(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼外皮にフラックスを充填してなるステンレス鋼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、ステンレス鋼外皮とフラックスの合計で、
Ｃ：０．００５〜０．１０％、
Ｓｉ：０．２〜１．０％、
Ｍｎ：１．５〜４．５％、
Ｎｉ：８〜１３％、
Ｃｒ：１６〜２３％、
Ｍｏ：０．０１〜１．０％、
Ｔｉ：０．５５〜１．０％、
Ｎ：０．０１〜０．０５％を含有し、
Ｎｂ：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：ＴｉＯ2換算値の合計で５〜８％、
Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ2換算値の合計で０．１〜１．５％、
Ｚｒ酸化物：ＺｒＯ2換算値の合計で０．０１〜０．１％、
Ａｌ酸化物：Ａｌ2Ｏ3換算値の合計で０．０１〜０．１％、
Ｎａ化合物及びＫ化合物：Ｎａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計で０．０１〜０．３０％、
弗素化合物：Ｆ換算値の合計で０．１〜１．０％を含有し、
Ｂｉ：０．００１％以下であり、
残部はステンレス鋼外皮のＦｅ分、合金鉄中のＦｅ分、フラックスとして含有する鉄粉のうちのＦｅ分及び不可避不純物であることを特徴とするステンレス鋼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、ステンレス鋼の溶接に適用され、特に高温環境下において、高温引張強さ及び耐割れ性に優れる溶接金属が得られ、かつ、水平すみ肉溶接及び立向上進溶接における溶接作業性が良好で高温用途に適したステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
１９９０年代初頭、石油精製装置の高温環境で使用されるオーステナイト系ステンレス鋼製機器の配管において、Ｂｉを含有したオーステナイト系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤにより溶接された溶接継手で割れの発生が相次いで報告されている。特に７００℃付近の温度域では、使用を開始して１年に満たない短期間に溶接継手の割れが発生するトラブルが報告され、実用上の大きな問題となっている。この割れの原因として、一般的なステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤには、スラグ剥離性の改善のためＢｉが酸化物の形で添加されている。Ｂｉが添加された溶接継手は、７００℃以上の温度域に曝された場合、オーステナイト粒界にＢｉが濃化し、再熱割れが発生するといった事例が報告されている。その結果、Ｂｉを添加した溶接継手は、再熱割れによって短時間で粒界強度が低下して延性が著しく低下することが従来から判明している。
【０００３】
ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤにより溶接された溶接金属の高温環境化での再熱割れを防止する手段として、Ｂｉ量を１０ｐｐｍ程度にすれば、溶接金属の高温延性に影響がなく、実用上問題ないことが提言されている。このため、ＪＩＳではＢｉ≦０．００１質量％のワイヤが規定されており、米国石油学会（ＡＰＩ）においても、５５０℃以上で使用される配管の溶接には、Ｂｉ≦０．００２質量％のワイヤを使用することが推奨されている。
【０００４】
このようなＢｉの含有量が限りなく０に近い、いわゆるＢｉ無添加のステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤは、高温強度が高く、耐割れ性が優れることから、高温環境下で使用される化学プラントなどに適用されている。しかしながら、このようなＢｉ無添加のステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤは、スラグ剥離性の改善効果を有するＢｉが低く抑えられているため、従来のステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤと比較すると、スラグ剥離性が悪く、溶接施工の高能率化の要求を満足できないといった問題点があった。したがって、Ｂｉを含有したステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤと同等の溶接作業性を有し、高温強度が高く、耐割れ性に優れるＢｉ無添加のステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤの開発が望まれていた。
【０００５】
このように、高温用途に適したステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤの技術は、種々検討されており、例えば、特許文献１には、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、金属弗化物、Ａｌ2Ｏ3、Ｂｉ及びＢｉ化合物を含有するオーステナイト系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤが開示されている。しかし、このステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤでは、ＺｒＯ2含有量が多く、溶接金属及び溶接スラグ間に窒化物を生成するため、スラグ剥離性が悪いという問題点があった。
【０００６】
また、特許文献２には、Ｏ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃ、Ｎ、Ｃｒ、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3及び金属弗化物等を限定した高温用途用のステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤが開示されている。しかし、このステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤでは、溶接金属中のＮｂ含有量が多くなり、スラグ剥離性が悪くなる。また、Ｎ含有量が少なくなるので、オーステナイトとフェライトの晶出量によって、安定した固溶強化が得られず、溶接金属の引張強さが低くなる。さらには、ＳＵＳ３０４Ｎ２などのオーステナイト系ステンレス鋼に適用した場合、希釈の影響によって溶接金属中のＮ含有量が多くなり、スラグ剥離性が悪くなるという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１９２５８６号公報
【特許文献２】特開平７−２７６０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、ステンレス鋼の溶接に適用され、特に高温環境下において、優れた高温引張強さ及び耐割れ性に優れる溶接金属が得られ、かつ、水平すみ肉溶接及び立向上進溶接における溶接作業性が良好なステンレス鋼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】
【０００９】
本発明者らは、上述した課題を解決するために、各種成分組成のステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤを試作して詳細に検討した。その結果、ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ中の成分（金属成分、フラックス成分）を適正化することによって、溶接金属の高温での引張強さ、靭性及び耐割れ性が向上し、水平すみ肉溶接及び立向上進溶接で溶接作業性が良好となることを見出して、本発明を完成した。
【００１０】
本発明の要旨は、ステンレス鋼外皮にフラックスを充填してなるステンレス鋼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、ステンレス鋼外皮とフラックスの合計で、Ｃ：０．００５〜０．１０％、Ｓｉ：０．２〜１．０％、Ｍｎ：１．５〜４．５％、Ｎｉ：８〜１３％、Ｃｒ：１６〜２３％、Ｍｏ：０．０１〜１．０％、Ｔｉ：０．５５〜１．０％、Ｎ：０．０１〜０．０５％を含有し、Ｎｂ：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：ＴｉＯ2換算値の合計で５〜８％、Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ2換算値の合計で０．１〜１．５％、Ｚｒ酸化物：ＺｒＯ2換算値の合計で０．０１〜０．１％、Ａｌ酸化物：Ａｌ2Ｏ3換算値の合計で０．０１〜０．１％、Ｎａ化合物及びＫ化合物：Ｎａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計で０．０１〜０．３０％、弗素化合物：Ｆ換算値の合計で０．１〜１．０％を含有し、Ｂｉ：０．００１％以下であり、残部はステンレス鋼外皮のＦｅ分、合金鉄中のＦｅ分、フラックスとして含有する鉄粉のうちのＦｅ分及び不可避不純物であることを特徴とするステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明を適用したステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤによれば、特に高温環境下において、優れた高温引張強さ及び耐割れ性に優れる溶接金属が得られ、かつ、水平すみ肉溶接及び立向上進溶接における溶接作業性が良好なステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明者らは、上述した課題を解決するために、各種成分組成のステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤを試作して詳細に検討した。その結果、ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ中のＣ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｂｉの含有量を適性化することによって、高温での引張強さ、靭性及び耐割れ性が向上することを見出した。
【００１３】
また、高温で長時間保持した場合、フェライト／オーステナイト粒界へ炭化物やフェライト相中にσ相が析出してフェライト相内が脆化し、高温引張強さが低下するので、フェライト生成元素であるＣｒを適正化することによって、フェライト量を低く抑え、フェライト／オーステナイト粒界中の炭化物やσ相を低減できることを見出した。
【００１４】
また、Ｃ量の調整を行うことで、オーステナイト相に適正な炭化物を析出させ、引張強さを向上できることを突き止めたが、それに伴って、靭性が低下したため、さらなる検討を行った。その結果、Ｔｉ量を適正化することで、脱酸を促進させて溶接金属中の酸化物を低減し、靭性を改善できることを見出した。
【００１５】
一方、フェライト量が低くなるとともに、耐割れ性が悪くなる傾向が認められたため、Ｍｎ添加量の適正化も行い、低融点化合物の偏析を低減させ、耐割れ性を改善できることを見出した。
【００１６】
水平すみ肉溶接及び立向上進溶接における溶接作業性については、従来のＢｉを含有したステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤと比較すると、スラグ剥離性が劣化し、溶接施工の高能率化を満足できないといった問題があり、種々検討した結果、ＴｉＯ2量を適正化し、溶接スラグの熱膨張率を調整して溶接金属と溶接スラグの熱膨張差を増加させることにより、スラグ剥離性を向上できることを見出した。上記の効果は、Ａｌ2Ｏ3及び弗素化合物を適量併せて添加することにより良好できる。また、アークの安定性及びスパッタ量の低減は、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｎａ及びＫ化合物、弗素化合物を適量添加することで、また、ビード形状は、Ｓｉ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｎａ化合物及びＫ化合物を適量添加することで良好にできることを見出した。
【００１７】
さらに、ＴｉＯ2及びＴｉを適正化することで、立向上進溶接におけるメタル垂れ性を抑え、ビード形状を良好にすることを見出した。
【００１８】
本発明のステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤは、ステンレス鋼外皮及びフラックス各成分組成それぞれの単独及び共存による相乗効果によりなし得たもので、以下にそれぞれの各成分組成の添加理由及び限定理由を述べる。なお、各成分組成の含有量は、ワイヤ全質量に対する質量％で示すこととし、その質量％を示すときには単に％と記載して示すこととする。
【００１９】
まず、ステンレス鋼外皮とフラックスの合計で、以下の通りに限定する。
【００２０】
［Ｃ：０．００５〜０．１０％］
Ｃは、ステンレス鋼外皮、フェロマンガン、フェロシリコンマンガン及びグラファイト等から添加され、Ｃｒ炭化物及びＴｉ炭化物を生成して、溶接金属の高温引張強さを高める効果がある。Ｃが０．００５％未満では、Ｃｒ炭化物及びＴｉ炭化物の生成が不十分で高温での引張強さが低くなる。一方、Ｃが０．１０％を超えると、Ｃｒ炭化物及びＴｉ炭化物が粗大化し、高温に保持した後の靭性が低くなる。したがって、Ｃの含有量は０．００５〜０．１０％とする。
【００２１】
［Ｓｉ：０．２〜１．０％］
Ｓｉは、ステンレス鋼外皮、金属シリコン、フェロシリコン及びフェロシリコンマンガン等から添加され、ビード形状やスラグ被包性を改善する効果を有する。Ｓｉが０．２％未満では、溶接時の脱酸反応によって形成されるスラグ量が少なく、ビード形状が悪くなる。一方、Ｓｉが１．０％を超えると、スラグ量が過多となり、スラグ被包性が悪くなる。したがって、Ｓｉの含有量は０．２〜１．０％とする。
【００２２】
［Ｍｎ：１．５〜４．５％］
Ｍｎは、ステンレス鋼外皮、金属マンガン、フェロマンガン、フェロシリコンマンガン及び窒化Ｍｎ等から添加され、低融点化合物の偏析を低減して耐割れ性を改善する効果を有する。Ｍｎが１．５％未満では、オーステナイト粒界に低融点化合物が偏析するため、耐割れ性が悪くなる。一方、Ｍｎが４．５％を超えると、炭化物及び窒化物を生成して常温での靭性が低下する。したがって、Ｍｎの含有量は１．５〜４．５％とする。
【００２３】
［Ｎｉ：８〜１３％］
Ｎｉは、ステンレス鋼外皮、金属ニッケル及びフェロニッケル等から添加され、オーステナイト相を安定化させる元素であり、フェライト量の調整及び耐割れ性を改善する効果を有する。Ｎｉが８％未満では、オーステナイトの晶出量が減少してフェライト量が多くなり、常温での靭性が低下する。一方、Ｎｉが１３％を超えると、フェライトの晶出量が少なくなり、低融点化合物の偏析が助長されて耐割れ性が悪くなる。したがって、Ｎｉの含有量は８〜１３％とする。
【００２４】
［Ｃｒ：１６〜２３％］
Ｃｒは、ステンレス鋼外皮、金属クロム及びフェロクロム、窒化Ｃｒ等から添加され、フェライト相を安定化させる元素であり、溶接金属の引張強さを増加させる効果を有する。Ｃｒが１６％未満では、フェライトの晶出量が減少してオーステナイト量が多くなり、常温での引張強さが低下する。一方、Ｃｒが２３％を超えると、Ｃｒ炭化物の生成が多くなり、高温での引張強さが低下する。したがって、Ｃｒの含有量は１６〜２３％とする。
【００２５】
［Ｍｏ：０．０１〜１．０％］
Ｍｏは、ステンレス鋼外皮、金属モリブデン及びフェロモリブデン等から添加され、オーステナイト相中に固溶され、引張強さを改善する効果を有する。Ｍｏが０．０１％未満では、固溶強化の効果は得られず、常温での引張強さが低下する。一方、Ｍｏが１．０％を超えると、フェライト中より極めて硬く脆いσ相が析出され、高温に保持したあとの靭性が低下する。したがって、Ｍｏの含有量は０．０１〜１．０％とする。
【００２６】
［Ｔｉ：０．５５〜１．０％］
Ｔｉは、ステンレス鋼外皮、金属チタン及びフェロチタン等から添加され、脱酸を促進させて溶接金属中の酸化物を低減し、靭性を改善するとともに、立向上進溶接での溶接作業性を良好にする効果を有する。Ｔｉが０．５５％未満では、脱酸が不十分で、常温での靭性が低下する。また、立向上進溶接において、メタル垂れが発生してビード形状が不良となる。一方、Ｔｉが１．０％を超えると、溶接時に溶滴が粗大に成長し、大粒のスパッタが発生する。したがって、Ｔｉの含有量は０．５５〜１．０％とする。
【００２７】
［Ｎ：０．０１〜０．０５％］
Ｎは、ステンレス鋼外皮、窒化クロム及び窒化マンガン等から添加され、オーステナイト中に固溶され引張強さを向上する効果を有する。Ｎが０．０１％未満では、その効果は得られず、常温での引張強さが低下する。一方、Ｎが０．０５％を超えると、溶接時に溶融池に固溶しきれないＮが発生して溶滴移行が円滑に行われず、スパッタ発生量が増加する。したがって、Ｎの含有量は０．０１〜０．０５％とする。
【００２８】
［Ｎｂ：０．０５％以下］
Ｎｂは、ステンレス鋼外皮に含有されていて、不可避的にワイヤ中に含有される成分である。このＮｂの含有量が多くなると溶接金属とスラグ間で化合物を生成してスラグ剥離性を悪くする作用があるので、少ないほうが望ましく、０．０５％以下であれば許容できる。Ｎｂの含有量は、好ましくは０．０２％以下である。
【００２９】
次に、ワイヤ全質量に対する質量％で、フラックス中に含有する成分組成を、以下の通りに限定する。
【００３０】
［Ｔｉ酸化物：ＴｉＯ2換算値の合計で５〜８％］
ＴｉＯ2は、ルチール、酸化チタン、チタン酸ソーダ、チタンスラグ、イルミナイト等から添加させる。これらは、溶接スラグの熱膨張率を調整し、溶接金属と溶接スラグの熱膨張差を増加させることによってスラグ剥離性を向上させるとともに、立向上進溶接での溶接作業性を良好にする効果を有する。Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計が５％未満であると、溶接金属と溶接スラグの熱膨張差が少なくなり、スラグ剥離性が不良になる。また、立向上進溶接において、メタル垂れが発生してビード形状が不良となる。一方、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計が８％を超えると、スラグが溶滴を完全に被包して溶滴の移行が阻害されるため、アークが安定性になる。したがって、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計は５〜８％とする。
【００３１】
［Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ2換算値の合計で０．１〜１．５％］
ＳｉＯ2は、珪砂、ジルコンサンド等から添加され、スラグ形成剤として作用し、スラグの粘性を調整してスラグ被包性を良好にする効果がある。Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が０．１％未満であると、スラグの粘性が低くなり、スラグ被包性が悪くなる。一方、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が１．５％を超えると、スラグ量が増加して溶接金属とスラグ量とのバランスが悪くなり、ビード形状が不良になる。したがって、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計は０．１〜１．５％とする。
【００３２】
［Ｚｒ酸化物：ＺｒＯ2換算値の合計で０．０１〜０．１％］
ＺｒＯ2は、ジルコンサンド及び酸化ジルコニウム等から添加され、スラグの粘性を調整し、溶滴移行の際に発生するスパッタ発生量を低減する効果を有する。Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計が０．０１％未満であると、スラグの粘性が低くなり、溶滴移行の際に小粒のスパッタが発生する。一方、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計が０．１％を超えると、スラグの粘性が高くなり、溶滴が大きく成長し、溶滴移行が円滑に行われず、アークが不安定になる。したがって、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計は０．０１〜０．１％とする。
【００３３】
［Ａｌ酸化物：Ａｌ2Ｏ3換算値の合計で０．０１〜０．１％］
Ａｌ2Ｏ3は、アルミナ、カリ長石、曹長石等から添加され、スラグの融点を調整してビード形状を向上させる効果を有する。Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計が０．０１％未満であると、スラグの融点が低くなるので、溶接金属とスラグの凝固が不均一となり、ビード形状が不良になる。一方、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計が０．１％を超えると、スラグの融点が高くなり、冷却速度の速いビード部にスラグが残ってスラグ剥離性が悪くなる、したがって、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計は０．０１〜０．１％とする。
【００３４】
［Ｎａ化合物及びＫ化合物：Ｎａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計で０．０１〜０．３０％］
Ｎａ化合物及びＫ化合物は、水ガラスのＮａ2Ｏ及びＫ2Ｏ、沸化ソーダや珪弗化カリ等の弗化物等から添加され、アークを安定にし、スパッタ発生量を低減する効果を有する。Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計が０．０１％未満では、アークが不安定となり、溶滴移行が短絡移行となってスパッタ発生量が増加する。一方、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計が０．３０％を超えると、スラグの凝固が早くなり、ビード形状が悪くなる。したがって、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計は０．０１〜０．３０％とする。
【００３５】
［弗素化合物：Ｆ換算値の合計で０．１〜１．０％］
弗素化合物は、弗化ソーダ、珪弗化カリ、ジルコンフッ化カリ、氷晶石、弗化アルミ、弗化リチウム及び蛍石などから添加され、アークの安定性を向上させる効果を有する。弗素化合物のＦ換算値の合計が０．１％未満では、上述の効果が不十分であり、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１．０％を超えると、スラグの融点が低下して溶接金属よりスラグの凝固が早くなり、ビード形状が不均一になる。したがって、弗素化合物のＦ換算値の合計は０．１〜１．０％とする。
【００３６】
［Ｂｉ：０．００１％以下］
Ｂｉは、溶接部が高温に長時間保持された場合、オーステナイト粒界にＢｉが濃化し易く、耐割れ性を悪くするので、フラックス中のＢｉは０．００１％以下とする。
【００３７】
残部は、Ｆｅ分及び不可避不純物である。Ｆｅ分は、ステンレス鋼外皮のＦｅ分、フラックスの鉄粉、鉄合金（フェロシリコン、フェロマンガン、フェロシリコンマンガン等のフェロアロイ）粉などからのＦｅ分である。不可避不純物は、Ｐ、Ｓ、Ｂｉなどの不可避に混入される不純物をいい、０％であることが望ましいが、０％にすることは生産コストが高くなるという問題もあるために難しい。
【００３８】
なお、耐割れ性の観点からＰは０．０４０％以下、Ｓは０．０２０％以下であることが好ましい。
【００３９】
以上、本発明のステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤの成分組成の限定理由を述べたが、ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤの製造方法に言及すると、例えば、ステンレス鋼外皮を帯鋼から管状に成形する場合、配合、混合・撹拌、乾燥した充填フラックスをＵ形に成形した溝に満たした後に丸型に成形し、所定のワイヤ径まで伸線する。この際、成形した外皮シームを溶接してシームレスタイプのステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤとすることもできる。また、ステンレス鋼外皮がパイプの場合、パイプを振動させてフラックスを充填、所定のワイヤ径まで伸線することができる。いずれの製造方法もワイヤ径は、０．８〜３．６ｍｍまで製造が可能である。
【００４０】
フラックスは、供給及び充填が円滑に行えるように、固着剤（珪酸カリ及び珪酸ソーダの水ガラス）を添加して造粒して用いることもできる。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【００４２】
表１に示す化学成分のステンレス鋼外皮を用い、表２に示す成分組成のステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤを作製した。このワイヤの作製においては、ステンレス鋼外皮にフラックスを充填し、端面同士を溶接してシームレス状にした後、縮径してステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤを試作した。なおワイヤ径は１．２ｍｍ、フラックス充填率は１９〜２４％とした。
【００４３】
【表１】
0006434381.tif 000002
【００４４】
【表２】
0006434381.tif 000003
【００４５】
これら試作したワイヤにて、溶接作業性、溶着金属性能及び耐割れ性について調査を行った。
【００４６】
溶接作業性評価は、表３に示す成分のＳＵＳ３０４Ｌ鋼板を用い、表４に示す溶接条件で水平すみ肉溶接及び立向上進すみ肉溶接を行い、アーク安定性、スパッタ発生量、スラグ被包性、スラグ剥離性、メタル垂れの有無（立向上進すみ肉溶接のみ）、ビード形状を調査した。
【００４７】
【表３】
0006434381.tif 000004
【００４８】
【表４】
0006434381.tif 000005
【００４９】
溶着金属試験は、板厚２０ｍｍ、ベベル角度１０°を設けたＳＭ４９０Ａ鋼板に２層バタリングを行い、ギャップ１６ｍｍの開先にて、ＪＩＳ  Ｚ  ３３２３に準拠し、表４に示す溶接条件にて多層盛溶接を行った。溶着金属部より、引張試験片及び衝撃試験片を採取し、室温及び６５０℃の高温で試験を行った。
【００５０】
常温試験は、室温にて引張試験、試験温度−２０℃で衝撃試験を行い、引張強さが５２０ＭＰａ以上、吸収エネルギーが３本の平均値で６０Ｊ以上を良好とした。
【００５１】
高温試験は、引張試験片を６５０℃まで加熱した直後に引張試験を行い、引張強さが３００ＭＰａ以上を良好とした。また、衝撃試験は衝撃試験片を６５０℃×２ｈ保持し、室温まで空冷した後、試験温度−２０℃で吸収エネルギーが３本の平均値で３０Ｊ以上を良好とした。
【００５２】
耐割れ性の評価は、表３に示す成分の板厚２０ｍｍのＳＵＳ３０４Ｌ鋼板を用い、べべル角度１０°、ギャップ１６ｍｍの開先にて、表４に示す溶接条件で多層盛溶接して溶接継手を作製し、ＪＩＳ  Ｚ  ３１２２に準拠して側曲げ試験片を採取して側曲げ試験を行い、疵が３ｍｍ以下を良好とした。それらの調査結果を表５にまとめて示す。
【００５３】
【表５】
0006434381.tif 000006
【００５４】
表２及び表４中のワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ８が本発明例、ワイヤ記号Ｗ９〜Ｗ１９は比較例である。
【００５５】
本発明例であるワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ８は、ステンレス鋼外皮とフラックスとの合計のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎ及びフラックスのＴｉＯ2換算値の合計、ＳｉＯ2換算値の合計、ＺｒＯ2換算値の合計、Ａｌ2Ｏ3換算値の合計、Ｎａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計、Ｆ換算値の合計、Ｂｉが適正であるので、常温試験及び高温試験での溶着金属の引張強さ及び吸収エネルギーが良好で、耐割れ性も良好であった。また、水平すみ肉溶接及び立向上進溶接におけるアーク安定性が良好でスパッタ発生量が少なく、ビード形状、スラグ被包性、スラグ剥離性が良好であった。
【００５６】
比較例におけるワイヤ記号Ｗ９は、Ｃが少ないので、高温試験での溶着金属の引張強さが低かった。また、Ｓｉが多いので、水平すみ肉溶接及び立向上進溶接でスラグ被包性が不良であった。
【００５７】
ワイヤ記号Ｗ１０は、Ｃが多いので、高温試験での溶着金属の吸収エネルギーが低かった。また、ＺｒＯ2換算値が少ないので、水平すみ肉溶接及び立向上進溶接でスパッタ発生量が多かった。さらに、Ａｌ2Ｏ3換算値が少ないので、ビード形状が不良であった。
【００５８】
ワイヤＷ記号１１は、Ｓｉが少ないので、水平すみ肉溶接及び立向上進溶接でビード形状が不良であった。また、Ｍｎが少ないので、側曲げ試験片に５．０ｍｍの疵が発生した。さらに、ＴｉＯ2換算値が多いので、水平すみ肉溶接及び立向上進溶接でアーク状態が不安定であった。
【００５９】
ワイヤ記号Ｗ１２は、Ｍｎが多いので、常温試験での溶着金属の吸収エネルギーが低かった。また、Ｎが少ないので、常温試験での溶着金属の引張強さが低かった。さらに、Ｎａ2Ｏ換算値及びにＫ2Ｏ換算値の合計が少ないので、水平すみ肉溶接及び立向上進溶接でアーク状態が不安定でスパッタ発生量が多かった。
【００６０】
ワイヤ記号Ｗ１３は、Ｎｉが少ないので、常温試験での溶着金属の吸収エネルギーが低かった。また、ＳｉＯ2換算値が少ないので、水平すみ肉溶接及び立向上進溶接でスラグ被包性が不良であった。さらに、Ｆ換算値が多いので、ビード形状が不良であった。
【００６１】
ワイヤ記号Ｗ１４は、Ｎｉが多いので、側曲げ試験片に４．０ｍｍの疵が発生した。また、Ｃｒが少ないので、常温試験での溶着金属の引張強さが低かった。さらに、ＳｉＯ2換算値が多いので、水平すみ肉溶接及び立向上進溶接でビード形状が不良であった。
【００６２】
ワイヤ記号Ｗ１５は、Ｃｒが多いので、高温試験での溶着金属の引張強さが低かった。また、Ｔｉが多いので、水平すみ肉溶接及び立向上進溶接でスパッタ発生量が多かった。さらに、ＺｒＯ2換算値が多いので、アーク状態が不安定であった。
【００６３】
ワイヤ記号Ｗ１６は、Ｍｏが少ないので、常温試験での溶着金属の引張強さが低かった。また、Ｆ換算値が少ないので、水平すみ肉溶接及び立向上進溶接でアークが不安定であった。さらに、ＴｉＯ2換算値が少ないので、スラグ剥離性が不良で、特に立向上進溶接ではメタル垂れが発生し、ビード形状が不良であった。
【００６４】
ワイヤ記号Ｗ１７は、Ｍｏが多いので、高温試験での溶着金属の吸収エネルギーが低かった。また、Ａｌ2Ｏ3換算値が多いので、水平すみ肉溶接及び立向上進溶接でスラグ剥離性が不良であった。
【００６５】
ワイヤ記号Ｗ１８は、Ｔｉが少ないので、常温試験での吸収エネルギーが低かった。また、立向上進溶接ではメタル垂れが発生し、ビード形状が不良であった。また、Ｎｂが多いので、水平すみ肉溶接及び立向上進溶接でスラグ剥離性が不良であった。
【００６６】
ワイヤ記号Ｗ１９は、Ｎが多いので、水平すみ肉溶接及び立向上進溶接でスパッタ発生量が多かった。また、Ｎａ2Ｏ換算値及びＫ2Ｏ換算値の合計が多いので、ビード形状が不良であった。さらに、Ｂｉが多いので、側曲げ試験片に４．５ｍｍの疵が発生した。