KR101984440B1 - 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어 - Google Patents

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Abstract

C, Mn, TiO2, Ni를 소정량 함유하고, P, S가 소정량 이하이며, TiO2에 대하여, 106㎛ 이하의 입도의 와이어 전체 질량당의 함유량을 α1(질량%), 106㎛ 초과의 입도의 와이어 전체 질량당의 함유량을 α2(질량%)로 했을 때의 비(α1/α2)가 0.90 이상 1.50 이하인 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어.

Description

가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어
본 발명은 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 전자세 용접용 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어에 관한 것이다.
해양 구조물 분야나 라인 파이프 분야에 있어서는, 에너지 자원 개발을 진행하는 해역의 홍수 심화, 북극해 등의 극한 해역으로의 자원 탐사·채굴역의 확대 및 설비의 대형화가 진행되고 있다. 이러한 기술 동향을 배경으로 하여, 해양 구조물이나 라인 파이프의 설계에서는, 고강도화 및 고인성화가 진행되어, 용접 이음에의 요구 성능도 보다 엄격해지고 있다.
한편, 용접 재료에 대해서는, 고능률화의 관점에서, 전자세 용접용의 플럭스 코어드 와이어가 요구되고 있다. 또한, 얻어지는 용접 금속에 대한 높은 파괴 인성의 요구도 있다.
그렇지만, 종래의 전자세용의 플럭스 코어드 와이어는, 얻어지는 용접 금속 중의 산소량이 많기 때문에, 이것을 이용하여 가스 실드 아크 용접한 경우, 용접 이음부의 저온 인성을 확보하는 것이 어렵다.
그래서, 예를 들면, 특허문헌 1에서는, 강제 외피 성분을 규제하고 충전 플럭스에 Cu,Ni,Ti, B를 첨가하여 용접 금속의 내해수 부식성을 대폭 향상시키고, 또한 저온 인성을 얻는 기술이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제 평4-224094 호 공보
그렇지만, 특허문헌 1에 기재된 기술에는 금속 불화물이 많이 첨가되어 있으므로 입향(立向) 용접 시에 아크가 불안정하게 되어, 양호한 용접 작업성이 얻어지지 않는다. 또한 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 내저온 균열성에 대해서는 특별히 고려되어 있지 않다.
따라서, 종래의 플럭스 코어드 와이어에서는, 입향 상진(上進) 용접에서의 용접 작업성이 뛰어난 동시에, 내저온 균열성도 뛰어난 용접 금속을 얻는데는 문제가 있었다. 또한, 플럭스 코어드 와이어는, 용접 금속의 내고온 균열성, 저온 인성, 기계적 특성, 내결함성 등이 뛰어난 양호한 용접 금속이 얻어지는 것도 필요하다.
그래서, 본 발명은, 전자세 용접에 있어서, 특히 입향 용접에서의 용접 작업성, 내고온 균열성, 저온 인성, 기계적 특성, 내결함성이 뛰어난 동시에, 내저온 균열성도 뛰어난 용접 금속이 얻어지는 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본원에서의 용접 작업성이란, 친밀성이나, 비드 형상의 양부(良否)를 말한다(아크 안정성도 포함함). 또한, 본원에서의 기계적 특성이란, 저온 인성 이외에, 0.2% 내력 및 인장 강도를 말한다. 또한, 본원에서의 내결함성이란, 내블로우홀성을 말한다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는, 다음의 기술 수단을 강구하고 있다.
본 발명에 따른 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어는, 강제 외피 내에 플럭스가 충전된 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어로서, 와이어 전체 질량당, C : 0.01 질량% 이상 0.20 질량% 이하, Mn : 0.5 질량% 이상 5.0 질량% 이하, TiO2 : 2.0 질량% 이상 10.0 질량% 이하, Ni : 0.10 질량% 이상 5.00 질량% 이하를 함유하며, P : 0.050 질량% 이하, S : 0.050 질량% 이하이며, 상기 TiO2에 대하여, 106㎛ 이하의 입도의 와이어 전체 질량당의 함유량을 α1(질량%)로 하고, 106㎛ 초과의 입도의 와이어 전체 질량당의 함유량을 α2(질량%)로 했을 때의 비인 α1/α2의 값이 0.90 이상 1.50 이하이다.
이러한 구성에 의하면, 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어(이하, 적절히, 플럭스 코어드 와이어 혹은, 간단히 와이어라 함)은, 소정 원소의 함유량을 규정하는 것에 의해, 용접 금속의 강도, 인성이 향상된다.
또한, TiO2의 입도의 비인 입도비(α1/α2)의 값을 규정하는 것에 의해, 용접 작업성(특히 아크 안정성)이 적절하게 되고, 또한 확산성 수소량이 저감된다.
본 발명에 따른 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어는, 또한 하기 (a) 내지 (i) 중 적어도 하나를 함유하는 것이 바람직하다.
(a) 와이어 전체 질량당, Si 및 Si 산화물 중 적어도 1종 : Si 환산값의 합계로 0.05 질량% 이상 1.00 질량% 이하
(b) 와이어 전체 질량당, Cr : 0.50 질량% 이하, Cu:0.50 질량% 이하, 및 Mo : 0.50 질량% 이하 중 적어도 1종
(c) 와이어 전체 질량당, 금속 Mg 및 Mg 합금 : Mg 환산값의 합계로 0.10 질량% 이상 1.20 질량% 이하
(d) 와이어 전체 질량당, 금속 Ti 및 Ti 합금 : Ti 환산값의 합계로 0.80 질량% 이하
(e) 와이어 전체 질량당, B 및 B 화합물 : B 환산값의 합계로 0.0010 질량% 이상 0.0200 질량% 이하
(f) 와이어 전체 질량당, F 화합물 : F 환산값의 합계로 0.01 질량% 이상 0.50 질량% 이하, 및 Na 화합물의 Na 환산값의 합계와 K 화합물의 K 환산값의 합계의 합계 : 0.01 질량% 이상 1.00 질량% 이하
(g) 와이어 전체 질량당, Nb : 0.10 질량% 이하, 및 V : 0.10 질량% 이하 중 적어도 1종
(h) 와이어 전체 질량당, ZrO2 : 0.50 질량% 이하, 및 Al2O3 : 0.05 질량% 이상 1.00 질량% 이하
(i) 와이어 전체 질량당, Fe : 75.00 질량% 이상
상기 (a)의 구성에 의하면, 용융지의 점성이 낮아지며, 또한 용융 슬래그의 유동성이 증가한다.
상기 (b)의 구성에 의하면, 용접 금속의 강도가 향상된다.
상기 (c)의 구성에 의하면, 탈산 작용이 촉진된다.
상기 (d)의 구성에 의하면, 용접 금속의 인성이 향상된다.
상기 (e)의 구성에 의하면, 용접 금속의 인성이 향상된다.
상기 (f)의 구성에 의하면, 용접 금속의 확산성 수소량이 저감되고, 또한 아크가 안정된다.
상기 (g)의 구성에 의하면, 용접 금속의 인성이 향상된다.
상기 (h)의 구성에 의하면, 용접 금속의 비드 형상이 향상된다.
상기 (i)의 구성에 의하면, 플럭스 코어드 와이어는, 용착량이 보다 충분하게 되기 때문에, 더욱 용접 작업성이 뛰어나다.
본 발명의 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어는, 용접 작업성, 내고온 균열성, 저온 인성, 기계적 특성, 내결함성이 뛰어난 동시에, 내저온 균열성도 뛰어난 용접 금속을 얻을 수 있다.
도 1의 (a) 내지 (e)는 플럭스 코어드 와이어의 제조 방법의 일부의 공정을 설명하는 모식도.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여, 상세하게 설명한다. 본 실시형태의 플럭스 코어드 와이어는 강제 외피 내에 플럭스가 충전된 것이다. 그리고, 플럭스 코어드 와이어는, 와이어 전체 질량당, C, Mn, TiO2, Ni를 소정량 함유하는 동시에, P, S를 소정량 이하로 한 것이다. 또한, 플럭스 코어드 와이어는, TiO2에 대하여, 106㎛ 이하의 입도의 와이어 전체 질량당의 함유량을 α1(질량%)로 하고, 106㎛ 초과의 입도의 와이어 전체 질량당의 함유량을 α2(질량%)로 했을 때의 비인 α1/α2의 값을 규정한 것이다.
플럭스 코어드 와이어는, 또한 와이어 전체 질량당, Si 및 Si 산화물 중 적어도 1종을 Si 환산값의 합계로 소정량 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 플럭스 코어드 와이어는, 또한 와이어 전체 질량당, Cr, Cu및Mo 중 적어도 1종을 소정량 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 플럭스 코어드 와이어는, 또한 와이어 전체 질량당, 금속 Mg 및 Mg 합금을 Mg 환산값의 합계로 소정량 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 플럭스 코어드 와이어는, 또한 와이어 전체 질량당, 금속 Ti 및 Ti 합금을 Ti 환산값의 합계로 소정량 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 플럭스 코어드 와이어는, 또한 와이어 전체 질량당, B 및 B 화합물을 B 환산값의 합계로 소정량 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 플럭스 코어드 와이어는, 또한 와이어 전체 질량당, F 화합물의 F 환산값의 합계, 및 Na 화합물의 Na 환산값의 합계와 K 화합물의 K 환산값의 합계의 합계를 소정량 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 플럭스 코어드 와이어는, 또한 와이어 전체 질량당, Nb 및 V 중 적어도 1종을 소정량 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 플럭스 코어드 와이어는, 또한 와이어 전체 질량당, ZrO2 및 Al2O3를 소정량 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시형태의 플럭스 코어드 와이어에 있어서의 상기 이외의 성분, 즉 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다. 그리고, 플럭스 코어드 와이어는, 또한 와이어 전체 질량당, Fe를 소정량 함유하는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 플럭스 코어드 와이어는, 와이어 전체 질량당, C, Mn, TiO2, Ni를 소정량 함유하고, P, S를 소정량 이하로 한 것이며, 그 이외의 성분은 규정되는 것은 아니다. 즉, Si 및 Si 산화물 중 적어도 1종의 Si 환산값의 합계, Cr, Cu, Mo, 금속 Mg 및 Mg 합금의 Mg 환산값의 합계, 금속 Ti 및 Ti 합금의 Ti 환산값의 합계, B 및 B 화합물의 B 환산값의 합계, F 화합물의 F 환산값의 합계, Na 화합물의 Na 환산값의 합계, K 화합물의 K 환산값의 합계, Nb, V, ZrO2, Al2O3 등은 임의의 성분이며, 그 함유량은 규정되는 것은 아니다. 단, 이들 함유량은 후술하는 함유량인 것이 바람직하다.
이하, 플럭스 코어드 와이어의 성분 한정 이유 및 TiO2 입도비에 대하여 설명한다.
[C : 0.01 질량% 이상 0.20 질량% 이하]
C는 용접 금속의 강도를 향상시키는 효과를 갖는다. 단, C 함유량이 와이어 전체 질량당 0.01 질량% 미만인 경우, 그 효과가 충분히 얻어지지 않아, 용접 금속의 내력이 저하된다. 한편, C 함유량이 와이어 전체 질량당 0.20 질량%를 초과하면, 용접 금속에 마르텐사이트가 섬 형상으로 생성되어, 인성이 저하된다. 따라서, C 함유량은 와이어 전체 질량당 0.01 질량% 이상 0.20 질량% 이하로 한다. C 함유량은, 상기 효과를 보다 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 0.02 질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.03 질량% 이상이다. 또한, 인성을 보다 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 0.18 질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.16 질량% 이하이다.
[Mn : 0.5 질량% 이상 5.0 질량% 이하]
Mn은 용접 금속의 탈산을 촉진하는 동시에, 용접 금속의 인성 및 강도를 높이는 효과가 있다. 단, Mn 함유량이 와이어 전체 질량당 0.5 질량% 미만인 경우, 상기한 효과가 부족하여, 용접 금속에 블로우홀이 발생한다. 또한, 인성 및 강도가 저하된다. 한편, Mn 함유량이 와이어 전체 질량당 5.0 질량%를 초과하면, 용접 금속의 강도가 과도하게 증가하여, 저온 균열이 발생하기 쉬워진다. 따라서, Mn 함유량은 와이어 전체 질량당 0.5 질량% 이상 5.0 질량% 이하로 한다. Mn 함유량은, 상기 효과를 보다 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 0.8 질량% 이상, 보다 바람직하게는 1.0 질량% 이상이다. 또한, 저온 균열의 발생을 보다 억제하는 관점에서, 바람직하게는 4.0 질량% 이하, 보다 바람직하게는 3.5 질량% 이하이다.
[TiO2 : 2.0 질량% 이상 10.0 질량% 이하]
TiO2는 슬래그의 주성분이다. TiO2 함유량이 와이어 전체 질량당 2.0 질량% 미만인 경우, 하향 이외의 자세(입향이나 상향 등)에서의 용접이 곤란하게 되어, 전자세 용접성을 확보할 수 없게 된다. 한편, TiO2 함유량이 와이어 전체 질량당 10.0 질량%를 초과하면, 용접 금속 중에 TiO2가 미립자로서 잔류하여, 용접 금속의 인성이 저하된다. 따라서, TiO2 함유량은 와이어 전체 질량당 2.0 질량% 이상 10.0 질량% 이하로 한다. TiO2 함유량은, 상기 효과를 보다 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 3.0 질량% 이상, 보다 바람직하게는 4.0 질량% 이상이다. 또한, 인성을 보다 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 9.0 질량% 이하, 보다 바람직하게는 8.0 질량% 이하이다.
[Ni : 0.10 질량% 이상 5.00 질량% 이하]
Ni는 모상 강화에 의해 용접 금속의 인성 확보에 기여하는 원소이다. Ni 함유량이 와이어 전체 질량당 0.10 질량% 미만인 경우, 모상 강화의 효과가 부족하여, 용접 금속의 인성이 저하된다. 한편, Ni 함유량이 와이어 전체 질량당 5.00 질량%를 초과하면, 미크로 편석에 의해 용접 금속에 고온 균열이 발생하기 쉬워진다. 따라서, 플럭스 중의 Ni 함유량은 와이어 전체 질량당 0.10 질량% 이상 5.00 질량% 이하로 한다. Ni 함유량은, 상기 효과를 보다 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 0.20 질량% 이상, 보다 바람직하게는 0.50 질량% 이상이다. 또한, 고온 균열의 발생을 보다 억제하는 관점에서, 바람직하게는 4.50 질량% 이하, 보다 바람직하게는 4.00 질량% 이하이다.
[P : 0.050 질량% 이하(0 질량%를 포함함)]
P는 불가피적 불순물이지만, P 함유량이 와이어 전체 질량당 0.050 질량%를 초과하면, 미크로 편석에 의해 용접 금속의 내고온 균열성이 저하된다. 따라서, P 함유량은 와이어 전체 질량당 0.050 질량% 이하로 규제한다. P 함유량은, 내고온 균열성을 보다 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 0.040 질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.030 질량% 이하이다. 또한, P 함유량은 0 질량%라도 좋다.
[S : 0.050 질량% 이하(0 질량%를 포함함)]
S는 불가피적 불순물이지만, S 함유량이 와이어 전체 질량당 0.050 질량%를 초과하면, 미크로 편석에 의해 용접 금속의 내고온 균열성이 저하된다. 따라서, S 함유량은 와이어 전체 질량당 0.050 질량% 이하로 규제한다. S 함유량은, 내고온 균열성을 보다 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 0.040 질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.030 질량% 이하이다. 또한, S 함유량은 0 질량%라도 좋다.
[Si 및 Si 산화물 중 적어도 1종 : Si 환산값의 합계로 0.05 질량% 이상 1.00 질량% 이하]
본 실시형태의 플럭스 코어드 와이어는, Si 및 Si 산화물 중 적어도 1종을 함유하는 것이 바람직하다. 금속 Si에는, 용융 슬래그 중에서는, 탈산 작용에 의해, 유동성을 증가시키는 효과가 있는 SiO2가 생성된다. 또한, 산화물의 형태로 첨가된 Si는, 용융 슬래그 계면에 있어서 용융 금속과의 산화 환원 반응에 의해 환원되고, 용융 금속 중에서는 금속 Si로서 존재한다.
Si 및 Si 산화물 중 적어도 1종의 함유량이, Si 환산값의 합계로, 와이어 전체 질량당 0.05 질량% 이상이면, 탈산 효과가 보다 향상되어, 용접 금속에 블로우홀이 발생하기 어려워진다. 한편, Si 및 Si 산화물 중 적어도 1종의 함유량이, Si 환산값의 합계로, 1.00 질량% 이하이면, 용접 금속의 강도가 과도하게 증가하지 않아, 저온 균열이 발생하기 어려워진다. 따라서, Si 및 Si 산화물 중 적어도 1종을 첨가하는 경우는, 그 함유량은, Si 환산값의 합계로, 와이어 전체 질량당 0.05 질량% 이상 1.00 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. Si 및 Si 산화물 중 적어도 1종의 함유량은, Si 환산값의 합계로, 상기 효과를 보다 향상시키는 관점에서, 보다 바람직하게는 0.10 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.30 질량% 이상이다. 또한, 저온 균열의 발생을 보다 억제하는 관점에서, 보다 바람직하게는 0.80 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.50 질량% 이하이다.
또한, Si 및 Si 산화물의 각각의 바람직한 함유량은, Si가 0.15~0.35 질량%이고, Si 산화물이 0.15~0.35 질량%이다.
[Cr : 0.50 질량% 이하, Cu:0.50 질량% 이하, 및 Mo : 0.50 질량% 이하 중 적어도 1종]
Cr은 용접 금속의 강도 향상에 기여하는 원소이다. Cr 함유량이 와이어 전체 질량당 0.50 질량% 이하이면, 용접 금속의 강도가 과도하게 증가하지 않아, 저온 균열이 발생하기 어려워진다. 따라서, Cr을 첨가하는 경우는, Cr 함유량은 와이어 전체 질량당 0.50 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. Cr 함유량은, 저온 균열의 발생을 보다 억제하는 관점에서, 보다 바람직하게는 0.45 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.40 질량% 이하이다. 또한, 상기 효과를 보다 향상시키는 관점에서, 0.05 질량% 이상 함유하는 것이 바람직하다.
Cu는용접금속의 강도 향상에 기여하는 원소이다. Cu 함유량이 와이어 전체 질량당 0.50 질량% 이하이면, 용접 금속의 강도가 과도하게 증가하지 않아, 저온 균열이 발생하기 어려워진다. 또한, 미크로 편석에 의한 용접 금속의 고온 균열이 발생하기 어려워진다. 따라서, Cu를첨가하는경우는, Cu함유량은와이어 전체 질량당 0.50 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. Cu 함유량은, 저온 균열의 발생 및 고온 균열의 발생을 보다 억제하는 관점에서, 보다 바람직하게는 0.45 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.40 질량% 이하이다. 또한, 상기 효과를 보다 향상시키는 관점에서, 0.05 질량% 이상 함유하는 것이 바람직하다.
Mo는 용접 금속의 강도 향상에 기여하는 원소이다. Mo 함유량이 와이어 전체 질량당 0.50 질량% 이하이면, 용접 금속의 강도가 과도하게 증가하지 않아, 저온 균열이 발생하기 어려워진다. 따라서, Mo를 첨가하는 경우는, Mo 함유량은 와이어 전체 질량당 0.50 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. Mo 함유량은, 저온 균열의 발생을 보다 억제하는 관점에서, 보다 바람직하게는 0.45 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.40 질량% 이하이다. 또한, 상기 효과를 보다 향상시키는 관점에서, 0.05 질량% 이상 함유하는 것이 바람직하다.
또한, Cr, Cu,Mo의함유량의 합계는 0.05 질량% 이상인 것이 바람직하며, 0.45 질량% 이하인 것이 바람직하다.
[금속 Mg 및 Mg 합금 : Mg 환산값의 합계로 0.10 질량% 이상 1.20 질량% 이하]
Mg는 탈산 작용이 있는 원소이며, 본 실시형태의 플럭스 코어드 와이어는 Mg원으로서 금속 Mg 및 Mg 합금 중 적어도 1종을 함유하는 것이 바람직하다. 금속 Mg 및 Mg 합금의 함유량이, Mg 환산값의 합계로, 와이어 전체 질량당 0.10 질량% 이상이면, 탈산 효과가 보다 향상되고, 용접 금속 중의 산소량이 저하되어 충격값이 향상되기 때문에, 인성이 보다 향상된다. 한편, 금속 Mg 및 Mg 합금의 함유량이, Mg 환산값의 합계로, 와이어 전체 질량당 1.20 질량% 이하이면, 용접 금속의 강도가 과도하게 증가하지 않아, 저온 균열이 발생하기 어려워진다. 따라서, 금속 Mg 및 Mg 합금을 첨가하는 경우는, 금속 Mg 및 Mg 합금의 함유량은, Mg 환산값의 합계로, 와이어 전체 질량당 0.10 질량% 이상 1.20 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 금속 Mg 및 Mg 합금의 함유량은, Mg 환산값의 합계로, 상기 효과를 보다 향상시키는 관점에서, 보다 바람직하게는 0.20 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.40 질량% 이상이다. 또한, 저온 균열의 발생을 보다 억제하는 관점에서, 보다 바람직하게는 0.80 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.60 질량% 이하이다.
[금속 Ti 및 Ti 합금 : Ti 환산값의 합계로 0.80 질량% 이하]
Ti는 용접 금속의 인성 향상에 기여하는 원소이다. Ti는 금속 또는 합금의 형태로 첨가된다. Ti원 중, 금속 Ti 및 Ti 합금의 총 함유량이, Ti 환산값으로, 와이어 전체 질량당 0.80 질량% 이하이면, 용접 금속 중의 고용 Ti량이 저하되고, 재열부에 있어서 TiC가 석출되지 않아, 인성이 보다 향상된다. 따라서, 금속 Ti 및 Ti 합금을 첨가하는 경우는, 금속 Ti 및 Ti 합금의 함유량은, Ti 환산값의 합계로, 와이어 전체 질량당 0.80 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 금속 Ti 및 Ti 합금의 함유량은, Ti 환산값의 합계로, 용접 금속의 인성을 보다 향상시키는 관점에서, 보다 바람직하게는 0.70 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.60 질량% 이하이다. 또한, 상기 효과를 보다 향상시키는 관점에서, 0.10 질량% 이상 함유하는 것이 바람직하다.
[B 및 B 화합물 : B 환산값의 합계로 0.0010 질량% 이상 0.0200 질량% 이하]
B는 구 오스테나이트(γ) 입계에 편석되어, 초석 페라이트(α)의 석출을 억제하는 것에 의해 용접 금속의 인성을 향상시키는 효과가 있다. B 및 B 화합물의 함유량이, B 환산값의 합계로, 와이어 전체 질량당 0.0010 질량% 이상이면, 그 효과가 보다 충분히 얻어진다. 한편, B 및 B 화합물의 함유량이, B 환산값의 합계로, 와이어 전체 질량당, 0.0200 질량% 이하이면, 용접 금속에 고온 균열(응고 균열)이 발생하기 어려워진다.
따라서, B 및 B 화합물을 첨가하는 경우는, B 및 B 화합물의 함유량은, B 환산값의 합계로, 와이어 전체 질량당 0.0010 질량% 이상 0.0200 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. B 및 B 화합물의 함유량은, B 환산값의 합계로, 상기 효과를 보다 향상시키는 관점에서, 보다 바람직하게는 0.0020 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.0030 질량% 이상이다. 또한, 고온 균열의 발생을 보다 억제하는 관점에서, 보다 바람직하게는 0.0180 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.0160 질량% 이하이다.
[F 화합물 : F 환산값의 합계로 0.01 질량% 이상 0.50 질량% 이하, 및 Na 화합물의 Na 환산값의 합계와 K 화합물의 K 환산값의 합계의 합계 : 0.01 질량% 이상 1.00 질량% 이하]
F 화합물은 아크 분위기 중의 H 분압을 낮추어, 용접 금속의 확산성 수소량을 저감하는 효과가 있으며, 본 실시형태의 플럭스 코어드 와이어는 1종 또는 2종 이상의 F 화합물을 함유한다. 용접 금속 중의 확산성 수소량을 억제하는 것에 의해, 저온 균열을 억제할 수 있다. 본 실시형태의 플럭스 코어드 와이어에 첨가되는 F 화합물의 구체적인 예로서는, CaF, BaF2, NaF, K2SiF6, SrF2, AlF3, MgF2, LiF 등을 들 수 있다. F 화합물의 함유량이, F 환산값의 합계로, 와이어 전체 질량당 0.01 질량% 이상이면, 용접 금속의 확산성 수소량이 저하되어, 저온 균열이 발생하기 어려워진다. 한편, F 화합물의 함유량이, F 환산값의 합계로, 와이어 전체 질량당 0.50 질량% 이하이면, 와이어가 흡습하기 어려워지기 때문에, 용접 금속의 확산성 수소량이 저하되어, 저온 균열이 발생하기 어려워진다. 또한, 아크 안정성도 열화되기 어려워진다. 따라서, F를 첨가하는 경우는, F 화합물의 함유량은, F 환산값의 합계로, 와이어 전체 질량당 0.01 질량% 이상 0.50 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. F 화합물의 함유량은, F 환산값의 합계로, 상기 효과를 보다 향상시키는 관점에서, 보다 바람직하게는 0.05 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.10 질량% 이상이다. 또한, 저온 균열의 발생을 보다 억제하는 관점에서, 보다 바람직하게는 0.30 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.25 질량% 이하이다.
Na 및 K는 아크를 안정시키는 효과가 있다. 본 실시형태의 플럭스 코어드 와이어에 첨가되는 Na 화합물의 구체적인 예로서는, NaF, Na2O, Na2CO3 등을 들 수 있다. 또한, 본 실시형태의 플럭스 코어드 와이어에 첨가되는 K 화합물의 구체적인 예로서는, K2O, KF, K2SiF6 등을 들 수 있다. Na 화합물의 함유량의 Na 환산값의 합계와 K 화합물의 함유량의 K 환산값의 합계의 합계(이하, 적절히, Na 화합물과 K 화합물의 합계라 함)가 와이어 전체 질량당 0.01 질량% 이상이면, 상기한 효과가 보다 충분하게 되어, 아크가 보다 안정된다. 한편, Na 화합물과 K 화합물의 합계가 1.00 질량% 이하이면, 와이어의 내흡습성이 향상되어, 용접 금속의 확산성 수소량이 저하되고, 저온 균열이 발생하기 어려워진다. 따라서, Na 화합물 및 K 화합물을 첨가하는 경우는, Na 화합물과 K 화합물의 합계는 와이어 전체 질량당 0.01 질량% 이상 1.00 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. Na 화합물과 K 화합물의 합계는, 상기 효과를 보다 향상시키는 관점에서, 보다 바람직하게는 0.05 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.10 질량% 이상이다. 또한, 저온 균열의 발생을 보다 억제하는 관점에서, 보다 바람직하게는 0.50 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.30 질량% 이하이다. 또한, Na 화합물 및 K 화합물은 어느 한쪽만을 함유하는 것이어도 좋다.
또한, F 화합물, 및 Na 화합물과 K 화합물은 모두 함유하는 것이 바람직하지만, 어느 한쪽만 함유하는 경우라도 좋다.
[Nb : 0.10 질량% 이하, 및 V : 0.10 질량% 이하 중 적어도 1종]
Nb는 합금제이지만, 입계에 편석되기 쉽다. Nb 함유량이 와이어 전체 질량당 0.10 질량% 이하이면, 입계에 편석되기 어려워, 입계 파괴가 일어나기 어려워져서, 용접 금속의 인성이 보다 향상된다. 따라서, Nb를 첨가하는 경우는, Nb 함유량은 와이어 전체 질량당 0.10 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. Nb 함유량은, 인성을 보다 향상시키는 관점에서, 보다 바람직하게는 0.05 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.03 질량% 이하이다.
V는 합금제이지만, 입계에 편석되기 쉽다. V 함유량이, 와이어 전체 질량당 0.10 질량% 이하이면, 입계에 편석되기 어려워, 입계 파괴가 일어나기 어려워져서, 용접 금속의 인성이 보다 향상된다. 따라서, V를 첨가하는 경우는, V 함유량은 와이어 전체 질량당 0.10 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. V 함유량은, 인성을 보다 향상시키는 관점에서, 보다 바람직하게는 0.05 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.03 질량% 이하이다.
또한, Nb, V의 함유량의 합계는 0.03 질량% 이하인 것이 바람직하다.
[ZrO2 : 0.50 질량% 이하, 및 Al2O3 : 0.05 질량% 이상 1.00 질량% 이하]
ZrO2는, 비드 형상을 향상시키는 효과가 있기 때문에, 필요에 따라서 첨가할 수 있다. ZrO2 함유량이 와이어 전체 질량당 0.50 질량% 이하이면, 비드 지단부의 친밀성이 향상되어, 비드 형상이 볼록하게 되기 어렵다. 따라서, ZrO2를 첨가하는 경우는, 와이어 전체 질량당 0.50 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. ZrO2 함유량은, 비드 형상을 보다 양호하게 하는 관점에서, 보다 바람직하게는 0.30 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.20 질량% 이하이다. 또한, 상기 효과를 보다 향상시키는 관점에서, 0.05 질량% 이상 함유하는 것이 바람직하다.
Al2O3는, 비드 형상을 향상시키는 효과가 있기 때문에, 필요에 따라서 첨가할 수 있다. Al2O3 함유량이 와이어 전체 질량당 0.05 질량% 이상이면, 상기한 효과가 보다 충분히 얻어진다. 한편, Al2O3 함유량이 와이어 전체 질량당 1.00 질량% 이하이면, 비드 지단부의 친밀성이 향상되어, 비드 형상이 볼록하게 되기 어렵다. 따라서, Al2O3를 첨가하는 경우는, 와이어 전체 질량당 0.05 질량% 이상 1.00 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. Al2O3 함유량은, 상기 효과를 보다 향상시키는 관점에서, 보다 바람직하게는 0.10 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.20 질량% 이상이다. 또한, 비드 형상을 보다 양호하게 하는 관점에서, 보다 바람직하게는 0.70 질량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.50 질량% 이하이다.
또한, ZrO2 및 Al2O3는 모두 함유하는 것이 바람직하지만, 어느 한쪽만을 함유하는 경우라도 좋다.
[잔부 : Fe 및 불가피적 불순물]
본 실시형태의 플럭스 코어드 와이어의 성분 조성에 있어서의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다. 불가피적 불순물로서는, Sb, As 등을 들 수 있다. 또한, 잔부에는, Ca, Li 등의 합금제 및 그 화합물, 및 아크 안정제나 슬래그 형성제를 포함하는 경우도 있다. 또한, 상기한 각 원소가 산화물이나 질화물로서 첨가된 경우는, 본 실시형태의 플럭스 코어드 와이어의 잔부에는, O나 N도 포함된다. 또한, 본 실시형태의 플럭스 코어드 와이어에서는, 용착량을 확보하는 관점에서, Fe를, 와이어 전체 질량당 75.00 질량% 이상 함유하는 것이 바람직하다. Fe 함유량이 75.00 질량% 이상이면, 용착량이 보다 충분하게 된다. 보다 바람직하게는, 80.00 질량% 이상이다.
또한, P, S, Sb, As 등에 대해서는, 본 발명의 특성을 해치지 않는 범위이면, 불가피적 불순물로서 함유되는 경우뿐만이 아니라, 적극적으로 첨가되는 경우라도, 본 발명의 효과를 방해하지 않는다.
또한, 상기한 필수 성분이 아닌 임의의 성분에 대해서는, 적극적으로 첨가하여도 좋지만, 불가피적 불순물로서 포함되어 있어도 좋다.
[TiO2에 대하여, 106㎛ 이하의 입도의 와이어 전체 질량당의 함유량을 α1(질량%)로 하고, 106㎛ 초과의 입도의 와이어 전체 질량당의 함유량을 α2(질량%)로 했을 때의 비인 α1/α2의 값 : 0.90 이상 1.50 이하]
본 실시형태에서는, 용접 작업성(특히 아크 안정성)을 적절하게 확보하면서 확산성 수소량을 낮게 억제하기 위해서, TiO2의 입도의 비(입도비)를 규정한다.
여기서, TiO2의 입도란, TiO2의 입자 직경이며, 신선 후의 TiO2 입자의 짧은 직경을 TiO2의 입자 직경으로 한다.
TiO2에 대하여, 106㎛ 이하의 입도의 와이어 전체 질량당의 함유량을 α1(질량%)로 하고, 106㎛ 초과의 입도의 와이어 전체 질량당의 함유량을 α2(질량%)로 했을 때의 비인 α1/α2의 값이 0.90 미만에서는, 용접 시에 TiO2의 용융이 불균일하게 되어, 아크 불안정의 원인이 된다. 한편, α1/α2의 값이 1.50을 초과하면, TiO2의 표면적의 증대에 의해, 수분을 흡수하기 쉬워져 용접 금속 중의 확산성 수소량이 증가한다. 따라서, α1/α2의 값은 0.90 이상 1.50 이하로 한다. α1/α2의 값은, 아크 안정성을 보다 향상시키는 관점에서, 바람직하게는 1.0 이상, 보다 바람직하게는 1.1 이상이다. 또한, TiO2의 표면적을 감소시키는 관점에서, 바람직하게는 1.4 이하, 보다 바람직하게는 1.3 이하이다. 또한, TiO2의 원료로서는, TiO2 이외에, 티탄산칼륨 등의 Ti 산화물 등을 사용할 수 있다.
또한, TiO2의 입도비의 규정은 많은 실험으로부터 통계적으로 구한 것이다.
(TiO2의 입도의 조정 방법)
TiO2의 입도의 조정은, 예를 들어 이하의 방법에 의해 실행할 수 있다.
TiO2 원료 전체 질량당, 입자 직경이 106㎛ 이하의 것을 25 질량% 이상 55 질량% 이하로 조정하고, 106㎛ 초과의 것을 45 질량% 이상 75 질량% 이하로 조정한 TiO2 원료를 이용한다. 이러한 TiO2 원료를 와이어 전체 질량당 2.0 질량% 이상 10.0 질량% 이하 첨가한다. 그리고, 도 1의 (c)→(d)에 도시하는 바와 같이, TiO2를 함유하는 플럭스(2)를, 강제 외피(1)의 내부에 충전하고, 강제 외피(1)의 내부에 플럭스가 싸이도록 강제 외피(1)를 성형한 후, 도 1의 (d)→(e)에 도시하는 바와 같이 신선한다. 성형한 후의 와이어 직경을, 일 예로서 5.0㎜φ 내지 1.2㎜φ까지 신선하는 것에 의해, 신선 후의 플럭스 코어드 와이어에 내포되는 플럭스의 TiO2의 입도 분포를 상기한 특정의 범위로 할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 플럭스 코어드 와이어에 이용되는 TiO2 원료는 통상의 방법에 의해 제조할 수 있다. 또한, TiO2 원료의 입도 분포를 특정의 범위로 하는 방법은, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 분쇄 처리하는 방법이나 복수 종의 원료를 혼합하는 방법 등을 들 수 있다.
(TiO2의 입도의 측정 방법)
TiO2의 입도의 측정은, 예를 들어 이하의 방법에 의해 실행할 수 있다.
신선 후의 플럭스 코어드 와이어로부터 플럭스를 채취하고, 주식회사 세이신 기업제 RPS-105를 사용하고, JIS Z 8801-1:2006에 준한 체를 이용하여, (1) 입자 직경이 106㎛ 이하의 플럭스 성분, (2) 입자 직경이 106㎛를 초과하는 플럭스 성분으로 분리한다. 그 때, 체 분리의 조건은 음파 주파수를 80㎐로 하고, 펄스 간격을 1초로 하고, 분급 시간을 2분간으로 한다. 이에 의해, 입도가 106㎛ 이하의 TiO2의 함유량과, 입도가 106㎛를 초과하는 TiO2의 함유량을 측정할 수 있고, 이들 분리한 플럭스로부터 입도비를 산출할 수 있다.
여기서, 입도가 106㎛ 이하의 TiO2의 함유량과, 입도가 106㎛를 초과하는 TiO2의 함유량은, 이들 분리한 플럭스 성분을 왕수(王水) 용해하여 녹고 남은 것의 Ti 함유량(산비가용성 Ti 함유량)을, ICP(Inductively Coupled Plasma; 고주파 유도 결합 플라스마) 법에 의해, 분석함으로써 얻은 값이다. 산비가용성 Ti란, 왕수(체적비로, 농염산:농초산=3:1로 혼합한 액체)에 용해되지 않는 것을 말한다.
[기타]
본 실시형태의 플럭스 코어드 와이어는 강제 외피에 플럭스를 충전한 것이며, 그 외경(직경)은, 예를 들어 0.9~2.0㎜이다. 또한, 플럭스 충전율은, 와이어 중의 각 성분이 본 발명의 범위 내이면, 임의의 값으로 설정할 수 있지만, 와이어의 신선성 및 용접 시의 작업성(송급성 등)의 관점에서, 와이어 전체 질량의 10~20 질량%로 하는 것이 바람직하다.
[제조 방법]
본 실시형태의 플럭스 코어드 와이어의 제조 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 이하에 나타내는 방법으로 제조할 수 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 우선, 강제 외피(1)를 구성하는 강대를 준비하고(도 1의 (a) : 제 1 공정), 이 강대를 길이 방향으로 이송하면서 성형 롤에 의해 성형하여, U자 형상의 오픈 관으로 한다(도 1의 (b) : 제 2 공정). 다음에, 소정의 화학 조성이 되도록, 산화물과, 금속 또는 합금과, Fe 분말 등을 소요량 배합한 플럭스(2)를 강제 외피(1)에 충전하고(도 1의 (c) : 제 3 공정), 그 후, 단면이 원형이 되도록 가공한다(도 1의 (d) : 제 4 공정). 그 후, 냉간 가공에 의해 신선하고, 예를 들어 0.9~2.0㎜의 와이어 직경의 플럭스 코어드 와이어(10)로 한다(도 1의 (e) : 제 5 공정). 또한, 냉간 가공 도중에 어닐링을 실시하여도 좋다. 또한, 제조 과정에서 성형한 강제 외피(1)의 맞댐부를 용접한 이음매가 없는 와이어와, 상기 맞댐부를 용접하지 않고 간극을 그대로 남기는 와이어의 어느 구조도 채용할 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 들어, 본 발명의 효과에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 실시예에 있어서는, 상기한 제조 방법에 준하여, 성분 조성이 하기 표 1에 나타내는 범위에 있는 탄소강에 의해 형성한 관 형상의 외피(직경 1.2㎜)에 플럭스를 충전하여, 실시예 및 비교예의 플럭스 코어드 와이어를 제작했다. 또한, 하기 표 1에 나타내는 외피 성분의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다. 그 때, 플럭스의 충전율은, 와이어 전체 질량당, 13.0~14.0 질량%의 범위가 되도록 했다.
[표 1]
Figure 112018019838664-pct00001
하기 표 2 및 표 3에, 실시예 및 비교예의 TiO2 입도비 및 와이어 전체의 성분 조성을 나타낸다. 또한, 하기 표 2 및 표 3에 나타내는 와이어 성분의 잔부는 불가피적 불순물이다.
또한, 표 2 및 표 3에 있어서, 「total.Si」, 「total.B」, 「total.F」, 「total.[Na＋K]」는, 각각, 「Si 및 Si 산화물 중 적어도 1종의 Si 환산값의 합계」, 「B 및 B 화합물의 B 환산값의 합계」, 「F 화합물의 F 환산값의 합계」, 「Na 화합물의 Na 환산값의 합계와 K 화합물의 K 환산값의 합계의 합계」를 의미한다. 또한, 「sol.Ti」, 「sol.Mg」는, 각각, 「금속 Ti 및 Ti 합금의 Ti 환산값의 합계」, 「금속 Mg 및 Mg 합금의 Mg 환산값의 합계」를 의미한다.
또한, 표 2 및 표 3에 있어서, 본 발명의 범위를 만족하지 않는 것, 및 임의 성분과 Fe에 대하여, 바람직한 범위를 만족하지 않는 것에 대해서는, 수치에 밑줄을 그어 나타낸다.
[표 2]
Figure 112018019838664-pct00002
[표 3]
Figure 112018019838664-pct00003
다음에, 실시예 및 비교예의 각 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 하기 표 4에 나타내는 모재에 대하여 가스 실드 아크 용접을 실행했다. 또한, 하기 표 4에 나타내는 모재 조성의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다.
[표 4]
Figure 112018019838664-pct00004
또한, 용접 조건은 이하와 같다.
· 실드 가스 : 80 체적% Ar - 20 체적% CO2, 25 리터/분
· 와이어 직경 : 1.2㎜φ
· 용접 자세 : 하향
· 개선 형상 : 20°V
· 개선 갭 : 16㎜
· 용접 전류 : 280A
· 아크 전압 : 29V
· 용접 속도 : 350㎜/분
그리고, 실시예 및 비교예의 각 플럭스 코어드 와이어를 사용한 가스 실드 아크 용접에 의해 얻어진 용접 금속에 대하여, 이하에 나타내는 방법으로, 기계적 성질 및 내블로우홀성(내결함성)을 평가했다.
＜기계적 성질＞
용접 금속의 기계적 성질은, JIS Z 3111:2005에 규정하는 「용착 금속의 인장 및 충격 시험 방법」에 준거한 인장 시험 및 충격 시험에 의해 평가했다. 그 결과, 저온 인성에 대해서는, -80℃의 충격값(CVN-80)이 42.0J 이상, 또한 -50℃의 충격값(CVN-50)이 47.0J 이상인 것을 합격으로 했다. 또한, 0.2% 내력(0.2% PS)은 500㎫ 이상인 것을 합격으로 했다. 또한, 인장 강도(TS)는 580~760㎫의 범위인 것을 합격으로 했다.
＜내블로우홀성＞
내블로우홀성은, 용착 금속 시험체의 덧살, 받침쇠를 삭제하고, JIS Z 3104:1995의 방사선 투과 시험으로 평가했다. 그 결과, 300㎜ 길이의 용접 길이에 있어서, 블로우홀이 발생하지 않은 것을 ○, 3㎜ 미만의 블로우홀이 1개 이상 3개 이하 발생한 것을 △, 3㎜ 미만의 블로우홀이 3개 초과 또는 3㎜ 이상의 블로우홀이 발생한 것을 ×로 하고, ○, △의 것을 합격으로 했다.
또한, 실시예 및 비교예의 각 플럭스 코어드 와이어에 대하여, 이하에 나타내는 방법으로, 확산성 수소량(내저온 균열성) 및 내고온 균열성을 평가했다.
＜확산성 수소량＞
용접 금속의 확산성 수소량은 JIS Z 3118:2007에 준거한 방법에 의해 평가했다. 또한, 사용한 모재는 표 4에 나타내는 것이다. 그 결과, 확산성 수소량([H]d)이 5.0ml/100g 이하의 것을 합격으로 했다.
＜내고온 균열성＞
내고온 균열성은 JIS Z 3155:1993에 규정하는 「C형 지그 구속 맞대기 용접 균열 시험 방법」에 근거하여 평가했다. 또한, 사용한 모재는 표 4에 나타내는 것이다. 그 결과, 균열률이 0%의 것을 ○, 0%를 초과 10% 미만의 것을 △, 10% 이상의 것을 ×로 하고, ×의 것을 실시 불가라 판단하고, ○, △의 것을 합격으로 했다.
내고온 균열성에 대한 시험에 있어서의 용접 조건은 이하와 같다.
· 실드 가스 : 80 체적% Ar - 20 체적% CO2, 25 리터/분
· 와이어 직경 : 1.2㎜φ
· 용접 자세 : 하향
· 개선 형상 : 90°Y
· 개선 갭 : 4㎜
· 용접 전류 : 200A
· 아크 전압 : 20V
· 용접 속도 : 200㎜/분
또한, TiO2의 입도의 조정 및 입도의 측정은 이하와 같이 실행했다.
(TiO2의 입도의 조정 방법)
TiO2의 입도의 조정은 이하의 방법에 의해 실행했다.
TiO2 원료 전체 질량당, 입자 직경이 106㎛ 이하의 것을 25 질량% 이상 55 질량% 이하로 조정하고, 106㎛ 초과의 것을 45 질량% 이상 75 질량% 이하로 조정한 TiO2 원료를 이용했다. 이러한 TiO2 원료를 와이어 전체 질량당 2.0 질량% 이상 10.0 질량% 이하 첨가했다. 그리고, 도 1의 (c)→(d)에 도시하는 바와 같이, TiO2를 함유하는 플럭스(2)를, 강제 외피(1)의 내부에 충전하고, 강제 외피(1)의 내부에 플럭스가 싸이도록 강제 외피(1)를 성형한 후, 도 1의 (d)→(e)에 도시하는 바와 같이 신선했다. 성형한 후의 와이어 직경 5.0㎜φ 내지 1.2㎜φ까지 신선하는 것에 의해, 신선 후의 플럭스 코어드 와이어에 내포되는 플럭스의 TiO2의 입도 분포를 특정의 범위로 했다.
(TiO2의 입도의 측정 방법)
TiO2의 입도의 측정은 이하의 방법에 의해 실행했다.
신선 후의 플럭스 코어드 와이어로부터 플럭스를 채취하고, 주식회사 세이신 기업제 RPS-105를 사용하고, JIS Z 8801-1:2006에 준한 체 간격 106㎛의 체를 이용하여, (1) 입자 직경이 106㎛ 이하의 플럭스 성분, (2) 입자 직경이 106㎛를 초과하는 플럭스 성분으로 분리했다. 그 때, 체 분리의 조건은, 음파 주파수를 80㎐, 펄스 간격을 1초, 분급 시간을 2분간으로 했다. 이에 의해, 입도가 106㎛ 이하의 TiO2의 함유량과, 입도가 106㎛를 초과하는 TiO2의 함유량을 측정하고, 이들 분리한 플럭스로부터 입도비를 산출했다.
또한, 실시예 및 비교예의 각 플럭스 코어드 와이어에 대하여, 이하에 나타내는 방법으로, 용접 작업성을 평가했다.
＜용접 작업성＞
용접 작업성은, 상기 표 4에 나타내는 모재에 대하여, 입향 상진 필릿 용접을 실행하고, 이하에 의해 평가했다. 그 결과, 매끄러운 필릿 비드에 대하여, 볼록부가 2㎜ 미만의 경우를 ○, 볼록부가 2㎜ 이상 3㎜ 미만의 경우를 △, 볼록부가 3㎜ 이상, 또는 슬래그 혹은 용융 금속이 흘러내려 용접을 할 수 없었던 경우, 또는 용착량 부족에 의한 비드 표면에 오목형 형상을 나타낸 경우를 ×로 했다.
그리고, ○, △의 것을 합격으로 했다.
용접 작업성에 대한 시험에 있어서의 용접 조건은 이하와 같다.
· 실드 가스 : 80 체적% Ar - 20 체적% CO2, 25 리터/분
· 와이어 직경 : 1.2㎜φ
· 개선 갭 : 0㎜
· 용접 전류 : 220A
· 아크 전압 : 24V
· 용접 속도 : 150㎜/분
· 위빙 폭 : 10㎜
이상의 결과를, 하기 표 5 및 표 6에 정리하여 나타낸다. 또한, 표 5 및 표 6에 있어서, 기계적 성질 및 확산성 수소량에 대하여 평가 기준을 만족시키지 않는 것은 수치에 밑줄을 그어 나타낸다.
[표 5]
Figure 112018019838664-pct00005
[표 6]
Figure 112018019838664-pct00006
표 5 및 6에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 범위를 만족하는 No. 1~49 및 63~82는 합격이었다.
한편, 본 발명의 범위를 만족하지 않는 No. 50~62는 이하의 결과가 되었다.
No. 50은, TiO2의 입도비가 상한값을 초과하기 때문에, 확산성 수소량이 많았다.
No. 51은, TiO2의 입도비가 하한값 미만이기 때문에, 아크가 불안정하게 되어 볼록 비드가 되어서, 용접 작업성이 뒤떨어졌다.
No. 52는, C 함유량이 상한값을 초과하기 때문에, 인성이 뒤떨어졌다.
No. 53은, C 함유량이 하한값 미만이기 때문에, 내력이 저하되었다.
No. 54는, P 함유량이 상한값을 초과하기 때문에, 고온 균열이 발생했다.
No. 55는, S 함유량이 상한값을 초과하기 때문에, 고온 균열이 발생했다.
No. 56은, Mn 함유량이 상한값을 초과하기 때문에, 인장 강도가 너무 높아 졌다.
No. 57은, Mn 함유량이 하한값 미만이기 때문에, 인성이 뒤떨어지고, 또한 강도가 저하되고, 또한 블로우홀이 발생했다.
No. 58은, Ni 함유량이 상한값을 초과하기 때문에, 고온 균열이 발생했다.
No. 59는, Ni 함유량이 하한값 미만이기 때문에, 인성이 뒤떨어졌다.
No. 60은, TiO2 함유량이 상한값을 초과하기 때문에, 인성이 뒤떨어졌다.
No. 61은, TiO2 함유량이 하한값 미만이기 때문에, 볼록 비드가 되어, 용접 작업성이 뒤떨어졌다.
No. 62는, TiO2의 입도비가 상한값을 초과하기 때문에, 확산성 수소량이 많았다. 또한, total.F 함유량이 많기 때문에, 용접 작업성이 약간 뒤떨어졌다.
또한, No. 62의 플럭스 코어드 와이어는, 특허문헌 1에 기재된 종래의 플럭스 코어드 와이어를 상정한 것이다. 본 실시예에서 나타내는 바와 같이, 종래의 플럭스 코어드 와이어는 상기의 평가에 있어서 일정한 수준을 만족하지 않는 것이다. 따라서, 본 실시예에 의해, 본 발명에 따른 플럭스 코어드 와이어가 종래의 플럭스 코어드 와이어와 비교하여, 뛰어난 것이 객관적으로 명확해졌다.
이상, 본 발명에 대하여 실시형태 및 실시예를 나타내어 상세하게 설명했지만, 본 발명의 취지는 상기한 내용에 한정되는 일 없이, 그 권리 범위는 특허청구범위의 기재에 근거하여 넓게 해석해야 한다. 또한, 본 발명의 내용은, 상기한 기재에 근거하여 넓게 개변·변경 등을 하는 것이 가능한 것은 말할 필요도 없다.
본 출원은 2015년 8월 28일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제 2015-169351 호)에 근거하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명의 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어는 특히 해양 구조물이나 라인 파이프에 유용하다.
1 : 강제 외피
2 : 플럭스
10 : 플럭스 코어드 와이어

Claims (10)

  1. 강제 외피 내에 플럭스가 충전된 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어에 있어서,
    와이어 전체 질량당,
    C : 0.01 질량% 이상 0.20 질량% 이하
    Mn : 0.5 질량% 이상 5.0 질량% 이하
    TiO2 : 2.0 질량% 이상 10.0 질량% 이하
    Ni : 0.10 질량% 이상 5.00 질량% 이하를 함유하고,
    P : 0.050 질량% 이하
    S : 0.050 질량% 이하이며,
    상기 TiO2에 대하여, 106㎛ 이하의 입도의 와이어 전체 질량당의 함유량을 α1(질량%)로 하고, 106㎛ 초과의 입도의 와이어 전체 질량당의 함유량을 α2(질량%)로 했을 때의 비인 α1/α2의 값이 0.90 이상 1.50 이하인
    가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    또한, 와이어 전체 질량당, Si 및 Si 산화물 중 적어도 1종 : Si 환산값의 합계로 0.05 질량% 이상 1.00 질량% 이하를 함유하는
    가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    또한, 와이어 전체 질량당, Cr : 0.50 질량% 이하, Cu:0.50 질량% 이하, 및 Mo : 0.50 질량% 이하 중 적어도 1종을 함유하는
    가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    또한, 와이어 전체 질량당, 금속 Mg 및 Mg 합금 : Mg 환산값의 합계로 0.10 질량% 이상 1.20 질량% 이하를 함유하는
    가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    또한, 와이어 전체 질량당, 금속 Ti 및 Ti 합금 : Ti 환산값의 합계로 0.80 질량% 이하를 함유하는
    가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    또한, 와이어 전체 질량당, B 및 B 화합물 : B 환산값의 합계로 0.0010 질량% 이상 0.0200 질량% 이하를 함유하는
    가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    또한, 와이어 전체 질량당, F 화합물 : F 환산값의 합계로 0.01 질량% 이상 0.50 질량% 이하, 및 Na 화합물의 Na 환산값의 합계와 K 화합물의 K 환산값의 합계의 합계 : 0.01 질량% 이상 1.00 질량% 이하를 함유하는
    가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    또한, 와이어 전체 질량당, Nb : 0.10 질량% 이하, 및 V : 0.10 질량% 이하 중 적어도 1종을 함유하는
    가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    또한, 와이어 전체 질량당, ZrO2 : 0.50 질량% 이하, 및 Al2O3 : 0.05 질량% 이상 1.00 질량% 이하를 함유하는
    가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    또한, 와이어 전체 질량당, Fe : 75.00 질량% 이상을 함유하는
    가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어.
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