(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Ａｒ−ＣＯ2混合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との合計で、
Ｃ：０．０２〜０．０９％、
Ｓｉ：０．２〜０．６％、
Ｍｎ：１．５〜３．３％、
Ｎｉ：１．５〜３．５％、
Ｍｏ：０．２１〜０．５％、
Ｔｉ：０．０１〜０．１％、
Ｂ：０．００２〜０．０１５％を含有し、
Ａｌ：０．０５％以下、
Ｎｂ：０．０１５％以下、
Ｖ：０．０１５％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：３〜８％、
Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計：０．１〜０．５％、
Ｍｇ：０．３〜０．８％、
弗素化合物のＦ換算値の合計：０．０５〜０．５％、
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：０．０５〜０．２％、
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、
Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計：０．１％以下であり、
残部が鋼製外皮のＦｅ、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Ａｒ−ＣＯ2混合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】
成形した鋼製外皮の合わせ目を溶接す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Ａｒ−ＣＯ2混合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３】
ワイヤ表面に送給潤滑剤をワイヤ１０ｋｇ当たり０．０５〜１．５０ｇ有することを特徴とする請求項１または２に記載のＡｒ−ＣＯ2混合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、耐力が６９０ＭＰａ以上の高張力鋼を溶接するにあたり、全姿勢溶接での溶接作業性が良好であり、かつ耐低温割れ性及び低温靭性等に優れる溶接金属が得られるＡｒ−ＣＯ2混合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、例えば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等が知られている。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は優れているものの、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て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において非常に優れた能力を発揮するため、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く、低温靭性を得にくい。
【０００５】
また、これらフラックス入りワイヤは、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、溶接金属中の拡散性水素量がソリッドワイヤに比べ高くなることから、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。
【０００６】
０．２％耐力が６９０ＭＰａ以上の高張力鋼溶接用ルチール系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には、全姿勢溶接が可能で、耐割れ性に優れ、かつ低温靭性が良好な耐力６９０ＭＰａ以上の高強度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、特許文献１の開示技術は、Ｃ、Ｂ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ等の合金成分を最適化することにより低温靭性を得る技術であり、金属酸化物の添加量の適正化により低温靭性の向上を図る点については特段考慮されていない。
【０００７】
また特許文献２には、スラグ剤に弗素化合物を使用することにより、溶接金属中の酸素量を低減させて低温靭性を向上させる技術が開示されている。しかし、特許文献１の開示技術と同じく、スラグ剤中の金属酸化物の適正化による低温靭性向上については考慮されていない。
【０００８】
また特許文献３には、低温靭性が優れる溶接金属を得る技術が開示されているが、溶接金属中の酸素量を低減するために添加されているＭｇＯは、溶接時にアークを不安定にしてスパッタ発生量を増加させるなど溶接作業性が不良となる。また特許文献３の開示技術では、耐低温割れ性については考慮されていない。
【０００９】
さらに、特許文献４には、ワイヤ中のＮｂ、Ｖ及びＰの量を制限して、溶接のまま及び溶接後熱処理のいずれにおいても低温靭性に優れる溶接金属を得る技術が開示されている。しかし、特許文献４に記載の技術においても、全姿勢溶接時の溶接作業性は十分ではないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−２５５１６８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７４３０４号公報
【特許文献３】特開２００８−８７０４３号公報
【特許文献４】特開平９−２７７０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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０．２％耐力６９０ＭＰａ以上の高張力鋼を溶接するにあたって全姿勢溶接での溶接作業性が良好であり、かつ、耐低温割れ性及び低温靭性に優れる溶接金属を得ることができるＡｒ−ＣＯ2混合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】
【００１２】
本発明者らは、０．２％耐力が６９０ＭＰａ以上の高張力鋼用のルチール系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、全姿勢溶接での溶接作業性が良好であり、−４０℃での靭性が安定して得られ、かつ、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。
【００１３】
その結果、ＴｉＯ2を主成分とした金属酸化物の添加量の適正化や、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が良好で、高強度でありながら低温靭性に優れた溶接金属を得ることができ、さらに、鋼製外皮の継目を無くすことにより、耐低温割れ性を改善できることを見出した。
【００１４】
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Ａｒ−ＣＯ2混合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：０．０２〜０．０９％、Ｓｉ：０．２〜０．６％、Ｍｎ：１．５〜３．３％、Ｎｉ：１．５〜３．５％、Ｍｏ：０．２１〜０．５％、Ｔｉ：０．０１〜０．１％、Ｂ：０．００２〜０．０１５％を含有し、Ａｌ：０．０５％以下、Ｎｂ：０．０１５％以下、Ｖ：０．０１５％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：３〜８％、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計：０．１〜０．５％、Ｍｇ：０．３〜０．８％、弗素化合物のＦ換算値の合計：０．０５〜０．５％、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：０．０５〜０．２％、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、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計：０．１％以下であり、残部は鋼製外皮のＦｅ、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。
【００１５】
また、成形した鋼製外皮の合わせ目を溶接することで鋼製外皮に継目を無くし、さらに、ワイヤ表面に送給潤滑剤をワイヤ１０ｋｇ当り０．０５〜１．５０ｇ有することも特徴とするＡｒ−ＣＯ2混合ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤにある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のＡｒ−ＣＯ2混合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、全姿勢溶接での溶接作業性が良好であり、また、０．２％耐力が６９０ＭＰａ以上の高強度で−４０℃における靭性が良好で、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。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のＡｒ−ＣＯ2混合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及びその含有量と、各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、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。
【００１８】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＣ：０．０２〜０．０９％］
Ｃは、溶接時にアークの安定化に寄与するとともに、溶接金属の強度向上の効果がある。しかし、Ｃが０．０２％未満では、この効果が十分に得られず、アークが不安定になるとともに、必要な溶接金属の強度が得られない。一方、Ｃが０．０９％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、溶接金属の強度が過剰に高くなり、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０．０２〜０．０９％とする。なお、Ｃは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスから鉄粉及び鉄合金粉等から添加できる。
【００１９】
［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形状や外観を良好にし、溶接作業性の向上に寄与する。しかし、Ｓｉが０．２％未満では、溶接ビードの形状や外観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、フラックスから金属Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ、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Ｍｎ：１．５〜３．３％］
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を高める効果がある。しかし、Ｍｎが１．５％未満では、これらの効果が十分に得られず、必要な溶接金属の強度及び低温靭性が得られない。一方、Ｍｎが３．３％を超えると、Ｍｎが溶接金属中に過剰に歩留まり、溶接金属の強度が過剰に高くなり、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Ｍｎは１．５〜３．３％とする。なお、Ｍｎは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスから金属Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ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：１．５〜３．５％］
Ｎｉは、溶接金属の低温靱性を向上させる効果がある。しかし、Ｎｉが１．５％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が得られない。一方、Ｎｉが３．５％を超えると、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Ｎｉは１．５〜３．５％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Ｍｏ：０．２１〜０．５％］
Ｍｏは、溶接金属の強度を向上させる効果がある。しかし、Ｍｏが０．２１％未満では、この効果が十分に得られず、必要な溶接金属の強度が得られない。一方、Ｍｏが０．５％を超えると、溶接金属の強度が過剰に高くなり、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Ｍｏは０．２１〜０．５％とする。なお、Ｍｏは、フラックスからの金属Ｍｏ、Ｆｅ−Ｍｏ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Ｔｉ：０．０１〜０．１％］
Ｔｉは、溶接金属の組織を微細化して低温靭性を向上させる効果がある。しかし、Ｔｉが０．０１％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が得られない。一方、Ｔｉが０．１％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０．０１〜０．１％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。
【００２４】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＢ：０．００２〜０．０１５％］
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を向上させる効果がある。しかし、Ｂが０．００２％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が得られない。一方、Ｂが０．０１５％を超えると、溶接金属の低温靱性が低下するとともに、溶接金属中に高温割れが発生しやすくなる。従って、Ｂは０．００２〜０．０１５％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等の合金粉末から添加できる。
【００２５】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＡｌ：０．０５％以下］
Ａｌは、０．０５％を超えると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、Ａｌは０．０５％以下とする。
【００２６】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＮｂ：０．０１５％以下］
Ｎｂは、０．０１５％を超えると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、Ｎｂは０．０１５％以下とする。
【００２７】
［鋼製外皮とフラックスの合計でＶ：０．０１５％以下］
Ｖは、０．０１５％を超えると溶接金属に残留して溶接金属の強度を過剰に高くし、低温靭性を低下させる。従って、Ｖは０．０１５％以下とする。
【００２８】
［フラックス中に含有するＴｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計：３〜８％］
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、溶接ビードの形状及び外観を良好にし、溶接作業性の向上に寄与する効果がある。また、立向上進溶接において、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３％未満では、これらの効果が十分に得られず、アークが不安定でスパッタ発生量が多く、溶接ビード形状及び外観が不良になる。またＴｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計が３％未満では、立向上進溶接においてメタル垂れが発生しやすくなる。一方、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計が８％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、溶接金属中にＴｉ酸化物が過剰に残存することにより、溶接金属の低温靱性が低下する。従って、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計は３〜８％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される。
【００２９】
［フラックス中に含有するＳｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計：０．１〜０．５％］
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、この効果が十分に得られず、スラグ被包性が不良になり、ビード形状及び外観が不良となる。一方、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が０．５％を超えると、溶融スラグの塩基度が低下することにより、溶接金属中の酸素量が増加して低温靭性が低下する。従って、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計は０．１〜０．５％とする。なお、Ｓｉ酸化物は、フラックスから珪砂、ジルコンサンド、珪酸ソーダ等から添加できる。
【００３０】
［フラックス中に含有するＭｇ：０．３〜０．８％］
Ｍｇは、強脱酸剤として機能して溶接金属中の酸素量を低減し、溶接金属の低温靱性を高める効果がある。しかし、Ｍｇが０．３％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が得られない。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粗くなり、スパッタ及びヒューム発生量が多くなる。従って、Ｍｇは０．３〜０．８％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。
【００３１】
［フラックス中に含有する弗素化合物のＦ換算値の合計：０．０５〜０．５％］
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、この効果が十分に得られず、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０．５％を超えると、アークが不安定になり、スパッタ発生量が多くなる。また、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、弗素化合物のＦ換算値の合計は０．０５〜０．５％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。
【００３２】
［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：０．０５〜０．２％］
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酸素量をさらに低減し、溶接金属の低温靱性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が得られない。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０．２％を超えると、アーク中の溶滴移行が不安定になり、スパッタ発生量が多くなる。従って、弗素化合物中のＮａ換算値及びＫ換算値の１種または２種の合計は０．０５〜０．２％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。
【００３３】
［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作用する。しかし、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、ビード形状及び外観も不良になる。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り、また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、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。
【００３４】
［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、或いはＴｉ酸化物中に微量含有する。しかし、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計が０．２％を超えるとスラグ剥離性を不良にする。従って、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ2換算値の合計は０．２％以下とする。
【００３５】
［フラックス中に含有するＡｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計：０．１％以下］
Ａｌ酸化物は、溶接時に溶融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止する効果があるが、酸化物として溶接金属に残存しやすく、溶接金属の低温靭性が低下する原因となる。Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計が０．１％を超えると、溶接金属中に残存したＡｌ酸化物による低温靭性の低下が著しくなる。従って、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計は０．１％以下とする。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。
【００３６】
［鋼製外皮に継目が無いこと］
本発明のＡｒ−ＣＯ2混合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、成形し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。
【００３７】
［ワイヤ表面の送給潤滑剤：ワイヤ１０ｋｇ当たり０．０５〜１．５０ｇ］
送給潤滑剤は、ワイヤの送給性を良好にし、アークを安定させてスパッタ発生量を少なくする効果があり、ワイヤ表面に塗布することが好ましい。ワイヤ表面の送給潤滑剤がワイヤ１０ｋｇ当り０．０５ｇ未満では、ワイヤ送給性が不良となり、アークが不安定になってスパッタ発生量が多くなる。一方、ワイヤ表面の送給潤滑剤がワイヤ１０ｋｇ当り１．５０ｇを超えると、ワイヤ送給装置の送給ローラ部でワイヤがスリップし、アークが不安定となってスパッタ発生量が多くなる。従って、ワイヤ表面の送給潤滑剤はワイヤ１０ｋｇ当り０．０５〜１．５０ｇとすることが好ましい。
【００３８】
なお、送給潤滑剤は、動植物油、鉱物油あるいは合成油の何れでもよい。動植物油としては、パーム油、菜種油、ひまし油、豚油、牛油、魚油等を用い、鉱物油としては、マシン油、タービン油、スピンドル油等を用いることができる。合成油としては、炭化水素系、エステル系、ポリグリコール系、ポリフェノール系、シリコーン系、フロロカーボン系を用いることができる。また、油脂またはエステルの１種以上の基油に硫黄を含有する硫化油脂、硫化エステル、硫化脂肪酸または硫化オレフィンの１種または２種以上である硫黄含有の潤滑油を用いることもできる。
【００３９】
本発明のＡｒ−ＣＯ2混合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−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｍｏ、Ｆｅ−Ｔｉ合金等の鉄合金粉のＦｅ分及び不可避不純物である。不可避不純物について、特に規定しないが、耐高温割れ性の観点から、Ｐは０．０１０％以下、Ｓは０．０１０％以下が好ましい。
【００４０】
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。
【００４１】
溶接時のシールドガスは、溶接金属の酸素量を低減するためにＡｒ＋５〜２５％ＣＯ2の混合ガスとする。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明の効果を実施例により具体的に説明する。
【００４３】
鋼製外皮にＪＩＳ  Ｇ３１４１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字型に成形した後、鋼製外皮の合わせ目を溶接した継目が無いワイヤと、溶接しない隙間が有るワイヤとを造管及び伸線し、表１及び表２に示すワイヤ径１．２ｍｍの各種成分のフラックス入りワイヤを試作した。なお、フラックス充填率は１０〜１８％とした。
【００４４】
【表１】
0006309485.tif 000002
【００４５】
【表２】
0006309485.tif 000003
【００４６】
試作したワイヤで、ＪＩＳ  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、溶接割れ試験及び溶着金属試験を実施した。
【００４７】
溶接作業性の評価は、表３に示す溶接条件で立向上進溶接を行い、アークの安定性、スパッタ及びヒューム発生状態、スラグ被包性、スラグ剥離性、ビード形状及び外観の良否及びメタル垂れ及び高温割れの有無について調査した。
【００４８】
【表３】
0006309485.tif 000004
【００４９】
溶接割れ試験は、Ｕ形溶接割れ試験方法（ＪＩＳ  Ｚ  ３１５７）に準拠し、試験体を５０℃に予熱して溶接を実施し、高温割れの有無を調査した後、低温割れの調査については、溶接後７２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。
【００５０】
溶着金属試験は、ＪＩＳ  Ｚ  ３１１１に準じ、表３に示す溶接条件で実施し、溶着金属の板厚方向の中心部から引張試験（Ａ０号）及び衝撃試験（Ｖノッチ試験片）を採取して、機械試験を実施した。引張強さの評価は、０．２％耐力が６９０ＭＰａ以上、引張強さが７８０〜９００ＭＰａのものを良好とした。靭性の評価は、試験温度−４０℃でシャルピー衝撃試験を行い、３本の吸収エネルギーの平均値が６９Ｊ以上を良好とした。これらの結果を表４にまとめて示す。
【００５１】
【表４】
0006309485.tif 000005
【００５２】
表１、表２及び表４のワイヤ記号Ａ１〜Ａ９は本発明例、ワイヤ記号Ｂ１〜Ｂ１８は比較例である。
【００５３】
本発明例であるワイヤ記号Ａ１〜Ａ９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形溶接割れ試験で割れが発生せず、溶着金属の０．２％耐力、引張強さ及び吸収エネルギーも良好であるなど極めて満足な結果であった。
【００５４】
なお、ワイヤ記号Ａ２はワイヤ表面の送給潤滑剤量が多く、ワイヤ記号Ａ７はワイヤ表面の送給潤滑剤量が少ないので、ややアークが不安定であったが、格別問題とはならなかった。
【００５５】
比較例中ワイヤ記号Ｂ１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、Ｎｉが多いので、クレータ部に高温割れが生じた。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形溶接割れ試験において溶接部に割れが生じた。
【００５６】
ワイヤ記号Ｂ２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、Ｍｇが多いので、アークが不安定でスパッタ発生量及びヒューム発生量が多かった。さらに、ワイヤ表面の送給潤滑剤が少ないので、ワイヤ送給性が不良で、アークを安定にしてスパッタ発生量を低減する効果は得られなかった。
【００５７】
ワイヤ記号Ｂ３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あった。また、Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏの合計が少ないので、アークは不安定でスパッタ発生量が多く、ビード形状及び外観が不良であった。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形割れ試験において溶接部に割れが生じた。
【００５８】
ワイヤ記号Ｂ４は、Ｍｎが少ないので、溶着金属の０．２％耐力及び引張強さが低く、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、スラグ被包性が悪く、ビード形状及び外観が不良であった。
【００５９】
ワイヤ記号Ｂ５は、Ｎｉが少ないので、溶着金属の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、メタル垂れが生じた。
【００６０】
ワイヤ記号Ｂ６は、Ｍｏ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形割れ試験において溶接部に割れが生じた。
【００６１】
ワイヤ記号Ｂ７は、Ｓｉが少ないので、ビード形状及び外観が不良であった。また、Ｔｉが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
【００６２】
ワイヤ記号Ｂ８は、Ｍｏが少ないので、溶着金属の０．２％耐力及び引張強さが低かった。また、Ｔｉが少ないので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。さらに、Ｎａ2ＯとＫ2Ｏの合計が多いので、スラグ剥離性が悪く、メタル垂れが生じた。
【００６３】
ワイヤ記号Ｂ９は、Bが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値で、クレータ部に高温割れが生じた。
【００６４】
ワイヤ記号Ｂ１０は、Bが少ないので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。また、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。
【００６５】
ワイヤ記号Ｂ１１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。また、弗素化合物中の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。さらに、ワイヤ表面の送給潤滑剤が多いので、ワイヤ送給性を向上させる効果は得られず、アークも不安定のままでスパッタ発生量も低減されなかった。
【００６６】
ワイヤ記号Ｂ１２は、Ｎｂが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
【００６７】
ワイヤ記号Ｂ１３は、Ｖが高いので、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、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形割れ試験において溶接部に割れが生じた。
【００６８】
ワイヤ記号Ｂ１４は、Ｃが低いので、アークが不安定で、溶着金属の０．２％耐力及び引張強さが低値であった。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あった。
【００６９】
ワイヤ記号Ｂ１５は、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値の合計が多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
【００７０】
ワイヤ記号Ｂ１６は、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ2換算値の合計が多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
【００７１】
ワイヤ記号Ｂ１７は、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ2換算値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、ビード形状及び外観が不良で、メタル垂れが生じた。また、弗素化合物中のＮａ換算値及びＫ換算値の合計が少ないので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。
【００７２】
ワイヤ記号Ｂ１８は、Ａｌ酸化物のＡｌ2Ｏ3換算値の合計が多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。