KR19990042317A

KR19990042317A - 용접금속의 인성이 우수한 500ｋＪ/㎝급 용접재료

Info

Publication number: KR19990042317A
Application number: KR1019970063083A
Authority: KR
Inventors: 안영호
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1997-11-26
Filing date: 1997-11-26
Publication date: 1999-06-15

Abstract

본 발명은 용접금속의 인성이 우수한 500 kJ/cm급 용접재료에 관한 것이며, 그 목적하는 바는 초대입열 용접시 사용되는 용접재료의 와이어와 플럭스의 성분계를 조정함으로써, 0℃ 용접금속의 충격인성이 10kgf-m 이상 확보되는 정도로 인성이 개선된 용접금속이 얻어지는 용접재료를 제공하고자 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 와이어와 플럭스로 조합되는 용접재료에 있어서, 중량%로 상기 와이어는 0.05%이하의 C, 0.01∼0.03%의 Si, 2.1∼2.2%의 Mn, 0.015∼0.020%의 P, 0.004%이하의 S, 0.02∼0.04%의 Ti, 0.0020∼0.0030%의 B를 포함하고, 상기 플럭스는 6∼8%의 Si, 7∼9%의 Al, 25∼35%의 Fe, 1.0∼2.0%의 Mn, 0.18∼0.24%의 Mo, 0.02∼0.03%의 Ni, 1∼2%의 Ti, 0.04∼0.05%의 Zr, 3∼4%의 Ca, 8.5∼9.5%의 Mg, 1.5∼2.0%의 Na, 0.02∼0.03%의 K, 0.10∼0.20%의 B를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접금속의 인성이 우수한 500kJ/cm급 용접재료에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

용접금속의 인성이 우수한 500ｋＪ/㎝급 용접재료

본 발명은 500kJ/cm급의 초대입열 용접시 용접금속의 인성을 극히 향상시킬 수 있는 용접재료에 관한 것으로, 보다 상세하게는 와이어와 플럭스의 성분계를 조정함으로써 500kJ/cm급의 초대입열 용접시 용접금속의 인성향상이 가능한 와이어와 플럭스로 구성되는 용접재료에 관한 것이다.

잠호용접은 와이어 선단에서 발생하는 아크의 유지와 대기로부터 보호하기 위하여 플럭스로 덮여져 용접이 진행되는 용접방법으로서 타용접법과는 달리 용접 생산성향상을 위하여 대전류(종래 1200A → 최근 2200A)를 적용함으로서 대입열 용접기술이 가능한 용접방법이다. 최근 용접생산비용의 절감에 대한 필요성이 대두되어 현재 입열량 500kJ/cm정도의 초대입열 용접기술이 실용화되고 있는 실정이다.

한편, 용접시 입열량이 증대되면 용융금속이 크게 형성되고, 상온까지의 냉각시간이 크게 지연된다. 따라서, 용접후 냉각시 페라이트 변태의 조대 영역을 통과함에 따라 용접금속의 조직은 현저히 조대화된다. 이러한 조대한 조직으로 이루어진 용접금속은 그의 충격인성이 현저히 저하함에 따라 구조물의 안정성이 저하된다는 문제점을 갖는다.

이에 본 발명자는 상기 문제점을 해결하기 위해 연구와 실험을 거듭하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 초대입열 용접시 사용되는 용접재료에서 와이어와 플럭스의 성분계를 조정함으로써, 0℃용접금속의 충격인성이 10kgf-m 이상 확보되는 정도로 인성이 개선된 용접금속이 얻어지는 용접재료를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 와이어와 플럭스로 조합되는 용접재료에 있어서, 상기 와이어는 중량%로, 0.05%이하의 C, 0.01∼0.03%의 Si, 2.1∼2.2%의 Mn, 0.015∼0.020%의 P, 0.004%이하의 S, 0.02∼0.04%의 Ti, 0.0020∼0.0030%의 B를 포함하고, 상기 플럭스는 6∼8%의 Si, 7∼9%의 Al, 25∼35%의 Fe, 1.0∼2.0%의 Mn, 0.18∼0.24%의 Mo, 0.02∼0.03%의 Ni, 1∼2%의 Ti, 0.04∼0.05%의 Zr, 3∼4%의 Ca, 8.5∼9.5%의 Mg, 1.5∼2.0%의 Na, 0.02∼0.03%의 K, 0.10∼0.20%의 B를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접금속의 인성이 우수한 500kJ/cm급 용접재료에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서는 용접재료의 성분을 조정하여 초대입열 용접금속의 바람직한 충격인성을 갖기 위한 용접금속의 목표성분계는 0.08-0.11%의 C, 0.30-0.40%의 Si, 1.35-1.45%의 Mn, 0.015-0.020%의 P, 0.005%이하의 S, 0.15-0.20%의 Mo, 0.02-0.04%의 Ti, 0.0020-0.0030%의 B을 포함하여 구성되도록 하는 것이다.

용접금속의 충격인성 향상을 위하여는 500kJ/㎝급과 같은 초대입열에 의하여 용접금속이 겪는 극서냉의 냉각속도에서 용접금속의 조직 변태가 조대화 영역을 지나지 않도록 우선 억제하고, 조직의 미세화를 촉진하기 위한 성분을 활용해야 한다. 즉, 본 발명에서는 변태구간의 조정을 위하여 Mo를, 조직 미세화를 촉진하기 위하여 Ti을 활용하여 와이어 및 플럭스를 조정하므로써, 상기와 같은 성분계의 용접금속이 얻어지도록 하는 것이다.

이때, 상기 용접금속을 얻기 위해서는, 0.05%이하의 C, 0.01-0.03%의 Si, 2.1-2.2%의 Mn, 0.015-0.020%의 P, 0.004%이하의 S, 0.05-0.1%의 Ti, 0.0020-0.0030%의 B 로서 Ti이 첨가된 성분계로 하는 와이어와 6-8%의 Si, 7-9%의 Al, 25-35%의 Fe, 1.0-2.0%의 Mn, 0.18-0.24%의 Mo, 0.02-0.03%의 Ni, 1-2%의 Ti, 0.04-0.05%의 Zr, 3-4%의 Ca, 8.5-9.5%의 Mg, 1.5-2.0%의 Na, 0.02-0.03%의 K, 0.10-0.20%의 B로서 Mo가 첨가된 플럭스로 조합하여 구성되는 용접재료인 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

실시예

하기 표1과 같은 조성의 와이어와 하기 표2와 같은 플럭스를 이용하여 입열량 500KJ/cm로 용접을 행한후 종래재(A, B)의 용접금속 조성을 조사하여 하기표 3에 나타내었다.

종래재 A의 용접금속은 0.10C-1.38Mn-0.04Mo-0.015Ti-0.0027B계이고, 종래재 B의 용접금속은 0.09C-1.44Mn-0.014Ti-0.0025B계를 나타내었다.

	C	Si	Mn	P	S	Mo	Ti	B	Ni
종래재A	0.06	0.04	2.07	0.018	0.007	-	-	0.0041	0.014
종래재B	0.09	0.01	1.85	0.011	0.005	0.003	-	0.0045	0.016

	Si	Al	Mn	Fe	Ni	Ti	Zr	Ca	Mg	Na	K	B
종래재 A	9.70	10.95	2.36	13.70	0.017	3.945	2.125	6.489	8.322	1.844	0.079	0.171
종래재 B	6.71	8.10	1.35	29.14	0.031	3.97	0.045	5.45	8.322	1.64	0.043	0.097

	C	Si	Mn	P	S	Mo	Ti	B	Al
종래재 A	0.10	0.39	1.38	0.019	0.006	0.040	0.015	0.0027	0.022
종래재 B	0.09	0.30	1.44	0.015	0.006	0.003	0.013	0.0025	0.011

상기 표3과 같은 성분계를 갖는 종래재(A, B)의 용접금속을 0℃에서 충격인성 시험하였다. 종래재 A의 용접금속 충격인성은 1.41kgf-m 이고, 종래재 B의 용접금속 충격인성은 2.75kgf-m로서, 종래재(A, B) 모두 초대입열 용접금속의 0℃충격인성이 3kgf-m이하로 현저히 낮은 값을 나타내고 있다.

이는 종래 용접재료의 경우 초대입열 용접을 행하였을 때 용접금속의 충격인성이 현저히 저하하는 것은 용융상태로서 상온으로 냉각이 이루어질 때 용접금속의 조직을 결정하는 것은 용접금속의 화학성분과 냉각속도가 중요한 역할을 하기 때문이다. 즉, 초대입열에 의한 용접금속에서의 냉각속도는 용접공정(용접모재 두께, 입열량 등)에 의하여 결정되고, 용접금속의 화학성분은 용접재료 즉 와이어/플럭스에 의하여 이루어 진다. 따라서 종래 용접재료의 화학성분에 의한 용접금속의 조직은 500kJ/㎝급의 입열량이 주어졌을 때 극히 서냉으로 이루어지는 냉각속도에 의해 용접조직의 변태구간이 극히 조대한 페라이트 조직으로 이루어지기 때문이며, 이러한 조대 조직은 충격균열 전파에 대한 저항성이 극히 열악하기 때문에 용접금속의 충격인성이 현저히 낮게 된다.

한편, 본 발명의 조성범위를 만족하는 와이어와 플럭스를 이용하여 제조된 용접재료를 사용하여 입열량 500kJ/㎝로 용접을 행하여 얻은 용접금속의 성분을 하기 표4에 나타내었다. 용접금속의 성분계는 충격인성 향상을 위하여 목표로 한 성분계와 잘 일치하고 있다.

C	Si	Mn	P	S	Mo	Ti	B	Al
0.10	0.31	1.42	0.018	0.005	0.17	0.031	0.0025	0.012

상기 표4와 같은 성분의 용접금속으로 0℃에서 충격인성을 평가하고, 상기 종래재(A, B)와 비교하여 하기 표5에 나타내었다.

	0℃에서의 용접금속충격 흡수에너지(kgf-m)
종래재 A	1.27
종래재 B	2.75
발명재	11

상기 표5에서 알 수 있는 바와같이, 종래재(A, B)는 충격인성이 3kgf-m이하인 반면에 본 발명에 의거한 발명재의 충격인성은 11kgf-m로서, 본 발명에 따른 용접재료는 용접금속 충격인성의 향상이 가능하였다.

상술한 바와같이 본 발명에 의한 용접재료에 의해 입열량 500kJ/㎝에서 용접금속의 충격인성을 크게 향상시킬 수 있음에 따라, 초대입열 용접기술의 적용이 활발하여지고, 용접생산성 향상은 물론 용접 구조물의 안정성 제고에 크게 이바지 할 수 있는 효과가 제공된다.

Claims

와이어와 플럭스로 조합되는 용접재료에 있어서,

중량%로, 상기 와이어는 0.05%이하의 C, 0.01∼0.03%의 Si, 2.1∼2.2%의 Mn, 0.015∼0.020%의 P, 0.004%이하의 S, 0.02∼0.04%의 Ti, 0.0020∼0.0030%의 B를 포함하고, 상기 플럭스는 6∼8%의 Si, 7∼9%의 Al, 25∼35%의 Fe, 1.0∼2.0%의 Mn, 0.18∼0.24%의 Mo, 0.02∼0.03%의 Ni, 1∼2%의 Ti, 0.04∼0.05%의 Zr, 3∼4%의 Ca, 8.5∼9.5%의 Mg, 1.5∼2.0%의 Na, 0.02∼0.03%의 K, 0.10∼0.20%의 B를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접금속의 인성이 우수한 500kJ/cm급 용접재료