セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
【課題】 溶接作業性が良好で溶接欠陥がなく、さらに溶接金属性能が優れたセルフ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。
【解決手段】 鋼製外皮内にフラックスを充填してなるセルフ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、フラックスに、ＢａＦ2：７．５〜９．６％、金属ＡｌまたはＡｌ合金のＡｌ換算値：１．５〜２．５％、金属ＭｇまたはＭｇ合金のＭｇ換算値：１．０〜２．０％、ＬｉＦ：０．２０〜０．９０％、Ｎｉ：０．４〜２．８％、アルカリ土類金属の複合酸化物：２．５〜４．５％含有し、さらに、フラックスおよび外皮成分の合計で、Ｃ：０．０８〜０．２０％（但し外皮成分としてＣ：０．０６〜０．１５％含む）、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｍｎ：０．７〜２．０％を含有し、Ａｌ2０3：０．３０％以下、ＭｇＯ：０．３０％以下で、残部は主に鋼製外皮およびフラックスのＦｅおよび不可避的不純物からなり、ワイヤ断面に継目が無いことを特徴とする。
【解決手段】 鋼製外皮内にフラックスを充填してなるセルフ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、フラックスに、ＢａＦ2：７．５〜９．６％、金属ＡｌまたはＡｌ合金のＡｌ換算値：１．５〜２．５％、金属ＭｇまたはＭｇ合金のＭｇ換算値：１．０〜２．０％、ＬｉＦ：０．２０〜０．９０％、Ｎｉ：０．４〜２．８％、アルカリ土類金属の複合酸化物：２．５〜４．５％含有し、さらに、フラックスおよび外皮成分の合計で、Ｃ：０．０８〜０．２０％（但し外皮成分としてＣ：０．０６〜０．１５％含む）、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｍｎ：０．７〜２．０％を含有し、Ａｌ2０3：０．３０％以下、ＭｇＯ：０．３０％以下で、残部は主に鋼製外皮およびフラックスのＦｅおよび不可避的不純物からなり、ワイヤ断面に継目が無いことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟鋼、４９０〜５９０Ｎ／ｍｍ2級高張力鋼および低温用鋼などの溶接構造物を製造する際に使用するセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに係り、溶接作業性が良好で溶接欠陥がなく、さらに溶接金属性能が優れたセルフ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】
セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの大きな特徴は、フラックス中に弗素化合物または炭酸化合物等のガス発生剤を大量に含むことにより、溶接中に溶融池をシールドガスにより大気から遮断する必要がないという点にある。ガスシールドアーク溶接方法のようにガスの供給や配管、ボンベの交換や運搬等が必要でない上、溶接装置構造もシンプルで持ち運びも容易である。
【０００３】
また、セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、溶接中に、ジュール熱によってワイヤ中のフラックスが分解してシールド性ガスを発生して溶融池が大気から保護されるため、ガスシールドアーク溶接方法に比べて強い耐風性を有する。これにより、ガスシールドアーク溶接方法では使用制限を受ける屋外のように風による影響を受け易い作業環境下での溶接も耐風処理を必要とせず、簡易に行うことができる。
【０００４】
しかし、セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、シールドガスを使用する通常のガスシールドアーク溶接用ワイヤに比べ、溶接作業性が悪く、さらに得られた溶接金属の靭性も低い。そのため、例えば特開平５−３９３号公報（特許文献１）、特開平１０−１８０４８７号公報（特許文献２）、特開２０００−３０１３８２号公報（特許文献３）および特開２００２−３２１０８９号公報（特許文献４）などに記載されているように、溶接作業性や機械的性能を改善する技術の開示がある。
【０００５】
一方、セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、ガス発生剤を大量にフラックス中に含有させる必要があり、フラックス充填率は必然的に高くなるため、ワイヤ径が１．８〜２．２ｍｍの細径のものは、ワイヤ断面形状として複雑な折り込み形状とすることが難しく、図１（ａ）に示すような単純な突合せ折り込み形状を採用しなければならず、前述の技術のみではワイヤの吸湿によるガス溝等の溶接欠陥やワイヤ継目部分からのフラックス溢れによる溶接作業性の劣化およびスラグ巻込み等の溶接欠陥が発生するなどの問題があった。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３９３号公報
【特許文献２】特開平１０−１８０４８７号公報
【特許文献３】特開２０００−３０１３８２号公報
【特許文献４】特開２００２−３２１０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、溶接作業性が良好で溶接欠陥がなく、さらに溶接金属性能が優れたセルフ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】
【０００８】
本発明の要旨とするところは、鋼製外皮内にフラックスを充填してなるセルフ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、フラックスに、ＢａＦ2：７．５〜９．６％、金属ＡｌまたはＡｌ合金のＡｌ換算値：１．５〜２．５％、金属ＭｇまたはＭｇ合金のＭｇ換算値：１．０〜２．０％、ＬｉＦ：０．２０〜０．９０％、Ｎｉ：０．４〜２．８％、アルカリ土類金属の複合酸化物：２．５〜４．５％含有し、さらに、フラックスおよび外皮成分の合計で、Ｃ：０．０８〜０．２０％（但し外皮成分としてＣ：０．０６〜０．１５％含む）、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｍｎ：０．７〜２．０％を含有し、Ａｌ2０3：０．３０％以下、ＭｇＯ：０．３０％以下で、残部は主に鋼製外皮およびフラックスのＦｅおよび不可避的不純物からなり、ワイヤ断面に継目が無いことを特徴とする。また、ワイヤ中の水分量が、３５０ｐｐｍ以下であることも特徴とするセルフ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】
【０００９】
本発明のセルフ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溶接欠陥がなく、さらに溶接金属性能が優れた溶接部が得られるセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明のセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの成分限定理由を述べる。
ＢａＦ2：７．５〜９．６質量％（以下、％という。）
ＢａＦ2は、主としてガス発生剤やスラグ生成剤、アーク安定剤として作用するほか、スラグの粘性を高めてメタル垂れ性を向上させる作用を有する。しかし、ＢａＦ2が７．５％未満では、ガス発生量が不十分となりシールド性が劣化してブローホールが生じるほか、アークが不安定となりスラグ生成量およびスラグ粘性が不足し、立向上進溶接や上向溶接におけるメタル垂れ性が劣化する。一方、ＢａＦ2が９．６％を超えると、ガス発生量が過剰となりガス気流の乱れによる大気巻込みが誘発されるほか、スラグ生成量が過多となり、スラグ剥離性が不良でスラグ巻込み等の溶接欠陥が生じる。したがって、ＢａＦ2は、７．５〜９．６％とする。
【００１１】
金属ＡｌまたはＡｌ合金のＡｌ換算値：１．５〜２．５％
Ａｌは、脱酸剤、窒素固定剤として作用するほか、溶融金属の粘性を適度に高め、立向上進溶接におけるメタル垂れ性を向上させる作用を有する。Ａｌ換算値が１．５％未満では、溶接金属での窒素固定が不十分となりピットおよびブローホールが多発するほか、立向上進溶接においてメタル垂れ性が劣化する。一方、Ａｌ換算値が２．５％を超えると、溶着金属中にフェライトフォーマーであるＡｌが大量に残存し、フェライト粒を粗大化させるため、靭性が著しく劣化する。したがって、金属ＡｌまたはＡｌ合金のＡｌ換算値は、１．５〜２．５％とする。なお、Ａｌ合金は、Ｆｅ−Ａｌ、Ａｌ−Ｌｉ、Ｎｉ−Ａｌなどを用いることができる。
【００１２】
金属ＭｇまたはＭｇ合金のＭｇ換算値：１．０〜２．０％
Ｍｇは、脱酸剤として機能するほか、アークの吹き付け力を強めたり、高温のアーク中において金属蒸気となってシールド性を高めたりする作用を有する。しかし、金属ＭｇまたはＭｇ合金のＭｇ換算値が１．０％未満では、アークの吹き付け力が弱く、またシールド性が不十分となり、ピットやブローホールが発生する。一方、Ｍｇ換算値が２．０％を超えると、過剰なアークの吹き付け力によって溶融地が乱れるためスパッタの発生量が増加する。したがって、金属ＭｇまたはＭｇ合金のＭｇ換算値は、１．０〜２．０％とする。なお、Ｍｇ合金は、Ｆｅ−Ｍｇ、Ｎｉ−Ｍｇ、Ｌｉ−Ｍｇなどを用いることができる。
【００１３】
ＬｉＦ：０．２０〜０．９０％
ＬｉＦは、ガス発生剤として機能し、大気雰囲気からのシールド性を高めるほか、溶融スラグの融点および粘性を下げ、スラグ被抱性を高める作用を有する。しかし、ＬｉＦが０．２０％未満では、シールド効果が不十分で、ピットやブローホールが発生するほか、スラグ被包性も不十分でビード外観も不良となる。一方、ＬｉＦが０．９０％を超えると、スラグの粘性が極端に低下し、立向上進溶接や上向溶接におけるメタル垂れ性が劣化し、溶接が不可能となる。したがって、ＬｉＦは、０．２０〜０．９０％とする。
【００１４】
Ｎｉ：０．４〜２．８％
Ｎｉは、オーステナイト安定元素の１つであり、δフェライトの残存を抑制して組織微細効果を促進し、溶接金属の靭性を高める効果を有する。しかし、Ｎｉが０．４％未満では、δフェライトの残存を抑制する効果が不十分であり、十分な靭性を確保することができない。一方、Ｎｉが２．８％を超えると、溶接金属の強度が過大となり、逆に靭性が低下するほか、溶融金属の粘性が下がりメタル垂れ性が劣化する。したがって、Ｎｉは、０．４〜２．８％とする。
【００１５】
アルカリ土類金属の複合酸化物：２．５〜４．５％
アルカリ土類金属の複合酸化物は、ＡｌやＭｇ等の強脱酸剤によって過剰に脱酸された溶接金属に酸素を供給し、溶融金属の粘性を下げ、ビードの外観および光沢を改善すると共に、スラグ被抱性を高める作用を有する。しかし、アルカリ土類金属の複合酸化物が２．５％未満では、酸素供給量として不十分であるためその効果が発揮されない。一方、アルカリ土類金属の複合酸化物が４．５％を超えると、酸素供給量が過剰となり、溶融金属の粘性が低下し溶融池が乱れるためスパッタ発生量が増加するとともにビード外観が不良となる。したがって、アルカリ土類金属の複合酸化物は、２．５〜４．５％とする。
なお、アルカリ土類金属の複合酸化物とは、ＣａＺｒＯ3、ＣａＡｌ2Ｏ4、ＳｒＦｅ2Ｏ4、ＳｒＦｅ12Ｏ19、ＳｒＯ・６Ｆｅ2Ｏ3をいう。また、必要に応じてＣａＯ、ＳｒＯなどの酸化物を添加しても良い。
【００１６】
フラックスおよび外皮の合計のＣ：０．０８〜０．２０％（但し外皮成分としてＣ：０．０６〜０．１５％含む）
Ｃは、脱酸剤として機能するほか、その脱酸反応で生成されるＣＯまたはＣＯ2は大気雰囲気からのシールド性を高めたり、アークの吹き付け力を高めたり、溶滴の粘性を下げ懸垂溶滴の離脱をスムーズにする作用を有する。しかし、Ｃが０．０８％未満では、シールド性が不足し、ピットおよびブローホールの発生が助長されるほか、アークの吹き付け力が低下しアークの安定性を欠く。一方、Ｃが０．２０％を超えると、Ｃによる脱酸反応が過剰となりＣＯ、ＣＯ2が大量に発生し溶融池を著しく乱し、さらにアークの集中性が高まってアークが強くなりすぎるため、スパッタ発生量が増加する。
【００１７】
また、溶接金属の強度が過大となり靭性が劣化する。さらに、前述の通りＣには溶滴の粘性を下げて離脱をスムーズにする働きがあるが、フラックスからＣを添加した場合は、溶融した外皮にＣが固溶して初めて溶滴の粘性を下げるといった２次的プロセスを辿るのに対して、外皮からＣを添加した場合は、溶融した外皮に直接影響することとなるので、溶滴移行がよりスムーズになる。しかしながら、外皮成分としてのＣが０．０６％未満では、その効果が認められずスパッタ発生量が多くなり、０．１５％を超えると外皮硬度が高くなり、製造面で伸線性に問題が生ずる。したがって、フラックスおよび外皮の合計のＣは、０．０８〜０．２０％とし、この内外皮のＣは、０．０６〜０．１５％とする。
【００１８】
フラックスおよび外皮の合計のＳｉ：０．１０％以下
Ｓｉは、０．０１％以上含有させることによって脱酸剤として機能するほか、溶融金属の粘性を高め、メタル垂れ性を向上させる作用を有する。しかし、Ｓｉが０．１０％を超えると、溶融金属の粘性が高まり、ワイヤ先端の懸垂溶滴が離脱し難くなり溶滴移行が劣化し、大粒のスパッタ発生量が増加する。したがって、フラックスおよび外皮の合計のＳｉは、０．１０％以下とする。
【００１９】
フラックスおよび外皮の合計のＭｎ：０．７〜２．０％
Ｍｎは、脱酸剤として機能し、溶接金属の強度や靭性を高める効果を有する。しかし、Ｍｎが０．７％未満では、溶接金属の強度および靭性が不十分である。一方、Ｍｎが２．０％を超えると、溶接金属の強度が高くなりすぎ、靭性も低下する。したがって、フラックスおよび外皮の合計のＭｎは、０．７〜２．０％とする。
【００２０】
Ａｌ2０3：０．３０％以下
Ａｌ2０3が０．３０％を超えると、溶融金属の粘性が高くなり過ぎ、溶滴の離脱し難くなり、アークの安定性が損なわれる。したがって、Ａｌ2０3は、０．３０％以下とする ＭｇＯ：０．３０％以下
ＭｇＯが、０．３０％を超えると、アークが荒くなり大粒のスパッタ発生量が増加するほか、スラグの凝固速度が速まり溶融池の露出が極端に少なくなり、凝固したスラグを溶融させながら溶接することになるため、溶接自体の安定性が損なわれる。したがって、ＭｇＯは、０．３０％以下とする。
【００２１】
ワイヤ断面形状：継目無し
図１（ａ）に示すようにワイヤ断面形状に継目がある場合、ワイヤ開封後、継目部分から充填フラックスが吸湿し、気孔発生の原因となるほか、溶接金属の拡散性水素量が増加して低温割れが発生するという問題がある。また、臨海での継手組立作業が主となるセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの使用環境下では、ワイヤ吸湿の影響が顕著となる。そのため、セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤワイヤを使用する場合、吸湿したフラックスをジュール熱によって蒸発させるために、ワイヤ突き出し長さを長く保つことが一般的である。
【００２２】
しかし、ワイヤ突き出し長さを長くすると、継目部分からのフラックスが溢れるといった問題のほか、狭開先内でのワイヤターゲット性が問題となるため、従来、セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤワイヤを用いた溶接は、高い溶接技能が求められてきた。ここで、断面形状を図１（ｂ）に示す継目無しにすることによって、ワイヤの吸湿や継目部分からのフラックス溢れを防止することができるほか、狭開先内でのワイヤターゲット性も改善することが可能となるなど、溶接性能や溶接作業性を向上することができる。したがって、ワイヤ断面形状は、継目無しとする。
【００２３】
ワイヤ中の水分量：３５０ｐｐｍ以下
ワイヤ中の水分量は、ピットやガス溝等の気孔による溶接欠陥の原因となるほか、溶接金属の拡散性水素量の増加による低温割れ等といった溶接欠陥の原因ともなる。ワイヤ中の水分量が３５０ｐｐｍを超えると、その悪影響が顕著になる。したがって、ワイヤ中に含まれる水分量は３５０ｐｐｍ以下とする。
【００２４】
以上、本発明のセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの構成要件の成分限定理由を述べたが、その他のワイヤ成分としては、Ｔｉ、Ｂ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｃｒなどの合金剤および脱酸剤の単体またはそれらの合金を含有することができ、残部は主に外皮およびフラックス中のＦｅと不可避不純物である。
【００２５】
本発明のセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、フラックス充填後の伸線加工性が良好な軟鋼または低合金鋼の外皮内に、前記限定した成分のフラックスをワイヤ全質量に対して１５〜２４％程度充填後、孔ダイス伸線やローラ圧延加工により所定のワイヤ径（１．８〜２．２ｍｍ）に縮径して製造されるものである。
以下、実施例により本発明の効果をさらに詳細に説明する。
【実施例】
【００２６】
各成分の軟鋼外皮（Ｃ：０．０３〜０．１６％、Ｓｉ：０．０１〜０．０５％、Ｍｎ：０．２５〜０．５１％）内に、フラックス充填率１５〜２４％の範囲でフラックスを充填後、縮径したのち（外皮の歪除去および脱水素のための中間焼鈍を１回実施）、ワイヤ径２．０ｍｍの鋼製外皮に貫通した隙間がない継目無しのセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを各種試作した。表１にそれぞれの試作ワイヤの詳細を示す。試作後防湿袋で保管し、開封直後のワイヤ水分量と開封後１ヵ月後のワイヤ水分量を測定した。その結果も表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
表１に示す試作ワイヤの防湿袋を開封して１ヶ月大気中で保管したワイヤを、Ｔ字すみ肉試験体（鋼板板厚：１２ｍｍ、長さ：３５０ｍｍ）を用いて、水平すみ肉溶接、立向上進溶接および上向溶接について半自動溶接での溶接作業性を確認した。また、ＪＩＳ Ｚ ３３１３に準ずる溶着金属試験を行い、溶接作業性、Ｘ線透過試験により溶接欠陥の有無および溶着金属中央部から衝撃試験片を採取して吸収エネルギーを調査した。さらに、ＪＩＳ Ｚ ３３１８に準じて拡散性水素量測定を行った。表２にこれらの溶接条件を示す。なお、溶接速度は溶接姿勢に応じて５〜１５ｃｍ／ｍｉｎとした。
【００２９】
【表２】
【００３０】
各試験ワイヤにつき、各溶接姿勢で溶接状況（アークの安定性、スパッタ）、耐気孔性、耐スラグ巻込み性、スラグ被包性、スラグ剥離性、ビード外観を調査し、溶着金属試験板から溶接金属の０℃における吸収エネルギーを、さらに拡散性水素量を評価した。表３に溶接試験結果をまとめて示す。
【００３１】
【表３】
【００３２】
各試験の評価基準についての説明を以下に記す。
溶接状況は○：アークが安定し大粒のスパッタ発生量が少ない、△：アークがやや不安定で大粒のスパッタ量が若干増える、×：アークが不安定で大粒のスパッタ量が非常に多い、を示す。
耐気孔性および耐スラグ巻込み性は、○：Ｘ線等級１級以上、×：Ｘ線等級２級以下、を示す。スラグ被包性は○：良好、△：所々、被包むらが生じる、×：全線で被包むらが生じる、を示す。
【００３３】
スラグ剥離性は○：良好、△：除去しにくい、×：非常に除去しにくい、を示す。
ビード外観は○：良好、△：やや不良、×：不良（使用不可）を示す。
また、吸収エネルギーは０℃で４７Ｊ以上を良好とし、拡散性水素量は７ｍｌ／１００ｇ以下を良好とした。総合評価は、○：良好、×：不良、を示す。
【００３４】
表１および表３中ワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ５は本発明例、ワイヤ記号Ｗ６〜Ｗ２２は比較例である。本発明例であるワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ５は、ワイヤの成分組成が適量でワイヤ断面に継目が無いので、各姿勢溶接ともアークの安定性に優れ、スパッタ発生量が少なく、耐気孔性、耐スラグ巻込み性、スラグ被包性、スラグ剥離性およびビード外観のいずれも良好で、溶着金属試験での吸収エネルギーも良好であった。さらに、ワイヤ水分量および拡散性水素量も少なく極めて満足な結果であった。
【００３５】
比較例中ワイヤ記号Ｗ６は、ＢａＦ2が少ないので、各姿勢溶接ともアークの安定性およびシールド性が劣りブローホールが発生した。また、スラグ量が不足してスラグ被包性およびスラグ剥離性も不十分で上向姿勢においてビードが凸状となり、ビード外観が不良となった。さらに、Ａｌ換算値が多いので、溶着金属試験での吸収エネルギーが低値であった。
【００３６】
ワイヤ記号Ｗ７は、ＢａＦ2が多いので、各姿勢溶接ともビード重なり部分でのスラグ剥離性が困難で、ビード外観も不良となった。また、溶着金属試験ではスラグ巻込み欠陥が発生した。
ワイヤ記号Ｗ８は、Ａｌ換算値が少ないので、溶接金属での窒素固定が不十分となり、溶着金属試験で窒素によるブローホールが多発した。また、溶融金属の粘性も不足し、立向上進溶接におけるメタル垂れ性も劣化してビード外観がやや不良となった。
【００３７】
ワイヤ記号Ｗ９は、Ｍｇ換算値が少ないので、各姿勢溶接ともアークの吹き付け力が弱く、アークが若干不安定で、Ｍｇ金属蒸気によるシールド効果が不十分で溶着金属試験ではピットおよびブローホールが多発し、ビード外観が不良となった。
ワイヤ記号Ｗ１０は、Ｍｇ換算値が多いので、各姿勢溶接ともアークの吹き付け力が強くなり過ぎ、スパッタが大量に発生し、ビード外観もやや不良となった。
【００３８】
ワイヤ記号Ｗ１１は、ＬｉＦが少ないので、各姿勢溶接ともシールド効果が不足しピットおよびブローホールが発生し、スラグの粘性も高くスラグ被包にムラが生じ、ビード外観も不良となった。また、Ｎｉが少ないので、溶着金属試験での吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤ記号Ｗ１２は、ＬｉＦが多いので、立向上進および上向溶接においてスラグの粘性が低下し、メタル垂れ性が劣化して溶接が不安定で、溶接ビードが凸状となりビード外観が不良となった。
【００３９】
ワイヤ記号Ｗ１３は、Ｎｉが多いので、溶着金属試験での吸収エネルギーが低値であった。また、立向上進および上向溶接で溶融金属の粘性が下がりメタル垂れ性が劣化し、ビードが凸状になりビード外観がやや不良となった。
ワイヤ記号Ｗ１４は、アルカリ土類金属複合酸化物が少ないので、各姿勢溶接ともスラグ被包性が不十分で、溶融金属の酸素量が不足してビード止端部の馴染み性も悪くビード外観が不良となった。また、Ｍｎが少ないで、溶着金属試験での吸収エネルギーが低値であった。
【００４０】
ワイヤ記号Ｗ１５は、アルカリ土類金属複合酸化物が多いので、各姿勢溶接とも溶融金属への酸素供給量が過剰となり、溶融金属の粘性が著しく低下して溶融池が乱れスパッタ発生量が多く、ビード外観がやや不良となった。
ワイヤ記号Ｗ１６は、フラックスと外皮の合計Ｃが少ないので、各姿勢溶接ともアークの吹き付け力が弱くアークの安定性が悪く、シールド性も不十分となりピットが発生し、ビード外観が不良となった。
【００４１】
ワイヤ記号Ｗ１７は、フラックスと外皮の合計Ｃが多いので、溶着金属試験での吸収エネルギーが低値であった。また、各姿勢溶接ともアークの吹き付け力が過剰となり溶融地が乱れスパッタ発生量が多くなり、ビード外観がやや不良となった。さらに、外皮のＣ添加量が多いため、製造面での加工性も不良であった。
ワイヤ記号Ｗ１８は、外皮のＣ添加量が少ないので、各姿勢溶接とも溶滴移行が劣化し溶滴が粗大で、大粒のスパッタが発生して、ビードがやや不良となった。
【００４２】
ワイヤ記号Ｗ１９は、Ｓｉが多いので、各姿勢溶接とも溶融金属の粘性が高くなり溶滴移行が劣化したため、大粒のスパッタが発生して、ビードがやや不良となった。
ワイヤ記号Ｗ２０は、Ａｌ2Ｏ3が高いので、各姿勢溶接とも溶融金属の粘性が高く溶滴移行が劣化し、アークの安定性が損なわれ、ビード外観がやや不良となった。また、Ｍｎが多いので、溶着金属試験での吸収エネルギーが低値であった。
【００４３】
ワイヤ記号Ｗ２１は、ＭｇＯが多いので、各姿勢溶接ともアークが荒くなり大粒のスパッタ発生量が増加し、ビード外観もやや不良となった。
ワイヤ記号Ｗ２２は、ワイヤ断面に継目を有するもので、ワイヤ水分量が多く、各姿勢溶接ともピットおよびガス溝が生じた。また、溶接時にワイヤ先端部が振れてターゲット性が悪くビード外観が不良であった。さらに、拡散性水素量も高かった。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤのワイヤ断面形状を示した模式図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 鉄鋼外皮
２ 内包フラックス
特許出願人 日鐵住金溶接工業株式会社
代理人 弁理士 椎 名 彊 他１名
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟鋼、４９０〜５９０Ｎ／ｍｍ2級高張力鋼および低温用鋼などの溶接構造物を製造する際に使用するセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに係り、溶接作業性が良好で溶接欠陥がなく、さらに溶接金属性能が優れたセルフ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】
セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの大きな特徴は、フラックス中に弗素化合物または炭酸化合物等のガス発生剤を大量に含むことにより、溶接中に溶融池をシールドガスにより大気から遮断する必要がないという点にある。ガスシールドアーク溶接方法のようにガスの供給や配管、ボンベの交換や運搬等が必要でない上、溶接装置構造もシンプルで持ち運びも容易である。
【０００３】
また、セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、溶接中に、ジュール熱によってワイヤ中のフラックスが分解してシールド性ガスを発生して溶融池が大気から保護されるため、ガスシールドアーク溶接方法に比べて強い耐風性を有する。これにより、ガスシールドアーク溶接方法では使用制限を受ける屋外のように風による影響を受け易い作業環境下での溶接も耐風処理を必要とせず、簡易に行うことができる。
【０００４】
しかし、セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、シールドガスを使用する通常のガスシールドアーク溶接用ワイヤに比べ、溶接作業性が悪く、さらに得られた溶接金属の靭性も低い。そのため、例えば特開平５−３９３号公報（特許文献１）、特開平１０−１８０４８７号公報（特許文献２）、特開２０００−３０１３８２号公報（特許文献３）および特開２００２−３２１０８９号公報（特許文献４）などに記載されているように、溶接作業性や機械的性能を改善する技術の開示がある。
【０００５】
一方、セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、ガス発生剤を大量にフラックス中に含有させる必要があり、フラックス充填率は必然的に高くなるため、ワイヤ径が１．８〜２．２ｍｍの細径のものは、ワイヤ断面形状として複雑な折り込み形状とすることが難しく、図１（ａ）に示すような単純な突合せ折り込み形状を採用しなければならず、前述の技術のみではワイヤの吸湿によるガス溝等の溶接欠陥やワイヤ継目部分からのフラックス溢れによる溶接作業性の劣化およびスラグ巻込み等の溶接欠陥が発生するなどの問題があった。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３９３号公報
【特許文献２】特開平１０−１８０４８７号公報
【特許文献３】特開２０００−３０１３８２号公報
【特許文献４】特開２００２−３２１０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、溶接作業性が良好で溶接欠陥がなく、さらに溶接金属性能が優れたセルフ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】
【０００８】
本発明の要旨とするところは、鋼製外皮内にフラックスを充填してなるセルフ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、フラックスに、ＢａＦ2：７．５〜９．６％、金属ＡｌまたはＡｌ合金のＡｌ換算値：１．５〜２．５％、金属ＭｇまたはＭｇ合金のＭｇ換算値：１．０〜２．０％、ＬｉＦ：０．２０〜０．９０％、Ｎｉ：０．４〜２．８％、アルカリ土類金属の複合酸化物：２．５〜４．５％含有し、さらに、フラックスおよび外皮成分の合計で、Ｃ：０．０８〜０．２０％（但し外皮成分としてＣ：０．０６〜０．１５％含む）、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｍｎ：０．７〜２．０％を含有し、Ａｌ2０3：０．３０％以下、ＭｇＯ：０．３０％以下で、残部は主に鋼製外皮およびフラックスのＦｅおよび不可避的不純物からなり、ワイヤ断面に継目が無いことを特徴とする。また、ワイヤ中の水分量が、３５０ｐｐｍ以下であることも特徴とするセルフ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】
【０００９】
本発明のセルフ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溶接欠陥がなく、さらに溶接金属性能が優れた溶接部が得られるセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明のセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの成分限定理由を述べる。
ＢａＦ2：７．５〜９．６質量％（以下、％という。）
ＢａＦ2は、主としてガス発生剤やスラグ生成剤、アーク安定剤として作用するほか、スラグの粘性を高めてメタル垂れ性を向上させる作用を有する。しかし、ＢａＦ2が７．５％未満では、ガス発生量が不十分となりシールド性が劣化してブローホールが生じるほか、アークが不安定となりスラグ生成量およびスラグ粘性が不足し、立向上進溶接や上向溶接におけるメタル垂れ性が劣化する。一方、ＢａＦ2が９．６％を超えると、ガス発生量が過剰となりガス気流の乱れによる大気巻込みが誘発されるほか、スラグ生成量が過多となり、スラグ剥離性が不良でスラグ巻込み等の溶接欠陥が生じる。したがって、ＢａＦ2は、７．５〜９．６％とする。
【００１１】
金属ＡｌまたはＡｌ合金のＡｌ換算値：１．５〜２．５％
Ａｌは、脱酸剤、窒素固定剤として作用するほか、溶融金属の粘性を適度に高め、立向上進溶接におけるメタル垂れ性を向上させる作用を有する。Ａｌ換算値が１．５％未満では、溶接金属での窒素固定が不十分となりピットおよびブローホールが多発するほか、立向上進溶接においてメタル垂れ性が劣化する。一方、Ａｌ換算値が２．５％を超えると、溶着金属中にフェライトフォーマーであるＡｌが大量に残存し、フェライト粒を粗大化させるため、靭性が著しく劣化する。したがって、金属ＡｌまたはＡｌ合金のＡｌ換算値は、１．５〜２．５％とする。なお、Ａｌ合金は、Ｆｅ−Ａｌ、Ａｌ−Ｌｉ、Ｎｉ−Ａｌなどを用いることができる。
【００１２】
金属ＭｇまたはＭｇ合金のＭｇ換算値：１．０〜２．０％
Ｍｇは、脱酸剤として機能するほか、アークの吹き付け力を強めたり、高温のアーク中において金属蒸気となってシールド性を高めたりする作用を有する。しかし、金属ＭｇまたはＭｇ合金のＭｇ換算値が１．０％未満では、アークの吹き付け力が弱く、またシールド性が不十分となり、ピットやブローホールが発生する。一方、Ｍｇ換算値が２．０％を超えると、過剰なアークの吹き付け力によって溶融地が乱れるためスパッタの発生量が増加する。したがって、金属ＭｇまたはＭｇ合金のＭｇ換算値は、１．０〜２．０％とする。なお、Ｍｇ合金は、Ｆｅ−Ｍｇ、Ｎｉ−Ｍｇ、Ｌｉ−Ｍｇなどを用いることができる。
【００１３】
ＬｉＦ：０．２０〜０．９０％
ＬｉＦは、ガス発生剤として機能し、大気雰囲気からのシールド性を高めるほか、溶融スラグの融点および粘性を下げ、スラグ被抱性を高める作用を有する。しかし、ＬｉＦが０．２０％未満では、シールド効果が不十分で、ピットやブローホールが発生するほか、スラグ被包性も不十分でビード外観も不良となる。一方、ＬｉＦが０．９０％を超えると、スラグの粘性が極端に低下し、立向上進溶接や上向溶接におけるメタル垂れ性が劣化し、溶接が不可能となる。したがって、ＬｉＦは、０．２０〜０．９０％とする。
【００１４】
Ｎｉ：０．４〜２．８％
Ｎｉは、オーステナイト安定元素の１つであり、δフェライトの残存を抑制して組織微細効果を促進し、溶接金属の靭性を高める効果を有する。しかし、Ｎｉが０．４％未満では、δフェライトの残存を抑制する効果が不十分であり、十分な靭性を確保することができない。一方、Ｎｉが２．８％を超えると、溶接金属の強度が過大となり、逆に靭性が低下するほか、溶融金属の粘性が下がりメタル垂れ性が劣化する。したがって、Ｎｉは、０．４〜２．８％とする。
【００１５】
アルカリ土類金属の複合酸化物：２．５〜４．５％
アルカリ土類金属の複合酸化物は、ＡｌやＭｇ等の強脱酸剤によって過剰に脱酸された溶接金属に酸素を供給し、溶融金属の粘性を下げ、ビードの外観および光沢を改善すると共に、スラグ被抱性を高める作用を有する。しかし、アルカリ土類金属の複合酸化物が２．５％未満では、酸素供給量として不十分であるためその効果が発揮されない。一方、アルカリ土類金属の複合酸化物が４．５％を超えると、酸素供給量が過剰となり、溶融金属の粘性が低下し溶融池が乱れるためスパッタ発生量が増加するとともにビード外観が不良となる。したがって、アルカリ土類金属の複合酸化物は、２．５〜４．５％とする。
なお、アルカリ土類金属の複合酸化物とは、ＣａＺｒＯ3、ＣａＡｌ2Ｏ4、ＳｒＦｅ2Ｏ4、ＳｒＦｅ12Ｏ19、ＳｒＯ・６Ｆｅ2Ｏ3をいう。また、必要に応じてＣａＯ、ＳｒＯなどの酸化物を添加しても良い。
【００１６】
フラックスおよび外皮の合計のＣ：０．０８〜０．２０％（但し外皮成分としてＣ：０．０６〜０．１５％含む）
Ｃは、脱酸剤として機能するほか、その脱酸反応で生成されるＣＯまたはＣＯ2は大気雰囲気からのシールド性を高めたり、アークの吹き付け力を高めたり、溶滴の粘性を下げ懸垂溶滴の離脱をスムーズにする作用を有する。しかし、Ｃが０．０８％未満では、シールド性が不足し、ピットおよびブローホールの発生が助長されるほか、アークの吹き付け力が低下しアークの安定性を欠く。一方、Ｃが０．２０％を超えると、Ｃによる脱酸反応が過剰となりＣＯ、ＣＯ2が大量に発生し溶融池を著しく乱し、さらにアークの集中性が高まってアークが強くなりすぎるため、スパッタ発生量が増加する。
【００１７】
また、溶接金属の強度が過大となり靭性が劣化する。さらに、前述の通りＣには溶滴の粘性を下げて離脱をスムーズにする働きがあるが、フラックスからＣを添加した場合は、溶融した外皮にＣが固溶して初めて溶滴の粘性を下げるといった２次的プロセスを辿るのに対して、外皮からＣを添加した場合は、溶融した外皮に直接影響することとなるので、溶滴移行がよりスムーズになる。しかしながら、外皮成分としてのＣが０．０６％未満では、その効果が認められずスパッタ発生量が多くなり、０．１５％を超えると外皮硬度が高くなり、製造面で伸線性に問題が生ずる。したがって、フラックスおよび外皮の合計のＣは、０．０８〜０．２０％とし、この内外皮のＣは、０．０６〜０．１５％とする。
【００１８】
フラックスおよび外皮の合計のＳｉ：０．１０％以下
Ｓｉは、０．０１％以上含有させることによって脱酸剤として機能するほか、溶融金属の粘性を高め、メタル垂れ性を向上させる作用を有する。しかし、Ｓｉが０．１０％を超えると、溶融金属の粘性が高まり、ワイヤ先端の懸垂溶滴が離脱し難くなり溶滴移行が劣化し、大粒のスパッタ発生量が増加する。したがって、フラックスおよび外皮の合計のＳｉは、０．１０％以下とする。
【００１９】
フラックスおよび外皮の合計のＭｎ：０．７〜２．０％
Ｍｎは、脱酸剤として機能し、溶接金属の強度や靭性を高める効果を有する。しかし、Ｍｎが０．７％未満では、溶接金属の強度および靭性が不十分である。一方、Ｍｎが２．０％を超えると、溶接金属の強度が高くなりすぎ、靭性も低下する。したがって、フラックスおよび外皮の合計のＭｎは、０．７〜２．０％とする。
【００２０】
Ａｌ2０3：０．３０％以下
Ａｌ2０3が０．３０％を超えると、溶融金属の粘性が高くなり過ぎ、溶滴の離脱し難くなり、アークの安定性が損なわれる。したがって、Ａｌ2０3は、０．３０％以下とする ＭｇＯ：０．３０％以下
ＭｇＯが、０．３０％を超えると、アークが荒くなり大粒のスパッタ発生量が増加するほか、スラグの凝固速度が速まり溶融池の露出が極端に少なくなり、凝固したスラグを溶融させながら溶接することになるため、溶接自体の安定性が損なわれる。したがって、ＭｇＯは、０．３０％以下とする。
【００２１】
ワイヤ断面形状：継目無し
図１（ａ）に示すようにワイヤ断面形状に継目がある場合、ワイヤ開封後、継目部分から充填フラックスが吸湿し、気孔発生の原因となるほか、溶接金属の拡散性水素量が増加して低温割れが発生するという問題がある。また、臨海での継手組立作業が主となるセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの使用環境下では、ワイヤ吸湿の影響が顕著となる。そのため、セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤワイヤを使用する場合、吸湿したフラックスをジュール熱によって蒸発させるために、ワイヤ突き出し長さを長く保つことが一般的である。
【００２２】
しかし、ワイヤ突き出し長さを長くすると、継目部分からのフラックスが溢れるといった問題のほか、狭開先内でのワイヤターゲット性が問題となるため、従来、セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤワイヤを用いた溶接は、高い溶接技能が求められてきた。ここで、断面形状を図１（ｂ）に示す継目無しにすることによって、ワイヤの吸湿や継目部分からのフラックス溢れを防止することができるほか、狭開先内でのワイヤターゲット性も改善することが可能となるなど、溶接性能や溶接作業性を向上することができる。したがって、ワイヤ断面形状は、継目無しとする。
【００２３】
ワイヤ中の水分量：３５０ｐｐｍ以下
ワイヤ中の水分量は、ピットやガス溝等の気孔による溶接欠陥の原因となるほか、溶接金属の拡散性水素量の増加による低温割れ等といった溶接欠陥の原因ともなる。ワイヤ中の水分量が３５０ｐｐｍを超えると、その悪影響が顕著になる。したがって、ワイヤ中に含まれる水分量は３５０ｐｐｍ以下とする。
【００２４】
以上、本発明のセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの構成要件の成分限定理由を述べたが、その他のワイヤ成分としては、Ｔｉ、Ｂ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｃｒなどの合金剤および脱酸剤の単体またはそれらの合金を含有することができ、残部は主に外皮およびフラックス中のＦｅと不可避不純物である。
【００２５】
本発明のセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤは、フラックス充填後の伸線加工性が良好な軟鋼または低合金鋼の外皮内に、前記限定した成分のフラックスをワイヤ全質量に対して１５〜２４％程度充填後、孔ダイス伸線やローラ圧延加工により所定のワイヤ径（１．８〜２．２ｍｍ）に縮径して製造されるものである。
以下、実施例により本発明の効果をさらに詳細に説明する。
【実施例】
【００２６】
各成分の軟鋼外皮（Ｃ：０．０３〜０．１６％、Ｓｉ：０．０１〜０．０５％、Ｍｎ：０．２５〜０．５１％）内に、フラックス充填率１５〜２４％の範囲でフラックスを充填後、縮径したのち（外皮の歪除去および脱水素のための中間焼鈍を１回実施）、ワイヤ径２．０ｍｍの鋼製外皮に貫通した隙間がない継目無しのセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤを各種試作した。表１にそれぞれの試作ワイヤの詳細を示す。試作後防湿袋で保管し、開封直後のワイヤ水分量と開封後１ヵ月後のワイヤ水分量を測定した。その結果も表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
表１に示す試作ワイヤの防湿袋を開封して１ヶ月大気中で保管したワイヤを、Ｔ字すみ肉試験体（鋼板板厚：１２ｍｍ、長さ：３５０ｍｍ）を用いて、水平すみ肉溶接、立向上進溶接および上向溶接について半自動溶接での溶接作業性を確認した。また、ＪＩＳ Ｚ ３３１３に準ずる溶着金属試験を行い、溶接作業性、Ｘ線透過試験により溶接欠陥の有無および溶着金属中央部から衝撃試験片を採取して吸収エネルギーを調査した。さらに、ＪＩＳ Ｚ ３３１８に準じて拡散性水素量測定を行った。表２にこれらの溶接条件を示す。なお、溶接速度は溶接姿勢に応じて５〜１５ｃｍ／ｍｉｎとした。
【００２９】
【表２】
【００３０】
各試験ワイヤにつき、各溶接姿勢で溶接状況（アークの安定性、スパッタ）、耐気孔性、耐スラグ巻込み性、スラグ被包性、スラグ剥離性、ビード外観を調査し、溶着金属試験板から溶接金属の０℃における吸収エネルギーを、さらに拡散性水素量を評価した。表３に溶接試験結果をまとめて示す。
【００３１】
【表３】
【００３２】
各試験の評価基準についての説明を以下に記す。
溶接状況は○：アークが安定し大粒のスパッタ発生量が少ない、△：アークがやや不安定で大粒のスパッタ量が若干増える、×：アークが不安定で大粒のスパッタ量が非常に多い、を示す。
耐気孔性および耐スラグ巻込み性は、○：Ｘ線等級１級以上、×：Ｘ線等級２級以下、を示す。スラグ被包性は○：良好、△：所々、被包むらが生じる、×：全線で被包むらが生じる、を示す。
【００３３】
スラグ剥離性は○：良好、△：除去しにくい、×：非常に除去しにくい、を示す。
ビード外観は○：良好、△：やや不良、×：不良（使用不可）を示す。
また、吸収エネルギーは０℃で４７Ｊ以上を良好とし、拡散性水素量は７ｍｌ／１００ｇ以下を良好とした。総合評価は、○：良好、×：不良、を示す。
【００３４】
表１および表３中ワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ５は本発明例、ワイヤ記号Ｗ６〜Ｗ２２は比較例である。本発明例であるワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ５は、ワイヤの成分組成が適量でワイヤ断面に継目が無いので、各姿勢溶接ともアークの安定性に優れ、スパッタ発生量が少なく、耐気孔性、耐スラグ巻込み性、スラグ被包性、スラグ剥離性およびビード外観のいずれも良好で、溶着金属試験での吸収エネルギーも良好であった。さらに、ワイヤ水分量および拡散性水素量も少なく極めて満足な結果であった。
【００３５】
比較例中ワイヤ記号Ｗ６は、ＢａＦ2が少ないので、各姿勢溶接ともアークの安定性およびシールド性が劣りブローホールが発生した。また、スラグ量が不足してスラグ被包性およびスラグ剥離性も不十分で上向姿勢においてビードが凸状となり、ビード外観が不良となった。さらに、Ａｌ換算値が多いので、溶着金属試験での吸収エネルギーが低値であった。
【００３６】
ワイヤ記号Ｗ７は、ＢａＦ2が多いので、各姿勢溶接ともビード重なり部分でのスラグ剥離性が困難で、ビード外観も不良となった。また、溶着金属試験ではスラグ巻込み欠陥が発生した。
ワイヤ記号Ｗ８は、Ａｌ換算値が少ないので、溶接金属での窒素固定が不十分となり、溶着金属試験で窒素によるブローホールが多発した。また、溶融金属の粘性も不足し、立向上進溶接におけるメタル垂れ性も劣化してビード外観がやや不良となった。
【００３７】
ワイヤ記号Ｗ９は、Ｍｇ換算値が少ないので、各姿勢溶接ともアークの吹き付け力が弱く、アークが若干不安定で、Ｍｇ金属蒸気によるシールド効果が不十分で溶着金属試験ではピットおよびブローホールが多発し、ビード外観が不良となった。
ワイヤ記号Ｗ１０は、Ｍｇ換算値が多いので、各姿勢溶接ともアークの吹き付け力が強くなり過ぎ、スパッタが大量に発生し、ビード外観もやや不良となった。
【００３８】
ワイヤ記号Ｗ１１は、ＬｉＦが少ないので、各姿勢溶接ともシールド効果が不足しピットおよびブローホールが発生し、スラグの粘性も高くスラグ被包にムラが生じ、ビード外観も不良となった。また、Ｎｉが少ないので、溶着金属試験での吸収エネルギーが低値であった。
ワイヤ記号Ｗ１２は、ＬｉＦが多いので、立向上進および上向溶接においてスラグの粘性が低下し、メタル垂れ性が劣化して溶接が不安定で、溶接ビードが凸状となりビード外観が不良となった。
【００３９】
ワイヤ記号Ｗ１３は、Ｎｉが多いので、溶着金属試験での吸収エネルギーが低値であった。また、立向上進および上向溶接で溶融金属の粘性が下がりメタル垂れ性が劣化し、ビードが凸状になりビード外観がやや不良となった。
ワイヤ記号Ｗ１４は、アルカリ土類金属複合酸化物が少ないので、各姿勢溶接ともスラグ被包性が不十分で、溶融金属の酸素量が不足してビード止端部の馴染み性も悪くビード外観が不良となった。また、Ｍｎが少ないで、溶着金属試験での吸収エネルギーが低値であった。
【００４０】
ワイヤ記号Ｗ１５は、アルカリ土類金属複合酸化物が多いので、各姿勢溶接とも溶融金属への酸素供給量が過剰となり、溶融金属の粘性が著しく低下して溶融池が乱れスパッタ発生量が多く、ビード外観がやや不良となった。
ワイヤ記号Ｗ１６は、フラックスと外皮の合計Ｃが少ないので、各姿勢溶接ともアークの吹き付け力が弱くアークの安定性が悪く、シールド性も不十分となりピットが発生し、ビード外観が不良となった。
【００４１】
ワイヤ記号Ｗ１７は、フラックスと外皮の合計Ｃが多いので、溶着金属試験での吸収エネルギーが低値であった。また、各姿勢溶接ともアークの吹き付け力が過剰となり溶融地が乱れスパッタ発生量が多くなり、ビード外観がやや不良となった。さらに、外皮のＣ添加量が多いため、製造面での加工性も不良であった。
ワイヤ記号Ｗ１８は、外皮のＣ添加量が少ないので、各姿勢溶接とも溶滴移行が劣化し溶滴が粗大で、大粒のスパッタが発生して、ビードがやや不良となった。
【００４２】
ワイヤ記号Ｗ１９は、Ｓｉが多いので、各姿勢溶接とも溶融金属の粘性が高くなり溶滴移行が劣化したため、大粒のスパッタが発生して、ビードがやや不良となった。
ワイヤ記号Ｗ２０は、Ａｌ2Ｏ3が高いので、各姿勢溶接とも溶融金属の粘性が高く溶滴移行が劣化し、アークの安定性が損なわれ、ビード外観がやや不良となった。また、Ｍｎが多いので、溶着金属試験での吸収エネルギーが低値であった。
【００４３】
ワイヤ記号Ｗ２１は、ＭｇＯが多いので、各姿勢溶接ともアークが荒くなり大粒のスパッタ発生量が増加し、ビード外観もやや不良となった。
ワイヤ記号Ｗ２２は、ワイヤ断面に継目を有するもので、ワイヤ水分量が多く、各姿勢溶接ともピットおよびガス溝が生じた。また、溶接時にワイヤ先端部が振れてターゲット性が悪くビード外観が不良であった。さらに、拡散性水素量も高かった。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】セルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤのワイヤ断面形状を示した模式図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 鉄鋼外皮
２ 内包フラックス
特許出願人 日鐵住金溶接工業株式会社
代理人 弁理士 椎 名 彊 他１名
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製外皮内にフラックスを充填してなるセルフ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、フラックスに、ＢａＦ2：７．５〜９．６％、金属ＡｌまたはＡｌ合金のＡｌ換算値で１．５〜２．５％、金属ＭｇまたはＭｇ合金のＭｇ換算値で１．０〜２．０％、ＬｉＦ：０．２０〜０．９０％、Ｎｉ：０．４〜２．８％、アルカリ土類金属の複合酸化物：２．５〜４．５％を含有し、さらに、フラックスおよび外皮成分の合計で、Ｃ：０．０８〜０．２０％（但し外皮成分としてＣ：０．０６〜０．１５％含む）、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｍｎ：０．７〜２．０％を含有し、Ａｌ2０3：０．３０％以下、ＭｇＯ：０．３０％以下で、残部は主に鋼製外皮およびフラックスのＦｅおよび不可避的不純物からなり、ワイヤ断面に継目が無いことを特徴とするセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項２】
ワイヤ中の水分量が、３５０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項１】
鋼製外皮内にフラックスを充填してなるセルフ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、フラックスに、ＢａＦ2：７．５〜９．６％、金属ＡｌまたはＡｌ合金のＡｌ換算値で１．５〜２．５％、金属ＭｇまたはＭｇ合金のＭｇ換算値で１．０〜２．０％、ＬｉＦ：０．２０〜０．９０％、Ｎｉ：０．４〜２．８％、アルカリ土類金属の複合酸化物：２．５〜４．５％を含有し、さらに、フラックスおよび外皮成分の合計で、Ｃ：０．０８〜０．２０％（但し外皮成分としてＣ：０．０６〜０．１５％含む）、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｍｎ：０．７〜２．０％を含有し、Ａｌ2０3：０．３０％以下、ＭｇＯ：０．３０％以下で、残部は主に鋼製外皮およびフラックスのＦｅおよび不可避的不純物からなり、ワイヤ断面に継目が無いことを特徴とするセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【請求項２】
ワイヤ中の水分量が、３５０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１記載のセルフシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
【図１】
【公開番号】特開２００７−２１６２８２（Ｐ２００７−２１６２８２Ａ）
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４１７７１（Ｐ２００６−４１７７１）
【出願日】平成１８年２月２０日（２００６．２．２０）
【出願人】（３０２０４０１３５）日鐵住金溶接工業株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２０日（２００６．２．２０）
【出願人】（３０２０４０１３５）日鐵住金溶接工業株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
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