(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】
(24)【登録日】2024-09-30
(45)【発行日】2024-10-08
(54)【発明の名称】Ｎｉ基合金被覆アーク溶接棒
(51)【国際特許分類】
B23K 35/365 20060101AFI20241001BHJP
B23K 35/30 20060101ALI20241001BHJP
C22C 19/03 20060101ALI20241001BHJP
【ＦＩ】
B23K35/365 M
B23K35/30 320Q
C22C19/03 G
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2021181466
(22)【出願日】2021-11-05
(65)【公開番号】P2023069545
(43)【公開日】2023-05-18
【審査請求日】2023-09-01
(73)【特許権者】
【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】阿部 真弓
(72)【発明者】
【氏名】北川 良彦
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 浩二
【審査官】小川 進
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－２７２４３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５６－０９５４９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／１０５０１１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開昭５７－１０９５９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特公昭４８－０３４２９５（ＪＰ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｋ ３５／３６５
Ｂ２３Ｋ ３５／３０
Ｃ２２Ｃ １９／０３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
心線を被覆剤で被覆したＮｉ基合金被覆アーク溶接棒であって、前記Ｎｉ基合金被覆アーク溶接棒全質量に対して、
ＳｉＯ２：１質量％以上７質量％以下、
ＣＯ２：２．５質量％以上７．０質量％以下、
Ｆ：０．５質量％以上５．０質量％以下、及び
Ｎｉ：４０質量％以上を含有するとともに、
ＴｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３のいずれか一方又は両方を、
ＴｉＯ２：０質量％超２．０質量％以下、及び
Ａｌ２Ｏ３：０質量％超２．０質量％以下、の範囲で含有し、
前記被覆剤は、被覆剤全質量に対して、
Ｌｉ：０．３質量％以上１．２質量％以下、
Ｎａ：０．５質量％以上１．５質量％以下、及び
Ｋ：０．６質量％以上１．８質量％以下、を含有し、
前記被覆剤中のＬｉ含有量を被覆剤全質量に対する質量％で［Ｌｉ］とし、前記被覆剤中のＫ含有量を被覆剤全質量に対する質量％で［Ｋ］とする場合に、
［Ｌｉ］／［Ｋ］が０．１５以上１．４以下であることを特徴とする、Ｎｉ基合金被覆アーク溶接棒。
【請求項2】
前記被覆剤の被覆率は、２０質量％以上６０質量％以下であることを特徴とする、請求項１に記載のＮｉ基合金被覆アーク溶接棒。
【請求項3】
さらに、前記Ｎｉ基合金被覆アーク溶接棒全質量に対して、Ｃ：１．０質量％以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＮｉ基合金被覆アーク溶接棒。
【請求項4】
さらに、前記Ｎｉ基合金被覆アーク溶接棒全質量に対して、Ａｌ：０質量％超２．０質量％以下、
Ｔｉ：０質量％超２．０質量％以下、
Ｍｇ：０質量％超０．５質量％以下、及び、
Ｆｅ：０質量％超１２．０質量％以下、から選択される少なくとも１種を含有することを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載のＮｉ基合金被覆アーク溶接棒。
【請求項5】
さらに、前記Ｎｉ基合金被覆アーク溶接棒全質量に対して、Ｃｒ：０質量％超２０．０質量％以下、
Ｍｏ：０質量％超１５．０質量％以下、
Ｗ：０質量％超５．０質量％以下、
Ｍｎ：０質量％超５．０質量％以下、及び、
Ｎｂ：０質量％超５．０質量％以下、から選択される少なくとも１種を含有することを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載のＮｉ基合金被覆アーク溶接棒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、Ｎｉ基合金被覆アーク溶接棒に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、液化天然ガス（ＬＮＧ：Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）の貯蔵タンク等には、高い強度及び靱性を有する９％Ｎｉ鋼が多用されている。そして、９％Ｎｉ鋼を用いた構造物を製造するために、優れた強度及び靱性を有する溶接金属を得ることができる種々のＮｉ基合金被覆アーク溶接棒が提案されている。
【0003】
例えば、特許文献１には、心線中のＮｉ、Ｃｒ、Ｃ、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｎ及びＨの含有量を制御するとともに、被覆剤中のＨ含有量を制御したＮｉ基合金被覆アーク溶接棒が開示されている。この特許文献１には、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｖ、Ｂを心線中に適切な含有量で含有させることにより、溶接金属中の酸素を低減し、ブローホールの発生を抑制できることが記載されている。
【0004】
さらに、特許文献２には、心線中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇ等を制御するとともに、被覆剤中のＭｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅの含有量の合計、Ｔｉ、Ａｌ及びＭｇの含有量の合計、Ｓｉ含有量等を制御したＮｉ基合金被覆アーク溶接棒が開示されている。この特許文献２には、機械的性質に優れるとともに、気孔欠陥の発生が少ない溶接金属を得られることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開昭６１－１６９１９２号公報
【文献】特許第６２９６５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記特許文献１及び２に記載のＮｉ基合金被覆アーク溶接棒は、耐吸湿性について何ら検討されていない。被覆アーク溶接棒において、被覆剤が吸湿し、溶接棒全質量に対する水分の量が高いと、溶接金属にブローホールが発生するという問題点がある。そして、溶接金属中に形成されたブローホールは、溶接金属の機械的性質を低下させるおそれがある。
【0007】
本発明は、上述した状況に鑑みてなされたものであり、被覆剤の耐吸湿性に優れ、溶接時のブローホールの発生を抑制することができるＮｉ基合金被覆アーク溶接棒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】
【0008】
本発明者らは、Ｎｉ基合金被覆アーク溶接棒の上記課題について鋭意検討した結果、耐吸湿性を向上させるには、被覆剤中にＬｉを含有させることが有効であることを見出すとともに、被覆剤中に含まれるＫが、特に耐吸湿性を劣化させることを確認した。そして、本発明者らは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋを特定の範囲に制御するとともに、被覆剤中のＬｉとＫとの比率を特定の範囲に制御することにより、耐吸湿性を向上させ、溶接時のブローホールの発生を抑制可能であることを見出した。本発明はこれらの知見に基づきなされたものであり、本発明の上記目的は、Ｎｉ基合金被覆アーク溶接棒に係る下記［１］の構成により達成される。
【0009】
［１］ 心線を被覆剤で被覆したＮｉ基合金被覆アーク溶接棒であって、
前記Ｎｉ基合金被覆アーク溶接棒全質量に対して、
ＳｉＯ２：１質量％以上７質量％以下、
ＣＯ２：２．５質量％以上７．０質量％以下、
Ｆ：０．５質量％以上５．０質量％以下、及び
Ｎｉ：４０質量％以上を含有するとともに、
ＴｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３のいずれか一方又は両方を、
ＴｉＯ２：０質量％超２．０質量％以下、及び
Ａｌ２Ｏ３：０質量％超２．０質量％以下、の範囲で含有し、
前記被覆剤は、被覆剤全質量に対して、
Ｌｉ：０．３質量％以上１．２質量％以下、
Ｎａ：０．５質量％以上１．５質量％以下、及び
Ｋ：０．６質量％以上１．８質量％以下、を含有し、
前記被覆剤中のＬｉ含有量を被覆剤全質量に対する質量％で［Ｌｉ］とし、前記被覆剤中のＫ含有量を被覆剤全質量に対する質量％で［Ｋ］とする場合に、
［Ｌｉ］／［Ｋ］が０．１５以上１．４以下であることを特徴とする、Ｎｉ基合金被覆アーク溶接棒。
前記Ｎｉ基合金被覆アーク溶接棒全質量に対して、
ＳｉＯ２：１質量％以上７質量％以下、
ＣＯ２：２．５質量％以上７．０質量％以下、
Ｆ：０．５質量％以上５．０質量％以下、及び
Ｎｉ：４０質量％以上を含有するとともに、
ＴｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３のいずれか一方又は両方を、
ＴｉＯ２：０質量％超２．０質量％以下、及び
Ａｌ２Ｏ３：０質量％超２．０質量％以下、の範囲で含有し、
前記被覆剤は、被覆剤全質量に対して、
Ｌｉ：０．３質量％以上１．２質量％以下、
Ｎａ：０．５質量％以上１．５質量％以下、及び
Ｋ：０．６質量％以上１．８質量％以下、を含有し、
前記被覆剤中のＬｉ含有量を被覆剤全質量に対する質量％で［Ｌｉ］とし、前記被覆剤中のＫ含有量を被覆剤全質量に対する質量％で［Ｋ］とする場合に、
［Ｌｉ］／［Ｋ］が０．１５以上１．４以下であることを特徴とする、Ｎｉ基合金被覆アーク溶接棒。
【0010】
また、Ｎｉ基合金被覆アーク溶接棒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。
【0011】
［２］ 前記被覆剤の被覆率は、２０質量％以上６０質量％以下であることを特徴とする、［１］に記載のＮｉ基合金被覆アーク溶接棒。
【0012】
［３］ さらに、前記Ｎｉ基合金被覆アーク溶接棒全質量に対して、
Ｃ：１．０質量％以下であることを特徴とする、［１］又は［２］に記載のＮｉ基合金被覆アーク溶接棒。
Ｃ：１．０質量％以下であることを特徴とする、［１］又は［２］に記載のＮｉ基合金被覆アーク溶接棒。
【0013】
［４］ さらに、前記Ｎｉ基合金被覆アーク溶接棒全質量に対して、
Ａｌ：０質量％超２．０質量％以下、
Ｔｉ：０質量％超２．０質量％以下、
Ｍｇ：０質量％超０．５質量％以下、及び、
Ｆｅ：０質量％超１２．０質量％以下、から選択される少なくとも１種を含有することを特徴とする、［１］～［３］のいずれか１つに記載のＮｉ基合金被覆アーク溶接棒。
Ａｌ：０質量％超２．０質量％以下、
Ｔｉ：０質量％超２．０質量％以下、
Ｍｇ：０質量％超０．５質量％以下、及び、
Ｆｅ：０質量％超１２．０質量％以下、から選択される少なくとも１種を含有することを特徴とする、［１］～［３］のいずれか１つに記載のＮｉ基合金被覆アーク溶接棒。
【0014】
［５］ さらに、前記Ｎｉ基合金被覆アーク溶接棒全質量に対して、
Ｃｒ：０質量％超２０．０質量％以下、
Ｍｏ：０質量％超１５．０質量％以下、
Ｗ：０質量％超５．０質量％以下、
Ｍｎ：０質量％超５．０質量％以下、及び、
Ｎｂ：０質量％超５．０質量％以下、から選択される少なくとも１種を含有することを特徴とする、［１］～［４］のいずれか１つに記載のＮｉ基合金被覆アーク溶接棒。
Ｃｒ：０質量％超２０．０質量％以下、
Ｍｏ：０質量％超１５．０質量％以下、
Ｗ：０質量％超５．０質量％以下、
Ｍｎ：０質量％超５．０質量％以下、及び、
Ｎｂ：０質量％超５．０質量％以下、から選択される少なくとも１種を含有することを特徴とする、［１］～［４］のいずれか１つに記載のＮｉ基合金被覆アーク溶接棒。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、被覆剤の耐吸湿性に優れ、溶接時のブローホールの発生を抑制することができるＮｉ基合金被覆アーク溶接棒を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、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。
以下、本実施形態に係るＮｉ基合金被覆アーク溶接棒について説明する。
以下、本実施形態に係るＮｉ基合金被覆アーク溶接棒について説明する。
【0017】
〔被覆アーク溶接棒〕
本実施形態に係る被覆アーク溶接棒は、心線を被覆剤で被覆したＮｉ基合金被覆アーク溶接棒である。上記心線は、例えば純Ｎｉ又はＮｉ基合金からなる。また、上記Ｎｉ基合金被覆アーク溶接棒は、溶着金属の成分がＮｉ基合金となる溶接棒である。以下、Ｎｉ基合金被覆アーク溶接棒を、単に「被覆アーク溶接棒」ともいう。
本実施形態に係る被覆アーク溶接棒は、心線を被覆剤で被覆したＮｉ基合金被覆アーク溶接棒である。上記心線は、例えば純Ｎｉ又はＮｉ基合金からなる。また、上記Ｎｉ基合金被覆アーク溶接棒は、溶着金属の成分がＮｉ基合金となる溶接棒である。以下、Ｎｉ基合金被覆アーク溶接棒を、単に「被覆アーク溶接棒」ともいう。
【0018】
本実施形態に係る被覆アーク溶接棒の被覆剤及び被覆アーク溶接棒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、以下で詳細に説明する。以下の説明において、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋは被覆剤中に含有される成分の含有量を、被覆剤全質量に対する含有量で規定する。それ以外の成分は、心線及び被覆剤に含有される成分の合計量を、被覆アーク溶接棒全質量（心線と被覆剤の合計量）に対する含有量とした値で規定する。
【0019】
（Ｌｉ：０．３質量％以上１．２質量％以下）
Ｌｉは、被覆剤の耐吸湿性を向上させる効果を有する。被覆剤中のＬｉ含有量が、０．３質量％未満であると、耐吸湿性を向上させる効果を得ることができない。したがって、被覆剤中のＬｉ含有量は、被覆剤全質量に対して０．３質量％以上とし、０．３５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、被覆剤中のＬｉ含有量が、１．２質量％を超えると、被覆剤の粘性が小さくなり、被覆剤の被覆工程において被覆作業が困難になる。また、被覆剤中のＬｉ含有量が、１．２質量％を超えると、被覆後における被覆剤の脱落及び乾燥時における乾燥割れが生じやすくなる。したがって、被覆剤中のＬｉ含有量は、被覆剤全質量に対して１．２質量％以下とし、１．０質量％以下であることが好ましく、０．９質量％以下であることがより好ましい。
Ｌｉは、被覆剤の耐吸湿性を向上させる効果を有する。被覆剤中のＬｉ含有量が、０．３質量％未満であると、耐吸湿性を向上させる効果を得ることができない。したがって、被覆剤中のＬｉ含有量は、被覆剤全質量に対して０．３質量％以上とし、０．３５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、被覆剤中のＬｉ含有量が、１．２質量％を超えると、被覆剤の粘性が小さくなり、被覆剤の被覆工程において被覆作業が困難になる。また、被覆剤中のＬｉ含有量が、１．２質量％を超えると、被覆後における被覆剤の脱落及び乾燥時における乾燥割れが生じやすくなる。したがって、被覆剤中のＬｉ含有量は、被覆剤全質量に対して１．２質量％以下とし、１．０質量％以下であることが好ましく、０．９質量％以下であることがより好ましい。
【0020】
なお、本実施形態に係る被覆アーク溶接棒では、被覆剤の耐吸湿性を向上させるため、被覆アーク溶接棒全体に対するＬｉ含有量ではなく、心線の周囲を被覆する被覆剤中のＬｉの含有量を制御することが重要であるため、被覆剤中に含まれるＬｉ含有量を規定している。また、同様の理由により、後述するＮａとＫも被覆剤中における含有量を規定している。Ｌｉは、炭酸塩、酸化物、フッ化物等の化合物の形態で被覆剤中に含有される。また、本実施形態において、Ｌｉ含有量とは、被覆剤中に含まれるすべてのＬｉの含有量をいう。
【0021】
（Ｎａ：０．５質量％以上１．５質量％以下）
Ｎａは、被覆剤の固着性及びアーク安定性を確保する効果を有する成分である。また、被覆剤中のＮａ含有量を所定の範囲内に制御することにより、被覆剤の耐吸湿性を向上させることができる。被覆剤中のＮａ含有量が、０．５質量％未満であると、アークが不安定になるとともに、被覆後における被覆剤の脱落及び乾燥時における乾燥割れが生じやすくなる。したがって、被覆剤中のＮａ含有量は、被覆剤全質量に対して０．５質量％以上とし、０．６質量％以上であることが好ましく、０．８質量％以上であることがより好ましい。一方、被覆剤中のＮａ含有量が、１．５質量％を超えると、被覆剤の耐吸湿性が劣化する。したがって、被覆剤中のＮａ含有量は、被覆剤全質量に対して１．５質量％以下とし、１．３質量％以下であることが好ましく、１．２質量％以下であることがより好ましい。
Ｎａは、被覆剤の固着性及びアーク安定性を確保する効果を有する成分である。また、被覆剤中のＮａ含有量を所定の範囲内に制御することにより、被覆剤の耐吸湿性を向上させることができる。被覆剤中のＮａ含有量が、０．５質量％未満であると、アークが不安定になるとともに、被覆後における被覆剤の脱落及び乾燥時における乾燥割れが生じやすくなる。したがって、被覆剤中のＮａ含有量は、被覆剤全質量に対して０．５質量％以上とし、０．６質量％以上であることが好ましく、０．８質量％以上であることがより好ましい。一方、被覆剤中のＮａ含有量が、１．５質量％を超えると、被覆剤の耐吸湿性が劣化する。したがって、被覆剤中のＮａ含有量は、被覆剤全質量に対して１．５質量％以下とし、１．３質量％以下であることが好ましく、１．２質量％以下であることがより好ましい。
【0022】
Ｎａは、フッ化物、酸化物等の化合物の形態で被覆剤中に含有される。本実施形態においてＮａ含有量とは、被覆剤中に含まれるすべてのＮａの含有量をいう。
【0023】
（Ｋ：０．６質量％以上１．８質量％以下）
Ｋは、Ｎａと同様に、被覆剤の固着性及びアーク安定性を確保する効果を有する成分である。また、被覆剤中のＫ含有量を所定の範囲内に制御することにより、被覆剤の耐吸湿性を向上させることができる。被覆剤中のＫ含有量が、０．６質量％未満であると、アークが不安定になるとともに、被覆後における被覆剤の脱落及び乾燥時における乾燥割れが生じやすくなる。したがって、被覆剤中のＫ含有量は、被覆剤全質量に対して０．６質量％以上とし、０．６５質量％以上であることが好ましく、０．７質量％以上であることがより好ましい。一方、被覆剤中のＫ含有量が、１．８質量％を超えると、被覆剤の耐吸湿性が劣化する。したがって、被覆剤中のＫ含有量は、被覆剤全質量に対して１．８質量％以下とし、１．３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。
Ｋは、Ｎａと同様に、被覆剤の固着性及びアーク安定性を確保する効果を有する成分である。また、被覆剤中のＫ含有量を所定の範囲内に制御することにより、被覆剤の耐吸湿性を向上させることができる。被覆剤中のＫ含有量が、０．６質量％未満であると、アークが不安定になるとともに、被覆後における被覆剤の脱落及び乾燥時における乾燥割れが生じやすくなる。したがって、被覆剤中のＫ含有量は、被覆剤全質量に対して０．６質量％以上とし、０．６５質量％以上であることが好ましく、０．７質量％以上であることがより好ましい。一方、被覆剤中のＫ含有量が、１．８質量％を超えると、被覆剤の耐吸湿性が劣化する。したがって、被覆剤中のＫ含有量は、被覆剤全質量に対して１．８質量％以下とし、１．３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。
【0024】
Ｋは、フッ化物、酸化物等の化合物の形態で被覆剤中に含有される。本実施形態において、Ｋ含有量とは、被覆剤中に含まれるすべてのＫの含有量をいう。
【0025】
（［Ｌｉ］／［Ｋ］：０．１５以上１．４以下）
被覆剤中の成分のうち、Ｌｉ及びＫは、耐吸湿性に及ぼす影響が特に大きい成分であり、Ｌｉは、耐吸湿性を向上させ、Ｋは耐吸湿性を低下させる。したがって、本実施形態においては、被覆剤中のＬｉ含有量とＫ含有量との比を適切に制御することにより、被覆剤の耐吸湿性を向上させている。
被覆剤中の成分のうち、Ｌｉ及びＫは、耐吸湿性に及ぼす影響が特に大きい成分であり、Ｌｉは、耐吸湿性を向上させ、Ｋは耐吸湿性を低下させる。したがって、本実施形態においては、被覆剤中のＬｉ含有量とＫ含有量との比を適切に制御することにより、被覆剤の耐吸湿性を向上させている。
【0026】
被覆剤中のＬｉ含有量を被覆剤全質量に対する質量％で［Ｌｉ］とし、被覆剤中のＫ含有量を被覆剤全質量に対する質量％で［Ｋ］とする場合に、式（［Ｌｉ］／［Ｋ］）により得られる値が０．１５未満であると、被覆剤の耐吸湿性が低下する。したがって、式（［Ｌｉ］／［Ｋ］）により得られる値は０．１５以上とし、０．２０以上であることが好ましく、０．３０以上であることがより好ましい。
一方、式（［Ｌｉ］／［Ｋ］）により得られる値が１．４を超えると、被覆剤の固着強度が低下するため、乾燥割れ等の塗装性が低下する。また、アークが弱くなり、不安定になる。したがって、式（［Ｌｉ］／［Ｋ］）により得られる値は１．４以下とし、１．２以下であることが好ましく、１．１以下であることがより好ましい。
一方、式（［Ｌｉ］／［Ｋ］）により得られる値が１．４を超えると、被覆剤の固着強度が低下するため、乾燥割れ等の塗装性が低下する。また、アークが弱くなり、不安定になる。したがって、式（［Ｌｉ］／［Ｋ］）により得られる値は１．４以下とし、１．２以下であることが好ましく、１．１以下であることがより好ましい。
【0027】
上記のとおり、上記Ｌｉ、Ｎａ及びＫは被覆剤中の含有量が重要であるが、以下に示す成分は、被覆アーク溶接棒に含有されていれば、被覆剤中に含有されていてもよく、また心線中に含有されていてもよい。本実施形態に係るＮｉ基合金被覆アーク溶接棒は、心線として純Ｎｉ及びＮｉ基合金のいずれにおいても使用することができるため、純Ｎｉからなる心線を使用する場合には、Ｎｉ以外の成分は、被覆剤中に含有されることとなる。
【0028】
（ＳｉＯ２：１質量％以上７質量％以下）
ＳｉＯ２は、主に被覆剤中に含有され、粘結剤及び造滓剤として作用するとともに、脱酸剤として作用する成分である。
被覆アーク溶接棒中のＳｉＯ２含有量が、１質量％未満であると、粘結剤としての効果を得ることができず、脱酸剤としての効果も不十分となる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＳｉＯ２含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して、１質量％以上とし、２質量％以上であることが好ましく、３質量％以上であることがより好ましい。一方、被覆アーク溶接棒中のＳｉＯ２含有量が、７質量％を超えると、スラグがガラス状になって、スラグの剥離性が劣化する。したがって、被覆アーク溶接棒中のＳｉＯ２含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して、７質量％以下とし、６．５質量％以下であることが好ましく、６質量％以下であることがより好ましい。
本実施形態において、ＳｉＯ２含有量とは、被覆剤中及び心線中に含有されるすべてのＳｉをＳｉＯ２に換算した換算値である。
ＳｉＯ２は、主に被覆剤中に含有され、粘結剤及び造滓剤として作用するとともに、脱酸剤として作用する成分である。
被覆アーク溶接棒中のＳｉＯ２含有量が、１質量％未満であると、粘結剤としての効果を得ることができず、脱酸剤としての効果も不十分となる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＳｉＯ２含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して、１質量％以上とし、２質量％以上であることが好ましく、３質量％以上であることがより好ましい。一方、被覆アーク溶接棒中のＳｉＯ２含有量が、７質量％を超えると、スラグがガラス状になって、スラグの剥離性が劣化する。したがって、被覆アーク溶接棒中のＳｉＯ２含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して、７質量％以下とし、６．５質量％以下であることが好ましく、６質量％以下であることがより好ましい。
本実施形態において、ＳｉＯ２含有量とは、被覆剤中及び心線中に含有されるすべてのＳｉをＳｉＯ２に換算した換算値である。
【0029】
（ＣＯ２：２．５質量％以上７．０質量％以下）
金属炭酸塩は、高温分解により発生したガスによりアークをシールドし、健全な溶接金属を得る効果を有する。また、被覆アーク溶接棒中に金属炭酸塩を含有させることにより、スラグの流動性を適正化し、良好な溶接作業性を確保することができる。本実施形態において、金属炭酸塩としては、ＢａＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３等が挙げられる。本実施形態において、金属炭酸塩は、すべての金属炭酸塩をＣＯ２に換算したＣＯ２含有量として規定する。
金属炭酸塩は、高温分解により発生したガスによりアークをシールドし、健全な溶接金属を得る効果を有する。また、被覆アーク溶接棒中に金属炭酸塩を含有させることにより、スラグの流動性を適正化し、良好な溶接作業性を確保することができる。本実施形態において、金属炭酸塩としては、ＢａＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３等が挙げられる。本実施形態において、金属炭酸塩は、すべての金属炭酸塩をＣＯ２に換算したＣＯ２含有量として規定する。
【0030】
ＣＯ２含有量が、２．５質量％未満であると、健全な溶接金属及び良好な溶接作業性を得ることができない。したがって、被覆アーク溶接棒中のＣＯ２含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して２．５質量％以上とし、３．０質量％以上であることが好ましく、３．２質量％以上であることがより好ましい。一方、ＣＯ２を多量に含有させると、スラグ剥離性及びビード外観等が低下する。したがって、被覆アーク溶接棒中のＣＯ２含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して、７．０質量％以下とし、６．５質量％以下であることが好ましく、６．０質量％以下であることがより好ましい。
【0031】
（Ｆ：０．５質量％以上５．０質量％以下）
Ｆは、アーク強度を高めるとともに、スラグの粘性及び凝固温度を下げて流動性を向上させることで、スラグ剥離性の向上、融合不良防止、ピット・ブローホール防止に効果を発揮する成分である。
被覆アーク溶接棒中のＦ含有量が、０．５質量％未満であると、上記効果を十分に得ることができない。したがって、被覆アーク溶接棒中のＦ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０．５質量％以上とし、１．０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、被覆アーク溶接棒中のＦ含有量が５．０質量％を超えると、アーク強度が強くなり過ぎてスパッタが増加するとともに、アンダーカットが生じ易くなって、ビード形状が凸になる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＦ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して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。
なお、Ｆは、ＣａＦ２、ＬｉＦ等の金属フッ化物の形態で被覆アーク溶接棒中に含有される。本実施形態において、Ｆ含有量とは、被覆アーク溶接棒に含まれるすべてのＦの含有量をいう。
Ｆは、アーク強度を高めるとともに、スラグの粘性及び凝固温度を下げて流動性を向上させることで、スラグ剥離性の向上、融合不良防止、ピット・ブローホール防止に効果を発揮する成分である。
被覆アーク溶接棒中のＦ含有量が、０．５質量％未満であると、上記効果を十分に得ることができない。したがって、被覆アーク溶接棒中のＦ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０．５質量％以上とし、１．０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、被覆アーク溶接棒中のＦ含有量が５．０質量％を超えると、アーク強度が強くなり過ぎてスパッタが増加するとともに、アンダーカットが生じ易くなって、ビード形状が凸になる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＦ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して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。
なお、Ｆは、ＣａＦ２、ＬｉＦ等の金属フッ化物の形態で被覆アーク溶接棒中に含有される。本実施形態において、Ｆ含有量とは、被覆アーク溶接棒に含まれるすべてのＦの含有量をいう。
【0032】
（Ｎｉ：４０質量％以上）
本実施形態のＮｉ基合金被覆アーク溶接棒において、Ｎｉは主成分であり、溶接金属において安定したオーステナイト組織を形成させ、極低温での靱性を確保する効果を有する。被覆アーク溶接棒中のＮｉ含有量が、４０質量％未満であると、母材希釈を受けた際にオーステナイト組織を維持できず、靱性が低下するおそれがある。したがって、被覆アーク溶接棒中のＮｉ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して４０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。被覆アーク溶接棒中のＮｉ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して８０質量％以下であることが好ましく、６５質量％以下であることがより好ましく、６０質量％以下であることがより好ましい。
本実施形態のＮｉ基合金被覆アーク溶接棒において、Ｎｉは主成分であり、溶接金属において安定したオーステナイト組織を形成させ、極低温での靱性を確保する効果を有する。被覆アーク溶接棒中のＮｉ含有量が、４０質量％未満であると、母材希釈を受けた際にオーステナイト組織を維持できず、靱性が低下するおそれがある。したがって、被覆アーク溶接棒中のＮｉ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して４０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。被覆アーク溶接棒中のＮｉ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して８０質量％以下であることが好ましく、６５質量％以下であることがより好ましく、６０質量％以下であることがより好ましい。
【0033】
（ＴｉＯ２：０質量％超２．０質量％以下）
（Ａｌ２Ｏ３：０質量％超２．０質量％以下）
ＴｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３は、造滓剤として作用する成分であるが、本実施形態の被覆アーク溶接棒には、ＴｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３のいずれか一方が含有されていればよく、両方が含有されていてもよい。ＴｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３の合計の含有量が、０質量％であると、スラグの粘性が低下してビード形状が劣化する。したがって、被覆アーク溶接棒中には、ＴｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３のいずれか一方及び両方が、被覆アーク溶接棒全質量に対して、０質量％超の含有量で含有されているものとし、ＴｉＯ２含有量及びＡｌ２Ｏ３含有量は、それぞれ、０．０５質量％以上であることが好ましく、０．１０質量％以上であることがより好ましい。一方、ＴｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３含有量がそれぞれ２．０質量％超になると、スラグがガラス状になり、スラグ剥離性が劣化する。したがって、被覆アーク溶接棒中のＴｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３の含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して、それぞれ２．０質量％以下とし、１．５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。なお、本実施形態において、ＴｉＯ２は、酸に不溶なＴｉ化合物のＴｉＯ２換算値、Ａｌ２Ｏ３は、酸に不溶なＡｌ化合物のＡｌ２Ｏ３換算値である。
（Ａｌ２Ｏ３：０質量％超２．０質量％以下）
ＴｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３は、造滓剤として作用する成分であるが、本実施形態の被覆アーク溶接棒には、ＴｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３のいずれか一方が含有されていればよく、両方が含有されていてもよい。ＴｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３の合計の含有量が、０質量％であると、スラグの粘性が低下してビード形状が劣化する。したがって、被覆アーク溶接棒中には、ＴｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３のいずれか一方及び両方が、被覆アーク溶接棒全質量に対して、０質量％超の含有量で含有されているものとし、ＴｉＯ２含有量及びＡｌ２Ｏ３含有量は、それぞれ、０．０５質量％以上であることが好ましく、０．１０質量％以上であることがより好ましい。一方、ＴｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３含有量がそれぞれ２．０質量％超になると、スラグがガラス状になり、スラグ剥離性が劣化する。したがって、被覆アーク溶接棒中のＴｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３の含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して、それぞれ２．０質量％以下とし、１．５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。なお、本実施形態において、ＴｉＯ２は、酸に不溶なＴｉ化合物のＴｉＯ２換算値、Ａｌ２Ｏ３は、酸に不溶なＡｌ化合物のＡｌ２Ｏ３換算値である。
【0034】
本実施形態の被覆アーク溶接棒において、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｗ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂ及びＭｇは必須の成分ではないが、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｇ及びＦｅは、溶接金属の靱性に影響を与える成分であり、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｇ及びＦｅから選択される少なくとも１種を、それぞれ以下に示す含有量の範囲で被覆アーク溶接棒中に含有させてもよい。また、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ及びＮｂは、溶接金属の固溶強化等を実現することができる成分であるため、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ及びＮｂから選択される少なくとも１種を、それぞれ以下に示す含有量の範囲で被覆アーク溶接棒中に含有させてもよい。
【0035】
（Ｃｒ：０質量％超２０．０質量％以下）
Ｃｒは、溶接金属の固溶強化、耐食性強化等を目的として、被覆アーク溶接棒中に含有される金属成分である。被覆アーク溶接棒中には、必ずしもＣｒを含有させる必要はないが、被覆アーク溶接棒中のＣｒ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０質量％超であることが好ましく、１．０質量％以上であることがより好ましく、７．０質量％以上であることがさらに好ましい。一方、被覆アーク溶接棒中のＣｒ含有量が、２０．０質量％以下であると、溶接金属の靱性を向上させることができる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＣｒ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して２０．０質量％以下であることが好ましく、１５．０質量％以下であることがより好ましい。
Ｃｒは、溶接金属の固溶強化、耐食性強化等を目的として、被覆アーク溶接棒中に含有される金属成分である。被覆アーク溶接棒中には、必ずしもＣｒを含有させる必要はないが、被覆アーク溶接棒中のＣｒ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０質量％超であることが好ましく、１．０質量％以上であることがより好ましく、７．０質量％以上であることがさらに好ましい。一方、被覆アーク溶接棒中のＣｒ含有量が、２０．０質量％以下であると、溶接金属の靱性を向上させることができる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＣｒ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して２０．０質量％以下であることが好ましく、１５．０質量％以下であることがより好ましい。
【0036】
（Ｍｏ：０質量％超１５．０質量％以下）
Ｍｏは、上記Ｃｒと同様に、溶接金属の固溶強化、耐食性強化等を目的として、被覆アーク溶接棒中に含有される金属成分である。被覆アーク溶接棒中には、必ずしもＭｏを含有させる必要はないが、被覆アーク溶接棒中のＭｏ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０質量％超であることが好ましく、１．０質量％以上であることがより好ましく、３．０質量％以上であることがさらに好ましい。一方、被覆アーク溶接棒中のＭｏ含有量が、１５．０質量％以下の場合、溶接金属の強度が過剰となるのを抑制し、靱性を向上できる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＭｏ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して１５．０質量％以下であることが好ましく、１０．０質量％以下であることがより好ましい。
Ｍｏは、上記Ｃｒと同様に、溶接金属の固溶強化、耐食性強化等を目的として、被覆アーク溶接棒中に含有される金属成分である。被覆アーク溶接棒中には、必ずしもＭｏを含有させる必要はないが、被覆アーク溶接棒中のＭｏ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０質量％超であることが好ましく、１．０質量％以上であることがより好ましく、３．０質量％以上であることがさらに好ましい。一方、被覆アーク溶接棒中のＭｏ含有量が、１５．０質量％以下の場合、溶接金属の強度が過剰となるのを抑制し、靱性を向上できる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＭｏ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して１５．０質量％以下であることが好ましく、１０．０質量％以下であることがより好ましい。
【0037】
（Ｆｅ：０質量％超１２．０質量％以下）
Ｆｅは、Ｎｉに固溶し、溶接金属の延性向上に有効であるが、過剰に添加すると低温靱性を低下させる。被覆アーク溶接棒中には、必ずしもＦｅを含有させる必要はないが、被覆アーク溶接棒中のＦｅ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０質量％超であることが好ましく、１．０質量％以上であることがより好ましく、３．０質量％以上であることがさらに好ましい。一方、被覆アーク溶接棒中のＦｅ含有量が１２．０質量％以下であると、溶接金属の靱性低下を防ぐことが出来る。したがって、被覆アーク溶接棒中のＦｅ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して１２．０質量％以下であることが好ましく、１０．０質量％以下であることがより好ましい。
Ｆｅは、Ｎｉに固溶し、溶接金属の延性向上に有効であるが、過剰に添加すると低温靱性を低下させる。被覆アーク溶接棒中には、必ずしもＦｅを含有させる必要はないが、被覆アーク溶接棒中のＦｅ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０質量％超であることが好ましく、１．０質量％以上であることがより好ましく、３．０質量％以上であることがさらに好ましい。一方、被覆アーク溶接棒中のＦｅ含有量が１２．０質量％以下であると、溶接金属の靱性低下を防ぐことが出来る。したがって、被覆アーク溶接棒中のＦｅ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して１２．０質量％以下であることが好ましく、１０．０質量％以下であることがより好ましい。
【0038】
（Ｗ：０質量％超５．０質量％以下）
Ｗは、上記Ｃｒ等と同様に、溶接金属の固溶強化、耐食性強化等を目的として、被覆アーク溶接棒中に含有される金属成分である。被覆アーク溶接棒中には、必ずしもＷを含有させる必要はないが、被覆アーク溶接棒中のＷ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０質量％超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、被覆アーク溶接棒中のＷ含有量が、５．０質量％以下であると、溶接金属の所望の靱性を確保することができる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＷ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して５．０質量％以下であることが好ましく、２．０質量％以下であることがより好ましい。
Ｗは、上記Ｃｒ等と同様に、溶接金属の固溶強化、耐食性強化等を目的として、被覆アーク溶接棒中に含有される金属成分である。被覆アーク溶接棒中には、必ずしもＷを含有させる必要はないが、被覆アーク溶接棒中のＷ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０質量％超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、被覆アーク溶接棒中のＷ含有量が、５．０質量％以下であると、溶接金属の所望の靱性を確保することができる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＷ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して５．０質量％以下であることが好ましく、２．０質量％以下であることがより好ましい。
【0039】
（Ｍｎ：０質量％超５．０質量％以下）
Ｍｎは、溶接金属の固溶強化、及び脱酸剤として、被覆アーク溶接棒中に添加される金属成分である。被覆アーク溶接棒中には、必ずしもＭｎを含有させる必要はないが、被覆アーク溶接棒中のＭｎ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０質量％超であることが好ましく、１．０質量％以上であることがより好ましい。一方、被覆アーク溶接棒中のＭｎ含有量が、５．０質量％以下の場合、溶融金属の粘性が低下することを抑制し、溶接作業性を向上できる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＭｎ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して５．０質量％以下であることが好ましく、３．０質量％以下であることがより好ましい。
Ｍｎは、溶接金属の固溶強化、及び脱酸剤として、被覆アーク溶接棒中に添加される金属成分である。被覆アーク溶接棒中には、必ずしもＭｎを含有させる必要はないが、被覆アーク溶接棒中のＭｎ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０質量％超であることが好ましく、１．０質量％以上であることがより好ましい。一方、被覆アーク溶接棒中のＭｎ含有量が、５．０質量％以下の場合、溶融金属の粘性が低下することを抑制し、溶接作業性を向上できる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＭｎ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して５．０質量％以下であることが好ましく、３．０質量％以下であることがより好ましい。
【0040】
（Ｎｂ：０質量％超５．０質量％以下）
Ｎｂは、溶接金属の固溶強化を目的として、被覆アーク溶接棒中に添加される金属成分である。被覆アーク溶接棒中には、必ずしもＮｂを含有させる必要はないが、被覆アーク溶接棒中のＮｂ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０質量％超であることが好ましく、１．０質量％以上であることがより好ましい。一方、被覆アーク溶接棒中のＮｂ含有量が、５．０質量％以下の場合、溶接金属の耐高温割れ性を向上できる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＮｂ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して５．０質量％以下であることが好ましく、２．０質量％以下であることがより好ましい。
Ｎｂは、溶接金属の固溶強化を目的として、被覆アーク溶接棒中に添加される金属成分である。被覆アーク溶接棒中には、必ずしもＮｂを含有させる必要はないが、被覆アーク溶接棒中のＮｂ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０質量％超であることが好ましく、１．０質量％以上であることがより好ましい。一方、被覆アーク溶接棒中のＮｂ含有量が、５．０質量％以下の場合、溶接金属の耐高温割れ性を向上できる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＮｂ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して５．０質量％以下であることが好ましく、２．０質量％以下であることがより好ましい。
【0041】
（Ａｌ：０質量％超２．０質量％以下）
Ａｌは、脱酸剤であり、溶接金属中の酸素量を低減し、靱性を向上させる効果を有する成分であるため、被覆アーク溶接棒中にＡｌを含有させることが好ましい。被覆アーク溶接棒中には、必ずしもＡｌを含有させる必要はないが、被覆アーク溶接棒中のＡｌ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０質量％超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、被覆アーク溶接棒中のＡｌ含有量が、２．０質量％以下であると、溶接金属の良好な衝撃性能を維持することができるとともに、溶接金属の延性や耐欠陥性の劣化を防止することができる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＡｌ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して２．０質量％以下であることが好ましく、１．８質量％以下であることがより好ましい。なお、本実施形態において、Ａｌ含有量とは、単体のＡｌや合金のＡｌに含まれるＡｌの含有量である。
Ａｌは、脱酸剤であり、溶接金属中の酸素量を低減し、靱性を向上させる効果を有する成分であるため、被覆アーク溶接棒中にＡｌを含有させることが好ましい。被覆アーク溶接棒中には、必ずしもＡｌを含有させる必要はないが、被覆アーク溶接棒中のＡｌ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０質量％超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、被覆アーク溶接棒中のＡｌ含有量が、２．０質量％以下であると、溶接金属の良好な衝撃性能を維持することができるとともに、溶接金属の延性や耐欠陥性の劣化を防止することができる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＡｌ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して２．０質量％以下であることが好ましく、１．８質量％以下であることがより好ましい。なお、本実施形態において、Ａｌ含有量とは、単体のＡｌや合金のＡｌに含まれるＡｌの含有量である。
【0042】
（Ｔｉ：０質量％超２．０質量％以下）
ＴｉはＡｌと同様に、脱酸剤であり、溶接金属中の酸素量を低減し、靱性を向上させる効果を有する成分であるため、被覆アーク溶接棒中にＴｉを含有させることが好ましい。被覆アーク溶接棒中には、必ずしもＴｉを含有させる必要はないが、被覆アーク溶接棒中のＴｉ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０質量％超であることが好ましく、０．１質量％以上であることが好ましい。一方、被覆アーク溶接棒中のＴｉ含有量が、２．０質量％以下であると、溶接金属の良好な衝撃性能を維持することができるとともに、溶接金属の延性の低下を防止することができる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＴｉ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して２．０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。なお、本実施形態において、Ｔｉ含有量とは、単体のＴｉや合金のＴｉに含まれるＴｉの含有量である。
ＴｉはＡｌと同様に、脱酸剤であり、溶接金属中の酸素量を低減し、靱性を向上させる効果を有する成分であるため、被覆アーク溶接棒中にＴｉを含有させることが好ましい。被覆アーク溶接棒中には、必ずしもＴｉを含有させる必要はないが、被覆アーク溶接棒中のＴｉ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０質量％超であることが好ましく、０．１質量％以上であることが好ましい。一方、被覆アーク溶接棒中のＴｉ含有量が、２．０質量％以下であると、溶接金属の良好な衝撃性能を維持することができるとともに、溶接金属の延性の低下を防止することができる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＴｉ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して２．０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。なお、本実施形態において、Ｔｉ含有量とは、単体のＴｉや合金のＴｉに含まれるＴｉの含有量である。
【0043】
（Ｃ：１．０質量％以下）
被覆アーク溶接棒中のＣ含有量が１．０質量％以下であると、気孔欠陥を抑制することができる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＣ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して１．０質量％以下であることが好ましく、０．０８質量％以下であることがより好ましく、０．０７質量％以下であることがさらに好ましい。なお、Ｃは、被覆アーク溶接棒中に不可避的に混入するため、実質的に０．０００５質量％が下限値となる。本実施形態において、Ｃ含有量とは、酸化物に含まれるＣを除いたＣの含有量である。
被覆アーク溶接棒中のＣ含有量が１．０質量％以下であると、気孔欠陥を抑制することができる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＣ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して１．０質量％以下であることが好ましく、０．０８質量％以下であることがより好ましく、０．０７質量％以下であることがさらに好ましい。なお、Ｃは、被覆アーク溶接棒中に不可避的に混入するため、実質的に０．０００５質量％が下限値となる。本実施形態において、Ｃ含有量とは、酸化物に含まれるＣを除いたＣの含有量である。
【0044】
（Ｍｇ：０質量％超０．５質量％以下）
Ｍｇは、Ａｌと同様に、脱酸剤であり、溶接金属中の酸素量を低減し、靱性を向上させる効果を有する成分であるため、被覆アーク溶接棒中にＭｇを含有させることが好ましい。被覆アーク溶接棒中には、必ずしもＭｇを含有させる必要はないが、被覆アーク溶接棒中のＭｇ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０質量％超であることが好ましい。一方、被覆アーク溶接棒中のＭｇ含有量が、０．５質量％以下の場合、スラグ剥離性の劣化を抑制することができる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＭｇ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０．５質量％以下であることが好ましく、０．４質量％以下であることがより好ましい。
Ｍｇは、Ａｌと同様に、脱酸剤であり、溶接金属中の酸素量を低減し、靱性を向上させる効果を有する成分であるため、被覆アーク溶接棒中にＭｇを含有させることが好ましい。被覆アーク溶接棒中には、必ずしもＭｇを含有させる必要はないが、被覆アーク溶接棒中のＭｇ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０質量％超であることが好ましい。一方、被覆アーク溶接棒中のＭｇ含有量が、０．５質量％以下の場合、スラグ剥離性の劣化を抑制することができる。したがって、被覆アーク溶接棒中のＭｇ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して０．５質量％以下であることが好ましく、０．４質量％以下であることがより好ましい。
【0045】
（Ｃａ：２質量％以上１０質量％以下）
本実施形態に係る被覆アーク溶接棒には、上記成分の他の成分として、炭酸塩及び金属フッ化物等に含まれるＣａが含有される。被覆アーク溶接棒中のＣａ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して、２質量％以上であることが好ましく、１０質量％以下であることが好ましい。
本実施形態に係る被覆アーク溶接棒には、上記成分の他の成分として、炭酸塩及び金属フッ化物等に含まれるＣａが含有される。被覆アーク溶接棒中のＣａ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して、２質量％以上であることが好ましく、１０質量％以下であることが好ましい。
【0046】
（Ｂａ：０質量％以上５質量％以下）
本実施形態に係る被覆アーク溶接棒は、炭酸塩としてＢａ炭酸塩を含んでもよい。被覆アーク溶接棒のＢａ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して、０質量％以上５質量％以下とすることができる。
なお、被覆アーク溶接棒中のＣａ含有量及びＢａ含有量の合計量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して、４質量％以上であることが好ましく、１２質量％以下であることが好ましい。
本実施形態に係る被覆アーク溶接棒は、炭酸塩としてＢａ炭酸塩を含んでもよい。被覆アーク溶接棒のＢａ含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して、０質量％以上５質量％以下とすることができる。
なお、被覆アーク溶接棒中のＣａ含有量及びＢａ含有量の合計量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して、４質量％以上であることが好ましく、１２質量％以下であることが好ましい。
【0047】
（ＺｒＯ２：０質量％以上２．０質量％以下）
本実施形態に係るＮｉ基合金被覆アーク溶接棒には、造滓剤としてＺｒＯ２を含有させてもよい。被覆アーク溶接棒中のＺｒＯ２含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して、０質量％以上２．０質量％以下とすることができる。なお、本実施形態において、ＺｒＯ２は、被覆アーク溶接棒に含まれるすべてのＺｒのＺｒＯ２換算値である。
本実施形態に係るＮｉ基合金被覆アーク溶接棒には、造滓剤としてＺｒＯ２を含有させてもよい。被覆アーク溶接棒中のＺｒＯ２含有量は、被覆アーク溶接棒全質量に対して、０質量％以上２．０質量％以下とすることができる。なお、本実施形態において、ＺｒＯ２は、被覆アーク溶接棒に含まれるすべてのＺｒのＺｒＯ２換算値である。
【0048】
なお、本実施形態において、被覆アーク溶接棒が、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｆｅ及びＷを含まない場合は、被覆アーク溶接棒全質量に対して、ＳｉＯ２、ＣＯ２、Ｆ、Ｎｉ、ＴｉＯ２、及びＡｌ２Ｏ３の合計の含有量は、８０質量％以上であることが好ましく、８５質量％以上であることがより好ましく、９０質量％以上であることが好ましい。また、本実施形態の被覆アーク溶接棒が、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｆｅ及びＷのいずれか一種以上を含む場合は、ＳｉＯ２、ＣＯ２、Ｆ、Ｎｉ、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｆｅ及びＷの合計の含有量が８０質量％以上、８５質量％以上、９０質量％以上であることが好ましい。
【0049】
＜不可避的不純物＞
本実施形態に係る被覆アーク溶接棒には、不可避的不純物が含有されており、不可避的不純物としては、例えばＶ、Ｃｕ、Ｐ、Ｓ、Ｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｈ、Ｎ等が挙げられる。被覆アーク溶接棒中の不可避的不純物は、被覆アーク溶接棒全質量に対して、それぞれ０．５質量％以下に規制することが好ましい。
本実施形態に係る被覆アーク溶接棒には、不可避的不純物が含有されており、不可避的不純物としては、例えばＶ、Ｃｕ、Ｐ、Ｓ、Ｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｈ、Ｎ等が挙げられる。被覆アーク溶接棒中の不可避的不純物は、被覆アーク溶接棒全質量に対して、それぞれ０．５質量％以下に規制することが好ましい。
【0050】
＜被覆率：２０質量％以上６０質量％以下＞
被覆率は、被覆アーク溶接棒全質量に対する被覆剤の質量である。被覆剤の被覆率が２０質量％以上であると、被覆剤によるシールドの効果を十分に得ることができ、良好な耐ブローホール性を確保することができる。したがって、被覆率は２０質量％以上であることが好ましく、２５質量％以上であることがより好ましい。一方、被覆率が６０質量％以下であれば、良好な溶接作業性を得ることができる。また、アーク熱により被覆剤中の金属成分を十分に溶融させることができるため、溶接金属に未溶融の金属粒子が混入することを防止し、この未溶融の金属粒子により溶接欠陥が生じることを防止することができる。したがって、被覆率は６０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。
被覆率は、被覆アーク溶接棒全質量に対する被覆剤の質量である。被覆剤の被覆率が２０質量％以上であると、被覆剤によるシールドの効果を十分に得ることができ、良好な耐ブローホール性を確保することができる。したがって、被覆率は２０質量％以上であることが好ましく、２５質量％以上であることがより好ましい。一方、被覆率が６０質量％以下であれば、良好な溶接作業性を得ることができる。また、アーク熱により被覆剤中の金属成分を十分に溶融させることができるため、溶接金属に未溶融の金属粒子が混入することを防止し、この未溶融の金属粒子により溶接欠陥が生じることを防止することができる。したがって、被覆率は６０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。
【0051】
従来の被覆アーク溶接棒は、溶接棒を使用するために開封した後に一日程度が経過した場合、被覆剤が吸湿してしまうため、炉に入れるなどして再乾燥させる必要がある。上記のような構成とされた本実施形態に係る被覆アーク溶接棒は、耐吸湿性に優れるため、開封した後に数時間が経過した後でも再乾燥をしなくても、溶接時のブローホールの発生を抑制することができる。
【0052】
［被覆アーク溶接棒の製造方法］
本実施形態に係る被覆アーク溶接棒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、心線を準備するとともに、水ガラス等の粘結剤を混錬した被覆剤の材料を準備し、心線の周囲に、上記した所望の被覆率となるように被覆剤の材料を塗布した後、水分を除去するため、例えば、１００～５５０℃で焼成する製造方法が挙げられる。
本実施形態に係る被覆アーク溶接棒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、心線を準備するとともに、水ガラス等の粘結剤を混錬した被覆剤の材料を準備し、心線の周囲に、上記した所望の被覆率となるように被覆剤の材料を塗布した後、水分を除去するため、例えば、１００～５５０℃で焼成する製造方法が挙げられる。
【実施例】
【0053】
［被覆アーク溶接棒（試験材）の製造］
以下、被覆アーク溶接棒に含有される成分が、本発明で規定する含有量の範囲内である発明例について、本発明の範囲から外れる比較例と比較して説明する。
まず、Ｎｉ基合金からなる心線の周囲に、被覆剤の材料を塗布し、乾燥させることにより、含有成分の含有量を種々に調整した、試験材としての被覆アーク溶接棒を製造した。なお、心線の直径は３．２ｍｍとした。
以下、被覆アーク溶接棒に含有される成分が、本発明で規定する含有量の範囲内である発明例について、本発明の範囲から外れる比較例と比較して説明する。
まず、Ｎｉ基合金からなる心線の周囲に、被覆剤の材料を塗布し、乾燥させることにより、含有成分の含有量を種々に調整した、試験材としての被覆アーク溶接棒を製造した。なお、心線の直径は３．２ｍｍとした。
【0054】
［被覆アーク溶接棒の評価］
得られた被覆アーク溶接棒について、カール・フィッシャ－法（ＫＦ法）を用いて、被覆剤の水分量を測定した。具体的には、得られた被覆アーク溶接棒を予備乾燥させた後、以下の吸湿条件で被覆アーク溶接棒に対して吸湿させ、吸湿後に被覆剤を削り取り、被覆剤の部分のみの水分量を測定した。予備乾燥条件、吸湿条件及び水分量の測定条件を以下に示す。
得られた被覆アーク溶接棒について、カール・フィッシャ－法（ＫＦ法）を用いて、被覆剤の水分量を測定した。具体的には、得られた被覆アーク溶接棒を予備乾燥させた後、以下の吸湿条件で被覆アーク溶接棒に対して吸湿させ、吸湿後に被覆剤を削り取り、被覆剤の部分のみの水分量を測定した。予備乾燥条件、吸湿条件及び水分量の測定条件を以下に示す。
【0055】
棒予備乾燥温度・時間：２５０℃・１時間
吸湿条件（温度×相対湿度）・時間：３０℃×８０％Ｒｈ・２４時間
測定方法：カール・フィッシャ－法
抽出温度：７５０℃
抽出雰囲気：乾燥空気
吸湿条件（温度×相対湿度）・時間：３０℃×８０％Ｒｈ・２４時間
測定方法：カール・フィッシャ－法
抽出温度：７５０℃
抽出雰囲気：乾燥空気
【0056】
なお、本実施例においては、水分量が１５０００ｐｐｍ以下であったものを、被覆剤の耐吸湿性が優れたものであったと判定し、１００００ｐｐｍ以下であったものを特に優れたものと判定した。
【0057】
各発明例及び各比較例についての被覆剤の被覆率、被覆剤全質量に対する被覆剤中のＬｉ、Ｎａ及びＫの含有量、並びにＬｉ含有量とＫ含有量との比（［Ｌｉ］／［Ｋ］）を下記表１に示し、被覆アーク溶接棒全質量に対する被覆アーク溶接棒中の成分の含有量及び水分量の測定結果を下記表２に示す。
なお、［Ｌｉ］／［Ｋ］における［Ｌｉ］とは、被覆剤中のＬｉ含有量を被覆剤全質量に対する質量％で表した値であり、［Ｋ］とは、被覆剤中のＫ含有量を被覆剤全質量に対する質量％で表した値である。また、表１及び表２に示す各成分の含有量の欄において、「－」とは、被覆剤の製造時においてＬｉを添加していないことを表す。
なお、［Ｌｉ］／［Ｋ］における［Ｌｉ］とは、被覆剤中のＬｉ含有量を被覆剤全質量に対する質量％で表した値であり、［Ｋ］とは、被覆剤中のＫ含有量を被覆剤全質量に対する質量％で表した値である。また、表１及び表２に示す各成分の含有量の欄において、「－」とは、被覆剤の製造時においてＬｉを添加していないことを表す。
【0058】
【表1】
【0059】
【表2】
【0060】
上記表１及び表２に示すように、発明例Ｎｏ．１～７は、被覆剤中の成分の含有量及び被覆アーク溶接棒中の成分の含有量が、本発明の範囲内であったため、２４時間の吸湿試験後の水分量が１５０００ｐｐｍ以下となり、被覆剤の耐吸湿性が優れたものとなった。特に、発明例Ｎｏ．１～６は、被覆剤中のＫ含有量が本発明の好ましい範囲内であるため、２４時間の吸湿試験後の水分量が１００００ｐｐｍ以下となり、耐吸湿性がより一層優れたものとなった。また、水分量が１５０００ｐｐｍ以下であった発明例Ｎｏ．１～７のワイヤを使用して溶接を実施した場合に、溶接金属にブローホールの発生が防止できることを確認することができた。また、本発明例については、溶接金属の強度及び靱性が良好であることも確認した。
【0061】
一方、比較例Ｎｏ．１、６、７及び９は、被覆剤中のＬｉ含有量及び［Ｌｉ］／［Ｋ］の値が、本発明範囲の下限未満であり、比較例Ｎｏ．２及び５は、被覆剤中のＬｉ含有量が本発明範囲の下限未満であったため、いずれも被覆剤中の水分量が高くなった。
【0062】
また、比較例Ｎｏ．３は、被覆剤中のＫ含有量が本発明範囲の上限を超えており、比較例Ｎｏ．４及び８は、被覆剤中のＬｉ含有量及び［Ｌｉ］／［Ｋ］の値が、本発明範囲の下限未満であるとともに、Ｋ含有量が本発明範囲の上限を超えていたため、いずれも被覆剤中の水分量が高くなった。
【0063】
以上詳述したように、本発明によれば、被覆剤中の成分の含有量及び被覆アーク溶接棒中の成分の含有量を特定の範囲に制御することにより、被覆剤の耐吸湿性に優れ、溶接時のブローホールの発生を抑制することができるＮｉ基合金被覆アーク溶接棒を得ることができる。