KR20080055714A - 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 과제는 강도로서 0.2 ％ 내력(σ0.2)에서 620 ㎫ 이상, -60 ℃에서의 V 샤르피 충격치(vE-60)를 50 J 이상을 확보할 수 있는 용접 금속을 실현할 수 있고, 고장력 강의 용접 재료로서 최적인 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어를 제공하는 것이다.
본 발명의 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어는, 와이어 전체 질량에 대한 질량％로, C : 0.02 내지 0.15 ％, Si : 0.3 내지 1.4 ％, Mn : 1.2 내지 3.5 ％, Ni : 0.2 내지 3.4 ％, Cr : 0.02 내지 2.0 ％, Ti : 2.0 내지 6.0 ％, Mo : 0.1 내지 2.2 ％ 및 Mg : 0.01 내지 1.0 ％를 각각 함유하는 동시에, 플럭스 중 TiO2 함유량 [TiO2]와 MgO 함유량 [MgO]가 하기 (1)식의 관계를 만족하는 것이다.
[TiO2]/[MgO] ≥ 4.7 …(1)
단, [TiO2] 및 [MgO]는, 플럭스 중에 포함되는 TiO2 및 MgO의 함유량(와이어 전체 질량에 대한 질량％)
플럭스, 와이어, 플럭스 코어드 와이어, C, Si, Mn, Ti
Description
본 발명은, 강제 외피 중에 TiO2를 주체로 하는 TiO2계(티타니아계) 플럭스를 충전하여 이루어지는 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어에 관한 것으로, 특히 용접 작업성이 양호한 동시에, 양호한 인성을 발휘하는 용접 금속을 얻을 수 있고, 고장력 강의 용접에 최적인 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어에 관한 것이다.
선박이나 해양 구조물 등은, 고장력 강을 용접함으로써 구축되지만, 이러한 구조물을 구축하기 위해서는, 고강도이고 게다가 양호한 인성(특히 저온 인성)을 발휘하는 용접 재료의 실현이 요구되고 있다.
피복 아크 용접이나 서브머지 아크 용접의 분야에서는, 저온 인성이 우수한 용접 재료가 개발되고 있지만, 작업 능률이나 용접 자세의 면에서 문제가 있다.
한편, 플럭스 코어드 와이어를 이용한 가스 실드 아크 용접은, 비드 외관이 양호한 것이나 우수한 용접 작업성을 얻을 수 있는 것이 알려져 있다. 이러한 가 스 실드 아크 용접에서 이용되는 플럭스 코어드 와이어에 관해서는, 티타니아(TiO2)를 주성분으로 하는 플럭스를 강제 외피 중에 충전한 티타니아계 플럭스 코어드 와이어가 널리 사용되고 있다.
그러나, 티타니아계 플럭스를 충전한 플럭스 코어드 와이어를 이용하여 가스 실드 아크 용접을 실시한 경우에는, 용접 금속 중의 산소 농도가 500 내지 600 ppm 정도로 높아지기 쉬워, 용접 금속의 저온 인성이 저하되기 쉬운 문제가 있다.
이러한 이유로부터, 플럭스 코어드 와이어에 관하여, 지금까지도 용접 금속의 기계적 특성(특히, 저온 인성)과 용접 작업성의 양립을 목표로 하여 다양한 용접 재료의 개발이 행해지고 있다.
이러한 기술로서, 예를 들어 특허문헌 1에는, TiO2, MgO, MnO를 주성분으로 하고, TiO2/MgO가 1.7 이상인 티타니아계 플럭스를 이용하는 동시에, Co, Cr, C, Mn, Ni, Mo 등의 합금 성분을 적절한 범위로 조정함으로써, 양호한 용접 작업성과 기계적 특성[인장 강도(TS) : 약 790 ㎫ 이상, -30 ℃에서의 V 샤르피 충격치(vE- 30)가 약 100 J 이상]을 확보할 수 있는 것이 제안되어 있다.
또한 특허문헌 2에는, 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어에 있어서, TiO2, MgO, 금속 불화물 및 합금 성분(Si, Mn, Mg, Ni, Cu, Mo 등)의 적정 범위를 규정하고, 양호한 용접 작업성과 기계적 특성[인장 강도(TS) : 약 830 ㎫ 이상, -40 ℃에서의 V 샤르피 충격치(vE-40)가 약 108 J 이상]을 확보할 수 있는 것이 제 안되어 있다.
또한, 특허문헌 3에는, 염기성 플럭스 코어드 와이어에 있어서, 슬래그를 TiO2-CaF2계로 하고, Mg, Si, Mn 그 밖의 금속의 산화물을 첨가함으로써, 용접 작업성과 기계적 특성에서 KS(한국 국가 규격) 및 AWS(미국 용접 협회)의 규격을 만족할 수 있는 것이 개시되어 있다.
한편, 특허문헌 4에는, 인장 강도(TS)가 490 ㎫급인 강재를 용접할 때에 이용하는 티타니아계 플럭스 코어드 와이어로서, 플럭스 중에 SiO2나 Al2O3을 첨가함으로써, 용접부(용접 금속)의 잔류 응력을 저감시키고, 피로 강도를 향상시킬 수 있는 것이 개시되어 있다.
또한 특허문헌 5에는, 가스 실드 아크 용접에 적용하는 티타니아계 플럭스 코어드 와이어에 있어서, TiO2와 함께, MgO와 FeO 중 1종 이상, 및 SiO2, MnO를 병용하여 플럭스 중에 첨가함으로써, 용접 작업성과 기계적 특성[항장력 : 약 580 ㎫ 이상, 0 ℃에서의 V 샤르피 충격치(vE0)가 약 150 J 이상]이 모두 양호한 용접 금속을 얻을 수 있는 것이 나타내어져 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평3-47695호 공보
[특허문헌 2] 일본 특허 공개 평3-294093호 공보
[특허문헌 3] 일본 특허 공개 제2003-154487호 공보
[특허문헌 4] 일본 특허 공개 제2002-307189호 공보
[특허문헌 5] 일본 특허 공개 평7-314182호 공보
상기 각종 기술의 개발에 의해 용접 금속의 인성이 비교적 양호한 용접 구조물을 얻을 수 있었던 것이지만, 용접 구조물에는 더욱 고강도 및 고인성의 용접 금속을 얻을 수 있는 플럭스 코어드 와이어가 요구되고 있는 것이 실정이다. 즉, 용접 모재(피 용접재)로서 이용되는 고장력 강과의 강도 밸런스상, 강도로서 0.2 ％ 내력(σ0.2)에서 620 ㎫ 이상, -60 ℃의 저온에서의 V 샤르피 충격치(vE-60)가 50 J 이상을 확보할 수 있는 용접 금속의 실현이 요구되고 있다. 그러나, 지금까지 제안되고 있는 기술에서는, 그와 같은 고강도ㆍ고인성의 용접 금속을 얻을 수 있는 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어를 실현할 수 없는 것이 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 사정에 착안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 강도로서 0.2 ％ 내력(σ0.2)에서 620 ㎫ 이상, -60 ℃에서의 V 샤르피 충격치(vE-60)를 5O J 이상을 확보할 수 있는 용접 금속을 실현할 수 있고, 고장력 강의 용접 재료로서 최적의 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성할 수 있었던, 본 발명에 관한 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어라 함은, 강제 외피 중에 TiO2계 플럭스를 주체로 하는 플럭스를 충전하여 이루어지는 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어에 있어서, 와이어 전체 질량에 대한 질량％로, C : 0.02 내지 0.15 ％, Si : 0.3 내지 1.4 ％, Mn : 1.2 내지 3.5 ％, Ni : 0.2 내지 3.4 ％, Cr : 0.02 내지 2.0 ％, Ti : 2.0 내지 6.0 ％, Mo : 0.1 내지 2.2 ％ 및 Mg : 0.01 내지 1.0 ％를 각각 함유하는 동시에, 플럭스 중 TiO2 함유량 [TiO2]와 MgO 함유량 [MgO]가 하기 (1)식의 관계를 만족하는 것인 점에 요지를 갖는 것이다.
[TiO2]/[MgO] ≥ 4.7 …(1)
단, [TiO2] 및 [MgO]는, 플럭스 중에 포함되는 TiO2 및 MgO의 함유량(와이어 전체 질량에 대한 질량％)
본 발명의 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어에 있어서는, 상기 TiO2 함유량 [TiO2]가 4.5 내지 6.1 ％이고, MgO 함유량 [MgO]가 0.2 내지 1.5 ％인 것이 바람직하다. 또한 플럭스의 충전율은 10 내지 30 ％ 정도가 적절하다.
본 발명의 플럭스 코어드 와이어에서는, 플럭스 코어드 와이어의 전체적인 화학 성분 조성을 적절하게 조정하는 동시에, 플럭스 중 TiO2와 MgO의 비를 적정한 범위 내로 함으로써, 용착 금속으로 이행하는 산소 농도를 저감시켜 용착 금속 중의 개재물(산화물)을 저감시킬 수 있고, 그 결과로서, 양호한 특성을 갖는 용착 금속을 주 구성 부분으로 하는 용접 금속의 인성을 현저하게 개선할 수 있었다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 거듭하였다. 그 결 과, 플럭스 코어드 와이어의 전체적인 화학 성분 조성을 적절하게 조정하는 동시에, 플럭스에 소정량의 MgO를 첨가함으로써, TiO2의 산소에 대한 활량을 저하시킬 수 있는 것을 발견하였다. 이에 의해 와이어 전체적으로 Ti 함유량을 증가시켜도, 최종적으로 용착 금속으로 이행하는 산소 농도를 저감시킬 수 있어 용착 금속 중의 개재물(산화물)을 저감시킬 수 있고, 그 결과로서 양호한 특성의 용착 금속을 주 구성 부분으로 하는 용접 금속의 인성을 현저하게 개선할 수 있는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명에 관한 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어에 있어서는, C, Si, Mn, Ni, Cr, Ti 및 Mg의 기본 성분의 함유량(와이어 전체 질량에 대한 질량％)을 적절하게 규정하는 것도 중요한 요건이지만, 이들 성분의 함유량의 범위 한정 이유는 하기와 같다. 또, 이들 성분은, 와이어 전체적으로 함유량이 용착 금속의 특성에 영향을 주는 것이며, 동일한 성분은 그 형태(금속 혹은 산화물)를 불문하고 그 합계량을 의미한다. 예를 들어, Ti나 Mg에 대해서는, 산화물의 형태로서도 함유하는 것이지만, 하기 함유량은 산화물을 형성하는 금속 원소량도 포함시킨 값이다.
[C : 0.02 내지 0.15 ％]
C는 용접 금속(상기 용착 금속과 모재의 일부가 융합하여「용접 금속」을 형성함)의 강도를 확보하는 데 있어서 중요한 원소이다. 0.2 ％ 내력(σ0.2)에서 620 ㎫ 이상을 확보하기 위해서는, C 함유량은 0.02 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 그 러나, C 함유량이 과잉이 되면, 강도 과다가 되어 저온 균열 감수성이 높아지므로, 0.15 ％ 이하로 해야 한다. 또한, C 함유량의 바람직한 하한은 0.04 ％이고, 바람직한 상한은 0.08 ％이다.
[Si : 0.3 내지 1.4 ％]
Si는, 탈산제로서 기능하고, 용접 금속의 강도 확보와 산소 저감에 유효한 원소이다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, Si 함유량은 0.3 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, Si 함유량이 과잉이 되어 1.4 ％를 초과하면, 용착 금속의 점성이 높아져서 용접 작업성이 저하되게 된다. 또한, Si 함유량의 바람직한 하한은 0.4 ％이고, 바람직한 상한은 0.9 ％이다.
[Mn : 1.2 내지 3.5 ％]
Mn은, 용접 금속의 강도 확보와 산소 저감에 유효한 원소이다. Mn 함유량이 1.2 ％ 미만에서는, 탈산 부족이 되어 용접 금속의 강도ㆍ인성을 확보할 수 없게 된다. 한편, Mn 함유량이 3.5 ％를 초과하여 과잉이 되면, 강도가 높아져서 저온 균열 감수성이 높아진다. 또한, Mn 함유량의 바람직한 하한은 1.7 ％이고, 바람직한 상한은 2.9 ％이다.
[Ni : 0.2 내지 3.4 ％]
Ni는, 용접 금속의 강도와 인성을 확보하는 데 있어서 중요한 원소이다. Ni 함유량이 0.2 ％ 미만에서는, 충분한 인성 개선 효과가 발휘되지 않고, 3.4 ％를 초과하면 고온 균열 감수성이 높아진다. 또, Ni 함유량의 바람직한 하한은 1.7 ％이며, 바람직한 상한은 2.4 ％이다.
[Cr : 0.02 내지 2.0 ％]
Cr은, 안정적으로 용접 금속의 강도를 확보하는 데 있어서 유용한 원소이다. Cr 함유량이 0.02 ％ 미만에서는, 충분한 강도를 확보할 수 없고, 2.0 ％를 초과하면 강도가 지나치게 높아져 인성이 열화하게 된다. 또, Cr 함유량의 바람직한 하한은 0.1 ％이며, 바람직한 상한은 0.5 ％이다.
[Ti : 2.0 내지 6.0 ％]
Ti는, 탈산 효과를 갖는 원소이며, 또한 결정립의 미세화에 유효한 원소이다. 이들 효과를 발휘시키기 위해서는, Ti 함유량은 2.0 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, Ti 함유량이 과잉이 되면 강도가 지나치게 높아지는 동시에, 슬래그 발생량이 많아져 용접 작업성이 저하되게 된다. 또, Ti 함유량의 바람직한 하한은 3.3 ％이며, 바람직한 상한은 4.0 ％이다.
[Mo : 0.1 내지 2.2 ％]
Mo는 용접 금속의 강도를 확보하는 데 있어서 중요한 원소이다. Mo 함유량이 0.1 ％ 미만에서는, 충분한 강도를 확보할 수 없고, 2.2 ％를 초과하면 현저하게 경화되어 인성이 오히려 저하되게 된다. 또, Mo 함유량의 바람직한 하한은 0.2 ％이며, 바람직한 상한은 1.0 ％이다.
[Mg : 0.01 내지 1.0 ％]
Mg에는 탈산 효과가 있고, Mg 함유량이 0.01 ％ 미만에서는, 탈산 효과가 부족하여 용접 금속의 인성이 저하되게 된다. 그러나, Mg 함유량이 과잉이 되어 1.0 ％를 초과하면 용접시의 흄량이 증가하여 용접 작업성이 저하되게 된다. 또, Mg 함유량의 바람직한 하한은 0.1 ％이고, 바람직한 상한은 0.8 ％이다.
본 발명의 플럭스 코어드 와이어에서는, 플럭스 중 TiO2 함유량 [TiO2]와 MgO 함유량 [MgO]가 하기 (1)식의 관계를 만족하는 것도 중요하다. 이러한 관계를 규정한 이유는 하기와 같다.
TiO2/MgO ≥ 4.7 …(1)
단, [TiO2] 및 [MgO]는, 플럭스 중에 포함되는 TiO2 및 MgO의 함유량(와이어 전체 질량에 대한 질량％)
본 발명의 플럭스 코어드 와이어에서는, 플럭스에 MgO를 첨가함으로써, 플럭스 중의 TiO2 활량을 저하시키고, 이에 의해 용착 금속 중의 산소 농도를 저하시킬 수 있는 것이다. 이러한 현상을 진행시킴으로써 용착 금속 중의 개재물(산화물계 개재물)을 저감시키고, 특히 저온 인성이 양호한[구체적으로는, -60 ℃에서의 V 샤르피 충격치(vE-60)가 50 J 이상] 용접 금속을 실현할 수 있게 된다.
상기한 작용(산소 농도 저감 효과)은 MgO 함유량이 많을수록 유효하게 발휘되지만, 용접 작업성의 관점에서 보면, 산소 저감 효과에 상반하여 악화되게 된다. 적어도 용접 작업성을 확보한다는 관점에서 보면, 본 발명에서는 TiO2/MgO를 4.7 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, TiO2에 대한 MgO 함유량의 비율이 적어지면, 용접 작업성은 양호하지만, 산소 저감 효과가 오히려 저하되어 용접 금속의 인성이 열화되므로, TiO2/MgO는 16.9가 될 정도까지로 하는 것이 바람직하다. 또한 TiO2/MgO의 바람직한 하한은 8.0 정도이다.
본 발명의 플럭스 코어드 와이어에 있어서의 플럭스 성분은, 적어도 TiO2를 주성분으로 하여 포함하는 것이지만, 이 TiO2의 함유량([TiO2])도 적절한 범위로 하는 것이 바람직하다. 즉, TiO2 함유량([TiO2])이 적어지면, TiO2계 플럭스 코어드 와이어로서의 작용(주로 용접 작업성)이 발휘되기 어려워지고, 반대로 그 양이 많아지면, 용착 금속 중(결과적으로 용접 금속 중)의 산소 농도가 높아지는 경향을 나타낸다. 이러한 관점에서 보면, TiO2 함유량([TiO2])은 4.5 내지 6.1 ％ 정도(와이어 전체에 대한 비율)로 하는 것이 바람직하다. 또, MgO의 바람직한 함유량에 대해서는, TiO2의 첨가량의 적절한 범위 내이면서 또한 상기 [TiO2]/[MgO]가 규정하는 범위 내가 되도록 조정하게 되지만, 0.2 내지 1.5 ％ 정도가 바람직하다.
본 발명의 플럭스 코어드 와이어에서는, 상기 각 원소가 상기 규정 범위 내에 있고, 또한 [TiO2]/[MgO]가 상기한 범위 내로 설정되어 있으면, 그 목적을 발생할 수 있는 것이지만, 플럭스 성분으로서는 TiO2 및 MgO 이외에 다른 산화물(예를 들어, Al2O3, SiO2, ZrO2 등의 조재제(造滓劑)나 아크 안정제)도 포함할 수 있는 것이다.
상기 각 성분으로 이루어지는 플럭스는, 강제 외피 내에 충전되어 플럭스 코어드 와이어가 구성되는 것이지만, 플럭스의 충전율(이하,「플럭스 충전율」이라 부름)도 적절한 범위로 하는 것이 바람직하다. 플럭스 충전율은 10 내지 30 ％ 정 도가 적절하다. 플럭스 충전율이 10 ％ 미만에서는, 필요한 합금 원소의 첨가가 플럭스로부터만 첨가하는 것이 곤란해지고, 그들 원소를 외피로부터 첨가하는 것은 원재료의 비용 상승이 되고, 또한 합금 원소의 첨가에 의한 외피 강도의 증가로 신선성(伸線性)의 열화를 초래하게 된다. 또한 플럭스 충전율이 30 ％를 초과하면, 외피가 얇아져 단선되기 쉬워져 신선성의 열화를 초래하게 된다. 플럭스 충전율의 바람직한 하한은 12 ％ 정도이고, 바람직한 상한은 20 ％ 정도이다.
또한, 상기 플럭스 충전율은 하기의 식에 의해 정의되는 값이다.
플럭스 충전율(질량％) = {(플럭스의 질량)/(플럭스 코어드 와이어 전체의 질량)} × 100
본 발명의 플럭스 코어드 와이어에 있어서, 와이어 전체에 대한 원소 함유량은, 기본적으로 플럭스 중의 산화물에 포함되는 금속 원소량, 및 강제 외피 중에 포함되는 함유량 등에 영향받게 되는 것이지만, 플럭스 중에 포함할 수 있는 산화물량이나 충전율, 및 강제 외피 중에 포함할 수 있는 원소량 등의 제약에서 보면, 플럭스 중의 산화물 중의 금속 원소량이나 강제 외피 중에 포함되는 함유량만으로는 와이어 전체의 원소 함유량을 조정하기 어려운 경우가 있다. 특히, 본 발명의 플럭스 코어드 와이어에 있어서의 Ti 함유량은, 산화물중의 원소 함유량이나 강제 외피 중의 함유량만으로는 조정하기 어려운 것이 있다. 이와 같은 경우에는, 플럭스 중에 Ti의 금속 분말을 첨가함으로써, 와이어 전체적으로 Ti 함유량을 조정할 수 있다.
이하, 실시예를 예를 들어 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 물론 하기 실시예에 의해 제한을 받는 것은 아니며, 전ㆍ후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당하게 변경을 가하여 실시하는 것도 물론 가능하고, 그것들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
[제1 실시예]
우선, C : 0.05 ％, Si : 0.05 ％, Mn : 0.50 ％, Ti : 0.02 ％를 각각 포함하고, 잔량부 : 철 및 불가피 불순물로 이루어지는 연강제 후프(강제 외피 : HT80 상당 강)를 원통 형상으로 굽히면서, 각종 산화물(TiO2 ,, MgO, Al2O3, SiO2, ZrO 등)을 배합한 플럭스를 충전하고, 다음에 신선(伸線) 가공을 행하여 플럭스 충전율 : 13.5 ％, 와이어 직경 : 1.2 ㎜의 플럭스 코어드 와이어를 제작하였다. 이러한 구성을 기본으로 하여, 강제 외피의 화학 성분을 조정한 것을 이용하거나, 플럭스 중에 금속 분말을 혼합한 것을 이용함으로써, 와이어 전체적으로 각 원소 함유량을 조정한 각종 플럭스 코어드 와이어를 제작하였다. 제작한 각 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분 조성을 하기 표1에, 플럭스 중의 산화물의 배합 비율(와이어 전체에 대한 질량％)을 하기 표2에 나타낸다.
[표1]
[표2]
제작한 각 플럭스 코어드 와이어를 이용하여, 하기의 조건으로 용접을 행하여 용착 금속을 제작하였다. 이 용착 금속으로부터 인장 시험편(JIS Z3111 A1호) 및 샤르피 충격 시험편(JIS Z311l A4호)을 채취하여, 각 시험을 행하여 0.2 ％ 내력(σ0.2) 및 -60 ℃의 저온에서의 V 샤르피 충격치(vE-60)를 측정하였다.
[용접 조건]
자세 : 하향
실드 가스 : 80 ％ Ar + 20 ％ CO2
용접 전류 : 280 A
용접 전압 : 31 V
용접 속도 : 300 ㎜/분
예열ㆍ패스간 온도 : 150 ℃
입열량 : 1.7 kJ/㎜
시험 강판(용접 모재) : JIS G 3128 SHY865(판 두께 : 20 ㎜)
선단 개방 형상 : 선단 개방 각도 45°(V자형 선단 개방), 갭 12 ㎜
또한 하기에 나타내는 용접 조건으로 용접(입향 상진 용접)을 행하고, 용접 작업성을 평가하였다. 용접 작업성의 평가는, 입향 상진이 가능하고 용접 후의 용착 금속 표면이 매끄러운 경우를 양호(○표로 나타냄), 입향 상진이 가능하지만 용접 후의 용착 금속 표면에 큰 요철이 발생하는 경우를 약간 불량(△표로 나타냄), 슬래그 및 용융 금속[용적(溶滴)]이 매달려 용접을 할 수 없는 경우를 불량(×표로 나타냄)으로 평가하였다.
[용접 작업성 평가의 용접 조건]
자세 : 입향 상진행
실드 가스 : 80 ％ Ar + 20 ％ CO2
용접 전류 : 220 A
용접 전압 : 22 내지 24 V
용접 속도 : 14 ㎝/분
선단 개방 형상 : 선단 개방 각도 90°(V자형 선단 개방)
위빙 폭 : 7 ㎜
이들의 결과(σ0.2, vE-60 및 용접 작업성)를 하기 표3에 일괄적으로 나타낸 다(평가 기준 : σ0.2 ≥ 620 ㎫, vE-60 ≥ 50 J로 합격). 또한, 표3에는, 불활성 가스 융해법에 의해 구한 용착 금속 중의 산소 농도에 대해 나타냈다.
[표3]
이 결과로부터 명백한 바와 같이, 강도와 인성에는 상반하는 관계가 있고, 강도를 높게 하면 인성이 저하되는 경향이 있지만, 본 발명에서 규정하는 요건을 만족하는 것(시험 번호 1 내지 5)에서는, 강도 및 인성 모두 양호한 용착 금속을 얻을 수 있어, 용접 작업성도 양호한 것을 알 수 있다.
이에 대해 본 발명에서 규정하는 요건에 어느 하나를 빠뜨리는 것(시험 번호 6 내지 21)에서는 강도적으로는 만족하고 있어도, 인성 및 용접 작업성 중 적어도 어느 하나의 성능이 열화되어 있는 것을 알 수 있다.
[제2 실시예]
플럭스 중에의 각종 산화물의 배합 비율을 변화시키는 것 이외에는, 제1 실시예와 마찬가지로 하여 각종 플럭스 코어드 와이어를 제작하였다. 제작한 각 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분 조성을 하기 표4에, 플럭스 중의 산화물의 배합 비율(와이어 전체 질량에 대한 질량％)을 하기 표5에 나타낸다.
[표4]
[표5]
제작한 각 플럭스 코어드 와이어를 이용하여, 제1 실시예에 나타내 조건으로 용접을 행하고, 용착 금속을 제작하여, 용착 금속의 σ0.2, V 샤르피 충격치(vE-60) 및 산소 농도를 측정하였다. 또한, 용접 작업성에 대해서도 제1 실시예와 마찬가지로 하여 평가하였다.
이들의 결과(σ0.2, vE-60, 산소 농도 및 용접 작업성)를, 하기 표6에 일괄하여 나타낸다(평가 기준 : σ0.2 ≥ 620 ㎫, vE-60 ≥ 50 J로 합격).
[표6]
이 결과로부터 다음과 같이 고찰할 수 있다. 즉, 티탄계 플럭스 중에 MgO를 첨가하는 것은, 용착 금속 중의 산소 농도를 저감시키는 데 있어서 유효한 것을 알 수 있다. 또한, MgO의 함유량을 증가시키면(즉, TiO2/MgO를 작게 하면), 용착 금속 중의 산소 농도가 저하되는 경향을 나타내고, 특히 TiO2/MgO가 9.0 이하가 되면, 산소 농도가 0.044 ％ 이하(440 ppm 이하)로 되어 있는 것을 알 수 있다.
한편, MgO가 지나치게 많아지면(즉, TiO2/MgO비가 지나치게 작아지면), 용접 작업성이 열화된다(시험 번호 31 내지 35). 그러나, TiO2/MgO가 4.7 이상에서는, 양호한 용접 작업성을 확보할 수 있는 것을 알 수 있다.
따라서, 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어에 있어서, 티탄계 플럭스 중의 TiO2/MgO비를 적절한 범위가 되도록 제어하면, 용착 금속 중의 산소 농도의 저감을 도모할 수 있어, 용접 금속의 고인성과 양호한 용접 작업성의 양립이 가 능한 것을 알 수 있다.
Claims (4)
- 강제 외피 중에 TiO2계 플럭스를 주체로 하는 플럭스를 충전하여 이루어지는 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어이며, 와이어 전체 질량에 대한 질량％로,C : 0.02 내지 0.15 ％, Si : 0.3 내지 1.4 ％, Mn : 1.2 내지 3.5 ％,Ni : 0.2 내지 3.4 ％, Cr : 0.02 내지 2.0 ％, Ti : 2.0 내지 6.0 ％,Mo : 0.1 내지 2.2 ％ 및 Mg : 0.01 내지 1.0 ％를 각각 함유하는 동시에,플럭스 중 TiO2 함유량 [TiO2]와 MgO 함유량 [MgO]가 하기 (1)식의 관계를 만족하는 것인 것을 특징으로 하는 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어.[TiO2]/[MgO] ≥ 4.7 …(1)단, [TiO2] 및 [MgO]는, 플럭스 중에 포함되는 TiO2 및 MgO의 함유량(와이어 전체 질량에 대한 질량％)
- 제1항에 있어서, 상기 TiO2 함유량 [TiO2]가 4.5 내지 6.1 ％이고, MgO 함유량 [MgO]가 0.2 내지 1.5 ％인 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어.
- 제1항에 있어서, 플럭스의 충전율이 10 내지 30 ％인 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어.
- 제2항에 있어서, 플럭스의 충전율이 10 내지 30 ％인 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어.
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