Ｎｏ．５６は、Ｓｉの含有量が下限値未満であったため、ブローホールが発生した。
Ｎｏ．５７は、Ｓｉの含有量が上限値を超えていたため、ビード形状が悪く溶接作業性が劣るとともに、靱性が劣化した。
【００７２】
Ｎｏ．５８は、Ｍｎの含有量が下限値未満であったため、ブローホールが発生し、靱性が劣化した。
Ｎｏ．５９は、Ｍｎの含有量が上限値を超えていたため、強度が過剰となり、靱性が劣化した。
Ｎｏ．６０は、Ａｌの含有量が下限値未満であったため、ビード形状が悪く溶接作業性が劣るとともに、スラグ剥離性も劣化した。
Ｎｏ．６１は、Ａｌの含有量が上限値を超えていたため、ビード形状がやや凸状となるとともに、靱性が劣化した。
Ｎｏ．６２は、Ｍｇの含有量が下限値未満であったため、靱性が劣化するとともに、ブローホールが発生した。
Ｎｏ．６３は、Ｍｇの含有量が上限値を超えていたため、立向上進すみ肉溶接において溶接金属が垂れて溶接ができなかった。
【００７３】
Ｎｏ．６４は、Ｎｉの含有量が下限値未満であったため、靱性が劣化した。
Ｎｏ．６５は、Ｎｉの含有量が上限値を超えていたため、高温割れが発生した。
Ｎｏ．６６は、Ｚｒの含有量が下限値未満であったため、立向上進すみ肉溶接において溶接金属が垂れて溶接ができなかった。
Ｎｏ．６７は、Ｚｒの含有量が上限値を超えていたため、ビード形状がやや凸状となるとともに、強度が過剰となり、靱性が劣化した。
Ｎｏ．６８は、Ｆｅの含有量が下限値未満であったため、溶着量が不足し、ビード形状が凹状となった。
Ｎｏ．６９は、Ｆｅの含有量が上限値を超えていたため、靱性が劣化するとともに、立向上進すみ肉溶接ができなかった。
【００７４】
Ｎｏ．７０は、Ｌｉの含有量が下限値未満であったため、強度が過剰となり、靱性が劣化した。
Ｎｏ．７１は、Ｌｉの含有量が上限値を超えていたため、融合不良となった。
Ｎｏ．７２は、比率（＝ＢａＦ２の含有量／（Ａｌの含有量＋Ｚｒの含有量）の値）が下限値未満であったため、ビード形状が悪く溶接作業性が劣るとともに、靱性が劣化した。
Ｎｏ．７３は、比率（＝ＢａＦ２の含有量／（Ａｌの含有量＋Ｚｒの含有量）の値）が上限値を超えていたため、スラグ巻き込みが発生することによって融合不良が発生するとともに、ビード形状が凸状となった。
【００７５】
Ｎｏ．７４は、ＣａＦ２の含有量が上限値を超えていたため、立向上進すみ肉溶接ができなかった。
Ｎｏ．７５は、金属酸化物の含有量が上限値を超えていたため、靱性が劣化した。
Ｎｏ．７６は、金属炭酸塩の含有量が上限値を超えていたため、靱性が劣化するとともに、融合不良となった。
【００７６】
Ｎｏ．７７は、Ｃｒの含有量が上限値を超えていたため、強度が過剰となり、靱性が劣化した。
Ｎｏ．７８は、Ｍｏの含有量が上限値を超えていたため、強度が過剰となり、靱性が劣化した。
Ｎｏ．７９は、ＮａＦの含有量が上限値を超えていたため、拡散性水素量が多くなった。
【００７７】
Ｎｏ．８０は、Ｃａの含有量が上限値を超えていたため、立向上進すみ肉溶接が困難となった。
Ｎｏ．８１は、ＣｅとＬａの合計の含有量が上限値を超えていたため、拡散性水素量が多かった。
【００７８】
以上、本発明について実施の形態及び実施例を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されることなく、その権利範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈しなければならない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて広く改変・変更等することが可能であることはいうまでもない。