JP2022157587A - フラックス入りワイヤ及び溶接継手の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ガスシールドアーク溶接において、溶接作業性が高く、かつ溶接金属の高温割れが抑制されるフラックス入りワイヤ及び溶接継手の製造方法を提供する。【解決手段】Ｎｉ含有量が５０質量％以下の鋼製外皮と前記鋼製外皮の内部に充填されたフラックスとを備えるガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤであって、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、希土類酸化物を合計で０．０１％～２０．００％含み、かつ弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成において、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、Ｃｒ含有量が０～２２．００質量％未満であるガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤ。【選択図】なし
Description
本開示は、ガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤ及び溶接継手の製造方法に関する。
近年、建設機械、産業機械の大型化、軽量化の要求が増加しており、それに伴って使用される鋼板も７８０ＭＰａ級鋼、９８０ＭＰａ級鋼などの超高張力鋼板が使用されるようになっている。これらの超高張力鋼板が使用される理由は、製品の軽量化、そして鋼材使用量が減ることで鋼材費用や運搬費用が減少すること、鋼材が薄手になり単重が減ることで、鋼材の取り回しが良く、溶接量も軽減することから、製造工期短縮、施工コスト削減が期待されるためである。
例えば、特許文献１では、Ｎｉ基合金を外皮とするＮｉ基合金フラックス入りワイヤにおいて、内包するフラックスの充填率がワイヤ全重量に対して１０乃至３３重量％であり、フラックス組成が、ワイヤ全重量に対して、ＴｉＯ２：２乃至１０重量％、ＳｉＯ２：０．１乃至３重量％、Ａｌ２Ｏ３：０．０１乃至２重量％、ＺｒＯ２：０．４乃至３重量％、Ｌｉ、Ｎａ及びＫ化合物からなる群から選択された少なくとも１種：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ換算値の総量で０．０１乃至０．４重量％、金属成分：総量で１乃至２５重量％、スラグ成分：総量で４乃至１５重量％を含有することを特徴とするＮｉ基合金フラックス入りワイヤが記載されている。
特許文献１のＮｉ基合金フラックス入りワイヤは、含Ｎｉ鋼及びＮｉ基合金のＭＡＧ溶接において、溶接作業性が優れていて溶接欠陥が少なく、かつ耐高温割れ性が優れていることが記載されている。
特許文献１のＮｉ基合金フラックス入りワイヤは、含Ｎｉ鋼及びＮｉ基合金のＭＡＧ溶接において、溶接作業性が優れていて溶接欠陥が少なく、かつ耐高温割れ性が優れていることが記載されている。
また、特許文献２には、Ｎｂ及び／又はＭｎを含有するＮｉ基合金を外皮とするＮｉ基合金フラックス入りワイヤにおいて、内包するフラックスの充填率がワイヤ全重量に対して１５乃至３６重量％であり、フラックス組成が、ワイヤ全重量に対して、ＴｉＯ２：２乃至１０重量％、ＳｉＯ２：０．１乃至３重量％、ＺｒＯ２：０．４乃至４重量％、Ｌｉ、Ｎａ及びＫ化合物からなる群から選択された少なくとも１種：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ換算値の総量で０．０１乃至０．４重量％、金属成分：総量で１乃至２５重量％、スラグ成分：総量で４乃至１５重量％を含有し、Ａｌ２Ｏ３、炭酸塩、Ｆｅ酸化物及びＭｎ酸化物を実質上含まないことを特徴とするＮｉ基合金フラックス入りワイヤが記載されている。
特許文献２のＮｉ基合金フラックス入りワイヤは、Ｎｉ鋼又はＮｉ基合金の溶接において、スラグの焼付きがなく耐高温割れ性が優れ、全姿勢での溶接作業性及びビード形状が優れたものであることが記載されている。
特許文献２のＮｉ基合金フラックス入りワイヤは、Ｎｉ鋼又はＮｉ基合金の溶接において、スラグの焼付きがなく耐高温割れ性が優れ、全姿勢での溶接作業性及びビード形状が優れたものであることが記載されている。
その他、フラックス入りワイヤについては、特許文献３～９にも開示されている。
例えば高強度の極厚鋼板の溶接では、低温割れを抑制するために予熱作業が行われている。低温割れの発生を抑制しつつ且つ予熱作業を省略又は簡易化するためには、溶接時の拡散性水素を低減することが有効となる。拡散性水素量を低減するために、フラックス及び溶接ワイヤに弗化物を含有する発明が報告されている。このメカニズムは、溶接材料中の弗化物がアークで乖離し、アーク雰囲気の水素分圧が弗素の素材により低下し、溶融プール中に溶ける水素が低減するからだと考えられる。しかし、弗化物を含有すると溶融プールがたれやすくなり、溶接作業性（特に立向溶接性）が低下する。また、高張力鋼板の溶接では、耐高温割れ性が求められることがある。
特許文献１～９に開示されているフラックス入りワイヤでは、ガスシールドアーク溶接における、溶接作業性の向上や、溶接金属の高温割れの抑制について、さらなる改善の余地がある。
特許文献１～９に開示されているフラックス入りワイヤでは、ガスシールドアーク溶接における、溶接作業性の向上や、溶接金属の高温割れの抑制について、さらなる改善の余地がある。
本開示は、ガスシールドアーク溶接において、溶接作業性が高く、かつ溶接金属の高温割れが抑制されるフラックス入りワイヤ及び溶接継手の製造方法を提供することを目的とする。
本開示の要旨は次のとおりである。
＜１＞ Ｎｉ含有量が５０質量％以下の鋼製外皮と前記鋼製外皮の内部に充填されたフラックスとを備えるガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤであって、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、希土類酸化物を合計で０．０１～２０．００％含み、かつ弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成において、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、Ｃｒ含有量が０～２２．００％未満であるガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤ。
＜２＞ 弗化物を含み、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、Ｆ含有量が０．００３～３０．０００％である＜１＞に記載のフラックス入りワイヤ。
＜３＞ 窒化物を含み、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、Ｎ含有量が０．００３～１５．００％である＜１＞又は＜２＞に記載のフラックス入りワイヤ。
＜４＞ 弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、
Ｃ：０．００３～０．５００％、
Ｓｉ：０～３．５０％、
Ｍｎ：０～１０．００％、
Ｐ：０～０．０３０％、
Ｓ：０～０．０３０％、
Ｃｕ：０～１０．００％、
Ｎｉ：０～５０．００％、
Ｃｒ：０～１０．００％
Ｍｏ：０～５０．００％、
Ｎｂ：０～０．５００％、
Ｖ：０～０．５００％、
Ｗ：０～１０．００％、
Ｓｎ：０～１０．００％、
Ｓｂ：０～１０．００％、
Ｔｉ：０～０．５００％、
Ａｌ：０～１．０００％、
Ｂ：０～１．０００％、
Ｍｇ：０～２．０００％、
Ｃａ：０～２．０００％、
ＲＥＭ：０～０．５０００％、
Ｂｉ：０～０．３００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物からなる＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載のフラックス入りワイヤ。
＜５＞ Ｔｉ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ｂａ酸化物、Ｎａ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｍｇ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｍｎ酸化物、Ｋ酸化物およびＣａ酸化物からなる群から選択される１種または２種以上の特定酸化物を含み、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、かつ各々の前記特定酸化物をＴｉＯ２、ＦｅＯ、ＢａＯ、Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｋ２Ｏ又はＣａＯの換算値で、前記特定酸化物の合計含有量が１０．００％以下である＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載のフラックス入りワイヤ。
＜６＞ ＭｇＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、ＬｉＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、ＢａＣＯ３、ＦｅＣＯ３、ＭｎＣＯ３およびＳｒＣＯ３からなる群から選択される１種または２種以上の特定金属炭酸塩を含み、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、前記特定金属炭酸塩の合計含有量が１０．００％以下である＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載のフラックス入りワイヤ。
＜７＞ 表面にポリテトラフルオロエチレン油及びパーフルオロポリエーテル油の一方又は両方が塗布されている＜１＞～＜６＞のいずれか１つに記載のフラックス入りワイヤ。
＜８＞ 前記希土類酸化物を、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、合計０．２０％超含む＜１＞～＜７＞のいずれか１つに記載のフラックス入りワイヤ。
＜９＞ 弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成においてＣｒ含有量が０～１０．００％未満である＜１＞～＜８＞のいずれか１つに記載のフラックス入りワイヤ。
＜１０＞ ＜１＞～＜９＞のいずれか１つに記載のフラックス入りワイヤを用いて鋼材をガスシールドアーク溶接する工程を備える溶接継手の製造方法。
＜１１＞ 前記ガスシールドアーク溶接する工程において、吸引ノズルを有しないトーチを使って溶接する＜１０＞に記載の溶接継手の製造方法。
＜１＞ Ｎｉ含有量が５０質量％以下の鋼製外皮と前記鋼製外皮の内部に充填されたフラックスとを備えるガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤであって、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、希土類酸化物を合計で０．０１～２０．００％含み、かつ弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成において、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、Ｃｒ含有量が０～２２．００％未満であるガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤ。
＜２＞ 弗化物を含み、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、Ｆ含有量が０．００３～３０．０００％である＜１＞に記載のフラックス入りワイヤ。
＜３＞ 窒化物を含み、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、Ｎ含有量が０．００３～１５．００％である＜１＞又は＜２＞に記載のフラックス入りワイヤ。
＜４＞ 弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、
Ｃ：０．００３～０．５００％、
Ｓｉ：０～３．５０％、
Ｍｎ：０～１０．００％、
Ｐ：０～０．０３０％、
Ｓ：０～０．０３０％、
Ｃｕ：０～１０．００％、
Ｎｉ：０～５０．００％、
Ｃｒ：０～１０．００％
Ｍｏ：０～５０．００％、
Ｎｂ：０～０．５００％、
Ｖ：０～０．５００％、
Ｗ：０～１０．００％、
Ｓｎ：０～１０．００％、
Ｓｂ：０～１０．００％、
Ｔｉ：０～０．５００％、
Ａｌ：０～１．０００％、
Ｂ：０～１．０００％、
Ｍｇ：０～２．０００％、
Ｃａ：０～２．０００％、
ＲＥＭ：０～０．５０００％、
Ｂｉ：０～０．３００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物からなる＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載のフラックス入りワイヤ。
＜５＞ Ｔｉ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ｂａ酸化物、Ｎａ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｍｇ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｍｎ酸化物、Ｋ酸化物およびＣａ酸化物からなる群から選択される１種または２種以上の特定酸化物を含み、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、かつ各々の前記特定酸化物をＴｉＯ２、ＦｅＯ、ＢａＯ、Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｋ２Ｏ又はＣａＯの換算値で、前記特定酸化物の合計含有量が１０．００％以下である＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載のフラックス入りワイヤ。
＜６＞ ＭｇＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、ＬｉＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、ＢａＣＯ３、ＦｅＣＯ３、ＭｎＣＯ３およびＳｒＣＯ３からなる群から選択される１種または２種以上の特定金属炭酸塩を含み、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、前記特定金属炭酸塩の合計含有量が１０．００％以下である＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載のフラックス入りワイヤ。
＜７＞ 表面にポリテトラフルオロエチレン油及びパーフルオロポリエーテル油の一方又は両方が塗布されている＜１＞～＜６＞のいずれか１つに記載のフラックス入りワイヤ。
＜８＞ 前記希土類酸化物を、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、合計０．２０％超含む＜１＞～＜７＞のいずれか１つに記載のフラックス入りワイヤ。
＜９＞ 弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成においてＣｒ含有量が０～１０．００％未満である＜１＞～＜８＞のいずれか１つに記載のフラックス入りワイヤ。
＜１０＞ ＜１＞～＜９＞のいずれか１つに記載のフラックス入りワイヤを用いて鋼材をガスシールドアーク溶接する工程を備える溶接継手の製造方法。
＜１１＞ 前記ガスシールドアーク溶接する工程において、吸引ノズルを有しないトーチを使って溶接する＜１０＞に記載の溶接継手の製造方法。
本開示によれば、ガスシールドアーク溶接において、溶接作業性が高く、かつ溶接金属の高温割れが抑制されるフラックス入りワイヤ及び溶接継手の製造方法が提供される。
本開示の一例である実施形態について説明する。
なお、本明細書中において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値に「超」及び「未満」が付されていない場合は、これらの数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。また、「～」の前後に記載される数値に「超」又は「未満」が付されている場合の数値範囲は、これらの数値を下限値又は上限値として含まない範囲を意味する。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階的な数値範囲の上限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。さらに、ある段階的な数値範囲の下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の下限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
また、含有量について、「％」は「質量％」を意味する。
含有量（％）として「０～」は、その成分は任意成分であり、含有しなくてもよいことを意味する。
なお、本明細書中において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値に「超」及び「未満」が付されていない場合は、これらの数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。また、「～」の前後に記載される数値に「超」又は「未満」が付されている場合の数値範囲は、これらの数値を下限値又は上限値として含まない範囲を意味する。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階的な数値範囲の上限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。さらに、ある段階的な数値範囲の下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の下限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
また、含有量について、「％」は「質量％」を意味する。
含有量（％）として「０～」は、その成分は任意成分であり、含有しなくてもよいことを意味する。
＜フラックス入りワイヤ＞
本開示に係るフラックス入りワイヤは、Ｎｉ含有量が５０質量％以下の鋼製外皮と前記鋼製外皮の内部に充填されたフラックスとを備える。
本開示に係るフラックス入りワイヤは、ガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤであって、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、希土類酸化物を合計で０．０１～２０．００％含み、かつ弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成において、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、Ｃｒ含有量が０～２２．００％未満である。
以下、本開示に係るフラックス入りワイヤを構成する要件（任意要件も含む）の限定理由について具体的に説明する。
本開示に係るフラックス入りワイヤは、Ｎｉ含有量が５０質量％以下の鋼製外皮と前記鋼製外皮の内部に充填されたフラックスとを備える。
本開示に係るフラックス入りワイヤは、ガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤであって、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、希土類酸化物を合計で０．０１～２０．００％含み、かつ弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成において、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、Ｃｒ含有量が０～２２．００％未満である。
以下、本開示に係るフラックス入りワイヤを構成する要件（任意要件も含む）の限定理由について具体的に説明する。
本開示に係るフラックス入りワイヤは、希土類酸化物を合計で０．０１～２０．００％含む。
なお、以下の説明において「％」は、特に説明がない限り、「フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％」を意味する。
なお、以下の説明において「％」は、特に説明がない限り、「フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％」を意味する。
（希土類酸化物）
本開示に係るフラックス入りワイヤは、希土類酸化物（以下、「ＲＥＭ酸化物」ともいう。）を合計で０．０１～２０．００％含むことにより、ガスシールドアーク溶接において、溶接作業性が向上する。この理由は明らかではないが、フラックス入りワイヤに、希土類酸化物が含有されることで、スラグの凝固温度が上昇し、これにより溶融プールのたれ落ちが抑制され、溶接作業性（特に立向溶接性）が向上するものと考えられる。
なお、フラックス入りワイヤに対して、ＲＥＭを酸化物としてではなく単に合金として含有した場合、ＲＥＭが酸化する傾向にあり、合金中のＲＥＭ量が一定でなくなるため、組成の制御が困難になりやすいことが推測される。これに対し、本発明者らは、酸化物生成元素であるＲＥＭをＲＥＭ酸化物として添加することにより、酸化物中のＲＥＭ量が一定となり、ワイヤ中でのＲＥＭ量の制御が容易となることを見出し、さらにはスパッタの増加を抑制し、かつ機械的特性の低下を抑制し得ることを見出した。
本開示に係るフラックス入りワイヤは、希土類酸化物（以下、「ＲＥＭ酸化物」ともいう。）を合計で０．０１～２０．００％含むことにより、ガスシールドアーク溶接において、溶接作業性が向上する。この理由は明らかではないが、フラックス入りワイヤに、希土類酸化物が含有されることで、スラグの凝固温度が上昇し、これにより溶融プールのたれ落ちが抑制され、溶接作業性（特に立向溶接性）が向上するものと考えられる。
なお、フラックス入りワイヤに対して、ＲＥＭを酸化物としてではなく単に合金として含有した場合、ＲＥＭが酸化する傾向にあり、合金中のＲＥＭ量が一定でなくなるため、組成の制御が困難になりやすいことが推測される。これに対し、本発明者らは、酸化物生成元素であるＲＥＭをＲＥＭ酸化物として添加することにより、酸化物中のＲＥＭ量が一定となり、ワイヤ中でのＲＥＭ量の制御が容易となることを見出し、さらにはスパッタの増加を抑制し、かつ機械的特性の低下を抑制し得ることを見出した。
ガスシールドアーク溶接において、溶接作業性を向上させる観点から、希土類酸化物の含有量の下限値として好ましくは、０．０５％以上、０．１０％以上、０．１５％以上、０．２０％超え、である。また、希土類酸化物の含有量の上限値は、希土類酸化物の添加による効果が飽和するため、２０．００％以下とする。必要に応じて、希土類酸化物の含有量の上限値を１５．００％以下、１０．００％以下、５．００％以下、１．００％以下又は０．５０％以下としてもよい。
ここで、希土類酸化物とは、希土類元素の酸化物を示す。つまり、本開示に係るフラックス入りワイヤは、Ｓｃ酸化物、Ｙ酸化物、Ｌａ酸化物、Ｃｅ酸化物、Ｐｒ酸化物、Ｎｄ酸化物、Ｐｍ酸化物、Ｓｍ酸化物、Ｅｕ酸化物、Ｇｄ酸化物、Ｔｂ酸化物、Ｄｙ酸化物、Ｈｏ酸化物、Ｅｒ酸化物、Ｔｍ酸化物、Ｙｂ酸化物、及びＬｕ酸化物からなる群から選択される１種又は２種以上を含む。
これらの中でも、本開示に係るフラックス入りワイヤに含まれる希土類酸化物は、溶接作業性を向上させる観点から、Ｙ酸化物、Ｌａ酸化物、及びＣｅ酸化物からなる群から選択される１種又は２種以上であることが好ましい。
これらの中でも、本開示に係るフラックス入りワイヤに含まれる希土類酸化物は、溶接作業性を向上させる観点から、Ｙ酸化物、Ｌａ酸化物、及びＣｅ酸化物からなる群から選択される１種又は２種以上であることが好ましい。
（Ｃｒ含有量：０～２２．００％未満）
Ｃｒは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの、弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成におけるＣｒ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｃｒ含有量は、２２．００％以上であると、スパッタが増大し、作業性が低下する傾向にあるため、Ｃｒ含有量を２２．００％未満とする。なお、Ｃｒ含有量について、後述でも詳細を述べる。
ここで、上記化学組成に関して除かれる対象である「酸化物」には、前記希土類酸化物（ＲＥＭ酸化物）も含まれる。
Ｃｒは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの、弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成におけるＣｒ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｃｒ含有量は、２２．００％以上であると、スパッタが増大し、作業性が低下する傾向にあるため、Ｃｒ含有量を２２．００％未満とする。なお、Ｃｒ含有量について、後述でも詳細を述べる。
ここで、上記化学組成に関して除かれる対象である「酸化物」には、前記希土類酸化物（ＲＥＭ酸化物）も含まれる。
（Ｆ含有量：０．００３～３０．０００％）
本開示に係るフラックス入りワイヤは、弗化物を含む必要がない。従って、本開示に係るフラックス入りワイヤにおいて、弗化物の含有量の下限値は０％である。
一方、弗化物は、溶接金属中の拡散性水素量を減少させて、溶接金属の耐低温割れ性を顕著に向上させる働きを持つ。これは、フラックス入りワイヤで溶接した際に、そのフラックス中の弗素（Ｆ－）が水素（Ｈ＋）と結合して弗化水素（ＨＦ）となり、このＨＦが溶接金属外に放出されるためと推測される。この効果を得るためには、Ｆ含有量の合計が０．００３％以上であることが好ましい。
その反面、弗化物は溶接時のヒュームの発生原因になる。そこで、本開示に係るフラックス入りワイヤが弗化物を含む場合、さらに窒化物を、Ｎ含有量が後述の範囲となるよう含むことが好ましい。本開示に係るフラックス入りワイヤが窒化物を含有することで、弗化物を含有していても溶接時にヒュームの発生が抑制されることが分かった。この原因は明らかではないが、窒素は弗化水素（ＨＦ）よりも沸点が低いことから（Ｎ２；－１９６℃、フッ化水素（ＨＦ）；＋２０℃）、窒化物がアークによって分解して窒素（Ｎ）が発生し、窒素分子（Ｎ２）として結合し、アーク温度を低温化させることによって、アーク中の高温蒸気量が減少し、これによりヒュームの発生が抑制されるためと推定される。
本開示に係るフラックス入りワイヤは、弗化物を含む必要がない。従って、本開示に係るフラックス入りワイヤにおいて、弗化物の含有量の下限値は０％である。
一方、弗化物は、溶接金属中の拡散性水素量を減少させて、溶接金属の耐低温割れ性を顕著に向上させる働きを持つ。これは、フラックス入りワイヤで溶接した際に、そのフラックス中の弗素（Ｆ－）が水素（Ｈ＋）と結合して弗化水素（ＨＦ）となり、このＨＦが溶接金属外に放出されるためと推測される。この効果を得るためには、Ｆ含有量の合計が０．００３％以上であることが好ましい。
その反面、弗化物は溶接時のヒュームの発生原因になる。そこで、本開示に係るフラックス入りワイヤが弗化物を含む場合、さらに窒化物を、Ｎ含有量が後述の範囲となるよう含むことが好ましい。本開示に係るフラックス入りワイヤが窒化物を含有することで、弗化物を含有していても溶接時にヒュームの発生が抑制されることが分かった。この原因は明らかではないが、窒素は弗化水素（ＨＦ）よりも沸点が低いことから（Ｎ２；－１９６℃、フッ化水素（ＨＦ）；＋２０℃）、窒化物がアークによって分解して窒素（Ｎ）が発生し、窒素分子（Ｎ２）として結合し、アーク温度を低温化させることによって、アーク中の高温蒸気量が減少し、これによりヒュームの発生が抑制されるためと推定される。
本開示に係るフラックス入りワイヤが弗化物を含む場合、弗化物の種類は限定されないが、好ましくは、フラックス中にＣａＦ２、ＭｇＦ２、ＬｉＦ、ＮａＦ、Ｋ２ＺｒＦ６、Ｋ２ＳｉＦ６、及びＮａ３ＡｌＦ６からなる群から選ばれた１種又は２種以上の弗化物を含むのがよい。これらの弗化物によれば、電離して生じるＣａ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｚｒ、Ｓｉ、及びＡｌが、いずれも酸素と結合して溶接金属中の酸素量を低減させることができ、脱酸元素として作用する。これにより、溶接金属の靭性や伸びを改善する点で有利である。
本開示に係るフラックス入りワイヤが弗化物を０．００３％以上含む場合、本開示に係るフラックス入りワイヤ（好ましくはフラックス）に含まれる弗化物の質量割合の合計がＦ含有量で０．００３％以上となる限り、各弗化物の含有量の下限値は特に制限されるものではない。また、Ｆ含有量は、弗化物に含まれる弗素（Ｆ）の量をフラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で示すものであることから、弗化物の種類が上述した好ましい例の弗化物である場合には、Ｆ含有量は次の式Ｂより求める。
式Ｂ：０．４８７×ＣａＦ２＋０．６１０×ＭｇＦ２＋０．７３２×ＬｉＦ＋０．４５２×ＮａＦ＋０．４０２×Ｋ２ＺｒＦ６＋０．５１７×Ｋ２ＳｉＦ６＋０．５４３×Ｎａ３ＡｌＦ６
ここで、式Ｂ中の弗化物の化学式は、各化学式に対応する弗化物の、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％を示す。各弗化物の化学式の係数は、各弗化物の化学式量から算出したものである。
また、上述した好ましい例以外の弗化物を含む場合、Ｆ含有量は各弗化物の化学式量から、上記式Ｂに準じて算出する。
Ｆ含有量の下限値は、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量割合で０．００３％であることが好ましく、０．００５％、０．０１０％、０．０１５％、０．０２０％、０．０２５％、又は０．０３０％であるのがよい。
Ｆ含有量の好ましい上限値は、溶接時のヒュームの発生を抑制する観点から、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量割合で３０．０００％、２０．０００％、１０．０００％、３．０００％、２．０００％、１．０００％、０．５００％、０．１００％、又は０．０５０％である。
なお、本開示に係るフラックス入りワイヤにおけるＦ含有量は、蛍光X線分析によって測定する。
本開示に係るフラックス入りワイヤが弗化物を０．００３％以上含む場合、本開示に係るフラックス入りワイヤ（好ましくはフラックス）に含まれる弗化物の質量割合の合計がＦ含有量で０．００３％以上となる限り、各弗化物の含有量の下限値は特に制限されるものではない。また、Ｆ含有量は、弗化物に含まれる弗素（Ｆ）の量をフラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で示すものであることから、弗化物の種類が上述した好ましい例の弗化物である場合には、Ｆ含有量は次の式Ｂより求める。
式Ｂ：０．４８７×ＣａＦ２＋０．６１０×ＭｇＦ２＋０．７３２×ＬｉＦ＋０．４５２×ＮａＦ＋０．４０２×Ｋ２ＺｒＦ６＋０．５１７×Ｋ２ＳｉＦ６＋０．５４３×Ｎａ３ＡｌＦ６
ここで、式Ｂ中の弗化物の化学式は、各化学式に対応する弗化物の、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％を示す。各弗化物の化学式の係数は、各弗化物の化学式量から算出したものである。
また、上述した好ましい例以外の弗化物を含む場合、Ｆ含有量は各弗化物の化学式量から、上記式Ｂに準じて算出する。
Ｆ含有量の下限値は、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量割合で０．００３％であることが好ましく、０．００５％、０．０１０％、０．０１５％、０．０２０％、０．０２５％、又は０．０３０％であるのがよい。
Ｆ含有量の好ましい上限値は、溶接時のヒュームの発生を抑制する観点から、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量割合で３０．０００％、２０．０００％、１０．０００％、３．０００％、２．０００％、１．０００％、０．５００％、０．１００％、又は０．０５０％である。
なお、本開示に係るフラックス入りワイヤにおけるＦ含有量は、蛍光X線分析によって測定する。
（Ｎ含有量：０．００３～１５．００％）
本開示に係るフラックス入りワイヤの、窒化物を含む必要がない。従って、本開示に係るフラックス入りワイヤにおいて、窒化物の含有量の下限値は０％である。
一方、窒化物は、溶接金属中の拡散性水素量を減少させて、溶接金属の耐低温割れ性を顕著に向上させる働きを有する。この理由は明らかではないが、窒化物中のＮが溶接中に水素（Ｈ）と結合してアンモニア（ＮＨ３）となり、このＮＨ３が溶接金属外に放出されることが理由の一つであると推測される。本開示に係るフラックス入りワイヤは、鋼製外皮に窒化物を含んでもよいが、ワイヤの全質量に対してＮ含有量を後述する範囲に制御し易い観点から、少なくともフラックス中に窒化物を含むことが好ましい。
本開示に係るフラックス入りワイヤの、窒化物を含む必要がない。従って、本開示に係るフラックス入りワイヤにおいて、窒化物の含有量の下限値は０％である。
一方、窒化物は、溶接金属中の拡散性水素量を減少させて、溶接金属の耐低温割れ性を顕著に向上させる働きを有する。この理由は明らかではないが、窒化物中のＮが溶接中に水素（Ｈ）と結合してアンモニア（ＮＨ３）となり、このＮＨ３が溶接金属外に放出されることが理由の一つであると推測される。本開示に係るフラックス入りワイヤは、鋼製外皮に窒化物を含んでもよいが、ワイヤの全質量に対してＮ含有量を後述する範囲に制御し易い観点から、少なくともフラックス中に窒化物を含むことが好ましい。
本開示に係るフラックス入りワイヤに含ませることができる窒化物としては、例えば、ＡｌＮ、ＢＮ、Ｃａ３Ｎ２、ＣｅＮ、ＣｒＮ、Ｃｕ３Ｎ、Ｆｅ４Ｎ、Ｆｅ３Ｎ、Ｆｅ２Ｎ、Ｍｇ３Ｎ、Ｍｏ２Ｎ、ＮｂＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＮ、ＶＮ、ＺｒＮ、Ｍｎ２Ｎ、及びＭｎ４Ｎが挙げられる。本開示に係るフラックス入りワイヤが、これらの窒化物のいずれか１種又は２種以上を含有し、且つ、これら以外の窒化物を含まない場合、Ｎ含有量は下記の式Ａにより表される。
式Ａ：Ｎ含有量＝０．３４２×ＡｌＮ＋０．５６４×ＢＮ＋０．１８９×Ｃａ３Ｎ２＋０．０９１×ＣｅＮ＋０．２１２×ＣｒＮ＋０．０６８×Ｃｕ３Ｎ＋０．０５９×Ｆｅ４Ｎ＋０．０７７×Ｆｅ３Ｎ＋０．１１１×Ｆｅ２Ｎ＋０．１６１×Ｍｇ３Ｎ＋０．０６８×Ｍｏ２Ｎ＋０．１３１×ＮｂＮ＋０．３９９×Ｓｉ３Ｎ４＋０．２２６×ＴｉＮ＋０．２１６×ＶＮ＋０．１３３×ＺｒＮ＋０．１１３×Ｍｎ２Ｎ＋０．０６×Ｍｎ４Ｎ
ここで、式Ａ中の窒化物の化学式は、各化学式に対応する窒化物の、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％を示す。各窒化物の化学式の係数は、各窒化物の化学式量から算出したものである。
また、上記に列挙した窒化物以外の窒化物を含む場合、Ｎ含有量は各窒化物の化学式量から、上記式Ａに準じて算出する。
式Ａ：Ｎ含有量＝０．３４２×ＡｌＮ＋０．５６４×ＢＮ＋０．１８９×Ｃａ３Ｎ２＋０．０９１×ＣｅＮ＋０．２１２×ＣｒＮ＋０．０６８×Ｃｕ３Ｎ＋０．０５９×Ｆｅ４Ｎ＋０．０７７×Ｆｅ３Ｎ＋０．１１１×Ｆｅ２Ｎ＋０．１６１×Ｍｇ３Ｎ＋０．０６８×Ｍｏ２Ｎ＋０．１３１×ＮｂＮ＋０．３９９×Ｓｉ３Ｎ４＋０．２２６×ＴｉＮ＋０．２１６×ＶＮ＋０．１３３×ＺｒＮ＋０．１１３×Ｍｎ２Ｎ＋０．０６×Ｍｎ４Ｎ
ここで、式Ａ中の窒化物の化学式は、各化学式に対応する窒化物の、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％を示す。各窒化物の化学式の係数は、各窒化物の化学式量から算出したものである。
また、上記に列挙した窒化物以外の窒化物を含む場合、Ｎ含有量は各窒化物の化学式量から、上記式Ａに準じて算出する。
本開示に係るフラックス入りワイヤは、フラックス入りワイヤの全質量に対して０．００３％以上のＮを含むことが好ましい。
フラックス入りワイヤに含まれる窒素量は、ＪＩＳ Ｇ１２２８：１９９７を用いて分析して、測定する。
フラックス入りワイヤ全体中のＮ含有量の合計が０．００３％以上であれば、溶接金属中の拡散性水素量が十分に低減され、溶接金属の耐低温割れ性が向上する。
溶接金属の拡散性水素量をさらに低減させるために、Ｎ含有量の下限を０．００５％、０．００８％、０．０１０％、０．０１５％、０．０２０％又は０．０２２％としてもよい。
本開示におけるフラックス入りワイヤは、拡散性水素量を低減する観点では、Ｎ含有量の上限は特に制限されないが、鋼製外皮の内部にフラックスの充填がなされることを考慮すると、Ｎ含有量の上限は１５．００％である。Ｎ含有量の上限は、１０．００％、８．００％、又は５．００％であってもよい。
なお、鋼製外皮に含まれるＮはワイヤ全体に対する比率が小さく、本開示に係るフラックス入りワイヤにおけるＮ含有量は、主にフラックス中に含まれる窒化物の種類、含有量によって調整することができる。
フラックス入りワイヤ全体中のＮ含有量の合計が０．００３％以上であれば、溶接金属中の拡散性水素量が十分に低減され、溶接金属の耐低温割れ性が向上する。
溶接金属の拡散性水素量をさらに低減させるために、Ｎ含有量の下限を０．００５％、０．００８％、０．０１０％、０．０１５％、０．０２０％又は０．０２２％としてもよい。
本開示におけるフラックス入りワイヤは、拡散性水素量を低減する観点では、Ｎ含有量の上限は特に制限されないが、鋼製外皮の内部にフラックスの充填がなされることを考慮すると、Ｎ含有量の上限は１５．００％である。Ｎ含有量の上限は、１０．００％、８．００％、又は５．００％であってもよい。
なお、鋼製外皮に含まれるＮはワイヤ全体に対する比率が小さく、本開示に係るフラックス入りワイヤにおけるＮ含有量は、主にフラックス中に含まれる窒化物の種類、含有量によって調整することができる。
なお、本開示に係るフラックス入りワイヤは、フラックス中に窒化物として含まれる窒素のＮ含有量がフラックス入りワイヤの全質量に対して０．００２％以上であることが好ましい。また、溶接金属の拡散性水素量をさらに低減させるために、フラックス中に窒化物として含まれる窒素のＮ含有量の下限を、フラックス入りワイヤの全質量に対して０．００５％、０．００８％、０．０１０％、０．０１５％、０．０２０％又は０．０２２％としてもよい。また、鋼製外皮の内部にフラックスの充填がなされることを考慮すると、実質的に、フラックス中に窒化物として含まれる窒素のＮ含有量の上限は、フラックス入りワイヤの全質量に対して１５．００％であることが好ましく、１０．００％、８．００％、又は５．００％であってもよい。
次に、本開示に係るフラックス入りワイヤにおける弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成について説明する。
以下に説明する化学組成を構成する各化学成分は、鋼製外皮に含まれてもよいし、フラックスに含まれてもよい。また、本開示に係るフラックス入りワイヤが鋼製外皮の外表面にめっき層を有する場合は、めっき層に含まれてもよい。以下の説明において「弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成」を単に「化学組成」と称する場合がある。
本開示に係るフラックス入りワイヤの弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成は、
Ｃ：０．００３～０．５００％、
Ｓｉ：０～３．５０％、
Ｍｎ：０～１０．００％、
Ｐ：０～０．０３０％、
Ｓ：０～０．０３０％、
Ｃｕ：０～１０．００％、
Ｎｉ：０～５０．００％、
Ｃｒ：０～１０．００％
Ｍｏ：０～５０．００％、
Ｎｂ：０～０．５００％、
Ｖ：０～０．５００％、
Ｗ：０～１０．００％、
Ｓｎ：０～１０．００％、
Ｓｂ：０～１０．００％、
Ｔｉ：０～０．５００％、
Ａｌ：０～１．０００％、
Ｂ：０～１．０００％、
Ｍｇ：０～２．０００％、
Ｃａ：０～２．０００％、
ＲＥＭ：０～０．５０００％、
Ｂｉ：０～０．３００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物からなることが好ましい。
以下に説明する化学組成を構成する各化学成分は、鋼製外皮に含まれてもよいし、フラックスに含まれてもよい。また、本開示に係るフラックス入りワイヤが鋼製外皮の外表面にめっき層を有する場合は、めっき層に含まれてもよい。以下の説明において「弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成」を単に「化学組成」と称する場合がある。
本開示に係るフラックス入りワイヤの弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成は、
Ｃ：０．００３～０．５００％、
Ｓｉ：０～３．５０％、
Ｍｎ：０～１０．００％、
Ｐ：０～０．０３０％、
Ｓ：０～０．０３０％、
Ｃｕ：０～１０．００％、
Ｎｉ：０～５０．００％、
Ｃｒ：０～１０．００％
Ｍｏ：０～５０．００％、
Ｎｂ：０～０．５００％、
Ｖ：０～０．５００％、
Ｗ：０～１０．００％、
Ｓｎ：０～１０．００％、
Ｓｂ：０～１０．００％、
Ｔｉ：０～０．５００％、
Ａｌ：０～１．０００％、
Ｂ：０～１．０００％、
Ｍｇ：０～２．０００％、
Ｃａ：０～２．０００％、
ＲＥＭ：０～０．５０００％、
Ｂｉ：０～０．３００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物からなることが好ましい。
（Ｃ：０．００３～０．５００％）
Ｃは、固溶強化によって溶接金属の耐力及び引張強さを確保するために重要な元素である。フラックス入りワイヤの化学組成のＣ含有量が０．００３％以上であることで、溶接金属の耐力及び引張強さを十分に確保できる。
一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＣ含有量が０．５００％以下であることで、溶接金属中のＣ含有量が適量に保たれ、溶接金属の耐力及び引張強さの過度な上昇が抑制され、溶接金属の靭性の低下を抑制できる。
そのため、溶接金属の靭性、耐力、及び引張強さの全てを安定的に確保するためには、フラックス入りワイヤの化学組成のＣ含有量の下限値を０．００３％にすることが好ましく、フラックス入りワイヤの化学組成のＣ含有量の上限値を０．５００％にすることが好ましい。必要に応じて、Ｃ含有量の下限を０．０１０％、０．０２０％、０．０３０％、０．０４０％、０．０５０％、又は０．０６０％としてもよい。同様に、Ｃ含有量の上限を０．４５０％、０．４００％、０．３５０％、０．３００％、又は０．２５０％としてもよい。
Ｃは、固溶強化によって溶接金属の耐力及び引張強さを確保するために重要な元素である。フラックス入りワイヤの化学組成のＣ含有量が０．００３％以上であることで、溶接金属の耐力及び引張強さを十分に確保できる。
一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＣ含有量が０．５００％以下であることで、溶接金属中のＣ含有量が適量に保たれ、溶接金属の耐力及び引張強さの過度な上昇が抑制され、溶接金属の靭性の低下を抑制できる。
そのため、溶接金属の靭性、耐力、及び引張強さの全てを安定的に確保するためには、フラックス入りワイヤの化学組成のＣ含有量の下限値を０．００３％にすることが好ましく、フラックス入りワイヤの化学組成のＣ含有量の上限値を０．５００％にすることが好ましい。必要に応じて、Ｃ含有量の下限を０．０１０％、０．０２０％、０．０３０％、０．０４０％、０．０５０％、又は０．０６０％としてもよい。同様に、Ｃ含有量の上限を０．４５０％、０．４００％、０．３５０％、０．３００％、又は０．２５０％としてもよい。
（Ｓｉ：０～３．５０％）
Ｓｉは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＳｉ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｓｉは、脱酸元素であり、溶接金属の酸素量を低減して溶接金属の清浄度を高める働きを有する。ただし、Ｓｉが３．５０％以下であることで溶接金属の靱性低下を抑制できるため、これを上限とすることが好ましい。また、溶接金属の靭性を安定して確保するには、Ｓｉの上限は、３．００％、２．００％又は１．００％としてもよい。上記の効果を得るため、Ｓｉ含有量の下限を０．４０％、０．４５％、０．５０％、又は０．６０％としてもよい。
Ｓｉは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＳｉ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｓｉは、脱酸元素であり、溶接金属の酸素量を低減して溶接金属の清浄度を高める働きを有する。ただし、Ｓｉが３．５０％以下であることで溶接金属の靱性低下を抑制できるため、これを上限とすることが好ましい。また、溶接金属の靭性を安定して確保するには、Ｓｉの上限は、３．００％、２．００％又は１．００％としてもよい。上記の効果を得るため、Ｓｉ含有量の下限を０．４０％、０．４５％、０．５０％、又は０．６０％としてもよい。
（Ｍｎ：０～１０．００％）
Ｍｎは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＭｎ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｍｎは、溶接金属の焼入性を確保して溶接金属の強度を高めるために有効な元素である。フラックス入りワイヤの化学組成のＭｎ含有量が１０．００％以下であることで、溶接金属の粒界脆化感受性が低減され、溶接金属の靱性低下を抑制できる。従って、Ｍｎ含有量の上限値を１０．００％とすることが好ましい。好ましくは、Ｍｎ含有量の上限値は９．５０％、９．００％、８．００％、又は６．００％である。上記の効果を得るため、Ｍｎ含有量の下限を０．４０％、０．４５％、０．５０％、又は０．６０％としてもよい。
Ｍｎは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＭｎ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｍｎは、溶接金属の焼入性を確保して溶接金属の強度を高めるために有効な元素である。フラックス入りワイヤの化学組成のＭｎ含有量が１０．００％以下であることで、溶接金属の粒界脆化感受性が低減され、溶接金属の靱性低下を抑制できる。従って、Ｍｎ含有量の上限値を１０．００％とすることが好ましい。好ましくは、Ｍｎ含有量の上限値は９．５０％、９．００％、８．００％、又は６．００％である。上記の効果を得るため、Ｍｎ含有量の下限を０．４０％、０．４５％、０．５０％、又は０．６０％としてもよい。
（Ｐ：０～０．０３０％）
Ｐは不純物元素であり、溶接金属の靱性低下を抑制する観点で、フラックス入りワイヤ中のＰ含有量は極力低減させることが好ましい。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＰ含有量の下限値は０％である。また、フラックス入りワイヤの化学組成のＰ含有量が０．０３０％以下であれば、溶接金属の靱性の低下を抑制できる。溶接金属の凝固割れを効果的に抑制するために、フラックス入りワイヤの化学組成のＰ含有量は、より好適には、０．０２０％以下、０．０１５％以下、又は０．０１０％以下である。
ただし、Ｐの含有量の極度の低減は製造コストの増大を招くため、脱Ｐコストの低減の観点から、Ｐ含有量は、０．００３％以上がよい。
Ｐは不純物元素であり、溶接金属の靱性低下を抑制する観点で、フラックス入りワイヤ中のＰ含有量は極力低減させることが好ましい。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＰ含有量の下限値は０％である。また、フラックス入りワイヤの化学組成のＰ含有量が０．０３０％以下であれば、溶接金属の靱性の低下を抑制できる。溶接金属の凝固割れを効果的に抑制するために、フラックス入りワイヤの化学組成のＰ含有量は、より好適には、０．０２０％以下、０．０１５％以下、又は０．０１０％以下である。
ただし、Ｐの含有量の極度の低減は製造コストの増大を招くため、脱Ｐコストの低減の観点から、Ｐ含有量は、０．００３％以上がよい。
（Ｓ：０～０．０３０％）
Ｓも不純物元素であり、溶接金属の靱性と延性との低下を抑制する観点で、フラックス入りワイヤ中のＳ含有量は極力低減させることが好ましい。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＳ含有量の下限値は０％である。また、フラックス入りワイヤの化学組成のＳ含有量が０．０３０％以下であれば、溶接金属の靱性及び延性の低下を抑制できる。フラックス入りワイヤの化学組成のＳ含有量は、より好適には、０．０２０％以下、０．０１０％以下、０．００８％以下、０．００６％以下、又は０．００５％以下である。
ただし、Ｓの含有量の極度の低減は製造コストの増大を招くため、脱Ｓコストの低減の観点から、Ｓ含有量は、０．００３％以上がよい。
Ｓも不純物元素であり、溶接金属の靱性と延性との低下を抑制する観点で、フラックス入りワイヤ中のＳ含有量は極力低減させることが好ましい。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＳ含有量の下限値は０％である。また、フラックス入りワイヤの化学組成のＳ含有量が０．０３０％以下であれば、溶接金属の靱性及び延性の低下を抑制できる。フラックス入りワイヤの化学組成のＳ含有量は、より好適には、０．０２０％以下、０．０１０％以下、０．００８％以下、０．００６％以下、又は０．００５％以下である。
ただし、Ｓの含有量の極度の低減は製造コストの増大を招くため、脱Ｓコストの低減の観点から、Ｓ含有量は、０．００３％以上がよい。
（Ｃｕ：０～１０．００％）
Ｃｕは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＣｕ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｃｕは、溶接金属の強度と靭性を向上させる効果を有する。その効果を十分に得るためには、フラックス入りワイヤの化学組成のＣｕ含有量を０．０１％以上とすることが好ましい。Ｃｕは、フラックス入りワイヤの鋼製外皮の表面のめっきに含まれてもよく、フラックスに単体又は合金として含まれてもよい。Ｃｕめっきは、防錆性、通電性、及び、耐チップ磨耗性を向上させる効果も有する。
従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＣｕ含有量は、鋼製外皮及びフラックスに含有されているＣｕと、ワイヤ表面のめっきに含まれるＣｕとの合計量である。
一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＣｕ含有量が１０．００％以下であることで、溶接金属の靭性の低下を抑制できる。そのため、Ｃｕ含有量を１０．００％以下とすることが好ましい。フラックス入りワイヤの化学組成のＣｕ含有量の上限値は、好ましくは９．００％、８．００％、７．００％、６．００％、５．００％、４．００％、３．００％、又は２．００％である。
Ｃｕは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＣｕ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｃｕは、溶接金属の強度と靭性を向上させる効果を有する。その効果を十分に得るためには、フラックス入りワイヤの化学組成のＣｕ含有量を０．０１％以上とすることが好ましい。Ｃｕは、フラックス入りワイヤの鋼製外皮の表面のめっきに含まれてもよく、フラックスに単体又は合金として含まれてもよい。Ｃｕめっきは、防錆性、通電性、及び、耐チップ磨耗性を向上させる効果も有する。
従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＣｕ含有量は、鋼製外皮及びフラックスに含有されているＣｕと、ワイヤ表面のめっきに含まれるＣｕとの合計量である。
一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＣｕ含有量が１０．００％以下であることで、溶接金属の靭性の低下を抑制できる。そのため、Ｃｕ含有量を１０．００％以下とすることが好ましい。フラックス入りワイヤの化学組成のＣｕ含有量の上限値は、好ましくは９．００％、８．００％、７．００％、６．００％、５．００％、４．００％、３．００％、又は２．００％である。
（Ｎｉ：０～５０．００％）
Ｎｉは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＮｉ含有量の下限値は０％である。
Ｎｉは、Ｎｉの固溶靭化により、溶接金属の靭性が向上する。この効果を得るためには、Ｎｉ含有量を０．３０％以上、０．５０％以上、又は１．００％以上とすることが好ましい。一方、Ｎｉ含有量が５０．００％以下であることで、溶接金属の耐高温割れ性の低下を抑制できる。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＮｉ含有量の上限値は５０．００％以下とすることが好ましい。Ｎｉ含有量の上限値を４５．００％、４０．００％、又は３５．００％としてもよい。
Ｎｉは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＮｉ含有量の下限値は０％である。
Ｎｉは、Ｎｉの固溶靭化により、溶接金属の靭性が向上する。この効果を得るためには、Ｎｉ含有量を０．３０％以上、０．５０％以上、又は１．００％以上とすることが好ましい。一方、Ｎｉ含有量が５０．００％以下であることで、溶接金属の耐高温割れ性の低下を抑制できる。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＮｉ含有量の上限値は５０．００％以下とすることが好ましい。Ｎｉ含有量の上限値を４５．００％、４０．００％、又は３５．００％としてもよい。
（Ｃｒ：０～１０．００％）
Ｃｒは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＣｒ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｃｒは、溶接金属の焼入性を確保して溶接金属の強度を高めるために有効な元素である。前述したようにＣｒは、２２．００％未満で含んでもよい。ただし、フラックス入りワイヤの化学組成のＣｒ含有量が１０．００％以下であることで、溶接金属の靱性の低下を抑制できる。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＣｒ含有量の上限値を１０．００％以下とすることが好ましく、１０．００％未満であることがより好ましい。更に好ましくは、Ｃｒ含有量の上限値は９．５０％、９．００％、８．００％、又は６．００％である。必要に応じて、Ｃｒ含有量の下限を０．０１％、０．０５％、０．１０％、又は０．２０％としてもよい。
Ｃｒは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＣｒ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｃｒは、溶接金属の焼入性を確保して溶接金属の強度を高めるために有効な元素である。前述したようにＣｒは、２２．００％未満で含んでもよい。ただし、フラックス入りワイヤの化学組成のＣｒ含有量が１０．００％以下であることで、溶接金属の靱性の低下を抑制できる。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＣｒ含有量の上限値を１０．００％以下とすることが好ましく、１０．００％未満であることがより好ましい。更に好ましくは、Ｃｒ含有量の上限値は９．５０％、９．００％、８．００％、又は６．００％である。必要に応じて、Ｃｒ含有量の下限を０．０１％、０．０５％、０．１０％、又は０．２０％としてもよい。
（Ｍｏ：０～５０．００％）
Ｍｏは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＭｏ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｍｏは、溶接金属の焼入性を向上させる効果を有するので、溶接金属の高強度化に有効な元素である。その効果を得るためには、フラックス入りワイヤの化学組成のＭｏ含有量の下限値を０．０１％、０．０５％、０．１０％又は０．１５％とすることが好ましい。一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＭｏ含有量が５０．００％以下であることで、溶接金属の靭性の低下を抑制できる。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＭｏ含有量は、５０．００％以下とすることが好ましい。フラックス入りワイヤの化学組成のＭｏ含有量の上限値は、好ましくは４８．００％、４５．００％、４０．００％、３０．００％、又は１０．００％である。
Ｍｏは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＭｏ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｍｏは、溶接金属の焼入性を向上させる効果を有するので、溶接金属の高強度化に有効な元素である。その効果を得るためには、フラックス入りワイヤの化学組成のＭｏ含有量の下限値を０．０１％、０．０５％、０．１０％又は０．１５％とすることが好ましい。一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＭｏ含有量が５０．００％以下であることで、溶接金属の靭性の低下を抑制できる。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＭｏ含有量は、５０．００％以下とすることが好ましい。フラックス入りワイヤの化学組成のＭｏ含有量の上限値は、好ましくは４８．００％、４５．００％、４０．００％、３０．００％、又は１０．００％である。
（Ｎｂ：０～０．５００％）
Ｎｂは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＮｂ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｎｂは、溶接金属において微細炭化物を形成し、この微細炭化物が溶接金属中で析出強化を生じさせるので、Ｎｂは溶接金属の引張強さを向上させる。その効果を十分に得るためには、フラックス入りワイヤの化学組成のＮｂ含有量の下限値を０．００５％、０．０１０％、０．０１５％又は０．０２０％とすることが好ましい。
一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＮｂ含有量が０．５００％以下であることで、Ｎｂによる溶接金属中での粗大な析出物の形成が抑制され、溶接金属の靭性の低下を抑制できる。そのため、フラックス入りワイヤの化学組成のＮｂ含有量の上限値は、好ましくは０．５００％であり、より好ましくは０．４５０％、０．４００％、０．３００％、又は０．２００％である。
Ｎｂは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＮｂ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｎｂは、溶接金属において微細炭化物を形成し、この微細炭化物が溶接金属中で析出強化を生じさせるので、Ｎｂは溶接金属の引張強さを向上させる。その効果を十分に得るためには、フラックス入りワイヤの化学組成のＮｂ含有量の下限値を０．００５％、０．０１０％、０．０１５％又は０．０２０％とすることが好ましい。
一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＮｂ含有量が０．５００％以下であることで、Ｎｂによる溶接金属中での粗大な析出物の形成が抑制され、溶接金属の靭性の低下を抑制できる。そのため、フラックス入りワイヤの化学組成のＮｂ含有量の上限値は、好ましくは０．５００％であり、より好ましくは０．４５０％、０．４００％、０．３００％、又は０．２００％である。
（Ｖ：０～０．５００％）
Ｖは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＶ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｖは溶接金属の焼入性を向上させるので、溶接金属の高強度化に有効な元素である。その効果を十分に得るためには、フラックス入りワイヤの化学組成のＶ含有量の下限値を０．００１％、０．０１０％、０．０３０％又は０．０５０％とすることが好ましい。
一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＶ含有量が０．５００％以下であることで、溶接金属中のＶ炭化物の析出量が増え過ぎず、溶接金属の過剰な硬化が抑制されて、溶接金属の靭性の低下を抑制できる。そのため、フラックス入りワイヤの化学組成のＶ含有量の上限値は、好ましくは０．５００％であり、より好ましくは０．４００％、０．３００％、０．２００％、０．１００％、又は０．０８０％である。
Ｖは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＶ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｖは溶接金属の焼入性を向上させるので、溶接金属の高強度化に有効な元素である。その効果を十分に得るためには、フラックス入りワイヤの化学組成のＶ含有量の下限値を０．００１％、０．０１０％、０．０３０％又は０．０５０％とすることが好ましい。
一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＶ含有量が０．５００％以下であることで、溶接金属中のＶ炭化物の析出量が増え過ぎず、溶接金属の過剰な硬化が抑制されて、溶接金属の靭性の低下を抑制できる。そのため、フラックス入りワイヤの化学組成のＶ含有量の上限値は、好ましくは０．５００％であり、より好ましくは０．４００％、０．３００％、０．２００％、０．１００％、又は０．０８０％である。
（Ｗ：０～１０．００％）
Ｗは溶接金属の耐食性を向上させるために有効な元素であるが、Ｗは必須成分ではない。そのため、フラックス入りワイヤの化学組成のＷ含有量の下限値は０％である。一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＷ含有量が１０．００％以下であることで、溶接金属の割れの発生を抑制できる。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＷ含有量の上限値を１０．００％とすることが好ましい。より好ましくは、Ｗ含有量の上限値は９．５０％、９．００％、８．００％、又は６．００％である。必要に応じて、Ｗ含有量の下限を０．０１％、０．０３％、０．５０％、又は０．６０％としてもよい。
Ｗは溶接金属の耐食性を向上させるために有効な元素であるが、Ｗは必須成分ではない。そのため、フラックス入りワイヤの化学組成のＷ含有量の下限値は０％である。一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＷ含有量が１０．００％以下であることで、溶接金属の割れの発生を抑制できる。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＷ含有量の上限値を１０．００％とすることが好ましい。より好ましくは、Ｗ含有量の上限値は９．５０％、９．００％、８．００％、又は６．００％である。必要に応じて、Ｗ含有量の下限を０．０１％、０．０３％、０．５０％、又は０．６０％としてもよい。
（Ｓｎ：０～１０．００％）
Ｓｎは溶接金属の耐食性を向上させるために有効な元素であるが、Ｓｎは必須成分ではない。そのため、フラックス入りワイヤの化学組成のＳｎ含有量の下限値は０％である。一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＳｎ含有量が１０．００％以下であることで、溶接金属の割れの発生を抑制できる。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＳｎ含有量の上限値を１０．００％とすることが好ましい。より好ましくは、Ｓｎ含有量の上限値は９．５０％、９．００％、８．００％、又は６．００％である。必要に応じて、Ｓｎ含有量の下限を０．０１％、０．０３％、０．５０％、又は０．６０％としてもよい。
Ｓｎは溶接金属の耐食性を向上させるために有効な元素であるが、Ｓｎは必須成分ではない。そのため、フラックス入りワイヤの化学組成のＳｎ含有量の下限値は０％である。一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＳｎ含有量が１０．００％以下であることで、溶接金属の割れの発生を抑制できる。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＳｎ含有量の上限値を１０．００％とすることが好ましい。より好ましくは、Ｓｎ含有量の上限値は９．５０％、９．００％、８．００％、又は６．００％である。必要に応じて、Ｓｎ含有量の下限を０．０１％、０．０３％、０．５０％、又は０．６０％としてもよい。
（Ｓｂ：０～１０．００％）
Ｓｂは溶接金属の耐食性を向上させるために有効な元素であるが、Ｓｂは必須成分ではない。そのため、フラックス入りワイヤの化学組成のＳｂ含有量の下限値は０％である。一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＳｂ含有量が１０．００％以下であることで、溶接金属の割れの発生を抑制できる。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＳｂ含有量の上限値を１０．００％とすることが好ましい。より好ましくは、Ｓｂ含有量の上限値は９．５０％、９．００％、８．００％、又は６．００％である。必要に応じて、Ｓｂ含有量の下限を０．０１％、０．０３％、０．５０％、又は０．６０％としてもよい。
Ｓｂは溶接金属の耐食性を向上させるために有効な元素であるが、Ｓｂは必須成分ではない。そのため、フラックス入りワイヤの化学組成のＳｂ含有量の下限値は０％である。一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＳｂ含有量が１０．００％以下であることで、溶接金属の割れの発生を抑制できる。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＳｂ含有量の上限値を１０．００％とすることが好ましい。より好ましくは、Ｓｂ含有量の上限値は９．５０％、９．００％、８．００％、又は６．００％である。必要に応じて、Ｓｂ含有量の下限を０．０１％、０．０３％、０．５０％、又は０．６０％としてもよい。
（Ｔｉ：０～０．５００％）
Ｔｉは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＴｉ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｔｉは脱酸元素であり、溶接金属中の酸素量を低減させる効果がある。また、フラックス入りワイヤの化学組成に含まれるＴｉは、溶接金属中に僅かに残留して固溶Ｎを固定するので、固溶Ｎが溶接金属の靱性に及ぼす悪影響を緩和する効果を有する。従って、フラックス入りワイヤの化学組成が０．００１％以上、０．０１０％以上、０．０３０％以上、又は０．０５０％以上のＴｉを含有してもよい。
一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＴｉ含有量が０．５００％以下であることで、溶接金属において過度な析出物の生成が抑制されて、靱性の低下を抑制できる。なお、フラックス入りワイヤの化学組成にＴｉを含有させる場合、一般的には、フェロチタン（鉄とチタンとの合金）をフラックス中に含有させる。フラックス入りワイヤの化学組成のＴｉ含有量の上限値は、好ましくは０．５００％であり、より好ましくは０．４００％、０．３００％、０．２００％、０．１００％、又は０．０８０％である。
なお、本開示に係るフラックス入りワイヤがＴｉ酸化物を含む場合、上記Ｔｉ含有量は、Ｔｉ酸化物を構成するＴｉ以外の含有量である。
Ｔｉは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＴｉ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｔｉは脱酸元素であり、溶接金属中の酸素量を低減させる効果がある。また、フラックス入りワイヤの化学組成に含まれるＴｉは、溶接金属中に僅かに残留して固溶Ｎを固定するので、固溶Ｎが溶接金属の靱性に及ぼす悪影響を緩和する効果を有する。従って、フラックス入りワイヤの化学組成が０．００１％以上、０．０１０％以上、０．０３０％以上、又は０．０５０％以上のＴｉを含有してもよい。
一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＴｉ含有量が０．５００％以下であることで、溶接金属において過度な析出物の生成が抑制されて、靱性の低下を抑制できる。なお、フラックス入りワイヤの化学組成にＴｉを含有させる場合、一般的には、フェロチタン（鉄とチタンとの合金）をフラックス中に含有させる。フラックス入りワイヤの化学組成のＴｉ含有量の上限値は、好ましくは０．５００％であり、より好ましくは０．４００％、０．３００％、０．２００％、０．１００％、又は０．０８０％である。
なお、本開示に係るフラックス入りワイヤがＴｉ酸化物を含む場合、上記Ｔｉ含有量は、Ｔｉ酸化物を構成するＴｉ以外の含有量である。
（Ａｌ：０～１．０００％）
Ａｌは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＡｌ含有量の下限値は０％である。
一方、Ａｌは脱酸元素であり、Ｓｉと同様に、溶接金属中の酸素量を低減させ、溶接金属の清浄度向上効果を有する。ただし、Ａｌ含有量が１．０００％以下であることで溶接金属の靱性の低下を抑制できる。そのため、フラックス入りワイヤの化学組成のＡｌ含有量は１．０００％以下とすることが好ましい。また、溶接金属の靭性を安定して確保するには、Ａｌ含有量の上限は、０．９５０％、０．９００％、０．８５０％又は０．８００％としてもよい。必要に応じて、Ａｌ含有量の下限を０．００５％、０．０１０％、０．０５０％、０．１００％、０．１５０％又は０．２００％としてもよい。
Ａｌは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＡｌ含有量の下限値は０％である。
一方、Ａｌは脱酸元素であり、Ｓｉと同様に、溶接金属中の酸素量を低減させ、溶接金属の清浄度向上効果を有する。ただし、Ａｌ含有量が１．０００％以下であることで溶接金属の靱性の低下を抑制できる。そのため、フラックス入りワイヤの化学組成のＡｌ含有量は１．０００％以下とすることが好ましい。また、溶接金属の靭性を安定して確保するには、Ａｌ含有量の上限は、０．９５０％、０．９００％、０．８５０％又は０．８００％としてもよい。必要に応じて、Ａｌ含有量の下限を０．００５％、０．０１０％、０．０５０％、０．１００％、０．１５０％又は０．２００％としてもよい。
（Ｂ：０～１．０００％）
Ｂは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＢ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｂは、溶接金属において固溶Ｎと結びついてＢＮを形成するので、固溶Ｎが溶接金属の靭性に及ぼす悪影響を減じる効果を有する。また、Ｂは溶接金属の焼入性を高めるので溶接金属の強度を向上させる効果も有する。従って、フラックス入りワイヤの化学組成が０．０００５％以上のＢを含有してもよい。
一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＢ含有量が１．０００％以下であることで、溶接金属中のＢが増え過ぎず、粗大なＢＮ及びＦｅ２３（Ｃ、Ｂ）６等のＢ化合物の形成が抑制され溶接金属の靭性の低下を抑制できる。そのため、フラックス入りワイヤの化学組成のＢ含有量の上限値は、好ましくは１．０００％であり、より好ましくは０．９００％、０．８００％、又は０．７００％である。
Ｂは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＢ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｂは、溶接金属において固溶Ｎと結びついてＢＮを形成するので、固溶Ｎが溶接金属の靭性に及ぼす悪影響を減じる効果を有する。また、Ｂは溶接金属の焼入性を高めるので溶接金属の強度を向上させる効果も有する。従って、フラックス入りワイヤの化学組成が０．０００５％以上のＢを含有してもよい。
一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＢ含有量が１．０００％以下であることで、溶接金属中のＢが増え過ぎず、粗大なＢＮ及びＦｅ２３（Ｃ、Ｂ）６等のＢ化合物の形成が抑制され溶接金属の靭性の低下を抑制できる。そのため、フラックス入りワイヤの化学組成のＢ含有量の上限値は、好ましくは１．０００％であり、より好ましくは０．９００％、０．８００％、又は０．７００％である。
（Ｍｇ：０～２．０００％）
Ｍｇは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＭｇ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｍｇは脱酸元素であり、Ａｌと同様に、溶接金属中の酸素量を低減させ、溶接金属の清浄度向上効果を有する。ただし、フラックス入りワイヤの化学組成のＭｇ含有量が２．０００％以下であることで、アーク中で激しくＭｇと酸素とが反応することで生じるスパッタ及びヒュームの発生量を抑制できる。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＭｇ含有量を２．０００％以下とすることが好ましい。なお、フラックス入りワイヤの化学組成のＭｇ含有量の好ましい下限値は、０．１５０％、０．２００％、０．２５０％、又は０．３００％である。フラックス入りワイヤの化学組成のＭｇ含有量の好ましい上限値は、１．７００％、１．６００％、１．５００％、１．４００％、１．０００％又は０．９００％である。
Ｍｇは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＭｇ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｍｇは脱酸元素であり、Ａｌと同様に、溶接金属中の酸素量を低減させ、溶接金属の清浄度向上効果を有する。ただし、フラックス入りワイヤの化学組成のＭｇ含有量が２．０００％以下であることで、アーク中で激しくＭｇと酸素とが反応することで生じるスパッタ及びヒュームの発生量を抑制できる。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＭｇ含有量を２．０００％以下とすることが好ましい。なお、フラックス入りワイヤの化学組成のＭｇ含有量の好ましい下限値は、０．１５０％、０．２００％、０．２５０％、又は０．３００％である。フラックス入りワイヤの化学組成のＭｇ含有量の好ましい上限値は、１．７００％、１．６００％、１．５００％、１．４００％、１．０００％又は０．９００％である。
（Ｃａ：０～２．０００％）
（ＲＥＭ：０～０．５０００％）
Ｃａ及びＲＥＭは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＣａ含有量及びＲＥＭ含有量の下限値はいずれも０％である。
一方、Ｃａ及びＲＥＭは、いずれも溶接金属中での硫化物の構造を変化させ、また、硫化物及び酸化物のサイズを微細化させ、これにより溶接金属の延性及び靭性を向上させる働きを有する。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＣａ含有量を０．００２％以上としてもよく、フラックス入りワイヤの化学組成のＲＥＭ含有量を０．０００２％以上としてもよい。
一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＣａ含有量及びＲＥＭ含有量を低減することで、スパッタ量を抑制でき、溶接性を高められる。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＣａ含有量の上限値は２．０００％であることが好ましく、フラックス入りワイヤの化学組成のＲＥＭ含有量の上限値は０．５０００％であることが好ましい。
なお、本開示において、弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成に含まれる「ＲＥＭ」とは、合金であり、少なくとも既述の「希土類酸化物」として含んでいないものを示す。
ここで、ＲＥＭは、Ｓｃ、Ｙ及びランタノイドの合計１７元素の総称であり、上記ＲＥＭの含有量はＲＥＭの合計含有量を指す。また、ＲＥＭは一般的にミッシュメタルに含有される。このため例えば、合金にミッシュメタルを添加して、ＲＥＭの含有量が上記の範囲となるようにしてもよい。
（ＲＥＭ：０～０．５０００％）
Ｃａ及びＲＥＭは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＣａ含有量及びＲＥＭ含有量の下限値はいずれも０％である。
一方、Ｃａ及びＲＥＭは、いずれも溶接金属中での硫化物の構造を変化させ、また、硫化物及び酸化物のサイズを微細化させ、これにより溶接金属の延性及び靭性を向上させる働きを有する。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＣａ含有量を０．００２％以上としてもよく、フラックス入りワイヤの化学組成のＲＥＭ含有量を０．０００２％以上としてもよい。
一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＣａ含有量及びＲＥＭ含有量を低減することで、スパッタ量を抑制でき、溶接性を高められる。従って、フラックス入りワイヤの化学組成のＣａ含有量の上限値は２．０００％であることが好ましく、フラックス入りワイヤの化学組成のＲＥＭ含有量の上限値は０．５０００％であることが好ましい。
なお、本開示において、弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成に含まれる「ＲＥＭ」とは、合金であり、少なくとも既述の「希土類酸化物」として含んでいないものを示す。
ここで、ＲＥＭは、Ｓｃ、Ｙ及びランタノイドの合計１７元素の総称であり、上記ＲＥＭの含有量はＲＥＭの合計含有量を指す。また、ＲＥＭは一般的にミッシュメタルに含有される。このため例えば、合金にミッシュメタルを添加して、ＲＥＭの含有量が上記の範囲となるようにしてもよい。
（Ｂｉ：０～０．３００％）
Ｂｉは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＢｉ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｂｉは、スラグの剥離性を改善する元素である。その効果を十分に得るために、フラックス入りワイヤの化学組成のＢｉ含有量を０．００５％以上、０．０１０％以上又は０．０１２％以上とすることが好ましい。
一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＢｉ含有量が０．３００％以下であることで、溶接金属での凝固割れの発生が抑制できる。そのため、フラックス入りワイヤの化学組成のＢｉ含有量の上限値は好ましくは０．３００％である。フラックス入りワイヤの化学組成のＢｉ含有量の上限値は、好ましくは０．２５０％、０．２００％、又は０．１００％であってもよい。
Ｂｉは必須成分ではないので、フラックス入りワイヤの化学組成のＢｉ含有量の下限値は０％である。
一方、Ｂｉは、スラグの剥離性を改善する元素である。その効果を十分に得るために、フラックス入りワイヤの化学組成のＢｉ含有量を０．００５％以上、０．０１０％以上又は０．０１２％以上とすることが好ましい。
一方、フラックス入りワイヤの化学組成のＢｉ含有量が０．３００％以下であることで、溶接金属での凝固割れの発生が抑制できる。そのため、フラックス入りワイヤの化学組成のＢｉ含有量の上限値は好ましくは０．３００％である。フラックス入りワイヤの化学組成のＢｉ含有量の上限値は、好ましくは０．２５０％、０．２００％、又は０．１００％であってもよい。
（残部：Ｆｅ及び不純物）
本開示に係るフラックス入りワイヤにおけるその他の残部成分はＦｅと不純物である。残部のＦｅは、例えば鋼製外皮に含まれるＦｅ、及びフラックス中に含有された合金粉中のＦｅ等である。
また、不純物とは、フラックス入りワイヤを工業的に製造する際に、原料に由来して、又は製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本開示に係るフラックス入りワイヤに悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
本開示に係るフラックス入りワイヤにおけるその他の残部成分はＦｅと不純物である。残部のＦｅは、例えば鋼製外皮に含まれるＦｅ、及びフラックス中に含有された合金粉中のＦｅ等である。
また、不純物とは、フラックス入りワイヤを工業的に製造する際に、原料に由来して、又は製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本開示に係るフラックス入りワイヤに悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
（特定酸化物の合計含有量：０～１０．００％）
本開示に係るフラックス入りワイヤは、Ｔｉ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ｂａ酸化物、Ｎａ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｍｇ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｍｎ酸化物、Ｋ酸化物及びＣａ酸化物からなる群から選択される１種または２種以上の特定酸化物を含んでもよく、その特定酸化物の合計含有量が１０．００％以下であることが好ましい。本開示において、Ｔｉ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ｂａ酸化物、Ｎａ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｍｇ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｍｎ酸化物、Ｋ酸化物及びＣａ酸化物からなる群に含まれる酸化物を単に「特定酸化物」と略す場合がある。また前記特定酸化物の各々の含有量の合計値を、「特定酸化物の合計含有量」と略す場合がある。なお、特定酸化物には、既述の「希土類酸化物」は含まない。
特定酸化物の合計含有量は、各々の前記特定酸化物をＴｉＯ２、ＦｅＯ、ＢａＯ、Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｋ２Ｏ又はＣａＯに換算し、それらの合計値として求める。つまり、特定酸化物の合計含有量は、全Ｔｉ酸化物の含有量のＴｉＯ２換算値、全Ｆｅ酸化物の含有量のＦｅＯ換算値、全Ｂａ酸化物の含有量のＢａＯ換算値、全Ｎａ酸化物の含有量のＮａ２Ｏ換算値、全Ｓｉ酸化物の含有量のＳｉＯ２換算値、全Ｚｒ酸化物の含有量のＺｒＯ２換算値、全Ｍｇ酸化物の含有量のＭｇＯ換算値、全Ａｌ酸化物の含有量のＡｌ２Ｏ３換算値、全Ｍｎ酸化物の含有量のＭｎＯ２換算値、全Ｋ酸化物の含有量のＫ２Ｏ換算値、及び全Ｃａ酸化物の含有量のＣａＯ換算値の合計を表す。
例えば、本開示に係るフラックス入りワイヤが、上記特定酸化物として、ＴｉＯ２、ＦｅＯ、ＢａＯ、Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｋ２Ｏ及びＣａＯの１種又は２種以上の酸化物のみを含む場合、特定酸化物の合計含有量は、ＴｉＯ２、ＦｅＯ、ＢａＯ、Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｋ２Ｏ及びＣａＯの各含有量の合計値として求める。
本開示に係るフラックス入りワイヤは、特定酸化物は必須成分ではないので、フラックス入りワイヤにおける特定酸化物の合計量の下限値は０％である。
一方、特定酸化物は、溶接ビード形状を良好に維持する効果と、立向溶接性を向上させる効果とを有する。また、Ｎａ酸化物、Ｋ酸化物、Ｍｇ酸化物、及びＦｅ酸化物等は、アークを安定させる効果も有する。そのような効果を得るためには、上記特定酸化物の合計含有量を０．０５％以上とするのが好ましい。これらの効果をより発揮させるために、上記特定酸化物の合計含有量の下限を、０．１０％、０．１５％、又は０．２０％、としてもよい。一方、上記特定酸化物の合計含有量が１０．００％以下であることで、スラグの巻き込みの発生を抑制できる。そのため、上記特定酸化物の合計含有量の上限値は１０．００％とすることが好ましく、９．００％、８．００％、７．００％、６．００％、３．００％、２．００％、１．００％又は０．５０％としてもよい。
本開示に係るフラックス入りワイヤは、Ｔｉ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ｂａ酸化物、Ｎａ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｍｇ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｍｎ酸化物、Ｋ酸化物及びＣａ酸化物からなる群から選択される１種または２種以上の特定酸化物を含んでもよく、その特定酸化物の合計含有量が１０．００％以下であることが好ましい。本開示において、Ｔｉ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ｂａ酸化物、Ｎａ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｍｇ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｍｎ酸化物、Ｋ酸化物及びＣａ酸化物からなる群に含まれる酸化物を単に「特定酸化物」と略す場合がある。また前記特定酸化物の各々の含有量の合計値を、「特定酸化物の合計含有量」と略す場合がある。なお、特定酸化物には、既述の「希土類酸化物」は含まない。
特定酸化物の合計含有量は、各々の前記特定酸化物をＴｉＯ２、ＦｅＯ、ＢａＯ、Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｋ２Ｏ又はＣａＯに換算し、それらの合計値として求める。つまり、特定酸化物の合計含有量は、全Ｔｉ酸化物の含有量のＴｉＯ２換算値、全Ｆｅ酸化物の含有量のＦｅＯ換算値、全Ｂａ酸化物の含有量のＢａＯ換算値、全Ｎａ酸化物の含有量のＮａ２Ｏ換算値、全Ｓｉ酸化物の含有量のＳｉＯ２換算値、全Ｚｒ酸化物の含有量のＺｒＯ２換算値、全Ｍｇ酸化物の含有量のＭｇＯ換算値、全Ａｌ酸化物の含有量のＡｌ２Ｏ３換算値、全Ｍｎ酸化物の含有量のＭｎＯ２換算値、全Ｋ酸化物の含有量のＫ２Ｏ換算値、及び全Ｃａ酸化物の含有量のＣａＯ換算値の合計を表す。
例えば、本開示に係るフラックス入りワイヤが、上記特定酸化物として、ＴｉＯ２、ＦｅＯ、ＢａＯ、Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｋ２Ｏ及びＣａＯの１種又は２種以上の酸化物のみを含む場合、特定酸化物の合計含有量は、ＴｉＯ２、ＦｅＯ、ＢａＯ、Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｋ２Ｏ及びＣａＯの各含有量の合計値として求める。
本開示に係るフラックス入りワイヤは、特定酸化物は必須成分ではないので、フラックス入りワイヤにおける特定酸化物の合計量の下限値は０％である。
一方、特定酸化物は、溶接ビード形状を良好に維持する効果と、立向溶接性を向上させる効果とを有する。また、Ｎａ酸化物、Ｋ酸化物、Ｍｇ酸化物、及びＦｅ酸化物等は、アークを安定させる効果も有する。そのような効果を得るためには、上記特定酸化物の合計含有量を０．０５％以上とするのが好ましい。これらの効果をより発揮させるために、上記特定酸化物の合計含有量の下限を、０．１０％、０．１５％、又は０．２０％、としてもよい。一方、上記特定酸化物の合計含有量が１０．００％以下であることで、スラグの巻き込みの発生を抑制できる。そのため、上記特定酸化物の合計含有量の上限値は１０．００％とすることが好ましく、９．００％、８．００％、７．００％、６．００％、３．００％、２．００％、１．００％又は０．５０％としてもよい。
本開示に係るフラックス入りワイヤにおける上記特定酸化物の含有量は、特定酸化物の種類ごとに限定する必要はないが、溶接金属中の酸素量の過度な増加による靭性劣化を抑制する観点から、例えば、Ｓｉ酸化物：０．０８％以上０．９５％以下、Ｚｒ酸化物：０．８０％以下、Ａｌ酸化物：０．５０％以下である組成が好適である。
ここで、本開示に係るフラックス入りワイヤにおける各特定酸化物の含有量及び特定酸化物の合計含有量の測定について説明する。
まず、Ｔｉ酸化物の含有量については、蛍光Ｘ線分析装置を用いて、フラックス入りワイヤに含まれる特定酸化物として存在するＴｉの質量を分析する。具体的には、ワイヤを研磨してワイヤ径φの１／２位置の長手方向断面（ワイヤの長手方向に平行な断面：Ｌ断面）を露出させ、該断面を分析する。例えば、分析によってＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３、Ｔｉ３Ｏ５が検出された場合であれば、各Ｔｉ酸化物の質量％を［ＴｉＯ２］、［Ｔｉ２Ｏ３］、［Ｔｉ３Ｏ５］で表し、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の合計を［換算ＴｉＯ２］で表すと、以下の式Ｃ１により計算される。
［換算ＴｉＯ２］＝（０．６０×［ＴｉＯ２］＋０．６７×［Ｔｉ２Ｏ３］＋０．６４×［Ｔｉ３Ｏ５］）×１．６７・・・式Ｃ１
式Ｃ１における係数（０．６０、０．６７、０．６４）は、各酸化物中に含まれるＴｉ量を算出するための係数であり、末尾の乗数（１．６７）は、ワイヤに酸化物として存在するＴｉの総量からＴｉＯ２換算値を算出するための乗数である。
まず、Ｔｉ酸化物の含有量については、蛍光Ｘ線分析装置を用いて、フラックス入りワイヤに含まれる特定酸化物として存在するＴｉの質量を分析する。具体的には、ワイヤを研磨してワイヤ径φの１／２位置の長手方向断面（ワイヤの長手方向に平行な断面：Ｌ断面）を露出させ、該断面を分析する。例えば、分析によってＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３、Ｔｉ３Ｏ５が検出された場合であれば、各Ｔｉ酸化物の質量％を［ＴｉＯ２］、［Ｔｉ２Ｏ３］、［Ｔｉ３Ｏ５］で表し、Ｔｉ酸化物のＴｉＯ２換算値の合計を［換算ＴｉＯ２］で表すと、以下の式Ｃ１により計算される。
［換算ＴｉＯ２］＝（０．６０×［ＴｉＯ２］＋０．６７×［Ｔｉ２Ｏ３］＋０．６４×［Ｔｉ３Ｏ５］）×１．６７・・・式Ｃ１
式Ｃ１における係数（０．６０、０．６７、０．６４）は、各酸化物中に含まれるＴｉ量を算出するための係数であり、末尾の乗数（１．６７）は、ワイヤに酸化物として存在するＴｉの総量からＴｉＯ２換算値を算出するための乗数である。
ここで、係数の求め方について説明する。ＭｘＯｙ（例；ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３、Ｔｉ３Ｏ５）の酸化物が検出されたとすると、ＭｘＯｙにかかる係数は下記式Ｃ２で計算する。
［Ｍ元素の原子量］×ｘ／（［Ｍ元素の原子量］×ｘ＋［酸素の原子量］×ｙ）・・・式Ｃ２
式Ｃ１における０．６０、０．６７、０．６４が、上記式Ｃ２で求められる係数に相当する。
また、換算値を算出するための乗数の求め方について説明する。ＭａＯｂ（例；ＴｉＯ２）に換算するための乗数は下記式Ｃ３で計算する。
（［Ｍ元素の原子量］×ａ＋［酸素の原子量］×ｂ）／［Ｍ元素の原子量×ａ］・・・式Ｃ３
式Ｃ１における１．６７が、上記式Ｃ３で求められる乗数に相当する。
なお酸化物は、２種の金属元素と結合した化合物である場合も考えられる。その場合の係数の求め方は、ＭｘＯｙＭ２ ｚ（例；ＴｉＯ３・Ｆｅ、つまりＭ＝Ｔｉ、Ｍ２＝Ｆｅ、ｘ＝１、ｙ＝３、ｚ＝１の酸化物）が検出されたとすると、下記式Ｃ４で計算する。
［Ｍ元素の原子量］×ｘ／（［Ｍ元素の原子量］×ｘ＋［酸素の原子量］×ｙ＋［Ｍ２元素の原子量］×ｚ）・・・式Ｃ４
Ｔｉ酸化物以外の特定酸化物含有量も、前述したＴｉ酸化物の含有量と同様に蛍光X線分析を用いることによって測定する。
［Ｍ元素の原子量］×ｘ／（［Ｍ元素の原子量］×ｘ＋［酸素の原子量］×ｙ）・・・式Ｃ２
式Ｃ１における０．６０、０．６７、０．６４が、上記式Ｃ２で求められる係数に相当する。
また、換算値を算出するための乗数の求め方について説明する。ＭａＯｂ（例；ＴｉＯ２）に換算するための乗数は下記式Ｃ３で計算する。
（［Ｍ元素の原子量］×ａ＋［酸素の原子量］×ｂ）／［Ｍ元素の原子量×ａ］・・・式Ｃ３
式Ｃ１における１．６７が、上記式Ｃ３で求められる乗数に相当する。
なお酸化物は、２種の金属元素と結合した化合物である場合も考えられる。その場合の係数の求め方は、ＭｘＯｙＭ２ ｚ（例；ＴｉＯ３・Ｆｅ、つまりＭ＝Ｔｉ、Ｍ２＝Ｆｅ、ｘ＝１、ｙ＝３、ｚ＝１の酸化物）が検出されたとすると、下記式Ｃ４で計算する。
［Ｍ元素の原子量］×ｘ／（［Ｍ元素の原子量］×ｘ＋［酸素の原子量］×ｙ＋［Ｍ２元素の原子量］×ｚ）・・・式Ｃ４
Ｔｉ酸化物以外の特定酸化物含有量も、前述したＴｉ酸化物の含有量と同様に蛍光X線分析を用いることによって測定する。
（特定金属炭酸塩の合計含有量：０～１０．００％）
本開示に係るフラックス入りワイヤは、金属炭酸塩を含む必要がない。従って、本開示に係るフラックス入りワイヤにおいて、金属炭酸塩の含有量の下限値は０％である。
一方、金属炭酸塩は、アークによって電離し、ＣＯ２ガスを発生させる。ＣＯ２ガスは、溶接雰囲気中の水素分圧を下げ、溶接金属中の拡散性水素量を低減させる。この効果を得るために、本開示に係るフラックス入りワイヤは、金属炭酸塩を含んでもよい。特に、フラックス入りワイヤのフラックス中に金属炭酸塩を含むことが好ましい。
本開示に係るフラックス入りワイヤに含まれる金属炭酸塩の種類及び組成は限定されない。ただし、フラックス入りワイヤに含まれる金属炭酸塩の種類は、ＭｇＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、ＬｉＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、ＢａＣＯ３、ＦｅＣＯ３、ＭｎＣＯ３、及びＳｒＣＯ３からなる群（以下、この群に含まれる金属炭酸塩を「特定金属炭酸塩」と略す場合がある）から選択される１種又は２種以上であることが好ましい。
上記のような効果を得るため上記特定金属炭酸塩を含有させることが好ましく、つまり特定金属炭酸塩の合計含有量を０％超とすることが好ましい。これらの効果をより発揮させるために、特定金属炭酸塩の合計含有量の下限を、０．０５％としてもよい。
一方、特定金属炭酸塩の含有量が１０．００％以下であることで、溶接ビードの垂れの発生を抑制して溶接作業性を向上させることができる。従って、本開示に係るフラックス入りワイヤが特定金属炭酸塩を含む場合、特定金属炭酸塩の合計含有量の上限値は１０．００％とすることが好ましい。必要に応じて、特定金属炭酸塩の含有量の上限値を、９．００％、８．００％、７．００％、６．００％、３．００％、２．００％、１．００％又は０．５０％としてもよい。
なお、本開示に係るフラックス入りワイヤにおける各特定金属炭酸塩の含有量及び特定金属炭酸塩の合計含有量は、前述したＴｉ酸化物の含有量と同様に蛍光X線分析を用いることによって測定する。
本開示に係るフラックス入りワイヤは、金属炭酸塩を含む必要がない。従って、本開示に係るフラックス入りワイヤにおいて、金属炭酸塩の含有量の下限値は０％である。
一方、金属炭酸塩は、アークによって電離し、ＣＯ２ガスを発生させる。ＣＯ２ガスは、溶接雰囲気中の水素分圧を下げ、溶接金属中の拡散性水素量を低減させる。この効果を得るために、本開示に係るフラックス入りワイヤは、金属炭酸塩を含んでもよい。特に、フラックス入りワイヤのフラックス中に金属炭酸塩を含むことが好ましい。
本開示に係るフラックス入りワイヤに含まれる金属炭酸塩の種類及び組成は限定されない。ただし、フラックス入りワイヤに含まれる金属炭酸塩の種類は、ＭｇＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、ＬｉＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、ＢａＣＯ３、ＦｅＣＯ３、ＭｎＣＯ３、及びＳｒＣＯ３からなる群（以下、この群に含まれる金属炭酸塩を「特定金属炭酸塩」と略す場合がある）から選択される１種又は２種以上であることが好ましい。
上記のような効果を得るため上記特定金属炭酸塩を含有させることが好ましく、つまり特定金属炭酸塩の合計含有量を０％超とすることが好ましい。これらの効果をより発揮させるために、特定金属炭酸塩の合計含有量の下限を、０．０５％としてもよい。
一方、特定金属炭酸塩の含有量が１０．００％以下であることで、溶接ビードの垂れの発生を抑制して溶接作業性を向上させることができる。従って、本開示に係るフラックス入りワイヤが特定金属炭酸塩を含む場合、特定金属炭酸塩の合計含有量の上限値は１０．００％とすることが好ましい。必要に応じて、特定金属炭酸塩の含有量の上限値を、９．００％、８．００％、７．００％、６．００％、３．００％、２．００％、１．００％又は０．５０％としてもよい。
なお、本開示に係るフラックス入りワイヤにおける各特定金属炭酸塩の含有量及び特定金属炭酸塩の合計含有量は、前述したＴｉ酸化物の含有量と同様に蛍光X線分析を用いることによって測定する。
本開示に係るフラックス入りワイヤは、表面に塗布された潤滑剤をさらに備えてもよい。ワイヤの表面に塗布された潤滑剤は、溶接時のワイヤの送給性を向上させる効果を有する。溶接ワイヤ用の潤滑剤としては、様々な種類のもの（例えばパーム油等の植物油）を使用できるが、溶接金属の低温割れを抑制するためには、Ｈを含有しないポリテトラフルオロエチレン油（ＰＴＦＥ油）及びパーフルオロポリエーテル油（ＰＦＰＥ油）の一方又は両方を使用することが好ましい。また、上述したように、本開示に係るフラックス入りワイヤは、ワイヤ表面に形成されためっきをさらに備えてもよい。この場合、潤滑剤はめっきの表面に塗布される。
本開示に係るフラックス入りワイヤに含まれる水素量は特に限定されないが、溶接金属の拡散性水素量を低減するためには、フラックス入りワイヤの全質量に対して１２ｐｐｍ以下であることが好ましい。フラックス入りワイヤ中の水素量は、フラックス入りワイヤの保管の間に、フラックス入りワイヤ内に水分が侵入することにより増大するおそれがある。従って、ワイヤ製造からワイヤ使用までの期間が長い場合は、後述の手段によって水分の浸入を防止することが望ましい。
（鋼製外皮）
本開示に係るフラックス入りワイヤの鋼製外皮は、Ｎｉ含有量が５０質量％以下である。Ｎｉ含有量が５０質量％を超えると、溶接金属の高温割れが起こりやすくなるため、鋼製外皮中のＮｉ含有量は５０質量％以下とする。鋼製外皮におけるＮｉ含有量として、好ましくは４０質量％以下であり、より好ましくは２０質量％以下である。
また、上述された事項が満たされる限り、本開示に係るフラックス入りワイヤの鋼製外皮は特に限定されないが、これを、例えば軟鋼外皮であって、その化学組成がＮｉ：０～５０％、Ｃ：０～０．１％、Ｓｉ：０～０．１０％、Ｍｎ：０～３．００％、Ｐ：０～０．０３０％、Ｓ：０～０．０２０％、Ａｌ：０～０．１％、及びＮ：０～０．０３０％を含み、残部が鉄及び不純物であるものとしてもよい。
本開示に係るフラックス入りワイヤの鋼製外皮は、Ｎｉ含有量が５０質量％以下である。Ｎｉ含有量が５０質量％を超えると、溶接金属の高温割れが起こりやすくなるため、鋼製外皮中のＮｉ含有量は５０質量％以下とする。鋼製外皮におけるＮｉ含有量として、好ましくは４０質量％以下であり、より好ましくは２０質量％以下である。
また、上述された事項が満たされる限り、本開示に係るフラックス入りワイヤの鋼製外皮は特に限定されないが、これを、例えば軟鋼外皮であって、その化学組成がＮｉ：０～５０％、Ｃ：０～０．１％、Ｓｉ：０～０．１０％、Ｍｎ：０～３．００％、Ｐ：０～０．０３０％、Ｓ：０～０．０２０％、Ａｌ：０～０．１％、及びＮ：０～０．０３０％を含み、残部が鉄及び不純物であるものとしてもよい。
なお、通常、鋼製外皮にも不純物としてＮが含まれるが、鋼製外皮中に含まれるＮよりもフラックス中に窒化物として含まれるＮの方が、溶接金属の拡散性水素量を低減する効果が高い。この詳細なメカニズムは不明であるが、鋼製外皮はシールドガスに触れているので、フラックスよりも温度が低いため、鋼製外皮中のＮは溶滴に拡散するものの、アーク中には乖離しにくいからである、と推定される。
以上の観点から、本開示に係るフラックス入りワイヤは、フラックス中に窒化物として含まれる窒素のＮ含有量がフラックス入りワイヤの全質量に対して０．００２％以上であることが好ましい。また、鋼製外皮に窒素を多量に含ませると伸線加工性に劣り、断線する可能性も考えられる。そのため、一般に、鋼製外皮におけるＮ含有量（％）は低いほうが好ましい。
以上の観点から、本開示に係るフラックス入りワイヤは、フラックス中に窒化物として含まれる窒素のＮ含有量がフラックス入りワイヤの全質量に対して０．００２％以上であることが好ましい。また、鋼製外皮に窒素を多量に含ませると伸線加工性に劣り、断線する可能性も考えられる。そのため、一般に、鋼製外皮におけるＮ含有量（％）は低いほうが好ましい。
（ワイヤ形状）
次に、本開示に係るフラックス入りワイヤの形状（ワイヤ構造）について説明する。
通常、フラックス入りワイヤは、鋼製外皮の継目が溶接されているのでスリット状の隙間がない形状（シームレス形状）を有するワイヤ（シームレスワイヤと呼ぶことがある）と、鋼製外皮の継目が溶接されていないのでスリット状の隙間を含む形状を有するワイヤとのいずれかに区別される。
次に、本開示に係るフラックス入りワイヤの形状（ワイヤ構造）について説明する。
通常、フラックス入りワイヤは、鋼製外皮の継目が溶接されているのでスリット状の隙間がない形状（シームレス形状）を有するワイヤ（シームレスワイヤと呼ぶことがある）と、鋼製外皮の継目が溶接されていないのでスリット状の隙間を含む形状を有するワイヤとのいずれかに区別される。
本開示に係るフラックス入りワイヤでは、いずれの形状も採用することができる。しかしながら、溶接金属の低温割れの発生を抑制するためには、鋼製外皮にスリット状の隙間がないことが好ましい。溶接時に溶接部に侵入するＨ（水素）は、溶接金属及び被溶接材中に拡散し、応力集中部に集積して低温割れの発生原因となる。Ｈの供給源は様々であるが、溶接部の清浄度、及びガスシールドの条件が厳密に管理された状態で溶接が行われる場合、ワイヤ中に含まれる水分（Ｈ２Ｏ）が主なＨの供給源となり、この水分の量が、溶接継手の拡散性水素量に強く影響する。
鋼製外皮がシームを有する場合、大気中の水分がシームを通じてフラックス中に侵入しやすい。このため、鋼製外皮のシームを除去することにより、ワイヤ製造後からワイヤ使用までの間に、大気中の水分が鋼製外皮を通じてフラックス中に侵入することを抑制することが望ましい。鋼製外皮がシームを有し、且つワイヤ製造からワイヤ使用までの期間が長い場合は、水分等のＨの供給源が侵入することを防止するために、フラックス入りワイヤ全体を真空包装するか、乾燥した状態に保持できる容器内でフラックス入りワイヤを保存することが望ましい。
鋼製外皮がシームを有する場合、大気中の水分がシームを通じてフラックス中に侵入しやすい。このため、鋼製外皮のシームを除去することにより、ワイヤ製造後からワイヤ使用までの間に、大気中の水分が鋼製外皮を通じてフラックス中に侵入することを抑制することが望ましい。鋼製外皮がシームを有し、且つワイヤ製造からワイヤ使用までの期間が長い場合は、水分等のＨの供給源が侵入することを防止するために、フラックス入りワイヤ全体を真空包装するか、乾燥した状態に保持できる容器内でフラックス入りワイヤを保存することが望ましい。
（ワイヤ直径）
本開示に係るフラックス入りワイヤの直径は特に限定されないが、例えばφ１．０～φ２．０ｍｍである。なお、一般的なフラックス入りワイヤの直径はφ１．２～φ１．６ｍｍである。
本開示に係るフラックス入りワイヤの直径は特に限定されないが、例えばφ１．０～φ２．０ｍｍである。なお、一般的なフラックス入りワイヤの直径はφ１．２～φ１．６ｍｍである。
（充填率）
本開示に係るフラックス入りワイヤの充填率は、上述された条件が満たされる限り、特に限定されない。一般的なフラックス入りワイヤの充填率に鑑みて、本開示に係るフラックス入りワイヤの充填率の下限値を、例えば８％、１０％、又は１２％としてもよい。また、本開示に係るフラックス入りワイヤの充填率の上限値を、例えば２８％、２５％、２２％、２０％、又は１７％としてもよい。
本開示に係るフラックス入りワイヤの充填率は、上述された条件が満たされる限り、特に限定されない。一般的なフラックス入りワイヤの充填率に鑑みて、本開示に係るフラックス入りワイヤの充填率の下限値を、例えば８％、１０％、又は１２％としてもよい。また、本開示に係るフラックス入りワイヤの充填率の上限値を、例えば２８％、２５％、２２％、２０％、又は１７％としてもよい。
＜フラックス入りワイヤの製造方法＞
次に、本開示に係るフラックス入りワイヤの製造方法について説明する。
なお、以下に説明する製造方法は一例であり、本開示に係るフラックス入りワイヤを製造する方法は、以下の方法に限定されるものではない。
次に、本開示に係るフラックス入りワイヤの製造方法について説明する。
なお、以下に説明する製造方法は一例であり、本開示に係るフラックス入りワイヤを製造する方法は、以下の方法に限定されるものではない。
（シームレス形状を有するフラックス入りワイヤの場合）
シームレス形状を有するフラックス入りワイヤの製造方法は、フラックスを調製する工程と、鋼帯を長手方向に送りながら、成形ロールを用いて成形してＵ字型のオープン管を得る工程と、オープン管の開口部を通じてオープン管内にフラックスを供給する工程と、オープン管の開口部の相対するエッジ部（周方向両端部）を突合せ溶接してシームレス管を得る工程と、シームレス管を伸線して所定の線径を有するフラックス入りワイヤを得る工程と、伸線する工程の途中又は完了後にフラックス入りワイヤを焼鈍する工程とを備える。
フラックスは、フラックス入りワイヤの希土類酸化物量、さらに必要に応じて含有される窒化物量、弗化物量、特定酸化物量、特定金属炭酸塩量、及び化学組成などが上述された所定の範囲内になるように調製される。なお、鋼製外皮の材料である鋼帯の幅及び厚さ、並びにフラックスの充填量等によって決定されるフラックスの充填率も、フラックス入りワイヤの窒化物量、弗化物量、特定酸化物量、特定金属炭酸塩量、及び化学組成などに影響することに留意する必要がある。
シームレス形状を有するフラックス入りワイヤの製造方法は、フラックスを調製する工程と、鋼帯を長手方向に送りながら、成形ロールを用いて成形してＵ字型のオープン管を得る工程と、オープン管の開口部を通じてオープン管内にフラックスを供給する工程と、オープン管の開口部の相対するエッジ部（周方向両端部）を突合せ溶接してシームレス管を得る工程と、シームレス管を伸線して所定の線径を有するフラックス入りワイヤを得る工程と、伸線する工程の途中又は完了後にフラックス入りワイヤを焼鈍する工程とを備える。
フラックスは、フラックス入りワイヤの希土類酸化物量、さらに必要に応じて含有される窒化物量、弗化物量、特定酸化物量、特定金属炭酸塩量、及び化学組成などが上述された所定の範囲内になるように調製される。なお、鋼製外皮の材料である鋼帯の幅及び厚さ、並びにフラックスの充填量等によって決定されるフラックスの充填率も、フラックス入りワイヤの窒化物量、弗化物量、特定酸化物量、特定金属炭酸塩量、及び化学組成などに影響することに留意する必要がある。
突合せ溶接は、電縫溶接、レーザ溶接、又はＴＩＧ溶接等により行われる。
また、伸線工程の途中又は伸線工程の完了後に、フラックス入りワイヤ中の水分を除去するために、フラックス入りワイヤは焼鈍される。フラックス入りワイヤのＨ含有量を１２ｐｐｍ以下とするためには、焼鈍温度は、６５０℃以上とし、焼鈍時間は、４時間以上とすることが好ましい。なお、フラックスの変質を防ぐために、焼鈍温度は９００℃以下とすることが好ましい。
また、伸線工程の途中又は伸線工程の完了後に、フラックス入りワイヤ中の水分を除去するために、フラックス入りワイヤは焼鈍される。フラックス入りワイヤのＨ含有量を１２ｐｐｍ以下とするためには、焼鈍温度は、６５０℃以上とし、焼鈍時間は、４時間以上とすることが好ましい。なお、フラックスの変質を防ぐために、焼鈍温度は９００℃以下とすることが好ましい。
突合せシーム溶接された、スリット状の隙間がないフラックス入りワイヤの断面は、研磨して、エッチングすれば、溶接跡が観察されるが、エッチングしないと溶接跡は観察されない。そのため、上記のようにシームレスと呼ぶことがある。例えば、溶接学会編「新版 溶接・接合技術入門」（２００８年）産報出版、ｐ．１１１には、突合せシーム溶接された、スリット状の隙間がないフラックス入りワイヤは、シームレスタイプのワイヤと記載されている。フラックス入りワイヤの鋼製外皮の隙間をろう付けしても、スリット状の隙間がないフラックス入りワイヤが得られる。
（スリット状の隙間を有するフラックス入りワイヤの場合）
スリット状の隙間を有するフラックス入りワイヤの製造方法は、オープン管の周方向の両端部を突き合わせ溶接してシームレス管を得る工程の代わりに、オープン管を成形してオープン管の端部を突き合わせてスリット状の隙間有りの管を得る工程を有する点以外は、シームレス形状を有するフラックス入りワイヤの製造方法と同じである。スリット状の隙間を有するフラックス入りワイヤの製造方法は、突き合わせられたオープン管の端部をかしめる工程をさらに備えてもよい。
スリット状の隙間を有するフラックス入りワイヤの製造方法では、スリット状の隙間有りの管を伸線する。
スリット状の隙間を有するフラックス入りワイヤの製造方法は、オープン管の周方向の両端部を突き合わせ溶接してシームレス管を得る工程の代わりに、オープン管を成形してオープン管の端部を突き合わせてスリット状の隙間有りの管を得る工程を有する点以外は、シームレス形状を有するフラックス入りワイヤの製造方法と同じである。スリット状の隙間を有するフラックス入りワイヤの製造方法は、突き合わせられたオープン管の端部をかしめる工程をさらに備えてもよい。
スリット状の隙間を有するフラックス入りワイヤの製造方法では、スリット状の隙間有りの管を伸線する。
＜溶接継手の製造方法＞
次に、本開示に係る溶接継手の製造方法（溶接方法）について説明する。
本開示に係る溶接継手の製造方法は、上述された本開示に係るフラックス入りワイヤを用いて鋼材をガスシールドアーク溶接する工程を備える。
次に、本開示に係る溶接継手の製造方法（溶接方法）について説明する。
本開示に係る溶接継手の製造方法は、上述された本開示に係るフラックス入りワイヤを用いて鋼材をガスシールドアーク溶接する工程を備える。
ガスシールドアーク溶接する工程は、特別なトーチ、例えば吸引ノズルを有するトーチ等を使用する必要はなく、通常のトーチを使用して溶接することが可能である。
本開示に係る溶接継手の製造方法において、溶接方式は、ガスシールドアーク溶接が用いられる。
本開示に係る溶接継手の製造方法において、溶接継手の母材となる鋼材（被溶接材）の種類は特に限定されない。例えば、引張強さが５９０ＭＰａ以上１７００ＭＰａ以下であり、板厚２０ｍｍ以上の高強度鋼板等に好適に用いることができる。
本開示に係る溶接継手の製造方法において、溶接継手の母材となる鋼材（被溶接材）の種類は特に限定されない。例えば、引張強さが５９０ＭＰａ以上１７００ＭＰａ以下であり、板厚２０ｍｍ以上の高強度鋼板等に好適に用いることができる。
本開示に係る溶接継手の製造方法は、溶接作業性が高く、かつ溶接金属の高温割れを抑制できる、本開示に係る溶接ワイヤを用いる。そのため、高温割れ感受性が高い鋼材を本開示に係る溶接継手の製造方法で溶接した場合であっても、溶接作業を容易に行うことができ、溶接金属の高温割れの発生を抑制することができる。また、本開示に係る溶接継手の製造方法によって得られる継手は、溶接金属の引張強さが鋼板母材の引張強さより低いアンダーマッチの継手となってもよい。
本開示に係る溶接継手の製造方法では、１パスから最終パスのいずれか１つ以上において、本開示に係るガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤを用いて、母材鋼板をガスシールドアーク溶接する工程を備える。溶接が１パスのみである場合、その１パスにおいて本開示に係るガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤが用いられる。
母材鋼板（母材）の種類は特に限定されない。フラックス入りワイヤの極性は、溶接金属の拡散性水素量及びスパッタ発生量に及ぼす影響が無視できる程度に小さいので、プラス及びマイナスのいずれであってもよいが、プラスであることが好ましい。
母材鋼板（母材）の種類は特に限定されない。フラックス入りワイヤの極性は、溶接金属の拡散性水素量及びスパッタ発生量に及ぼす影響が無視できる程度に小さいので、プラス及びマイナスのいずれであってもよいが、プラスであることが好ましい。
本開示に係る溶接継手の製造方法において用いられるシールドガスの種類は特に限定されない。本開示に係る溶接継手の製造方法は、シールドガスの種類に関わらず、優れた溶接作業性を発揮し、高強度、高靱性、及び高疲労強度を有する溶接継手を得ることができる。本開示に係る溶接継手の製造方法におけるシールドガスとして、一般的に多用されている１００体積％の炭酸ガス、及びＡｒと３～３０体積％ＣＯ２との混合ガス等を好ましく使用することができる。また、本開示に係るフラックス入りワイヤを用いた溶接の際のシールドガスは５体積％以下のＯ２ガスを含んでいてもよい。これらのガスは廉価であるので、これらのガスを用いた溶接は産業利用上有利である。
通常、これらのガスは、ルチル系フラックス入りワイヤと組み合わせて用いられた際に、多量のスパッタを生じさせて溶接作業性を悪化させる。しかしながら、本開示に係る溶接継手の製造方法は、スパッタ量を十分に抑制することができる本開示に係るフラックス入りワイヤを用いるので、これらのガスがシールドガスである場合でも、良好な溶接作業性を発揮することができる。
通常、これらのガスは、ルチル系フラックス入りワイヤと組み合わせて用いられた際に、多量のスパッタを生じさせて溶接作業性を悪化させる。しかしながら、本開示に係る溶接継手の製造方法は、スパッタ量を十分に抑制することができる本開示に係るフラックス入りワイヤを用いるので、これらのガスがシールドガスである場合でも、良好な溶接作業性を発揮することができる。
本開示に係る溶接継手の製造方法における溶接姿勢は特に限定されない。本開示に係る溶接継手の製造方法は、溶接姿勢が下向姿勢、横向姿勢、立向姿勢、及び上向姿勢のいずれであっても、良好な溶接作業性を発揮することができる。
本開示に係る溶接継手の製造方法によって得られる溶接継手は、母材鋼板（母材）と、溶接金属及び溶接熱影響部から構成される溶接部とを備える。溶接継手の母材は特に限定されない。本開示に係る溶接継手は、希土類酸化物量等が好ましく制御された本開示に係るフラックス入りワイヤを用いて製造されるので、溶接金属の高温割れが抑制される。
本開示に係るフラックス入りワイヤを用いてガスシールドアーク溶接することで、耐高温割れ性に優れる溶接部を得ることができる。
次に、実施例及び比較例により、本開示の実施可能性及び効果についてさらに詳細に説明するが、下記実施例は本開示を限定するものではなく、前・後記の趣旨に徹して設計変更することはいずれも本開示の技術的範囲に含まれるものである。
（フラックス入りワイヤの製造）
実施例及び比較例のフラックス入りワイヤは、以下に説明する方法により製造した。
まず、鋼帯を長手方向に送りながら、成形ロールを用いて成形してＵ型のオープン管を得た。このオープン管の開口部を通じてオープン管内にフラックスを供給し、オープン管の開口部の相対するエッジ部を突合わせ溶接してシームレス管を得た。
このシームレス管を伸線して、スリット状の隙間がないフラックス入りワイヤを得た。ただし、一部の試料は、シーム溶接をしないスリット状の隙間有りの管とし、それを伸線した。
このようにして、最終のワイヤ径がφ１．２ｍｍのフラックス入りワイヤを試作した。 なお、これらフラックス入りワイヤの伸線作業の途中で、フラックス入りワイヤを６５０～９５０℃の温度範囲内で４時間以上焼鈍した。試作後、ワイヤ表面には潤滑剤を塗布した。これらフラックス入りワイヤの構成を表に示す。
実施例及び比較例のフラックス入りワイヤは、以下に説明する方法により製造した。
まず、鋼帯を長手方向に送りながら、成形ロールを用いて成形してＵ型のオープン管を得た。このオープン管の開口部を通じてオープン管内にフラックスを供給し、オープン管の開口部の相対するエッジ部を突合わせ溶接してシームレス管を得た。
このシームレス管を伸線して、スリット状の隙間がないフラックス入りワイヤを得た。ただし、一部の試料は、シーム溶接をしないスリット状の隙間有りの管とし、それを伸線した。
このようにして、最終のワイヤ径がφ１．２ｍｍのフラックス入りワイヤを試作した。 なお、これらフラックス入りワイヤの伸線作業の途中で、フラックス入りワイヤを６５０～９５０℃の温度範囲内で４時間以上焼鈍した。試作後、ワイヤ表面には潤滑剤を塗布した。これらフラックス入りワイヤの構成を表に示す。
表１Ａ～表１Ｅにワイヤ中における、希土類酸化物の含有量、Ｃｒ含有量、弗化物の含有量、Ｆ含有量、窒化物の含有量、Ｎ含有量、化学組成（つまり弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学成分として含まれる各元素の含有量）、特定酸化物の含有量、特定弗化物の含有量、特定金属炭酸塩の含有量、及び鉄粉の含有量を示す。なお、表１Ａ～表１Ｅに示されるこれらの含有量の単位は、表１Ａに示す「外皮のＮｉ量」を除いて、フラックス入りワイヤ全質量に対する質量％である。表中において「フラックス入りワイヤ全質量に対する質量％」は、「質量％」と略し、「窒化物、酸化物、弗化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成」は、「化学組成」と略した。また、表１Ａに示す「外皮のＮｉ量」の単位は、鋼製外皮全質量に対する質量％である。
表１Ａに示されたＦ含有量は、フラックス中の弗化物に含まれる弗素（Ｆ）の量を、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で示すものであり、上述の式Ｂによって求められた値（Ｆ換算値）である。
表１Ｂに示されたフラックス入りワイヤのＮ含有量は、フラックス中の窒化物に含まれる窒素（Ｎ）の量を、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で示すものであり、上述の式Ａによって求められた値（Ｎ換算値）である。
表１Ｃに示されるＮｉの量（フラックス中Ｎｉ、外皮中Ｎｉ、合計Ｎｉ）の単位は、いずれもフラックス入りワイヤ全質量に対する質量％である。
表１Ｄに示された特定酸化物合計とは、Ｔｉ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ｂａ酸化物、Ｎａ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｍｇ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｍｎ酸化物、Ｋ酸化物及びＣａ酸化物の各々の含有量の、ＴｉＯ２、ＦｅＯ、ＢａＯ、Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｋ２Ｏ又はＣａＯ換算値の合計値である。
表１Ｂに示されたフラックス入りワイヤのＮ含有量は、フラックス中の窒化物に含まれる窒素（Ｎ）の量を、フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で示すものであり、上述の式Ａによって求められた値（Ｎ換算値）である。
表１Ｃに示されるＮｉの量（フラックス中Ｎｉ、外皮中Ｎｉ、合計Ｎｉ）の単位は、いずれもフラックス入りワイヤ全質量に対する質量％である。
表１Ｄに示された特定酸化物合計とは、Ｔｉ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ｂａ酸化物、Ｎａ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｍｇ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｍｎ酸化物、Ｋ酸化物及びＣａ酸化物の各々の含有量の、ＴｉＯ２、ＦｅＯ、ＢａＯ、Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｋ２Ｏ又はＣａＯ換算値の合計値である。
表に示されたフラックス入りワイヤの残部（すなわち、表に示された各成分以外の成分）は、鉄及び不純物である。
表に示されたフラックス入りワイヤのうちは、「ワイヤ構造」欄で「シームレス」と記載されたフラックス入りワイヤは、シームレス形状を有し、「備考」欄で特に断りが無い限り、潤滑剤としてパーム油が塗布されたワイヤである。また、「ワイヤ構造」欄で「スリット状隙間有」と記載されたフラックス入りワイヤは、スリット状の隙間を有するワイヤであり、「備考」欄で「パーフルオロポリエーテル塗布」と記載されたワイヤは、表面にパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）油が塗布されたワイヤである。
表１Ａに示されたワイヤ中Ｃｒ、および表１Ｃに示されたフラックス入りワイヤの化学組成に挙げられる各元素は、鋼製外皮又は金属粉の形態である。なお、表においては、本開示で規定される範囲から外れる数値に下線を付してある。
また、表１Ａ～表１Ｅにおいて、化学組成や化合物などの含有量に係る表中の空欄は、その化学組成や化合物などが意図的に含有されていないことを意味する。これらの化学組成や化合物などが不可避的に混入されるか生成することもある。
表に示されたフラックス入りワイヤのうちは、「ワイヤ構造」欄で「シームレス」と記載されたフラックス入りワイヤは、シームレス形状を有し、「備考」欄で特に断りが無い限り、潤滑剤としてパーム油が塗布されたワイヤである。また、「ワイヤ構造」欄で「スリット状隙間有」と記載されたフラックス入りワイヤは、スリット状の隙間を有するワイヤであり、「備考」欄で「パーフルオロポリエーテル塗布」と記載されたワイヤは、表面にパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）油が塗布されたワイヤである。
表１Ａに示されたワイヤ中Ｃｒ、および表１Ｃに示されたフラックス入りワイヤの化学組成に挙げられる各元素は、鋼製外皮又は金属粉の形態である。なお、表においては、本開示で規定される範囲から外れる数値に下線を付してある。
また、表１Ａ～表１Ｅにおいて、化学組成や化合物などの含有量に係る表中の空欄は、その化学組成や化合物などが意図的に含有されていないことを意味する。これらの化学組成や化合物などが不可避的に混入されるか生成することもある。
［評価］
実施例及び比較例のフラックス入りワイヤを用いて、ガスシールドアーク溶接することにより評価を行った。具体的には、以下に説明する方法により評価された。
溶接する鋼板として板厚が５０ｍｍである引張強さ７８０ＭＰａ級鋼を用い、評価の際の溶接ガスの種類は、Ａｒ－２０％ＣＯ２ガスとした。また、評価の際に、溶接電流は全て直流とし、ワイヤの極性は全てプラスとした。
なお、評価する際の溶接条件は、表２、表３及び表４に記載の条件とした。なお、電圧はアーク状態によって±３Ｖの範囲で変更し、電圧を標準条件（表に記載の条件）から変えた場合は、狙いの入熱になるように速度を調整した。
実施例及び比較例のフラックス入りワイヤを用いて、ガスシールドアーク溶接することにより評価を行った。具体的には、以下に説明する方法により評価された。
溶接する鋼板として板厚が５０ｍｍである引張強さ７８０ＭＰａ級鋼を用い、評価の際の溶接ガスの種類は、Ａｒ－２０％ＣＯ２ガスとした。また、評価の際に、溶接電流は全て直流とし、ワイヤの極性は全てプラスとした。
なお、評価する際の溶接条件は、表２、表３及び表４に記載の条件とした。なお、電圧はアーク状態によって±３Ｖの範囲で変更し、電圧を標準条件（表に記載の条件）から変えた場合は、狙いの入熱になるように速度を調整した。
（スラグ巻き込みの評価）
スラグ巻き込みの評価は、表４に記載の溶接条件Ｅで、水平すみ肉溶接を上述の鋼板に行うことで評価した。溶接部５箇所の断面全てでスラグ巻き込みがないフラックス入りワイヤを「合格」とした。
スラグ巻き込みの評価は、表４に記載の溶接条件Ｅで、水平すみ肉溶接を上述の鋼板に行うことで評価した。溶接部５箇所の断面全てでスラグ巻き込みがないフラックス入りワイヤを「合格」とした。
（作業性の評価）
板厚１０ｍｍのＳＭ４９０材に表２に記載の溶接条件Ａ、ＢおよびＣでビードオン溶接した。溶接電流は直流とし、溶接ガスの種類、ワイヤの極性は前記の通りである。溶接条件Ａで施工可能な場合をきわめて良好（◎）、Ｂで施工可能な場合を良好（○）、Ｃで溶接可能もしくは不可の場合を不良（×）とした。
板厚１０ｍｍのＳＭ４９０材に表２に記載の溶接条件Ａ、ＢおよびＣでビードオン溶接した。溶接電流は直流とし、溶接ガスの種類、ワイヤの極性は前記の通りである。溶接条件Ａで施工可能な場合をきわめて良好（◎）、Ｂで施工可能な場合を良好（○）、Ｃで溶接可能もしくは不可の場合を不良（×）とした。
（スパッタ量の評価）
表３に記載の溶接条件Ｄで板厚１０ｍｍのＳＭ４９０材に下向ビードオン・プレート溶接を行い、その際に発生するスパッタを周囲に設置された銅製の捕集箱で集めて質量を計測し、単位時間当たりのスパッタ発生量（ｇ／ｍｉｎ）を測定した。溶接電流は直流とし、溶接ガスの種類、ワイヤの極性は前記の通りである。スパッタ発生量３．０ｇ／ｍｉｎ未満をきわめて良好（◎）、３．０ｇ／ｍｉｎ以上３．５ｇ／ｍｉｎ未満を良好（○）、３．５ｇ／ｍｉｎ以上を不良（×）とした。
表３に記載の溶接条件Ｄで板厚１０ｍｍのＳＭ４９０材に下向ビードオン・プレート溶接を行い、その際に発生するスパッタを周囲に設置された銅製の捕集箱で集めて質量を計測し、単位時間当たりのスパッタ発生量（ｇ／ｍｉｎ）を測定した。溶接電流は直流とし、溶接ガスの種類、ワイヤの極性は前記の通りである。スパッタ発生量３．０ｇ／ｍｉｎ未満をきわめて良好（◎）、３．０ｇ／ｍｉｎ以上３．５ｇ／ｍｉｎ未満を良好（○）、３．５ｇ／ｍｉｎ以上を不良（×）とした。
（耐高温割れ性の評価）Ｔ形溶接割れ試験
耐高温割れ性の評価は、温度２０℃かつ湿度６０％の一定雰囲気管理下において、板厚が５０ｍｍである引張強さ７８０ＭＰａ級鋼板に、表４に記載の溶接条件Ｅで溶接し、これにより得られた溶接継手にＪＩＳ Ｚ ３１５３―１９９３（Ｔ形溶接割れ試験方法）に準拠した試験を行うことにより実施した。溶接電流は直流とし、溶接ガスの種類、ワイヤの極性は前記の通りである。
Ｔ形溶接割れ試験で割れが生じなかった溶接継手にかかるフラックス入りワイヤを、耐高温割れ性に関し「合格」とした。
耐高温割れ性の評価は、温度２０℃かつ湿度６０％の一定雰囲気管理下において、板厚が５０ｍｍである引張強さ７８０ＭＰａ級鋼板に、表４に記載の溶接条件Ｅで溶接し、これにより得られた溶接継手にＪＩＳ Ｚ ３１５３―１９９３（Ｔ形溶接割れ試験方法）に準拠した試験を行うことにより実施した。溶接電流は直流とし、溶接ガスの種類、ワイヤの極性は前記の通りである。
Ｔ形溶接割れ試験で割れが生じなかった溶接継手にかかるフラックス入りワイヤを、耐高温割れ性に関し「合格」とした。
上述の方法により得られた試験結果を表５に示す。なお、全ての評価項目で合格の場合は、総合判定で合格とし、１つでも合格に満たない場合は総合判定を不合格とした。
実施例のフラックス入りワイヤを用いて溶接を行った場合、ガスシールドアーク溶接において、溶接作業性（特に立向溶接性）が高く、かつ溶接金属の高温割れが抑制できることがわかる。
さらに、表５の試験結果に示されるように、実施例のフラックス入りワイヤは、スパッタ量、スラグ巻き込みにおいても良い評価であり、良好な溶接作業性を示した。
一方、比較例は、本開示で規定する要件のいずれかを満たしていなかったので、１つ以上の評価項目において不合格となった。
さらに、表５の試験結果に示されるように、実施例のフラックス入りワイヤは、スパッタ量、スラグ巻き込みにおいても良い評価であり、良好な溶接作業性を示した。
一方、比較例は、本開示で規定する要件のいずれかを満たしていなかったので、１つ以上の評価項目において不合格となった。
Claims (11)
- Ｎｉ含有量が５０質量％以下の鋼製外皮と前記鋼製外皮の内部に充填されたフラックスとを備えるガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤであって、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、希土類酸化物を合計で０．０１～２０．００％含み、かつ弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成において、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、Ｃｒ含有量が０～２２．００％未満であるガスシールドアーク溶接用のフラックス入りワイヤ。
- 弗化物を含み、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、Ｆ含有量が０．００３～３０．０００％である請求項１に記載のフラックス入りワイヤ。
- 窒化物を含み、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、Ｎ含有量が０．００３～１５．００％である請求項１又は請求項２に記載のフラックス入りワイヤ。
- 弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成が、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、
Ｃ：０．００３～０．５００％、
Ｓｉ：０～３．５０％、
Ｍｎ：０～１０．００％、
Ｐ：０～０．０３０％、
Ｓ：０～０．０３０％、
Ｃｕ：０～１０．００％、
Ｎｉ：０～５０．００％、
Ｃｒ：０～１０．００％
Ｍｏ：０～５０．００％、
Ｎｂ：０～０．５００％、
Ｖ：０～０．５００％、
Ｗ：０～１０．００％、
Ｓｎ：０～１０．００％、
Ｓｂ：０～１０．００％、
Ｔｉ：０～０．５００％、
Ａｌ：０～１．０００％、
Ｂ：０～１．０００％、
Ｍｇ：０～２．０００％、
Ｃａ：０～２．０００％、
ＲＥＭ：０～０．５０００％、
Ｂｉ：０～０．３００％、並びに
残部：Ｆｅ及び不純物からなる請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。 - Ｔｉ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ｂａ酸化物、Ｎａ酸化物、Ｓｉ酸化物、Ｚｒ酸化物、Ｍｇ酸化物、Ａｌ酸化物、Ｍｎ酸化物、Ｋ酸化物およびＣａ酸化物からなる群から選択される１種または２種以上の特定酸化物を含み、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、かつ各々の前記特定酸化物をＴｉＯ２、ＦｅＯ、ＢａＯ、Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｋ２Ｏ又はＣａＯの換算値で、前記特定酸化物の合計含有量が１０．００％以下である請求項１～請求項４のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
- ＭｇＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、ＬｉＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、ＢａＣＯ３、ＦｅＣＯ３、ＭｎＣＯ３およびＳｒＣＯ３からなる群から選択される１種または２種以上の特定金属炭酸塩を含み、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、前記特定金属炭酸塩の合計含有量が１０．００％以下である請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
- 表面にポリテトラフルオロエチレン油及びパーフルオロポリエーテル油の一方又は両方が塗布されている請求項１～請求項６のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
- 前記希土類酸化物を、前記フラックス入りワイヤの全質量に対する質量％で、合計０．２０％超含む請求項１～請求項７のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
- 弗化物、窒化物、酸化物、及び金属炭酸塩を除く化学組成においてＣｒ含有量が０～１０．００％未満である請求項１～請求項８のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤ。
- 請求項１～請求項９のいずれか１項に記載のフラックス入りワイヤを用いて鋼材をガスシールドアーク溶接する工程を備える溶接継手の製造方法。
- 前記ガスシールドアーク溶接する工程において、吸引ノズルを有しないトーチを使って溶接する請求項１０に記載の溶接継手の製造方法。
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|---|---|---|---|---|
| WO2023189632A1 (ja) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 | 株式会社神戸製鋼所 | ガスシールドアーク溶接方法 |
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2021
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