KR102150974B1

KR102150974B1 - 저온 충격인성이 우수한 탄뎀 가스 실드 아크 용접 와이어

Info

Publication number: KR102150974B1
Application number: KR1020190054460A
Authority: KR
Inventors: 김종률; 유동현; 김용덕; 손시웅; 배범찬; 지춘호
Original assignee: 현대종합금속 주식회사; 한국조선해양 주식회사
Priority date: 2019-05-09
Filing date: 2019-05-09
Publication date: 2020-09-02

Abstract

저온충격 인성이 우수한 탄뎀 가스 실드 아크 용접 와이어가 제공된다.
본 발명은, 선행극으로 메탈 코어드 와이어를, 그리고 후행극으로 플럭스 코어드 와이어를 사용하는 탄뎀 가스 실드 아크 용접 와이어에 있어서, 상기 선행극인 메탈 코어드 와이어를 이루는 플럭스는, 상기 메탈 코어드 와이어에 대한 중량%로, 탄소(C): 0.05~0.10%, 규소(Si): 0.4~0.90%, 망간(Mn): 1.00~1.70%, 니켈(Ni): 1.00~2.00%, 티타늄(Ti): 0.15~0.27 중량%, 잔여 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성되고, 상기 후행극인 플럭스 코어드 와이어를 이루는 플럭스는, 상기 플럭스 코어드 와이어에 대한 중량%로, 규소(Si): 0.20~0.40%, 망간(Mn): 1.10~1.70%, 마그네슘(Mg): 0.25~0.65 중량%, 이산화 티타늄(TiO₂): 5.5~7.5%, 니켈(Ni): 1.00~2.00%, 잔여 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 선행극 메탈코어드 와이어와 후행극 플럭스 코어드 와이어의 플럭스 조성은 관계식 1을 만족한다.

Description

저온 충격인성이 우수한 탄뎀 가스 실드 아크 용접 와이어{TANDEM GAS SHIELDED ARC WELDING WIRE HAVING GOOD LOW TEMPERATURE TOUGHNESS}

본 발명은 선행극으로 메탈 코어드 와이어를, 그리고 후행극으로 플럭스 코어드 와이어를 사용하는 탄뎀 가스 실드 아크 용접 와이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 이종 용접용 와이어 조합으로 저온용 프라이머 도장강판의 고속필렛 용접에서 우수한 -60℃ 저온 충격인성을 확보할 수 있는 탄뎀 가스 실드 아크 용접 와이어에 관한 것이다.

조선분야의 필렛(fillet)용접 개소에서 고속으로 양면 용접이 가능한 트윈 탄뎀(twin tandem)기법이 널리 적용되고 있다. 그러나 필렛에 적용되는 강판은 용접 전 부식 방지를 위해 유기물 징크프라이머(organic zinc primer)를 도포하고 있다.　 유기물 징크프라이머가 도포된 강판으로 트윈 탄뎀 용접진행 시 유기물 가스와 징크프라이머 가스의 발생으로 용접비드 표면에 피트(pit), 용접비드 외부로부터 내부까지 발생되는 블로우홀(blow hole) 등 결함이 발생하여 추가적인 수정용접작업으로 인한 생산성이 저하되는 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래기술로는 특허문헌 1에 기재된 발명을 들 수 있다. 상기 특허문헌 1에서는 선행전극을 솔리드 와이어(solid wire)를 사용하여 완전 용입을 시켜 무결함을 만들고 후행전극에 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 미려한 비드를 만드는 방법을 제시하고 있다. 또한 최근 선행전극을 솔리드 와이어에서 풀메탈코어드를 사용하고 후행전극에 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 결함과 미려한 비드를 만들 수 있는 기술이 개발되었으나, 이들 이종 용접재료 기술은 -60℃의 저온용 강재의 적용에 필요한 저온 충격인성을 충분히 확보할 수는 없었다.

대한민국 특허 공개번호 10-2014-0114778호

본 발명은 상술한 종래 기술들의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 선행극으로 플럭스 성분 중 탄소, 규소, 망간, 니켈, 그리고 티타늄 함량이 제어된 풀메탈 코어드 와이어를 적용하여 우수한 저온 충격인성을 확보하며, 후행극으로 플럭스 성분중 규소, 망간, 마그네슘, 니켈, 그리고 이산화 티타늄이 제어된 플럭스 코어드 와이어를 적용하여 미려한 비드를 만들면서 저온 충격인성을 확보할 수 있는 -60℃의 저온충격이 우수한 탄뎀 가스 실드 아크 용접 와이어를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일측면은, 선행극으로 메탈 코어드 와이어를, 그리고 후행극으로 플럭스 코어드 와이어를 사용하는 탄뎀 가스 실드 아크 용접 와이어에 있어서,

상기 선행극인 메탈 코어드 와이어를 이루는 플럭스는, 상기 메탈 코어드 와이어에 대한 중량%로, 탄소(C): 0.05~0.10%, 규소(Si): 0.4~0.90%, 망간(Mn): 1.00~1.70%, 니켈(Ni): 1.00~2.00%, 티타늄(Ti): 0.15~0.27 중량%, 잔여 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성되고,

상기 후행극인 플럭스 코어드 와이어를 이루는 플럭스는, 상기 플럭스 코어드 와이어에 대한 중량%로, 규소(Si): 0.20~0.40%, 망간(Mn): 1.10~1.70%, 마그네슘(Mg): 0.25~0.65 중량%, 이산화 티타늄(TiO₂): 5.5~7.5%, 니켈(Ni): 1.00~2.00%, 잔여 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,

상기 선행극 메탈코어드 와이어와 후행극 플럭스 코어드 와이어의 플럭스 조성은 하기 관계식 1을 만족한다.

[관계식 1]

여기에서, C, Si 및 Ti는 선행극 메탈코어드 와이어의 플럭스 성분 원소로서 각각의 함량(중량%)을 나타내고, 그리고 Mn, Mg 및 TiO₂는 후행극 플럭스 코어드 와이어의 플럭스 성분 원소로서 각각 이들의 함량(중량)을 나타냄.

상술한 바와 같은 구성의 본 발명은, 소정의 플럭스 조성범위를 갖는 선행극 메탈코어드 와이어와 후행극 플럭스 코어드 와이어를 적용함으로써 -60℃ 저온충격이 우수한 탄뎀용접 와이어를 제공하는 효과가 있다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명은 선행극으로 메탈 코어드 와이어를, 그리고 후행극으로 플럭스 코어드 와이어를 사용하는 탄뎀 가스 실드 아크 용접 와이어에 있어서, 상기 각각의 용접용 와이어를 이루는 플러스 성분을 최적으로 제어함과 아울러, 상기 선행극의 와이어와 후행극의 와이어는 상기 관계식 1을 만족하는 것을 특징으로 한다.

이하, 선행극 메탈코어드 와이어와 후행극 플럭스 코어드 와이어를 구분하여 와이어을 이루는 플럭스 조성 성분이 용접부에 미치는 영향 등 역할을 상세히 설명하고 각 구성성분의 수치한정이 갖는 기술적 의의에 대해 상술한다.

[선행극 메탈코어드 와이어]

·탄소(C): 0.05~0.10%

탄소(C)의 함유량은 상기 선행극 와이어 전체 중량에 대한 중량%로(이하, 단지 "%"라 한다) 0.05~0.10%로 제한한다. 상기 탄소는 메탈코어드에서 용접시 용접금속 내에서 침입형 원소로 작용을 함으로써 강도와 충격인성을 향상시키는 역할을 한다. 또한 용접금속 내부 산소함량을 감소시켜 탈산역할을 한다. 상기 탄소함량이 0.05% 미만이면, 용접금속 내에 침입형 원자로 결합하는 확률이 감소와 산소함량이 증가하여 저온충격인성 향상 효과가 없으며, 0.10% 초과 시 용접시 스패터가 많이 발생되고 용접 후 급냉으로 인한 용접부금속의 균열이 증가할 수 있다. 상기 탄소로 사용되는 금속은 플럭스에 사용되는 금속 중 FeSi, FeMn, SiMn의 불순물로 존재하여 사용되거나 순수 카본(C)형태로 사용 될 수 있다.

·규소(Si): 0.40~0.90%

규소(Si)는 환산치로 0.40~0.90%를 포함한다. 상기 규소는 탈산작용과 용접시 용접금속이 액체상태에서 고체가 될 때 유동성 제어 역할을 한다. 상기 규소 함량이 0.40% 미만이면, 탈산역할을 하지 못하여 용접금속의 저온충격인성을 확보하지 못하는 문제가 있다. 또한 용접성능에서 용착금속의 유동성이 부족하여 비드형성이 일정하지 않으며 최종적으로 용접비드 불량이 발생될 수 있다. 반면 그 함량이 0.90%를 초과하게 되면, 용접금속의 강도가 증가하여 연신율 저하와 충격인성저하가 발생하게 된다. 규소로 사용되는 금속으로는 FeSi, SiMn, Si등이 사용될 수 있다.

·망간(Mn): 1.00~1.70%

망간(Mn)은 환산치로 1.00~1.70%를 포함한다. 망간의 역할은 용접금속의 강도 증가와 탈산제 역할을 하는 원소이며, 망간 함량이 1.00% 미만일 때, 용접금속의 탈산역할이 부족하고 인장강도가 저하될 수 있다. 그리고 그 함량이 1.7%를 초과하게 되면 강도가 AWS 국제규격에 초과하여 규격에 만족하지 못하고 용융금속의 유동성이 불안정하여 용접비드 불량이 발생할 수 있다. 망간으로 사용되는 금속은 FeMn, SiMn, Mn, FeSiMn 등이 사용될 수 있다.

·니켈(Ni): 1.00~2.00%

니켈(Ni)은 환산치로 1.00~2.00%를 포함한다. 용접금속의 니켈(Ni)의 역할은 천이온도를 낮춰 저온 충격인성을 안정화시킨다. 상기 니켈 함량이 1.00% 미만일 때, 저온 충격인성 향상 효과가 없고 2.00%를 초과하게 되면, AWS 국제규격에 초과와 강도가 증가하여 충격인성이 저하될 수 있다. 니켈 사용되는 금속은 Fe-Ni, Ni 등이 사용될 수 있다.

·티타늄(Ti): 0.15~0.27%

티타늄(Ti)은 환산치로 0.15~0.27%를 포함한다. 티타늄은 강탈산제 및 용접금속의 조직을 미세화하여 충격인성을 확보할 수 있다. 상기 티타늄 함량이 0.15% 미만일 때는 충격인성 향상이 없고 0.27%를 초과하면 용접금속내 규소, 망간,　 등 성분이 증가 되면서 강도 증가와 충격인성 저하 될 수 있다.

본 발명에서 상기 플럭스는 잔여 성분으로 Fe, 미량의 아크안정제 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.

[후행극 플럭스코어드 와이어]

후행극 플럭스 코어드 와어어를 이루는 플럭스의 조성성분을, 그 와이어 전체 중량에 대한 중량%(이하, 단지 "%"라 한다)로 나타내면 아래와 같다.

·규소(Si): 0.20~0.40%

규소(Si)는 환산치로 0.20~0.40%를 포함한다. 상기 규소는 탈산작용과 용융금속 유동성 제어 역할을 한다. 특히, -60℃의 저온충격인성이 안정적으로 확보하기 위해서는 규소 함량을 최소화하여 SiO_X계의 산화물 생성을 감소하는 것이 바람직하다.　 상기 규소 함량이 0.20% 미만이면, 탈산역할을 하지 못하고 유동성이 부족하여 비드형성이 일정하지 않으며 최종적으로 용접비드불량이 발생할 수 있다. 반면 그 함량이 0.40%를 초과하게 되면, 용접금속의 강도가 증가와 연신율 감소로 AWS 국제규격에 맞지 않는 결과를 볼수 있다. 규소로 사용되는 금속으로는 FeSi, SiMn, CaSi, Si등이 사용될 수 있다.

·망간(Mn): 1.10~1.70%

망간(Mn)은 환산치로 1.10~1.70%를 포함한다. 망간의 역할은 후행극 플럭스 코어드 와이어의 전용착금속 강도 증가, 용융금속 유동성 제어 역할을 하는 원소이며, 망간 함량이 1.10% 미만일 때, 용접금속의 탈산역할이 부족하고 인장강도가 저하된다. 반면 그 함량이 1.70% 초과하게 되면 강도가 AWS 국제규격에 초과하여 규격에 만족하지 못하고 용융금속의 유동성이 불안정하여 용접비드 불량이 발생할 수 있다. 망간으로 사용되는 금속은 FeMn, SiMn, Mn, FeSiMn 등이 사용될 수 있다.

·마그네슘(Mg): 0.25~0.65%

마그네슘(Mg)은 환산치로 0.25~0.65%를 포함한다. 상기 마그네슘은 강력한 탈산제로 용접금속의 산소량을 저감하여 충격인성을 향상시키는 역할을 하고 용접시 MgO 산화물을 형성하여 슬라그 유동을 향상시킨다. 그 함량이 0.25% 미만에서는 저온충격인성 효과가 미비하고 슬라그 유동성이 저하된다. 반면 그 함량이 0.65%를 초과하면 용접부의 슬라그 함량이 증가하여 용접 아크형성이 불안하고 스패터 발생 및 흄발생량 증가하여 결국 용접하기가 어려워질 수 있다. 상기 마그네슘으로 사용되는 금속은　 Mg, MgCO₃, MgF₂ 등이 사용될 수 있다.

·이산화 티타늄(TiO₂): 5.50~7.50%

이산화 티타늄(TiO₂)은 5.50~7.50%를 포함한다. 상기 이산화 티타늄은 탄뎀용접 후행전극의 플럭스 코어드 와이어의 슬라그 형성, 슬라그 박리성, 그리고 슬라그 포피를 제어하는 역할을 한다. 또한 이산화 티타늄 함량이 5.50% 미만일 때, 용접비드 표면에 일부 슬라그 포피 제어가 어려워 박리가 안 되거나, 슬라그 형성이 비드 상부와 하부에 국부적으로 존재하게 되어 용접비드 불량과 언더컷으로 보이는 문제가 있다. 반면 7.50% 를 초과하면, 탄뎀용접시 슬라그 과잉 형성으로 슬라그 유동성의 불균질로 인한 문제로 용접비드 불량과 필렛부 목표 각장 형성에 문제가 발생할 수 있다. 또한 용접금속에 TiO_X 산화물로 존재하여 용접금속의 산소함량이 증가되어 강도증가, 취성파괴, 그리고 저온충격인성 저하 문제가 있다.

·니켈(Ni): 1.00~2.00%

니켈(Ni)은 선행극 메탈 코어드 와이어와 동일한 환산치로 1.00~2.00%를 포함한다. 용접금속의 니켈(Ni)의 역할은 천이온도를 낮춰 저온 충격인성을 안정화시킨다. 상기 니켈 함량이 1.00% 미만일 때, -60℃ 저온 충격인성 향상 효과가 없다. 반면 2.00%를 초과하게 되면, AWS 국제규격에 초과와 강도가 증가하여 충격 인성이 저하될 수 있다. 니켈 사용되는 금속은 Fe-Ni, Ni 등이 사용될 수 있다.

[선행극과 후행극 이종 와이어 조합]

　본 발명의 탄뎀 가스 실드 아크 용접 시 메탈 코어드 와이어 진행된 용접부에　 후행극 플럭스 코어드 와이어가 용접이 동시에 진행된다. 선행극은 용입을 깊게 하여 징크프라이머 제거함으로써 결함을 감소키는 과정 중 후행극인 플럭스 코어드 와이어가 혼합되어 용접금속의 화학성분이 변화게 된다.

그러므로 선행극 메탈 코어드 와이어 플럭스 구성성분 비와 후행극 플럭스 코어드 와이어의 플럭스 조성성분 비는 만족이 되었으나, 하기 관계식 1의 범위에 벗어나는 경우 탄뎀 용접 중 후행 용접부의 용접성이 불안해지거나, 인장강도 초과와 저온 충격인성 저하가 발생할 수 있다. 구체적으로, 상기 관계식 1이 0.85 미만이면 화학성분 편석 발생으로 개별 저온충격인성 값 편차가 크게 발생할 수 있다. 반면, 관계식 1이 1.58을 초과하게 되면 용접부의 산화물 함량 증가로 인장강도 증가와 용접부 금속조직은 취성파괴조직으로 변하게 되어 낮은 연신율 값을 가질 수 있다.

[관계식 1]

여기에서, C, Si 및 Ti는 선행극 메탈코어드 와이어의 플럭스 성분 원소로서 각각의 함량(중량%)을 나타내고, 그리고 Mn, Mg 및 TiO₂는 후행극 플럭스 코어드 와이어의 플럭스 성분 원소로서 각각 이들의 함량(중량%)을 나타냄.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예)

하기 표 1 및 표 2와 같은 플럭스 조성성분과 선경을 갖는 선행극 메탈 코어드 와이어와 후행극 플럭스 코어드 와이어를 각각 마련하였다. 이와 같이 마련된 각 용접와이어를 조합하여 표 3에 나타낸 바와 같은 용접 시험편과 용접 조건으로 탄뎀 가스 실드 아크 용접을 실시하였다.

이때, 상기 탄뎀 가스 실드 아크 용접으로 얻어진 용접금속에 대한 기계적 성능평가 시험을 행하여 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 구체적으로, 충격 인성은 -60℃에서 50J(Joule) 이상을, 인장시험의 항복강도는 470 MPa 이상을, 인장강도는 600~690 MPa을, 그리고 연신율은 19% 이상인 경우를 양호(○)로 판단하였다. 그리고 이 보다 우수한 특성을 나타내는 경우를 매우 양호(◎), 이 보다 열위하는 특성을 나타내는 경우를 그 정도에 따라 보통(△), 불량(×)으로 나타내었다. 　　

구분	No.	선행극 메탈코어드와이어(중량%)					후행극 플럭스 코어드와이어(중량%)					관계식1
구분	No.	C	Si	Mn	Ni	Ti	Si	Mn	Mg	TiO2	Ni	관계식1
발 　　 명 　　 예	1	0.05	0.42	1.21	1.20	0.27	0.20	1.70	0.55	6.00	1.40	1.12
	2	0.05	0.43	1.35	1.50	0.21	0.27	1.60	0.25	6.70	1.00	0.97
	3	0.09	0.53	1.00	1.40	0.19	0.38	1.45	0.31	6.00	1.90	1.10
	4	0.08	0.52	1.52	1.00	0.25	0.40	1.50	0.45	6.60	1.74	1.15
	5	0.09	0.75	1.23	1.65	0.23	0.21	1.58	0.55	5.90	1.80	1.43
	6	0.06	0.90	1.47	1.15	0.23	0.28	1.60	0.53	5.50	1.68	1.58
	7	0.08	0.55	1.20	1.26	0.15	0.26	1.40	0.29	6.10	1.70	1.06
	8	0.06	0.65	1.56	1.35	0.26	0.39	1.55	0.55	6.80	2.00	1.28
	9	0.06	0.85	1.45	1.78	0.18	0.23	1.48	0.37	5.80	1.96	1.41
	10	0.06	0.77	1.61	1.83	0.22	0.37	1.25	0.52	5.90	1.55	1.35
	11	0.06	0.85	1.32	1.49	0.17	0.29	1.38	0.47	6.20	1.60	1.38
	12	0.07	0.59	1.29	1.38	0.22	0.36	1.30	0.63	7.40	1.00	1.14
	13	0.05	0.65	1.55	1.25	0.25	0.24	1.28	0.52	5.70	1.35	1.27
	14	0.06	0.90	1.39	1.86	0.15	0.30	1.68	0.60	6.30	1.69	1.47
	15	0.06	0.85	1.62	1.50	0.17	0.31	1.20	0.65	7.10	1.40	1.34
	16	0.10	0.89	1.55	1.20	0.19	0.33	1.33	0.33	5.60	1.75	1.48
	17	0.10	0.75	1.24	1.00	0.20	0.25	1.65	0.44	6.40	1.55	1.38
	18	0.05	0.41	1.70	1.95	0.23	0.33	1.18	0.59	7.50	1.65	0.93
	19	0.09	0.40	1.65	1.90	0.15	0.35	1.15	0.45	7.50	1.66	0.85
	20	0.07	0.67	1.55	2.00	0.24	0.34	1.10	0.57	5.50	1.20	1.28
비 　　 교 　　 예	1	0.04	0.40	1.34	1.11	0.17	0.38	1.41	0.57	6.87	1.56	0.90
	2	0.11	0.45	1.55	1.89	0.24	0.28	1.26	0.42	6.30	1.88	1.07
	3	0.06	0.30	1.29	1.29	0.23	0.26	1.39	0.29	5.55	1.45	0.89
	4	0.05	1.00	1.00	1.92	0.25	0.22	1.43	0.60	7.50	1.77	1.57
	5	0.07	0.90	0.90	1.81	0.25	0.39	1.10	0.31	7.00	1.33	1.42
	6	0.06	0.81	1.80	1.33	0.18	0.24	1.59	0.39	7.32	1.61	1.32
	7	0.09	0.66	1.63	0.90	0.16	0.40	1.23	0.53	5.60	1.30	1.22
	8	0.05	0.88	1.45	2.10	0.27	0.21	1.62	0.33	7.10	1.40	1.47
	9	0.05	0.55	1.33	1.47	0.14	0.39	1.66	0.55	5.96	1.56	1.11
	10	0.06	0.71	1.54	1.69	0.28	0.28	1.47	0.62	6.25	1.20	1.38
	11	0.06	0.84	1.39	1.00	0.19	0.19	1.17	0.45	5.94	1.00	1.36
	12	0.07	0.45	1.35	1.78	0.22	0.41	1.70	0.56	5.88	1.49	1.12
	13	0.05	0.78	1.66	1.23	0.20	0.36	1.09	0.61	6.85	2.00	1.28
	14	0.07	0.61	1.22	1.50	0.24	0.39	1.72	0.25	7.12	1.40	1.20
	15	0.10	0.74	1.47	1.17	0.26	0.23	1.29	0.24	7.20	1.35	1.31
	16	0.05	0.68	1.25	1.53	0.18	0.33	1.62	0.66	6.12	2.00	1.28
	17	0.10	0.85	1.44	1.39	0.17	0.30	1.50	0.44	5.49	1.29	1.47
	18	0.07	0.51	1.65	1.29	0.23	0.22	1.16	0.65	7.51	1.80	1.05
	19	0.05	0.64	1.62	1.19	0.15	0.33	1.34	0.47	6.55	0.90	1.12
	20	0.10	0.75	1.55	1.42	0.27	0.24	1.52	0.28	7.50	2.10	1.36
	21	0.05	0.40	1.00	2.00	0.15	0.20	1.10	0.65	7.40	1.50	0.84
	22	0.09	0.90	1.69	1.59	0.18	0.20	1.65	0.65	5.50	1.80	1.59
	23	0.05	0.40	1.00	1.49	0.15	0.20	1.10	0.26	7.50	2.00	0.78
	24	0.09	0.90	1.11	1.25	0.27	0.21	1.69	0.63	5.50	1.90	1.68

*표 3에서 잔여 성분은 각각 Fe, 아크안정제 및 불가피한 불순물이다.

구분	선행전극	후행전극
선경	1.4	1.4
극성	DC+	DC+
와이어 타입	메탈코어드 와이어	플럭스 코어드 와이어

구분		탄뎀 용접조건
모재 종류		FH36TM
모재 두께		20 ㎜
용접 길이		500 ㎜
개선 각도		20°
루트 갭		16 mm
용접 전류, 전압	선행전극(메탈 코어드 와이어)	360A, 29V
	후행전극(플럭스 코어드 와이어)	320A, 32V
용접속도		100 ㎝/min.
선후행 전극 간격		35 mm
보호가스 및 유량		100% CO₂실드가스, 20ℓ/min
용접 패스(pass)/층(layer)		14 패스/6층

구분	No.	샤르피 충격시험(-60℃)				인장시험			종합 평가	비고
구분	No.	1회	2회	3회	평균	항복강도 (MPa)	인장강도 (MPa)	연신율 (%)	종합 평가	비고
발 　　 명 　　 예	1	63	64	67	65	550	650	26.2	○
	2	53	51	50	51	545	640	26.8	○
	3	78	73	70	74	542	659	24.3	◎
	4	75	77	75	76	553	661	24	◎
	5	62	58	55	58	560	682	22.4	○
	6	69	72	63	68	540	655	24.7	○
	7	56	58	56	57	545	643	26.3	○
	8	81	78	76	78	553	662	25.3	◎
	9	71	72	71	71	563	663	24.2	◎
	10	78	76	77	77	558	657	25.3	◎
	11	58	55	62	58	560	644	25.7	○
	12	63	59	60	61	548	651	25.1	○
	13	55	63	58	59	559	663	24.6	○
	14	75	72	78	75	570	685	22.1	◎
	15	72	75	74	74	568	657	24.8	◎
	16	63	68	61	64	547	642	25.1	○
	17	76	79	81	79	568	671	21.5	◎
	18	68	63	69	67	565	667	22.3	○
	19	58	58	55	57	550	682	20.8	○
	20	75	75	71	74	563	672	22.3	◎
비 　　 교 　　 예	1	27	43	33	34	515	615	29.3	△	충격인성 미달
	2	53	52	58	54	582	695	19.8	△	인장강도 초과
	3	43	38	42	41	540	647	26.8	△	충격인성 미달
	4	43	42	38	41	592	700	19.2	X	충격인성 미달, 인장강도 초과
	5	36	42	34	37	530	625	26.3	△	충격인성 미달
	6	27	31	25	28	550	645	25.3	△	충격인성 미달
	7	35	36	33	35	545	662	25.8	△	충격인성 미달
	8	48	35	43	42	585	697	22.7	X	충격인성 미달, 인장강도 초과
	9	35	32	32	33	532	628	28.2	△	충격인성 미달
	10	43	48	44	45	553	657	25.9	△	충격인성 미달
	11	35	38	38	37	565	685	21.8	△	충격인성 미달
	12	35	45	41	40	585	712	18.5	X	충격인성 미달, 인장강도 초, 연신율 미달
	13	30	35	27	31	543	632	27.4	△	충격인성 미달
	14	43	42	47	44	581	710	18.1	X	충격인성 미달, 인장강도 초, 연신율 미달
	15	27	21	19	22	569	675	25.4	△	충격인성 미달
	16	55	52	57	55	590	718	18.3	△	인장강도 초과,연신율 미달
	17	21	17	18	19	565	663	25.1	△	충격인성 미달
	18	53	63	49	55	588	715	19	△	인장강도 초과
	19	33	35	31	33	547	641	25.8	△	충격인성 미달
	20	44	42	42	43	591	715	20.5	X	충격인성 미달, 인장강도 초과
	21	41	48	43	44	562	672	21.3	△	충격인성 미달
	22	44	41	43	43	575	688	19.8	△	충격인성 미달
	23	22	32	27	27	583	705	18.6	X	충격인성 미달, 인장강도 초, 연신율 미달
	24	39	42	38	40	598	721	17.5	X	충격인성 미달, 인장강도 초, 연신율 미달

　상기 표 1 및 표 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 탄뎀 용접에서 선행 메탈코어드 와이어와 후행 플럭스 코어드 와이어의 조성을 만족할 뿐만 아니라 관계식 1을 만족하는 발명예 1~20은 목표로 하는 인장강도와 -60℃ 저온충격인성을 확보할 수 있음을 알 수 있다.

　　이에 반하여, 본 발명의 플럭스 조성범위를 벗어난 비교예 1-20은 인장강도가 초과되고 연신율이 미달되었으며, -60℃ 저온 충격인성이 저하되는 만족스럽지 못한 결과를 보임을 알 수 있다.

특히, 비교예 21-24는 본 발명의 플럭스 조성을 만족하나 관계식 1을 만족하지 않는 경우로서, 선행극 와이어와 후행극 와이어의 간섭 영향으로 용접성 저하가 발생하거나 두 개의 와이어가 동시에 용융되어 충격인성 미달, 인장강도 미달 및 연신율 미달로 만족스럽지 못한 결과를 나타냄을 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

선행극으로 메탈 코어드 와이어를, 그리고 후행극으로 플럭스 코어드 와이어를 사용하는 탄뎀 가스 실드 아크 용접 와이어에 있어서,
상기 선행극인 메탈 코어드 와이어를 이루는 플럭스는, 상기 메탈 코어드 와이어에 대한 중량%로, 탄소(C): 0.05~0.10%, 규소(Si): 0.4~0.90%, 망간(Mn): 1.00~1.70%, 니켈(Ni): 1.00~2.00%, 티타늄(Ti): 0.15~0.27 중량%, 잔여 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하여 조성되고,
상기 후행극인 플럭스 코어드 와이어를 이루는 플럭스는, 상기 플럭스 코어드 와이어에 대한 중량%로, 규소(Si): 0.20~0.40%, 망간(Mn): 1.10~1.70%, 마그네슘(Mg): 0.25~0.65 중량%, 이산화 티타늄(TiO₂): 5.5~7.5%, 니켈(Ni): 1.00~2.00%, 잔여 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
상기 선행극 메탈코어드 와이어와 후행극 플럭스 코어드 와이어의 플럭스 조성은 하기 관계식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 저온 충격인성이 우수한 탄뎀 가스 실드 아크 용접 와이어.
[관계식 1]

여기에서, C, Si 및 Ti는 선행극 메탈코어드 와이어의 플럭스 성분 원소로서 각각의 함량(중량%)을 나타내고, 그리고 Mn, Mg 및 TiO₂는 후행극 플럭스 코어드 와이어의 플럭스 성분 원소로서 각각 이들의 함량(중량)을 나타냄.