特開 2015-136720 ２電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-136720(P2015-136720A)

(43)【公開日】2015年7月30日

(54)【発明の名称】２電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/173 20060101AFI20150703BHJP

   B23K 9/00 20060101ALI20150703BHJP

   B23K 9/02 20060101ALI20150703BHJP

   B23K 35/30 20060101ALI20150703BHJP

【ＦＩ】

   B23K9/173 E

   B23K9/00 109

   B23K9/02 D

   B23K35/30 320A

   B23K35/30 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-10113(P2014-10113)

(22)【出願日】2014年1月23日

(71)【出願人】

【識別番号】302040135

【氏名又は名称】日鐵住金溶接工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(72)【発明者】

【氏名】千葉 竜太朗

(72)【発明者】

【氏名】高山 力也

(72)【発明者】

【氏名】長島 州司郎

(72)【発明者】

【氏名】鳥谷部 正明

【テーマコード（参考）】

4E001

4E081

【Ｆターム（参考）】

4E001BB09

4E001CA02

4E001CC02

4E001DA05

4E001DB01

4E001DB03

4E001DD04

4E001EA01

4E001EA03

4E001EA04

4E001EA05

4E001EA06

4E001QA04

4E081AA02

4E081BA05

4E081BB05

4E081CA10

4E081DA12

(57)【要約】

【課題】アーク状態が良好で、スパッタが少なく、湯溜りが安定し、アンダーカットやオーバーラップがない健全な溶接ビードが得られ、スラグ被包性及びスラグ剥離性も良好で、ピットの発生が少なく、均等な脚長の溶接ビードを得ることができる２電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法を提供する。
【解決手段】 ２電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法において、先行電極に溶接用ソリッドワイヤ、後行電極に溶接用フラックス入りワイヤを用い、溶接用ソリッドワイヤは、ワイヤ全質量に対する質量％で、Ｃ：０．０４〜０．１０％、
Ｓｉ：０．５〜０．９％、Ｍｎ：１．４〜１．９％、Ｔｉ：０．１５〜０．３０％を含有し、残部はＦｅ及び不可避的不純物からなり、先行電極と後行電極の電極間距離を１０〜４０ｍｍ、先行電極及び後行電極のワイヤ径を１．２〜２．０ｍｍとし、且つ、先行電極のワイヤ径は後行電極のワイヤ径以下で溶接することを特徴とする。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

２電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法において、
先行電極に溶接用ソリッドワイヤ、後行電極に溶接用フラックス入りワイヤを用い、
前記溶接用ソリッドワイヤは、ワイヤ全質量に対する質量％で、
Ｃ：０．０４〜０．１０％、
Ｓｉ：０．５〜０．９％、
Ｍｎ：１．４〜１．９％、
Ｔｉ：０．１５〜０．３０％を含有し、
残部はＦｅ及び不可避不純物からなり、
先行電極と後行電極との電極間距離を１０〜４０ｍｍ、
先行電極及び後行電極のワイヤ径を１．２〜２．０ｍｍとし、
且つ、先行電極のワイヤ径は、後行電極のワイヤ径以下で溶接することを特徴とする２電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法。

【請求項2】

前記溶接用フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量に対する質量％で、フラックスに、
スラグ形成剤の合計を３．５〜８．５％含有し、
残部は鉄粉、合金粉及び不可避不純物であることを特徴とする請求項１記載の２電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軟鋼及び４９０Ｎ／ｍｍ²級高張力鋼板をはじめとする各種鋼板を水平すみ肉溶接する２電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法に関するものであり、特に、無機ジンクなどのプライマ塗装鋼板の長尺水平すみ肉溶接で問題となるビード形状、耐気孔性を向上させる上で好適な２電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、船舶や橋梁の分野ではガスシールドアーク溶接が広く使用されているが、溶接の更なる高能率化の目的から、例えば特許文献１、２に示すような２電極１プール方式での水平すみ肉ガスシールドアーク溶接が提案され、長尺ロンジ溶接などに使用されている。この溶接法を用いれば、溶接速度を下げることなく溶着量を確保できるため、高能率な溶接が可能となる。

【0003】

図１に２電極１プール方式の水平すみ肉ガスシールドアーク溶接の状況を示す模式図を示す。図１に示すように、２電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接で良好なビード形状を得るためには、先行電極ワイヤ１について鉛直方向に対し後方斜め方向に角度θ₁（以下、後退角という。）を持たせ、後行電極ワイヤ２について鉛直方向に対し前方斜め方向に角度θ₂（以下、前進角という。）を持たせ、その２電極間に安定した湯溜り３を形成することが重要である。なお、図１中において、後行電極ワイヤ２の後方には溶融プール４が形成され、その溶融プール４の表面に溶融スラグ５及び凝固スラグ６が形成される。また図１には、形成される溶接ビード７や、鋼板表面に塗布した無機ジンクのプライマ８も示している。

【0004】

しかし、２電極１プール方式での水平すみ肉ガスシールドアーク溶接では、溶接電流が高電流域（例えば、両極とも溶接電流４５０Ａ以上）になると、２電極間に形成される湯溜り３の状態及びアーク状態が２電極の強いアーク力の干渉によって不安定となり、溶接ビードのビード形状が乱れ、脚長も不均等な溶接ビードとなる。

【0005】

例えば、溶接速度１．０ｍ／ｍｉｎ以上での溶接で健全な溶接ビードを得ようとする場合、溶接電流を高くして溶着量を多く確保するため、高電流域での溶接となり、先行電極ワイヤ１と後行電極ワイヤ２のアーク力が共に強くなるため、それらアーク力によって湯溜り３も不安定となる。さらに、アーク状態も不安定になるため、最終的には湯溜り３自体の変動が非常に大きくなり、良好な溶接ビード７が形成できなくなるという問題点も生じる。また、後行電極の後方にある溶融プール４の表面に形成される溶融スラグ５も安定しないので、凝固してできる凝固スラグ６の被包状態も不均一となる。その結果、図２に示すように、溶接部内にアンダーカット１１やオーバーラッブ１２といった欠陥が発生し、スラグ剥離性も不良となり、溶接ビードの脚長も不均等となる。

【0006】

また、近年、耐錆性の目的から、鋼板表面に無機ジンクのプライマ８が塗装されている鋼板（以下、プライマ塗装鋼板という。）が多く使用されている。このようなプライマ塗装鋼板を溶接した場合、図２に示すように、立板９及び下板１０に塗装したプライマ８や鋼板表面の赤錆及び付着する水分が溶接時に蒸気化して蒸気ガスが発生する。このため、ピット１３が発生し、この手直し溶接に時間を要するため、生産コストが高くなるという問題がある。

【0007】

これら問題を解決する方法として、特許文献３には、２電極１プール方式での水平すみ肉ガスシールドアーク溶接において、先行電極及び後行電極に用いるフラックス入りワイヤの含有成分を限定することにより、プライマ塗装鋼板を用いた場合の耐気孔性を改善する方法が開示されている。しかし、特許文献３に開示されたフラックス入りワイヤでは、溶接速度が１．０ｍ／ｍｉｎ以上になると、溶融プール４の表面を被包する溶融スラグ５が不足するため、凝固スラグ６が溶接ビード７を均一に被包することができず、ピット１３の発生を十分に抑えることができないという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開昭６３−２３５０７７号公報

【特許文献2】特開平２−２８０９６８号公報

【特許文献3】特開２００９−１９００４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

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、無機ジンクなどのプライマ塗装鋼板の２電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接において、アーク状態が良好で、スパッタが少なく、湯溜りが安定し、アンダーカットやオーバーラップがない健全な溶接ビードが得られ、スラグ被包性及びスラグ剥離性も良好で、ピットの発生が少なく、均等な脚長の溶接ビードを得ることができる２電極水平すみ肉ガスシールド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】

【0010】

上述した課題を解決するために、本発明は、２電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法において、先行電極に溶接用ソリッドワイヤ、後行電極に溶接用フラックス入りワイヤを用い、前記溶接用ソリッドワイヤは、ワイヤ全質量に対する質量％で、Ｃ：０．０４〜０．１０％、Ｓｉ：０．５〜０．９％、Ｍｎ：１．４〜１．９％、Ｔｉ：０．１５〜０．３０％を含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物からなり、先行電極と後行電極との電極間距離を１０〜４０ｍｍ、先行電極及び後行電極のワイヤ径を１．２〜２．０ｍｍとし、且つ、先行電極のワイヤ径は後行電極のワイヤ径以下で溶接することを特徴とする。

【0011】

また、本発明は、２電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法において、更に前記溶接用フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量に対する質量％で、フラックスに、スラグ形成剤の合計を３．５〜８．５％含有し、残部は鉄粉、合金粉及び不可避不純物であることも特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明の２電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法によれば、無機ジンクなどのプライマ塗装鋼板を２電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接で溶接施工した場合において、アーク状態が良好で、スパッタが少なく、湯溜りが安定し、アンダーカットやオーバーラップがない健全な溶接ビードが得られ、スラグ被包性及びスラグ剥離性も良好で、ピットの発生が少なく、均等な脚長の溶接ビードを得ることができるので、溶接の高能率化及び溶接部の品質向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】２電極１プール方式の水平すみ肉ガスシールドアーク溶接の状況を示す模式図である。

【図2】２電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接におけるビード形状の欠陥例を示した模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明者らは、軟鋼及び４９０Ｎ／ｍｍ²級高張力鋼板をはじめとする各種鋼板を溶接する上で、前記課題を解決するため、無機ジンクなどのプライマ塗装鋼板を用いて２電極１プール方式での水平すみ肉ガスシールドアーク溶接の施工条件について種々検討した。その結果、先行電極用のワイヤとして溶接用ソリッドワイヤ、後行電極用のワイヤとして溶接用フラックス入りワイヤを用いることで、後行電極ワイヤの溶接用フラックス入りワイヤから発生する溶融スラグを溶接ビードの表面に均一被包させ、スラグ被包性、スラグ剥離性及びビード形状を良好にすることができることを見出した。

【0015】

また、先行電極ワイヤの溶接用ソリッドワイヤから発生するアーク力が強いので、先行電極ワイヤと後行電極ワイヤ間に形成される湯溜り内で激しい撹拌作用が発生し、プライマから発生する蒸気ガスを湯溜り外に多量に放出することを促すことができることを見出した。また、溶接用ソリッドワイヤのＣ、Ｓｉ、Ｍｎの成分を限定することで、溶融池の攪拌作用を高めるとともに湯溜りの粘性を調整して湯溜りの不安定化が抑えられ、脱酸不足によるピットの発生を抑えることができることも見出した。さらに、Ｔｉの成分を限定することでアークを安定にしてワイヤ先端から溶滴が離脱する際に飛散するスパッタ発生量を抑えることができることも見出した。

【0016】

さらに、溶接用ソリッドワイヤは、溶接用フラックス入りワイヤに比べて溶融金属の酸素量が少ないので、先行電極ワイヤに溶接用ソリッドワイヤを用いた場合、２電極ともに溶接用フラックス入りワイヤを用いた場合に比べて湯溜り内の酸素量が下がり、後行電極ワイヤの後方に形成される溶融プールの表面張力が上がるので、溶接ビードの垂れが少なくなり、立板側の溶接ビード端部及び下板側の溶接ビード端部が均等な溶接ビードが得られることを見出した。

【0017】

また、先行電極ワイヤと後行電極ワイヤとの電極間距離（アーク発生点の間隔）、先行電極ワイヤのワイヤ径を後行電極ワイヤのワイヤ径以下とすることによって、溶接時のアーク及び湯溜りを安定させてスパッタを低減し、アンダーカットやオーバーラップがない健全な溶接ビードが得られ、スラグ剥離性も良好にできることを見出した。

【0018】

以下に、本発明における２電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法の施工条件の限定理由を述べる。以下、組成における質量％は、単に％と記載する。

【0019】

［先行電極に溶接用ソリッドワイヤ、後行電極に溶接用フラックス入りワイヤを用いる］
溶接用ソリッドワイヤは、溶接用フラックス入りワイヤに比べて溶融金属の酸素量が少ない。無機ジンクなどのプライマ塗装鋼板を用いた２電極１プール方式での水平すみ肉ガスシールドアーク溶接で先行電極に溶接用ソリッドワイヤを用いると、先行電極及び後行電極ともに溶接用フラックス入りワイヤを用いた場合に比べて湯溜り内の酸素量が下がり、後行電極ワイヤの後方に形成される溶融プールの表面張力が上がるので、溶接ビードの垂れが少なくなり、脚長が均等な溶接ビードを得ることができる。また、先行電極の溶接用ソリッドワイヤからのアーク力が強いので、２電極間に形成される湯溜りが激しく攪拌され、無機ジンクなどのプライマ塗装鋼板から発生した蒸気ガスが湯溜り外に放出されるので、ピットを低減することができる。

【0020】

先行電極及び後行電極ともに溶接用フラックス入りワイヤを用いた場合、湯溜り中の酸素量が多くなるので、溶接ビードが垂れやすくなり、溶接ビードの脚長が不均等となる。また、先行電極のアークが溶接用ソリッドワイヤを用いた場合より弱いので、２電極間の湯溜りが十分に攪拌されず、ピットの発生を十分に抑えることができない。

【0021】

先行電極及び後行電極ともに溶接用ソリッドワイヤを用いた場合、先行電極のアークと後行電極のアークとの相互干渉によってアーク状態が不安定となり、スパッタが多発する。また、後行電極のアークが強いので、溶接ビードが凸状になり、ビード形状が不良になる。さらに、両電極から供給されるスラグ形成剤が極めて少ないので、溶融スラグが溶融プールを全面被包できず、溶接ビードの垂れを支えきれなくなり、溶接ビードの脚長が不均等となるとともに、スラグ被包性及びスラグ剥離性も不良となる。

【0022】

先行電極に溶接用フラックス入りワイヤ、後行電極に溶接用ソリッドワイヤを用いた場合、ビード形状を整える働きをする後行電極に溶接用ソリッドワイヤを用いているので、後行電極からのアークが強く、溶接ビードが凸状となり、ビード形状が不良となる。また、溶融スラグが溶融プール全面に均一に被包できないので、溶接ビードの脚長も不均等となり、スラグ被包性及びスラグ剥離性が不良となる。

【0023】

したがって、先行電極には溶接用ソリッドワイヤ、後行電極には溶接用フラックス入りワイヤを用いるものとする。

【0024】

［先行電極の溶接用ソリッドワイヤのＣ：０．０４〜０．１０％］
Ｃはアーク状態への影響が大きく、先行電極の溶接用ソリッドワイヤのＣが０．０４％未満では、アークが弱く、湯溜り内において十分な撹拌作用が得られないためピットが発生する。一方、先行電極の溶接用ソリッドワイヤのＣが０．１０％を超えると、アークが強くなりすぎて湯溜りが安定せずスパッタ発生量が多くなり、ビード形状も不良となる。したがって、先行電極の溶接用ソリッドワイヤのＣは０．０４〜０．１０％とする。

【0025】

［先行電極の溶接用ソリッドワイヤのＳｉ：０．５〜０．９％］
Ｓｉは、脱酸作用の強い元素であり、溶融金属の脱酸によって湯溜りの攪拌作用が高まることから、ガスの放出を促進する効果がある。また、アークを安定にする効果がある。Ｓｉが０．５％未満であると、アークが不安定になるとともに湯溜りの攪拌作用が低下することからピットが発生する。一方、Ｓｉが０．９％を超えると、湯溜りの粘性が高くなりプライマから発生するガスを放出できなくなってピットの発生量が多くなる。したがって、先行電極の溶接用ソリッドワイヤのＳｉは０．５〜０．９％とする。

【0026】

［先行電極の溶接用ソリッドワイヤのＭｎ：１．４〜１．９％］
ＭｎもＳｉ同様脱酸作用のある元素であり、溶融金属の脱酸によって湯溜りの攪拌作用が高まることから、ガスの放出を促進する効果がある。また、湯溜りの粘性を高めて安定に形成し、ビード形状が良好で均等な脚長を得ることができる。Ｍｎが１．４％未満では、湯溜りの攪拌作用が低下することからピットが発生する。また、湯溜りの変動が大きくなり、ビード形状が不良で均等な脚長が得られない。一方、Ｍｎが１．９％を超えると、湯溜りの粘性が高くなりすぎてその湯溜りの形成が不安定になり、ビード形状も不良となる。したがって、先行電極の溶接用ソリッドワイヤのＭｎは１．４〜１．９％とする。

【0027】

［先行電極の溶接用ソリッドワイヤのＴｉ：０．１５〜０．３０％］
Ｔｉは、アークを安定にしてスパッタ発生量を低減させる元素であり、先行電極ワイヤの先端から溶滴移行（離脱）する際のスパッタ飛散を抑える効果がある。Ｔｉが０．１５％未満では、その効果が得られずアークが不安定でスパッタ発生量が多い。一方、Ｔｉが０．３０％を超えると、アークが不安定になってスパッタ発生量が多くなる。したがって、先行電極の溶接用ソリッドワイヤのＴｉは０．１５〜０．３０％とする。

【0028】

なお、溶接用ソリッドワイヤのその他は、Ｆｅ及び不可避不純物である。そして、ワイヤ表面に銅めっきを０．２〜１μｍ施した溶接用ソリッドワイヤを用いることによってさらにアークが安定する。

【0029】

［先行電極と後行電極の電極間距離：１０〜４０ｍｍ］
２電極１プール方式での水平すみ肉ガスシールドアーク溶接で安定した湯溜りを形成するためには、先行電極と後行電極の電極間距離（アーク発生点の間隔）を適正にする必要がある。先行電極と後行電極の電極間距離が１０ｍｍ未満であると、２電極間に安定した湯溜りが形成されず、ビード形状が不良になる。さらに、先行電極のアークと後行電極のアークとの相互干渉によってアークが不安定になるので、スパッタ発生量及び鋼板へのスパッタ付着量も多くなる。一方、先行電極と後行電極の電極間距離が４０ｍｍを超えると、１プールの湯溜りが形成されず、先行電極で溶融したあとに凝固した金属の上に後行電極のアークが発生することになるので、アークが不安定となり、スパッタ発生量及び鋼板へのスパッタ付着量が多くなるとともに、ビード形状も不良となる。したがって、先行電極と後行電極の電極間距離は１０〜４０ｍｍとする。

【0030】

［先行電極及び後行電極のワイヤ径：１．２〜２．０ｍｍ、且つ、先行電極のワイヤ径は後行電極のワイヤ径以下］
一般の船舶及び橋梁などの溶接構造物では、水平すみ肉溶接ビードの脚長は４ｍｍ超が必要とされ、先行電極及び後行電極のワイヤ径についても、脚長及び溶接速度に適応したワイヤ径を選定する必要がある。先行電極及び後行電極のワイヤ径が１．２ｍｍ未満であると、目標とする脚長（４ｍｍ以上）を確保するためにはワイヤ送給速度を上限近くまで上げなければならず、アークが不安定になり、スパッタの発生量が多くなり、ビード形状も不良となる。一方、先行電極及び後行電極のワイヤ径が２．０ｍｍを超えると、通常のワイヤ送給装置ではワイヤが送給できず、専用のワイヤ送給装置を設置しなければならないので、設備コストが高くなる。さらに、先行電極のワイヤ径が後行電極のワイヤ径を超えると、アークの広がりが小さくなり、湯溜りが安定しないので、ビード形状が不良となる。したがって、先行電極及び後行電極のワイヤ径は１．２〜２．０ｍｍとし、且つ、先行電極のワイヤ径は後行電極のワイヤ径以下とする。

【0031】

また、健全なビード外観を得るために先行電極及び後行電極の下板に対するトーチ角度を４０〜６０°、溶接進行方向に対する先行電極の後退角を１〜２５°、溶接進行方向に対する後行電極の前進角を１〜２５°にすることが好ましい。さらに、先行電極のアーク電圧は、スパッタ発生量を低減するためにフラックス入りワイヤ同士の組合せよりもアーク電圧を低くして、アークをいわゆる埋もれアークにすることが望ましい。

【0032】

［スラグ形成剤の合計：３．５〜８．５％］
前述の施工条件で２電極１プール方式での水平すみ肉ガスシールドアーク溶接を行うことで、アーク及び湯溜りが安定し、スパッタ発生量及び鋼板へのスパッタ付着量が少なく、スラグ被包性、スラグ剥離性が良好で、アンダーカットやオーバーラップのない均等な脚長の溶接ビードが得ることができ、溶接の高能率化を達成することができる。一方、黒皮鋼板での溶接の場合、更にスパッタ発生量と鋼板へのスパッタ付着量低減、スラグ被包性及びスラグ剥離性並びにビード形状を良好にするためには、後行電極に用いる溶接用フラックス入りワイヤのスラグ形成剤量を限定する必要がある。

【0033】

溶接用フラックス入りワイヤのスラグ形成剤は、２電極１プール方式での水平すみ肉ガスシールドアーク溶接で溶接ビードが形成される際、溶融スラグとなって溶接ビード全面を被包し、溶接ビードのビード形状を整えるとともに、溶融された金属が下板側に流れるのを防止し、溶接ビードの脚長を均等にする作用がある。ワイヤ全質量に対して、スラグ形成剤の合計が３．５％未満であると、スラグ生成量が不足して溶接ビード全面を均一に被包できないので、ビード形状が不良になるとともに、溶融スラグが溶接ビードに焼き付き、スラグ剥離性も不良となる。また、高電流高速度の溶接条件時にはスパッタ発生量が多くなり、鋼板への付着量も多くなる。一方、スラグ形成剤の合計がワイヤ全質量に対して８．５％を超えると、スラグ過多となってスラグ被包にムラが発生し、ビード形状が不良になる。したがって、溶接用フラックス入りワイヤにおけるフラックスに含まれるスラグ形成剤の合計はワイヤ全質量に対して３．５〜８．５％とする。

【0034】

なお、スラグ形成剤は、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＦｅＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＭｇＯなどの酸化物及びＣａＦ₂、Ｋ₂ＳｉＦ₆、Ｎａ₃ＡｌＦ₆などの弗化物などの合計をいう。

【0035】

以上、本発明の後行電極に用いる溶接用フラックス入りワイヤの構成成分の限定理由を述べたが、残部は、鋼製外皮成分のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、フラックス中の鉄粉、合金粉及び不可避不純物である。鉄粉は、溶着速度を高める目的から適量添加することができる。また、合金粉は、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇなどの金属粉や、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｔｉなどの鉄合金粉などをいい、溶接金属の機械的性性質を向上などの目的から適量添加することができる。

【0036】

なお、前記の鋼製外皮は、フラックス充填した後の伸線加工性に優れる熱間圧延鋼帯で、鋼製外皮全質量に対して、質量％で、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．２０〜０．８０％、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０５０％以下のものが適しており、特に、Ｃが０．００５〜０．０３％のものは、スパッタ低減及び低ヒューム化にも有効である。

【0037】

また、溶接用フラックス入りワイヤのワイヤ断面形状は、かしめタイプまたはシームレスタイプのどちらでもよいが、ワイヤ表面に銅めっきを施すことができるシームレスタイプは、チップの摩耗が少なく、安定したアークが長時間維持することができ、溶接の高能率化を図ることができる。また、ワイヤに継ぎ目が無いので、吸湿性に優れており、長期間保管することができる。

【0038】

さらに、溶接用フラックス入りワイヤ中の水素量及び窒素量は、耐気孔性及び溶接金属の衝撃靭性の低下を防止するため、ワイヤ全質量に対して４０ｐｐｍ以下にするのが望ましい。

【0039】

また、スラグ剥離剤として、ＳをＦｅＳなどの形態で故意に添加するのは有効であるが、Ｓがワイヤ全質量に対して質量％で０．０３０％を超えると、スラグ被包性が悪くなり、ビード形状が不良となる。

【0040】

本発明の２電極水平すみ肉ガスシールドアーク溶接方法で使用するシールドガスはＣＯ₂ガスとする。

【0041】

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。

【実施例】

【0042】

熱間圧延鋼帯の軟鋼外皮（Ｃ：０．０２％、Ｓｉ：０．０１％、Ｍｎ：０．３５％、Ａｌ：０．０２％、Ｎ：０．００１５％）に、表１に示すスラグ形成剤の含有率からなる各種フラックスをフラックス充填率１７％で充填し、鋼製外皮の端面同士を溶接してシームレス状にした後、各種ワイヤ径に縮径した溶接用フラックス入りワイヤを各種試作した。

【0043】

また、表２に示す各種試作した溶接用ソリッドワイヤの成分を示す。

【0044】

【表1】

【0045】

【表2】

【0046】

表１に示す溶接用フラックス入りワイヤを後行電極に用い、表２に示す溶接用ソリッドワイヤと組み合わせて表３に示す溶接施工条件で、２電極１プール方式での水平すみ肉ガスシールドアーク溶接（１パス両側同時溶接）を行い、溶接作業性を調査した。なお、シールドガスはＣＯ₂ガスを使用し、ガス流量２５リットル／ｍｉｎで、溶接長７５０ｍｍで溶接を行った。

【0047】

【表3】

【0048】

試験体は、４９０Ｎ／ｍｍ²級高張力鋼表面に無機ジンクプライマを塗装した鋼板（プライマ膜厚は側面約１５μｍ、端面はフライス加工、鋼板寸法：板幅１００ｍｍ×長さ１０００ｍｍ×板厚１２ｍｍ）を用い、下板と立板との隙間がない状態でＴ字に組んだものを使用した。

【0049】

溶接試験の評価は、各試験のアーク安定性、スパッタ発生量、２電極間の湯溜りの安定性、スラグ被包性、スラグ剥離性、ピット発生数、ビード形状、脚長（実測値）について調査した。それら結果を表４にまとめて示す。

【0050】

【表4】

【0051】

表３及び表４中Ｎｏ．１〜８が本発明例、Ｎｏ．９〜２１は比較例である。

【0052】

本発明例であるＮｏ．１〜６は、先行電極に溶接用ソリッドワイヤ、後行電極に溶接用フラックス入りワイヤを用い、溶接用ソリッドワイヤの化学成分（Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ量）が適正範囲で、先行電極と後行電極の電極間距離を１０〜４０ｍｍ、先行電極及び後行電極のワイヤ径を１．２〜２．０ｍｍとし、且つ、先行電極のワイヤ径は後行電極のワイヤ径以下で後行電極の溶接用フラックス入りワイヤのスラグ形成剤の合計量が適正範囲であるので、アークが安定し、電極間の湯溜り、スラグ被包性およびスラグ剥離性が良好で、スパッタ発生量及び鋼板へのスパッタ付着量が少なく、アンダーカットやオーバーラップがない健全な溶接ビードを得ることができ、ピットの発生も無く極めて良好な結果であった。

【0053】

なお、Ｎｏ．７は、後行電極に用いた溶接用フラックス入りワイヤ（ＦＣ４）のスラグ形成剤が少ないので、スラグ被包性、スラグ剥離性及びビード形状がやや悪かったが、溶接部の品質上の問題は無かった。また、Ｎｏ．８は、後行電極に用いた溶接用フラックス入りワイヤ（ＦＣ５）のスラグ形成剤が多いのでスラグ被包性、ビード形状がやや悪かったが、溶接部の品質上の問題は無かった。

【0054】

比較例中Ｎｏ．９は、先行電極に溶接用フラックス入りワイヤ、後行電極に溶接用ソリッドワイヤを用いたので、スラグ被包性、スラグ剥離性及びビード形状が不良で、脚長も不均等であった。

【0055】

Ｎｏ．１０は、先行電極の溶接用ソリッドワイヤ（ＳＷ６）のＣが少ないので、アークが弱く湯溜りでの十分な撹拌作用が得られずピットが発生した。

【0056】

Ｎｏ．１１は、先行電極の溶接用ソリッドワイヤ（ＳＷ７）のＣが多いので、アークが強くスパッタ発生量が多く、湯溜りも安定化しなかったのでビード形状も不良であった。

【0057】

Ｎｏ．１２は、先行電極の溶接用ソリッドワイヤ（ＳＷ８）のＳｉが少ないので、アークが不安定でピットも発生した。

【0058】

Ｎｏ．１３は、先行電極の溶接用ソリッドワイヤ（ＳＷ９）のＳｉが多いので、ピットが発生した。また、溶接用フラックス入りワイヤ（ＦＣ４）のスラグ形成剤が少ないので、スラグ被包性、スラグ剥離性及びビード形状が不良であった。

【0059】

Ｎｏ．１４は、先行電極の溶接用ソリッドワイヤ（ＳＷ１０）のＭｎが少ないので、湯溜りの変動が大きくなり、ビード形状が不良で均等な脚長も得られなかった。また、ピットも発生した。

【0060】

Ｎｏ．１５は、先行電極の溶接用ソリッドワイヤ（ＳＷ１１）のＭｎが多いので、湯溜りの形成が不安定になり、ビード形状も不良であった。また、後行電極のワイヤ径が２．４ｍｍであるので、専用の溶接電源及びワイヤ送給装置が必要となった。

【0061】

Ｎｏ．１６は、先行電極の溶接用ソリッドワイヤ（ＳＷ１２）のＴｉが少ないので、アークが不安定でスパッタ発生量が多かった。また、溶接用フラックス入りワイヤ（ＦＣ５）のスラグ形成剤が多いので、スラグ被包性及びビード形状が不良であった。

【0062】

Ｎｏ．１７は、先行電極の溶接用ソリッドワイヤ（ＳＷ１３）のＴｉ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。

【0063】

Ｎｏ．１８は、先行電極と後行電極の電極間距離が短いので、アーク状態及び湯溜り状態が不安定となり、スパッタが多発し、ビード形状も不良であった。

【0064】

Ｎｏ．１９は、先行電極と後行電極の電極間距離が長いので、アーク状態及び湯溜り状態が不安定となり、スパッタが多発し、ビード形状も不良であった。

【0065】

Ｎｏ．２０は、先行電極及び後行電極のワイヤ径が小さいので、アークが不安定となり、スパッタが多発し、ビード形状も不良であった。

【0066】

Ｎｏ．２１は、先行電極のワイヤ径が後行電極のワイヤ径を超えているので、湯溜り状態が不安定となり、ビード形状も不良であった。

【符号の説明】

【0067】

１ 先行電極ワイヤ
２ 後行電極ワイヤ
３ 湯溜り
４ 溶融プール
５ 溶融スラグ
６ 凝固スラグ
７ 溶接ビード
８ プライマ
９ 立板
１０ 下板
１１ アンダーカット
１２ オーバーラップ
１３ ピット

【図1】

【図2】