KR102664070B1 - 박판 용접성이 우수한 가스 쉴드 플럭스 충전 와이어 - Google Patents
박판 용접성이 우수한 가스 쉴드 플럭스 충전 와이어 Download PDFInfo
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Abstract
박판 용접성이 우수한 가스 쉴드 플럭스 충전 와이어가 제공된다.
본 발명의 플럭스 충전 와이어는, 자체 중량%로, TiO2: 4.0~8.0%, C: 0.02~0.05%, Si: 0.40~0.80%, Mn: 1.50~3.00%, Mg: 0.10~0.50%, B: 0.001~0.020%, Nb: 0.010%이하, V: 0.010%이하, Na + K: 0.35~0.90%, 알카리 및 알카리토류 금속계 불소 화합물 중 F 환산량: 0.01~0.10%, 잔여 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 관계식 1에 의해 정의되는 A 값이 0.5 ~ 0.8을 만족하다.
본 발명의 플럭스 충전 와이어는, 자체 중량%로, TiO2: 4.0~8.0%, C: 0.02~0.05%, Si: 0.40~0.80%, Mn: 1.50~3.00%, Mg: 0.10~0.50%, B: 0.001~0.020%, Nb: 0.010%이하, V: 0.010%이하, Na + K: 0.35~0.90%, 알카리 및 알카리토류 금속계 불소 화합물 중 F 환산량: 0.01~0.10%, 잔여 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 관계식 1에 의해 정의되는 A 값이 0.5 ~ 0.8을 만족하다.
Description
본 발명은 가스 쉴드 플럭스 충전 와이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 용접모재로서 인장 강도 490MPa~670MPa급의 강재 용접에 사용되고, 박판(≤10mm) Auto Carriage 자동 용접 작업성이 우수한 가스 쉴드 플럭스 충전 와이어에 관한 것이다.
우리나라는 2000년 이후 세계 조선시장을 이끈 조선강국이다. 하지만 조선업의 대부분은 컨테이너선, 벌크선, LNG선등 상선이 주를 이루는 반면, 연안여객선 가운데 가장 큰 배인 카페리와 고속 선박인 쾌속선의 대부분은 수입에 의존하고 있다. 국내로 들여오는 카페리와 쾌속선은 신조선박이 아니라 대부분 15년 이상된 중고선박을 들여와 운항하였으며, 2014년 큰 사고가 났던 세월호가 바로 중고 수입 카페리 가운데 하나였다. 이 사고를 계기로 15년이 넘는 중고 카페리 및 쾌속선의 국내 반입과 운항 투입에 대해 신중하게 검토하고 국내에서 신조를 모색하는 방안이 논의 되었다. 또한 향후 세계 여객선 건조수요 전망을 보면 척수 기준 2014년 22척에서 2020년 71척으로 증가하여 연평균 증가율이 21.6%에 이르고 있고, 금액 기준으로는 2014년 10억 달러에서 2020년 69억 달러로 증가하여 연평균 증가율이 38.0%로 매우 높을 것으로 예상되고 있다. 이러한 카페리와 고속 선박의 경우, 고속항해를 위하여 비교적 얇은 모재를 사용하여 건조를 함으로써 그에 맞는 용접 각장(≤5mm)이 요구되며, 작업 능률을 향상시키기 위하여 Auto Carriage를 이용하여 저전류(≤180A) 영역에서 Single Pass로 용접을 하는 추세이다. 하지만 종래, 시중에 판매되고 있는 인장 강도가 490~670MPa급의 가스 실드 플럭스 충전 와이어에 대하여, 후판을 사용하여 건조하는 상선에 대한 안정적인 용접작업 확보를 목적으로 이미 다양한 연구가 이루어져 왔으나 박판의 경우 그렇지가 못하다. 즉, 종래의 가스 실드 플럭스 충전 와이어를 Auto Carriage에 이용한 박판(≤10mm)에서의 용접부는 작업성 확보가 가능하지만 입향상진 용접부는 안정적인 작업성이 확보되지 못하여 용접 후 사상공정이 필요한 실정이다.
한편 특허문헌 1은 전 자세에서의 용접 작업성이 우수하지만, 특히 박판(≤10mm)에서의 양호한 용접금속을 얻을 수 있음을 제시하고 있다. 그러나 전술한 특허문헌 1에 제시된 가스 쉴드 플럭스 충전 와이어에서는 카페리와 고속 선박 건조시 요구되는 각장(≤5mm)을 만족하기 위한 저전류 용접에 대한 용접이 진행되지 않았으며, 박판에서의 저전류(≤180A) 입향상진 용접 시 사상 공정을 최소화 하기 위한 용접 작업성(비드 퍼짐성) 역시 부족한 면이 많았다.
따라서 본 발명은 박판(≤10mm)에서의 작업성이 우수하고, 특히, 저 전류(≤180A) 영역에서의 Auto Carriage Single pass 용접성이 우수한 가스 실드 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.
따라서 본 발명의 일 측면은,
금속 외피 내 플럭스가 충전되어 있는 플럭스 충전 와이어에 있어서, 자체 중량%로, TiO2: 4.0~8.0%, C: 0.02~0.05%, Si: 0.40~0.80%, Mn: 1.50~3.00%, Mg: 0.10~0.50%, B: 0.001~0.020%, Nb: 0.010%이하, V: 0.010%이하, Na + K: 0.35~0.90%, 알카리 및 알카리토류 금속계 불소 화합물 중 F 환산량: 0.01~0.10%, 잔여 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 A 값이 0.5 ~ 0.8을 만족하도록 조성된 박판 용접성이 우수한 가스 실드 아크 용접용 플럭스 충전 와이어에 관한 것이다.
[관계식 1]
상술한 바와 같은 구성의 본 발명은 박판(≤10mm)에서의 우수한 용접부를 제공함과 동시에, Auto Carriage Single Pass 자동 용접 작업성이 우수한 가스 쉴드 플럭스 충전 와이어를 효과적으로 제공할 수 있다.
따라서 이를 이용하여 카페리와 고속선박 건조시 사용되는 박판 용접부의 용접성을 효과적으로 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에서 발명예 2, 5와 비교예 2, 5의 가스 쉴드 플럭스 충전 와이어를 이용하여 두께 6mm의 모재에서 Auto Carriage 입향상진 자세의 비드 단면 형상을 나타낸다.
이하, 본 발명을 설명한다.
본 발명은 박판(≤10mm)에서의 우수한 용접부를 제공함과 동시에, Auto Carriage Single Pass 자동 용접 작업성이 우수한 가스 쉴드 플럭스 충전 와이어를 제공함을 목적으로 하며, 이러한 가스 쉴드 플럭스 충전 와이어는, 자체 중량%로, TiO2: 4.0~8.0%, C: 0.02~0.05%, Si: 0.40~0.80%, Mn: 1.50~3.00%, Mg: 0.10~0.50%, B: 0.001~0.020%, Nb: 0.010%이하, V: 0.010%이하, Na + K: 0.35~0.90%, 알카리 및 알카리토류 금속계 불소 화합물 중 F 환산량: 0.01~0.10%, 잔여 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 관계식 1에 의해 정의되는 A 값이 0.5 ~ 0.8 을 만족하도록 조성된다.
이하, 본 발명의 플럭스 충전 와이어의 조성성분 및 그 함량 제한사유를 설명하며, 여기에서 기재하는 %는 다른 기재가 없는 한 중량%을 의미한다.
·TiO2: 4.0~8.0%
TiO2는 아크 안정제 역활과 더불어 슬래그 형성제의 주성분이다.
또한 본 발명에서는 우수한 용접 작업성을 확보하기 위한 TiO2 함량 조절이 중요하다. 만일 TiO2 함유량이 4.0% 미만이면 슬래그 응고성이 저하되어 전자세 용접, 특히 입?u 상진 용접이 힘들어진다. 반면에, TiO2 함유량이 8.0%를 초과하면, Flux의 융점이 높아져 용융성 저하로 스패터 발생량이 증가하며, 우수한 비드 퍼짐성을 확보할 수 없다.
따라서 본 발명에서는 상기 TiO2 함량을 4.0∼8.0%로 제한함이 바람직하다.
·C: 0.02~0.05%
본 발명에서 탄소는 용접금속의 강도를 확보하고 용접금속의 충격 인성을 확보할 수 있는 오스테나이트 안정화 원소이다. 그런데 탄소함량이 낮은 경우에는 오스테나이트가 안정화되지 않으므로 적정량의 탄소를 유지할 필요가 있으므로 그 하한을 0.02%로 하였다. 반면 탄소함량이 0.05%를 초과하게 되면, 아크 집중성 증가로 모재에 언더컷(Under Cut) 발생 등 양호한 작업성 확보가 어렵다.
이를 고려하여, 본 발명에서는 탄소(C) 함량을 0.02∼0.05% 범위로 제한함이 바람직하다.
·Si: 0.40~0.80%
본 발명에서 실리콘의 함량이 0.40% 미만이면 용접 금속부 내의 탈산 효과가 불충분하고 용접 금속부의 유동성을 저하시켜 작업성을 저하시킨다. 반면에 0.80%를 초과하면 용접 금속부의 강도가 증가하여 인성이 저하되므로 바람직하지 못하다.
따라서 본 발명에서는 실리콘(Si)의 함량을 0.40~0.80%로 제한함이 바람직하다.
·Mn: 1.50~3.00%
본 발명에서 Mn은 비교적 약한 탈산제 역할과 강도를 향상시키는 역할을 하는 원소이다. S와 반응하여 FeS보다 MnS를 먼저 형성하기 때문에, S의 편석에 의한 저융점 화합물의 형성을 방지하여 고온균열 예방에 효과적이다.
본 발명에서는 Mn 함량을 1.50~3.00%로 제한함이 바람직한데, 이는 그 함량이 1.50% 미만에서는 용접 금속부 내의 탈산 효과가 불충분하여 인성이 저하된다. 반면에 3.00%를 초과하면 저온 변태조직을 생성시켜 내 균열성 및 인성이 급격하게 저하되고 강도가 증가 되며 아크 용융성 저하로 작업성 역시 저하하기 때문에 바람직하지 못하다.
·Mg : 0.10~0.50%
본 발명에서 Mg은 강탈산제로서 용융 금속내의 산소와 반응하여 비금속 개재물의 생성을 억제하여 용접금속의 청정도를 향상시킨다. 그러나 그 함유량이 0.10%미만에서는 상기 함유에 따른 효과를 기대할 수 없으며, 0.50%를 초과하면 청정효과 과도하게 증가하여 다른 성분의 용착금속 이행률을 같이 증가시켜 스패터 발생량이 증가하고 용융금속의 유동성 및 아크성이 저하하기 때문에 본 발명에서는 그 함유량을 0.10~0.50%로 제한함이 바람직하다.
·B (붕소): 0.001~0.020%
B는 노치 인성을 개선하는 효과가 있다. B 함유량이 0.001% 미만이면 그 첨가 효과를 기대하기 어려우며, B 함유량이 0.020%를 초과하는 경우에는 인성 개선 효과가 급속히 감소함과 동시에 B이 결정립 사이에 결집하여 고온 균열성을 급격하게 저하시킨다.
따라서 본 발명에서는 B 함유량은 0.001~0.020% 범위로 제한함이 바람직하다.
·Nb: 0.010%이하, V: 0.010%이하
미량의 Nb 또는 V는 TiO2의 원료에 존재하며, 용접 금속의 결정 조성과 기계적 특성에 영향을 미칠 수 있다. Nb과 V은 불순물로 첨가되는 원소로서 결정립계에 석출하여 고용강화에 의하여 용접부 강도를 증가시킬 뿐 아니라 인성에도 영향을 미친다. 따라서 본 발명에서는 Nb과 V의 함량을 각각 0.010%이하, 0.010% 이하의 범위로 제한함이 바람직하다.
·Na + K : 0.35∼0.90%
아크 안정제로 분류되는 알칼리금속 Na와 K 는 용접 시 아크 안정화를 이루어 양호한 작업성을 가져온다. 따라서 본 발명에서의 박판 용접성 확보를 위하여 알칼리금속인 Na + K가 중요한데, 만일 그 함량이 0.35% 미만이면 아크성 저하로 작업성 저하를 가져오며, 0.90%를 초과하면 Fume 발생량을 증가시키며 용접이음부 내 산소함량을 증가시켜 인성을 저하 시킨다.
본 발명에서는 Na, K 화합물로는 K2O, Na2O의 산화물 형태에 TiO2, SiO2등이 포함된 화합물을 사용한다.
·알카리 및 알카리토류 금속계 불소 화합물 중 F 환산량: 0.01~0.10%
불소 화합물은 고온의 아크에서 불소를 아크 중으로 발생시켜 용접 중 수소와 반응하여 탈수소 반응을 일으키게 되므로 용접이음부의 확산성 수소를 효과적으로 낮출 수 있다. 그런데 상기 불소화합물 중 F 환산량이 0.01%미만이면 상술한 효과를 기대하기 어려우며, 0.10%를 초과하면 흄 발생량을 과도하게 증가하기 때문에 그 함량 범위를 0.01 ~ 0.10%로 제한하는 것이다.
본 발명에서는 상기 불소 화합물로는 NaF2, KSF, MgF2중 1종 또는 2종 이상을 사용함이 바람직하다.
·관계식 1
본 발명의 플럭스 충전 와이어는 상술한 성분조성을 모두 만족함과 동시에, 박판(≤10mm)에서의 Auto Carriage Single Pass 용접시 우수한 용접작업성을 제공하기 위하여, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 A값이 0.5 ~ 0.8 범위를 만족하도록 Na + K, Mn, Mg 함량을 제어함을 특징으로 한다.
만일 상기 A값이 0.5 미만이면 아크 안정성 저하로 특히 박판 용접에서의 안정적인 작업성 확보가 어렵다. 반면에 0.8을 초과하면 과도한 산화물의 첨가로 인한 용착금속내 산소량의 증가로 본 발명에서 요구하는 충격인성을 기대하기 어렵다.
[관계식 1]
그리고 본 발명의 플럭스 충전 와이어는 잔여 성분으로서 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하며, 여기에서 Fe는 금속외피 중의 Fe와 플럭스 중의 Fe 분말 등을 포함한다.
본 발명의 일실시예 따른 플럭스 충전 와이어 용접재료는 외피인 연강 재질인 후프와 와이어의 내부에 충전되는 플럭스로 구성되며, 플럭스 충전 아크 용접 와이어 총 무게에 대한 플럭스의 무게비는 13.0~18.0%를 이룰 수 있다.
상술한 합금조성 등을 만족하는 용접재료를 제공함으로써 박판(≤10mm) Auto Carriage Single Pass에서의 우수한 작업성을 확보할 수 있다.
또한 상술한 합금조성을 만족하는 플럭스 충전 와이어를 이용하여 용접을 한 후 얻어지는 용접비드로부터, 특히, 입향상진 자세에서 우수한 작업성을 확보할 수 있음을 알 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.
(실시예)
| 구분 | No. | TiO2 | C | Si | Mn | Mg | B | Nb | V | F | Na+K | A |
| 발 명 예 |
1 | 4.9 | 0.032 | 0.45 | 2.56 | 0.34 | 0.009 | 0.0016 | 0.004 | 0.08 | 0.45 | 0.52 |
| 2 | 4.8 | 0.033 | 0.46 | 2.68 | 0.32 | 0.010 | 0.0018 | 0.005 | 0.06 | 0.55 | 0.56 | |
| 3 | 5.6 | 0.036 | 0.52 | 2.78 | 0.48 | 0.011 | 0.0016 | 0.005 | 0.07 | 0.62 | 0.58 | |
| 4 | 5.4 | 0.042 | 0.56 | 2.28 | 0.43 | 0.009 | 0.0017 | 0.006 | 0.05 | 0.66 | 0.65 | |
| 5 | 6.8 | 0.045 | 0.59 | 2.46 | 0.25 | 0.009 | 0.0016 | 0.005 | 0.06 | 0.72 | 0.68 | |
| 6 | 6.7 | 0.028 | 0.62 | 2.16 | 0.26 | 0.012 | 0.0018 | 0.004 | 0.06 | 0.85 | 0.78 | |
| 7 | 7.2 | 0.026 | 0.64 | 2.92 | 0.34 | 0.011 | 0.0018 | 0.005 | 0.08 | 0.90 | 0.69 | |
| 8 | 7.5 | 0.028 | 0.74 | 2.82 | 0.48 | 0.010 | 0.0015 | 0.004 | 0.07 | 0.84 | 0.67 | |
| 비 교 예 |
1 | 3.2 | 0.042 | 0.42 | 2.52 | 0.42 | 0.010 | 0.0016 | 0.005 | 0.09 | 0.66 | 0.63 |
| 2 | 9.5 | 0.040 | 0.40 | 2.42 | 0.44 | 0.010 | 0.0015 | 0.005 | 0.08 | 0.62 | 0.63 | |
| 3 | 5.6 | 0.010 | 0.38 | 2.33 | 0.38 | 0.011 | 0.0016 | 0.006 | 0.10 | 0.43 | 0.53 | |
| 4 | 5.8 | 0.070 | 0.37 | 2.28 | 0.42 | 0.010 | 0.0017 | 0.007 | 0.11 | 0.56 | 0.61 | |
| 5 | 6.8 | 0.045 | 0.25 | 2.62 | 0.36 | 0.011 | 0.0014 | 0.004 | 0.09 | 0.52 | 0.56 | |
| 6 | 6.7 | 0.048 | 0.94 | 2.59 | 0.32 | 0.012 | 0.0018 | 0.005 | 0.09 | 0.69 | 0.65 | |
| 7 | 7.2 | 0.042 | 0.40 | 1.08 | 0.35 | 0.011 | 0.0016 | 0.006 | 0.10 | 0.71 | 0.97 | |
| 8 | 7.3 | 0.046 | 0.38 | 3.58 | 0.41 | 0.011 | 0.0018 | 0.007 | 0.12 | 0.86 | 0.62 | |
| 9 | 8.2 | 0.043 | 0.45 | 2.84 | 0.05 | 0.010 | 0.0018 | 0.005 | 0.09 | 0.82 | 0.69 | |
| 10 | 8.6 | 0.042 | 0.46 | 2.82 | 0.65 | 0.010 | 0.0017 | 0.006 | 0.10 | 0.55 | 0.54 | |
| 11 | 6.2 | 0.042 | 0.56 | 2.66 | 0.43 | 0.009 | 0.0017 | 0.006 | 0.05 | 0.30 | 0.42 | |
| 12 | 6.8 | 0.045 | 0.59 | 2.52 | 0.35 | 0.009 | 0.0016 | 0.005 | 0.06 | 1.10 | 0.82 | |
| 13 | 6.2 | 0.042 | 0.56 | 1.61 | 0.15 | 0.009 | 0.0017 | 0.006 | 0.05 | 0.86 | 0.92 | |
| 14 | 6.8 | 0.045 | 0.59 | 2.83 | 0.48 | 0.009 | 0.0016 | 0.005 | 0.06 | 0.22 | 0.35 |
*표 1에서 성분 단위는 중량%이며, 잔여 성분은 금속외피 중 Fe, 플럭스중 철분 및 불가피한 불순물임. 그리고 A는 관계식 1에 의해 정의되는 A값을 나타내며, F는 불소환산량을 나타냄.
상기 표 1에 나타난 바와 같은 조성성분을 갖는 플럭스 충전 용접용 와이어를 각각 마련하였다. 이후, 이러한 각각의 용접 와이어를 이용하여 조선용 고장력 강판인 항복강도 360MPa급 이상의 AH36 강재 20mm에 대하여 플럭스 충전 아크 용접을 실시하였으며, 이때, 이용되는 용접조건으로는 용접전류 280~300A, 전압 31~32V, 용접속도 30~35cm/min, 용접 평균입열량 14.9~19.2kJ/cm, 100% CO2 보호가스하에서 용접을 실시하였다.
이어, 상기 용접으로 얻어진 용접 금속부의 기계적 성질을 평가하기 위하여, 충격인성 시험편들과 인장 시험편들은 용접 금속부의 센터에서 채취하였다. 구체적으로, 인장 시험편은 KS규격(KS B 0801) 4호 시험편을 이용하였다. 아울러, 인장강도 시험은 크로스 헤드 스피드(cross head speed) 10±1mm/mim 속도로 당기며, 파단 되었을 때의 최대하중을 재료의 단면적으로 나누어 나타낸다. 충격 시험편은 KS(KS B 0809) 3호 시험편에 준하여 제조하였으며, 샤르피 충격 시험기를 이용하여 해머로 -30℃로 유지된 시편에 충격을 가하였을 때 파단 시 흡수된 에너지를 이용하여 충격인성값을 나타내었다.
한편 입향상진 용접작업성을 평가하기 위하여, 6mm 두께의 SS400강재를 T-Fillet으로 조립하여, 용접 조건 전류 160~180A, 전압 25~26V, 용접속도 25cm/min 입향상진 자세 조건으로 Auto Carriage 이용한 Straight-up 기법을 이용하여 플럭스 충전 아크 용접을 실시하였으며, 용접작업성 판단 기준은 용접후 비드의 [실제 목두께/((각장 A+B)/2)]의 값이 0.95 이하를 기준으로 양호 여부를 판단하였다.
그리고 상기 기계적 특성과 용접작업성을 종합적으로 고려하여, 하기 표 2에 종합평가를 하였으며, 구체적으로, ◎는 양호, △는 보통, 그리고 X는 미달을 나타낸다.
| 구분 | No. | 평균 입열량 (kJ/cm) |
충격인성 vE-30℃ (J) |
인장시험 | 입향상진 | 종합평가 | ||
| 인장강도 (MPa) |
연신율(%) | 용접작업성 | 실제 목두께/ (각장 A+B) |
|||||
| 발명예 | 1 | 25 | 58 | 585 | 29.6 | 양호 | 0.85 | ◎ |
| 2 | 24 | 56 | 590 | 29.4 | 양호 | 0.83 | ◎ | |
| 3 | 25 | 50 | 605 | 29.2 | 양호 | 0.86 | ◎ | |
| 4 | 26 | 59 | 570 | 30.0 | 양호 | 0.88 | ◎ | |
| 5 | 25 | 56 | 580 | 29.8 | 양호 | 0.86 | ◎ | |
| 6 | 26 | 49 | 605 | 29.4 | 양호 | 0.84 | ◎ | |
| 7 | 26 | 48 | 615 | 28.4 | 양호 | 0.92 | ◎ | |
| 8 | 25 | 44 | 620 | 28.2 | 양호 | 0.90 | ◎ | |
| 비교예 | 1 | 27 | 66 | 585 | 29.6 | 저하 | 1.11 | X(용접작업성 저하) |
| 2 | 27 | 52 | 575 | 29.8 | 저하 | 1.08 | X(용접작업성 저하) | |
| 3 | 25 | 38 | 550 | 30.4 | 양호 | 0.94 | X(충격인성 저하) | |
| 4 | 25 | 73 | 595 | 29.2 | 저하 | 1.08 | X(용접작업성 저하) | |
| 5 | 26 | 33 | 530 | 31.6 | 저하 | 1.06 | X(용접작업성 저하) | |
| 6 | 25 | 38 | 650 | 28.2 | 양호 | 0.94 | △(인장강도 증가 & 충격인성 저하) | |
| 7 | 25 | 28 | 540 | 30.8 | 양호 | 0.92 | X(충격인성 저하) | |
| 8 | 26 | 41 | 655 | 27.8 | 저하 | 1.16 | X(용접작업성 저하) | |
| 9 | 25 | 21 | 530 | 31.4 | 양호 | 0.89 | X(충격인성 저하) | |
| 10 | 26 | 82 | 635 | 27.4 | 저하 | 1.11 | X(용접작업성 저하) | |
| 11 | 26 | 59 | 605 | 29.4 | 저하 | 1.08 | X(용접작업성 저하) | |
| 12 | 26 | 33 | 590 | 29.2 | 양호 | 0.92 | X(충격인성 저하) | |
| 13 | 26 | 31 | 540 | 31.0 | 양호 | 0.89 | X(충격인성 저하) | |
| 14 | 25 | 57 | 610 | 28.2 | 저하 | 1.12 | X(용접작업성 저하) | |
상기 표 1~2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 따른 용접용 와이어를 이용하여 플럭스 충전 아크 용접을 실시한 본 발명예(1~8)의 경우, 관계식 1에 의해 정의되는 A값이 0.5 ~ 0.8을 만족함과 동시에 박판 입향상진의 비드성이 [실제 목두께/((각장 A+B)/2)]의 값이 0.95 이하를 만족하였으며 동시에 -30℃에서 40J 이상의 충격 인성 확보가 가능함을 확인할 수 있다.
이에 반하여, 와이어 조성성분이 본 발명의 범위를 벗어나거나 관계식 1에 의해 정의되는 A값이 0.5 ~ 0.8을 만족하지 못하는 용접용 와이어를 이용하여 용접을 행한 비교예(1~14)는 [실제 목두께/((각장A+B)/2)]의 값이 0.95 이하를 만족하지 못하여 비드성이 좋지 않았으며, 동시에 -30℃에서 40J 이상의 충격 인성 확보가 어려움을 알 수 있다.
구체적으로, 비교예 1~2는 TiO2 함량이 본 발명에서 요구하는 수준 보다 낮거나 과다하여 입향 상진 용접 작업성이 저하되었다.
또한 비교예 3~4의 경우 C 함량이 본 발명에서 요구하는 수준보다 낮거나 과도하게 함유된 경우로서, C 함량이 낮을 경우 본 발명에서 요구하는 -30℃ 충격 인성이 나빴으며, C 함량이 높을 경우 아크 집중의 과도한 증가로 입향 상진 용접작업성이 저하하여 비드 퍼짐이 저하한 것을 확인할 수 있다.
또한 비교예 5~6은 Si 함량이 본 발명에서 요구하는 수준 보다 낮거나 과도하게 함유된 경우로서, Si 낮을 경우 용접금속 탈산이 부족하여 -30℃ 충격 인성이 나빴으며, Si 함량이 높을 경우 용접금속 탈산 효과가 과도하여 용접부 강도증가로 인한 충격인성이 다소 미흡하였다.
비교예 7~8은 Mn 함량이 본 발명에서 요구하는 수준 보다 낮거나 과도하게 함유된 경우로서, Mn 낮을 경우 Si과 마찬가지로 용접금속 탈산이 부족하여 -30℃ 충격 인성이 나빴으며, Si보다 탈산력이 강한 Mn 함량이 높을 경우 강도 증가 및 아크 안정성 저하로 용접작업성이 저하함을 확인할 수 있다.
비교예 9~10은 Mg 성분범위가 본 발명에서 요구하는 수준 보다 낮거나 과도하게 함유된 경우로서, Mg 낮을 경우에는 용접금속의 충분한 탈산이 부족하여 충격인성 저하함을 확인할 수 있었으며, Mg이 높을 경우에는 용접금속의 청정효과로 충격인성은 양호 하였으나, 다른 성분(Si, Mn)의 용착금속 이행 증가로 인한 강도 증가, 아크성 저하로 입향상진 용접작업성이 저하함을 확인할 수 있다.
비교예 11~12은 Na+K 성분범위가 본 발명에서 요구하는 수준 보다 낮거나 과도하게 함유된 경우로서, Na+K 낮을 경우에는 본 발명에서 요구되는 박판에서의 용접작업성이 저하하였으며, Na+K 높을 경우에는 산화물의 증가로 용착금속내 산소량이 증가하여 충격인성이 저하함을 확인할 수 있다.
비교예 13~14의 경우는 본 발명에서 요구하는 성분범위를 만족하였지만 관계식 1에 의해 정의되는 A 값이 0.5 ~ 0.8을 만족하지 못하는 경우로서 용접작업성 저하 및 -30℃ 충격인성이 저하함을 확인할 수 있다.
한편, 도 1은 본 발명의 실시예에서 발명예 2, 5와 비교예 2, 5의 가스 쉴드 플럭스 충전 와이어를 이용하여 두께 6mm의 모재에서 Auto Carriage 입향상진 자세의 비드 단면 형상을 나타낸다.
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 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Claims (1)
- 금속 외피 내 플럭스가 충전되어 있는 플럭스 충전 와이어에 있어서,
자체 중량%로, TiO2: 4.0~8.0%, C: 0.02~0.05%, Si: 0.40~0.80%, Mn: 1.50~3.00%, Mg: 0.10~0.50%, B: 0.001~0.020%, Nb: 0.010%이하, V: 0.010%이하, Na + K: 0.35~0.90%, 알카리 및 알카리토류 금속계 불소 화합물 중 F 환산량: 0.01~0.10%, 잔여 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 A 값이 0.5 ~ 0.8을 만족하도록 조성되고, 상기 플럭스 충전 와이어 총 무게에 대한 상기 플럭스의 무게비는 13.0~18.0%인, 박판 용접성이 우수한 가스 실드 아크 용접용 플럭스 충전 와이어.
[관계식 1]
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