KR101012199B1

KR101012199B1 - 아연 기재 합금으로 코팅한 강판을 용접하기 위한스테인레스강 기재 용접 금속으로 이루어진 용접 접합부

Info

Publication number: KR101012199B1
Application number: KR1020087010092A
Authority: KR
Inventors: 신지 코다마; 히데끼 하마따니; 노부오 미즈하시; 케니찌 아사이; 마나부 미즈모또
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2006-09-25
Publication date: 2011-02-08
Also published as: TWI310713B; CA2624140C; CN101277781A; RU2410221C2; US20090158889A1; US7767314B2; CA2624140A1; JP5098217B2; TW200720006A; RU2008116610A; WO2007037447A9; MY146745A; WO2007037447A1; BRPI0616709A2; EP1940582A1; CN101277781B; JP2007118077A; KR20080053395A; BRPI0616709B1

Abstract

용접 접합부 및 용접 접합부에 대한 스테인레스강 기재 용접 금속 조성물을 기재하였다. 상기 조성물 및 그로부터 만들어진 용접 접합부는 아연 기재 합금으로 코팅한 강판을 용접하기에 적합하다. 상기 용접은 내부식성 및 액체-금속 취성화 균열에 대한 내성이 우수하다. 이것은 스테인레스강 기재 용접 금속을 사용하여 아연 기재 합금 코팅 강판을 용접할 때, 스테인레스강 기재 용접 금속의 액체-금속 취성화 균열을 억제함으로써 달성된다. 상기 용접 접합부는 스테인레스강 기재 성분으로 만들어진 용접 금속의 용접부위를 포함하고, 상기 용접 금속은 질량 퍼센트 (%)로 C: 0.01 - 0.1; Si: 0.1 - 1; Mn: 0.5 - 2.5; Ni: 5 - 11; 및 Cr: 17 - 25를 함유하고, 나머지는 철 및 잔여 불순물이고, 여기서 하기 식들이 충족된다: -0.81 x Cr 당량 + 23.2 ≤ Ni 당량 ≤ 0.95 x Cr 당량 - 8.1...(1); Ni 당량 = Ni + 30 x C + 0.5 x Mn + 30 x N...(2); Cr 당량 = Cr + Mo + 1.5 x Si...(3).

용접 접합부, 스테인레스강 기재 용접 금속, 아연 기재 합금 코팅 강판, 내부식성, 액체-금속 취성화 균열

Description

아연 기재 합금으로 코팅한 강판을 용접하기 위한 스테인레스강 기재 용접 금속으로 이루어진 용접 접합부 {WELD JOINT FORMED WITH STAINLESS STEEL-BASED WELD METAL FOR WELDING A ZINC-BASED ALLOY COATED STEEL SHEET}

이 출원은 2005년 9월 28일, 2006년 5월 16일에 각각 일본에서 출원된 일본 출원번호 JP 2005-282712 및 JP 2006-136897의 우선권을 주장한다. 상기 출원들의 전 내용은 본원에 참고문헌으로 도입되었다.

본 발명의 한 측면은 아연 기재 합금으로 코팅한 강판에 대한 용접 접합부에 관한 것이다. 이 용접 접합부는 스테인레스강 기재 용접 금속으로 이루어지고, 건축용 자재 또는 차량용 자재에 사용될 수도 있다. 상기 용접 접합부는 용접부위에서의 내부식성 및 액체-금속 취성화 (LME) 균열에 대한 내성이 뛰어나다.

구조재로서 양호한 내부식성 때문에, 아연 기재 합금으로 코팅한 강판이 건축용 자재 및 차량용 자재로서 널리 사용된다. 통상적으로, 내부식성을 향상시키기 위해, 코팅하지 않은 부재를 용접한 후, 용접한 부재를 아연 기재 합금 배스에 담근다. 이것은 철강 부재 및 용접부위의 표면에 아연 기재 합금을 도포하여, 용접된 구조물 전부에 내부식성을 확보한다. 그러나 이 방법은 코팅이 용접 공정 후에 수행되어야 하기 때문에, 낮은 생산성을 제공한다. 코팅 배스와 같은 추가적인 설비가 필요하기 때문에, 제조 단가를 증가시킨다. 이러한 관점에서, 양호한 내부식성 및 고생산성을 가지는 구조재를 제조하기 위해, 아연으로 코팅한 강판을 용접하여 용접한 구조물을 형성하는 방법이 사용된다.

JP2000-64061은 Zn-Al-Mg-Si 기재 합금과 같은 아연 기재 합금이 코팅된, 아연 기재 합금 코팅 강판을 기재하고 있다. Zn-Al-Mg-Si 기재 합금 코팅은 통상적인 아연 코팅 강판에 비해 내부식성이 향상되었다.

그러나 아연 기재 합금으로 코팅한 강판을 용접하여 구조물을 제조하는 경우에 있어서, 용접 금속부위의 코팅된 부분이 기화되기 때문에 내부식성이 저하된다. 이 관점에서, 통상적으로 아연 기재 합금으로 코팅한 강판은 먼저 탄소강 용접 물질을 사용하여 용접하고, 그 다음 용접부위를 솔칠 또는 분무로 코팅한다. 이 추가적인 코팅 공정은 구조재의 제조에서의 생산성을 저하한다.

양호한 내부식성을 필요로 하는 스테인레스강 구조물의 용접에 있어서, 스테인레스강 용접 물질은 스테인레스강 사이 또는 스테인레스강 및 탄소강 사이의 접합부에서 양호한 내부식성을 가지는 용접 금속을 형성하는데 사용된다. 그러나 아연 기재 합금 코팅 강판을 용접하는데 있어서, 스테인레스강 용접 물질을 사용한다면, 액체-금속 취성화 때문에 균열이 일어난다. 이것은 아연 기재 합금으로 코팅한 철강을 용접하는 경우, 용융된 코팅 때문에 스테인레스강 성분의 용접부위에 액체-금속 취성화 균열이 형성되기 때문이다.

액체-금속 취성화 균열의 주요 원인은 아연 기재 합금 코팅 성분이 강판에 용융된 채로 남아있기 때문이라고 생각된다. 이것은 용접 금속부위에 열 수축에 의해 야기되는 인장 응력이 가해질 때, 결정입계에서 부서질 수 있다. 이것이 취성의 원인이다. 따라서, 아연으로 코팅한 강판을 스테인레스강 용접 물질을 사용하여 용접할 때에는 미리 아연 기재 코팅을 제거해야 하는 것이 상식이다.

액체-금속 취성화 균열과 유사한 현상은 스테인레스강판 및 아연으로 코팅한 강판과 같은 상이한 물질이 용접될 때 일어난다. 따라서, 아연으로 코팅한 강판을 용접하거나 또는 스테인레스강 기재 용접 물질로 아연-코팅 및 스테인레스강을 용접하는 시도는 거의 없었다.

JP09-267177A는 양호한 내부식성을 가진 강철문의 제조 방법을 기재한다. 이 방법에 있어서, 둘 모두 약 2mm 두께인 스테인레스강판 및 아연으로 코팅한 강판은 상대적으로 높은 Ni 함유량을 가진 필러 와이어를 사용하여 맞대기 용접하였다. 오스테나이트를 분산하고, 열등한 연성을 갖는 마르텐사이트를 형성하는 것을 억제하기 위해, Ni 함유량은 스테인레스강 기재 성분의 용접 금속의 Ni 당량을 미리 정해진 값보다 더 크게 유지하도록 하는 것이다. 이것은 용접 후 굽힘에 의해 생겨나는 균열을 예방한다.

JP09-267177A의 기재에 있어서, 스테인레스강판 및 아연으로 코팅한 강판을 맞대기 용접한 직후 보통 일어나는 액체-금속 취성화 균열 (아연 취성화 균열)에 대한 기재가 없다. JP09-267177A의 기재에 있어서, 아연 코팅의 용융점이 높은 용융 아연으로 코팅한 강판을 강판의 두께가 2mm이고 용접부위에서의 결합력이 약한 조건에서 용접하였다. 이것은 액체-금속 취성화 균열 (아연 취성 균열)이 스테인레스강판 및 아연으로 코팅한 강판을 맞대기 용접할 때 일어나지 않는 이유로 보인 다.

그러나 판의 두께가 3mm 이상이고, 용접부위의 결합력이 필렛 용접만큼 높은 조건하에서, JP09-267177A에 기재된 방법을 사용하여 합금 처리를 하지 않은 아연 기재 합금으로 코팅한 강판을 맞대기 용접하는 경우, 액체-금속 취성화 균열과 유사한 현상을 보이는 것으로 생각된다.

용접될 판의 두께는 3mm 이상이고, 결합력이 더 높을 때, 액체-금속 취성화 균열과 유사한 현상이 더 쉽게 일어나는 이유는 판 두께의 증가 및/또는 결합력의 증가가 용접 금속의 열 수축에 의해 야기되는 인장 응력을 또한 증가시키기 때문이다. 이것은 표면상에 용융된 채로 남아있는 아연 기재 합금 코팅 성분이 용접 금속의 결정입계에서 용이하게 부서지게 만든다.

스테인레스강판을 맞대기 용접할 때, 지연 균열이 용접후에 일어날 수도 있다. JP2001-9589A는 높은 Cr 함유량의 스테인레스강을 용접할 때, 용접 후에 지연 균열을 예방하는 방법을 기재하고 있다.

상기의 관점에서, 아연 기재 합금으로 코팅한 강판을 스테인레스강 기재 용접 물질을 사용하여 용접할 때, 용접부위에서 우수한 내부식성을 가지는 용접 구조물을 제조하는 방법은 매우 어려운 것으로 이해된다.

<발명의 요약>

본 발명의 목적은 스테인레스강 기재 용접 물질을 사용하여 형성한 용접 접합부를 제공하는 것이다. 이 스테인레스강 기재 용접 물질은 아연 기재 합금으로 코팅한 강판을 용접하는데 특히 적합하고, 용접부위에서의 우수한 내부식성 및 액 체-금속 취성화 균열의 내성을 야기한다. 이것은 아연 기재 합금으로 코팅한 강판을 용접할 때, 스테인레스강 기재 용접 금속의 액체-금속 취성화 균열을 억제하여 달성한다.

발명자들은 아연 기재 합금으로 코팅한 강판을 용접하는데 있어서, 스테인레스강 기재 용접 물질을 사용하여 용접부위의 내부식성을 향상시키는 것을 부지런히 연구하였다. 발명자들은 또한 스테인레스강 기재 금속 성분 및 아연 기재 합금 코팅의 용접에 의해 야기되는 액체-금속 취성화 균열의 억제를 향상시키는 것을 부지런히 연구하였다.

이 연구의 결과로, 스테인레스강 기재 용접 금속의 액체-금속 취성화 균열의 발생이 고체화 메카니즘 및 구조에 의존함을 발견하였다. 용접 금속 중 마르텐사이트의 형성을 억제하고, 페라이트 형성을 촉진하기 위해 Ni 당량 및 Cr 당량에 기초하여 성분 조성을 조절함으로써, 액체-금속 취성화 균열을 억제할 수 있다.

본 발명은 상기에서 얻은 지식을 토대로 만들어졌고, 발명의 요점은 하기에 기재되었다.

본 발명의 한 측면은 스테인레스강 기재 용접 물질 조성물 및 그것으로부터 만들어진 용접 접합부에 관한 것이다. 상기 용접 접합부는 용접부위의 내부식성 및 액체-금속 취성화 균열에 대한 내성이 우수한 아연 기재 합금으로 코팅한 강판을 위한 것이다. 상기 용접 접합부는 스테인레스강 기재 성분으로 만들어진 용접 금속의 용접부위를 포함하는데, 상기 용접 금속은 질량 퍼센트 (%)로:

C: 0.01 - 0.1;

Si: 0.1 - 1;

Mn: 0.5 - 2.5;

Ni: 5 - 11; 및

Cr: 17 - 25

를 포함하고, 나머지는 철 및 잔여 불순물이고,

하기 (1), (2) 및 (3)의 식;

-0.81 x Cr 당량 + 23.2 ≤ Ni 당량 ≤ 0.95 x Cr 당량 - 8.1 ...(1)

Ni 당량 = Ni + 30 x C + 0.5 x Mn + 30 x N ...(2)

Cr 당량 = Cr + Mo + 1.5 x Si ...(3)

를 만족하고, 여기서, Ni, C, Mn, N, Cr, Mo 및 Si 각각은 스테인레스강 기재 용접 금속 중에 함유하는 각 성분 원소의 함유량 (질량 %)를 나타낸다.

본 발명의 다른 측면에 있어서, 상기에 기재된 스테인레스강 기재 용접 금속은 추가로 질량 (%)로:

Mo: 0.5 - 2; 및

N: 0.05 - 0.15

를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에서, 스테인레스강 기재 용접 금속의 조성은 고체 와이어 또는 플럭스 코어드 와이어에 의해 조절되고, 상기 고체 와이어 또는 플럭스 코어드 와이어는 총 와이어 질량당 질량 (%)로:

C: 0.01 - 0.05;

Si: 0.1 - 1;

Mn: 0.5 - 3;

Ni: 7 - 12;

Cr: 24 - 30, 및

Mo: 2 이하 또는 N: 0.17 중 적어도 어느 하나인

금속 성분을 포함하고, 나머지는 철 및 잔여 불순물이다.

본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 플럭스 코어드 와이어는 총 와이어 질량당 질량(%)로:

TiO₂: 0.5 - 2.5;

SiO₂: 1.5 - 3.5; 및

ZrO₂: 0.5 - 2.5

를 슬래그 성분으로 함유하고, 슬래그 성분의 총량은 6.5 내지 9.5의 범위이다.

본 발명의 다른 측면에서, 아연 기재 합금 코팅은 질량 (%)로:

Al: 2 - 19;

Mg: 1 - 10; 및

Si: 0.01 - 2

를 포함하고, 나머지는 아연 및 잔여 불순물이다.

본 발명의 또 다른 측면에서는, 스테인레스강 기재 용접 물질을 사용하여 아 연 기재 합금으로 코팅한 강판을 용접하는 경우에 있어서, 스테인레스강 기재 성분의 용접 금속의 액체-금속 취성화 균열을 억제하는 것이 가능하다. 이것은 균열 결함이 없는 용접 금속을 가진 내부식성이 우수한 용접 접합부를 제공한다. 따라서, 건축 및/또는 자동차의 붕괴 내구성 및/또는 안전성은 건축 및/또는 자동차 산업에서 용접한 부재에 아연 기재 합금으로 코팅한 강판에 대한 상기 용접 접합부를 적용하여 향상할 수 있다.

도 1은 비드 온 플레이트 용접 시험 표본의 예시 도면이다.

도 2는 액체-금속 취성화 균열의 형상 도면이다.

도 3은 비드 온 플레이트 용접 시험을 사용하여 Cr 당량 및 Ni 당량을 기초로한 액체-금속 취성화 균열의 평가를 보여주는 그래프이다.

도 4는 필렛 용접 접합부 시험 샘플을 보여준다.

본 발명의 상세한 설명은 하기에 기재되어있다.

통상적인 지식에 따르면, 아연 기재 합금으로 코팅한 강판을 스테인레스강 기재 용접 와이어를 사용하여 용접하는 경우, 용접 금속이 스테인레스강 기재 성분 조성물을 가지기 때문에 취성 균열의 민감성이 증가한다. 따라서, 용융 아연 기재 합금 코팅에 의해 야기되는 용접 금속의 액체-금속 취성화 균열이 두드러지게 되는 것으로 기대된다. 결론적으로, 스테인레스강 기재 용접 와이어를 사용하여 아연 기재 합금 코팅 강판을 아크 용접하는 것은 시도되지 않았다.

발명자들은 아연 기재 합금으로 코팅한 강판을 용접하는데 있어서, 스테인레스강 기재 용접 물질을 사용하여 용접부위의 내부식성을 향상시키는 것을 부지런히 연구하였다. 발명자들은 또한 스테인레스강 기재의 금속 성분 및 아연 기재 합금 코팅을 용접함으로써 야기되는 액체-금속 취성화 균열을 억제시키는 것을 부지런히 연구하였다. 이 연구의 결과로, 스테인레스강 기재 성분의 용접 금속의 액체-금속 취성화 균열의 발생은 고체화 형태학 및 구조에 의존하는 것을 알아냈다. Ni 당량 및 Cr 당량에 기초한 성분 조성의 조절은 액체-금속 취성화 균열을 억제할 수 있다. 이것은 용접 금속 중에서 마르텐사이트가 형성되는 것을 억제하고, 페라이트의 형성을 촉진한다.

"아연-기재 합금으로 코팅한 강판"은 아연으로 코팅한 강판 및 다른 것으로 코팅한 강판, 예를 들어, 내부식성을 향상시키기 위해 Al, Mg, Si를 아연 코팅에 첨가하여 만들어진 Zn-Al-기재 합금으로 코팅한 판, Zn-Al-Mg-기재 합금으로 코팅한 판 및 Zn-Al-Mg-Si-기재 합금으로 코팅한 판을 포함하는 총칭이다.

스테인레스강 기재 성분의 용접 금속 중 액체-금속 취성화 균열의 원인을 조사하기 위해, 발명자들은 상이한 성분 조성물의 스테인레스강 기재 와이어를 사용하여 아연 기재 합금으로 코팅한 강판의 용접을 수행하였다. 발명자들은 용접부위에 형성된 용접된 물질의 성분의 조성 및 액체-금속 취성화 균열의 형상 사이의 관련성을 연구하였다.

본 발명에 따르면, 스테인레스강 기재 용접 물질은 C: 0.04 %, Si: 0.2 %, Mn: 2.1 %, Ni: 5-12 %, Cr: 16-36 %, Mo: 0-3 %를 포함한다. 아연 기재 합금으로 코팅한 강판은 C: 0.08 %, Si: 0.02 %, Mn: 1.2 %를 Zn: 85.8 %; Al: 3 %; Mg: 0.2 %의 합금 코팅과 함께 거기에 Si를 함유하는 SS400 기재 강판 (6mm 두께)을 포함한다. 용접을 위해, 이산화탄소 기체 아크 용접, 100 - 150 A의 용접 전류, 18 - 20 V의 아크 전압, 및 도 1에 나타낸 바와 같은 비드 온 플레이트 분 당 40 cm의 용접 속도가 사용되었다.

실제 접합부를 사용하지 않고도 용접성을 평가하는 가장 기초적인 방법인 비드 온 플레이트 (bead-on-plate) 용접은 용접 비드 (2)를 강판 (1)의 표면상에 놓는 것을 말한다. 보통의 용접 접합부에 있어서, 용접부위 상에 작용하는 결합력은 접합부의 형태에 의존한다. 예를 들어, 완전 침투로 수행하는 맞대기 용접 접합부에 비해, 부분 침투로 수행하는 필렛 용접 접합부는 용접된 부위 (기판의 용융되지 않은 부분)를 둘러싼 영역에서 더 높은 결합력을 가진다. 따라서, 균열은 필렛 용접에서 더욱 용이하게 일어나는 것으로 생각된다. 높은 결합력의 필렛 용접에 더 가까운 조건에서 균열을 평가하기 위해서는, 상대적으로 두꺼운 (6mm) 기판 (플레이트)이 비드 온 플레이트 용접에서 사용된다. 이것은 왜냐하면, 두꺼운 판이 용접 라인 방향으로 열 수축에 따라 기판에 발생하는 결합 응력으로 인해 더 높은 결합력을 제공하기 때문이다.

도 2는 액체-금속 취성화 균열의 형상의 도면이다.

도 2에서 보인 바와 같이, 강판 (1)의 표면에 형성된 용접 비드 (2)의 액체-금속 취성화 균열 (3)은 용접 비드 라인의 모서리로부터 용접 비드 라인에 거의 수직인 방향으로 생긴다. 일반적으로, 용접 후에 야기되는 두 개의 방향성 열 수축, 즉, 용접 라인을 따른 방향의 수축 (종방향 수축), 용접 라인과 수직인 방향의 수축 (횡방향 수축)이 있다. 스테인레스강 기재 성분의 용접된 물질 중 액체-금속 취성화 균열에 있어서, 균열은 종방향 수축과 용접부위 (기판의 용융되지 않은 부분)를 둘러싼 영역으로부터의 수축에 대항하는 결합력의 결과로 생겨나는 것으로 보인다.

용접성의 평가는 또한 시판되는 309 유형 용접 금속을 사용하여 검사한다. 이 평가에 있어서, 아연 기재 합금으로 코팅한 강판의 샘플은 균열이 있고, 코팅을 제거한 샘플은 균열이 없다. 이 관점에서, 상기 평가는 액체-금속 취성화 균열의 평가에 있어서 적합한 것이다.

도 3은 비드 온 플레이트 용접 시험을 사용하여 Cr 당량 및 Ni 당량을 기초로 액체-금속 취성화 균열의 평가를 보이는 그래프이다.

용접 금속의 액체-금속 취성화 균열은 색 검사 방법 (액체 침투제 검사 방법)을 사용하여 확증한다. X는 용접된 물질 상에서 균열이 가시적인 경우를 나타내고, O은 용접된 물질 상에 균열이 보이지 않는 경우를 나타낸다.

스테인레스강 기재 용접 금속의 구조를 조절하는 합금 원소에 있어서, 일반적으로 두 군, 즉, 페라이트 상을 형성하는 원소들, 예를 들어, Cr, Si, 및 Mo; 및 오스테나이트 상을 형성하는 원소들, 예를 들어, Ni, C, N 및 Mn이 있다.

페라이트 상 또는 오스테나이트 상을 형성하기 위한 각 원소의 기여도를 고려하여, 하기 식(2)가 정의한 Ni 당량 및 하기 식(3)이 정의한 Cr 당량을 계산한다. 당량 데이터를 지수로 사용하고, 델롱 평형도 (Delong equilibrium diagram)를 기초로 하여, Ni 당량 및 Cr 당량과 액체-금속 취성화 균열 사이의 관계 뿐만 아니라 용접 금속의 Ni 당량 및 Cr 당량과 용접 금속의 구조 사이의 관계를 연구하였다.

Ni 당량 ≤ - 0.81 x Cr 당량 + 23.2 (도 3 중 III 구역: 낮은 Ni 당량, 낮은 Cr 당량)의 경우에 있어서, 용접 금속 중에 다량의 마르텐사이트가 형성되고, 경도가 증가되고, 연성이 감소한다. 이것은 용접 금속 중의 균열을 발생시킨다.

Ni 당량 > 0.95 x Cr 당량 - 8.1 (도 3 중 II 구역: 높은 Ni 당량, 낮은 Cr 당량)의 경우에 있어서, 마르텐사이트 형성을 억제하고, 용접 금속의 연성을 유지한다. 그러나 낮은 Cr 당량 때문에 용접 금속 중의 페라이트 양이 감소하였고, 또한 높은 Ni 당량 때문에 오스테나이트 결정립은 다량의 조립질 오스테나이트로 성장한다. 따라서, 용융된 아연 코팅은 조립질의 오스테나이트 결정 입계에서 용이하게 부서져서 액체-금속 취성화 균열을 형성한다.

JP09-267177A에 따라, 도 3 중 II 구역은 스테인레스강 및 코팅한 철강의 맞대기 용접 접합부를 굽힐 때 보통 형성되는 용접부위에서의 균열을 피하기 위한 구역으로 여겨진다. 그러나 발명자들이 스테인레스강 기재 용접 와이어를 사용하여 아연 기재 합금으로 코팅한 강판을 용접하여 만든 샘플 표본의 평가에서는 액체-금속 취성화 균열이 스테인레스강 기재 용접 금속 중에 생겼음을 보여준다. 이 사실은 JP09-267177A에 기재된 스테인레스강 및 코팅한 철강의 맞대기 용접 접합부의 굽힘에 의한 균열의 메커니즘은 본 발명의 대상 물질인 스테인레스강 기재 용접 금속의 액체-금속 취성화 균열과는 다르다는 것을 의미한다. 반면, Ni 당량이 하기의 식 (1) (즉, 도 3 중 I 구역: 높은 Cr 당량, 중간 Ni 당량)을 충족하는 경우에 있어서, 용접 금속 중의 마르텐사이트의 형성은 억제되고, 용접 금속의 연성은 유지되고, 페라이트 상은 15 % 이상이 형성된다. 따라서, 용융된 아연 코팅이 용접 금속으로 침투하는 것을 막아 액체-금속 취성화 균열 억제를 초래한다.

-0.81 x Cr 당량 + 23.2 ≤ Ni 당량 ≤ 0.95 x Cr 당량 - 8.1 ...(1)

Ni 당량 = Ni + 30 x C + 0.5 x Mn + 30 x N ...(2)

Cr 당량 = Cr + Mo + 1.5 x Si ...(3)

여기서, Ni, C, Mn, N, Cr, Mo 및 Si 각각은 스테인레스강 기재 용접 금속 중에 함유하는 각 성분 원소의 함유량 (질량 %)을 나타낸다.

상기에서 보인 바와 같이, 본 발명은 스테인레스강 기재 성분의 용접 금속이 스테인레스강 기재 성분의 용접 금속으로 만들어진 용접부위를 가진 아연 기재 합금으로 코팅한 강판에 대한 용접 접합부에 있어서 액체-금속 취성화 균열이 형성되는 것을 막는다. 본 발명에 있어서, 용접 금속의 액체-금속 취성화 균열은 상기의 식 (1)을 만족하는 용접 금속을 제조하고, 용접 방법에 따라 아연 기재 합금으로 코팅한 강판, 용접 와이어 및 용접 플럭스의 적합한 조합의 선택을 통해 피할 수 있다.

본 발명에 있어서, 용접 금속의 성분 조성물은 다음과 같이 정의되었다. 이것은 용접 금속의 세기의 확보, 취성 억제, 및 용접 결함, 예를 들어, 고온 균열 및 기공의 억제를 통해 더 나은 질을 가진 용접 금속을 형성하기 위해 행해졌다. 또한 이것은 상기 식 (1)을 만족하여 용접된 물질의 액체-금속 취성화 균열을 확실하게 피하기 위해 행해졌다.

여기서 사용된 퍼센트 %는 다르게 정의하지 않는 한 질량 %를 의미한다.

탄소 (C)는 용접 금속의 오스테나이트 상을 안정화시키기 위한 원소이다. 이 기능을 이용하기 위해, 0.01 % 이상의 양으로 C를 함유하는 것이 바람직하다. 그러나 C의 함유량이 0.1 %를 초과하는 경우, 고온 균열을 야기할 수도 있고, 페라이트 상 함유량을 낮추어, 액체-금속 취성화 균열을 야기할 수도 있다.

규소 (Si)는 페라이트 상을 형성하고, 용접 금속에 항산화제로 작용하기 위한 원소이다. 이 기능을 이용하기 위해, 용접 금속 중에 0.1 % 이상의 양으로 Si를 함유하는 것이 바람직하다. 그러나 Si의 함유량이 1 %를 초과하는 경우, 용접 금속 중의 금속간 화합물이 생겨나고, 이에 따라 강도가 열악해진다. 따라서, Si 함유량의 상한은 바람직하게는 1 %이다.

망간 (Mn)은 용접 금속에 항산화제로서 작용하고, 황 (S)을 거기에 융합시켜 무해하게 만드는 원소이다. 황은 유해할 수 있고, 고온 균열을 야기할 수 있는 불가피한 불순물이다. 상기 기능을 이용하기 위해서는 Mn을 용접 금속 중에 0.5 % 이상의 양으로 함유하는 것이 바람직하다. 그러나 Mn의 함유량이 2.5 %를 초과하는 경우, 페라이트 상의 함유량이 줄어들 수 있고, 이는 액체-금속 취성화 균열로 이어질 수도 있다. 따라서, Mn 함유량의 상한은 바람직하게는 2.5 %이다.

니켈 (Ni)은 용접 금속의 내부식성을 확보하는 데 있어서, 용접 금속의 오스테나이트 상을 안정화하는 데 있어서, 및 오스테나이트 상 및 페라이트 상 사이의 균형을 조절하는데 있어서 중요한 원소이다. 이것은 용접 금속의 강도를 유지한다. 이러한 기능들을 이용하기 위해서는, 용접 금속 중에 5 % 이상의 양으로 Ni를 함유하는 것이 바람직하다. 그러나 Ni의 함유량이 11 %를 초과하는 경우, 페라이트 상 함유량을 감소시켜, 액체-금속 취성화 균열을 초래한다. 따라서, Ni 함유량의 상한은 바람직하게는 11 %이다.

크롬 (Cr)은 용접 금속의 내부식성을 확보하고, 페라이트 상을 형성하여 액체-금속 취성화 균열을 피하기 위한 원소이다. 내부식성을 확보하는 관점에서 보면, Cr 함유량은 13 % 이상이면 충분하지만, 17 % 이상이 액체-금속 취성화 균열을 피하기 위해서 바람직하다. 그러나 Cr 함유량이 25 %를 초과하는 경우, 용접 금속 중에 금속간 화합물을 야기할 수도 있고, 이에 따라 강도를 약화시킨다.

또한, 용접 금속의 내부식성을 향상시키기 위해, 몰리브덴 (Mo) 및/또는 질소 (N)는 상기의 기초 성분에 추가로 첨가할 수도 있다.

몰리브덴 (Mo)은 페라이트 상을 형성하고, 클로라이드 분위기하에서 Cr과 함께 사용하여 내부식성을 확보하기 위한 원소이다. 상기의 기능을 이용하기 위해 용접 금속 중에 0.2 % 이상의 양으로 Mo를 함유하는 것이 바람직하다. 그러나 Mo의 초과량은 용접 금속의 세기를 향상시키고, 액체-금속 취성화 균열을 야기할 수도 있다. 예를 들어, 용접 금속 중의 Mo 함유량이 2 %를 초과하는 경우, 액체-금속 취성화 균열이 형성될 수도 있다. 따라서, Mo 함유량의 상한은 바람직하게는 2 %이다.

질소 (N)는 0.01 - 0.03 %의 양으로 대기 중에서 불가피하게 취해지고, 오스테나이트를 안정화하여 내부식성을 향상시키는 것이 또한 가능한 원소이다. 상기의 기능을 이용하기 위해서는 용접 금속 중에 N을 0.05 % 이상의 양으로 함유하는 것이 바람직하다. 그러나 N의 초과량은 페라이트 함유량을 저하시켜, 액체-금속 취성화 균열을 생성한다. 예를 들어, 용접 금속 중의 N 함유량이 0.15 %를 초과하는 경우, 액체-금속 취성화 균열이 형성될 수도 있다. 따라서, N 함유량의 상한은 바람직하게는 0.15 %이다.

상기에 기술된 원소가 본 발명의 용접 금속 중에 함유되는 주요 성분이지만, 말할 필요 없이, 본 발명의 용접 금속의 원하는 특성이 다른 원소에 의해 저해되지 않는 한 용접 금속 중에 다른 원소를 함유할 수 있다.

예를 들어, 아연 기재 합금으로 코팅한 강판의 모재의 세기를 확보하기 위해 미량의 Nb, V, Ti 및/또는 Al이 첨가될 수 있다. 이러한 성분들은 도중에 용접 금속에 혼합할 수 있다. 강도를 약화시키는 용접 금속 중 금속간 화합물이 형성되는 것을 피하기 위해 이러한 원소들 각각의 상한은 바람직하게는 0.1 %이다.

아연 기재 합금으로 코팅한 강판에 대한 모재로, 저합금강의 구조용강을 사용할 수도 있다. 바람직하게는, 용접 금속의 성분들의 조정은 Ni, C, Mn, N, Cr, Mo, 및 Si를 합금 성분으로서 포함하도록 행해지고, 이에 따라 나머지는 철 및 불가피한 불순물일 수 있다. 용접으로 인한 강판의 용융된 모재에 의한 모재의 희석비가 10 - 40 %인 것을 고려하면, Ni 당량 및 Cr 당량이 더 높게 설정될 수 있도록 용접 물질의 성분을 제조하는 것이 바람직하다.

스테인레스강 기재 용접 와이어에 있어서, 고체 와이어 및 플럭스 코어드 와이어 (flux-cored wire) 모두가 사용될 수 있다.

고체 와이어는 전부 스테인레스강 와이어로 이루어진다. 플럭스 코어드 와이어는 합금 성분을 조절하기 위한 금속 분말 및 스테인레스강 와이어의 외부 쉘 내부에서 아크를 안정화하기 위한 슬래그 물질을 포함한다.

플럭스 코어드 와이어는 고체 와이어 뿐만 아니라 용접 금속의 구조 및 특성을 통제하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 슬래그 물질 때문에 용접 작동성을 향상시키고 양호한 용접 비드 형태 및 외관을 제공하는 것이 또한 가능하다. 또한 플럭스는 용접시 고체화 슬래그를 형성하여 용접 금속의 표면을 덮음으로써, 그것의 산화를 막는다. 이것은 용접 금속의 표면상의 금속색을 아연 기재 합금 코팅과 유사하게 유지하는 것을 가능하게 하여, 양호한 외관을 가진 용접 접합부를 제공한다.

반면, 고체 와이어는 고체화 슬래그를 형성하지 않기 때문에, 필러 와이어로서 TIG 아크 용접 및 플라스마 아크 용접에 적용할 수 있다. 하기에서 고체 와이어 및/또는 플럭스 코어드 와이어 중에 함유되는 성분/조성물의 바람직한 범위를 보여준다.

탄소 (C)는 오스테나이트 상을 안정화하는 원소이다. 용접 와이어 중의 0.01 % 이상의 탄소 함유량은 이 기능을 달성하는데 바람직하다. 그러나 C의 함유량이 0.05 %를 초과하는 경우, 용접 금속의 세기를 향상시키고 아연으로 코팅한 강판상의 용접부위의 모서리에서 액체-금속 취성화 균열을 형성할 수도 있다. 따라서, 용접 와이어 중의 C 함유량은 바람직하게는 0.05 % 이하이다.

규소 (Si)는 용접 금속에 항산화제로 작용하는 원소이다. 이 기능을 이용하기 위해서는 용접 와이어 중에 0.1 % 이상의 양으로 Si를 함유하는 것이 바람직하다. 그러나 Si 함유량이 1 %를 초과하는 경우, 용접 금속 중 금속간 화합물이 형성될 수도 있고, 이는 강도를 약화시킬 수 있다. 따라서, Si 함유량의 상한은 바람직하게는 1 %이다.

망간 (Mn)은 용접 금속에 항산화제로서 작용하고, 황 (S)을 거기에 융합시켜 무해하게 만드는 원소이다. 황은 유해할 수 있고, 고온 균열을 야기할 수 있는 불가피한 불순물이다. 이 기능을 이용하기 위해서는 Mn을 용접 와이어 중에 0.5 % 이상의 양으로 함유하는 것이 바람직하다. 그러나 Mn의 함유량이 3 %를 초과하는 경우, 용접 금속의 내부식성을 감소시킬 수도 있다. 따라서, Mn 함유량의 상한은 바람직하게는 3 %이다.

니켈 (Ni)은 용접 금속의 오스테나이트 상을 안정화하는 데 있어서, 및 오스테나이트 상 및 페라이트 상 사이의 균형을 조절하는데 있어서 중요한 원소이다. 이러한 기능들을 이용하기 위해서는 용접 와이어 중에 7 % 이상의 양으로 Ni를 함유하는 것이 바람직하다. 그러나 Ni의 함유량이 12 %를 초과하는 경우, 용접 금속의 강도를 감소시킬 수도 있다. 따라서, Ni 함유량의 상한은 바람직하게는 12 %이다.

크롬 (Cr)은 페라이트 상을 형성하고, 용접 금속 중의 액체-금속 취성화 균열을 피하기 위한 주요한 원소이다. 상기의 기능들을 완전하게 이용하기 위해서는 용접 와이어 중에 Cr을 24 % 이상 함유하는 것이 바람직하다. 그러나 와이어 중의 Cr 함유량이 30 %를 초과하는 경우, 용접 금속 중에 금속간 화합물을 생성하여 강도를 약화시킨다. 따라서, 크롬의 함유량의 상한은 바람직하게는 30 %이다.

몰리브덴 (Mo)은 용접 금속의 내부식성을 향상시키기 위한 원소이다. 그러나 Mo의 초과량은 용접 금속의 세기를 향상시켜, 액체-금속 취성화 균열을 생성할 수 있다. 예를 들어, 용접 와이어 중의 Mo 함유량이 2 %를 초과하는 경우, 액체-금속 취성화 균열이 형성될 수도 있다. 따라서, Mo 함유량의 상한은 바람직하게는 2 %이다.

질소 (N)는 내부식성을 향상시키기 위해 용접 금속의 오스테나이트를 안정화시킬 수 있는 원소이다. 그러나 N 함유량의 증가는 용접 금속의 세기를 증가시켜, 액체-금속 취성화 균열을 생성할 수 있다. 예를 들어, 용접 와이어 중의 N 함유량이 0.17 %를 초과하는 경우, 액체-금속 취성화 균열이 형성될 수도 있다. 따라서, N 함유량의 상한은 바람직하게는 0.17 %이다.

플럭스 코어드 와이어에 있어서, 슬래그 성분/조성물의 범위는 바람직하게는 하기와 같이 정의해야만 한다.

이산화 티탄 (TiO₂)은 농후하고 용이하게 벗겨지는 슬래그를 형성하여, 아크를 안정화한다. 그러나 TiO₂ 함유량이 0.5 % 이하이면 만족스럽게 기능하지 않고, TiO₂ 함유량이 2.5 % 이상이면 슬래그의 유동성의 저하를 초래하여, 열등한 외관을 가진 용접부위 돌출 표면을 형성한다. 따라서 TiO₂ 함유량의 한계는 바람직하게는 0.5 내지 2.5 %를 범위로 한다. 원료로서 금홍석, 티탄 슬래그, 일루미니트 및 티탄산염, 예를 들어, 티탄산 칼륨, 및 티탄산 나트륨을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.

이산화 규소 (SiO₂)는 캡슐화 슬래그를 형성하는데 필수적 성분이다. 그러나 SiO₂ 함유량이 1.5 % 미만인 경우, 충분한 양의 캡슐화를 달성할 수 없을 것이고, 이는 용접 금속에 대한 항산화의 기능을 저하시킴으로써 양호한 외관을 제공하지 않게 된다. SiO₂ 함유량이 3.5 %를 초과하는 경우, 슬래그는 건식 연소하는 경향이 있고, 박리성이 심해지고, 용접 슬래그가 증가한다. 따라서, SiO₂ 함유량의 한계는 바람직하게는 1.5 내지 3.5 %를 범위로 한다. SiO₂에 대한 원료로서, 실리카사, 실리카, 규회석, 지르콘사 및 칼륨장석이 사용될 수도 있다.

이산화 지르코늄 (ZrO₂)은 슬래그에 유동성을 제공한다. 그러나 ZrO₂ 함유량이 0.5 % 미만인 경우, 유동성이 불충분해진다. ZrO₂ 함유량이 2.5 % 초과인 경우, 슬래그는 경직되고, 박리성이 심해지고 용접 슬래그가 증가한다. 따라서, SiO₂ 함유량의 한계는 바람직하게는 0.5 내지 2.5 %를 범위로 한다. 원료로서 산화 지르코늄, 지르코늄화 (zirconium flower), 및 질콘(Zilcon)사가 사용될 수도 있다.

플럭스 중의 총 슬래그 성분의 함유량이 6.5 % 미만인 경우, 슬래그 캡슐화는 충분하지 않다. 플럭스 중의 총 슬래그 성분의 함유량이 9.5 % 초과이면, 용접 슬래그는 증가하고, 슬래그 봉입체를 가지는 것이 용이해진다. 따라서, 플럭스 중의 총 슬래그 성분은 바람직하게는 6.5 내지 9.5 %를 범위로 한다.

본 발명은 코팅한 강판, 예를 들어, 아연으로 코팅한 강판, Zn-Al-기재 합금으로 코팅한 강판, Zn-Al-Mg-기재 합금으로 코팅한 강판 및 Zn-Al-Mg-Si-기재 합금으로 코팅한 강판에 적용할 수 있다. 코팅량은 내부식성을 확보하는 측면에서 표면당 50g/m²이상, 용접 작업성의 측면에서 표면당 150g/m² 이하인 것이 바람직하다.

더욱 부식이 없는 용접 접합부를 만들기 위해, 바람직하게는 더 큰 내부식성을 가진 판, 예를 들어, Zn-Al-Mg-Si-기재 합금으로 코팅한 강판을 사용해야만 한다. 그러한 판에 있어서, Al 함유량은 2 - 19 %, Mg 함유량은 1 - 10 %, Si 함유량은 0.01 - 2 %이고, 나머지는 Zn이다.

본 발명에 있어서, 저합금 구조용 강은 아연 기재 합금으로 코팅한 강판에 대한 모재로서 주로 사용된다. 그러나 용접 동안 용접 물질의 성분/조성물을 본 발명에서 정의한 범위에서 벗어나도록 희석하지 않는 한, 그러한 아연 기재 합금으로 코팅한 강판의 모재의 성분/조성을 정의하는 것은 필요하지 않다. 이 관점에서, 본 발명은 상이한 물질 사이의 용접 접합부, 예를 들어, 아연 기재로 코팅한 강판 및 스테인레스강 기재 강판의 용접에 적용할 수 있다.

본 발명은 필렛 접합부, 랩 필렛 접합부 또는 맞대기 접합부 같은 임의의 형태의 용접 접합부에 적용할 수 있다. 상기에 기재된 바와 같이, 액체-금속 취성화 균열은 특히 결합력을 용접부위에 적용할 때 일어난다. 따라서, 3mm 이상의 두께를 가진 아연 기재 합금으로 코팅한 강판의 필렛 용접에 의해 만들어진 결합력이 매우 강한 필렛 용접 접합부에 본 발명을 적용하는 것이 더욱 의미 있다.

용접하는 방법으로는, MIG 아크 용접, MAG 아크 용접 및 이산화탄소 기체 아크 용접 중 어느 것이라도 사용할 수 있다. 용접 조건으로, 특별한 한정 조건은 없다. 그러나 강판의 모재의 용융은 용접 금속의 성분/조성을 변경할 수 있다. 따라서, 하기 조건들에 따라 용융된 모재에 의한 희석의 불필요한 증가를 피하는 것이 바람직하다: 입열은 바람직하게는 10 KJ/cm 이하이고, 모재의 희석비는 바람직하게는 10 - 40 %이다. 모재의 희석비는 다음과 같이 정의된다:

모재의 희석비 = (모재의 각 용융된 성분)/(모재의 각 용융된 성분 + 용접 물질의 각 용융된 성분) x 100 % (1)

용접에 대한 입열은 용접 전류, 용접 전압 및 용접 속도를 조절하여 바람직하게는 10 KJ/cm 이하로 통제할 수 있다.

본 발명은 스테인레스강 기재 용접 와이어를 필러 와이어로 사용하여 아크 용접 이외에 테일러 블랭크 용접에 적용할 수 있다.

하기 표 1에 (S1), (S2), (S11), 및 (S12)로 지정된 합금 성분을 함유하는 고체 와이어 및 (F3) - (F10)으로 지정된 플럭스 코어드 와이어를 용접 물질로 사용하였다.

플럭스 코어드 와이어는 하기 슬래그 성분을 포함한다: 총 와이어 무게당 TiO₂: 1.7 %, SiO₂: 2.5 % 및 ZrO₂: 1.6 %. (S12)는 보통 강재에 대한 용접 와이어이다.

표 2는 사용한 아연 기재 합금 강판의 성분/조성 및 코팅 무게를 보여준다. 코팅한 강판 A는 아연 합금으로 코팅한 강판으로, 등급이 590 MPa이고, 두께는 6 mm이다. 코팅한 강판 B는 Zn-Al-Mg-Si 합금으로 코팅한 강판으로, 등급이 400 MPa이고, 두께는 3 mm이다.

도 4에서 보이는 필렛 용접 접합부는 용접 물질 및 상기에 기재된 아연 기재 합금으로 코팅한 강판을 사용하여 제조하였다. 접합부는 액체-금속 취성화 균열 및 스테인레스강 기재 용접 금속의 내부식성이 평가되었다.

도 4에서 보인 시험 샘플은 다음과 같이 제조되었다. 아연 기재 합금으로 코팅한 강판 (4)를 수평으로 설치된 아연 기재 합금으로 코팅한 강판 (1) 상에 수직으로 놓았다. 그 다음 필렛 용접 (5)을 스테인레스강 기재 와이어를 사용하여 수행하였다. 용접부위를 냉각한 후, 필렛 용접 (6)을 수행하여 시험 샘플을 완성했다. 필렛 용접 (5) 및 (6)은 유사한 침투 형태를 가졌고, 이것은 필렛 용접 (5) 및 (6)에서의 모재의 희석비가 실질적으로 유사함을 나타낸다.

필렛 용접 (5)의 용접 조건은 용접 전류: 200-220 A, 아크 전압: 25-28 V, 용접 속도: 40 - 50 cm/분, 차폐 가스: 고체 와이어를 사용하는 경우, (아르곤 + 2 % 산소)의 혼합 기체를 사용하고, 플럭스 코어드 와이어를 사용하는 경우, (아르곤 + 20 - 50 % 이산화탄소)의 혼합 기체를 사용하거나, 또는 플럭스 코어드 와이어를 사용하는 경우, 이산화탄소 기체를 사용하였다. 이러한 용접 조건 하에서, 용접 도중의 모재의 희석비를 차폐 가스의 종류에 의해 대략적으로 결정하였다. 차폐 가스로 (아르곤 + 2 % 산소)를 사용할 때, 모재의 희석비는 약 15 %였다. (아르곤 + 20-50 % 이산화탄소)를 사용할 때, 혼합 기체 중의 이산화탄소 기체 비 율이 20에서 50 %로 변함에 따라, 희석비는 20 내지 35 %를 범위로 한다.

용접 금속의 액체-금속 취성화 균열의 평가로 색 검사 (액체 침투제 검사 방법)를 수행하였다. 균열이 맨눈으로 관측되지 않는 경우, 평가는 "양호"이다

내부식성의 평가는 JASO-규정 혼합 사이클 부식 시험으로 수행하였다. 시험의 한 사이클은 다음과 같다. (1) 염수 (5 % NaCl) 분무, 35 ℃, 2시간; (2) 건조 (습도 30 %), 60 ℃, 4시간, 및 (3) 습윤 조건 (습도 95 %), 50 ℃, 2시간. 총 120 사이클을 수행하였고, 적색 녹은 매 20 사이클마다 검사하였다. 적색 녹이 최초 20 사이클에서 관측되지 않는 경우, 부식의 평가는 "양호"이다.

표 3은 성분/조성, Cr 당량 및 Ni 당량, 식 (1)과의 관계, 및 각 용접 금속 시험 샘플의 액체-금속 취성화 균열 및 내부식성의 평가를 보여준다.

샘플 번호 1-8에 있어서, 이들은 Ni 당량의 상한 및 하한을 충족하였다. 액체-금속 취성화 균열이 관측되지 않았고, 내부식성은 양호하였다. 고체 와이어를 사용한 샘플 번호 1 - 2는 용접 스패터를 가지지만, 플럭스 코어드 와이어를 사용한 샘플 번호 3 - 8은 용접 스패터가 거의 없고, 양호한 용접성을 가진다.

샘플 번호 7은 Mo 및 N을 첨가한 샘플이었다. 40 사이클에서 적색 녹이 용접 금속 주변 영역에서 관측되었으나, 120 사이클을 초과할 때까지 용접된 금속 자체에는 적색 녹이 관측되지 않았다. 샘플 번호 3 및 8은 내부식성이 높은 코팅 Zn-Al-Mg-Si 합금을 적용한 샘플이었다. 이러한 샘플들은 용접부위 및 용접 부근의 영역 모두에서 우수한 내부식성을 보인다.

샘플 번호 9 - 15는 본 발명에서 정의한 범위를 벗어난 대조군이었다. 샘플 번호 9-12 중 어느 것도 식 (1)의 우측부 (Ni 당량의 상한)를 충족하지 않았고, 모두 취성 균열을 보였다. 샘플 번호 11은 Mo 및 N의 초과량을 가졌다.

샘플 번호 9 - 12는 JP09-267177A에 기재된 조건: -0.7 x Cr 당량 + 20 ≤ Ni 당량 (Ni의 하한)을 충족하였지만, 본 발명에서 정의한 Ni의 상한을 충족하지 않았다. 따라서, 이러한 샘플들은 용접 금속 중에 페라이트 상을 충분한 양으로 형성하지 않고, 이에 따라 취성 균열이 형성되었다.

샘플 번호 13은 식 (1)의 좌측부 (Ni 하한)를 충족하지 않고, 취성 균열이 관측되었다. 샘플 번호 4, 5 및 13은 동일한 용접 와이어를 사용하였다. 그러나 차폐 가스로 이산화탄소를 사용한 샘플 번호 13은 모재의 희석 증가를 야기하는 용접부위에서의 침투를 증가시키고, 따라서, 용접 금속의 최종 성분/조성은 본 발명에 의해 정의된 범위를 벗어났다.

샘플 번호 14 및 15는 보통 강재에 용접 와이어를 사용하였다. 말할 필요 없이, 용접 금속은 Cr 및 Ni가 결핍되었다. 따라서, 내부식성이 열등하고, 초기 단계에서 적색 녹이 형성되었다. 이 용접 금속은 연질 강재의 페라이트가 풍부한 용접 성분을 갖는다. 따라서, 본 발명의 조건을 충족하지 않는다 하더라도, 취성 균열은 일어나지 않는다.

샘플 번호 3-11 및 샘플 번호 13은 플럭스 코어드 와이어를 용접 물질로 사용하였다. 이러한 샘플들에 있어서, 용접으로부터의 고체화 슬래그는 용접 금속의 표면을 덮어 산화를 억제함으로써, 금속 광택의 유지를 가능하게 한다.

본 원에서 언급한 인용 특허, 간행물, 계류중인 출원 및 가출원 모두는 본 원에서 참고문헌으로 도입되었다.

이렇게 기재된 본 발명에 있어서, 본 발명을 많은 방식으로 변형할 수 있음이 명확하다. 그러한 변형은 발명의 본질에서 벗어난 것이 아니라, 본 발명의 범위의 것으로 고려되어야 하고, 당업자에게 명확한 그러한 모든 변형은 하기의 청구항들의 범위 내에 포함되도록 한다.

Claims

아연 기재 합금으로 코팅한 제1 강판 (1);

아연 기재 합금으로 코팅한 제2 강판 (4); 및

아연 기재 합금으로 코팅한 제1 강판과 아연 기재 합금으로 코팅한 제2 강판을 접합하는 용접부위 (5,6)를 포함하고,

상기 용접부위가 질량 퍼센트 (%)로:

C: 0.01 - 0.1;

Si: 0.1 - 1;

Mn: 0.5 - 2.5;

Ni: 5 - 11; 및

Cr: 17 - 25;

를 포함하고, 나머지는 철 및 잔여 불순물이며,

하기 식 (1), (2) 및 (3):

-0.81 x Cr 당량 + 23.2 ≤ Ni 당량 ≤ 0.95 x Cr 당량 - 8.1 ... (1)

Ni 당량 = Ni + 30 x C + 0.5 x Mn + 30 x N ... (2)

Cr 당량 = Cr + Mo + 1.5 x Si ... (3)

(여기서, Ni, C, Mn, N, Cr, Mo 및 Si 각각은 용접부위 중에 함유하는 각 성분 원소들의 함유량 (질량 %)을 나타냄)

을 충족하는 용접 접합부.
아연 기재 합금으로 코팅한 제1 강판 (1) 및 아연 기재 합금으로 코팅한 제2 강판 (4)을 고체 와이어 또는 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 용접하여, 아연 기재 합금으로 코팅한 제1 강판과 아연 기재 합금으로 코팅한 제2 강판을 접합하는 용접부위 (5,6)를 형성하고,

상기 고체 와이어 또는 플럭스 코어드 와이어는 총 와이어 질량당 질량 (%)로 하기의 금속 성분:

C: 0.01 - 0.05;

Si: 0.1 - 1;

Mn: 0.5 - 3;

Ni: 7 - 12;

Cr: 24 - 30; 및

Mo: 2 이하 또는 N: 0.17 이하 중 하나 이상

을 포함하고, 나머지는 철 및 잔여 불순물이고,

상기 용접부위는 질량 퍼센트 (%)로:

C: 0.01 - 0.1;

Si: 0.1 - 1;

Mn: 0.5 - 2.5;

Ni: 5 - 11;

Cr: 17 - 25; 를 포함하고,

나머지는 철 및 잔여 불순물이며,

하기 식 (1), (2) 및 (3):

-0.81 x Cr 당량 + 23.2 ≤ Ni 당량 ≤ 0.95 x Cr 당량 - 8.1 ... (1)

Ni 당량 = Ni + 30 x C + 0.5 x Mn + 30 x N ... (2)

Cr 당량 = Cr + Mo + 1.5 x Si ... (3)

(여기서, Ni, C, Mn, N, Cr, Mo 및 Si 각각은 용접부위 중에 함유하는 각 성분 원소들의 함유량 (질량 %)을 나타냄)

을 충족하는 것인, 용접 방법.
제2항에 있어서, 상기 플럭스 코어드 와이어가 총 와이어 질량당 질량 (%)로 슬래그 성분:

TiO₂: 0.5 - 2.5;

SiO₂: 1.5 - 3.5; 및

ZrO₂: 0.5 - 2.5,

를 포함하고, 상기 슬래그 성분의 총량은 6.5 내지 9.5를 범위로 하는 용접 방법.
제1항에 있어서, 아연 기재 합금으로 코팅한 강판의 아연 기재 합금 코팅이 질량 (%)로:

Al: 2 - 19;

Mg: 1 - 10; 및

Si: 0.01 - 2

를 포함하고, 나머지가 아연 및 잔여 불순물인 용접 접합부.
제1항에 있어서, 상기 아연 기재 합금으로 코팅한 강판이 3mm 이상의 두께를 가지고, 여기서 용접 접합부의 형태가 필렛 용접 접합부인 용접 접합부.
제1항에 있어서, 상기 용접부위가 질량 퍼센트 (%)로:

Mo: 0.5-2; 및

N: 0.05-0.15

를 더 포함하는 것인, 용접 접합부.
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