JP2011062745A - 溶接用フラックス入りワイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】溶接作業性を低下させることなく良好な耐気孔性を有する溶接部が得られ、ビード形状及びビード外観も良好なチタニア系溶接用フラックス入りワイヤを提供する。
【解決手段】フラックス入りワイヤ１は、ワイヤの全質量あたり、Ｓｉ：0.5〜1.0％、Ｍｎ：1.5〜3.0％、Ａｌ：0.1〜0.3％、Ｍｇ：0.01〜0.3％、ＴｉＯ_２：1.0〜4.0％、ＳｉＯ_２：0.1〜0.5％、ＺｒＯ_２：0.1〜0.5％、ＭｇＯ：0.3〜0.7％、並びにＮａ化合物及び／又はＫ化合物：夫々Ｎａ及びＫ換算値総量で0.02〜0.10％を含有し、Ａｌ及びＭｇの含有量は総量で0.15〜0.5％である。また、トータル弗素量がワイヤの全質量あたり0.02〜0.10％である。そして、弗素源の少なくとも一部として、弗素量が5〜30％の合成弗素雲母を含有し、トータル弗素量に対する合成弗素雲母中の弗素量の比が0.5〜0.9である。
【選択図】図１

Description

本発明は、炭酸ガス又は混合ガスアーク溶接により炭素鋼を水平すみ肉溶接する際に好適に使用されるチタニア系溶接用フラックス入りワイヤに関し、特に、溶接作業性を低下させることなく良好な耐気孔性を有する溶接部が得られる溶接用フラックス入りワイヤに関する。

従来、フラックス入りワイヤを使用した溶接は、その高能率性及び優れた溶接作業性が市場で評価され、特に、船舶、橋梁、海洋構造物、石油タンク等の厚鋼板を使用する種々の分野で積極的に使用されている。

特に、フラックス入りワイヤの使用率が高い船舶の分野においては、建造中の船舶等の構造物に使用されている鋼板には、防錆のためにショッププライマ及びウォッシュプライマ等の塗装が施されている。これらの塗装鋼板を溶接する際には、例えば、特許文献１に開示されているような耐気孔性を有するフラックス入りワイヤが使用されている。しかしながら、これらの塗装は、膜厚の均一性が十分でないことが多く、特に、溶接速度が５０ｃｍ／秒以上の高速水平すみ肉溶接において、溶接部にピット及びブローホールといった気孔欠陥が発生する原因となっている。この気孔欠陥は、例えばフラックス入りワイヤが長時間大気に晒され、ワイヤ表面に不可避的に錆が発生してワイヤ中の水分量が増加した場合において、このワイヤを使用して溶接した溶接部に発生する。

溶接部に発生する気孔欠陥は、例えば、引張強度及び靱性といった溶接継手部の機械的性能を低下させてしまうため、溶接手直しの対象となり、船舶等の建造能率を低下させてしまう。従って、構造物の建造コストを抑えるためには、気孔欠陥の発生は極力少ないことが好ましい。

従来の気孔欠陥の発生を抑制する技術としては、例えば、特許文献２に開示されているように、フラックス入りワイヤに弗化物を添加して、溶接金属中の拡散性水素量を低減する方法がある。

また、気孔欠陥を抑制する目的で本願発明者等が提案した技術としては、例えば特許文献３乃至５がある。特許文献３及び４において、本願発明者等は、ワイヤ中のＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２及びＳｉＯ_２等の酸化物の組成量を規定すれば良好な耐気孔性が得られることを開示した。また、特許文献５において、本願発明者等は、溶融プールを増大させる等により、溶接施工法の点から気孔欠陥の発生を抑制する技術を提案した。

特開平１０−２８６６９２号公報 特開平８−２８１４７６号公報 特開２０００−４２７８７号公報 特開２００７−１５２４１０号公報 特開２００８−５５５０９号公報

しかしながら、前述の従来技術には以下のような問題点がある。特許文献２の技術は、気孔欠陥の発生を抑える手法として、フラックス入りワイヤに弗素源となる弗化物を添加しているが、一般的に、ワイヤ中の弗素は耐吸湿性を低下させる物質である。従って、ワイヤが長期間大気に晒された場合等において、例えばワイヤ表面に不可避的に発生する錆によってワイヤ中の水分の含有量が増加してしまう。また、特許文献２のフラックス入りワイヤを使用すると、ヒューム及びスパッタ等の発生量が多く、溶接作業性が低下する場合がある。

また、本願発明者等が提案した特許文献３は、ヒューム及びスパッタを低減させるという課題は十分に解決することができるものの、ワイヤ中の酸化物の組成によっては、スラグの粘性が高くなるか、又はスラグ剥離性が低下してしまう場合があり、耐気孔性を向上させた場合においても、溶接作業性が低下するか、又はビード形状が若干劣化する場合がある。

また、特許文献４においては、ワイヤに金属としてのＺｒ源を添加するため、高速溶接における良好なスラグ包被性を得ることはできるものの、ワイヤ中の酸化物の組成によっては、スラグの粘性が高くなるか、又はスラグ剥離性が低下してしまう場合があり、溶接作業性が低下するか、又はビード形状が若干劣化する場合がある。

更に、特許文献５の技術は、多電極を使用した溶接方法であり、単電極による溶接を対象としていない。従って、新たに特許文献５のような多電極溶接用の設備を導入する場合においては、余分に設備投資を行う必要がある。

上述の問題点に加え、近時、造船分野においては、建造中の船舶における塗装管理基準が厳格化され、耐気孔性の改善に対する要求がより一層高まりつつある。即ち、従来のフラックス入りワイヤを使用した溶接においては、新たに厳格化された塗装管理基準を満足できないケースが頻発することが予想されている。従って、溶接後の手直し作業が頻発して膨大な時間及び労力を強いられることから、生産性が大幅に低下することが予想されている。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、溶接作業性を低下させることなく良好な耐気孔性を有する溶接部が得られ、ビード形状及びビード外観も良好なチタニア系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。

本発明に係る溶接用フラックス入りワイヤは、チタニア系溶接用フラックス入りワイヤであって、ワイヤの全質量あたり、Ｓｉ：０．５乃至１．０質量％、Ｍｎ：１．５乃至３．０質量％、Ａｌ：０．１乃至０．３質量％、Ｍｇ：０．０１乃至０．３質量％、ＴｉＯ_２：１．０乃至４．０質量％、ＳｉＯ_２：０．１乃至０．５質量％、ＺｒＯ_２：０．１乃至０．５質量％、ＭｇＯ：０．３乃至０．７質量％、並びにＮａ化合物及び／又はＫ化合物：夫々Ｎａ及びＫ換算値総量で０．０２乃至０．１０質量％を含有し、前記Ａｌ及びＭｇの含有量は総量でワイヤの全質量あたり０．１５乃至０．５質量％であり、トータル弗素量がワイヤの全質量あたり０．０２乃至０．１０質量％であり、弗素源の少なくとも一部として、弗素量が５乃至３０質量％の合成弗素雲母を含有し、前記トータル弗素量に対する前記合成弗素雲母中のワイヤ全質量あたりの弗素量の比が０．５乃至０．９であることを特徴とする。

また、上述の溶接用フラックス入りワイヤにおいて、前記合成弗素雲母は、合成弗素雲母の全質量あたり水分を０．００５乃至０．１００質量％含有することが好ましい。

本発明の溶接用フラックス入りワイヤは、ワイヤ中の各組成量を適正に規定した上で、弗素源の少なくとも一部として合成弗素雲母を含有している。そして、この合成弗素雲母中の弗素量を適正な範囲に規定した上で、トータル弗素量に対して適正な割合で含有している。これにより、溶接作業性を低下させることなく、良好な耐気孔性を有する溶接部が得られ、ビード形状及びビード外観も良好に維持することができる。

（ａ）乃至（ｄ）は、フラックス入りワイヤの一例を示す図である。

本願発明者等は、溶接用フラックス入りワイヤにおいて、耐吸湿性を向上させ、これにより溶接部の耐気孔性を向上させるべく、種々実験検討を行った。そして、ワイヤ中に弗素源の少なくとも一部として合成弗素雲母を添加すれば、従来であると、耐吸湿性を低下させる弗素を添加する場合においても、弗素原子が層状の結晶構造中に包括された合成弗素雲母特有の構造を生かし、その非膨潤性、及び耐吸湿性の特性が得られることを見出した。即ち、本願発明者等は、耐気孔性の向上のために添加されていた弗素源の一部として、合成弗素雲母を添加し、この合成弗素雲母中の弗素量をトータル弗素量に対して適正な範囲に規定すれば、他の弗素源（例えば、Ｋ_２ＳｉＦ_６、ＮａＡｌＦ_６及びＮａＦ等）とのバランスを図って、溶接作業性並びにビード形状及びビード外観を低下させることなく、合成弗素雲母の非膨潤性及び耐吸湿性の特性を生かして、溶接用フラックス入りワイヤにおいて、効果的に耐吸湿性を向上させることができ、これにより良好な耐気孔性を有する溶接部が得られることを見出した。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図１（ａ）乃至（ｄ）は、フラックス入りワイヤの一例を示す図である。フラックス入りワイヤ１は、例えば図１（ａ）乃至（ｄ）に示すように、外皮１ａ中にフラックス１ｂを充填したものであり、外径が例えば０．９乃至２．０ｍｍである。本発明の溶接用フラックス入りワイヤにおいて、ワイヤ１中のフラックス１ｂの充填率は、例えば、ワイヤ１の全質量あたり１０乃至２５質量％である。なお、本発明においては、ワイヤ１中のフラックス１ｂの充填率は、ワイヤ１中の個々の成分が本発明の範囲を満足する限り、任意の値に設定することができる。しかしながら、ワイヤ１の伸線性及び溶接時の溶接作業性等を考慮した場合、ワイヤ１中のフラックス１ｂの充填率は、１０乃至２５質量％であることが望ましい。

本発明の溶接用フラックス入りワイヤ１は、ワイヤ１の全質量あたり、Ｓｉ：０．５乃至１．０質量％、Ｍｎ：１．５乃至３．０質量％、Ａｌ：０．１乃至０．３質量％、Ｍｇ：０．０１乃至０．３質量％、ＴｉＯ_２：１．０乃至４．０質量％、ＳｉＯ_２：０．１乃至０．５質量％、ＺｒＯ_２：０．１乃至０．５質量％、ＭｇＯ：０．３乃至０．７質量％、Ｎａ化合物及び／又はＫ化合物：夫々Ｎａ及びＫ換算値総量で０．０２乃至０．１０質量％を含有し、Ａｌ及びＭｇの含有量は総量でワイヤの全質量あたり０．１５乃至０．５質量％である。また、ワイヤ１中のトータル弗素量は、ワイヤ１の全質量あたり０．０２乃至０．１０質量％である。

そして、ワイヤ１は、弗素源の少なくとも一部として合成弗素雲母を含有する。この合成弗素雲母中の弗素量は合成弗素雲母の全質量あたり、５乃至３０質量％であり、ワイヤ１中のトータル弗素量に対する合成弗素雲母中のワイヤ全質量あたりの弗素量の比は、０．５乃至０．９である。更に、合成弗素雲母は、合成弗素雲母の全質量あたり水分を０．００５乃至０．１００質量％含有することが好ましい。

このように、本発明の溶接用フラックス入りワイヤ１は、弗素源の少なくとも一部として合成弗素雲母を含有する。従って、合成弗素雲母の非膨潤性、及び耐吸湿性の特性をフラックス入りワイヤ１において得ることができる。

また、合成弗素雲母中の弗素量を適正な範囲に規定した上で、トータル弗素量に対して適正な割合で含有している。これにより、本発明の溶接用フラックス入りワイヤ１を使用して溶接すれば、溶接作業性を低下させることなく、良好な耐気孔性を有する溶接部が得られ、ビード形状及びビード外観も良好に維持することができる。

以下、本発明の溶接用フラックス入りワイヤの組成における数値限定の理由について説明する。

「Ｓｉ：ワイヤの全質量あたり０．５乃至１．０質量％」
Ｓｉは、脱酸剤として作用すると共に、溶接金属の強度を調整する成分である。Ｓｉの含有量がワイヤの全質量あたり０．５質量％未満であると、脱酸不足により溶接金属部の靱性が低下し、ビード形状も劣化する。一方、Ｓｉの含有量がワイヤの全質量あたり１．０質量％を超えると、溶接金属の強度が過大となると共に、靱性が低下する。従って、本発明においては、Ｓｉの含有量をワイヤの全質量あたり０．５乃至１．０質量％と規定する。

「Ｍｎ：ワイヤの全質量あたり１．５乃至３．０質量％」
Ｍｎは、Ｓｉと同様に、脱酸剤として作用すると共に、溶接金属の強度を調整する成分である。Ｍｎの含有量がワイヤの全質量あたり１．５質量％未満であると、脱酸不足により溶接部の強度が低下し、ビード形状も劣化する。一方、Ｍｎの含有量がワイヤの全質量あたり３．０質量％を超えると、溶接金属の強度が高くなり過ぎて、溶接部の靱性が低下する。従って、本発明においては、Ｍｎの含有量をワイヤの全質量あたり１．５乃至３．０質量％と規定する。

「Ａｌ：ワイヤの全質量あたり０．１乃至０．３質量％」
Ａｌは、脱酸剤として作用するが、ガスアーク溶接においては、アークの集中性及び溶融金属の流動性を調整する目的で添加される。Ａｌの含有量がワイヤの全質量あたり０．１質量％未満であると、アークの集中性が低下し、溶接作業性が低下する。一方、Ａｌの含有量がワイヤの全質量あたり０．３質量％を超えると、溶融スラグの凝固速度が速くなりすぎると共に、凝固むらが生じて、ビード形状が劣化する。また、脱酸過多により、溶接金属の強度が過大となって、溶接部の靱性が低下する。従って、本発明においては、Ａｌの含有量をワイヤの全質量あたり０．１乃至０．３質量％と規定する。

「Ｍｇ：ワイヤの全質量あたり０．０１乃至０．３質量％」
Ｍｇは、Ｓｉ、Ｍｎ及びＡｌと同様に、脱酸剤として作用する。また、アークの集中性並びに溶融金属及びスラグの流動性を調整するために添加される。Ｍｇの含有量がワイヤの全質量あたり０．０１質量％未満であると、アークの集中性が低下し、溶接作業性が低下する。一方、Ｍｇの含有量がワイヤの全質量あたり０．３質量％を超えると、スラグの流動性が低下して、ビード形状が劣化する。従って、本発明においては、Ｍｇの含有量をワイヤの全質量あたり０．０１乃至０．３質量％と規定する。

「Ａｌ及びＭｇ：総量でワイヤの全質量あたり０．１５乃至０．５質量％」
Ａｌ及びＭｇは、上述の如く、脱酸剤として作用するが、本発明においては、夫々が上述の組成範囲を満足しながら、総量で０．１５乃至０．５質量％となるように添加する。Ａｌ及びＭｇの含有量がワイヤの全質量あたり総量で０．１５質量％未満であると、脱酸不足により溶接部の靱性が低下する。一方、Ａｌ及びＭｇの含有量がワイヤの全質量あたり総量で０．５質量％を超えると、脱酸過剰によりスパッタの発生量が増加し、溶接作業性が低下する。従って、本発明においては、Ａｌ及びＭｇの含有量がワイヤの全質量あたり総量で０．１５乃至０．５質量％と規定する。

「ＴｉＯ_２：ワイヤの全質量あたり１．０乃至４．０質量％」
ＴｉＯ_２は、スラグ形成剤として作用する。ＴｉＯ_２の含有量がワイヤの全質量あたり１．０質量％未満であると、スラグ包被性及びスラグ剥離性が低下して、溶接作業性が低下すると共に、ビード形状及びビード外観が劣化する。一方、ＴｉＯ_２の含有量がワイヤの全質量あたり４．０質量％を超えると、スラグの生成量が過剰となり、耐気孔性が低下する。従って、本発明においては、ＴｉＯ_２の含有量をワイヤの全質量あたり１．０乃至４．０質量％と規定する。

「ＳｉＯ_２：ワイヤの全質量あたり０．１乃至０．５質量％」
ＳｉＯ_２は、スラグ形成剤として作用する。ＳｉＯ_２の含有量がワイヤの全質量あたり０．１質量％未満であると、スラグの流動性が低下して、耐気孔性が低下する。一方、ＳｉＯ_２の含有量がワイヤの全質量あたり０．５質量％を超えると、スパッタ発生量が増加して溶接作業性が低下する。従って、本発明においては、ＳｉＯ_２の含有量をワイヤの全質量あたり０．１乃至０．５質量％と規定する。

「ＺｒＯ_２：ワイヤの全質量あたり０．１乃至０．５質量％」
ＺｒＯ_２は、スラグの凝固点を高め、粘性を高めることにより、ビード形状を改善する効果がある。ＺｒＯ_２の含有量がワイヤの全質量あたり０．１質量％未満であると、スラグの剥離性が低下すると共に、ビード形状及びビード外観が劣化する。一方、ＺｒＯ_２の含有量がワイヤの全質量あたり０．５質量％を超えると、スパッタの発生量が増加し、溶接作業性が低下する。従って、本発明においては、ＺｒＯ_２の含有量をワイヤの全質量あたり０．１乃至０．５質量％と規定する。

「ＭｇＯ：ワイヤの全質量あたり０．３乃至０．７質量％」
ＭｇＯは、ＺｒＯ_２と同様に、スラグの凝固点を高め、粘性を高めることにより、ビード形状を改善する効果がある。ＭｇＯの含有量がワイヤの全質量あたり０．３質量％未満であると、スラグの剥離性が低下すると共に、ビード形状及びビード外観が劣化する。一方、ＭｇＯの含有量がワイヤの全質量あたり０．７質量％を超えると、スパッタの発生量が増加し、溶接作業性が低下する。従って、本発明においては、ＭｇＯの含有量をワイヤの全質量あたり０．３乃至０．７質量％と規定する。

「Ｎａ化合物及びＫ化合物：ワイヤの全質量あたり夫々Ｎａ及びＫ換算値総量で０．０２乃至０．１０質量％」
本発明において、溶接用フラックス入りワイヤは、Ｎａ化合物及びＫ化合物の一方又は両方を、ワイヤの全質量あたり夫々Ｎａ及びＫ換算値の総量で０．０２乃至０．１０質量％含有する。Ｎａ化合物及びＫ化合物の総量がワイヤの全質量あたり０．０２質量％未満であると、スパッタの発生量が増加して、溶接作業性が低下する。一方、Ｎａ化合物及びＫ化合物の総量がワイヤの全質量あたり０．１０質量％を超えると、耐吸湿性が低下し、その結果、耐気孔性が低下する。従って、本発明においては、Ｎａ化合物及びＫ化合物の含有量を、ワイヤの全質量あたり夫々Ｎａ及びＫ換算値総量で０．０２乃至０．１０質量％と規定する。

「トータル弗素量：ワイヤの全質量あたり０．０２乃至０．１０質量％」
弗素は、耐気孔性の向上効果を効果的に得るために、重要な成分である。即ち、フラックス入りワイヤが弗素を含有することは、塗装鋼板を溶接する場合において、耐気孔性の向上に不可欠であるが、弗素を多く添加することにより、ワイヤの耐吸湿性は低下する。しかしながら、本発明においては、弗素源の少なくとも一部として、合成弗素雲母を添加することにより、耐吸湿性を向上させる。従って、フラックス入りワイヤ中に合成弗素雲母を添加して弗素量を増加させれば、耐気孔性を維持しつつ、耐吸湿性を向上することができる。トータル弗素量がワイヤの全質量あたり０．０２質量％未満であると、耐気孔性の向上効果を十分に得ることができない。一方、トータル弗素量がワイヤの全質量あたり０．１０質量％を超えると、スパッタの発生量が増加して、溶接作業性が低下するとともに、耐気孔性も低下する。従って、本発明においては、トータル弗素量をワイヤの全質量あたり０．０２乃至０．１０質量％と規定する。

「合成弗素雲母中の弗素量：合成弗素雲母の全質量あたり５乃至３０質量％」
上述の如く、塗装鋼板を溶接する場合において、耐気孔性の向上にはフラックス入りワイヤが弗素を含有することが必要である。本発明においては、上述のように弗素の含有が必要なフラックス入りワイヤにおいて、弗素源として合成弗素雲母を使用することにより、耐吸湿性を向上させる。即ち、合成弗素雲母中の弗素は、合成弗素雲母の層状の結晶構造中に包括されているため、結晶構造外部に存在する水との接触を最小限に抑制することができ、非膨潤性及び耐吸湿性の特性を得ることができる。このため、弗素を５質量％以上含有する合成弗素雲母を使用する。合成弗素雲母中の弗素量が５質量％未満であると、耐吸湿性の向上を十分に得ることができない。一方、合成弗素雲母中の弗素量が多くなると、トータル弗素量に対する合成弗素雲母中の弗素量の割合が増加して、溶接時のスパッタの発生量が増加する。特に、合成弗素雲母中の弗素量が３０質量％を超えると、スパッタ発生量が増加して溶接作業性が低下する。従って、本発明においては、合成弗素雲母中の弗素量を５乃至３０質量％と規定する。

「トータル弗素量に対する合成弗素雲母中のワイヤ全質量あたりの弗素量の比：０．５乃至０．９」
本発明においては、弗素源として、合成弗素雲母の他、ＮａＡｌＦ_３、Ｋ_２ＳｉＦ_６及びＮａＦ等を添加することができる。フラックス入りワイヤに弗素を添加することは、耐吸湿性を低下させるが、本発明においては、合成弗素雲母中の弗素量をトータル弗素量に対して適正化することにより、他の弗素源とのバランスを図って、溶接作業性並びにビード形状及びビード外観を低下させることなく、効果的に耐吸湿性を向上させ、これにより、良好な耐気孔性を有する溶接部を得ることができる。即ち、本発明においては、ワイヤ中のトータル弗素量が上述の範囲（ワイヤの全質量あたり０．０２乃至０．１０質量％）を満足し、弗素量の割合が適正な範囲（合成弗素雲母の全質量あたり５乃至３０質量％）に規定された合成弗素雲母により弗素を添加することにより、合成弗素雲母中の弗素をトータル弗素量に対して適正な割合（５０乃至９０％）とし、他の弗素源との間でのバランスを図ることができ、効果的に耐吸湿性を向上させ、これにより、良好な耐気孔性を有する溶接部を得ることができる。トータル弗素量に対する合成弗素雲母中のワイヤ全質量あたりの弗素量の比が０．５未満であると、十分な耐吸湿性を得ることができない。一方、トータル弗素量に対する合成弗素雲母中のワイヤ全質量あたりの弗素量の比が０．９を超えると、スパッタの発生量が増加して、溶接作業性が低下する。従って、本発明においては、トータル弗素量に対する合成弗素雲母中のワイヤ全質量あたりの弗素量の比を０．５乃至０．９と規定する。また、トータル弗素量に対する合成弗素雲母中のワイヤ全質量あたりの弗素量の比は、０．７乃至０．８であることが好ましい。

「合成弗素雲母中の水分：合成弗素雲母の全質量あたり０．００５乃至０．１００質量％」
合成弗素雲母中の水分は、フラックス入りワイヤの焼成工程（焼成温度は、例えば８５０℃）における焼成時間の長短によって増減させることができる。しかしながら、合成弗素雲母中の水分を合成弗素雲母の全質量あたり０．００５質量％未満にはしない。合成弗素雲母中の水分を合成弗素雲母の全質量あたり０．００５質量％未満にするためには、焼成温度を高温にする必要があり、高温の焼成環境によって合成弗素雲母の結晶構造が破壊されてしまい、逆に耐吸湿性が低下してしまう。一方、合成弗素雲母中の水分が合成弗素雲母の全質量あたり０．１００質量％を超えると、溶接金属中の拡散性水素量が多くなり、耐気孔性が劣化しやすくなる。従って、本発明においては、合成弗素雲母中の水分は合成弗素雲母の全質量あたり０．００５乃至０．１００質量％であることが好ましい。

以下、本発明の溶接用フラックス入りワイヤの効果を示す実施例について、その比較例と比較して具体的に説明する。まず、表１に示す組成を有する軟鋼からなる管状の外皮（直径１．４ｍｍ）に、表３−１、表３−２、表４−１及び表４−２に示す種々の組成を有するフラックスを充填し、本実施例及び比較例のフラックス入りワイヤを作製した。このとき、フラックスの充填率を、ワイヤの全質量あたり１３．０乃至１５．０質量％の範囲となるように調整した。なお、表３−１乃至表４−２に示すワイヤにおいて、残部は外皮フープ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ及びＦｅ−Ｓｉ等のＦｅ合金、並びに鉄粉等によって補充した。また、合成弗素雲母以外の残部の弗素源としては、ＮａＡｌＦ_３及びＫ_２ＳｉＦ_６を使用した。

そして、各実施例及び比較例のフラックス入りワイヤを使用して、表２に示す組成を有する母材に対し、ガスアーク溶接を行った。このとき、母材表面には、塗装（プライマ主成分：Ｚｎ、プライマ厚３０μｍ）を施しておいた。なお、シールドガスとしては、１００％−ＣＯ_２を使用した。

各実施例及び比較例のフラックス入りワイヤを使用したガスアーク溶接について、溶接作業性を評価し、溶接部の耐気孔性、ビード外観及び溶接部の機械的性質の評価を行った。

（溶接作業性評価）
溶接作業性評価については、各実施例及び比較例のフラックス入りワイヤを使用して下向き溶接した溶接部において、スパッタ発生量を測定した。なお、溶接条件としては、溶接電流値を２９０乃至３２０Ａ（ＤＣ−ＥＰ）、溶接速度を５０ｃｍ／分として、繰り返し数を２回とした。そして、発生スパッタ量が１ｇ／分以下であったものを良好と判定した。

（耐気孔性評価）
耐気孔性評価については、２枚の板状母材を使用し、一方の板材上に他方の板材を立て、各実施例及び比較例のフラックス入りワイヤを使用してすみ肉部を水平すみ肉溶接した。なお、溶接条件としては、溶接電流値を３００乃至３１０Ａ（ＤＣ−ＥＰ）、溶接速度を６０ｃｍ／分（自動機）、トーチ角度を４５°、前後退角を０°とした。また、目標脚長を６ｍｍとし、溶接長６００ｍｍ区間を繰り返し数２回溶接した。そして、横板側の溶接部に発生したピット又はガス溝等の溶接欠陥の発生個数を測定し、欠陥がなかった場合を極めて良好、欠陥が１個の場合を非常に良好、欠陥の個数が２乃至３個の場合を良好、欠陥の数が４個以上を不良とした。

（ビード外観評価）
ビード外観評価については、上記耐気孔性評価において水平すみ肉溶接した溶接部を観察し、溶接止端部のなじみ及び凸形状度合いについて視覚的に評価した。この際、溶接止端部のなじみがよいもの及び凸形状度合いが小さいものを良好とし、良好、やや劣る、不良と３段階で判定した。

（溶接部の機械的性質の評価）
溶接部の機械的性質については、各実施例及び比較例のフラックス入りワイヤを使用して６層１２パス下向き溶接した溶接部において、ＪＩＳ Ｚ ３１１１に規定されている衝撃試験を実施して評価した。なお、溶接電流値を２９０乃至３２０Ａ（ＤＣ−ＥＰ）、パス間温度１５０±１０℃とした。そして、雰囲気温度０℃における衝撃値が７０Ｊ以上であったものを良好とした。

各実施例及び比較例のフラックス入りワイヤについて、溶接作業性、耐気孔性、ビード形状及びビード外観、並びに溶接部の機械的性質の評価結果について、表５及び６に示す。

この表３乃至表６に示すように、実施例１乃至２４は、溶接用フラックス入りワイヤ中の組成が本発明の範囲を満足し、溶接作業性が良好であり、耐気孔性、ビード形状及びビード外観、並びに溶接部の機械的性質も良好であった。

これらの実施例１乃至２４のうち、実施例４乃至７，１５，１８及び１９は、トータル弗素量に対する合成弗素雲母中のワイヤ全質量あたりの弗素量の比が本発明の好ましい範囲である。従って、耐気孔性が他の実施例に比して更に向上した。

また、実施例２１乃至２４は、合成弗素雲母中の水分量が本発明の請求項２の範囲を満足する実施例である。従って、耐気孔性が他の実施例に比して更に向上した。

比較例１は、トータル弗素量が本発明の範囲を下回り、耐気孔性が低下した。一方、比較例２は、トータル弗素量が本発明の範囲を超え、溶接作業性が低下した。比較例３は、トータル弗素量に対する合成弗素雲母中のワイヤ全質量あたりの弗素量の比が本発明の範囲を超え、スパッタの発生量が増加して溶接作業性が低下し、ビード外観が劣化した。比較例４は、トータル弗素量に対する合成弗素雲母中のワイヤ全質量あたりの弗素量の比が本発明の範囲を下回り、耐気孔性の向上効果を得られなかった。

比較例５は、合成弗素雲母中の弗素量が本発明の範囲を下回り、耐気孔性が低下した。一方、比較例６は、合成弗素雲母中の弗素量が本発明の範囲を超え、溶接作業性が低下した。比較例７は、Ｎａ化合物のＮａ換算値及びＫ化合物のＫ換算値の総量が本発明の範囲を下回り、スパッタの発生量が増加して溶接作業性が低下した。比較例８は、Ｎａ化合物のＮａ換算値及びＫ化合物のＫ換算値の総量が本発明の範囲を超え、耐吸湿性の低下により耐気孔性が低下した。同様に、比較例９は、トータル弗素量に対する合成弗素雲母中のワイヤ全質量あたりの弗素量の比が本発明の好ましい範囲であったものの、Ｎａ化合物及びＫ化合物の総量が本発明の範囲を超え、耐吸湿性の低下により耐気孔性が低下した。

比較例１０は、ＴｉＯ_２の含有量が本発明の範囲を下回り、スラグ剥離性が低下してビード形状が劣化した。一方、比較例１１は、ＴｉＯ_２の含有量が本発明の範囲を超え、耐気孔性が低下した。比較例１２は、ＳｉＯ_２の含有量が本発明の範囲を下回り、スラグの流動性の低下により耐気孔性が低下した。一方、比較例１３は、ＳｉＯ_２の含有量が本発明の範囲を超え、スラグ剥離性が低下して溶接作業性が低下した。

比較例１４は、ＺｒＯ_２の含有量が本発明の範囲を下回り、スラグ剥離性が低下してビード形状及びビード外観が劣化した。一方、比較例１５は、ＺｒＯ_２の含有量が本発明の範囲を超え、溶接作業性が低下した。比較例１６は、ＭｇＯの含有量が本発明の範囲を下回り、比較例１４と同様に、スラグ剥離性が低下してビード形状及びビード外観が劣化した。比較例１７は、ＭｇＯの含有量が本発明の範囲を超え、比較例１５と同様に、溶接作業性が低下した。

比較例１８は、Ｓｉの含有量が本発明の範囲を下回り、溶接部の靱性が低下し、ビード形状も劣化した。一方、比較例１９は、Ｓｉの含有量が本発明の範囲を超え、ビード外観が劣化した。比較例２０は、Ｍｎの含有量が本発明の範囲を下回り、ビード外観が劣化した。一方、比較例２１は、Ｍｎの含有量が本発明の範囲を超え、溶接部の靱性が低下し、ビード外観も劣化した。

比較例２２は、Ｍｇを含有せず、また、Ａｌ及びＭｇの含有量の総量が本発明の範囲を下回り、溶接部の靱性が低下した。比較例２３は、Ｍｇの含有量並びにＡｌ及びＭｇの含有量の総量が本発明の範囲を満足するものの、Ａｌの含有量が本発明の範囲を下回り、アークの集中性が低下し、溶接作業性が低下した。同様に、比較例２４は、Ａｌの含有量並びにＡｌ及びＭｇの含有量の総量が本発明の範囲を満足するものの、Ｍｇの含有量が本発明の範囲を下回り、アークの集中性が低下し、溶接作業性が低下した。

比較例２５は、Ｍｇの含有量が本発明の範囲を超え、スラグの流動性が低下してビード形状が劣化し、溶接作業性も低下した。比較例２６はＡｌ及びＭｇの含有量が夫々本発明の範囲を満足するものの、総量が本発明の範囲を超え、脱酸過剰となり、スパッタの発生量が増加して溶接作業性が低下した。比較例２７は、Ａｌの含有量が本発明の範囲を超え、溶接部の靱性が低下し、ビード外観も劣化した。

１：フラックス入りワイヤ、１ａ：外皮、１ｂ：フラックス

Claims (2)

1. チタニア系溶接用フラックス入りワイヤであって、ワイヤの全質量あたり、Ｓｉ：０．５乃至１．０質量％、Ｍｎ：１．５乃至３．０質量％、Ａｌ：０．１乃至０．３質量％、Ｍｇ：０．０１乃至０．３質量％、ＴｉＯ_２：１．０乃至４．０質量％、ＳｉＯ_２：０．１乃至０．５質量％、ＺｒＯ_２：０．１乃至０．５質量％、ＭｇＯ：０．３乃至０．７質量％、並びにＮａ化合物及び／又はＫ化合物：夫々Ｎａ及びＫ換算値総量で０．０２乃至０．１０質量％を含有し、前記Ａｌ及びＭｇの含有量は総量でワイヤの全質量あたり０．１５乃至０．５質量％であり、トータル弗素量がワイヤの全質量あたり０．０２乃至０．１０質量％であり、弗素源の少なくとも一部として、弗素量が５乃至３０質量％の合成弗素雲母を含有し、前記トータル弗素量に対する前記合成弗素雲母中のワイヤ全質量あたりの弗素量の比が０．５乃至０．９であることを特徴とする溶接用フラックス入りワイヤ。
2. 前記合成弗素雲母は、合成弗素雲母の全質量あたり水分を０．００５乃至０．１００質量％含有することを特徴とする請求項１に記載の溶接用フラックス入りワイヤ。

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