KR102283346B1

KR102283346B1 - 극저온 충격인성이 우수한 가스실드 아크 용접용 티타니아계 플럭스 충전 와이어

Info

Publication number: KR102283346B1
Application number: KR1020190115581A
Authority: KR
Inventors: 조진환; 유철; 유동현; 김용덕; 최준태; 박수길; 원주연
Original assignee: 현대종합금속 주식회사; 한국조선해양 주식회사
Priority date: 2019-09-19
Filing date: 2019-09-19
Publication date: 2021-07-30
Also published as: KR20210033810A

Abstract

극저온 충격인성이 우수한 가스실드 아크 용접용 티타니아계 플럭스 충전 와이어가 제공된다.
본 발명의 플럭스 충전 와이어는, 와이어 전중량에 대한 중량%로, C:0.02~0.07%, Si:0.1~0.5%, Mn:0.7~1.8%, B:0.002~0.007%, Ni:2.2~3.6%, Mg:0.5~0.9%, TiO₂: 4.5~8.0％이고, SiO₂:0.1~0.4%, Ti:0.1~0.4%, F:0.05~0.20%, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 관계식 1에 의해 정의되는 F(X) 값이 5.0~9.0을 만족한다.

Description

극저온 충격인성이 우수한 가스실드 아크 용접용 티타니아계 플럭스 충전 와이어{Titania Based Flux Cored Wire of Gas Shielded Arc Welding for superior impact toughness at ultra low temperature}

본 발명은 티타니아계 용접용 플럭스 충전 와이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 에탄가스 비등점 -89℃에서 필렛 용접시 용접성, 내균열 감수성 및 극저온충격인성이 우수한 가스 실드 아아크 용접용 플럭스 충전와이어에 관한 것이다

셰일가스는 모래와 진흙 등이 단단하게 굳어진 퇴적암 지층인 셰일층에 매장되어 있는 천연가스이다. 여기에서 얻어진 유기물의 성분은 대개 나프타 성분이 적고, 경유나 등유의 제조에 적합한 유분 성분을 함유한다.

현재 셰일가스가 주목을 받는 이유는 셰일가스로부터 에탄 크래킹을 통하여 기존 LPG에서 나오는 에탄 가스보다 두배에서 세배 정도의 양을 얻을수 있기 때문이다. 따라서 앞으로 에탄케리어용선(VLEC) 수요가 급증할 것이며 그에 맞는 용접재료도 개발되어져야 한다. 에탄케리어용 연료탱크 구조는 대부분 멤브레인 타입으로 STS 또는 알루미늄, 인코넬 용접재료를 사용하였다. 하지만 멤브레인 타입은 강재 뿐만 아니라 용접재료 또한 고가이므로 경제성을 갖추기 위하여 최근에는 타입을 Prismatic타입으로 전환하는 개발도 시행되어지고 있다. 이에 따라 3.5%Ni 또는 5%Ni 강재가 적용되어지며, 용접재료도 강재 성분에 맞추어 개발되어지고 있다.

본 발명은 플럭스코어드 아크 용접에서 저Ni타입으로 내균열성 및 극저온충격인성(≥27J at -105℃)이 우수한 가스 실드 아크 용접용 플럭스 충전 와이어를 제공함을 목적으로 한다.

또한 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

금속 외피내에 플럭스가 충전된 플럭스 충전 와이어에 있어서,

와이어 전중량에 대한 중량%로, C:0.02~0.07%, Si:0.1~0.5%, Mn:0.7~1.8%, B:0.002~0.007%, Ni:2.2~3.6%, Mg:0.5~0.9%, TiO₂: 4.5~8.0％이고, SiO₂:0.1~0.4%, Ti:0.1~0.4%, F:0.05~0.20, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 F(X) 값이 5.0~9.0을 만족하는 극저온 충격인성이 우수한 가스실드 아크 용접용 티타니아계 플럭스 충전 와이어에 관한 것이다.

[관계식 1]

상술한 구성의 본 발명에 의하면, 플럭스 충전 와이어의 조성성분을 제어함과 동시에, 이들의 성분관계를 제어함으로써, 극저온 충격인성을 갖는 가스실드 아크 용접용 티타니아계 플럭스 충전 와이어를 제공함에 유용한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실험에 이용된 용접모재 3.5Ni 강재 필렛을 나타내는 그림이다.
도 2는 본 발명의 실험에 이용된 2F 자세 용접을 나타내는 그림이다.
도 3은 용접 후 자분탐상법 (Magnetic Particle Testing:MPT)을 실시하여 필렛부의 균열여부를 확인하는 것으 보이는 사진이다.
도 4는 본 발명의 관계식 1에서 정의되는 F(X)값과 -105℃ 저온충격치의 상관관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명은 먼저, 플럭스 충전와이어내의 성분 중 Ni과 Mg의 함량을 조절함으로써 저온충격인성 및 내균열성 향상을 도모하고자 하였디. Ni은 오스테나이트 안정화 원소로써 용접응고 과정 중 침상형(Acicular ferrite) 미세조직을 형성시켜 저온충격인성 향상을 도모하지만 적정함유량을 벗어나면 균열 및 용접성 저하를 가져오게 된다. 금속 Mg은 플럭스 내 강 탈산제로써 용접부 내 산소분포를 줄임으로써 충격인성을 향상시킨다. 또한 산소와 결합하여 MgO와 같은 염기도 산화물을 형성시킴으로써 충격인성에 해를 끼치지 않는 것으로 알려져 있다.

또한 본 발명에서 B은 침입형 원소로 오스테나이트 입계에 편석되어 입계 페라이트의 생성을 억제하고 조직을 미세화 시키므로써 침상형 페라이트 조직을 극대화시켜 용접부의 인성을 향상시킨다. 하지만 B도 적정범위를 벗어나면 고온균열 또는 취성파괴를 일으킬 수 있는 베이나이트나 마르텐사이트 조직을 형성시킬 수 있다.

아울러, SiO₂와 TiO₂는 슬라그 형성제로써 전자세 용접성에 있어서 매우 중요한 역할을 하게 된다. 구체적으로, SiO₂와 TiO₂는 산화물로 극저온 충격인성에 좋지 않은 영향을 주지만 적정함량을 첨가하여 전자세 용접성과 극저온 충격인성의 안정화를 확보할 수 있다.

따라서 본 발명은 상술한 점에 착안하여, 본 발명의 와이어 조성성분에서, Ni. Mg, B, SiO₂ 및 TiO₂함량이 상기 관계식 1에 의해 정의되는 값이 일정범위에 속하도록 상호 일정한 함량 관계를 유지하도록 하는 것이 소망하는 특성 발현에 중요함을 확인하고, 본 발명을 제시하는 것이다.

이러한 본 발명의 극저온 충격인성이 우수한 가스실드 아크 용접용 플럭스 충전 와이어는, 와이어 전중량에 대한 중량%로, C:0.02~0.07%, Si:0.1~0.5%, Mn:0.7~1.8%, B:0.002~0.007%, Ni:2.2~3.6%, Mg:0.5~0.9%, TiO₂: 4.5~8.0％이고, SiO₂:0.1~0.4%, Ti:0.1~0.4%, F:0.05~0.20%, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 관계식 1에 의해 정의되는 F(X) 값이 5.0~9.0을 만족한다.

이하, 본 발명의 플럭스 충전 와이어의 조성성분 및 그 함량 제한사유를 설명하며, 여기에서 "%"는 달리 규정하는 바가 없다면, 플럭스 충전 와이어 전체 중량에 대한 "중량%"임을 밝혀둔다.

·탄소(C): 0.02~0.07%

탄소(C)는 본 발명 와이어의 강재 외피 및 플럭스에 함유되는 것으로 용접금속의 강도를 유지하고 소입성으로 인하여 입계 페라이트의 생성을 억제하므로 저온 충격인성을 향상시킨다.

본 발명에서는 상기 탄소(C)의 함량을 0.02~0.07%로 제한한다. 만일 C의 함량이 0.02%미만이면 소입성 부족으로 미세조직 조대화에 따른 용착금속의 인성 및 인장특성이 열화되며, 0.07%를 초과하면 탄화물 형성으로 강도 및 경도 증가와 함께 균열을 야기시킬 수 있다.

·TiO₂: 4.5~8.0%

TiO₂는 용접시 주된 슬래그 형성제로서 대기로부터 용융금속을 보호하는 역할을 한다. 그러나 그 함량이 4.5% 미만이면 슬래그 응고가 느려져 수직상향 용접시 슬래그가 흘러내리거나 슬래그 포피성이 저하되며, 8.0%를 초과하면 응고가 빨라져 슬래그 박리 및 유동성이 저하될 수 있다. 따라서 본 발명에서는 TiO₂함량을 4.5~8.0%로 제어하는 것이 바람직하다.

·망간(Mn): 0.7~1.8%

Mn은 탈산제로서 S와 반응하여 FeS 보다 MnS를 먼저 형성하기 때문에 S의 편석에 의한 저융점 화합물의 형성을 방지할 수 있다. 본 발명에서는 Mn 함량을 0.7~1.8%로 제한함이 바람직하다. 만일 Mn 함량이 0.7% 미만에서는 용접금속의 강도가 저하하고 저융점 화합물의 형성을 방지할 수 없으므로 내균열성을 야기시킬 수 있다. 반면에 1.8%를 초과하면 용융성 및 스패터성이 저하되며, 용접부에 강도 증가 및 충격인성 저하를 야기시킬 수 있다.

·실리콘(Si): 0.1~0.5%

Si는 용접금속의 강도를 유지함과 아울러, 적정량 첨가시 슬래그 유동성과 비드외관을 향상시키는 역할을 한다. 본 발명에서 상기 Si의 함량이 0.1% 미만에서는 용접금속의 인장강도가 저하되며 비드 외관 향상 효과가 미흡하고, 0.5%를 초과하면 슬래그 유동성이 떨어지고, 충격인성이 저하되며 고온 균열이 발생할 우려가 있기 때문에 그 함량을 0.1~0.5% 범위로 제어함이 바람직하다.

·니켈(Ni): 2.2~3.6%

Ni은 용착금속 오스테나이트 안정화 원소로 충격인성의 천이온도를 낮춤과 동시에 저온 충격인성의 안정화를 도모할 수 있는 기지역할을 하는 원소이다. 본 발명에서는 이러한 Ni의 첨가량을 2.2~3.6% 범위로 함이 바람직하다. 만일 상기 Ni함량이 2.2% 미만에서는 용접시 극저온 충격인성의 안정화 효과를 나타낼 수 없고, 3.6%를 초과하면 Ni의 포화용해도가 저하되어 고온 균열 발생 가능성을 증가시키며, 용융성 저하로 용접성도 저하시킬 수 있기 때문이다.

·마그네슘(Mg): 0.5~0.9%

Mg은 강탈산제로서 용융금속내의 산소와 반응하여 비금속 개재물의 생성을 억제하여 용접금속의 청정도를 향상시킨다. 그러나 그 함유량이 0.5% 미만에서는 상기 함유에 따른 효과를 기대할 수 없으며, 0.9%를 초과하면 용접 흄 및 스패터 발생량이 증가하고 슬래그의 포피성을 열화시킬 수 있다. 이를 고려하여, 본 발명에서는 Mg 함유량을 0.5~0.9%로 제한함이 바람직하다.

·Ti(금속 Ti): 0.1~0.4%

Ti(금속 Ti)는 산소 및 C,Mn,B 결합하여 미세한 Ti 복합산화물을 형성하여 용접금속내 핵생성 사이트 역할을 하며, 상기 Ti 복합산화물들이 성장하여 용접금속조직을 미세화시켜 저온 충격인성 향상시키고 균열 민감성 낮추는 역할을 한다. 본 발명에서는 이러한 미세한 Ti복합산화물 효과를 얻기 위해서는 Ti(금속 Ti) 함량범위를 0.1~0.4%로 하는 제한하는 것이 바람직하다. 만일 상기 Ti(금속 Ti)의 함량이 0.1% 미만에서는 산화물의 산소와 반응할 Ti(금속 Ti) 함량이 적기 때문에, Ti복합 산화물들을 통한 용접금속의 응고 조직의 미세화 효과가 적어 용접금속의 저온 충격인성 및 내균열성이 저하되고, 0.4%를 초과하면 용접금속내 Ti(금속 Ti) 함량의 증가로 인해 용접금속의 강도가 높아지게 되어 저온 충격인성 저하되고 균열 발생이 증가될 수 있다.

·보론(B): 0.002~0.007%

본 발명에서 B의 첨가 목적은 오스테나이트 입계에 편석되어 입계 페라이트의 생성을 억제하고 조직을 미세화시켜 용접부의 강도 및 인성을 증가시키기 위함이다. 본 발명에서는 이러한 B의 함유량을 0.002~0.007%로 제한함이 바람직한데, 이는 0.002%미만에서는 고입열 조건시 충격인성 효과를 나타내지 못하고, 0.007%를 초과하는 경우에는 붕화물이 연속적인 망상으로 형성되어 경화에 의한 충격치 감소가 발생하며, 인성도 열화될 뿐만 아니라 용융성 저하 및 균열이 발생할 수 있기 때문이다.

·SiO₂; 0.1~0.4%

본 발명에서 SiO₂는 슬라그 유동성과 비드형상을 향상시키는 역할을 하며, 그 함량을 0.1~0.4% 범위로 제어함이 바람직하다. 만일 SiO₂함량이 0.1% 미만에서는 슬라그 점성이 저하되어 슬라그 유동 및 비드의 외관, 박리성이 저하되는 반면에, 0.4%를 초과하면 용접금속내 도상 마르텐사이트(M-A constituent) 및 2차상 (Secondary phase) 변태를 촉진시켜 저온 충격인성을 저하시킬 수 있기 때문이다.

·불화물의 F 환산량: 0.05~0.20%

본 발명에서 F는 강력한 탈수소제로서, 용착금속의 확산성 수소 함량을 낮추어 저온 균열 등 용접결함을 방지하는 역할을 한다. 상기 불화물의 F 환산량이 0.05% 미만인 경우에는 상기 첨가에 따른 효과를 기대하기 어려우며, 반면, 0.20%를 초과하는 경우에는 금속플루오르 화합물의 높은 증기압으로 인하여 흄(Fume)의 발생이 급증하며, 용접성이 저하되는 문제가 있다. 따라서 본 발명에서는 상기 불화물의 F 환산량을 0.05~0.20%로 제어함이 바람직하다. 한편, 상기 불화물로는 NaF, Na₃AlF₆, Na₂SiF₆, KF, K₃AlF₆, K₂SiF₆, CaF 및 MgF₂등을 들 수 있다.

·조성성분 관계식 1

본 발명자들은 일정 원소들이 충격인성 및 균열에 미치는 영향을 감안하고 침상형 페라이트 형성에 기여하는 정도를 고려하여 하기 관계식 1을 도출하였다.

상기 침상형 페라이트는 Ni, Mg, B과 같은 침입형 원소들과 SiO₂ 및 TiO₂와 같은 산화물들이 적정하게 존재함으로써 그 효과를 발휘할 수 있다. 그런데 만일 SiO₂ 및 TiO₂ 함량이 과다할 경우 슬라그 유동성을 향상시키는데는 우수하지만 2차상인 Grain boundary ferrite를 증가시켜 충격인성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 본 발명자들은 하기 관계식 1에 의해 정의되는 F(X) 값이 특정한 범위를 벗어날 경우 극저온 충격인성 저하와 함께 내균열성이 문제가 됨을 착안하여 본 관계식을 도출하게 된 한 것이다.

구체적으로, 본 발명에서는 하기 관계식 1에 의해 정의되는 F(X) 값이 5.0~9.0을 만족하도록 Ni, Mg, B, TiO₂ 및 SiO₂ 함량을 상호 제어하는 것을 특징으로 한다.

[관계식 1]

즉, 본 발명에서는 상기 F(X) 값이 5.0~9.0 범위를 만족하도록 Ni, Mg, B, TiO₂ 및 SiO₂ 를 포함하는 것이 저온 충격인성 및 내균열 향상측면에서 바람직하다. 만일 상기 F(X) 값이 5.0 미만이면 용접금속내에 조대한 미세조직이 생성되며, 미세한 침상형페라이트 를 충분히 생성할수 없다. 반면에 상기 F(X)값이 9.0을 초과하게 되면, 베이나이트 및 마르텐사이트 조직 생성으로 강도 및 경도가 증가 되어지고, 특히 극저온 -105℃에서 충격인성 저하를 가져올 수 있다.

한편 도 4는 상기 관계식 F(X)값과 -105℃ 저온충격치의 상관관계를 나타낸 그래프이다. 도 4에 나타난 바와 같이, F(X)값이 5.0~9.0의 범위에서 대부분 극저온 충격인성이 양호함을 볼 수 있다. 따라서 극저온 충격인성을 높이기 위해서는 F(X)값의 소정의 범위 내에 있어야 하며, 이를 위하여, 플럭스 용접용 와이어 성분들 중 B, Ni, Mg, TiO₂ 및 SiO₂가 적정 함량 범위로 첨가되어야 함을 알 수 있다.

본 발명에서는 상기 조성 이외에 나머지는 강재 외피 중의 Fe, 플럭스 중의 철분 및 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하며, 이는 다른 성분이 첨가되는 것을 배제하는 것이 아니다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예)

구분	C	Si	Mn	B	Ni	Mg	TiO2	SiO2	Ti	F	F(X)
발명예1	0.024	0.16	0.8	0.0068	2.2	0.69	5.4	0.35	0.37	0.09	5.3
발명예2	0.065	0.48	1.7	0.0052	3.5	0.87	4.9	0.17	0.12	0.12	8.9
발명예3	0.041	0.25	1.1	0.0036	3.5	0.82	7.8	0.26	0.37	0.15	6.0
발명예4	0.051	0.43	1.4	0.0042	2.4	0.51	4.6	0.14	0.12	0.05	7.4
발명예5	0.028	0.15	0.9	0.0027	3.0	0.88	5.2	0.32	0.28	0.20	5.8
발명예6	0.041	0.21	1.7	0.0062	3.5	0.85	6.8	0.15	0.33	0.19	8.8
발명예7	0.035	0.23	1.0	0.0069	2.6	0.5	8	0.12	0.35	0.17	7.9
발명예8	0.062	0.49	0.8	0.0048	3.6	0.68	4.9	0.23	0.13	0.13	7.2
발명예9	0.039	0.48	1.2	0.0021	3.3	0.51	7.5	0.11	0.4	0.06	7.2
발명예10	0.042	0.21	1.4	0.0042	2.8	0.88	6.3	0.28	0.28	0.14	6.0
발명예11	0.039	0.36	0.9	0.0048	3.1	0.64	7.1	0.31	0.17	0.16	5.3
발명예12	0.021	0.15	1.7	0.0039	2.9	0.69	6.8	0.17	0.39	0.19	7.0
발명예13	0.068	0.5	0.9	0.0020	2.6	0.73	5.3	0.28	0.15	0.17	5.2
발명예14	0.059	0.44	1.6	0.0037	3.4	0.79	4.8	0.33	0.38	0.10	6.0
비교예1	0.014	0.28	1.2	0.0062	3.6	0.51	5.1	0.15	0.24	0.11	8.5
비교예2	0.108	0.15	1.8	0.0052	3.2	0.83	6.4	0.32	0.36	0.13	5.8
비교예3	0.054	0.17	0.2	0.0042	2.9	0.94	7.9	0.28	0.39	0.08	5.8
비교예4	0.041	0.49	2.1	0.0063	3.6	0.74	6.7	0.32	0.15	0.09	5.9
비교예5	0.052	0.32	1.7	0.0007	2.7	0.85	8.0	0.34	0.24	0.19	4.4
비교예6	0.068	0.45	0.8	0.0084	3.4	0.54	4.8	0.39	0.21	0.16	5.7
비교예7	0.056	0.37	1.1	0.0061	1.8	0.57	6.4	0.21	0.19	0.17	5.8
비교예8	0.028	0.36	1.2	0.0051	4.8	0.62	5.9	0.19	0.32	0.18	7.9
비교예9	0.052	0.13	1.1	0.0022	3.6	0.35	5.8	0.07	0.12	0.13	8.3
비교예10	0.068	0.29	0.6	0.0036	2.8	1.02	6.3	0.54	0.28	0.11	4.4
비교예11	0.02	0.46	0.8	0.0048	3.5	0.74	3.8	0.36	0.14	0.1	6.4
비교예12	0.042	0.35	1.4	0.0068	2.9	0.81	9.4	0.18	0.26	0.09	7.1
비교예13	0.021	0.13	1.3	0.0036	3.1	0.49	4.9	0.05	0.07	0.12	12.6
비교예14	0.048	0.32	0.8	0.0069	2.8	0.53	6.2	0.52	0.14	0.06	4.2
비교예15	0.038	0.18	1.4	0.0024	3.1	0.89	7.8	0.39	0.28	0.09	4.7
비교예16	0.059	0.38	0.9	0.0021	2.3	0.57	7.4	0.29	0.35	0.2	3.9
비교예17	0.039	0.31	0.8	0.0041	3.4	0.65	4.6	0.13	0.38	0.19	9.3
비교예18	0.023	0.39	1.8	0.0063	2.8	0.88	4.5	0.12	0.19	0.18	10.6

*표 1에서 각 성분의 단위는 중량%이며, 잔여 성분은 Fe 및 불가피한 불순물임.

강재 외피에 플럭스가 10~20%의 충진율로 충전되어 있는 상기 표 1과 같은 조성성분을 갖는 1.2m 티타니아계 플럭스 충전 와이어를 각각 마련하였다. 이때. 상기 강재 외피는 C :0.03%, Si:0.04%, Mn:0.22%, P:0.007%, S:0.004% 및 잔여 Fe를 포함하는 연강재를 이용하였다.

이렇게 마련된 각각의 와이어를 도 1과 같은 형상을 가진 3.5Ni 강재 Fillet에 하기 표 2와 같은 용접조건으로 도 2와 같이 2F자세 용접을 실시한 후 비드 표면에 발생한 균열의 유, 무를 확인하였다. 이때, 용접입열은 7.8kJ/cm 범위내에서 실시하였다. Fillet 강재 두께는 20mm이며 길이는 600mm이다.

보호가스 및 유량	극성	용접자세	용접전류/전압	입열량	기타
100%CO2 (20-25ℓ)/min.	직류 역극성 (DC+)	2F	250A/28V	7.8kJ/cm	Stick Out:20-25mm 용접방법: Carriage 용접

그리고 이러한 용접 후에는 균열 검사를 위해 도 3과 같이 자분탐상법 (Magnetic Particle Testing:MPT)을 실시하여 필렛부의 균열여부를 확인하였으며 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 균열이 1 point라도 발생시 불합격으로 판단하였다.

그리고 용접에 따른 극저온 충격인성 및 용접성을 평가하여, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 용접금속의 극저온 충격인성의 평가를 위해서는, 3.5%Ni 강재를 용접모재로 사용하였으며 두께는 20T, 개선각은 45°, Root gap은 13mm로 용접을 실시하였으며, 이때, 용접 전류 280A, 용접 전압 32V, 용접 입열범위는 10~22kJ/cm로, 용접 Layer/Pass수는 7Layer/15pass로 진행하였으며, 아래보기 자세 용접으로 실시하였다, 그리고 이러한 실험결과 각각 얻어진 용접금속에 -105℃에서 충격실험을 실시하였으며, 충격인성값이 27J(Joule) 이상이면 합격으로, 27J 미만시에는 불합격으로 판단하였다.

한편 용접성은 비드퍼짐성, 용융성, 슬라그 박리성 및 아크성 등을 육안으로 관찰하여 종합적으로 평가하였다. 구체적으로, 본 발명의 용접성은 비드형상 등을 고려하여 육안으로 비교 판단한 것으로서 우수(◎), 보통(○), 미흡(△), 불량(X)의 4단계로 구분하여 평가하였다.

구분		충격인성값 ≥27J(Joules) @-105℃	필렛부 균열발생여부	용접성	종합평가
발명예	1	71	균열 미발생	◎	◎
	2	64	균열 미발생	△	○
	3	33	균열 미발생	○	○
	4	48	균열 미발생	○	○
	5	30	균열 미발생	◎	○
	6	59	균열 미발생	△	○
	7	79	균열 미발생	◎	◎
	8	42	균열 미발생	○	○
	9	29	균열 미발생	○	○
	10	39	균열 미발생	△	○
	11	41	균열 미발생	◎	◎
	12	38	균열 미발생	○	○
	13	36	균열 미발생	○	○
	14	58	균열 미발생	△	○
비교예	1	25	균열 미발생	△	X
	2	23	균열 발생	○	X
	3	12	균열 발생	◎	X
	4	64	균열 미발생	X	X
	5	11	균열 미발생	○	△
	6	78	균열 발생	△	X
	7	24	균열 미발생	△	X
	8	42	균열 발생	△	X
	9	14	균열 미발생	◎	X
	10	71	균열 발생	X	X
	11	74	균열 미발생	X	△
	12	19	균열 발생	◎	X
	13	80	균열 미발생	X	△
	14	24	균열 발생	◎	X
	15	22	균열 미발생	△	X
	16	24	균열 미발생	△	X
	17	43	균열 발생	△	X
	18	61	균열 발생	X	X

상기 표 1 및 표 3에 나타난 바와 같이, 플럭스 충전 외어의 조성성분이 본 발명의 범위를 만족하는 발명예 1 내지 14는 -105℃에서의 우수한 극저온 충격인성을 가지며, 내균열성 및 용접 특성 또한 우수함을 확인할 수 있다. ,

이에 반하여, 비교예 1-2는 C 함량이 적정 범위를 벗어나 극저온 충격인성 및 내균열성이 저하하였다.

비교예 3-4는 Mn 함량 적정범위에서 벗어나 극저온 충격인성이 저하하였다. 구체적으로, Mn 함량이 과소하면 용접성은 양호하나, 극저온 충격인성이 크게 저하 되어졌으며, 과다하면 극저온 충격인성 및 내균열성이 양호하였으며 용접성이 크게 저하되는 것을 확인할 수 있다.

비교예 5-6은 B 함량이 벗어나서 충격인성 및 내균열성이 저하되었다. 구체적으로, B 함량이 0.002% 미만이면 극저온 충격인성이 크게 저하되었으며, 0.007%를 초과하면 내균열성이 크게 저하되는 것을 확인할 수 있다.

비교예 7-8은 오스테나이이트 안정화 원소 Ni 함량이 적정범위를 벗어날 경우 극저온 충격인성 및 내균열성이 미흡하게 나온 결과를 확인할 수 있다.

또한 비교예 9-10의 경우에는 강 탈산제인 Mg 함량이 0.5% 미만인 경우에는 극저온 충격인성이 크게 저하되었으며, 0.9% 초과하는 경우에는 용접성이 크게 저하되었다.

그리고 비교예 11-12의 경우에는 TiO₂함량이 적정 범위를 벗어나 용접성 및 극저온 충격인성이 저하되는 결과를 나타내었으며, 비교예 13-14의 경우에도 SiO₂ 함량이 적정 범위를 벗어나 용접성 및 극저온 충격인성이 저하되는 결과를 나타내었다.

한편 비교예 15-18은 와이어의 각 조성성분의 함량은 모두 본 발명 범위를 만족하지만, F(X)값이 본 발명 범위를 벗어난 경우로서, 용접성, 극저온 충격인성 및 내균열성 특성이 저하되어 바람직하지 않음을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

금속 외피내에 플럭스가 충전된 플럭스 충전 와이어에 있어서,
와이어 전중량에 대한 중량%로, C:0.02~0.07%, Si:0.1~0.5%, Mn:0.7~1.8%, B:0.002~0.007%, Ni:2.2~3.6%, Mg:0.5~0.9%, TiO₂: 4.5~8.0％이고, SiO₂:0.1~0.4%, Ti:0.1~0.4%, F:0.05~0.20%, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 F(X) 값이 5.0~9.0을 만족하는 극저온 충격인성이 우수한 가스실드 아크 용접용 티타니아계 플럭스 충전 와이어.
[관계식 1]