KR101655057B1

KR101655057B1 - 용접 조인트의 제조 방법

Info

Publication number: KR101655057B1
Application number: KR1020157033517A
Authority: KR
Inventors: 다츠야 구마가이; 슈이치 나카무라
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2014-08-07
Publication date: 2016-09-06
Also published as: PH12015502625B1; MX2015017087A; CA2926569A1; PH12015502625A1; WO2015068261A1; CN105339132A; WO2015068443A1; CA2915026A1; MX352525B; AU2014345139B2; BR112015029349B1; KR20150136551A; CN105339132B; CA2915026C; CA2926569C; BR112015029349A2; AU2014345139A1; MY158148A

Abstract

본 발명에 관한 용접 조인트의 제조 방법은, 소정의 비커스 경도 HV, 판 두께, C 함유량 및 CEN을 갖는 강판에 대하여 강제 외피에 플럭스가 충전된 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 가스 실드 아크 용접을 행함으로써 용접 조인트를 제조하는 방법이며, 상기 가스 실드 아크 용접 시에 상기 강판의 온도가 10℃ 이상인 경우에 예열 작업을 행하지 않고, 상기 강판의 온도가 10℃ 미만인 경우에는 상기 강판의 온도가 10℃ 이상으로 되도록 상기 예열 작업을 행하고, 상기 용접 조인트의 용접 금속이 소정의 화학 조성을 갖고, 상기 용접 금속의 CEN이 0.20 내지 0.58질량%이며, 상기 용접 금속의 표면하 1㎜의 평균 비커스 경도 HV가 337 내지 440이다.

Description

용접 조인트의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING WELD JOINT}

본 발명은 건설 기계나 산업 기계 분야에서 이용되는 내마모성이 우수한 고경도 강판을 용접할 때에 경도가 높아 내마모성이 우수하면서, 또한 저온 깨짐이 발생하기 어려운 용접 금속을 갖는 용접 조인트의 제조 방법에 관한 것이다.

본원은 2013년 11월 8일에 국제 출원된 PCT/JP2013/080242호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

광산에서의 굴삭이나 토목 작업용 건설 기계에 사용되는 강판은, 마모 때문에 교환이 필요해지는 경우가 많지만, 그 사용 수명을 길게 하기 위하여, 강판의 경도를 높인 내마모 강이 사용된다. 사용되는 환경이나 목적에 따라 강판의 경도는 다양하지만, 일반적으로는 HB400급(브리넬 경도의 규격값으로 HB360 내지 HB440, 비커스 경도의 규격값으로는 HV380 내지 HV469), HB450급(브리넬 경도의 규격값으로 HB410 내지 HB490, 비커스 경도의 규격값으로는 HV435 내지 HV533), HB500급(브리넬 경도의 규격값으로 HB450 내지 HB550, 비커스 경도의 규격값으로는 HV478 내지 HV585) 또는 HB600급(브리넬 경도의 규격값으로 HB550 내지 HB650, 비커스 경도의 규격값으로는 HV585 내지 HV693)의 내마모 강판이 많이 사용되고 있다.

내마모 강의 대부분은 용접되지만, 그 용접 금속에도 모재(내마모 강)에 가까운 내마모성이 요구되는 경우가 있다. 용접 금속의 내마모성을 높이기 위해서도, 역시 그 경도를 높일 필요가 있다. 그러나, 용접 금속의 경도를 높이면, 용접 시에 침입하는 수소를 기인으로 하는 저온 깨짐이 매우 발생하기 쉬워진다. 또한, 고경도인 내마모 강을 모재로 하므로, 구속력이 강해지는 것도 저온 깨짐이 발생하기 쉬워지는 한 요인이다.

이러한 저온 깨짐을 피하기 위해서는, 일반적으로 용접에 앞서 예열이 행하여진다. 그러나, 내마모 강은, 통상의 강보다도 가열에 의해 경도가 저하되기 쉬우므로, 그다지 높은 예열 온도를 취할 수 없다.

용접 금속의 경도는, 모재와 동등 정도인 것이 바람직하다. 예를 들어 HB400 혹은 HB500급 내마모 강을 모재로 하는 경우에는, 용접 금속의 경도를 적어도 HV337(HB320) 이상, 가능하면 HV380(HB360) 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 용접 금속부에 있어서, 내마모성의 관점에서 중요해지는 것은, 표면 부근의 경도이다. 다층 용접에 있어서는, 하층의 용접 금속은, 후속 패스에 의해 재열되기 때문에 경도가 약간 저하되지만, 다층 용접의 경우는 그 최상층의 용접 금속, 또한 1패스 용접의 경우는 그 용접 금속의, 각각의 표면 부근이 충분한 경도를 갖고 있으면 된다.

이상과 같은 점에서, HV380 이상, HV693 이하인 고경도의 내마모 강을 모재로 하는 용접 조인트에 있어서, 표면 경도가 HV337 이상, HV533 이하이며 충분한 내마모성을 가지면서, 예열을 하지 않아도 저온 깨짐이 발생하지 않는 용접 금속을 형성시키는 용접 방법 또는 표면 경도가 HV380 이상, HV533 이하이며 충분한 내마모성을 가지면서, 예열을 하지 않아도 저온 깨짐이 발생하지 않는 용접 금속을 형성시키는 용접 방법이 있으면 매우 유용하다고 생각되어진다.

고강도 용접 금속에서 발생하는 수소 기인의 저온 깨짐을 억제하는 기술로서는, 예를 들어 특허문헌 1 내지 5의 방법이 제안되고 있다.

이들 중 특허문헌 1은, 고강도 라인 파이프 등의 용도에 사용되는 강판에 대하여, 잔류 오스테나이트를 수소의 트랩 사이트로서 기능시킴으로써, 저온 깨짐의 발생을 방지하는 것이다. 특허문헌 2는 역시 고강도 라인 파이프 등의 용도에 사용되는 강판에 대하여, 산화물을 수소의 트랩 사이트로서 기능시킴으로써, 저온 깨짐의 발생을 방지하는 것이다.

특허문헌 3은 인장 강도 800 내지 1150MPa의 강재에 대하여, Mo 탄화물을 트랩 사이트로서 기능시킴으로써, 저온 깨짐의 발생을 방지하는 기술을 개시하고 있다. 특허문헌 4는 피복 아크 용접 재료의 피복재에 Mg을 적당량 배합함으로써, 용접 직후의 용접 금속 중의 확산성 수소량을 3.0 내지 4.0ml/100g 정도로 저감시켜 인장 강도 880 내지 1180MPa의 강재의 내저온 깨짐성을 개선하는 기술을 개시하고 있다. 특허문헌 5는 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어에 포함되는 수소량을 제한함으로써, 저온 깨짐을 억제하는 기술을 개시하고 있다. 이들은 모두 모재 및 용접 금속의 강도가 1200MPa 미만이고, HV380(인장 강도 환산 약 1200MPa) 이상의 경도를 갖고 내마모성을 구비하는 용접 금속의 저온 깨짐성을 개선할 수 있는 기술이 아니다.

또한, 일반적으로 오스테나이트계 스테인리스 용접 재료를 사용하면, 용접 금속 중으로의 수소의 침입이 크게 저감되므로, 저온 깨짐 감수성을 내릴 수 있다. 또한, 오스테나이트 조직이기 때문에 연성 저하 깨짐도 발생하기 어렵다. 그러나, 오스테나이트계 스테인리스 용접 재료를 사용한 용접 금속은 강도, 즉 경도를 높이는 것이 용이하지 않아, 내마모성을 구비하는 것은 기대할 수 없다.

이러한 점에서, HV380 이상, HV693 이하의 고경도의 내마모 강을 모재로 하는 용접 조인트에 있어서, 표면 경도가 HV337 이상 HV533 이하이며, 내마모성이 우수함과 함께, 저온 깨짐이 발생하기 어려운 용접 금속 또는 표면 경도가 HV380 이상 HV533 이하이며, 내마모성이 우수함과 함께, 저온 깨짐이 발생하기 어려운 용접 금속을, 가스 실드 아크 용접에 의해 형성하는 것이 요구되고 있다.

일본 특허 공개 2012-176434호 공보 일본 특허 공개 2012-218034호 공보 일본 특허 공개 2005-40816호 공보 일본 특허 공개(평) 11-147196호 공보 일본 특허 공개 2009-255168호 공보

본 발명의 과제는, C 함유량이 높고 표면 경도가 HV380 이상, HV693 이하인 고경도 강판을 모재로 한 용접 조인트이며, 표면 경도가 HV337 이상 HV533 이하이며 내마모성이 우수함과 함께, 저온 깨짐이 발생하기 어려운 용접 금속 또는 표면 경도가 HV380 이상 HV533 이하이며 내마모성이 우수함과 함께, 저온 깨짐이 발생하기 어려운 용접 금속을 갖는 용접 조인트의 제조 방법을 제공하는 것이다.

종래의 내마모 강은, 저온 깨짐의 방지를 위하여, 용접 시의 예열 온도가 중요했으므로, 연강용 용접 재료로, 예열 온도를 최우선하여 용접하는 것이 보통이었다. 따라서 용접 금속부의 경도가 낮아, 마모가 매우 일어나기 쉬운 것을 과제로 하고 있었다. 본 발명은, 그것에 대하여 용접 금속부의 경도를 높이고자 하면, 모재의 열 영향부가 아니고, 용접 금속 자체가 매우 깨지기 쉬운 것을 새롭게 발견했다. 따라서, 용접 금속의 CEN과 깨짐의 관계를 조사하는 데 있어서, 용접 금속의 CEN의 적정 범위를 발견했다.

용접 시에 용접 금속에서 발생하는 저온 깨짐은, 용접 금속의 강도와, 조인트 구속력과, 용접 금속 중의 확산성 수소량에 영향을 받는다. 발명자들은, 표면 경도가 HV337 이상 HV533 이하인 고경도의 용접 금속 또는 표면 경도가 HV380 이상 HV533 이하인 더욱 고경도의 용접 금속으로, 저온 깨짐을 확실하게 억제하기 위한 방법을 다양하게 검토한 결과, 그 중 가장 확실한 방법은, 용접 금속 중의 확산성 수소량을 충분히 낮추는 것이면서, 또한 용접 금속 중의 합금 성분에서 규정되는 CEN을 0.20 내지 0.58질량％로 하는 것이라는 결론을 얻었다.

도 1은 JIS Z3158에 규정된 y형 용접 깨짐 시험을, 다양한 강판 및 플럭스 조성 등을 변화시킨 용접 재료에 의해 다양한 조건에서 실시하여, 다양한 용접 금속의 경도 및 용접 금속 중의 확산성 수소량을 갖는 용접 금속을 제작하고, 그 깨짐 발생을 억제하는 한계 예열 온도를 구한 결과이다. 도 1에는 용접 금속 중의 확산성 수소량과 깨짐 발생을 억제하는 한계 예열 온도의 관계를, 용접 금속의 경도 레벨별로 정리하여 나타내고 있다.

여기서, 저온 깨짐 시험은, JIS Z3158(y형 용접 깨짐 시험 방법; 1993년)에 준거하여, 실온(25℃)에서 시험을 실시하여, 표면 및 단면에 깨짐이 없는 것을 합격으로 했다. 확산성 수소량의 측정 시험은, JIS Z3118(강 용접부의 수소량 측정 방법; 2007년)에 준거한 가스 크로마토그래피법으로 실시했다.

도 1에 도시한 바와 같이, 용접 직후에 있어서의 용접 금속 중의 확산성 수소량이 1.0ml/100g 미만이면 저온 깨짐 발생의 한계 예열 온도는, 용접 금속의 경도에는 그다지 의존하지 않는다. 따라서, 확산성 수소량을 1.0ml/100g 미만으로 함으로써, 경도가 HV337 이상 HV533 이하인 용접 금속과, 경도가 HV380 이상 HV533 이하인 용접 금속의 저온 깨짐 감수성을 크게 저감시킬 수 있다.

그러나, 이 레벨까지 용접 직후에 있어서의 용접 금속 중의 확산성 수소량을 저감시키는 것은, 종래의 기술에서는 용이하지 않았다. 발명자들은 다양한 검토를 거듭하여, 플럭스 코어드 와이어의 플럭스 조성의 개선에 의해, 용접 금속 중의 확산성 수소량을, 종래에는 곤란한 레벨까지 안정되게 저감시킬 수 있는 것을 새롭게 알아내었다. 구체적으로는, 플럭스 성분에 CaF₂를 비롯한 불화물을 일정량 함유시킴과 함께 산화물의 양을 조정하면서, 또한 불화물과 산화물의 배합비를 일정 범위로 함으로써, 용접 금속 중의 확산성 수소량을 안정되게 1.0ml/100g 미만으로 억제할 수 있는 것을 알아내었다.

용접 금속의 저온 깨짐 감수성은, 용접 금속의 경도에 크게 의존하지만, 합금 원소에 의해서도 영향을 받는다. 발명자들은, HV337 이상 HV533 이하의 용접 금속 및 HV380 이상 HV533 이하의 용접 금속의, 다양한 합금 조성과 저온 깨짐 감수성(깨짐 억제 예열 온도)의 관계를 조사했다. 저온 깨짐 시험은, JIS Z3158(y형 용접 깨짐 시험 방법; 1993년)에 준거하여 시험을 실시하여, 예열 온도를 변화시켜 저온 깨짐을 발생시키지 않는 최저의 예열 온도를, 깨짐 발생 한계 예열 온도로 했다. 용접 시에는, 이하에서 설명하는 본 발명의 플럭스 코어드 용접 와이어를 사용하고 있으며, 용접 금속 중의 확산성 수소량은 모두 1.0ml/100g 미만이다.

그 결과, 도 2에 도시한 바와 같이, 식 1(용접선서 10. 「철강 재료의 용접」 산보 출판(1999), p.163 참조)로 계산되는 CEN을 0.58질량％ 이하로 하면 깨짐 발생 한계 예열 온도를 실온(25℃) 이하로 할 수 있어, 예열 없이도 저온 깨짐의 발생을 억제할 수 있는 것을 알아내었다.

단, [] 표기 원소는, 각각의 원소의 함유량(질량％)을 나타낸다. 또한, 첨가 원소가 없는 경우에는, [] 내에 제로를 대입한다.

본 발명은 상기 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

(1) 본 발명의 제1 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법은, 비커스 경도 HV가 380 이상 514 이하이고, 판 두께가 20 내지 100㎜이며, C의 함유량이 0.120 내지 0.300질량％이며, 하기의 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.75질량％인 강판, 비커스 경도 HV가 514 초과 565 이하이고, 판 두께가 12 내지 100㎜이며, C의 함유량이 0.120 내지 0.300질량％이며, 하기의 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.75질량％인 강판 및 비커스 경도 HV가 565 초과 693 이하이고, 판 두께가 6 내지 12㎜이며, C의 함유량이 0.350 내지 0.450질량％이며, 하기의 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.85질량％인 강판 중 어느 하나에 대하여, 강제 외피에 플럭스가 충전된 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 가스 실드 아크 용접을 행함으로써, 용접 조인트를 제조하는 방법이며, (a) 상기 가스 실드 아크 용접 시에, 상기 강판의 온도가 10℃ 이상인 경우에 예열 작업을 행하지 않고, 상기 강판의 온도가 10℃ 미만인 경우에는 상기 강판의 온도가 10℃ 이상으로 되도록 상기 예열 작업을 행하고, (b) 상기 플럭스 코어드 와이어가, CaF₂, BaF₂, SrF₂, MgF₂ 중 1종 이상을 함유하고, 그 함유량의 합계를 α로 했을 때, 상기 α가 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 3.3 내지 8.0％이며, Ti 산화물, Si 산화물, Mg 산화물, Al 산화물 중 1종 이상을 함유하고, 그 함유량의 합계를 β로 했을 때, 상기 β가 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.10 내지 1.50％이며, CaCO₃, BaCO₃, SrCO₃, MgCO₃의 함유량의 합계가, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.60％ 미만이고, 상기 플럭스 중의 철분의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 10.0％ 미만이고, 상기 α에 대한 상기 CaF₂의 함유량의 비가 0.90 이상이며, 상기 β에 대한 상기 α의 비가 3.0 이상 80.0 이하이고, CaO의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.20％ 미만이고, 금속 불화물, 금속 산화물 및 금속 탄산염을 제외한, 상기 플럭스 코어드 와이어 중의 화학 성분이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로: C: 0.010 내지 0.060％ 미만; Si: 0.05 내지 1.80％; Mn: 0.50 내지 4.00％; P: 0.050％ 이하; S: 0.020％ 이하; Al: 0.005 내지 0.150％; Cu: 0 내지 0.75％; Ni: 0 내지 1.00％ 미만; Cr: 0 내지 3.50％; Mo: 0 내지 1.50％; Ti: 0 내지 0.150％; Nb: 0 내지 0.15％; V: 0 내지 0.45％; B: 0 내지 0.0500％; Mg: 0 내지 2.0％; Ca: 0 내지 2.0％; REM: 0 내지 0.0150％; 잔량부: Fe 및 불순물을 포함하고, (c) 상기 용접 조인트의 용접 금속의 화학 조성이, 질량％로: C: 0.100 내지 0.170％; Si: 0.05 내지 0.80％; Mn: 0.20 내지 2.50％; Al: 0.0050 내지 0.1000％; P: 0.050％ 이하; S: 0.020％ 이하; N: 0.015％ 이하; Cu: 0 내지 0.50％; Ni: 0 내지 0.70％ 미만; Cr: 0 내지 2.50％; Mo: 0 내지 1.00％; Ti: 0 내지 0.100％; Nb: 0 내지 0.100％; V: 0 내지 0.30％; B: 0 내지 0.0100％; O: 0 내지 0.100％; Mg: 0 내지 0.100％; Ca: 0 내지 0.100％; REM: 0 내지 0.0100％; 잔량부: Fe 및 불순물을 포함하고, 상기 용접 금속의, 하기의 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.58질량％이며, 상기 용접 금속의 표면하 1㎜의 평균 비커스 경도 HV가 337 내지 440이며, 상기 (a) 내지 (c) 모두를 만족한다.

단, [] 표기 원소는, 각각의 원소의 함유량(질량％)을 나타낸다.

(2) 본 발명의 제2 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법은, 비커스 경도 HV가 380 이상 514 이하이고, 판 두께가 20 내지 100㎜이며, C의 함유량이 0.120 내지 0.300질량％이며, 하기의 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.75질량％인 강판, 비커스 경도 HV가 514 초과 565 이하이고, 판 두께가 12 내지 100㎜이며, C의 함유량이 0.120 내지 0.300질량％이며, 하기의 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.75질량％인 강판 및 비커스 경도 HV가 565 초과 693 이하이고, 판 두께가 6 내지 12㎜이며, C의 함유량이 0.350 내지 0.450％ 질량이며, 하기의 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.85질량％인 강판 중 어느 하나에 대하여, 강제 외피에 플럭스가 충전된 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 가스 실드 아크 용접을 행함으로써, 용접 조인트를 제조하는 방법이며, (a) 상기 가스 실드 아크 용접 시에, 상기 강판의 온도가 10℃ 이상인 경우에 예열 작업을 행하지 않고, 상기 강판의 온도가 10℃ 미만인 경우에는 상기 강판의 온도가 10℃ 이상으로 되도록 상기 예열 작업을 행하고, (b) 상기 플럭스 코어드 와이어가 CaF₂, BaF₂, SrF₂, MgF₂ 중 1종 이상을 함유하고, 그 함유량의 합계를 α로 했을 때, 상기 α가 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 3.3 내지 8.0％이며, Ti 산화물, Si 산화물, Mg 산화물, Al 산화물 중 1종 이상을 함유하고, 그 함유량의 합계를 β로 했을 때, 상기 β가 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.10 내지 1.50％이며, CaCO₃, BaCO₃, SrCO₃, MgCO₃의 함유량의 합계가, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.60％ 미만이고, 상기 플럭스 중의 철분의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 10.0％ 미만이고, 상기 α에 대한 상기 CaF₂의 함유량의 비가 0.90 이상이며, 상기 β에 대한 상기 α의 비가 3.0 이상 80.0 이하이고, CaO의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.20％ 미만이고, 금속 불화물, 금속 산화물 및 금속 탄산염을 제외한, 상기 플럭스 코어드 와이어 중의 화학 성분이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로: C: 0.060 내지 0.350％; Si: 0.05 내지 1.80％; Mn: 0.50 내지 4.00％; P: 0.050％ 이하; S: 0.020％ 이하; Al: 0.005 내지 0.150％; Cu: 0 내지 0.75％; Ni: 0 내지 1.00％ 미만; Cr: 0 내지 3.50％; Mo: 0 내지 1.50％; Ti: 0 내지 0.150％; Nb: 0 내지 0.15％; V: 0 내지 0.45％; B: 0 내지 0.0500％; Mg: 0 내지 2.0％; Ca: 0 내지 2.0％; REM: 0 내지 0.0150％; 잔량부: Fe 및 불순물을 포함하고, (c) 상기 용접 조인트의 용접 금속의 화학 조성이, 질량％로: C: 0.120 내지 0.250％; Si: 0.05 내지 0.80％; Mn: 0.20 내지 2.50％; Al: 0.0050 내지 0.1000％; P: 0.050％ 이하; S: 0.020％ 이하; N: 0.015％ 이하; Cu: 0 내지 0.50％; Ni: 0 내지 0.70％ 미만; Cr: 0 내지 2.50％; Mo: 0 내지 1.00％; Ti: 0 내지 0.100％; Nb: 0 내지 0.100％; V: 0 내지 0.30％; B: 0 내지 0.0100％; O: 0 내지 0.100％; Mg: 0 내지 0.100％; Ca: 0 내지 0.100％; REM: 0 내지 0.0100％; 잔량부: Fe 및 불순물을 포함하고, 상기 용접 금속의, 하기의 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.58질량％이며, 상기 용접 금속의 표면하 1㎜의 평균 비커스 경도 HV가 380 내지 533이며, 상기 (a) 내지 (c) 모두를 만족한다.

(3) 본 발명의 제3 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법은, 비커스 경도 HV가 565 초과 693 이하이고, 판 두께가 12 내지 20㎜이며, C의 함유량이 0.350 내지 0.450질량％이며, 하기의 식 2로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.85질량％인 강판 및 비커스 경도 HV가 565 초과 693 이하이고, 판 두께가 20㎜ 초과 50㎜ 이하이고, C의 함유량이 0.350 내지 0.450질량％이며, 하기의 식 2로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.85질량％인 강판 중 어느 하나에 대하여, 강제 외피에 플럭스가 충전된 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 가스 실드 아크 용접을 행함으로써, 용접 조인트를 제조하는 방법이며, (a) 상기 가스 실드 아크 용접 시에, 상기 강판의 상기 판 두께가 20㎜ 이하인 경우, 상기 강판의 온도가 100℃ 이상으로 되도록 예열 작업을 행하고, 상기 강판의 상기 판 두께가 20㎜ 초과인 경우, 상기 강판의 온도가 150℃ 이상으로 되도록 상기 예열 작업을 행하고, (b) 상기 플럭스 코어드 와이어가, CaF₂, BaF₂, SrF₂, MgF₂ 중 1종 이상을 함유하고, 그 함유량의 합계를 α로 했을 때, 상기 α가 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 3.3 내지 8.0％이며, Ti 산화물, Si 산화물, Mg 산화물, Al 산화물 중 1종 이상을 함유하고, 그 함유량의 합계를 β로 했을 때, 상기 β가 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.10 내지 1.50％이며, CaCO₃, BaCO₃, SrCO₃, MgCO₃의 함유량의 합계가, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.60％ 미만이고, 상기 플럭스 중의 철분의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 10.0％ 미만이고, 상기 α에 대한 상기 CaF₂의 함유량의 비가 0.90 이상이며, 상기 β에 대한 상기 α의 비가 3.0 이상 80.0 이하이고, CaO의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.20％ 미만이고, 금속 불화물, 금속 산화물 및 금속 탄산염을 제외한, 상기 플럭스 코어드 와이어 중의 화학 성분이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로: C: 0.060 내지 0.350％; Si: 0.05 내지 1.80％; Mn: 0.50 내지 4.00％; P: 0.050％ 이하; S: 0.020％ 이하; Al: 0.005 내지 0.150％; Cu: 0 내지 0.75％; Ni: 0 내지 1.00％ 미만; Cr: 0 내지 3.50％; Mo: 0 내지 1.50％; Ti: 0 내지 0.150％; Nb: 0 내지 0.15％; V: 0 내지 0.45％; B: 0 내지 0.0500％; Mg: 0 내지 2.0％; Ca: 0 내지 2.0％; REM: 0 내지 0.0150％; 잔량부: Fe 및 불순물을 포함하고, (c) 상기 용접 조인트의 용접 금속의 화학 조성이, 질량％로: C: 0.120 내지 0.250％; Si: 0.05 내지 0.80％; Mn: 0.20 내지 2.50％; Al: 0.0050 내지 0.1000％; P: 0.050％ 이하; S: 0.020％ 이하; N: 0.015％ 이하; Cu: 0 내지 0.50％; Ni: 0 내지 0.70％ 미만; Cr: 0 내지 2.50％; Mo: 0 내지 1.00％; Ti: 0 내지 0.100％; Nb: 0 내지 0.100％; V: 0 내지 0.30％; B: 0 내지 0.0100％; O: 0 내지 0.100％; Mg: 0 내지 0.100％; Ca: 0 내지 0.100％; REM: 0 내지 0.0100％; 잔량부: Fe 및 불순물을 포함하고, 상기 용접 금속의, 하기의 식 2로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.58질량％이며, 상기 용접 금속의 표면하 1㎜의 평균 비커스 경도 HV가 380 내지 533이며, 상기 (a) 내지 (c) 모두를 만족한다.

(4) 상기 (1) 내지 (3)에 기재된 용접 조인트의 제조 방법은, 상기 플럭스 코어드 와이어 중의 상기 CaO의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.15％ 이하이어도 된다.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 용접 조인트의 제조 방법은, 상기 금속 불화물, 상기 금속 산화물 및 상기 금속 탄산염을 제외한, 상기 플럭스 코어드 와이어 중의 상기 화학 조성이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로: Ni: 0 내지 0.1％이어도 된다.

(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 용접 조인트의 제조 방법은, 상기 금속 불화물, 상기 금속 산화물 및 상기 금속 탄산염을 제외한, 상기 플럭스 코어드 와이어 중의 상기 화학 조성이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로: Cu: 0 내지 0.50％; Cr: 0 내지 1.00％; Mo: 0 내지 0.50％; Ti: 0 내지 0.050％; Nb: 0 내지 0.05％이어도 된다.

(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 용접 조인트의 제조 방법은, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 강제 외피에 슬릿 형상의 간극이 있어도 된다.

(8) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 용접 조인트의 제조 방법은, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 강제 외피에 슬릿 형상의 간극이 없어도 된다.

(9) 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 한 항에 기재된 용접 조인트의 제조 방법은, 상기 플럭스 코어드 와이어의 표면에 퍼플루오로폴리에테르유가 도포되어 있어도 된다.

본 발명의 상기 각 형태에 의하면, C 함유량이 높고 표면 경도가 HV380 이상, HV693 이하인 고경도 강판을 모재로 하는 용접 조인트이며, 표면 경도가 HV320 이상 HV533 이하이며 내마모성이 우수함과 함께 저온 깨짐이 발생하기 어려운 용접 금속 또는 표면 경도가 HV380 이상 HV533 이하이며 내마모성이 우수함과 함께 저온 깨짐이 발생하기 어려운 용접 금속을 갖는 용접 조인트를 얻을 수 있다.

도 1은 모재의 경도 및 용접 금속 중의 확산성 수소량과 깨짐 발생 한계 예열 온도의 관계를 도시하는 도면이다.
도 2는 HV337 이상, HV533 이하에서 용접 금속 중의 확산성 수소량 1.0ml/100g 미만의 용접 금속에 있어서의, CEN과 깨짐 발생 한계 예열 온도의 관계를 도시하는 도면이다.
도 3a는 와이어의 절단 단면을 도시하는 도면이다.
도 3b는 와이어의 절단 단면을 도시하는 도면이다.
도 3c는 와이어의 절단 단면을 도시하는 도면이다.

고경도 강판을 모재로 하는 용접 조인트에 있어서, 발명자들은, 상기한 바와 같이 용접 직후에 있어서의 용접 금속 중의 확산성 수소량이 1.0ml/100g 미만이면 저온 깨짐 발생 한계 예열 온도는, 용접 금속의 경도에는 그다지 의존하지 않고, HV337 이상 HV533 이하의 용접 금속과 HV380 이상 HV533 이하의 용접 금속의 저온 깨짐 감수성을 크게 저감시킬 수 있는 것을 알아내었다.

또한 발명자들은, 용접 직후에 있어서의 용접 금속 중의 확산성 수소량을 1.0ml/100g 미만으로 하기 위하여, 플럭스 코어드 와이어의 플럭스 성분의 조합과 그 배합비를 다양하게 변화시켜 검토를 거듭했다.

그 결과, 수소 저감에 특히 효과가 있는 것은 CaF₂를 비롯한 불화물이며, 플럭스 성분에 일정량을 함유시킴으로써 용접 금속 중의 확산성 수소량을 크게 저감시킬 수 있고, 또한 산화물의 양을 조정하면서, 또한 불화물과 산화물의 배합비를 일정 범위로 함으로써, 확산성 수소량을 안정되게 1.0ml/100g 미만으로 억제할 수 있는 것을 지견하기에 이르렀다.

본 발명은, 이러한 검토에 기초하여 이루어진 것이다. 이하, 본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법 일 형태에 대하여 설명한다.

본 발명은, 내마모 강판으로서 널리 사용되고 있는, C 함유량이 질량％로 0.12 내지 0.45％이고, HV380 이상, HV693 이하의 고경도의 후강판을 모재로서 사용하고, 그것을 가스 실드 아크 용접하여 형성한 용접 조인트를 대상으로 한다.

본 발명에서는, 용접 금속을, 상기 (1) 또는 (2)에 기재한 화학 조성을 갖는 것으로 한다.

이하, 용접 금속의 화학 조성의 한정 이유에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 「％」는 특별히 설명이 없는 한, 「질량％」를 의미한다.

(C: 0.100 내지 0.250％)

C는 용접 금속의 경도에 가장 영향을 미치는 원소이다. 모재 경도가 HV380 이상일 때에, 용접 금속에 어느 정도의 내마모성을 확보하기 위해서는, 용접 금속의 표면 경도는 적어도 HV337 이상인 것이 바람직하다. 그를 위해서는 용접 금속의 C 함유량은 0.100％ 이상이 필요하다. 또한, 모재 경도가 HV380 이상일 때에, 모재에 가까운 내마모성을 확보하기 위해서는, 용접 금속의 표면 경도도 HV380 이상인 것이 바람직하다. 용접 금속의 표면 경도를 HV380 이상으로 할 필요가 있는 경우에는, 용접 금속의 C 함유량을 0.120％ 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, C 함유량이 0.250％를 초과하면, 용접 금속의 경도가 HV533을 초과하여 용접 금속의 인성이 저하되는 경우가 있으므로, C 함유량의 상한을 0.250％로 한다. 또한, 후술하는 C 함유량이 0.010 내지 0.060％ 미만인 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 만들어진 용접 조인트의 용접 금속의 C 함유량은 0.100 내지 0.170％로 되는 것이 통상이다. 안정되게 HV380 이상의 모재 경도를 얻기 위해서는, C 함유량의 하한을 0.130％ 또는 0.140％로 해도 된다. 또한, 용접 금속의 인성을 안정되게 얻기 위하여, C 함유량의 상한을 0.230％ 또는 0.210％로 해도 된다.

(Si: 0.05 내지 0.80％)

Si는 탈산 원소이며, 용접 금속의 O 함유량을 저감시켜 청정도를 높이기 위하여 플럭스에는 일정량 첨가한다. 그 때문에 용접 금속 중의 Si 함유량도 0.05％ 이상이 함유된다. 필요에 따라, Si 함유량의 하한을 0.10％, 0.15％ 또는 0.20％로 해도 된다. Si는 0.80％를 초과하여 함유하면 용접 금속의 인성을 열화시키는 경우가 있기 때문에, 이것을 상한으로 한다. 용접 금속의 인성 개선을 위하여, Si 함유량의 상한을 0.70％, 0.65％, 0.60％ 또는 0.50％로 해도 된다.

(Mn: 0.20 내지 2.50％)

Mn은 MnS를 형성하여 S에 의한 입계 취화를 억제하는 효과가 있으므로, 용접 금속에는 적어도 0.20％ 이상 함유시키도록 한다. 또한 Mn은 용접 금속의 켄칭성을 확보하여 강도를 높이는 효과가 있는 원소이므로, 경도를 안정적으로 얻기 위해서는, 0.50％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 용접 금속의 경도 향상을 위하여, Mn 함유량의 하한을 0.60％, 0.70％, 0.80％ 또는 0.90％로 해도 된다. 한편, Mn은, 2.50％를 초과하여 함유하면, 입계 취화 감수성이 증가하여 용접 금속의 인성이 열화되기 때문에, 이것을 상한으로 한다. 용접 금속의 인성 개선을 위하여, Mn 함유량의 상한을 2.30％, 2.10％, 1.90％, 1.70％ 또는 1.50％로 제한해도 된다.

(Al: 0.0050 내지 0.1000％)

Al은 탈산 원소이며, Si와 마찬가지로, 용접 금속 중의 O 함유량을 저감시킴으로써, 용접 금속의 청정도를 향상시키는 효과가 있으므로, 플럭스에는 일정량을 첨가할 필요가 있다. 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 얻어진 용접 조인트의 용접 금속에는, 통상 0.0050％ 이상의 Al이 포함된다. Al량이 0.0050％ 미만인 경우, 용접 금속의 저온 인성이 저하될 우려가 있다. 한편, 0.1000％를 초과하여 함유시키면, 질화물이나 산화물을 형성하고, 용접 금속의 인성을 열화시키므로, 이것을 상한으로 한다. 용접 금속의 인성 개선을 위하여, Al 함유량의 상한을 0.0900％, 0.0800％, 0.0700％ 또는 0.0600％로 제한해도 된다.

(P: 0.050％ 이하)

P는 불순물 원소이며, 인성을 열화시킨다. 그로 인해 최대한 저감할 필요가 있지만, 인성에의 악영향을 허용할 수 있는 범위로서, 용접 금속의 P 함유량은 0.050％ 이하로 제한한다. 필요에 따라, P 함유량의 상한을 0.030％, 0.0250％, 0.0200％ 또는 0.0150％로 제한해도 된다. P 함유량의 하한을 제한할 필요는 없다. P 함유량의 하한은 0％이다.

(S: 0.020％ 이하)

S도 불순물 원소이며, 용접 금속 중에 과대하게 존재하면 인성과 연성을 모두 열화시키기 때문에, 최대한 저감시키는 것이 바람직하다. 인성, 연성에의 악영향을 허용할 수 있는 범위로서, 용접 금속의 S 함유량은 0.020％ 이하로 제한한다. 필요에 따라, S 함유량의 상한을 0.015％, 0.010％, 0.008％ 또는 0.006％로 제한해도 된다. S 함유량의 하한을 제한할 필요는 없다. S 함유량의 하한은 0％이다.

(N: 0.015％ 이하)

N은 용접 금속 중에는 불가피하게 함유되지만, 0.015％를 초과하면 조대한 AlN이나 BN을 형성하여 인성을 저하시킨다. 용접 금속에의 영향을 허용할 수 있는 상한으로서 N 함유량은 0.015％ 이하로 제한한다. 필요에 따라, N 함유량의 상한을 0.010％, 0.008％ 또는 0.006％로 제한해도 된다. N 함유량의 하한을 제한할 필요는 없다. N 함유량의 하한은 0％이다.

(O: 0 내지 0.100％)

O는 용접 금속 중에는 불가피하게 함유되지만, 인성, 연성에의 악영향을 허용할 수 있는 범위로서, 용접 금속의 O 함유량은 0.100％ 이하로 제한한다. 필요에 따라, O 함유량의 상한을 0.080％, 0.060％, 0.050％ 또는 0.040％로 해도 된다. O 함유량의 하한을 제한할 필요는 없다. O 함유량의 하한은 0％이다.

(Cu: 0 내지 0.50％)

Cu는 용접 금속의 강도와 인성을 향상시킬 수 있으므로, 선택 원소로서 함유할 수 있다. 그러나, Cu 함유량이 0.50％를 초과하면 인성이 저하되는 경우가 있기 때문에, 용접 금속의 Cu 함유량은 0.50％ 이하로 한다. 필요에 따라, Cu 함유량의 상한을 0.40％ 또는 0.30％로 해도 된다. Cu 함유량의 하한을 제한하지 않아도 된다. 이로 인해, Cu 함유량의 하한은 0％이다. 한편, 강화 효과를 충분히 얻기 위하여, 용접 금속에 0.10％ 이상 함유시켜도 된다. 용접 금속 중에 Cu를 함유시키는 방법으로서는, 와이어의 외피 표면의 도금, 혹은 플럭스에 단체 또는 합금 원소로서 첨가하는 등의 방법이 있다.

(Ni: 0 내지 0.70％ 미만)

Ni는 인성 향상에 유효한 원소로 되는 선택 원소로서 함유할 수 있다. 그러나, C 함유량이 높은 경우에는 그 효과는 한정적이고, 고가의 원소이기도 하므로, 용접 금속에의 Ni 함유량은 0.70％ 미만으로 한다. 필요에 따라, Ni 함유량의 상한을 0.60％, 0.40％ 또는 0.20％로 해도 된다. Ni 함유량의 하한을 제한하지 않아도 된다. 이로 인해, Ni 함유량의 하한은 0％이다. 한편, 인성 향상 효과를 얻기 위하여, 용접 금속에 0.05％ 이상 함유시켜도 된다.

(Cr: 0 내지 2.50％)

Cr은, 켄칭성을 높임으로써 용접 금속의 경도 향상에 유효한 원소이며, 선택 원소로서 함유할 수 있다. 그러나, 2.50％를 초과하여 과잉으로 함유시키면, 인성을 저하시키는 경우가 있기 때문에, Cr 함유량은 2.50％를 상한으로 한다. 필요에 따라, Cr 함유량의 상한을 1.50％, 1.00％, 0.70％ 또는 0.40％로 해도 된다. Cr 함유량의 하한을 제한하지 않아도 된다. 이로 인해, Cr 함유량의 하한은 0％이다. 한편, 용접 금속의 경도 향상의 목적으로 첨가하는 경우에는, 그 효과를 얻기 위하여 0.10％ 이상 함유시켜도 된다.

(Mo: 0 내지 1.00％)

Mo는, 켄칭성을 높임으로써 용접 금속의 경도 향상에 유효한 원소이며, 선택 원소로서 함유할 수 있다. 그러나, 1.00％를 초과하여 과잉으로 함유시키면, 인성을 저하시키는 경우가 있기 때문에, Mo 함유량은 1.00％를 상한으로 한다. 필요에 따라, Mo 함유량의 상한을 0.70％, 0.60％, 0.40％ 또는 0.20％로 해도 된다. Mo 함유량의 하한을 제한하지 않아도 된다. 이로 인해, Mo 함유량의 하한은 0％이다. 한편, 경도 향상의 목적으로 첨가하는 경우에는, 그 효과를 얻기 위하여 0.05％ 이상 함유시켜도 된다.

(Ti: 0 내지 0.100％)

Ti도 Al과 마찬가지로, 탈산 원소로서 유효하고, 용접 금속 중의 O 함유량을 저감시키는 효과가 있고, 선택 원소로서 함유할 수 있다. 또한, 고용 N을 고정하여 인성에의 악영향을 완화시키기 위해서도 유효하지만, 용접 금속 중의 Ti 함유량이 0.100％를 초과하여 과잉이 되면, 조대한 산화물의 형성에 기인한 인성 열화, 과도한 석출 강화에 의한 인성 열화가 발생할 가능성이 커지므로, Ti 함유량의 상한은 0.100％로 한다. 필요에 따라, Ti 함유량의 상한을 0.080％, 0.050％, 0.030％ 또는 0.020％로 해도 된다. Ti 함유량의 하한을 제한하지 않아도 된다. 이로 인해, Ti 함유량의 하한은 0％이다. 인성 개선의 목적으로, 0.010％ 이상 함유시켜도 된다.

(Nb: 0 내지 0.100％)

Nb는 고용에 의해 용접 금속의 경도를 향상시키는 효과가 있고, 선택 원소로서 함유할 수 있다. 그러나, 0.100％를 초과하여 함유시키면, 용접 금속 중에 과잉으로 함유되고, 조대한 석출물을 형성하여 인성을 열화시키기 때문에 바람직하지 않으므로, Nb 함유량의 상한을 0.100％로 한다. 필요에 따라, Nb 함유량의 상한을 0.080％, 0.050％, 0.030％ 또는 0.020％로 해도 된다. Nb 함유량의 하한을 제한하지 않아도 된다. 이로 인해, Nb 함유량의 하한은 0％이다. 용접 금속의 경도 향상 목적으로 0.010％ 이상 함유시켜도 된다.

(V: 0 내지 0.30％)

V는 켄칭성을 높임으로써 용접 금속의 경도 향상에 유효한 원소이며, 선택 원소로서 함유할 수 있다. 그러나, 0.30％를 초과하여 과잉으로 함유시키면, 인성을 저하시키는 경우가 있기 때문에, V 함유량은 0.30％를 상한으로 한다. 필요에 따라, V 함유량의 상한을 0.25％, 0.20％ 또는 0.15로 해도 된다. V 함유량의 하한을 제한하지 않아도 된다. 이로 인해, V 함유량의 하한은 0％이다. 용접 금속의 경도 향상을 위하여 0.01％ 이상 함유시켜도 된다.

(B: 0 내지 0.0100％)

B는, 용접 금속 중에 적정량 함유시키면, 고용 N과 결부되어 BN을 형성하고, 고용 N의 인성에 대한 악영향을 감소시키는 효과가 있다. 또한 B는, 켄칭성을 높여 강도 향상에 기여하는 효과도 있고, 선택 원소로서 함유할 수 있다. 이들 효과를 얻기 위하여 0.0003％ 이상 함유시켜도 된다. 한편, B 함유량이 0.0100％ 초과가 되면, 용접 금속 중의 B가 과잉으로 되어, 조대한 BN이나 Fe₂₃(C, B)₆ 등의 B 화합물을 형성하여 인성을 반대로 열화시키기 때문에, 바람직하지 않다. 따라서, B를 함유시키는 경우의 B 함유량의 상한은 0.0100％로 한다. 필요에 따라, B 함유량의 상한을 0.0080％, 0.0060％, 0.0040％ 또는 0.0020％로 해도 된다. B 함유량의 하한을 제한할 필요는 없고, B 함유량의 하한은 0％이다.

(Mg: 0 내지 0.100％)

Mg 함유량의 하한을 제한할 필요는 없고, Mg 함유량의 하한은 0％이다. 그러나, Mg는 강탈산 원소이며, 용접 금속 중의 O 함유량을 저감시키고, 용접 금속의 연성 및 인성을 향상시키기 위하여, 0.001％ 이상 함유시켜도 된다. 그러나, 용접 금속 중의 Mg 함유량이 0.100％를 초과하면, 용접 금속 중에서의 조대 산화물의 형성에 의한 인성 저하를 무시할 수 없게 된다. 이로 인해, Mg을 함유시키는 경우에도, Mg 함유량을 0.100％ 이하로 한다. 필요에 따라, Mg 함유량의 상한을 0.0080％, 0.0060％, 0.0040％ 또는 0.0020％로 해도 된다.

(Ca: 0 내지 0.100％)

(REM: 0 내지 0.0100％)

Ca 및 REM 함유량의 하한을 제한할 필요는 없고, Ca 및 REM 함유량의 하한은 0％이다. 그러나, Ca, REM은 모두 용접 금속 중에서의 황화물의 구조를 변화시키고, 또한 황화물, 산화물의 사이즈를 미세화하여 연성 및 인성 향상에 유효하고, Ca를 0.002％ 이상, REM을 0.0002％ 이상 함유해도 된다. 한편, 과잉으로 함유하면, 황화물이나 산화물의 조대화를 발생하여, 연성, 인성의 열화를 초래하기 때문에, 함유시키는 경우의 각각의 상한을 Ca에서는 0.100％, REM에서는 0.0100％로 한다.

이상의 화학 조성을 함유하는 용접 금속은, 철(Fe)을 주성분으로 하는 잔량부가 본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 특성을 저해하지 않는 범위에서, 제조 과정 등으로 혼입되는 불순물을 함유해도 된다.

(CEN: 0.20 내지 0.58질량％)

도 2에 도시한 바와 같이, HV380 이상, HV533 이하의 용접 금속에 있어서, 용접 금속 중의 확산성 수소량이 1.0ml/100g 미만일 때, 식 1로 계산되는 CEN을 0.58질량％ 이하로 함으로써, JIS Z3158의 y형 용접 깨짐 시험에 있어서, 깨짐 발생 한계 예열 온도가 25℃ 이하로 되어, 실질적으로 예열 없는 용접이 가능해진다.

여기서, 용접 깨짐을 확실하게 방지하기 위하여, CEN의 상한을 0.55질량％, 0.53질량％, 0.50질량％, 0.47질량％ 또는 0.45질량％로 해도 된다. 용접 금속의 경도를 HV380 이상으로 하기 위하여, CEN의 하한을 0.20질량％로 한다. 용접 금속의 경도가 높은 편이, 내마모성이 향상되기 때문에, CEN의 하한을 0.24질량％, 0.28질량％, 0.30질량％ 또는 0.32질량％로 해도 된다.

(a) 모재의 비커스 경도 HV가 380 이상 514 이하(HB360 이상 475 이하에 상당)이며, 모재의 판 두께가 20 내지 100㎜이며, 모재의 C의 함유량이 0.120 내지 0.300％이며, 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.75질량％인 모재.

(b) 모재의 비커스 경도 HV가 514 초과 565 이하(HB475 초과 530 이하에 상당)이며, 모재의 판 두께가 12 내지 100㎜이며, 모재의 C의 함유량이 0.120 내지 0.300％이며, 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.75질량％인 모재.

(c) 모재의 비커스 경도 HV가 565 초과 693 이하(HB530 초과 650 이하에 상당)이며, 모재의 판 두께가 6 내지 12㎜이며, 모재의 C의 함유량이 0.350 내지 0.450％이며, 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.85질량％인 모재.

상기 (a) 내지 (c) 중 어느 1개를 만족하는 모재에 대하여, 가스 실드 아크 용접 시에, 모재의 온도가 10℃ 이상인 경우, 용접 시의 예열 작업을 행할 필요가 없지만, 모재의 온도가 10℃ 미만인 경우에는, 모재의 온도가 10℃ 이상으로 되도록 예열 작업을 행할 필요가 있다. 즉, 모재(강판)의 온도가 10℃ 미만인 경우만, 모재(강판)의 온도가 10℃ 이상으로 되도록 예열 작업을 행할 필요가 있다. 이 모재의 온도(예열 온도)의 상한을 특별히 정할 필요는 없지만, 75℃ 미만 또는 50℃ 미만으로 해도 지장없다.

(d) 모재의 비커스 경도 HV가 565 초과 693 이하(HB530 초과 650 이하에 상당)이며, 모재의 판 두께가 12 내지 20㎜이며, 모재의 C의 함유량이 0.350 내지 0.450％이며, 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.85질량％인 모재.

(e) 모재의 비커스 경도 HV가 565 초과 693 이하(HB530 초과 650 이하에 상당)이며, 모재의 판 두께가 20㎜ 초과 50㎜ 이하이고, 모재의 C의 함유량이 0.350 내지 0.450％이며, 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.85질량％인 모재.

상기 (d) 또는 (e)를 만족하는 모재에 대하여, 가스 실드 아크 용접 시에, 모재의 판 두께가 20㎜ 이하인 경우, 모재를 100℃ 이상으로 예열을 행하고, 모재의 판 두께가 20㎜ 초과인 경우, 모재를 150℃ 이상의 예열을 행한다. 이 모재의 온도(예열 온도)의 상한을 특별히 정할 필요는 없지만, 175℃ 미만 또는 150℃ 미만으로 해도 지장없다. 또한, HV380 이상으로 하기 위하여, CEN을 0.20질량％ 이상으로 한다.

식 1에서는, 함유되어 있지 않은 원소는, 그 원소에 대응하는 [] 내에 제로를 대입한다. 이 계산 방법은, 모재(강판) 및 용접 금속, 공통이다.

본 발명에서는, 용접 금속에 대하여, 또한, 그 표면하 1㎜의 평균 비커스 경도를 HV337 이상 HV533 이하 또는 HV380 이상 HV533 이하로 한다. 본 발명에서는, 용접 금속에 대하여, 또한, 용접 직후의 확산성 수소량이 1.0ml/100g 미만이도록 한다.

표면하 1㎜의 위치의 경도가, HV337 이상, HV533 이하로 되면, 용접 금속에 필요한 내마모성의 요건을 만족시킨다. HV337 미만에서는, 내마모성이 부족하다. HV533을 초과하면, 저온 깨짐이 발생하기 쉬워진다.

경도의 측정은, 용접 금속에 있어서, 용접 방향과 수직의 단면을 절단하고, 연마한 샘플을 채취하여, 용접 금속의 표면하 1㎜의 위치의 비커스 경도를 10점 측정하여, 평균값을 산출함으로써 구하는 것으로 한다.

또한, 용접 직후에 있어서의 용접 금속 중의 확산성 수소량에 대해서는, 도 1을 인용하여 먼저 설명한 바와 같이, 1.0ml/100g 미만이면 저온 깨짐 발생 한계 예열 온도는, 용접 금속의 경도에는 별로 의존하지 않고, 경도가 HV337 이상 HV533 이하인 용접 금속 및 HV380 이상 HV533 이하인 용접 금속의 저온 깨짐 감수성을 크게 저감시킬 수 있다.

확산성 수소량은, JIS Z 3118(강 용접부의 수소량 측정 방법; 2007년)에 준거한 가스 크로마토그래피법에 의해 측정한다.

또한, 수소의 확산 속도는 상온에서 비교적 크기 때문에, 용접 금속의 확산성 수소량은 용접 직후에 측정할 필요가 있다. 이로 인해, 용접 직후에 측정하지 않는 한, 확산성 수소량을 정확하게 측정할 수 없다.

이상과 같은 용접 금속을 갖는 용접 조인트를 제조하기 위해서는, 용접하려고 하는 고경도 후강판을 모재로 하고, 예를 들어 상기 모재 2매를 사이에 개선을 형성하도록 용접 위치에 세트하고, 플럭스 코어드 용접 와이어를 사용하여 가스 실드 아크 용접을 행하여, 모재간에 용접 금속을 생성시킴으로써 용접 금속과 그 양측의 모재 강판을 포함하는 용접 조인트가 형성된다.

이하, 상기 용접 금속을 형성하기 위하여 사용되는, 강판, 플럭스 코어드 용접 와이어 및 용접 조건 등에 대하여 설명한다.

모재로 하는 강판으로서는, C 함유량이, 질량％로, 0.120％ 이상, 0.450％ 이하이고, HV380 이상, HV693 이하인 고경도 후강판을 대상으로 한다.

사용하는 강판의 판 두께로서는, 일반적으로 후판이라고 하는 6㎜ 이상 100㎜ 이하의 것을 대상으로 하고 있다.

이러한 조건을 만족하는 강판은, 토목·건축 작업용 기계 등, 내마모성이 필요한 개소에 널리 사용되고 있는 것으로, C 함유량 이외의 화학 조성에 대하여 특별히 한정되는 것은 아니나, 일례를 들면,

C: 0.120 내지 3.000％, Si: 0.10 내지 0.55％, Mn: 0.20 내지 2.00％, Al: 0.01 내지 0.10％, P: 0.020％ 이하, S: 0.015％ 이하, Cu: 0.50％ 이하, Ni:1.00％ 이하, Cr: 1.20％ 이하, Mo: 0.60％ 이하, Nb: 0.05％ 이하, V: 0.10％ 이하, B: 0.0050％ 이하를 함유하는 강이 있다. 또한, 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.85질량％인 것을 대상으로 하고 있다.

모재의 용접 열 영향부(HAZ)에서 용접 깨짐을 발생시키지 않도록 하기 위하여, CEN의 상한을 0.85질량％로 한다. 보다 확실하게 HAZ부에서의 용접 깨짐을 방지하기 위하여, CEN의 상한을 0.80질량％, 0.75질량％, 0.73질량％, 0.70질량％, 0.68질량％, 0.65질량％, 0.63질량％ 또는 0.60질량％로 해도 된다. 모재의 경도를 HV380 이상으로 하기 위하여, CEN의 하한을 0.20질량％로 한다. 모재의 경도를 높이기 위하여, CEN의 하한을 0.24질량％, 0.28질량％, 0.30질량％, 0.32질량％, 0.35질량％ 또는 0.38질량％로 해도 된다. 모재의 경도가 HV565 이하인 강판은 일반적으로 CEN이 0.75질량％를 초과하는 일은 적기 때문에, 모재의 경도가 HV565 이하인 강판의 CEN의 상한을 0.75질량％로 한다.

모재의 경도의 측정 방법은, 모재의 판 두께 방향 단면의 표면하 1㎜의 위치의 비커스 경도를 5점 이상 측정하여, 평균값을 구하는 방법으로 한다.

계속해서, 사용하는 플럭스 코어드 용접 와이어에 대하여, 플럭스 성분과 합금 성분으로 나누어 설명한다. 또한, 플럭스 코어드 용접 와이어에 관한 설명 중의 성분의 함유량은, 플럭스 코어드 용접 와이어 전체 질량에 대한 질량％를 나타낸다.

처음에, 와이어의 강제 외피의 내부에 삽입되는 플럭스 성분에 대하여 설명한다.

CaF₂, BaF₂, SrF₂, MgF₂의 금속 불화물의 1종 또는 2종 이상과, Ti 산화물(예를 들어 TiO₂), Si 산화물(예를 들어 SiO₂), Mg 산화물(예를 들어 MgO), Al 산화물(예를 들어 Al₂O₃)의 금속 산화물의 1종 또는 2종 이상을, 용접 와이어 중에 일정량 함유시키면서, 또한 그러한 불화물과 산화물의 비를 일정 범위로 함으로써, 용접 금속 중의 확산성 수소량을 안정되게 1.0ml/100g 미만으로 할 수 있다.

이 효과를 얻기 위해서는, 함유하는 CaF₂, BaF₂, SrF₂, MgF₂의 합계량을 α로 했을 때, 합계량 α가 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 3.3％ 이상, 8.0％ 이하인 것, 또한 함유하는 Ti 산화물, Si 산화물, Mg 산화물, Al 산화물의 합계량을 β로 했을 때, 합계량 β가 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.10％ 이상, 1.50％ 이하인 것, 또한 상기 α에 대한 상기 CaF₂의 함유량의 비가 0.90 이상이며, 상기 합계량 β에 대한 상기 합계량 α의 비([합계량 α]/[합계량 β])가 3.0 이상, 80.0 이하인 것이 요건으로 된다.

함유하는 금속 불화물의 합계량 α가 3.3％ 미만에서는, 용접 금속 중의 확산성 수소량을 안정되게 1.0ml/100g 미만으로 할 수 없다. 용접 금속 중의 확산성 수소량을 보다 저감시키기 위하여, 합계량 α의 하한을 3.5％, 3.7％ 또는 3.9％로 해도 된다. 또한, 8.0％를 초과하면, 용접 흄, 슬래그가 과잉으로 생성되기 때문에, 용접 작업성이 현저하게 저하되어, 바람직하지 않다. 용접 흄이나 슬래그의 과잉 생성 등을 피하기 위하여, 합계량 α의 상한을 7.5％, 7.0％, 6.5％, 6.0％ 또는 5.7％로 해도 된다. 함유하는 금속 산화물의 합계량 β가 0.10％ 미만에서는, 용접 비드의 형상이 나빠지는 경우가 있고, 1.50％ 초과에서는 인성을 저하시키는 경우가 있다. 용접 비드의 형상을 좋게 하기 위하여, 합계량 β의 하한을 0.20％, 0.30％, 0.40％ 또는 0.50％로 해도 된다. 인성의 개선을 위하여, 합계량 β의 상한을 1.30％, 1.20％, 1.10％, 1.00％, 0.90％ 또는 0.80％로 해도 된다.

또한, 상기 합계량 β에 대한 상기 합계량 α의 비가 3.0 미만에서는, 용접 금속 중의 확산성 수소량을 안정되게 1.0ml/100g 미만으로 할 수 없고, 80.0 초과에서는, 용접 흄, 슬래그가 과잉으로 생성되기 때문에, 용접 작업성이 현저하게 저하되어, 바람직하지 않다. 용접 금속 중의 확산성 수소량을 보다 저감시키기 위하여, 상기 비([합계량 α]/[합계량 β])의 하한을 3.2, 3.5, 3.7 또는 4.0으로 해도 된다. 용접 흄이나 슬래그의 과잉 생성 등을 피하기 위하여, 상기 비([합계량 α]/[합계량 β])의 상한을 40.0, 30.0, 20.0, 15.0 또는 13.0으로 해도 된다. α에 대한 CaF₂의 함유량의 비가 0.90 미만인 경우, 용접 금속 중의 확산성 수소량을 1.0ml/100g 미만으로 할 수 없게 된다. 왜냐하면, CaF₂는 금속 불화물 중에서 가장 확산성 수소량을 저감시키는 효과가 크기 때문이다. α에 대한 CaF₂의 함유량의 비가 최대로 되는 것은 플럭스 중에 CaF₂ 이외의 금속 불화물이 포함되지 않는 경우이다. 따라서, α에 대한 CaF₂의 함유량의 비의 상한값은 1.0이다.

이상으로부터, 함유하는 금속 불화물의 합계량 α, 금속 산화물의 합계량 β 및 금속 산화물의 합계량 β에 대한 금속 불화물의 합계량 α의 비를, 각각 상기한 바와 같이 한정한다.

또한, 상기 합계량 β는, 플럭스 코어드 와이어 중의 함유량이며, 플럭스의 조립에 사용되는 바인더(SiO₂를 주성분으로 하는 물유리) 등에 포함되는 것도 합계한 함유량으로 한다.

본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 용접 와이어에서는, CaCO₃, BaCO₃, SrCO₃, MgCO₃의 금속 탄산염의 1종 또는 2종 이상을, 아크 안정성 작용과 아크 집중성을 높이는 목적으로 더 첨가할 수 있다. 그러나, 이들 금속 탄산염의 1종 또는 2종 이상을 0.60％ 이상 첨가하면, 아크의 집중성이 지나치게 강하므로, 스패터 발생량이 많아지고, 또한 용접 금속의 산소량도 많아진다. 따라서, 이들의 금속 탄산염을 함유시키는 경우에는, 그의 함유량을 합계 0.60％ 미만으로 한다. 이들 금속 탄산염의 함유량의 합계의 하한은 0％이다. 스패터 발생량의 억제를 위하여, 그 상한을 0.50％, 0.40％, 0.20％ 또는 0.10％로 해도 된다.

금속 불화물이 확산성 수소량을 저감시키는 이유에 대해서는, 반드시 명백하지는 않으나, 금속 불화물이 용접 아크에 의해 분해되어, 생성된 불소가 수소와 결합하여 HF 가스로서 대기 중에 산일되거나, 혹은 그대로 용접 금속 중에 수소가 HF로서 고정되었기 때문이 아닐까라고 생각하고 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 플럭스에 CaO는 첨가하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, CaO 함유량의 하한값은 0％이다. 그러나, 플럭스의 원료에 CaO가 함유되어 있는 경우가 있다. 그 경우, CaO의 함유량을 0.20％ 미만으로 제한한다. 바람직하게는 0.15％ 이하 또는 0.10％ 이하로 한다. 0.20％ 미만으로 제한하면, 본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법에 의한 효과는 얻어진다. CaO는 대기에 접촉함으로써, CaOH로 변화되기 때문에, 용접 금속 중의 확산성 수소를 증가시킬 가능성이 있다.

금속 불화물, 금속 산화물 및 금속 탄산염을 제외한, 플럭스 코어드 와이어 중의 합금 원소량도 이하와 같이 한정된다.

(C: 용접 금속의 표면하 1㎜의 평균 비커스 경도 HV를 337 내지 440으로 하는 경우, 0.010 내지 0.350％이며, 용접 금속의 표면하 1㎜의 평균 비커스 경도 HV를 380 내지 533로 하는 경우, 0.060 내지 0.350％)

플럭스 코어드 와이어 중의 C 함유량이 0.010％ 미만이면 용접 금속의 C 함유량이 0.100％ 미만으로 되고 용접 금속의 경도가 HV337 미만으로 되므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 C 함유량은 0.010％ 이상으로 한다. 또한 플럭스 코어드 와이어 중의 C 함유량이 0.060％ 미만이면 용접 금속의 C 함유량이 0.120％ 미만으로 되고 용접 금속의 경도가 HV380 미만으로 되므로, 용접 금속의 경도를 HV380으로 하기 위해서는, 플럭스 코어드 와이어 중의 C 함유량은 0.060％ 이상으로 한다. 용접 금속의 경도 향상을 위하여 C 함유량의 하한값을 0.020％ 또는 0.030％로 해도 된다. 용접 금속의 경도의 한층 더한 향상을 위하여 C 함유량의 하한을 0.070％, 0.080％, 0.090％, 0.100％ 또는 0.110％로 해도 된다. 플럭스 코어드 와이어 중의 C 함유량이 0.350％를 초과하면, 용접 금속의 C 함유량이 0.250％를 초과하여 버리므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 C 함유량은 0.350％ 이하로 한다. 용접 금속의 내저온 깨짐성의 개선을 위하여, C 함유량의 상한을 0.300％, 0.250％, 0.180％, 0.170％ 또는 0.160％로 해도 된다.

(Si: 0.05 내지 1.80％)

플럭스 코어드 와이어 중의 Si 함유량이 0.05％ 미만이면 용접 금속의 Si 함유량이 0.05％ 미만으로 되므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 Si 함유량은 0.05％ 이상으로 한다. 용접 금속 중의 O 함유량의 저감을 위하여, Si 함유량의 하한을 0.10％, 0.20％, 0.30％ 또는 0.40％로 해도 된다. 플럭스 코어드 와이어 중의 Si 함유량이 1.80％를 초과하면, 산화 소모를 고려해도 용접 금속의 Si량이 0.80％를 초과하여 버리므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 Si 함유량은 1.80％ 이하로 한다. 용접 금속의 인성 개선을 위하여, Si 함유량의 상한을 1.50％, 1.20％, 1.00％, 0.80％ 또는 0.60％로 해도 된다.

(Mn: 0.50 내지 4.00％)

플럭스 코어드 와이어 중의 Mn 함유량이 0.50％ 미만이면 용접 금속의 Mn 함유량이 0.20％ 미만으로 되므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 Mn 함유량은 0.50％ 이상으로 한다. 용접 금속의 경도 향상을 위하여, Mn 함유량의 하한을 0.70％, 0.80％, 0.90％, 1.00％ 또는 1.10％로 해도 된다. 플럭스 코어드 와이어 중의 Mn 함유량이 4.00％를 초과하면, 산화 소모를 고려해도 용접 금속의 Mn량이 2.50％를 초과하여 버리므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 Mn량은 4.00％ 이하로 한다. 용접 금속의 인성 개선을 위하여, Mn 함유량의 상한을 3.00％, 2.50％, 2.20％, 2.00％ 또는 1.80％로 해도 된다.

(P: 0.050％ 이하)

플럭스 코어드 와이어 중의 P 함유량이 0.050％를 초과하면, 용접 금속의 P 함유량이 0.050％를 초과하여 버리는 경우가 있으므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 P 함유량은 0.050％ 이하로 한다. 필요에 따라, P 함유량의 상한을 0.030％, 0.025％, 0.020％ 또는 0.015％로 제한해도 된다. P 함유량의 하한을 제한할 필요는 없다. P 함유량의 하한은 0％이다.

(S: 0.020％ 이하)

플럭스 코어드 와이어 중의 S 함유량이 0.020％를 초과하면, 용접 금속의 S 함유량이 0.020％를 초과하여 버리는 경우가 있으므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 S 함유량은 0.020％ 이하로 한다. 필요에 따라, S 함유량의 상한을 0.015％, 0.010％, 0.008％ 또는 0.006％로 제한해도 된다. S 함유량의 하한을 제한할 필요는 없다. S 함유량의 하한은 0％이다.

(Al: 0.005 내지 0.150％)

플럭스 코어드 와이어 중의 Al 함유량이 0.005％ 미만이면 용접 금속의 Al 함유량이 0.005％ 미만으로 되므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 Al 함유량은 0.005％ 이상으로 한다. 용접 금속 중의 O 함유량의 한층 더한 저감을 위하여, Al 함유량의 하한을 0.007％, 0.010％ 또는 0.012％로 해도 된다. 플럭스 코어드 와이어 중의 Al 함유량이 0.150％를 초과하면, 용접 금속의 Al 함유량이 0.100％를 초과하여 버리는 경우가 있으므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 Al 함유량은 0.150％ 이하로 한다. 용접 금속의 인성 개선을 위하여, Al 함유량의 상한을 0.090％, 0.070％, 0.050％ 또는 0.040％로 제한해도 된다.

(Cu: 0 내지 0.75％ 이하)

플럭스 코어드 와이어 중의 Cu 함유량이 0.75％를 초과하면, 용접 금속의 Cu 함유량이 0.50％를 초과하여 버리므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 Cu 함유량은 0.75％ 이하로 한다. 용접 금속의 Cu 함유량을 저감시키기 위하여, Cu 함유량을 0.50％ 이하로 해도 된다. 필요에 따라, Cu 함유량의 상한을 0.40％ 또는 0.30％로 해도 된다. Cu 함유량의 하한을 제한하지 않아도 된다. 이로 인해, Cu 함유량의 하한은 0％이다. 한편, 용접 금속의 경도를 향상시키기 위하여, 용접 금속에 Cu를 0.10％ 이상 함유시켜도 된다.

(Ni: 0 내지 1.00％ 미만)

플럭스 코어드 와이어 중의 Ni 함유량이 1.00％ 이상이면 용접 금속의 Ni 함유량이 0.70％ 이상으로 되고, 와이어의 합금 비용이 높아지므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 Ni 함유량은 1.00％ 미만으로 한다. 용접 금속의 응고 깨짐의 방지를 위하여, Ni 함유량의 상한을 0.50％, 0.40％, 0.30％, 0.20％ 또는 0.10％로 해도 된다. Ni 함유량의 하한을 제한하지 않아도 된다. 이로 인해, Ni 함유량의 하한은 0％이다.

(Cr: 0 내지 3.50％)

플럭스 코어드 와이어 중의 Cr 함유량이 3.50％를 초과하면, 용접 금속의 Cr 함유량이 2.50％를 초과하여 버리므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 Cr 함유량은 3.50％ 이하로 한다. 필요에 따라, Cr 함유량의 상한을 1.50％, 1.00％, 0.50％ 또는 0.10％로 해도 된다. Cr 함유량의 하한을 제한하지 않아도 된다. 이로 인해, Cr 함유량의 하한은 0％이다. 한편, 용접 금속의 경도 향상의 목적으로 첨가하는 경우에는, 그 효과를 얻기 위하여 0.05％ 이상 함유시켜도 된다.

(Mo: 0 내지 1.50％)

플럭스 코어드 와이어 중의 Mo 함유량이 1.50％를 초과하면, 용접 금속의 Mo 함유량이 1.00％를 초과하여 버리므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 Mo 함유량은 1.50％ 이하로 한다. 인성 향상을 위하여, Mo 함유량의 상한을 0.70％, 0.50％, 0.30％ 또는 0.20％로 해도 된다. Mo 함유량의 하한을 제한하지 않아도 된다. 이로 인해, Mo 함유량의 하한은 0％이다. 한편, 용접 금속의 경도 향상의 목적으로 첨가하는 경우에는, 그 효과를 얻기 위하여 0.05％ 이상 함유시켜도 된다.

(Ti: 0 내지 0.150％)

플럭스 코어드 와이어 중의 Ti 함유량이 0.150％를 초과하면, 용접 금속의 Ti 함유량이 0.100％를 초과하여 버리므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 Ti 함유량은 0.150％ 이하로 한다. 인성 향상을 위하여, Ti 함유량의 상한을 0.100％, 0.080％ 또는 0.050％로 해도 된다. Ti 함유량의 하한을 제한하지 않아도 된다. 이로 인해, Ti 함유량의 하한은 0％이다. 인성 개선의 목적으로, 0.010％ 이상 함유시켜도 된다.

(Nb: 0 내지 0.15％)

플럭스 코어드 와이어 중의 Nb 함유량이 0.15％를 초과하면, 용접 금속의 Nb 함유량이 0.10％를 초과하여 버리므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 Nb 함유량은 0.15％ 이하로 한다. 인성 향상을 위하여, Nb 함유량의 상한을 0.10％, 0.08％ 또는 0.05％로 해도 된다. Nb 함유량의 하한을 제한하지 않아도 된다. 이로 인해, Nb 함유량의 하한은 0％이다. 용접 금속의 경도 향상의 목적으로 0.01％ 이상 함유시켜도 된다.

(V : 0 내지 0.45％)

플럭스 코어드 와이어 중의 V 함유량이 0.45％를 초과하면, 용접 금속의 V 함유량이 0.30％를 초과하여 버리므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 V 함유량은 0.45％ 이하로 한다. 인성 향상을 위하여, V 함유량의 상한을 0.25％, 0.20％ 또는 0.15％로 해도 된다. V 함유량의 하한을 제한하지 않아도 된다. 이로 인해, V 함유량의 하한은 0％이다. 용접 금속의 경도 향상을 위하여 0.01％ 이상 함유시켜도 된다.

(B: 0 내지 0.0500％)

플럭스 코어드 와이어 중의 B 함유량이 0.0500％를 초과하면, 용접 금속의 B 함유량이 0.0100％를 초과하여 버리므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 B 함유량은 0.0500％ 이하로 한다. 인성의 향상을 위하여, B 함유량의 상한을 0.0400％, 0.0200％, 0.0100％ 또는 0.0050％로 해도 된다. B 함유량의 하한을 제한할 필요는 없고, B 함유량의 하한은 0％이다.

(Mg: 0 내지 2.0％)

플럭스 코어드 와이어 중의 Mg 함유량이 2.0％를 초과하면, 용접 금속의 Mg 함유량이 0.10％를 초과하여 버리므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 Mg 함유량은 2.0％ 이하로 한다. 용접 금속의 인성과 연성의 개선을 위하여, Mg 함유량의 상한을 1.5％, 1.0％, 0.4％ 또는 0.2％로 해도 된다. Mg 함유량의 하한을 제한할 필요는 없고, Mg 함유량의 하한은 0％이다.

(Ca: 0 내지 2.0％)

플럭스 코어드 와이어 중의 Ca 함유량이 2.0％를 초과하면, 용접 금속의 Ca 함유량이 0.10％를 초과하여 버리므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 Ca 함유량은 2.0％ 이하로 한다. 용접 금속의 인성과 연성의 개선을 위하여, Ca 함유량의 상한을 1.5％, 1.0％, 0.5％ 또는 0.3％로 해도 된다. Ca 함유량의 하한을 제한할 필요는 없고, Ca 함유량의 하한은 0％이다.

(REM: 0 내지 0.0150％)

플럭스 코어드 와이어 중의 REM 함유량이 0.0150％를 초과하면, 용접 금속의 REM 함유량이 0.0100％를 초과하여 버리므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 REM 함유량은 0.0150％ 이하로 한다. 용접 금속의 인성과 연성의 개선을 위하여, REM 함유량의 상한을 0.0100％, 0.0050％ 또는 0.0030％로 해도 된다. REM 함유량의 하한을 제한할 필요는 없고, REM 함유량의 하한은 0％이다.

이상이 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 화학 조성에 관한 한정 이유이다. 그 밖의 잔량부의 합금 화학 성분은, Fe를 주성분으로 하는 잔량부가 본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 특성을 저해하지 않는 범위에서, 제조 과정 등에서 혼입되는 불순물을 함유해도 된다. Fe 성분으로서는, 강제 외피의 Fe, 플럭스 중에 첨가된 철분 및 합금 성분 중의 Fe가 포함된다. 플럭스 중의 철분의 함유량은, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 10.0％ 미만으로 한다. 철분 함유량이 많으면, 산소량이 많아지는 경우가 있다. 필요에 따라, 철분의 함유량을 5.0％ 미만 또는 1.0％ 미만으로 해도 된다. 철분을 함유할 필요는 없으므로, 철분의 함유량의 하한값은 0％이다.

계속해서, 플럭스 코어드 와이어의 형태에 대하여 설명한다.

플럭스 코어드 와이어에는, 강제 외피에 슬릿 형상의 이음매가 없는 심리스 와이어(즉 강제 외피의 이음매가 용접되어 있는 와이어)와, 강제 외피의 이음매에 슬릿 형상의 간극을 갖는 심을 갖는 와이어로 대별할 수 있다. 본 발명에서는 어느 단면 구조든 채용할 수 있지만, 용접 금속의 저온 깨짐을 억제하기 위해서는, 슬릿 형상의 이음매가 없는 (심리스 와이어)로 하는 것이 바람직하다.

용접 시에 용접부에 침입하는 수소는, 용접 금속 내 및 강재측에 확산되어, 응력 집중부에 집적되어 저온 깨짐의 발생 원인으로 된다. 이 수소원은 용접 재료가 보유하는 수분, 대기로부터 혼입되는 수분, 강 표면에 부착된 녹이나 스케일 등을 들 수 있지만, 충분히 용접부의 청정성, 가스 실드의 조건이 관리된 용접 하에서는, 와이어 중에 주로 수분에서 함유되는 수소가, 용접 조인트 중에 존재하는 확산성 수소의 주요인으로 된다.

이로 인해, 강제 외피를 슬릿 형상의 이음매가 없는 (심리스의) 관으로 하고, 와이어 제조 후부터 사용할 때까지 동안 강제 외피로부터 플럭스에의 대기 중의 수소의 침입을 억제하는 것이 바람직하다. 강제 외피에 슬릿 형상의 이음매가 있는 (심을 가진) 관으로 한 경우, 대기 중의 수분은 외피의 슬릿 형상의 이음매(심부)로부터 플럭스 중에 침입하기 쉬워, 그 상태에서는 수분 등의 수소원의 침입을 방지할 수는 없다. 따라서, 제조 후 사용할 때까지의 기간이 긴 경우, 와이어 전체를 진공 포장하거나, 건조된 상태로 유지할 수 있는 용기 내에서 보존하는 것이 바람직하다.

또한, 와이어의 송급성을 좋게 하기 위하여, 와이어 표면에 윤활유가 도포되는 경우가 있다. 확산성 수소를 저감시키는 관점에서, 와이어 표면에 도포되는 윤활유는, 퍼플루오로폴리에테르(PFPE)유와 같이 수소분을 포함하지 않는 오일이 바람직하다.

본 발명에서 사용하는 플럭스 코어드 와이어는, 통상의 플럭스 코어드 와이어의 제조 방법과 마찬가지의 제조 공정에 의해 제조할 수 있다.

즉, 우선, 외피로 되는 강대 및 금속 불화물, 합금 성분, 금속 산화물, 금속 탄산염 및 아크 안정제가 소정의 함유량이 되도록 배합한 플럭스를 준비한다. 강대를 길이 방향으로 이송하면서 성형 롤에 의해 오픈관(U자형)으로 성형하여 강제 외피로 하고 이 성형 도중에 오픈관의 개구부로부터 플럭스를 공급하고, 개구부의 상대하는 에지면을 맞댐 심 용접한다. 용접에 의해 얻어진 이음매 없는 관을 신선 하고, 신선 도중 혹은 신선 공정 완료 후에 어닐링 처리하여, 원하는 선 직경을 갖는 슬릿 형상의 이음매가 없는 (심리스) 와이어를 얻는다. 또한, 슬릿 형상의 이음매가 있는 (심을 갖는) 와이어는, 오픈관의 개구부로부터 플럭스를 공급한 후, 심 용접을 하지 않는 이음매 있는 관으로 하고, 그것을 신선함으로써 얻어진다. 맞댐 심 용접되어 만든 슬릿 형상의 간극이 없는 와이어를 절단한 단면은, 도 3a와 같이 보인다. 이 단면은, 연마하고, 에칭하면, 용접 자국이 관찰되지만, 에칭하지 않으면 용접 자국은 관찰되지 않는다. 그로 인해, 심리스라고 칭하는 경우가 있다. 용접 학회편 「신판 용접·접합 기술 입문」(2008년) 산보 출판, p.111에는 심리스 타입이라고 기재되어 있다. 도 3b와 같이, 맞댐으로부터 브레이징하거나, 도 3c와 같이 코오킹하고 나서, 브레이징해도 슬릿 형상의 간극이 없는 와이어가 얻어진다. 도 3b, 도 3c에 있어서, 브레이징하지 않고, 그대로의 와이어는 슬릿 형상의 간극이 있는 와이어가 된다.

본 발명에서는, 상기 강판에 대하여, 상술한 조건에 적합한 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 가스 실드 아크 용접에 의한 다중 용접을 행하여, 상술한 조건에 적합한 용접 금속을 형성함으로써, 목적을 달성할 수 있는 것이며, 가스 실드 아크 용접의 방법은, 특별히 한정되지 않고 통상 사용되는 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 실드 가스로서는, 100％ CO₂ 가스 외에, Ar 가스와 3 내지 20vol％의 CO₂ 가스의 혼합 가스 등을 사용할 수 있다. 실드 가스의 유량은, 통상의 조건, 즉 약 15 내지 30L/min으로 할 수 있다.

또한, 전류, 전압 등의 용접 조건에 대해서는, 예를 들어 전류 200 내지 350A, 전압 25 내지 35V 등이다. 용접 입열이 10 내지 50kJ/㎝로 되도록, 용접 속도를 제어해도 된다.

제조되는 용접 조인트의 형상은, 용도 등에 따라 결정되고, 특별히 한정되는 것은 아니다. 통상의 맞댐 이음, 각 이음, T 이음 등, 개선을 형성하는 용접 조인트에 적용할 수 있다. 따라서, 용접되는 강판의 형상도, 적어도 용접 조인트를 형성하는 부분이 판상이면 되며, 전체가 판이 아니어도 되고, 예를 들어 형강 등도 포함하는 것이다. 또한, 별도의 강판으로 구성되는 것에 한정되지 않고, 1매의 강판을 관상 등의 소정의 형상으로 성형한 것의 맞댐 용접 조인트이어도 된다.

실시예

이어서, 실시예에 의해 본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 실시 가능성 및 효과에 대하여 설명한다.

표 1에 나타내는 성분의 강판을 모재로서 사용했다. 또한, 용접의 뒷댐판에는 모재와 동일한 강판을 사용했다.

강대를 길이 방향으로 이송하면서 성형 롤에 의해 오픈관으로 성형하고, 이 성형 도중에 오픈관의 개구부로부터 플럭스를 공급하고, 개구부의 상대하는 에지면을 맞대 심 용접함으로써 슬릿 형상의 이음매가 없는 관으로 하고, 조관된 와이어의 신선 작업 도중에 어닐링을 가하여, 최종의 와이어 직경이 φ1.2㎜인 플럭스 코어드 와이어를 시작했다. 또한, 일부는 심 용접을 하지 않는 슬릿 형상의 이음매가 있는 관으로 하고, 그것을 신선함으로써, 와이어 직경이 φ1.2㎜인 플럭스 코어드 와이어를 시작했다. 슬릿 형상의 간극이 있는 와이어인 경우, 용접 시공할 때까지, 와이어 전체를 진공 포장하여 건조한 상태로 유지할 수 있는 용기 내에 보존했다.

시작된 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 분석은 이하와 같이 행했다. 먼저, 충전된 플럭스를 플럭스 코어드 와이어로부터 취출하여, 플럭스 코어드 와이어를 강제 외피와 플럭스로 나누었다. 강제 외피의 화학 성분은, 화학 분석에 의해 각 금속 성분의 함유량을 측정함으로써 구해졌다. 플럭스의 화학 성분은 이하의 수순에 의해 행하여졌다. 우선 X선 회절 및 형광 X선 분석에 의해 플럭스의 구성물 및 성분에 관한 정량 평가를 행했다. 이 후, 부유선광 및 자력선광 등의 선광법을 사용하여 플럭스를 슬래그분과 합금분으로 분리하고, 각각의 화학 성분을, 화학 분석 및 가스 분석 등을 행함으로써 분석했다. 시작된 플럭스 코어드 와이어의 화학 조성을 표 2-1-1 내지 표 2-2, 표 3-1-1 내지 표 3-2에 나타낸다.

이 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 상기한 모재를, 루트 갭 16㎜, 개선 각도 20°로 맞대고, 뒷댐판을 사용하여, 표 4-1-1 내지 표 4-2-3에 나타내는 용접 조건에서 용접을 실시했다. 모재의 개선면 및 뒷댐판의 표면에는, 시험을 행하는 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 2층 이상이면서, 또한 보강용접 높이 3㎜ 이상의 버터링을 실시했다.

여기서, Ti 산화물, Si 산화물, Mg 산화물, Al 산화물은, 각각 TiO₂, SiO₂, MgO, Al₂O₃을 사용했다. 표 2-2, 표 2-4에 있어서, 금속 탄산염이란 CaCO₃, BaCO₃, SrCO₃, MgCO₃이다.

얻어진 용접 금속의 화학 조성 분석 결과를 표 5-1-1, 표 5-1-2, 표 5-2-1, 표 5-2-2, 표 5-2-4, 표 5-2-5에 나타낸다. 이 용접 금속으로부터, 용접 방향과 수직의 단면을 연마한 샘플을 채취하여, 용접 금속의 표면하 1㎜의 위치의 비커스 경도를 10점 측정하여, SAE J417(1983년) 경도 환산표로부터 브리넬 경도로 환산했다. 또한, JIS Z3111(2005년)에 준거한 4호 샤르피 시험편(2㎜ V노치)을 채취하여, 용접 금속의 -40℃에서의 샤르피 흡수 에너지를 측정했다. 이 -40℃ 흡수 에너지가 27J 이상인 것을 합격으로 했다.

얻어진 경도 및 샤르피 시험의 결과를 표 5-1-3, 표 5-2-3, 표 5-2-6에 나타낸다.

또한, 각각 동일한 용접 조건에 의해 얻어진 용접 조인트에, 저온 깨짐 시험과 확산성 수소량 측정 시험을 행했다. 저온 깨짐 시험은, JIS Z3158(y형 용접 깨짐 시험 방법; 1993년)에 준거하여, 실온(25℃)에서 시험을 실시하고, 표면 및 단면에 깨짐이 없는 것을 합격으로 했다. 확산성 수소량 측정 시험은 JIS Z3118(강 용접부의 수소량 측정 방법; 2007년)에 준거한 가스 크로마토그래피법으로 실시했다. 이 확산성 수소량이 1.0ml/100g 미만인 것을 합격으로 했다.

각각의 결과를 표 5-1-3, 표 5-2-3, 표 5-2-6에 나타낸다.

용접 중 흄 또는 슬래그의 발생의 현저한 수준은, 용접 작업성이 불량으로 판정되었다. 흄, 슬래그 모두 발생이 적은 수준을 용접 작업성이 양호로 판정했다. 각각의 결과를 표 5-1-3, 표 5-2-3, 표 5-2-6에 나타낸다.

표 5-1-3의 시험 결과에 나타낸 바와 같이, 본 발명예인 실시예 1 내지 54의 용접 금속은, 경도, 인성, 내저온 깨짐성, 용접 작업성 모두 우수하여, 합격이었다.

한편, 표 5-2-3, 표 5-2-6의 시험 결과에 나타낸 바와 같이, 비교예 101 내지 165의 용접 금속은, 본 발명에서 규정하는 요건을 만족시키지 않기 때문에, 경도, 인성, 내저온 깨짐성, 용접 작업성 중 적어도 1개 이상이 불합격으로 되었다. 표 5-2-1 내지 표 5-2-6의 비교예에 있어서의 하선의 숫자는 본 발명 범위 밖인 것을 나타낸다.

[표 1]

[표 2-1-1]

[표 2-1-2]

[표 2-2]

[표 3-1-1]

[표 3-1-2]

[표 3-2]

[표 4-1-1]

[표 4-1-2]

[표 4-2-1]

[표 4-2-2]

[표 4-2-3]

[표 5-1-1]

[표 5-1-2]

[표 5-1-3]

[표 5-2-1]

[표 5-2-2]

[표 5-2-3]

[표 5-2-4]

[표 5-2-5]

[표 5-2-6]

<산업상 이용가능성>

본 발명에 따르면, C 함유량이 높고 표면 경도가 HV380 이상, HV693 이하인 고경도 강판을 모재로 하는 용접 조인트에 있어서, 표면 경도가 HV337 이상 HV533 이하이며 내마모성이 우수한 용접 금속 또는 표면 경도가 HV380 이상 HV533 이하이며 내마모성이 우수한 용접 금속을, 예열을 하지 않더라도 저온 깨짐을 발생시키지 않고 얻을 수 있으므로, 용접 시공 능률을 현저하게 향상시킬 수 있어, 산업계에 있어서의 가치는 매우 높다.

Claims

비커스 경도 HV가 380 이상 514 이하이고,
판 두께가 20 내지 100㎜이며,
C의 함유량이 0.120 내지 0.300질량％이며,
하기의 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.75질량％인 강판,
비커스 경도 HV가 514 초과 565 이하이고,
판 두께가 12 내지 100㎜이며,
C의 함유량이 0.120 내지 0.300질량％이며,
하기의 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.75질량％인 강판 및
비커스 경도 HV가 565 초과 693 이하이고,
판 두께가 6 내지 12㎜이며,
C의 함유량이 0.350 내지 0.450질량％이며,
하기의 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.85질량％인 강판
중 어느 하나에 대하여, 강제 외피에 플럭스가 충전된 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 가스 실드 아크 용접을 행함으로써, 용접 조인트를 제조하는 방법이며,
(a) 상기 가스 실드 아크 용접 시에, 상기 강판의 온도가 10℃ 이상인 경우에 예열 작업을 행하지 않고, 상기 강판의 온도가 10℃ 미만인 경우에는 상기 강판의 온도가 10℃ 이상으로 되도록 상기 예열 작업을 행하고,
(b) 상기 플럭스 코어드 와이어가,
CaF₂, BaF₂, SrF₂, MgF₂ 중 1종 이상을 함유하고, 그 함유량의 합계를 α로 했을 때, 상기 α가 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 3.3 내지 8.0％이며,
Ti 산화물, Si 산화물, Mg 산화물, Al 산화물 중 1종 이상을 함유하고, 그 함유량의 합계를 β로 했을 때, 상기 β가 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.10 내지 1.50％이며,
CaCO₃, BaCO₃, SrCO₃, MgCO₃의 함유량의 합계가, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.60％ 미만이고,
상기 플럭스 중의 철분의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 10.0％ 미만이고,
상기 α에 대한 상기 CaF₂의 함유량의 비가 0.90 이상이며,
상기 β에 대한 상기 α의 비가 3.0 이상 80.0 이하이고,
CaO의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.20％ 미만이고,
금속 불화물, 금속 산화물 및 금속 탄산염을 제외한, 상기 플럭스 코어드 와이어 중의 화학 성분이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로:
C: 0.010 내지 0.060％ 미만;
Si: 0.05 내지 1.80％;
Mn: 0.50 내지 4.00％;
P: 0.050％ 이하;
S: 0.020％ 이하;
Al: 0.005 내지 0.150％;
Cu: 0 내지 0.75％;
Ni: 0 내지 1.00％ 미만;
Cr: 0 내지 3.50％;
Mo: 0 내지 1.50％;
Ti: 0 내지 0.150％;
Nb: 0 내지 0.15％;
V: 0 내지 0.45％;
B: 0 내지 0.0500％;
Mg: 0 내지 2.0％;
Ca: 0 내지 2.0％;
REM: 0 내지 0.0150％;
잔량부: Fe 및 불순물을 포함하고,
(c) 상기 용접 조인트의 용접 금속의 화학 조성이, 질량％로:
C: 0.100 내지 0.170％;
Si: 0.05 내지 0.80％;
Mn: 0.20 내지 2.50％;
Al: 0.0050 내지 0.1000％;
P: 0.050％ 이하;
S: 0.020％ 이하;
N: 0.015％ 이하;
Cu: 0 내지 0.50％;
Ni: 0 내지 0.70％ 미만;
Cr: 0 내지 2.50％;
Mo: 0 내지 1.00％;
Ti: 0 내지 0.100％;
Nb: 0 내지 0.100％;
V: 0 내지 0.30％;
B: 0 내지 0.0100％;
O: 0 내지 0.100％;
Mg: 0 내지 0.100％;
Ca: 0 내지 0.100％;
REM: 0 내지 0.0100％;
잔량부: Fe 및 불순물을 포함하고,
상기 용접 금속의, 하기의 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.58질량％이며,
상기 용접 금속의 표면하 1㎜의 평균 비커스 경도 HV가 337 내지 440이며,
상기 (a) 내지 (c) 모두를 만족하는 것을 특징으로 하는, 용접 조인트의 제조 방법.

단, [] 표기 원소는, 각각의 원소의 함유량(질량％)을 나타낸다.
비커스 경도 HV가 380 이상 514 이하이고,
판 두께가 20 내지 100㎜이며,
C의 함유량이 0.120 내지 0.300질량％이며,
하기의 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.75질량％인 강판,
비커스 경도 HV가 514 초과 565 이하이고,
판 두께가 12 내지 100㎜이며,
C의 함유량이 0.120 내지 0.300질량％이며,
하기의 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.75질량％인 강판 및
비커스 경도 HV가 565 초과 693 이하이고,
판 두께가 6 내지 12㎜이며,
C의 함유량이 0.350 내지 0.450질량％이며,
하기의 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.85질량％인 강판
중 어느 하나에 대하여, 강제 외피에 플럭스가 충전된 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 가스 실드 아크 용접을 행함으로써, 용접 조인트를 제조하는 방법이며,
(a) 상기 가스 실드 아크 용접 시에, 상기 강판의 온도가 10℃ 이상인 경우에 예열 작업을 행하지 않고, 상기 강판의 온도가 10℃ 미만인 경우에는 상기 강판의 온도가 10℃ 이상으로 되도록 상기 예열 작업을 행하고,
(b) 상기 플럭스 코어드 와이어가,
CaF₂, BaF₂, SrF₂, MgF₂ 중 1종 이상을 함유하고, 그 함유량의 합계를 α로 했을 때, 상기 α가 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 3.3 내지 8.0％이며,
Ti 산화물, Si 산화물, Mg 산화물, Al 산화물 중 1종 이상을 함유하고, 그 함유량의 합계를 β로 했을 때, 상기 β가 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.10 내지 1.50％이며,
CaCO₃, BaCO₃, SrCO₃, MgCO₃의 함유량의 합계가, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.60％ 미만이고,
상기 플럭스 중의 철분의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 10.0％ 미만이고,
상기 α에 대한 상기 CaF₂의 함유량의 비가 0.90 이상이며,
상기 β에 대한 상기 α의 비가 3.0 이상 80.0 이하이고,
CaO의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.20％ 미만이고,
금속 불화물, 금속 산화물 및 금속 탄산염을 제외한, 상기 플럭스 코어드 와이어 중의 화학 성분이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로:
C: 0.060 내지 0.350％;
Si: 0.05 내지 1.80％;
Mn: 0.50 내지 4.00％;
P: 0.050％ 이하;
S: 0.020％ 이하;
Al: 0.005 내지 0.150％;
Cu: 0 내지 0.75％;
Ni: 0 내지 1.00％ 미만;
Cr: 0 내지 3.50％;
Mo: 0 내지 1.50％;
Ti: 0 내지 0.150％;
Nb: 0 내지 0.15％;
V: 0 내지 0.45％;
B: 0 내지 0.0500％;
Mg: 0 내지 2.0％;
Ca: 0 내지 2.0％;
REM: 0 내지 0.0150％;
잔량부: Fe 및 불순물을 포함하고,
(c) 상기 용접 조인트의 용접 금속의 화학 조성이, 질량％로:
C: 0.120 내지 0.250％;
Si: 0.05 내지 0.80％;
Mn: 0.20 내지 2.50％;
Al: 0.0050 내지 0.1000％;
P: 0.050％ 이하;
S: 0.020％ 이하;
N: 0.015％ 이하;
Cu: 0 내지 0.50％;
Ni: 0 내지 0.70％ 미만;
Cr: 0 내지 2.50％;
Mo: 0 내지 1.00％;
Ti: 0 내지 0.100％;
Nb: 0 내지 0.100％;
V: 0 내지 0.30％;
B: 0 내지 0.0100％;
O: 0 내지 0.100％;
Mg: 0 내지 0.100％;
Ca: 0 내지 0.100％;
REM: 0 내지 0.0100％;
잔량부: Fe 및 불순물을 포함하고,
상기 용접 금속의, 하기의 식 1로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.58질량％이며,
상기 용접 금속의 표면하 1㎜의 평균 비커스 경도 HV가 380 내지 533이며,
상기 (a) 내지 (c) 모두를 만족하는 것을 특징으로 하는, 용접 조인트의 제조 방법.

단, [] 표기 원소는, 각각의 원소의 함유량(질량％)을 나타냄.
비커스 경도 HV가 565 초과 693 이하이고,
판 두께가 12 내지 20㎜이며,
C의 함유량이 0.350 내지 0.450질량％이며,
하기의 식 2로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.85질량％인 강판 및
비커스 경도 HV가 565 초과 693 이하이고,
판 두께가 20㎜ 초과 50㎜ 이하이고,
C의 함유량이 0.350 내지 0.450질량％이며,
하기의 식 2로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.85질량％인 강판,
중 어느 하나에 대하여, 강제 외피에 플럭스가 충전된 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 가스 실드 아크 용접을 행함으로써, 용접 조인트를 제조하는 방법이며,
(a) 상기 가스 실드 아크 용접 시에, 상기 강판의 상기 판 두께가 20㎜ 이하인 경우, 상기 강판의 온도가 100℃ 이상으로 되도록 예열 작업을 행하고, 상기 강판의 상기 판 두께가 20㎜ 초과인 경우, 상기 강판의 온도가 150℃ 이상으로 되도록 상기 예열 작업을 행하고,
(b) 상기 플럭스 코어드 와이어가,
CaF₂, BaF₂, SrF₂, MgF₂ 중 1종 이상을 함유하고, 그 함유량의 합계를 α로 했을 때, 상기 α가 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 3.3 내지 8.0％이며,
Ti 산화물, Si 산화물, Mg 산화물, Al 산화물 중 1종 이상을 함유하고, 그 함유량의 합계를 β로 했을 때, 상기 β가 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.10 내지 1.50％이며,
CaCO₃, BaCO₃, SrCO₃, MgCO₃의 함유량의 합계가, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.60％ 미만이고,
상기 플럭스 중의 철분의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 10.0％ 미만이고,
상기 α에 대한 상기 CaF₂의 함유량의 비가 0.90 이상이며,
상기 β에 대한 상기 α의 비가 3.0 이상 80.0 이하이고,
CaO의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.20％ 미만이고,
금속 불화물, 금속 산화물 및 금속 탄산염을 제외한, 상기 플럭스 코어드 와이어 중의 화학 성분이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로:
C: 0.060 내지 0.350％;
Si: 0.05 내지 1.80％;
Mn: 0.50 내지 4.00％;
P: 0.050％ 이하;
S: 0.020％ 이하;
Al: 0.005 내지 0.150％;
Cu: 0 내지 0.75％;
Ni: 0 내지 1.00％ 미만;
Cr: 0 내지 3.50％;
Mo: 0 내지 1.50％;
Ti: 0 내지 0.150％;
Nb: 0 내지 0.15％;
V: 0 내지 0.45％;
B: 0 내지 0.0500％;
Mg: 0 내지 2.0％;
Ca: 0 내지 2.0％;
REM: 0 내지 0.0150％;
잔량부: Fe 및 불순물을 포함하고,
(c) 상기 용접 조인트의 용접 금속의 화학 조성이, 질량％로:
C: 0.120 내지 0.250％;
Si: 0.05 내지 0.80％;
Mn: 0.20 내지 2.50％;
Al: 0.0050 내지 0.1000％;
P: 0.050％ 이하;
S: 0.020％ 이하;
N: 0.015％ 이하;
Cu: 0 내지 0.50％;
Ni: 0 내지 0.70％ 미만;
Cr: 0 내지 2.50％;
Mo: 0 내지 1.00％;
Ti: 0 내지 0.100％;
Nb: 0 내지 0.100％;
V: 0 내지 0.30％;
B: 0 내지 0.0100％;
O: 0 내지 0.100％;
Mg: 0 내지 0.100％;
Ca: 0 내지 0.100％;
REM: 0 내지 0.0100％;
잔량부: Fe 및 불순물을 포함하고,
상기 용접 금속의, 하기의 식 2로 계산되는 CEN이 0.20 내지 0.58질량％이며,
상기 용접 금속의 표면하 1㎜의 평균 비커스 경도 HV가 380 내지 533이며,
상기 (a) 내지 (c) 모두를 만족하는 것을 특징으로 하는, 용접 조인트의 제조 방법.

단, [] 표기 원소는, 각각의 원소의 함유량(질량％)을 나타냄.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플럭스 코어드 와이어 중의 상기 CaO의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.15％ 이하인 것을 특징으로 하는, 용접 조인트의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 불화물, 상기 금속 산화물 및 상기 금속 탄산염을 제외한, 상기 플럭스 코어드 와이어 중의 상기 화학 조성이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로:
Ni: 0 내지 0.1％인 것을 특징으로 하는, 용접 조인트의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 불화물, 상기 금속 산화물 및 상기 금속 탄산염을 제외한, 상기 플럭스 코어드 와이어 중의 상기 화학 조성이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로:
Cu: 0 내지 0.50％;
Cr: 0 내지 1.00％;
Mo: 0 내지 0.50％;
Ti: 0 내지 0.050％;
Nb: 0 내지 0.05％인 것을 특징으로 하는, 용접 조인트의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 강제 외피에, 슬릿 형상의 간극이 없는 것을 특징으로 하는, 용접 조인트의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 강제 외피에, 슬릿 형상의 간극이 있는 것을 특징으로 하는, 용접 조인트의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플럭스 코어드 와이어의 표면에 퍼플루오로폴리에테르유가 도포되어 있는 것을 특징으로 하는, 용접 조인트의 제조 방법.