(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炭酸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、
ワイヤ全質量に対する質量％で、鋼製外皮とフラックスの合計で、
Ｃ：０．０３〜０．０８％、
Ｓｉ：０．２〜０．６％、
Ｍｎ：１．２〜２．８％、
Ｃｕ：０．０１〜０．５％、
Ｎｉ：０．２〜０．７％、
Ｔｉ：０．１〜０．６％、
Ｂ：０．００５〜０．０２０％を含有し、
Ａｌ：０．０５％以下であり、
さらに、ワイヤ全質量に対する質量％で、フラックス中に、
Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計：４．０〜８．０％、
Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計：０．１〜０．６％、
Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計：０．０２〜０．３％、
Ｍｇ：０．１〜０．８％、
弗素化合物のＦ換算値の合計：０．０５〜０．３％、
弗素化合物中におけるＮａ及びＫのＮａ換算値及びＫ換算値の１種または２種の合計：０．０５〜０．３％、
Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏの１種または２種の合計：０．０５〜０．２％を含有し、
Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計：０．２％以下であり、
残部が鋼製外皮のＦｅ、成分調整のために添加する鉄粉、鉄合金粉のＦｅ分及び不可避不純物からなることを特徴とする炭酸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】
成形された鋼製外皮の合わせ目が溶接されていることで鋼製外皮に継目を無くしたことを特徴とする請求項１に記載の炭酸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、軟鋼及び４９０ＭＰａ級高張力鋼及び低温用鋼などを使用した鋼構造物を製造するにあたり、全姿勢溶接、特に立向姿勢での溶接作業性が良好であり、かつ耐低温割れ性、−４０℃における低温靭性及び破壊靭性（以下、ＣＴＯＤという。）等の特性に優れた溶接金属が得られる炭酸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】
鋼を被溶接材とするガスシールドアーク溶接に用いられるフラックス入りワイヤとしては、ルチール系フラックス入りワイヤや塩基性系フラックスワイヤが知られている。塩基性系フラックス入りワイヤを用いた溶接は、溶接金属の酸素量を低減できるので低温靭性及びＣＴＯＤ特性は優れている。但し、この塩基性系フラックス入りワイヤによる溶接では、全姿勢溶接での溶接作業性がルチール系フラックス入りワイヤに比べ劣るので一般に用いられることが少ない。
【０００３】
一方、ルチール系フラックス入りワイヤを用いた炭酸ガスシールドアーク溶接は、溶接能率、全姿勢溶接での溶接作業性が非常に優れているので、造船、橋梁、海洋構造物、鉄骨等の広い分野で適用されている。
【０００４】
しかし、ルチール系フラックス入りワイヤは、ＴｉＯ2をはじめとする金属酸化物主体のフラックスが鋼製外皮中に充填されているために、溶接金属中の酸素量が多いので低温靭性が得にくく、特にシールドガスにＣＯ2ガスを用いる場合、ＡｒとＣＯ2の混合ガスを用いた場合よりも溶接金属の靭性の確保が困難である。また、フラックス原料に含有される水分やワイヤ保管時の吸湿により、拡散性水素量がソリッドワイヤに比べ高いことから、溶接金属の低温割れが懸念され、板厚の厚い鋼板の溶接時には１００℃程度の予熱をする必要があり、溶接能率を低下させる原因となっている。
【０００５】
軟鋼及び４９０ＭＰａ級高張力鋼及び低温用鋼用の炭酸ガス溶接用フラックス入りワイヤについては、これまで種々の開発が進められている。例えば、特許文献１の開示技術には、溶接中にスラグ成分に変わる合金成分を添加して、立向上進溶接において溶融金属の垂れ落ち（以下、メタル垂れという。）が生じないように作用するスラグ量を維持しながら、溶接金属の酸素量を低減して低温靭性が優れる溶接金属を得るために、溶接中にスラグ成分に変化するＴｉ等の合金成分を添加する技術が開示されている。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の技術では、弗素化合物中のＮａ及びＫの効果に関する検討が全くなされておらず、溶接金属中の酸素低減、溶接金属の低温靱性及びＣＴＯＤ値改善への配慮がなされていない。また、アーク状態が不安定でスパッタ発生量が多く、さらに、耐高温割れ性は確保されているものの、耐低温割れ性については考慮されていない。
【０００７】
また、特許文献２に記載の技術には、立向姿勢での溶接作業性が良好で−２０℃程度の低温靭性が優れる炭酸ガス溶接用フラックス入りワイヤが提案されている。しかしながら、この特許文献２の開示技術では、−４０℃程度までの低温靭性及び−１０℃程度でのＣＴＯＤに関する検討がなされておらず、必要な低温靭性及びＣＴＯＤ値が得られないという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−６１４７４号公報
【特許文献２】特開２００５−３１９５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、鋼構造物等に使用される鋼を溶接するにあたって全姿勢溶接、特に立向姿勢での溶接作業性が良好であり、かつ耐低温割れ性、特に−４０℃での低温靭性及び−１０℃でのＣＴＯＤ特性に優れた溶接金属を得ることができる炭酸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】
【００１０】
本発明者らは、シールドガスとして炭酸ガスを用いたルチール系のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤについて、全姿勢溶接、特に立向上進溶接での溶融金属のメタル垂れが生じず、アークが安定してスパッタの発生量が少ないなどの溶接作業性が良好であり、−4０℃における低温靭性及び−１０℃におけるＣＴＯＤ値が良好で、耐低温割れ性に優れた溶接金属を得るべく、種々検討を行った。
【００１１】
その結果、ＴｉＯ2を主成分とした金属酸化物、Ｎａ及びＫを含む弗素化合物からなるスラグ成分と最適な合金成分及び脱酸剤を含む化学成分とすることによって、全姿勢における溶接作業性、低温靭性及びＣＴＯＤ値が良好な溶接金属が得られ、さらに、鋼製外皮の継目を無くすことにより、強度の高い溶接金属においても耐低温割れ性を改善できることを見出した。
【００１２】
すなわち、本発明の要旨は、鋼製外皮にフラックスを充填してなる炭酸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、ワイヤ全質量に対する質量％で、鋼製外皮とフラックスの合計で、Ｃ：０．０３〜０．０８％、Ｓｉ：０．２〜０．６％、Ｍｎ：１．２〜２．８％、Ｃｕ：０．０１〜０．５％、Ｎｉ：０．２〜０．７％、Ｔｉ：０．１〜０．６％、Ｂ：０．００５〜０．０２０％を含有し、Ａｌ：０．０５％以下であり、さらに、ワイヤ全質量に対する質量％で、フラックス中に、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計：４．０〜８．０％、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計：０．１〜０．６％、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計：０．０２〜０．３％、Ｍｇ：０．１〜０．８％、弗素化合物のＦ換算値の合計：０．０５〜０．３％、弗素化合物中におけるＮａ及びＫのＮａ換算値及びＫ換算値の１種または２種の合計：０．０５〜０．３％、Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏの１種または２種の合計：０．０５〜０．２％を含有し、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計：０．２％以下であり、残部が鋼製外皮のＦｅ、成分調整のために添加する鉄粉、鉄合金粉のＦｅ分及び不可避不純物からなることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の要旨は、更に成形された鋼製外皮の合わせ目が溶接されていることで鋼製外皮に継目を無くしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の炭酸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、全姿勢溶接、特に立向上進溶接でのメタル垂れが生じずアークが安定してスパッタの発生量が少ないなどの溶接作業性が良好であり、また、−４０℃における低温靭性及び−１０℃におけるＣＴＯＤ値が良好で、耐低温割れ性が優れた溶接金属が得られるなど、溶接能率及び溶接部の品質の向上を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例に用いた継手試験の開先形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の炭酸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と、その成分組成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、フラックス入りワイヤ全質量に対する質量％で表すこととし、その質量％を表すときには単に％と記載して表すこととする。
【００１７】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＣ：０．０３〜０．０８％］
Ｃは、溶接金属の強度向上の効果がある。しかし、Ｃが０．０３％未満では、溶接金属の強度が低くなる。一方、Ｃが０．０８％を超えると、Ｃが溶接金属中に過剰に歩留まることにより、溶接金属の強度が高くなりすぎ、低温靱性が低下する。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＣは０．０３〜０．０８％とする。なお、Ｃは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属粉及び合金粉等から添加できる。
【００１８】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＳｉ：０．２〜０．６％］
Ｓｉは、溶接時に一部が溶接スラグとなることにより、溶接ビードの外観やビード形状を良好にし、溶接作業性の向上に寄与する。しかし、Ｓｉが０．２％未満では、ビードの外観やビード形状を良好にする効果が十分に得られない。一方、Ｓｉが０．６％を超えると、Ｓｉが溶接金属中に過剰に歩留まることにより、溶接金属の低温靱性が低下する。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＳｉは０．２〜０．６％とする。なお、Ｓｉは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等の合金粉末から添加できる。
【００１９】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＭｎ：１．２〜２．８％］
Ｍｎは、溶接金属中に歩留まることにより、溶接金属の強度と低温靱性及びＣＴＯＤ値を高める効果がある。しかし、Ｍｎが１．２％未満では、溶接金属の強度、低温靭性及びＣＴＯＤ値が低下する。一方、Ｍｎが２．８％を超えると、Ｍｎが溶接金属中に過剰に歩留まり、溶接金属の強度が高くなり、溶接金属の低温靱性及びＣＴＯＤ値が低下する。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＭｎは１．２〜２．８％とする。なお、Ｍｎは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等の合金粉末から添加できる。
【００２０】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＣｕ：０．０１〜０．５％］
Ｃｕは、溶接金属の組織を微細化し、溶接金属の低温靭性及び強度を高める効果がある。しかし、Ｃｕが０．０１％未満では、溶接金属の強度及び低温靭性が低下する。一方、Ｃｕが０．５％を超えると、溶接金属の強度が過剰になり低温靭性が低下する。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＣｕは０．０１〜０．５％とする。なお、Ｃｕは鋼製外皮表面に施したＣｕめっき分の他、フラックスからの金属Ｃｕ、Ｃｕ−Ｚｒ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｕ等の合金粉末から添加できる。
【００２１】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＮｉ：０．２〜０．７％］
Ｎｉは、溶接金属の低温靱性及びＣＴＯＤ値を向上させる効果がある。しかし、Ｎｉが０．２％未満では、良好な溶接金属の低温靭性及びＣＴＯＤ値が得られない。一方、Ｎｉが０．７％を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなる。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＮｉは０．２〜０．７％とする。なお、Ｎｉは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ等の合金粉末から添加できる。
【００２２】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＴｉ：０．１〜０．６％］
Ｔｉは、溶接金属の組織を微細化して低温靭性及びＣＴＯＤ値を向上させる効果がある。しかし、Ｔｉが０．１％未満では、溶接金属の低温靭性及びＣＴＯＤ値が低下する。一方、Ｔｉが０．６％を超えると、靭性を阻害する上部ベイナイト組織を生成し、溶接金属の低温靭性及びＣＴＯＤ値が低下する。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＴｉは０．１〜０．６％とする。なお、Ｔｉは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属Ｔｉ、Ｆｅ−Ｔｉ等の合金粉末から添加できる。
【００２３】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＢ：０．００５〜０．０２０％］
Ｂは、微量の添加により溶接金属のミクロ組織を微細化し、溶接金属の低温靱性及びＣＴＯＤ値を向上させる効果がある。しかし、Ｂが０．００５％未満では、溶接金属の低温靭性及びＣＴＯＤ値が低下する。一方、Ｂが０．０２０％を超えると、溶接金属の低温靱性及びＣＴＯＤ値が低下するとともに、溶接金属に高温割れが発生しやすくなる。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＢは０．００５〜０．０２０％とする。なお、Ｂは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属Ｂ、Ｆｅ−Ｂ、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｂ、Ｍｎ−Ｂ等合金粉末から添加できる。
【００２４】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＡｌ：０．０５％以下］
Ａｌは、溶接時にＡｌ酸化物として溶接金属に残留して溶接金属の低温靭性を低下させる。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＡｌは０．０５％以下とする。なおＡｌは、必須の元素ではなく、含有率が０％とされてもよい。
【００２５】
［フラックス中に含有するＴｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計：４．０〜８．０％］
Ｔｉ酸化物は、溶接時にアークの安定化に寄与するとともに、ビード形状を良好にし、溶接作業性の向上に寄与する効果がある。また、Ｔｉ酸化物は、立向上進溶接において、溶接スラグにＴｉ酸化物として含まれることによって溶融スラグの粘性や融点を調整し、メタル垂れを防ぐ効果がある。しかし、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計が４．０％未満では、アークが不安定で、スパッタ発生量が多くなり、ビード外観及びビード形状が不良になる。また、立向上進溶接においてメタルが垂れやすくなる。一方、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計が８．０％を超えると、アークが安定してスパッタ発生量も少ないが、溶接金属にＴｉ酸化物が過剰に残存することにより、低温靱性が低下する。従って、フラックス中に含有するＴｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計は４．０〜８．０％とする。なお、Ｔｉ酸化物は、フラックスからのルチール、酸化チタン、チタンスラグ、イルメナイト等から添加できる。
【００２６】
［フラックス中に含有するＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計：０．１〜０．６％］
Ｓｉ酸化物は、溶融スラグの粘性や融点を調整してスラグ被包性を向上させる効果がある。しかし、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が０．１％未満では、スラグ被包性が低下してビード外観が不良となる。一方、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が０．６％を超えると、溶融スラグの塩基度が低下することにより、溶接金属の酸素量が増加して低温靭性が低下する。従って、フラックス中に含有するＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計は０．１〜０．６％とする。なお、Ｓｉ酸化物は、フラックスからの珪砂、ジルコンサンド、珪酸ソーダ等から添加できる。
【００２７】
［フラックス中に含有するＡｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計：０．０２〜０．３％］
Ａｌ酸化物は、溶接時に溶接スラグの粘性や融点を調整し、特に立向上進溶接におけるメタル垂れを防ぐ効果がある。しかし、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計が０．０２％未満では、立向上進溶接でメタル垂れが発生しやすくなる。一方、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計が０．３％を超えると、溶接金属中にＡｌ酸化物が過剰に残存することにより、低温靱性が低下する。従って、フラックス中に含有するＡｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計は０．０２〜０．３％とする。なお、Ａｌ酸化物は、フラックスからのアルミナ等から添加できる。
【００２８】
［フラックス中に含有するＭｇ：０．１〜０．８％］
Ｍｇは、強脱酸剤として機能することにより、溶接金属中の酸素を低減し、溶接金属の低温靱性を高める効果がある。しかし、Ｍｇが０．１％未満では、溶接金属の低温靭性及びＣＴＯＤ値が低下する。一方、Ｍｇが０．８％を超えると、溶接時にアーク中で激しく酸素と反応してアークが不安定になり、スパッタ発生量が多くなる。従って、フラックス中に含有するＭｇは０．１〜０．８％とする。なお、Ｍｇは、フラックスから金属Ｍｇ、Ａｌ−Ｍｇ等の合金粉末から添加できる。
【００２９】
［フラックス中に含有する弗素化合物のＦ換算値の合計：０．０５〜０．３％］
弗素化合物は、アークを安定させる効果がある。しかし、弗素化合物のＦ換算値の合計が０．０５％未満では、アークが不安定になる。一方、弗素化合物のＦ換算値の合計が０．３％を超えると、かえってアークが不安定になり、スパッタの発生量が多くなる。さらに、立向上進溶接ではメタル垂れが発生しやすくなる。従って、フラックス中に含有する弗素化合物のＦ換算値の合計は０．０５〜０．３％とする。なお、弗素化合物は、ＣａＦ2、ＮａＦ、ＬｉＦ、ＭｇＦ2、Ｋ2ＳｉＦ6、Ｎａ3ＡｌＦ6、ＡｌＦ3等から添加でき、Ｆ換算値はそれらに含有されるＦ量の合計である。
【００３０】
［フラックス中に含有する弗素化合物中におけるＮａ及びＫのＮａ換算値及びＫ換算値の１種または２種の合計：０．０５〜０．３％］
弗素化合物中のＮａ及びＫは、Ｍｇのみでは不可能であった溶接金属中のさらなる酸素低減を可能とし、溶接金属の低温靱性及びＣＴＯＤ値を高める効果がある。しかし、弗素化合物中のＮａ換算値及びＫ換算値の１種または２種の合計が０．０５％未満では、この効果が十分に得られず、溶接金属の低温靭性及びＣＴＯＤ値が低下する。一方、弗素化合物中のＮａ換算値及びＫ換算値の１種または２種の合計が０．３％を超えると、アークが荒くなってスパッタ発生量が多くなる。従って、弗素化合物中のＮａ及びＫ換算値の１種または２種の合計は０．０５〜０．３％とする。なお、弗素化合物中のＮａ及びＫは、ＮａＦ、Ｋ2ＳｉＦ6、Ｎａ3ＡｌＦ6等から添加でき、Ｎａ換算値及びＫ換算値はそれらに含有されるＮａ及びＫの合計である。
【００３１】
［フラックス中に含有するＮａ2Ｏ及びＫ2Ｏの１種または２種の合計：０．０５〜０．２％］
Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏは、アーク安定剤及びスラグ形成剤としてとして作用する。Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏの１種または２種の合計が０．０５％未満であると、アークが不安定となり、スパッタ発生量が多くなる。また、ビード外観も不良になる。一方、Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏの１種または２種の合計が０．２％を超えると、スラグ剥離性が不良となる。また、立向上進溶接ではメタルが垂れやすくなる。従って、Ｎａ2Ｏ及びとＫ2Ｏの１種または２種の合計は０．０５〜０．２％とする。なお、Ｎａ2Ｏ及びとＫ2Ｏは、珪酸ソーダ及び珪酸カリからなる水ガラスの固質成分、チタン酸カリウム、チタン酸ナトリウム等から添加できる。
【００３２】
［フラックス中に含有するＺｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計：０．２％以下］
Ｚｒ酸化物は、ジルコンサンドや酸化ジルコニウムから添加される。またＺｒ酸化物は、Ｔｉ酸化物中に微量含有する。しかし、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値が０．２％を超えると、スラグ剥離性が著しく不良になる。従って、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計は０．２％以下とする。
【００３３】
［鋼製外皮に継目が無いこと］
本発明の炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、鋼製外皮をパイプ状に成形し、その内部にフラックスを充填した構造である。ワイヤの種類としては、成形された鋼製外皮の合わせ目を溶接して得られる鋼製外皮に継目の無いワイヤと、鋼製外皮の合わせ目の溶接を行わないままとした鋼製外皮に継目を有するワイヤとに大別できる。本発明においては、何れの断面構造のワイヤを採用することができるが、鋼製外皮に継目が無いワイヤは、ワイヤ中の全水素量を低減することを目的とした熱処理が可能であり、また製造後のフラックスの吸湿が無いため、溶接金属の拡散性水素量を低減し、耐低温割れ性の向上を図ることができるので、より好ましい。
【００３４】
本発明の炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの残部は、鋼製外皮のＦｅ、成分調整のために添加する鉄粉、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｂ、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｂ合金等の鉄合金粉のＦｅ分及び不可避不純物である。また、フラックス充填率は特に制限はしないが、生産性の観点から、ワイヤ全質量に対して８〜２０％とするのが好ましい。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明の効果を実施例により具体的に説明する。
【００３６】
鋼製外皮にＪＩＳ  Ｇ  ３１４１に規定されるＳＰＣＣを使用して、鋼製外皮を成形する工程でＵ型に成形し、乾燥させて水分を十分に除去したフラックスを充填した後、鋼製外皮の合わせ目を溶接した継目が無いワイヤと、溶接しない隙間の有るワイヤとを造管、伸線して表１〜４に示す各種成分のフラックス入りワイヤを試作した。ワイヤ径は１．２ｍｍとした。なお、フラックス充填率は１０〜１８％とした。
【００３７】
【表１】
0006437419.tif 000002
【００３８】
【表２】
0006437419.tif 000003
【００３９】
【表３】
0006437419.tif 000004
【００４０】
【表４】
0006437419.tif 000005
【００４１】
試作したワイヤは、ＪＩＳ  Ｚ  Ｇ３１２６  ＳＬＡ３６５に規定される鋼板を用いて立向上進すみ肉溶接による溶接作業性の評価、溶接割れ試験及び溶着金属試験として機械特性評価を実施した。さらに、一部の試作ワイヤを用いて図１に示すＫ開先で立向上進溶接による溶接継手試験を行い、ＣＴＯＤ試験を実施した。ちなみに、このＫ開先では、開先角度を４５°に設定し、表面側の開先深さを２３ｍｍ、裏面側の開先深さを３５ｍｍとしている。これらの溶接条件を表５に示す。
【００４２】
【表５】
0006437419.tif 000006
【００４３】
立向上進溶接による溶接作業性の評価は、半自動ＭＡＧ溶接をしたときのアークの安定性、スパッタ発生状態、溶融メタル垂れの有無、ビード外観・形状、スラグ剥離性及び高温割れの有無について調査した。
【００４４】
溶接割れ試験は、Ｕ型溶接割れ試験方法（ＪＩＳ  Ｚ  ３１５７）に準拠し、試験体の予熱温度を７５℃で実施し、溶接後５８時間経過した試験体について、表面割れ及び断面割れ（５断面）の発生の有無を浸透探傷試験（ＪＩＳ  Ｚ  ２３４３）により調査した。
【００４５】
溶着金属試験は、ＪＩＳ  Ｚ  ３１１１に準じて溶接し、溶着金属の板厚方向中央部から引張試験片（Ａ０号）及び衝撃試験片（Ｖノッチ試験片）を採取して、機械試験を実施した。靭性の評価は、−４０℃におけるシャルピー衝撃試験により行い、各々繰返し３本の吸収エネルギーの平均が６０Ｊ以上を良好とした。引張試験の評価は、引張強さが４９０〜６７０ＭＰａのものを良好とした。
【００４６】
溶接継手試験は、図１に示すＫ開先の裏面を溶接後、表面の鋼板表面から３４ｍｍ深さまで開先部を半径６ｍｍ、開先角度４５°の裏はつり加工をして表面側を溶接した。溶接継手試験によるＣＴＯＤ値の評価は、ＢＳ（英国規格）７４４８に準じてＣＴＯＤ試験片を採取し、試験温度−１０℃で繰返し３本の試験を行いＣＴＯＤ値の最低が０．５ｍｍ以上を良好とした。これらの結果を表６にまとめて示す。
【００４７】
【表６】
0006437419.tif 000007
【００４８】
表１、表２及び表６のワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ１５は本発明例、表３、表４及び表６のワイヤ記号Ｗ１６〜Ｗ３２は比較例である。本発明例であるワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ１５は、各成分の組成が本発明において規定した範囲内であるので、溶接作業性が良好であるとともに、Ｕ型割れ試験において割れがなく、溶着金属の引張強さ及び吸収エネルギーも良好な値が得られるなど極めて満足な結果であった。また、溶接継手試験を実施したワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ４、Ｗ６、Ｗ８、Ｗ１１、Ｗ１３、Ｗ１４及びワイヤ記号Ｗ１５は、何れも良好なＣＴＯＤ値が得られた。
【００４９】
なお、ワイヤ記号Ｗ６、Ｗ９、Ｗ１４は、鋼製外皮に継目を有するが、溶接金属の引張強さ及び吸収エネルギーが適正であるので、Ｕ型割れ試験で溶接部に割れが生じなかった。
【００５０】
比較例中、ワイヤ記号Ｗ１６は、Ｃが少ないので、溶着金属の引張強さが低かった。また、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値が少ないので、アークが不安定でスパッタ発生量が多く、ビード外観・形状が不良で、メタル垂れが発生した。さらに、弗素化合物中におけるＮａ及びＫのＮａ換算値及びＫ換算値が少ないので、溶着金属の吸収エネルギーが低値で、溶接継手試験のＣＴＯＤ値も低値であった。
【００５１】
ワイヤ記号Ｗ１７は、Ｃが多いので、溶着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、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値が少ないので、スラグ被包性及びビード外観が不良であった。鋼製外皮に継目を有し溶着金属の引張強さが高いので、Ｕ型割れ試験において溶接部に割れが生じた。
【００５２】
ワイヤ記号Ｗ１８は、Ｓｉが少ないので、ビード外観・形状が不良であった。また、Ｍｇが少ないので、溶着金属の吸収エネルギーが低値で、溶接継手試験のＣＴＯＤ値も低値であった。
【００５３】
ワイヤ記号Ｗ１９は、Ｓｉが多いので、溶着金属の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、メタル垂れが発生した。さらに、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値が多いので、スラグ剥離性が不良であった。
【００５４】
ワイヤ記号Ｗ２０は、Ｍｎが少ないので、溶着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、溶接継手試験のＣＴＯＤ値も低値であった。さらに、Ｍｇが多いので、アークが不安定でスパッタ発生量が多かった。また、Ｎａ2ＯとＫ2Ｏの合計が多いので、スラグ剥離性が不良で、メタル垂れが発生した。
【００５５】
ワイヤ記号Ｗ２１は、Ｍｎが多いので、溶着金属の引張強さが高く、吸収エネルギーが低値で、溶接継手試験のＣＴＯＤ値も低値であった。また、弗素化合物のＦ換算値が多いので、アークが不安定でスパッタ発生量が多く、メタル垂れが発生した。さらに、鋼製外皮に継目を有し溶着金属の引張強さが高いので、Ｕ型割れ試験において溶接部に割れが発生した。
【００５６】
ワイヤ記号Ｗ２２は、Ｃｕが少ないので、溶着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、Ｎａ2ＯとＫ2Ｏの合計が少ないので、アークが不安定でスパッタ発生量が多く、ビード外観が不良であった。
【００５７】
ワイヤ記号Ｗ２３は、Ｃｕが多いので、溶着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、弗素化合物のＦ換算値が少ないので、アークが不安定であった。さらに、鋼製外皮に継目を有し溶着金属の引張強さが高いので、Ｕ型割れ試験において溶接部に割れが生じた。
【００５８】
ワイヤ記号Ｗ２４は、Ｎｉが少ないので、溶着金属の吸収エネルギーが低値で、溶接継手試験のＣＴＯＤ値も低値であった。また、弗素化合物中におけるＮａ及びＫのＮａ換算値及びＫ換算値の合計が多いので、アークが不安定でスパッタ発生量が多かった。
【００５９】
ワイヤ記号Ｗ２５は、Ｎｉが多いので、溶着金属の引っ張り強さが高かった。また、Ｂが少ないので、溶着金属の吸収エネルギーが低値で、溶接継手試験のＣＴＯＤ値も低値であった。
【００６０】
ワイヤ記号Ｗ２６は、Ｔｉが少ないので、溶着金属の吸収エネルギーが低値で、溶接継手試験のＣＴＯＤ値も低値であった。
【００６１】
ワイヤ記号Ｗ２７は、Ｔｉが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値で、溶接継手試験のＣＴＯＤ値も低値であった。
【００６２】
ワイヤ記号Ｗ２８は、Ｂが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値で、溶接継手試験のＣＴＯＤ値も低値であった。また、クレータ部に高温割れが発生した。
【００６３】
ワイヤ記号Ｗ２９は、Ａｌが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
【００６４】
ワイヤ記号Ｗ３０は、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値が多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
【００６５】
ワイヤ記号Ｗ３１は、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値が多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
【００６６】
ワイヤ記号Ｗ３２は、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値が多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
【図１】
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