KR101657836B1 - 극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료 - Google Patents

극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료 Download PDF

Info

Publication number
KR101657836B1
KR101657836B1 KR1020140189123A KR20140189123A KR101657836B1 KR 101657836 B1 KR101657836 B1 KR 101657836B1 KR 1020140189123 A KR1020140189123 A KR 1020140189123A KR 20140189123 A KR20140189123 A KR 20140189123A KR 101657836 B1 KR101657836 B1 KR 101657836B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
content
flux cored
crack resistance
toughness
Prior art date
Application number
KR1020140189123A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160078846A (ko
Inventor
이봉근
김정길
한일욱
이상철
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020140189123A priority Critical patent/KR101657836B1/ko
Publication of KR20160078846A publication Critical patent/KR20160078846A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101657836B1 publication Critical patent/KR101657836B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/362—Selection of compositions of fluxes

Abstract

본 발명은 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료에 관한 것으로, 탄소(C): 0.03~0.3 중량%, 망간(Mn): 0.5~8.0 중량%, 실리콘(Si): 0.1~2.0 중량%, 인(P) 0.01 중량% 이하, 황(S): 0.01 중량% 이하, 니켈(Ni): 20~40 중량%, 크롬(Cr): 15~35 중량%, 이산화티타늄(TiO2): 3~7 중량%, 이산화규소(SiO2): 0.5~2.5 중량%, 지르코니아(ZrO2): 0.5~2.5 중량%, 몰리브덴(Mo): 0.02~6 중량%, 텅스텐(W): 0.02~4 중량%, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함한다.

Description

극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료{FLUX CORED ARC WELD MATERIAL HAVING EXCELLENT LOW TEMPERATURE TOUGHNESS, THERMOSTABILITY AND CRACK RESISTANCE}
본 발명은 극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료에 관한 것이다.
원자로, 발전소 튜브, 고로, 유동로, 소둔로 등 고온 환경에서 사용되는 내열강은 높은 고온강도와 내균열성이 요구된다. 한편, 상기 내열강은 용접에 의해 구조물로 제조되므로, 용접부에서도 높은 고온강도와 내균열성이 요구된다.
이러한 내열강소재로 오스테나이트계 스테인리스강, Ni, Co기의 초내열합금 등이 사용되고 있다. 이 중에서 Ni, Co기 초내열합금을 포함하는 강재 및 용접재료는 고가의 고합금계 소재이고, 생산성도 매우 낮아 사용 분야가 매우 제한적이다. 반면, 오스테나이트계 스테인리스강은 경제성 및 생산성이 높은 플럭스 코어드 아크용접(FCAW)등의 모든 종류의 용접이 가능하고 가격도 상대적으로 저렴하여 1980년대 이후 그 적용이 증가해 왔다.
원자로, 발전소 튜브, 고로, 유동로, 소둔로와 같이 고온의 가혹한 부식 및 작업 환경하에서는 오스테나이트계 스테인리스강(STS 300계 강)중에서도 고온부식성과 고온강도 및 인성이 가장 우수한 완전 오스테나이트(Fully Austenite) 스테인리스강이 주로 적용되어 오고 있다. 상기 완전 오스테나이트계 스테인리스강 용접에는 일반적으로 완전 오스테나이트계 스테인리스 용접재료(STS 310계열의 용접재료)가 사용되고 있다.
그러나, 상기 STS 310계열의 용접재료를 이용하여 형성된 용접부는 균열이 쉽게 발생하는 문제가 있다. 이는 상기 STS 310계열의 용접재료가 모재와 동일하게 완전 오스테나이트계 응고조직을 가지는 단상으로 응고하기 때문이다. 즉, 상기 용접부는 높은 함량의 Ni과 Cr을 포함하고 열팽창계수도 높은 반면, 고온균열 저감에 효과적인 δ-페라이트 조직을 전혀 가지지 못하기 때문에 상기 용접부에는 응고 과정 중에 고온 균열이 쉽게 발생하게 된다. 앞서 설명한 바와 같이, 오스테나이트계 용접재료를 이용하여 용접한 경우, 용접부에서 P 및 S가 Fe3P 또는 FeS 등의 저융점공정 화합물을 형성하며, 이러한 저융점 공정 화합물은 응고 중 입계 등에 편석하여 액상으로 존재하여 쉽게 고온균열을 일으키게 된다.
내열강소재 및 극저온용 소재로 가장 널리 사용되는 STS 300계 내열강의 용접에 일반적으로 사용되는 STS 310계열의 용접재료의 경우, P와 S를 200~300ppm 정도 함유하고 있다. 상기 STS 310계열의 용접재료는 완전 오스테나이트계로 δ-페라이트를 포함하지 않으며, 용접중 모재와 용접금속이 함유한 P와 S가 모두 용접금속의 결정립계에 편석되어, 용접부에 크랙이 발생하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 상기 STS 304L 또는 316L 등의 STS 300계열을 강재 외피로 하고, 내부에 플럭스를 충진한 플럭스 코어드 용접재료가 등장하였다. 아래의 선행기술문헌은 상기 STS 300계 스테인리스강을 외피로 하고, 플럭스에 REM이나 Ca 등의 성분을 포함시켜 P와 S에 의한 균열 발생을 억제하고자 하였다. 그러나, 상기 특허문헌 1에서도 P 및 S의 함량이 높아 용접부의 크랙발생 문제를 완전히 해결하지는 못하고 있다.
한국등록특허공보 제1118904호
본 발명의 목적은 극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예를 따르는 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료는, 탄소(C): 0.03~0.3 중량%, 망간(Mn): 0.5~8.0 중량%, 실리콘(Si): 0.1~2.0 중량%, 인(P) 0.01 중량% 이하, 황(S): 0.01 중량% 이하, 니켈(Ni): 20~40 중량%, 크롬(Cr): 15~35 중량%, 이산화티타늄(TiO 2 ): 3~7 중량%, 이산화규소(SiO 2 ): 0.5~2.5 중량%, 지르코니아(ZrO 2 ): 0.5~2.5 중량%, 몰리브덴(Mo): 0.02~6 중량%, 텅스텐(W): 0.02~4 중량%, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함한다.
본 발명의 실시 예를 따르면, 극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료를 제공할 수 있다.
원자로, 발전소 튜브, 고로, 유동로, 소둔로 등 고온 환경에서 사용되는 내열강은 높은 고온강도와 내균열성이 요구된다. 한편, 상기 내열강은 용접에 의해 구조물로 제조되므로, 용접부에서도 높은 고온강도와 내균열성이 요구된다. 그러나, 일반적으로 사용되는 용접재료의 경우 P 및 S 등에 의해 용접부에 크랙이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 고온 환경하에서 사용되는 고로, 유동로, 원자로, 발전기 등의 내열강 및 LNG 저온탱크 등에 사용될 수 있는 극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료의 제공을 목적으로 한다. 다만, 본 발명의 적용 분야가 상기 기재된 분야에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시 예를 따르는 극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료는, 탄소(C): 0.03~0.3 중량%, 망간(Mn): 0.5~8.0 중량%, 실리콘(Si): 0.1~2.0 중량%, 인(P) 0.01 중량% 이하, 황(S): 0.01 중량% 이하, 니켈(Ni): 20~40 중량%, 크롬(Cr): 15~35 중량%, 이산화티타늄(TiO 2 ): 3~7 중량%, 이산화규소(SiO 2 ): 0.5~2.5 중량%, 지르코니아(ZrO 2 ): 0.5~2.5 중량%, 몰리브덴(Mo): 0.02~6 중량%, 텅스텐(W): 0.02~4 중량%, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함한다.
성분계 및 성분범위
이하 본 발명의 실시 예를 따르는 저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료의 성분계 및 성분범위에 대하여 설명한다.
탄소(C): 0.03~0.3 중량%
탄소(C)는 오스테나이트 형성원소이고 강도 향상원소이다. 오스테나이트 형성 및 강도 향상을 위해 탄소(C)는 0.03 중량% 이상 첨가한다. 반면, 탄소(C)의 함량이 0.3 중량%를 초과하게 되면, 용접 중 공정 화합물을 과다하게 형성하게 되어 고온균열, 용접 퓸(Fume) 및 스패터가 발생하는 문제가 있다. 따라서, 탄소(C)의 함량은 0.03~0.3 중량%가 바람직하다.
망간( Mn ): 0.5~8.0 중량%
망간(Mn)은 용접중 산소, 황과 반응해 탈산, 탈황을 수행하는 역할을 한다. 탈산 및 탈황 작용을 위해 망간(Mn)은 0.5 중량% 이상 첨가한다. 반면, 망간(Mn)의 함량이 8.0 중량%를 초과하면 용융금속의 유동성이 감소하여 용입 감소 및 아크 불안정의 문제점이 발생한다. 따라서, 망간(Mn)의 함량은 0.5~8.0 중량%가 바람직한다.
실리콘( Si ): 0.1~2.0 중량%
실리콘(Si)은 용접시 망간(Mn)과 함께 복합적으로 작용하여 탈산 효과를 극대화하는 작용을 한다. 탈산 효과를 위해 실리콘(Si)은 0.1 중량% 첨가한다. 반면, 실리콘(Si)의 함량이 2.0 중량%를 초과하면 공정화합물이 과다하게 석출되어 내균열성이 저하하는 문제점이 발생한다. 따라서, 실리콘(Si)의 함량은 0.1~2.0 중량%가 바람직하다.
인(P) 0.01 중량% 이하
인(P)이 첨가되는 경우 저융점화합물이 쉽게 생성되어 재료의 융점이 저하되고, 결국 고온 균열 감수성이 증가하는 문제점이 있기 때문에 포함되지 않는 것이 바람직하다. 다만, 불가피하게 포함되는 경우에는 인(P)의 함량은 0.01 중량% 이하가 바람직하다.
황(S): 0.01 중량% 이하
황(S)이 첨가되는 경우 저융점화합물이 쉽게 생성되어 재료의 융점이 저하되고, 결국 고온 균열 감수성이 증가하는 문제점이 있기 때문에 포함되지 않는 것이 바람직하다. 다만, 불가피하게 포함되는 경우에는 황(S)의 함량은 0.01 중량% 이하가 바람직하다.
니켈( Ni ): 20~40 중량%
니켈(Ni)은 오스테나이트 형성원소로 완전 오스테나이트 조직을 형성하고, 내고온산화성 및 고온강도와 인성을 향상시키는 역할을 한다. 완전 오스테나이트 조직을 형성, 내고온산화성, 고온강도 및 인성 확보를 위해 니켈(Ni)은 20 중량% 이상 첨가한다. 반면, 니켈(Ni)의 함량이 40 중량%를 초과하면 용접부의 점도가 과도하게 증가하여 기공 및 용입 부족이 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 니켈(Ni)의 함량은 20~40 중량%가 바람직하다.
크롬( Cr ): 15~35 중량%
크롬(Cr)은 페라이트 형성원소이지만 내고온강도 확보하는 역할을 한다. 내고온강도 확보를 위해 크롬(Cr)은 15 중량% 이상 첨가한다. 다만, 크롬(Cr)의 함량이 35 중량%를 초과하면 고온에서 페라이트 및 크롬탄화물이 형성되어 인성이 저하하는 문제점이 있다. 따라서, 크롬(Cr)의 함량은 15~35 중량%가 바람직하다.
이산화티타늄( TiO 2 ): 3~7 중량%
이산화티타늄(TiO 2 )은 아크 안정에 기여하고 슬라그를 형성하는 원소이다. 아크 안정성 확보 및 슬라그 형성을 위해 이산화티타늄(TiO 2 )은 3 중량% 첨가한다. 이산화티타늄(TiO 2 )을 3 중량% 미만으로 첨가하면 아크가 불안정하고 슬라그의 양이 너무 적어 용접금속을 완전히 도포하지 못하게 되어 비드가 거칠어지게 되는 문제점이 있다. 반면, 이산화티타늄(TiO 2 )의 함량이 7 중량%를 초과하면 스트립내로 성분 첨가가 제한되며 슬라그량도 과다하게 되는 문제점이 있다. 따라서, 이산화티타늄(TiO 2 )의 함량은 3~7 중량%가 바람직하다.
이산화규소( SiO 2 ): 0.5~2.5 중량%
이산화규소(SiO 2 )는 슬라그의 점도를 향상시키는 역할을 한다. 슬라그 점도 향상을 위해 이산화규소(SiO 2 )를 0.5 중량% 이상 첨가한다. 반면, 이산화규소(SiO 2 )의 함량이 2.5 중량%를 초과하면, 점도가 과도하게 상승하여 개재물 잔류 등 결함이 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 이산화규소(SiO 2 )의 함량은 0.5~2.5 중량%가 바람직하다.
지르코니아 ( ZrO 2 ): 0.5~2.5 중량%
지르코니아(ZrO 2 )는 고온 융점이 높아 슬라그의 융점을 높여 주는 역할을 한다. 슬라그의 융점을 높이기 위해 지르코니아(ZrO 2 )를 0.5 중량% 이상 첨가한다. 반면, 지르코니아(ZrO 2 )의 함량이 2.5 중량%를 초과하면 아크에 미융융 스파이크를 형성하는 문제점이 있다. 따라서, 지르코니아(ZrO 2 )의 함량은 0.5~2.5 중량%가 바람직하다.
몰리브덴( Mo ): 0.02~6 중량%
몰리브덴(Mo)은 고온강도와 내산화성을 향상시키는 역할을 한다. 몰리브덴(Mo) 계열의 탄화물을 미세하게 석출시켜 상온 및 고온에서 강도를 증가시킨다. 고온강도 및 내산화성 향상을 위해 몰리브덴(Mo)은 0.02 중량%이상 첨가한다. 다만, 몰리브덴(Mo)의 함량이 6.0 중량%를 초과하면 상기 몰리브덴(Mo) 계열의 탄화물의 석출물이 저온 및 고온에서의 충격인성 저하를 유발하고, 결국 연성이 감소하는 문제점이 있다. 따라서, 몰리브덴(Mo)의 함량은 0.02~6.0 중량%가 바람직하다.
텅스텐(W): 0.02~4 중량%
텅스텐(W)은 고온강도와 내산화성을 향상시키는 역할을 한다. 텅스텐(W) 계열의 탄화물을 미세하게 석출시켜 상온 및 고온에서 강도를 증가시킨다. 고온강도 및 내산화성 향상을 위해 텅스텐(W)은 0.02 중량%이상 첨가한다. 다만, 텅스텐(W)의 함량이 4.0 중량%를 초과하면 상기 텅스텐(W) 계열의 탄화물의 석출물이 저온 및 고온에서의 충격인성 저하를 유발하고, 결국 연성이 감소하는 문제점이 있다. 따라서, 텅스텐(W)의 함량은 0.02~4.0 중량%가 바람직하다.
한편, 본 발명의 실시 예에서 상기 인(P) 및 황(S)의 함량의 합을 0.012 중량% 이하로 관리하는 것이 바람직하다. 상기 인(P) 및 황(S)의 함량이 증가하면 용접부에서의 응고 균열 감수성이 증가한다. 따라서, 모재 성분 및 용접부에서의 모재와 용접재료의 희석량을 고려하여, 상기 인(P) 및 황(S)의 함량의 합은 0.012 중량%를 넘지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시 예를 따르는 극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료의 외피는 Ni-Fe 합금을 포함할 수 있다. 상기 외피 중 니켈(Ni)의 함량은 30~50 중량%일 수 있다. 또한, Ni-Fe 합금의 일 예로는 니켈(Ni)의 함량이 36~42 중량%인 Ni-Fe의 인바(Invar)합금이 사용될 수 있다.
고내식, 고온내식, 고온강도, 고인성을 가지면서, 고온 균열 저항성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료를 제조하기 위해, 용접 재료의 외피성분은 P와 S의 함유량이 매우 낮아야 한다. 또한, 외피에 니켈(Ni)을 많이 함유함으로써, 크롬(Cr)의 함량을 줄일 수 있으며, 이로써 인(P)에 대한 고용도를 최소화할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예를 따르는 용접 재료의 외피 성분은 내열계 합금성분 중에서 니켈(Ni)의 함량이 높은 고합금의 외피소재인 Ni-Fe계 합금을 적용하는 것이 바람직하다. 이와 같이 인(P)의 고용도를 줄여 용접부에 포함되는 인(P)의 함량을 최소화할 수 있으며, 또한 크롬(Cr) 화합물 등의 석출강화 요인이 없어 소재 자체의 전연성과 가공성이 향상된다.
앞서 설명한 바와 같이, 용접부의 인(P) 함유량을 줄이고, 동시에 극저온 인성, 내열성 및 내균열성을 향상시키기 위해 외피에 포함되는 Ni-Fi 합금 중에서 니켈(Ni)의 함량은 30~50 중량%가 바람직하다.
본 발명의 실시 예를 따르는 극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료는, 구리(Cu): 1.0 중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.5 중량% 이하 및 마그네슘(Mg): 0.5 중량% 이하로 이루어진 그룹 중에서 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
이하 상기 추가로 포함될 수 있는 원소의 성분계 및 성분범위에 대하여 설명한다.
구리( Cu ): 1.0 중량% 이하
구리(Cu)는 고온 내산화성을 향상시키기 위해 추가로 첨가될 수 있다. 다만, 그 함량이 1.0 중량%를 초과하게 되면 용접부의 경화성을 증가시켜 인성을 저하시키는 문제가 있다. 따라서, 구리(Cu)의 함량은 1.0 중량% 이하로 제한된다.
알루미늄( Al ): 0.5 중량% 이하 및 마그네슘( Mg ): 0.5 중량% 이하
알루미늄(Al)과 마그네슘(Mg)은 용접금속의 탈산과 탈황 및 조직 미세화를 위해 추가로 포함될 수 있다. 다만, 알루미늄(Al) 및 마그네슘(Mg)의 함량이 각각 0.5 중량%를 초과하면 용접금속의 표면장력이 상승하고 스패터가 과다하게 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 알루미늄(Al) 및 마그네슘(Mg)의 함량은 각각 0.5 중량% 이하로 제한된다.
본 발명의 실시 예를 따르는 극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료는, 티타늄(Ti): 0.5 중량% 이하, 플루오르(F): 0.5 중량% 이하, 산화나트륨(Na 2 O): 0.25 중량% 이하, 산화칼륨(K 2 O): 0.3 중량% 이하, 산화알루미늄(Al 2 O3): 0.5 중량% 이하, 산화망간(MnO): 0.5 중량% 이하 및 산화마그네슘(MgO): 0.5 중량% 이하로 이루어진 그룹 중에서 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
이하 상기 추가로 포함될 수 있는 원소의 성분계 및 성분범위에 대하여 설명한다.
티타늄( Ti ): 0.5 중량% 이하
티타늄(Ti)은 아크안정성 확보와 입계부식을 방지하기 위해 추가로 첨가될 수 있다. 다만, 티타늄(Ti)의 함량이 0.5 중량%를 초과하면 용접부에 탄화물 및질화물을 생성시켜 인성을 저하시키는 문제점이 있다. 따라서, 티타늄(Ti)의 함량은 0.5 중량% 이하로 제한된다.
플루오르(F): 0.5 중량% 이하
플루오르(F)는 용접 슬라그(Slag)의 퍼짐성을 향상시키기 위해 추가로 첨가될 수 있다. 다만, 플루오르(F)의 함량이 0.5 중량%를 초과하면 점도가 너무 낮아져 용접 비드 형상을 열악하게 만드는 문제점이 있다. 따라서, 플루오르(F)의 함량은 0.5 중량%이하로 제한된다.
산화나트륨( Na 2 O ): 0.25 중량% 이하 및 산화칼륨( K 2 O ): 0.3 중량% 이하
산화나트륨(Na 2 O) 및 산화칼륨(K 2 O)은 알카리족 산화물로서 이온화가 용이하고 슬라그의 유동성을 향상 시킬 목적으로 추가로 첨가될 수 있다. 다만, 산화나트륨(Na 2 O)의 함량이 0.25 중량%를 초과하거나 산화칼륨(K 2 O)의 함량이 0.3 중량%를 초과하면 용접 퓸(fume)이 과다하게 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 산화나트륨(Na 2 O)의 함량은 0.25 중량% 이하, 산화칼륨(K 2 O)의 함량은 0.3 중량% 이하로 제한된다.
산화알루미늄( Al 2 O 3 ): 0.5 중량% 이하, 산화망간( MnO ): 0.5 중량% 이하 및 산화마그네슘( MgO ): 0.5 중량% 이하
산화알루미늄(Al2O3), 산화망간(MnO) 및 산화마그네슘(MgO)은 용접 슬라그의 점도를 제어해 양호한 비드형성과 용탕보호를 목적으로 추가로 첨가될 수 있다. 다만, 산화알루미늄(Al2O3), 산화망간(MnO) 및 산화마그네슘(MgO)의 함량 중 어느 하나의 함량이 0.5 중량%를 초과하면 용융 슬래그의 양이 급속히 증대되고 슬래그의 점성도 증대되어 전자세 용접성과 비드 형상이 열악해진다. 아울러 알루미늄(Al) 등의 용착금속 이행이 증가하게 되어 충격 인성이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 산화알루미늄(Al2O3), 산화망간(MnO) 및 산화마그네슘(MgO)의 함량은 각각 0.5 중량% 이하로 제한된다.
실시 예
이하, 바람직한 실시 예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 하기의 실시 예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니다.
하기 표 1의 조성 및 외피를 갖는 용접 와이어를 이용하여 100% CO2 보호가스를 적용하여 1.5kJ/㎜ 입열량으로 플럭스 코어드 아크 용접(Flux Cored Arc Welding, FCAW)을 하였다. 또한, 상기 아크 용접을 함에 있어서, 모재강판은 스테인레스 310 강판이며, 모재강판의 치수는 길이 200mm, 너비 150mm, 두께 30mm이고, 개선형상(groove design)은 45도 일면, 루트 간격(root gap)은 8mm, 용접자세는 플랫(flat), 전류 조건은 190A, 전압 조건은 32V로 설정하였다.
하기 표 1에서, 실시 예는 본 발명의 플럭스 코어드 아크 용접 재료의 조성 및 그 외피 조건에 부합하는 것이고, 비교 예는 본 발명의 플럭스 코어드 아크 용접 재료의 조성 및 그 외피 조건 중 어느 하나가 벗어난 것이다.
하기 표 2는 상기 용접을 통해 얻어진 용접이음부의 인장강도 및 저온 충격인성을 평가하고, 상기 용접부를 관찰하여 균열 발생 여부, 비드도포성 및 균열 외 결함 발생 여부를 평가하여 그 결과를 나타낸 것이다. 상기 저온 충격인성은 KS규격(KS B 0801) 4호 시험편을 이용하여 샤르피 충격시험(CVN)을 통해 평가하였다. 하기 표 1의 외피 기재 란에 Ni-Fe 앞에 기재된 함량은 외피에 포함된 니켈(Ni)의 함량을 뜻한다.
Figure 112014126018186-pat00001
인장강도
(MPa)		 충격인성
@ -196℃
(J)		 균열발생 여부
(발생 함: O,
발생 없음: X)		 비드도포성
(양호: O,
불량: X)		 균열외 결함
(발생 함: O,
발생 없음: X)
비교 예1 - - O X X
비교 예2 - - O O X
비교 예3 - - O O X
비교 예4 - - O X O (개재물 발생)
비교 예5 - - O O X
비교 예6 - - O O X
비교 예7 - - O O X
비교 예8 - - O X X
비교 예9 - - O O X
비교 예10 - - O O X
비교 예11 487 25 X X O (개재물 발생)
비교 예12 535 19 X X X
비교 예13 510 22 X X X
실시 예1 371 99 X O X
실시 예2 390 89 X O X
실시 예3 388 75 X O X
실시 예4 381 83 X O X
실시 예5 396 92 X O X
실시 예6 375 106 X O X
실시 예7 378 121 X O X
실시 예8 410 68 X O X
실시 예9 507 32 X O X
실시 예10 365 131 X O X
실시 예11 375 97 X O X
실시 예12 365 125 X O X
표 1 및 표 2를 참조하면, 본 발명의 성분계, 성분범위 및 외피 조건을 따르는 발명인 실시 예1 내지 12는, 인장강도가 360MPa 이상이고 -196℃에서의 충격인성이 27J 이상이다. 또한, 용접부를 관찰한 결과 균열이 발생하지 않았고, 비드 도포가 양호하며, 균열외 결함도 발생하지 않았음을 알 수 있다.
반면, 본 발명의 성분계, 성분범위 및 외피 조건 중 어느 하나를 벗어나는 발명인 비교 예 1 내지 13은 용접부를 관찰한 결과, 균열이 발생하거나, 비드 도포가 불량하거나, 균열외 결함이 발생함을 알 수 있다. 또한, 용접부에 균열이 발생하지 않은 비교 예11 내지 13은 -196℃에서의 충격인성이 27J에 미치지 못하였다.
이를 통하여, 본 발명의 실시 예에 따라 플럭스 코어드 아크 용접 재료를 이용하여 용접부를 형성함으로써, 극저온 인성, 내열성 및 내균열성을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.

Claims (9)

  1. 탄소(C): 0.03~0.3 중량%, 망간(Mn): 0.5~8.0 중량%, 실리콘(Si): 0.1~2.0 중량%, 인(P) 0.01 중량% 이하, 황(S): 0.01 중량% 이하, 니켈(Ni): 20~40 중량%, 크롬(Cr): 15~35 중량%, 이산화티타늄(TiO2): 3~7 중량%, 이산화규소(SiO2): 0.5~2.5 중량%, 지르코니아(ZrO2): 0.5~2.5 중량%, 몰리브덴(Mo): 0.02~6 중량%, 텅스텐(W): 0.02~4 중량%, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하고, 외피는 니켈(Ni)의 함량이 30~50 중량%인 Ni-Fe 합금을 포함하는 극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인(P) 및 황(S)의 함량의 합은 0.012 중량% 이하인 극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 외피는 니켈(Ni)의 함량이 36~42 중량%인 Ni-Fe의 인바(INVAR) 합금인 극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료.
  6. 제1항에 있어서,
    구리(Cu): 1.0 중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.5 중량% 이하 및 마그네슘(Mg): 0.5 중량% 이하로 이루어진 그룹 중에서 적어도 하나 이상을 더 포함하는 극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료.
  7. 제1항에 있어서,
    티타늄(Ti): 0.5 중량% 이하, 플루오르(F): 0.5 중량% 이하, 산화나트륨(Na2O): 0.25 중량% 이하, 산화칼륨(K2O): 0.3 중량% 이하, 산화알루미늄(Al2O3): 0.5 중량% 이하, 산화망간(MnO): 0.5 중량% 이하 및 산화마그네슘(MgO): 0.5 중량% 이하로 이루어진 그룹 중에서 적어도 하나 이상을 더 포함하는 극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 용접 재료로 스테인레스 310 강판을 모재로 하여 용접한 용접부의 인장강도가 360MPa 이상인 극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 용접 재료로 스테인레스 310 강판을 모재로 하여 용접한 용접부의 -196℃에서의 충격인성이 27J 이상인 극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료.

KR1020140189123A 2014-12-24 2014-12-24 극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료 KR101657836B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140189123A KR101657836B1 (ko) 2014-12-24 2014-12-24 극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140189123A KR101657836B1 (ko) 2014-12-24 2014-12-24 극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160078846A KR20160078846A (ko) 2016-07-05
KR101657836B1 true KR101657836B1 (ko) 2016-09-20

Family

ID=56501992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140189123A KR101657836B1 (ko) 2014-12-24 2014-12-24 극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101657836B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180046806A (ko) 2016-10-28 2018-05-09 대우조선해양 주식회사 플럭스 코어드 아크 용접 와이어

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102065227B1 (ko) 2017-12-24 2020-01-10 주식회사 포스코 스테인리스강용 용접재료 및 이를 이용하여 용접된 물품
US20210053161A1 (en) * 2019-08-20 2021-02-25 Hobart Brothers Llc Higher toughness steel alloy weld deposits and flux-cored welding electrodes for producing higher toughness steel alloy weld deposits

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003136280A (ja) * 2001-11-05 2003-05-14 Nippon Steel Corp 凝固結晶粒を微細にするオーステナイト系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ
JP2005059077A (ja) * 2003-08-18 2005-03-10 Kobe Steel Ltd Ｎｉ基合金フラックス入りワイヤ

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0760481A (ja) * 1993-08-26 1995-03-07 Sumitomo Metal Ind Ltd 高Ｃｒ高Ｎオーステナイト鋼用溶接材料
JP5218065B2 (ja) 2007-01-15 2013-06-26 新日鐵住金株式会社 オーステナイト系ステンレス鋼溶接継手およびオーステナイト系ステンレス鋼溶接材料

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003136280A (ja) * 2001-11-05 2003-05-14 Nippon Steel Corp 凝固結晶粒を微細にするオーステナイト系ステンレス鋼溶接用フラックス入りワイヤ
JP2005059077A (ja) * 2003-08-18 2005-03-10 Kobe Steel Ltd Ｎｉ基合金フラックス入りワイヤ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180046806A (ko) 2016-10-28 2018-05-09 대우조선해양 주식회사 플럭스 코어드 아크 용접 와이어

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160078846A (ko) 2016-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101568515B1 (ko) 내열강용 용접재료
JP2017502842A (ja) 極低温衝撃靭性に優れた高強度溶接継手部及びこのためのフラックスコアードアーク溶接用ワイヤ
JP5097499B2 (ja) 低合金耐熱鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP5928726B2 (ja) 被覆アーク溶接棒
KR101869423B1 (ko) 고망간강용 플럭스 코어드 아크 용접 재료
KR101657836B1 (ko) 극저온 인성, 내열성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 재료
KR102088179B1 (ko) 서브머지드 아크 용접용 와이어
KR20180123592A (ko) 강도, 인성 및 내sr균열성이 우수한 용접 금속
KR102197134B1 (ko) Ni기 합금 플럭스 코어드 와이어
WO2016009903A1 (ja) 高Ｃｒ系ＣＳＥＦ鋼のシングルサブマージアーク溶接方法
KR101417424B1 (ko) 플럭스코어드 아크 용접재료
KR20160083355A (ko) 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어
KR101760828B1 (ko) Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료
KR102197132B1 (ko) Lng 탱크 제작용 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어
KR102022448B1 (ko) 극저온 Ni 합금강용 Ni기 플럭스 코어드 와이어
KR20170082304A (ko) 내 균열성이 우수한 가스실드 아크 용접용 티타니아계 플럭스 충전 와이어
KR101853796B1 (ko) 우수한 저온 충격인성 및 균열성을 나타내는 염기성계 고강도 플럭스 충전 와이어
KR101647148B1 (ko) 고장력강용 플럭스 코어드 아크 용접 와이어 및 이를 이용한 플럭스 코어드 아크 용접 금속부
JP3217567B2 (ja) 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼用被覆アーク溶接棒
KR102112160B1 (ko) 이면 충격인성이 우수한 가스 쉴드 플럭스 충전 와이어
JP7235185B1 (ja) サブマージアーク溶接用メタルコアードワイヤおよびそれを用いたサブマージアーク溶接方法
KR101264606B1 (ko) 내균열성이 우수한 가스실드 아크 용접용 티타니아계 플럭스 충전 와이어
KR20190086123A (ko) 가스 쉴드 플럭스 충전 와이어
KR102308327B1 (ko) 극저온 충격인성이 우수하고 전자세 용접 가능한 플럭스 코어드 와이어
KR20180109130A (ko) 플럭스 코어드 아크 용접 이음부

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190905

Year of fee payment: 4