KR101560898B1

KR101560898B1 - 고강도와 극저온 충격 인성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어

Info

Publication number: KR101560898B1
Application number: KR1020130151444A
Authority: KR
Inventors: 이봉근; 이상철; 한일욱; 김정길
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2015-10-15
Also published as: KR20150066191A

Abstract

고강도와 극저온 충격 인성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어가 제공된다.
본 발명의 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어는,
중량%로, C:0.15~0.8％, Si:0.2~1.2％, Mn:15~34％, Cr:6% 이하, Mo:1.5 ~ 4%, S:0.02% 이하, P:0.02% 이하, B:0.01% 이하, Ti:0.1~0.5%, N:0.001~0.3%, TiO₂:4~15%, SiO₂, ZrO₂ 및 Al₂O₃중 1종 이상:0.01~9%, K, Na 및 Li와 같은 알카리계 원소 중 1종 이상:0.5~1.7%, F와 Ca중 1종 이상:0.2~1.5%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.

Description

고강도와 극저온 충격 인성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어{Flux cored arc welding wire having high strength and superior toughness at ultra low temperature}

본 발명은 고강도 극저온강을 위한 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 극저온 환경에서도 인성이 우수한 오스테나이트 상으로 유지시킴과 동시에 용접시 고온균열을 방지하여 우수한 저온 충격 인성 및 상온 항복강도를 갖는 용접이음부를 제공할 수 있는 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어에 관한 것이다.

최근, LNG 수요의 폭발적 증가로 인해 극저온 LNG의 수송ㆍ보관을 위한 수송설비 및 저장 탱크의 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. LNG를 수송하거나 저장하는 탱크는 필연적으로 LNG 온도인 -162℃ 이하의 온도에서 충격에 충분히 견딜 수 있는 구조로 이루어져야만 한다. 이를 위해, 극저온에서의 충격인성이 높은 소재로서 대표적으로 사용되는 것은 Al, 9%Ni강, 스테인리스스틸(이하 STS)이다.

그러나 상기 Al의 경우 낮은 인장강도로 인해 두꺼운 후판을 사용해야 하며 용접성이 불량하다는 문제점이 있다. 또한 9%Ni강의 경우는 용접재료(Inconel 625 소재: Ni 50중량%이상, Cr 20중량%이상 함유)가 고가이고 용접부 항복강도가 낮다는 문제가 있으며, STS는 높은 가격, 낮은 열변형율 및 극저온 보증 불가 등의 문제가 있다.

따라서 오스테나이트 안정화 원소로서 Ni 대비 저가이면서도 용접성을 확보가능한 극저온용 고Mn계 용접이음부의 개발이 요구되고 있다.

상기한 바와 같이, 극저온 영역인 -196℃ 이하에서 용접구조물의 안정성을 확보하기 위해서는, 27J 이상의 충격인성을 나타내는 용접이음부 확보가 필수적이다. 기존 연구에서는 상온 항복강도가 360MPa 급이었으나, 현재 고Mn 강재의 상온항복강도가 500~800MPa급으로 360MPa의 용접재료를 적용하기에는 용접이음부의 강도가 낮은 문제가 발생한다. 이러한 구조체의 경우 용접이음부의 강도가 낮음으로 인해 용접이음부를 중심으로 설계를 진행하게 됨에 따라 강판의 두께 또한 두꺼워져야 하는 문제가 있다.

따라서 이를 해결하기 위해서는 상온항복강도가 400MPa 이상을 나타내는 용접재료가 필요하게 되었다. 그리고 이를 해결하기 위한 수단으로는 기존에는 Ni과 Cr 함량이 높은 소재(Ni 50중량%이상, Cr 20중량%이상 함유)를 사용하여 확보하고 있으나 합금함량 및 가격적인 측면에서 낮은 수준을 나타내는 플럭 스코어드 아크용접용 용접재료가 존재하지 않는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 극저온 환경에서도 인성이 우수한 오스테나이트 상으로 유지시킴과 동시에 용접시 고온균열을 방지하여 우수한 저온 충격인성 및 상온 항복강도를 갖는 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어를 제공함을 그 목적으로 한다.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

중량%로, C:0.15~0.8％, Si:0.2~1.2％, Mn:15~34％, Cr:6% 이하, Mo:1.5 ~ 4%, S:0.02% 이하, P:0.02% 이하, B:0.01% 이하, Ti:0.09~0.5%, N:0.001~0.3%, TiO₂:4~15%, SiO₂, ZrO₂ 및 Al₂O₃중 선택된 1종 이상의 합:0.01~9%, K, Na 및 Li 중 선택된 1종 이상의 합:0.5~1.7%, F와 Ca중 1종 이상:0.2~1.5%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 고강도와 극저온 충격 인성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어에 관한 것이다.

또한 본 발명에서는 W, Nb 및 V 중 선택된 1종 이상의 합: 5중량% 이하의 범위로 첨가함이 바람직하다.

또한 Y 및/또는 REM: 1중량% 이하의 범위로 추가로 첨가함이 바람직하다.

또한 Ni을 10중량％ 이하의 범위로 추가로 첨가함이 바람직하다.

상술한 바와 같은 구성의 본 발명은, 극저온 환경에서도 인성이 우수한 오스테나이트 상으로 유지시킴과 동시에 용접시 고온균열을 방지하여 우수한 저온 충격인성 및 상온 항복강도를 갖는 용접이음부를 얻을 수 있다.

또한 극저온 영역인 -196℃ 이하에서 우수한 충격 인성을 갖는 용접구조물을 확보할 수 있다.

이하에서 다양한 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 기술구성을 보다 상세히 설명한다.

먼저 본 발명의 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어는, 중량%로, C:0.15~0.8％, Si:0.2~1.2％, Mn:15.0~34.0％, Cr:6% 이하, Mo:1.5 ~ 4%, S:0.02% 이하, P:0.02% 이하, B:0.01% 이하, Ti:0.09~0.5%, N:0.001~0.3%, TiO₂:4~15%, SiO₂, ZrO₂ 및 Al₂O₃중 선택된 1종 이상의 합:0.01~9%, K, Na 및 Li 중 선택된 1종 이상의 합:0.5~1.7%, F와 Ca중 1종 이상:0.2~1.5%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다. 이하에서는 각 합금원소의 특성 및 조성 범위의 임계적 의의에 대해 간단히 설명한다.

탄소(C): 0.15~0.8 중량%

탄소는 용접금속의 강도를 확보하고, 용접금속의 극저온 충격 인성을 확보할 수 있는 오스테나이트 안정화 원소로서 현존하는 가장 강력한 원소이며, 본 발명에서는 필수적인 원소이다. 탄소함량이 낮은 경우에는 모든 오스테나이트 안정화가 되지 않기 때문에 적정량의 탄소를 유지할 필요가 있으며, 하한은 0.15중량%로 한정하였다. 탄소의 함량이 0.8중량%를 초과하는 경우, 용접시 이산화탄소 가스 등이 발생하여 용접이음부에 결함을 유발할 수 있으며, 망간, 크롬 등의 합금원소와 결합하여 MC, M₂₃C₆ 등의 탄화물을 생성하여 저온에서 충격인성이 저하되는 문제점이 있다. 따라서 본 발명에서는 상기 탄소의 함량은 0.15~0.8중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

규소(Si): 0.2~1.2중량%

만일 규소의 함량이 0.2중량% 미만인 경우에는 용접금속내의 탈산효과가 불충분하고 용접금속의 유동성을 저하시킬 수 있다. 반면에, 실리콘의 함량이 1.2중량%를 초과하는 경우에는 용접금속 내의 편석 등을 유발하여 저온 충격인성을 저하시키고 용접균열감수성에 악영향을 미치는 문제점이 있다. 따라서 본 발명에서는 상기 규소의 함량을 0.2~1.2중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

망간(Mn): 15.0~34.0중량%

망간은 가공 경화도를 높임과 동시에 저온 안정상인 오스테나이트를 생성시키는 주요 원소로서, 본 발명의 와이어에 필수적으로 포함되어야 하는 성분이다. 또한 C과 함께 탄화물 생성원소로 작용함과 동시에, 니켈과 유사하게 오스테나이트 안정화 원소로서의 역할을 하게 된다.

만일 망간의 함량이 15.0중량% 미만인 경우, 충분한 오스테나이트 생성되지 않아 저온 충격 인성이 저하는 문제가 있으며, 반면에 망간의 함량이 34.0중량%을 초과하는 경우, 용접시 다량의 흄(Fume)이 발생하므로 그 함량을 15.0~34.0중량%로 범위로 제한함이 바람직하다.

크롬(Cr): 6.0중량% 이하

크롬은 페라이트 안정화 원소로서, 크롬을 첨가함으로서 오스테나이트 안정화 원소의 함량을 낮출 수 있는 장점이 있다. 또한 크롬은 MC, M₂₃C₆과 같은 탄화물 생성에 핵심적인 성분으로 작용한다. 즉, 일정량의 크롬이 첨가되면 보다 높은 수준의 석출경화도를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 오스테나이트 안정화 원소의 함량을 낮추어도 되기 때문에, 일정량의 크롬 성분이 첨가되는 것이 바람직하나, 필수적으로 첨가되지 않아도 되는 원소이다. 아울러, 크롬은 강력한 내산화방지 원소로 외부의 산화분위기에 대응하는 내산화도를 높이는 장점이 있다.

반면에, 크롬의 함량이 6.0중량%를 초과하는 경우, 가격이 상승하는 문제점이 발생함과 동시에 석출상에 의해 극저온 충격 인성이 급격히 떨어지게 된다. 따라서 크롬의 함량은 6.0중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

몰리브덴(Mo): 1.5~4.0중량%

몰리브덴은 용접이음부의 강도를 향상시킬 수 있는 원소로서 본 발명에서는 용접재료내에 1.5중량%을 이상의 합금을 넣는 경우 용접이음부의 인장강도가 400MPa이상을 나타내고 있다. 또한 오스테나이트계 용접재료에서 시공시에 고액공존 구간을 좁혀 고온 Crack 발생을 억제하는 역할을 할 수 있다. 다만 몰리브덴의 함량이 4.0중량%를 초과하는 경우에는 몰리브덴 탄화물이 과도하게 용접이음부내에 생성되어 극저온 인성을 저하시키는 단점이 있다. 따라서 몰리브덴의 함량은 1.5-4.0중량%로 한정하는 것이 바람직하다.

인(P): 0.02중량% 이하

인은 용접시 고온 균열(Crack)을 조장하는 불순 원소이기 때문에 가능한 한도에서 낮게 관리하는 것이 바람직하다. 따라서 고온에서의 균열 방지를 위하여 그 함량을 0.02% 이하로 관리함이 바람직다.

황(S): 0.02중량% 이하

황은 인과 함께 용접시 고온 균열(Crack)을 조장하는 불순 원소이기 때문에 가능한 한도에서 낮게 관리하는 것이 바람직하다. 그 함량이 0.02중량%를 초과하면 FeS 등의 저융점화합물을 형성시켜 고온 균열(Crack)을 유발시킬 수 있기 때문에 바람직하지 못하다. 따라서 고온에서의 균열 방지를 위하여 황의 함량은 0.02중량% 이하로 관리함이 바람직하다.

붕소(B):0.01중량% 이하

붕소는 용접이음부내 결정입계에 편석이 되는 특성을 나타낸다. 편석된 붕소는 결정입계의 강도를 향상시키는 역할을 하게 되는데, 이로 인해서 강도를 향상시키는 효과를 나타낸다. 붕소의 함량은 0.001%만 첨가되어도 충분한 효과를 나타내고 있다. 그러나 그 함량이 0.01%를 초과하면 용접이음부내에 강도향상 효과는 크지만 저온인성에 저하시키는 원인으로 작용하게 되므로 그 상한을 0.01 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

타이타늄(Ti): 0.09~0.5중량%

타이타늄은 용접시 아크안정성 및 산화재로서 작용하여 용접이음부의 청정도를 증가시키는 원소이다. 다른 한편으로는 용접완료 후 용접이음부내에 회수된 타이타늄은 산화물 및 질화물(혹은 탄질화물)을 생성시켜 용접이음부의 강도를 향상시키는 원소이므로 그 함량을 0.09%이상으로 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나 이 타이타늄이 용접후 용접이음부내에서 다량 함유된 경우에는 충격 인성을 저하시키게 되는데, 그 함량이 0.5중량%를 초과하면 강도향상효과는 크지만 저온인성을 저하시키는 원인으로 작용하게 되므로 그 상한을 0.5 중량%로 한정하는 것이 바람직하다.

질소(N): 0.001~0.3중량%

질소는 첨가시 내식성을 향상시킴과 동시에 오스테나이트를 안정화시키는 성분으로서, 탄소와 거의 유사한 물성을 가져오는 원소이다. 따라서 상기 질소 성분은 탄소의 성분을 그대로 대체할 수 있으며, 그 효과는 소량을 첨가하는 경우에도 나타남을 확인할 수 있다. 그러나 그 함량이 0.3를 초과하는 경우 충격 인성이 저하가 크게 나타남으로, 본 발명에서는 그 함량을 0.001~0.3중량%로 범위로 제한함이 바람직하다.

TiO₂(이산화티타늄): 4~15중량%

TiO₂는 슬래그 형성제로서 전자세 용접이 가능하도록 액상의 용접금속이 응고되기 이전에 응고되어 액상의 용접금속이 흘러내리는 것을 억제하는 역할을 한다. 이러한 효과를 나타내기 위하여는 본 발명에서는 4중량% 이상으로 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나 그 함량이 15중량%를 초과하는 경우에는 용접금속 내에 산화물 함량이 급격히 증가하여, 극저온 충격 인성이 떨어지는 단점이 있다. 따라서 본 발명에서는 TiO₂의 함량을 4~15중량%로 제한함이 바람직하다.

SiO₂, ZrO₂ 및 Al₂O₃ 중 선택된 1종 이상의 합: 0.01~9.0중량%

SiO₂, ZrO₂ 및 Al₂O₃ 중 1종 이상의 합계가 0.01중량% 미만인 경우에는 슬래그 도포 및 박리성과 아크 안정성이 열악해져 전자세 작업성과 용접비드 형성이 열악해진다. 반면에 9.0중량%를 초과하면 용융 슬래그의 양이 급속히 증대되고 슬래그의 점성도 증대되어 전자세 용접성과 비드형상이 열악해진다. 아울러 실리콘, 알루미늄 등이 용착금속으로 이행이 증가하게 되어 충격 인성이 저하된다.

이를 고려하여, 본 발명에서는 SiO₂, ZrO₂ 및 Al₂O₃중 1종 이상의 합의 함량을 0.01~9.0중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

칼륨(K), 나트륨( Na), 리튬(Li) 중 선택된 1종 이상의 합: 0.5~1.7중량%

상기 알카리 금속은 용접 중 아크의 이온화 포텐셜을 저하시켜 아크의 발생을 용이하게 해주며, 용접 중 안정된 아크를 유지시켜줄 수 있다. 상기 알카리 금속은 0.5중량% 이상 첨가되어야 이러한 효과가 뚜렷이 나타날 수 있다. 그러나 그 함량이 1.7중량%를 초과하면, 높은 증기압으로 인하여 용접흄(Fume)이 과다하게 발생할 수 있다. 여기서 알카리 금속은 칼륨(K), 나트륨(Na), 리튬(Li)계 알카리 금속 중 1종 또는 2종 이상이 포함될 수 있으며, 본 발명에서 상기 알카리 금속의 첨가효과는 각각의 함량비와는 무관하다.

불소(F) 및/또는 칼슘( Ca): 0.2~1.5중량%

본 발명의 용접 와이어는 알카리금속계와 알카리토금속계 불소 화합물 중 불소(F)와 및/또는 칼륨(Ca)을 추가적으로 첨가하는 경우 본 발명의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 불소 화합물은 용접 와이어 내부에 0.2중량% 이상을 첨가함에 따라 고온의 아크에서 불소를 아크 중으로 발생시켜 용접 중 수소와 반응하여 탈수소 반응을 일으키게 되므로 확산성 수소를 효과적으로 저감시키게 되지만 1.5중량%를 초과하면 높은 증기압의 특성으로 용접흄(Fume)이 과다하게 발생하고, TiO₂가 주요 슬래그 성분인 루타일계에서 용융풀의 슬래그 점도를 과도하게 감소시켜 불안정한 비드를 형성하게 된다. 따라서 그 함량을 0.2~1.5중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

한편 상술한 합금성분 범위는 본 발명 용접용 와이어에 바람직하게 적용될 수 있는 기본 성분계이며, 따라서 이하 설명되는 합금원소들의 첨가에 의하여 추가적으로 용접재료에 더 우수한 물성을 부여할 수 있다.

W, Nb 및 V 중 선택된 1종 이상의 합: 5중량%이하

텅스텐(W)과 니오븀(Nb), 그리고 바나듐(V)은 상온 강도를 증가시키는 원소들이다. 이들 원소는 용접이음부내에 탄소와 결합하여 탄화물(혹은 탄질화물)을 생성시키고, 이 생성상에 의해서 상온 인장강도가 향상되는 효과를 발휘한다. 그러나 이들의 합이 5%를 초과하면 크랙의 발생이 용이하며, 아울러, 극저온 충격 인성을 저하시키는 원인으로 작용하게 된다. 따라서 본원발명에서는 이들의 첨가량을 5%이하로 제한함이 보다 바람직하다.

Y 및/또는 REM: 1 중량%이하

이트륨(Y)과 희토류금속(REM)은 용접시 강력한 산화제로 작용하게 되며, 동시에 아크 안정성을 향상시키는 원소이다. 다른 한편으로는 용접이음부내에 산화물로 생성되고 이들에 의해서 고온에서 응고시 핵생성사이트로 작용하여 오스테나이트의 결정입을 작게 만드는 역할을 하게 된다. 이로 인해서 강도를 향상시키는 역할을 하게 된다. 그러나 그 함량이 1중량%를 초과하면 용접시 이음부에 결함 등을 발생시키는 역할을 하게 되므로 그 함량을 1중량% 이하로 제어해야 한다. 따라서 본 발명에서는 이트륨(Y) 및/또는 희토류금속(REM)을 1%이하의 범위로 제한함이 보다 바람직하다.

니켈(Ni): 10％ 이하

니켈은 오스테나이트 안정화 원소로 첨가되어 지는 원소이다. 니켈을 첨가하게 되며 용접이음부의 저온 충격 인성이 매우 빠른 속도로 증가하게 되는데 이는 용접이음부내의 Stacking Fault Energy를 높이는 역할을 하기 때문이다. 그러나 이와 반대로 강도를 저하시키는 원소이며, 다른 한편으로는 용접재료의 가격을 증가시키는 원소이므로 그 함량을 10중량% 이하로 유지하는 것이 보다 바람직하다.

상기 조성 이외에 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다. 다만, 이로 인해 다른 조성의 첨가를 배제하는 것은 아니다.

(실시예)

이하, 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.

하기 표 1과 같은 직경 1.2mm의 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어들을 마련하였다. 상기 용접용 와이어들을 이용하여 Mn₂₄C₀ _.4Cr₄Si₀ _.3을 기본조성으로 하는 극저온 고Mn강을 용접모재로 이용하여 용접을 실시하였다. 이때의 용접은 100% CO₂ 보호가스 하에서 실시되었으며, DC로 대략 290A내외에 30V내외 31CPM 내외로, 그리고 입열량은 대략 1.7kJ/mm 조건으로 실시되었다. 또한 층간온도는 150℃ 미만, 예열은 습기만 날리는 조건으로 100℃ 정도로 하였다.

	와이어 조성성분(중량%)																	용접성	충격특성 (J)	인장강도
	C	Mn	Si	Cr	P	S	N	Mo	B	Ti	Ni	A1	A2	A3	A4	A5	A6	용접성	충격특성 (J)	인장강도
발명예2	0.3	30	0.7	5.5	0.02	0.01	0.12	2.5	0.005	0.3	4.5	-	-	9	1	1	1	양호	35	518.4
발명예3	0.6	15	0.4	0.02	0.01	0.02	0.004	1.5	0.001	0.1	-	-	-	4	3	0.5	0.5	양호	31	427.48
발명예5	0.6	19	0.6	2	0.02	0.01	0.001	1.5	0.001	0.09	-	2.5	-	6	6	1	0.2	양호	29	480.92
발명 예6	0.3	20	0.2	0.02	0.015	0.01	0.001	1.5	0.005	0.25	5.5	1.5	-	6	3	0.5	0.5	양호	32	448.62
발명 예7	0.3	20	0.6	1.2	0.015	0.01	0.13	2.5	0.005	0.25	5.5	-	0.25	7	9	0.5	0.5	양호	41	452.9
비교예1	0.3	20	0.6	6.5	0.015	0.01	0.04	2.5	0.005	0.1	5.5	-	-	7	5	0.5	0.5	양호	14	567.7
비교 예2	0.6	20	0.6	1.9	0.01	0.01	0.082	2	0.02	0.6	-	-	-	8	5	0.5	0.5	양호	24	480.84
비교 예3	0.2	31	0.6	0.05	0.015	0.01	0.004	1.4	0.005	0.1	9	-	-	7	5	0.5	0.5	양호	39	396.08
비교 예4	0.75	15	0.6	0.02	0.025	0.25	0.001	2	0.001	0.01	-	-	-	6	1	0.5	0.2	불량 (크렉형성)
비교 예5	0.6	16	1.3	0.02	0.015	0.005	0.001	2	0.001	0.03	-	-	-	7	2	1.7	0.2	불량 (크렉형성)
비교 예6	0.6	16	0.7	0.01	0.015	0.01	0.36	1.5	0.001	0.04	-	-	-	8	4	0.5	0.4	불량 (기공형성)
비교 예7	0.6	19	0.5	1.78	0.015	0.01	0.002	2	0.001	0.04	-	-	1.25	7	2	0.5	0.2	불량 (기공형성)
비교 예8	0.6	15	0.4	0.02	0.015	0.01	0.004	1.5	0.001	0.1	-	-	-	17	3	0.01	0.5	불가
비교 예9	0.6	15	0.7	5.5	0.01	0.02	0.001	1.5	0.001	0.1	-	-	-	6	10	0.01	0.5	불가
비교 예10	0.3	30	0.4	0.02	0.015	0.01	0.12	2.5	0.005	0.3	4.5	-	-	5	6	0.5	2	불가

*상기 표에서 A1은 V+Nb+W, A2는 Y+REM, A3는 TiO₂, A4는 SiO₂+ZrO₂+Al₂O₃, A5는 K+Na+Li를, 그리고 A6는 F+Ca의 합을 각각 나타낸다.

이와 같이 용접된 용접이음부의 기계적 특성을 평가하기 위하여 샤르피 충격시험(-196℃)을 실시하여 그 결과(J)을 상기 표 1에 나타내었다. 또한 상기 용접이음부의 인장강도(MPa)를 측정하여 상기 표 1에 나타내었다. 한편 상기 물성측정 기준은 KS 시험규격에 따랐으며, 용접성은 육안으로 평가하였다.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 플럭스 코어드 와이어의 조성성분이 본 발명의 범위를 만족하는 발명예 1-7의 경우 모두 그 용접성이 우수할 뿐만 아니라 저온 충격인성 27J이상 400MPa이상의 인장강도를 가져 용접이음부의 기계적 특성이 우수함을 알 수 있다.

이에 반하여, Cr이 과다 첨가된 비교예 1의 경우 저온 충격 인성이 14J로 나빴으며, B, Ti함량이 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 2 또한 저온 충격 인성이 좋지않았다. 그리고 Mo의 함량이 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 3은 저온 인성은 우수하나 인장강도는 396.08MPa로 좋지 않았다.

또한 P, S의 함량이나 Si, Ti 함량이 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 4-5의 경우 용접후 얻어진 용접이음부 내부에 크렉이 형성되었으며, N 함량이나 Ti 함량 등이 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 6-7의 경우 용접이음부 내부에 기공이 형성되었다.

한편 TiO₂함량, SiO₂+ZrO₂+Al₂O₃ 함량, K+Na+Li 함량, 또는 F+Ca 함량이 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 8-10의 경우 용접시 고온에서 크렉이 발생하여 용접자체가 불가능하였다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

중량%로, C:0.15~0.8％, Si:0.2~1.2％, Mn:15~34％, Cr:6% 이하, Mo:1.5 ~ 4%, S:0.02% 이하, P:0.02% 이하, B:0.01% 이하, Ti:0.09~0.5%, N:0.001~0.3%, TiO₂:4~15%, SiO₂, ZrO₂ 및 Al₂O₃중 선택된 1종 이상의 합:0.01~9%, K, Na 및 Li 중 선택된 1종 이상의 합:0.5~1.7%, F와 Ca중 1종 이상:0.2~1.5%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 고강도와 극저온 충격 인성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어.
제 1항에 있어서, W, Nb 및 V 중 1종 이상의 합: 5중량% 이하의 범위로 추가로 포함함을 특징으로 하는 고강도와 극저온 충격 인성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어.
제 1항에 있어서, Y 및/또는 REM: 1중량% 이하의 범위로 추가로 포함함을 특징으로 하는 고강도와 극저온 충격 인성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어.
제 1항에 있어서, Ni을 10중량％ 이하의 범위로 추가로 포함함을 특징으로 하는 고강도와 극저온 충격 인성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어.