(57)【要約】    【課題】  母材成分系の低炭素当量化においても、優れた低温靭性の溶接金属が得られると共に、両面一層の高速溶接性が優れたサブマージアーク溶接方法を提供する。    【解決手段】  ［Ｍ］ＡＬ、［Ｍ］ＡＴ１、［Ｍ］ＡＴ２、［Ｍ］ＡＴ３は第１〜第４電極ワイヤ中のＭ元素の質量（％）、ＩＬ、ＩＴ１、ＩＴ２、ＩＴ３は第１〜第４電極ワイヤの溶接電流（Ａ）として、ワイヤ組成を［Ｍ］＝（［Ｍ］ＡＬ＋ＩＴ１／ＩＬ×［Ｍ］ＡＴ１＋ＩＴ２／ＩＬ×［Ｍ］ＡＴ２＋ＩＴ３／ＩＬ×［Ｍ］ＡＴ３）／（１＋ＩＴ１／ＩＬ＋ＩＴ２／ＩＬ＋ＩＴ３／ＩＬ）の式により求めたものを基準として定め、溶接電流比を、ＩＴ１／ＩＬ：０．６０乃至０．９０、ＩＴ２／ＩＬ：０．５０乃至０．８０、ＩＴ３／ＩＬ：０．５０乃至０．８０とする。【選択図】  図１
2005028409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４電極サブマージアーク溶接方法において、元素の種類をＭとし、［Ｍ］を第１電極乃至第４電極の溶接ワイヤに含まれる元素Ｍにより下記数式で計算される値として、
［Ｃ］：０．０７乃至０．２０質量％
［Ｍｎ］：１．４５乃至２．７０質量％
［Ｓｉ］：０．１０乃至０．７０質量％
［Ｔｉ］：０．１０乃至０．３０質量％
［Ａｌ］：０．００３乃至０．０３０質量％
［Ｐ］：≦０．０２０質量％
［Ｓ］：≦０．０２０質量％
［Ｖ］：≦０．０２０質量％
［Ｃｕ］：≦０．７０質量％
［Ｂ］：≦０．０２０質量％
［Ｏ］：≦０．０１０質量％
［Ｎ］：≦０．００８質量％
［Ｍｏ］：≦１．０質量％
［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］の合計量：２．０質量％以下
であり、
上記各元素の他は、Ｆｅ及び不可避不純物である組成の溶接ワイヤを使用し、
ＩＬを第１電極ワイヤの溶接電流（Ａ）、ＩＴ１を第２電極ワイヤの溶接電流（Ａ）、ＩＴ２を第３電極ワイヤの溶接電流（Ａ）、ＩＴ３を第４電極ワイヤの溶接電流（Ａ）とした場合に、溶接電流比を、ＩＴ１／ＩＬ：０．６０乃至０．９０、ＩＴ２／ＩＬ：０．５０乃至０．８０、ＩＴ３／ＩＬ：０．５０乃至０．８０としてサブマージアーク溶接することを特徴とするサブマージアーク溶接方法。
［Ｍ］＝（［Ｍ］ＡＬ＋（ＩＴ１／ＩＬ）×［Ｍ］ＡＴ１＋（ＩＴ２／ＩＬ）×［Ｍ］ＡＴ２＋（ＩＴ３／ＩＬ）×［Ｍ］ＡＴ３）／（１＋（ＩＴ１／ＩＬ）＋（ＩＴ２／ＩＬ）＋（ＩＴ３／ＩＬ））
［Ｍ］ＡＬ：第１電極ワイヤ中のＭ元素の質量（％）
［Ｍ］ＡＴ１：第２電極ワイヤ中のＭ元素の質量（％）
［Ｍ］ＡＴ２：第３電極ワイヤ中のＭ元素の質量（％）
［Ｍ］ＡＴ３：第４電極ワイヤ中のＭ元素の質量（％）
【請求項２】
３電極サブマージアーク溶接方法において、元素の種類をＭとし、［Ｍ］を第１電極乃至第３電極の溶接ワイヤに含まれる元素Ｍにより下記数式で計算される値として、
［Ｃ］：０．０７乃至０．２０質量％
［Ｍｎ］：１．４５乃至２．７０質量％
［Ｓｉ］：０．１０乃至０．７０質量％
［Ｔｉ］：０．１０乃至０．３０質量％
［Ａｌ］：０．００３乃至０．０３０質量％
［Ｐ］：≦０．０２０質量％
［Ｓ］：≦０．０２０質量％
［Ｖ］：≦０．０２０質量％
［Ｃｕ］：≦０．７０質量％
［Ｂ］：≦０．０２０質量％
［Ｏ］：≦０．０１０質量％
［Ｎ］：≦０．００８質量％
［Ｍｏ］：≦１．０質量％
［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］の合計量：２．０質量％以下
であり、
上記各元素の他は、Ｆｅ及び不可避不純物である組成の溶接ワイヤを使用し、
ＩＬを第１電極ワイヤの溶接電流（Ａ）、ＩＴ１を第２電極ワイヤの溶接電流（Ａ）、ＩＴ２を第３電極ワイヤの溶接電流（Ａ）とした場合に、溶接電流比を、ＩＴ１／ＩＬ：０．６０乃至０．９０、ＩＴ２／ＩＬ：０．５０乃至０．８０としてサブマージアーク溶接することを特徴とするサブマージアーク溶接方法。
［Ｍ］＝（［Ｍ］ＡＬ＋（ＩＴ１／ＩＬ）×［Ｍ］ＡＴ１＋（ＩＴ２／ＩＬ）×［Ｍ］ＡＴ２）／（１＋（ＩＴ１／ＩＬ）＋（ＩＴ２／ＩＬ））
［Ｍ］ＡＬ：第１電極ワイヤ中のＭ元素の質量（％）
［Ｍ］ＡＴ１：第２電極ワイヤ中のＭ元素の質量（％）
［Ｍ］ＡＴ２：第３電極ワイヤ中のＭ元素の質量（％）
【請求項３】
２電極サブマージアーク溶接方法において、元素の種類をＭとし、［Ｍ］を第１電極及び第２電極の溶接ワイヤに含まれる元素Ｍにより下記数式で計算される値として、
［Ｃ］：０．０７乃至０．２０質量％
［Ｍｎ］：１．４５乃至２．７０質量％
［Ｓｉ］：０．１０乃至０．７０質量％
［Ｔｉ］：０．１０乃至０．３０質量％
［Ａｌ］：０．００３乃至０．０３０質量％
［Ｐ］：≦０．０２０質量％
［Ｓ］：≦０．０２０質量％
［Ｖ］：≦０．０２０質量％
［Ｃｕ］：≦０．７０質量％
［Ｂ］：≦０．０２０質量％
［Ｏ］：≦０．０１０質量％
［Ｎ］：≦０．００８質量％
［Ｍｏ］：≦１．０質量％
［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］の合計量：２．０質量％以下
であり、
上記各元素の他は、Ｆｅ及び不可避不純物である組成の溶接ワイヤを使用し、
ＩＬを第１電極ワイヤの溶接電流（Ａ）、ＩＴ１を第２電極ワイヤの溶接電流（Ａ）とした場合に、溶接電流比を、ＩＴ１／ＩＬ：０．６０乃至０．９０としてサブマージアーク溶接することを特徴とするサブマージアーク溶接方法。
［Ｍ］＝（［Ｍ］ＡＬ＋（ＩＴ１／ＩＬ）×［Ｍ］ＡＴ１）／（１＋（ＩＴ１／ＩＬ））
［Ｍ］ＡＬ：第１電極ワイヤ中のＭ元素の質量（％）
［Ｍ］ＡＴ１：第２電極ワイヤ中のＭ元素の質量（％）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた低温靭性を有し、両面一層の高速溶接性が優れたサブマージアーク溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然ガス又は石油を輸送するパイプラインに使用されるＵＯＥ鋼管は、操業圧力を増加させ、輸送効率の向上を図るため、高強度化と共に、高靭性化が求められている。このため、母材は熱影響部の靭性確保及び溶接性向上を目的として、低炭素当量化が進められている。また、母材と同様に溶接金属も従来より良好な靭性が必要になっている。一般に、ＵＯＥ鋼管のシーム溶接には多電極サブマージアーク溶接法による両面一層溶接が使用されているが、母材希釈が大きいため、溶接金属の靭性は母材成分の影響を受けやすい。特に、母材の炭素当量が低くなると、溶接金属の炭素当量も低くなるために、ミクロ組織が劣化し、靭性の向上がより困難になる。
【０００３】
低温靭性が優れた溶接材料としては、例えば、特開平１０−１１３７９１号公報に開示されているが、この公報に記載の技術は両面一層高速溶接ではない。また、特開昭６１−１４７９９０号公報には、ワイヤの構成元素及び含有率を厳密に規定することによって、強度、低温靭性及び耐割れ性が優れた溶接金属部を得ることができると記載されている。しかし、この公報に記載の技術は、単電極溶接であり、溶接速度も比較的低速である。
【０００４】
一方、多電極サブマージアーク溶接法による両面一層溶接は高速度であるため、スラグ巻き込み及びオーバーラップ等の溶接欠陥が発生しやすい。そこで、これまでにもＵＯＥ鋼管の高速溶接に関しては溶接欠陥の軽減法がいくつか提案されている。例えば、特開平９−８５４４０号公報、特開平９−２７７０４３号公報、特開平９−２３９５３６号公報、特開平１０−４３８５９号公報、特開平１０−２５８３６３号公報及び特開平１０−２５８３６４号公報には、多電極を使用し、溶接金属に磁気撹拌を与えることにより、溶接欠陥の軽減を図ることができるとしている。しかし、この方法は磁場を形成するような設備が必要となり、コストがかかるうえ、溶接金属の低温靭性までも改善できるものではない。また、特開平４−１４７７７０号公報には、６本以上の電極を使用した高速サブマージアーク溶接法が提案されている。しかし、この方法は、電極数を増やすことで高速化は図られるものの、それに伴い、溶接欠陥発生の危険率が増大し、設備費が増大したり、オペレーションが複雑化するために、高速化のメリットが十分に生かされたものとは必ずしも言えないものであった。更に、この公報に記載された技術は、溶接金属の低温靭性を改善できるものではない。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１１３７９１号公報
【特許文献２】特開昭６１−１４７９９０号公報
【特許文献３】特開平９−８５４４０号公報
【特許文献４】特開平９−２７７０４３号公報
【特許文献５】特開平９−２３９５３６号公報
【特許文献６】特開平１０−４３８５９号公報
【特許文献７】特開平１０−２５８３６３号公報
【特許文献８】特開平１０−２５８３６４号公報
【特許文献９】特開平４−１４７７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の如く、低炭素当量の高張力鋼又は鋼管のシーム溶接で適用する母材希釈が大きい両面一層溶接の場合でも、優れた低温靭性と高速溶接における優れた品質が得られる最適な溶接方法については、従来存在しなかった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、母材成分系の低炭素当量化においても、優れた低温靭性の溶接金属が得られると共に、両面一層の高速溶接性が優れたサブマージアーク溶接方法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】
【０００８】
本発明に係るサブマージアーク溶接方法は、２電極乃至４電極の多電極サブマージアーク溶接方法において、下記数式１で示される［Ｍ］の値が下記各元素の範囲を満足する溶接ワイヤを使用し、下記範囲の溶接電流比にてサブマージアーク溶接することを特徴とする。
【０００９】
但し、［Ｍ］は第１電極乃至第４電極ワイヤに含まれる元素Ｍにより下記数式１で計算される値を表す。但し、３電極及び２電極サブマージアーク溶接の場合は、夫々第４電極ワイヤの［Ｍ］ＡＴ３と、第４電極ワイヤの［Ｍ］ＡＴ３及び第３電極ワイヤの［Ｍ］ＡＴ２とは０である。なお、［Ｍ］の適正範囲は、電極の数によらず、同一である。
【００１０】
【数１】
2005028409.tif 000003
但し、
［Ｍ］ＡＬ：第１電極ワイヤ中のＭ元素の質量（％）
［Ｍ］ＡＴ１：第２電極ワイヤ中のＭ元素の質量（％）
［Ｍ］ＡＴ２：第３電極ワイヤ中のＭ元素の質量（％）
［Ｍ］ＡＴ３：第４電極ワイヤ中のＭ元素の質量（％）
ＩＬ：第１電極ワイヤの溶接電流（Ａ）
ＩＴ１：第２電極ワイヤの溶接電流（Ａ）
ＩＴ２：第３電極ワイヤの溶接電流（Ａ）
ＩＴ３：第４電極ワイヤの溶接電流（Ａ）
【００１１】
Ｍ元素の［Ｍ］の値は、下記範囲を満たす。
［Ｃ］：０．０７乃至０．２０質量％
［Ｍｎ］：１．４５乃至２．７０質量％
［Ｓｉ］：０．１０乃至０．７０質量％
［Ｔｉ］：０．１０乃至０．３０質量％
［Ａｌ］：０．００３乃至０．０３０質量％
［Ｐ］：≦０．０２０質量％
［Ｓ］：≦０．０２０質量％
［Ｖ］：≦０．０２０質量％
［Ｃｕ］：≦０．７０質量％
［Ｂ］：≦０．０２０質量％
［Ｏ］：≦０．０１０質量％
［Ｎ］：≦０．００８質量％
［Ｍｏ］：≦１．０質量％
［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］（合計量で）；２．０質量％以下
残部はＦｅ及び不可避不純物である。
【００１２】
溶接電流比は下記範囲を満たす。但し、３電極の場合はＩＴ３／ＩＬは０である。また、４電極の場合はＩＴ２／ＩＬ及びＩＴ３／ＩＬが０である。
ＩＴ１／ＩＬ：０．６０乃至０．９０
ＩＴ２／ＩＬ：０．５０乃至０．８０
ＩＴ３／ＩＬ：０．５０乃至０．８０
【発明の効果】
【００１３】
以上詳述したように、本発明によれば、優れた低温靭性を有する溶接金属を得ることができ、母材成分系の低炭素等量化に際し両面一層の高速溶接性が優れたサブマージアーク溶接が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明について、詳細に説明する。前述のとおり、母材の成分系は高品質化及び溶接性を考慮して、低炭素当量化が進められている。これは、溶接による熱影響部の靭性確保のために低Ｃ、低Ｓｉとし、低炭素当量化にともなう母材強度の低下をＮｂ、Ｔｉ、Ｖ等の微量添加及び制御圧延による組織の微細化により補い、高強度と高靭性を得るものである。しかし、両面一層溶接の場合、母材希釈が大きいために、溶接金属の化学成分は母材化学成分の影響を受けやすく、母材の低炭素当量化にともない、溶接金属の炭素当量も低くなる。そのため、溶接金属では、初析フェライト析出及び組織の粗大化が起こり、更に母材の低Ｃ及び低Ｓｉ化によって、脱酸成分が不足するために、溶接金属の酸素量が増加する等、複合的な原因によって靭性が劣化してしまうという問題点がある。組織の劣化に対しては、ワイヤ及びフラックス成分の調整により、Ｃ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔｉ及びＢ等の合金成分を補填する方法が考えられる。特に、組織改善に有効なＣ、Ｍｏ、Ｖ、Ｔｉ及びＢ等の添加は、２番目に溶接する側（裏面側）の溶接金属の熱影響による最初に溶接する側（表面側）の溶接金属の硬化を引き起こすことがあるため、適量に制限しなければならず、従って上記方法は溶接金属の高靭性化を達成できる有効な手段とは言えない。また、脱酸成分の不足を補うために、溶接材料に単純にＣ及びＳｉを添加しても靭性向上の効果は少ない。これは、母材の低炭素当量化にともなって添加したＴｉ及びＶがＣと炭化物を形成したり、Ｓｉの酸化物が溶接金属に過剰に残留し、靭性に悪影響を及ぼすためと考えられる。また、脱酸作用のあるＭｎのみを更に添加しても、脱酸効果が少なく靭性の向上効果は認められなかった。
【００１５】
そこで、本発明者等が鋭意実験研究した結果、Ｃ、Ｓｉ及びＭｎの適正添加に加えて、Ｔｉ及びＡｌの複合添加が最も有効であることを見出した。これは、Ｔｉ酸化物の微細分散による組織の微細化により高靭性を得るものである。この効果を得るためには溶接金属のＴｉ及び酸素量の適正化が重要であるが、低炭素当量の母材では酸素量が過大となりやすい。そこで、Ｓｉ及びＡｌの複合添加により溶接金属の酸素量を適正化し、前述の効果を得ている。
【００１６】
一方、母材の低炭素当量化に伴い従来の溶接材料では溶接金属中の脱酸成分が不足することは既に述べた。ＵＯＥ鋼管のシーム溶接のような多電極高速溶接の場合、アーク雰囲気の領域が大きいため大気が混入しやすく、凝固速度が速いためにガス成分の浮上時間が短く、さらには、脱酸成分が不足している溶接金属では過剰にガスが発生し、ポックマークが発生しやすくなる。このポックマークの発生を抑制するためにも、強脱酸成分であるＳｉ及びＡｌの添加は有効であり、高速溶接においても優れた内部品質が得られる。
【００１７】
また、多電極高速溶接性に及ぼす電流比の影響は極めて大きい。電流比のバランスが悪いと、ビード形状及び内部品質にも大きく影響を及ぼす。また、電極によってワイヤが異なる場合、ワイヤの組合せが同じであっても、電流比が大きく異なれば、［Ｍ］の値も変化し、低温靭性及び高速溶接性に影響を及ぼす。そこで、本発明者等は、鋭意実験研究を行ない、優れた低温靭性と高速溶接性が得られる電流比範囲を見出した。
【００１８】
ＵＯＥ鋼管のストレートシーム溶接の場合、生産性向上の観点から一般的に多電極溶接を使用している。造管される鋼管は多種多様であり、１種類の溶接材料で全てをカバーすることは困難であるため、種々のワイヤの組合せで溶接されることが多い。本発明においては、組合せるワイヤの種類及び数には何ら制約がなく、いかなる組合せでも［Ｍ］の値が本発明の範囲内であれば同じ効果を得ることができる。また、実生産ではワイヤ交換に要する時間が生産性に大きく影響することから、１極のみワイヤ交換を行なうことであらゆる鋼管に対応できるシステムが望ましい。本発明を適用すれば、例えばＴ１乃至Ｔ３極を固定し、Ｌ極のみ交換することで所定のワイヤ成分系を得ることが可能であり、ワイヤ交換時間の短縮による生産性向上と、ワイヤ種類の削減によるコストダウンが可能となる。
【００１９】
次に、本発明における組成の数値限定理由について説明する。前述のとおり、ＵＯＥ鋼管のストレートシーム溶接の場合、生産性向上の観点から一般的に多電極溶接を使用している。本発明においては、１電極溶接の場合は高速溶接性が劣るため、２電極以上とした。一方、高速溶接化を図るためには、電極数の増加は有効であるが、電極数の増加に伴う設備費のアップに対して得られる高速化の効果を考慮し、４電極以下とした。
【００２０】
［Ｃ］：０．０７乃至０．２０質量％
Ｃは炭素当量式の基本成分であり、溶接金属部の強度及び靭性に大きく影響を与える。［Ｃ］が０．０７質量％未満であると、溶接金属部のミクロ組織が粗大となり、靭性が劣化する。一方、［Ｃ］が多すぎると、強度が高くなり過ぎ、靭性が劣化するうえ、高温割れが発生する虞があるため、０．２０質量％以下とする。
【００２１】
［Ｍｎ］：１．４５乃至２．７０質量％
Ｍｎは溶融金属中の酸素と結合して、これを除去する作用を有し、優れた靭性及び強度を得るのに必要な成分である。［Ｍｎ］が１．４５質量％未満であると、靭性は劣化する。一方、［Ｍｎ］が２．７０質量％を超えると、過度な焼入れ組織となり、靭性が劣化する。
【００２２】
［Ｓｉ］：０．１０乃至０．７０質量％
Ｓｉは脱酸成分として効果があり、その作用力も高い。母材の低炭素当量化に伴い、脱酸成分が不足し、溶接金属部の酸素量は高くなる傾向にあり、衝撃値も低値を示す。Ｓｉを添加することにより、低炭素当量の母材においても、脱酸成分が不足することなく、溶接金属部の酸素量が抑制されて、靭性が確保される。［Ｓｉ］が０．１０質量％未満であると、脱酸不足となり、靭性が劣化するうえ、ポックマークが発生する。一方、［Ｓｉ］が０．７０質量％を超えると、溶接金属中にＳｉの酸化物が過剰に残留し、靭性が劣化する。
【００２３】
［Ｔｉ］：０．１０乃至０．３０質量％
Ｔｉも非常に強い脱酸作用を示す。その酸化物は溶接金属中に微細分散し、ミクロ組織を微細化するため靭性を向上させる。［Ｔｉ］が０．１０質量％未満であると、その効果が得られず、靭性が劣化する。また、両面一層溶接のように、２番目に溶接する側の溶接熱により、最初に溶接する側の溶接金属が熱影響を受ける場合、熱影響部は析出硬化し、衝撃性能が劣化する虞がある。［Ｔｉ］が０．３０質量％を超えると、前述のとおり、最初に溶接する側の熱影響部が析出硬化し、靭性が劣化する。
【００２４】
［Ａｌ］：０．００３乃至０．０３０質量％
Ａｌも極めて強い脱酸作用を示し、溶接金属酸素量の低減により、靭性を向上させる。しかし、酸素との親和力はＴｉよりも大きく、適正量を超えると、Ｔｉ酸化物の生成が抑制されて靭性が劣化する。即ち、靭性確保のためには、Ｔｉ酸化物の微細分散による組織の微細化を妨げないようなＡｌの微量添加が最も有効である。［Ａｌ］が０．００３質量％未満であると、脱酸不足になり、靭性が劣化するうえ、ポックマークが発生する。［Ａｌ］が０．０３０質量％を超えると、Ｔｉ酸化物の生成が抑制され、組織が粗大化して靭性が劣化する。
【００２５】
［Ｐ］：≦０．０２０質量％、［Ｓ］：≦０．０２０質量％
Ｐ及びＳは、高温割れ、靭性又は曲げ性能等、溶接金属部の品質に悪影響を及ぼすので、［Ｐ］及び［Ｓ］は０．０２０質量％以下に規制する。
【００２６】
［Ｖ］：≦０．０２０質量％
Ｖは２番目に溶接する側の溶接により、最初に溶接する側の熱影響部が硬化し、靭性を劣化させる傾向がある。従って、［Ｖ］は０．０２０質量％以下に規制する。
【００２７】
［Ｃｕ］：≦０．７０質量％
［Ｃｕ］が０．７０質量％以下であれば、靭性に影響を及ぼさない。また、Ｃｕは高温割れに悪影響を及ぼす成分であり、低く抑えるのが望ましい。［Ｃｕ］が０．７０質量％を超えると、高温割れが発生しやすくなる。
【００２８】
［Ｂ］：≦０．０２０質量％
Ｂは２番目に溶接する側の溶接熱により、最初に溶接する側の熱影響部が硬化し、靭性を著しく劣化させる。従って、［Ｂ］は０．０２０質量％以下に規制する。
【００２９】
［Ｏ］：≦０．０１０質量％
Ｏは溶接金属の靭性に悪影響を及ぼす成分であり、このため、［Ｏ］は０．０１０質量％以下に規制する。
【００３０】
［Ｎ］：≦０．００８質量％
Ｎは溶接金属の靭性に悪影響を及ぼす成分であり、このため、［Ｎ］は０．００８質量％以下に規制する。
【００３１】
［Ｍｏ］：≦１．０質量％
Ｍｏは強度を高める効果が大きいうえ、２番目に溶接する側の溶接熱により最初に溶接する側の熱影響部が硬化し、靭性を劣化させる虞があるため、［Ｍｏ］は必要最低限にとどめる必要がある。従って［Ｍｏ］は１．０質量％以下に規制する。
【００３２】
［Ｎｉ］、［Ｃｒ］、［Ｍｏ］の合計量：≦２．０質量％
Ｍｏ同様、Ｎｉ及びＣｒは強度を高める効果が大きく、これらを過度に添加すると、強度が高くなり過ぎ、靭性を劣化させる虞がある。従って、［Ｎｉ］、［Ｃｒ］及び［Ｍｏ］の合計量は２．０質量％以下に規制する必要がある。
【００３３】
次に、溶接電流比の規制理由について説明する。多電極サブマージアーク溶接において、ビード形状及び溶接金属部の内部品質を考慮した場合に、溶接電流比が本発明の電流比範囲外で溶接を行うと、溶込み不良、余盛過大、スラグ巻込み又はオーバーラップが発生する虞がある。
【００３４】
ＩＴ１／ＩＬ：０．６０乃至０．９０
第１及び第２電極の電流は溶込みに大きく影響を及ぼす。ＩＴ１／ＩＬの電流比が０．６０未満であると、溶込みが不足する。ＩＴ１／ＩＬの電流比が０．９０を超えると、溶け込みは深くなるものの、ビード幅が狭くなりやすく、余盛過大となる。
【００３５】
ＩＴ２／ＩＬ：０．５０乃至０．８０又はＩＴ３／ＩＬ：０．５０乃至０．８０
第３及び第４電極の電流は、溶込みよりも、ビード幅に大きく影響を及ぼす。ＩＴ２／ＩＬ又はＩＴ３／ＩＬの電流比が０．５０未満であると、溶融池が十分に撹拌されず、スラグ巻き込みが発生する。ＩＴ２／ＩＬ又はＩＴ３／ＩＬの電流比が０．８０を超えると、溶融金属量が過大となり、ビードが広がりすぎてオーバーラップとなる。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の範囲に入る実施例の効果について、本発明の範囲から外れる比較例と比較して説明する。供試鋼板の化学成分組成を下記表１に示す。この供試鋼板を、下記表２に示す組成のフラックスと、表６及び表７に示す種々のワイヤを使用して両面一層溶接を行った。表３及び図１は、４電極の場合の溶接条件、電極配置及び開先形状を示し、表４及び図２は、３電極の場合の溶接条件及び電極配置を示し、表５及び図３は、２電極の場合の溶接条件及び電極配置を示す。
【００３７】
表８乃至表１３は、本発明の実施例及び比較例の［Ｍ］の値を示す。図４は得られた溶接継手の形状を模式的に示す。この図４に示す位置より試験片を採取し、衝撃試験を実施した。この衝撃値を表９、表１１及び表１３に併せて示す。なお、衝撃値の判断基準として、−２０℃で評価し、３本の平均値が８０Ｊ以上を良好とした。
【００３８】
【表１】
2005028409.tif 000004
【００３９】
【表２】
2005028409.tif 000005
【００４０】
塩基度＝（ＣａＦ２＋ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋ＭｎＯ／２＋ＦｅＯ／２）／（ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３／２＋ＺｒＯ２／２＋ＴｉＯ２／２）
【００４１】
【表３】
2005028409.tif 000006
【００４２】
【表４】
2005028409.tif 000007
【００４３】
【表５】
2005028409.tif 000008
【００４４】
これらの表３乃至表５において、最初に溶接する側（１ｓｔ側）の溶接ワイヤ径は４．０ｍｍである。また、２番目に溶接する側の仮付け溶接のワイヤ径は１．２ｍｍであり、ワイヤ種類はＪＩＳ  Ｚ３３１２  ＹＧＷ１１である。この２番目に溶接する側の仮付け溶接の溶接条件は２６０Ａ−３２Ｖ−５０ｃｍ／分、シールドガスはＣＯ２である。
【００４５】
【表６】
2005028409.tif 000009
【００４６】
【表７】
2005028409.tif 000010
【００４７】
【表８】
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【００４８】
【表９】
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【００４９】
【表１０】
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【００５０】
【表１１】
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【００５１】
【表１２】
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【００５２】
【表１３】
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【００５３】
表８乃至表１１中の実施例１乃至４０では衝撃値は８０Ｊ以上であった。一方、比較例４１及び５９では、［Ｃ］が０．０７質量％未満であり、靭性が劣化した。比較例Ｎｏ．４２では［Ｃ］が０．２０質量％を超えており靭性が劣化するうえ、高温割れが発生した。比較例４３及び６１では、［Ｓｉ］が０．１０質量％未満であり、靭性が劣化するうえ、ポックマークが発生した。比較例４４では、［Ｓｉ］が０．７０質量％を超えており、靭性が劣化した。比較例４５及び６３では、［Ｍｎ］が１．４５質量％未満であり、靭性が劣化した。比較例４６では、［Ｍｎ］が２．７０質量％を超えており、靭性が劣化した。比較例４７では、［Ｃｕ］が０．７０質量％を超えており、高温割れが発生した。比較例４８及び６２では、［Ｔｉ］が０．１０質量％未満であり靭性が劣化した。比較例４９では、［Ｔｉ］が０．３０質量％を超えており、靭性が劣化した。比較例５０では、［Ｖ］が０．０２０質量％を超えており、靭性が劣化した。比較例５１では、［Ａｌ］が０．００３質量％未満であり、靭性が劣化するうえ、ポックマークが発生した。比較例５２では、［Ａｌ］が０．０３０質量％を超えており、靭性が劣化した。比較例５３では、［Ｂ］が０．０２０質量％を超えており、靭性が劣化した。比較例５４では、［Ｏ］が０．０１０質量％を超えており、靭性が劣化した。比較例５５では、［Ｎ］が０．００８質量％を超えており、靭性が劣化した。比較例５６、５７及び６０では、［Ｎｉ］、［Ｃｒ］及び［Ｍｏ］の合計量が２．０質量％を超えており、靭性が劣化した。比較例５８では、［Ｍｏ］が１．０質量％を超えており、靭性が劣化した。なお、実施例１９乃至３８に示すとおり、複数種類のワイヤを用いても［Ｍ］が本発明の範囲内であれば、衝撃値は良好な値を示す。
【００５４】
次に、溶接作業性を評価した。ワイヤはＷ１を用い、表３乃至表５に示す溶接条件において、２ｎｄ側（２番目に溶接される側）の溶接を下記表１４及び表１５に示すように変化させて溶接作業性を確認した。１ｓｔ側（最初に溶接する側）の溶接は、表３乃至表５に示すとおりである。なお、溶接作業性の評価は試験片長さ１５００ｍｍを溶接し、中央部７５０ｍｍ長さで評価した。溶接作業性は、余盛高さが３ｍｍ以下の場合を○、３ｍｍを超える場合を×とした。オーバーラップは２ｍｍ以下の場合を○、２ｍｍを超える場合を×とした。溶け込み不良は１ｓｔ側と２ｎｄ側の溶接金属が重なっているものを○、ルート部が溶け残っているものを×とした。これらの全ての評価項目が○の場合を溶接作業性が○、いずれかが×の場合を溶接作業性が×であるとした。図５は、余盛高さ、オーバーラップ及び溶け込み不良を示す。表１４中のテストＮｏ．Ｙ１乃至Ｎｏ．Ｙ４が本発明実施例で、表１５中のテストＮｏ．Ｙ５乃至Ｎｏ．Ｙ１０が比較例である。本発明実施例テストＮｏ．Ｙ１乃至Ｎｏ．Ｙ４では溶接作業性は良好で、衝撃値も８０Ｊ以上であった。テストＮｏ．Ｙ５では第２電極の電流比が０．６０未満であり、溶込み不良が発生した。テストＮｏ．Ｙ６では第２電極の電流比が０．９０を超えており、余盛過大となった。テストＮｏ．Ｙ７では第３電極の電流比が０．５０未満でありスラグ巻き込みが発生した。テストＮｏ．Ｙ８では第３電極の電流比が０．８０を超えており、オーバーラップとなった。テストＮｏ．Ｙ９では第４電極の電流比が０．５０未満であり、スラグ巻き込みが発生した。テストＮｏ．Ｙ１０では第４電極の電流比が０．８０を超えており、オーバーラップとなった。
【００５５】
【表１４】
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【００５６】
【表１５】
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【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】（ａ）、（ｂ）は４電極の場合の溶接条件を示す図である。
【図２】３電極の場合の溶接条件を示す図である。
【図３】２電極の場合の条件を示す図である。
【図４】試験片採取位置を示す図である。
【図５】余盛高さ、オーバーラップ及び溶け込み不良を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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