(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類元素を 0.015〜0.100 質量％含有する鋼素線からなる溶接用鋼ワイヤを用い、かつ100体積％ＣＯ2 をシールドガスとして用いて、溶接電流を280〜400Ａ、溶接電圧を29〜38Ｖ、溶接速度を20〜150cm／分、突き出し長さを15〜30mmとして正極性で厚鋼板の多層溶接を行なうことを特徴とする多層炭酸ガスシールドアーク溶接方法。
【請求項２】
前記鋼素線が、前記希土類元素に加えて、Ti：0.02〜0.50質量％およびZr：0.02〜0.50質量％のうちの１種または２種を含有し、かつＯ：0.0080質量％以下、Ca：0.0008質量％以下を含有する組成を有することを特徴とする請求項１に記載の多層炭酸ガスシールドアーク溶接方法。
【請求項３】
前記鋼素線が、前記組成に加えて、Al： 0.005〜3.00質量％を含有することを特徴とする請求項２に記載の多層炭酸ガスシールドアーク溶接方法。
【請求項４】
前記厚鋼板の開先角度が20°以下であることを特徴とする請求項１、２または３に記載の多層炭酸ガスシールドアーク溶接方法。
【請求項５】
前記厚鋼板が、その表面に厚さ８μｍ以下のスケールを有することを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の多層炭酸ガスシールドアーク溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭酸ガスシールドアーク溶接法で厚鋼板の多層溶接を行なう溶接方法に係り、特に正極性で多層溶接を行なって優れた溶接施工性とアーク安定性が得られる多層炭酸ガスシールドアーク溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールドガスとしてＣＯ2 ガスを用いるガスシールドアーク溶接は、ＣＯ2 ガスが安価であるとともに、能率の良い溶接法であるので、鉄鋼材料の溶接に広く利用されている。特に自動溶接の急速な普及によって、造船，建築，橋梁，自動車等の種々の分野で使用されている。造船，建築，橋梁の分野では、厚鋼板の多層溶接や隅肉溶接に使用され、自動車の分野では薄鋼板の隅肉溶接に使用されることが多い。
【０００３】
ガスシールドアーク溶接で使用される消耗電極（すなわち溶接ワイヤ）は、ソリッドワイヤとフラックスコアードワイヤに大別される。
ソリッドワイヤは、鋼素線からなる溶接ワイヤであり、素材となる鋼素線の表面にめっきを施したり、あるいは潤滑剤を塗布したものもある。このソリッドワイヤは、ガスシールドアーク溶接によって優れた強度と靭性を持つ溶接金属が得られるので、主に突合せ溶接に使用される。一方、フラックスコアードワイヤ（以下、ＦＣワイヤという）は、鋼製の外殻の内側に溶接用フラックスを充填した溶接ワイヤであり、優れたビード形状が得られるので、主に隅肉溶接に使用される。
【０００４】
ＦＣワイヤがビード形状に優れる理由は、溶接ワイヤの先端から鋼板の溶融メタルに移行する溶滴が細かいので、溶融メタルの表面揺動が小さく抑えられ、かつ溶接用フラックスに多量に含まれるスラグ形成剤によって生成したスラグがビードを覆うからである。
ソリッドワイヤでは、溶接ワイヤの先端から鋼板の溶融メタルに移行する溶滴が粗くかつ移行が不規則であるから、溶融メタルの表面揺動が大きく、鋼素線に含有される脱酸元素（すなわちSi，Mn，Ti，Zr，Al等）の酸化によってスラグが形成される。その結果、スラグが不均一に分布し、ビードを完全に覆うには至らない。また、ソリッドワイヤを使用したガスシールドアーク溶接では、スラグがビードの端部に集積する。したがって、厚鋼板の突合せ溶接のような狭開先で多層溶接をガスシールドアーク溶接法で行なう場合にソリッドワイヤを使用すると、不均一に分布するスラグの影響でアークが不安定になり、溶接施工性が損なわれる。
【０００５】
そこで、ソリッドワイヤをガスシールドアーク溶接で使用する場合に生じる粗大な溶滴の不規則な移行を防止し、アークを安定化するために、種々の技術が検討されている。たとえば特許文献１（特開昭63-281796 号公報）には、溶接ワイヤに希土類元素（以下、REM という）を添加することによって、炭酸ガスシールドアーク溶接における溶滴を微細化する技術が開示されている。特許文献１に開示された溶接ワイヤはソリッドワイヤであるが、特許文献１には溶接ワイヤの極性に関する記載はない。
【０００６】
一般に正極性（すなわち溶接ワイヤをマイナス極）では、鋼板の発熱量が少なく、溶け込みが浅くなるので、オーバーラップに起因する溶接欠陥が発生しやすく、ビード形状も安定しない。したがって溶接技術者は、溶接ワイヤを正極性で使用することは考慮せず、逆極性（すなわち溶接ワイヤをプラス極）で使用する。したがって特許文献１に開示された技術は、逆極性のガスシールドアーク溶接に適用するために検討された技術である。
【０００７】
また、特許文献１では、アークの安定化に多大な影響を及ぼすＯに関する記載はなく、後述するような REMとＯの相互作用は考慮されていない。したがって特許文献１に開示されたガスシールドアーク溶接の技術を、ソリッドワイヤを用いた多層溶接に応用すると、優れたアーク安定性は得られない。
本発明者らは、ガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤに REMを添加し、正極性で使用する技術を既に開発している（特許文献２，３参照）。これらの技術は、いずれも 250Ａ以下の溶接電流で薄鋼板の溶接を行なう低電流溶接を対象としている。したがって厚鋼板の多層溶接のように、溶接電流が 250Ａを超える高電流のガスシールドアーク溶接に特許文献２，３に開示された技術を応用しても、安定したアークを発生させることは困難である。
【特許文献１】特開昭63-281796 号公報
【特許文献２】特開2002-144081 号公報
【特許文献３】特開2003-225792 号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記のような問題を解消し、厚鋼板の多層ガスシールドアーク溶接を行なうにあたって、正極性で使用し、優れたアーク安定性を得ることが可能な、鋼素線からなるガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤを用いた多層溶接方法を提供することを目的とする。
なお、ここで鋼素線からなるガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤとは、溶接用フラックスを内装せず、素材となる鋼素線を主体とするワイヤ（いわゆるソリッドワイヤ）を指す。また本発明は、鋼素線の表面にめっきを施したり、あるいは潤滑剤を塗布したガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤにも支障なく適用できる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、溶接用フラックスを内装していないソリッドワイヤと呼ばれるガスシールドアーク溶接用鋼ワイヤ（以下、溶接用鋼ワイヤという）を用いた多層炭酸ガスシールドアーク溶接について、ビード形状を改善し（すなわちスラグを均一に分布させ）、アークを安定させる観点から鋭意検討した。従来は主にＣ，Si，Mn，Ｐ，Ｓの添加量が主要な検討課題であったが、本発明者らは視点を変えて、溶接用鋼ワイヤの素材となる鋼素線の微量添加元素および溶接施工時の極性が、ビード形状（すなわちアーク安定性）に及ぼす影響について詳細に検討し、以下に述べる知見を得た。
【００１０】
(a) 溶接用鋼ワイヤの鋼素線に REMを添加し、溶接用鋼ワイヤをマイナス極とする正極性の溶接を行なうことによって、溶滴の移行が安定し、かつアークが集中することによって深い溶け込みを得ることが可能となる。その結果、アークの安定化，スパッタの低減，ビード形状の改善を達成し、通常の逆極性のガスシールドアーク溶接に比べて、著しく良好な溶接継手を得ることができる。
【００１１】
(b) 鋼素線に REMを添加し、さらにTi，Zr，Ｏ，CaおよびAlを添加することによって、マイナス極（すなわち溶接用鋼ワイヤ）におけるアーク発生点を更に安定させ、かつ溶滴の表面張力を好適範囲に調整して溶滴挙動を安定させることが可能となる。その結果、一層良好な溶接継手を得ることができる。
(c) ＣＯ2 を60体積％以上含有するシールドガスを用いて多層ガスシールドアーク溶接を行なうことによって、施工コストを削減できる。シールドガスの残部（すなわち40体積％以下）は、Ar，He，Ｈ2 およびＯ2 のうちの１種以上のガスを混合するのが好ましい。なお、 100体積％ＣＯ2 のシールドガスを用いても何ら問題はない。
【００１２】
本発明は、これらの知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明は、REM を 0.015〜0.100 質量％含有する鋼素線からなる溶接用鋼ワイヤを用い、かつ100体積％ＣＯ2 をシールドガスとして用いて、溶接電流を280〜400Ａ、溶接電圧を29〜38Ｖ、溶接速度を20〜150cm／分、突き出し長さを15〜30mmとして、正極性で厚鋼板の多層溶接を行なう多層炭酸ガスシールドアーク溶接方法である。
本発明の多層炭酸ガスシールドアーク溶接方法では、鋼素線が、REM に加えて、Ti：0.02〜0.50質量％およびZr：0.02〜0.50質量％のうちの１種または２種を含有し、かつＯ：0.0080質量％以下，Ca：0.0008質量％以下を含有する組成を有することが好ましい。さらに鋼素線が、前記した組成に加えて、Al: 0.005〜3.00質量％を含有することが好ましい。
【００１３】
また、本発明の多層炭酸ガスシールドアーク溶接方法は、開先角度が20°以下の狭開先溶接あるいは突合せ溶接に適用するのが好ましい。
【００１４】
また溶接に使用する厚鋼板は、その表面に厚さ８μｍ以下のスケールを有することが好ましい。このスケールは、大部分が Fe3Ｏ4 （マグネタイト）からなり、その最下層にFeＯ（ウスタイト）を、最表面に微量の Fe2Ｏ3 （ヘマタイト）を含んでいる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、正極性の多層炭酸ガスシールドアーク溶接においてソリッドワイヤでは不可能とされてきたビード形状の改善を達成でき、ＦＣワイヤと同等の安定したアークを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の溶接用鋼ワイヤは、ソリッドワイヤとＦＣワイヤに大別される溶接ワイヤのうち、ソリッドワイヤを対象とする。
まず本発明の溶接用鋼ワイヤの鋼素線の成分を限定した理由について説明する。
REM ： 0.015〜0.100 質量％
REMは、溶接金属の介在物微細化により靭性改善と高温割れ（凝固割れ）防止に有用な元素である。また、正極性のガスシールドアーク溶接においては、アーク集中による深い溶け込みを得るのに不可欠な元素である。特に、多層炭酸ガスシールドアーク溶接においては、アークの集中による深い溶け込みによってスラグ巻き込みやアンダーカットといった溶接欠陥の発生を抑制する働きがある。REM 含有量が 0.015質量％未満では深い溶け込みによる溶接欠陥の発生を抑制する効果が得られない。一方、 0.100質量％を超えて添加すると溶接用鋼ワイヤの製造工程で割れが生じたり、溶接金属の靭性低下を招く。したがって、REM は 0.015〜0.100 質量％の範囲を満足する必要がある。なお好ましくは 0.025〜0.050 質量％である。
【００１７】
狭開先の多層ガスシールドアーク溶接では、アークを集中させて深い溶け込みを得る必要がある。従来は狭開先の溶接施工を行なう場合は、Si−Mn−Ti系の溶接用鋼ワイヤを用いて逆極性でガスシールドアーク溶接を行なっていた。しかし、そのような従来の技術では、十分な深さの溶け込みが得られず、スラグを巻き込む恐れがあった。そのため開先角度は35°程度，ルートギャップは８mm程度の溶接施工が最適とされていた。
【００１８】
本発明では、鋼素線に REMを添加し、正極性でガスシールドアーク溶接を行なう。その結果、溶滴移行を安定させかつアークを集中させることによって、深い溶け込みが得られ、開先角度が20°以下の狭開先であっても、支障なくガスシールドアーク溶接を行なうことが可能となる。
ここで REMとは、周期表の３族に属する元素の総称である。本発明では、原子番号57〜71の元素を使用するのが好ましく、特にCe，Laが好適である。Ce，Laを鋼素線に添加する場合は、CeまたはLaを単独で添加しても良いし、CeおよびLaを併用しても良い。なお、CeおよびLaをともに添加する場合は、あらかじめCe：40〜90質量％，La：10〜60質量％の範囲内で混合して得られた混合物を使用するのが好ましい。
【００１９】
なお本発明は、基本的成分としてＣ，Si，Mn，Ｐ，Ｓを下記の通り含有する鋼素線からなる溶接用鋼ワイヤに適用するのが好ましい。
Ｃ：0.20質量％以下
Ｃは、溶接金属の強度を確保するのに必要な元素であり、溶融メタルの粘性を低下させて流動性を向上させる効果がある。しかしＣ含有量が0.20質量％を超えると、正極性の溶接において溶滴および溶融メタルの挙動が不安定となるのみならず、溶接金属の靭性の低下を招く。したがって、Ｃは0.20質量％以下とした。一方、Ｃ含有量を過剰に減少させると溶接金属の強度を確保できない。そのため、 0.003〜0.20質量％とするのが好ましい。なお、0.01〜0.10質量％が一層好ましい。
【００２０】
Si：0.05〜2.5質量％
Siは、脱酸作用を有し、溶融メタルの脱酸のためには不可欠な元素である。ガスシールドアーク溶接では、Si含有量が0.05質量％未満では、溶融メタルの脱酸が不足し、溶接金属にブローホールが発生する。さらに正極性のガスシールドアーク溶接におけるアークの広がりを抑え、溶滴を微細化し挙動を安定化する作用も有する。一方、 2.5質量％を超えると、溶接金属の靭性が著しく低下する。したがって、Siは0.05〜2.5 質量％の範囲内を満足する必要がある。ただしSi含有量が0.65質量％を超えると、小粒のスパッタが増加する傾向が現われるので、0.05〜0.65質量％の範囲内が好ましい。
【００２１】
Mn：0.25〜3.5 質量％
Mnは、Siと同様に脱酸作用を有し、溶融メタルの脱酸のためには不可欠な元素である。Mn含有量が0.25質量％未満では、溶融メタルの脱酸が不足し、溶接金属にブローホールが発生する。一方、3.5 質量％を超えると、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Mnは0.25〜3.5 質量％の範囲内を満足する必要がある。なお、溶融メタルの脱酸を促進し、ブローホールを防止するためには、0.45質量％以上が望ましい。そのため、0.45〜3.5 質量％とするのが好ましい。
【００２２】
Ｐ：0.05質量％以下
Ｐは、鋼の融点を低下させるとともに、電気抵抗率を向上させ、溶融効率を向上させる元素である。さらに正極性のガスシールドアーク溶接において、溶滴を微細化し、アークを安定化する作用も有する。しかしＰ含有量が0.05質量％を超えると、正極性のガスシールドアーク溶接において溶融メタルの粘性が著しく低下し、アークが不安定となり、小粒のスパッタが増加する。また、溶接金属の高温割れを生じる危険性が増大する。したがって、Ｐは0.05質量％以下とした。なお、好ましくは0.03質量％以下である。一方、 鋼素線の鋼材を溶製する製鋼段階でＰを低減するためには長時間を要するので、生産性向上の観点から 0.002質量％以上が望ましい。そのため、 0.002〜0.03質量％とするのが好ましい。
【００２３】
Ｓ： 0.02質量％以下
Ｓは、溶融メタルの粘性を低下させ、溶接用鋼ワイヤの先端に懸垂した溶滴の離脱を促進し、正極性のガスシールドアーク溶接においてアークを安定化する。またＳは、正極性のガスシールドアーク溶接においてアークを広げ、溶融メタルの粘性を低下させてビードを平滑にする効果も有する。しかしＳ含有量が 0.02質量％を超えると、小粒のスパッタが増加するとともに、溶接金属の靭性が低下する。したがって、Ｓは 0.02質量％以下とした。一方、 鋼素線の鋼材を溶製する製鋼段階でＳを低減するためには長時間を要するので、生産性向上の観点から 0.002質量％以上が望ましい。そのため、 0.002〜0.02質量％とするのが好ましい。
【００２４】
さらに本発明では、上記した組成に加えて、鋼素線がTi，Zr，Ｏ，Ca，Alを含有することが好ましい。
Ti：0.02〜0.50質量％およびZr：0.02〜0.50質量％のうちの１種または２種
Ti，Zrは、いずれも強脱酸剤として作用するとともに、溶接金属の強度を増加する元素である。さらに溶融メタルの脱酸によって粘性の低下を抑制してビード形状を安定化（すなわちハンピングビードを抑制）する効果がある。このような効果を有する故に 350Ａ以上の高電流溶接において有効な元素であり、必要に応じて添加する。Tiが0.02質量％未満，Zrが0.02質量％未満では、この効果は得られない。一方、 Tiが0.50質量％を超える場合，Zrが0.50質量％を超える場合は、溶滴が粗大化して大粒のスパッタが多量に発生する。したがって、Ti，Zrを含有する場合は、Ti：0.02〜0.50質量％，Zr：0.02〜0.50質量％の範囲内を満足するのが好ましい。
【００２５】
Ｏ：0.0080質量％以下
Ｏは、正極性のガスシールドアーク溶接において溶接用鋼ワイヤの先端に懸垂した溶滴を微細化する作用がある。しかし、Ｏ含有量が 0.0080質量％を超えると、正極性の高電流溶接におけるアークの集中と安定化というREM 添加の効果が損なわれ、アークの揺動が増大して溶け込みが浅くなり、スラグ巻き込み等の溶接欠陥が多量に発生する。またＯは、鋼素線の鋼材を溶製する製鋼段階で REMと激しく反応してスラグを形成する作用を有しており、Ｏ含有量が0.0080質量％を超えると、REM の歩留りが著しく低下する。したがって、Ｏは0.0080質量％以下とするのが好ましい。ただし、Ｏ含有量が0.0010質量％未満では、Ｏ添加の効果は充分に得られない。したがって、 0.0010〜0.0080質量％が好ましく、さらに0.0010〜0.0050質量％が一層好ましい。
【００２６】
Ca：0.0008質量％以下
Caは、製鋼および鋳造時に不純物として溶鋼に混入したり、あるいは伸線加工時に不純物として鋼素線に混入する。正極性のガスシールドアーク溶接では、Ca含有量が0.0008質量％を超えると、高電流溶接におけるREM 添加のアーク集中と安定化効果が損なわれる。したがって、Caは0.0008質量％以下とするのが好ましい。
【００２７】
Al： 0.005〜3.00質量％
Alは、強脱酸剤として作用するとともに、溶接金属の強度を増加する元素である。さらに溶融メタルの脱酸によって粘性の低下を抑制してビード形状を安定化（すなわちハンピングビードを抑制）する効果がある。逆極性のガスシールドアーク溶接では、明確な溶滴移行の安定化効果は認められないが、正極性のガスシールドアーク溶接では、 350Ａ以上の高電流溶接において溶滴移行の安定化効果が顕著に発揮される。一方、低電流溶接においては、短絡移行回数を増加させて溶滴移行の均一化とビード形状の改善を達成できる。また、Ｏとの親和力によって、溶接用鋼ワイヤの製造段階における REMの酸化ロスを低減する効果も有する。Alが 0.005質量％未満では、このような効果は得られない。一方、 Alが3.00質量％を超える場合は、溶接金属の結晶粒が粗大化し、靭性が著しく低下する。したがって、Alは 0.005〜3.00質量％の範囲内を満足する必要がある。
【００２８】
さらに必要に応じて下記の元素を添加しても、本発明の効果を減じるものではない。
Cr：0.02〜3.0 質量％，Ni：0.05〜3.0 質量％，Mo：0.05〜1.5 質量％，Cu：0.05〜3.0 質量％，Ｂ：0.0005〜0.015 質量％，Mg： 0.001〜0.20質量％
Cr，Ni，Mo，Cu，Ｂ，Mgは、いずれも溶接金属の強度を増加し、耐候性を向上させる元素である。これらの元素の含有量が微少である場合は、このような効果は得られない。一方、過剰に添加すると、溶接金属の靭性の低下を招く。したがって、Cr，Ni，Mo，Cu，Ｂ，Mgを含有する場合は、Cr：0.02〜3.0 質量％，Ni：0.05〜3.0 質量％，Mo：0.05〜1.5 質量％，Cu：0.05〜3.0 質量％，Ｂ：0.0005〜0.015 質量％，Mg： 0.001〜0.20質量％の範囲内を満足するのが好ましい。
【００２９】
Nb： 0.005〜0.5 質量％，Ｖ： 0.005〜0.5 質量％
Nb，Ｖは、いずれも溶接金属の強度，靭性を向上し、アークの安定性を向上させる元素である。これらの元素の含有量が微少である場合は、このような効果は得られない。一方、過剰に添加すると、溶接金属の靭性の低下を招く。したがって、Nb，Ｖを含有する場合は、Nb： 0.005〜0.5 質量％，Ｖ： 0.005〜0.5 質量％の範囲内を満足するのが好ましい。
【００３０】
上記した鋼素線の成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物である。たとえば、鋼材を溶製する段階や鋼素線を製造する段階で不可避的に混入する代表的な不可避的不純物であるＮは、0.020質量％以下に低減するのが好ましい。
次に、本発明の溶接用鋼ワイヤの製造方法について説明する。
転炉または電気炉等を用いて、上記した組成を有する溶鋼を溶製する。この溶鋼の溶製方法は、特定の技術に限定せず、従来から知られている技術を使用する。次いで、得られた溶鋼を、連続鋳造法や造塊法等によって鋼材（たとえばビレット等）を製造する。この鋼材を加熱した後、熱間圧延を施し、さらに乾式の冷間圧延（すなわち伸線）を施して鋼素線を製造する。熱間圧延や冷間圧延の操業条件は、特定の条件に限定せず、所望の寸法形状の鋼素線を製造する条件であれば良い。
【００３１】
さらに鋼素線は、焼鈍−酸洗−銅めっき−伸線加工−潤滑剤塗布の工程を必要に応じて順次施して、所定の製品すなわち溶接用鋼ワイヤとなる。なお本発明では、必ずしも鋼素線に銅めっきを施す必要はなく、鋼素線の表面に潤滑剤を塗布した溶接用鋼ワイヤであっても何ら支障なく使用できる。
鋼素線の表面に潤滑剤を安定して付着させ、給電の安定性を向上するために、鋼素線の平坦度（＝実表面積／理論表面積）を1.0005以上1.0100未満とするのが好ましい。鋼素線の平坦度は、伸線加工で使用するダイスの管理を厳格に行なうことによって、1.0005以上1.0100未満の範囲に維持することは可能である。
【００３２】
鋼素線の表面に銅めっきを施す場合は、厚さ 0.6μｍ以上の銅めっきを施すことによって、溶接用鋼ワイヤの給電不良に起因するアークの不安定化を防止できる。なお、銅めっきの厚さを 0.8μｍ以上とすると、給電不良防止の効果が顕著に発揮されるので一層好ましい。このようにして銅めっきを厚目付とすることによって、給電チップの損耗も低減できるという効果も得られる。
【００３３】
溶接用鋼ワイヤの送給性を向上するために、溶接用鋼ワイヤの表面（すなわち鋼素線の表面あるいは銅めっきの表面）に潤滑油を塗布しても良い。潤滑油の塗布量は、溶接用鋼ワイヤ10kgあたり0.35〜1.70ｇの範囲内が好ましい。
なお、溶接用鋼ワイヤを製造する工程で、溶接用鋼ワイヤの表面に種々の不純物が付着する。特に固体の不純物の付着量を、溶接用鋼ワイヤ10kgあたり0.01ｇ以下に抑制すると、給電の安定性が一層向上する。
【００３４】
このようして製造した溶接用鋼ワイヤを用いて正極性でガスシールドアーク溶接を行なう際の好適な溶接条件について、以下に説明する。
シールドガスは、ＣＯ2 を単独（すなわちＣＯ2 の混合比率： 100体積％）で使用して、支障なく正極性でガスシールドアーク溶接を行なうことができる。
【００３５】
溶接電流は 280〜400 Ａ，溶接電圧は29〜38Ｖ（電流とともに上昇），溶接速度は20〜150 cm／分，突き出し長さは15〜30mmとする。ワイヤ径は 1.2〜1.6mm ，溶接入熱は５〜45kJ／cmの範囲内が好ましい。
溶接する母材（すなわち鋼板）の鋼種は特に限定されないが、ＪＩＳ規格G3106 に規定されるSi−Mn系の溶接構造用圧延鋼材（ＳＭ材）や、ＪＩＳ規格G3136 に規定される建築構造用鋼材（ＳＮ材）に適用するのが好ましい。
【００３６】
以上のような溶接条件で開先角度20°以下の狭開先溶接あるいは突合せ溶接を隅肉溶接を支障なく行なうことができる。特に、厚さが10mm以上の厚鋼板の溶接を行なう場合は、多層溶接も可能である。
これらの多層溶接において、最終溶接ビード止端部のビード形状は、疲労強度確保の観点から重要である。特に正極性の溶接においては、アーク点の集中によりビード形状が凸形状となり、止端部にオーバーラップが生じやすい。本発明者らの検討によれば、止端部にオーバーラップが生じるのを防止するためには、溶接に使用する厚鋼板の表面のスケール厚さを８μｍ以下に抑えるのが好ましいことが判明した。その理由は、スケール厚さを８μｍ以下に抑えることによって、厚鋼板と溶接金属との濡れが確保できるからである。
【実施例】
【００３７】
製鋼段階で成分を調整し、連続鋳造によって製造されたビレットを熱間圧延して、直径 5.5〜7.0mm の線材とした。次いで冷間圧延（すなわち伸線）によって直径 2.0〜2.8mm とし、必要に応じて窒素雰囲気中で焼鈍，酸洗，Cuめっきを施し、さらに冷間で固形潤滑剤を用いた乾式伸線あるいは湿式伸線を施して、直径1.4mm の鋼素線を製造した。さらに鋼素線に潤滑剤を塗布（溶接用鋼ワイヤ10kgあたり 0.5〜0.8 ｇ）することによって、十分な送給性を確保できるように調整した。得られた鋼素線の成分は、表１に示す通りである。なお、REM は、質量比Ce：La：Ｙ＝６：３：１のミッシュメタルである。
【００３８】
一方、溶接に使用する厚鋼板は、表面状態が溶接性に及ぼす影響を調査するために、その製造工程で圧延仕上げ温度，冷却停止温度，表面処理を変更することによって、得られる厚鋼板の表面状態を変化させた。その結果、得られた厚鋼板の表面状態は、表２に示す通りである。
【００３９】
【表１】
0004830308.tif 000002
【００４０】
【表２】
0004830308.tif 000003
【００４１】
これらの溶接用鋼ワイヤを使用して、正極性のガスシールドアーク溶接を行ない、多層盛り溶接継手（継手１，継手２）を製作した。ガスシールドアーク溶接の条件は表３に示す通りである。
【００４２】
【表３】
0004830308.tif 000004
【００４３】
これらの溶接継手を目視で観察して、ビード形状を評価した。すなわち、最終パスのビードのオーバーラップのないものを良（○）とし、最終パスのビードのオーバーラップが継手長さの１／５以下の一部に認められるものを可（△），最終パスのビードのオーバーラップが継手長さの１／５を超えるものを不可（×）として評価した。
さらに溶接継手の内部健全性（すなわち欠陥の有無）を評価した。すなわちＪＩＳ規格Z3104 に準拠してＸ線透過検査を行ない、ビード全長にわたってブローホール等の欠陥がないものを良（○）とし、欠陥が認められるものを不可（×）とした。
【００４４】
ビード形状と内部健全性の評価は表４に示す通りである。
【００４５】
【表４】
0004830308.tif 000005
【００４６】
表４から明らかなように、発明例（試験番号１〜15，17〜29）は、いずれもビード形状，内部健全性ともに良好であった。一方、比較例（試験番号16，30）は、鋼素線の REM含有量が不足しているのでアークが不安定になり、ビード形状の不良およびブローホール等の欠陥が発生した。さらに溶接用鋼ワイヤ中にTi：0.02〜0.50質量％およびZr：0.02〜0.50質量％のうちの１種または２種を含有し、かつＯ：0.0080質量％以下，Ca：0.0008質量％以下とし、厚鋼板表面のスケール厚を８μｍ以下とすることで、ビード形状の安定化を達成するとともに、厚鋼板表面と溶接金属との濡れ性を確保できた。その結果、最終パスにおけるビードのオーバーラップが軽減できた。
【００４７】
つまり本発明によれば、多層ガスシールドアーク溶接において、溶接施工性とアーク安定性が改善され、優れたビード形状を有し、かつ内部欠陥のない多層盛り溶接継手を得ることができる。