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(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】P2025141254
(43)【公開日】2025-09-29
(54)【発明の名称】Ｎｉ基合金フラックス入りワイヤ
(51)【国際特許分類】
B23K 35/368 20060101AFI20250919BHJP
B23K 35/30 20060101ALI20250919BHJP
C22C 19/05 20060101ALI20250919BHJP
【ＦＩ】
B23K35/368 B
B23K35/30 320Q
B23K35/30 A
C22C19/05 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024041105
(22)【出願日】2024-03-15
(71)【出願人】
【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】韓 鵬
(72)【発明者】
【氏名】北川 良彦
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 浩二
【テーマコード（参考）】
4E084
【Ｆターム（参考）】
4E084AA02
4E084AA03
4E084AA04
4E084AA06
4E084AA07
4E084BA01
4E084BA02
4E084BA03
4E084BA06
4E084BA08
4E084BA09
4E084CA23
4E084CA26
4E084DA10
4E084FA04
4E084FA06
4E084GA07
(57)【要約】
【課題】スラグ剥離性及びビード形状が良好であるとともに、ブローホールや表面ピット等の溶接欠陥の発生が抑制された溶接金属を得ることができるＮｉ基合金フラックス入りワイヤを提供する。
【解決手段】Ｎｉ基合金からなる外皮にフラックスを充填してなるＮｉ基合金フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量に対して、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ及びＦｅをそれぞれ所定量で含有するとともに、ＴｉＯ２：３．０質量％以上１０．０質量％以下、金属Ｓｉ及びＳｉ酸化物のＳｉＯ２換算値：１．０質量％以上３．０質量％以下、金属Ｚｒ及びＺｒ酸化物のＺｒＯ２換算値：１．０質量％以下、Ａｌ２Ｏ３：０．２質量％以上１．２質量％以下、ＭｎＯ２：０．２質量％以上１．６質量％以下、を含有し、Ｆ：０．０７質量％以下、である。
【選択図】なし
【解決手段】Ｎｉ基合金からなる外皮にフラックスを充填してなるＮｉ基合金フラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量に対して、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ及びＦｅをそれぞれ所定量で含有するとともに、ＴｉＯ２：３．０質量％以上１０．０質量％以下、金属Ｓｉ及びＳｉ酸化物のＳｉＯ２換算値：１．０質量％以上３．０質量％以下、金属Ｚｒ及びＺｒ酸化物のＺｒＯ２換算値：１．０質量％以下、Ａｌ２Ｏ３：０．２質量％以上１．２質量％以下、ＭｎＯ２：０．２質量％以上１．６質量％以下、を含有し、Ｆ：０．０７質量％以下、である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｎｉ基合金からなる外皮にフラックスを充填してなるＮｉ基合金フラックス入りワイヤであって、
ワイヤ全質量に対して、
Ｎｉ：３９質量％以上５９質量％以下、
Ｃｒ：５質量％以上２０質量％以下、
Ｍｏ：１０質量％以上２０質量％以下、
Ｗ：１．０質量％以上５．０質量％以下、
Ｍｎ：０．１質量％以上５質量％以下、
Ｆｅ：３．０質量％以上１０．０質量％以下、
ＴｉＯ２：３．０質量％以上１０．０質量％以下、
金属Ｓｉ及びＳｉ酸化物のＳｉＯ２換算値：１．０質量％以上３．０質量％以下、
金属Ｚｒ及びＺｒ酸化物のＺｒＯ２換算値：１．０質量％以下、
Ａｌ２Ｏ３：０．２質量％以上１．２質量％以下、
ＭｎＯ２：０．２質量％以上１．６質量％以下、を含有し、
Ｆ：０．０７質量％以下、
であることを特徴とするＮｉ基合金フラックス入りワイヤ。
ワイヤ全質量に対して、
Ｎｉ：３９質量％以上５９質量％以下、
Ｃｒ：５質量％以上２０質量％以下、
Ｍｏ：１０質量％以上２０質量％以下、
Ｗ：１．０質量％以上５．０質量％以下、
Ｍｎ：０．１質量％以上５質量％以下、
Ｆｅ：３．０質量％以上１０．０質量％以下、
ＴｉＯ２：３．０質量％以上１０．０質量％以下、
金属Ｓｉ及びＳｉ酸化物のＳｉＯ２換算値：１．０質量％以上３．０質量％以下、
金属Ｚｒ及びＺｒ酸化物のＺｒＯ２換算値：１．０質量％以下、
Ａｌ２Ｏ３：０．２質量％以上１．２質量％以下、
ＭｎＯ２：０．２質量％以上１．６質量％以下、を含有し、
Ｆ：０．０７質量％以下、
であることを特徴とするＮｉ基合金フラックス入りワイヤ。
【請求項2】
Ｎａ、Ｋ及びＬｉから選択された少なくとも１種を含有する場合に、下記式（１）により算出される値Ａ１が、０．７０以下であることを特徴とする、請求項１に記載のＮｉ基合金フラックス入りワイヤ。
式（１）：Ａ１＝［Ｎａ］＋［Ｋ］＋［Ｌｉ］
ただし、［Ｎａ］は、ワイヤ中の前記Ｎａの含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ｋ］は、ワイヤ中の前記Ｋの含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ｌｉ］は、ワイヤ中の前記Ｌｉの含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値である。
式（１）：Ａ１＝［Ｎａ］＋［Ｋ］＋［Ｌｉ］
ただし、［Ｎａ］は、ワイヤ中の前記Ｎａの含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ｋ］は、ワイヤ中の前記Ｋの含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ｌｉ］は、ワイヤ中の前記Ｌｉの含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値である。
【請求項3】
ワイヤ全質量に対して、
金属Ｂ及びＢ化合物のＢ換算値：０．０３０質量％以下、を含有することを特徴とする、請求項１に記載のＮｉ基合金フラックス入りワイヤ。
金属Ｂ及びＢ化合物のＢ換算値：０．０３０質量％以下、を含有することを特徴とする、請求項１に記載のＮｉ基合金フラックス入りワイヤ。
【請求項4】
ワイヤ全質量に対して、
Ｔｉ：０．５０質量％以下、及び
Ａｌ：０．５０質量％以下、であることを特徴とする請求項１に記載のＮｉ基合金フラックス入りワイヤ。
Ｔｉ：０．５０質量％以下、及び
Ａｌ：０．５０質量％以下、であることを特徴とする請求項１に記載のＮｉ基合金フラックス入りワイヤ。
【請求項5】
下記式（２）により算出される値Ａ２が、３．４８以下であることを特徴とする、請求項１に記載のＮｉ基合金フラックス入りワイヤ。
式（２）：Ａ２＝（［Ａｌ］＋［Ａｌ２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）／（［ＳｉＯ２］＋［ＺｒＯ２］×０．１）
ただし、［Ａｌ］は、ワイヤ中のＡｌ含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ａｌ２Ｏ３］は、前記Ａｌ２Ｏ３の含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＴｉＯ２］は、前記ＴｉＯ２の含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＳｉＯ２］は、前記ＳｉＯ２換算値をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＺｒＯ２］は、前記ＺｒＯ２換算値をワイヤ全質量に対する質量％で表した値である。
式（２）：Ａ２＝（［Ａｌ］＋［Ａｌ２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）／（［ＳｉＯ２］＋［ＺｒＯ２］×０．１）
ただし、［Ａｌ］は、ワイヤ中のＡｌ含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ａｌ２Ｏ３］は、前記Ａｌ２Ｏ３の含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＴｉＯ２］は、前記ＴｉＯ２の含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＳｉＯ２］は、前記ＳｉＯ２換算値をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＺｒＯ２］は、前記ＺｒＯ２換算値をワイヤ全質量に対する質量％で表した値である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、Ｎｉ基合金フラックス入りワイヤに関する。
【背景技術】
【0002】
化学プラントや、海水による腐食環境に曝される構造物や、極低温圧力容器であるＬＮＧタンクなどを製造する際には、構造部材として、例えば高耐食オーステナイト系ステンレス鋼や９％Ｎｉ鋼が使用される。そして、これらの構造部材には、一般的に共金系ではなく、インコネル（登録商標）６２５、ハステロイ（登録商標）Ｃ２７６系に代表されるＮｉ基合金溶接材料が用いられている。これらのＮｉ基合金溶接材料による溶接法としては、ガスタングステンアーク溶接（ＧＴＡＷ：Ｇａｓ Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ａｒｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ）、サブマージアーク溶接（ＳＡＷ：Ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ Ａｒｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ）、被覆アーク溶接（ＳＭＡＷ：Ｓｈｉｅｌｄｅｄ Ｍｅｔａｌ Ａｒｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ）が主流である。しかし、近年、作業能率の向上を図るため、Ｎｉ基合金を外皮とするフラックス入りワイヤであるＮｉ基合金フラックス入りワイヤを用いるフラックスコアードアーク溶接（ＦＣＡＷ：Ｆｌｕｘ Ｃｏｒｅｄ Ａｒｃ Ｗｅｌｄｉｎｇ）の適用が広がりつつある。
【0003】
例えば特許文献１には、立向姿勢での溶接作業性、耐高温割れ性が優れ、スラグの焼付き及びビード表面のピットの発生を低減できるＮｉ基合金フラックス入りワイヤが提案されている。上記特許文献１に記載のフラックス入りワイヤは、ワイヤ全質量に対して、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、及びＦｅをそれぞれ所定量で含有する。また、ワイヤ全質量に対するフラックス中のＴｉＯ２、ＳｉＯ２換算値、ＺｒＯ２換算値、Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｂｉ２Ｏ３の含有量や、（［ＴｉＯ２］＋［ＺｒＯ２］）／（［ＳｉＯ２］＋［Ａｌ２Ｏ３］）により算出される値が規定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２１－１３３４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記特許文献１に記載のフラックス入りワイヤは、立向姿勢での溶接作業性に優れていることを課題の１つにしているため、溶接時において、溶融プールが垂れずに支持されるように、スラグの融点と粘度が高くなるように設計されている。したがって、溶接中に発生した気体（酸素、水素等）は、スラグが固まるまでの間に、十分に融溶プールから排出できないことがある。また、上記フラックス入りワイヤを、例えば横向き溶接に適用すると、開先の上側が壁となって気体の排出が阻害される。このように、溶接中に発生した気体が溶融プールに残存すると、ブローホールや表面ピット等の溶接欠陥が発生する。
【0006】
本発明は、上述した状況に鑑みてなされたものであり、スラグの粘度を適切に保つことができ、スラグ剥離性及びビード形状が良好であるとともに、立向溶接以外の溶接姿勢であっても、ブローホールや表面ピット等の溶接欠陥の発生が抑制された溶接金属を得ることができるＮｉ基合金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】
【0007】
本発明の上記目的は、Ｎｉ基合金フラックス入りワイヤに係る下記［１］の構成により達成される。
【0008】
［１］ Ｎｉ基合金からなる外皮にフラックスを充填してなるＮｉ基合金フラックス入りワイヤであって、
ワイヤ全質量に対して、
Ｎｉ：３９質量％以上５９質量％以下、
Ｃｒ：５質量％以上２０質量％以下、
Ｍｏ：１０質量％以上２０質量％以下、
Ｗ：１．０質量％以上５．０質量％以下、
Ｍｎ：０．１質量％以上５質量％以下、
Ｆｅ：３．０質量％以上１０．０質量％以下、
ＴｉＯ２：３．０質量％以上１０．０質量％以下、
金属Ｓｉ及びＳｉ酸化物のＳｉＯ２換算値：１．０質量％以上３．０質量％以下、
金属Ｚｒ及びＺｒ酸化物のＺｒＯ２換算値：１．０質量％以下、
Ａｌ２Ｏ３：０．２質量％以上１．２質量％以下、
ＭｎＯ２：０．２質量％以上１．６質量％以下、を含有し、
Ｆ：０．０７質量％以下、
であることを特徴とするＮｉ基合金フラックス入りワイヤ。
ワイヤ全質量に対して、
Ｎｉ：３９質量％以上５９質量％以下、
Ｃｒ：５質量％以上２０質量％以下、
Ｍｏ：１０質量％以上２０質量％以下、
Ｗ：１．０質量％以上５．０質量％以下、
Ｍｎ：０．１質量％以上５質量％以下、
Ｆｅ：３．０質量％以上１０．０質量％以下、
ＴｉＯ２：３．０質量％以上１０．０質量％以下、
金属Ｓｉ及びＳｉ酸化物のＳｉＯ２換算値：１．０質量％以上３．０質量％以下、
金属Ｚｒ及びＺｒ酸化物のＺｒＯ２換算値：１．０質量％以下、
Ａｌ２Ｏ３：０．２質量％以上１．２質量％以下、
ＭｎＯ２：０．２質量％以上１．６質量％以下、を含有し、
Ｆ：０．０７質量％以下、
であることを特徴とするＮｉ基合金フラックス入りワイヤ。
【0009】
また、Ｎｉ基合金フラックス入りワイヤに係る本発明の好ましい実施形態は、以下の［２］～［５］に関する。
【0010】
［２］ Ｎａ、Ｋ及びＬｉから選択された少なくとも１種を含有する場合に、下記式（１）により算出される値Ａ１が、０．７０以下であることを特徴とする、［１］に記載のＮｉ基合金フラックス入りワイヤ。
式（１）：Ａ１＝［Ｎａ］＋［Ｋ］＋［Ｌｉ］
ただし、［Ｎａ］は、ワイヤ中の前記Ｎａの含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ｋ］は、ワイヤ中の前記Ｋの含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ｌｉ］は、ワイヤ中の前記Ｌｉの含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値である。
式（１）：Ａ１＝［Ｎａ］＋［Ｋ］＋［Ｌｉ］
ただし、［Ｎａ］は、ワイヤ中の前記Ｎａの含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ｋ］は、ワイヤ中の前記Ｋの含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ｌｉ］は、ワイヤ中の前記Ｌｉの含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値である。
【0011】
［３］ ワイヤ全質量に対して、
金属Ｂ及びＢ化合物のＢ換算値：０．０３０質量％以下、を含有することを特徴とする、［１］又は［２］に記載のＮｉ基合金フラックス入りワイヤ。
金属Ｂ及びＢ化合物のＢ換算値：０．０３０質量％以下、を含有することを特徴とする、［１］又は［２］に記載のＮｉ基合金フラックス入りワイヤ。
【0012】
［４］ ワイヤ全質量に対して、
Ｔｉ：０．５０質量％以下、及び
Ａｌ：０．５０質量％以下、であることを特徴とする［１］～［３］のいずれか１つに記載のＮｉ基合金フラックス入りワイヤ。
Ｔｉ：０．５０質量％以下、及び
Ａｌ：０．５０質量％以下、であることを特徴とする［１］～［３］のいずれか１つに記載のＮｉ基合金フラックス入りワイヤ。
【0013】
［５］ 下記式（２）により算出される値Ａ２が、３．４８以下であることを特徴とする、［１］～［４］のいずれか１つに記載のＮｉ基合金フラックス入りワイヤ。
式（２）：Ａ２＝（［Ａｌ］＋［Ａｌ２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）／（［ＳｉＯ２］＋［ＺｒＯ２］×０．１）
ただし、［Ａｌ］は、ワイヤ中のＡｌ含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ａｌ２Ｏ３］は、前記Ａｌ２Ｏ３の含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＴｉＯ２］は、前記ＴｉＯ２の含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＳｉＯ２］は、前記ＳｉＯ２換算値をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＺｒＯ２］は、前記ＺｒＯ２換算値をワイヤ全質量に対する質量％で表した値である。
式（２）：Ａ２＝（［Ａｌ］＋［Ａｌ２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）／（［ＳｉＯ２］＋［ＺｒＯ２］×０．１）
ただし、［Ａｌ］は、ワイヤ中のＡｌ含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ａｌ２Ｏ３］は、前記Ａｌ２Ｏ３の含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＴｉＯ２］は、前記ＴｉＯ２の含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＳｉＯ２］は、前記ＳｉＯ２換算値をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＺｒＯ２］は、前記ＺｒＯ２換算値をワイヤ全質量に対する質量％で表した値である。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、スラグ剥離性及びビード形状が良好であるとともに、立向溶接以外の溶接姿勢であっても、ブローホールや表面ピット等の溶接欠陥の発生が抑制された溶接金属を得ることができるＮｉ基合金フラックス入りワイヤを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明者らは、スラグの粘度を適切な範囲で制御し、種々の溶接姿勢において溶接欠陥を低減することができるフラックス入りワイヤについて、鋭意検討を行った。その結果、特に、フラックス中のＭｎＯ２含有量や、フッ化物の含有量を調整することが、上記課題の解決に効果的であることを見出した。
【0016】
以下、本実施形態に係るＮｉ基合金フラックス入りワイヤについて説明する。本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施することができる。なお、本明細書において、Ｎｉ基合金フラックス入りワイヤを、単に、「フラックス入りワイヤ」又は「ワイヤ」ということがある。
【0017】
［Ｎｉ基合金フラックス入りワイヤ］
本実施形態に係るＮｉ基合金フラックス入りワイヤは、Ｎｉ基合金からなる外皮にフラックスが充填されたものである。詳細には、本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、筒状のＮｉ基合金外皮と、その外皮の内部（内側）に充填されるフラックスとからなる。なお、フラックス入りワイヤは、外皮に継目のないシームレスタイプ、及び、Ｃ断面、重ね断面等のように管状に成形され、外皮に継目のあるシームタイプのいずれの形態であってもよい。
本実施形態に係るＮｉ基合金フラックス入りワイヤは、Ｎｉ基合金からなる外皮にフラックスが充填されたものである。詳細には、本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、筒状のＮｉ基合金外皮と、その外皮の内部（内側）に充填されるフラックスとからなる。なお、フラックス入りワイヤは、外皮に継目のないシームレスタイプ、及び、Ｃ断面、重ね断面等のように管状に成形され、外皮に継目のあるシームタイプのいずれの形態であってもよい。
【0018】
まず、本実施形態に係るＮｉ基合金フラックス入りワイヤ全体に含有される成分について、その添加理由及び数値限定理由を詳細に説明する。本明細書において、特に断りのない限り、フラックス入りワイヤ中の各成分量は、Ｎｉ基合金からなる外皮中及びフラックス中に含有される成分の合計量を、ワイヤ全質量（外皮と外皮内のフラックスの合計量）に対する含有量で規定する。
【0019】
＜Ｎｉ：３９質量％以上５９質量％以下＞
Ｎｉは、Ｎｉ基合金からなる溶接金属において、マトリックスを構成する主要成分である。また、溶接金属の靱性及び延性を確保するとともに、耐食性を確保する効果を有する成分でもある。ワイヤ中のＮｉ含有量が３９質量％未満であると、上記効果を得ることができず、また、所望のＮｉ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＮｉ含有量は、ワイヤ全質量に対して３９質量％以上とし、４３質量％以上であることが好ましく、４５質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ中のＮｉ含有量が５９質量％を超えると、他の合金元素の添加量が不十分となり、機械性能が確保できなくなる。また、所望のＮｉ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＮｉ含有量は、ワイヤ全質量に対して５９質量％以下とし、５７質量％以下であることが好ましく、５５質量％以下であることがより好ましい。
Ｎｉは、Ｎｉ基合金からなる溶接金属において、マトリックスを構成する主要成分である。また、溶接金属の靱性及び延性を確保するとともに、耐食性を確保する効果を有する成分でもある。ワイヤ中のＮｉ含有量が３９質量％未満であると、上記効果を得ることができず、また、所望のＮｉ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＮｉ含有量は、ワイヤ全質量に対して３９質量％以上とし、４３質量％以上であることが好ましく、４５質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ中のＮｉ含有量が５９質量％を超えると、他の合金元素の添加量が不十分となり、機械性能が確保できなくなる。また、所望のＮｉ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＮｉ含有量は、ワイヤ全質量に対して５９質量％以下とし、５７質量％以下であることが好ましく、５５質量％以下であることがより好ましい。
【0020】
＜Ｃｒ：５質量％以上２０質量％以下＞
Ｃｒは、酸化性酸に対する耐食性を向上させるために必要な成分である。ワイヤ中のＣｒ含有量が５質量％未満であると、上記効果を得ることができず、また、所望のＣｒ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＣｒ含有量は、ワイヤ全質量に対して５質量％以上とし、８質量％以上であることが好ましく、１２質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ中のＣｒ含有量が２０質量％を超えると、Ｃｒ炭窒化物が析出することにより、溶接金属の機械的性質が低下する懸念が生じる。また、所望のＣｒ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＣｒ含有量は、ワイヤ全質量に対して２０質量％以下とし、１９質量％以下であることが好ましく、１８質量％以下であることがより好ましい。
Ｃｒは、酸化性酸に対する耐食性を向上させるために必要な成分である。ワイヤ中のＣｒ含有量が５質量％未満であると、上記効果を得ることができず、また、所望のＣｒ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＣｒ含有量は、ワイヤ全質量に対して５質量％以上とし、８質量％以上であることが好ましく、１２質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ中のＣｒ含有量が２０質量％を超えると、Ｃｒ炭窒化物が析出することにより、溶接金属の機械的性質が低下する懸念が生じる。また、所望のＣｒ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＣｒ含有量は、ワイヤ全質量に対して２０質量％以下とし、１９質量％以下であることが好ましく、１８質量％以下であることがより好ましい。
【0021】
＜Ｍｏ：１０質量％以上２０質量％以下＞
Ｍｏは、Ｃｒとともにワイヤ中に含有させることで、酸化性酸のみならず、非酸化性酸や塩類に対しても優れた耐食性を確保できる。ワイヤ中のＭｏ含有量が１０質量％未満であると、上記効果を得ることができず、また、所望のＭｏ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＭｏ含有量は、ワイヤ全質量に対して１０質量％以上とし、１１質量％以上であることが好ましく、１２質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ中のＭｏ含有量が２０質量％を超えると、Ｎｉとの金属間化合物の析出が顕著になり、溶接金属の機械的性質が低下する懸念が生じる。また、所望のＭｏ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＭｏ含有量は、ワイヤ全質量に対して２０質量％以下とし、１９質量％以下であることが好ましく、１８質量％以下であることがより好ましい。
Ｍｏは、Ｃｒとともにワイヤ中に含有させることで、酸化性酸のみならず、非酸化性酸や塩類に対しても優れた耐食性を確保できる。ワイヤ中のＭｏ含有量が１０質量％未満であると、上記効果を得ることができず、また、所望のＭｏ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＭｏ含有量は、ワイヤ全質量に対して１０質量％以上とし、１１質量％以上であることが好ましく、１２質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ中のＭｏ含有量が２０質量％を超えると、Ｎｉとの金属間化合物の析出が顕著になり、溶接金属の機械的性質が低下する懸念が生じる。また、所望のＭｏ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＭｏ含有量は、ワイヤ全質量に対して２０質量％以下とし、１９質量％以下であることが好ましく、１８質量％以下であることがより好ましい。
【0022】
＜Ｗ：１．０質量％以上５．０質量％以下＞
Ｗは、ワイヤから溶接金属に添加されることにより、固溶体強化の効果により、γ相を安定化させ、溶接金属の引張強度を向上させる効果を得ることができる。ワイヤ中のＷ含有量が１．０質量％未満であると、上記効果を得ることができず、また、所望のＷ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＷ含有量は、ワイヤ全質量に対して１．０質量％以上とし、２．０質量％以上であることが好ましく、２．５質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ中のＷ含有量が５．０質量％を超えると、Ｗの偏析が生じ、溶接金属の靱性が低下する懸念が生じる。また、所望のＷ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＷ含有量は、ワイヤ全質量に対して５．０質量％以下とし、４．０質量％以下であることが好ましく、３．５質量％以下であることがより好ましい。
Ｗは、ワイヤから溶接金属に添加されることにより、固溶体強化の効果により、γ相を安定化させ、溶接金属の引張強度を向上させる効果を得ることができる。ワイヤ中のＷ含有量が１．０質量％未満であると、上記効果を得ることができず、また、所望のＷ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＷ含有量は、ワイヤ全質量に対して１．０質量％以上とし、２．０質量％以上であることが好ましく、２．５質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ中のＷ含有量が５．０質量％を超えると、Ｗの偏析が生じ、溶接金属の靱性が低下する懸念が生じる。また、所望のＷ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＷ含有量は、ワイヤ全質量に対して５．０質量％以下とし、４．０質量％以下であることが好ましく、３．５質量％以下であることがより好ましい。
【0023】
＜Ｍｎ：０．１質量％以上５質量％以下＞
Ｍｎは、γ相形成元素であり、マトリックスの強化に有効な元素である。ワイヤ中のＭｎ含有量が０．１質量％未満であると、上記効果を得ることができない。また、所望のＭｎ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＭｎ含有量は、ワイヤ全質量に対して０．１質量％以上とし、０．２質量％以上であることが好ましく、０．３質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ中のＭｎ含有量が５質量％を超えると、スラグ剥離性の低下の原因になるとともに、所望のＮｉ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＭｎ含有量は、ワイヤ全質量に対して５質量％以下とし、４質量％以下であることが好ましく、３質量％以下であることがより好ましい。
Ｍｎは、γ相形成元素であり、マトリックスの強化に有効な元素である。ワイヤ中のＭｎ含有量が０．１質量％未満であると、上記効果を得ることができない。また、所望のＭｎ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＭｎ含有量は、ワイヤ全質量に対して０．１質量％以上とし、０．２質量％以上であることが好ましく、０．３質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ中のＭｎ含有量が５質量％を超えると、スラグ剥離性の低下の原因になるとともに、所望のＮｉ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＭｎ含有量は、ワイヤ全質量に対して５質量％以下とし、４質量％以下であることが好ましく、３質量％以下であることがより好ましい。
【0024】
＜Ｆｅ：３．０質量％以上１０．０質量％以下＞
Ｆｅは、Ｎｉ基合金中に固溶することにより、溶接金属の引張強度を向上させる効果を得ることができる。ワイヤ中のＦｅ含有量が３．０質量％未満であると、上記効果を得ることができず、また、所望のＦｅ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＦｅ含有量は、ワイヤ全質量に対して３．０質量％以上とし、３．５質量％以上であることが好ましく、４．０質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ中のＦｅ含有量が１０．０質量％を超えると、低融点のラーベス相として粒界に析出し、多層盛溶接の再熱時に再溶融し、粒界の再熱液化割れの原因となる懸念が生じる。また、所望のＦｅ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＦｅ含有量は、ワイヤ全質量に対して１０．０質量％以下とし、９．０質量％以下であることが好ましく、８．０質量％以下であることがより好ましい。
Ｆｅは、Ｎｉ基合金中に固溶することにより、溶接金属の引張強度を向上させる効果を得ることができる。ワイヤ中のＦｅ含有量が３．０質量％未満であると、上記効果を得ることができず、また、所望のＦｅ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＦｅ含有量は、ワイヤ全質量に対して３．０質量％以上とし、３．５質量％以上であることが好ましく、４．０質量％以上であることがより好ましい。
一方、ワイヤ中のＦｅ含有量が１０．０質量％を超えると、低融点のラーベス相として粒界に析出し、多層盛溶接の再熱時に再溶融し、粒界の再熱液化割れの原因となる懸念が生じる。また、所望のＦｅ含有量を有する溶接金属を得ることができない。したがって、ワイヤ中のＦｅ含有量は、ワイヤ全質量に対して１０．０質量％以下とし、９．０質量％以下であることが好ましく、８．０質量％以下であることがより好ましい。
【0025】
次に、本実施形態に係るＮｉ基合金フラックス入りワイヤのフラックス中に含有される成分について、その添加理由及び数値限定理由を詳細に説明する。本明細書においては、フラックス中に含有される成分について、ワイヤ全質量（外皮と外皮内のフラックスの合計量）に対する含有量で規定する。
【0026】
＜ＴｉＯ２：３．０質量％以上１０．０質量％以下＞
ＴｉＯ２は、均一で被包性の良いスラグを形成し、アーク安定性の向上に効果がある成分であるため、スラグ形成剤の主成分としてフラックス中に含有される。また、ＴｉＯ２は、融点の高い酸化物であり、フラックス中に含有されることにより、溶接作業性を向上させることができる。フラックス中のＴｉＯ２含有量が３．０質量％未満であると、スラグ形成剤としての特性を十分に発揮できず、ビードが垂れ易くなる。したがって、フラックス中のＴｉＯ２含有量は、ワイヤ全質量に対して３．０質量％以上とし、３．５質量％以上であることが好ましく、４．０質量％以上であることがより好ましい。
一方、フラックス中のＴｉＯ２含有量が１０．０質量％を超えると、ワイヤ中のスラグ成分が過多となり、溶接時のスラグ生成量が過剰となって、スラグが溶接部から垂れ落ち易くなる。また、スラグ巻き込みが発生し易くなり、耐ピット性が低下する。したがって、フラックス中のＴｉＯ２含有量は、ワイヤ全質量に対して１０．０質量％以下とし、９．０質量％以下であることが好ましく、８．０質量％以下であることがより好ましい。
ＴｉＯ２は、均一で被包性の良いスラグを形成し、アーク安定性の向上に効果がある成分であるため、スラグ形成剤の主成分としてフラックス中に含有される。また、ＴｉＯ２は、融点の高い酸化物であり、フラックス中に含有されることにより、溶接作業性を向上させることができる。フラックス中のＴｉＯ２含有量が３．０質量％未満であると、スラグ形成剤としての特性を十分に発揮できず、ビードが垂れ易くなる。したがって、フラックス中のＴｉＯ２含有量は、ワイヤ全質量に対して３．０質量％以上とし、３．５質量％以上であることが好ましく、４．０質量％以上であることがより好ましい。
一方、フラックス中のＴｉＯ２含有量が１０．０質量％を超えると、ワイヤ中のスラグ成分が過多となり、溶接時のスラグ生成量が過剰となって、スラグが溶接部から垂れ落ち易くなる。また、スラグ巻き込みが発生し易くなり、耐ピット性が低下する。したがって、フラックス中のＴｉＯ２含有量は、ワイヤ全質量に対して１０．０質量％以下とし、９．０質量％以下であることが好ましく、８．０質量％以下であることがより好ましい。
【0027】
＜金属Ｓｉ及びＳｉ酸化物のＳｉＯ２換算値：１．０質量％以上３．０質量％以下＞
金属Ｓｉ及びＳｉ酸化物は、ＴｉＯ２と同様に、スラグの粘性を高めることができる成分であり、良好なビード形状を得るためのスラグ形成剤として、フラックス中に含有される。フラックス中のＳｉＯ２換算値が１．０質量％未満であると、スラグ形成剤としての上記効果を十分に得る事が出来ず、溶接作業性が低下する。したがって、フラックス中のＳｉＯ２換算値は、ワイヤ全質量に対して１．０質量％以上とし、１．２質量％以上であることが好ましく、１．５質量％以上であることがより好ましい。
一方、フラックス中のＳｉＯ２換算値が３．０質量％を超えると、スラグ剥離性が低下する。したがって、フラックス中のＳｉＯ２換算値は、ワイヤ全質量に対して３．０質量％以下とし、２．８質量％以下であることが好ましく、２．５質量％以下であることがより好ましい。
なお、金属Ｓｉ及びＳｉ酸化物のＳｉＯ２換算値とは、フラックス中に含まれる単体Ｓｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物をＳｉＯ２に換算した合計値である。
金属Ｓｉ及びＳｉ酸化物は、ＴｉＯ２と同様に、スラグの粘性を高めることができる成分であり、良好なビード形状を得るためのスラグ形成剤として、フラックス中に含有される。フラックス中のＳｉＯ２換算値が１．０質量％未満であると、スラグ形成剤としての上記効果を十分に得る事が出来ず、溶接作業性が低下する。したがって、フラックス中のＳｉＯ２換算値は、ワイヤ全質量に対して１．０質量％以上とし、１．２質量％以上であることが好ましく、１．５質量％以上であることがより好ましい。
一方、フラックス中のＳｉＯ２換算値が３．０質量％を超えると、スラグ剥離性が低下する。したがって、フラックス中のＳｉＯ２換算値は、ワイヤ全質量に対して３．０質量％以下とし、２．８質量％以下であることが好ましく、２．５質量％以下であることがより好ましい。
なお、金属Ｓｉ及びＳｉ酸化物のＳｉＯ２換算値とは、フラックス中に含まれる単体Ｓｉ、Ｓｉ合金及びＳｉ酸化物をＳｉＯ２に換算した合計値である。
【0028】
＜金属Ｚｒ及びＺｒ酸化物のＺｒＯ２換算値：１．０質量％以下＞
金属Ｚｒ及びＺｒ酸化物は、アークの吹付性を向上させ、低電流域においてもアークの安定性を向上させる効果を有する成分である。また、金属Ｚｒ及びＺｒ酸化物は、スラグの凝固を速め、溶接作業性を向上させる効果も有する。フラックス中のＺｒＯ２換算値が１．０質量％を超えると、スラグの凝固温度が高くなり、スラグが速く凝固するため、凝固中の溶接金属から発生するガスを凝固中のスラグを通して排出させることができず、溶接部にピットが発生し易くなる。したがって、フラックス中のＺｒＯ２換算値は、ワイヤ全質量に対して１．０質量％以下とし、０．９質量％以下であることが好ましく、０．８質量％以下であることがより好ましい。
なお、金属Ｚｒ及びＺｒ酸化物のＺｒＯ２換算値とは、フラックス中に含まれる金属Ｚｒ、Ｚｒ合金及びＺｒ酸化物をＺｒＯ２に換算した合計値である。
金属Ｚｒ及びＺｒ酸化物は、アークの吹付性を向上させ、低電流域においてもアークの安定性を向上させる効果を有する成分である。また、金属Ｚｒ及びＺｒ酸化物は、スラグの凝固を速め、溶接作業性を向上させる効果も有する。フラックス中のＺｒＯ２換算値が１．０質量％を超えると、スラグの凝固温度が高くなり、スラグが速く凝固するため、凝固中の溶接金属から発生するガスを凝固中のスラグを通して排出させることができず、溶接部にピットが発生し易くなる。したがって、フラックス中のＺｒＯ２換算値は、ワイヤ全質量に対して１．０質量％以下とし、０．９質量％以下であることが好ましく、０．８質量％以下であることがより好ましい。
なお、金属Ｚｒ及びＺｒ酸化物のＺｒＯ２換算値とは、フラックス中に含まれる金属Ｚｒ、Ｚｒ合金及びＺｒ酸化物をＺｒＯ２に換算した合計値である。
【0029】
＜Ａｌ２Ｏ３：０．２質量％以上１．２質量％以下＞
Ａｌ２Ｏ３は、ＴｉＯ２などと同様にスラグ形成剤であり、ビード形状を整え、母材とのなじみを向上させる効果を有する。また、Ａｌ２Ｏ３は、スラグ粘性を調整することに有効な成分であり、ビードの垂れを防ぐ効果も有する。フラックス中のＡｌ２Ｏ３含有量が０．２質量％未満であると、上記効果を十分に得ることができず、スラグの粘性を適切に制御することができない。したがって、フラックス中のＡｌ２Ｏ３含有量は、ワイヤ全質量に対して０．２質量％以上とし、０．４質量％以上であることが好ましく、０．５質量％以上であることがより好ましい。
一方、フラックス中のＡｌ２Ｏ３含有量が１．２質量％を超えると、スラグの粘性が高くなりすぎるため、スラグ巻きを起こし易くなり、またスラグ剥離性も劣化する。従って、フラックス中のＡｌ２Ｏ３含有量は、ワイヤ全質量に対して１．２質量％以下とし、１．１質量％以下であることが好ましく、１．０質量％以下であることがより好ましい。
Ａｌ２Ｏ３は、ＴｉＯ２などと同様にスラグ形成剤であり、ビード形状を整え、母材とのなじみを向上させる効果を有する。また、Ａｌ２Ｏ３は、スラグ粘性を調整することに有効な成分であり、ビードの垂れを防ぐ効果も有する。フラックス中のＡｌ２Ｏ３含有量が０．２質量％未満であると、上記効果を十分に得ることができず、スラグの粘性を適切に制御することができない。したがって、フラックス中のＡｌ２Ｏ３含有量は、ワイヤ全質量に対して０．２質量％以上とし、０．４質量％以上であることが好ましく、０．５質量％以上であることがより好ましい。
一方、フラックス中のＡｌ２Ｏ３含有量が１．２質量％を超えると、スラグの粘性が高くなりすぎるため、スラグ巻きを起こし易くなり、またスラグ剥離性も劣化する。従って、フラックス中のＡｌ２Ｏ３含有量は、ワイヤ全質量に対して１．２質量％以下とし、１．１質量％以下であることが好ましく、１．０質量％以下であることがより好ましい。
【0030】
＜ＭｎＯ２：０．２質量％以上１．６質量％以下＞
ＭｎＯ２は、融点が低く、フラックス中に添加されることにより、溶融スラグの凝固温度を低下させる成分である。このため、所定量のＭｎＯ２をフラックス中に含有させることにより、スラグの粘度を適正に保ち、立向姿勢以外の溶接時に、凝固中の溶接金属から発生するガスを排出させることができ、ブローホール等の発生を抑制することができる。フラックス中のＭｎＯ２含有量が０．８質量％未満であると、上記効果を十分に得ることができず、溶接欠陥が発生しやすくなる。したがって、フラックス中のＭｎＯ２含有量は、ワイヤ全質量に対して０．２質量％以上とし、０．３質量％以上であることが好ましく、０．４質量％以上であることがより好ましい。
一方、フラックス中のＭｎＯ２含有量が１．６質量％を超えると、スラグが焼き付き、剥離性が低下する。したがって、フラックス中のＭｎＯ２含有量は、ワイヤ全質量に対して１．６質量％以下とし、１．５質量％以下であることが好ましく、１．４質量％以下であることがより好ましい。
ＭｎＯ２は、融点が低く、フラックス中に添加されることにより、溶融スラグの凝固温度を低下させる成分である。このため、所定量のＭｎＯ２をフラックス中に含有させることにより、スラグの粘度を適正に保ち、立向姿勢以外の溶接時に、凝固中の溶接金属から発生するガスを排出させることができ、ブローホール等の発生を抑制することができる。フラックス中のＭｎＯ２含有量が０．８質量％未満であると、上記効果を十分に得ることができず、溶接欠陥が発生しやすくなる。したがって、フラックス中のＭｎＯ２含有量は、ワイヤ全質量に対して０．２質量％以上とし、０．３質量％以上であることが好ましく、０．４質量％以上であることがより好ましい。
一方、フラックス中のＭｎＯ２含有量が１．６質量％を超えると、スラグが焼き付き、剥離性が低下する。したがって、フラックス中のＭｎＯ２含有量は、ワイヤ全質量に対して１．６質量％以下とし、１．５質量％以下であることが好ましく、１．４質量％以下であることがより好ましい。
【0031】
＜Ｆ：０．０７質量％以下＞
弗化物は、アーク安定性を向上させ、スラグの流動性を向上させる効果があるが、本発明者らはワイヤ中の弗化物量を減らすことが、ブローホールの発生を抑えることに有効であることを見出した。フラックス中のＦ含有量が０．０７質量％を超えると、例えば横向溶接時にブローホールが大量に発生する。したがって、フラックス中のＦ含有量は、ワイヤ全質量に対して０．０７質量％以下とし、０．０４質量％以下であることが好ましく、０．０２質量％以下であることがより好ましい。なお、フラックス中のＦ源としては、ＬｉＦ、ＮａＦ、Ｎａ３ＡｌＦ６、Ｋ２ＳｉＦ６等が挙げられる。
弗化物は、アーク安定性を向上させ、スラグの流動性を向上させる効果があるが、本発明者らはワイヤ中の弗化物量を減らすことが、ブローホールの発生を抑えることに有効であることを見出した。フラックス中のＦ含有量が０．０７質量％を超えると、例えば横向溶接時にブローホールが大量に発生する。したがって、フラックス中のＦ含有量は、ワイヤ全質量に対して０．０７質量％以下とし、０．０４質量％以下であることが好ましく、０．０２質量％以下であることがより好ましい。なお、フラックス中のＦ源としては、ＬｉＦ、ＮａＦ、Ｎａ３ＡｌＦ６、Ｋ２ＳｉＦ６等が挙げられる。
【0032】
＜式（１）により算出される値Ａ１：０．７０以下＞
本実施形態においては、ワイヤが、Ｎａ、Ｋ及びＬｉから選択された少なくとも１種を含有する場合に、これらの含有量の合計値を規定することが好ましい。ワイヤ中のＮａ、Ｋ及びＬｉに代表される塩基性化合物は、アーク安定剤として作用し、スパッタの発生を抑える等の効果を有する成分であるが、ワイヤ中には、Ｎａ、Ｋ及びＬｉが必ずしも含まれている必要はない。ただし、ワイヤがこれらのうち少なくとも１種を含有する場合に、Ｎａ、Ｋ及びＬｉの含有量の合計値を表す下記式（１）により算出される値Ａ１が０．０５以上であると、アーク安定剤としての効果を得ることができる。したがって、下記式（１）により算出される値Ａ１は、０．０５以上であることが好ましく、０．０８以上であることがより好ましく、０．１０以上であることがさらに好ましく、０．１５以上であることが特に好ましい。
一方、下記式（１）により算出される値Ａ１が０．７０以下であると、アーク安定性が向上し、スパッタの発生量を低減することができる。したがって、下記式（１）により算出される値Ａ１は、０．７０以下であることが好ましく、０．６５以下であることがより好ましく、０．６０以下であることがさらに好ましく、０．５５以下であることが特に好ましい。
本実施形態においては、ワイヤが、Ｎａ、Ｋ及びＬｉから選択された少なくとも１種を含有する場合に、これらの含有量の合計値を規定することが好ましい。ワイヤ中のＮａ、Ｋ及びＬｉに代表される塩基性化合物は、アーク安定剤として作用し、スパッタの発生を抑える等の効果を有する成分であるが、ワイヤ中には、Ｎａ、Ｋ及びＬｉが必ずしも含まれている必要はない。ただし、ワイヤがこれらのうち少なくとも１種を含有する場合に、Ｎａ、Ｋ及びＬｉの含有量の合計値を表す下記式（１）により算出される値Ａ１が０．０５以上であると、アーク安定剤としての効果を得ることができる。したがって、下記式（１）により算出される値Ａ１は、０．０５以上であることが好ましく、０．０８以上であることがより好ましく、０．１０以上であることがさらに好ましく、０．１５以上であることが特に好ましい。
一方、下記式（１）により算出される値Ａ１が０．７０以下であると、アーク安定性が向上し、スパッタの発生量を低減することができる。したがって、下記式（１）により算出される値Ａ１は、０．７０以下であることが好ましく、０．６５以下であることがより好ましく、０．６０以下であることがさらに好ましく、０．５５以下であることが特に好ましい。
【0033】
ここで、
式（１）：Ａ１＝［Ｎａ］＋［Ｋ］＋［Ｌｉ］
ただし、［Ｎａ］は、ワイヤ中のＮａ含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ｋ］は、ワイヤ中のＫ含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ｌｉ］は、ワイヤ中のＬｉ含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値である。また、本実施形態において、Ｎａ含有量、Ｋ含有量、Ｌｉ含有量とは、それぞれＮａ化合物のＮａ換算値、Ｋ化合物のＫ換算値、Ｌｉ化合物のＬｉ換算値を表す。
式（１）：Ａ１＝［Ｎａ］＋［Ｋ］＋［Ｌｉ］
ただし、［Ｎａ］は、ワイヤ中のＮａ含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ｋ］は、ワイヤ中のＫ含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ｌｉ］は、ワイヤ中のＬｉ含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値である。また、本実施形態において、Ｎａ含有量、Ｋ含有量、Ｌｉ含有量とは、それぞれＮａ化合物のＮａ換算値、Ｋ化合物のＫ換算値、Ｌｉ化合物のＬｉ換算値を表す。
【0034】
＜金属Ｂ及びＢ化合物のＢ換算値：０．０３０質量％以下（０質量％を含む）＞
金属Ｂ及びＢ化合物は、溶接金属の耐高温割れ性を劣化させる成分であるため、ワイヤ中の金属Ｂ及びＢ化合物の含有量を規制することが好ましい。ワイヤ中のＢ換算値が０．０３０質量％以下であると、高温割れの発生を防止することができる。したがって、ワイヤ中の金属Ｂ及びＢ化合物のＢ換算値は、ワイヤ全質量に対して０．０３０質量％以下とすることが好ましく、０．０２０質量％以下とすることがより好ましく、０．０１０質量％以下とすることがさらに好ましく、０質量％であってもよい。
ただし、Ｂは、水素による溶接金属の伸び低下を防止する効果を有する。したがって、上記効果を得るためにワイヤ中にＢを含有させる場合に、ワイヤ中の金属Ｂ及びＢ化合物のＢ換算値は、ワイヤ全質量に対して０．００５質量％以上とすることが好ましい。
なお、Ｂ換算値とは、ワイヤ中に含まれる単体Ｂ、Ｂ合金及びＢ化合物をＢに換算した合計の換算値である。Ｂ化合物としてはＢ２Ｏ３等の酸化物が挙げられ、Ｂ合金としてはＦｅ－Ｂ合金等が挙げられる。
金属Ｂ及びＢ化合物は、溶接金属の耐高温割れ性を劣化させる成分であるため、ワイヤ中の金属Ｂ及びＢ化合物の含有量を規制することが好ましい。ワイヤ中のＢ換算値が０．０３０質量％以下であると、高温割れの発生を防止することができる。したがって、ワイヤ中の金属Ｂ及びＢ化合物のＢ換算値は、ワイヤ全質量に対して０．０３０質量％以下とすることが好ましく、０．０２０質量％以下とすることがより好ましく、０．０１０質量％以下とすることがさらに好ましく、０質量％であってもよい。
ただし、Ｂは、水素による溶接金属の伸び低下を防止する効果を有する。したがって、上記効果を得るためにワイヤ中にＢを含有させる場合に、ワイヤ中の金属Ｂ及びＢ化合物のＢ換算値は、ワイヤ全質量に対して０．００５質量％以上とすることが好ましい。
なお、Ｂ換算値とは、ワイヤ中に含まれる単体Ｂ、Ｂ合金及びＢ化合物をＢに換算した合計の換算値である。Ｂ化合物としてはＢ２Ｏ３等の酸化物が挙げられ、Ｂ合金としてはＦｅ－Ｂ合金等が挙げられる。
【0035】
＜Ｔｉ：０．５０質量％以下（０質量％を含む）＞
Ｔｉは、脱酸成分として溶融金属中の溶存酸素量を低下させ、「Ｃ＋Ｏ＝ＣＯ（ガス）」の反応を抑制し、ブローホール発生量を減少させる役割を持つが、過剰に添加すると耐高温割れ性を劣化させる。ワイヤ中のＴｉ含有量が、ワイヤ全質量に対して０．５０質量％以下であると、ブローホール発生量を減少させることができるとともに、優れた耐高温割れ性を維持することができる。したがって、ワイヤ中のＴｉ含有量は、ワイヤ全質量に対して０．５０質量％以下とすることが好ましく、０．４０質量％以下とすることがより好ましく、０．３０質量％以下とすることがさらに好ましく、０質量％であってもよい。
Ｔｉ源としては、金属Ｔｉ、Ｔｉ合金（Ｆｅ－Ｔｉ合金等）が挙げられる。本実施形態において、Ｔｉ含有量とは、上記金属Ｔｉ及びＴｉ合金の含有量をＴｉに換算した値を表す。すなわち、Ｔｉ含有量は、硫酸に溶解する金属Ｔｉ及びＴｉ合金に由来するＴｉの含有量であり、硫酸に溶解しないＴｉＯ２等の酸化物に由来するＴｉを含まない。
Ｔｉは、脱酸成分として溶融金属中の溶存酸素量を低下させ、「Ｃ＋Ｏ＝ＣＯ（ガス）」の反応を抑制し、ブローホール発生量を減少させる役割を持つが、過剰に添加すると耐高温割れ性を劣化させる。ワイヤ中のＴｉ含有量が、ワイヤ全質量に対して０．５０質量％以下であると、ブローホール発生量を減少させることができるとともに、優れた耐高温割れ性を維持することができる。したがって、ワイヤ中のＴｉ含有量は、ワイヤ全質量に対して０．５０質量％以下とすることが好ましく、０．４０質量％以下とすることがより好ましく、０．３０質量％以下とすることがさらに好ましく、０質量％であってもよい。
Ｔｉ源としては、金属Ｔｉ、Ｔｉ合金（Ｆｅ－Ｔｉ合金等）が挙げられる。本実施形態において、Ｔｉ含有量とは、上記金属Ｔｉ及びＴｉ合金の含有量をＴｉに換算した値を表す。すなわち、Ｔｉ含有量は、硫酸に溶解する金属Ｔｉ及びＴｉ合金に由来するＴｉの含有量であり、硫酸に溶解しないＴｉＯ２等の酸化物に由来するＴｉを含まない。
【0036】
＜Ａｌ：０．５０質量％以下（０質量％を含む）＞
Ａｌは、脱酸成分として溶融金属中の溶存酸素量を低下させ、「Ｃ＋Ｏ＝ＣＯ（ガス）」の反応を抑制し、ブローホール発生量を減少させる役割を持つが、過剰に添加すると耐高温割れ性を劣化させる。ワイヤ中のＡｌ含有量が、ワイヤ全質量に対して０．５０質量％以下であると、ブローホール発生量を減少させることができるとともに、優れた耐高温割れ性を維持することができる。したがって、ワイヤ中のＡｌ含有量は、ワイヤ全質量に対して０．５０質量％以下とすることが好ましく、０．４０質量％以下とすることがより好ましく、０．３０質量％以下とすることがさらに好ましく、０．２０質量％以下とすることが特に好ましく、０質量％であってもよい。
Ａｌ源としては、金属Ａｌ、Ａｌ合金（Ｆｅ－Ａｌ合金等）が挙げられる。本実施形態において、Ａｌ含有量とは、上記金属Ａｌ及びＡｌ合金の含有量をＡｌに換算した値を表す。すなわち、Ａｌ含有量は、硫酸に溶解する金属Ａｌ及びＡｌ合金に由来するＡｌの含有量であり、硫酸に溶解しないＡｌ２Ｏ３等の酸化物に由来するＡｌを含まない。
Ａｌは、脱酸成分として溶融金属中の溶存酸素量を低下させ、「Ｃ＋Ｏ＝ＣＯ（ガス）」の反応を抑制し、ブローホール発生量を減少させる役割を持つが、過剰に添加すると耐高温割れ性を劣化させる。ワイヤ中のＡｌ含有量が、ワイヤ全質量に対して０．５０質量％以下であると、ブローホール発生量を減少させることができるとともに、優れた耐高温割れ性を維持することができる。したがって、ワイヤ中のＡｌ含有量は、ワイヤ全質量に対して０．５０質量％以下とすることが好ましく、０．４０質量％以下とすることがより好ましく、０．３０質量％以下とすることがさらに好ましく、０．２０質量％以下とすることが特に好ましく、０質量％であってもよい。
Ａｌ源としては、金属Ａｌ、Ａｌ合金（Ｆｅ－Ａｌ合金等）が挙げられる。本実施形態において、Ａｌ含有量とは、上記金属Ａｌ及びＡｌ合金の含有量をＡｌに換算した値を表す。すなわち、Ａｌ含有量は、硫酸に溶解する金属Ａｌ及びＡｌ合金に由来するＡｌの含有量であり、硫酸に溶解しないＡｌ２Ｏ３等の酸化物に由来するＡｌを含まない。
【0037】
＜式（２）により算出される値Ａ２：３．４８以下＞
本実施形態においては、上記成分を用いた下記式（２）により算出される値Ａ２を３．４８以下にすることで、スラグ剥離性及びビード形状をより一層向上させるとともに、ブローホールや表面ピット等の溶接欠陥の発生をより一層抑制することができる。したがって、下記式（２）により算出される値Ａ２は、３．４８以下であることが好ましく、３．４５以下であることがより好ましく、３．４０以下であることがさらに好ましい。
本実施形態においては、上記成分を用いた下記式（２）により算出される値Ａ２を３．４８以下にすることで、スラグ剥離性及びビード形状をより一層向上させるとともに、ブローホールや表面ピット等の溶接欠陥の発生をより一層抑制することができる。したがって、下記式（２）により算出される値Ａ２は、３．４８以下であることが好ましく、３．４５以下であることがより好ましく、３．４０以下であることがさらに好ましい。
【0038】
式（２）：Ａ２＝（［Ａｌ］＋［Ａｌ２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）／（［ＳｉＯ２］＋［ＺｒＯ２］×０．１）
ただし、［Ａｌ］は、ワイヤ中のＡｌ含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ａｌ２Ｏ３］は、フラックス中の前記Ａｌ２Ｏ３の含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＴｉＯ２］は、フラックス中の前記ＴｉＯ２の含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＳｉＯ２］は、フラックス中の前記ＳｉＯ２換算値をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＺｒＯ２］は、フラックス中のＺｒＯ２換算値をワイヤ全質量に対する質量％で表した値である。
ただし、［Ａｌ］は、ワイヤ中のＡｌ含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ａｌ２Ｏ３］は、フラックス中の前記Ａｌ２Ｏ３の含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＴｉＯ２］は、フラックス中の前記ＴｉＯ２の含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＳｉＯ２］は、フラックス中の前記ＳｉＯ２換算値をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＺｒＯ２］は、フラックス中のＺｒＯ２換算値をワイヤ全質量に対する質量％で表した値である。
【0039】
＜その他の成分及び不可避的不純物＞
本実施形態に係るＮｉ基合金フラックス入りワイヤは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２換算値、ＺｒＯ２換算値、Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯ２及びＦを合計で、９０質量％以上含むことが好ましく、９３質量％以上含むことがより好ましく、９５質量％以上含むことがさらに好ましく、９８質量％以上含むことが特に好ましい。上記成分の他の成分として、本実施形態において好ましい範囲として上述したＮａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｂ、Ｔｉ、Ａｌの他に、Ｃ、Ｓｉ及びＣｕなどが含まれる。これら成分のうち、Ｃは０．１０質量％以下、Ｓｉは１．０質量％以下、Ｃｕは０．５質量％以下に規制することが好ましい。また、不可避的不純物として、Ｐ、Ｓ、Ｃｏ及び水分などがある。これらの不可避的不純物のうち、Ｐは０．０１０質量％以下に規制することが好ましく、Ｓは０．０１０質量％以下に規制することが好ましく、Ｃｏは１．０質量％以下に規制することが好ましく、水分は０．１０質量％以下に規制することが好ましい。
本実施形態に係るＮｉ基合金フラックス入りワイヤは、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２換算値、ＺｒＯ２換算値、Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯ２及びＦを合計で、９０質量％以上含むことが好ましく、９３質量％以上含むことがより好ましく、９５質量％以上含むことがさらに好ましく、９８質量％以上含むことが特に好ましい。上記成分の他の成分として、本実施形態において好ましい範囲として上述したＮａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｂ、Ｔｉ、Ａｌの他に、Ｃ、Ｓｉ及びＣｕなどが含まれる。これら成分のうち、Ｃは０．１０質量％以下、Ｓｉは１．０質量％以下、Ｃｕは０．５質量％以下に規制することが好ましい。また、不可避的不純物として、Ｐ、Ｓ、Ｃｏ及び水分などがある。これらの不可避的不純物のうち、Ｐは０．０１０質量％以下に規制することが好ましく、Ｓは０．０１０質量％以下に規制することが好ましく、Ｃｏは１．０質量％以下に規制することが好ましく、水分は０．１０質量％以下に規制することが好ましい。
【0040】
＜フラックス充填率：２０質量％以上３０質量％以下＞
フラックスには、金属や合金の他、酸化物やフッ化物等の化合物が含まれる。本実施形態において、ワイヤ全質量に対するフラックス含有量、すなわち、フラックス充填率は特に限定されないが、フラックス充填率が２０質量％以上であると、溶融金属とスラグの垂れの発生を抑制することができ、溶接作業性が良好となる。したがって、フラックス充填率は、２０質量％以上であることが好ましく、２１質量％以上であることがより好ましい。また、フラックス充填率が３０質量％以下であると、ワイヤの吸湿を適正に保つことができ、良好な耐気孔欠陥性を得ることができる。したがって、フラックス充填率は、３０質量％以下であることが好ましく、２８質量％以下であることがより好ましい。
フラックスには、金属や合金の他、酸化物やフッ化物等の化合物が含まれる。本実施形態において、ワイヤ全質量に対するフラックス含有量、すなわち、フラックス充填率は特に限定されないが、フラックス充填率が２０質量％以上であると、溶融金属とスラグの垂れの発生を抑制することができ、溶接作業性が良好となる。したがって、フラックス充填率は、２０質量％以上であることが好ましく、２１質量％以上であることがより好ましい。また、フラックス充填率が３０質量％以下であると、ワイヤの吸湿を適正に保つことができ、良好な耐気孔欠陥性を得ることができる。したがって、フラックス充填率は、３０質量％以下であることが好ましく、２８質量％以下であることがより好ましい。
【0041】
＜外皮の厚さ、ワイヤ径、シールドガス組成＞
また、本実施形態に係るＮｉ基合金フラックス入りワイヤの外皮の厚さやワイヤ径（直径）は、特に限定されるものではないが、ＡＷＳ又はＪＩＳ等の溶接材料規格に規定された直径、例えば、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．４ｍｍ、１．６ｍｍ等のワイヤに適用することができる。
さらに、シールドガス組成としては、１００％ＣＯ２を好適に使用することができるが、ＡｒとＣＯ２との混合ガスを使用しても、本実施形態の効果を得ることができる。
また、本実施形態に係るＮｉ基合金フラックス入りワイヤの外皮の厚さやワイヤ径（直径）は、特に限定されるものではないが、ＡＷＳ又はＪＩＳ等の溶接材料規格に規定された直径、例えば、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．４ｍｍ、１．６ｍｍ等のワイヤに適用することができる。
さらに、シールドガス組成としては、１００％ＣＯ２を好適に使用することができるが、ＡｒとＣＯ２との混合ガスを使用しても、本実施形態の効果を得ることができる。
【0042】
＜溶接姿勢＞
本実施形態において、フラックス入りワイヤを用いて溶接する際の溶接姿勢については、特に限定されない。ただし、本実施形態においては、溶融プールの粘度を適切に制御しているため、本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、特に、下向溶接、横向溶接及び水平すみ肉溶接に好適である。
本実施形態において、フラックス入りワイヤを用いて溶接する際の溶接姿勢については、特に限定されない。ただし、本実施形態においては、溶融プールの粘度を適切に制御しているため、本実施形態に係るフラックス入りワイヤは、特に、下向溶接、横向溶接及び水平すみ肉溶接に好適である。
【0043】
［フラックス入りワイヤの製造方法］
本実施形態に係るフラックス入りワイヤの製造方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、以下に示す方法で製造することができる。
まず、Ｎｉ基合金製の外皮を構成する金属帯を準備し、この金属帯を長手方向に送りながら成形ロールにより成形して、Ｕ字状のオープン管にする。次に、所定の成分組成となるように、各種原料を配合したフラックスをＮｉ基合金製の外皮に充填し、その後、断面が円形になるように加工する。その後、冷間加工により伸線し、例えば所望のワイヤ径のフラックス入りワイヤとする。
なお、冷間加工途中に焼鈍を施してもよい。また、製造の過程で成形したＮｉ基合金製の外皮の合わせ目を溶接した継ぎ目が無いワイヤと、前記合わせ目を溶接せず隙間のまま残すワイヤのいずれの構造も採用することができる。
本実施形態に係るフラックス入りワイヤの製造方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、以下に示す方法で製造することができる。
まず、Ｎｉ基合金製の外皮を構成する金属帯を準備し、この金属帯を長手方向に送りながら成形ロールにより成形して、Ｕ字状のオープン管にする。次に、所定の成分組成となるように、各種原料を配合したフラックスをＮｉ基合金製の外皮に充填し、その後、断面が円形になるように加工する。その後、冷間加工により伸線し、例えば所望のワイヤ径のフラックス入りワイヤとする。
なお、冷間加工途中に焼鈍を施してもよい。また、製造の過程で成形したＮｉ基合金製の外皮の合わせ目を溶接した継ぎ目が無いワイヤと、前記合わせ目を溶接せず隙間のまま残すワイヤのいずれの構造も採用することができる。
【実施例0044】
以下、発明例及び比較例を挙げて本発明についてより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0045】
［フラックス入りワイヤの製造］
まず、厚さが０．４ｍｍで幅が９．０ｍｍであるＮｉ基合金からなる金属帯を湾曲させて、Ｎｉ基合金製の外皮を作製した。この外皮に金属原料とスラグ成分からなるフラックスを内包させた後、直径が１．２ｍｍになるように伸線加工し、下記表１及び表２に示す組成を有するフラックス入りワイヤを製造した。なお、フラックス率は２３質量％とした。
まず、厚さが０．４ｍｍで幅が９．０ｍｍであるＮｉ基合金からなる金属帯を湾曲させて、Ｎｉ基合金製の外皮を作製した。この外皮に金属原料とスラグ成分からなるフラックスを内包させた後、直径が１．２ｍｍになるように伸線加工し、下記表１及び表２に示す組成を有するフラックス入りワイヤを製造した。なお、フラックス率は２３質量％とした。
【0046】
表２において、式（１）とは、Ａ１＝［Ｎａ］＋［Ｋ］＋［Ｌｉ］を示す。ただし、［Ｎａ］は、ワイヤ中の前記Ｎａの含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ｋ］は、ワイヤ中の前記Ｋの含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ｌｉ］は、ワイヤ中の前記Ｌｉの含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値である。
また、式（２）とは、Ａ２＝（［Ａｌ］＋［Ａｌ２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）／（［ＳｉＯ２］＋［ＺｒＯ２］×０．１）を示す。ただし、［Ａｌ］は、ワイヤ中のＡｌ含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ａｌ２Ｏ３］は、フラックス中の前記Ａｌ２Ｏ３の含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＴｉＯ２］は、フラックス中の前記ＴｉＯ２の含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＳｉＯ２］は、フラックス中の前記ＳｉＯ２換算値をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＺｒＯ２］は、フラックス中の前記ＺｒＯ２換算値をワイヤ全質量に対する質量％で表した値である。
また、式（２）とは、Ａ２＝（［Ａｌ］＋［Ａｌ２Ｏ３］＋［ＴｉＯ２］）／（［ＳｉＯ２］＋［ＺｒＯ２］×０．１）を示す。ただし、［Ａｌ］は、ワイヤ中のＡｌ含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［Ａｌ２Ｏ３］は、フラックス中の前記Ａｌ２Ｏ３の含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＴｉＯ２］は、フラックス中の前記ＴｉＯ２の含有量をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＳｉＯ２］は、フラックス中の前記ＳｉＯ２換算値をワイヤ全質量に対する質量％で表した値であり、［ＺｒＯ２］は、フラックス中の前記ＺｒＯ２換算値をワイヤ全質量に対する質量％で表した値である。
【0047】
［ガスシールドアーク溶接］
次に、得られたフラックス入りワイヤを使用して、以下に示す条件により水平すみ肉溶接及び横向溶接を行った。
次に、得られたフラックス入りワイヤを使用して、以下に示す条件により水平すみ肉溶接及び横向溶接を行った。
【0048】
（水平すみ肉溶接）
板厚が１２ｍｍ、幅が８０ｍｍ、長さが３００ｍｍである一対の９％Ｎｉ鋼板を準備し、一方の鋼板を水平に配置し、他方の鋼板の端面を一方の鋼板の上面に突き合わせるようにして配置した。その後、２枚の鋼板により形成されたすみ肉部に対して、簡易台車（ＰＩＣＯＭＡＸ（登録商標））を使用した自動溶接により、水平すみ肉溶接を実施することにより、Ｔ継手を作製した。なお、溶接電流を２００Ａ、溶接電圧を３０Ｖ、溶接速度を３０ｃｍ／分、シールドガスの種類を１００％ＣＯ２、流量を２５Ｌ／分とした。
板厚が１２ｍｍ、幅が８０ｍｍ、長さが３００ｍｍである一対の９％Ｎｉ鋼板を準備し、一方の鋼板を水平に配置し、他方の鋼板の端面を一方の鋼板の上面に突き合わせるようにして配置した。その後、２枚の鋼板により形成されたすみ肉部に対して、簡易台車（ＰＩＣＯＭＡＸ（登録商標））を使用した自動溶接により、水平すみ肉溶接を実施することにより、Ｔ継手を作製した。なお、溶接電流を２００Ａ、溶接電圧を３０Ｖ、溶接速度を３０ｃｍ／分、シールドガスの種類を１００％ＣＯ２、流量を２５Ｌ／分とした。
【0049】
（横向溶接）
板厚が２０ｍｍ、幅が７５ｍｍ、長さが３００ｍｍであり、炭素鋼（ＳＭ４９０Ａ）からなる鋼板に対して、表面から上方に３５°、下方に２５°開口し、深さが７ｍｍであり、底部の曲率半径が５ｍｍである溝開先を加工した。そして、開先部に対して、半自動溶接により横向溝埋め溶接（２層４パス）を実施した。なお、溶接電流を１８０Ａ、溶接電圧を２８Ｖ、溶接速度を１５～６５ｃｍ／分、シールドガスの種類を１００％ＣＯ２、流量を２５Ｌ／分とした。
板厚が２０ｍｍ、幅が７５ｍｍ、長さが３００ｍｍであり、炭素鋼（ＳＭ４９０Ａ）からなる鋼板に対して、表面から上方に３５°、下方に２５°開口し、深さが７ｍｍであり、底部の曲率半径が５ｍｍである溝開先を加工した。そして、開先部に対して、半自動溶接により横向溝埋め溶接（２層４パス）を実施した。なお、溶接電流を１８０Ａ、溶接電圧を２８Ｖ、溶接速度を１５～６５ｃｍ／分、シールドガスの種類を１００％ＣＯ２、流量を２５Ｌ／分とした。
【0050】
［評価試験］
溶接により得られた継手に対して、以下に示す種々の評価試験を実施した。評価結果を下記表２に併せて示す。
溶接により得られた継手に対して、以下に示す種々の評価試験を実施した。評価結果を下記表２に併せて示す。
【0051】
（スラグ剥離性）
水平すみ肉溶接により作製されたＴ継手について、得られた溶接部を観察することにより、スラグ剥離性を評価した。スラグ剥離性の評価基準としては、溶接ビード上全体にスラグがかぶっており、極めて除去しやすい状態であったものを「◎」（優良）とした。また、通常の除去作業で問題なく使用できる状態であったものを「○」（良好）とした。さらに、スラグの除去が困難であったものを「×」（不良）とした。
水平すみ肉溶接により作製されたＴ継手について、得られた溶接部を観察することにより、スラグ剥離性を評価した。スラグ剥離性の評価基準としては、溶接ビード上全体にスラグがかぶっており、極めて除去しやすい状態であったものを「◎」（優良）とした。また、通常の除去作業で問題なく使用できる状態であったものを「○」（良好）とした。さらに、スラグの除去が困難であったものを「×」（不良）とした。
【0052】
（ビード形状）
水平すみ肉溶接により作製されたＴ継手について、継手表面のビード形状を目視により観察した。ビード形状の評価基準としては、滑らかなビード形状であったものを「◎」（優良）とした。また、やや凸形状のビードが得られたものを「○」（良好）とした。さらに、アンダーカットやアンダーフィルが発生したものを「×」（不良）とした。
水平すみ肉溶接により作製されたＴ継手について、継手表面のビード形状を目視により観察した。ビード形状の評価基準としては、滑らかなビード形状であったものを「◎」（優良）とした。また、やや凸形状のビードが得られたものを「○」（良好）とした。さらに、アンダーカットやアンダーフィルが発生したものを「×」（不良）とした。
【0053】
（表面ピット）
水平すみ肉溶接により作製されたＴ継手について、定常部３００ｍｍにおける溶接ビード表面のピットを観察した。表面ピットの評価基準としては、目視可能なピットが全く発生しなかったものを◎、１０個未満であったものを○（合格）とし、１０個以上であったものを×（不合格）とした。
水平すみ肉溶接により作製されたＴ継手について、定常部３００ｍｍにおける溶接ビード表面のピットを観察した。表面ピットの評価基準としては、目視可能なピットが全く発生しなかったものを◎、１０個未満であったものを○（合格）とし、１０個以上であったものを×（不合格）とした。
【0054】
（耐ブローホール性）
横向溶接により作製された継手について、余盛を板面まで平坦に研削した後、Ｘ線透過試験により溶接部の耐ブローホール性を評価した。耐ブローホール性の評価基準としては、溶接部に、直径が０．６ｍｍ以上のブローホールの個数が１５個未満であったものを◎」（優良）、１５個以上３０個未満であったものを「〇」（良好）、３０個以上であったものを「×」（不良）とした。「
横向溶接により作製された継手について、余盛を板面まで平坦に研削した後、Ｘ線透過試験により溶接部の耐ブローホール性を評価した。耐ブローホール性の評価基準としては、溶接部に、直径が０．６ｍｍ以上のブローホールの個数が１５個未満であったものを◎」（優良）、１５個以上３０個未満であったものを「〇」（良好）、３０個以上であったものを「×」（不良）とした。「
【0055】
なお、表１及び表２に示す各成分の含有量は、ワイヤ全質量に対しての含有量（質量％）である。また、残部はＣ、金属Ｓｉ及びＣｕ、並びに不可避的不純物である。
【0056】
【表1】
【0057】
【表2】
【0058】
上記表１～表２に示すように、発明例Ｎｏ．１～８は、ワイヤ及びフラックス中の各成分が本発明で規定する範囲内であったため、スラグ剥離性、ビード形状、表面ピット及び耐ブローホール性の全てにおいて、評価結果が良好又は優良となった。特に、発明例Ｎｏ．１、２、３及び７、８は、式（２）により算出される値Ａ２が、好ましい範囲内であったため、スラグ剥離性又はビード形状の評価結果が優れたものとなった。
【0059】
一方、比較例Ｎｏ．１は、フラックス中のＭｎＯ２含有量が本発明で規定する下限値未満であったため、ビード形状及び表面ピットが不良となった。
比較例Ｎｏ．２及び３は、ワイヤ中のＭｎＯ２含有量が本発明で規定する下限値未満であったため、ビード形状及び表面ピットが不良となった。また、Ｆ含有量が本発明で規定する上限値を超えていたため、ブローホールが大量に発生した。
比較例Ｎｏ．４は、フラックス中のＭｎＯ２含有量が本発明で規定する下限値未満であり、スラグ剥離性及び表面ピットが不良となった。
比較例Ｎｏ．２及び３は、ワイヤ中のＭｎＯ２含有量が本発明で規定する下限値未満であったため、ビード形状及び表面ピットが不良となった。また、Ｆ含有量が本発明で規定する上限値を超えていたため、ブローホールが大量に発生した。
比較例Ｎｏ．４は、フラックス中のＭｎＯ２含有量が本発明で規定する下限値未満であり、スラグ剥離性及び表面ピットが不良となった。
【0060】
比較例Ｎｏ．５は、フラックス中のＭｎＯ２含有量が本発明で規定する下限値未満であり、スラグ剥離性が不良となった。
比較例Ｎｏ．６は、フラックス中のＳｉＯ２含有量及びＭｎＯ２含有量が本発明で規定する下限値未満であったため、スラグ剥離性、ビード形状及び表面ピットが不良となった。
比較例Ｎｏ．７は、フラックス中のＭｎＯ２含有量が本発明で規定する上限値を超えていたため、スラグ剥離性が不良となった。
比較例Ｎｏ．６は、フラックス中のＳｉＯ２含有量及びＭｎＯ２含有量が本発明で規定する下限値未満であったため、スラグ剥離性、ビード形状及び表面ピットが不良となった。
比較例Ｎｏ．７は、フラックス中のＭｎＯ２含有量が本発明で規定する上限値を超えていたため、スラグ剥離性が不良となった。
【0061】
以上詳述したように、本発明によれば、フラックス組成を特定の範囲に調整することにより、特に、横向き溶接、下向溶接及びすみ肉溶接の溶接姿勢において、溶融プール及びスラグの粘度を適切に保つことができる。これにより、スラグ剥離性及びビード形状が良好であるとともに、ブローホールや表面ピット等の溶接欠陥の発生が抑制された溶接金属を得ることができるＮｉ基合金フラックス入りワイヤを得ることができる。