特許 6377591 Ａｒ−ＣＯ２混合ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6377591

(24)【登録日】2018年8月3日

(45)【発行日】2018年8月22日

(54)【発明の名称】Ａｒ−ＣＯ２混合ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ

(51)【国際特許分類】

   B23K 35/368 20060101AFI20180813BHJP

   B23K 35/30 20060101ALI20180813BHJP

【ＦＩ】

   B23K35/368 B

   B23K35/30 320A

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-202789(P2015-202789)

(22)【出願日】2015年10月14日

(65)【公開番号】特開2017-74599(P2017-74599A)

(43)【公開日】2017年4月20日

【審査請求日】2017年9月5日

(73)【特許権者】

【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】戸塚 康仁

(72)【発明者】

【氏名】高山 力也

(72)【発明者】

【氏名】栢森 雄己

(72)【発明者】

【氏名】笹木 聖人

【審査官】 川口 由紀子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２５５１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２７２４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１３６５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０８１５１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ３５／００−３５／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼製外皮にフラックスを充填してなるＡｒ−ＣＯ₂混合ガスシールドアーク溶接用メタル系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、鋼製外皮とフラックスの合計で、
Ｃ：０．１〜０．２％、
Ｓｉ：０．５〜１．８％、
Ｍｎ：１．３〜３．０％、
Ｃｕ：０．０５〜０．４５％、
Ｓ：０．００５〜０．０１５％を含有し、
さらに、ワイヤ全質量に対する質量％で、フラックス中に
弗素化合物：Ｆ換算値の合計で０．００５〜０．０５０％、
ＳｉＯ₂：０．０１〜０．２０％、
Ｎａ化合物及びＫ化合物：Ｎａ₂Ｏ換算値とＫ₂Ｏ換算値の合計で０．０２〜０．１５％、
鉄粉：４．０〜１０．５％を含有し、
残部は鋼製外皮のＦｅ、鉄合金粉のＦｅ分及び不可避不純物からなることを特徴とするＡｒ−ＣＯ₂混合ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ。

【請求項2】

ワイヤ全質量に対する質量％で、鋼製外皮とフラックスの合計で、
Ｎｉ：０．５〜１．５％をさらに含有することを特徴とする請求項１に記載のＡｒ−ＣＯ₂混合ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ。

【請求項3】

成形された鋼製外皮の合わせ目が溶接されていることで鋼製外皮に継目を無くしたことを特徴とする請求項１または２に記載のＡｒ−ＣＯ₂混合ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、耐力４６０ＭＰａ級以上の高張力鋼のガスシールドアーク溶接において、低電流域でのショートアーク溶接（短絡移行）をする際、アークが安定してスパッタ発生量が極めて少なく、スラグ剥離性及びビード外観・形状が良好で、耐割れ性も優れ、かつ、適正な耐力、強度及び低温靭性を有する溶接金属を得る上で好適なＡｒ−ＣＯ₂混合ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ（以下、Ａｒ−ＣＯ₂溶接用メタル系フラックス入りワイヤという。）に関する。

【背景技術】

【0002】

海洋構造物やラインパイプ等の溶接施工では、部材の回転や反転ができないため、立向溶接や上向溶接が必要となる。また、溶接継手の初層部を片側裏波溶接で施工する場合、裏当て材や裏当て金無しでの溶接では、安定した短絡移行が必要となるが、ルチール系フラックス入りワイヤではアークが不安定になりやすく、裏波溶接は困難となる。このため主にソリッドワイヤ或いはメタル系フラックス入りワイヤを用いたガスシールドアーク溶接が適用されている。

【0003】

中でも、Ａｒ−ＣＯ₂溶接用メタル系フラックス入りワイヤは、ソリッドワイヤやＣＯ₂ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤと比較して、溶滴が小粒なので大粒のスパッタが発生することなくビード形状をフラットで良好にすることができる。またＡｒ−ＣＯ₂溶接用メタル系フラックス入りワイヤは、ＭｎやＳｉ等の合金剤・脱酸剤の酸化によるスラグ化の度合いが小さいのでスラグ生成量を少なくすることができ、さらに、溶接金属の低酸素化によって溶接金属の低温靱性の向上にも有効であるため、広く適用されている。

【0004】

Ａｒ−ＣＯ₂溶接用メタル系フラックス入りワイヤは、これまで各種の開発が進められている。例えば、特許文献１には、金属酸化物等の含有量を低くすることでスラグ生成量を低減させ、スパッタ発生量が極めて少なく、良好なビード形状が得られ、かつ鉄粉の酸素量を低く規制することにより溶接金属の低温靭性も良好なＡｒ−ＣＯ₂溶接用メタル系フラックス入りワイヤが開示されている。しかし、特許文献１に記載のＡｒ−ＣＯ₂溶接用メタル系フラックス入りワイヤは、軟鋼及び４９０ＭＰａ級高張力鋼用溶接用フラックス入りワイヤであり、耐力４６０ＭＰａ級鋼を溶接する上では溶接金属の十分な耐力が得られず、また、低温靭性も十分でないという問題があった。

【0005】

また、特許文献２には、水平すみ肉溶接において、スラグ生成量が少なく、フラットなビード形状を得ることができる混合ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤが開示されている。しかし、特許文献２に記載のフラックス入りワイヤは、十分な溶接金属の耐力、引張強さ及び低温靭性が得られないという問題があった。

【0006】

さらに、特許文献３には、合金粉を多く含むＡｒ−ＣＯ₂溶接用メタル系フラックス入りワイヤが開示されている。しかし、特許文献３に記載のＡｒ−ＣＯ₂溶接用メタル系フラックス入りワイヤは、Ｔｉを含有しているためにＴｉ酸化物が多く生成され、溶接ビード表面にスラグが多く発生して溶接作業性を劣化させるという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００９−２５５１６４号公報

【特許文献2】特開２０００−１９７９９１号公報

【特許文献3】特開２００７−１４４５１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

そこで本発明は、上述した問題点を鑑みて案出されたものであり、鋼構造物等に使用される耐力４６０ＭＰａ以上の高張力鋼のガスシールドアーク溶接にあたり、低電流域でのショートアーク溶接で、アーク安定性が良好でスパッタ発生量が極めて少なく、スラグ剥離性、ビード外観・形状が良好で、耐割れ性にも優れ、さらに、溶接金属の耐力、強度及び低温靭性が良好なＡｒ−ＣＯ₂混合ガスシールドアーク溶接用メタル系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】

【0009】

本発明者らは、上述した問題点を解決する目的から、耐力４６０ＭＰａ以上の高張力鋼でのＡｒ−ＣＯ₂混合ガスシールドアーク溶接において、低電流域でのショートアーク溶接（短絡移行）で、溶接金属の４６０ＭＰａ以上の耐力及び強度、低温靭性を確保でき、耐割れ性に優れ、かつ、アークが安定してスパッタ発生量が少なく、スラグ剥離性及びビード外観・形状が良好等の溶接作業性に優れたＡｒ−ＣＯ₂溶接用メタル系フラックス入りワイヤの組成成分を得るべく、様々な検討を行った。

【0010】

その結果、アークの安定性及びスパッタ発生量の低減を図るためには、Ｎａ化合物とＫ化合物のＮａ₂Ｏ換算値とＫ₂Ｏ換算値の合計量及び弗素化合物のＦ換算値の合計量、鉄粉の含有量を適正にすることが有効であることを見出した。また、ＳｉＯ₂を微量含有させることで、ビード外観・形状を良好にし、Ｓｉ量を適正にすることで更なるビード外観・形状を良好にすることを見出した。さらに、ワイヤ中のＳ量を適正にすることで、スラグ剥離性を向上できることを見出した。

【0011】

また、ワイヤ中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ及びＮｉ量を適正にすることで、溶接金属の耐力及び強度確保と低温靭性の向上を同時に達成できることを見出した。

【0012】

さらに、Ｎｉ量及びＳ量をさらに適正にすることで、高温割れを防止するとともに、鋼製外皮の継目を無くすことで低温割れを防止できることを見出した。

【0013】

すなわち、本発明の要旨は次の通りである。

【0014】

（１）鋼製外皮にフラックスを充填してなるＡｒ−ＣＯ₂混合ガスシールドアーク溶接用メタル系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、鋼製外皮とフラックスの合計で、Ｃ：０．１〜０．２％、Ｓｉ：０．５〜１．８％、Ｍｎ：１．３〜３．０％、Ｃｕ：０．０５〜０．４５％、Ｓ：０．００５〜０．０１５％を含有し、さらに、ワイヤ全質量に対する質量％で、フラックス中に弗素化合物：Ｆ換算値の合計で０．００５〜０．０５０％、ＳｉＯ₂：０．０１〜０．２０％、Ｎａ化合物及びＫ化合物：Ｎａ₂Ｏ換算値とＫ₂Ｏ換算値の合計で０．０２〜０．１５％、鉄粉：４．０〜１０．５％を含有し、残部は鋼製外皮のＦｅ、鉄合金からのＦｅ分及び不可避不純物からなることを特徴とするＡｒ−ＣＯ₂混合ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ。

【0015】

（２）ワイヤ全質量に対する質量％で、鋼製外皮とフラックスの合計で、Ｎｉ：０．５〜１．５％をさらに含有することを特徴とする（１）に記載のＡｒ−ＣＯ₂混合ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ。

【0016】

（３）成形された鋼製外皮の合わせ目が溶接されていることで鋼製外皮に継目を無くしたことを特徴とする（１）または（２）に記載のＡｒ−ＣＯ₂混合ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ。

【発明の効果】

【0017】

本発明を適用したＡｒ−ＣＯ₂混合ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤによれば、低電流域でのショートアーク溶接で、アークが安定し、スラグやスパッタの除去作業が大幅に軽減でき、ビード形状が良好で、耐割れ性にも優れ、さらに、適正な耐力及び強度が確保でき、低温靭性が良好な溶接金属が得られる等、溶接能率及び溶接部の品質向上を図ることが可能となる。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明のＡｒ−ＣＯ₂溶接用メタル系フラックス入りワイヤの成分組成及び含有量と、各成分組成の含有量の限定理由について説明する。なお、各成分組成の含有量は、ワイヤ全質量に対する質量％で表すこととし、その質量％を表すときには単に％と記載して表すこととする。

【0019】

（鋼製外皮とフラックスの合計でＣ：０．１〜０．２％）
Ｃは、溶接金属の耐力及び強度向上の効果がある。しかし、Ｃが０．１％未満では、この効果が得られず、十分な溶接金属の耐力及び強度が得られない。一方、Ｃが０．２％を超えると、Ｃが溶接金属中に過剰に歩留まることにより、溶接金属の耐力及び強度が過剰に高くなり、低温靱性が低下する。またＣが０．２％を超えると、アークが不安定になり、スパッタ発生量が増加する。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＣは０．１〜０．２％とする。なお、Ｃは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスから金属粉及び合金粉等から添加できる。

【0020】

（鋼製外皮とフラックスの合計でＳｉ：０．５〜１．８％）
Ｓｉは、溶接金属の耐力、強度及び低温靭性を向上させる効果があると共に、溶融金属の粘性を大きくしてビード形状を整える効果がある。しかし、Ｓｉが０．５％未満では、溶接金属の耐力、強度及び低温靭性が低下する。またＳｉが０．５％未満では、溶融金属の粘性が不足してビード形状が凸状になる。一方、Ｓｉが１．８％を超えると、溶接金属の耐力及び強度が過剰に高くなり、低温靭性が低下する。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＳｉは０．５〜１．８％とする。なお、Ｓｉは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等の合金粉末から添加できる。

【0021】

（鋼製外皮とフラックスの合計でＭｎ：１．３〜３．０％）
Ｍｎは、溶接金属に歩留まることにより、溶接金属の耐力及び強度と低温靱性を高める効果がある。また、溶接金属中にＭｎＳを生成して溶接金属の耐高温割れ性を高める効果がある。しかし、Ｍｎが１．３％未満では、これらの効果が得られず、十分な溶接金属の耐力と強度及び低温靭性が得られず、また耐高温割れ性も低下する。一方、Ｍｎが３．０％を超えると、Ｍｎが溶接金属中に過剰に歩留まり、溶接金属の耐力及び強度が過剰に高くなり、低温靱性が低下する。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＭｎは１．３〜３．０％とする。なお、Ｍｎは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ等の合金粉末から添加できる。

【0022】

（鋼製外皮とフラックスの合計でＣｕ：０．０５〜０．４５％）
Ｃｕは、析出強化作用を有し、変態温度を低下させ溶接金属の組織を微細化して低温靭性を安定させる。しかし、Ｃｕが０．０５％未満であると、その効果が得られず、安定した溶接金属の低温靭性が得られない。一方、Ｃｕが０．４５％を超えると、析出脆化が生じて溶接金属の低温靭性が低下する。またＣｕが０．４５％を超えると、高温割れが発生しやすくなる。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＣｕは０．０５〜０．４５％とする。なお、Ｃｕは、鋼製外皮に含まれる成分及び鋼製外皮表面に施したＣｕめっき分の他、フラックスからの金属Ｃｕ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｃｕ等の合金粉から添加できる。

【0023】

（鋼製外皮とフラックスの合計でＳ：０．００５〜０．０１５％）
Ｓは、スラグ凝集剤及びスラグ剥離剤として作用する。しかし、Ｓが０．００５％未満であると、その効果が得られず、スラグ剥離性が悪くなる。一方、Ｓが０．０１５％を超えると、溶接金属の低温靭性が低下するとともに、高温割れが生じやすくなる。従って、鋼製外皮とフラックスの合計でＳは０．００５〜０．０１５％とする。なお、Ｓは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックス中の硫化鉄等から添加できる。

【0024】

（フラックス中に含有するＳｉＯ₂：０．０１〜０．２０％）
ＳｉＯ₂は、ビード止端部のなじみを良好にしてビード外観・形状を良好にする反面、スラグ発生量が増加し、かつ、溶接金属の酸素量が増加するため、添加量を制限する必要がある。しかし、ＳｉＯ₂が０．０１％未満であると、溶接ビードのビード止端部のなじみが悪くなり、ビード外観・形状が悪くなる。一方、ＳｉＯ₂が０．２０％を超えると、溶接金属中の酸素量が増加して低温靭性が低下する。従って、フラックス中に含有するＳｉＯ₂は０．０１〜０．２０％とする。なお、ＳｉＯ₂は、フラックスからの珪砂、珪酸ソーダ及び珪酸カリからなる水ガラスの固質成分等から添加できる。

【0025】

（フラックス中に含有する弗素化合物：Ｆ換算値の合計で０．００５〜０．０５０％）
弗素化合物は、アークを安定させる効果がある。しかし、弗素化合物のＦ換算値の合計が０．００５％未満では、この効果が十分に得られず、アークが不安定になる。一方、弗素化合物のＦ換算値の合計が０．０５０％を超えると、アークが不安定になり、スパッタ発生量が多くなる。従って、弗素化合物のＦ換算値の合計は０．００５〜０．０５０％とする。なお、弗素化合物は、ＣａＦ₂、ＮａＦ、ＬｉＦ、ＭｇＦ₂、Ｋ₂ＳｉＦ₆、Ｎａ₃ＡｌＦ₆、ＡｌＦ₃等から添加でき、Ｆ換算値はそれらに含有されるＦ量の合計である。

【0026】

（フラックス中に含有するＮａ化合物及びＫ化合物：Ｎａ₂Ｏ換算値とＫ₂Ｏ換算値の合計：０．０２〜０．１５％）
Ｎａ化合物及びＫ化合物は、アークをソフトにして安定にする効果がある。しかし、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ₂Ｏ換算値とＫ₂Ｏ換算値の合計が０．０２％未満であると、アークが不安定になり、スパッタ発生量が多くなる。一方、Ｎａ化合物及びＫ化合物のＮａ₂Ｏ換算値とＫ₂Ｏ換算値の合計が０．１５％を超えると、アークが強くなり、スパッタ発生量が多くなる。また、ビード止端部のなじみが悪くなり、ビード外観・形状が不良となる。従って、フラックス中に含有するＮａ化合物及びＫ化合物のＮａ₂Ｏ換算値とＫ₂Ｏ換算値の合計は０．０２〜０．１５％とする。なお、Ｎａ化合物及びＫ化合物は、フラックスからのカリ長石、珪酸ソーダ及び珪酸カリからなる水ガラスの固質成分、弗化ソーダ、珪弗化カリウム等の粉末から添加できる。

【0027】

（フラックス中に含有する鉄粉：４．０〜１０．５％）
鉄粉は、メタル系フラックス入りワイヤの特徴である高溶着性を確保すると共に、成分調整のためにフラックスから添加する。しかし、鉄粉が４．０％未満では、高溶着性が低下してビード外観・形状が悪くなる。また鉄粉が４．０％未満では、アークが不安定になり、スパッタ発生量が多くなる。一方、鉄粉が１０．５％を超えると、製造での伸線工程でフラックス充填率がワイヤ長手方向にフラックス充填率が変動し、アークが不安定になってスパッタ発生量が多くなる。従って、フラックス中に含有する鉄粉は４．０〜１０．５％とする。

【0028】

なお、本発明のＡｒ−ＣＯ₂溶接用メタル系フラックス入りワイヤでは、酸素含有量が０．２５％以下の水素還元鉄粉やアトマイズ鉄粉等を用いることがより好ましい。これら低酸素量の鉄粉を用いることで、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ及びＺｒ等のようなスラグ生成量を増加させる強脱酸剤を添加することなく溶接金属の酸素量を０．０５％以下まで抑えることができるため、溶接金属の低温靭性の更なる向上が可能となる。

【0029】

（鋼製外皮とフラックスの合計でＮｉ：０．５〜１．５％）
Ｎｉは、溶接金属の低温靭性を確保するとともに、溶接金属の焼入れ性を向上させて耐力及び強度を向上させる。しかし、Ｎｉが０．５％未満では、その効果が十分に得られず、必要な溶接金属の耐力、強度及び低温靭性が得られない。一方、Ｎｉが１．５％を超えると、溶接金属の耐力及び強度が過度に上昇し、低温靭性が低下する。またＮｉが１．５％を超えると、高温割れが発生しやすくなる。従って、フラックス中に含有するＮｉは０．５〜１．５％とする。なお、Ｎｉは、鋼製外皮に含まれる成分の他、フラックスからの金属Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ等の金属粉末から添加できる。また、本発明を適用したＡｒ−ＣＯ₂溶接用メタル系フラックス入りワイヤにおいて、鋼製外皮とフラックスの合計でＮｉが０．５〜１．５％の範囲内とされていることは必須ではなく、このＮｉがこの範囲から逸脱するものであっても、またＮｉが含まれていないものであっても、溶接金属の焼入れ性、耐力、強度及び低温靭性は本発明所期の性能を満たすものとなる。

【0030】

（鋼製外皮に継目を無くしたこと）
本発明のＡｒ−ＣＯ₂溶接用メタル系フラックス入りワイヤは、鋼製外皮をパイプ状に成形し、その内部にフラックスを充填した構造である。ワイヤの種類としては、成形した鋼製外皮の合わせ目を溶接して得られる鋼製外皮に継目の無いワイヤと、鋼製外皮の合わせ目の溶接を行わないままとした鋼製外皮に継目を有するワイヤとに大別できる。鋼製外皮に継目が無いワイヤは、ワイヤ中の全水素量を低減することを目的とした熱処理が可能であり、また製造後のフラックスの吸湿が無いため、溶接金属の拡散性水素量を低減し、耐低温割れ性の向上を図ることができるので、好ましい。

【0031】

本発明を適用したＡｒ−ＣＯ₂溶接用メタル系フラックス入りワイヤの残部は、鋼製外皮のＦｅ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｎｉ合金等の鉄合金粉のＦｅ分及び不可避不純物である。不可避不純物について特に規定しないが、高温割れの観点からＰは０．０１０％以下が好ましい。また、ＴｉはＴｉ酸化物を生成してスラグ生成量を増加させて溶接作業性を悪くするので、添加しないことが好ましい。

【0032】

また、フラックス充填率は特に規定しないが、生産性の観点から、ワイヤ全質量に対して８〜２０％とすることが好ましい。

【0033】

さらに、溶接時のシールドガスは溶接金属の酸素量を低減するためにＡｒ−５〜２５％ＣＯ₂の混合ガスとする。

【実施例】

【0034】

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。

【0035】

まず、鋼製外皮にＪＩＳ Ｇ３１４１ ＳＰＣＣ帯鋼を使用し、該鋼製外皮をＵ字型にして成形して乾燥させて水分を十分に除去したフラックスを充填した後、鋼製外皮の合わせ目を溶接した継目無しのワイヤと鋼製外皮同士をかしめた継目有りのワイヤとを造管及び伸線し、表１に示すワイヤ径１．２ｍｍの各種成分のフラックス入りワイヤを試作した。なお、フラックス充填率は１０〜１８％とした。

【0036】

【表1】

【0037】

試作したワイヤで、ＪＩＳ Ｇ３１２６ ＳＬＡ３６５に規定される鋼板を用い、溶接作業性の調査、溶接割れ試験及び溶着金属試験を実施した。これらの溶接条件を表２に示す。

【0038】

【表2】

【0039】

溶接作業性の評価は、表２に示す溶接条件で水平すみ肉溶接を行い、アーク状態、スパッタ発生量、スラグ剥離性及びビード外観・形状について調査した。

【0040】

溶接割れ試験は、ｙ形溶接割れ試験方法（ＪＩＳ Ｚ ３１５８）に準拠し、表２に示す溶接条件で試験体の予熱温度５０℃で溶接を実施し、高温割れの有無を調査した後、溶接後７２時間経過した試験体について、表面割れ及び断面割れ（５断面）の低温割れの有無を浸透探傷試験（ＪＩＳ Ｚ ２３４３）により調査した。

【0041】

溶着金属試験は、ＪＩＳ Ｚ ３１１１に準じて溶接し、表２に示す溶接条件で溶接を実施し、溶着金属の板厚方向の中心部から引張試験（Ａ０号）及び衝撃試験（Ｖノッチ試験片）を採取して、機械試験を実施した。耐力及び引張強さの評価は、０．２％耐力が４６０〜６００ＭＰａ、引張強さが５７０〜６８０ＭＰａを良好とした。靭性の評価は、−６０℃でシャルピー衝撃試験を行い、各々繰返し３本の吸収エネルギーの平均が６５Ｊ以上を良好とした。これらの結果を表３にまとめて示す。

【0042】

【表3】

【0043】

表１及び表３中ワイヤＮｏ．Ａ１〜Ａ９が本発明例、ワイヤＮｏ．Ｂ１〜Ｂ１４は比較例である。本発明例であるワイヤＮｏ．Ａ１〜Ａ９は、各成分の組成が本発明において規定した範囲内であるので、溶接作業性が良好であるとともに、高温割れや低温割れが発生せず、溶着金属の耐力、引張強さ及び吸収エネルギーも良好な値が得られる等極めて満足な結果であった。なお、ワイヤ記号Ａ２、Ａ５、Ａ８は、鋼製外皮に継目を有するが、溶接金属の耐力及び引張強さが適正であるので、低温割れは発生しなかった。またワイヤ記号Ａ５、Ａ７はＮｉが添加されていなかったが、他の成分組成が本発明の範囲内とされていたため、溶接金属の焼入れ性、耐力、強度及び低温靭性は本発明所期の性能を満たすものとなっていた。

【0044】

比較例中ワイヤ記号Ｂ１は、Ｃが多いので、溶着金属の耐力及び引張強さが高く、吸収エネルギーが低値であった。また、アークが不安定でスパッタ発生量が多かった。

【0045】

ワイヤ記号Ｂ２は、Ｃが少ないので、溶着金属の耐力及び引張強さが低値であった。また、弗素化合物のＦ換算値の合計が多いので、アークが不安定でスパッタ発生量が多かった。

【0046】

ワイヤ記号Ｂ３は、Ｓｉが多いので、溶着金属の耐力及び引張強さが高く、吸収エネルギーが低値であった。また、鋼製外皮に継目を有するため、低温割れが発生した。

【0047】

ワイヤ記号Ｂ４は、Ｓｉが少ないので、溶着金属の耐力及び引張強さが低く、吸収エネルギーが低値で、ビード外観・形状が不良であった。また、Ｎａ₂Ｏ換算値とＫ₂Ｏ換算値の合計が少ないので、アークが不安定でスパッタ発生量が多かった。さらに、溶着金属の耐力、引張強さの向上及び低温靭性の改善効果のあるＮｉが添加されていないので、それらの効果は得られなかった。

【0048】

ワイヤ記号Ｂ５は、Ｍｎが多いので、溶着金属の耐力及び引張強さが高く、吸収エネルギーが低値であった。また、Ｎａ₂Ｏ換算値とＫ₂Ｏ換算値の合計が多いので、アークが不安定でスパッタ発生量が多く、ビード外観・形状が不良であった。さらに、鋼材外皮の継目を有するため、低温割れが発生した。

【0049】

ワイヤ記号Ｂ６は、Ｍｎが少ないので、溶着金属の耐力、引張強さ及び吸収エネルギーが低値であった。また、高温割れが発生した。なお、溶着金属の耐力、引張強さの向上及び低温靭性の改善効果のあるＮｉが添加されているが、その含有量が少ないので、その効果が十分には得られなかった。

【0050】

ワイヤ記号Ｂ７は、Ｃｕが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値で、高温割れが発生した。

【0051】

ワイヤ記号Ｂ８は、ＳｉＯ₂が多いので、溶着金属の酸素量が多く、吸収エネルギーが低値であった。

【0052】

ワイヤ記号Ｂ９は、弗素化合物のＦ換算値の合計が多いので、アークが不安定でスパッタ発生量が多かった。 ワイヤ記号Ｂ１０は、ＳｉＯ₂が少ないので、ビード外観・形状が不良であった。また、Ｎｉが多いので、溶着金属の耐力及び引張強さが高く、吸収エネルギーが低値であった。また、高温割れが発生した。さらに、鋼製外皮の継目を有するため、低温割れが発生した。

【0053】

ワイヤ記号Ｂ１１は、Ｃｕが少ないので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。また、鉄粉が多いので、アークが不安定でスパッタ発生量が多かった。

【0054】

ワイヤ記号Ｂ１２は、Ｓが少ないので、スラグ剥離性が不良であった。また、鉄粉が少ないので、アークが不安定でスパッタ発生量が多く、ビード外観・形状が不良であった。

【0055】

ワイヤ記号Ｂ１３は、Ｓが多いので、溶着金属の吸収エネルギーが低値であった。また、高温割れが発生した。さらに、弗素化合物のＦ換算値の合計が少ないので、アークが不安定であった。

【0056】

ワイヤ記号Ｂ１４は、Ｓｉが少ないので、溶着金属の耐力及び引張強さが低く、吸収エネルギーが低値で、ビード外観・形状が不良であった。なお、溶着金属の耐力、引張強さの向上及び低温靭性の改善効果のあるＮｉが添加されていないので、それらの効果は得られなかった。