KR101568518B1

KR101568518B1 - 고강도 플럭스 코어드 용접 와이어

Info

Publication number: KR101568518B1
Application number: KR1020130163194A
Authority: KR
Inventors: 정홍철; 이동렬; 한일욱
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2015-11-11
Also published as: KR20150074937A

Abstract

본 발명은 해양구조물, 에너지, 조선, 건축, 교량 및 압력용기 등의 플럭스 코어드 아크 용접(Flux Cored Arc Welding, FCAW)시 사용되는 플럭스 코어드 아크 용접 와이어에 관한 것이다.

Description

고강도 플럭스 코어드 용접 와이어 {FLUX CORED ARC WELD WIRE}

최근, 선박 및 해양구조물의 대형화 및 건축구조물의 고층화 추세에 따라 구조물이 더욱 대형화되고 이에 사용되는 강재는 고강도화 및 후물강재로 대체되고 있다.

이러한 고강도 후물강재를 건전하고 효율적으로 제작하기 위해서는 이에 적합한 용접이 요구되며, 이들 강재를 용접하는 방법으로 가장 널리 사용되는 용접기술이 바로 플럭스 코어드 아크 용접(Flux Cored Arc Weld, FCAW) 기술이다.

이와 같은 용접을 행하여 얻어진 용접구조물은 안정성이 우선적으로 확보되어야 하며, 이를 위해서는 용접이음부 인장강도 및 충격인성 확보가 무엇보다도 중요하다. 또한, 용접시공시 플럭스 코어드 아크 용접에서 용접부의 저온균열 발생 방지를 위하여 용접재료 내 확산성 수소량의 감소가 매우 중요하다.

일반적으로, 용접시 형성되는 용접이음부는 용접재료가 용융되면서 일부 강재가 희석되어 용융풀을 형성하다가 이후 응고하면서 조대한 주상정 조직으로 발달하게 되는데, 이러한 조직은 용접재료 및 용접시공시 입열량에 따라 변화하게 되며, 이로부터 형성된 용접이음부는 조대한 결정입내에 오스테나이트 결정입계를 따라서 조대한 입계 페라이트, 위드만스타텐 페라이트(Widmanstatten ferrite), 마르텐사이트 및 도상 마르텐사이트(Martensite Austenite constituent, M-A) 등이 형성되어 충격인성이 가장 열화되는 문제가 있다.

따라서, 고강도 용접구조물의 안정성을 확보하기 위해서는, 용접이음부의 미세조직을 제어하여 용접이음부의 충격인성을 확보할 필요가 있다.

이와 관련된 종래기술로서, 특허문헌 1은 용접재료의 성분을 규정하고 있으나, 이는 직접적으로 용접이음부의 미세조직, 입경 등을 제어하는 것이 아니기 때문에 이러한 용접재료로부터는 용접이음부의 인성을 충분히 얻기가 어렵다.

한편, 고강도 용접부의 저온 균열 발생 방지를 위해서는 확산성 수소량을 가능한 한 낮은 수준으로 관리해 줄 필요가 있다.

기존에 시판된 루타일계 플럭스 코어드 와이어의 경우 용접부의 확산성 수소량이 8~10ml/100g 수준이며, 이를 이용하여 고강도 후물강재를 용접하는 경우 저온균열 방지를 위한 예열 공정이 요구되며, 이에 따라 시공자의 추가 비용이 증가하는 문제가 있다.

일반적으로, 플럭스 코어드 아크 용접 기술은 루타일계 플럭스 코어드 와이어를 사용하며, 이는 용접 중 확산성 수소의 제공원으로 작용하는 결정수 및 결합수를 다량 함유하고 있는 충진 플럭스를 와이어에 충진시킨 후 이 와이어의 경을 용접하기에 적합한 사이즈로 신선하여 제조한다. 그런데, 상기 신선 과정 중 부착 및 잔류된 윤활제의 유기성분이 용접 중에 용접부의 확산성 수소를 증가시키는 문제가 있다.

이를 해결하기 위해, 특허문헌 2에서는 튜브상의 와이어를 600~800℃에서 고온 열처리하는 기술을 제시하고 있으나, 상기 고온 열처리에 따른 생산속도 저하 및 열처리 비용의 증가로 상용화에 어려움이 있다.

또한, 특허문헌 3에서는 V: 0.05-0.25%를 기본으로 아크 안정제 및 슬라그 형성제: 0.5-4.5%, 탈산제: 1.0-4.0%를 함유한 490Mpa급 이상의 고장력강용 무예열 플럭스 코어드 와이어를 제공하면서, V의 첨가에 의해 VC형성을 통한 확산성수소 Trapping 및 탄소 고정 효과를 특징으로 개시하고 있으나, 용접 중 V에 의한 확산성 수소저감 결과가 미미하고, 알카리 및 알카리토금속계 불소화합물의 총 F의 함량이 1.0-2.0%로 그 함량이 높아 안정된 아크특성을 확보하기 어려운 문제가 있다.

특허문헌 4에서는 와이어 총 중량 기준으로 TiO₂: 4.0-8.0%, 알카리 불소화물(불소량 환산치): 0.02-0.4% 및 PTFE(불소환산치): 0.02-0.4%를 함유하고, 알카리토금속 불화물의 불소량 환산치가 0.01% 이하로 조절되며, (알카리금속 불화물의 불소량 환산치+0.35)/(PTFE의 불소량 환산치)를 1 이상으로 제어한 기술을 개시하고 있는데, 이는 광물상태인 불화물에 비해 PTFE의 비중이 낮아 와이어 내부 충진 및 표면 적용이 어렵고 상대적으로 가격도 높아 상용화에 어려움이 있다.

따라서, 용접시 확산성 수소를 저감하면서, 동시에 용접이음부의 충격인성을 개선할 수 있는 용접재료의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

일본 특허공개공보 제2000-321316호 한국 공개특허 제1998-0068561호 일본 특허공개공보 제1996-257785호 한국 공개특허 제2007-0035996호

본 발명의 일 측면은, 고강도 후물강재를 플럭스 코어드 아크 용접함에 있어서 충격인성이 우수한 용접이음부를 얻을 수 있으면서, 확산성 수소량을 낮출 수 있는 용접재료, 즉 플럭스 코어드 아크 용접 와이어를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일 측면은, 와이어 전체 중량을 기준으로, 탄소(C): 0.03~0.12%, 실리콘(Si): 0.3~1.4%, 망간(Mn): 1.5~3.5%, 니켈(Ni): 2.5~3.5%, 몰리브덴(Mo): 0.3~1.0%, 크롬(Cr): 0.3~1.0%, 구리(Cu): 0.4~1.0%, 보론(B): 0.001~0.020%, 티타늄(Ti)+마그네슘(Mg): 0.02~1.5%, 잔부 Fe 및 기타 불순물을 포함하고,

TiO₂: 4.5~9.0%, SiO₂ 및 ZrO₂ 중 1종 또는 2종: 0.2~2.0%, CaCO₃: 0.1~1.0%, K, Na, Li계 알카리 산화물 중 1종 또는 2종 이상: 0.10~1.5%, 불소(F) 량 0.025~0.5%의 알카리 및 알카리토금속계 불소 화합물을 포함하는 고강도 플럭스 코어드 용접 와이어를 제공한다.

본 발명에 따른 고강도 플럭스 코어드 용접 와이어를 이용하여 후물강재를 용접하는 경우, 확산성 수소량이 낮으면서 강도 및 충격인성이 우수한 용접이음부를 얻을 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 플럭스 코어드 아크 용접 와이어에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.

본 발명자들은 용접부의 저온 균열의 발생을 조장하는 원인 중 하나인 확산성 수소를 효과적으로 저감시키기 위하여 깊이 연구한 결과, 플럭스 코어드 아크 용접 와이어에 탈수소 반응을 효과적으로 일으킬 수 있는 성분을 제어하고자 하였다.

보다 구체적으로, 본 발명자들은 아래와 같이 용접 와이어의 조건을 제어하여 아크길이를 제어하는 경우 용접 와이어로부터 확산성 수소의 방출을 용이하게 할 수 있음을 발견하였으며, 이를 기초하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

[1] 용접 와이어의 C의 함량을 제어하고, 탄산염을 포함함으로써 용접 중 아크에 분해되어 아크 내부의 수소분압을 감소시킬 수 있음.

[2] 용접 와이어에 알카리 및 알카리토금속계 불소 화합물을 포함함으로써 불소가 고온의 아크에서 수소와 반응하여 수소를 효과적으로 저감시킬 수 있음.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 일 측면에 따른 고강도 플럭스 코어드 아크 용접 와이어는 와이어 전체 중량을 기준으로, 탄소(C): 0.03~0.12%, 실리콘(Si): 0.3~1.4%, 망간(Mn): 1.5~3.5%, 니켈(Ni): 2.5~3.5%, 몰리브덴(Mo): 0.3~1.0%, 크롬(Cr): 0.3~1.0%, 구리(Cu): 0.4~1.0%, 보론(B): 0.001~0.020%, 티타늄(Ti)+마그네슘(Mg): 0.02~1.5%, 잔부 Fe 및 기타 불순물을 포함하고, TiO₂: 4.5~9.0%, SiO₂: 0.2~2.0%, CaCO₃: 0.1~1.0%, K, Na, Li계 알카리 산화물 중 1종 또는 2종 이상: 0.10~1.5%, 불소(F)량이 0.025~0.5%인 알카리 및 알카리토금속계 불소 화합물로 조성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 용접 와이어의 성분을 상기와 같이 한정한 이유에 대하여 상세히 설명한다.

C: 0.03~0.12%

탄소(C)는 용접이음부의 강도를 확보하고 용접 경화성을 확보하기 위한 필수적인 원소로서, 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.03% 이상으로 첨가되는 것이 바람직하다. 다만, 그 함량이 0.12%를 초과하게 되면 용접성이 크게 저하되고 용접이음부 저온 균열 발생을 조장하는 문제가 있으므로, 바람직하지 못하다.

Si: 0.3~1.4%

실리콘(Si)은 탈산효과를 위해 첨가하는 원소로서, 그 함량이 0.3% 미만이면 용접이음부 내의 탈산효과가 불충분하고 용접이음부의 유동성을 저하시키며, 반면 그 함량이 1.4%를 초과하게 되면 용접이음부 내의 도상 마르텐사이트(M-A)의 변태를 촉진시켜 저온 충격인성을 저하시키고, 용접 저온균열감수성에 영향을 미치므로 바람직하지 못하다.

Mn: 1.5~3.5%

망간(Mn)은 강 중에서 탈산작용 및 강도 향상에 유용한 원소로서, 기지조직 내에 치환형 고용체를 형성하여 기지를 고용 강화시켜 강도 및 인성을 확보하는데 유리하다. 상술한 효과를 얻기 위해서는 1.5% 이상으로 Mn을 포함하는 것이 바람직하나, 그 함량이 과다하여 3.5%를 초과하게 되면 용접이음부의 경화성을 증가시켜 용접이음부의 충격인성을 열화시키는 문제가 있으므로, 바람직하지 못하다.

Ni: 2.5~3.5%

니켈(Ni)은 고용강화에 의해 기지의 강도와 인성을 향상시키는데 유효한 원소이다. 상술한 효과를 얻기 위해서는 2.5% 이상으로 Ni을 첨가할 필요가 있으며, 반면 그 함량이 3.5%를 초과하게 되면 강의 소입성을 크게 증가시키고 용접이음부의 고온 균열을 조장할 우려가 있으므로, 바람직하지 못하다.

Mo: 0.3~1.0%

몰리브덴(Mo)은 소입성을 증가시키고, 강도 향상에 유효한 원소로서, 그 함량이 0.3% 미만에서는 상술한 효과를 얻을 수 없다. 반면, 그 함량이 1.0%를 초과하게 되면 고강도 용접금속부 인성에 영향을 미치므로, 바람직하지 못하다.

Cr: 0.3~1.0%

크롬(Cr)은 소입성을 증가시키고, 강도 향상에 유효한 원소로서, 그 함량이 0.3% 미만에서는 상술한 효과를 얻을 수 없다. 반면, 그 함량이 1.0%를 초과하게 되면 용접이음부의 인성열화를 초래하는 문제가 있으므로, 바람직하지 못하다.

Cu: 0.4~1.0%

구리(Cu)는 기지에 고용되어 고용강화 효과로 인하여 강도 및 인성을 향상시키는데 유효한 원소로서, 그 함량이 0.4% 미만이면 상술한 효과를 얻을 수 없다. 반면, 그 함량이 1.0%를 초과하게 되면 용접이음부의 경화성을 증가시켜 인성을 저하시키며, 용접이음부에서 고온균열을 조장시키는 문제가 있으므로, 바람직하지 못하다.

B: 0.001~0.020%

보론(B)은 소입성을 증가시키는 원소로서, 특히 입계에 편석되어 입계 페라이트 변태를 억제하는데 매우 유용한 원소이다. 이러한 효과를 위해서는 0.001% 이상으로 B을 첨가할 필요가 있으나, 그 함량이 0.020%를 초과하게 되면 상기 효과가 포화되고 용접경화성이 크게 증가하여 용접이음부 내의 마르텐사이트 변태를 촉진시켜 용접 저온 균열 발생 및 인성 저하를 유발하므로, 바람직하지 못하다.

Ti+Mg: 0.02~1.5%

티타늄(Ti)은 O와 결합하여 미세한 Ti 산화물을 형성시킬 뿐만 아니라, 미세 TiN 석출물을 형성시키는 원소이며, 마그네슘(Mg)은 O와 결합하여 Mg 산화물을 형성시시키는 원소이다.

용접이음부에 미세한 Ti 산화물, TiN 석출물과 더불어 Mg 산화물을 형성시켜 이에 의한 효과를 얻기 위해서는, Ti와 Mg의 함량을 그 합으로 0.02% 이상으로 포함하는 것이 바람직하다. 다만, 그 함량이 1.5%를 초과하게 되면 조대한 산화물 또는 석출물이 형성되어 용접이음부 인성 확보에 나쁜 영향을 미치므로, 바람직하지 못하다.

보다 바람직하게, Ti은 0.01~0.3%, Mg은 0.01~1.2% 범위를 만족하도록 첨가하는 경우, 상술한 효과를 충분히 얻을 수 있다.

TiO₂: 4.5~9.0%,

Ti₂O는 슬래그 생성제(슬래그 형성제)로서 작용하며, 이러한 Ti₂O 함유량이 4.5% 미만이면 수직 상향 용접에 있어서 용융금속이 흐르는 것을 저지할 만한 충분한 양의 슬래그가 확보되지 못하는 문제가 있으며, 이러할 경우 비드 형상이 불량하게 되는 문제가 있다. 반면, 그 함량이 9.0%를 초과하게 되면 용접이음부 중의 산소량이 과다해져 편면 용접시 초층에서의 고온 균열을 조정할 우려가 있으며, 충격인성을 열화시킬 우려가 있으므로 바람직하지 못하다.

SiO₂ 및 ZrO₂ 중 1종 또는 2종: 0.2~2.0%

SiO₂ 및 ZrO₂는 아크 안정성과 슬래드 유동성 확보에 효과적인 성분으로서, 이러한 산화물의 함량이 0.2% 미만이면 슬래드 유동성이 불안정하여 용접비드 형상이 불량해지는 문제가 있다. 반면, 그 함량이 2.0%를 초과하게 되면 슬래드 유동성은 확보할 수 있으나 스패터 발생이 증가되어 용접성과 비드형상이 열위해지는 문제가 있다.

CaCO₃: 0.1~1.0%

CaCO₃은 아크 중의 수소분압을 효과적으로 감소시켜 용접이음부 중의 확산성 수소를 저감시키는데 효과적이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.1% 이상으로 CaCO₃을 첨가할 필요가 있으며, 다만 그 함량이 1.0%를 초과하게 되면 과다한 CaCO₃의 분해에 따른 아크의 불안정 및 용접 흄(Fume)을 과도하게 증가시키는 문제가 있으므로, 바람직하지 못하다.

한편, 본 발명은 상기 CaCO₃ 이외에 기타 탄산염을 포함할 수도 있다.

K, Na, Li계 알카리 산화물 중 1종 또는 2종 이상: 0.10~1.5%

K, Na 및 Li계 알카리 산화물은 용접 중 아크의 이온화 포텐셜을 낮춰 아크의 발생을 용이하게 해주며, 용접 중 안정된 아크를 유지시켜주는 역할을 한다. 이러한 효과를 위해서는 이들 알카리 산화물 중 1종 또는 2종 이상을 0.10% 이상으로 포함하는 것이 바람직하나, 그 함량이 1.5%를 초과하게 되면 고증기압으로 인해 용접 흄(Fume)이 과다하게 발생할 수 있으며, 용융플의 슬래그 점도를 과도하게 감소시켜 불안정한 비드를 형성하게 하는 문제가 있다.

알카리 및 알카리토금속계 불소 화합물 중 F량: 0.025~0.5%

불소 화합물은 고온의 아크에서 불소를 아크 중으로 발생시켜 용접 중 수소와 반응하여 탈수소 반응을 일으키게 되므로 용접이음부의 확산성 수소를 효과적으로 저감시킬 수 있는 효과가 있다. 이러한 효과를 위해서는 불소 화합물 중 F의 함량을 0.025% 이상으로 포함하는 것이 바람직하며, 다만 그 함량이 과다하여 0.5%를 초과하게 되면 고증기압에 의해 용접 흄(Fume)이 과다하게 발생할 수 있으며, 슬래그 점도가 과도하게 감소되어 불안정한 비드가 형성될 우려가 있으므로, 바람직하지 못하다.

본 발명에서 상기 불소 화합물로는 CaF₂, BaF₂, MgF₂ 중 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다.

본 발명이 제안하는 플럭스 코어드 아크 용접재료는 전술한 합금조성 외에 잔부 Fe와 기타 제조공정상 불가피하게 함유되는 불순물을 포함하여 이루어질 수 있으며, 전술한 합금조성을 만족함으로써 용접재료에 있어 기본적으로 요구되는 용접성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 내충격성 및 내마모성을 갖는 용접이음부를 제공할 수 있다. 또한, 전자세 용접이 가능하여 산업현장에서 파이프 용접을 용이하게 구현하는 것이 가능하다.

상술한 성분조성을 만족하는 고강도 플럭스 코어드 용접 와이어를 이용하여 용접을 행한 후 형성되는 용접이음부는, 그 미세조직이 40% 이상의 침상 페라이트(Acicular ferrite) 및 40~50%의 베이나이트와 마르텐사이트의 혼합 조직으로 이루어짐으로써 인장강도 900MPa 이상의 초고강도와 -20℃에서의 충격인성이 75J 이상으로 고인성을 확보할 수 있다. 또한, 확산성 수소량이 6~9ml/100g로서 확산성 수소량을 효과적으로 저하시킬 수 있다.

본 발명에서 제공하는 플럭스 코어드 아크 용접 와이어는 와이어의 외피인 연강재질의 후프와 와이어의 내부에 충진되는 플러스로 구성되며, 상기 플러스는 용접금속의 물성확보용 금속분말들과 용접시 용접용 확보용으로 첨가되는 무기물 및 금속분말들로 구성된다. 통상, 플럭스 코어드 아크 용접 와이어 총 무게에 대한 플럭스의 무게비는 13~25%이다.

본 발명에서는 플럭스 내에서도 용착금속의 물성확보용 금속분말의 양 및 종류, 용접시 스패터의 발생량이 매우 적고 건전한 용착금속의 비드 형상의 확보 등 용접성 확보용 무기물 및 금속(TiO₂, SiO₂, K₂O, Na₂O, Zr₂O, CaCO₃, CaF₂, Ti+Mg) 분말들의 종류 및 첨가량을 조절함으로서 종래 티타늄 함유 플럭스 코어드 와이어의 수준의 용접성을 향상시키고자 하였으며, 이와 더불어 기계적 물성이 우수한 용접이음부를 얻고자 하였다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 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.

( 실시예 )

하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분조성을 갖는 플럭스를 충진한 플럭스 코어드 용접 와이어를 제조하였다.

이후, 상기 각각의 용접 와이어를 이용하여 용접전류 270~290A, 전압 30~32V, 용접속도 25~27cm/min, 용접입열량 18~25kJ/cm의 조건으로 플럭스 코어드 아크 용접을 실시하였으며, 상기 용접 후 형성된 용접이음부의 성분조성은 하기 표 2에 나타내었으며, 상기 용접이음부의 기계적 물성 및 확산성 수소 결과와 용접 와이어의 아크 안정성을 평가한 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

이때, 용접을 위한 모재로 저 탄소(C)계 인장강도 800MPa 이상이고, 저항복비형 HSA800강재을 이용하였다.

상기 인장시험을 위한 시험편은 용접이음부의 중앙부에서 채취하였으며, 인장시험편은 KS규격(KS B 0801) 4호 시험편을 이용하였으며, 인장시험은 크로스 헤드 스피드(cross head speed) 10mm/min에서 시험하였다. 또한, 충격시험편은 KS(KS B 0809) 3호 시험편에 준하여 제조하였다.

그리고, 용접 와이어의 확산성 수소량은 ISO 3690에 의거하여 가스 크로마토그래피(Gas Chromatography)법으로 측정하였으며, 아크 안정성은 스패터 발생 및 아크 쏠림 등의 인자를 이용하여 용접사가 직접 판단하였다.

구분	C	Si	Mn	Ni	Mo	Cr	Cu	B*	Ti+Mg	TiO₂	K₂O	Na₂O	ZrO₂	SiO₂	CaF₂	CaCO₃	충진율
발명예1	0.02	0.34	2.8	3.0	0.65	0.6	0.55	40	0.85	6.7	0.07	0.3	0.63	0.48	0.32	0.84	14%
발명예2	0.02	0.32	1.9	2.9	0.60	0.5	0.50	38	0.84	6.6	0.07	0.3	0.60	0.49	0.32	0.80	15%
발명예3	0.02	0.30	2.1	3.0	0.55	0.55	0.48	47	0.83	6.6	0.06	0.3	0.61	0.49	0.32	0.85	14%
발명예4	0.02	0.40	2.5	2.6	0.72	0.6	0.42	48	0.84	6.6	0.07	0.3	0.62	0.50	0.31	0.83	15%
발명예5	0.03	0.32	3.4	2.8	0.60	0.7	0.45	45	0.85	6.6	0.06	0.3	0.60	0.48	0.32	0.84	13%
비교예1	0.03	0.20	1.0	2.6	0.30	0.2	0.11	-	0.47	3.6	0.02	0.7	0.90	0.48	0.12	0.85	15%
비교예2	0.02	0.19	1.2	1.7	0.20	0.6	0.25	40	0.37	3.7	0.02	0.8	0.63	0.49	0.12	1.24	17%
비교예3	0.02	0.30	1.2	2.6	0.20	0.5	0.34	45	0.47	12.7	0.01	0.8	0.82	0.49	0.10	1.34	16%
비교예4	0.02	0.65	1.3	2.2	0.40	0.3	0.30	59	0.34	9.6	0.02	0.3	0.72	0.49	0.12	0.43	15%
비교예5	0.02	0.25	1.7	2.5	0.20	0.6	0.50	42	0.45	9.7	0.01	0.2	0.82	0.49	0.32	0.53	15%

(상기 표 1에서 B*의 단위는 ppm이다.)

구분	C	Si	Mn	P	S	Ni	Mo	Cu	Cr	Ti	B	O	Ceq	Pcm
발명강1	0.04	0.45	2.4	0.015	0.003	3.1	0.65	0.55	0.6	0.03	30	480	0.82	0.34
발명강2	0.03	0.35	2.6	0.012	0.004	2.9	0.60	0.50	0.5	0.04	31	510	0.80	0.33
발명강3	0.06	0.25	2.2	0.011	0.003	3.0	0.55	0.48	0.55	0.035	37	490	0.76	0.34
발명강4	0.06	0.32	2.0	0.008	0.005	2.6	0.72	0.42	0.6	0.04	40	480	0.77	0.33
발명강5	0.05	0.42	2.2	0.009	0.004	2.8	0.60	0.45	0.7	0.04	35	470	0.79	0.34
비교강1	0.07	0.50	1.55	0.011	0.006	2.6	0.40	0.11	0.2	0.01	-	530	0.55	0.25
비교강2	0.05	0.30	1.93	0.011	0.004	1.7	0.20	0.25	0.6	0.03	30	490	0.60	0.26
비교강3	0.06	0.60	2.5	0.010	0.007	2.6	0.20	0.34	0.5	0.04	40	520	0.72	0.32
비교강4	0.08	0.90	2.0	0.008	0.004	2.7	0.50	0.30	0.3	0.06	50	550	0.70	0.34
비교강5	0.09	0.50	2.5	0.012	0.005	2.5	0.60	0.50	0.6	0.04	30	490	0.86	0.38

구분	용접조건		아크 안정성	용접이음부
구분	프로세스	입열량(kJ/cm)	아크 안정성	확산성 수소량(mg/100g)	인장강도(MPa)	vE_-20℃(J)
발명강 1	FCAW	19	양호	7	913	87
발명강 2	FCAW	21	양호	6.5	915	83
발명강 3	FCAW	20	양호	7.3	914	96
발명강 4	FCAW	21	양호	8	903	90
발명강 5	FCAW	22	양호	8.3	911	79
비교강 1	FCAW	21	양호	10	834	23
비교강 2	FCAW	20	양호	13.8	921	26
비교강 3	FCAW	19	보통	12.6	755	32
비교강 4	FCAW	20	보통	13	843	19
비교강 5	FCAW	20	보통	11	865	26

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 따른 용접 와이어를 이용하여 플럭스 코어드 아크 용접을 실시하는 경우(발명강 1 내지 5), 19kJ/cm 이상의 용접입열량에도 900MPa 이상의 고강도 물성을 가지면서 동시에 충격인성의 확보가 가능하였으며, 특히 확산성 수소량이 9mg/100g 이하로 낮은 것을 확인할 수 있다.

반면, 성분조성이 본 발명에서 제안하는 바를 만족하지 않는 용접 와이어를 이용하여 용접한 비교강 1 내지 5는 강도 및 충격인성 중 하나 이상의 물성이 열위하였으며, 특히 확산성 수소량이 모두 10mg/100g 이상으로 열위한 것을 확인할 수 있다.

Claims

와이어 전체 중량을 기준으로, 탄소(C): 0.03~0.12%, 실리콘(Si): 0.3~1.4%, 망간(Mn): 1.5~3.5%, 니켈(Ni): 2.5~3.5%, 몰리브덴(Mo): 0.3~1.0%, 크롬(Cr): 0.3~1.0%, 구리(Cu): 0.4~1.0%, 보론(B): 0.001~0.020%, 티타늄(Ti)+마그네슘(Mg): 0.02~1.5%, 잔부 Fe 및 기타 불순물을 포함하고,
TiO₂: 4.5~9.0%, SiO₂ 및 ZrO₂ 중 1종 또는 2종: 0.2~2.0%, CaCO₃: 0.1~1.0%, K, Na, Li계 알카리 산화물 중 1종 또는 2종 이상: 0.10~1.5%, 불소(F) 량 0.025~0.5%의 알카리 및 알카리토금속계 불소 화합물을 포함하고,
상기 와이어를 이용한 용접이음부의 미세조직은 면적분율로 40% 이상의 침상 페라이트(Acicular ferrite) 및 40~50%의 베이나이트와 마르텐사이트의 혼합 조직을 포함하는 고강도 플럭스 코어드 용접 와이어.
제 1항에 있어서,
상기 와이어를 이용한 용접이음부의 확산성 수소량이 6~9ml/100g인, 고강도 플럭스 코어드 용접 와이어.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 와이어를 이용한 용접이음부의 인장강도는 900MPa 이상이고, -20℃에서의 충격인성이 75J 이상인 것인, 고강도 플럭스 코어드 용접 와이어.