KR102244428B1 - 플럭스 코어드 와이어, 용접 조인트의 제조 방법, 및 용접 조인트 - Google Patents

플럭스 코어드 와이어, 용접 조인트의 제조 방법, 및 용접 조인트 Download PDF

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고타로 와타나베
야스히토 도츠카
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닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 일 양태에 관한 플럭스 코어드 와이어는, 강제 외피와, 상기 강제 외피의 내부에 충전된 플럭스를 구비하고, 상기 플럭스가, F 환산값으로 합계 0.11％ 이상의 불화물과, TiO2 환산으로 4.30 내지 7.50％의 Ti 산화물과, 질량％로 합계 0.30 내지 2.40％의 산화물과, 질량％로 합계 0 내지 0.60％의 탄산염을 포함하고, CaO 환산으로 나타낸 Ca 산화물의 함유량이 질량％로 0.20％ 미만이고, CaF2의 함유량이 0.50％ 미만이고, 화학 성분이 소정의 범위 내이며, Z값이 2.00％ 이하이고, V값이 5.0 이상 27.0 이하이고, Ceq가 0.30 내지 1.00％ 이하이다.

Description

플럭스 코어드 와이어, 용접 조인트의 제조 방법, 및 용접 조인트
본 발명은, 플럭스 코어드 와이어, 용접 조인트의 제조 방법, 및 용접 조인트에 관한 것이다. 특히 본 발명은, 고강도 및 고인성을 갖는 용접 금속이 얻어져, 모든 자세 용접이 가능하고, 실드 가스가 100％ CO2 가스라는 스패터를 발생시키기 쉬운 가스여도 용접 작업 중의 스패터의 발생량을 감소시킬 수 있고, 또한 저온 균열을 방지하기 위한 예열 작업을 필요로 하지 않거나, 또는, 예열 작업을 현저하게 경감시킬 수 있는 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어와, 그 플럭스 코어드 와이어를 사용한 가스 실드 아크 용접 조인트의 제조 방법과, 그 용접 조인트의 제조 방법에 의해 얻어지는 용접 조인트에 관한 것이다.
가스 실드 용접용 플럭스 코어드 와이어는, 고능률 용접 조인트의 제조 방법을 가능하게 하는 용접 재료(용가재)이며, 널리 산업계에 보급되고 있다. TiO2(루틸)를 주된 슬래그 형성제로 한 플럭스 코어드 와이어(이하, 루틸계 FCW라 표기하는 경우가 있다)는, 대표적인 와이어이다.
루틸계 FCW를 사용한 용접은, 용접성이 우수하고, 높은 전류값으로 행해지는 용접에 있어서 용융 금속의 드립핑을 억제할 수 있다. 그 때문에, 루틸계 FCW는, 하향 자세, 입향 자세 등의 각종 용접 자세에 있어서, 높은 전류값으로 용이하게 용접 시공을 할 수 있다는 특징을 갖고 있다. 그러나, 이 와이어는 TiO2를 많이 함유하므로, 이 와이어를 사용하여 용접을 행하는 경우, 슬래그의 염기도가 낮아진다. 그 때문에, 루틸계 FCW를 사용한 용접에서는, 용접 금속의 산소량이 높아지기 쉬워, 고강도강의 용접부의 인성을 확보하기가 곤란해지거나 하는 문제가 있다. 여기서, 용접 금속이란, 용접 중에 용융된 모재 및 용가재가 응고하여 형성된 금속이다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 여러 가지 루틸계 플럭스 코어드 와이어가 개발되어 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 플럭스 중의 TiO2와 MgO의 비가 소정의 범위 내로 제어된 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 특허문헌 1의 플럭스 코어드 와이어에 의해, 용착 금속의 산소 농도를 저감시켜 용착 금속 중의 개재물(산화물)을 저감할 수 있고, 그 결과로서 용접 금속의 인성을 개선할 수 있다. 여기서, 용착 금속이란, 용접 중에 플럭스 코어드 와이어 등의 용가재로부터 용접부로 이행한 금속이다.
특허문헌 2에는, TiO2, SiO2, ZrO2, Al2O3 및 불소 화합물을 함유하고, 수소량이 15ppm 이하로 제한된 고장력강 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 특허문헌 2의 플럭스 코어드 와이어에 의해, 모든 자세에서 고능률 용접이 가능해지고, 또한, 내저온 균열성 및 인성이 양호한 용접 금속이 얻어진다. 여기서, 저온 균열이란, 용접 후, 용접부의 온도가 상온 부근으로 저하되고 나서 용접부에 발생하는 균열이다.
특허문헌 3에는, 입자상 산화티타늄 원료를 포함하고, 금속 Si 및 산화물 Si의 비와, Al 함유량 및 Mg 함유량의 합계와, Na 화합물의 함유량 및 K 화합물의 함유량의 합계와, F 화합물의 함유량과, 플럭스 충전율과, 산화티타늄 원료에 포함되는 Al 및 Si의 합계량이 소정 범위 내로 제어되고, 산화티타늄 원료의 표면에 산화물이 존재하고 있는 가스 실드 용접용 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 특허문헌 3에 따르면, 고전류를 사용하여 행해지는 용접 시에, 양호한 용접 작업성을 제공하고, 입향 상진 용접 시에, 양호한 비드 형상을 형성할 수 있는 플럭스 코어드 와이어가 제공된다.
특허문헌 4에는, 금속 불화물과, 중성 산화물 또는 염기성 산화물과, Al 및 Mg으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종과, 탈산제와, 점결재를 포함하고, C, Si 및 Mn의 함유량이 소정의 범위 내에 있는 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 특허문헌 4에 따르면, 용접 작업성이 우수하고, 또한 저온 인성이 양호한 용접 금속을 얻을 수 있는 플럭스 코어드 와이어가 제공된다.
특허문헌 5에는, 플럭스가 CaF2를 포함하는 금속 불화물과, 금속 산화물을 함유하고, 금속 불화물의 함유량과 금속 산화물의 함유량의 비를 소정 범위 내로 하고, 플럭스 중의 Fe 분말의 함유량을 소정량 이하로 제한하고, 또한 합금 성분의 Ceq를 소정 범위 내로 한 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 용접 전류 조건을 소정 범위 내로 한 가스 실드 아크 용접 조인트의 제조 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 5에 따르면, 인장 강도 950MPa 이상의 초고장력강의 용접 시에 연성 저하 균열의 발생을 억제하고, 이것에 의해 우수한 파단 신율을 갖는 용접 금속이 얻어지는 가스 실드 아크 용접 조인트의 제조 방법이 제공된다.
특허문헌 6에는, 플럭스가 CaF2, BaF2, SrF2 및 MgF2 중 1종 또는 2종 이상과, Ti 산화물, Si 산화물, Mg 산화물 및 Al 산화물 중 1종 또는 2종 이상과, CaCO3, BaCO3, SrCO3 및 MgCO3 중 1종 또는 2종 이상과, 철분을 포함하고, 불화물의 합계량에 대한 CaF2의 함유량의 비와, 산화물의 합계량에 대한 불화물의 합계량의 비와, Ceq가 소정 범위 내로 제어되어 있는 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어를 사용한 용접 조인트의 제조 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 6에 따르면, 950MPa 이상의 초고장력강의 용접 시에 연성 저하 균열을 억제하고, 이에 의해 고강도 고인성이고도 신율이 우수한 용접부를 얻을 수 있는 용접 조인트의 제조 방법이 제공된다.
특허문헌 7에는, 알칼리 금속을 1종 또는 2종 이상 포함하는 산화물과, 불화물과, 탄산염으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 함유하고, 비표면적이 소정 범위 내로 제어되어 있는 가스 실드 아크 용접용 메탈계 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 특허문헌 7에 따르면, 용해성이 우수하고, 용접 금속의 기계적 성질 및 용접 작업성이 양호한 플럭스 코어드 와이어가 제공된다.
특허문헌 8에는, TiO2, 알칼리 금속 불화물 및 PTFE를 함유하고, 알칼리 금속 불화물의 함유량과 PTFE의 함유량의 비가 소정 범위 내로 제어되고, 알칼리 토금속 불화물의 함유량이 소정량 이하로 제한된 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 특허문헌 8에 따르면, 아크 용접 시에 확산성 수소가 용접부에 진입하는 것을 방지하고, 내흡습성이 우수하고, 양호한 용접 작업성을 나타내는 플럭스 코어드 와이어가 제공된다.
특허문헌 9에는, Ti 산화물, Si 산화물, Al 산화물, Na 화합물 및 K 화합물, 및 금속 불화물을 포함하고, Al 산화물의 겉보기 밀도 및 평균 입경이 소정 범위 내로 제어되어 있는 내후성 강용 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 특허문헌 9에 따르면, 내후성 강을 용접할 때 모든 자세 용접에서의 용접 작업성이 양호하고, 강도 및 인성이 우수한 용접 금속이 얻어지는 플럭스 코어드 와이어가 제공된다.
특허문헌 10에는, 금속 불화물 및 TiO2를 포함하고, Mg 함유량 및 Al 함유량이 소정의 수식에 의해 규정되는 범위 내로 제어되는 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 특허문헌 10에 따르면, 용접 작업성이 양호하고, 또한 우수한 저온 인성을 갖는 용접부가 얻어지는 플럭스 코어드 와이어가 제공된다.
특허문헌 11에는, 금속 분말을 75중량％ 이상 포함하고, 강제 외피 및 플럭스의 한쪽 또는 양쪽이 V를 함유하는 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 특허문헌 11에 따르면, 490MPa 급 이상의 고장력강의 용접 시에, 예열이 불필요하거나 또는 예열을 대폭으로 생략 가능하고, 내균열성이 우수한 용접부가 얻어지는 플럭스 코어드 와이어가 제공된다.
특허문헌 12에는, TiO2, SiO2, ZrO2, Al2O3 및 불화물을 포함하고, 이들의 함유량이 소정의 수식에 의해 규정되는 범위 내로 제어되고, 수소량이 소정량 이하로 제한되어 있는 고장력강 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 특허문헌 12에 따르면, 용접 작업성이 우수하고, 기계적 성질이 우수한 용접 금속이 얻어지는 플럭스 코어드 와이어가 제공된다.
특허문헌 13에는, TiO2, SiO2, ZrO2, Al2O3 및 불소 화합물을 포함하고, 이들의 함유량이 소정의 범위 내로 제어되고, 수소량이 소정량 이하로 제한되어 있는 고장력강 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 특허문헌 13에 따르면, 모든 자세에서 고능률 용접이 가능하고, 또한, 저온 인성 및 내균열성이 우수한 용접 금속이 얻어지는 플럭스 코어드 와이어가 제공된다.
특허문헌 14에는, TiO2, SiO2, ZrO2, Al2O3 및 불소 화합물을 포함하고, 이들의 함유량이 소정의 범위 내로 제어되고, 수소량이 소정량 이하로 제한되어 있는 고장력강용 탄산 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다. 특허문헌 13에 따르면, 실드 가스로서 100％ 탄산 가스를 사용하는 내력 690MPa 이상의 고장력강의 용접에 사용 가능하고, 용접 작업성이 우수하고, 또한 우수한 기계적 성능의 용접 금속이 얻어지는 플럭스 코어드 와이어가 제공된다.
그러나, 상술한 선행 기술에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 용접 금속의 특성 및／또는 용접 작업성에 관하여, 이하에 설명하는 문제를 포함한다.
특허문헌 1에 개시된 플럭스 코어드 와이어에서는, 용접 금속의 내저온 균열성은 고려되어 있지 않다. 루틸계 FCW를 사용한 용접 시에는, 용접 금속의 산소량 및 확산성 수소량이 증대된다. 따라서, 일반적인 루틸계 FCW를 사용하여 고강도강을 용접할 때, 저온 균열을 억제하기 위해서 예열이 필요해진다. 그러나, 특허문헌 1에서는 저온 균열을 억제하는 수단이 전혀 검토되어 있지 않으므로, 특허문헌 1의 플럭스 코어드 와이어를 사용한 고강도 강판의 용접 시에는, 예열을 필요로 하지 않거나 또는 경감시킬 수 없다.
특허문헌 2에서는, 와이어의 수소량을 제한함으로써, 저온 균열의 억제가 시도되고 있다. 그러나, 수소는, 용접 중에 용접 금속 주위의 대기로부터도 용접 금속에 침입한다. 그 때문에, 와이어의 수소량이 낮아도, 용접 금속의 확산성 수소량을 충분히 저감시킬 수 없다. 특허문헌 2의 와이어를 사용한 용접에서는, 예열을 충분히 행하지 않으면, 저온 균열을 억제할 수 없는 경우도 발생한다. 특허문헌 2에서는, 용접 금속 중의 산소량 및 확산성 수소량에 대해서 검토되어 있지 않다. 특허문헌 2에서는, 예열 온도가 50℃ 이하이고, 저온 균열이 발생하지 않은 실시예가 나타나 있지 않다.
특허문헌 3에서는, 용접 금속 중의 확산성 수소량의 평가 결과는 개시되어 있지 않다. 게다가, 특허문헌 3에서는, 불화물의 종류에 대해서 전혀 개시되어 있지 않다. 특허문헌 3으로부터는, 모든 자세 용접을 가능하게 하고, 또한, 용접 금속 중의 확산성 수소량을 충분히 저감시킬 수 있는 플럭스 코어드 와이어의 기술 지침은 전혀 얻을 수 없다.
특허문헌 4의 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 모든 자세 용접을 행하는 것은 곤란하다. 특허문헌 4의 플럭스 코어드 와이어는, 모든 자세 용접을 가능하게 하기 위한 수단, 예를 들어 TiO2 등이 전혀 포함되어 있지 않기 때문이다.
특허문헌 5 및 6에는, 용접 금속의 확산성 수소량을 저감시키는 수단이 개시되어 있지 않다. 따라서, 특허문헌 5 및 6의 플럭스 코어드 와이어에 따르면, 용접 금속의 저온 균열성을 향상시켜서, 예열을 필요로 하지 않거나, 또는 경감시킬 수 없다. 또한, 특허문헌 5 및 6의 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 모든 자세 용접을 행하는 것은 곤란하다. 게다가, 특허문헌 5 및 6의 플럭스 코어드 와이어에는 다량의 CaF2가 포함되어 있고, 이것은 스패터양을 증대시킨다. 따라서, 100％ CO2 가스를 실드 가스로서 사용한 용접에 특허문헌 5 및 6의 와이어를 적용한 경우, 과잉량의 스패터가 발생하여 용접 작업성이 저하된다.
특허문헌 7에 개시된 와이어는, 플럭스의 주성분이 금속 분말이며, 슬래그 형성제가 포함되어 있지 않은, 소위 메탈계 와이어이다. 용접 슬래그는, 용융지로부터 불순물을 제거하는 효과, 비드 폭 및 비드 파를 정돈하여 용접 금속의 외관을 양호하게 하는 효과 및 응고 직후의 용접 금속의 산화 및 질화를 방지하는 효과를 갖는다. 특허문헌 7에 개시된 와이어에 따르면, 이들 용접 슬래그의 효과를 얻지 못한다.
특허문헌 8에 개시된 플럭스 코어드 와이어는, 특허문헌 8의 실시예에 따르면, 용접 금속 중의 확산성 수소량을 1.9ml/100g 미만으로 저감시킬 수 없다. 본 발명자는, 용접 금속 중의 확산성 수소량을 1.0ml/100g 이하로 저감시키지 않으면, 용접 금속의 저온 균열성을 향상시켜서, 예열을 필요로 하지 않거나 또는 경감시키는 것을 할 수 없다는 것을 지견하고 있다. 또한, 특허문헌 8에는, 스패터양을 감소시키는 수단이 개시되어 있지 않다. 특허문헌 8의 실시예는, 모두, Ar과 20％ CO2로 이루어지는 실드 가스를 사용한 용접에 관한 것이다. 따라서, 100％ CO2 가스를 사용한 용접에 특허문헌 8의 와이어를 적용한 경우, 과잉량의 스패터가 발생 하여 용접 작업성이 저하된다.
특허문헌 9에는, 용접 금속의 저온 균열성을 향상시키는 수단이 개시되어 있지 않다. 특히, 특허문헌 9에 개시된 불화물의 양은, 용접 금속의 확산성 수소량을 저감시키기 위해서 충분하지 않다. 또한, 본 발명자들이 검토한 결과, 특허문헌 9에 개시된 Al양은, 100％ CO2 용접을 행하기에는 불충분하다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 특허문헌 9의 플럭스 코어드 와이어에 따르면, 예열을 필요로 하지 않거나 또는 경감시킬 수 없고, 또한, 100％ CO2 가스를 실드 가스로서 사용하는 용접의 용접성이 열화된다.
특허문헌 10 및 11에 개시된 플럭스 코어드 와이어는, 용접성을 충분히 향상시키기 위해서 필요한 양의 TiO2를 포함하고 있지 않다. 또한, 특허문헌 10 및 11에서는, 다량의 CaF2를 플럭스 코어드 와이어에 첨가하는 것이 상정되어 있으므로, 특허문헌 10에 개시된 플럭스 코어드 와이어는, 100％ CO2 가스를 실드 가스로서 사용하는 용접 시에 스패터를 대량으로 발생시킨다.
특허문헌 12에 개시된 Al양은, 본 발명자들이 검토한 결과, 아크를 안정시켜서 스패터양을 감소시키기에는 불충분하다는 것을 알 수 있었다. 특허문헌 12에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 실드 가스가 Ar과 CO2의 혼합 가스인 용접에 있어서 양호한 용접성을 나타내고 있지만, 실드 가스가 100％ CO2인 용접에는 적용할 수 없다고 생각된다. 또한, 특허문헌 12에 개시된 플럭스 코어드 와이어는, 저온 균열 감수성을 충분히 저하시키기 위한 특징을 갖추지 않고 있다. 따라서, 특허문헌 12의 플럭스 코어드 와이어에 따르면, 예열을 필요로 하지 않거나 또는 경감시킬 수 없다.
특허문헌 13 및 14에 개시된 플럭스 코어드 와이어는, 인장 강도 690MPa 급의 강판을 용접하여 얻어지는 용접부의 확산성 수소량을 감소시키는 것을 목적으로 하고 있지만, 이 이상으로 인장 강도가 높은 강판의 용접에 있어서 예열을 필요로 하지 않거나 또는 경감시키는 것이 가능할 정도로 용접부의 확산성 수소량을 감소시킬 수는 없다. 본 발명자들이, 특허문헌 13 및 14에 개시된 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 실험을 행한바, 인장 강도가 690MPa 초과인 강판의 용접에 있어서, 예열을 행하지 않고 저온 균열을 방지할 수는 없었다. 또한, 특허문헌 13 및 14에 개시된 플럭스 코어드 와이어는, 용접 금속의 탈산을 충분히 행할 수 없고, 또한 입향 용접성이 나쁘다는 것도, 본 발명자들의 검토에 의해 밝혀졌다.
일본 특허 공개2008-149341호 공보 일본 특허 공개2013-18012호 공보 일본 특허 공개2013-184204호 공보 일본 특허 공개 평1-271098호 공보 일본 특허 공개2014-14833호 공보 일본 특허 공개2014-79807호 공보 일본 특허 공개2002-331384호 공보 일본 특허 공개2007-90376호 공보 일본 특허 공개2013-151001호 공보 일본 특허 공개 평6-155079호 공보 일본 특허 공개 평8-257785호 공보 일본 특허 공개2013-18012호 공보 일본 특허 공개2010-274304호 공보 일본 특허 공개2011-255385호 공보
본 발명은, 종래 기술의 문제점을 감안하여, 고강도이고도 고인성이며, 내저온 균열성이 우수하고, 양호한 비드 형상을 갖는 용접부가 얻어지고, 용접 중의 스패터 발생량을 대폭으로 저감할 수 있고, 용접 중의 용융 금속의 점도를 상승시킬 수 있는 플럭스 코어드 와이어의 제공을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 모든 자세 용접에 적용 가능해서, 용접 금속의 균열을 방지하기 위한 예열 작업을 필요로 하지 않거나 또는 경감시킬 수 있고, 스패터 발생량을 대폭으로 저감 가능한 용접 조인트의 제조 방법 제공을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 고강도이고도 고인성이며, 양호한 비드 형상을 갖는 용접부를 구비하는 용접 조인트의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 요지는 다음과 같다.
(1) 본 발명의 일 양태에 관한 플럭스 코어드 와이어는, 강제 외피와, 상기 강제 외피의 내부에 충전된 플럭스를 구비하고, 상기 플럭스가, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 F 환산값으로 합계 0.11％ 이상의, CaF2, MgF2, LiF, NaF, K2ZrF6, BaF2, K2SiF6, Na3AlF6으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 불화물과, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량％로 4.30 내지 7.50％의 Ti 산화물(TiO2 환산값)과, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량％로 합계 0.30 내지 2.40％의, Fe 산화물, Ba 산화물, Na 산화물, Si 산화물, Zr 산화물, Mg 산화물, Al 산화물, Mn 산화물 및 K 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하고, 상기 Ti 산화물 및 Ca 산화물을 제외한 산화물과, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량％로 합계 0 내지 0.60％의, MgCO3, Na2CO3, LiCO3, CaCO3, K2CO3, BaCO3, FeCO3 및 MnCO3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 탄산염을 포함하고, 상기 Ca 산화물(CaO 환산값)의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량％로 0％ 이상 0.20％ 미만이고, 상기 CaF2의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량％로 0％ 이상 0.50％ 미만이고, 상기 플럭스 코어드 와이어의, 상기 불화물, 상기 산화물, 상기 Ti 산화물, 상기 Ca 산화물 및 상기 탄산염을 제외한 화학 성분이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량％로, C: 0.003 내지 0.120％, Si: 0.45 내지 1.00％, Mn: 1.00 내지 3.50％, P: 0.030％ 이하, S: 0.020％ 이하, Al: 0.08 내지 0.70％, Cu: 0 내지 0.05％, Ni: 0 내지 0.60％, Cr: 0 내지 1.00％, Mo: 0 내지 1.00％, Nb: 0 내지 0.20％, V: 0 내지 0.200％, Ti: 0 내지 0.10％, B: 0 내지 0.020％, Bi: 0 내지 0.030％, Mg: 0 내지 0.90％, Ca: 0 내지 0.50％ 및 REM: 0 내지 0.0100％를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고, 식 1에 의해 산출되는 Z값이 2.00％ 이하이고, 식 2에 의해 산출되는 V값이 5.0 이상 27.0 이하이고, 식 3에 의해 산출되는 Ceq가 0.30 내지 1.00％ 이하이다.
Z＝0.7×([Na3AlF6]＋[NaF]＋[MgF2])＋0.8×([K2SiF6]＋[K2ZrF6])＋0.9×([LiF]＋[BaF2])＋3.5×([CaF2]): 식 1
V＝([TiO2]＋1.2×[SiO2]＋1.4×[Al2O3]＋1.5×[ZrO2])/(F)1/2: 식 2
Ceq＝[C]＋[Si]/24＋[Mn]/6＋[Ni]/40＋[Cr]/5＋[Mo]/4＋[V]/14: 식 3
식 1 중의 각괄호로 묶인 화학식은, 각 화학식에 대응하는 화합물의, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량％로 나타낸 함유량이며, 식 2 중의 각괄호로 묶인 화학식은, 각 화학식에 대응하는 화합물의, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 상기 각각의 환산값으로 나타낸 함유량이며, 식 2 중의 F는, 상기 불화물의 F 환산값으로 나타낸 합계 함유량이며, 식 3 중의 각괄호로 묶인 원소 기호는, 상기 플럭스 코어드 와이어의, 상기 불화물, 상기 산화물, 상기 Ti 산화물, 상기 Ca 산화물 및 상기 탄산염을 제외한 상기 화학 성분에 있어서의 각 원소 기호에 대응하는 원소의, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량％로 나타낸 함유량이다.
(2) 상기 (1)에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 상기 불화물의, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 상기 F 환산값으로 나타낸 상기 합계 함유량이 0.50％ 이상이어도 된다.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 상기 Z값이 1.80％ 이하여도 된다.
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 상기 불화물의, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량％로 나타낸 함유량의 합계에 대한, 상기 Na3AlF6, 상기 NaF 및 상기 MgF2의, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량％로 나타낸 함유량의 합계가, 0.50 이상이어도 된다.
(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 상기 강제 외피가 심리스 형상을 가져도 된다.
(6) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 상기 강제 외피가 슬릿형 간극을 가져도 된다.
(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 상기 플럭스 코어드 와이어가, 상기 플럭스 코어드 와이어의 표면에 도포된 퍼플루오로폴리에테르유을 추가로 구비해도 된다.
(8) 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 한 항에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 상기 플럭스 코어드 와이어 중의 수소의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대해서 12ppm 이하여도 된다.
(9) 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 한 항에 기재된 플럭스 코어드 와이어는, 상기 CaF2의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량％로, 0.20％ 미만이어도 된다.
(10) 본 발명의 다른 양태에 관한 용접 조인트의 제조 방법은, 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 한 항에 기재된 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 강재를 가스 실드 아크 용접하는 공정을 구비한다.
(11) 상기 (10)에 기재된 용접 조인트의 제조 방법은, 상기 강재가, 판 두께가 12mm 이하이고, Pcm이 0.36％ 이하인 강판, 판 두께가 12mm 초과 25mm 이하이고, Pcm이 0.33％ 이하인 강판, 판 두께가 25mm 초과 40mm 이하이고, Pcm이 0.31％ 이하인 강판 및 판 두께가 40mm 초과 100mm 이하이고, Pcm이 0.29％ 이하인 강판으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이며, 상기 강재를, 상기 가스 실드 아크 용접할 때, 상기 강재의 온도가 5℃ 미만인 경우에는 상기 강재의 온도가 5℃ 이상이 되도록 상기 강재를 예열하고, 상기 강재의 온도가 5℃ 이상인 경우에는 상기 강재를 예열하지 않고, 가스 실드 아크 용접을 행해도 된다. 여기서, Pcm은, 식 4에 의해 산출한다.
Pcm＝[C]＋[Si]/30＋[Mn]/20＋[Cu]/20＋[Ni]/60＋[Cr]/20＋[Mo]/15＋[V]/10＋5×[B]: 식 4
단, []가 쳐진 원소 기호는, 상기 강재에 포함되는 각각의 상기 원소 기호에 대응하는 원소의 함유량을 단위 질량％로 나타낸다.
(12) 본 발명의 다른 형태에 관한 용접 조인트는, 상기 (10) 또는 (11)에 기재된 용접 조인트의 제조 방법에 의해 얻어진다.
(13) 본 발명의 다른 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어는, 강제 외피와, 상기 강제 외피의 내부에 충전된 플럭스를 구비하고, 상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, JIS Z 3118에 규정된 조건에서 직류 가스 실드 아크 용접함으로써 얻어지는 용접 금속의 확산성 수소량이 1.0ml/100g 이하이고, 상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 와이어측이 플러스, 용접 자세가 하향이고, 전류값이 270A, 전압값이 30V, 용접 속도가 30cm/min, 실드 가스종이 100％ CO2 가스 및 실드 가스 유량이 25L/min인 조건에서 직류 가스 실드 아크 용접을 행했을 때 발생하는 스패터의 용접 시간당 중량이 3.5g/min 이하이다.
(14) 본 발명의 다른 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어는, 강제 외피와, 상기 강제 외피의 내부에 충전된 플럭스를 구비하고, 상기 플럭스 코어드 와이어는, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로, Al: 0.08 내지 0.70％, Ni: 0 내지 0.60％, Ti 산화물의 TiO2 환산값: 4.30 내지 7.50％를 포함하고, 상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, JIS Z 3118에 규정된 조건에서 직류 가스 실드 아크 용접함으로써 얻어지는 용접 금속의 확산성 수소량이 1.0ml/100g 이하이고, 상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 와이어측이 플러스, 용접 자세가 하향이고, 전류값이 270A, 전압값이 30V, 용접 속도가 30cm/min, 실드 가스종이 100％ CO2 가스 및 실드 가스 유량이 25L/min인 조건에서 직류 가스 실드 아크 용접을 행했을 때 발생하는 스패터의 용접 시간당 중량이, 3.5g/min 이하이다.
본 발명에 관한 플럭스 코어드 와이어는, 고강도 및 고인성을 갖고, 내저온 균열성이 우수하고, 그리고 양호한 비드 형상을 갖는 용접부를 얻을 수 있고, 용접 중의 스패터 발생량을 대폭으로 저감할 수 있고, 그리고 용접 중의 용융 금속의 점도를 상승시킬 수 있다. 본 발명에 관한 플럭스 코어드 와이어는, 모든 종류의 실드 가스와 조합해도 상술한 효과를 얻을 수 있지만, 특히, 스패터를 생성시키기 쉬운 100％ CO2 가스를 실드 가스로서 사용하는 용접에 제공되었을 경우에, 종래의 플럭스 코어드 와이어에 대한 현저한 우위성을 나타낸다.
본 발명에 관한 용접 조인트의 제조 방법은, 모든 자세 용접에 대한 적용이 가능하고, 용접 금속의 균열을 방지하기 위한 예열 작업이 불필요해지거나, 또는, 예열 작업을 현저하게 저감할 수 있고, 또한, 및 스패터 발생량을 대폭으로 저감 가능하다.
본 발명에 관한 용접 조인트는, 고강도 및 고인성을 갖고, 그리고 양호한 비드 형상을 갖는 용접부를 구비한다.
도 1은, 실시예에 있어서의 인장 시험편 및 샤르피 시험편의 채취 위치를 나타내는 도면이다.
도 2a는, 에지면을 맞대서 용접하여 만든 플럭스 코어드 와이어의 단면 사진이다.
도 2b는, 에지면을 맞대서 만든 플럭스 코어드 와이어의 단면 사진이다.
도 2c는, 에지면을 코오킹하여 만든 플럭스 코어드 와이어의 단면 사진이다.
도 3은, 플럭스 코어드 와이어의 불화물의 F 환산값과, 용접 금속의 확산성 수소량의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는, 플럭스 코어드 와이어의 스패터 발생 지수(Z값)와, 용접 시의 스패터양의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는, 플럭스 코어드 와이어에 합금 성분으로서 포함되는 Si의 함유량과, 용접 시의 드립핑 상한 전류값의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은, 플럭스 코어드 와이어에 합금 성분으로서 포함되는 Al의 함유량과, 용접 시의 드립핑 상한 전류값의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은, 플럭스 코어드 와이어에 합금 성분으로서 포함되는 Ni의 함유량과, 용접 금속의 y형 용접 균열 시험에 있어서의 균열 발생률의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8a는, 상향 용접 시에 드립핑이 발생하지 않은 용접 금속의 사진이다.
도 8b는, 상향 용접 시에 드립핑이 발생한 용접 금속의 사진이다.
본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어는, 강제 외피와, 강제 외피의 내부에 충전된 플럭스를 구비한다. 이하, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어를 구성하는 요건의 한정 이유에 대해서 설명한다.
먼저, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 플럭스에 포함되는 성분에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 플럭스는, 불화물과, Ti 산화물과, 산화물(Ti 산화물 및 Ca 산화물을 제외한다)을 포함하고, 바람직하게는 탄산염을 추가로 포함한다. 또한, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 플럭스에는, Ca 산화물 및 철분이 추가로 포함되어도 되지만, Ca 산화물 및 철분은 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 과제를 해결하기 위해서 불필요하다. 이하에, 이들 성분에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서 「％」는, 특별히 설명이 없는 한, 「플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％」를 의미한다.
(Ti 산화물의 TiO2 환산값: 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 4.30 내지 7.50％)
본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 플럭스는, TiO2 환산값으로 4.30 내지 7.50％의 Ti 산화물을 포함한다. Ti 산화물은 주로 슬래그 형성제로서 작용한다. Ti 산화물의 함유량이 4.3％ 미만인 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 입향 상진 용접을 행하는 경우, 용융 금속을 드립핑하지 않도록 지지하기 위해서 충분한 양의 슬래그를 확보할 수 없으므로, 입향 용접성을 확보할 수 없다. 따라서, Ti 산화물의 함유량의 하한값을 4.30％로 한다. Ti 산화물의 함유량의 하한값은, 보다 적합하게는 4.50％이다. 입향 용접성을 향상시키기 위해서, Ti 산화물의 함유량의 하한값을, 4.70％, 4.90％, 5.00％, 5.20％, 또는, 5.30％로 해도 된다.
한편, 7.50％를 초과하는 Ti 산화물은, 슬래그양을 과잉으로 증대시키므로, 슬래그 혼입의 결함을 증가시킨다. 따라서, Ti 산화물 함유량의 상한값을 7.50％로 한다. Ti 산화물 함유량의 상한값은, 보다 적합하게는 7.00％이다. 필요에 따라, Ti 산화물 함유량의 상한값을, 6.70％, 6.40％, 6.20％, 6.00％, 5.90％, 또는, 5.80％로 해도 된다.
또한, Ti 산화물의 TiO2 환산값(질량％)이란, Ti의 산화물이 모두 TiO2라고 가정한 경우의, TiO2의 함유량을 의미한다. 이하에서 설명하는 CaO 산화물 등의 환산값에 대해서도 마찬가지이다.
(불화물의, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 F 환산값의 합계: 0.11％ 이상)
본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 플럭스는, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 F 환산값으로 합계 0.11％ 이상의 불화물을 포함한다. 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 F 환산값이란, 불화물에 포함되는 불소(F)의 양을, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 나타내는 것이며, 이하의 식 A에 의해 구해진다.
0.487×CaF2＋0.610×MgF2＋0.732×LiF＋0.452×NaF＋0.402×K2ZrF6＋0.217×BaF2＋0.517×K2SiF6＋0.543×Na3AlF6……식 A
위 식 A 중 불화물의 화학식은, 각 화학식에 대응하는 불화물의, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％를 나타낸다. 각 불화물의 화학식의 계수는, 각 불화물의 화학식량으로부터 산출되었다. 예를 들어, CaF2의 F 환산값의 계수 0.487은, 불소 원자량 19.00을 2배 한 값을 CaF2의 화학식량 78.08으로 제산함으로써 얻어진 값이다. 또한, 플럭스 코어드 와이어 중에, 상술한 식 A에 포함되지 않는 불화물이 포함되어 있는 경우, 그 불화물의 화학식에 기초하여 상술한 식 A를 변형하면 된다.
플럭스 중의 불화물은, 용접 금속 중의 확산성 수소량을 감소시켜서, 용접 금속의 내저온 균열성을 현저하게 향상시키는 작용을 갖는다. 이 이유는 명백하지 않지만, 불화물 중의 F와 수소(H)가 용접 중에 결합하여 불화 수소(HF)가 되고, 이 HF가 용접 금속 밖으로 방출되기 때문이라고 추측된다. 그러나, 플럭스 중의 불화물량의 F 환산값의 합계가 0.11％ 미만인 경우, 용접 금속 중의 확산성 수소량이 충분히 저감되지 않으므로, 용접 금속의 내저온 균열성이 불충분해진다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 플럭스는, F 환산값으로 0.11％ 이상의 불화물을 포함하는 것이 필요해진다. 용접 금속의 확산성 수소량을 더 저감하기 위해서, 불화물의 F 환산값으로 나타낸 합계량의 하한을 0.14％, 0.21％, 0.30％, 0.35％, 0.40％, 0.45％, 0.50％, 0.60％, 0.65％, 0.70％, 또는, 0.80％, 또는 0.90％로 해도 된다. 한편, 확산성 수소량의 저감보다도 스패터 발생량의 저감을 우선시키고 싶을 경우에는, F 환산값 합계량의 상한을 2.00％, 1.70％, 1.50％, 1.30％, 1.10％, 1.00％, 0.90％, 0.80％, 0.70％, 0.60％, 0.50％, 또는, 0.40％로 해도 지장없다.
상술한 지견은, 이하에 설명하는 실험에 의해 얻어졌다. 본 발명자들은, F 환산값이 상이한 여러 가지 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 이하의 조건에서 직류 가스 실드 아크 용접을 행하여, F 환산값과 용접 금속의 확산성 수소량의 관계를 조사하였다.
와이어 극성: 플러스
와이어 직경: 1.2mm
용접 자세: 하향
용접 가스종: 100％ CO2
용접 가스 유량: 25L/min
용접 전류: 270A
전압: 30V
용접 속도: 35cm/min
용접 환경의 온도: 20℃
용접 환경의 습도: 60％
상술한 실험의 결과에 기초하여 본 발명자들이 작성한, 플럭스 코어드 와이어의 F 환산값과 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 얻어지는 용접부의 확산성 수소량의 관계를 나타내는 그래프를 도 3에 나타낸다. 도 3의 그래프에는, 확산성 수소량을 1.0ml/100g 이하로 하기 위해서는 F 환산값을 0.11％ 이상으로 할 필요가 있다는 것 및 확산성 수소량을 안정적으로 0.6ml/100g 미만으로 하기 위해서는 F 환산값을 0.21％ 이상으로 하는 것이 바람직하다는 것 및 확산성 수소량을 안정적으로 0.4ml/100g 미만으로 하기 위해서는 F 환산값을 0.50％ 이상으로 하는 것이 바람직하다는 것이 나타나 있다.
불화물의 함유량이 과잉인 경우, 용접 중의 스패터양이 증대된다. 그러나 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어에서는, 불화물의 F 환산값의 상한값을 정할 필요는 없다. 본 발명자들은, 불화물 함유량의 상한값을, 후술하는 스패터 발생 지수 Z를 사용하여 제한해야 한다는 것을 알아냈기 때문이다. 불화물의 F 환산값은, 스패터 발생 지수 Z가 이하에 설명되는 범위 내인 한, 크게 하는 것이 바람직하다.
(불화물의 종류: CaF2, MgF2, LiF, NaF, K2ZrF6, BaF2, K2SiF6, Na3AlF6으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함한다)
본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 불화물은, CaF2, MgF2, LiF, NaF, K2ZrF6, BaF2, K2SiF6, Na3AlF6으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하지만, 이들 이외의 불화물을 포함해도 된다. 이들 불화물이 전리되어 발생한 Ca, Mg, Li, Na, K, Zr, Ba, Si 및 Al은, 산소와 결합하여 용접 금속 중의 산소량을 저감시키는, 탈산 원소로서 작용한다. 이들 각종 불화물 함유량의 하한값은, F 환산값의 합계가 0.11％ 이상으로 되는 한, 특별히 한정되지 않는다.
상술된 불화물의 F 환산값, 후술하는 스패터 발생 지수 Z 및 후술하는 CaF2의 함유량이 규정 범위 내인 한, 불화물의 종류 및 조성은 한정되지 않는다. 그러나, K2ZrF6 및 K2SiF6은 아크 안정제로서도 기능하므로, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 불화물은, K2ZrF6 및 K2SiF6을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 아크의 안정성 관점에서는, 복수 종류의 불화물을 플럭스에 함유시켜, 이에 의해 단일 종류의 불화물의 함유량을 2.0％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 불화물은, 후술하는 스패터 발생 지수 Z를 증대시키기 어려운 Na3AlF6, NaF 및 MgF2 중 어느 것을 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 불화물의, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 나타낸 함유량의 합계에 대한, Na3AlF6, NaF 및 MgF2의, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 나타낸 함유량의 합계가, 0.50(50％) 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 나타낸, 전체 불화물의 함유량의 합계값을 차지하는, Na3AlF6, NaF 및 MgF2 함유량의 합계값의 비율을, 60％ 이상, 80％ 이상, 90％ 이상 또는 100％로 해도 된다. 또한, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 나타낸, 전체 불화물의 함유량의 합계값을 차지하는, Na3AlF6 및 NaF 함유량의 합계값의 비율을, 50％ 이상, 60％ 이상, 80％ 이상, 90％ 이상 또는 100％로 해도 된다.
(스패터 발생 지수 Z(Z값): 2.00％ 이하)
불화물의 함유량이 지나치게 큰 경우, 용접 시에 발생하는 스패터의 양이 과잉이 되어, 용접성이 열화된다. 본 발명자들은, F 환산값을 가능한 한 증가시키고, 또한 스패터양을 허용 범위 내까지 감소시키는 방법에 대해서 검토를 행하였다. 그 결과, 본 발명자들은, Na3AlF6, NaF 및 MgF2는 다른 종류의 불화물보다도 스패터양을 증대시키기 어렵고, CaF2는 다른 종류의 불화물보다도 스패터양을 증대시키기 쉽다는 것을 알아냈다. 그리고 본 발명자들은 가일층의 검토를 행한 결과, 이하의 식 B에 의해 산출되는 스패터 발생 지수 Z(Z값)와 스패터양의 사이에 양호한 상관 관계가 있다는 것을 알아냈다.
Z＝0.7×([Na3AlF6]＋[NaF]＋[MgF2])＋0.8×([K2SiF6]＋[K2ZrF6])＋0.9×([LiF]＋[BaF2])＋3.5×([CaF2])……식 B
상술한 식 B에 있어서, 각괄호로 묶인 화학식은, 각 화학식에 대응하는 불화물의, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 나타낸 함유량이다. 본 발명자들은, 각종 불화물의 첨가량과 스패터 발생량의 관계를 조사하여, 각 불화물이 스패터의 발생량에 미치는 영향을 밝히는 회귀식을 얻었다. 도 4는, 플럭스 코어드 와이어의 Z값과 스패터양의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 4의 그래프 횡축은, 상술한 식 B에 의해 얻어지는 Z값이며, 종축은 스패터 발생량이다. 스패터 발생량은, 용접 자세가 하향이고, 와이어 직경이 1.2mm, 전극 극성이 플러스, 전류값이 270A, 전압값이 30V, 속도가 30cm/min 실드 가스종이 100％ CO2 가스 및 실드 가스 유량이 25L/min인 직류 가스 실드 아크 용접을 행했을 때 발생한 스패터의 중량을, 용접 시간으로 나눈 값이다.
도 4의 그래프로부터, Z값과 스패터양의 사이에 양호한 상관 관계가 있고, 스패터양을 3.5g/min 이하로 하기 위해서는 Z값을 2.0％ 이하로 할 필요가 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어에서는, Z값이 2.00％ 이하로 되도록 불화물의 함유량을 제어할 필요가 있다. Z값의 바람직한 상한값은 1.80％이다. 스패터 발생량을 더 저감시키고 싶은 경우, Z값의 상한값을 1.60％, 1.40％, 1.20％, 1.00％, 0.90％, 0.80％, 또는, 0.70％로 해도 된다.
Z값의 하한값을 한정할 필요는 없다. 그러나, F 환산값의 합계를 0.11％ 이상으로 할 필요가 있으므로, F 환산값의 규정을 충족할 수 있는 Z값의 최솟값을, Z값의 하한값으로 해도 된다. 즉, Z값이 최소로 되는 것은, F 환산값의 합계가 최저값(0.11％)이고, 또한, 불화물이 MgF2로만 이루어지는 경우이며, 이 경우의 MgF2의 필요 최소량은 0.180％(＝0.110/0.610)이다. 따라서, Z값의 하한값이 0.126％(＝0.180×0.700)를 하회할 가능성은 없다. 이 때문에, Z값의 하한값을 0.126％로 해도 된다. 확산성 수소량의 1층의 저감을 도모할 경우에는, Z값의 하한값을 0.20％, 0.40％, 0.60％, 0.80％, 1.00％, 1.20％, 1.40％, 1.60％, 또는, 1.80％로 해도 지장없다. Z값은, 불화물의 F 환산값의 합계가 상술한 하한값 이상인 한, 작은 편이 바람직하다.
(CaF2의 함유량: 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.50％ 미만)
CaF2는, 특히 스패터양을 증대시키기 쉬운 불화물이다. 본 발명자들은, 불화물의 Z값이 2.00％ 미만이었다고 해도, 0.50％ 이상의 CaF2는, 대량의 스패터를 발생시켜, 용접 작업성을 악화시킨다는 것을 지견하였다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어에서는, CaF2의 함유량을 0.50％ 미만으로 할 필요가 있다. CaF2의 함유량의 바람직한 상한값은 0.20％이다. 필요에 따라, CaF2의 함유량을, 0.10％ 미만, 0.06％ 미만, 0.04％ 미만, 또는, 0.02％ 미만으로 해도 된다. 또한, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어는 CaF2를 필요로 하지 않으므로, CaF2의 함유량의 하한값은 0％이다.
(Ti 산화물 및 Ca 산화물을 제외한 산화물의 함유량의 합계량: 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0.30 내지 2.40％)
(Ti 산화물 및 Ca 산화물을 제외한 산화물의 종류: Fe 산화물, Ba 산화물, Na 산화물, Si 산화물, Zr 산화물, Mg 산화물, Al 산화물, Mn 산화물 및 K 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함한다)
본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 플럭스는, 상술한 바와 같이 Ti 산화물을 포함한다. 또한, 후술하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 플럭스에서는, Ca 산화물(CaO 환산값)의 함유량이 0.10％ 이하로 된다. 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 플럭스는, 이들 Ti 산화물 및 Ca 산화물을 제외한 산화물을, 슬래그 형성제로서, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로, 하기와 같은 각 산화물에 대응하는 환산값으로 계산한 경우, 합계 0.30 내지 2.40％ 포함한다. Ti 산화물 및 Ca 산화물을 제외한 산화물은, Fe 산화물(FeO로 환산), Ba 산화물(BaO로 환산), Na 산화물(Na2O로 환산), Si 산화물(SiO2로 환산), Zr 산화물(ZrO2로 환산), Mg 산화물(MgO로 환산), Al 산화물(Al2O3로 환산), Mn 산화물(MnO2로 환산) 및 K 산화물(K2O로 환산)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하지만, 이들 이외의 산화물을 포함해도 된다. 즉, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 플럭스는, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한, FeO, BaO, Na2O, SiO2, ZrO2, MgO, Al2O3, MnO2 또는 K2O 각각의 환산값으로 합계 0.30 내지 2.40％의, Fe 산화물, Ba 산화물, Na 산화물, Si 산화물, Zr 산화물, Mg 산화물, Al 산화물, Mn 산화물 및 K 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하고, 상기 Ti 산화물 및 Ca 산화물을 제외한 산화물을 포함한다. 이하, 「Ti 산화물 및 Ca 산화물을 제외한 산화물」을, 「산화물」이라 칭하는 경우가 있다.
산화물은, 용접 비드 형상을 양호하게 유지하는 효과와, 입향 용접성을 향상시키는 효과를 갖는다. Na 산화물, K 산화물, Mg 산화물, Fe 산화물 등은, 아크를 안정시키는 효과도 갖는다. 그 효과를 얻기 위해서는, 산화물의 함유량을 0.30％ 이상으로 할 필요가 있다. 이들의 효과를 보다 발휘시키기 위해서, 산화물의 함유량의 하한을, 0.50％, 0.70％, 0.90％, 1.00％, 1.10％ 또는 1.20％로 해도 된다. 그러나, 산화물의 함유량이 2.40％를 초과하면, 슬래그의 혼입이 발생할 우려가 있다. 산화물의 바람직한 상한값은 2.20％, 2.00％, 1.90％, 1.80％, 1.70％, 1.60％, 또는 1.50％이다.
산화물의 함유량을, 산화물의 종류마다 규정할 필요는 없지만, 예를 들어 Si 산화물: 0.08％ 이상 0.95％ 이하, Zr 산화물: 0.80％ 이하, Al 산화물: 0.50％ 이하인 조성이 적합하다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 산화물의 함유량은, Fe 산화물, Ba 산화물, Na 산화물, Si 산화물, Zr 산화물, Mg 산화물, Al 산화물, Mn 산화물 및 K 산화물의 합계량에 더하여, 플럭스의 조립에 사용되는 바인더 등에 포함되는 산화물도 합계한 함유량으로 간주한다.
(V값: 5.0 이상 27.0 이하)
본 실시 형태에 관한 플럭스 와이어에서는, 이하의 식 C에 의해 산출되는 V값을 5.0 이상 27.0 이하로 할 필요가 있다.
V＝([TiO2]＋1.2×[SiO2]＋1.4×[Al2O3]＋1.5×[ZrO2])/(F)1/2…… 식 C
위의 식 C 중의 각괄호로 묶인 각 화학식에 대응하는 화합물은, 각 화합물의, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 나타낸 함유량을 나타내고, 상술한 바와 같은 각 산화물에 대응하는 환산값으로 나타낸 함유량을 나타낸다. F는, 불화물의 F 환산값으로 나타낸 합계 함유량을 나타낸다. 본 발명자들은, 산화물 중 Ti 산화물(TiO2 환산값), Si 산화물(SiO2 환산값), Al 산화물(Al2O3 환산값) 및 Zr 산화물(ZrO2 환산값)의 양과 불화물량의 관계를 적정한 범위 내로 할 필요가 있다는 것을 알아냈다. 불화물량에 대해서 Ti 산화물, Si 산화물, Al 산화물 및 Zr 산화물의 양이 지나치게 많은, 즉, V값이 27.0 초과인 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 용접을 행한 경우, 고융점을 갖는 산화물계 슬래그의 양이 많아지므로, 슬래그 혼입이 발생하기 쉬워진다는 것을 본 발명자들은 지견하였다. 한편, 불화물량에 대해서 Ti 산화물, Si 산화물, Al 산화물 및 Zr 산화물의 양이 지나치게 적은, 즉, V값이 5.0 미만인 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 용접을 행한 경우, 불화물에 의해 아크력이 높아지고, 용융 금속이 압박되어, 비드 형상의 열화와 입향 용접성의 열화가 발생하기 쉬워진다는 것을 본 발명자들은 지견하였다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 V값은 5.0 내지 27.0로 된다. V값의 하한값은, 바람직하게는 7.0, 9.0, 10.0, 11.0, 또는 12.0이다. V값의 상한값은, 바람직하게는 25.0, 22.5, 20.0, 18.0, 16.0 또는 15.0이다.
(탄산염의 함유량의 합계: 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 0 내지 0.60％)
본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 플럭스는, 탄산염을 포함할 필요가 없다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어에 있어서, 탄산염의 함유량의 하한값은 0％이다. 그러나 탄산염은, 아크에 의해 전리되어, CO2 가스를 발생시킨다. CO2 가스는, 용접 분위기 중의 수소 분압을 낮추고, 용접 금속 중의 확산성 수소량을 저감시킨다. 이 효과를 얻기 위해서, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 플럭스는 탄산염을 포함해도 된다.
한편, 0.60％를 초과하는 양의 탄산염은, 용접 비드의 드립핑을 발생시켜서 용접 작업성을 악화시킬 우려가 있다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 플럭스가 포함하는 탄산염의 상한값을, 0.60％로 할 필요가 있다. 탄산염의 함유량의 바람직한 상한값은 0.40％이다. 필요에 따라, 탄산염의 함유량의 상한값을, 0.30％, 0.20％, 0.10％, 0.06％, 또는 0.03％로 해도 된다.
(탄산염의 종류: MgCO3, Na2CO3, LiCO3, CaCO3, K2CO3, BaCO3, FeCO3 및 MnCO3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함한다)
본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 플럭스에 포함되는 탄산염의 종류는, MgCO3, Na2CO3, LiCO3, CaCO3, K2CO3, BaCO3, FeCO3 및 MnCO3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하지만, 이것에 한정되지 않는다. 탄산염의 함유량이 상술한 범위 내인 한, 탄산염의 종류 및 조성은 한정되지 않는다.
(Ca 산화물: 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 CaO 환산으로 0.20％ 미만)
본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 플럭스에 Ca 산화물이 포함되는 경우가 있다. 그러나, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어에서는, 플럭스 중의 Ca 산화물의 함유량을 0.20％ 미만(CaO 환산)으로 할 필요가 있다. Ca 산화물은 스패터를 증대시켜서 용접성을 악화시키는 경우가 있다. Ca 산화물의 함유량의 바람직한 상한값은 0.15％, 0.10％, 0.05％, 0.02％, 또는, 0.01％이다. Ca 산화물은 포함되지 않는 편이 바람직하므로, Ca 산화물의 함유량의 하한값은 0％이다. Ca 산화물은, 통상의 플럭스 재료에 불순물로서 0.20％ 이상 포함될 우려가 있으므로, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 제조 시에는, Ca 산화물이 포함되지 않는 재료를 선정할 필요가 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 플럭스에 철분이 포함되어 있어도 된다. 철분은, 플럭스 코어드 와이어에 있어서의 플럭스의 충전율 조정을 위해서, 또는 용착 효율의 향상을 위해서 필요에 따라 함유시키는 경우가 있다. 그러나, 철분의 표층에 부착된 산소가, 용접 금속의 산소량을 증가시켜서 인성을 저하시키는 경우가 있다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어에서는, 철분의 함유량을 10.0％ 미만으로 하는 것이 바람직하다. 필요에 따라, 철분의 함유량의 상한값을 8.0％, 6.0％, 4.0％, 2.0％, 또는, 1.0％으로 제한해도 된다. 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 과제를 해결하기 위해서 철분은 불필요하므로, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어에서는, 철분의 함유량의 하한값은 0％이다.
본 실시 형태에 관한 플럭스는, 상술된 성분 이외의 성분을 포함해도 된다. 예를 들어, 용착 금속의 화학 성분 및 Ceq를 제어하기 위한 합금 성분을, 플럭스 중에 불화물, 산화물 또는 탄산염이 아닌 상태(예를 들어 금속 분말 또는 합금 분말의 상태)로 함유시켜도 된다. 또한, 금속 분말 및 합금 분말은, 용접 시에 강제 외피와 마찬가지로 용융되어, 용접 금속에 영향을 미친다. 따라서, 후술하는 합금 성분은, 금속 분말 혹은 합금 분말의 형태로 플럭스 코어드 와이어에 포함되어도, 또는 강제 외피의 형태로 플럭스 코어드 와이어에 포함되어도, 동일한 효과를 발휘한다.
다음으로, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의, 불화물, 산화물(Ti 산화물 및 Ca 산화물을 제외한다), Ti 산화물, Ca 산화물 및 탄산염을 제외한 화학 성분에 대해서 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 특별히 설명이 없는 한, 「％」는, 「플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％」를 의미한다. 이하에 설명하는 화학 성분은, 강제 외피에 포함되어도 되고, 상술된 바와 같이 플럭스에 포함되어도 되고, 강제 외피의 외표면의 도금에 포함되어도 된다. 이하의 설명에 있어서 「플럭스 코어드 와이어의, 불화물, 산화물, Ti 산화물, Ca 산화물 및 탄산염을 제외한 화학 성분」을 간단히 「플럭스 코어드 와이어의 화학 성분」이라 칭하는 경우가 있다.
(C: 0.003 내지 0.120％)
C는, 고용 강화에 의해 용접 금속의 내력 및 인장 강도를 확보하기 위해서 중요한 원소이다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 C 함유량이 0.003％ 미만이면, 용접 금속의 내력 및 인장 강도를 확보할 수 없다. 한편, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 C 함유량이 0.120％를 초과하면, 용접 금속 중의 C 함유량이 과잉이 되고, 용접 금속의 내력 및 인장 강도가 과도하게 상승하고, 용접 금속의 인성이 저하된다. 용접 금속의 인성, 내력 및 인장 강도 모두를 안정적으로 확보하기 위해서는, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 C 함유량의 하한값을 0.030％로 하는 것이 바람직하고, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 C 함유량의 상한값을 0.080％로 하는 것이 바람직하다. 필요에 따라, C 함유량의 하한을 0.010％, 0.020％, 0.030％, 0.040％, 0.050％, 또는 0.060％로 해도 된다. 마찬가지로, C 함유량의 상한을 0.100％, 0.090％, 0.080％, 또는 0.070％로 해도 된다.
(Si: 0.45 내지 1.00％)
Si는, 탈산 원소이며, 용접 금속의 산소량을 저감하여 용접 금속의 청정도를 높이는 작용을 갖는다. 또한 본 발명자들은, 100％ CO2 가스를 사용하여 용접을 행할 때, 플럭스 코어드 와이어에 포함되는 Si가 용접 금속의 점성을 높여, 입향 용접 시의 용접 금속의 드립핑을 방지하여, 입향 용접성을 향상시킨다는 것을 지견하였다. 본 발명자들은, Si 함유량이 상이한 여러 가지 플럭스 코어드 와이어의 드립핑 상한 전류값을 조사하였다. 드립핑 상한 전류값이란, 아크 용접 로봇 및 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 용접 속도 15cm/min, 위빙 폭 14mm, 위빙 주파수 0.8Hz 및 용접 가스종 100％ CO2의 용접 조건 하에서, 5A 피치로 용접 전류값을 상승시키면서 상진 용접을 행하는 경우에, 용접 금속의 드립핑이 발생하지 않는 전류값의 최댓값이다. 도 8a는, 드립핑이 발생하지 않은 용접부의 사진이고, 도 8b는, 드립핑이 발생한 용접부의 사진이다. 본 발명자들이 작성한, 플럭스 코어드 와이어의 Si 함유량과 드립핑 상한 전류값의 관계를 나타내는 그래프를 도 5에 나타낸다. 플럭스 코어드 와이어의 Si 함유량이 0.45％ 이상으로 된 경우, 드립핑 상한 전류값이 현저하게 상승되는 것이, 도 5의 그래프에는 나타나 있다. 이상의 지견에 기초하여, 본 발명자들은, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 Si 함유량의 하한값을 0.45％로 규정하였다. 단, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Si 함유량이 1.00％를 초과하는 경우, Si가 용접 금속의 인성을 열화시킨다. 용접 금속의 인성을 안정적으로 확보하기 위해서, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Si 함유량의 상한은, 0.90％, 0.80％, 0.70％ 또는 0.60％로 해도 된다. 필요에 따라, Si 함유량의 하한을 0.50％, 0.55％, 0.60％, 또는 0.65％로 해도 된다.
(Mn: 1.00 내지 3.50％)
Mn은, 용접 금속의 ??칭성을 확보하여 용접 금속의 강도를 높이기 위해서 필요한 원소이다. 그 효과를 확실하게 얻기 위해서는, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mn 함유량을 1.00％ 이상으로 할 필요가 있다. 용접 금속의 강도를 추가로 높이기 위해서, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mn 함유량의 하한값을 1.40％, 1.60％, 1.80％, 2.00％, 또는 2.10％로 해도 된다. 한편, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mn 함유량이 3.50％를 초과하는 경우, 용접 금속의 입계 취화 감수성이 증가하여 용접 금속의 인성이 열화된다. 따라서, Mn 함유량의 상한값을3.50％로 한다. 바람직하게는, Mn 함유량의 상한값은 3.20％, 2.90％, 2.70％, 2.50％, 또는 2.30％이다.
(P: 0.030％ 이하)
P는 불순물 원소이며, 용접 금속의 인성을 저하시키므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 P 함유량은 극력 저감시킬 필요가 있다. 따라서, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 P 함유량의 하한값은 0％이다. 또한, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 P 함유량이 0.030％ 이하이면, P의 인성에 대한 악영향을 허용할 수 있는 범위 내가 된다. 용접 금속의 응고 균열을 방지하기 위해서, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 P 함유량은, 보다 적합하게는, 0.020％ 이하, 0.015％ 이하, 또는 0.010％ 이하이다.
(S: 0.020％ 이하)
S도 불순물 원소이며, 용접 금속 중에 과대하게 존재하면, 용접 금속의 인성과 연성을 모두 열화시키므로, 플럭스 코어드 와이어 중의 S 함유량은 극력 저감시키는 것이 바람직하다. 따라서, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 S 함유량의 하한값은 0％이다. 또한, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 S 함유량이 0.020％ 이하이면 용접 금속의 인성 및 연성에 S가 미칠 악영향을 허용할 수 있는 범위 내로 된다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 S 함유량은, 보다 적합하게는, 0.010％ 이하, 0.008％ 이하, 0.006％ 이하, 또는 0.005％ 이하이다.
(Al: 0.08 내지 0.70％)
Al은 탈산 원소이며, Si와 마찬가지로, 용접 금속 중의 산소량을 저감시켜, 용접 금속의 청정도 향상 효과를 갖는다. 또한 본 발명자들은, 여러 가지 검토의 결과, Al이 용접 금속의 점성을 높이고, 입향 용접 시의 용접 금속의 드립핑을 방지한다는 것을 지견하였다. 본 발명자들은, Al 함유량이 상이한 여러 가지 플럭스 코어드 와이어의 드립핑 상한 전류값을 조사하였다. 드립핑 상한 전류값이란, 아크 용접 로봇 및 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 용접 속도 15cm/min, 위빙 폭 14mm, 위빙 주파수 0.8Hz 및 용접 가스종 100％ CO2의 용접 조건 하에서, 5A 피치로 용접 전류값을 상승시키면서 상진 용접을 행한 경우에, 용접 금속의 드립핑이 발생하지 않는 전류값의 최댓값이다. 도 8a는, 드립핑이 발생하지 않은 용접부의 사진이고, 도 8b는, 드립핑이 발생한 용접부의 사진이다. 본 발명자들이 작성한, 플럭스 코어드 와이어의 Al 함유량과 드립핑 상한 전류값의 관계를 나타내는 그래프를 도 6에 나타낸다. 플럭스 코어드 와이어의 Al 함유량이 0.08％ 미만으로 된 경우, 드립핑 상한 전류값이 저하되는 것이, 도 6의 그래프에는 나타나 있다.
본 발명자들은, 플럭스가 상술된 양의 Ti 산화물 및 불화물을 포함하는 경우, 용접 금속의 점성을 향상시킴으로써 용접 작업성을 향상시키기 위해서는, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Al 함유량을 0.08％ 이상으로 할 필요가 있다는 것을, 상술한 실험에 의해 지견하였다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Al 함유량이 0.08％ 미만이면, 용접 금속의 점성이 부족하다. 특히, 실드 가스가 100％ CO2 가스인 입향 용접은, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Al 함유량이 0.08％ 미만인 경우, 용접성이 나쁘므로 실시 곤란하다. 한편, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Al 함유량이 0.70％를 초과하는 경우, Al이 질화물 및 산화물 등을 형성하여, 용접 금속의 인성을 감소시키고, 또한 Al이 스패터도 증가시킨다. 따라서, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Al 함유량의 상한을 0.70％로 한다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Al 함유량의 상한값은, 바람직하게는 0.60％, 0.50％, 0.40％, 또는 0.35％이다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Al 함유량의 하한값은, 바람직하게는 0.10％, 0.12％, 0.16％, 0.18％, 0.20％ 또는 0.22％이다.
본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분은, 이상의 기본적인 성분 외에, 필요에 따라 하기의 성분을 포함할 수 있다.
(Ni: 0 내지 0.60％)
Ni는 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 Ni 함유량의 하한값은 0％이다. 또한, 플럭스 코어드 와이어의 Ni 함유량이 지나치게 많은 경우, 이 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 얻어지는 용접부의 U형 용접 균열 시험에 있어서의 저온 균열 발생률이 상승한다는 것을 본 발명자들은 지견하였다. 본 발명자들은, Ni 함유량이 상이한 여러 가지 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 100％ CO2 가스(용접 가스 유량: 25L/min), 용접 전류 270A, 용접 전압 30V, 용접 속도 30cm/min, 용접 자세: 하향, 분위기: 온도 5℃, 습도 60％, 예열: 없음의 용접 조건에서, 브리넬 경도가 450HB이고, Pcm이 0.33이고, 판 두께가 25mm인 내마모 강판을 용접하여, 이것에 의해 얻어진 용접 조인트에, JIS Z 3157(U형 용접 균열 시험 방법)에 준거한 U형 용접 균열 시험을 실시하였다.
상술한 검토 결과에 기초하여 본 발명자들이 작성한, 플럭스 코어드 와이어의 Ni 함유량과, 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 얻어진 용접부의 U형 용접 균열 시험에 있어서의 저온 균열 발생률의 관계를 나타내는 그래프를 도 7에 나타낸다. 플럭스 코어드 와이어의 Ni 함유량이 0.60％ 이하인 경우, 균열 발생률이 0％로 되는 것이, 도 7의 그래프에는 나타나 있다. 따라서, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ni 함유량의 상한을 0.60％로 한다. 피용접재가 인장 강도 590MPa급 이상의 고강도강인 경우에도, Ni 함유량이 0.60％ 이하인 플럭스 코어드 와이어는, 예열을 필요로 하지 않거나 또는 경감하기 위해서 충분한 내저온 균열성을 갖는 용접 금속을 얻을 수 있다. Ni 함유량의 증대에 의해 저온 균열 발생률이 상승하는 원인은 불분명하지만, 본 발명자들은, Ni 함유량의 증가에 의해 용접 금속이 수소에 대해서 민감해지기 때문이라고 추측하고 있다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ni 함유량의 상한값은, 바람직하게는 0.40％, 0.20％, 또는 0.15％이다.
한편, Ni는 ??칭성을 향상시킴으로써 용접 금속의 강도를 높인다. Ni는, 또한, 고용 인화(고용에 의해 인성을 높이는 작용)에 의해 용접 금속의 인성을 향상시키는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서, 0.60％ 이하의 Ni를 플럭스 코어드 와이어에 함유시켜도 된다.
(Ti: 0 내지 0.10％)
Ti는 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ti 함유량의 하한값은 0％이다. 한편, Ti는 탈산 원소이며, 용접 금속 중의 산소량을 저감시키는 효과가 있다. 또한, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분에 포함되는 Ti는, 용접 금속 중에 약간 잔류하여 고용 N을 고정하므로, 고용 N이 용접 금속의 인성에 미칠 악영향을 완화하는 효과를 갖는다. 따라서, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분이 0.01％ 이상의 Ti를 함유해도 된다. 그러나, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ti 함유량이 0.10％를 초과하면, 용접 금속에 있어서 과도한 석출물의 생성에 의한 인성 열화가 발생할 우려가 있다. 또한, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분에 Ti를 함유시키는 경우, 일반적으로는, 페로티타늄(철과 티타늄과의 합금)을 플럭스 중에 함유시킨다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ti 함유량의 상한값은, 바람직하게는 0.08％, 0.06％, 0.04％, 또는 0.02％이다.
(B: 0 내지 0.020％)
B는 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 B 함유량의 하한값은 0％이다. 한편, B는, 용접 금속에 있어서 고용 N과 이어져서 BN을 형성하므로, 고용 N이 용접 금속의 인성에 미칠 악영향을 저감시키는 효과를 갖는다. 또한, B는 용접 금속의 ??칭성을 높이므로 용접 금속의 강도를 향상시키는 효과도 갖는다. 따라서, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분이 0.0005％ 이상의 B를 함유해도 된다. 그러나, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 B 함유량이 0.020％ 초과가 되면, 용접 금속 중의 B가 과잉으로 되어, 조대한 BN 및 Fe23(C, B)6 등의 B 화합물을 형성하여 용접 금속의 인성을 열화시키므로, 바람직하지 않다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 B 함유량의 상한값은, 바람직하게는 0.015％, 0.010％, 0.005％, 0.003％, 0.001％이다.
(Mo: 0 내지 1.00％)
Mo는 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mo 함유량의 하한값은 0％이다. 한편, Mo는, 용접 금속의 ??칭성을 향상시키는 효과를 가지므로, 용접 금속의 고강도화에 유효한 원소이다. 그 효과를 얻기 위해서는, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mo 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mo 함유량이 1.00％를 초과하는 경우, 용접 금속의 인성이 열화되므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mo 함유량은, 1.00％ 이하로 한다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mo 함유량의 상한값은, 바람직하게는 0.75％, 0.50％, 0.30％, 0.10％, 또는 0.06％이다.
(Cu: 0 내지 0.50％)
Cu는 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Cu 함유량의 하한값은 0％이다. 한편, Cu는, 용접 금속의 강도와 인성을 향상시키는 효과를 갖는다. 그 효과를 충분히 얻기 위해서는, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Cu 함유량을 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Cu는, 플럭스 코어드 와이어의 강제 외피의 표면의 도금에 포함되어도 되고, 및 플럭스에 단체 또는 합금으로서 포함되어도 된다. Cu 도금은, 방청성, 통전성 및 내칩 마모성을 향상시키는 효과도 갖는다. 따라서, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Cu 함유량은, 강제 외피 및 플럭스에 함유되어 있는 Cu와, 와이어 표면의 도금에 포함되는 Cu의 합계량이다. 한편, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Cu 함유량이 0.50％를 초과하면, 용접 금속의 인성이 저하된다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Cu 함유량의 상한값은, 바람직하게는 0.04％, 0.30％, 또는 0.20％이다.
(Nb: 0 내지 0.20％)
Nb는 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Nb 함유량의 하한값은 0％이다. 한편, Nb는, 용접 금속에 있어서 미세 탄화물을 형성하고, 이 미세 탄화물이 용접 금속 중에서 석출 강화를 발생시키므로, Nb는 용접 금속의 인장 강도를 향상시킨다. 그 효과를 충분히 얻기 위해서는, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Nb 함유량을 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Nb 함유량이 0.20％를 초과하는 것은, Nb가 용접 금속 중에서 조대한 석출물을 형성하여 용접 금속의 인성을 열화시키므로, 바람직하지 않다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Nb 함유량의 상한값은, 바람직하게는 0.08％, 0.06％, 0.04％, 또는 0.02％이다.
(V: 0 내지 0.200％)
V는 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 V 함유량의 하한값은 0％이다. 한편, V는 용접 금속의 ??칭성을 향상시키므로, 용접 금속의 고강도화에 유효한 원소이다. 그 효과를 충분히 얻기 위해서는, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 V 함유량을 0.010％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 V 함유량이 0.200％를 초과하는 경우, 용접 금속 중의 V 탄화물의 석출량이 과잉으로 되고, 용접 금속이 과잉으로 경화되어, 용접 금속의 인성을 열화시킨다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 V 함유량의 상한값은, 바람직하게는 0.160％, 0.120％, 0.080％, 0.040％, 또는 0.020％이다.
(Cr: 0 내지 1.00％)
Cr은 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Cr 함유량의 하한값은 0％이다. 한편, Cr은, 용접 금속의 ??칭성을 높이므로, 용접 금속의 강도를 향상시키기 위해서 유효한 원소이다. 그 효과를 충분히 얻기 위해서는, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Cr 함유량을 0.10％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Cr 함유량이 1.00％를 초과하는 경우, 용접 금속이 과잉으로 경화되어, 용접 금속의 인성을 열화시킨다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Cr 함유량의 상한값은, 바람직하게는 0.70％, 0.40％, 0.20％ 또는 0.10％이다.
(Mg: 0 내지 0.90％)
Mg는 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mg 함유량의 하한값은 0％이다. 한편, Mg는 탈산제이며, 용접 금속의 산소량을 저감시켜, 이에 의해 용접 금속의 인성을 향상시키는 원소이다. 그 효과를 충분히 얻기 위해서, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mg 함유량을 0.10％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mg 함유량이 0.90％를 초과하는 경우, 아크 중에서 격렬하게 Mg와 산소가 반응하고, 스패터 및 흄의 발생량이 증대된다. 또한, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mg 함유량이 바람직한 하한값은, 0.10％, 0.15％, 0.20％, 0.25％, 또는 0.30％이다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Mg 함유량의 바람직한 상한값은, 0.70％, 0.55％, 0.45％, 또는 0.35％이다.
(Bi: 0 내지 0.030％)
Bi는 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Bi 함유량의 하한값은 0％이다. 한편, Bi는, 슬래그의 박리성을 개선하는 원소이다. 그 효과를 충분히 얻기 위해서, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Bi 함유량을 0.005％ 이상, 0.010％ 이상 또는 0.012％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Bi 함유량이 0.030％를 초과하는 경우, 용접 금속에 응고 균열이 발생하기 쉬워지므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Bi 함유량의 상한값은 0.030％이다. 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Bi 함유량의 상한값은, 바람직하게는 0.025％, 0.020％, 0.017％ 또는 0.015％이다.
(Ca: 0 내지 0.50％)
(REM: 0 내지 0.0100％)
Ca 및 REM은 필수 성분은 아니므로, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ca 함유량 및 REM 함유량의 하한값은 0％이다. 한편, Ca 및 REM은, 모두 용접 금속 중에서의 황화물의 구조를 변화시키고, 또한, 황화물 및 산화물의 사이즈를 미세화시켜, 이에 의해 용접 금속의 연성 및 인성을 향상시키는 작용을 갖는다. 따라서, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ca 함유량을 0.002％ 이상으로 해도 되고, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 REM 함유량을 0.0002％ 이상으로 해도 된다. 한편, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ca 함유량 및 REM 함유량이 과잉인 경우, 스패터양이 증대되어, 용접성이 손상된다. 따라서, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 Ca 함유량의 상한값은 0.50％이고, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분의 REM 함유량의 상한값은 0.0100％이다.
(잔부: Fe 및 불순물)
이상이 본 실시 형태의 플럭스 코어드 와이어의, 불화물, 산화물, Ti 산화물, Ca 산화물 및 탄산염을 제외한 화학 성분의 한정 이유이지만, 기타의 잔부 성분은 Fe와 불순물이다. 잔부의 Fe는, 예를 들어 강제 외피에 포함되는 Fe 및 플럭스 중에 첨가된 합금 분말 중의 Fe 등이다. 불순물이란, 플럭스 코어드 와이어를 공업적으로 제조할 때, 원료에 유래되고, 또는 제조 공정의 여러 가지 요인에 의해 혼입되는 성분이며, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어에 악영향을 주지 않을 범위에서 허용되는 것을 의미한다.
(Ceq: 0.30 내지 1.00％)
Ceq는, 이하의 식 D에 의해 산출되는, ??칭성을 나타내는 지표(탄소 당량)이다.
Ceq＝(C)＋(Si)/24＋(Mn)/6＋(Ni)/40＋(Cr)/5＋(Mo)/4＋(V)/14…… 식 D
상술한 식 D에 있어서, 괄호로 묶인 원소 기호는, 플럭스 코어드 와이어의, 불화물, 산화물, Ti 산화물, Ca 산화물 및 탄산염을 제외한 화학 성분에 포함되는 각 원소 기호에 대응하는 원소의, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 나타낸 함유량이다. 즉, 본 실시 형태의 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분으로부터 산출되는 Ceq(플럭스 코어드 와이어의 Ceq)는, 불화물, 산화물, Ti 산화물, Ca 산화물 또는 탄산염의 상태로 플럭스 코어드 와이어에 포함되는 원소의 함유량을 고려하지 않고 산출된다. 불화물, 산화물, Ti 산화물, Ca 산화물 또는 탄산염의 상태로 플럭스 코어드 와이어에 포함되는 원소는, 용접 시에 슬래그로서 용접 금속의 외부로 배출되므로, 용접 금속의 ??칭성에 영향을 미치지 않는다.
플럭스 코어드 와이어의 Ceq는, 용착 금속(용접 중에 플럭스 코어드 와이어 등의 용가재로부터 용접부로 이행한 금속)의 Ceq와 동등하고, 또한, 용접 금속(용접 중에 용융 및 응고된 금속이며, 피용접재와 용가재가 혼합된 영역을 포함한다)의 ??칭성에도 영향을 미친다. Ceq가 높은 경우, 용접 금속이 경화되므로 용접 금속의 인장 강도가 향상되지만, 한편 용접 금속의 인성이 저하된다. 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어에서는, Ceq가 0.30 내지 1.00％가 되도록 불화물, 산화물, Ti 산화물, Ca 산화물 및 탄산염을 제외한 화학 성분을 제어할 필요가 있다. Ceq가 0.30％ 미만인 경우, 용접 금속의 인장 강도가 부족하다. 용접 금속의 인장 강도를 높이기 위해서, Ceq의 하한을, 0.35％, 0.38％, 0.41％, 0.44％ 또는 0.46％로 해도 된다. 한편, Ceq가 1.00％를 초과하는 경우, 용접 금속의 인성이 부족하다. 이 때문에, Ceq의 상한을 1.00％로 한다. 용접 금속의 인성을 높이기 위해서, Ceq의 상한값을, 0.80％, 0.60％, 0.55％, 0.52％ 또는 0.49％로 해도 된다.
다음으로, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 형상에 대해서 설명한다.
통상, 플럭스 코어드 와이어는, 도 2a에 나타내는 바와 같은, 강제 외피의 이음매가 용접되어 있으므로 슬릿형 간극이 없는 형상(심리스 형상)을 갖는 와이어(심리스 와이어라 칭하는 경우가 있다)와, 도 2b 또는 도 2c에 나타내는 바와 같은, 강제 외피의 이음매가 용접되어 있지 않으므로 슬릿형 간극(6)을 포함하는 형상을 갖는 와이어 중 어느 것으로 구별된다.
본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어에서는, 어느 형상도 채용할 수 있다. 그러나, 용접 금속의 저온 균열의 발생을 억제하기 위해서는, 강제 외피에 슬릿형 간극이 없는 것이 바람직하다. 용접 시에 용접부에 침입하는 H(수소)는, 용접 금속 및 피용접재 중으로 확산되어, 응력 집중부에 집적되어 저온 균열의 발생 원인으로 된다. H의 공급원은 다양하지만, 용접부의 청정성 및 가스 실드의 조건이 엄밀하게 관리된 상태로 용접이 행해지는 경우, 와이어 중에 포함되는 수분(H2O)이, 주된 H의 공급원으로 되고, 이 수분의 양이, 용접 조인트의 확산성 수소량에 크게 영향을 미친다. 강제 외피가 심을 갖는 경우, 대기 중의 수분이 심을 통과하여 플럭스 중에 침입하기 쉽다. 이 때문에, 강제 외피의 심을 제거함으로써, 와이어 제조 후부터 와이어 사용까지의 사이에, 대기 중의 수분이 강제 외피를 통과하여 플럭스 중에 침입하는 것을 억제하는 것이 바람직하다. 강제 외피가 심을 갖고, 또한 와이어 제조부터 와이어 사용까지의 기간이 긴 경우는, 수분 등 H의 공급원이 침입하는 것을 방지하기 위해서, 플럭스 코어드 와이어 전체를 진공 포장하거나, 건조된 상태로 유지할 수 있는 용기 내에서 플럭스 코어드 와이어를 보존하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어에 포함되는 수소량은 특별히 규정되지 않지만, 용접 금속의 확산성 수소량을 저감하기 위해서는, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대해서 12ppm 이하인 것이 바람직하다. 플럭스 코어드 와이어 중의 수소량은, 플럭스 코어드 와이어의 보관 동안, 플럭스 코어드 와이어 내에 수분이 침입함으로써 증대될 우려가 있다. 따라서, 와이어 제조부터 와이어 사용까지의 기간이 긴 경우는, 상술한 수단에 의해 수분의 침입을 방지하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 직경은, 특별히 규정되지 않지만, 예를 들어 φ1.0 내지 φ2.0mm이다. 일반적인 플럭스 코어드 와이어의 직경은 φ1.2 내지 φ1.6mm이다. 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 충전율은, 상술된 조건이 충족되는 한, 특별히 한정되지 않는다. 일반적인 플럭스 코어드 와이어의 충전율을 감안하여, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 충전율의 하한값을, 예를 들어 10％, 또는 12％로 해도 된다. 또한, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 충전율의 상한값을, 예를 들어 20％, 또는 17％로 해도 된다.
본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어는, 와이어 표면에 도포된 윤활제를 더 구비해도 된다. 와이어 표면에 도포된 윤활제는, 용접 시의 와이어의 송급성을 향상시키는 효과를 갖는다. 용접 와이어용 윤활제로서는, 여러 종류의 것을 사용할 수 있지만, 용접 금속의 저온 균열을 억제하기 위해서는, H를 함유하지 않는 퍼플루오로폴리에테르유(PFPE유)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어는, 와이어 표면에 형성된 도금을 추가로 구비해도 된다. 이 경우, 윤활제는 도금의 표면에 도포된다.
다음으로, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어의 제조 방법에 대해서 설명한다.
본 실시 형태의 플럭스 코어드 와이어는, 통상의 플럭스 코어드 와이어의 제조 공정에 의해 제조할 수 있다. 이하에, 제조 방법의 일례를 설명한다.
심리스 형상을 갖는 플럭스 코어드 와이어의 제조 방법은, 플럭스를 조제하는 공정과, 강대를 길이 방향으로 보내면서, 성형 롤을 사용해서 성형하여 U자형 오픈 관을 얻는 공정과, 오픈 관의 개구부를 통과하여 오픈 관 내에 플럭스를 공급하는 공정과, 오픈 관의 개구부의 상대되는 에지부를 맞댐 용접하여 심리스 관을 얻는 공정과, 심리스 관을 신선하여 소정의 선 직경을 갖는 플럭스 코어드 와이어를 얻는 공정과, 신선하는 공정의 도중 또는 완료 후에 플럭스 코어드 와이어를 어닐링하는 공정을 구비한다. 플럭스는, 플럭스 코어드 와이어의 불화물량, 산화물량, 탄산염량 및 화학 성분 등이 상술된 소정의 범위 내가 되도록 조제된다. 또한, 강제 외피의 재료인 강대의 폭 및 두께, 그리고 플럭스의 충전량 등에 의해 결정되는 플럭스의 충전율도, 플럭스 코어드 와이어의 불화물량, 산화물량, 탄산염량 및 화학 성분 등에 영향을 미침에 유의할 필요가 있다. 맞댐 용접은, 전봉 용접, 레이저 용접 또는 TIG 용접 등에 의해 행해진다. 또한, 신선 공정의 도중 또는 신선 공정의 완료 후에, 플럭스 코어드 와이어 중의 수분을 제거하기 위해서, 플럭스 코어드 와이어는 어닐링된다. 플럭스 코어드 와이어의 H 함유량을 12ppm 이하로 하기 위해서, 어닐링 온도는, 650도 이상으로 하고, 어닐링 시간은, 4시간 이상으로 하는 것이 필요해진다. 또한, 플럭스의 변질을 방지하기 위해서, 어닐링 온도는 900℃ 이하로 될 필요가 있다.
슬릿형 간극을 갖는 플럭스 코어드 와이어의 제조 방법은, 오픈 관의 단부를 맞댐 용접하여 심리스 관을 얻는 공정 대신, 오픈 관을 성형하여 오픈 관의 단부를 맞대서 슬릿형 간극이 있는 관을 얻는 공정을 갖는다는 점 이외는, 심리스 형상을 갖는 플럭스 코어드 와이어의 제조 방법과 같다. 슬릿형 간극을 갖는 플럭스 코어드 와이어의 제조 방법은, 맞대진 오픈 관의 단부를 코오킹하는 공정을 더 구비해도 된다. 슬릿형 간극을 갖는 플럭스 코어드 와이어의 제조 방법에서는, 슬릿형 간극을 갖는 관을 신선한다.
맞댐 심 용접된, 슬릿형 간극이 없는 플럭스 코어드 와이어의 단면은, 도 2a에 나타난다. 이 단면에는, 연마하고, 에칭하면, 용접 자국이 관찰되지만, 에칭하지 않으면 용접 자국은 관찰되지 않는다. 그 때문에, 상기와 같이 심리스라 칭하는 경우가 있다. 예를 들어, 용접 학회편 「신판 용접·접합 기술 입문」(2008년)산보 출판, p.111에는, 맞댐 심 용접된, 슬릿형 간극이 없는 플럭스 코어드 와이어는, 심리스 타입의 와이어라고 기재되어 있다.
도 2b는, 맞댐 심 용접되지 않고, 강제 외피의 단부를 맞대서 제조된 플럭스 코어드 와이어의 단면을 나타내고, 도 2c는, 맞댐 심 용접되지 않고, 강제 외피의 단부를 맞댄 후에 코오킹하여 제조된 플럭스 코어드 와이어의 단면을 나타낸다. 도 2b 및 도 2c의 플럭스 코어드 와이어의 강제 외피의 간극을 납땜해도, 슬릿형 간극이 없는 플럭스 코어드 와이어가 얻어진다.
이상 설명한 본 실시 형태의 플럭스 코어드 와이어는, 모든 종류의 강재의 용접에 대해서 적용 가능하고, 특히, 용접 균열 감수성 조성 Pcm이 0.24％ 이상의 강재의 가스 실드 아크 용접에 사용하는 데 적합하다. 본 실시 형태의 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 용접함으로써, 확산성 수소량이 1.0ml/100g 이하인 용접 금속이 얻어지고, 용접 금속의 저온 균열의 발생이 억제된다. Pcm이 0.24 이상인, 저온 균열 감수성이 높은 강재(예를 들어, 인장 강도가 590MPa 이상이고 판 두께 20mm 이상의 고강도 강판)를 아크 용접하는 경우여도, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어는, 예열 없이, 혹은 예열 온도 50℃ 이하로, 저온 균열을 방지할 수 있다.
여기서, 본 실시 형태에 있어서의 확산성 수소량은, 특별히 언급이 없는 한, JIS Z 3118:2007 「강 용접부의 수소량 측정 방법」에 준거하는 방법으로 측정된 확산성 수소량이다. 또한, 강재의 Pcm(％)은, 식 E에 의해 계산한 값을 말한다.
Pcm＝(C)＋(Si)/30＋(Mn)/20＋(Cu)/20＋(Ni)/60＋(Cr)/20＋(Mo)/15＋(V)/10＋5×(B)…… 식 E
또한, 상기 식에 포함되는, 괄호로 묶인 각 원소는, 강재에 포함되는 각 원소의 함유량(질량％)을 나타낸다. 강재 중에 함유되지 않는 원소의 함유량은 0질량％로 간주된다.
다음으로, 본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법에 대해서 설명한다.
(용접 조인트의 제조 방법: 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어를 사용한다)
본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법은, 상술된 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 강재를, 가스 실드 아크 용접하는 공정을 구비한다. 본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법에 있어서 용접 조인트의 모재로 되는 강재(피용접재)의 종류는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 Pcm이 0.24％ 이상인 저온 균열 감수성이 높은 강재이며, 특히, 인장 강도가 590MPa 이상 1700MPa 이하이고 판 두께 20mm 이상의 고강도 강판이다. 이들 강판은 저온 균열 감수성이 높으므로, 종래 기술에 관한 용접 조인트의 제조 방법으로 이들 강판을 용접한 경우, 충분한 예열 없이 저온 균열의 발생을 억제할 수는 없다. 그러나 본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법은, 저온 균열을 억제할 수 있는 본 실시 형태에 관한 용접 와이어를 사용하므로, 저온 균열 감수성이 높은 강재를 본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법으로 용접한 경우, 예열을 행하지 않고, 또는 예열을 현저하게 경감하면서 저온 균열의 발생을 억제할 수 있다. 본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법은, Ceq 및 산소량이 바람직하게 제어된 본 실시 형태에 관한 용접 와이어를 사용하여, 고강도 및 고인성을 갖는 용접 금속을 얻을 수 있으므로, 590MPa 이상 1700MPa 이하의 고강도 강판에 대해서 적용된 경우, 특히 양호한 기계 특성을 갖는 용접 조인트를 얻을 수 있다. 내마모강 등의, 인장 강도가 1000MPa를 초과하는 강판에, 본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법을 적용해도 된다. 그 경우, 본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법에 의해 얻어지는 조인트가, 용접 금속의 인장 강도가 강판 모재의 인장 강도보다 낮은 언더 매치의 조인트로 되어도 된다.
본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법에 있어서 사용되는 실드 가스의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법은, 실드 가스의 종류에 관계없이, 우수한 용접 작업성을 발휘하고, 고강도 및 고인성을 갖는 용접 조인트를 얻을 수 있다. 그러나, 일반적으로 다용되고 있는 100vol％의 탄산 가스 및 Ar과 3 내지 30vol％ CO2의 혼합 가스 등이, 본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법의 실드 가스인 것이 바람직하다. 또한, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어를 사용한 용접 시의 실드 가스는 5Vol％ 이하의 O2 가스를 포함하고 있어도 된다. 이들 가스는 염가이므로, 이들 가스를 사용한 용접은 산업 이용상 유리하다. 통상, 이들 가스는, 루틸계 FCW와 조합하여 사용되었을 때, 다량의 스패터를 발생시켜서 용접 작업성을 악화시킨다. 그러나 본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법은, 스패터양을 충분히 억제할 수 있는 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어를 사용하므로, 이들 가스가 실드 가스인 경우에도, 양호한 용접 작업성을 발휘할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법에 있어서의 용접 자세는 특별히 한정되지 않는다. 본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법은, 스패터양을 충분히 억제하고, 또한 용융 금속의 점성을 충분히 높일 수 있는 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어를 사용하므로, 용접 자세가 하향 자세, 횡향 자세, 입향 자세 및 상향 자세 중 어느 것이어도, 양호한 용접 작업성을 발휘할 수 있다.
또한, 피용접재(강재)가 (A) 판 두께가 12mm 이하이고, Pcm이 0.36％ 이하인 강판, (B) 판 두께가 12mm 초과 25mm 이하이고, Pcm이 0.33％ 이하인 강판, (C) 판 두께가 25mm 초과 40mm 이하이고, Pcm이 0.31％ 이하인 강판 및 (D) 판 두께가 40mm 초과 100mm 이하이고, Pcm이 0.29％ 이하인 강판으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이며, 또한 가스 실드 아크 용접하는 공정의 개시 시의 강재의 온도가 5℃ 미만인 경우, 5℃ 이상으로 예열하는 것이 바람직하다. 강재의 종류 및 용접 시의 강재 온도가 상술한 범위 내에서, 예열을 행하지 않고 용접하였다고 해도, 저온 균열이 반드시 발생하는 것이 아니다. 용접 후에 X선이나 UST 등의 비파괴 검사를 행하고, 용접 조인트에 균열 등이 있는 경우에는, 깨진 부분을 보수 용접하면 된다. 또한, 강재의 종류가 상술한 범위 내이지만, 용접 시의 강재의 온도가 5℃ 이상인 경우, 예열을 생략해도, 저온 균열을 확실하게 방지할 수 있다. 본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법에서는, 용접 금속의 내저온 균열성을 충분히 높일 수 있는 플럭스 코어드 와이어가 사용되고 있으므로, 일반적인 590MPa 이상 1700MPa 이하의 인장 강도를 갖는 강재가 피용접재인 경우, 많은 경우 예열을 생략할 수 있다. 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어를 사용함으로써 용접 보수를 포함한 용접 시공의 비용을 대폭으로 저감할 수 있어, 용접 시공 및 시간을 대폭으로 단축할 수 있다.
다음으로, 본 실시 형태에 관한 용접 조인트에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에 관한 용접 조인트는, 상술된 본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법에 의해 얻어진다. 본 실시 형태에 관한 용접 조인트는, Ceq, 산소량 및 슬래그 형성제의 양이 바람직하게 제어된 본 실시 형태에 관한 용접 와이어를 사용하여 제조되므로, 고강도 및 고인성을 갖고, 확산성 수소량이 1.0ml/100g 이하이고, 또한 양호한 비드 형상을 갖는 용접 금속을 구비한다. 본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 모재는 특별히 한정되지 않는다.
본 발명의 다른 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어는, 강제 외피와, 상기 강제 외피의 내부에 충전된 플럭스를 구비하는 플럭스 코어드 와이어이며, 상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, JIS Z 3118에 규정된 조건에서 직류 가스 실드 아크 용접함으로써 얻어지는 용접 금속의 확산성 수소량이 1.0ml/100g 이하이고, 상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 와이어측이 플러스, 용접 자세가 하향이고, 전류값이 270A, 전압값이 30V, 용접 속도가 30cm/min, 실드 가스종이 100％ CO2 가스 및 실드 가스 유량이 25L/min인 조건에서 직류 가스 실드 아크 용접을 행했을 때 발생하는 스패터의 용접 시간당 중량이 3.5g/min 이하인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어는, 강제 외피와, 상기 강제 외피의 내부에 충전된 플럭스를 구비하는 플럭스 코어드 와이어이며, 상기 플럭스 코어드 와이어는, 상기 전체 질량에 대한 질량％로, Al: 0.08 내지 0.70％, Ni: 0 내지 0.60％, Ti 산화물의 TiO2 환산값: 4.30 내지 7.50％를 포함하고, 상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, JIS Z 3118에 규정된 조건에서 직류 가스 실드 아크 용접함으로써 얻어지는 용접 금속의 확산성 수소량이 1.0ml/100g 이하이고, 상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 와이어측이 플러스, 용접 자세가 하향이고, 전류값이 270A, 전압값이 30V, 용접 속도가 30cm/min, 실드 가스종이 100％ CO2 가스 및 실드 가스 유량이 25L/min인 조건에서 직류 가스 실드 아크 용접을 행했을 때 발생하는 스패터의 용접 시간당 중량이, 3.5g/min 이하인 것을 특징으로 한다. 와이어의 극성은, 용접 금속의 확산성 수소량 및 스패터 발생량에 미칠 영향을 무시할 수 있을 정도로 작으므로, 플러스 및 마이너스 중 어느 것이어도 되지만, 플러스인 것이 바람직하다. 예를 들어, 와이어측이 플러스, 용접 자세가 하향이고, 전류값이 270A, 전압값이 30V, 용접 속도가 30cm/min, 실드 가스종이 100％ CO2 가스 및 실드 가스 유량이 25L/min인 조건에서, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 직류 가스 실드 아크 용접을 행한 경우, 용접 금속의 확산성 수소량을 확실하게 1.0ml/100g으로 할 수 있다. 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어는, 상술한 특징을 가지므로, 내저온 균열성이 우수한 용접부를 얻을 수 있고, 또한 용접 중의 스패터 발생량을 대폭으로 저감할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 플럭스 코어드 와이어는, 용접 금속의 균열을 방지하기 위한 예열 작업을 필요로 하지 않거나, 또는 현저하게 경감하는 것이 가능하고, 및 스패터 발생량을 대폭으로 저감 가능하다.
[실시예]
다음으로, 실시예에 의해, 본 발명의 실시 가능성 및 효과에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
실시예 및 비교예의 플럭스 코어드 와이어는, 이하에 설명하는 방법에 의해 제조하였다. 먼저, 강대를 길이 방향으로 보내면서, 성형 롤을 사용하여 성형하여 U형 오픈 관을 얻었다. 이 오픈 관의 개구부를 통과하여 오픈 관 내에 플럭스를 공급하고, 오픈 관의 개구부의 상대되는 에지부를 맞댐 용접하여 심리스 관을 얻었다. 이 심리스 관을 신선하여, 슬릿형 간극이 없는 플럭스 코어드 와이어를 얻었다. 단, 일부의 시료는, 심 용접을 하지 않은 슬릿형 간극을 갖는 관으로 하고, 그것을 신선하였다. 이와 같이 하여, 최종의 와이어 직경이 φ1.2mm인 플럭스 코어드 와이어를 시작하였다. 또한, 이들 플럭스 코어드 와이어의 신선 작업의 도중에, 플럭스 코어드 와이어를 650 내지 950℃의 온도 범위 내에서 4시간 이상 어닐링하였다. 시작 후, 와이어 표면에는 윤활제를 도포하였다. 이들 플럭스 코어드 와이어의 구성을 표 1-1 내지 표 3-3에 나타낸다.
표 1-1 내지 표 3-3에 개시된 각 불화물의 함유량, 각 산화물의 함유량 및 산화물의 합계량(Ti 산화물, Ca 산화물 제외한다), 각 탄산염의 함유량 및 탄산염의 합계량, Fe 분말의 함유량, 그리고 합금 성분으로서 포함되는 각 원소의 함유량의 단위는, 플럭스 코어드 와이어 전체 질량에 대한 질량％이다. 표 1-1 내지 표 1-3에 개시된 플럭스 코어드 와이어의 F 환산값은, 플럭스 코어드 와이어 중의 불화물에 포함되는 불소(F)의 양을, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 나타내는 것이다. 표 1-1 내지 표 1-3에 개시된 플럭스 코어드 와이어의 Z값(스패터 발생 지수 Z) 및 V값은, 하기의 식 B 및 식 C에 의해 구해진 값이다.
Z＝0.70×([Na3AlF6]＋[NaF]＋[MgF2])＋0.80×([K2SiF6]＋[K2ZrF6])＋0.90×([LiF]＋[BaF2])＋3.50×([CaF2])…… 식 B
V＝([TiO2]＋1.2×[SiO2]＋1.4×[Al2O3]＋1.5×[ZrO2])/(F)1/2…… 식 C
상술한 두 식에 있어서, 각괄호로 묶인 화학식은, 각 화학식에 관한 화합물의, 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로 나타낸 함유량이며, 기호 「F」는, 플럭스 코어드 와이어의 F 환산값이다.
표에 개시된 플럭스 코어드 와이어의 잔부(즉, 표 1-1 내지 표 3-3에 개시된 각 성분 이외의 성분)는, 철 및 불순물이었다. 표에 개시된 플럭스 코어드 와이어는, 「비고」란에서 특별히 언급이 없는 한, 심리스 형상을 갖고, 윤활유로서 팜유가 도포되었다. 표 3-1 내지 표 3-3에 개시된 플럭스 코어드 와이어에 합금 성분으로서 포함되는 각 원소는, 강제 외피 또는 금속 분말의 형태였다. 또한, 표 1-1 내지 표 3-3에 있어서는, 본 발명에서 규정되는 범위로부터 벗어나는 수치에 밑줄을 부여해 두었다. 또한, 화학 성분이나 화합물 등의 함유량에 관한 표 중의 공란은, 그 화학 성분이나 화합물 등이 의도적으로 첨가되지 않은 것을 의미한다. 이들 화학 성분이나 화합물 등이 불가피하게 혼입되거나 생성되기도 한다.
실시예 및 비교예의 플럭스 코어드 와이어는, 이하에 설명하는 방법에 의해 평가되었다. 또한, 평가 시의 용접 가스의 종류는, 「비고」란에서 특별히 언급이 없는 한, 100％ CO2 가스로 하였다. 또한, 평가 시에, 용접 전류는 모두 직류로 하고, 와이어의 극성은 모두 플러스로 하였다.
플럭스 코어드 와이어를 사용하여 얻어지는 용접 금속의 기계 특성(인장 강도와 인성) 및 확산성 수소량을 평가하기 위해서, 이 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 판 두께가 20mm인 모재를, 루트 갭 16mm 및 개선 각도 20도로 맞대어, 받침쇠를 사용하여, 표 5에 나타내는 용접 조건 1로 하향 용접하였다. 모재 및 받침쇠는 SM490A였다. 모재의 개선면 및 받침쇠의 표면에는, 시험되는 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 2층 이상이고도 덧붙임 높이 3mm 이상의 버터링을 실시하였다. 기타의 용접 조건은, 인장 강도 및 인성을 평가하는 경우는 표 5에 기재된 조건 1로 하고, 확산성 수소량을 평가하는 경우는 표 5에 기재된 조건 4로 하였다. 이와 같이 하여 얻어진 용접 금속의 강도는 인장 시험에 의해 평가하고, 인성은 -40℃에서의 샤르피 충격 시험에 의해 평가하였다. 하향 용접 시험에서 얻어진 용접 금속으로부터, 도 1에 나타내는 바와 같이, JIS Z3111(2005년)에 준거한 A1호 인장 시험편(원형 봉)(5)과 4호 샤르피 시험편(2mmV 노치)(4)을 채취하여, 인장 시험 및 샤르피 충격 시험에 제공하였다. 용접 금속의 확산성 수소량의 측정은, JIS Z 3118(강 용접부의 수소량 측정 방법)에 준거한 가스 크로마토그래피법에 의해 실시하였다. 용접 금속의 인장 강도가 490MPa 이상으로 되는 플럭스 코어드 와이어를, 인장 강도에 관하여 합격으로 하였다. 용접 금속의 인장 강도가 490MPa 미만인 경우, 용접 조인트가 언더 매치 조인트(용접 금속의 인장 강도가 모재의 인장 강도를 크게 하회하는 조인트)로 되고, 용접 금속에 대한 변형 집중 및 용접 금속의 파단이 발생되기 쉬워지기 때문이다. 또한, 용접 금속의 -40℃에서의 샤르피 흡수 에너지가 47J 이상으로 되는 플럭스 코어드 와이어를, 저온 인성에 관하여 합격으로 하였다. 용접 금속의 확산성 수소량이 1.0ml/100g 이하로 되는 플럭스 코어드 와이어를, 확산성 수소량에 관하여 합격으로 하였다.
또한, 플럭스 코어드 와이어를 사용한 입향 용접의 용접 작업성 등을 평가하기 위해서, 입향 상진 필렛 용접과 입향 상진 비드 온 플레이트 용접을, 상술한 모재에 행하였다. 용접 조건은, 스패터양을 평가하는 경우는 표 5에 나타나는 용접 조건 2로 하고, 입향 용접성, 비드 형상 및 슬래그 혼입을 평가하는 경우는 표 5에 나타나는 용접 조건 3으로 하였다. 메탈 드립핑의 유무, 스패터 발생량, 슬래그 박리성 및 비드 형상의 목시 조사 결과에 기초하여, 입향 용접의 작업성을 평가하였다. 그 후, 상술한 방법으로 얻어진 용접부에 5개소의 단면에 있어서, 슬래그 혼입 결함의 유무를 눈으로 보아 조사하였다. 또한, 메탈 드립핑 유무의 판정, 슬래그 박리성의 평가 및 비드 형상의 평가는, 입향 상진 필렛 용접과 입향 상진 비드 온 플레이트 용접 양쪽으로 행해졌다.
입향 용접성은, 용접 전류 180A에서 용접하고, 용융 금속의 드립핑이 발생한 경우를 불합격으로 하고, 용융 금속의 드립핑이 발생하지 않은 경우를 합격으로 하였다. 슬래그의 박리성은, 스틸 브러시에 의한 브러싱으로 박리되지 않는 것을 불합격, 박리되는 것을 합격으로 하였다. 비드 형상의 외관 평가는 언더컷, 볼록 비드가 발생한 경우를 불합격으로 하고, 이들 결함이 발생하지 않은 경우를 합격으로 하였다. 슬래그 혼입 결함 유무의 판정은, 입향 상진 필렛 용접으로만 행해졌다. 5단면 중에 1단면이라도 슬래그 혼입이 있는 경우에는 불합격으로 하고, 5단면 모두에서 슬래그 혼입이 없는 것을 합격으로 하였다. 스패터 발생량은, 용접 중에 발생한 스패터의 중량을, 용접 시간으로 나누어서 얻어지는, 아크 타임 1분간 당 스패터 발생량으로 평가하였다. 스패터 발생량이 3.5g/min 이하로 되는 플럭스 코어드 와이어를, 스패터 발생량에 관해 합격으로 하였다.
내저온 균열성의 평가는, 온도 5℃이고도 습도 60％의 일정 분위기 관리 하에 있어서, 브리넬 경도가 500HB이고, Pcm이 0.36이고, 판 두께가 25mm인 내마모 강에, 표 5의 용접 조건 6으로 용접을 행하고, 이에 의해 얻어진 용접 조인트에 JIS Z 3157(U형 용접 균열 시험)에 준거한 시험을 행하고, 또한 표 5의 용접 조건 5로 용접을 행하여, 이에 의해 얻어진 용접 조인트에 JIS Z 3158(y형 용접 균열 시험)에 준거한 시험을 행함으로써 실시하였다. U형 용접 균열 시험 및 y형 용접 균열 시험 양쪽에서 균열이 발생하지 않은 용접 조인트에 관계된 플럭스 코어드 와이어를, 내저온 균열성에 관하여 합격으로 하였다.
상술한 방법에 의해 얻어진 시험 결과를 표 4-1 내지 표 4-3에 나타낸다. 본 발명예의 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 용접을 행한 경우, 가령 용접 환경의 온도가, 기술 상식을 감안하여 매우 저온 조건이라고 간주되는 5℃이고, 또한 강재의 예열이 행해지지 않아도, U형 용접 균열 시험의 모든 단면에 있어서, 단면 균열 없음(단면 균열이 발생하지 않은 것)이었다. 따라서, 본 발명예의 플럭스 코어드 와이어가 극히 높은 내저온 균열성을 갖고 있다는 것이 증명되었다. 또한, 표 4-1 내지 표 4-3 시험 결과에 나타나는 바와 같이, 본 발명예의 플럭스 코어드 와이어는, 입향 상진 용접에 제공된 경우여도 양호한 용접 작업성을 나타냈다. 게다가, 본 발명예의 플럭스 코어드 와이어는, 용접 금속의 인장 강도, 용접 금속의 인성, 용접 금속 중의 확산성 수소량, 내저온 균열성 및 스패터 발생량의 모든 평가 항목에 있어서 합격이었다. 한편, 비교예는, 본 발명에서 규정하는 요건 중 어느 것을 충족하지 않으므로, 1개 이상의 평가 항목에 있어서 불합격으로 되었다.
[표 1-1]
Figure 112019051310880-pct00001
[표 1-2]
Figure 112019051310880-pct00002
[표 1-3]
Figure 112019051310880-pct00003
[표 2-1]
Figure 112019051310880-pct00004
[표 2-2]
Figure 112019051310880-pct00005
[표 2-3]
Figure 112019051310880-pct00006
[표 3-1]
Figure 112019051310880-pct00007
[표 3-2]
Figure 112019051310880-pct00008
[표 3-3]
Figure 112019051310880-pct00009
[표 4-1]
Figure 112019051310880-pct00010
[표 4-2]
Figure 112019051310880-pct00011
[표 4-3]
Figure 112019051310880-pct00012
[표 5]
Figure 112019051310880-pct00013
또한, Pcm이 0.36％인 판 두께 12mm, Pcm이 0.33％인 판 두께 25mm, Pcm이 0.31％인 판 두께 40mm 및 Pcm이 0.29％인 판 두께 100mm의 강판을, 각각 원래 두께 그대로, 온도 5℃-습도 60％에 있어서 예열을 행하지 않고, 표 5에 나타내는 용접 조건에서, 표 1-1 내지 표 3-2에 개시된 실시예 와이어 3, 10, 25 및 65를 사용하여 용접하고, 이것에 의해 얻어진 용접 조인트에 y형 용접 균열 시험과 U형 용접 균열 시험을 행하였다. 그 결과, 모든 용접 조인트에 있어서, 표면 및 단면에 균열이 없음을 확인하였다.
본 발명에 관한 플럭스 코어드 와이어는, 고강도 및 고인성을 갖고, 내저온 균열성이 우수하고, 그리고 양호한 비드 형상을 갖는 용접부를 얻을 수 있고, 용접 중의 스패터 발생량을 대폭으로 저감할 수 있고, 및 용접 중의 용융 금속의 점도를 상승시킬 수 있다. 본 발명에 관한 용접 조인트의 제조 방법은, 모든 자세 용접에대한 적용이 가능하고, 용접 금속의 균열을 방지하기 위한 예열 작업을 필요로 하지 않거나, 또는 현저하게 경감하는 것이 가능하고, 및 스패터 발생량을 대폭으로 저감 가능하다. 본 발명에 관한 용접 조인트는, 고강도이고도 고인성이며, 양호한 비드 형상을 갖는 용접부를 구비한다. 특히, 590MPa 이상의 고강도강의 용접에 본 발명에 관한 플럭스 코어드 와이어 및 용접 조인트의 제조 방법을 적용한 경우, 입향 용접이 가능하고, 저온 균열을 억제하기 위한 예열 작업을 필요로 하지 않거나, 또는 현저하게 저감시킬 수 있고, 나아가, 실드 가스가 100％ CO2와 같은 스패터를 발생시키기 쉬운 가스인 용접에서 사용되어도, 스패터의 발생을 억제하므로, 용접 시공 능률을 현저하게 향상시킬 수 있어, 산업계에 있어서의 가치는 매우 높다.
1: 강판
2: 받침쇠
3: 용접 비드
4: 2mmV 노치 샤르피 충격 시험편
5: 원형 봉 인장 시험편, 산소 분석 시험편
6: 간극

Claims (15)

  1. 강제 외피와,
    상기 강제 외피의 내부에 충전된 플럭스
    를 구비하는 플럭스 코어드 와이어이며,
    상기 플럭스가,
    상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 F 환산값으로 합계 0.11％ 이상의, CaF2, MgF2, LiF, NaF, K2ZrF6, BaF2, K2SiF6 및 Na3AlF6으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 불화물과,
    상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 TiO2 환산값이 4.30 내지 7.50％인 Ti 산화물과,
    상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한, FeO, BaO, Na2O, SiO2, ZrO2, MgO, Al2O3, MnO2 또는 K2O의 각각의 환산값으로 합계 0.30 내지 2.40％의, Fe 산화물, Ba 산화물, Na 산화물, Si 산화물, Zr 산화물, Mg 산화물, Al 산화물, Mn 산화물 및 K 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하고, 상기 Ti 산화물 및 Ca 산화물을 제외한 산화물과,
    상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량％로 합계 0 내지 0.60％의, MgCO3, Na2CO3, LiCO3, CaCO3, K2CO3, BaCO3, FeCO3 및 MnCO3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 탄산염
    을 포함하고,
    CaO 환산으로 나타낸 상기 Ca 산화물의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량％로 0％ 이상 0.20％ 미만이고,
    상기 CaF2의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량％로 0％ 이상 0.50％ 미만이고,
    상기 플럭스 코어드 와이어의, 상기 불화물, 상기 산화물, 상기 Ti 산화물, 상기 Ca 산화물 및 상기 탄산염을 제외한 화학 성분이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량％로,
    C: 0.003 내지 0.120％,
    Si: 0.45 내지 1.00％,
    Mn: 1.00 내지 3.50％,
    P: 0.030％ 이하,
    S: 0.020％ 이하,
    Al: 0.08 내지 0.70％,
    Cu: 0 내지 0.50％,
    Ni: 0 내지 0.60％,
    Cr: 0 내지 1.00％,
    Mo: 0 내지 1.00％,
    Nb: 0 내지 0.20％,
    V: 0 내지 0.200％,
    Ti: 0 내지 0.10％,
    B: 0 내지 0.020％,
    Bi: 0 내지 0.030％,
    Mg: 0 내지 0.90％,
    Ca: 0 내지 0.50％ 및
    REM: 0 내지 0.0100％를 포함하고,
    잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고,
    식 1에 의해 산출되는 Z값이 2.00％ 이하이고,
    식 2에 의해 산출되는 V값이 5.0 이상 27.0 이하이고,
    식 3에 의해 산출되는 Ceq가 0.30 내지 1.00％ 이하인 것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
    Z＝0.7×([Na3AlF6]＋[NaF]＋[MgF2])＋0.8×([K2SiF6]＋[K2ZrF6])＋0.9×([LiF]＋[BaF2])＋3.5×([CaF2]): 식 1
    V＝([TiO2]＋1.2×[SiO2]＋1.4×[Al2O3]＋1.5×[ZrO2])/(F)1/2: 식 2
    Ceq＝[C]＋[Si]/24＋[Mn]/6＋[Ni]/40＋[Cr]/5＋[Mo]/4＋[V]/14: 식 3
    식 1 중의 각 묶인 화학식은, 각 상기 화학식에 대응하는 화합물의, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량％로 나타낸 함유량이며, 식 2 중의 각괄호로 묶인 화학식은, 각 화학식에 대응하는 화합물의, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 상기 각각의 환산값으로 나타낸 함유량이며, 식 2 중의 F는, 상기 불화물의 F 환산값으로 나타낸 합계 함유량이며, 식 3 중의 각괄호로 묶인 원소 기호는, 상기 플럭스 코어드 와이어의, 상기 불화물, 상기 산화물, 상기 Ti 산화물, 상기 Ca 산화물 및 상기 탄산염을 제외한 상기 화학 성분에 있어서의 각 상기 원소 기호에 대응하는 원소의, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량％로 나타낸 함유량이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불화물의, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 상기 F 환산값으로 나타낸 상기 합계 함유량이 0.50％ 이상인 것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 Z값이 1.80％ 이하인 것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 불화물의, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량％로 나타낸 함유량의 합계에 대한, 상기 Na3AlF6, 상기 NaF 및 상기 MgF2의, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량％로 나타낸 함유량의 합계가, 0.50% 이상인 것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 강제 외피가 심리스 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 강제 외피가 슬릿형 간극을 갖는 것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 플럭스 코어드 와이어가, 상기 플럭스 코어드 와이어의 표면에 도포된 퍼플루오로폴리에테르유을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 플럭스 코어드 와이어 중의 수소의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대해서 12ppm 이하인 것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 CaF2의 함유량이, 상기 플럭스 코어드 와이어의 상기 전체 질량에 대한 질량％로, 0.20％ 미만인 것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 강재를 가스 실드 아크 용접하는 공정
    을 구비하는 용접 조인트의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 강재가,
    판 두께가 12mm 이하이고, Pcm이 0.36％ 이하인 강판,
    판 두께가 12mm 초과 25mm 이하이고, Pcm이 0.33％ 이하인 강판,
    판 두께가 25mm 초과 40mm 이하이고, Pcm이 0.31％ 이하인 강판 및
    판 두께가 40mm 초과 100mm 이하이고, Pcm이 0.29％ 이하인 강판
    으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종이며,
    상기 강재를, 상기 가스 실드 아크 용접할 때, 상기 강재의 온도가 5℃ 미만인 경우에는 상기 강재의 온도가 5℃ 이상이 되도록 상기 강재를 예열하고, 상기 강재의 온도가 5℃ 이상인 경우에는 상기 강재를 예열하지 않고,
    가스 실드 아크 용접을 행하는 것을 특징으로 하는 용접 조인트의 제조 방법.
    여기서, Pcm은, 식 4에 의해 산출한다.
    Pcm＝[C]＋[Si]/30＋[Mn]/20＋[Cu]/20＋[Ni]/60＋[Cr]/20＋[Mo]/15＋[V]/10＋5×[B]: 식 4
    단, []가 쳐진 원소 기호는, 상기 강재에 포함되는 각각의 상기 원소 기호에 대응하는 원소의 함유량을 단위 질량％로 표시한다.
  12. 제10항에 기재된 용접 조인트의 제조 방법에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 용접 조인트.
  13. 강제 외피와,
    상기 강제 외피의 내부에 충전된 플럭스
    를 구비하는 플럭스 코어드 와이어이며,
    상기 플럭스는, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량%로, TiO2 환산으로 나타낸 Ti 산화물 4.30 내지 7.50％를 포함하고,
    상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, JIS Z 3118에 규정된 조건에서 직류 가스 실드 아크 용접함으로써 얻어지는 용접 금속의 확산성 수소량이 1.0ml/100g 이하이고,
    상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 와이어측이 플러스, 용접 자세가 하향이고, 전류값이 270A, 전압값이 30V, 용접 속도가 30cm/min, 실드 가스종이 100％ CO2 가스 및 실드 가스 유량이 25L/min인 조건에서 직류 가스 실드 아크 용접을 행했을 때 발생하는 스패터의 용접 시간당 중량이 3.5g/min 이하인
    것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  14. 강제 외피와,
    상기 강제 외피의 내부에 충전된 플럭스
    를 구비하는 플럭스 코어드 와이어이며,
    상기 플럭스 코어드 와이어는, 상기 플럭스 코어드 와이어의 전체 질량에 대한 질량％로, Al: 0.08 내지 0.70％, Ni: 0 내지 0.60％, TiO2 환산으로 나타낸 Ti 산화물: 4.30 내지 7.50％를 포함하고,
    상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, JIS Z 3118에 규정된 조건에서 직류 가스 실드 아크 용접함으로써 얻어지는 용접 금속의 확산성 수소량이 1.0ml/100g 이하이고,
    상기 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 와이어측이 플러스, 용접 자세가 하향이고, 전류값이 270A, 전압값이 30V, 용접 속도가 30cm/min, 실드 가스종이 100％ CO2 가스 및 실드 가스 유량이 25L/min인 조건에서 직류 가스 실드 아크 용접을 행했을 때 발생하는 스패터의 용접 시간당 중량이, 3.5g/min 이하인 것을 특징으로 하는 플럭스 코어드 와이어.
  15. 제11항에 기재된 용접 조인트의 제조 방법에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 용접 조인트.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6762131B2 (ja) * 2016-04-28 2020-09-30 株式会社神戸製鋼所 フラックス入りワイヤ
WO2019191609A1 (en) * 2018-03-30 2019-10-03 Hobart Brothers Company Tubular wires made from copper coated strip
JP7257189B2 (ja) * 2019-03-06 2023-04-13 日鉄溶接工業株式会社 耐候性鋼のＡｒ－ＣＯ２混合ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
CN110773844B (zh) * 2019-09-20 2021-05-28 吴立斌 一种长输管道用气保护碱性药芯焊丝下向自动焊焊接方法
CN110788515A (zh) * 2019-11-05 2020-02-14 上海欣冈贸易有限公司 一种焊接金属材料及其组合物
CN110711968A (zh) * 2019-11-08 2020-01-21 大连海洋大学 一种多元复合强化自保护耐磨堆焊药芯焊丝
KR20220066407A (ko) * 2019-11-08 2022-05-24 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 플럭스 함유 와이어 및 용접 조인트의 제조 방법
CN112171108B (zh) * 2020-09-11 2021-12-17 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 用于u肋内部仰位焊接的高粘稠高韧性药芯焊丝及其制备方法
CN112509645B (zh) * 2020-11-10 2023-09-26 鞍钢股份有限公司 一种药芯焊丝合金粉末原料添加量的计算方法
JP2022097255A (ja) * 2020-12-18 2022-06-30 株式会社神戸製鋼所 フラックス入りワイヤ及びガスシールドアーク溶接方法
CN113579548B (zh) * 2021-07-07 2023-07-28 四川大西洋焊接材料股份有限公司 一种焊条及其制备方法和应用和一种熔敷金属
CN115635213B (zh) * 2022-12-23 2023-04-07 天津市金桥焊材科技有限公司 一种电焊条引弧剂

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016083677A (ja) * 2014-10-24 2016-05-19 新日鐵住金株式会社 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01271098A (ja) 1988-04-21 1989-10-30 Nippon Steel Corp ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JPH0636999B2 (ja) * 1990-07-19 1994-05-18 新日本製鐵株式会社 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP2679880B2 (ja) 1990-12-26 1997-11-19 新日本製鐵株式会社 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP3120912B2 (ja) 1992-11-27 2000-12-25 新日本製鐵株式会社 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JPH08257785A (ja) 1995-01-23 1996-10-08 Nippon Steel Corp 鋼溶接部の耐低温割れ性を改善するアーク溶接用フラックス入りワイヤ
KR20020080333A (ko) * 2000-08-31 2002-10-23 에어 워터 가부시키가이샤 소모 전극식 아크 용접 방법과 용접 장치
JP2002331384A (ja) 2001-05-10 2002-11-19 Kobe Steel Ltd ガスシールドアーク溶接用メタル系フラックス入りワイヤ
WO2003064103A1 (fr) * 2002-01-31 2003-08-07 Jfe Steel Corporation Fil d'acier pour soudage a l'arc avec protection au dioxyde de carbone et processus de soudage utilisant ce fil d'acier
JP4300153B2 (ja) 2004-05-11 2009-07-22 日鐵住金溶接工業株式会社 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP4531617B2 (ja) 2005-04-07 2010-08-25 日鐵住金溶接工業株式会社 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP4646764B2 (ja) 2005-09-28 2011-03-09 株式会社神戸製鋼所 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP4209913B2 (ja) 2006-12-15 2009-01-14 株式会社神戸製鋼所 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP5359561B2 (ja) 2009-05-28 2013-12-04 新日鐵住金株式会社 高張力鋼用フラックス入りワイヤ
CN101559546B (zh) * 2009-06-03 2011-07-20 河北翼辰实业集团有限公司 全位置高韧性自保护药芯焊丝
KR101193273B1 (ko) 2009-12-16 2012-10-19 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 모든 자세 용접이 가능한 가스 실드 아크 용접용 플럭스 내장 와이어
JP5384312B2 (ja) * 2009-12-18 2014-01-08 日鐵住金溶接工業株式会社 耐候性鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP5459083B2 (ja) 2010-06-04 2014-04-02 新日鐵住金株式会社 高張力鋼用炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP5558406B2 (ja) 2011-04-25 2014-07-23 日鐵住金溶接工業株式会社 炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP5768547B2 (ja) 2011-07-08 2015-08-26 新日鐵住金株式会社 高張力鋼ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP2013151001A (ja) 2012-01-25 2013-08-08 Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd 耐候性鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP5826057B2 (ja) * 2012-02-08 2015-12-02 大陽日酸株式会社 複合溶接方法及び複合溶接用の溶接トーチ
JP5952597B2 (ja) 2012-03-08 2016-07-13 株式会社神戸製鋼所 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP5704573B2 (ja) 2012-04-25 2015-04-22 日鐵住金溶接工業株式会社 原油油槽鋼のガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP5440744B1 (ja) 2012-05-08 2014-03-12 新日鐵住金株式会社 超高張力鋼溶接用フラックス入りワイヤ
JP5863570B2 (ja) * 2012-06-08 2016-02-16 日鐵住金溶接工業株式会社 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP5825210B2 (ja) 2012-07-09 2015-12-02 新日鐵住金株式会社 パルスガスシールドアーク溶接方法
JP6338593B2 (ja) * 2012-12-27 2018-06-06 ポスコＰｏｓｃｏ 衝撃靱性に優れた超高強度フラックスコアードアーク溶接継手を製造するための溶接ワイヤ
EP2952288B1 (en) * 2013-01-31 2018-09-05 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Flux cored wire, welding method using flux cored wire, method for producing welded joint using flux cored wire, and welded joint
WO2015068261A1 (ja) 2013-11-08 2015-05-14 新日鐵住金株式会社 溶接継手の製造方法
KR20150066369A (ko) * 2013-12-06 2015-06-16 주식회사 포스코 내충격성 및 내마모성이 우수한 플럭스코어드 아크 용접재료
JP2015217393A (ja) 2014-05-14 2015-12-07 日鐵住金溶接工業株式会社 炭酸ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP6322093B2 (ja) * 2014-09-03 2018-05-09 株式会社神戸製鋼所 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP6322096B2 (ja) * 2014-09-09 2018-05-09 日鐵住金溶接工業株式会社 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
JP5955370B2 (ja) * 2014-10-29 2016-07-20 株式会社神戸製鋼所 金属接合体の製造方法
JP6441100B2 (ja) * 2015-02-02 2018-12-19 株式会社神戸製鋼所 サブマージアーク溶接用フラックス
JP6795290B2 (ja) * 2015-07-31 2020-12-02 株式会社神戸製鋼所 ガスシールドアーク溶接方法
JP6399984B2 (ja) * 2015-08-28 2018-10-03 株式会社神戸製鋼所 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
CN105239003A (zh) * 2015-11-20 2016-01-13 山东钢铁股份有限公司 一种厚规格海洋平台用钢板及其生产方法
WO2017154122A1 (ja) * 2016-03-08 2017-09-14 新日鐵住金株式会社 フラックス入りワイヤ、溶接継手の製造方法、及び溶接継手

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016083677A (ja) * 2014-10-24 2016-05-19 新日鐵住金株式会社 ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ

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