KR101974012B1

KR101974012B1 - 스테인리스강과 탄소강의 이종금속 용접방법 및 이를 통해 용접된 용접부

Info

Publication number: KR101974012B1
Application number: KR1020170020211A
Authority: KR
Inventors: 고진현; 김지수; 유관휘; 고연경
Original assignee: 한국기술교육대학교 산학협력단
Priority date: 2017-02-14
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2019-04-30
Also published as: KR20180093728A

Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따른 스테인리스강과 탄소강의 이종금속 용접방법은, 탄소(C) 0.08 wt%, 실리콘(Si) 1 wt%, 망간(Mn) 2 wt%, 인(P) 0.045 wt%, 니켈(Ni) 10 내지 14 wt%, 크롬(Cr) 16 내지 18 wt%, 몰리브덴 2 내지 3 wt%를 포함하는 스테인리스강을 준비하는 단계; 탄소(C) 0.21 wt%, 실리콘(Si) 0.15 내지 0.4 wt%, 망간(Mn) 0.6 내지 0.8 wt%, 인(P) 0.035%를 포함하는 탄소강을 준비하는 단계; 및 상기 스테인리스강과 상기 탄소강을 용접하는 단계를 포함하고, 상기 용접하는 단계에서 전류 160 A 내지 360 A, 전압 24 V 내지 28 V, 속도 22 mm/s 내지 26 mm/s, 입열량 10.4 kJ/cm 내지 23.4 kJ/cm의 용접조건으로 용접하는 것을 특징으로 한다.

Description

스테인리스강과 탄소강의 이종금속 용접방법 및 이를 통해 용접된 용접부 {Method of Welding Dissimilar Metals of Stainless Steel and Carbon Steel and Weld Metal by the same}

본 발명은 스테인리스강과 탄소강의 이종금속 용접방법 및 이를 통해 용접된 용접부에 관한 것이다.

용접은 대형 강판을 연속적으로 연결할 수 있는 장점을 가지고 있다. 리벳 이음에 비해 밀폐성이 높아서 보일러, 선박, 해양플랜트 등의 분야에서 널리 사용되고 있다.

최근에 해양플랜트 산업은 점차 시추가 이루어지는 수심이 깊어지고, 과거 석유에 한정되어 있던 채취가 여러분야로 확대됨에 따라 새로운 재료에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

스테인리스강은 내식성과 내공핍성을 가져서 해양플랜트 설치에 적합하다. 또한 탄소강은 저온에서의 신뢰성이 높고 비교적 높은 강도와 노치 인성(Notch Toughness)을 지녀 깊은 수심에 배치되는 구조물 및 탱크 설치에 유리하다.

탄소함량이 적은 저탄소강과 스테인리스강의 이종용접은 발전분야, 화학분야, 석유화학분야, 원자력산업에서 널리 이용되고 있다. 이종금속 용접은 기술적, 경제적인 이유로 항공기, 우주산업, 전자기기, 저온기기 등 첨단 산업 분야에 고품질 고기능성을 가지면서 가격면에서 유리한 제품생산에 적용되고 있다.

그러나 이종금속 용접은 시공시 용융온도 및 응고온도가 금속 화학성분 차이에 따라 달라진다. 용융온도 및 응고온도가 금속 화학성분 차이에 따라 달라지는 경우, 용접시 금속조직의 조대화가 발생할 수 있다. 이종금속 용접은 금속 화학성분의 차이에 따라 격자구조와 물성치가 달라서 용접후 응고시에 균열발생빈도가 증가하고, 기공이 발생하기 쉬운 문제점이 있다.

특히 용융접에서 융점차가 큰 경우 응고 시에 융점차로 인한 응력이 발생하기 쉽다. 융점차로 인한 응력은 용융접에서 균열을 발생시킨다. 또한 계면에 취약한 생성상이 형성되거나, 두 금속의 희석 때문에 균열이 발생하여 양호한 성능을 얻을 수 없는 문제가 있다.

더욱이 용접부의 개선과 용가재 사용으로 인하여 용접재료의 가격이 상승한다. 이종금속용접의 일반적인 용융용접은 오스테나이트 스테인리스강의 전극봉이나 용가재를 사용하고 있다. 이들의 전극봉이나 용가재는 높은 합금원소를 가지고 있어서, 용접부 탄소강 재료의 희석정도에 따라 미세조직의 균열민감도가 선택적으로 적용되고 있다. 결국 용접변수 즉, 입열량, 용접속도 등의 선정에 따라 고온균열에 의한 용접금속 결함이 발생할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 용접 품질을 향상시키고, 비용을 절감할 수 있는 스테인리스강과 탄소강의 이종금속 용접방법 및 이를 통해 용접된 용접부를 제공하는데 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 스테인리스강과 탄소강의 이종금속 용접방법에서 별도의 접합 재료를 생략할 수 있어 간단하게 용접할 수 있고, 비용을 절감할 수 있다. 또한, 이러한 용접방법으로 용접된 용접부는 기계적 특성이 우수하고 염수에 대한 저항성이 향상되어 결함 발생을 줄일 수 있다.

도 1의 (a) 및 (b)는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스테인리스강과 탄소강의 용접 방법의 개략도 및 용접부를 도시한다.
도 2의 (a)는 입열량이 10.4 kJ/cm 일 때, A516 탄소강 열영향부(HAZ)의 조직의 현미경 사진이다. 도 2의 (b)는 입열량이 16.9 kJ/cm 일 때, A516 탄소강 열영향부의 조직의 현미경 사진이다. 도 2의 (c)는 입열량이 23.4 kJ/cm A516 탄소강 열영향부의 조직의 현미경 사진이다.
도 3의 (a)는 입열량이 10.4 kJ/cm 일 때, 스테인리스강 STS 316의 열영향부의 조직의 현미경 사진이다. 도 3의 (b)는 입열량이 16.9 kJ/cm 일 때, 스테인리스강 STS 316의 열영향부의 조직의 현미경 사진이다. 도 3의 (c)는 입열량이 23.4 kJ/cm 스테인리스강 STS 316의 열영향부의 조직의 현미경 사진이다.
도 4의 (a1), (a2) 및 (a3)은 입열량이 10.4 kJ/cm 일 때, 용접부의 제2층, 제3층 및 제4층 각각의 현미경 사진이다. 도 4의 (b1), (b2) 및 (b3)는 입열량이 16.9 kJ/cm 일 때, 용접부의 제2층, 제3층 및 제4층 각각의 현미경 사진이다. 도 5의 (c1), (c2) 및 (c3)은 입열량이 23.4 kJ/cm 일 때, 용접부의 제2층, 제3층 및 제4층 각각의 현미경 사진이다.
도 5의 (a1) 및 (a2)는 입열량이 10.4 kJ/cm 일 때, 용접부의 제2층의 재열부(ReheatedZone, RZ) 및 용접부의 제3층의 재열부 각각의 현미경 사진이다. 도 5의 (b1) 및 (b2)는 입열량이 16.9 kJ/cm 일 때, 용접부의 제2층의 재열부 및 용접부의 제3층 각각의 현미경 사진이다. 도 5의 (c1) 및 (c2)는 입열량이 23.4 kJ/cm 일 때, 용접부의 제2층의 재열부 및 용접부의 제3층 각각의 현미경 사진이다.
도 6은 각 입열량에 따른 각 층의 Creq/Nieq을 나타내는 그래프이다.
도 7은 각 입열량에 따른 쉐플러 다이어그램(Schaeffler diagram)이다.
도 8은 각 입열량에 따른 각 층의 페라이트 분율(Ferrite fraction)을 나타내는 그래프이다.
도 9는 각 입열량에 따른 각 층의 경도를 나타내는 그래프이다.
도 10은 각 입열량에 따른 탄소강(A516)의 모재, 열영향부(HAZ), 용접부(WM) 및 스테인리스강(STS316L)의 모재에서의 경도를 나타내는 그래프이다.
도 11은 각 입열량에 따른 인장강도(tensile strength) 및 연신율(elongation)을 나타내는 그래프이다.
도 12는 각 입열량에 따른 충격 에너지(impact energy)를 나타내는 그래프이다.
도 13의 (a)는 입열량이 10.4 kJ/cm 일 때, -45 ℃에서 충격 시험에 의한 파단면의 SEM 사진이다. 도 13의 (b)는 입열량이 16.9 kJ/cm 일 때, -45 ℃에서 충격 시험에 의한 파단면의 SEM 사진이다. 도 13의 (c)는 입열량이 23.4 kJ/cm 일 때, -45 ℃에서 충격 시험에 의한 파단면의 SEM 사진이다.
도 14는 각 입열량에 따른 부식 시험(corrosion test) 결과를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1의 (a) 및 (b)는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스테인리스강과 탄소강의 용접 방법의 개략도 및 용접부를 도시한다.

본 발명의 스테인리스강과 탄소강의 이종금속 용접방법에서 모재는 스테인리스강 STS 316과 탄소강 A516-70이 사용될 수 있다.

도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 용접은 높이 약 16 mm, 밑면의 가장 긴 폭이 약 150 mm, 길이는 500 mm인 스테인리스강 시편과 탄소강 시편을 용접할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에서는, 스테인리스강 시편과 탄소강 시편에 V형 그루브를 가공하여 GTA(Gas Tungsten Arc)용접으로 4 패스(pass) 용접을 실시할 수 있다. 이때, V형 그루브의 가장 좁은 밑면은 약 3 mm의 폭을 가질 수 있다.

스테인리스강 STS 316은 탄소(C) 0.07 내지 0.09 wt%, 실리콘(Si) 0.9 내지 1.1 wt%, 망간(Mn) 1.8 내지 2.2 wt%, 인(P) 0.040 내지 0.50 wt%, 니켈(Ni) 10 내지 14 wt%, 크롬(Cr) 16 내지 18 wt%, 몰리브덴 2 내지 3 wt%를 포함할 수 있다. 또한 스테인리스강 STS 316은 61 내지 70 wt%의 철(Fe)을 포함할 수 있다. 바람직하게는 스테인리스강 STS 316은 탄소(C) 0.08 wt%, 실리콘(Si) 1 wt%, 망간(Mn) 2 wt%, 인(P) 0.045 wt%, 니켈(Ni) 10 내지 14 wt%, 크롬(Cr) 16 내지 18 wt%, 몰리브덴 2 내지 3 wt%를 포함할 수 있다.

탄소강 A516-70은 탄소(C) 0.20 내지 0.22 wt%, 실리콘(Si) 0.15 내지 0.4 wt%, 망간(Mn) 0.6 내지 0.8 wt%, 인(P) 0.030 내지 0.040 wt%를 포함할 수 있다. 또한 탄소강 A516-70은 98.5 내지 99.1 wt%의 철(Fe)을 포함할 수 있다. 바람직하게는 탄소강 A516-70은 탄소(C) 0.21 wt%, 실리콘(Si) 0.15 내지 0.4 wt%, 망간(Mn) 0.6 내지 0.8 wt%, 인(P) 0.035 wt%를 포함할 수 있다.

스테인리스강과 탄소강은 전류 160 A 내지 360 A, 전압 24 V 내지 28 V, 속도 22 mm/s 내지 26 mm/s, 입열량 10.4 kJ/cm 내지 23.4 kJ/cm의 용접조건으로 용접할 수 있다. 입열량이 10.4 kJ/cm 보다 낮을 경우, 스테인리스강과 탄소강의 접합 속도가 느리고, 접합이 어려울 수 있다. 입열량이 23.4 kJ/cm 보다 높을 경우 용접부의 경도가 낮아 결함 발생에 취약해질 수 있다. 바람직하게는, 스테인리스강과 탄소강은 전류 280 A, 전압 26 V, 속도 24 mm/s, 입열량 10.4 kJ/cm, 16.9 kJ/cm 또는 23.4 kJ/cm 의 용접조건으로 용접할 수 있다.

도 2의 (a), (b) 및 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 A516 탄소강 열영향부(Heat Affected Zone, HAZ)의 조직의 현미경 사진을 나타낸다. 도 2의 (a)는 입열량이 10.4 kJ/cm인 경우를 나타내고, 도 2의 (b)는 입열량이 16.9 kJ/cm인 경우를 나타내며, 도 2의 (c)는 입열량이 23.4 kJ/cm인 경우를 나타낸다. 조직관찰은 경면연마 후 왕수와 나이탈 용액을 이용하여 에칭하여 관찰하였다.

도 2의 (a), (b) 및 (c)를 참조하면, A516-70 탄소강의 조직은, 입열량이 가장 적은 10.4 kJ/cm 인 경우 열영향부의 결정립 성장 속도가 느렸으며, 조직의 크기가 작고 열영향부의 영역도 작았다. 같은 방식으로 입열량이 16.9 kJ/cm에서는 10.4 kJ/cm인 경우보다 냉각속도가 증가하고 핵 성장으로 조직의 크기가 증가하였으며 열영향부의 영역도 증가했다. 입열량이 가장 큰 23.4 kJ/cm인 경우 냉각속도가 16.9 kJ/cm보다 크기 때문에 핵 성장으로 조직의 크기 및 열영향부의 영역이 가장 컸다.

또한, 도 2의 (a), (b) 및 (c)를 참조하면, 펄라이트, 마르텐사이트와 베이나이트의 조합, 마르텐사이트로의 조직변화를 관찰할 수 있었다. 상기 조직변화는 냉각속도의 차이에 의해 조직적으로 발생했다. 용접부(Weld Metal, WM)로부터 모재(BM)에 가까울수록 냉각속도가 느려져 조직의 변태가 마르텐사이트, 베이나이트, 펄라이트로 진행되는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 모재(BM) 성분의 페라이트량 또한 증가된 것을 볼 수 있으며 조직이 조대해지는 것을 확인 할 수 있다.

도 3의 (a)는 입열량이 10.4 kJ/cm 일 때, 스테인리스강 STS 316의 열영향부(HAZ)의 조직의 현미경 사진이다. 도 3의 (b)는 입열량이 16.9 kJ/cm 일 때, 스테인리스강 STS 316의 열영향부(HAZ)의 조직의 현미경 사진이다. 도 3의 (c)는 입열량이 23.4 kJ/cm 스테인리스강 STS 316의 열영향부(HAZ)의 조직의 현미경 사진이다.

도 3의 (a), (b) 및 (c)를 참조하면, 스테인리스강 STS316의 열영향부의 크기는 탄소강 A516-70에 비해 넓지 않음을 알 수 있다. 스테인리스강 STS316의 열영향부의 조직은 제2층 및 제3층에서 재열(reheat)을 받기 때문에 제1층과 다른 조직형태를 가질 수 있다.

도 4의 (a1), (a2) 및 (a3)은 입열량이 10.4 kJ/cm 일 때, 용접부의 제2층, 제3층 및 제4층 각각의 현미경 사진이다. 도 4의 (b1), (b2) 및 (b3)는 입열량이 16.9 kJ/cm 일 때, 용접부의 제2층, 제3층 및 제4층 각각의 현미경 사진이다. 도 5의 (c1), (c2) 및 (c3)은 입열량이 23.4 kJ/cm 일 때, 용접부의 제2층, 제3층 및 제4층 각각의 현미경 사진이다.

도 5의 (a1) 및 (a2)는 입열량이 10.4 kJ/cm 일 때, 용접부의 제2층의 재열부(ReheatedZone, RZ) 및 용접부의 제3층의 재열부 각각의 현미경 사진이다. 도 5의 (b1) 및 (b2)는 입열량이 16.9 kJ/cm 일 때, 용접부의 제2층의 재열부 및 용접부의 제3층 각각의 현미경 사진이다. 도 5의 (c1) 및 (c2)는 입열량이 23.4 kJ/cm 일 때, 용접부의 제2층의 재열부 및 용접부의 제3층 각각의 현미경 사진이다.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 오스테나이트계 스테인레스강과 탄소강을 용접하여 소량의 페라이트가 나타났다. 용접부의 미세 조직은, 조직이 한 방향으로 길게 성장하는 버미큘러(Vermicular) 타입의 δ페라이트가 주를 이루고, lathy 타입의 δ페라이트가 일부 구성되는 것으로 확인되었다. 또한, δ페라이트는 재열부에서 구형의 δ페라이트로 변형되었다.

다음으로, 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 층별 성분 함유량을 나타내는 EDS결과이다. 입열량이 10.4 kJ/cm, 16.9 kJ/cm, 23.4 kJ/cm일 때, 각각의 제2층, 제3층 및 제4층에 대하여 EDS 분석을 실시하였다.

입열량 (kJ/cm)	위치	C (%)	O (%)	Si (%)	P (%)	S (%)	Cr (%)	Mn (%)	Ni (%)	Mo (%)	Fe	Creq/Nieq
10.4	2^nd	0.042	0.05	0.50	0.02	0.02	20.42	1.68	10.23	1.52	Bal.	1.84
	3^rd	0.031	0.05	0.52	0.01	0.02	21.11	1.58	10.82	1.63	Bal.	1.88
	4^th	0.026	0.08	0.68	0.02	0.02	22.06	1.52	11.56	1.82	Bal.	1.90
16.9	2^nd	0.044	0.05	0.52	0.01	0.01	20.10	1.76	10.08	1.43	Bal.	1.82
	3^rd	0.034	0.08	0.52	0.02	0.02	20.80	1.60	10.64	1.51	Bal.	1.85
	4^th	0.027	0.06	0.64	0.02	0.02	21.67	1.54	11.48	1.75	Bal.	1.87
23.4	2^nd	0.049	0.06	0.56	0.02	0.02	19.58	1.78	9.78	1.13	Bal.	1.77
	3^rd	0.041	0.07	0.54	0.01	0.01	20.46	1.70	10.34	1.39	Bal.	1.82
	4^th	0.027	0.05	0.58	0.01	0.01	21.34	1.58	11.29	1.74	Bal.	1.86

표 1을 참조하면, 제2층(2^nd), 제3층(3^rd) 및 제4층(4^th) 모두 입열량 10.4 kJ/cm 일 때 크롬(Cr)과 니켈(Ni)의 함유량이 높았으며, 탄소(C)는 고입열인 23.4 kJ/cm로 용접시 높게 나타났다. 한편, 용접봉의 크롬(Cr)함유량은 23.7 %, 스테인리스강의 크롬(Cr)함유량은 16 %정도이며 탄소강의 크롬(Cr)함유량은 그 성분이 미미하다. 결과적으로 용접부의 크롬(Cr)함유량은 모두 19 % 이상으로, 스테인리스강의 기존 함유량인 16 %보다 매우 높게 측정되었으며 부식에 강한 용접부 특성을 예측할 수 있다. 니켈(Ni) 또한 기존의 스테인리스강의 함유량과 비슷한 함유량을 보여주었으며 크롬(Cr)과 니켈(Ni)같은 경우 상층부로 갈수록 함유량이 증가하였으나 탄소(C)는 감소한 것을 확인하였다.

도 6은 각 입열량에 따른 각 층의 Creq/Nieq을 나타내는 그래프이다.

상기 표 1 및 도 6을 참조하면, 모든 용접조건에서 용접부는 FA 응고 모드(1.48 ≤≤ Creq/Nieq ≤≤ 1.95)에서 응고됨을 확인할 수 있다. 또한, Creq/Nieq 값은 입열량의 증가에 따라 감소하지만, 상층부로 갈수록 증가함을 확인할 수 있다.

도 7은 각 입열량에 따른 쉐플러 다이어그램(Schaeffler diagram)이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 쉐플러 다이어그램에서 Creq / Nieq 값에 의해 δ- 페라이트가 확인되었다.

도 8은 각 입열량에 따른 각 층의 페라이트 분율(Ferrite fraction)을 나타내는 그래프이다. 페라이트 분율은 Ferritescope로 측정하였다.

도 8에 도시된 바와 같이, 입열량이 10.4 kJ/cm 일 때, 용접부의 페라이트 분율이 가장 많이 나타났고, 입열량이 커질수록 페라이트 분율이 감소하였다. 이러한 δ페라이트의 양은 상층부로 갈수록 증가했다.

도 9는 각 입열량에 따른 각 층의 경도를 나타내는 그래프이다. 구체적으로, 도 9는 10.4 kJ/cm, 16.9 kJ/cm, 23.4 kJ/cm의 입열량에 따른 GTA 2Pass, 3Pass 및 4Pass 용접을 실시했을 때의 경도를 측정한 그래프이다. 이때, 2Pass는 제2층(2^nd)에 대응되고, 3Pass는 제3층(3^rd)에 대응되며 및 4Pass는 제4층(4^th)에 대응된다. 각 층의 경도는 용접부 절단면을 마이크로 비커스 경도기로 하중 1kgf로 측정하였다.

도 9를 참조하면, 입열량이 10.4 kJ/cm 일 때의 경도값이 가장 높게 측정되었다. 또한, 각 층의 경계면을 향하면서 경도가 점점 낮아지는 것으로 확인되었다. 또한, 제2층, 제3층 및 제4층을 향하면서 경도가 점점 낮아지는 것으로 관찰하였다.

또한, 입열량별 제2층, 제3층 및 제4층의 경도 결과를 보면 제2층(하부)의 경우 입열량에 따라 용접부의 경도 변화가 급격하게 이루어지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 1차 용접 이후 2차 용접 진행에 따라 남아 있는 입열량에 많은 영향을 미치는 결과를 확인할 수 있었다.

오스테나이트계 스테인레스강은 FCC구조를 가진다. 따라서 제1층은 제2층에 비해 더 많은 탄소(C), 수소(H), 산소(O), 질소(N), 붕소(B) 등을 고용 할 수 있으며, 하부 용접부는 상부 용접부에 비해 면적이 작아 스테인레스 모재(BM)로부터 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo)의 성분이 고루 분포하게 되어 경도가 높은 것으로 판단되었다.

도 10은 각 입열량에 따른 탄소강(A516)의 모재, 열영향부(HAZ), 용접부(WM) 및 스테인리스강(STS316L)의 모재에서의 경도를 나타내는 그래프이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 탄소강(A516)의 모재에서 열영향부(HAZ)를 향할수록 경도값이 큰 폭으로 증가하는 것으로 측정되었다. 이에 비해, 스테인리스강(STS316L)의 모재에서 열영향부(HAZ)를 향할수록 경도값은 증가하였으나 그 증가폭이 탄소강(A516)의 열영향부(HAZ)보다는 작았다. 이를 통해 용접부에 영향을 미치는 잔열의 영향력이 강의 종류별로 다른 것을 확인 하였으며, 모재 부근 열영향부(HAZ)에서 제일 큰 것으로 확인되었다.

여기서 특이한 점은 10.4kJ/cm의 입열량으로 용접시에 경도가 타 열영향부보다 큰 경도값을 보인다는 것인데, 이는 1차 용접부의 조직을 살펴보면 오스테나이트의 형태를 보이긴 하나, 좁은 용접부를 지니기 때문에 스테인레스로부터 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo) 등의 원소가 많이 분포 되고 탄소 인자에 의한 경화 진행으로 경도가 높게 형성되었다.

도 11은 각 입열량에 따른 인장강도(tensile strength) 및 연신율(elongation)을 나타내는 그래프이다.

도 11을 참조하면, 입열량의 증가에 따라 인장강도는 감소하고, 연신율은 증가하는 것으로 확인되었다.

도 12는 각 입열량에 따른 충격 에너지(impact energy)를 나타내는 그래프이다. 충격 에너지는 Charpy impact test로 측정하였다.

도 13의 (a)는 입열량이 10.4 kJ/cm 일 때, -45 ℃에서 충격 시험에 의한 파단면의 SEM 사진이다. 도 13의 (b)는 입열량이 16.9 kJ/cm 일 때, -45 ℃에서 충격 시험에 의한 파단면의 SEM 사진이다. 도 13의 (c)는 입열량이 23.4 kJ/cm 일 때, -45 ℃에서 충격 시험에 의한 파단면의 SEM 사진이다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 입열량이 증가하면, 충격 에너지가 증가함을 확인할 수 있다.

도 14는 각 입열량에 따른 부식 시험(corrosion test) 결과를 나타내는 그래프이다. 부식 특성을 평가하기 위해 염수부식 시험을 진행하였다. 부식 후 무게 증가량을 측정함으로써 진행하였다.

입열량이 10.4 kJ/cm일 때, 무게 증가율이 가장 높았으며, 모든 입열량에서 무게 증가율은 일정 시간 후에 일정해졌다.

상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

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버미큘러(Vermicular) 타입의 δ페라이트 및 lathy 타입의 δ페라이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 스테인리스강과 탄소강의 용접부로,
상기 스테인리스강과 탄소강의 용접부는 4층으로 구성되고,
입열량 10.4kJ/cm 일 때,
상기 스테인리스강과 탄소강의 용접부의 제2층은, C : 0.042%, O : 0.05%, Si : 0.50%, P : 0.02%, S : 0.02%, Cr : 20.42%, Mn : 1.68%, Ni : 10.23%, Mo : 1.52%, 나머지 Fe를 포함하고 Creq/Nieq는 1.84이고,
제3층은, C : 0.031%, O : 0.05%, Si : 0.52%, P : 0.01%, S : 0.02%, Cr : 21.11%, Mn : 1.58%, Ni : 11.56%, Mo : 1.82%, 나머지 Fe를 포함하고 Creq/Nieq는 1.88이고,
제4층은, C : 0.026%, O : 0.08%, Si : 0.68%, P : 0.02%, S : 0.02%, Cr : 22.06%, Mn : 1.52%, Ni : 11.56%, Mo : 1.82%, 나머지 Fe를 포함하고 Creq/Nieq는 1.90인 것을 특징으로 하는 스테인리스강과 탄소강의 용접부.
버미큘러(Vermicular) 타입의 δ페라이트 및 lathy 타입의 δ페라이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 스테인리스강과 탄소강의 용접부로,
상기 스테인리스강과 탄소강의 용접부는 4층으로 구성되고,
입열량 16.9kJ/cm 일 때,
상기 스테인리스강과 탄소강의 용접부의 제2층은, C : 0.044%, O : 0.05%, Si : 0.52%, P : 0.01%, S : 0.01%, Cr : 20.10%, Mn : 1.76%, Ni : 10.08%, Mo : 1.43%, 나머지 Fe를 포함하고 Creq/Nieq는 1.82이고,
제3층은, C : 0.034%, O : 0.08%, Si : 0.52%, P : 0.02%, S : 0.02%, Cr : 20.80%, Mn : 1.60%, Ni : 10.64%, Mo : 1.43%, 나머지 Fe를 포함하고 Creq/Nieq는 1.85이고,
제4층은, C : 0.027%, O : 0.06%, Si : 0.64%, P : 0.02%, S : 0.02%, Cr : 21.67%, Mn : 1.54%, Ni : 11.48%, Mo : 1.75%, 나머지 Fe를 포함하고 Creq/Nieq는 1.87인 것을 특징으로 하는 스테인리스강과 탄소강의 용접부.
버미큘러(Vermicular) 타입의 δ페라이트 및 lathy 타입의 δ페라이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 스테인리스강과 탄소강의 용접부로,
상기 스테인리스강과 탄소강의 용접부는 4층으로 구성되고,
입열량 23.4kJ/cm 일 때,
상기 스테인리스강과 탄소강의 용접부의 제2층은, C : 0.049%, O : 0.06%, Si : 0.56%, P : 0.02%, S : 0.02%, Cr : 19.58%, Mn : 1.78%, Ni : 9.78%, Mo : 1.13%, 나머지 Fe를 포함하고 Creq/Nieq는 1.77이고,
제3층은, C : 0.041%, O : 0.07%, Si : 0.54%, P : 0.01%, S : 0.01%, Cr : 20.46%, Mn : 1.70%, Ni : 10.34%, Mo : 1.39%, 나머지 Fe를 포함하고 Creq/Nieq는 1.82이고,
제4층은, C : 0.027%, O : 0.05%, Si : 0.58%, P : 0.01%, S : 0.01%, Cr : 21.34%, Mn : 1.58%, Ni : 11.29%, Mo : 1.74%, 나머지 Fe를 포함하고 Creq/Nieq는 1.86인 것을 특징으로 하는 스테인리스강과 탄소강의 용접부.