JP2008221231A

JP2008221231A - ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ

Info

Publication number: JP2008221231A
Application number: JP2007058786A
Authority: JP
Inventors: Masao Kamata; 政男鎌田; Yuuki Kashiwamori; 雄己栢森
Original assignee: Nippon Steel and Sumikin Welding Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2008-09-25
Anticipated expiration: 2027-03-08
Also published as: JP5179073B2

Abstract

【課題】黒皮鋼板の高速水平すみ肉溶接に適用できる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。
【解決手段】ワイヤ全質量に対する質量％で、フラックスに、Ｔｉ酸化物：ＴｉＯ_２換算値で３．１〜４．４％、Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ_２換算値で１．１〜２．０％、Ｚｒ酸化物：ＺｒＯ_２換算値で０．１〜０．５％、Ａｌ酸化物：Ａｌ_２Ｏ_３換算値で０．１〜０．４％、Ｆｅ酸化物：ＦｅＯ換算値で０．１〜０．６％、ＮａおよびＫ：Ｎａ_２Ｏ換算値およびＫ_２Ｏ換算値の合計で０．０３〜０．３０％、弗素化合物：Ｆ換算値で０．０３〜０．２０％、Ｍｇ：０．２〜０．６％を含有し、さらに、鋼製外皮およびフラックスの合計で、Ｃ：０．０３〜０．０８％、Ｓｉ：０．２〜０．７％、Ｍｎ：３．１〜４．０％、Ａｌ：０.３０％以下、Ｎｂ：０．２０％以下およびＶ：０．２０％以下の１種または２種以上の合計で０．０５〜０．３０％を含有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、軟鋼および４９０Ｎ／ｍｍ^２級高張力鋼をはじめとする各種鋼構造物を製造する際に使用するガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤに係わるものであり、特に表面のショットブラスト加工がなく熱延スケールが付着したままの無塗装鋼板（以下、黒皮鋼板という。）の水平すみ肉溶接に使用して、良好なスラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が得られるとともに、耐気孔性および溶接部の衝撃靱性を向上させたガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ（以下、フラックス入りワイヤという。）に関する。

船舶、橋梁などの建造分野では、製造コスト低減のために高速水平すみ溶接が可能なフラックス入りワイヤの開発要望が強い。これに対し、ショッププライマ塗装鋼板の耐気孔性向上の観点から、すみ肉溶接用フラックス入りワイヤが提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。しかし、製造現場においては黒皮鋼板のすみ肉溶接の機運があり、これに従来のすみ肉溶接用フラックス入りワイヤを使用して水平すみ肉溶接を行った場合、スラグの被包むらやビード上脚側のスラグ被包がなくなるなどスラグ被包状態が悪く、スラグ剥離性が不良となる。また、このスラグ被包性の劣化は、アンダーカット、ビード止端部の不揃いや下脚側の膨らみ、ビード凸状化などビード形状およびビード外観を不良にする。

図１は、黒皮鋼板の水平すみ肉溶接において発生しやすいビード形状の欠陥例を説明するために示した模式図である。下板１と上板２の表面には酸化スケール６が付着しており、４はビード上脚側のアンダーカット、５はビード下脚側止端部の膨らみで全体的に凸状のビード形状になる。

このような黒皮鋼板の水平すみ肉溶接における特有な問題は、これまでに提案されている２電極高速水平すみ肉溶接方法（例えば、特許文献３参照）で黒皮鋼板の溶接を行った場合、高速化にともないスラグ剥離性、ビード形状およびビード外観の劣化は顕著となる。

図２は２電極高速水平すみ肉溶接状況を説明するために示した模式図である。良好なビードを形成するために電極角度θ１を持たせた先行電極ワイヤ７と電極角度θ２を持たせた後行電極ワイヤ８との間に安定した湯溜り９を形成することが肝要であるが、酸化スケール６が付着したままの黒皮鋼板の溶接を従来のフラックス入りワイヤを用いた場合は、湯溜り９が安定して継続されなくなり、後行電極ワイヤ８の後方に形成される溶融プール１０が不安定になる。このような不安定現象は高電流の溶接条件で行う高速溶接になる程に激しくなり、溶融スラグ１１の凝固が遅れて溶接ビード３の立板（図１の６）側では凝固スラグ１２が全体に薄く、部分的に溶接ビード３が露出する。このような不均一なスラグ被包は、スラグ剥離性を劣化させ、ビード形状の不等脚やビード止端部の不揃い、スラグ焼き付によるビード外観不良となる。

黒皮鋼板の水平すみ肉溶接の高速化要望に対し、本出願人は先にすみ肉溶接用フラックス入りワイヤを提案した（例えば、特許文献４参照）。本技術によれば溶融スラグの粘性を増して十分なスラグ被包性を与えることでき、良好なスラグ剥離性、ビード形状およびビード外観を得ることができる。しかし、高速水平すみ肉溶接における耐気孔性および溶接部の衝撃靱性が十分ではなかった。

特開平３−１８０２９８号公報特開平１１−５１９３号公報特開昭６３−２３５０７７号公報特開平２００６−２２４１７８号公報

本発明は、黒皮鋼板の高速水平すみ肉溶接において問題となるスラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が良好で、さらに、耐気孔性および溶接部の衝撃靱性を向上させた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。

本発明の要旨は、鋼製外皮内にフラックスを充填してなる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、フラックスに、
Ｔｉ酸化物：ＴｉＯ_２換算値で３．１〜４．４％、
Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ_２換算値で１．１〜２．０％、
Ｚｒ酸化物：ＺｒＯ_２換算値で０．１〜０．５％、
Ａｌ酸化物：Ａｌ_２Ｏ_３換算値で０．１〜０．４％、
Ｆｅ酸化物：ＦｅＯ換算値で０．１〜０．６％、
ＮａおよびＫ：Ｎａ_２Ｏ換算値およびＫ_２Ｏ換算値の合計で０．０３〜０．３０％、
弗素化合物：Ｆ換算値で０．０３〜０．２０％、
Ｍｇ：０．２〜０．６％を含有し、
さらに、鋼製外皮およびフラックスの合計で、
Ｃ：０．０３〜０．０８％、
Ｓｉ：０．２〜０．７％、
Ｍｎ：３．１〜４．０％、
但し、Ｍｎ／Ｓｉ：５．５以上、Ｍｎ／ＳｉＯ_２換算値：２．０〜３．３、
Ａｌ：０．３０％以下、Ｎｂ：０．２０％以下およびＶ：０．２０％以下の１種または２種以上の合計で０．０５〜０．３０％を含有し、
残部は、主に鋼製外皮のＦｅ成分、フラックスの鉄粉、鉄合金等からのＦｅ成分および不可避的不純物からなることを特徴とする。

また、Ｂ：０．００２〜０．０１０％を含有すること、さらに、Ｎｉ：０．１〜２．５％を含有することも特徴とする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。

本発明の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、黒皮鋼板の高速水平すみ肉溶接に使用した場合でも、良好なスラグ剥離性、ビード形状、ビード外観および耐気孔性が得られ、溶接部の衝撃靱性も優れているので、溶接の高能率化および溶接部の品質向上が図れる。

本発明者らは、黒皮鋼板の表面酸化スケールの悪影響を防止するために、スラグ形成剤としてＴｉＯ_２とともにＳｉＯ_２をある程度多めに含有させて、十分なスラグ被包性を与えた。しかし、ＴｉＯ_２とＳｉＯ_２は溶融スラグの粘性を高める成分であり、粘性が過剰になると黒皮鋼板であっても耐気孔性が劣化する。これは、溶融スラグの生成量が多く、粘性が高くなると溶融スラグの後退距離が小さく、溶融プールが小さくなるので、黒皮鋼板表面の付着水分やフラックス入りワイヤのポテンシャル水分に起因した水素ガスが溶融プールから放出されにくくなることによる。また、ＳｉＯ_２は溶融スラグの塩基度を急激に酸性側に移行させて衝撃靱性を低下させる成分でもある。

このようなＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２を主成分とするフラックス入りワイヤの上記欠点に対しては、合金脱酸剤のＭｎおよび強脱酸剤のＭｇの脱酸反応によって生成するＭｎＯおよびＭｇＯが溶融スラグの粘性および塩基度の調整に有効に作用して、耐気孔性および衝撃靱性を向上させることを確認した。ＭｎはＳｉおよびＳｉＯ_２換算値との関係で制約され、Ｍｇは必須成分として適量が必要であった。

さらに、図２に示す２電極高速水平すみ肉溶接方法に適用した場合は、後行電極ワイヤ８後方の溶融プール１０が１電極溶接に比べて大きくなるので、ガスシールド性が弱まることによる気孔発生に対しては、浸入した窒素を固定するＡｌ、Ｎｂ、Ｖを微量添加することによる効果を確認した。

衝撃靱性の一層の向上にはＢ、Ｎｉの適度な含有量が必要であること、その他の限定した成分についても種々の試作ワイヤにより詳細に検討し、所期の目的を達したものである。

以下に、本発明のフラックス入りワイヤの成分限定理由を述べる。

Ｔｉ酸化物：ＴｉＯ_２換算値で３．１〜４．４質量％
ルチール、チタンスラグなどのＴｉ酸化物は、溶融スラグの粘性を高めスラグ被包性を向上させる作用を有する。しかし、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ_２換算値の合計が３．１質量％（以下、％という。）未満では、スラグ量の不足とともに溶融スラグの粘性が不足してスラグ被包性が不十分となり、スラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良となる。一方、ＴｉＯ_２換算値が４．４％を超えると、溶融スラグの粘性および生成量とも過剰で、ビード形状および耐気孔性が不良となる。したがって、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ_２換算値は３．１〜４．４％とする。

Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ_２換算値で１．１〜２．０％
珪砂やジルコンサンドなどのＳｉ酸化物は、溶融スラグの粘性を高めスラグ被包性を向上させる作用を有する。しかし、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ_２換算値が１．１％未満では、溶融スラグの粘性が不足してスラグ被包性が不十分となり、スラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良となる。一方、ＳｉＯ_２換算値が２．０％を超えると、溶融スラグの粘性および生成量が過剰になり、耐気孔性が不良で衝撃靱性は急激に低下する。また、ビード形状は下脚部の脚長が著しく大きい不等脚となる。したがって、Ｓｉ酸化物のＳｉＯ_２換算値は１．１〜２．０％とする。

Ｚｒ酸化物：ＺｒＯ_２換算値で０．１〜０．５％
ジルコンサンド、酸化ジルコンなどのＺｒ酸化物は、溶融スラグの粘性および凝固温度を調整し、スラグ被包性を高める作用を有する。しかし、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ_２換算値が、０．１％未満では、ビード表面の凹凸が大きくなるとともに下脚側が大きい著しく不等脚のビード形状となる。一方、ＺｒＯ_２換算値が０．５％を超えると、スラグ被包むらが生じてスラグ剥離性およびビード外観が不良で、ビード形状は丸く凸状になる。したがって、Ｚｒ酸化物のＺｒＯ_２換算値は０．１〜０．５％とする。

Ａｌ酸化物：Ａｌ_２Ｏ_３換算値で０．１〜０．４％
アルミナなどのＡｌ酸化物も、溶融スラグの粘性および凝固温度を調整し、スラグ被包性を高める作用を有する。しかし、Ａｌ酸化物のＡｌ_２Ｏ_３換算値が０．１％未満では、ラグ被包性が不十分でアンダーカットが発生しやすくビード形状およびビード外観が不良なる。一方、Ａｌ_２Ｏ_３換算値が０．４％を超えると、スラグ被包むらが生じてスラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良となる。したがって、Ａｌ酸化物のＡｌ_２Ｏ_３換算値は０．１〜０．４％とする。

Ｆｅ酸化物：ＦｅＯ換算値で０．１〜０．６％
酸化鉄、ミルスケールなどのＦｅ酸化物は、溶融スラグの粘性および凝固温度を調整し、ビード表面のなめらかさと下脚側止端部のなじみ性およびスラグ剥離性を良好にする作用を有する。しかし、Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値が０．１％未満では、ビード形状およびスラグ剥離性が不良となる。一方、ＦｅＯ換算値が０．６％を超えると、溶融スラグの過剰な粘性低下および凝固温度の低下によりビード形状が不良となる。したがって、Ｆｅ酸化物のＦｅＯ換算値は０．１〜０．６％とする。

ＮａおよびＫ：Ｎａ_２Ｏ換算値およびＫ_２Ｏ換算値の合計で０．０３〜０．３０％
珪酸ソーダや珪酸カリなどの水ガラス、氷晶石、カリ長石などからのＮａおよびＫは、アークを安定にして、安定した溶接状況をもたらす。しかし、ＮａおよびＫのＮａ_２Ｏ換算値およびＫ_２Ｏ換算値の合計が０．０３％未満では、アークが不安定となり、スラグ被包状態が乱れてスラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良となる。一方、Ｎａ_２Ｏ換算値およびＫ_２Ｏ換算値の合計が０．３０％を超えると、溶融スラグの粘性が低下しすぎてスラグ被包状態が悪くなり、スラグ剥離性およびビード形状が不良となる。したがって、ＮａおよびＫのＮａ_２Ｏ換算値およびＫ_２Ｏ換算値の合計は０．０３〜０．３０％とする。

弗素化合物：Ｆ換算値で０．０３〜０．２０％
弗化ソーダや珪弗化カリなどの弗素化合物からのＦは、シールド性に寄与するとともに、溶融スラグの粘性を調整して耐気孔性を向上させる作用を有する。しかし、弗素化合物のＦ換算値が０．０３％未満では、耐気孔性が劣化する。一方、Ｆ換算値が０．２０％を超えると、溶融スラグの粘性が過剰に低下し、スラグ被包性が劣化してスラグ剥離性およびビード形状が不良となる。したがって、弗素化合物のＦ換算値は０．０３〜０．２０％とする。

Ｍｇ：０．２〜０．６％
Ｍｇ、Ａｌ−Ｍｇ、Ｎｉ−ＭｇなどのＭｇは、強脱酸剤として作用して溶接金属の衝撃靱性を高める。また、脱酸生成物のＭｇＯは溶融スラグの主要成分となり、スラグの粘性および凝固温度を調整して、ビード形状および耐気孔性を良好にする。しかし、Ｍｇが０．２％未満では、衝撃靱性が低下し、また、ＭｇＯの生成量が不足してビード下脚側止端部のなじみ性がなくなり、ビード上脚側にはアンダーカットが発生しやすくなる。一方、Ｍｇが０．６％を超えると、スラグ被包性が悪くなりスラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良となる。したがって、Ｍｇは０．２〜０．６％とする。

なお、マグネシアクリンカーや天然マグネシアのＭｇＯをスラグ形成剤として０．１５％を超えて含有させた場合、これら原料が保持する水分が高く耐気孔性を劣化させること、また、スラグ被包むらも発生しやすくなるので、本発明では特にＭｇを含有させて、その酸化生成物としてのＭｇＯを溶融スラグの成分として利用する。

Ｃ：０．０３〜０．０８％
溶接構造物に要求される溶接金属の強度、衝撃靱性を得るために、Ｃは鋼製外皮およびフラックスの合計で０．０３〜０．０８％とする。Ｃが０．０３％未満では衝撃靭性が低くなる。一方、Ｃが０．０８％を超えると強度が高くなり衝撃靭性が低下する。

Ｓｉ：０．２〜０．７％
Ｓｉが鋼製外皮およびフラックスの合計で０．２％未満では、スラグ被包性が不十分でビード形状が不良となる。一方、Ｓｉが０．７％を超えると強度が高くなり衝撃靱性が低下する。

Ｍｎ：３．１〜４．０％、Ｍｎ／Ｓｉ：５．５以上、Ｍｎ／ＳｉＯ_２：２．０〜３．３
Ｍｎも同様に強度、衝撃靱性を確保する成分であるが、脱酸生成物のＭｎＯはＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２による溶融スラグの過度の粘性を調整し、溶融プールを適度に後退させるように作用して耐気孔性を向上させる。しかし、Ｍｎが鋼製外皮およびフラックスの合計で３．１％未満では、Ｍｎの歩留まりが低く衝撃靱性が低下するとともに、ＭｎＯの生成量が不足して溶融プールの後退が小さくなり耐気孔性が劣化する。一方、Ｍｎが４．０％を超えると強度が高くなり衝撃靭性の低下とともに、ＭｎＯの過剰生成によりスラグ被包性が悪くビード形状が不良となる。

また、Ｍｎ／Ｓｉを５．５以上にすることによって、衝撃靭性に対するＳｉの悪影響を緩和する必要がある。Ｍｎ／Ｓｉが５．５未満であると、衝撃靭性が低下する。

さらに、ＭｎはＳｉＯ_２換算値との関係で、溶接金属への歩留りおよびＭｎＯ生成量が大きく左右されるので、Ｍｎ／ＳｉＯ_２換算値を２．０〜３．３となるように含有させなければならない。Ｍｎ／ＳｉＯ_２換算値が２．０未満では、Ｍｎの歩留まりが低く衝撃靭性が低下し、溶融スラグに生成するＭｎＯも不足して耐気孔性が劣化する。一方、Ｍｎ／ＳｉＯ_２換算値が３．３を超えると、ＭｎＯが過剰となりビード形状が不良となる。

なお、酸化マンガンやマンガンスラグなどのＭｎＯは、スラグ形成剤として耐気孔性および衝撃靭性の向上に効果が認められるが、０．３％を超えるとスラグ被包性を劣化させる。

Ａｌ：０．３０％以下、Ｎｂ：０．２０％以下およびＶ：０．２０％以下の１種または２種以上の合計で０．０５〜０．３０％
溶融プールが後方に大きく延びてガスシールド性が弱まる２電極高速水平すみ肉溶接においては、大気から浸入した窒素による耐気孔性の劣化についても考慮しなければならない。Ａｌ、ＮｂおよびＶは、窒化物となりやすく、窒素を固定して耐気孔性を向上させる成分であり、上記限定した範囲で１種または２種以上の合計で０．０５％以上含有させる。なお、Ａｌは０．０１％以上で耐気孔性に効果が認められるが、０．３０％を超えると生成するＡｌ酸化物がスラグ被包性を悪くしてスラグ剥離性、ビード形状およびビード外観に悪影響を及ぼす。ＮｂおよびＶは、０．００５％以上で耐気孔性に効果が認められるが、０．２０％を超えると衝撃靱性が低下する。一方、Ａｌ、ＮｂおよびＶの１種または２種以上の合計が０．３０％を超えると衝撃靱性が低下する。

Ｂ：０．００２〜０．０１０％
Ｂは、０．００２％以上で窒素固定およびミクロ組織微細による効果を発揮し、低温域における衝撃靱性を向上させるので、必要に応じて添加する。しかし、０．０１０％を超えると、高速水平すみ肉溶接ではビードに高温割れが発生しやすくなるので、上限を０．０１０％とした。

Ｎｉ：０．１〜２．５％
Ｎｉは、０．１％以上で衝撃靭性の安定化に効果が認められるが、Ｎｉが２．５％を超えると高速水平すみ肉溶接ではビードに高温割れが発生しやすくなる。また、上記Ｂとの複合添加は低温用鋼の溶接鋼構造物に使用して安定して低温域で高い衝撃靭性が得られるので必要に応じて添加する。

以上、本発明のフラックス入りワイヤの構成要件の限定理由を述べたが、残部は、主に鋼製外皮のＦｅ成分、フラックスの鉄粉、鉄合金等からのＦｅ成分および不可避的不純物である。

上記鋼製外皮については、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でよいが、Ｃが０．０１〜０．０３％のものは低スパッタ、低ヒューム化に極めて有効である。フラックス充填率は、アーク安定性、高溶着性、伸線性などを考慮して１０〜１８％程度のものが好ましい。鉄粉については１％以上で、アークを安定にしてスパッタを低減する作用がある。しかし、ワイヤ生産性の面から鉄粉の上限は８．０％程度にすることが好ましい。フラックス入りワイヤが含有する水素量は、耐気孔性の観点からワイヤ全質量に対して４０ｐｐｍ以下にすることが好ましい。ＢｉおよびＢｉ酸化物を０．０１％以上含有させることは、溶接後のスラグ除去作業の大幅な省略のために自然剥離のような抜群のスラグ剥離性が得られる。

その他のワイヤ成分としては、軟鋼および４９０Ｎ／ｍｍ^２級高張力鋼用以外にも、５７０〜５９０Ｎ／ｍｍ^２級高張力鋼用、低温用鋼用、耐候性鋼用などフラックス入りワイヤの品種毎に規定されている溶着金属試験の機械的性質および化学成分を満足するためにＭｏ、Ｃｕ、Ｃｒなどの必要な成分を含有することができる。ワイヤ径は一般的な１．２〜２．０ｍｍ、断面構造も市販のフラックス入りワイヤと同様でよい。表面にＣｕなどのめっきを施して衝撃靭性向上や防錆効果を高めることも可能である。

なお、本発明のフラックス入りワイヤは、通常の１電極溶接および２電極高速溶接に使用でき、シールドガスはＣＯ_２ガスまたはＡｒ−ＣＯ_２混合ガスとする。

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。

軟鋼外皮（Ｃ：０．０１％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：０．４０％、Ａｌ：０．０１％、Ｎ：０．００１５％）に、フラックスを充填後、縮径して、フラックス充填率１５％でワイヤ径１．６ｍｍのフラックス入りワイヤを各種試作した。表１および表２にそれぞれの試作ワイヤを示す。

これら試作ワイヤを各々両電極に使用して、黒皮鋼板のＴ字すみ肉試験体を用いて２電極高速水平すみ肉溶接試験（両側同時溶接）、さらに、ＪＩＳＺ３３１３およびＪＩＳＺ３１１１に準拠して溶着金属試験を行った。なお、シールドガスはＣＯ_２ガスである。表３にそれらの溶接条件を示す。

２電極高速水平すみ肉溶接試験（以下、すみ肉溶接という。）の試験体は、板厚１６ｍｍ、試験体長さ１．０ｍの黒皮鋼板（４９０Ｎ／ｍｍ^２級高張力鋼用）であって、下板および立板の全面に熱延による酸化スケールが黒色に厚く付着しているものを用いた。これらの黒皮鋼板を加圧して下板と立板の隙間がない状態で仮付け溶接して試験体とした。

各試作ワイヤについて、溶接状況（アーク安定性、２電極間の湯溜りの安定性）、スラグ被包性、スラグ剥離性、ビード形状、ビード外観および耐気孔性（ビード表面のピット、ガス溝）を評価した。表４にその溶接試験結果と溶着金属試験における衝撃靭性（吸収エネルギー）の試験結果を併記して示す。

各試験の評価基準は、溶接状況は○：アークが安定で湯溜りも安定した状態、×：アークおよび湯溜りの一方または両方が不安定な状態を示す。スラグ被包性は○：良好、×：部分的、または全線で被包むらが生じたものを示す。スラグ剥離性は○：良好、×：部分的に所々、除去しにくい、または極めて除去しにくいを示す。ビード形状およびビード外観は○：良好、×：不良を示す。耐気孔性は○：気孔なし、×：気孔発生を示す。耐高温割れ性は○：割れなし、×：割れ発生を示す。衝撃靭性は試験温度０℃で吸収エネルギーが４７Ｊ以上を合格とした。なお、一部試験温度−２０℃での吸収エネルギーも調べた。

表３中ワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ１２が本発明例、ワイヤ記号Ｗ１３〜Ｗ３１は比較例である。

本発明例であるワイヤ記号Ｗ１〜Ｗ１２は、フラックスの各酸化物、弗化物のＦ換算値、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｎ／Ｓｉ、Ｍｎ／ＳｉＯ_２換算値およびＡｌ、Ｎｂ、Ｖの合計量を適量含んでいるので、すみ肉溶接における両電極間の湯溜りも安定し、スラグ被包性が十分で、スラグ剥離性、ビード形状、ビード外観および耐気孔性のいずれも良好で、溶着金属試験における吸収エネルギーも高く極めて満足な結果であった。

なお、Ｂを添加したワイヤ記号Ｗ７およびＷ８は、溶着金属試験において高い吸収エネルギーが得られた。また、ＢおよびＮｉを添加したワイヤ記号Ｗ９、Ｗ１０およびＮｉを添加したワイヤ記号Ｗ１１、Ｗ１２は、−２０℃における吸収エネルギーも高値が得られた。

比較例中ワイヤ記号Ｗ１３は、ＴｉＯ_２換算値が少ないのですみ肉溶接のスラグ被包性が不十分で、スラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良であった。また、Ｃが低いので溶着金属試験の吸収エネルギーが低かった。

ワイヤ記号Ｗ１４は、ＴｉＯ_２換算値が多いのですみ肉溶接のビード形状および耐気孔性が不良であった。また、Ｃが高いので溶着金属試験の吸収エネルギーが低かった。

ワイヤ記号Ｗ１５は、ＳｉＯ_２換算値が少ないのですみ肉溶接の溶接ビード全線においてスラグ被包性が不十分で、スラグ剥離性、ビード形状およびビード外観も不良であった。また、Ｍｎが低いのですみ肉溶接の耐気孔性が不良で、溶着金属試験の吸収エネルギーも低かった。

ワイヤ記号Ｗ１６は、ＳｉＯ_２換算値が多くＭｎ／ＳｉＯ_２換算値も低いのですみ肉溶接のビード形状および耐気孔性が不良で、溶着金属試験の吸収エネルギーも低かった。

ワイヤ記号Ｗ１７は、ＺｒＯ_２換算値が少ないのですみ肉溶接のビード形状が不良であった。また、Ｓｉが多いので溶着金属試験の吸収エネルギーが低かった。

ワイヤ記号Ｗ１８は、ＺｒＯ_２換算値が多いのですみ肉溶接のスラグ被包性が不十分で、スラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良であった。また、Ｍｎ／Ｓｉが低いので溶着金属試験の吸収エネルギーが低かった。

ワイヤ記号Ｗ１９は、Ａｌ_２Ｏ_３換算値が少ないのですみ肉溶接のスラグ被包性が不十分で、ビード形状およびビード外観が不良であった。また、Ｍｎ／ＳｉＯ_２換算値が低いので耐気孔性が不良で、溶着金属試験の吸収エネルギーも低かった。

ワイヤ記号Ｗ２０は、Ａｌ_２Ｏ_３換算値が多いのですみ肉溶接のスラグ被包性が不十分で、スラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良であった。また、Ｎｂが多いので溶着金属試験の吸収エネルギーが低かった。

ワイヤ記号Ｗ２１は、ＦｅＯ換算値が少ないのですみ肉溶接のスラグ剥離性およびビード形状が不良であった。また、Ｖが多いので溶着金属試験の吸収エネルギーが低かった。

ワイヤ記号Ｗ２２は、ＦｅＯ換算値が多いのですみ肉溶接のビード形状が不良であった。

ワイヤ記号Ｗ２３は、Ｎａ_２Ｏ換算値とＫ_２Ｏ換算値の合計が少ないのですみ肉溶接で不安定な溶接状況となりスラグ被包性が不十分で、スラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良であった。また、Ｂが多いので高温割れも生じた。

ワイヤ記号Ｗ２４は、Ｎａ_２Ｏ換算値とＫ_２Ｏ換算値の合計が多いのですみ肉溶接のスラグ被包性が不十分で、スラグ剥離性およびビード形状が不良であった。また、Ｎｉが多いので高温割れも生じた。

ワイヤ記号Ｗ２５は、Ｆ換算値が少ないのですみ肉溶接の耐気孔性が不良であった。また、Ｍｇが少ないのですみ肉溶接のビード形状が不良で、溶着金属試験の吸収エネルギーも低かった。

ワイヤ記号Ｗ２６は、Ｆ換算値が多いのですみ肉溶接のスラグ被包が不十分で、スラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良であった。

ワイヤ記号Ｗ２７は、Ｍｇが多いのですみ肉溶接のスラグ被包性が不十分で、スラグ剥離性、ビード形状およびビード外観が不良であった。

ワイヤ記号Ｗ２８は、Ｓｉが少ないのですみ肉溶接のスラグ被包性が不十分で、ビード形状が不良であった。また、Ａｌ、ＮｂおよびＶの合計量が少ないので耐気孔性も不良であった。

ワイヤ記号Ｗ２９は、Ａｌが多いのですみ肉溶接のスラグ被包性が不十分で、スラグ剥離性、ビード形状および外観が不良であった。また、Ａｌ、ＮｂおよびＶの合計量が多いので溶着金属試験の吸収エネルギーが低かった。

ワイヤ記号Ｗ３０は、Ｍｎが多いのですみ肉溶接のスラグ被包性が不十分で、ビード形状が不良であった。また、溶着金属試験の吸収エネルギーも低かった。
ワイヤ記号Ｗ３１は、Ｍｎ／ＳｉＯ_２換算値が大きいのですみ肉溶接のビード形状が不良であった。

黒皮鋼板の水平すみ肉溶接において発生するビード形状の欠陥例を説明するために示した模式図である。本発明の実施例に用いた２電極高速水平すみ肉溶接方法の溶接状況を説明するために示した模式図である。

符号の説明

１下板
２立板
３溶接ビード
４アンダーカット
５ビード止端部の膨らみ
８後行電極ワイヤ
６酸化スケール
７先行電極ワイヤ
９湯溜り
１０溶融プール
１１溶融スラグ
１２凝固スラグ

Claims

鋼製外皮内にフラックスを充填してなる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、フラックスに、
Ｔｉ酸化物：ＴｉＯ_２換算値で３．１〜４．４％、
Ｓｉ酸化物：ＳｉＯ_２換算値で１．１〜２．０％、
Ｚｒ酸化物：ＺｒＯ_２換算値で０．１〜０．５％、
Ａｌ酸化物：Ａｌ_２Ｏ_３換算値で０．１〜０．４％、
Ｆｅ酸化物：ＦｅＯ換算値で０．１〜０．６％、
ＮａおよびＫ：Ｎａ_２Ｏ換算値およびＫ_２Ｏ換算値の合計で０．０３〜０．３０％、
弗素化合物：Ｆ換算値で０．０３〜０．２０％、
Ｍｇ：０．２〜０．６％を含有し、
さらに、鋼製外皮およびフラックスの合計で、
Ｃ：０．０３〜０．０８％、
Ｓｉ：０．２〜０．７％、
Ｍｎ：３．１〜４．０％、
但し、Ｍｎ／Ｓｉ：５．５以上、Ｍｎ／ＳｉＯ_２換算値：２．０〜３．３、
Ａｌ：０．３０％以下、Ｎｂ：０．２０％以下およびＶ：０．２０％以下の１種または２種以上の合計で０．０５〜０．３０％を含有し、
残部は、主に鋼製外皮のＦｅ成分、フラックスの鉄粉、鉄合金等からのＦｅ成分および不可避的不純物からなることを特徴とするガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
Ｂ：０．００２〜０．０１０％を含有することを特徴とする請求項１記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。
Ｎｉ：０．１〜２．５％を含有することを特徴とする請求項１または請求項２記載のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ。