(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラックスと組み合わせて使用するサブマージアーク溶接用ワイヤであって、
前記ワイヤが、前記ワイヤ全質量あたり、質量％で、
Ｃ：０．０３〜０．１３％、
Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、
Ｍｎ：０．２０〜１．４０％、
Ｃｒ：８．００〜１０．５０％、
Ｍｏ：０．８５〜１．２０％、
Ｖ：０．１５〜０．３０％、
Ｎｂ：０．０２〜０．０９％、
Ｎ：０．０３〜０．０９％含有し、且つ、
Ｎｉ：０．２５％以下、
Ｐ：０．０１０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｃｕ：０．３０％以下、
Ａｌ：０．０４％以下、
Ｂ：０．００１５％以下、
Ｏ：０．０３０％以下であり、
含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量：０．５０〜１．７５％、
含有するＭｎ量とＳ量の比率Ｍｎ／Ｓ：８７以上、
残部がＦｅ及び不可避不純物からなることを特徴とするサブマージアーク溶接用ワイヤ。
【請求項２】
フラックスと組み合わせて使用するサブマージアーク溶接用ワイヤであって、
前記ワイヤが、前記ワイヤ全質量あたり、質量％で、
Ｃ：０．０７〜０．１３％、
Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、
Ｍｎ：０．２０〜１．００％、
Ｃｒ：８．００〜１０．５０％、
Ｍｏ：０．８５〜１．２０％、
Ｖ：０．１５〜０．３０％、
Ｎｂ：０．０２〜０．０８％、
Ｃｏ：０．０５〜０．８０％、
Ｎ：０．０３〜０．０７％含有し、且つ、
Ｎｉ：０．５０％以下、
Ｐ：０．０１０％以下、
Ｓ：０．００２〜０．０１０％、
Ｃｕ：０．３０％以下、
Ａｌ：０．０４％以下、
Ｂ：０．００１５％以下、
Ｏ：０．０３０％以下であり、
含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量：０．５０〜１．１５％、
含有するＭｎ量とＳ量の比率Ｍｎ／Ｓ：８７以上、
残部がＦｅ及び不可避不純物からなることを特徴とするサブマージアーク溶接用ワイヤ。
【請求項３】
前記フラックスが、前記フラックス全質量あたり、質量％で、
金属フッ化物（Ｆに換算した値）：１．５〜１１％、
金属炭酸塩（ＣＯ2に換算した値）：３〜１５％、
ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2のうちの１種又は２種以上の合計：１０〜６０％、
ＳｉＯ2：５〜２０％、
Ｍｎ：２．５％以下、
Ｎｉ：０．１０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌのうちの１種又は２種以上の合計：０．５〜２．５％を含有し、
前記ワイヤの成分のＭｎ量（％）、Ｎｉ量（％）をそれぞれ[Ｍｎ]W、[Ｎｉ]Wとし、前記フラックスの成分のＭｎ量（％）、Ｎｉ量（％）をそれぞれ[Ｍｎ]F、[Ｎｉ]Fとした場合に、
０．５５％≦[Ｍｎ]W＋０．１×[Ｍｎ]F≦１．００％、
[Ｎｉ]W＋[Ｎｉ]F≦０．５０％、
０．６０％≦[Ｍｎ]W＋０．１×[Ｍｎ]F＋[Ｎｉ]W＋[Ｎｉ]F≦１．１５％
であることを特徴とする請求項２に記載のサブマージアーク溶接用ワイヤ。
【請求項４】
前記ワイヤ及び前記フラックスがＰｂ及びＢｉのうちの少なくとも１種を含んでおり、
前記ワイヤの成分のＰｂ量（ｐｐｍ）、Ｂｉ量（ｐｐｍ）をそれぞれ[Ｐｂ]W、[Ｂｉ]Wとし、前記フラックスの成分のＰｂ量（ｐｐｍ）、Ｂｉ量（ｐｐｍ）をそれぞれ[Ｐｂ]F、[Ｂｉ]Fとした場合に、
[Ｐｂ]W＋[Ｂｉ]W＋０．２×[Ｐｂ]F＋０．２×[Ｂｉ]F≦２．０ｐｐｍ
であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のサブマージアーク溶接用ワイヤ。
【請求項５】
前記ワイヤ及び前記フラックスがＰ、Ｓｎ、Ａｓ及びＳｂのうちの少なくとも１種を含んでおり、
前記ワイヤの成分のＰ量（ｐｐｍ）、Ｓｎ量（ｐｐｍ）、Ａｓ量（ｐｐｍ）、Ｓｂ量（ｐｐｍ）をそれぞれ[Ｐ]W、[Ｓｎ]W、[Ａｓ]W、[Ｓｂ]Wとし、前記フラックスの成分のＰ量（ｐｐｍ）、Ｓｎ量（ｐｐｍ）、Ａｓ量（ｐｐｍ）、Ｓｂ量（ｐｐｍ）をそれぞれ[Ｐ]F、[Ｓｎ]F、[Ａｓ]F、[Ｓｂ]Fとした場合に、
Ｘ＝１０×[Ｐ]W＋４×[Ｓｎ]W＋[Ａｓ]W＋５×[Ｓｂ]W、
Ｙ＝１０×[Ｐ]F＋４×[Ｓｎ]F＋[Ａｓ]F＋５×[Ｓｂ]F、
Ｘ＋０．２×Ｙ≦１５００ｐｐｍ
であることを特徴とする請求項２から請求項４のうちのいずれか１項に記載のサブマージアーク溶接用ワイヤ。
【請求項６】
フラックスと組み合わせて使用するサブマージアーク溶接用ワイヤであって、
前記ワイヤが、前記ワイヤ全質量あたり、質量％で、
Ｃ：０．０３〜０．０８％含有し、
Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、
Ｍｎ：０．２０〜１．４０％、
Ｃｒ：８．００〜１０．５０％、
Ｍｏ：０．８５〜１．２０％、
Ｖ：０．１５〜０．３０％、
Ｎｂ：０．０２〜０．０９％、
Ｎ：０．０３〜０．０９％含有し、且つ、
Ｎｉ：０．５９％以下、
Ｐ：０．０１０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｃｕ：０．３０％以下、
Ａｌ：０．０４％以下、
Ｂ：０．００１５％以下、
Ｏ：０．０３０％以下であり、
含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量：０．６０〜１．７５％、
含有するＭｎ量とＳ量の比率Ｍｎ／Ｓ：８７以上、
含有するＣ量とＮ量の合計量：０．０９〜０．１５％、
残部がＦｅ及び不可避不純物からなることを特徴とするサブマージアーク溶接用ワイヤ。
【請求項７】
前記ワイヤの成分のＶ量（％）、Ｎｂ量（％）、Ｃ量（％）、Ｎ量（％）、Ｎｉ量（％）、Ｍｎ量（％）、Ａｌ量（％）をそれぞれ[Ｖ]W、[Ｎｂ]W、[Ｃ]W、[Ｎ]W、[Ｎｉ]W、[Ｍｎ]W、[Ａｌ]Wとした場合に、
（[Ｃ]W＋１．５×[Ｎ]W）×（[Ｖ]W＋１０×[Ｎｂ]W−[Ａｌ]W）／（[Ｍｎ]W＋[Ｎｉ]W）×１００≧５％
であることを特徴とする請求項６に記載のサブマージアーク溶接用ワイヤ。
【請求項８】
前記フラックスが、前記フラックス全質量あたり、質量％で、
金属フッ化物（Ｆに換算した値）：１．５〜１１％、
金属炭酸塩（ＣＯ2に換算した値）：３〜１５％、
ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2のうちの１種又は２種以上の合計：１０〜６０％、
ＳｉＯ2：５〜２０％、
Ｍｎ：２．５％以下、
Ｎｉ：０．１０％以下、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌのうちの１種又は２種以上の合計：０．５〜２．５％を含有し、
前記ワイヤの成分のＶ量（％）、Ｎｂ量（％）、Ｃ量（％）、Ｎ量（％）、Ｎｉ量（％）、Ｍｎ量（％）、Ａｌ量（％）をそれぞれ[Ｖ]W、[Ｎｂ]W、[Ｃ]W、[Ｎ]W、[Ｎｉ]W、[Ｍｎ]W、[Ａｌ]Wとし、前記フラックスの成分のＭｎ量（％）、Ｎｉ量（％）をそれぞれ[Ｍｎ]F、[Ｎｉ]Fとした場合に、
０．５５％≦[Ｍｎ]W＋０．１×[Ｍｎ]F≦１．００％、
[Ｎｉ]W＋[Ｎｉ]F≦０．７０％、
０．６０％≦[Ｍｎ]W＋０．１×[Ｍｎ]F＋[Ｎｉ]W＋[Ｎｉ]F≦１．４５％、
（[Ｃ]W＋１．５×[Ｎ]W）×（[Ｖ]W＋１０×[Ｎｂ]W−[Ａｌ]W）／（[Ｍｎ]W＋０．１×[Ｍｎ]F＋[Ｎｉ]W＋[Ｎｉ]F）×１００≧５％
であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のサブマージアーク溶接用ワイヤ。
【請求項９】
前記ワイヤが、さらにＣｏ：０．０５〜０．８０％を含有し、
前記ワイヤの成分のＣｏ量（％）を[Ｃｏ]Wとした場合に、
（[Ｃ]W＋１．５×[Ｎ]W）×（[Ｖ]W＋１０×[Ｎｂ]W−[Ａｌ]W）／（[Ｍｎ]W＋０．１×[Ｍｎ]F＋[Ｎｉ]W＋[Ｎｉ]F＋[Ｃｏ]W）×１００≧５％
であることを特徴とする請求項８に記載のサブマージアーク溶接用ワイヤ。
【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ワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電ボイラやタービン、脱硫や改質（重油分解）用の化学反応容器（リアクタ）は、高温、高圧で運転されるため、使用環境に応じて、１．２５Ｃｒ−０．５Ｍｏ鋼、２．２５Ｃｒ−１．０Ｍｏ鋼、２．２５Ｃｒ−１．０Ｍｏ−Ｖ鋼、８質量％以上のＣｒを含有する高Ｃｒ系ＣＳＥＦ鋼（Creep Strength Enhanced Ferritic Steel）などのフェライト系耐熱鋼が適用されている。高Ｃｒ系ＣＳＥＦ鋼とは、所定の熱処理を施し微細な炭化物を析出させ、クリープ強度を強化させたフェライト系耐熱鋼のことである。高Ｃｒ系ＣＳＥＦ鋼には、ＡＳＴＭ（American Society for Testing and Materials：米国材料試験協会）規格やＡＳＭＥ（American Society of Mechanical Engineers：米国機械協会）規格に規定されるＳＡ３８７Ｇｒ．９１、ＳＡ２１３Ｇｒ．Ｔ９１等がある。
【０００３】
例えば、高Ｃｒ系ＣＳＥＦ鋼の一つであるＭｏｄ．９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼は、高温強度や耐食性に優れており、火力発電ボイラ内の配管に適用されている。また、近年、重油の有効利用や石油精製において、さらなる高能率化が求められており、高Ｃｒ系ＣＳＥＦ鋼の適用が検討されている。しかしながら、高Ｃｒ系ＣＳＥＦ鋼のサブマージアーク溶接は、一般的に、溶接入熱が高く、高温割れ（いわゆる凝固割れ）が発生し易い。高温割れを抑制するためには、Ｃを低減することが一般的に有効であるが、Ｃの低減はクリープ強度を低下させてしまう問題があった。このような状況下、高Ｃｒ系ＣＳＥＦ鋼の溶接方法として、例えば、特許文献１、２が提案されている。
【０００４】
特許文献１には、具体的には、Ｃ：０．０１〜０．１５％（質量％：以下同じ）、Ｍｎ：０．４〜２．５％、Ｃｒ：８．０〜１１．０％、Ｍｏ：０．５〜１．２％、Ｎｉ：０．０５〜１．３％、Ｖ：０．０３〜０．３０％、Ｎｂ：０．０２〜０．１２％、Ａｌ：０．００５〜１．５％、Ｎ：０．００４〜０．１００％を含有し、かつＳｉ：０．０５％以下、Ｏ：０．０１％以下に限定したワイヤと、ＣａＦ2：２５〜７０％、ＣａＯ、ＭｇＯの１種又は２種：８〜３０％、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2の１種又は２種：２〜３５％、Ａｌ：０．５〜７％を含有し、かつＳｉＯ2：５％以下に限定し、Ｓｉを実質的に含有しない溶接フラックスと、を組み合わせて行うことを特徴とする９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼のサブマージアーク溶接方法が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２には、重量比で、Ｃ：０．０３〜０．１２％、Ｓｉ：０．３％以下、Ｍｎ：０．３〜１．５％、Ｃｒ：８〜１３％、Ｎｂ：０．０１〜０．１５％、Ｖ：０．０３〜０．４０％、Ｎ：０．０１〜０．０８％を含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物からなるワイヤと、ＣａＦ2：１０〜３０％、ＣａＯ又はＭｇＯの少なくとも一方：１０〜４０％、Ａｌ2Ｏ3：１０〜４０％、ＳｉＯ2：５〜２５％を含有するフラックスと、以下の各成分元素をＭとしたとき、Ｍ＝ワイヤ中のＭ＋０．７×フラックス中のＭに従ってワイヤとフラックスの一方又は両方に、Ｍｏ：０．３〜１．６％、Ｗ：０．５〜３．５％、Ｎｉ：０．０５〜１．２％、Ｃｕ又はＣｏの少なくとも一方：１．０〜５．０％、Ｔａ：０．００１〜０．５％を含有させ、かつＭｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ量の間に、（Ｍｏ＋Ｗ）／（Ｎｉ＋Ｃｕ＋Ｃｏ）≦１．８なる関係を成立させることを特徴とする高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用潜弧溶接方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−２２０９９３号公報
【特許文献２】特開平９−２７７０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記したように、高Ｃｒ系ＣＳＥＦ鋼のサブマージアーク溶接は、一般的に、溶接入熱が高く、高温割れ（いわゆる凝固割れ）が発生し易いという問題がある。例えば、火力発電ボイラやタービン、リアクタは、パイプやチューブ、曲げ加工鋼板、鍛造リングを適宜組み合わせて溶接される。特に、リアクタは、板厚１５０〜４５０ｍｍ、最大外径約７ｍの部材が用いられ、溶接されている。これらの溶接にあたっては、能率を重視するため、一般的に狭開先内をサブマージアーク溶接法が用いられている。また、近年、さらなる高温・高水素分圧下での操業が要求されており、高Ｃｒ系ＣＳＥＦ鋼の適用が検討されているが、高Ｃｒ系ＣＳＥＦ鋼の溶接部は自硬性が高く、高温割れが発生し易い状況にある。
【０００８】
これに対し、特許文献１では、ワイヤ、フラックスのＳｉを低減し、フラックスからＡｌを添加することで耐凝固割れ性と溶接作業性を両立する成分系を提案している。しかしながら、フラックスからＡｌを添加すると、溶接金属中の炭窒化物の生成量を減らしてしまい、クリープ強度を大幅に低下させる可能性がある。また、ＳｉＯ2はスラグの粘性に影響し、ビード外観に影響を及ぼす成分であり、ＣａＦ2は塩基度を高め、溶接金属中のＯ量を低減し靱性を向上させるが、これらの過度な添加はビード形状やスラグの剥離性を劣化させる。従って、特許文献１においては溶接作業性についても十分な検討がなされていない。
【０００９】
また、特許文献２で提案されている発明は、溶接後熱処理（Post Weld Heat Treatment；ＰＷＨＴ）温度が７４０℃と低く、近年、海外のボイラやリアクタなどの製作において長時間行われるＰＷＨＴの実情と乖離している。そのため、特許文献２で提案されている発明が長時間行われるＰＷＨＴに対応できるかは不明、つまり、長時間のＰＷＨＴ後のクリープ強度は不明である。また、溶接作業性は、ワイヤの成分及びフラックスの成分の相互的な作用で決定されるものであり、その点について言及がない。例えば、ワイヤＣｒ量の範囲が非常に広く、同等の作業性を有しているとは考えられない。
【００１０】
本発明は前記状況に鑑みてなされたものであり、クリープ性能、靭性、耐割れ性及び溶接作業性に優れたサブマージアーク溶接用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】
【００１１】
本発明者らは、クリープ性能、靭性、耐割れ性、溶接作業性に優れたサブマージアーク溶接用ワイヤを提供するため鋭意研究開発し、以下の知見や取り組みによりこれを解決した。
【００１２】
高Ｃｒ系ＣＳＥＦ鋼のサブマージアーク溶接は、高入熱であるため、溶接ビード表面及び内部に高温割れを生じ易い。これは、Ｃｒ量が９質量％程度と比較的高いため溶接時の凝固完了温度が低温化し、溶融金属の粘性が高くなり、溶融金属が最終凝固部に行き渡らなくなるため、割れが生じるものである。また、最終凝固部に低融点化合物が濃縮することによってもその感受性は増大する。さらに、高Ｃｒ系ＣＳＥＦ鋼のサブマージアーク溶接用ワイヤとフラックスによって形成される溶着金属のミクロ組織はマルテンサイト主体であり、溶接のままの状態では硬度が高く、低靭性である。よって、ＰＷＨＴを実施することで組織を回復させると共に炭窒化物を析出させ、靭性及びクリープ強度を改善している。
【００１３】
従って、本発明者らは、溶接時に高温割れを発生せず、ＰＷＨＴ後に優れた靭性及びクリープ強度を有する溶着金属を得ることを企図して、サブマージアーク溶接用ワイヤの化学成分を設計した。
なお、材料の成分設計の観点から高温割れ性を改善するには、（１）最終凝固部に低融点化合物を形成する元素の低減、（２）凝固完了温度を低くする元素の低減が有効である。
前記（１）の実現には、ＰやＳなどの不純物を低減することが有効であるが、これらの不純物は工業的に既に十分低いレベルで管理されており、溶製能力上これ以上の低減は難しい。
また、前記（２）の実現には、ＣやＣｒなどの主要合金成分を低減することが有効である。特に、狭開先内のサブマージアーク溶接は、高温割れ感受性が非常に高いため、Ｃの低減が特に有効である。しかし、ＣやＣｒはクリープ強度の確保に必要不可欠であり、安易に低減することはできない。その一方で、ＣやＣｒ以外の合金元素については改善の余地が残されている。よって、本発明では前記（２）に関して、ＣやＣｒ以外の合金元素について検討した。
【００１４】
また、クリープ強度の改善には、（３）炭窒化物析出量の確保、炭窒化物析出物の粗大化抑制、（４）軟質なδフェライト相の低減が有効である。
また、前記（３）の実現には、耐高温割れ性の向上のために低減させたＣ量分を他の元素で確保・補填しつつ、長時間行われるＰＷＨＴによる析出物サイズの粗大化を抑制する必要がある。また、ＣｒやＮｂ、Ｖなどの炭窒化物形成元素の増量が有効であるが、炭窒化物の析出量増大は靭性を劣化させる。同時に、ＣｒやＮｂの増量は、溶接ビードとスラグの結合力を高めるように働き、溶接作業性（スラグ剥離性）を劣化させる。よって、本発明ではＣｒやＮｂ、Ｖなどの炭窒化物形成元素の過度な添加を行わずに、クリープ強度を向上させる合金元素について検討した。
【００１５】
さらに、前記（４）の実現には、フェライト相を安定化するＳｉやＣｒ、Ｍｏなどの合金成分を低減するか、オーステナイト相を安定化して相対的にフェライト相を不安定化するＭｎやＮｉ、Ｃｏなどの合金成分を増量することが有効である。しかしながら、これらの合金元素の中には炭窒化物の析出量を変化させ、溶着金属の靭性やクリープ性能に影響を与えるものがある点にも留意せねばならない。なお、ここで言う炭窒化物とは主にＮｂ、Ｖの炭化物、窒化物による複合化合物を指す。また、前記（３）の効果を損なわないようにこれらの元素の含有量をコントロールすることが必要である。
【００１６】
なお、フラックスの成分も靭性に影響を与える。そのため、靭性確保の目的でフラックスの成分として、所定量の金属フッ化物、金属炭酸塩を添加するが、これらの添加量が増えるとスラグ剥離性などの溶接作業性を劣化させることがある。従って、溶接作業性を確保するため、Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌを適量添加することで、靭性とスラグ剥離性を高位で両立することも併せて検討することとした。
【００１７】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、Ｎｉが溶接時の最終凝固部に濃化して凝固完了温度を低下させ、高温割れを促進することを明らかにした。また、ＮｉはＰＷＨＴ時の炭窒化物の析出量には影響を与えないが、炭窒化物を不安定化して、いわゆるオストワルド成長と呼ばれる単位体積当たりの表面積をできるだけ減少させるよう成長を促し、その粗大化を促進し、クリープ強度を劣化させることも明らかにした。よって、サブマージアーク溶接用ワイヤを低Ｎｉ設計とすることで高温割れを抑制し、炭窒化物の析出量に影響を与えないことで靭性を劣化させることなく、炭窒化物を安定化することでクリープ強度を高めることに成功した。
【００１８】
以上に述べた知見や取り組みによって前記課題を解決した本発明に係るサブマージアーク溶接用ワイヤは、フラックスと組み合わせて使用するサブマージアーク溶接用ワイヤであって、前記ワイヤが、前記ワイヤ全質量あたり、質量％で、Ｃ：０．０３〜０．１３％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．２０〜１．４０％、Ｃｒ：８．００〜１０．５０％、Ｍｏ：０．８５〜１．２０％、Ｖ：０．１５〜０．３０％、Ｎｂ：０．０２〜０．０９％、Ｎ：０．０３〜０．０９％含有し、且つ、Ｎｉ：０．２５％以下、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｕ：０．３０％以下、Ａｌ：０．０４％以下、Ｂ：０．００１５％以下、Ｏ：０．０３０％以下であり、含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量：０．５０〜１．７５％、含有するＭｎ量とＳ量の比率Ｍｎ／Ｓ：８７以上、残部がＦｅ及び不可避不純物からなることとした。
【００１９】
このように、本発明に係るサブマージアーク溶接用ワイヤは、前記した各化学成分と、含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量と、含有するＭｎ量とＳ量の比率（Ｍｎ／Ｓ）と、を前記範囲にそれぞれ制御している。そのため、本発明に係るサブマージアーク溶接用ワイヤは、溶接時に高温割れが生じず、ＰＷＨＴ後のクリープ強度及び靭性に優れると共に、溶接作業性に優れたものとすることができる。
【００２０】
本発明に係るサブマージアーク溶接用ワイヤは、フラックスと組み合わせて使用するサブマージアーク溶接用ワイヤであって、前記ワイヤが、前記ワイヤ全質量あたり、質量％で、Ｃ：０．０７〜０．１３％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．２０〜１．００％、Ｃｒ：８．００〜１０．５０％、Ｍｏ：０．８５〜１．２０％、Ｖ：０．１５〜０．３０％、Ｎｂ：０．０２〜０．０８％、Ｃｏ：０．０５〜０．８０％、Ｎ：０．０３〜０．０７％含有し、且つ、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．００２〜０．０１０％、Ｃｕ：０．３０％以下、Ａｌ：０．０４％以下、Ｂ：０．００１５％以下、Ｏ：０．０３０％以下であり、含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量：０．５０〜１．１５％、含有するＭｎ量とＳ量の比率Ｍｎ／Ｓ：８７以上、残部がＦｅ及び不可避不純物からなることとする。
【００２１】
このようにすると、本発明に係るサブマージアーク溶接用ワイヤは、より優れたクリープ性能、靭性、耐割れ性及び溶接作業性を得ることができる。
【００２２】
本発明に係るサブマージアーク溶接用ワイヤは、前記フラックスが、前記フラックス全質量あたり、質量％で、金属フッ化物（Ｆに換算した値）：１．５〜１１％、金属炭酸塩（ＣＯ2に換算した値）：３〜１５％、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2のうちの１種又は２種以上の合計：１０〜６０％、ＳｉＯ2：５〜２０％、Ｍｎ：２．５％以下、Ｎｉ：０．１０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌのうちの１種又は２種以上の合計：０．５〜２．５％を含有し、前記ワイヤの成分のＭｎ量（％）、Ｎｉ量（％）をそれぞれ[Ｍｎ]W、[Ｎｉ]Wとし、前記フラックスの成分のＭｎ量（％）、Ｎｉ量（％）をそれぞれ[Ｍｎ]F、[Ｎｉ]Fとした場合に、０．５５％≦[Ｍｎ]W＋０．１×[Ｍｎ]F≦１．００％、[Ｎｉ]W＋[Ｎｉ]F≦０．５０％、０．６０％≦[Ｍｎ]W＋０．１×[Ｍｎ]F＋[Ｎｉ]W＋[Ｎｉ]F≦１．１５％であるのが好ましい。
【００２３】
このようにすると、本発明に係るサブマージアーク溶接用ワイヤは、より優れたクリープ性能、靭性、耐割れ性及び溶接作業性を得ることができる。
【００２４】
本発明に係るサブマージアーク溶接用ワイヤは、前記ワイヤ及び前記フラックスがＰｂ及びＢｉのうちの少なくとも１種を含んでおり、前記ワイヤの成分のＰｂ量（ｐｐｍ）、Ｂｉ量（ｐｐｍ）をそれぞれ[Ｐｂ]W、[Ｂｉ]Wとし、前記フラックスの成分のＰｂ量（ｐｐｍ）、Ｂｉ量（ｐｐｍ）をそれぞれ[Ｐｂ]F、[Ｂｉ]Fとした場合に、[Ｐｂ]W＋[Ｂｉ]W＋０．２×[Ｐｂ]F＋０．２×[Ｂｉ]F≦２．０ｐｐｍであるのが好ましい。
【００２５】
このようにすると、本発明に係るサブマージアーク溶接用ワイヤは、より優れた靭性を得ることができる。
【００２６】
本発明に係るサブマージアーク溶接用ワイヤは、前記ワイヤ及び前記フラックスがＰ、Ｓｎ、Ａｓ及びＳｂのうちの少なくとも１種を含んでおり、前記ワイヤの成分のＰ量（ｐｐｍ）、Ｓｎ量（ｐｐｍ）、Ａｓ量（ｐｐｍ）、Ｓｂ量（ｐｐｍ）をそれぞれ[Ｐ]W、[Ｓｎ]W、[Ａｓ]W、[Ｓｂ]Wとし、前記フラックスの成分のＰ量（ｐｐｍ）、Ｓｎ量（ｐｐｍ）、Ａｓ量（ｐｐｍ）、Ｓｂ量（ｐｐｍ）をそれぞれ[Ｐ]F、[Ｓｎ]F、[Ａｓ]F、[Ｓｂ]Fとした場合に、Ｘ＝１０×[Ｐ]W＋４×[Ｓｎ]W＋[Ａｓ]W＋５×[Ｓｂ]W、Ｙ＝１０×[Ｐ]F＋４×[Ｓｎ]F＋[Ａｓ]F＋５×[Ｓｂ]F、Ｘ＋０．２×Ｙ≦１５００ｐｐｍであるのが好ましい。
【００２７】
このようにすると、本発明に係るサブマージアーク溶接用ワイヤは、より優れた靭性を得ることができる。
【００２８】
本発明に係るサブマージアーク溶接用ワイヤは、フラックスと組み合わせて使用するサブマージアーク溶接用ワイヤであって、前記ワイヤが、前記ワイヤ全質量あたり、質量％で、Ｃ：０．０３〜０．０８％含有し、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．２０〜１．４０％、Ｃｒ：８．００〜１０．５０％、Ｍｏ：０．８５〜１．２０％、Ｖ：０．１５〜０．３０％、Ｎｂ：０．０２〜０．０９％、Ｎ：０．０３〜０．０９％含有し、且つ、Ｎｉ：０．５９％以下、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｕ：０．３０％以下、Ａｌ：０．０４％以下、Ｂ：０．００１５％以下、Ｏ：０．０３０％以下であり、含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量：０．６０〜１．７５％、含有するＭｎ量とＳ量の比率Ｍｎ／Ｓ：８７以上、含有するＣ量とＮ量の合計量：０．０９〜０．１５％、残部がＦｅ及び不可避不純物からなることとする。
【００２９】
このようにすると、本発明に係るサブマージアーク溶接用ワイヤは、耐割れ性と長時間のＰＷＨＴ後のクリープ性能をより優れたものとすることができる。
【００３０】
本発明に係るサブマージアーク溶接用ワイヤは、前記ワイヤの成分のＶ量（％）、Ｎｂ量（％）、Ｃ量（％）、Ｎ量（％）、Ｎｉ量（％）、Ｍｎ量（％）、Ａｌ量（％）をそれぞれ[Ｖ]W、[Ｎｂ]W、[Ｃ]W、[Ｎ]W、[Ｎｉ]W、[Ｍｎ]W、[Ａｌ]Wとした場合に、（[Ｃ]W＋１．５×[Ｎ]W）×（[Ｖ]W＋１０×[Ｎｂ]W−[Ａｌ]W）／（[Ｍｎ]W＋[Ｎｉ]W）×１００≧５％であるのが好ましい。
【００３１】
このようにすると、本発明に係るサブマージアーク溶接用ワイヤは、長時間のＰＷＨＴ後のクリープ性能をより優れたものとすることができる。
【００３２】
本発明に係るサブマージアーク溶接用ワイヤは、前記フラックスが、前記フラックス全質量あたり、質量％で、金属フッ化物（Ｆに換算した値）：１．５〜１１％、金属炭酸塩（ＣＯ2に換算した値）：３〜１５％、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2のうちの１種又は２種以上の合計：１０〜６０％、ＳｉＯ2：５〜２０％、Ｍｎ：２．５％以下、Ｎｉ：０．１０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌのうちの１種又は２種以上の合計：０．５〜２．５％を含有し、前記ワイヤの成分のＶ量（％）、Ｎｂ量（％）、Ｃ量（％）、Ｎ量（％）、Ｎｉ量（％）、Ｍｎ量（％）、Ａｌ量（％）をそれぞれ[Ｖ]W、[Ｎｂ]W、[Ｃ]W、[Ｎ]W、[Ｎｉ]W、[Ｍｎ]W、[Ａｌ]Wとし、前記フラックスの成分のＭｎ量（％）、Ｎｉ量（％）をそれぞれ[Ｍｎ]F、[Ｎｉ]Fとした場合に、０．５５％≦[Ｍｎ]W＋０．１×[Ｍｎ]F≦１．００％、[Ｎｉ]W＋[Ｎｉ]F≦０．７０％、０．６０％≦[Ｍｎ]W＋０．１×[Ｍｎ]F＋[Ｎｉ]W＋[Ｎｉ]F≦１．４５％、（[Ｃ]W＋１．５×[Ｎ]W）×（[Ｖ]W＋１０×[Ｎｂ]W−[Ａｌ]W）／（[Ｍｎ]W＋０．１×[Ｍｎ]F＋[Ｎｉ]W＋[Ｎｉ]F）×１００≧５％であるのが好ましい。
【００３３】
このようにすると、本発明に係るサブマージアーク溶接用ワイヤは、長時間のＰＷＨＴ後のクリープ性能をより優れたものとすることができる。
【００３４】
本発明に係るサブマージアーク溶接用ワイヤは、前記ワイヤが、さらにＣｏ：０．０５〜０．８０％を含有し、前記ワイヤの成分のＣｏ量（％）を[Ｃｏ]Wとした場合に、（[Ｃ]W＋１．５×[Ｎ]W）×（[Ｖ]W＋１０×[Ｎｂ]W−[Ａｌ]W）／（[Ｍｎ]W＋０．１×[Ｍｎ]F＋[Ｎｉ]W＋[Ｎｉ]F＋[Ｃｏ]W）×１００≧５％であるのが好ましい。
【００３５】
このようにすると、本発明に係るサブマージアーク溶接用ワイヤは、長時間のＰＷＨＴ後のクリープ性能をより優れたものとすることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明に係るサブマージアーク溶接用ワイヤは、クリープ性能、靭性、耐割れ性及び溶接作業性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】溶接試験を実施した試験板の開先形状を示す模式図である。
【図２】耐高温割れ性を評価する溶接を行う様子を示す模式図である。
【図３】シャルピー衝撃試験片及びクリープ試験片の試験片採取位置を示す模式図である。
【図４Ａ】クリープ試験片の形状を示す模式図である。
【図４Ｂ】図４ＡのＡ部を拡大した拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態に係るサブマージアーク溶接用ワイヤ（以下、単に「ワイヤ」と呼称することもある。）を実施するための形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、「〜」で結んだ前後の数値は、当該数値を含むものとし、当該数値を含まない場合は、数値に「未満」、「より小さい」、「超える」、「より大きい」などの文言を付して明記する。また、「以上」、「以下」、「≦」及び「≧」は示す数値を含むものとし、「＜」及び「＞」は示す数値を含まないものとする。
【００３９】
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係るワイヤは、フラックスと組み合わせて使用する。フラックスは任意のものを使用できるが、好適なものを後述する。
このワイヤは、ワイヤ全質量あたり、質量％で、Ｃ：０．０３〜０．１３％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．２０〜１．４０％、Ｃｒ：８．００〜１０．５０％、Ｍｏ：０．８５〜１．２０％、Ｖ：０．１５〜０．３０％、Ｎｂ：０．０２〜０．０９％、Ｎ：０．０３〜０．０９％含有し、且つ、Ｎｉ：０．７０％以下、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｕ：０．３０％以下、Ａｌ：０．０４％以下、Ｂ：０．００１５％以下、Ｏ：０．０３０％以下であり、含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量：０．５０〜１．７５％、含有するＭｎ量とＳ量の比率Ｍｎ／Ｓ：８７以上、残部がＦｅ及び不可避不純物からなることとしている。
以下、第１実施形態に係るワイヤの化学成分の限定理由について説明する。
第１実施形態に係るワイヤの成分は、ワイヤ全質量あたり、質量％で以下のようにする。
【００４０】
（Ｃ：０．０３〜０．１３％）
Ｃは、溶着金属中の焼き入れ性と炭窒化物の析出量に大きな影響を及ぼすと共に、オーステナイト安定化元素として機能し、溶着金属中のδフェライト相の残存を抑制する。溶着金属中のＣ量が少な過ぎると炭化物の析出量が不十分となり、また、δフェライト相が残存して所定のクリープ強度が得られない。一方で、Ｃ量が多過ぎると高温割れ感受性が高まり、特に、狭開先内のサブマージアーク溶接で割れが発生し易くなる。また、Ｃ量が多過ぎると炭化物の析出量が増大して溶着金属の強度を著しく高め、靭性を劣化させる。よって、Ｃ量は０．０３〜０．１３％とする。なお、Ｃ量の下限は０．０４％であるのが好ましく、０．０７％であるのがより好ましく、０．０８％であるのがさらに好ましい。Ｃ量の上限は０．１２％であるのが好ましい。
【００４１】
（Ｓｉ：０．０５〜０．５０％）
Ｓｉは、溶接ビードのなじみ性を改善すると共に、脱酸剤として機能し、溶着金属の強度と靭性を向上させる。溶着金属中のＳｉ量が少な過ぎると溶接作業性（例えば、溶接ビードのなじみ性や融合性）が劣化し、靭性及びクリープ強度も劣化する。一方で、Ｓｉ量が多過ぎると溶着金属の強度を著しく高め、靭性を劣化させる。よって、Ｓｉ量は０．０５〜０．５０％とする。なお、Ｓｉ量の下限は０．１０％であるのが好ましい。Ｓｉ量の上限は０．４０％であるのが好ましく、０．３０％であるのがより好ましい。
【００４２】
（Ｍｎ：０．２０〜１．４０％）
Ｍｎは、Ｓｉと同様、脱酸剤として機能し、溶着金属の靭性を向上させる。さらに、Ｍｎは、オーステナイト安定化元素として機能し、溶着金属中のδフェライト相の残存を抑制する。溶着金属のＭｎ量が少な過ぎると所定の靭性が得られず、また、軟質なδフェライト相が溶着金属中に残存してクリープ強度を劣化させる。一方で、溶着金属中のＭｎ量が多過ぎると、炭窒化物を不安定化させ、クリープ強度を劣化させる。Ｍｎは後述するとおり、Ｓの高温割れ性への悪影響を緩和する効果もある。よって、Ｍｎ量は０．２０〜１．４０％とする。Ｍｎ量の下限は０．５５％とするのが好ましく、０．６０％とするのがより好ましい。Ｍｎ量の上限は１．００％とするのが好ましく、０．８０％とするのがより好ましい。
【００４３】
（Ｃｒ：８．００〜１０．５０％）
Ｃｒは、ＰＷＨＴ時に炭窒化物を形成して溶着金属のクリープ強度を高める。Ｃｒ量が少な過ぎると炭窒化物の析出量が不足して所定のクリープ強度が得られない。一方、Ｃｒ量が多過ぎると凝固完了温度を低下させて高温割れ感受性を高めると共に、δフェライト相が溶着金属中に残留してクリープ強度及び靭性を劣化させる。また、Ｃｒ量が多過ぎると、スラグ剥離性が大幅に劣化する。よって、Ｃｒ量は８．００〜１０．５０％とする。Ｃｒ量の下限は８．４０％とするのが好ましい。Ｃｒ量の上限は９．２０％とするのが好ましい。
【００４４】
（Ｍｏ：０．８５〜１．２０％）
Ｍｏは、ＰＷＨＴ時にＣｒ系炭化物中又は母相中に固溶して溶着金属のクリープ強度を向上させる。Ｍｏ量が少な過ぎると所定のクリープ強度が得られない。一方、Ｍｏ量が多過ぎると、Ｃｒ系炭化物及び母相中への固溶量が過剰に増加して溶着金属の強度が著しく高まり、靭性を劣化させる。よって、Ｍｏ量は０．８５〜１．２０％とする。Ｍｏ量の下限は０．９４％とするのが好ましい。Ｍｏ量の上限は１．０５％とするのが好ましい。
【００４５】
（Ｖ：０．１５〜０．３０％）
Ｖは、ＰＷＨＴ時に炭窒化物を形成し、溶着金属のクリープ強度を向上させる。Ｖ量が少な過ぎると所定のクリープ強度が得られない。一方、Ｖ量が多過ぎると炭窒化物の析出量が著しく増加して溶着金属の強度が高まり、靭性を劣化させる。よって、Ｖ量は０．１５〜０．３０％とする。Ｖ量の下限は０．２１％とするのが好ましい。Ｖ量の上限は０．２７％とするのが好ましい。
【００４６】
（Ｎｂ：０．０２〜０．０９％）
Ｎｂは、Ｖと同様、ＰＷＨＴ時に炭窒化物を形成し、溶着金属のクリープ強度を向上させる。Ｎｂ量が少な過ぎると所定のクリープ強度が得られない。一方、Ｎｂ量が多過ぎると炭窒化物の析出量が著しく増加して溶着金属の強度が高まり、靭性を劣化させる。また、Ｎｂ量が多過ぎると、スラグ剥離性が大幅に劣化する。よって、Ｎｂ量は０．０２〜０．０９％とする。Ｎｂ量の下限は０．０４％とするのが好ましい。Ｎｂ量の上限は０．０８％とするのが好ましく、０．０７％とするのがより好ましい。
【００４７】
（Ｎ：０．０３〜０．０９％）
Ｎは、ＰＷＨＴ時にＣｒやＶ、Ｎｂなどと結合して炭窒化物を形成し、溶着金属のクリープ強度を向上させる。Ｎ量が少な過ぎると所定のクリープ強度が得られない。一方、Ｎ量が多くなると炭窒化物の析出量が著しく増加して溶着金属の強度が高まり、靭性を劣化させる。さらに、Ｎ量が多過ぎると溶接過程で発生するＮ2ガスが溶融金属中に残留し易くなり、ブローホールを発生させる。よって、Ｎ量は０．０３〜０．０９％とする。Ｎ量の下限は０．０４％とするのが好ましい。Ｎ量の上限は０．０７％とするのが好ましく、０．０６％とするのがより好ましい。
【００４８】
（Ｎｉ：０．７０％以下）
Ｎｉは、本発明の実施形態において最も特徴的な元素である。Ｎｉが溶接時の最終凝固部に濃化し、凝固完了温度を低温化することで高温割れ感受性を高める。また、Ｎｉは、クリープ変形中に炭窒化物のサイズを粗大化し、クリープ強度を劣化させる。よって、Ｎｉ量は０．７０％以下とする。Ｎｉ量は０．５０％以下とするのが好ましく、０．２０％以下とするのがより好ましい。
【００４９】
（Ｐ：０．０１０％以下）
Ｐは、溶接時の最終凝固部に低融点化合物を形成し、高温割れ感受性を高めるだけでなく、溶着金属を脆化させて靭性を劣化させる。よって、Ｐ量は０．０１０％以下とする。Ｐ量は０．００６％以下とするのが好ましい。
【００５０】
（Ｓ：０．０１０％以下）
Ｓは、溶接時にＦｅと結合してＦｅ−ＦｅＳの低融点共晶を最終凝固部に形成し、高温割れ性を高めるだけでなく、溶着金属を脆化させて靭性を劣化させる。よって、Ｓ量は０．０１０％以下とする。Ｓ量は０．００７％以下とするのが好ましい。一方で、Ｓには溶接ビードのなじみ性やスラグ剥離性を改善する効果があり、この効果を得る場合は、Ｓ量を０．００２％以上とするのが好ましく、０．００３％以上とするのがより好ましい。
【００５１】
（Ｃｕ：０．３０％以下）
ワイヤのＣｕ量が増加すると、溶着金属中のＣｕ量も増加し、靭性を劣化させる。よって、Ｃｕ量は０．３０％以下とする。Ｃｕ量は０．１０％以下とするのが好ましい。なお、Ｃｕ量は電気めっき等の手法で溶接用ワイヤの表面にＣｕをコーティングしている場合には、当該コーティングしているＣｕを含めて前記したように０．３０％以下とする。
【００５２】
（Ａｌ：０．０４％以下）
Ａｌは、Ｎとも結合してＡｌＮを形成し、クリープ強度の確保に必要不可欠なＣｒやＮｂ、Ｖの炭窒化物析出量を低減し、クリープ強度を劣化させる。Ａｌ量の増加は、ビードが焼付き、スラグ剥離性を劣化させる。また、溶接金属中の元素の歩留まりが向上し、強度が上昇し、結果的に靭性が劣化する。よって、Ａｌ量は０．０４％以下とする。Ａｌ量は０．０３％以下とするのが好ましい。
【００５３】
（Ｂ：０．００１５％以下）
Ｂは、溶接時の最終凝固温度を低下させ、高温割れ感受性を高める。よって、Ｂ量は０．００１５％以下とする。Ｂ量は０．０００３％以下とするのが好ましい。
【００５４】
（Ｏ：０．０３０％以下）
Ｏは、溶接時の凝固過程でＳｉやＭｎ、Ａｌなどと結合して酸化物を形成し、スラグ量を増加させる。また、形成された酸化物は、脆性破壊の発生起点として作用し、溶着金属の靭性を劣化させる。よって、Ｏ量は０．０３０％以下とする。Ｏ量は、０．００５％以下とするのが好ましい。
【００５５】
（含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量：０．５０〜１．７５％）
靭性の確保、δフェライト相の低減及びクリープ強度確保の観点から、含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量を管理することが有効である。すなわち、靭性の確保の観点から含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量の下限を規定する必要があり、δフェライト相の低減及びクリープ強度確保の観点から含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量について上限の規定が必要である。具体的には、含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量は０．５０〜１．７５％とする。含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量の下限は０．７０％とするのが好ましい。含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量の上限は１．１５％とするのが好ましく、１．００％とするのがより好ましい。
【００５６】
（含有するＭｎ量とＳ量の比率Ｍｎ／Ｓ：８７以上）
また、Ｍｎは、溶接凝固過程でＳと結合してＭｎＳを形成し、上述の悪影響を緩和することで高温割れ性を低減する。このような効果を得るためには、含有するＭｎ量とＳ量の比率Ｍｎ／Ｓを８７以上とすることが必要である。好ましくは、含有するＭｎ量とＳ量の比率Ｍｎ／Ｓを１００以上とし、より好ましくは１５０以上とする。
【００５７】
（残部）
残部は、Ｆｅ及び不可避不純物である。不可避不純物としては、例えば、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｂｉなどが挙げられる。本発明の実施形態においては、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂは、例えば、それぞれ０．００５質量％以下、合計で０．０１５質量％以下であればよい。また、Ｐｂ、Ｂｉは、例えば、０．００1質量％以下であればよい。前記条件を満たす限りこれらの不可避不純物や、本明細書で説明した元素以外の元素を積極的に含有させてもよい（そのような態様も本発明の実施形態に係るワイヤの技術的範囲に含まれる。）。
【００５８】
以上に説明した第１実施形態に係るワイヤは、前記した各化学成分と、含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量と、含有するＭｎ量とＳ量の比率（Ｍｎ／Ｓ）と、を前記範囲にそれぞれ制御している。そのため、このワイヤは、任意のフラックスと組み合わせて使用することにより、溶接時に高温割れが生じず、ＰＷＨＴ後のクリープ強度及び靭性に優れると共に、溶接作業性に優れたものとすることができる。
【００５９】
＜第２実施形態＞
第２実施形態に係るワイヤと第１実施形態に係るワイヤの化学成分はほぼ同じであるが、第２実施形態に係るワイヤのＣ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｎ、Ｎｉ、及びＳの各含有量と、含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量とが、第１実施形態に係るワイヤと相違している。また、第２実施形態に係るワイヤは、Ｃｏを含有している点で第１実施形態に係るワイヤと相違している。
【００６０】
具体的に、第２実施形態に係るワイヤは、ワイヤ全質量あたり、質量％で、Ｃ：０．０７〜０．１３％、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．２０〜１．００％、Ｃｒ：８．００〜１０．５０％、Ｍｏ：０．８５〜１．２０％、Ｖ：０．１５〜０．３０％、Ｎｂ：０．０２〜０．０８％、Ｃｏ：０．０５〜０．８０％、Ｎ：０．０３〜０．０７％含有し、且つ、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．００２〜０．０１０％、Ｃｕ：０．３０％以下、Ａｌ：０．０４％以下、Ｂ：０．００１５％以下、Ｏ：０．０３０％以下であり、含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量：０．５０〜１．１５％、含有するＭｎ量とＳ量の比率Ｍｎ／Ｓ：８７以上、残部がＦｅ及び不可避不純物からなることとしている。
【００６１】
つまり、第２実施形態に係るワイヤは、Ｃ：０．０７〜０．１３％、Ｍｎ：０．２０〜１．００％、Ｎｂ：０．０２〜０．０８％、Ｃｏ：０．０５〜０．８０％、Ｎ：０．０３〜０．０７％含有し、且つ、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｓ：０．００２〜０．０１０％、含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量：０．５０〜１．１５％としている点で、第１実施形態に係るワイヤと相違している。第２実施形態に係るワイヤにおけるその他の点は第１実施形態に係るワイヤと同様である。
第２実施形態に係るワイヤにおけるＣ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｎ、Ｎｉ、及びＳの各含有量と、含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量とは、第１実施形態と数値範囲は異なっているものの、限定理由は第１実施形態に係るワイヤと同趣旨であるため、これらについての説明は省略し、ここではＣｏを限定した理由について説明する。
【００６２】
（Ｃｏ：０．０５〜０．８０％）
Ｃｏは、オーステナイト安定化元素として機能する。そのため、Ｃｏは、δフェライト相の残存を抑制し、クリープ強度を向上させることができる。Ｃｏ量が少な過ぎるとその効果を発揮せず、多過ぎると溶着金属の強度が向上し、靭性を劣化させる。よって、Ｃｏ量は０．０５〜０．８０％とするのが好ましい。クリープ強度と靭性をさらに両立するためには、Ｃｏ量を０．１０〜０．７５％とするのがより好ましく、０．１０〜０．５０％とするのがさらに好ましい。
【００６３】
（フラックス）
ここで、第１実施形態及び第２実施形態において好適に用いることのできるフラックスについて説明する。
【００６４】
第１実施形態及び第２実施形態に係るワイヤは、任意のフラックスと組み合わせて用いることができるが、以下に規定するフラックスと組み合わせて用いると好適である。
このようなフラックスとしては、例えば、フラックス全質量あたり、質量％で、金属フッ化物（Ｆに換算した値）：１．５〜１１％、金属炭酸塩（ＣＯ2に換算した値）：３〜１５％、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2のうちの１種又は２種以上の合計：１０〜６０％、ＳｉＯ2：５〜２０％、Ｍｎ：２．５％以下、Ｎｉ：０．１０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌのうちの１種又は２種以上の合計：０．５〜２．５％を含有しているのが好ましい。
【００６５】
（金属フッ化物（Ｆに換算した値）：１．５〜１１％）
金属フッ化物は、溶接金属の拡散性水素量を低減し、耐低温割れ性を向上する効果と、溶接金属中の酸素量をコントロールする役割と、ビード形状を整える効果とがある。本発明の実施形態に係るワイヤの場合、金属フッ化物をＦに換算した値が１．５％以上であると、溶接金属中の酸素量が低減し、靭性が向上する。また、金属フッ化物をＦに換算した値が１１％以下であると、アークが安定化し、ビード形状やスラグの剥離性が良くなる。従って、フラックス中の金属フッ化物をＦに換算した値は１．５〜１１％であるのが好ましい。なお、金属フッ化物の下限は４％であるのがより好ましい。金属フッ化物の上限は９％であるのがより好ましい。金属フッ化物としては、ＣａＦ2、ＡｌＦ3、ＢａＦ3、Ｎａ3ＡｌＦ6、ＭｇＦ2及びＮａＦ等があるが、Ｆに換算した値が同じ場合、同様の効果を有する。
【００６６】
（金属炭酸塩（ＣＯ2に換算した値）：３〜１５％）
金属炭酸塩によるＣＯ2は、溶接金属の拡散性水素量を低減し、耐低温割れ性を向上する効果と、溶接金属中の酸素量をコントロールする役割を持つ。本発明の実施形態に係るワイヤの場合、このような効果を効率的に得るためには、金属炭酸塩をＣＯ2に換算した値を３％以上とするのが好ましい。また、金属炭酸塩をＣＯ2に換算した値が１５％以下であると、溶接金属中の酸素量が低下し、靱性が向上すると共に、スラグ剥離性が向上する。従って、金属炭酸塩をＣＯ2に換算した値は３〜１５％であるのが好ましい。なお、金属炭酸塩の下限は５％であるのがより好ましい。金属炭酸塩の上限は１０％であるのがより好ましい。金属炭酸塩としてはＣａＣＯ3、ＢａＣＯ3及びＭｇＣＯ3等があるが、ＣＯ2に換算した値が同じ場合、同様の効果を有する。
【００６７】
（ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2のうちの１種又は２種以上の合計：１０〜６０％）
ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2は、スラグ造滓剤である。これらのスラグ造滓剤は、スラグの流動性を向上させ、ビード形状を整える効果がある。本発明の実施形態に係るワイヤの場合、このような効果を効率的に得るためには、これらのうちの１種又は２種以上の合計を１０％以上とするのが好ましい。また、これらのうちの１種又は２種以上の合計が６０％以下であると、スラグ巻き込みが生じ難くなり、溶接作業性が向上する。従って、フラックス中のＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2のうちの１種又は２種以上の合計は１０〜６０％であるのが好ましい。
この他、フラックスには必要に応じて、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＬｉＯ2、ＢａＯなどを添加することができる。これらを添加する場合には、各々１０％以下とするのが好ましい。
【００６８】
（ＳｉＯ2：５〜２０％）
ＳｉＯ2は、スラグの流動性を向上させ、ビード形状を整える効果がある。本発明の実施形態に係るワイヤの場合、このような効果を効率的に得るためには、ＳｉＯ2量を５％以上とするのが好ましい。また、ＳｉＯ2量が２０％以下であると、スラグ巻き込みが生じ難くなり、溶接作業性が向上する。従って、フラックス中のＳｉＯ2量は５〜２０％であるのが好ましい。なお、ＳｉＯ2量の下限は８％であるのがより好ましい。ＳｉＯ2量の上限は１５％であるのがより好ましい。このＳｉＯ2には、バインダーとして使用される水ガラスに由来のＳｉＯ2も含まれる。
【００６９】
（Ｍｎ：２．５％以下）
フラックス中のＭｎは、ワイヤ中のＭｎと同様の効果を奏する。つまり、フラックス中のＭｎは脱酸剤として機能し、溶着金属の靭性を向上させる。しかしながら、フラックス中のＭｎは、溶着金属中で偏析し易いため、十分な効果が得られない場合がある。また、フラックス中のＭｎの多くは、スラグになるため、溶着金属に十分に歩留まらない場合がある。Ｍｎは、基本的にはワイヤから添加する方が性能面で安定する。よって、フラックス中のＭｎ量は２．５％以下であるのが好ましい。フラックス中のＭｎ量は２．０％以下であるのがより好ましい。
【００７０】
（Ｎｉ：０．１０％以下）
フラックス中のＮｉは、ワイヤ中のＮｉと同様の効果を示し、凝固完了温度を低温化することで高温割れ感受性を高める可能性がある。また、フラックス中のＮｉは、溶着金属中で偏析し易いため、局所的に高温割れ感受性を高める可能性がある。よって、フラックス中のＮｉ量は０．１０％以下であるのが好ましい。フラックス中のＮｉ量は０．０５％以下であるのがより好ましい。
【００７１】
（Ｓ：０．０１０％以下）
フラックス中のＳは、ワイヤ中のＳと同様の効果を示し、高温割れ感受性を高める。また、フラックス中のＳは、溶着金属中で偏析し易いため、局所的に高温割れ感受性を高める可能性がある。よって、フラックス中のＳ量は０．０１０％以下であるのが好ましい。
【００７２】
（Ｃａ、Ｓｉ、Ａｌのうちの１種又は２種以上の合計：０．５〜２．５％）
フラックス中のＣａ、Ｓｉ、Ａｌは、脱酸剤として作用し、溶着金属中のＯを低減する。本実施形態に係るワイヤの場合、フラックス中のＣａ、Ｓｉ、Ａｌのうちの１種又は２種以上の合計が０．５％以上であると、十分な脱酸効果が得られ、ビード外観が良好となる。また、フラックス中のＣａ、Ｓｉ、Ａｌのうちの１種又は２種以上の合計が２．５％以下であると、スラグ剥離性が向上する。よって、フラックス中のＣａ、Ｓｉ、Ａｌのうちの１種又は２種以上の合計は０．５〜２．５％とするのが好ましい。
【００７３】
（ワイヤとフラックスの化学成分の関係）
第２実施形態に係るワイヤは、ワイヤとフラックスの化学成分の関係が、下記の関係式を満たしていることが好ましい。
（Ｍｎ及びＮｉについて）
第２実施形態に係るワイヤは、前記したワイヤの成分のＭｎ量（％）、Ｎｉ量（％）をそれぞれ[Ｍｎ]W、[Ｎｉ]Wとし、フラックスの成分のＭｎ量（％）、Ｎｉ量（％）をそれぞれ[Ｍｎ]F、[Ｎｉ]Fとした場合に、以下の関係式（１）〜（３）を満たすことが好ましい。
０．５５％≦[Ｍｎ]W＋０．１×[Ｍｎ]F≦１．００％                        …（１）
[Ｎｉ]W＋[Ｎｉ]F≦０．５０％                                            …（２）
０．６０％≦[Ｍｎ]W＋０．１×[Ｍｎ]F＋[Ｎｉ]W＋[Ｎｉ]F≦１．１５％      …（３）
【００７４】
前記関係式（１）は、本発明の実施形態に係るワイヤにおいて、ワイヤ及びフラックス中のＭｎの歩留まりを考慮したものである。Ｍｎは、オーステナイト安定化元素として機能し、溶着金属中のδフェライト相の残存を抑制する。溶着金属のＭｎ量が少な過ぎると所定の靭性が得られないおそれがある。また、溶着金属のＭｎ量が少な過ぎると軟質なδフェライト相が溶着金属中に残存してクリープ強度を劣化させるおそれがある。一方で、溶着金属中のＭｎ量が多過ぎると、炭窒化物を不安定化させ、クリープ強度を劣化させるおそれがある。よって、前記関係式（１）で示すように、算出される値の範囲は０．５５〜１．００％であるのが好ましい。前記関係式（１）で算出される値の下限は０．６０％であるのがより好ましい。前記関係式（１）で算出される値の上限は０．８０％であるのがより好ましい。
【００７５】
前記関係式（２）は、本発明の実施形態に係るワイヤにおいて、ワイヤ及びフラックス中のＮｉの歩留まりを考慮したものである。Ｎｉは、凝固完了温度を低温化することで高温割れ感受性を高めるおそれがある。よって、前記関係式（２）で示すように、算出される値は０．５０％以下であるのが好ましい。前記関係式（２）で算出される値は０．２０％以下であるのがより好ましい。
【００７６】
前記関係式（３）は、本発明の実施形態に係るワイヤにおいて、ワイヤ及びフラックス中のＭｎ、Ｎｉの歩留まりを考慮したものである。靭性の確保の観点から含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量の下限を規定するのが好ましく、δフェライト相の低減及びクリープ強度確保の観点から含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量の上限を規定するのが好ましい。よって、前記関係式（３）で示すように、算出される値の範囲は０．６０〜１．１５％であるのが好ましい。第２実施形態における前記関係式（３）で算出される値の下限は０．７０％であるのがより好ましい。前記関係式（３）で算出される値の上限は１．００％であるのがより好ましい。
【００７７】
（Ｐｂ及びＢｉについて）
前記したワイヤ及びフラックスは、Ｐｂ及びＢｉのうちの少なくとも１種を不純物成分として含み得るものである。
この場合において、本発明の実施形態に係るワイヤは、前記したワイヤの成分のＰｂ量（ｐｐｍ（質量ｐｐｍの意味である。以下同じ。））、Ｂｉ量（ｐｐｍ）をそれぞれ[Ｐｂ]W、[Ｂｉ]Wとし、フラックスの成分のＰｂ量（ｐｐｍ）、Ｂｉ量（ｐｐｍ）をそれぞれ[Ｐｂ]F、[Ｂｉ]Fとした場合に、以下の関係式（４）を満たすことが好ましい。
[Ｐｂ]W＋[Ｂｉ]W＋０．２×[Ｐｂ]F＋０．２×[Ｂｉ]F≦２．０ｐｐｍ        …（４）
【００７８】
前記関係式（４）は、本発明の実施形態に係るワイヤにおいて、ワイヤ中及びフラックス中のＰｂ、Ｂｉの歩留まりを考慮したものである。Ｐｂ及びＢｉは、焼戻しにより、結晶粒界に偏析し脆化する元素であり、著しく靭性を劣化させるおそれがある。よって、前記関係式（４）で示すように、算出される値は２．０ｐｐｍ以下であるのが好ましい。前記関係式（４）で算出される値は１．５ｐｐｍ以下であるのがより好ましい。
【００７９】
（Ｐ、Ｓｎ、Ａｓ及びＳｂについて）
また、前記したワイヤ及びフラックスは、Ｐ、Ｓｎ、Ａｓ及びＳｂのうちの少なくとも１種を不純物成分として含み得るものである。
この場合において、本発明の実施形態に係るワイヤは、前記したワイヤの成分のＰ量（ｐｐｍ）、Ｓｎ量（ｐｐｍ）、Ａｓ量（ｐｐｍ）、Ｓｂ量（ｐｐｍ）をそれぞれ[Ｐ]W、[Ｓｎ]W、[Ａｓ]W、[Ｓｂ]Wとし、フラックスの成分のＰ量（ｐｐｍ）、Ｓｎ量（ｐｐｍ）、Ａｓ量（ｐｐｍ）、Ｓｂ量（ｐｐｍ）をそれぞれ[Ｐ]F、[Ｓｎ]F、[Ａｓ]F、[Ｓｂ]Fとした場合に、以下の関係式（５）〜（７）を満たすことが好ましい。なお、Ｐは、先の説明では「％」で規定している。従って、Ｐについては、下記の関係式（５）〜（７）を計算するにあたって「ｐｐｍ」に換算する。なお、１％＝１００００ｐｐｍに換算される。
Ｘ＝１０×[Ｐ]W＋４×[Ｓｎ]W＋[Ａｓ]W＋５×[Ｓｂ]W                      …（５）
Ｙ＝１０×[Ｐ]F＋４×[Ｓｎ]F＋[Ａｓ]F＋５×[Ｓｂ]F                      …（６）
Ｘ＋０．２×Ｙ≦１５００ｐｐｍ                                          …（７）
【００８０】
前記関係式（５）、（６）を代入して求められる関係式（７）は、本実施形態に係るワイヤにおいて、ワイヤ中及びフラックス中におけるＰ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂの歩留まりを考慮したものである。Ｐ、Ｓｎ、Ａｓ、Ｓｂは、焼戻しにより、結晶粒界に偏析し脆化する元素であり、著しく靭性を劣化させるおそれがある。よって、前記関係式（５）、（６）を代入して求められる関係式（７）で算出される値は１５００ｐｐｍ以下であるのが好ましい。前記関係式（７）で算出される値は１２００ｐｐｍ以下であるのがより好ましい。
【００８１】
（残部）
本発明で用いることのできるフラックスの成分組成におけるその他の残部には、その他の金属として、例えば、金属Ｆｅ、金属Ｍｏ、金属Ｗ、金属Ｃｕなどを本発明の効果を妨げない範囲で含有してもよい。なお、これらの成分は、単体として存在してもよいし、合金として存在していてもよい。
また、その他の残部は、不可避不純物である。不可避不純物として、例えば、Ｔａ、Ｂなどが本発明の効果を妨げない範囲で含有されていてもよい。これらの不可避不純物は、天然鉱物を原料とするため含有されるものである。不可避不純物は前記した所定の含有量を超えなければ、不可避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、必須元素ではない金属Ｆｅ、金属Ｍｏ、金属Ｗ、金属Ｃｕなどについては、積極的に添加してもよいが、不可避不純物として含まれていてもよい。
【００８２】
（第２実施形態に係るサブマージアーク溶接方法）
第２実施形態に係るサブマージアーク溶接方法は、第２実施形態で説明したワイヤ及びフラックスを組み合わせて行えばよく、特定の条件に限定されないが、次のようにして行うことができる。
例えば、２〜４つの電極（ワイヤ）を用いた多電極法とすることができ、電極が１つである単電極法とすることもできる。ワイヤ径は２．４〜４．８ｍｍφとすることができる。電源極性はＤＣＥＰ（Direct Current Electrode Positive）、ＡＣ（Alternating Current）のいずれでも構わない。ワイヤ送給速度は１００〜１７０ｇ／ｍｉｎとすることができる。溶接速度は２０〜６０ｃｍ／ｍｉｎとすることができる。溶接電流３５０〜５００Ａとすることができる。アーク電圧は２９〜３３Ｖとすることができる。溶接入熱は１５〜２５ｋＪ／ｃｍとすることができる。フラックスの散布高さは２５〜３５ｍｍとすることができる。チップ／母材間距離は２５〜３５ｍｍとすることができる。
第２実施形態に係るサブマージアーク溶接方法は、第２実施形態で説明したワイヤ及びフラックスを組み合わせて用いているので、クリープ性能、靭性、耐割れ性、溶接作業性に優れたものとすることができる。
【００８３】
＜第３実施形態＞
第３実施形態に係るワイヤと第１実施形態に係るワイヤの化学成分はほぼ同じであるが、第３実施形態に係るワイヤのＣ量と、含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量と、含有するＣ量とＮ量の合計量とを、所定の範囲としている点で、第１実施形態に係るワイヤと相違している。また、第３実施形態に係るワイヤは、ワイヤの成分のＶ量、Ｎｂ量、Ｃ量、Ｎ量、Ｎｉ量、Ｍｎ量、Ａｌ量から算出される所定の値が関係式（８）を満たすこととしている点で、第１実施形態に係るワイヤと相違している。
【００８４】
具体的に、第３実施形態に係るワイヤは、ワイヤ全質量あたり、質量％で、Ｃ：０．０３〜０．０８％含有し、Ｓｉ：０．０５〜０．５０％、Ｍｎ：０．２０〜１．４０％、Ｃｒ：８．００〜１０．５０％、Ｍｏ：０．８５〜１．２０％、Ｖ：０．１５〜０．３０％、Ｎｂ：０．０２〜０．０９％、Ｎ：０．０３〜０．０９％含有し、且つ、Ｎｉ：０．７０％以下、Ｐ：０．０１０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｕ：０．３０％以下、Ａｌ：０．０４％以下、Ｂ：０．００１５％以下、Ｏ：０．０３０％以下であり、含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量：０．６０〜１．７５％、含有するＭｎ量とＳ量の比率Ｍｎ／Ｓ：８７以上、含有するＣ量とＮ量の合計量：０．０９〜０．１５％、残部がＦｅ及び不可避不純物からなることとしている。
【００８５】
つまり、第３実施形態に係るワイヤは、Ｃ：０．０３〜０．０８％含有し、含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量：０．６０〜１．７５％、含有するＣ量とＮ量の合計量：０．０９〜０．１５％としている点で、第１実施形態に係るワイヤと相違している。第３実施形態に係るワイヤにおけるＣ量と、含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量とは、第１実施形態よりも数値範囲は狭くなっているものの、限定理由は第１実施形態に係るワイヤと同趣旨であるため、これらについての説明は省略し、ここでは含有するＣ量とＮ量の合計量について説明する。
【００８６】
（含有するＣ量とＮ量の合計量：０．０９〜０．１５％）
靭性の確保、クリープ強度確保の観点から、含有するＣ量とＮ量の合計量を管理することが有効である。本実施形態に係るワイヤの場合、Ｃ量とＮ量の合計量が０．０９％以上であると、クリープ強度が向上する。また、Ｃ量とＮ量の合計量が０．１５％以下であると、靱性が向上する。従って、含有するＣ量とＮ量の合計量は０．０９〜０．１５％であるのが好ましい。含有するＣ量とＮ量の合計量の下限は０．１０％とするのがより好ましい。含有するＣ量とＮ量の合計量の上限は０．１４％とするのがより好ましい。
【００８７】
（Ｖ、Ｎｂ、Ｃ、Ｎ、Ｎｉ、Ｍｎ、及びＡｌについて）
また、第３実施形態に係るワイヤは、前記ワイヤの成分のＶ量（％）、Ｎｂ量（％）、Ｃ量（％）、Ｎ量（％）、Ｎｉ量（％）、Ｍｎ量（％）、Ａｌ量（％）をそれぞれ[Ｖ]W、[Ｎｂ]W、[Ｃ]W、[Ｎ]W、[Ｎｉ]W、[Ｍｎ]W、[Ａｌ]Wとした場合に、下記関係式（８）を満たすのが好ましい。
（[Ｃ]W＋１．５×[Ｎ]W）×（[Ｖ]W＋１０×[Ｎｂ]W−[Ａｌ]W）／（[Ｍｎ]W＋[Ｎｉ]W）×１００≧５％                                                        …（８）
【００８８】
前記関係式（８）は、長時間ＰＷＨＴ後のクリープ性能を確保することを考慮したものである。本実施形態に係るワイヤは、ＮｂやＶを主体とした炭窒化物を積極的に析出させるように設計されている。これらの炭窒化物は、長時間ＰＷＨＴ後でも微細に保たれており、クリープ性能の確保に有効である。本式の分子は、有効な析出物の量を表す項であり、分母は、析出物の粗大化に影響を及ぼす項である。つまり、前記関係式（８）で算出される値が大きいほど、クリープ性能に有効な析出物の量、サイズを確保できる。関係式（８）で算出される値は、好ましくは７％以上、より好ましくは１０％以上である。
【００８９】
（フラックス）
第３実施形態においても前記したフラックスを同様に好適に用いることができる。
第３実施形態に係るワイヤと共に前記したフラックスを用いる場合、ワイヤとフラックスの化学成分の関係は、下記の関係式を満たすことが好ましい。
第３実施形態に係るワイヤは、前記したフラックスの成分のＭｎ量（％）、Ｎｉ量（％）をそれぞれ[Ｍｎ]F、[Ｎｉ]Fとした場合に、以下の関係式（９）〜（１２）を満たすことが好ましい。なお、[Ｖ]W、[Ｎｂ]W、[Ｃ]W、[Ｎ]W、[Ｎｉ]W、[Ｍｎ]W、[Ａｌ]Wは関係式（８）と同義である。
０．５５％≦[Ｍｎ]W＋０．１×[Ｍｎ]F≦１．００％                        …（９）
[Ｎｉ]W＋[Ｎｉ]F≦０．７０％                                          …（１０）
０．６０％≦[Ｍｎ]W＋０．１×[Ｍｎ]F＋[Ｎｉ]W＋[Ｎｉ]F≦１．４５％    …（１１）
（[Ｃ]W＋１．５×[Ｎ]W）×（[Ｖ]W＋１０×[Ｎｂ]W−[Ａｌ]W）／（[Ｍｎ]W＋０．１×[Ｍｎ]F＋[Ｎｉ]W＋[Ｎｉ]F）×１００≧５％                             …（１２）
【００９０】
前記関係式（９）は、第２実施形態で説明した関係式（１）と全く同様である。
前記関係式（１０）は、関係式（２）よりも数値範囲は広くなっているものの、これを規定した趣旨は第２実施形態で説明した関係式（２）と同じ理由による。すなわち、前記関係式（１０）は、第３実施形態において、ワイヤ及びフラックス中のＮｉの歩留まりを考慮したものである。Ｎｉは、凝固完了温度を低温化することで高温割れ感受性を高めるおそれがある。よって、第３実施形態における前記関係式（１０）で示すように、算出される値は０．７０％以下であるのが好ましい。前記関係式（１０）で算出される値は０．５０％以下であるのがより好ましい。前記関係式（１０）で算出される値は０．３０％以下であるのがさらに好ましい。
【００９１】
前記関係式（１１）は、関係式（３）よりも数値範囲は広くなっているものの、これを規定した趣旨は第２実施形態で説明した関係式（３）と同じ理由による。すなわち、前記関係式（１１）は、第３実施形態において、ワイヤ及びフラックス中のＭｎ、Ｎｉの歩留まりを考慮したものである。靭性の確保の観点から含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量の下限を規定するのが好ましく、δフェライト相の低減及びクリープ強度確保の観点から含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量の上限を規定するのが好ましい。よって、第３実施形態における前記関係式（１１）で示すように、算出される値の範囲は０．６０〜１．４５％であるのが好ましい。第３実施形態における前記関係式（１１）で算出される値の下限は０．７０％であるのがより好ましい。第３実施形態における前記関係式（１１）で算出される値の上限は１．３５％であるのがより好ましい。
【００９２】
関係式（１２）を規定した趣旨は、関係式（８）と同じ理由による。なお、関係式（１２）は、関係式（８）について、ワイヤ及びフラックス中のＭｎ、Ｎｉの歩留まりをさらに考慮したものである。前記関係式（１２）を満たすようにすると、リアクタなどの製作において、ワイヤとフラックスとを組み合わせて溶接した場合であっても、長時間行われるＰＷＨＴによってクリープ強度が低下し難い。すなわち、前記関係式（１２）を満たすワイヤ及びフラックスとすると、リアクタの製作に好適に用いることができる。
【００９３】
（Ｃｏ）
第３実施形態に係るワイヤは、第２実施形態と同様、Ｃｏ：０．０５〜０．８０％を含有していてもよい。Ｃｏを含有する意義及び含有量を限定する理由は第２実施形態で述べたとおりである。
なお、第３実施形態に係るワイヤがＣｏを含有する場合、前記したフラックスを組み合わせて用いることができる。その場合、以下の関係式（１３）を満たすのが好ましい。なお、[Ｃｏ]Wはワイヤの成分のＣｏ量（％）を示す。[Ｖ]W、[Ｎｂ]W、[Ｃ]W、[Ｎ]W、[Ｎｉ]W、[Ｍｎ]W、[Ａｌ]Wは関係式（８）と同義であり、[Ｍｎ]F、[Ｎｉ]Fは関係式（１２）と同義である。
（[Ｃ]W＋１．５×[Ｎ]W）×（[Ｖ]W＋１０×[Ｎｂ]W−[Ａｌ]W）／（[Ｍｎ]W＋０．１×[Ｍｎ]F＋[Ｎｉ]W＋[Ｎｉ]F＋[Ｃｏ]W）×１００≧５％                    …（１３）
【００９４】
関係式（１３）を規定した趣旨は、関係式（８）と同じ理由による。なお、関係式（１３）は、関係式（８）について、ワイヤ及びフラックス中のＭｎ、Ｎｉの歩留まりと共に、ワイヤのＣｏの歩留まりを考慮したものである。前記関係式（１３）を満たすようにすると、リアクタなどの製作において、ワイヤとフラックスとを組み合わせて溶接した場合であっても、長時間行われるＰＷＨＴによってクリープ強度が低下し難い。すなわち、前記関係式（１３）を満たすワイヤ及びフラックスとすると、リアクタの製作に好適に用いることができる。
【００９５】
（第３実施形態に係るサブマージアーク溶接方法）
第３実施形態に係るサブマージアーク溶接方法は、第３実施形態で説明したワイヤ及びフラックスを組み合わせて行えばよい。第３実施形態に係るサブマージアーク溶接方法は、例えば前記した第２実施形態に係るサブマージアーク溶接方法と同一の条件を用いることができる。
第３実施形態に係るサブマージアーク溶接方法は、第３実施形態で説明したワイヤ及びフラックスを組み合わせて用いているので、クリープ性能、靭性、耐割れ性、溶接作業性に優れたものとすることができる。また、第３実施形態に係るサブマージアーク溶接方法によって溶接されると、長時間行われるＰＷＨＴによってクリープ強度が低下し難い。従って、第３実施形態に係るサブマージアーク溶接方法は、特にリアクタの製作に好適に適用することができる。
【実施例】
【００９６】
〔第１実施例〕
以下に、本発明の効果を示す実施例と比較例を参照し、本発明の内容を具体的に説明する。
表１に示した化学成分を有するワイヤと、表２に示した化学成分を有するフラックスとを製造した。
溶接ワイヤは、高周波溶解炉にて溶解後に、押出し、焼鈍、伸線を実施し、２．４ｍｍφとした。ワイヤ番号１〜１３は、実施例であり、ワイヤ番号１４〜３７は、比較例である。
フラックスは、所定原料（フッ化物、金属炭酸塩を含む鉱石粉、溶融フラックス）を混合し、攪拌した後、水ガラスを用いて造粒し、５００℃で約１時間焼結した。フラックス番号１〜５は、実施例であり、フラックス番号６〜１０は、比較例である。なお、表１、２中、「−」は、検出限界値未満であることを示している。
【００９７】
【表１】
0006760758.tif 000002
【００９８】
【表２】
0006760758.tif 000003
【００９９】
表１に示した番号１〜３７に係るワイヤと、表２に示した番号１〜１０に係るフラックスとを表４に示すようにして組み合わせ、溶接した。溶接電源は、垂下特性を示す株式会社ダイヘン製ＫＲＵＭＣ−１０００を使用した。表３に、サブマージアーク溶接の溶接条件を示す。また、図１に、溶接試験を実施した試験板の開先形状を示す。なお、試験板の母材はＡＳＴＭ  Ａ３８７  Ｇｒ．２２を用いた。開先面内はワイヤで厚さ１０ｍｍ程度にバタリングした。溶接は、初層から１層２パスで積層し、溶接作業性の確認試験として、最終層におけるビード外観、スラグ剥離性を評価した。
【０１００】
【表３】
0006760758.tif 000004
【０１０１】
また、溶接試験体を作製後、７６０℃×４ｈｒのＰＷＨＴを施した。溶接試験体の溶着金属部のクリープ性能及び衝撃性能を評価した。試験片の採取部は、デポ中央（溶着金属中央）及び板厚中央部とした。
【０１０２】
（溶接作業性）
溶接作業性の確認試験は、ビード外観に優れ、スラグが容易に剥離したものを「〇」、ビード外観が劣っていたり、スラグが付着し、剥離が困難だったりしたものを「×」と評価した。○が合格、×が不合格である。
【０１０３】
（耐高温割れ性）
図２のようなＵ溝に２層３パスの溶接を実施し、最終パスにおける割れの有無を確認した。なお、試験板の母材はＡＳＴＭ  Ａ３８７  Ｇｒ．９１を用いた。割れの評価方法は、表面における割れ発生の有無をＪＩＳ  Ｚ  ２３４３：２００１に準じて浸透探傷試験で評価した。割れが発生していないものを「○」、発生しているものを「×」と評価した。○が合格、×が不合格である。
【０１０４】
（靭性）
全溶着金属の靭性を評価するためＪＩＳ  Ｚ  ２２４２：２００５に準じてシャルピー衝撃試験を行った。
全溶着金属の靭性の評価には、溶着金属の板厚中央部から溶接線と法線方向（継手方向）にＡＷＳ  Ｂ４．０に準拠した１０ｍｍ角の２ｍｍ−Ｖノッチ（サイドノッチ）のシャルピー衝撃試験片を供した。また、試験温度は２０℃、試験数は３としてその平均値を求めた。なお、図３にシャルピー衝撃試験片の試験片採取位置１０及びクリープ試験片の試験片採取位置２０を示す。
全溶着金属の靭性は、２０℃におけるシャルピー衝撃試験における吸収エネルギー（ｖＥ＋２０℃）の３点平均が６５Ｊ以上のものを「◎」、４５Ｊ以上６５Ｊ未満のものを「○」、４５Ｊ未満のものを「×」と評価した。◎及び○が合格、×が不合格である。
【０１０５】
（クリープ性能）
全溶着金属のクリープ性能を評価するためＪＩＳ  Ｚ  ２２７１：２０１０に準じてクリープ試験を行った。
全溶着金属のクリープ性能の評価には、溶着金属の板厚中央部から溶接線方向にクリープ試験片（試験片直径：φ６．０ｍｍ、平行部長さ：３０．０ｍｍ）を供した。図４Ａ及び図４Ｂにクリープ試験片の形状を示す。
クリープ試験は、試験温度を６５０℃、初期負荷応力を１００ＭＰａとし、クリープ破断時間（Ｔｒ）が１０００ｈ以上のものを「◎」、６００ｈ以上１０００ｈ未満のものを「○」、６００ｈ未満のものを「×」と評価した。◎及び○が合格、×が不合格である。
【０１０６】
表４に、溶接に用いたワイヤとフラックスの組み合わせを示すと共に、溶接作業性、耐高温割れ性、靭性、クリープ性能の評価結果を示す。なお、表４中、「−」は、関係式に関する元素が検出限界未満であったため算出できなかったことを示す。
ここで、溶接作業性、耐高温割れ性の評価結果が「○」であり、靭性、クリープ性能の評価結果が「◎」であるものを総合評価「◎」と評価した。
溶接作業性、耐高温割れ性の評価結果が「○」であり、靭性又はクリープ性能の評価結果が「○」であるものを総合評価「○」と評価した。
溶接作業性、耐高温割れ性、靭性、クリープ性能の評価結果のうちで少なくとも１つ「×」があるものを総合評価「×」と評価した。
なお、今回の検討中に、ワイヤ及びフラックス中のＭｎとＮｉに関する知見（すなわち、所定の関係式）が見出されたので、当該知見についても併せて示した。
【０１０７】
【表４】
0006760758.tif 000005
【０１０８】
表４のＮｏ．１〜１４に係る溶接試験体は、本発明の要件を満たしていたので、溶接作業性、耐高温割れ性、靭性、クリープ性能の評価結果が優れていた（実施例）。
【０１０９】
特に、Ｎｏ．１〜４、６〜８、１０に係る溶接試験体は、ワイヤ成分及びフラックス成分が好適であり、ワイヤの成分のＭｎ量（％（質量％の意味である。以下同じ。））、Ｎｉ量（％）をそれぞれ[Ｍｎ]W、[Ｎｉ]Wとし、フラックスの成分のＭｎ量（％）、Ｎｉ量（％）をそれぞれ[Ｍｎ]F、[Ｎｉ]Fとした場合に、以下の関係式（１）〜（３）を満たしていた。これらの溶接試験体は、特に、関係式（１）を満たしており、また、ワイヤの成分にＣｏを含有していた。
０．５５％≦[Ｍｎ]W＋０．１×[Ｍｎ]F≦１．００％                        …（１）
[Ｎｉ]W＋[Ｎｉ]F≦０．５０％                                            …（２）
０．６０％≦[Ｍｎ]W＋０．１×[Ｍｎ]F＋[Ｎｉ]W＋[Ｎｉ]F≦１．１５％      …（３）
【０１１０】
そのため、Ｎｏ．１〜４、６〜８、１０に係る溶接試験体は、溶接作業性、耐高温割れ性の評価結果が「○」、靭性、クリープ性能の評価結果が「◎」であり、総合評価が「◎」となった。つまり、これらはより良好な態様であることが分かった。
【０１１１】
その一方で、Ｎｏ．１５〜４３に係る溶接試験体は、本発明の要件を満たしていなかったので、溶接作業性、耐高温割れ性、靭性、クリープ性能のうちのいずれかの評価結果が劣っていた（比較例）。これらは総合評価が「×」であった。
【０１１２】
具体的には、Ｎｏ．１５に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号１４に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．１５に係る溶接試験体は、ワイヤのＣ量が多過ぎたので、耐高温割れ性、靭性が劣っていた。
Ｎｏ．１６に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号１５に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．１６に係る溶接試験体は、ワイヤのＳｉ量が少な過ぎたので、溶接作業性、靭性、クリープ性能が劣っていた。
Ｎｏ．１７に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号１６に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．１７に係る溶接試験体は、ワイヤのＳｉ量が多過ぎたので、靭性が劣っていた。
【０１１３】
Ｎｏ．１８に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号１７に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．１８に係る溶接試験体は、ワイヤのＭｎ量が少な過ぎたので、靭性が劣っていた。
Ｎｏ．１９に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号１８に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．１９に係る溶接試験体は、ワイヤのＭｎ量が多過ぎたので、クリープ性能が劣っていた。なお、ワイヤ番号１８に係るワイヤは、ワイヤの含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量（Ｍｎ＋Ｎｉ量）が請求項１を満たすものの、請求項２は満たさない例である。
Ｎｏ．２０に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号１９に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．２０に係る溶接試験体は、ワイヤのＮｉ量が多過ぎたので、クリープ性能が劣っていた。なお、ワイヤ番号１９に係るワイヤは、Ｍｎ＋Ｎｉ量が請求項１を満たすものの、請求項２は満たさない例である。
Ｎｏ．２１に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号２０に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．２１に係る溶接試験体は、ワイヤの含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量（Ｍｎ＋Ｎｉ量）が少な過ぎたので、靭性が劣っていた。
Ｎｏ．２２に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号２１に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．２２に係る溶接試験体は、ワイヤのＭｎ＋Ｎｉ量が多過ぎたので、クリープ性能が劣っていた。なお、ワイヤ番号２１に係るワイヤは、Ｍｎ量及びＮｉ量がそれぞれ請求項１を満たすものの、請求項２は満たさない例である。
【０１１４】
Ｎｏ．２３に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号２２に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．２３に係る溶接試験体は、ワイヤのＳ量が多過ぎると共に、ワイヤの含有するＭｎ量とＳ量の比率（Ｍｎ／Ｓ）が低過ぎたので、耐高温割れ性、靭性が劣っていた。
Ｎｏ．２４に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号２３に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．２４に係る溶接試験体は、ワイヤのＭｎ／Ｓが低過ぎたので、耐高温割れ性が劣っていた。
【０１１５】
Ｎｏ．２５に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号２４に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．２５に係る溶接試験体は、ワイヤのＰ量が多過ぎたので、耐高温割れ性、靭性が劣っていた。
Ｎｏ．２６に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号２５に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．２６に係る溶接試験体は、ワイヤのＣｕ量が多過ぎたので、靭性が劣っていた。
Ｎｏ．２７に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号２６に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．２７に係る溶接試験体は、ワイヤのＣｒ量が少な過ぎたので、クリープ性能が劣っていた。
Ｎｏ．２８に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号２７に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．２８に係る溶接試験体は、ワイヤのＣｒ量が多過ぎたので、耐高温割れ性、靭性、クリープ性能が劣っていた。また、Ｎｏ．２８に係る溶接試験体は、焼付きが多く、スラグ剥離性が劣化した。そのため、Ｎｏ．２８に係る溶接試験体は、溶接作業性が劣っていた。
Ｎｏ．２９に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号２８に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．２９に係る溶接試験体は、ワイヤのＭｏ量が少な過ぎたので、クリープ性能が劣っていた。
Ｎｏ．３０に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号２９に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．３０に係る溶接試験体は、ワイヤのＭｏ量が多過ぎたので、靭性が劣っていた。
【０１１６】
Ｎｏ．３１に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号３０に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．３１に係る溶接試験体は、ワイヤのＶ量が少な過ぎたので、クリープ性能が劣っていた。
Ｎｏ．３２に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号３１に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．３２に係る溶接試験体は、ワイヤのＶ量が多過ぎたので、靭性が劣っていた。
Ｎｏ．３３に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号３２に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．３３に係る溶接試験体は、ワイヤのＡｌ量が多過ぎたので、溶接作業性、靭性、クリープ性能が劣っていた。なお、ワイヤ番号３２に係るワイヤは、Ｍｎ＋Ｎｉ量が請求項１を満たすものの、請求項２は満たさない例である。
Ｎｏ．３４に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号３３に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．３４に係る溶接試験体は、ワイヤのＢ量が多過ぎたので、耐高温割れ性が劣っていた。
Ｎｏ．３５に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号３４に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．３５に係る溶接試験体は、ワイヤのＮｂ量が少な過ぎたので、クリープ性能が劣っていた。
Ｎｏ．３６に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号３５に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．３６に係る溶接試験体は、ワイヤのＮｂ量が多過ぎたので、靭性が劣っていた。また、Ｎｏ．３６に係る溶接試験体は、焼付きが多く、スラグ剥離性が劣化した。そのため、Ｎｏ．３６に係る溶接試験体は、溶接作業性が劣っていた。
【０１１７】
Ｎｏ．３７に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号３６に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．３７に係る溶接試験体は、ワイヤのＮ量が少な過ぎたので、クリープ性能が劣っていた。
Ｎｏ．３８に係る溶接試験体は、表１のワイヤ番号３７に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．３８に係る溶接試験体は、ワイヤのＯ量が多過ぎたので、靭性が劣っていた。
【０１１８】
Ｎｏ．３９に係る溶接試験体は、表２のフラックス番号６に係るフラックスを使用している。Ｎｏ．３９に係る溶接試験体は、フラックスのＭｎ量が多過ぎたので、クリープ性能が劣っていた。
Ｎｏ．４０に係る溶接試験体は、表２のフラックス番号７に係るフラックスを使用している。Ｎｏ．４０に係る溶接試験体は、フラックスのＮｉ量が多過ぎたので、クリープ性能が劣っていた。
Ｎｏ．４１に係る溶接試験体は、表２のフラックス番号８に係るフラックスを使用している。Ｎｏ．４１に係る溶接試験体は、フラックスのＳ量が多過ぎたので、耐高温割れ性が劣っていた。
Ｎｏ．４２に係る溶接試験体は、表２のフラックス番号９に係るフラックスを使用している。Ｎｏ．４２に係る溶接試験体は、フラックスのＣａ、Ｓｉ、Ａｌの合計量が少な過ぎたので、ポックマークが多く、溶接作業性が劣っていた。
Ｎｏ．４３に係る溶接試験体は、表２のフラックス番号１０に係るフラックスを使用している。Ｎｏ．４３に係る溶接試験体は、フラックスのＣａ、Ｓｉ、Ａｌの合計量が多過ぎたので、焼付きが多く、スラグ剥離性が劣化した。そのため、Ｎｏ．４３に係る溶接試験体は、溶接作業性が劣っていた。
【０１１９】
〔第２実施例〕
表５に示した化学成分を有するワイヤと、表６に示した化学成分を有するフラックスとを製造した。
溶接ワイヤは、高周波溶解炉にて溶解後に、押出し、焼鈍、伸線を実施し、３．２ｍｍφとした。ワイヤ番号３８〜５２は、実施例であり、ワイヤ番号５３〜６６は、比較例である。
フラックスは、所定原料（フッ化物、金属炭酸塩を含む鉱石粉、溶融フラックス）を混合し、攪拌した後、水ガラスを用いて造粒し、５００℃で約１時間焼結した。フラックス番号１１〜１３は、実施例である。
【０１２０】
【表５】
0006760758.tif 000006
【０１２１】
【表６】
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【０１２２】
表５に示した番号３８〜６６に係るワイヤと、表６に示した番号１１〜１３に係るフラックスと、を表８に示すようにして組み合わせ、溶接した。表７に、サブマージアーク溶接の溶接条件を示す。溶接電源は、〔第１実施例〕と同様のものを用いた。また、溶接試験を実施した試験板の開先形状も〔第１実施例〕で述べたのと同様とした（図１参照）。溶接は、初層から１層２パスで積層し、溶接作業性の確認試験として、最終層におけるビード外観、スラグ剥離性を評価した。
【０１２３】
【表７】
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【０１２４】
溶接試験体を作製後、各溶接試験体につき、７５０℃×８ｈｒのＰＷＨＴを施した群と、７５０℃×３２ｈｒのＰＷＨＴを施した群と、を用意した。そして、溶接試験体の溶着金属部の衝撃性能は、７５０℃×８ｈｒのＰＷＨＴを施した群を用いて評価した。また、溶接試験体のクリープ性能は、７５０℃×３２ｈｒのＰＷＨＴを施した群を用いて評価した。なお、試験片の採取部は、デポ中央（溶着金属中央）及び板厚中央部とした。
【０１２５】
溶接作業性及び耐高温割れ性の評価を〔第１実施例〕と同様にして行った。
靭性及びクリープ性能については、以下のようにして評価した。
【０１２６】
（靭性）
全溶着金属の靭性を評価するためＪＩＳ  Ｚ  ２２４２：２００５に準じてシャルピー衝撃試験を行った。
全溶着金属の靭性の評価には、溶着金属の板厚中央部から溶接線と法線方向（継手方向）にＡＷＳ  Ｂ４．０に準拠した１０ｍｍ角の２ｍｍ−Ｖノッチ（サイドノッチ）のシャルピー衝撃試験片を供した。また、試験温度は０℃、試験数は３としてその平均値を求めた。なお、〔第１実施例〕と同様にして、シャルピー衝撃試験片及びクリープ試験片を採取した（図３参照）。
全溶着金属の靭性は、０℃におけるシャルピー衝撃試験における吸収エネルギー（ｖＥ＋０℃）の３点平均が、５０Ｊ以上のものを「◎」、３８Ｊ以上５０Ｊ未満のものを「○」、３８Ｊ未満のものを「×」と評価した。◎及び○が合格、×が不合格である。
【０１２７】
（クリープ性能）
全溶着金属のクリープ性能を評価するためＪＩＳ  Ｚ  ２２７１：２０１０に準じてクリープ試験を行った。
全溶着金属のクリープ性能の評価には、溶着金属の板厚中央部から溶接線方向にクリープ試験片（試験片直径：φ６．０ｍｍ、平行部長さ：３０．０ｍｍ）を供した。クリープ試験片の形状は、〔第１実施例〕と同様とした（図４Ａ及び図４Ｂ参照）。
クリープ試験は、試験温度を５７５℃、初期負荷応力を１７０ＭＰａとし、クリープ破断時間（Ｔｒ）が５００ｈ以上のものを「◎」、２００ｈ以上５００ｈ未満のものを「○」、２００ｈ未満のものを「×」と評価した。◎及び○が合格、×が不合格である。
【０１２８】
表８に、溶接に用いたワイヤとフラックスの組み合わせを示すと共に、溶接作業性、耐高温割れ性、靭性、クリープ性能の評価結果を示す。
ここで、溶接作業性、耐高温割れ性の評価結果が「○」であり、靭性、クリープ性能の評価結果が「◎」であるものを総合評価「◎」と評価した。
溶接作業性、耐高温割れ性の評価結果が「○」であり、靭性又はクリープ性能の評価結果が「○」であるものを総合評価「○」と評価した。
溶接作業性、耐高温割れ性、靭性、クリープ性能の評価結果のうちで少なくとも１つ「×」があるものを総合評価「×」と評価した。
【０１２９】
【表８】
0006760758.tif 000009
【０１３０】
表８のＮｏ．４４〜５８に係る溶接試験体は、本発明の要件を満たしていたので、溶接作業性、耐高温割れ性、靭性が優れていると共に、長時間のＰＷＨＴを施した後のクリープ性能の評価結果が優れていた（実施例）。特に、Ｎｏ．４４、４５、４７〜４９、５１、５２、５４、５５、５７、５８に係る溶接試験体は、長時間のＰＷＨＴを施した後のクリープ性能の評価結果が優れていた。
【０１３１】
その一方で、Ｎｏ．５９〜７２に係る溶接試験体は、本発明の要件を満たしていなかったので、溶接作業性、耐高温割れ性、靭性、クリープ性能のうちのいずれかの評価結果が劣っていた（比較例）。これらは総合評価が「×」であった。
【０１３２】
具体的には、Ｎｏ．５９に係る溶接試験体は、表５のワイヤ番号５３に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．５９に係る溶接試験体は、ワイヤのＣ量が多過ぎたので、耐高温割れ性が劣っていた。また、Ｎｏ．５９に係る溶接試験体は、ワイヤの含有するＣ量とＮ量の合計量（Ｃ＋Ｎ量）が多過ぎたので、これによっても耐高温割れ性が劣っていた。
Ｎｏ．６０に係る溶接試験体は、表５のワイヤ番号５４に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．６０に係る溶接試験体は、ワイヤのＣ量が少な過ぎたので、クリープ性能が劣っていた。
Ｎｏ．６１に係る溶接試験体は、表５のワイヤ番号５５に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．６１に係る溶接試験体は、ワイヤのＭｎ量が多過ぎたので、クリープ性能が劣っていた。また、Ｎｏ．６１に係る溶接試験体は、関係式（８）を満たさなかったので、これによってもクリープ性能が劣ることになった。
Ｎｏ．６２に係る溶接試験体は、表５のワイヤ番号５６に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．６２に係る溶接試験体は、ワイヤのＭｎ量が少な過ぎると共に、ワイヤの含有するＭｎ量とＮｉ量の合計量（Ｍｎ＋Ｎｉ量）が少な過ぎたので、靭性が劣っていた。また、Ｎｏ．６２に係る溶接試験体は、クリープ性能も劣っていた。
Ｎｏ．６３に係る溶接試験体は、表５のワイヤ番号５７に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．６３に係る溶接試験体は、ワイヤのＮｂ量が多過ぎたので、靭性が劣っていた。また、Ｎｏ．６３に係る溶接試験体は、焼付きが多く、スラグ剥離性が劣化した。そのため、Ｎｏ．６３に係る溶接試験体は、溶接作業性が劣っていた。
Ｎｏ．６４に係る溶接試験体は、表５のワイヤ番号５８に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．６４に係る溶接試験体は、ワイヤのＮｂ量が少な過ぎたので、クリープ性能が劣っていた。また、Ｎｏ．６４に係る溶接試験体は、関係式（８）を満たさなかったので、これによってもクリープ性能が劣ることになった。
Ｎｏ．６５に係る溶接試験体は、表５のワイヤ番号５９に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．６５に係る溶接試験体は、ワイヤのＮ量が多過ぎたので、靭性が劣っていた。また、Ｎｏ．６５に係る溶接試験体は、溶接作業性も劣っていた。
Ｎｏ．６６に係る溶接試験体は、表５のワイヤ番号６０に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．６６に係る溶接試験体は、ワイヤのＮ量が少な過ぎたので、クリープ性能が劣っていた。
Ｎｏ．６７に係る溶接試験体は、表５のワイヤ番号６１に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．６７に係る溶接試験体は、フラックスのＮｉ量が多過ぎたので、耐高温割れ性が劣っていた。
Ｎｏ．６８に係る溶接試験体は、表５のワイヤ番号６２に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．６８に係る溶接試験体は、ワイヤのＭｎ＋Ｎｉ量が多過ぎたので、クリープ性能が劣っていた。また、Ｎｏ．６８に係る溶接試験体は、関係式（８）を満たさなかったので、これによってもクリープ性能が劣ることになった。
Ｎｏ．６９に係る溶接試験体は、表５のワイヤ番号６３に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．６９に係る溶接試験体は、ワイヤのＭｎ＋Ｎｉ量が少な過ぎたので、靭性が劣っていた。
Ｎｏ．７０に係る溶接試験体は、表５のワイヤ番号６４に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．７０に係る溶接試験体は、ワイヤの含有するＣ量とＮ量の合計量（Ｃ＋Ｎ量）が多過ぎたので、耐高温割れ性が劣っていた。
Ｎｏ．７１に係る溶接試験体は、表５のワイヤ番号６５に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．７１に係る溶接試験体は、ワイヤの含有するＣ＋Ｎ量が少な過ぎたので、クリープ性能が劣っていた。また、Ｎｏ．７１に係る溶接試験体は、関係式（８）を満たさなかったので、これによってもクリープ性能が劣ることになった。
Ｎｏ．７２に係る溶接試験体は、表５のワイヤ番号６６に係るワイヤを使用している。Ｎｏ．７２に係る溶接試験体は、ワイヤのＭｎ／Ｓが低過ぎたので、耐高温割れ性が劣っていた。
【０１３３】
〔第３実施例；不純物成分の影響〕
表１のワイヤ番号１と、表２のフラックス番号３の成分をベースとして、不純物量を変化させたワイヤ及びフラックスを作製した。表９に示すワイヤ番号１−２とワイヤ番号１−３、及び、表１０に示すフラックス番号３−２とフラックス番号３−３は、意図的に不純物を増加させた成分系である。なお、表９に示すワイヤ番号１−１は、ワイヤ番号１の不純物成分を示しており、表１０に示すフラックス番号３−１は、フラックス番号１の不純物成分を示している。表９に示すＸ及び表６に示すＹはそれぞれ後記する関係式（５）、（６）により算出した値である。
【０１３４】
表９に示した番号１−１〜１−３に係るワイヤと、表１０に示した番号３−１〜３−３に係るフラックスとを表１１に示すようにして組み合わせて溶接し、ＰＷＨＴを施して表１１のＮｏ．７３〜７５に係る溶接試験体を得た。なお、溶接及びＰＷＨＴは〔第１実施例〕で述べたのと同様にして行った。
【０１３５】
【表９】
0006760758.tif 000010
【０１３６】
【表１０】
0006760758.tif 000011
【０１３７】
そして、〔第１実施例〕で述べたのと同様の方法により、靭性の評価を行った。その結果を表１１に示す。
【０１３８】
【表１１】
0006760758.tif 000012
【０１３９】
表１１に示すように、Ｎｏ．７３に係る溶接試験体は、ワイヤの成分のＰｂ量（ｐｐｍ）、Ｂｉ量（ｐｐｍ）をそれぞれ[Ｐｂ]W、[Ｂｉ]Wとし、フラックスの成分のＰｂ量（ｐｐｍ）、Ｂｉ量（ｐｐｍ）をそれぞれ[Ｐｂ]F、[Ｂｉ]Fとした場合に、以下の関係式（４）を満たしていた。
[Ｐｂ]W＋[Ｂｉ]W＋０．２×[Ｐｂ]F＋０．２×[Ｂｉ]F≦２．０ｐｐｍ        …（４）
【０１４０】
また、Ｎｏ．７３に係る溶接試験体は、ワイヤの成分のＰ量（ｐｐｍ）、Ｓｎ量（ｐｐｍ）、Ａｓ量（ｐｐｍ）、Ｓｂ量（ｐｐｍ）をそれぞれ[Ｐ]W、[Ｓｎ]W、[Ａｓ]W、[Ｓｂ]Wとし、フラックスの成分のＰ量（ｐｐｍ）、Ｓｎ量（ｐｐｍ）、Ａｓ量（ｐｐｍ）、Ｓｂ量（ｐｐｍ）をそれぞれ[Ｐ]F、[Ｓｎ]F、[Ａｓ]F、[Ｓｂ]Fとした場合に、以下の関係式（５）〜（７）を満たしていた。そのため、Ｎｏ．７３に係る溶接試験体は、靭性が優れていた。
Ｘ＝１０×[Ｐ]W＋４×[Ｓｎ]W＋[Ａｓ]W＋５×[Ｓｂ]W                      …（５）
Ｙ＝１０×[Ｐ]F＋４×[Ｓｎ]F＋[Ａｓ]F＋５×[Ｓｂ]F                      …（６）
Ｘ＋０．２×Ｙ≦１５００ｐｐｍ                                          …（７）
【０１４１】
一方、Ｎｏ．７４に係る溶接試験体は、前記した関係式（４）を満たしていなかった。そのため、Ｎｏ．７４に係る溶接試験体は、靭性が劣っていた。
また、Ｎｏ．７５に係る溶接試験体は、前記した関係式（７）を満たしていなかった。そのため、Ｎｏ．７５に係る溶接試験体は、靭性が劣っていた。
【図１】
0006760758.tif 000013
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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