(57)【要約】【課題】全姿勢溶接でのビード形状に優れ、かつ高靭性を有する溶接部を得ることができるマルテンサイト系ステンレス鋼管ＭＩＧ溶接用ワイヤおよびマルテンサイト系ステンレス鋼管の溶接方法を提案する。【解決手段】Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下、Ｓｉ：１．０  ％以下、Ｍｎ：０．２  〜３．０  ％、Ｃｒ：１１〜１５％、Ｎｉ：２〜１０％、ＲＥＭ  ：０．０１〜０．３０％、Ｏ：０．０１％以下を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を有し、表面にＮｉめっきおよびその上層としてＣｕめっきを施してなる溶接用ワイヤとする。上記した組成に加えて、さらに、Ｃｕ、Ｍｏのうちの１種または２種、Ｖ、Ｔｉのうちの１種または２種、Ｃｏ、Ｗのうちの１種または２種、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｂのうちの１種または２種以上を含有してもよい。これらのワイヤを用いて、マルテンサイト系ステンレス鋼管の端部同士を突合せて、シールドガスを不活性ガスとするＭＩＧ溶接により円周溶接する。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下、            Ｓｉ：１．０  ％以下、
Ｍｎ：０．２  〜３．０  ％、                  Ｃｒ：１１〜１５％、
Ｎｉ：２〜１０％、                  ＲＥＭ  ：０．０１〜０．３０％、
Ｏ：０．０１％以下
を含み、あるいはさらに、Ｃｕ：２％以下、Ｍｏ：４％以下のうちの１種または２種を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を有し、表面にＮｉめっきおよびその上層としてＣｕめっきを施してなることを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼管ＭＩＧ溶接用ワイヤ。
【請求項２】
前記組成に加えてさらに、Ｖ、Ｔｉのうちの１種または２種を合計で０．３  質量％以下含有する組成とすることを特徴とする請求項１に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼管ＭＩＧ溶接用ワイヤ。
【請求項３】
前記組成に加えてさらに、Ｃｏ、Ｗのうちの１種または２種を合計で４質量％以下含有することを特徴とする請求項１または２に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼管ＭＩＧ溶接用ワイヤ。
【請求項４】
前記組成に加えてさらに、質量％で、Ｎｂ：０．２０％以下、Ｚｒ：０．２０％以下、Ｔａ：０．２０％以下、Ｂ：０．００５０％以下のうちの１種または２種以上を含有する組成とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のマルテンサイト系ステンレス鋼管ＭＩＧ溶接用ワイヤ。
【請求項５】
質量％で、Ｃｒ：１０〜１４％、Ｎｉ：１．０  〜７．０  ％を含むマルテンサイト系ステンレス鋼管の端部同士を突合せて、ＭＩＧ溶接により円周溶接するマルテンサイト系ステンレス鋼管の溶接方法であって、前記ＭＩＧ溶接で用いる溶接ワイヤを、質量％で、
Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下、            Ｓｉ：１．０  ％以下、
Ｍｎ：０．２  〜３．０  ％、                  Ｃｒ：１１〜１５％、
Ｎｉ：２〜１０％、                  ＲＥＭ  ：０．０１〜０．３０％、
Ｏ：０．０１％以下
を含み、あるいはさらに、Ｃｕ：２％以下、Ｍｏ：４％以下のうちの１種または２種を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を有し、表面にＮｉめっきおよびその上層としてＣｕめっきを施してなる溶接ワイヤとし、前記ＭＩＧ溶接におけるシールドガスを不活性ガスとすることを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼管の溶接方法。
【請求項６】
前記溶接ワイヤが、前記組成に加えてさらに、Ｖ、Ｔｉのうちの１種または２種を合計で０．３  質量％以下含有する組成を有することを特徴とする請求項５に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼管の溶接方法。
【請求項７】
前記溶接ワイヤが、前記組成に加えてさらに、Ｃｏ、Ｗのうちの１種または２種を合計で４質量％以下含有する組成を有することを特徴とする請求項５または６に記載のマルテンサイト系ステンレス鋼管の溶接方法。
【請求項８】
前記溶接ワイヤが、前記組成に加えてさらに、質量％で、Ｎｂ：０．２０％以下、Ｚｒ：０．２０％以下、Ｔａ：０．２０％以下、Ｂ：０．００５０％以下のうちの１種または２種以上を含有する組成を有することを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載のマルテンサイト系ステンレス鋼管の溶接方法。
【請求項９】
請求項５ないし８のいずれかに記載のマルテンサイト系ステンレス鋼管の溶接方法を用いて溶接されてなるマルテンサイト系ステンレス鋼管溶接構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラインパイプとして好適なマルテンサイト系ステンレス鋼管のＭＩＧ溶接（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ  Ｗｅｌｄｉｎｇ）用ワイヤに係り、とくに全姿勢溶接でのビード形状に優れ、かつ高靭性を有する溶接部を得ることができるＭＩＧ溶接用ワイヤおよびＭＩＧ溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、生産される石油・天然ガスは、湿潤な炭酸ガスや硫化水素を含有するものが増加している。このような湿潤な炭酸ガスや硫化水素を含む石油・天然ガスは、炭素鋼や低合金鋼を著しく腐食することが知られている。こうした腐食性の石油・天然ガスをパイプラインで輸送するに際しては、ラインパイプ（鋼管）の防食対策として、腐食抑制剤の添加が一般的であった。しかし、腐食抑制剤の添加はコストの増加をもたらし、さらには環境汚染の問題もあって、その使用は困難となりつつあり、最近では、腐食抑制剤の添加を必要としない耐食性に優れた鋼管の使用が指向されるようになってきた。
【０００３】
耐食性に優れたラインパイプ用材料として、例えば、特許文献１、特許文献２に、ＣおよびＮを低減し、オーステナイト安定化元素を添加した、１１〜１５％程度のＣｒを含有する、溶接性に優れかつ炭酸ガス含有環境下での耐食性に優れたラインパイプ用低炭素マルテンサイト系ステンレス鋼管が提案されている。
ところで、ラインパイプは円周溶接により接続されるが、このような低炭素マルテンサイト系ステンレス鋼管を円周溶接するに際して、使用できる適切な溶接材料あるいは適切な溶接方法がなく、パイプラインの敷設に問題を残していた。このような問題に対し、例えば、特許文献３には、マルテンサイト系ステンレス鋼用溶接線材として、Ｃ：０．０１〜０．０４ｗｔ％、かつＣ＋Ｎ：０．０２〜０．０６ｗｔ％、Ｓｉ：０．０１〜０．５  ｗｔ％、Ｍｎ：０．１  〜２．０  ｗｔ％、Ｃｒ：１１．０〜１５．０ｗｔ％、Ｎｉ：３．５  〜７．０ｗｔ  ％、Ｍｏ：０．７  〜３．０  ｗｔ％、Ｎｂ：０．０１〜０．２  ｗｔ％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる成分系が提案されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献３に記載された技術では、得られる溶接金属の靱性は、０℃でのシャルピー吸収エネルギーが１００  Ｊ程度の靱性レベルであり、しかもこの程度の靱性を有する溶接金属を得るために１ｈｒ以上の後熱処理を要するなど、溶接施工性に問題を残していた。
パイプラインの敷設には、短時間の施工が要求される。とくに、海底パイプラインの敷設は、一般に、ラインパイプを敷設船上で円周溶接するが、敷設船の賃貸料が高価なため、敷設船上での溶接時間を短時間とすることが必須条件となる。したがって、長時間を要する予熱や後熱を必要とする溶接材料の使用は敬遠されることになる。また、パイプラインは厳寒の地に敷設されることも多いことから、ラインパイプには低温、例えば−４０℃での高靱性が要求される場合が多い。
【０００５】
このような要求に対し、例えば、特許文献４には、Ｃｒ：７．５  〜１２．０％を含有するマルテンサイト系高Ｃｒ鋼を、Ｃ：０．００５  〜０．１２％、Ｓｉ：０．０１〜１．０  ％、Ｍｎ：０．０２〜２．０  ％、Ｃｒ：１３．０〜１８．０％、Ｎｉ：３．０  〜５．０  ％、Ｎ：０．０５〜０．１２％を含有し、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下に制限し、かつＣｒ当量／Ｎｉ当量比を１．６  〜２．０  に調整したステンレス鋼ワイヤを用いてガスシールドアーク溶接し、溶接金属組織を調整する溶接方法が記載されている。特許文献４に記載された技術では、予熱、後熱を必要とせず、強度と靭性に優れ、さらに耐食性に優れた高Ｃｒ鋼の溶接が可能となるとしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平４−９９１５４号公報
【特許文献２】
特開平４−９９１５５号公報
【特許文献３】
特開平７−１８５８７９  号公報
【特許文献４】
特開平９−２９５１８５  号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献４に記載された技術では、ビードが凸形状となりやすく、そのため、融合不良等の溶接欠陥が生成しやすいという問題がある。また、さらに特許文献４に記載された技術では、全姿勢溶接において良好なビード形状を確保することが困難であり、全姿勢溶接が要求されるラインパイプの円周溶接に適用するには問題を残していた。
【０００８】
本発明は、上記した従来技術の問題を有利に解決し、ラインパイプとして好適なマルテンサイト系ステンレス鋼管の円周溶接用として好適な、全姿勢溶接でのビード形状に優れ、かつ高靭性を有する溶接部を得ることができ、さらにアーク安定性に優れたＭＩＧ溶接用ワイヤ、およびパイプライン用として好適な、高品質溶接部を得ることができるマルテンサイト系ステンレス鋼管の溶接方法を提案することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記した課題を達成するために、マルテンサイト系ステンレス鋼管ＭＩＧ溶接部のビード形状および溶接金属靭性に及ぼす各種要因について鋭意検討した。その結果、ＭＩＧ溶接ワイヤの表面にＮｉめっきを施したのちその上層としてＣｕめっきを施すことにより、湯流れ性が向上し、ビードが平坦化して、全姿勢溶接において融合不良等の溶接欠陥が抑制されるとともに、さらに密着性の高いめっき層が得られるためワイヤ送給性が向上し、ひいてはアーク安定性が向上するという知見を得た。また、ＭＩＧ溶接のシールドガスを酸化性ガスを含まない純不活性ガスとすること、およびＭＩＧ溶接ワイヤのＯ含有量を０．０１％以下に規制することにより、溶接金属中に持ち込まれるＯ量が低減し、溶接金属靭性が向上することを知見した。また、さらに、ＭＩＧ溶接ワイヤにＲＥＭ  を含有することにより、陰極点が形成されシールドガスを純不活性ガスとしても、アークが安定化し、良好な溶接部品質が確保できることを知見した。
【００１０】
本発明は、上記した知見に基づいて完成されたものである。
すなわち、本発明の要旨はつぎのとおりである。
（１）質量％で、Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下、Ｓｉ：１．０  ％以下、Ｍｎ：０．２  〜３．０  ％、    Ｃｒ：１１〜１５％、Ｎｉ：２〜１０％、ＲＥＭ  ：０．０１〜０．３０％、Ｏ：０．０１％以下を含み、あるいはさらに、Ｃｕ：２％以下、Ｍｏ：４％以下のうちの１種または２種を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を有し、表面にＮｉめっきおよびその上層としてＣｕめっきを施してなることを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼管ＭＩＧ溶接用ワイヤ。
（２）（１）において、前記組成に加えてさらに、Ｖ、Ｔｉのうちの１種または２種を合計で０．３  質量％以下含有する組成とすることを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼管ＭＩＧ溶接用ワイヤ。
（３）（１）または（２）において、前記組成に加えてさらに、Ｃｏ、Ｗのうちの１種または２種を合計で４質量％以下含有することを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼管ＭＩＧ溶接用ワイヤ。
（４）（１）ないし（３）のいずれかにおいて、前記組成に加えてさらに、質量％で、Ｎｂ：０．２０％以下、Ｚｒ：０．２０％以下、Ｔａ：０．２０％以下、Ｂ：０．００５０％以下のうちの１種または２種以上を含有する組成とすることを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼管ＭＩＧ溶接用ワイヤ。
（５）質量％で、Ｃｒ：１０〜１４％、Ｎｉ：１．０  〜７．０  ％を含むマルテンサイト系ステンレス鋼管の端部同士を突合せて、ＭＩＧ溶接により円周溶接するマルテンサイト系ステンレス鋼管の溶接方法であって、前記ＭＩＧ溶接で用いる溶接ワイヤを、質量％で、Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下、Ｓｉ：１．０  ％以下、Ｍｎ：０．２  〜３．０  ％、Ｃｒ：１１〜１５％、Ｎｉ：２〜１０％、ＲＥＭ  ：０．０１〜０．３０％、Ｏ：０．０１％以下を含み、あるいはさらに、Ｃｕ：２％以下、Ｍｏ：４％以下のうちの１種または２種を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる組成を有し、表面にＮｉめっきを施しさらにその上層としてＣｕめっきを施してなる溶接ワイヤとし、前記ＭＩＧ溶接におけるシールドガスを不活性ガスとすることを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼管の溶接方法。
（６）（５）において、前記溶接ワイヤが、前記組成に加えてさらに、Ｖ、Ｔｉのうちの１種または２種を合計で０．３  質量％以下含有する組成を有することを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼管の溶接方法。
（７）（５）または（６）において、前記溶接ワイヤが、前記組成に加えてさらに、Ｃｏ、Ｗのうちの１種または２種を合計で４質量％以下含有する組成を有することを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼管の溶接方法。
（８）（５）ないし（７）のいずれかにおいて、前記溶接ワイヤが、前記組成に加えてさらに、質量％で、Ｎｂ：０．２０％以下、Ｚｒ：０．２０％以下、Ｔａ：０．２０％以下、Ｂ：０．００５０％以下のうちの１種または２種以上を含有する組成を有することを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼管の溶接方法。
（９）（５）ないし（８）のいずれかに記載のマルテンサイト系ステンレス鋼管の溶接方法を用いて溶接されてなるマルテンサイト系ステンレス鋼管溶接構造物。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の溶接用ワイヤは、マルテンサイト系ステンレス鋼管ＭＩＧ溶接用であり、溶接金属の組織がマルテンサイト相主体の組織となるように化学組成を調整することが必要となる。本発明でいう「マルテンサイト相主体の組織」とは、マルテンサイト相が面積率で８０％以上である組織をいうものとする。なお、マルテンサイト相以外は、δーフェライト相、残留オーステナイト相を含んでもよい。
【００１２】
まず、本発明の溶接用ワイヤの成分限定理由について説明する。なお、以下、組成における質量％は、単に％と記す。
Ｃ＋Ｎ：０．０２％以下
Ｃ、Ｎは、いずれも溶接金属の強度を大きく増加させる元素であるが、過剰の含有は靱性を劣化させ、あるいは溶接割れを発生させる。このため、本発明では所望の強度が確保できる範囲でできるだけ低減するのが好ましい。Ｃ＋Ｎが０．０２％を超えると、溶接金属の靱性を著しく低下させ、溶接割れを発生させるため０．０２％を上限とした。これにより、予熱、後熱処理が不要となり、溶接施工の工期が短縮でき、また施工コストの低減が図れる。なお、強度確保の観点からはＣ＋Ｎは０．０１０  ％以上とすることが好ましい。
【００１３】
Ｓｉ：１．０  ％以下
Ｓｉは、α相安定化元素であり、過剰の含有はδ−フェライト相を形成するため靱性劣化の原因となる。また、Ｓｉは脱酸元素であり、しかもアークを安定させ溶接作業性を向上させる作用を有する。このような効果は０．１  ％以上の含有で顕著に認められ、０．１  ％以上含有することが望ましいが、１．０  ％を超える含有は靱性を劣化させる。このため、Ｓｉは１．０  ％以下に限定した。
【００１４】
Ｍｎ：０．２  〜３．０  ％
Ｍｎは、溶接金属の脱酸剤として作用するとともに、溶接金属の強度を増加させる。このような効果は０．２  ％以上の含有で認められるが、一方、３．０  ％を超える含有は強度が高くなりすぎ製造時に困難を伴う。このため、Ｍｎは０．２  〜３．０  ％に限定した。
【００１５】
Ｃｒ：１１〜１５％
Ｃｒは、溶接金属の耐食性と強度を向上させる元素であり、本発明では、１１％以上の含有を必要とする。一方、１５％を超えて含有すると、溶接金属にδ−フェライトが残存し靱性が劣化する。このため、Ｃｒは１１〜１５％の範囲に限定した。
Ｎｉ：２〜１０％
Ｎｉは、オーステナイト安定化元素であり、δ−  フェライトの生成を抑制し、溶接金属の靱性向上に有効に作用する。溶接金属の靱性確保の観点から２％以上の含有を必要とする。一方、１０％を超える含有は残留オーステナイト量が過大となり強度が低下する。このため、Ｎｉは２〜１０％の範囲に限定した。なお、より安定な靱性確保の観点から、好ましくは、２〜７％、より好ましくは５〜７％である。
【００１６】
ＲＥＭ  ：０．０１〜０．３０％
ＲＥＭ  （希土類元素）は、とくにＣＯ２  、Ｏ２等の活性ガスを含まないＡｒ、Ｈｅ等の純不活性ガス雰囲気中の溶接で溶融金属表面に陰極点を形成し、アークを安定化させる効果を有し、純不活性ガス雰囲気中の溶接を可能とする。また、ＲＥＭ  は、溶接金属の靭性低下の原因となる酸化物を低減する効果を有する。このような効果は、０．０１％以上の含有で認められるようになる。一方、０．３０％を超える含有は、溶接金属の靱性を劣化させるうえ、加工性も劣化させる。このため、本発明では、ＲＥＭ  は０．０１〜０．３０％に限定した。
【００１７】
なお、ＲＥＭ  は希土類元素の総称であるが、本発明では、溶接用ワイヤへのＲＥＭ  の添加はＬａ、Ｃｅ、Ｎｄ等の単独元素で上記した含有量となるように添加してもよい。また、ミッシュメタル等のＬａ、Ｃｅ、Ｎｄ等の元素を複合含有したもので添加してもよい。
Ｏ：０．０１％以下
ワイヤ中のＯは、溶接金属中の介在物を増加させ、溶接金属の靭性を劣化させるため、本発明ではＯはできるだけ低減する必要がある。Ｏを０．０１％を超えてワイヤ中に含有すると、溶接金属の靭性が顕著に低下する。このため、ワイヤ中のＯは０．０１％以下に限定した。なお、好ましくは０．００５  ％以下である。
【００１８】
本発明の溶接材料では、上記した主成分に加え、必要に応じ、つぎの各種元素を添加できる。
Ｃｕ：２％以下、Ｍｏ：４％以下のうちの１種または２種
Ｃｕ、Ｍｏは、溶接金属の耐食性と強度を増加させる作用を有し、必要に応じ１種または２種を含有できる。しかし、４％を超えるＭｏの含有は、溶接金属中にδ−  フェライトが残存するとともに、金属間化合物を形成することで靱性を劣化させる。このため、Ｍｏは４％以下に限定するのが好ましい。なお、より安定な特性確保の観点から、好ましくは、２〜３％である。
【００１９】
また、２％を超えるＣｕの含有は、溶接材料の製造性を低下させる。このようなことから、Ｃｕは２％以下に限定するのが好ましい。なお、より好ましくは０．２  〜１．５  ％である。
Ｖ、Ｔｉのうちの１種または２種：合計０．３  ％以下
Ｖ、Ｔｉは、いずれも炭化物、  窒化物を形成し、  強度を増加させる効果を有する元素であり、必要に応じ選択して１種または２種を含有できる。Ｖ、Ｔｉの合計量が０．３  ％を超えると、靭性劣化が著しくなるため、０．３  ％を上限とするのが好ましい。より好ましくは、合計で０．０３〜０．１５％である。
【００２０】
Ｃｏ、Ｗのうちの１種または２種：合計４％以下
Ｃｏ、Ｗはいずれも、不働態皮膜を安定化させることを通して、耐ＣＯ２  腐食性、耐孔食性を向上させる効果を有する元素であり、必要に応じ選択して１種または２種を好ましくは０．５  ％以上含有できる。一方、Ｃｏ、Ｗの合計量が４％を超えると、靱性劣化が著しくなるため、４％を上限とするのが好ましい。より好ましくは、合計で１〜３％である。
【００２１】
Ｎｂ：０．２０％以下、Ｚｒ：０．２０％以下、Ｔａ：０．２０％以下、Ｂ：０．００５０％以下のうちの１種または２種以上
Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｂはいずれも、炭窒化物生成を通して、強度、靱性ならびに耐ＣＯ２  腐食性を向上させる効果を有する元素であり、必要に応じ選択して１種または２種以上を含有できる。Ｎｂ：０．２０％、Ｚｒ：０．２０％、Ｔａ：０．２０％、Ｂ：０．００５０％を超えて含有すると、炭窒化物が粗大化し、逆に靱性が劣化する。このため、本発明では、Ｎｂ：０．２０％以下、Ｚｒ：０．２０％以下、Ｔａ：０．２０％以下、Ｂ：０．００５０％以下にそれぞれ限定することが好ましい。
【００２２】
残部Ｆｅおよび不可避的不純物
上記した成分以外の残部は実質的にＦｅである。不可避的不純物としては、Ｓ：０．０１％以下、Ｐ：０．０３％以下が許容できる。
本発明の溶接用ワイヤは、上記した組成を有する溶接ワイヤの表面に、Ｎｉめっきを施しさらにＮｉめっきの上層としてＣｕめっきを施してなる溶接用ワイヤである。溶接ワイヤの表面に、Ｎｉめっきおよびその上層としてＣｕめっきを施すことにより、湯流れ性が向上し、ビードが平坦化して、全姿勢溶接において融合不良等の溶接欠陥が抑制されるとともに、Ｃｕめっき単独よりアーク安定性がさらに向上する。
【００２３】
ＮｉめっきおよびＣｕめっきの厚さは、特に限定する必要はないが、Ｎｉめっきは０．０１〜  １．０μｍ  、Ｃｕめっきは  ０．１〜５μｍ  の範囲内とすることが好ましい。Ｎｉめっき厚が０．０１μｍ  未満では、上記した全姿勢溶接における溶接欠陥の抑制、アーク安定化といった効果が得られない。一方、  １．０μｍ  を超えると、逆にめっき密着性が低下するという問題がある。また、Ｃｕめっき厚が  ０．１μｍ  未満では、全姿勢溶接における溶接欠陥の抑制効果が得られない。一方、５μｍ  を超えて厚くしても効果が飽和するため経済的に不利となる。
【００２４】
本発明の溶接ワイヤは、公知の溶製方法で上記した組成の溶鋼としたのち、連続鋳造法、造塊法等の公知の方法でワイヤ素材としたのち、該ワイヤ素材を公知の方法で線引きしてワイヤ（線材）とし、ついで、必要により焼鈍、酸洗処理を施され、さらに公知の方法でワイヤ表面にＮｉめっきおよびその上層としてＣｕめっきを施し、その後必要に応じさらに線引きして製品（溶接用ワイヤ）とする。
【００２５】
本発明のＭＩＧ溶接用ワイヤでＭＩＧ溶接される被溶接鋼管としては、公知のマルテンサイト系ステンレス鋼管がいずれも好適である。本発明で対象とするマルテンサイト系ステンレス鋼管は、つぎのような化学組成範囲を有する鋼管が好ましい。
マルテンサイト系ステンレス鋼管は、質量％で、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：１．０  ％以下、Ｍｎ：０．１０〜３．０  ％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１０〜１４％、Ｎ：０．０５％以下、Ｎｉ：１．０  〜７．０  ％を含み、あるいはさらにＭｏ：０．２  〜３．５  ％および／またはＣｕ：０．２  〜２．０  ％を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純物とするのが好ましく、あるいはさらに、Ｖ：０．００５  〜０．２０％、Ｎｂ：０．００５  〜０．２０％、Ｔｉ：０．００５  〜０．１０％、Ｚｒ：０．００５  〜０．１０％のうちから選ばれた１種または２種以上を含有する鋼材とするのが好ましい。本発明で対象とするマルテンサイト鋼管では、母材靱性、溶接性を向上させるため、Ｃ、Ｎが低減される。Ｃは、０．０５％以下、好ましくは０．０２％以下、Ｎは０．０５％以下、好ましくは０．０２％以下である。
【００２６】
本発明のＭＩＧ溶接方法においては、溶接用ワイヤを、上記した範囲内の組成を有し、かつ表面にＮｉめっきおよびＣｕめっきを施されたワイヤとし、好ましくは上記した組成範囲のマルテンサイト系ステンレス鋼管を被溶接鋼管とし、被溶接鋼管の端部同士を突合せて、ＭＩＧ溶接により円周溶接して接合し、溶接構造物を得る。
【００２７】
なお、本発明では、ＭＩＧ溶接のシールドガスを、酸化性ガスを含有しない、１００  ％不活性ガスとすることが好ましい。溶接時のシールドガスを、酸化性ガスを含有しない１００  ％不活性ガスとすることにより、溶接金属中のＯ含有量が低減でき靭性が向上する。不活性ガスとしては、Ａｒガス、Ｈｅガス、およびそれらの混合ガスとすることが好ましい。また、本発明の鋼管のＭＩＧ溶接方法においては、溶接姿勢についてはとくに限定されず、下向き、立向き上進、立向き下進、上向きおよび横向きの全ての姿勢に適用できる。したがって、パイプライン敷設で一般的な水平固定管における下進振分け法などの全姿勢溶接が最も効果的である。
【００２８】
また、同一円周上に複数の溶接機を設置して、  同時に溶接を行なうことも可能である。
【００２９】
【実施例】
（実施例１）
表１に示す組成、母材特性を有するマルテンサイト系ステンレス鋼管（３５５  ｍｍφ×１７．８ｍｍ肉厚）をフラットニングして得た鋼板に、表２に示す組成とめっき厚さの、１．０ｍｍ  φの溶接用ワイヤを用いて、自動ＭＩＧ溶接機により、下向き、横向き、上向き、立向き上進、立向き下進の各溶接姿勢でビードオンプレート溶接を行った。なお、溶接入熱は６〜１２ｋＪ／ｃｍ  とし、シールドガスは１００  ％不活性ガス（１００  ％Ａｒ、８０％Ａｒ＋２０％Ｈｅ、５０％Ａｒ＋５０％Ｈｅの３種）を用いた。
【００３０】
溶接後、ビード平坦度、溶接欠陥を調査した。ビード平坦度は、溶接線の中央部で溶接線方向と直交する断面でビード形状を観察し測定した。なお、ビード平坦度は、ビード高さ／ビード幅で定義される値である。ビード高さ、ビード幅は、図１に定義される値である。溶接欠陥の有無は、ＡＰＩ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  １１０４  に準拠し、Ｘ線透過試験により求め、無欠陥の場合を○、  欠陥発生した場合を×として評価した。
【００３１】
得られた結果を表３に示す。
【００３２】
【表１】
2004181527.tif 000002
【００３３】
【表２】
2004181527.tif 000003
【００３４】
【表３】
2004181527.tif 000004
【００３５】
本発明例はいずれも、溶接姿勢によらず、平坦度０．１２未満の平坦なビードが得られ溶接欠陥の発生もない良好なビードが得られている。一方、Ｃｕめっきなしの比較例では、平坦度が０．２０以上と凸状のビートとなり、溶接欠陥が発生している。とくに、本発明範囲を外れる比較例では、上向き、横向き、立向き上進の溶接姿勢で凸形状のビードとなりやすいことがわかる。溶接ワイヤにＣｕめっきを施すことにより、溶接姿勢によらず、平坦度０．２０未満の平坦なビードが得られビード形状が向上するが、Ｃｕめっきに先立ちＮｉめっきを内層に施すことにより平坦度０．１２未満のさらに平坦なビードとなり、ビード形状がさらに向上している。
（実施例２）
表１に示す組成、母材特性を有するマルテンサイト系ステンレス鋼管（３５５  ｍｍφ×１７．８ｍｍ肉厚）を被溶接鋼管とし、表２に示す組成およびめっき厚さの、１．０ｍｍ  φの溶接用ワイヤを用いて、被溶接鋼管を固定し、自動ＭＩＧ溶接機により、下進振分け法で円周溶接し鋼管継手（溶接構造物）を作製した。なお、円周溶接の開先形状は図２に示すＵ型２０°開先とし、シールドガスは１００  ％不活性ガスとし、入熱は６〜１２ｋＪ／ｃｍ  とした。なお、シールドガスとして、一部、酸化性ガスを含む不活性ガスを用い、比較例とした。なお、ＲＥＭ  を含有しない溶接ワイヤを用いた継手Ｎｏ．Ｊ７  ではアークが安定せず溶接できなかった。
【００３６】
得られた鋼管継手の溶接部について、ＡＰＩ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  １１０４  に準拠し、Ｘ線透過試験により溶接欠陥の有無を調査し、さらにシャルピー衝撃試験により靭性を評価した。
溶接欠陥は、ＡＰＩ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  １１０４  に準拠し、溶接部に存在する融合不良、ブローホール等の欠陥を調査し、無欠陥の場合を○、  欠陥発生した場合を×として評価した。
【００３７】
また、靭性は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２０２の規定に準拠したＶノッチ試験片を、ノッチ位置を溶接金属中央部として採取し、ＪＩＳ  Ｚ  ３１２８の規定に準拠して、シャルピー衝撃試験を実施し、−４０℃におけるシャルピー吸収エネルギーが９０Ｊ以上の場合に○、９０Ｊ未満の場合に×として評価した。
得られた結果を表４に示す。
【００３８】
【表４】
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【００３９】
本発明範囲の溶接用ワイヤを用い、本発明範囲の溶接条件でＭＩＧ溶接した本発明例はいずれも、溶接欠陥の発生はなく、しかも良好な溶接部靭性を有している。一方、本発明範囲を外れる溶接用ワイヤ、および／または本発明範囲を外れる溶接条件を用いた比較例は、いずれも溶接が不可であるか、溶接欠陥が発生するか、溶接部靭性が低下している。
（実施例３）
表１に示す組成、母材特性を有するマルテンサイト系ステンレス鋼管（３５５  ｍｍφ×１７．８ｍｍ肉厚）を被溶接鋼管とし、表５に示す組成およびめっき厚さの、１．０ｍｍ  φの溶接用ワイヤを用いて、実施例２と同様に、被溶接鋼管を固定し、自動ＭＩＧ溶接機により、下進振分け法で円周溶接し鋼管継手（溶接構造物）を作製した。円周溶接の開先形状は、実施例２と同様に、図２に示すＵ型２０°開先とした。また、シールドガスは１００  ％不活性ガスとし、入熱は６〜１２ｋＪ／ｃｍ  とした。
【００４０】
得られた鋼管継手の溶接部について、実施例２と同様に、ＡＰＩ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  １１０４  に準拠し、Ｘ線透過試験により溶接欠陥の有無を調査し、さらにシャルピー衝撃試験により靭性を評価した。
溶接欠陥の評価は、実施例２と同様に、ＡＰＩ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  １１０４  に準拠し、溶接部に存在する融合不良、ブローホール等の欠陥を調査し、無欠陥の場合を○、  欠陥発生した場合を×とした。
【００４１】
また、靭性の評価は、実施例２と同様に、ＪＩＳ  Ｚ  ２２０２の規定に準拠したＶノッチ試験を、ノッチ位置を溶接金属中央部として採取し、ＪＩＳ  Ｚ  ３１２８の規定に準拠して、シャルピー衝撃試験を実施して、−４０℃におけるシャルピー吸収エネルギーが９０Ｊ以上の場合に○、９０Ｊ未満の場合に×とした。
得られた結果を表６に示す。
【００４２】
【表５】
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【００４３】
【表６】
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【００４４】
本発明範囲の溶接用ワイヤを用い、本発明範囲の溶接条件でＭＩＧ溶接した本発明例はいずれも、溶接欠陥の発生はなく、しかも良好な溶接部靭性を有している。
本発明の溶接ワイヤを用い、本発明のＭＩＧ溶接方法を採用することにより、マルテンサイト系ステンレス鋼管の円周溶接が生産性高く、しかも安定して施工でき、優れた特性の溶接部を有する鋼管継手が得られる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、全姿勢溶接でのビード形状に優れ、かつ高靭性で溶接欠陥のない高品質の溶接部を得ることができ、マルテンサイト系ステンレス鋼管の円周溶接を生産性高くしかも安定して施工でき、産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ビード高さ、  ビード幅の定義を示す説明図である。
【図２】実施例で使用した開先形状を示す説明図である。
【図１】
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【図２】
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