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KR102118897B1 - 플럭스 코어드 와이어, 용접 조인트의 제조 방법 및 용접 조인트 - Google Patents

플럭스 코어드 와이어, 용접 조인트의 제조 방법 및 용접 조인트 Download PDF

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KR102118897B1
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KR
South Korea
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oxide
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Inventor
고타로 와타나베
다츠야 구마가이
히로키 후지모토
Original Assignee
닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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Filing date
Publication date
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Abstract

본 발명의 일 양태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 강제 외피와, 상기 강제 외피에 충전된 플럭스를 구비하고, 상기 플럭스가, F 환산값의 합계값 α가 0.21% 이상인 불화물과, 함유량의 합계값 β가 0.30 내지 3.50%인 산화물과, 함유량의 합계값이 0 내지 3.50%인 탄산염을 포함하고, CaO의 함유량이 0 내지 0.20%이고, 철분의 함유량이 0% 이상 10.0% 미만이고, Y값이 5.0% 이하이고, CaF2의 함유량이 0.50% 미만이고, Ti 산화물의 함유량이 0.10 내지 2.50%이고, β에 대한 α의 비가 0.10 내지 4.00이고, MgCO3, Na2CO3 및 LiCO3의 함유량의 합계값이 0 내지 3.00%이고, 상기 불화물, 상기 산화물, 상기 CaO, 상기 탄산염 및 상기 철분을 제외한 화학 성분이 소정 범위 내이고, Ceq가 0.10 내지 0.44%이다.

Description

플럭스 코어드 와이어, 용접 조인트의 제조 방법 및 용접 조인트
본 발명은 플럭스 코어드 와이어, 용접 조인트의 제조 방법 및 용접 조인트에 관한 것이다. 특히 본 발명은, 건설 기계 분야 및 산업 기계 분야 등에서 이용되는, 탄소량이 높은 고경도 강판을 용접할 때, 저온 균열을 방지하기 위한 예열 작업을 생략하거나 또는 예열 온도를 저하시킬 수 있고, 또한 고온 균열을 발생시키지 않고 용접할 수 있는 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어와, 그 플럭스 코어드 와이어를 사용한 가스 실드 아크 용접 방법과, 그 용접 방법에 의하여 얻어지는 용접 조인트에 관한 것이다.
광산에서의 굴삭 및 토목 작업용의 건설 기계의 부품은, 마모로 인하여 교환이 필요해지기 쉽다. 이와 같은 부품의 사용 수명을 길게 하기 위하여, 부품은, 경도를 높인 내마모강 및 주강을 사용하여 제조된다.
특히 내마모성이 요구되는 부품에서는, 경도가 브리넬 경도 HB450 내지 HB600 클래스인 내마모 강판 및 고합금의 주강이 사용되는 경우가 있다. 이와 같은 강판은, 경도를 높이기 위하여 C를 많이 함유함과 함께 높은 켄칭성을 갖는다. 이와 같은 고탄소강을 용접한 경우, 용접부, 특히 용접열 영향부(이하, 「HAZ」라 함)가 현저히 경화되므로 저온 균열이 매우 발생하기 쉽다. 저온 균열이란, 용접 후, 용접부의 온도가 상온 부근으로 저하되고 나서 용접부에 발생하는 균열이며, 용접 시에 용접부에 침입하는 수소에 의하여 일어난다. 이 저온 균열을 억제하기 위해서는, 판 두께나 용접 입열 등에 따라 상이하지만 예열을 행하거나 예열 온도를 더욱 높이거나 하는 것이 필요해진다. 그러나 판 두께가 두꺼운 경우, 고온에서의 예열은 긴 가열 시간을 필요로 하므로 작업 부하를 증대시킨다. 따라서 C 함유량이 많은 강판의 용접 시에, 예열 작업을 생략하거나 또는 예열 작업에 있어서의 예열 온도를 저하시킨 경우에도 저온 균열을 충분히 억제할 수 있는 기술이 요망되고 있다.
또한 HB450 내지 HB600 클래스의 내마모 강판 및 고합금의 주강의 C 함유량은 적어도 0.2%이며, 0.5%를 초과하는 경우도 있다. C 함유량이 높은 강판을 사용하여 용접 조인트를 제조한 경우, 용접 시의 모재 희석(용융된 용가재로 구성되는 용접 금속이, 용융된 모재에 의하여 희석되는 현상)에 의하여 용접 금속의 C 함유량이 높아져, 고온 균열이 발생하기 쉬워진다. 고온 균열이란, 용접 후, 용접부의 온도가 응고 온도 범위 또는 그 바로 아래와 같은 고온일 때 용접부에 발생하는 균열이다. 고온 균열 억제를 위하여, 개선 형상, 적층 요령, 그리고 용접 전류 및 전압 등의 용접 시공 조건에 관한 다양한 제약이 발생한다. 따라서 C 함유량이 많은 강판의 용접 시에 고온 균열을 충분히 억제할 수 있는 기술이 요망되고 있다.
상술된 다양한 요구를 달성하기 위한 용접 재료로서, 예를 들어 특허문헌 1 내지 12의 와이어가 제안되어 있다.
특허문헌 1에는, 피복 아크 용접 재료의 피복재에 Mg를 적량 배합함으로써 용접 직후의 용접 금속 중의 확산성 수소량을 3.0 내지 4.0ml/100g 정도로 저감시켜, 인장 강도 880 내지 1180㎫의 강재로부터 제조되는 용접 조인트의 용접 금속의 내저온 균열성을 개선하는 기술이 나타나 있다.
특허문헌 2에는, 가스 실드 아크 용접용의 플럭스 코어드 와이어에 포함되는 수소량을 제한함으로써 용접 금속의 저온 균열을 억제하는 기술이 나타나 있다.
특허문헌 3에는, 외피 또는 플럭스에 V를 함유시킴으로써 용접 금속의 내저온 균열성을 향상시킨 490 내지 780㎫급 고장력강용 플럭스 코어드 와이어가 나타나 있다.
특허문헌 4에는, 티타니아계 플럭스를 포함하고, 와이어 단면적에 대한 외피 단면적의 비율이 90 내지 97%인 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 특허문헌 4에 의하면, 필렛 용접 시에 용접 변형량을 저감시킬 수 있다.
특허문헌 5에는, 불화물량, C 함유량, Mn 함유량 및 V 함유량이 소정의 범위 내로 제어된 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 특허문헌 5에 의하면 연성 저하 균열을 억제할 수 있다.
특허문헌 6에는, 금속 불화물과, 중성 산화물 또는 염기성 산화물과, Al 및 Mg 중 1종 또는 2종과, 탈산제와, 점결재를 포함하고, C, Si 및 Mn의 함유량이 소정의 범위 내에 있는 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 특허문헌 6에 의하면, 용접 작업성이 우수하고, 또한 저온 인성이 양호한 용접 금속을 얻을 수 있는 플럭스 코어드 와이어가 제공된다.
특허문헌 7에는, 알칼리 금속을 1종 또는 2종 이상 포함하는 산화물과, 불화물과, 탄산염으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 함유하고, 비표면적이 소정 범위 내로 제어되어 있는 가스 실드 아크 용접용 메탈계 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 특허문헌 7에 의하면, 용입성이 우수하고, 용접 금속의 기계적 성질 및 용접 작업성이 양호한 플럭스 코어드 와이어가 제공된다.
특허문헌 8에는, TiO2, 알칼리 금속 불화물 및 PTFE를 함유하고, 알칼리 금속 불화물의 함유량과 PTFE의 함유량의 비가 소정 범위 내로 제어되고, 알칼리 토류금속 불화물의 함유량이 소정량 이하로 제한된 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 특허문헌 8에 의하면, 아크 용접 시에 확산성 수소가 용접부에 진입하는 것을 방지하고, 내흡습성이 우수하고, 양호한 용접 작업성을 나타내는 플럭스 코어드 와이어가 제공된다.
특허문헌 9에는, Ti 산화물, Si 산화물, Al 산화물, Na 화합물 및 K 화합물, 그리고 금속 불화물을 포함하고, Al 산화물의 겉보기 밀도 및 평균 입경이 소정 범위 내로 제어되어 있는 내후성강용 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 특허문헌 9에 의하면, 내후성강을 용접할 때 모든 자세 용접에서의 용접 작업성이 양호하고, 강도 및 인성이 우수한 용접 금속이 얻어지는 플럭스 코어드 와이어가 제공된다.
특허문헌 10에는, 금속 불화물 및 TiO2를 포함하고, Mg 함유량 및 Al 함유량이 소정의 수식에 의하여 규정되는 범위 내로 제어되는 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 특허문헌 10에 의하면, 용접 작업성이 양호하고, 또한 우수한 저온 인성을 갖는 용접부가 얻어지는 플럭스 코어드 와이어가 제공된다.
특허문헌 11에는, 금속분을 75중량% 이상 포함하고, 강제 외피 및 플럭스 중 한쪽 또는 양쪽이 V를 함유하는 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 특허문헌 11에 의하면, 490㎫급 이상의 고장력강의 용접 시에 예열을 생략하거나 또는 예열 온도를 대폭 저하시키는 것이 가능하고, 내균열성이 우수한 용접부가 얻어지는 플럭스 코어드 와이어가 제공된다.
특허문헌 12에는, TiO2, SiO2, ZrO2, Al2O3 및 불화물을 포함하고, 이들의 함유량이 소정의 수식에 의하여 규정되는 범위 내로 제어되고, 수소량이 소정량 이하로 제한되어 있는 고장력강 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 특허문헌 12에 의하면, 용접 작업성이 우수하고, 기계적 성질이 우수한 용접 금속이 얻어지는 플럭스 코어드 와이어가 제공된다.
특허문헌 13에는, 확산성 수소량을 저감시킬 수 있는 불화물 함유 플럭스 코어드 와이어에 의한 용접 조인트의 제조 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 13에 의하면, HV380 이상의 강판을 10℃ 이상으로 예열하지 않고 저온 균열의 발생을 방지하는 것이 가능한 용접 조인트의 제조 방법이 제공된다.
그러나 이들 기술은 모두, HB450 내지 HB600 클래스의 내마모강 및 고합금의 주강 등의 고탄소강보다도 탄소량이 낮은 강판의 용접을 대상으로 한 것이다. 이들 기술은, 고탄소강을 용접할 때의 HAZ의 저온 균열을 충분히 억제하지 못한다. 또한 특허문헌 1 내지 3에 있어서, 고온 균열에 대해서는 특별히 고려되어 있지 않다.
특허문헌 4에서는, 용접 금속의 확산성 수소량을 저감시키는 수단에 대하여 전혀 고려되어 있지 않다. 개시된 화학 성분을 고려하면, 특허문헌 4에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 저온 균열을 회피하기 위한 예열을 생략할 수 있을 정도로 확산성 수소량을 저감시키지는 못한다.
특허문헌 5에 기재된 플럭스 코어드 와이어는 다량의 CaF2를 필요로 한다. CaF2는, 100% CO2 가스를 실드 가스로서 사용하는 용접에 있어서 스패터양을 증대시키므로, 특허문헌 5의 기술은 용접성을 향상시키지 못한다.
특허문헌 6에 기재된 플럭스 코어드 와이어도 다량의 CaF2를 필요로 하므로, 용접성을 향상시키지 못한다. 또한 특허문헌 6에 기재된 플럭스 코어드 와이어는 다량의 Mg를 포함하고 있으므로, 용접 금속의 확산성 수소량을 충분히 저감시키지 못한다고 생각된다.
특허문헌 7에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 플럭스가 슬래그 형성제를 포함하지 않는 메탈계 와이어이다. 슬래그 형성제에 의하여 얻어지는 용접 슬래그는, 용융지로부터 불순물을 제거하는 효과, 비드 폭 및 비드 파를 조정하여 용접 금속의 외관을 양호하게 하는 효과, 및 응고 직후의 용접 금속의 산화 및 질화를 방지하는 효과를 갖지만, 특허문헌 7에 개시된 와이어에 의하면 이들 용접 슬래그의 효과가 얻어지지 않는다.
특허문헌 8에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 용접 금속 중의 확산성 수소량을 1.9ml/100g 미만으로 저감시키지 못한다. 본 발명자들은, 용접 금속 중의 확산성 수소량을 1.0ml/100g 이하로 저감시키지 않으면, 용접 금속의 저온 균열성을 향상시켜 예열을 생략하거나 또는 예열 온도를 저하시키지 못하는 것을 지견하였다. 또한 특허문헌 8에는, 실드 가스로서 100% CO2 가스를 사용하는 용접에 있어서 스패터양을 감소시키는 수단이 개시되어 있지 않다. 100% CO2 가스를 사용한 용접에 특허문헌 8의 와이어를 적용한 경우, 과잉량의 스패터가 발생하여 용접 작업성이 저하된다고 생각된다.
특허문헌 9에는, 용접 금속의 저온 균열성을 향상시키는 수단이 개시되어 있지 않다. 특히 특허문헌 9에 개시된 불화물의 양은, 용접 금속의 확산성 수소량을 저감시키는 데 충분하지 않다.
특허문헌 10에 기재된 플럭스 코어드 와이어는 다량의 CaF2를 필요로 한다. CaF2는, 100% CO2 가스를 실드 가스로서 사용하는 용접에 있어서 스패터양을 증대시키므로, 특허문헌 10의 기술은 용접성을 향상시키지 못한다.
특허문헌 11에 기재된 플럭스 코어드 와이어는 1.5% 이상의 다량의 CaF2를 필요로 한다. CaF2는, 100% CO2 가스를 실드 가스로서 사용하는 용접에 있어서 스패터양을 증대시키므로, 특허문헌 11의 기술은 용접성을 향상시키지 못한다.
특허문헌 12에 기재된 플럭스 코어드 와이어는 2.5% 이상의 TiO2를 필요로 하므로, 특허문헌 12에 개시된 기술로부터 제조되는 용접 조인트는 저온 인성이 떨어진다고 생각된다.
특허문헌 13에 기재된 용접 조인트의 제조 방법은, 다량의 CaF2를 함유할 필요가 있는 플럭스 코어드 와이어를 용가재로서 사용하므로, 100% CO2 가스를 실드 가스로서 사용한 경우에 스패터양을 증대시키므로 용접성을 향상시키지 못한다.
또한 일반적으로 오스테나이트계 스테인리스 용접 재료를 사용하여 용접을 행하면, 용접 금속 중에 침입하는 수소의 양이 크게 저감되므로 저온 균열 감수성을 낮출 수 있다. 그러나 용접 조인트의 모재로 되는 강판의 C 함유량이 높은 경우, 오스테나이트계 스테인리스 용접 재료를 사용하여 얻어진 용접 금속이더라도 고온 균열이 발생하기 쉽다. 또한 오스테나이트계 스테인리스 용접 재료는 고가이다.
이와 같은 점에서, HB450 내지 HB600 클래스의 내마모강 및 고합금의 주강 등의 고탄소강을 모재로 하는 용접 조인트의 제조에 있어서, 저온 균열 및 고온 균열이 발생하기 어려운 용접 금속을 가스 실드 아크 용접에 의하여 형성할 것이 요구되고 있다. 또한 저렴한 100% CO2 가스를 실드 가스로서 사용한 용접에 있어서, 스패터 발생량을 억제할 것이 요구되고 있다.
일본 특허 공개 평11-147196호 공보 일본 특허 공개 제2009-255168호 공보 일본 특허 공개 평08-257785호 공보 일본 특허 공개 제2005-144539호 공보 일본 특허 제5440744호 일본 특허 공개 평1-271098호 공보 일본 특허 공개 제2002-331384호 공보 일본 특허 공개 제2007-90376호 공보 일본 특허 공개 제2013-151001호 공보 일본 특허 공개 평6-155079호 공보 일본 특허 공개 평8-257785호 공보 일본 특허 공개 제2013-18012호 공보 일본 특허 제5696824호
본 발명은, 고인성이고, 내저온 균열성 및 내고온 균열성이 우수한 용접부가 얻어지고, 용접 중의 스패터 발생량을 대폭 저감시킬 수 있는 플럭스 코어드 와이어의 제공을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 용접 금속의 저온 균열을 방지하기 위한 예열 작업을 생략 가능하거나 또는 예열 온도를 저하시키는 것이 가능하고, 용접 금속의 고온 균열을 억제 가능하여, 스패터 발생량을 대폭 저감 가능한 용접 조인트의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 고강도 및 고인성이고, 양호한 비드 형상을 갖는 용접부를 구비하는 용접 조인트의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 상세는 이하와 같다.
(1) 본 발명의 일 양태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 강제 외피와, 상기 강제 외피에 충전된 플럭스를 구비하고, 상기 플럭스가 불화물이며, CaF2, MgF2, Na3AlF6, LiF, NaF, K2ZrF6, BaF2 및 K2SiF6으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상이고, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 상기 불화물의 F 환산값의 합계값 α가 0.21% 이상인 상기 불화물과, 산화물이며, Fe 산화물, Ba 산화물, Na 산화물, Ti 산화물, Si 산화물, Zr 산화물, Mg 산화물, Al 산화물, Mn 산화물 및 K 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하고, CaO를 제외하고 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량%로 나타낸 상기 산화물의 함유량의 합계값 β가 0.30 내지 3.50%인 상기 산화물과, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량%로 나타낸 함유량의 합계값이 0 내지 3.50%이고, MgCO3, Na2CO3, LiCO3, CaCO3, K2CO3, BaCO3, FeCO3 및 MnCO3으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 탄산염을 포함하고, 상기 플럭스 중의 상기 CaO의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량%로 0 내지 0.20%이고, 상기 플럭스 중의 철분의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량%로 0% 이상 10.0% 미만이고, 식 1을 이용하여 산출되는 Y값이 5.0% 이하이고, 상기 CaF2의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량%로 0.50% 미만이고, 상기 Ti 산화물의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량%로 0.10 내지 2.50%이고, 상기 β에 대한 상기 α의 비가 0.10 내지 4.00이고, 상기 MgCO3, 상기 Na2CO3 및 상기 LiCO3의 함유량의 합계값이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량%로 0 내지 3.00%이고, 상기 불화물, 상기 산화물, 상기 CaO, 상기 탄산염 및 상기 철분을 제외한 화학 성분이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량%로, C: 0.003 내지 0.030%, Si: 0.10 내지 1.50%, Mn: 0.50 내지 3.50%, Mg: 0.10% 이하, P: 0.020% 이하, S: 0.020% 이하, Al: 0.001 내지 0.100%, Cu: 0 내지 0.50%, Ni: 0 내지 0.50%, Cr: 0 내지 1.00%, Mo: 0 내지 1.00%, Nb: 0 내지 0.100%, V: 0 내지 0.40%, Ti: 0 내지 0.300%, B: 0 내지 0.0100%, Bi: 0 내지 0.0100%, Ca: 0 내지 0.50%, 및 REM: 0 내지 0.0100%를 포함하고, 잔부가 철 및 불순물로 이루어지고, 하기 식 2을 이용하여 산출되는 Ceq가 0.10 내지 0.44%이다.
Y=[NaF]+[MgF2]+[Na3AlF6]+1.50×([K2SiF6]+[K2ZrF6]+[LiF]+[BaF2])+3.50×([CaF2]): 식 1
단, []를 씌운 화학식은, 각각의 상기 화학식에 대응하는 불화물의 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 함유량을 단위 질량%로 나타낸다.
Ceq=[C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14: 식 2
단, []를 씌운 원소 기호는, 상기 불화물, 상기 산화물 및 상기 탄산염을 제외한 상기 화학 성분에 포함되는 각 상기 원소 기호에 대응하는 원소의 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 함유량을 단위 질량%로 나타낸다.
(2) 상기 (1)에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 상기 불화물, 상기 산화물, 상기 CaO, 상기 탄산염 및 상기 철분을 제외한 화학 성분이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량%로, Mg: 0.07% 이하를 함유해도 된다.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 상기 불화물, 상기 산화물, 상기 CaO, 상기 탄산염 및 상기 철분을 제외한 화학 성분이, 식 3을 만족시켜도 된다.
([Mg]+10×[Al])≤0.45: 식 3
단, []를 씌운 원소 기호는, 상기 불화물, 상기 산화물 및 상기 탄산염을 제외한 상기 화학 성분에 포함되는, 각 상기 원소 기호에 대응하는 원소의 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 함유량을 단위 질량%로 나타낸다.
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 상기 탄산염의 함유량의 합계가 0.30% 초과 3.50% 이하이고, 상기 MgCO3, 상기 Na2CO3 및 상기 LiCO3 중 1종 또는 2종 이상의 함유량의 합계가 0.30% 초과 3.00% 이하여도 된다.
(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 상기 불화물의 함유량의 합계가 F 환산값으로 0.50% 이상이어도 된다.
(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 상기 Y값이 4.0% 이하여도 된다.
(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 상기 Ti 산화물의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량%로 0.10 내지 1.80%이어도 된다.
(8) 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 한 항에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 상기 CaF2의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량%로 0.20% 이하여도 된다.
(9) 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 한 항에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 상기 β에 대한 상기 α의 비가 0.50 내지 2.50이어도 된다.
(10) 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 한 항에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, Na3AlF6 및 NaF의, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 단위 질량%의 합계 함유량이, 상기 불화물의, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 단위 질량%의 합계 함유량의 50% 이상이어도 된다.
(11) 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 한 항에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 상기 강제 외피가 심리스 형상을 가져도 된다.
(12) 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 한 항에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 상기 강제 외피가 슬릿형 간극을 가져도 된다.
(13) 상기 (1) 내지 (12) 중 어느 한 항에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 추가로 상기 플럭스 코어드 와이어의 표면에 도포된 퍼플루오로폴리에테르유를 구비해도 된다.
(14) 본 발명의 다른 양태에 따른 용접 조인트의 제조 방법은, 상기 (1) 내지 (13) 중 어느 한 항에 기재된 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 강재를, 가스 실드 아크 용접하는 공정을 구비한다.
(15) 상기 (14)에 기재된 용접 조인트의 제조 방법은, 상기 강재가, 판 두께가 12 내지 100㎜이고, C 함유량이 단위 질량%로 0.20 내지 0.55%이고, 식 4를 이용하여 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.70%인 강판, 또는 상기 판 두께가 12 내지 20㎜이고, 상기 C 함유량이 단위 질량%로 0.20 내지 0.55%이고, 상기 CEN이 0.70% 초과 0.85% 이하인 강판이고, 상기 강재를, 상기 가스 실드 아크 용접을 할 때, 상기 강재의 온도가 10℃ 미만인 경우에는 상기 강재의 온도가 10℃ 이상으로 되도록 예열하여 가스 실드 아크 용접을 행하거나, 또는 상기 강재의 온도가 10℃ 이상인 경우에는 예열하지 않고 가스 실드 아크 용접을 행해도 된다.
CEN=[C]+(0.75+0.25×TANH(20×([C]-0.12)))×([Si]/24+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5×[B]): 식 4
단, []를 씌운 원소 기호는, 상기 강재에 포함되는 각각의 상기 원소 기호에 대응하는 원소의 함유량을 단위 질량%로 나타낸다.
(16) 상기 (14)에 기재된 용접 조인트의 제조 방법은, 상기 강재가, 판 두께가 20㎜ 초과 50㎜ 이하이고, C 함유량이 단위 질량%로 0.20 내지 0.55%이고, 식 4를 이용하여 계산되는 CEN이 0.70% 초과 0.85% 이하인 강판이고, 상기 가스 실드 아크 용접 전에, 상기 강재의 온도가 100℃ 이상으로 되도록 상기 강재를 예열하는 공정을 더 구비해도 된다.
CEN=[C]+(0.75+0.25×TANH(20×([C]-0.12)))×([Si]/24+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5×[B]) … (식 3)
단, []를 씌운 원소 기호는, 상기 강재에 포함되는 각각의 상기 원소 기호에 대응하는 원소의 함유량을 단위 질량%로 나타낸다.
(17) 본 발명의 다른 양태에 따른 용접 조인트는, 상기 (14) 내지 (16) 중 어느 한 항에 기재된 용접 조인트의 제조 방법에 의하여 얻어진다.
(18) 본 발명의 다른 양태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 강제 외피와, 상기 강제 외피의 내부에 충전된 플럭스를 구비하고, 상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, JIS Z 3118에 규정된 조건에서 직류 가스 실드 아크 용접함으로써 얻어지는 용접 금속의 확산성 수소량이 1.0ml/100g 이하이고, 상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 와이어 극성이 플러스, 전류값이 270A, 전압값이 29 내지 32V, 용접 속도가 30㎝/min, 실드 가스종이 CO2 100% 가스, 및 실드 가스 유량이 25L/min인 조건에서 직류 가스 실드 아크 용접을 행했을 때 발생하는, 직경이 1.0㎜ 이상인 스패터의 용접 시간당 중량이 5.0g/min 이하이다.
(19) 본 발명의 다른 양태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 강제 외피와, 상기 강제 외피의 내부에 충전된 플럭스를 구비하고, 상기 플럭스 코어드 와이어는, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량%로, Ti 산화물의 함유량이 0.10 내지 2.50%이고, Ni: 0 내지 0.5%를 포함하고, 상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, JIS Z 3118에 규정된 조건에서 직류 가스 실드 아크 용접함으로써 얻어지는 용접 금속의 확산성 수소량이 1.0ml/100g 이하이고, 상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 와이어 극성이 플러스, 전류값이 270A, 전압값이 29 내지 32V, 용접 속도가 30㎝/min, 실드 가스종이 CO2 100% 가스, 및 실드 가스 유량이 25L/min인 직류 가스 실드 아크 용접을 행했을 때 발생하는, 직경이 1.0㎜ 이상인 스패터의 용접 시간당 중량이 5.0g/min 이하이다.
본 발명에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 고인성이고, 내저온 균열성 및 내고온 균열성이 우수한 용접부가 얻어지고, 용접 중의 스패터 발생량을 대폭 저감시킬 수 있다.
본 발명에 따른 용접 조인트의 제조 방법은, 용접 금속의 균열을 방지하기 위한 예열 작업을 생략 가능하거나 또는 예열 온도를 저하시키는 것이 가능하고, 용접 금속의 고온 균열을 방지 가능하고, 또한 스패터 발생량을 대폭 저감 가능하다.
본 발명에 따른 용접 조인트는, 고강도 및 고인성을 갖고, 그리고 양호한 비드 형상을 갖는 용접부를 구비한다.
본 발명에 따른 플럭스 코어드 와이어 및 용접 조인트의 제조 방법은 어떠한 강재에도 적용 가능하지만, 통상의 플럭스 코어드 와이어 및 용접 조인트의 제조 방법을 적용하는 것이 어려운 HB450 내지 HB600 클래스의 내마모강 및 고합금의 주강 등의 용접에 적용된 경우, 특히 현저한 효과를 발휘한다. 이 경우에도 본 발명은, 저온 균열을 방지하기 위한 예열 작업을 생략하거나 또는 예열 작업 시의 예열 온도를 저하시킬 수 있고, 또한 고온 균열의 발생을 억제할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 플럭스 코어드 와이어 및 용접 조인트의 제조 방법은 어떠한 실드 가스와 조합할 수 있지만, 통상의 플럭스 코어드 와이어 및 용접 조인트의 제조 방법과 조합하는 것이 어려운 100% CO2 가스와 조합한 경우, 특히 현저한 효과를 발휘한다. 이 경우에도 본 발명은 스패터의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 HAZ 경도가 Hv550 내지 700인 경우, 용접 금속의 확산성 수소량과, 균열 발생 한계 예열 온도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2는 플럭스 코어드 와이어의 Y값과, 플럭스 코어드 와이어를 사용한 용접 시의 스패터양의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 모재의 C 함유량 및 용접 재료의 C 함유량과, 고온 균열의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 플럭스 코어드 와이어의 F 환산값과, 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 얻어진 용접 금속의 확산성 수소량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 플럭스 코어드 와이어의 CaF2 함유량과, 플럭스 코어드 와이어를 사용한 용접 시의 스패터양의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 플럭스 코어드 와이어의 NaF+Na3AlF6률과, 플럭스 코어드 와이어를 사용한 용접 시의 스패터양의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 플럭스 코어드 와이어의 Mg 함유량과, 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 얻어진 용접 금속의 확산성 수소량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 플럭스 코어드 와이어의 「Mg+10×Al」과, 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 얻어진 용접 금속의 확산성 수소량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9a는 에지면을 맞대고 용접하여 만든 와이어의 절단면의 사진이다.
도 9b는 에지면을 맞대어 만든 와이어의 절단면의 사진이다.
도 9c는 에지면을 코킹하여 만든 와이어의 절단면의 사진이다.
먼저, 본 발명자들이 지견한, 용접 조인트에 있어서의 저온 균열의 발생을 억제하는 방법에 대하여 설명한다. 용접 시에 HAZ에 저온 균열을 발생시키는 인자는, HAZ의 경도, 조인트 구속력, 및 용접 금속 중의 확산성 수소량이다. HAZ의 경도는, 동일한 용접 조건 하에서는, 모재의 판 두께, 그리고 HAZ의 C 함유량 및 그 외의 합금 원소량으로부터 산출되는 HAZ의 켄칭성으로 정해지는 것이 알려져 있다. 본 발명자들은, 다양한 판 두께, C 함유량 및 그 외의 합금 원소의 함유량을 갖는 HB450 내지 600급의, 내마모강 및 고합금 주강 등의 고탄소강에 있어서, HAZ에서의 저온 균열을 확실히 억제하기 위한 방법을 다양하게 검토하였다. 이와 같은 고탄소강의 C 함유량은 최대 0.55% 정도이며, 이를 용접하여 얻어지는 용접 조인트의 HAZ의 경도는 최대 Hv700 정도이다. 발명자들의 검토 결과, 용접 금속 중의 확산성 수소량을 충분히 낮게 함으로써 HAZ에 대한 수소 침입을 억제할 수 있으면, HAZ의 경도가 현저히 높은 경우에도 HAZ에 있어서의 저온 균열을 억제할 수 있음이 밝혀졌다.
도 1은, HAZ 경도가 Hv550 내지 700인 경우, 용접 금속의 확산성 수소량과 균열 발생 한계 예열 온도의 관계를 나타내는 도면이다. 균열 발생 한계 예열 온도란, JIS Z3158-1993 「y형 용접 균열 시험 방법」에 규정된 y형 용접 균열 시험을 용접 조인트에 행한 경우에 용접 조인트에 저온 균열을 발생시키지 않는 최저 예열 온도이다. 예를 들어 균열 발생 한계 예열 온도가 50℃인 용접 조인트는, 예열 온도가 50℃ 이상이면 저온 균열이 발생하지 않는 용접 조인트이고, 균열 발생 한계 예열 온도가 0℃인 용접 조인트는, 통상의 환경이면 예열을 생략하더라도 저온 균열이 발생하지 않는 용접 조인트이다. 본 발명자들은, 용접 금속의 확산성 수소량이 상이한 다양한 용접 조인트의 균열 발생 한계 예열 온도를 측정함으로써, 도 1에 나타나는 그래프를 작성하였다. y형 용접 균열 시험에서는, 시험 온도가 25℃로 되고, 용접부의 표면 및 단면에 있어서 균열의 유무가 확인되었다. 확산성 수소량은, JIS Z3118-2007 「강 용접부의 수소량 측정 방법」에 준거한 가스 크로마토그래프법으로 측정되었다.
도 1에 나타난 바와 같이, 용접 직후의 용접 금속 중의 확산성 수소량이 1.0ml/100g 미만이면, HAZ 경도가 Hv550 내지 700이더라도 균열 발생 한계 예열 온도를 50℃ 이하로 할 수 있음을 본 발명자들은 지견하였다.
그러나 종래의 기술에 의하면, 용접 직후의 용접 금속 중의 확산성 수소량을 1.0ml/100g 미만까지 저감시키는 것은 곤란하였다. 본 발명자들은, 용접 직후의 용접 금속 중의 확산성 수소량을 1.0ml/100g 미만으로 하기 위하여, 플럭스 성분의 종류 및 배합비를 다양하게 변화시킨 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 검토를 거듭하였다.
그 결과, 소정량의 불화물 및 산화물을 플럭스에 함유시키고, 또한 불화물과 산화물의 배합비를 소정 범위 내로 함으로써, 용접 직후의 용접 금속 중의 확산성 수소량을 안정적으로 1.0ml/100g 미만으로 억제할 수 있음을 본 발명자들은 지견하기에 이르렀다.
그러나 플럭스에 포함되는 불화물은 스패터양을 증대시키는 경우가 있었다. 특히 실드 가스가 100% CO2 가스인 용접을, 불화물을 함유하는 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 행한 경우, 스패터양이 매우 많아지는 일이 있었다. 본 발명자들은, 스패터양을 억제하기 위하여, 플럭스에 포함되는 불화물의 종류를 상이하게 한 플럭스 와이어를 사용하여 검토를 거듭하였다.
그 결과, 본 발명자들은, 불화물의 함유량의 F 환산값과 용접 직후의 용접 금속 중의 확산성 수소량 사이에 양호한 상관 관계가 있는 것, 및 하기 식을 이용하여 산출되는 스패터 발생 지수 Y와 스패터 발생량 사이에 양호한 상관 관계가 있는 것을 알아내었다.
Y=[NaF]+[MgF2]+[Na3AlF6]+1.50×([K2SiF6]+[K2ZrF6]+[LiF]+[BaF2])+3.50×([CaF2])
상술한 식에 있어서, 괄호로 둘러싸인 화학식은, 각 화학식에 대응하는 불화물의, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량%로 나타낸 함유량이다. 상술한 식은, 각 불화물의 양을 다양하게 변화시킨 플럭스 코어드 와이어를 CO2 100% 실드 가스의 용접에 제공했을 때 발생하는 스패터양을 측정하고, 각 불화물량과 스패터양의 관계를 다중 회귀 분석함으로써 얻어졌다. 도 2는, Y값과 스패터양의 관계를 나타내는 그래프이다. 이 그래프로부터, Y값과 스패터양 사이에 양호한 상관 관계가 있음을 알 수 있다. 따라서 플럭스 중에 포함되는 불화물의 F 환산값을 가능한 한 크게 하고, 또한 플럭스 중에 포함되는 불화물로부터 산출되는 Y값을 가능한 한 작게 하도록 플럭스 중에 포함되는 불화물의 종류 및 배합비를 결정하면, 용접 직후의 용접 금속 중의 확산성 수소량을 1.0ml/100g 미만으로 하고, 또한 실드 가스가 100% CO2 가스인 용접의 작업성을 손상시키지 않는 플럭스 코어드 와이어를 제공할 수 있다.
다음으로, 본 발명자들이 지견한, 용접 조인트에 있어서의 고온 균열의 발생을 억제하는 방법에 대하여 설명한다. 용접 금속의 고온 균열은, 용접 금속 중의 C 함유량이 높을수록 발생하기 쉽다. 용접 금속은, 용융된 용가재(즉, 플럭스 코어드 와이어)와 용융된 피용접재(즉, 모재)가 혼합된 영역을 포함한다. 따라서 용접 금속의 C 함유량은 용가재 및 피용접재의 양쪽의 C 함유량에 영향받는다.
도 3은, 모재의 C 함유량 및 용가재의 C 함유량과, 고온 균열의 관계를 나타낸 도면이다. 본 발명자들은, 모재의 C 함유량 및 용접 재료의 C 함유량이 상이한 다양한 용접 조인트에 있어서의 고온 균열의 유무를 확인함으로써, 도 3에 나타나는 그래프를 작성하였다. 고온 균열의 유무는, JIS Z3155-1993 「C형 지그 구속 맞댐 용접 균열 시험」에 준거한 고온 균열 시험에 의하여 확인되었다. 고온 균열 시험에서는 시험 온도가 25℃로 된다.
도 3에 나타난 바와 같이, 플럭스 코어드 와이어의 C 함유량을 0.030% 이하로 하면, C 함유량이 0.55% 이하인 피용접재에 있어서의 고온 균열을 억제할 수 있다.
본 발명은 이와 같은 검토에 기초하여 이루어진 것이며, 이하, 본 발명의 플럭스 코어드 와이어에 대하여 플럭스 성분과 합금 성분으로 나누어 설명한다. 또한 용접 와이어에 관한 설명 중의 성분의 함유량은, 용접 와이어 전체 질량에 대한 질량%를 나타낸다.
본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 강제 외피와, 강제 외피의 내부에 충전된 플럭스를 구비한다. 이하, 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어를 구성하는 요건의 한정 이유에 대하여 설명한다.
처음에, 플럭스 성분에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 플럭스는, 불화물과, CaO를 제외한 산화물을 포함하고, 바람직하게는 탄산염을 더 포함한다. 또한 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 플럭스에는 CaO 및 철분이 더 포함되어도 되지만, CaO 및 철분은 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 과제를 해결하는 데 불필요하므로, 포함되지 않는 편이 좋다. 특히 CaO는, 후술되는 바와 같이, 대기에 접촉하면 수소를 포함하는 화합물인 CaOH로 변화되어 용접 금속의 확산성 수소량을 증대시킨다. 따라서 CaOH의 함유량은 가능한 한 감소시키는 것이 바람직하다.
이하에, 이들 성분에 대하여 상세히 설명한다. 또한 이하의 설명에 있어서 「%」는, 특별히 설명이 없는 한 「플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량%」를 의미한다.
(플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 불화물의 F 환산값의 합계값: 0.21% 이상)
본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 플럭스는, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 F 환산값으로 합계 0.21% 이상의 불화물을 포함한다. 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 불화물의 F 환산값이란, 플럭스 중의 불화물에 포함되는 불소(F)의 양을, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량%로 나타내는 것이다. 후술되는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 불화물은, CaF2, MgF2, Na3AlF6, LiF, NaF, K2ZrF6, BaF2 및 K2SiF6으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이며, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 F 환산값의 합계는 이하의 수식에 의하여 구해진다.
(F 환산값의 합계)=0.487×[CaF2]+0.610×[MgF2]+0.732×[LiF]+0.452×[NaF]+0.402×[K2ZrF6]+0.217×[BaF2]+0.517×[K2SiF6]+0.543×[Na3AlF6]
상술한 식에 있어서, 괄호로 둘러싸인 화학식은, 각 화학식에 대응하는 불화물의, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량%로 나타낸 함유량이다. 이하, 「플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 F 환산값」을 「F 환산값」이라 기재하는 경우가 있다. 또한 기호 「α」는, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 불화물의 F 환산값의 합계이다.
또한 상기 각 불화물의 F 환산값의 계수는, 각 불화물이 포함하는 불소의 개수 및 원자량과, 각 불화물의 분자량으로부터 산출한 것이다. 예를 들어 CaF2의 F 환산값의 계수 0.487은, 불소 원자량 19.00을 2배 한 값을 CaF2의 화학식량 78.08로 나눔으로써 얻어진 값이다.
플럭스 중의 불화물은, 용접 금속의 확산성 수소량을 감소시켜 용접 금속의 내저온 균열성을 현저히 향상시키는 작용을 갖는다. 이 이유는 분명치는 않지만, 불화물 중의 F와 수소(H)가 용접 중에 결합하여 불화수소(HF)로 되고, 이 HF가 용접 금속 밖으로 방출되기 때문이라고 추측된다. 그러나 플럭스 중의 불화물의 F 환산값의 합계가 0.21% 미만인 경우, 용접 금속의 확산성 수소량을 1.0ml/100g 미만으로 하지 못하므로 용접 금속의 내저온 균열성이 불충분해진다. 따라서 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 플럭스는, F 환산값으로 합계 0.21% 이상의 불화물을 포함하는 것이 필요하다. 용접 금속의 확산성 수소량을 더욱 저감시키기 위하여, F 환산값의 합계량의 하한을 0.35%, 0.40%, 0.45%, 0.50%, 0.60%, 0.70%, 0.80%, 또는 0.90%로 해도 된다. 한편, 확산성 수소량의 저감보다 스패터 발생량의 저감을 우선시키고자 하는 경우에는, F 환산값의 합계량의 상한을 2.00%, 1.70%, 1.50%, 1.30%, 1.10%, 1.00%, 0.90%, 0.80%, 0.70%, 0.60%, 0.50%, 또는 0.40%로 하더라도 지장 없다.
본 발명자들이 상술한 지견을 얻은 실험에 대하여 이하에 설명한다. 상술한 F 환산값의 합계가 상이한 다양한 플럭스 와이어를 이하의 조건의 직류 가스 실드 아크 용접에 제공하고, 이 용접에 의하여 얻어진 용접 금속의 확산성 수소량을, JIS Z 3118:2007 「강 용접부의 수소량 측정 방법」에 준거하는 방법으로 측정하였다.
와이어 직경: 1.2㎜
용접 가스종: 100% CO2
가스 유량: 25L/min
용접 전류: 270A
용접 속도: 35㎝/min
용접 환경의 온도: 20℃
용접 환경의 습도: 60%
자세: 하향
극성: 와이어+(플러스)
상술한 실험에 의하여 얻어진, 플럭스 코어드 와이어의 F 환산값의 합계와 용접 금속의 확산성 수소량의 관계를 도 4의 그래프에 나타낸다. 이 그래프로부터, 플럭스 코어드 와이어의 F 환산값의 합계가 0.21% 이상인 경우에 확산성 수소량이 1.0ml/100g 이하로 저감되는 것을 알 수 있었다. 또한 이 그래프로부터, 플럭스 코어드 와이어의 F 환산값의 합계가 0.50% 이상인 경우에 확산성 수소량이 0.6ml/100g 이하로 저감되는 것을 알 수 있었다.
불화물의 함유량이 과잉인 경우, 용접 중의 스패터양이 증대된다. 그러나 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어에서는, 불화물의 F 환산값의 상한값을 정할 필요는 없다. 본 발명자들은, 불화물의 함유량의 상한값을, 후술하는 스패터 발생 지수 Y를 이용하여 제한해야 한다는 취지를 알아내었기 때문이다. 불화물의 F 환산값은, 스패터 발생 지수 Y가 이하에 설명되는 범위 내로 되도록 선택할 수 있다.
(불화물의 종류: CaF2, MgF2, Na3AlF6, LiF, NaF, K2ZrF6, BaF2 및 K2SiF6으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상)
본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 불화물은, CaF2, MgF2, Na3AlF6, LiF, NaF, K2ZrF6, BaF2 및 K2SiF6으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상이다. 이들 불화물이 전리되어 발생한 Ca, Mg, Li, Na, K, Zr, Ba, Si 및 Al은, 산소와 결합하여 용접 금속 중의 산소량을 저감시키는 탈산 원소로서 작용한다.
(불화물의 Y값: 5.0% 이하)
불화물의 함유량이 지나치게 큰 경우, 용접 시에 발생하는 스패터의 양이 과잉으로 되어 용접성이 열화된다. 본 발명자들은, F값을 가능한 한 증가시키고, 또한 스패터양을 허용 범위 내까지 감소시키는 방법에 대하여 검토를 행하였다. 그 결과, 본 발명자들은, 불화물이 스패터양에 미치는 영향이 불화물의 종류에 따라 상이한 것을 지견하였다. 그리고 본 발명자들은 추가적인 검토를 행한 결과, 이하의 식에 의하여 산출되는 스패터 발생 지수 Y(Y값)와 스패터양 사이에 양호한 상관 관계가 있다는 것을 알아내었다.
Y=[NaF]+[MgF2]+[Na3AlF6]+1.50×([K2SiF6]+[K2ZrF6]+[LiF]+[BaF2])+3.50×([CaF2])
상술한 식에 있어서, 괄호로 둘러싸인 화학식은, 각 화학식에 대응하는 불화물의, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량%로 나타낸 함유량이다. 플럭스에 포함되지 않는 불화물의 함유량은 0%로 간주한다. 상술한 식은, 각 불화물의 양을 다양하게 변화시킨 플럭스 코어드 와이어를 CO2 100% 실드 가스의 용접에 제공했을 때 발생하는 스패터양을 측정하고, 각 불화물량과 스패터양의 관계를 다중 회귀 분석함으로써 얻어졌다.
본 발명자들이 Y값에 관한 지견을 얻은 실험에 대하여 이하에 설명한다. 상술한 Y값의 합계가 상이한 다양한 플럭스 와이어를 이하의 조건의 직류 가스 실드 아크 용접에 제공하였다.
와이어 직경: 1.2㎜
용접 가스종: 100% CO2 가스
용접 가스 유량: 25L/min
용접 전류: 270A
용접 전압: 29 내지 32V
용접 속도: 30㎝/min
용접 자세: 하향
용접 시간: 60초
극성: 와이어+
상술한 조건에서의 용접을 구리제 스패터 포집 상자의 내부에서 실시함으로써 용접 중에 발생한 스패터를 포집하고, 포집된 스패터 중 직경이 1.0㎜ 이상인 것의 총중량(1.0㎜ 이상의 스패터 발생량)을 측정하였다.
상술한 실험에 의하여 얻어진, 플럭스 코어드 와이어의 Y값과, 1분당 1.0㎜ 이상의 스패터 발생량의 관계를 도 2의 그래프에 나타낸다. 이 그래프로부터, 플럭스 코어드 와이어의 Y값이 5.0% 이하인 경우에 1분당 1.0㎜ 이상의 스패터 발생량이 5.0g/min 이하으로 저감되는 것을 알 수 있었다. 이 실험 결과에 기초하여 본 발명자들은, 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 Y값의 상한값을 5.0%로 정하였다. 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어에서는, Y값이 상술한 조건을 만족시키도록 불화물의 함유량 및 종류를 제어할 필요가 있다. Y값의 바람직한 상한값은 4.0%이다. 스패터 발생량을 더욱 저감시키고자 하는 경우, Y값의 상한값을 3.5%, 3.0%, 2.5%, 2.0%, 1.8%, 1.6%, 1.4%, 1.2%, 또는 1.0%로 해도 된다.
Y값의 하한값을 한정할 필요는 없다. 그러나 F 환산값의 합계를 0.21% 이상으로 할 필요가 있으므로, F 환산값의 규정을 만족시킬 수 있는 Y값의 최솟값을 Y값의 하한값으로 해도 된다. 구체적으로는, Y값이 최소로 되는 것은, F 환산값의 합계가 최젓값(0.21%)이고 또한 불화물이 MgF2만으로 이루어지는 경우이다. MgF2만 불화물로서 함유하는 케이스에서는, MgF2의 필요 최소량은 0.344%(=0.21/0.610)이다. 따라서 Y값의 하한값이 0.344%를 하회할 가능성은 없다. 이 때문에 Y값의 하한값을 0.344%로 해도 된다. 확산성 수소량의 더 한층의 저감을 도모하는 경우에는, Y값의 하한값을 0.40%, 0.60%, 0.80%, 1.00%, 1.20%, 1.40%, 1.60%, 또는 1.80%로 하더라도 지장 없다.
(CaF2의 함유량: 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량%로 0.50% 미만)
CaF2는 특히 스패터양을 증대시키기 쉬운 불화물이다. 본 발명자들은, 불화물의 Y값이 5.0% 이하였다고 하더라도, 0.50% 이상의 CaF2는 대량의 스패터를 발생 시켜 용접 작업성을 악화시키는 것을 지견하였다. 본 발명자들이 CaF2의 함유량에 관한 지견을 얻은 실험에 대하여 이하에 설명한다. CaF2의 함유량이 상이하고 Y값이 상술한 규정 범위 내인 다양한 플럭스 와이어를, 도 2의 그래프를 작성했을 때와 동일한 조건의 용접에 제공하고, 도 2의 그래프를 작성했을 때와 동일한 방법으로 1분당 1.0㎜ 이상의 스패터 발생량을 구하였다. 이 실험에 의하여 얻어진, CaF2의 함유량과 1분당 1.0㎜ 이상의 스패터 발생량의 관계를 도 5의 그래프에 나타낸다. 이 그래프로부터, CaF2 함유량이 0.5% 이상인 경우, 1분당 1.0㎜ 이상의 스패터 발생량이 5.0g/min을 상회하는 것을 알 수 있었다. 한편, 이 그래프로부터, CaF2 함유량이 0.2% 이하인 경우, 1분당 1.0㎜ 이상의 스패터 발생량이 3.0g/min 이하로 되는 것을 알 수 있었다. 따라서 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 CaF2의 함유량이 0.50% 미만으로 정해진다. CaF2의 함유량보다 바람직한 상한값은 0.20%이다. 필요에 따라 CaF2의 함유량을 0.10% 미만, 0.06% 미만, 0.04% 미만, 또는 0.02% 미만으로 해도 된다.
상술된 F 환산값 및 Y값에 관한 조건이 만족되는 한, CaF2 이외의 불화물 각각의 함유량을 개별적으로 규정할 필요는 없다. 그러나 Na3AlF6 및 NaF의, 와이어 전체 질량에 대한 단위 질량%의 합계 함유량이, 불화물의 와이어 전체 질량에 대한 단위 질량%의 합계 함유량의 50% 이상인 것이 바람직하다. 이하, Na3AlF6 및 NaF의, 와이어 전체 질량에 대한 단위 질량%의 합계 함유량이, 불화물의 와이어 전체 질량에 대한 단위 질량%의 합계 함유량에서 차지하는 비율을, Na3AlF6+NaF율이라 칭한다.
본 발명자들이 상술한 지견을 얻은 실험에 대하여 이하에 설명한다. 본 발명자들은, Na3AlF6+NaF율이 상이한 다양한 플럭스 와이어를, 도 2의 그래프를 작성했을 때와 동일한 조건의 용접에 제공하고, 도 2의 그래프를 작성했을 때와 동일한 방법으로 1분당 1.0㎜ 이상의 스패터 발생량을 구하였다. 이 실험에 의하여 얻어진, Na3AlF6+NaF율과 1분당 1.0㎜ 이상의 스패터 발생량의 관계를 도 6의 그래프에 나타낸다. 이 그래프로부터, Na3AlF6+NaF율이 50% 이상인 경우, 1분당 1.0㎜ 이상의 스패터 발생량이 2.0g/min을 하회하는 것을 알 수 있었다. 따라서 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어에서는, Na3AlF6+NaF율이 50% 이상인 것이 바람직하다. 필요에 따라 이 Na3AlF6+NaF율을 60% 이상, 80% 이상, 90% 이상, 또는 100%로 해도 된다. 이 Na3AlF6+NaF율 대신, 스패터 발생 지수 X의 산출식에 있어서 계수가 1인 Na3AlF6, NaF 및 MgF2의 와이어 전체 질량에 대한 단위 질량%의 합계 함유량이, 불화물의 와이어 전체 질량에 대한 단위 질량%의 합계 함유량에서 차지하는 비율(Na3AlF6+NaF+MgF2율)을 50% 이상, 60% 이상, 80% 이상, 90% 이상, 또는 100%로 해도 된다.
(산화물의 종류: Fe 산화물, Ba 산화물, Na 산화물, Ti 산화물, Si 산화물, Zr 산화물, Mg 산화물, Al 산화물, Mn 산화물 및 K 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하고 CaO를 제외함)
(CaO를 제외한 산화물의 함유량의 합계값 β: 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량%로 0.30 내지 3.50%)
(Ti 산화물의 함유량: 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량%로 0.10 내지 2.50%)
본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 플럭스는 산화물을 합계 0.30 내지 3.50% 포함한다. 이 산화물의 종류는, Fe 산화물, Ba 산화물, Na 산화물, Ti 산화물, Si 산화물, Zr 산화물, Mg 산화물, Al 산화물, Mn 산화물 및 K 산화물 중 1종 또는 2종 이상을 포함하고 CaO를 제외한다. 본 실시 형태에서는, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량%로 나타낸, CaO를 제외한 산화물의 함유량의 합계값을 「β」라고 정의한다. 본 실시 형태에서는, 「CaO를 제외한 산화물」을 간단히 「산화물」이라 칭하는 경우가 있다.
CaO를 제외한 산화물은 용접 비드 형상을 양호하게 유지하는 효과를 갖는다. 그 효과를 얻기 위하여 β의 하한값을 0.30%로 할 필요가 있다. β의 하한값을 0.40%, 0.50%, 또는 0.60%로 해도 된다. 그러나 β가 3.50% 초과인 경우, 용접 금속의 인성을 저하시키는 경우가 있다. β의 상한값을 3.00%, 2.50%, 2.00%, 1.50%, 1.25%, 1.00%, 0.90%, 0.80%, 또는 0.70%로 해도 된다.
CaO를 제외한 산화물의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 또한 본 실시 형태에 있어서 β는, Fe 산화물, Ba 산화물, Na 산화물, Ti 산화물, Si 산화물, Zr 산화물, Mg 산화물, Al 산화물, Mn 산화물 및 K 산화물의 합계량에 추가하여, 플럭스의 조립에 사용되는 바인더 등에 포함되는 산화물도 합계한 함유량이다.
Ti 산화물은 용접 비드 형상의 개선에 기여한다. 산화물의 함유량이 0.30 내지 3.50%인 경우이더라도 Ti 산화물이 0.10% 미만인 경우, 용접 비드 형상이 나빠지는 일이 있다. 따라서 Ti 산화물의 함유량의 하한값을 0.10%로 할 필요가 있다. Ti 산화물을 아크 안정제로서 사용함으로써 더욱 양호한 용접 비드 형상을 얻기 위하여, Ti 산화물의 하한을 0.15%, 0.20%, 0.25%, 0.30%, 또는 0.40%로 해도 된다. 한편, Ti 산화물의 함유량이 2.50% 초과인 경우, 용접 금속의 인성을 저하시키는 일이 있다. 따라서 Ti 산화물의 함유량 상한값을 2.50%로 할 필요가 있다. 용접 금속의 인성의 추가적인 개선을 위하여 Ti 산화물의 상한을 2.20%, 1.80%, 1.40%, 0.80%, 0.70%, 0.60%, 0.50%, 0.40%, 0.35%, 또는 0.30%로 해도 된다.
(β에 대한 α의 비: 0.10 내지 4.00)
본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어에서는, 용접 금속 중의 확산성 수소량을 1.0ml/100g 미만으로 하기 위하여 β에 대한 α의 비(즉, α/β)를 0.10 내지 4.00로 할 필요가 있다. β에 대한 α의 비가 0.10 미만인 경우, 용접 금속 중의 확산성 수소량을 1.0ml/100g 미만으로 하지 못하기 때문에 α/β의 하한값을 0.10으로 한다. 필요에 따라 α/β의 하한값을 0.20, 0.30, 0.50, 또는 0.70으로 해도 된다. β에 대한 α의 비가 4.00 초과인 경우, 용접 흄 및 슬래그가 과잉으로 발생하므로 용접 작업성이 현저히 저하된다. β에 대한 α의 비의 바람직한 상한값은 3.80, 3.50, 3.00, 2.50, 2.00, 또는 1.50이다.
(탄산염의 함유량의 합계값: 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량%로 0 내지 3.50%)
(탄산염의 종류: MgCO3, Na2CO3, LiCO3, CaCO3, K2CO3, BaCO3, FeCO3 및 MnCO3으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함함)
(MgCO3, Na2CO3 및 LiCO3의 함유량의 합계: 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량%로 0 내지 3.00%)
본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 플럭스는 탄산염을 포함할 필요가 없다. 따라서 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어에 있어서, 탄산염의 함유량의 하한값은 0%이다. 그러나 탄산염은 아크에 의하여 전리되어 CO2 가스를 발생시킨다. CO2 가스는 용접 분위기 중의 수소 분압을 낮추어 용접 금속 중의 확산성 수소량을 저감시킨다. 이 효과를 얻기 위하여 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 플럭스는 탄산염을 포함해도 된다. 탄산염의 함유량의 합계값의 바람직한 하한값은 0.30% 초과이다. 용접 금속 중의 확산성 수소량을 더욱 저감시키기 위하여 탄산염의 함유량의 합계의 하한을 0.50%, 0.75%, 또는 1.00%로 해도 된다.
한편, 탄산염의 함유량의 합계가 3.50% 초과인 경우, 용접 비드가 드리핑되기 쉬워져 용접 작업성이 악화된다. 용접 비드의 드리핑을 억제하기 위하여 탄산염의 함유량의 합계의 상한을 3.00%, 2.50%, 2.00%, 1.50%, 1.00%, 0.50%, 또는 0.10%로 해도 된다.
본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 플럭스에 포함되는 탄산염의 종류는, MgCO3, Na2CO3, LiCO3, CaCO3, K2CO3, BaCO3, FeCO3 및 MnCO3으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 탄산염의 함유량이 상술한 범위 내인 한, 탄산염의 종류 및 조성은 한정되지 않는다.
상술된 탄산염에 포함되는 MgCO3, Na2CO3 및 LiCO3의 함유량의 합계는, 0 내지 3.00%로 될 필요가 있다. 탄산염의 합계 함유량이 0 내지 3.50%였다고 하더라도 MgCO3, Na2CO3 및 LiCO3의 함유량의 합계가 3.00% 초과인 경우, 용접 비드가 드리핑되기 쉬워져 용접 작업성이 악화된다. 용접 비드의 드리핑을 억제하기 위하여 MgCO3, Na2CO3 및 LiCO3의 함유량의 합계의 상한을 2.70%, 2.50%, 또는 2.00%로 해도 된다. 한편, 용접 금속 중의 수소를 보다 저감시키기 위하여 MgCO3, Na2CO3, LiCO3의 함유량의 합계의 하한을 0.30% 초과, 0.50%, 0.75%, 또는 1.00%로 해도 된다.
(CaO: 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량%로 0 내지 0.20%)
본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 플럭스에 CaO가 포함되는 경우가 있다. 그러나 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어에서는, 플럭스 중의 CaO의 함유량을 0.20% 이하로 할 필요가 있다. CaO는, 수소를 포함하는 화합물인 CaOH로 변화되므로, 용접 금속의 확산성 수소를 증가시켜 용접 금속의 내저온 균열성을 손상시킨다. CaO의 함유량의 바람직한 상한값은 0.18%, 0.10%, 0.05%, 또는 0.01%이다. CaO는 포함되지 않는 편이 바람직하므로, CaO의 함유량의 하한값은 0%이다.
(철분: 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량%로 0% 이상 10.0% 미만)
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 플럭스에 철분이 포함되어 있어도 된다. 철분은, 플럭스 코어드 와이어에 있어서의 플럭스의 충전율의 조정을 위하여, 또는 용착 효율의 향상을 위하여 필요에 따라 함유시키는 경우가 있다. 그러나 철분의 표층에 부착된 산소가 용접 금속의 산소량을 증가시켜 인성을 저하시키는 경우가 있다. 따라서 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어에서는, 철분의 함유량을 10.0% 미만으로 할 필요가 있다. 철분의 함유량의 바람직한 상한값은 8.0%, 6.0%, 4.0%, 2.0%, 또는 1.0%이다. 철분이 포함되지 않는 것이 바람직하므로, 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어에서는, 철분의 함유량의 하한값은 0%이다. 또한 철분과 상술한 Fe 산화물은 상이한 것이다. 철분은, 주로 산화되어 있지 않은 Fe로 구성되는 것이고, Fe 산화물은, 적철광, 갈철광 및 자철광 등의 주로 산화철로 구성되는 것이다. 양자는, EPMA 등의 공지된 성분 분석 장치를 사용하여 판별 가능하다.
본 실시 형태에 따른 플럭스는 상술된 성분 이외의 성분을 포함해도 된다. 예를 들어 후술되는 용착 금속의 화학 성분 및 Ceq를 제어하기 위한 합금 성분을, 플럭스 중에 불화물, 산화물, 또는 탄산염이 아닌 상태(예를 들어 금속분 또는 합금분의 상태)로 함유시켜도 된다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의, 불화물, CaO를 제외한 산화물, Ti 산화물, CaO, 탄산염 및 철분을 제외한 화학 성분에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 특별히 설명이 없는 한,「%」는 「플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량%」를 의미한다. 이하에 설명하는 화학 성분은 강제 외피에 포함되어도 되고, 상술된 바와 같이 금속분 또는 합금분으로서 플럭스에 포함되어도 되고, 강제 외피의 외표면의 도금에 포함되어도 된다. 불화물, CaO를 제외한 산화물, Ti 산화물, CaO 및 탄산염은 주로 용접 시에 슬래그로서 용접 금속 밖으로 배출되고, 금속 또는 합금의 상태로 포함되는 원소는 주로 용접 금속 중에 용입된다. 이하의 설명에 있어서, 「플럭스 코어드 와이어의, 불화물, CaO를 제외한 산화물, CaO, 탄산염 및 철분을 제외한 화학 성분」을 간단히 「플럭스 코어드 와이어의 화학 성분」이라 칭하는 경우가 있다.
(C: 0.003 내지 0.030%)
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 C 함유량을 0.030% 이하로 함으로써, 용접 금속의 C 함유량을 감소시켜 용접 금속의 고온 균열의 발생을 억제할 수 있다. 이 때문에, 와이어 중의 C 함유량은 0.030% 이하로 한다. C 함유량의 상한은 0.025% 이하 또는 0.022% 이하로 해도 된다. 와이어 중의 C 함유량은, 외피재를 제조할 때의 제강상의 제약으로부터 0.003% 미만으로 하는 것은 어려우므로, 이를 하한으로 한다.
(Si: 0.10 내지 1.50%)
Si는 탈산 원소이며, 용접 금속의 산소량을 저감시켜 용접 금속의 청정도를 높이고, 용접 금속의 인성을 향상시키는 작용을 갖는다. 이 효과를 얻기 위해서는 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Si 함유량을 0.10% 이상으로 할 필요가 있다. 필요에 따라 Si 함유량의 하한을 0.15% 또는 0.20%로 해도 된다. 한편, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Si 함유량이 1.50%를 초과하는 경우, Si가 용접 금속의 인성을 열화시키는 경우가 있다. 용접 금속의 인성 개선을 위하여 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Si 함유량의 상한을 0.80%, 0.70%, 0.60%, 또는 0.50%로 해도 된다.
(Mn: 0.50 내지 3.50% 이하)
Mn은, 용접부의 고액 공존 온도의 폭을 좁힘으로써 고온 균열의 발생을 억제하는 효과가 있다. 이 효과를 얻기 위하여 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mn 함유량을 0.50% 이상으로 할 필요가 있다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mn 함유량의 하한을 0.60%, 0.70%, 0.80%, 또는 0.90%로 해도 된다. 한편, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mn 함유량이 3.50%를 초과하는 경우, Mn에 의한 입계 취화 감수성이 증가하여 용접 금속의 인성이 열화될 우려가 있다. 용접 금속의 인성 개선을 위하여 Mn 함유량의 상한을 2.30%, 2.10%, 1.90%, 1.70%, 또는 1.50%로 제한해도 된다.
(Mg: 0.10% 이하)
본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 Mg 함유량은 그 상한값이 0.10%이며, 적은 편이 바람직하다. 본 발명자들은, 플럭스 코어드 와이어 중의 Mg가 설령 미량이더라도 용접 금속의 확산성 수소량을 증대시키는 것을 지견하였다.
본 발명자들이 상술한 지견을 얻은 실험에 대하여 이하에 설명한다. Mg 함유량이 상이한 다양한의 플럭스 와이어를, 도 4의 그래프를 작성했을 때와 동일한 조건의 용접에 제공하고, 도 4의 그래프를 작성했을 때와 동일한 방법으로 용접 금속의 확산성 수소량을 구하였다. 상술한 실험에 의하여 얻어진, 플럭스 코어드 와이어의 Mg 함유량과 용접 금속의 확산성 수소량의 관계를 도 7의 그래프에 나타낸다. 이 그래프로부터, 플럭스 코어드 와이어의 Mg 함유량이 0.10% 이하인 경우에 용접 금속의 확산성 수소량이 1.0ml/100g 이하으로 저감되는 것을 알 수 있었다. 이 실험 결과에 기초하여 본 발명자들은, 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mg 함유량은 0.10% 이하로 될 필요가 있으며, 0.07% 이하로 되는 것이 바람직하다고 지견하였다. 또한 TiO2양이 적은 경우, Mg에 의한 확산성 수소량의 증대 효과가 현저해진다.
Mg는 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mg 함유량의 하한값은 0%이다. 한편, Mg는, 용접 금속 중의 산소를 저감시켜 용접 금속의 인성을 향상시키는 효과를 갖는다. 따라서 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mg 함유량을 0.05% 이상으로 해도 된다.
(P: 0.020% 이하)
P는 불순물 원소이며, 고온 균열 감수성을 높인다. 따라서 P 함유량은 최대한 저감될 필요가 있다. 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 P 함유량이 0.020% 이하인 경우, P에 의한 고온 균열 감수성에 대한 악영향이 허용된다. 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 P 함유량의 상한을 0.015%, 0.010%, 0.008%, 또는 0.006%로 제한해도 된다.
(S: 0.020% 이하)
S는 불순물 원소이며, 고온 균열 감수성을 높인다. 따라서 S 함유량은 최대한 저감될 필요가 있다. 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 S 함유량이 0.020% 이하인 경우, S에 의한 고온 균열 감수성에 대한 악영향이 허용된다. 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 S 함유량의 상한을 0.015%, 0.010%, 0.008%, 또는 0.006%로 제한해도 된다.
(Al: 0.001 내지 0.100%)
Al은 탈산 원소이며, Si와 마찬가지로, 용접 금속 중의 산소량을 저감시켜 용접 금속의 청정도를 높이고, 용접 금속의 인성을 향상시키는 효과를 갖는다. 이 효과를 얻기 위하여, 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Al 함유량을 0.001% 이상으로 한다. 한편, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Al 함유량이 0.100%를 초과하는 경우, Al이 질화물 및 산화물을 형성하여 용접 금속의 인성을 열화시킨다. 용접 금속의 인성 개선을 위하여 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Al 함유량의 상한을 0.090%, 0.080%, 0.070%, 또는 0.060%로 해도 된다.
(Ni: 0 내지 0.50%)
Ni는 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ni 함유량의 하한값은 0%이다. 한편, Ni는 인성 향상 효과를 가지므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ni 함유량을 0.05% 이상으로 해도 된다. 그러나 Ni는 용접 금속의 고온 균열 감수성을 높이므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ni 함유량은 0.50% 이하로 할 필요가 있다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ni 함유량의 상한을 0.40% 또는 0.20%로 해도 된다.
(V: 0 내지 0.40%)
V는 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 V 함유량의 하한값은 0%이다. 한편, V는 용접 금속의 켄칭성을 높이므로, 용접 금속의 강도를 향상시킬 수 있다. 이 효과를 얻기 위하여 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 V 함유량의 하한값을 0.01%로 해도 된다. 그러나 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 V 함유량이 0.40%를 초과하는 경우, V가 용접 금속의 인성을 저하시키는 경우가 있다. 따라서 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 V 함유량의 상한값을 0.40%로 한다. 필요에 따라 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 V 함유량의 상한값을 0.30%, 0.20%, 0.10%, 또는 0.04%로 해도 된다.
(Cu: 0 내지 0.50%)
Cu는 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Cu 함유량의 하한값은 0%이다. 한편, Cu는 용접 금속의 강도와 인성을 향상시킬 수 있으므로, 이 효과를 얻기 위하여 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Cu 함유량을 0.10% 이상으로 해도 된다. Cu는 플럭스 코어드 와이어의 강제 외피의 표면의 도금에 포함되어도 되고, 또한 플럭스에 단체 또는 합금으로서 포함되어도 된다. Cu 도금은, 방청성, 통전성 및 내칩 마모성을 향상시키는 효과도 갖는다. 따라서 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Cu 함유량은, 강제 외피 및 플럭스에 함유되어 있는 Cu와, 와이어 표면의 도금에 포함되는 Cu의 합계량이다. 그러나 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Cu 함유량이 0.50%를 초과하면 인성이 저하되는 경우가 있다. 따라서 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Cu 함유량은 0.50% 이하로 한다. 필요에 따라 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Cu 함유량의 상한을 0.40% 또는 0.30%로 해도 된다.
(Cr: 0 내지 1.00%)
Cr은 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Cr 함유량의 하한값은 0%이다. 한편, Cr은 용접 금속의 켄칭성을 높이므로, 용접 금속의 강도 향상을 위하여 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Cr 함유량을 0.10% 이상으로 해도 된다. 그러나 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Cr 함유량이 1.00%를 초과하는 경우, Cu가 용접 금속의 인성을 저하시키는 경우가 있다. 따라서 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Cr 함유량의 상한값을 1.00%로 한다. 필요에 따라 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Cr 함유량의 상한값을 0.80%, 0.60%, 또는 0.40%로 해도 된다.
(Mo: 0 내지 1.00%)
Mo는 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mo 함유량의 하한값은 0%이다. 한편, Mo는 용접 금속의 켄칭성을 높이므로, 용접 금속의 강도 향상을 위하여 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mo 함유량을 0.05% 이상으로 해도 된다. 그러나 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mo 함유량이 1.00%를 초과하는 경우, Mo가 용접 금속의 인성을 저하시키는 경우가 있으므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mo 함유량의 상한값은 1.00%로 한다. 필요에 따라 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mo 함유량의 상한값을 0.70%, 0.60%, 0.40%, 또는 0.20%로 해도 된다.
(Ti: 0 내지 0.300%)
Ti는 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ti 함유량의 하한값은 0%이다. 한편, Ti도 Al과 마찬가지로 탈산 원소이며, 용접 금속 중의 산소량을 저감시키는 효과를 갖는다. 또한 Ti는, 용접 금속의 고용 N을 고정하여, 고용 N의 인성에 대한 악영향을 완화하는 효과도 갖는다. 따라서 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ti 함유량을 0.010% 이상으로 해도 된다. 그러나 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ti 함유량이 0.300%를 초과하는 경우, 조대한 산화물의 형성에 기인한 인성 열화, 또는 과도한 석출 강화에 의한 인성 열화가 용접 금속 중에서 발생할 가능성이 커진다. 따라서 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ti 함유량의 상한값은 0.300%로 한다. 필요에 따라 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ti 함유량의 상한값을 0.100%, 0.050%, 0.030%, 또는 0.020%로 해도 된다.
(Nb: 0 내지 0.100%)
Nb는 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Nb 함유량의 하한값은 0%이다. 한편, Nb는, 고용에 의하여 용접 금속의 강도를 향상시키는 효과를 갖는다. 따라서 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Nb 함유량을 0.010% 이상으로 해도 된다. 그러나 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Nb 함유량이 0.100%를 초과하는 경우, Nb가 조대한 석출물을 용접 금속 중에서 형성하여 용접 금속의 인성을 열화시킨다. 따라서 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Nb 함유량의 상한값을 0.100%로 한다. 필요에 따라 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Nb 함유량의 상한값을 0.080%, 0.050%, 0.030%, 또는 0.020%로 해도 된다.
(B: 0 내지 0.0100%)
B는 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 B 함유량의 하한값은 0%이다. 한편, 용접 금속 중에 적정량 함유되는 B는, 고용 N과 결부하여 BN을 형성하여, 고용 N이 인성에 미치는 악영향을 감소시킨다. 또한 B는, 용접 금속의 켄칭성을 높여 용접 금속의 강도 향상에 기여하는 효과도 갖는다. 따라서 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 B 함유량을 0.0010% 이상으로 해도 된다. 그러나 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 B 함유량이 0.0100% 초과인 경우, 용접 금속 중의 B 함유량이 과잉으로 되어, 조대한 BN 및 Fe23(C, B)6 등의 B 화합물을 형성하여 용접 금속의 인성을 거꾸로 열화시킨다. 그래서, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 B 함유량의 상한값은 0.0100%로 한다. 필요에 따라 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 B 함유량의 상한값을 0.0080%, 0.0060%, 0.0040%, 또는 0.0020%로 해도 된다.
(Bi: 0 내지 0.0100%)
Bi는 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Bi 함유량의 하한값은 0%이다. 한편, Bi는, 슬래그의 박리성을 개선하는 원소이다. 이 때문에, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Bi 함유량을 0.0010% 이상으로 해도 된다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Bi 함유량이 0.0100%를 초과하는 경우, 용접 금속에 응고 균열이 발생하기 쉬워지므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Bi 함유량의 상한값은 0.0100%이다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Bi 함유량의 상한값은 바람직하게는 0.0080%이다.
(Ca: 0 내지 0.50%)
(REM: 0 내지 0.0100%)
Ca 및 REM은 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ca 함유량 및 REM 함유량의 하한값은 0%이다. 한편, Ca 및 REM은 모두, 용접 금속 중에서의 황화물의 구조를 변화시키고, 또한 황화물 및 산화물의 사이즈를 미세화시키며, 이것에 의하여 용접 금속의 연성 및 인성을 향상시키는 작용을 갖는다. 따라서 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ca 함유량을 0.002% 이상으로 해도 되고, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 REM 함유량을 0.0002% 이상으로 해도 된다. 한편, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ca 함유량 및 REM 함유량이 과잉인 경우, 황화물 및 산화물을 조대화시켜 용접 금속의 연성 및 인성이 열화된다. 따라서 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ca 함유량의 상한값은 0.50%이고, 바람직한 상한값은 0.40% 또는 0.30%이다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 REM 함유량의 상한값은 0.0100%이고, 바람직한 상한값은 0.0080% 또는 0.0050%이다.
이상이, 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분에 포함되는 각 원소의 함유량에 관한 한정 이유인데, 그 외의 잔부 성분은 Fe와 불순물이다. Fe 성분으로서는, 강제 외피의 Fe, 플럭스 중에 포함되는 합금분 중의 Fe 등이 포함된다. 불순물이란, 강제 외피 및 플럭스 중의 합금분 등에 혼입된 성분이며, 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어에 악영향을 주지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다.
(Ceq: 0.10 내지 0.44%)
본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분은, Ceq가 0.10 내지 0.44%으로 되도록 제어될 필요가 있다. Ceq는, 이하의 식에 의하여 산출되는, 켄칭성을 나타내는 지표(탄소 당량)이다.
Ceq=[C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14
상술한 식에 있어서, 괄호로 둘러싸인 원소 기호는, 플럭스 코어드 와이어의, 불화물, CaO를 제외한 산화물, CaO, 탄산염 및 철분을 제외한 화학 성분에 포함되는, 각 원소 기호에 대응하는 원소의, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량%로 나타낸 함유량이다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분에 포함되지 않는 원소의 함유량은 0%로 간주한다. 즉, 본 실시 형태의 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분으로부터 산출되는 Ceq(플럭스 코어드 와이어의 Ceq)는, 불화물, CaO를 제외한 산화물, CaO, 또는 탄산염의 상태로 플럭스 코어드 와이어에 포함되어 있는 원소의 함유량을 고려하지 않고 산출된다. 불화물, CaO를 제외한 산화물, CaO, 또는 탄산염의 상태로 플럭스 코어드 와이어에 포함되어 있는 원소는, 용접 시에 슬래그로서 용접 금속의 외부로 배출되므로, 용접 금속의 켄칭성에 영향을 미치지 않는다.
플럭스 코어드 와이어의 Ceq는 용접 금속의 켄칭성에 영향을 미친다. Ceq가 높은 경우, 용접 금속이 경화되므로 용접 금속의 인장 강도가 향상되지만, 한편으로 용접 금속의 인성 및 내고온 균열성이 저하된다. 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어에서는, Ceq가 0.10 내지 0.44%로 되도록 불화물, CaO를 제외한 산화물, CaO, 탄산염 및 철분을 제외한 화학 성분을 제어할 필요가 있다. Ceq가 0.10% 미만인 경우, 용접 금속의 인장 강도가 부족하다. 용접 금속의 강도를 높이기 위하여 Ceq의 하한값을 0.15%, 0.20%, 또는 0.25%로 해도 된다. 한편, Ceq가 0.44%를 초과하는 경우, 용접 금속의 인성 및 내고온 균열성이 부족하다. 인성 및 저온 균열성의 열화를 방지하기 위하여 Ceq의 상한값을 0.42%, 0.38%, 0.36%, 0.32%, 또는 0.30%로 해도 된다.
또한 본 발명자들은, 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분이 이하의 식을 만족시키는 것이 바람직하다는 취지를 지견하였다.
([Mg]+10×[Al])≤0.45
[Mg] 및 [Al]은, 플럭스 코어드 와이어의 불화물, CaO를 제외한 산화물, 및 탄산염을 제외한 화학 성분에 포함되는 Mg 및 Al 각각의, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 함유량을 단위 질량%로 나타내는 것이다. 본 발명자들은, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분에 포함되는 Mg 및 Al의 양과, 용접 금속 중의 확산성 수소량 사이에 관계가 있으며, 특히 용접 분위기가 고온 다습인 경우에 「[Mg]+10×[Al]」의 제어가 용접 금속의 확산성 수소량의 저감에 공헌하는 것을 지견하였다. 또한 본 발명자들은, Mg 함유량 및 Al 함유량이 상이한 다양한 플럭스 코어드 와이어로부터 얻어지는 용접 금속의 확산성 수소량을 다중 회귀 분석함으로써, 「[Mg]+10×[Al]」과 확산성 수소량 사이에, 도 8에 나타나는 양호한 선형 관계가 있는 것을 알아내었다.
본 발명자들이 상술한 지견을 얻은 실험에 대하여 이하에 설명한다. 상술한 「[Mg]+10×[Al]」이 상이한 다양한 플럭스 와이어를 이하의 조건의 용접에 제공하고, 도 4의 그래프를 작성했을 때와 동일한 방법으로, 이 용접에 의하여 얻어진 용접 금속의 확산성 수소량을 측정하였다.
용접 가스종: 100% CO2
용접 전류: 270A
용접 환경의 온도: 35℃
용접 환경의 습도: 80%
상술한 실험에 의하여 얻어진, 「[Mg]+10×[Al]」과 용접 금속의 확산성 수소량의 관계를 도 8의 그래프에 나타낸다. 이 그래프로부터, 「[Mg]+10×[Al]」이 0.45% 이하인 경우에, 용접 환경이 고온 다습 환경이더라도 확산성 수소량이 더욱 저감되는 것을 알 수 있었다. 이 실험 결과에 기초하여 본 발명자들은, 본 실시 형태에 따른 와이어의 화학 성분이, 「[Mg]+10×[Al]」이 0.45% 이하로 되도록 제어되는 것이 바람직하고, 0.40% 이하, 0.38% 이하, 또는 0.35% 이하로 되는 것이 더욱 바람직하다는 취지를 지견하였다. 고온 다습 환경에서 용접을 행한 경우, 용접 금속의 확산성 수소량이 높아지기 쉬우므로, 이 특징은 고온 다습 환경에서의 용접성의 개선이라는 현저한 효과를 발휘한다. 단, 「[Mg]+10×[Al]」이 0.45%를 상회하고 있더라도 Mg 함유량 및 Al 함유량이 상술된 수치 범위 내인 한, 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 특성은 손상되지 않는다.
계속해서, 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 형상에 대하여 설명한다.
통상, 플럭스 코어드 와이어에는, 도 9a에 도시한 바와 같은, 강제 외피의 커플링이 용접되어 있으므로 슬릿형 간극이 없는 형상(심리스 형상)을 갖는 와이어와, 도 9b 및 도 9c에 도시한 바와 같은, 강제 외피의 커플링이 용접되어 있지 않으므로 슬릿형 간극(1)을 포함하는 형상을 갖는 와이어 중 어느 것으로 구별된다. 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어에서는 어느 형상도 채용할 수 있다. 그러나 용접 금속의 저온 균열의 발생을 억제하기 위해서는, 강제 외피에 슬릿형 간극이 없는 것이 바람직하다.
용접 시에 용접부에 침입하는 수소는, 용접 금속 및 피용접재 중에 확산되어 응력 집중부에 집적하여 저온 균열의 발생 원인으로 된다. 수소의 공급원은 다양하지만, 용접부의 청정성 및 가스 실드의 조건이 엄밀하게 관리된 상태에서 용접이 행해지는 경우, 와이어 중에 포함되는 수분(H2O)이 주된 수소의 공급원으로 되고, 이 수분의 양이 용접 조인트의 확산성 수소에 강하게 영향을 미친다.
이 때문에, 강제 외피의 심을 제거함으로써, 와이어 제조 후로부터 와이어 사용까지의 동안에 대기 중의 수분이 강제 외피를 통하여 플럭스 중에 침입하는 것을 억제하는 것이 바람직하다.
강제 외피가 심을 갖고, 또한 와이어 제조로부터 와이어 사용까지의 기간이 긴 경우에는, 수분 등의 수소 공급원이 플럭스 코어드 와이어 내에 침입하는 것을 방지하기 위하여, 플럭스 코어드 와이어 전체를 진공 포장하거나, 플럭스 코어드 와이어를 건조한 상태로 유지할 수 있는 용기 내에서 보존하거나, 또는 경납땜 등의 방법으로 플럭스 코어드 와이어의 강제 외피의 간극을 메우는 등의 수소원 침입방지책을 취하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 직경은 특별히 규정되지 않지만, 예를 들어 φ 1.0 내지 φ 2.0㎜이다. 일반적인 플럭스 코어드 와이어의 직경은 φ 1.2 내지 φ 1.6㎜이다. 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 충전율은, 상술된 조건이 만족되는 한 특별히 한정되지 않는다. 그러나 충전율의 하한값은 10% 또는 12%로 하는 것이 바람직하다. 또한 충전율의 상한값은 20% 또는 17%로 하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 와이어 표면에 도포된 윤활제를 더 구비해도 된다. 와이어 표면에 도포된 윤활유는, 용접 시의 와이어의 송급성을 향상시키는 효과를 갖는다. 용접 와이어용의 윤활제로서는 다양한 종류의 것을 사용할 수 있지만, 용접 금속의 저온 균열을 억제하기 위해서는, 수소를 포함하지 않는 퍼플루오로폴리에테르유(PFPE)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 와이어 표면에 형성된 도금을 더 구비해도 된다. 이 경우, 윤활제는 도금의 표면에 도포된다.
본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어에 포함되는 수소량은 특별히 규정되지 않는다. 플럭스 코어드 와이어 중의 수소량은, 제조로부터 사용까지의 동안에 변동되기 때문이다. 그러나 제조 직후의 단계에서 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대하여 12ppm 이하인 것이 바람직하다. 플럭스 코어드 와이어 중의 수소량은, 플럭스 코어드 와이어의 보관 동안에 플럭스 코어드 와이어 내에 수분이 침입함으로써 증대될 우려가 있다. 따라서 와이어 제조로부터 와이어 사용까지의 기간이 긴 경우에는, 상술한 수단에 의하여 수분의 침입을 방지하는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는 통상의 플럭스 코어드 와이어의 제조 방법에 의하여 제조할 수 있다. 이하에, 제조 방법의 일례를 설명한다.
심리스 형상을 갖는 플럭스 코어드 와이어의 제조 방법은, 플럭스를 조제하는 공정과, 강대를 길이 방향으로 이송하면서, 성형 롤을 사용하여 성형하여 U자형의 오픈관을 얻는 공정과, 오픈관의 개구부를 통하여 오픈관 내에 플럭스를 공급하는 공정과, 오픈관의 단부를 맞댐 용접하여 심리스관을 얻는 공정과, 심리스관을 신선하여 소정의 선 직경을 갖는 플럭스 코어드 와이어를 얻는 공정과, 신선하는 공정의 도중 또는 완료 후에 플럭스 코어드 와이어를 어닐링하는 공정을 구비한다. 플럭스는, 플럭스 코어드 와이어의 불화물량, 화학 성분, CaO를 제외한 산화물량, CaO양 및 탄산염량 등이 상술된 소정의 범위 내로 되도록 조제된다. 또한 강제 외피의 재료인 강대의 폭 및 두께, 그리고 플럭스의 충전량 등에 따라 결정되는 플럭스의 충전율도, 플럭스 코어드 와이어의 불화물량, CaO를 제외한 산화물량, CaO양, 탄산염량 및 화학 성분 등에 영향을 미치는 것에 유의할 필요가 있다. 맞댐 용접은 전봉 용접, 레이저 용접, 또는 TIG 용접 등에 의하여 행해진다. 또한 신선 공정의 도중 또는 신선 공정의 완료 후에, 플럭스 코어드 와이어 중의 수분을 제거하기 위하여 플럭스 코어드 와이어는 어닐링된다. 플럭스 코어드 와이어의 수소 함유량을 12ppm 이하로 하는 경우, 어닐링 온도를 650 내지 900℃로 하고 어닐링 시간을 4시간 이상으로 하는 것이 필요하다.
슬릿형 간극을 갖는 플럭스 코어드 와이어의 제조 방법은, 오픈관의 단부를 맞댐 용접하여 심리스관을 얻는 공정 대신, 오픈관을 성형하여 오픈관의 단부를 맞대어 슬릿형 간극이 있는 관을 얻는 공정을 갖는 점 이외에는, 심리스 형상을 갖는 플럭스 코어드 와이어의 제조 방법과 동일하다. 슬릿형 간극을 갖는 플럭스 코어드 와이어의 제조 방법은, 맞대어진 오픈관의 단부를 코킹하는 공정을 더 구비해도 된다. 슬릿형 간극을 갖는 플럭스 코어드 와이어의 제조 방법에서는, 슬릿형 간극이 있는 관을 신선한다.
도 9a 내지 도 9c는 와이어의 절단면의 사진이다. 구체적으로 설명하자면, 도 9a는 에지면을 맞대고 용접하여 만든 와이어의 절단면의 사진, 도 9b는 에지면을 맞대어 만든 와이어의 절단면의 사진, 및 도 9c는 에지면을 코킹하여 만든 와이어의 절단면의 사진이다. 도 9a의 절단면에서는, 절단면을 연마하고 에칭하면 용접흔이 관찰되지만, 연마 및 에칭 없이 용접흔을 확인할 수는 없다. 그 때문에, 에지면을 맞대고 용접하여 만든, 슬릿형 간극이 없는 와이어를, 심리스 와이어라 칭하는 경우가 있다. 예를 들어 용접 학회 편 「신판 용접·접합 기술 입문」(2008년) 산포 슛판, p.111에는, 맞댐 심 용접된, 슬릿형 간극이 없는 플럭스 코어드 와이어는, 심리스 타입의 와이어라 기재되어 있다.
도 9b에 도시한 바와 같이 에지면을 맞대고 나서, 또는 도 9c에 도시한 바와 같이 에지면을 코킹하고 나서 경납땜하더라도, 슬릿형 간극이 없는 와이어가 얻어진다. 또한 도 9b 및 도 9c에 있어서, 경납땜하지 않은 그대로의 와이어는, 슬릿형 간극이 있는 와이어로 된다.
이상, 설명한 본 실시 형태의 플럭스 코어드 와이어는, 모든 종류의 강재 용접에 대하여 적용 가능하며, 특히 HB450 내지 HB600 클래스의 내마모강 및 고합금의 주강 등의 가스 실드 아크 용접에 사용하는 데 적합하다. 본 실시 형태의 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 용접함으로써, 확산성 수소량이 1.0ml/100g 이하인 용접 금속이 얻어져, 용접 금속의 저온 균열의 발생이 억제된다. 저온 균열 감수성이 높은 고탄소 강재를 아크 용접하는 경우에도, 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 예열 없이 또는 낮은 예열 온도에서 저온 균열을 방지할 수 있다.
여기서, 본 실시 형태에 있어서의 확산성 수소량은, JIS Z 3118:2007 「강 용접부의 수소량 측정 방법」에 준거하는 방법으로 측정된 확산성 수소량이다. 또한 강재의 Pcm(%)은 하기 식에 의하여 계산한 값을 말한다.
Pcm=(C)+(Si)/30+(Mn)/20+(Cu)/20+(Ni)/60+(Cr)/20+(Mo)/15+(V)/10+5×(B)
또한 상기 식에 포함되는, 괄호로 둘러싸인 각 원소는, 강재에 포함되는 각 원소의 함유량(질량%)을 나타낸다. 강재 중에 함유되지 않는 원소의 함유량은 0질량%로 간주된다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 용접 조인트의 제조 방법에 대하여 설명한다.
(용접 조인트의 제조 방법: 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어를 사용함)
본 실시 형태에 따른 용접 조인트의 제조 방법은, 상술된 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 강재를 가스 실드 아크 용접하는 공정을 구비한다. 본 실시 형태에 따른 용접 조인트의 제조 방법에 있어서, 강재(피용접재)의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 본 실시 형태에 따른 용접 조인트의 제조 방법은, 저온 균열을 억제할 수 있는 본 실시 형태에 따른 용접 와이어를 사용하므로, 예열을 생략하거나 또는 예열 온도를 저하시키면서 저온 균열의 발생을 억제할 수 있다. 또한 본 실시 형태에 따른 용접 조인트의 제조 방법은, C 함유량이 낮은 본 실시 형태에 따른 용접 와이어를 사용하므로, 고온 균열의 발생을 방지할 수 있다. 본 실시 형태에 따른 용접 조인트의 제조 방법은, Ceq 및 산소량이 바람직하게 제어된 본 실시 형태에 따른 용접 와이어를 사용하여, 양호한 기계 특성을 갖는 용접 금속을 얻을 수 있다.
그러나 통상의 플럭스 코어드 와이어를 사용한 경우에 바람직하게 용접을 행하는 것이 어려운, HB450 내지 HB600 클래스의 내마모강 및 고합금의 주강 등의 고탄소 강판을 피용접재로 한 경우, 본 실시 형태에 따른 용접 조인트는 종래 기술에 대한 우위성을 특히 발휘할 수 있다. 고탄소 강판이란, 예를 들어 C 함유량이 0.20 내지 0.55%인 강판이다. 또한 통상의 플럭스 코어드 와이어를 사용한 경우에 바람직하게 용접을 행하는 것이 특히 어려운, CEN이 0.20 내지 0.85%이고 판 두께가 12㎜ 내지 100㎜인 고탄소 강판이 피용접재인 경우, 본 실시 형태에 따른 용접 조인트는 종래 기술에 대한 우위성을 한층 더 발휘할 수 있다. CEN은, 이하의 식을 이용하여 산출되는, 예열 온도를 추정하기 위하여 이용되는 지수이다.
CEN=[C]+(0.75+0.25×TANH(20×([C]-0.12)))×([Si]/24+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5×[B])
상기 식에 있어서, []를 씌운 원소 기호는, 강재에 포함되는 각각의 원소 기호에 대응하는 원소의 함유량(질량%)을 나타낸다. 함유되지 않는 원소의 함유량은 0으로 간주한다. CEN 산출을 위한 상기 식은, 용접 선서 10. 「철강 재료의 용접」 산포 슛판(1999), P. 163에 기재된 식이다.
이와 같은 고탄소 강판은, 토목·건축 작업용의 기계 등에 있어서, 내마모성이 필요한 개소에 널리 사용되고 있다. 본 실시 형태에 따른 용접 조인트의 제조 방법에 적합한 고탄소 강판의 화학 조성은, 예를 들어 C: 0.20 내지 0.55%, Si: 0.10 내지 0.55%, Mn: 0.2 내지 2.0%, Al: 0.01 내지 0.10%, P: 0.02% 이하, S: 0.015% 이하, Cu: 0 내지 0.5%, Cr: 0.1 내지 1.2%, Mo: 0 내지 0.6%, Nb: 0 내지 0.05%, B: 0 내지 0.0050%를 함유하고, 잔부가 철 및 불순물을 포함한다.
본 실시 형태에 따른 용접 조인트의 제조 방법에서는, 용접 조건은 특별히 한정되지 않으며, 피용접재의 종류 및 형상, 그리고 용접 환경 등에 따라 적절히 선택할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 용접 조인트의 제조 방법의 적합한 예는, 상기 고탄소 강판을 모재로 하고, 해당 모재 2매를, 사이에 개선을 형성하도록 용접 위치에 세트하는 공정과, 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 용접 와이어를 사용하여 가스 실드 아크 용접을 행하여 모재 간에 용접 금속을 생성시키는 공정을 구비한다. 본 실시 형태에 따른 용접 조인트의 제조 방법에서는, 용접 조인트의 저온 균열을 방지하기 위한 예열 조건에 대하여 특별히 한정되지 않지만, 작업성을 향상시키기 위하여 용접 후에 예열이 행해지지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어 판 두께가 12 내지 100㎜이고, 질량%로 C 함유량이 0.20 내지 0.55%이고 CEN이 0.20 내지 0.70%인 강판, 또는 판 두께가 12 내지 20㎜이고, 질량%로 C 함유량이 0.20 내지 0.55% 이하이고 CEN이 0.70% 초과 0.85% 이하인 강판을, 본 실시 형태에 따른 용접 조인트의 제조 방법에 따라 가스 실드 아크 용접하는 경우, 강판의 온도가 10℃ 미만인 경우에는 강판 온도가 10℃ 이상으로 되도록 예열하면 되고, 강판의 온도가 10℃ 이상인 경우에는 예열이 불요하다. 예를 들어 판 두께가 20㎜ 초과 50㎜ 이하이고, 질량%로 C 함유량이 0.20 내지 0.55%이고 CEN이 0.70% 초과 0.85% 이하인 강판을, 본 실시 형태에 따른 용접 조인트의 제조 방법에 따라 가스 실드 아크 용접하는 경우, 강판의 온도가 100℃ 이상으로 되도록 예열하면 된다. 본 실시 형태에 따른 용접 조인트의 제조 방법에서는, 용접 금속의 내저온 균열성을 충분히 높일 수 있는 플럭스 코어드 와이어가 사용되고 있으므로, HB450 내지 HB600 클래스의 내마모강 및 고합금의 주강 등이 피용접재인 경우에도 예열을 생략하거나 또는 예열 온도를 저하시켜 용접 작업성을 한층 더 향상시킬 수 있다.
가스 실드 아크 용접의 방법은 특별히 한정되지 않으며, 통상 이용되는 방법을 채용할 수 있다. 실드 가스의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 본 실시 형태에 따른 용접 조인트의 제조 방법은, 실드 가스의 종류와 무관하게, 우수한 용접 작업성을 발휘하고 고강도 및 고인성을 갖는 용접 조인트를 얻을 수 있다. 그러나 일반적으로 다용되고 있는 100vol%의 탄산 가스, 및 Ar과 3 내지 30vol% CO2의 혼합 가스 등이, 본 실시 형태에 따른 용접 조인트의 제조 방법의 실드 가스인 것이 바람직하다. 또한 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어를 사용한 용접 시의 실드 가스는 5Vol% 이하의 O2 가스를 포함하고 있어도 된다. 이들 가스는 염가이므로, 이들 가스를 사용한 용접은 산업 이용상 유리하다. 통상, 이들 가스는, Ti 산화물을 포함하는 플럭스 코어드 와이어와 조합하여 사용되었을 때, 다량의 스패터를 발생시켜 용접 작업성을 악화시킨다. 그러나 본 실시 형태에 따른 용접 조인트의 제조 방법은, 스패터양을 충분히 억제할 수 있는 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어를 사용하므로, 이들 가스가 실드 가스인 경우에도 양호한 용접 작업성을 발휘할 수 있다. 또한 전류, 전압 등의 용접 조건에 대해서도, 통상 이용되고 있는 조건이면 된다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 용접 조인트에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 따른 용접 조인트는, 상술된 본 실시 형태에 따른 용접 방법에 의하여 얻어진다. 본 실시 형태에 따른 용접 조인트는, Ceq, 산소량, 및 슬래그 형성제의 양이 바람직하게 제어된 본 실시 형태에 따른 용접 와이어를 사용하여 제조되므로, 고강도 및 고인성을 갖고, 확산성 수소량이 1.0ml/100g 이하이고, 또한 양호한 비드 형상을 갖는 용접 금속을 구비한다. 확산성 수소량은, JIS Z 3118(강 용접부의 수소량 측정 방법 2007년)에 준거한 가스크로마토그래피법에 의하여 측정한다.
본 실시 형태에 따른 용접 조인트의 용착 금속(주로 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어가 용융 및 응고되어 형성되는 금속)의 인장 강도는 약 490㎫ 이상으로 된다. 또한 고온 균열을 방지하기 위하여 용착 금속의 인장 강도는 1180㎫ 이하로 하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에 따른 용접 조인트의 모재는 특별히 한정되지 않는다.
제조되는 용접 조인트의 형상은 용도 등에 따라 결정되며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 통상의 맞댐 조인트, 모서리 조인트, T 조인트 등, 개선을 형성하는 용접 조인트에 적용할 수 있다. 따라서 용접되는 강판의 형상도, 적어도 용접 조인트를 형성하는 부분이 판형이면 되고, 전체가 판이 아니어도 되며, 예를 들어 형강 등도 포함하는 것이다. 또한 제각각의 강판으로 구성되는 것에 한정되지 않으며, 1매의 강판을 관형 등의 소정의 형상으로 성형한 것의 맞댐 용접 조인트여도 된다.
본 발명의 다른 양태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 강제 외피와, 상기 강제 외피의 내부에 충전된 플럭스를 구비하고, 상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, JIS Z 3118에 규정된 조건에서 직류 가스 실드 아크 용접함으로써 얻어지는 용접 금속의 확산성 수소량이 1.0ml/100g 이하이고, 상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 전류값이 270A, 전압값이 29 내지 32V, 용접 속도가 30㎝/min, 실드 가스종이 CO2 100% 가스, 및 실드 가스 유량이 25L/min인 조건에서 직류 가스 실드 아크 용접을 행했을 때 발생하는, 직경이 1.0㎜ 이상인 스패터의 용접 시간당 중량이 5.0g/min 이하이다. 본 발명의 다른 양태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 강제 외피와, 상기 강제 외피의 내부에 충전된 플럭스를 구비하고, 상기 플럭스 코어드 와이어는, 상기 전체 질량에 대한 질량%로, Ti 산화물의 함유량이 전체 질량에 대한 질량%로 0.10 내지 2.50%이고, Ni: 0 내지 0.5%를 포함하고, 상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, JIS Z 3118에 규정된 조건에서 직류 가스 실드 아크 용접함으로써 얻어지는 용접 금속의 확산성 수소량이 1.0ml/100g 이하이고, 상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 와이어 극성이 플러스, 전류값이 270A, 전압값이 29 내지 32V, 용접 속도가 30㎝/min, 실드 가스종이 CO2 100% 가스, 및 실드 가스 유량이 25L/min인 직류 가스 실드 아크 용접을 행했을 때 발생하는, 직경이 1.0㎜ 이상인 스패터의 용접 시간당 중량이 5.0g/min 이하이다. 와이어의 극성은, 용접 금속의 확산성 수소량 및 스패터 발생량에 미치는 영향을 무시할 수 있을 정도로 작으므로 플러스 및 마이너스 중 어느 것이어도 되지만, 플러스인 것이 바람직하다. 예를 들어 와이어측이 플러스, 자세가 하향, 전류값이 280A, 전압값이 30V, 용접 속도가 30㎝/min, 실드 가스종이 100% CO2 가스, 및 실드 가스 유량이 25L/min인 조건에서, 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 직류 가스 실드 아크 용접을 행한 경우, 용접 금속의 확산성 수소량을 확실히 1.0ml/100g 이하로 할 수 있다. 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 내저온 균열성이 우수한 용접부를 얻을 수 있고, 용접 중의 스패터 발생량을 대폭 저감시킬 수 있다. 특히 HB450 내지 HB600 클래스의 내마모강 및 고합금의 주강 등의 고탄소강에 본 실시 형태에 따른 플럭스 코어드 와이어를 적용한 경우, 저온 균열을 방지하기 위한 예열 작업을 생략하거나 또는 예열 작업 시의 예열 온도를 저하시킬 수 있고, 또한 실드 가스가 100% CO2 가스인 경우에도 스패터의 발생량을 억제할 수 있다.
실시예
다음으로, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하지만, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위하여 채용한 일 조건예이며, 본 발명은 이 일 조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고 본 발명의 목적을 달성하는 한, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.
표 1에 나타내는 성분(잔부 Fe 및 불순물)의 강판 1 내지 6을 피용접재(모재)로서 사용하였다. 또한 용접 시, 받침쇠와 모재는 동일한 강판으로 하였다.
[표 1]
Figure 112018085225892-pct00001
강대를 길이 방향으로 이송하면서 성형 롤에 의하여 오픈관으로 성형하고, 이 성형 도중에 오픈관의 개구부로부터 플럭스를 공급하고, 개구부의 서로 마주보는 에지면을 맞대고 슬릿형 간극을 용접함으로써 슬릿형 간극이 없는 관으로 하고, 조관(造管)한 와이어의 신선 작업의 도중에 어닐링을 가하여, 최종 와이어 직경이 φ 1.2㎜인 플럭스 코어드 와이어를 시험 작성하였다. 또한 일부는, 슬릿형 간극을 용접하지 않는 슬릿형 간극이 있는 관으로 하고, 그것을 신선함으로써, 와이어 직경이 φ 1.2㎜의 플럭스 코어드 와이어를 시험 작성하였다. 시험 작성한 플럭스 코어드 와이어의 플럭스 성분의 조성을 표 2a 내지 표 3b에 나타내고, 금속 성분의 조성을 표 4 및 표 5에 나타낸다. 단, 와이어 전체의 잔부는 Fe 및 불순물이다. 표 중에서 「간극 있음」이라는 기재가 붙여진 플럭스 코어드 와이어는, 강제 외피가 슬릿형 간극을 포함하는 플럭스 코어드 와이어다. 표 중에서 「PTFE 도포」라는 기재가 붙여진 플럭스 코어드 와이어는, 강제 외피에 퍼플루오로폴리에테르유가 도포된 플럭스 코어드 와이어다.
[표 2a]
Figure 112018085225892-pct00002
[표 2b]
Figure 112018085225892-pct00003
[표 3a]
Figure 112018085225892-pct00004
[표 3b]
Figure 112018085225892-pct00005
[표 4]
Figure 112018085225892-pct00006
[표 5]
Figure 112018085225892-pct00007
이 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 상기 모재를 루트 갭 16㎜, 개선 각도 20°로 맞대고, 모재를 받침쇠로서 사용하여, 특별히 언급이 없는 경우, 예열을 하지 않고 용접을 실시하였다. 여기서, Ti 산화물, Si 산화물, Zr 산화물, Mg 산화물 및 Al 산화물은 각각 TiO2, SiO2, ZrO2, MgO 및 Al2O3을 사용하였다.
샤르피 충격 시험, 저온 균열 시험, 고온 균열 시험, 확산성 수소량 측정 및 용접 작업성 평가에 제공한 시료의 용접 조건은 표 6 및 표 7에 나타난다. 표 6 및 표 7에 나타나지 않는 용접 조건은 이하와 같다.
전류: 280A
전압: 30V
용접 속도: 30㎝/min
입열: 16.8kj/㎝
자세: 하향
패스 간 온도: 150℃ 이하
가스 유량: 25L/min
극성: 와이어+(플러스)
전류: 직류
샤르피 흡수 에너지는, 상술한 용접에 의하여 얻어진 용접 금속으로부터, JIS Z3111(2005년)에 준거한 4호 샤르피 시험편(2㎜ V 노치)을 채취하고, -40℃에서 샤르피 충격 시험을 행함으로써 측정하였다. -40℃에서의 샤르피 흡수 에너지가 27J 이상으로 되는 용접 금속을 작성할 수 있었던 플럭스 코어드 와이어를 인성에 관하여 합격으로 하였다.
저온 균열 시험은, JIS Z3158(y형 용접 균열 시험 방법 1993년)에 준거하여, 표 8 및 9에 기재된 분위기에서, 일부를 제외하고 예열하지 않고 실시하였다. 표면 및 단면에 균열이 없는 용접 조인트를 작성할 수 있었던 플럭스 코어드 와이어를 내저온 균열성에 관하여 합격으로 하였다.
고온 균열 시험은, JIS Z3155(C형 지그 구속 맞댐 용접 균열 시험 방법 1993년)에 준거하여, 표 8 및 9에 기재된 분위기에서, 강판 온도를 10℃ 내지 100℃로 하여 시험을 실시하고, 냉각 후, 용접부를 절곡하여 길이 방향으로 파단하고, 그 파면에 대하여 균열의 유무를 조사함으로써 행하였다. 균열의 발생이 보이지 않는 용접 조인트를 작성할 수 있었던 플럭스 코어드 와이어를 내고온 균열성에 관하여 합격으로 하였다.
확산성 수소량 측정 시험은, JIS Z 3118(강 용접부의 수소량 측정 방법 2007년)에 준거한 가스크로마토그래피법으로 실시하였다. 확산성 수소량이 1.0ml/100g 이하인 용접 금속을 작성한 플럭스 코어드 와이어를 확산성 수소량에 관하여 합격으로 하였다.
용접 스패터양 평가 및 용접 작업성 평가에 제공한 시료의 용접 조건은 이하와 같다.
와이어 직경: 1.2㎜
용접 가스종: 100% CO2 가스(실시예 29 및 30의 용접 가스종은 Ar+20% CO2 가스)
용접 가스 유량: 25L/min
용접 전류: 270A
용접 전압: 29 내지 32V
용접 속도: 30㎝/min
용접 자세: 하향
용접 시간: 60초
상술한 조건에서의 용접을, 구리제 스패터 포집 상자의 내부에서 실시함으로써 용접 중에 발생한 스패터를 포집하고, 포집된 스패터 중 직경이 1.0㎜ 이상인 것의 총중량(1.0㎜ 이상의 스패터양)을 측정하였다. 1분당 1.0㎜ 이상의 스패터양이 2.5g/min 이하로 되는 플럭스 코어드 와이어를 스패터 특성에 관하여 합격으로 하였다. 또한 상기 용접 시에 현저한 양의 흄 또는 슬래그를 발생시킨 플럭스 코어드 와이어는 용접 작업성에 관하여 불량으로 판정하였다. 흄 및 슬래그의 양쪽의 발생량이 적은 플럭스 코어드 와이어는 용접 작업성에 관하여 양호로 판정하였다.
[표 6]
Figure 112018085225892-pct00008
[표 7]
Figure 112018085225892-pct00009
표 8 및 표 9에, -40℃에서의 샤르피 흡수 에너지 시험의 결과, 저온 균열 시험의 결과, 고온 균열 시험의 결과, 확산성 수소량의 측정 결과, 용접 스패터양의 측정 결과, 및 용접 작업성의 평가 결과를 나타낸다.
[표 8]
Figure 112018085225892-pct00010
[표 9]
Figure 112018085225892-pct00011
표 8 및 표 9에 나타난 바와 같이 실시예 1 내지 31은, 인성, 내저온 균열성, 내고온 균열성, 확산성 수소량이 낮음, 용접 스패터양, 용접 작업성 모두가 우수하여 합격이었다. 또한 실시예 1 내지 30은, 예열을 행하지 않고 우수한 용접 작업성과 우수한 특성을 갖는 용접 금속을 달성할 수 있었다. 한편, 비교예 101 내지 129은, 본 발명에서 규정하는 요건을 만족시키지 못하고 있으므로, 인성, 내저온 균열성 및 용접 작업성 중 적어도 하나 이상이 불합격으로 되었다.
본 발명에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 고강도 및 고인성을 갖고, 내저온 균열성이 우수하고, 또한 양호한 비드 형상을 갖는 용접부를 얻을 수 있고, 용접 중의 스패터 발생량을 대폭 저감시킬 수 있다. 본 발명에 따른 용접 방법은, 용접 금속의 저온 균열을 방지하기 위한 예열 작업을 생략 가능하거나 또는 예열 작업 시의 예열 온도를 저하시키는 것이 가능하여, 용접 금속의 고온 균열을 방지할 수 있고, 또한 스패터 발생량을 대폭 저감 가능하다. 본 발명에 따른 용접 조인트는, 고강도 및 고인성이고, 양호한 비드 형상을 갖는 용접부를 구비한다. 특히 HB450 내지 HB600 클래스의 내마모강 및 고합금의 주강 등의 고탄소강에, 본 발명에 따른 플럭스 코어드 와이어, 및 본 발명에 따른 용접 조인트의 제조 방법을 적용한 경우, 저온 균열을 방지하기 위한 예열 작업을 생략하거나 또는 예열 작업 시의 예열 온도를 저하시킬 수 있고, 또한 고온 균열을 방지하고, 또한 실드 가스가 100% CO2 가스인 경우에도 스패터의 발생량을 억제할 수 있으므로, 용접 시공 능률을 현저히 향상시킬 수 있어 산업계에 있어서의 가치는 극히 높다.
1: 간극

Claims (19)

  1. 강제 외피와,
    상기 강제 외피에 충전된 플럭스
    를 구비하는 플럭스 코어드 와이어이며,
    상기 플럭스가,
    불화물이며, CaF2, MgF2, Na3AlF6, LiF, NaF, K2ZrF6, BaF2 및 K2SiF6으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상이고, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 상기 불화물의 F 환산값의 합계값 α가 0.21% 이상인 상기 불화물과,
    산화물이며, Fe 산화물, Ba 산화물, Na 산화물, Ti 산화물, Si 산화물, Zr 산화물, Mg 산화물, Al 산화물, Mn 산화물 및 K 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하고, CaO를 제외하고 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량%로 나타낸 상기 산화물의 함유량의 합계값 β가 0.30 내지 3.50%인 상기 산화물과,
    상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량%로 나타낸 함유량의 합계값이 0 내지 3.50%이고, MgCO3, Na2CO3, LiCO3, CaCO3, K2CO3, BaCO3, FeCO3 및 MnCO3으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 탄산염
    을 포함하고,
    상기 플럭스 중의 상기 CaO의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량%로 0 내지 0.20%이고,
    상기 플럭스 중의 철분의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량%로 0% 이상 10.0% 미만이고,
    식 1을 이용하여 산출되는 Y값이 5.0% 이하이고,
    상기 CaF2의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량%로 0.50% 미만이고,
    상기 Ti 산화물의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량%로 0.10 내지 2.50%이고,
    상기 β에 대한 상기 α의 비가 0.10 내지 4.00이고,
    상기 MgCO3, 상기 Na2CO3 및 상기 LiCO3의 함유량의 합계값이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량%로 0 내지 3.00%이고,
    상기 불화물, 상기 산화물, 상기 CaO, 상기 탄산염 및 상기 철분을 제외한 화학 성분이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량%로,
    C: 0.003 내지 0.030%,
    Si: 0.10 내지 1.50%,
    Mn: 0.50 내지 3.50%,
    Mg: 0.10% 이하,
    P: 0.020% 이하,
    S: 0.020% 이하,
    Al: 0.001 내지 0.100%,
    Cu: 0 내지 0.50%,
    Ni: 0 내지 0.50%,
    Cr: 0 내지 1.00%,
    Mo: 0 내지 1.00%,
    Nb: 0 내지 0.100%,
    V: 0 내지 0.40%,
    Ti: 0 내지 0.300%,
    B: 0 내지 0.0100%,
    Bi: 0 내지 0.0100%,
    Ca: 0 내지 0.50%, 및,
    REM: 0 내지 0.0100%를 포함하고,
    잔부가 철 및 불순물로 이루어지고,
    하기 식 2을 이용하여 산출되는 Ceq가 0.10 내지 0.44%인
    것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
    Y=[NaF]+[MgF2]+[Na3AlF6]+1.50×([K2SiF6]+[K2ZrF6]+[LiF]+[BaF2])+3.50×([CaF2]): 식 1
    단, []를 씌운 화학식은, 각각의 상기 화학식에 대응하는 불화물의 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 함유량을 단위 질량%로 나타냄.
    Ceq=[C]+[Si]/24+[Mn]/6+[Ni]/40+[Cr]/5+[Mo]/4+[V]/14: 식 2
    단, []를 씌운 원소 기호는, 상기 불화물, 상기 산화물 및 상기 탄산염을 제외한 상기 화학 성분에 포함되는 각 상기 원소 기호에 대응하는 원소의 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 함유량을 단위 질량%로 나타냄.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불화물, 상기 산화물, 상기 CaO, 상기 탄산염 및 상기 철분을 제외한 화학 성분이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량%로,
    Mg: 0.07% 이하
    를 함유하는 것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 불화물, 상기 산화물, 상기 CaO, 상기 탄산염 및 상기 철분을 제외한 화학 성분이 식 3을 만족시키는 것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
    ([Mg]+10×[Al])≤0.45: 식 3
    단, []를 씌운 원소 기호는, 상기 불화물, 상기 산화물 및 상기 탄산염을 제외한 상기 화학 성분에 포함되는, 각 상기 원소 기호에 대응하는 원소의 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 함유량을 단위 질량%로 나타냄.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탄산염의 함유량의 합계가 0.30% 초과 3.50% 이하이고,
    상기 MgCO3, 상기 Na2CO3 및 상기 LiCO3 중 1종 또는 2종 이상의 함유량의 합계가 0.30% 초과 3.00% 이하인
    것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 불화물의 함유량의 합계가 F 환산값으로 0.50% 이상인
    것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 Y값이 4.0% 이하인
    것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 Ti 산화물의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량%로 0.10 내지 1.80%인
    것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 CaF2의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량%로 0.20% 이하인
    것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 β에 대한 상기 α의 비가 0.50 내지 2.50인
    것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    Na3AlF6 및 NaF의, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 단위 질량%의 합계 함유량이, 상기 불화물의, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 단위 질량%의 합계 함유량의 50% 이상인 것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 강제 외피가 심리스 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 강제 외피가 슬릿형 간극을 갖는 것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 플럭스 코어드 와이어가, 또한 상기 플럭스 코어드 와이어의 표면에 도포된 퍼플루오로폴리에테르유를 구비하는
    것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  14. 제1항에 기재된 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 강재를 가스 실드 아크 용접하는 공정
    을 구비하는, 용접 조인트의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 강재가,
    판 두께가 12 내지 100㎜이고, C 함유량이 단위 질량%로 0.20 내지 0.55%이고, 식 4를 이용하여 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.70%인 강판, 또는,
    상기 판 두께가 12 내지 20㎜이고, 상기 C 함유량이 단위 질량%로 0.20 내지 0.55%이고, 상기 CEN이 0.70% 초과 0.85% 이하인 강판이고,
    상기 강재를, 상기 가스 실드 아크 용접을 할 때, 상기 강재의 온도가 10℃ 미만인 경우에는 상기 강재의 온도가 10℃ 이상으로 되도록 예열하여 가스 실드 아크 용접을 행하거나, 또는 상기 강재의 온도가 10℃ 이상인 경우에는 예열하지 않고 가스 실드 아크 용접을 행하는 것을 특징으로 하는 용접 조인트의 제조 방법.
    CEN=[C]+(0.75+0.25×TANH(20×([C]-0.12)))×([Si]/24+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5×[B]): 식 4
    단, []를 씌운 원소 기호는, 상기 강재에 포함되는 각각의 상기 원소 기호에 대응하는 원소의 함유량을 단위 질량%로 나타냄.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 강재가,
    판 두께가 20㎜ 초과 50㎜ 이하이고, C 함유량이 단위 질량%로 0.20 내지 0.55%이고, 식 4를 이용하여 계산되는 CEN이 0.70% 초과 0.85% 이하인 강판이고,
    상기 가스 실드 아크 용접 전에, 상기 강재의 온도가 100℃ 이상으로 되도록 상기 강재를 예열하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 용접 조인트의 제조 방법.
    CEN=[C]+(0.75+0.25×TANH(20×([C]-0.12)))×([Si]/24+[Mn]/6+[Cu]/15+[Ni]/20+([Cr]+[Mo]+[Nb]+[V])/5+5×[B]) … (식 3)
    단, []를 씌운 원소 기호는, 상기 강재에 포함되는 각각의 상기 원소 기호에 대응하는 원소의 함유량을 단위 질량%로 나타냄.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 용접 조인트의 제조 방법에 의하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 용접 조인트.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    강제 외피와,
    상기 강제 외피의 내부에 충전된 플럭스
    를 구비하는 플럭스 코어드 와이어이며,
    상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, JIS Z 3118에 규정된 조건에서 직류 가스 실드 아크 용접함으로써 얻어지는 용접 금속의 확산성 수소량이 1.0ml/100g 이하이고,
    상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 와이어 극성이 플러스, 전류값이 270A, 전압값이 29 내지 32V, 용접 속도가 30㎝/min, 실드 가스종이 CO2 100% 가스, 및 실드 가스 유량이 25L/min인 조건에서 직류 가스 실드 아크 용접을 행했을 때 발생하는, 직경이 1.0㎜ 이상인 스패터의 용접 시간당 중량이 5.0g/min 이하인
    것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  19. 삭제
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6762131B2 (ja) * 2016-04-28 2020-09-30 株式会社神戸製鋼所 フラックス入りワイヤ
JP6901868B2 (ja) * 2016-09-13 2021-07-14 株式会社神戸製鋼所 エレクトロスラグ溶接用ワイヤ、エレクトロスラグ溶接用フラックス及び溶接継手
KR102244428B1 (ko) * 2016-11-08 2021-04-26 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 플럭스 코어드 와이어, 용접 조인트의 제조 방법, 및 용접 조인트
JP6874425B2 (ja) * 2017-03-06 2021-05-19 日本製鉄株式会社 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ及び溶接継手の製造方法
JP7092634B2 (ja) * 2017-12-27 2022-06-28 株式会社神戸製鋼所 二相ステンレス鋼のサブマージアーク溶接用ボンドフラックス
WO2019191609A1 (en) * 2018-03-30 2019-10-03 Hobart Brothers Company Tubular wires made from copper coated strip
CN109514130B (zh) * 2018-12-29 2021-05-18 天津市金桥焊材集团股份有限公司 一种碳钢带极堆焊专用埋弧焊剂及其用途
JP7231476B2 (ja) * 2019-05-09 2023-03-01 株式会社神戸製鋼所 フラックス入りワイヤ、溶接方法及び溶接金属
KR102197132B1 (ko) * 2019-11-26 2020-12-31 주식회사 세아에삽 Lng 탱크 제작용 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어
CN115213531B (zh) * 2022-06-20 2023-10-17 中铁山桥集团有限公司 一种耐候钢hps485wf厚板的焊接工艺
CN115870662A (zh) * 2022-12-12 2023-03-31 上海船舶工艺研究所(中国船舶集团有限公司第十一研究所) 一种用于高强钢中厚板平角接的双丝气保焊焊接方法

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5440744B2 (ko) 1974-01-28 1979-12-05
JPH01271098A (ja) 1988-04-21 1989-10-30 Nippon Steel Corp ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP3120912B2 (ja) 1992-11-27 2000-12-25 新日本製鐵株式会社 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JPH08257785A (ja) 1995-01-23 1996-10-08 Nippon Steel Corp 鋼溶接部の耐低温割れ性を改善するアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP3354460B2 (ja) 1997-11-11 2002-12-09 川崎製鉄株式会社 高張力鋼材の被覆アーク溶接方法
JP2002331384A (ja) 2001-05-10 2002-11-19 Kobe Steel Ltd ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ
JP3758040B2 (ja) * 2002-07-26 2006-03-22 株式会社神戸製鋼所 低合金耐熱鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP2005144539A (ja) 2003-11-19 2005-06-09 Nippon Steel Corp 溶接変形低減のためのガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤおよびそれを用いた溶接変形低減方法
JP4646764B2 (ja) 2005-09-28 2011-03-09 株式会社神戸製鋼所 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP5136466B2 (ja) 2008-03-28 2013-02-06 新日鐵住金株式会社 高強度鋼溶接用フラックス入りワイヤおよびその製造方法
JP5419492B2 (ja) * 2009-02-26 2014-02-19 日鐵住金溶接工業株式会社 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP5022428B2 (ja) 2009-11-17 2012-09-12 株式会社神戸製鋼所 硬化肉盛用ｍｉｇアーク溶接ワイヤおよび硬化肉盛用ｍｉｇアーク溶接方法
US9211613B2 (en) 2009-12-16 2015-12-15 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Flux-cored wire for gas shield arc welding use enabling all-position welding
JP5768547B2 (ja) 2011-07-08 2015-08-26 新日鐵住金株式会社 高張力鋼ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP2013151001A (ja) 2012-01-25 2013-08-08 Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd 耐候性鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
KR101535399B1 (ko) 2012-05-08 2015-07-08 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 초고장력강 용접용 플럭스 함유 와이어
MX364023B (es) 2012-09-24 2019-04-11 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp Metodo de soldadura por puntos para lamina de acero de alta resistencia excelente en resistencia de union.
WO2014119082A1 (ja) * 2013-01-31 2014-08-07 新日鐵住金株式会社 フラックス入りワイヤ、フラックス入りワイヤを用いた溶接方法、フラックス入りワイヤを用いた溶接継手の製造方法、および溶接継手
JP6265051B2 (ja) * 2013-05-31 2018-01-24 新日鐵住金株式会社 溶接継手部の疲労強度と耐低温割れ性に優れるフラックス入りワイヤ
JP6257193B2 (ja) * 2013-07-12 2018-01-10 株式会社神戸製鋼所 肉盛溶接用フラックス入りワイヤ
JP6365063B2 (ja) * 2013-07-29 2018-08-01 新日鐵住金株式会社 立向溶接の作業性に優れた高靭性ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP6252104B2 (ja) 2013-10-25 2017-12-27 新日鐵住金株式会社 ボックス柱の製造方法
JP5880662B2 (ja) 2013-11-08 2016-03-09 新日鐵住金株式会社 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ及び極低温用鋼の溶接方法ならびに溶接継手の製造方法
EP2871021B1 (en) * 2013-11-08 2018-08-22 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Flux-cored wire for gas-shielded arc welding, method for welding steel for very low temperature use, and method for manufacturing weld joint
WO2015068261A1 (ja) * 2013-11-08 2015-05-14 新日鐵住金株式会社 溶接継手の製造方法
JP5696824B1 (ja) 2013-11-08 2015-04-08 新日鐵住金株式会社 溶接継手の製造方法
JPWO2015068273A1 (ja) * 2013-11-08 2017-03-09 新日鐵住金株式会社 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ及びそのワイヤを用いた極低温用鋼の溶接方法
JP6488637B2 (ja) 2014-10-24 2019-03-27 新日鐵住金株式会社 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤの製造方法

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