KR20010058341A - Flux cored wire for electro gas arc welding - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 일렉트로가스 아크 용접용 플럭스 충전 와이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 용접부 개선단면적이 400~600㎟의 경우에도 안정적으로 용접부금속의 우수한 인성을 확보할 수 있는 일렉트로가스 아크 용접용 플럭스 충전 와이어에 관한 것이다.The present invention relates to a flux filling wire for electrogas arc welding, and more particularly, to a flux filling for electrogas arc welding, which can stably secure excellent toughness of the weld metal even when the welded area of the weld is improved to 400 to 600 mm 2. It is about a wire.
일렉트로가스 아크 용접법은 일반적으로 조선, 철구조물, 대형탱크 구조제작을 위한 용접에 일반적으로 널리 이용되고 있다. 이러한 일렉트로가스 아크 용접법은 분위기 가스 아래에서 용접을 실시하므로, 통상 그 용접속도가 빨라 용접효율을 향상시킬 수 있고 용접부 결함발생을 효과적으로 제어할 수 있으며, 아울러 박판용접을 용이하게 할 수 있다는 있점이 있다. 그러나 상술한 방법에 의해 용접을 할 경우, 해당 용접부에 높은 열투입이 있으므로 용접부 금속결정입의 초대화가 초래되어 인성이 높은 용접부를 얻을 수 없다는 문제가 있었다.Electrogas arc welding is generally widely used for welding for shipbuilding, steel structures, and large tank structures. Since the electrogas arc welding method performs welding under an atmospheric gas, the welding speed is generally high, so that the welding efficiency can be improved, the generation of weld defects can be effectively controlled, and thin plate welding can be facilitated. . However, in the case of welding by the above-described method, there is a problem that high heat input is caused in the welded portion, so that the weld metal crystal grains are superposed and a welded portion with high toughness cannot be obtained.
이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 기술의 일예로서 일본 특개소61-259894를 들 수 있다. 상기 일본공개특허에서는 플럭스가 충전된 일렉트로가스 아크 용접용 와이어에 있어서, 그 플럭스의 조성을 상기 와이어에 대한 중량%로 적어도 비금속물질 0.5~2.2%, Zr 0.05~0.25%, Mn 1~3% 및 Ti,Si,Mg로 이루어진 그룹중 1종 또는 2종이상의 합이 0.2~0.8%로 제어함을 그 특징으로 하고 있다.As an example of the technique for solving such a conventional problem, Japanese Patent Laid-Open No. 61-259894 is mentioned. According to the Japanese Laid-Open Patent, in the flux-filled electrogas arc welding wire, the composition of the flux is at least 0.5 to 2.2% of nonmetallic material, Zr 0.05 to 0.25%, Mn 1 to 3%, and Ti by weight% of the wire. It is characterized by the fact that one or two or more of the group consisting of Si, Mg is controlled at 0.2 to 0.8%.
그러나 상술한 일렉트로 가스 용접용 플럭스 충전 와이어는 비교적 용접부 개선단면적이 작은(예컨데 400㎟이하)의 경우에는 인성이 우수한 용접금속을 얻을 수 있으나, 그 용접부 개선단면적이 커질경우 용접금속의 인성을 효과적으로 유지할 수 없어 대형구조물등의 용접을 위해 그 사용이 제한될 수밖에 없다는 현실적인 문제가 있다.However, the above-described flux filling wire for electro-gas welding can obtain a weld metal having excellent toughness in the case of a relatively small welded cross section (for example, 400 mm 2 or less). There is a practical problem that can not be limited to use for welding large structures, such as.
따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 용접부 개선단면적이 400㎟를 초과하는 넓은 경우에도 용접금속이 높은 인성과 강도를 가질 수 있는 일렉트로가스 아크 용접용 플럭스 충전 와어어를 제공함을 그 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a flux-filled wire for electric gas arc welding, in which a weld metal can have high toughness and strength even when a welded area having a cross-sectional area of more than 400 mm 2 is improved. do.
도 1 a,b는 본 발명의 실시예에 사용된 플럭스 충전된 와이어의 단면형상 개략도이며;1 a, b are cross-sectional schematic diagrams of flux filled wire used in an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 실시예에 사용된 용접모재의 용접개선 단면적을 나타내고 있는 설명도이다.2 is an explanatory view showing a weld improvement cross-sectional area of a weld base material used in the embodiment of the present invention.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 플럭스가 충전되어 있는 일렉트로가스 아크 용접용 와이어에 있어서, 상기 와이어에 대한 중량%로 상기 플럭스가 비금속원료: 0.2~0.5%, Ca+Si+Mn: 2.0~3.1%, Ti,Mg 1종이상의 합: 0.15~0.5%, B: 0.002~0.005% 및 잔여 철분말을 포함하여 이루어진 플럭스 충전 와이어를 제공한다.In the present invention for achieving the above object, in the flux-filled electrogas arc welding wire, the flux is a non-metallic material: 0.2 ~ 0.5%, Ca + Si + Mn: 2.0 ~ by weight% relative to the wire A flux filling wire comprising 3.1%, Ti, Mg, at least one sum: 0.15-0.5%, B: 0.002-0.005% and residual iron powder is provided.
이하, 본 발명을 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described.
본 발명자들은 일렉트로가스 아크용접법에 있어서, 용접부 개선단면적이 400㎟를 초과하는 경우에도 우수한 기계적 특성을 나타내는 플럭스 충전된 와이어를 개발하기 위하여 수많은 연구와 실험을 하였으며, 그 결과 본 발명을 안출하게 되었다. 즉, 본 발명자는 용접금속내 산소량, 질소량 및 수소량과 비금속 플럭스조성과의 관계성, 그리고 용접금속내 미량 존재하는 침입성 개재물과 금속조직의 영향성연구등을 통하여 용접부 금속의 인성향상 방안을 얻을 수 있었으며, 이러한 연구결과로 부터 하기와 같은 최적 플럭스의 조성을 도출할 수 있었다.In the electrogas arc welding method, the present inventors have conducted numerous studies and experiments to develop a flux-filled wire that exhibits excellent mechanical properties even when the welded section having an area of more than 400 mm 2 is improved. As a result, the present invention has been devised. In other words, the present inventors have studied how to improve the toughness of the weld metal through the relationship between the oxygen content, the nitrogen content, the hydrogen content and the nonmetal flux composition in the weld metal, and the influence of invasive inclusions and metal structures present in the trace metal in the weld metal. From these results, the optimum flux composition can be derived.
이하, 본 발명의 일렉트로가스 아크 용접용 플럭스 충전 와이어를 구성하는 플럭스의 구체적인 조성성분 제한이유를 설명한다.Hereinafter, the reason for limiting the specific compositional components of the flux constituting the flux filling wire for electrogas arc welding of the present invention will be described.
비금속원료는 슬라그 형성에 의한 양호한 용접비드 외관형성 및 용접 아크 안정화를 위한 목적으로 첨가된다. 이러한 비금속원료는 SiO2, Al2O3, TiO2등의 산화물과 CaF2, NaF등과 같은 불화물을 적절하게 혼합하여 사용함이 좋으나, 특히 그 종류에 제한될 필요는 없다. 그러나 상기 비금속원료의 량이 적으면 슬라그 생성이작아 양호한 비드외관을 얻을 수 없으며, 아울러 그 량이 너무 과도하면 용접금속의 불순개재물 형성을 촉진하여 용접금속의 인성이 저하되는 문제가 발생하기 쉽다. 따라서, 본 발명에서는 상기 비금속원료 함량을 상기 와이어에 대한 중량%로 0.2~0.5%로 제한함이 바람직하다.Non-metallic raw materials are added for the purpose of good weld bead appearance by slag formation and weld arc stabilization. Such non-metallic raw materials may be used by appropriately mixing oxides such as SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , and fluorides such as CaF 2 and NaF, but are not particularly limited thereto. However, if the amount of the non-metallic material is small, the slag formation is small to obtain a good bead appearance, and if the amount is too excessive, it is easy to cause the problem that the toughness of the weld metal is lowered by promoting the formation of impurity inclusions of the weld metal. Therefore, in the present invention, it is preferable to limit the content of the nonmetal raw material to 0.2 to 0.5% by weight of the wire.
Ca,Si 및 Mn은 탈산제로서 첨가되는데, 바람직하게는 상기 와이어에 대한 중량% 그 전체첨가량을 2.0~3.1%로 제한함이 바람직하다. 왜냐하면, 만일 그 전체함량이 2.0%미만에서는 용접금속내 산소량을 저감하는 효과가 적어 요구하는 정도의 인성과 강도를 갖는 용접부를 얻을 수 없으며, 3.1%를 초과하면 용접금속의 인성이 저하될 뿐만아니라 고온균열이 발생하기 쉽기 때문이다.Ca, Si, and Mn are added as deoxidizers, and it is preferable to limit the total addition amount by weight of the wire to 2.0 to 3.1%. If the total content is less than 2.0%, the effect of reducing the amount of oxygen in the weld metal is small, so that the welded part having the required toughness and strength cannot be obtained. If the content exceeds 3.1%, the weld metal not only decreases the toughness. This is because high temperature cracking is likely to occur.
Ti와 Mg는 강탈산제 및 강탈질제로써 용접금속내 산소나 질소를 제거하기 위해 첨가된다. 본 발명에서는 이들을 최소한 1종이상 첨가될 것이 요구되는데, 바람직하게는 그 첨가량을 상기 와이어에 대한 중량%로 0.15~0.5%로 제한하는 것이다. 왜냐하면 만일 그 첨가량이 0.15%미만이면 용접금속의 탈산 및 탈질부족으로 인성향상의 효과가 적으며, 0.5%를 초과하면 과도한 슬라그의 형성으로 아크 안정성을 해치기 때문이다.Ti and Mg are strong deoxidizers and denitrifiers and are added to remove oxygen or nitrogen in the weld metal. In the present invention, it is required to add at least one of them, and preferably the amount of the addition is limited to 0.15 to 0.5% by weight of the wire. This is because if the added amount is less than 0.15%, the effect of improving toughness due to deoxidation and denitrification of the weld metal is small, and if it exceeds 0.5%, excessive slag formation impairs the arc stability.
B는 용접금속의 조직미세화를 촉진시켜 용접금속의 인성향상을 도모할 목적으로 첨가되며 본 발명에서 매우 중요한 원소이다. 본 발명에서는 그 첨가되는 B의 함량을 상기 와이어에 대한 중량%로 0.002~0.004%로 제한함이 바람직한데, 이는 0.002%미만에서는 조직미세화효과가 적고, 0.004%를 초과하면 용접금속의 항복점과 인장강도의 격차를 좁게하는 요인이 되어 바람직하지 않기 때문이다.B is added for the purpose of promoting the microstructure of the weld metal to improve the toughness of the weld metal and is a very important element in the present invention. In the present invention, the amount of B added is preferably limited to 0.002% to 0.004% by weight of the wire, which is less than 0.002% of the structure micronizing effect, and exceeds 0.004% to yield point and tensile strength of the weld metal. It is because it becomes a factor which narrows the gap of intensity | strength, and is not preferable.
상기와 같이 그 성분이 제어된 플럭스가 충전된 본 발명의 와이어는 용접개선 단면적이 넓은 경우에도 효과적으로 이용되어 인성이 우수한 용접금속을 얻을 수 있는 것이다.As described above, the wire of the present invention filled with the flux whose component is controlled can be effectively used even in the case where the weld improvement cross section is wide, thereby obtaining a weld metal having excellent toughness.
또한, 본 발명에서는 상기와 같이 구성된 플럭스에 Ni,Mo을 첨가하므로써 보다 우수한 용접부 금속의 인성을 확보할 수 있다.Further, in the present invention, by adding Ni and Mo to the flux configured as described above, it is possible to ensure better toughness of the weld metal.
Ni은 용접금속조직을 인정화시키는 작용을 하는 것으로 인성을 안정적으로 유지하는 효과를 가진다. 그러나 그 첨가량이 과다하면 강도상승을 초래하여 인성을 해칠수 있다. 그리고 Mo은 용접금속의 고온화상태에서 그 조직열화를 방지하는 작용을 하며, 더불어 용접금속의 강도를 향상시키는 역할을 한다. 그러나 그 첨가량이 과도하면 강도가 상승하여 인성저하를 초래할 수 있다.Ni acts to accredit the weld metal structure, and has the effect of stably maintaining toughness. However, if the amount is excessive, the strength may increase and the toughness may be impaired. In addition, Mo serves to prevent tissue deterioration at a high temperature of the weld metal, and also serves to improve the strength of the weld metal. However, if the added amount is excessive, the strength may increase, leading to a decrease in toughness.
따라서 본 발명에서는 용접금속의 고온균열방지와 인성확보측면에서 보다 바람직하게는, 상기 Ni,Mo를 1종이상첨가하고 그 첨가량을 상기 와이어에 대한 중량%로 1%이내로 제한하는 것이다.Therefore, in the present invention, in terms of preventing high temperature cracking and securing toughness of the weld metal, more preferably, at least one of Ni and Mo is added, and the amount thereof is limited to less than 1% by weight of the wire.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples.
(실시예 1)(Example 1)
하기 표1과 같이 그 조성을 달리하는 일렉트로가스 아크 용접용 플럭스를 각각 마련하였다. 그리고 도 1a에 나타난 바와같이, 상기와 같이 마련된 각 플럭스을외피내에 충전시켜 그 선경이 1.6mm인 용접용 와이어를 제조하였다. 그 다음으로 상기로부터 제조된 각 와이어를 이용하여 도 2와같은 두께 35mm의 SM490 용접모재를 용접하였다. 이때 용접조건은 하기 표 2와 같다. 하기 표 2에 나타난 바와같이, 용접부개선 단면적이 600㎟가 되도록 용접조건을 고려하였다.As shown in Table 1 below, the flux for the electrogas arc welding having different compositions was prepared. And as shown in Figure 1a, by filling each of the flux prepared as described above in the outer shell to prepare a welding wire having a wire diameter of 1.6mm. Next, the SM490 welding base material having a thickness of 35 mm as shown in FIG. 2 was welded using the wires prepared above. At this time, the welding conditions are as shown in Table 2 below. As shown in Table 2 below, the welding conditions were considered such that the welded section cross-sectional area was 600 mm 2.
상기의 용접조건으로 각 와이어들을 용접한후, 도 2에 나타난 용접부 금속의 용접성과 인장특성 및 충격인성을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다. 또한, 상기 측정된 각 특성들을 종합평가하여 그 결과를 하기 표3에 나타내었다.After welding the wires under the above welding conditions, weldability and tensile properties and impact toughness of the weld metal shown in FIG. 2 were measured and shown in Table 3 below. In addition, the results of the overall evaluation of the measured characteristics are shown in Table 3 below.
단, 표에서 ◎는 매우 우수, ○는 우수, △는 보통, X는 불량을 나타낸다.However, in the table, ◎ is very good, ○ is excellent, Δ is usually, and X is poor.
상기 표 3에서 알 수 있는 바와같이, 본 발명재(1~4)을 이용하여 일렉트로가스 아크 용접법으로 용접하는 경우, 용접성과 인장특성뿐만 아니라 충격인성도 우수함을 알 수 있다. 또한, 발명재 5와 6은 Ni,Mo을 1%이하의 범위로 1종이상 첨가한 경우로서 발명재(1~4)에 비하여 충격인성이 보다 우수해짐을 알 수 있다.As can be seen in Table 3, when welding by the electrogas arc welding method using the present invention (1-4), it can be seen that not only weldability and tensile properties but also impact toughness. In addition, it is understood that the invention materials 5 and 6 have more excellent impact toughness than the invention materials (1 to 4) when one or more of Ni and Mo are added in the range of 1% or less.
이에 반하여, B의 함량이 본 발명 범위에 벗어나는 비교재 1과 2을 이용하여 일렉트로가스 아크 용접을 할 경우, 비록 인장특성은 양호하나 그 충격인성이 열화되어 용접개선단면적이 넓은 경우의 용접와이어로 적절하지 않음을 알 수 있다.On the contrary, in the case of electrogas arc welding using comparative materials 1 and 2 in which the content of B is out of the scope of the present invention, although the tensile property is good, the impact toughness is deteriorated, so that the weld wire is wide when the improved weld cross section is wide. It can be seen that it is not appropriate.
또한, Ti,Mg의 첨가량 측면에서 본 발명과 구별되는 비교재 3과 4은 그 충격인성이 나쁨을 알 수 있으며, 아울러 Ca+Si+Mn의 전체함량에서 본 발명과 구별되는 비교재 5와 6의 경우에도 전반적으로 그 충격인성이 열화되어 용접개선 단면적이 넓은 경우의 용접재로 적절하지 않음을 알 수 있다.In addition, the comparative materials 3 and 4 distinguished from the present invention in terms of the amount of Ti and Mg added are poor in impact toughness, and the comparative materials 5 and 6 distinguished from the present invention in the total content of Ca + Si + Mn. Even in the case of the overall impact toughness is deteriorated, it can be seen that it is not suitable as a welding material in the case where the weld improvement cross section is large.
또한, 비금속원료함량측면에서 본 발명과 구별되는 비교재 7과 8을 이용하여 용접하는 경우, 비록 인장특성과 충격인성은 양호하나 슬라그 박리성이 나빠 건전한 용접비드를 얻을 수 없음을 알 수 있다.In addition, in the case of welding using comparative materials 7 and 8, which are distinguished from the present invention, in terms of non-metallic raw material content, it can be seen that, although the tensile properties and the impact toughness are good, the slag peeling property is poor and a healthy welding bead cannot be obtained. .
한편, 도 1b에서와 같이, 표1의 용접용 플럭스를 외피내에 충전시켜 그 선경이 1.6mm인 용접용 와이어를 제조하고, 이들을 사용하여 상술한 바와같은 조건으로 용접을 실시한 경우에도 상기 표 3과 유사한 결과를 얻을 수 있었다.On the other hand, as shown in Figure 1b, the welding flux of Table 1 is filled in the outer shell to produce a welding wire having a wire diameter of 1.6mm, and even if the welding is performed under the conditions described above using the above Table 3 and Similar results were obtained.
상술한 바와같이, 본 발명은 일렉트로가스 아크 용접용 와이어를 구성하는 플럭스의 성분을 최적으로 제어함으로써 용접부 개선단면적이 400㎟를 초과하는 넓은 경우에도 고인성과 강도를 나타내는 일렉트로가스 아크 용접용 플럭스 충전 와어어의 제조에 그 유용한 효과가 있다.As described above, according to the present invention, by controlling the components of the flux constituting the electrogas arc welding wire optimally, the flux filling wire for electric gas arc welding, which exhibits high toughness and strength even in a large area where the welded section having a cross section exceeding 400 mm 2. Its useful effect in the manufacture of fish.
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