KR100821426B1

KR100821426B1 - 고장력강용 가스-실드 아크 용접 플럭스 코어드 와이어

Info

Publication number: KR100821426B1
Application number: KR1020060108998A
Authority: KR
Inventors: 다케시 히다카; 요시토미 오카자키; 히토시 이시다; 가즈유키 스에나가
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2005-11-07
Filing date: 2006-11-06
Publication date: 2008-04-11
Also published as: NL1032551A1; CN100519049C; SG131885A1; NL1032551C2; SE531408C2; NO344915B1; NO20065113L; CN1962161A; KR20070049083A

Abstract

본 발명은 고장력강(high tensile steel)용 가스-실드 아크 용접(gas-shielded arc welding) 플럭스 코어드 와이어(flux cored wire)를 개시한다. 본 발명의 고장력강용 가스-실드 아크 용접 플럭스 코어드 와이어는 하기 성분들을 함유한다: C: 0.04 내지 0.11 질량%; Si: 0.40 내지 0.75 질량%; Mn: 1.30 내지 2.50 질량%; Ni: 0.10 내지 2.50 질량%; Cr: 0.10 내지 1.00 질량%; Mo: 0.10 내지 1.00 질량%; Ti: 0.06 내지 0.30 질량%; Fe: 90 질량% 이상; 및 N: 0.0150 질량% 이하. 이들 성분의 함량은 하기 수학식을 만족시킨다:

F(x) = -576.9[C] + 34.1[Si] + 80.1[Mn] + 1.5[Ni] - 22.8[Cr] - 6.8[Mo] - 83.1[Ti] ≥ 100

620MPa 초과의 내력(proof stress)을 갖는 플럭스 코어드 와이어는 극저온에서 내크래킹성이 양호하고 약 -60℃의 극저온에서 저온 인성이 양호한 용접 금속(weld metal)을 제공하며, 이들은 또한 용접 작업성도 우수하다.

Description

고장력강용 가스-실드 아크 용접 플럭스 코어드 와이어{FLUX CORED WIRE FOR GAS-SHIELDED ARC WELDING OF HIGH TENSILE STEEL}

도 1은 -60℃에서의 F(x) 값과 샤르피 충격치(vE -60℃(J))사이의 관계를 나낸 그래프이다.

본 발명은 고장력강용 가스-실드 아크 용접 플럭스 코어드 와이어에 관한 것으로, 보다 특히, 본 발명은 620MPa 초과의 내력을 갖는 고장력강용 가스-실드 아크 용접 플럭스 코어드 와이어에 관한 것이다.

최근의 강철 구조물은 그들이 이전보다 대형화됨에 따라 경량화가 요구되고 있으며, 이러한 요건은 고장력강을 사용함으로써 충족된다. 해양 구조물 및 가압 용기 분야에서 필수적인 저온 인성(toughness)에 적합한 용접 재료에 대한 수요가 증가하고 있다. 이러한 용접 재료는 실드 아크 용접 및 수중 아크 용접(submerged arc welding)용으로 설계된다. 그러나, 이러한 용접 방법은 아직도 효율, 작업성 및 용접 자세 등과 같은 문제들을 안고 있다. 이러한 상황은 높은 효율, 저온 인성 및 양호한 작업성에 대한 요건을 충족시키는 플럭스 코어드 와이어에 대한 수요를 자극하여 왔다.

지금까지 다양한 종류의 플럭스 코어드 와이어가 개발되었다. 그들중 하나가 일본 특허공개 제1997-253886호에 개시된 (690MPa 이상의 인장강도를 갖는) 고장력강용 가스-실드 아크 용접 플럭스 코어드 와이어이다. 이것은 TiO₂, 불화금속, 마그네슘 및 다른 합금용 성분을 특정량으로 함유함으로써, 그들은 양호한 용접 작업성 뿐만 아니라 장시간 PWHT(Post Weld Heat Treatment; 용접후열처리)한 후에도 양호한 저온 강도 및 저온 인성을 제공한다.

또 다른 고장력강용 가스-실드 아크 용접 플럭스 코어드 와이어가 일본 특허공개 제1991-47695호에 개시되어 있다. 이는 주로 TiO₂, MgO 및 MnO로 이루어진 이산화티타늄 타입의 플럭스였으며, 합금 성분의 TiO₂/MgO비 및 함량은 그것이 양호한 용접 작업성 및 인성을 제공하도록 적절히 규정하였다.

또 다른 (680 N/㎟ 이상의 인장강도를 갖는) 고장력강용 가스-실드 아크 용접 플럭스 코어드 와이어가 일본 특허공개 제1996-174275호에 개시되어 있다. 그의 합금 성분 및 Ta의 적정한 함량으로 인하여, 그는 광범위한 열 입력에도 불구하고 작업 능률을 향상시키고 모재에 상당하는 양호한 인성 및 고강성을 제공한다.

상기 각각의 특허 문헌에 개시된 용접 와이어는 -30 내지 -40℃에서의 샤르피 충격치(Sharpy impact value)란 말로 표시되는 그들의 저온 인성에 대해 평가한다. 이러한 시험온도는 해양 구조물 및 극저온을 경험하게 되는 다른 구조물에는 적합하지 않다. 훨씬 더 낮은 온도, 즉 -60℃에서 시험하는 것이 필수적이다. 상기 특허 문헌에서는 저온(약 -60℃)에서의 인성에 대해서는 전혀 언급이 없었다.

일본 특허공개 제1997-253886호 및 제1991-47695호에 개시된 용접 와이어는 용접시에 슬래그(slag)를 대량으로 증대시키는 슬래그 형성제(slag forming agent)를 다량 함유한다. 이는 슬래그 제거를 위한 추가의 단계를 필요로 하므로, 결과적으로는 용접 효율을 저하시킨다. 일본 특허공개 제1996-174275호에서는 용접 효율을 향상시키기 위한 금속 분말의 양은 규정하고 있지만, Ti가 용접시에 슬래그를 생성하는 성분이고 그것이 용접 효율에 있어 중요한 역할을 한다는 사실에도 불구하고 Ti의 함량을 규정하고 있지 않다.

훨씬 더 낮은 온도에서 양호한 인성 및 내크래킹성을 나타내고 또한 용접 작업성이 개선된 고장력강용 가스-실드 아크 용접 플럭스 코어드 와이어 개발에 성공한 사람은 하나도 없었다.

본 발명은 이러한 관점에서 완성되었다. 본 발명의 목적은 620MPa 초과의 내력을 갖는 새로운 고장력강용 가스-실드 아크 용접 플럭스 코어드 와이어를 제공하는 데 있다. 이러한 플럭스 코어드 와이어는 극저온, 즉 약 -60℃에서 양호한 내크래킹성 및 양호한 저온 인성을 갖는 용접 금속을 제공한다.

본 발명은 하기의 성분들을 포함하는 고장력강용 가스-실드 아크 용접 플럭스 코어드 와이어에 관한 것이다:

(와이어의 총량을 기준하여)

C : 0.04 내지 0.11 질량%,

Si : 0.40 내지 0.75 질량%,

Mn : 1.30 내지 2.50 질량%,

Ni : 0.10 내지 2.50 질량%,

Cr : 0.10 내지 1.00 질량%,

Mo : 0.10 내지 1.00 질량%,

Ti : 0.06 내지 0.30 질량%,

Fe : 90 질량% 이상,

N : 0.0150 질량% 이하.

각 성분의 함량(질량%)은 외피(sheath) 및 플럭스 코어중의 총량을 기준하여 나타낸 것이며, [C], [Si], [Mn], [Ni], [Cr], [Mo] 및 [Ti]으로 각각 표시되는 C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo 및 Ti의 각각의 함량은 각각 하기 수학식을 만족시킨다:

상기 함량은 용접 와이어에 첨가된 화합물을 구성하는 특정 성분의 양을 나 타낸다. 예를 들면, Si의 함량은 용접 와이어에 첨가된 SiO₂(또는 그의 유사물)의 양으로부터 계산된다.

본 발명에 따르면, 고장력강용 가스-실드 아크 용접 플럭스 코어드 와이어는 극저온, 즉 약 -60℃에서도 저온 인성 및 내크래킹성이 탁월한 용접 금속(weld metal)을 제공한다. 또한, 용접 작업성 및 시공 능률도 우수하다.

이하에서, 본 발명을 보다 상세히 기술할 것이다. 상술된 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명자들은 저온 인성을 향상시키는데 효과적인 플럭스 코어드 용접 와이어의 합금 성분을 연구하였다. 그 결과, 그들은 와이어중의 합금 성분의 양과 용접 금속의 저온 인성 간에 모종의 관계가 성립한다는 사실을 확인하였다. 두드러지게는, 용접 금속의 저온 인성은 합금 성분의 상호 작용에 의존한다. 저온 인성에 대한 개개의 합금 성분의 효과를 실험적으로 조사하여 하기 관계식을 정립하였다. 그 결과가 하기에 나타나 있다.

바꾸어 말하면, 와이어중의 합금 성분의 양과 용접 금속의 저온 인성 간의 관계는 하기 수학식으로 표시된다:

(상기 식에서,

[C], [Si], [Mn], [Ni], [Cr], [Mo] 및 [Ti]는 용접 와이어중의 C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo 및 Ti의 각각의 함량을 나타낸다.)

F(x)의 값이 100보다 작지 않은 경우에만, 용접 금속이 극저온, 즉 약 -60℃에서 저온 인성이 탁월한 용접 금속을 제공한다.

(620MPa 초과의 내력을 갖는) 고장력강의 용접시에 수득되는 용접 금속은 용접 와이어중에서 C, Cr, Ti 및 Mo의 함량(특히, C 및 Ti의 함량)이 증가함에 따라 인성을 저하시키는 경향이 있다.

Ti 함량이 증가하면 용접 금속중의 고용 Ti(solid solution Ti)의 함량이 증가하여, 실제로는 재가열부(또는 후속 과정에서 가열되는 용접 금속의 부분)내에서 TiC의 석출이 일어난다. TiC의 석출은 핵 형성능을 저하시킴으로써 라스형 베이나이트(lath-like bainite)가 생성되어 인성이 현저히 감소하게 된다. C 함량이 증가하면 섬형 마텐자이트(island martensite)가 생성되어 인성이 약화된다.

이와는 대조적으로, Si, Mn 및 Ni는 인성을 증대시키는 경향이 있다. 특히, Si 및 Mn은 용접 금속중의 산소 함량을 감소시킴으로써 인성에 기여한다.

본 발명은 상기에서 언급된 발견에 따라 용접 와이어가 적절히 선택된 합금 성분을 적정한 양으로 함유할 경우에만 그 효과를 발휘한다. 합금 성분은 아래와 같은 이유로 선택되고 정량되었다. 하기에 주어진 각 성분의 함량은 용접 와이어의 총량(질량%)을 기준으로 한 것이다. 본 발명에 따른 플럭스 코어드 용접 와이어는 강철 외피(steel sheath) 및 그 내측에 충전되는 플럭스 코어로 이루어지며, 이들 외피 및 코어중의 어느 하나 또는 둘 모두는 하기 성분들 중의 특정 성분을 함유할 것이다.

C : 0.04 내지 0.11 질량%

C는 용접 금속의 강도에 큰 영향을 미치는 성분이다. C의 양이 0.04 질량% 미만인 경우, 620MPa 초과의 내력을 제공하지 않는다. 그러므로, C의 양은 0.04 질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.06 질량% 이상이어야 한다. C의 양이 0.11 질량%를 초과하는 경우, 용접 금속이 저온 크래킹에 상당히 민감하게 된다. 따라서, C의 양은 0.11 질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.10 질량% 이하이어야 한다.

Si : 0.40 내지 0.75 질량%

Si는 산소제거제(deoxidizer)로서 작용하여 용접 금속중의 산소 함량을 저하시켜 용접 금속의 강도를 유지시키는 역할을 한다. Si의 양이 0.40 질량% 미만인 경우, 산소제거가 완전하지 못하여 블로우 홀(blow hole)이 발생하고 인성이 불량하게 된다. 따라서, Si의 양은 0.40 질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.50 질량% 이상이어야 한다. Si의 양이 0.75 질량%를 초과하는 경우, 용접 금속의 점성이 상승하여 모재 금속과 혼화되지 않아 용접 작업성이 저하된다. 따라서, Si의 양은 0.75 질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.60 질량% 이하이어야 한다.

Mn : 1.30 내지 2.50 질량%

Mn은 Si와 유사하게 산소제거제로서 작용한다. 또한, 이는 용접 금속의 인성을 향상시킨다. Mn의 양이 1.30 질량% 미만인 경우, 산소제거가 완전하지 못하여 블로우 홀이 발생하고 인성이 불량하게 된다. 따라서, Mn의 양은 1.30 질량% 이상, 보다 바람직하게는 1.80 질량% 이상이어야 한다. Mn의 양이 2.50 질량%를 초과하는 경우, 용접 금속의 강도는 증가하지만 저온 크래킹에 더 민감하게 된다. 따라서, Mn의 양은 2.50 질량% 이하, 보다 바람직하게는 2.10 질량% 이하이어야 한 다.

Ni : 0.10 내지 2.50 질량%

Ni는 용접 금속의 강도 및 인성에 큰 영향을 미치는 성분이다. Ni의 양이 0.10 질량% 미만인 경우, 인성을 충분하게 향상시키는데 도움을 주지 않는다. 따라서, Ni의 양은 0.10 질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.50 질량% 이상이어야 한다. Ni의 양이 2.50 질량%를 초과하는 경우, 고온 크래킹이 유발될 위험이 있다. 따라서, Ni의 양은 2.50 질량% 이하, 보다 바람직하게는 2.00 질량% 이하이어야 한다.

Cr : 0.10 내지 1.00 질량%

Cr은 강도에 안정적으로 기여한다. Cr의 양이 0.10 질량% 미만인 경우, 적당한 강도를 제공하지 못한다. 따라서, Cr의 양은 0.10 질량% 이상이어야 한다. Cr의 양이 1.00 질량%를 초과하는 경우, 강도는 크게 증가하지만 인성에 해를 주어 저온 크래킹이 유발될 위험이 있다. 따라서, Cr의 양은 1.00 질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.60 질량% 이하이어야 한다.

Mo : 0.10 내지 1.00 질량%

Mo는 강도에 안정적으로 기여하고, 결정 입자의 크기를 감소시키며, 저온 인성을 향상시킨다. Mo의 양이 0.10 질량% 미만인 경우, 적당한 강도를 제공하지 않을 뿐만 아니라 결정 입자의 미세화 효과가 있어 인성을 저하시킨다. 따라서, Mo의 양은 0.10 질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.20 질량% 이상이어야 한다. Mo의 양이 1.00 질량%를 초과하는 경우, 경화가 현저하게 일어나 인성에 해를 미친다. 따라서, Mo의 양은 1.00 질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.60 질량% 이하이어야 한다.

Ti : 0.06 내지 0.30 질량%

Ti는 결정 입자의 크기를 감소시키지만, 과량으로 존재할 경우에는 슬래그를 증대시키는 원인이 된다. Ti의 양이 0.06 질량% 미만인 경우, 결정 입자가 목적하는 만큼 감소되지 않아 저온 인성이 불량하게 된다. 따라서, Ti의 양은 0.06 질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.10 질량% 이상이어야 한다. Ti의 양이 0.30 질량%를 초과하는 경우, 슬래그가 증대하여 그러한 슬래그를 제거하기 위한 추가적인 단계가 필요하게 되어 작업 능률이 저하된다. 따라서, Ti의 양은 0.30 질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.25 질량% 이하이어야 한다.

부언하여, Ti는 바람직하게는 금속 또는 합금(예를 들면, Fe-Ti)의 형태로 첨가되어야 한다. 산화물 형태로 첨가된 Ti는 다량의 슬래그를 발생시켜 그를 제거하기 위한 추가적인 단계가 필요하게 되어 작업 능률이 저하된다. 이와는 대조적으로, 금속 또는 합금 형태로 첨가된 Ti는 슬래그를 극히 소량 발생시켜 다운핸드(downhand) 용접 또는 수평자세 용접을 하기에 효과적으로 만든다.

N: 0.015 질량% 이하

N은 본 발명에서 적극적으로 첨가되지는 않는다. 그러나, 플럭스 코어드 와이어는 플럭스의 원료로부터 나오는 소량의 N을 함유한다. N의 양이 0.015 질량%를 초과하는 경우, 블로우 홀이 발생하는 경향이 있다. 따라서, N의 양은 0.015 질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.010 질량% 이하이어야 한다.

본 발명에 따른 플럭스 코어드 용접 와이어의 상기 언급된 성분들중의 나머지 성분은 주로 강철 외피 및 그 안에 함유된 플럭스내에 존재하는 Fe 합금(예를 들면, Fe-Si, Fe-Mn, Fe-Cr, Fe-Mo 및 Fe-Ti)으로 구성되며, Fe는 철 분말로부터 유래된다. Fe는 와이어 총 중량의 90 질량% 이상, 보다 바람직하게는 93 질량% 이상이다. Fe 함량이 90 질량%를 초과하면 고증착속도가 제공된다. 더욱이, 본 발명에 따른 플럭스 코어드 용접 와이어는 부수적으로 알칼리금속 불화물 및 그의 산화물, 알칼리토금속 불화물 및 그의 산화물, B, Al, Mg 등을 함유할 수도 있다.

합금 성분의 함량은 하기 수학식으로 규정된다:

상기 수학식은 용접 금속의 저온 인성이 합금 성분의 함량에 어떻게 의존하는가를 보여주는 것이다. 하기에 명시되어 있는 바와 같이 C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo, Ti, Fe, N 및 기타 성분들을 각각 함유하는 10개의 와이어 샘플에 대하여 샤르피 충격시험(-60℃에서)을 실시한 결과 만족스러운 결과를 얻었다:

C : 0.03 내지 0.15 질량%,

Si : 0.32 내지 0.89 질량%,

Mn : 1.18 내지 2.65 질량%,

Ni : 0.04 내지 2.75 질량%,

Cr : 0.05 내지 1.20 질량%,

Mo : 0.04 내지 1.21 질량%,

Ti : 0.03 내지 0.36 질량%,

Fe : 92.1 내지 96.1 질량%,

N : 0.0150 질량% 이하,

기타 성분 : 0.10 내지 3.25 질량%

(기타 성분으로는 B, Na, F, K, Li, Al, Ca, Mg, P 및 S를 들 수 있다).

F(x)의 값은 용접 금속의 저온 인성에 비례한다. 각 합금 성분의 함량 앞에 있는 계수는 용접 금속의 저온 인성에 대한 각 합금 성분의 효과를 나타낸다. 바꾸어 말하면, 계수가 클수록 저온 인성에 대한 합금 성분의 효과가 큰 것을 의미하며, 그 반대로 계수가 작을수록 그 효과가 작은 것을 의미한다. 음(-)의 계수는 그와 관련되는 합금 성분이 저온 인성에 대해 악영향을 나타냄을 의미한다. 수학식 F(x)에서의 계수는 합금 성분이 10개의 와이어 샘플을 사용한 실험에서 그들 성분의 양에 비례하여 저온 인성의 향상에 어느 정도 기여하였는가에 따라 측정하였다.

각 합금 성분의 양을 적절히 조정할 경우에 달성되는 저온 인성 계수로서의 F(x)의 값을 각각의 와이어 샘플에 대하여 수득하였으며, 이렇게 얻은 값을 샘플의 (vE -60℃로서 약칭되는) -60℃에서의 샤르피 충격치에 대하여 플로트(plot)하였다. 그 결과가 도 1에 나타나 있다. 도 1로부터, F(x)와 vE -60℃사이에 선형 관계가 성립함을 알 수 있다. F(x) ≥ 100 의 영역내의 vE -60℃ ≥ 50J의 값에서 저온 인성이 양호함을 암시한다. 따라서, F(x)의 값이 고장력강용 가스-실드 아크 용접 플럭스 코어드 와이어의 조성과 그로부터 발생하는 용접 금속의 저온 인성사이의 관계에 대하여 정밀한 예측을 가능하게 한다는 것이 입증되었다.

본 발명에 따른 플럭스 코어드 와이어는 플럭스를 통상의 플럭스 코어드 와이어에 적당한 양인 10 내지 30%의 양으로 함유하여야만 한다. 10% 미만의 양은 플럭스에 대하여 너무 소량이어서 그 자체로 필수적인 합금 성분을 공급하지 못한다. 외피로부터 합금 성분을 첨가하는 것은 원료 비용의 증가를 유발한다. 더욱이, 합금 성분을 혼입시키면 외피 강도가 증가하여 와이어 연신성을 악화시키므로 제조 단가에 불리하게 작용한다. 역으로, 30% 이상의 과량의 플럭스를 함유하는 와이어는 얇은 외피를 가지므로 연신성이 불량하게 되어(빈번하게 단선되어) 제조 단가에 불리하게 작용한다.

실시예

이하 실시예 및 비교예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 기술할 것이다. 이들 실시예에서는, 하기 표 1에 나타낸 조건하에서 용접을 실시하였다. 샘플 와이어의 조성 및 F(x) 값은 표 2에 나타나 있다. 샘플 와이어의 외피의 조성은 표 3에 나타나 있다. 표 2에 나타나 있는 샘플 와이어는 표 4에 나타나 있는 바와 같이 임의의 2가지 종류(A 및 B)의 외피를 갖는다. 외피(A 및 B)의 조성은 표 3에 나타나 있다. 표 1에 나타나 있는 용접 조건하에 HT780 강의 용접 금속을 제조하였다. 이 용접 금속을 절단하여 각각 JIS Z3111 NO A1 및 A4에 따른 인장시험 및 샤르피 충격시험용 시편을 제조하였다. 하기 표 5는 내력(0.2%), 샤르피 충격강도 및 용접 작업성에 대한 시험 결과를 나타낸 것이다.

용접후 96시간동안 방치한 후, 그들의 배면 금속을 절단하여, (JIS Z3060에 따른) 초음파 탐상시험(flaw detection) 및 (JIS G0565에 따른) 자성 입자 검사에 의해 샘플에 대한 저온 크래킹에 대해 시험하였다. 이러한 시험은 SEM하에서 파열 표면(fracture surface)을 관찰함으로써 실시하였다. 또한, 그들의 배면 금속을 절단하여, (JIS Z3060에 따른) 초음파 탐상시험 및 (JIS Z3104에 따른) 방사선투과시험에 의해 샘플에 대한 고온 크래킹에 대해 시험하였다. 이러한 시험은 SEM하에서 파열 표면을 관찰함으로써 실시하였다. 부수적으로, 용접 금속을 시험하기 위하여 JIS Z3111에 따라 인장시험 및 샤르피 충격시험을 실시하였다.

샘플 와이어를 사용한 용접이 분명하게 비효율적인 경우에 용접 작업성의 등급을 "불량"이라 한다.

표 1(용접 조건)

표 2(와이어 성분)

표 3

표 4

표 5(시험 결과)

표 2에 나타나 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 14에서의 샘플 와이어는 본 발명에 따른 것이며, 비교예 15 내지 34에서의 샘플 와이어는 본 발명 범주 밖의 것이다.

표 5로부터, 실시예 1 내지 14에서의 샘플 와이어가 적당한 강도와 현저한 저온 인성을 나타내는, 620MPa 이상의 내력(0.2%) 및 50J 이상의 vE -60℃ 값을 가지며, 또한 그들이 용접 작업성 및 내크래킹성이 탁월함을 알 수 있다.

부수적으로, 표 5는 모든 샘플 와이어(실시예 1 내지 34) 중에서 저온 크래 킹 또는 고온 크래킹이 일어난 샘플 와이어만을 시험한 "기타" 컬럼을 포함하고 있다.

이와는 대조적으로, (C의 함량이 0.04 질량% 미만인) 비교예 15 및 (Cr의 함량이 0.10 질량% 미만인) 비교예 23의 샘플 와이어는 불충분한 강도를 나타내는, 620MPa 이하의 내력(0.2%)을 갖는 것으로 나타나 있다. 또한, (C의 함량이 0.11 질량% 이상인) 비교예 16 및 (Cr의 함량이 1.00 질량% 이상인) 비교예 24의 샘플 와이어는 과도한 강도와 저하된 인성을 가지고 있으며 저온 크래킹이 일어난 것으로 나타나 있다.

(Si의 함량이 0.40 질량% 미만인) 비교예 17 및 (Mn의 함량이 1.30 질량% 미만인) 비교예 19의 샘플 와이어는 불충분한 산소제거로 인하여 많은 블로우 홀을 가지고 있는 것으로 나타나 있다. 또한, (Si의 함량이 0.75 질량% 이상인) 비교예 18의 샘플 와이어는 모재 금속과 혼화성이 불량하여 용접 작업성을 불량하게 만드는 것으로 나타나 있다.

(Mn의 함량이 2.50 질량% 이상인) 비교예 20의 샘플 와이어는 과도한 강도를 가지고 있으며 저온 크래킹이 일어난 것으로 나타나 있다.

(Ni의 함량이 0.10 질량% 미만인) 비교예 21의 샘플 와이어 또는 (Ti의 함량이 0.06 질량% 미만인) 비교예 27의 샘플 와이어는 불충분한 결정 입자 미세화로 인하여 저하된 인성을 갖는 것으로 나타나 있다. 이와는 대조적으로, (Ni의 함량이 2.50 질량% 이상인) 비교예 22의 샘플 와이어는 고온 크래킹이 일어난 것으로 나타나 있다.

(Mo의 함량이 0.10 질량% 미만인) 비교예 25의 샘플 와이어는 불충분한 결정 입자 미세화로 인하여 저하된 강도(0.02%에서 620MPa 미만의 내력)와 저하된 인성을 갖는 것으로 나타나 있다.

(Mo의 함량이 1.00 질량% 이상인) 비교예 26의 샘플 와이어는 용접 금속의 과도한 경화로 인하여 저하된 인성을 갖는 것으로 나타나 있다.

(Ti의 함량이 0.30 질량% 이상인) 비교예 28의 샘플 와이어는 그로부터 다량의 슬래그가 발생하여 그를 제거하는데 장시간이 소요됨으로 용접 작업능률이 저하되는 것으로 나타나 있다.

(F(x)의 값이 100보다 작은) 비교예 29 내지 32의 샘플 와이어는 저온 인성이 불량(-60℃에서의 샤르피 충격치가 50J 이하)한 것으로 나타나 있다.

(Fe 이외의 다른 성분의 양이 다량이고 Fe의 양이 90 질량% 미만인) 비교예 33의 샘플 와이어는 다량의 슬래그로 인하여, 그리고 그 결과로 일어나는 증착된 금속의 양의 저하로 인하여 용접 작업성이 저하되는 것으로 나타나 있다.

(N의 양이 0.015 질량%를 초과하는) 비교예 34의 샘플 와이어는 블로우 홀을 가지고 있는 것으로 나타나 있다.

상기에서 언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 14의 샘플 와이어는 양호한 저온 인성과 우수한 용접 작업성 및 내크래킹성을 나타낸다.

620MPa 이상의 내력(proof stress)을 갖는 고장력강용 가스-실드 아크 용접 플럭스 코어드 와이어는 극저온, 즉 약 -60℃에서 조차도 내크래킹성이 양호하고 저온 인성이 양호한 용접 금속(weld metal)을 제공하며, 이들은 또한 용접 작업성 및 시공 능률도 우수하다.

Claims

와이어의 총량을 기준으로 하여,

C : 0.04 내지 0.11 질량%;

Si : 0.40 내지 0.75 질량%;

Mn : 1.30 내지 2.50 질량%;

Ni : 0.10 내지 2.50 질량%;

Cr : 0.10 내지 1.00 질량%;

Mo : 0.10 내지 1.00 질량%;

Ti : 0.06 내지 0.30 질량%;

Fe : 90 질량% 이상; 및

N : 0.0150 질량% 이하를 포함하며,

[C], [Si], [Mn], [Ni], [Cr], [Mo] 및 [Ti]로 각각 표시되는 C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo 및 Ti의 각각의 함량이 각각 하기 수학식을 만족시키고,

와이어 전체에서 차지하는 플럭스량이 10 내지 30%인,

고장력강(high tensile steel)용 가스-실드 아크 용접(gas-shielded arc welding) 플럭스 코어드 와이어(flux cored wire):

F(x) = -576.9[C] + 34.1[Si] + 80.1[Mn] + 1.5[Ni] - 22.8[Cr] - 6.8[Mo] - 83.1[Ti] ≥ 100