KR20130003686A - Flux cored arc weld wire having excellent low temperature toughness for high maganese steel - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A flux cored arc welding wire is provided to maintain a microstructure in an austenitic phase and to simultaneously control an alloying constituent to prevent hot cracking during welding, thereby obtaining excellent cryogenic impact toughness. CONSTITUTION: A flux cored arc welding wire comprises 0.01 to 0.8 wt% of C, 0.1 to 3.0 wt% of Si, 12 to 45 wt% of Mn, 0.01 to 26 wt% of Ni, 0.001 to 20 wt% of Cr, 0.05 to 2.5 wt% of Mo, 0.01 to 4.0 wt% of Al, 4.5 to 9.0 wt% of TiO2, remnant Fe, and other inevitable impurities. The welding wire satisfies the following: Nieq(nickel equivalent)+0.188*Creq(chrome equivalent)≥29.73. The welding wire further includes 0.10 to 1.5 wt% of K, Na, and Li group alkali oxides. The welding wire further includes 0.2 to 4.0 wt% of SiO2. [Reference numerals] (AA) Ni equivalent; (BB) Cr equivalent;

Description

극저온 인성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 와이어{FLUX CORED ARC WELD WIRE HAVING EXCELLENT LOW TEMPERATURE TOUGHNESS FOR HIGH MAGANESE STEEL}Flux cored arc welding wire with excellent cryogenic toughness {FLUX CORED ARC WELD WIRE HAVING EXCELLENT LOW TEMPERATURE TOUGHNESS FOR HIGH MAGANESE STEEL}

본 발명은 해양구조물, 에너지, 조선, 건축, 교량 및 압력용기 등의 극저온용 고망간강을 플럭스 코어드 아크 용접(FLUX CORED ARC WELDING, FCAW)시 사용되는 플럭스 코어드 아크 용접 와이어에 관한 것이다.The present invention relates to a flux cored arc welding wire used in flux cored arc welding (FCAW) of cryogenic high manganese steel such as offshore structures, energy, shipbuilding, construction, bridges and pressure vessels.

최근들어 LNG 수요가 폭발적으로 증가하여, 극저온의 LNG 수송과 보관용 수송설비 및 저장 탱크의 수요가 크게 증가하고 있다. 또한, 이러한 수송설비와 저장탱크를 하나로 만든 설비인 FPSO(Floating production storage and offloading) 시장이 급속도로 증가되고 있는 추세에 있다.
In recent years, the demand for LNG has exploded, and the demand for cryogenic LNG transportation and storage facilities and storage tanks has greatly increased. In addition, the FPSO (Floating Production Storage and Offloading) market, a facility that combines such transportation equipment and storage tanks, is rapidly increasing.

더불어, LNG 수송선의 경우 이산화탄소의 배출이 낮은 LNG를 연료로 사용하는 선박이 증가하고 있는 추세에 있다. 액화천연 가스의 이러한 설비의 대형화 등으로 인해 극저온용 소재의 사용량이 증가되고 있는 실정이다. LNG를 수송하거나 저장하는 탱크는 필연적으로 LNG 온도인 -162℃ 이하의 온도에서도 충격에 충분히 견딜 수 있는 구조로 이루어져야 한다.
In addition, in the case of LNG carriers, the number of vessels using LNG as a fuel with low carbon dioxide emission is increasing. The use of cryogenic materials is increasing due to the enlargement of such facilities of liquefied natural gas. Tanks that transport or store LNG must be constructed to withstand shock even at temperatures below -162 ° C, which is essentially LNG.

또한, 선박과 같은 대형구조물은 단 한번의 사고로 인해서도 환경피해가 극심하고 커다란 경제적 손실을 유발하기 때문에 안전에 관련된 요구특성(CTOD특성, 인성, 강도 등)에 대해서는 매우 엄격하게 관리되고 있다. 또한, 소형 구조물 대비 대형 구조물이 더 경제적이기 때문에, 해양구조물 및 선박의 대형화에 대한 요구가 증가되고 있고, 이에 따라 사용되는 강재의 두께 역시 후물화되는 추세에 있다.
In addition, large structures such as ships are severely managed for safety-related requirements (CTOD characteristics, toughness, strength, etc.) because environmental damage is severe and causes huge economic losses even in a single accident. In addition, since large structures are more economical than small structures, there is an increasing demand for the enlargement of offshore structures and ships, and thus the thickness of steels used is also becoming thicker.

이러한 후물 강재를 가장 효율적으로 조립하는 공정은 용접기술이며, 특히 상대적으로 고입열 적용이 가능하여, 용착효율이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접이 많이 이용되고 있으며, 그 적용범위도 점차로 증가하고 있다.
The most efficient process for assembling thick steels is welding technology. In particular, relatively high heat input can be applied, and flux cored arc welding, which is excellent in welding efficiency, is frequently used, and its application range is gradually increasing.

극저온 온도에서의 충격인성이 높은 소재가 사용되고 있으며, 대표적으로 사용되는 소재는 9%Ni강, 스테인리스스틸(이하 STS), 알루미늄 등이다. 그러나, 9%Ni강 및 STS304강 내에 고가의 니켈 함유량이 높기 때문에 비용적인 문제가 크다. 이로 인하여 니켈 대신 저가의 오스테나이트 안정화 원소로서 망간을 함유한 고망간강에 대한 요구가 진행되고 있다. 또한, 알루미늄의 경우 낮은 인장강도로 인해 두꺼운 후판을 사용해야 하는 문제점이 있다
Materials with high impact toughness at cryogenic temperatures are used. Typical materials used are 9% Ni steel, stainless steel (hereinafter referred to as STS), and aluminum. However, the expensive nickel content in the 9% Ni steel and the STS304 steel is high, resulting in a cost problem. For this reason, there is a demand for high manganese steel containing manganese as an inexpensive austenite stabilizing element instead of nickel. In addition, aluminum has a problem that a thick plate should be used due to low tensile strength.

이러한 문제로 인해, 극저온용 강인 9%Ni강을 대체할 목적으로 새로운 강재 개발이 추진되고 있으며, 그 대안으로 고망간강이 부각되고 있다. 극저온용 고망간강은 LNG 저장 탱크용으로 사용되는 9%Ni강, STS 304강 등을 대체하기 위해 망간을 높은 함량으로 첨가시킨 강으로서 극저온에서도 안정한 오스테나이트 조직을 형성해 추가 열처리 등이 실시하지 않아도 용접시 용접열영향부(HAZ)에서 인성 열화가 없는 특성을 보유하고 있는 것으로 알려져 있다.
Due to these problems, new steel materials are being developed to replace 9% Ni steel, which is a cryogenic steel, and high manganese steel is emerging as an alternative. Cryogenic high manganese steel is a steel with high content of manganese to replace 9% Ni steel and STS 304 steel used for LNG storage tank, and it forms stable austenite structure even at cryogenic temperature without additional heat treatment. It is known to have the property of no deterioration of toughness in the welding heat affected zone (HAZ).

상기 언급한 고망간강 소재에 알맞은 용접 와이어는 현재 개발되어 있지 않은 상황이며, 현 수준에서 가장 적합한 용접재료는 니켈기 합금이라 할 수 있다. 그러나, 이러한 소재 역시 니켈 및 크롬의 함유량이 높아서, 제조단가가 상승하는 문제가 여전히 남아있다.
Welding wire suitable for the above-mentioned high manganese steel material has not been developed at present, and the most suitable welding material at the present level is a nickel-based alloy. However, such a material also has a high content of nickel and chromium, so the problem of rising manufacturing cost remains.

이를 해결하고자, 합금원소가 첨가된 플럭스코어드 아크 용접용 용접 와이어가 요구되고 있으며, 이러한 용접 와이어가 전자세 용접이 가능하여야 함으로 내부에 슬래그 형성제, 아크 안정제 등의 성분을 필수적으로 포함하여야 한다. 특히, 고망간강 용접 와이어로서 극저온에서의 인성이 우수한 용접 와이어에 대한 연구가 요구되고 있다.In order to solve this problem, there is a need for a welding wire for fluxcored arc welding containing alloy elements. Since such welding wire must be capable of electric field welding, it must include components such as a slag forming agent and an arc stabilizer. . In particular, research on welding wire which is excellent in toughness at cryogenic temperature as a high manganese steel welding wire is calculated | required.

본 발명은 고망간강용 플럭스 코어드 아크 용접 와이어에 관한 것으로 미세조직을 오스테나이트 상으로 유지시키고, 용접시 고온균열을 방지하기 위한 합금성분을 제어함으로써, 극저온 충격인성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 와이어를 제공하고자 하는 것이다.The present invention relates to a flux cored arc welding wire for high manganese steel, the flux cored arc welding wire excellent in cryogenic impact toughness by maintaining the microstructure in the austenite phase, and controlling the alloy components to prevent high temperature cracking during welding Is to provide.

본 발명의 일측면은 중량%로, 탄소(C): 0.01-0.8％, 실리콘(Si): 0.1-3.0％, 망간(Mn): 12-45％, 니켈(Ni): 0.01-26％, 크롬(Cr): 0.001-20%, 몰리브덴(Mo): 0.05-2.5%, 알루미늄(Al): 0.01-4.0%, TiO2(이산화티타늄): 4.5-9.0중량%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 극저온 인성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 와이어를 제공한다.
One aspect of the present invention is a weight%, carbon (C): 0.01-0.8%, silicon (Si): 0.1-3.0%, manganese (Mn): 12-45%, nickel (Ni): 0.01-26%, Chromium (Cr): 0.001-20%, molybdenum (Mo): 0.05-2.5%, aluminum (Al): 0.01-4.0%, TiO 2 (titanium dioxide): 4.5-9.0% by weight, balance Fe and other unavoidable impurities It provides a flux cored arc welding wire having excellent cryogenic toughness.

상기 용접 와이어는 니켈당량(Nieq)+0.188*크롬당량(Creq)≥29.73를 만족하는 것이 바람직하다.
It is preferable that the welding wire satisfies nickel equivalent (Ni eq ) + 0.188 * chromium equivalent (Cr eq ) ≧ 29.73.

상기 용접 와이어는 K,Na,Li계 알카리 산화물: 0.10-1.5중량%를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.The welding wire preferably further comprises 0.10-1.5 wt% of K, Na, Li-based alkali oxides.

상기 용접 와이어는 SiO2(이산화규소): 0.2-4.0중량%를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.The welding wire preferably further comprises 0.2 to 4.0% by weight of SiO 2 (silicon dioxide).

상기 용접 와이어는 티타늄(Ti)+마그네슘(Mg)+알루미늄(Al): 0.03-5.0중량%를 만족하는 것이 바람직하다. The welding wire preferably satisfies 0.03-5.0% by weight of titanium (Ti) + magnesium (Mg) + aluminum (Al).

상기 용접 와이어는 알카리금속계 또는 알카리토금속계 불소 화합물 중 불소(F): 0.025-0.5중량%를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.The welding wire preferably further contains 0.025-0.5% by weight of fluorine (F) in the alkali metal or alkaline earth metal fluorine compound.

상기 용접 와이어는 질소(N): 0.003-0.5중량%를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.The welding wire preferably further comprises 0.003-0.5% by weight of nitrogen (N).

상기 용접 와이어는 CaCO3(탄산칼슘): 0.1-1.0중량％를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.The welding wire is CaCO 3 (calcium carbonate) is preferably further comprising a 0.1-1.0% by weight.

상기 용접 와이어는 REM(희토류): 0.01-0.2중량％를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that the said welding wire further contains 0.01-0.2 weight% of REM (rare earth).

상기 용접 와이어를 이용하여 플럭스 코어드 아크 용접된 용접이음부의 충격인성(-196℃)은 28J이상인 것이 바람직하다.The impact toughness (-196 ° C) of the flux-cored arc welded weld joint using the welding wire is preferably 28 J or more.

본 발명의 일측면에 의하면, 극저온에서도 충격인성이 우수하고 전자세 용접이 가능한 고망간강용 플럭스 코어드 아크 용접 와이어를 제공할 수 있다.According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a flux cored arc welding wire for high manganese steel that is excellent in impact toughness even at cryogenic temperatures and capable of electron fine welding.

도 1은 본 발명의 일실시예에 대한 크롬당량과 니켈당량의 상관관계를 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the correlation between chromium equivalent and nickel equivalent for one embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명자들은 연구와 실험을 통해 플럭스 코어드 아크 용접시 사용할 수 있는 용접 와이어로서, 극저온에서도 충격인성이 우수한 용접 와이어를 제공할 수 있는 합금원소의 범위를 설정할 수 있다는 점을 착안하여, 그 결과에 기초하여 본 발명을 완성하게 되었다.
The present inventors have focused on the fact that, as a welding wire that can be used in flux cored arc welding through research and experiment, it is possible to set a range of alloying elements that can provide a welding wire having excellent impact toughness even at cryogenic temperatures. On the basis of this, the present invention has been completed.

플럭스 코어드 아크 용접시공에 있어서 우수한 극저온 충격인성을 가지면서도 용접부의 강도 및 방진, 내피로성능을 확보할 수 있는 용접이음부를 제공할 수 있는 용접 와이어에 관한 것으로서, 본 발명에서는 용접 와이어의 합금성분을 최적으로 조합하여 오스테나이트 상을 유지시키고, 용접시 고온균열을 방지할 수 있는 플럭스 코어드 아크 용접 와이어를 제공할 수 있다.
The present invention relates to a welding wire that can provide a welded joint having excellent cryogenic impact toughness in flux cored arc welding construction, and which can secure weld strength, dustproofing, and fatigue resistance. The optimum combination of components can provide a flux cored arc welding wire that can maintain the austenite phase and prevent hot cracking during welding.

본 발명의 일측면인 용접 와이어를 이용하여 플럭스 코어드 용접 와이어를 제공할 수 있으며, 상기 와이어는 U형태로 성형된 강재 외피와 상기 외피내에 플럭스를 충진시킨 형태이다.
Flux cored welding wire can be provided using a welding wire, which is an aspect of the present invention, and the wire has a shape in which a flux is filled in the steel shell and the shell formed in a U shape.

먼저, 본 발명의 용접 와이어에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명의 플럭스 코어드 아크 용접 와이어는 다음의 조성을 포함한다.
First, the welding wire of this invention is demonstrated in detail. The flux cored arc welding wire of the present invention comprises the following composition.

탄소(C): 0.01-0.8중량%Carbon (C): 0.01-0.8 wt%

탄소는 용접금속의 강도를 확보하고, 용접금속의 극저온 충격인성을 확보할 수 있는 오스테나이트 안정화 원소로서 현존하는 가장 강력한 원소이며, 본 발명에서는 필수적인 원소이다. 그러나, 용접 와이어 중에서는 이러한 탄소성분이 낮더라도 플럭스로부터 충분한 양의 탄소를 혼입시킬 수 있으므로. 탄소 함량의 하한은 0.01 중량%로 한정하여도 충분한다. 그러나, 탄소의 함량이 0.8중량%를 초과하는 경우 용접시 이산화탄소 가스 등이 발생하여 용접이음부에 결함을 유발할 수 있으며, 망간, 크롬 등의 합금원소와 결합하여 MC, M23C6 등의 카바이드를 생성하여 저온에서 충격인성이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 탄소의 함량은 0.01-0.8중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
Carbon is the most powerful element existing as an austenite stabilizing element capable of securing the strength of the weld metal and securing the cryogenic impact toughness of the weld metal, and is an essential element in the present invention. However, in the welding wire, even if such a carbon component is low, a sufficient amount of carbon can be mixed from the flux. The lower limit of the carbon content may be limited to 0.01% by weight. However, when the carbon content exceeds 0.8% by weight, carbon dioxide gas may be generated during welding, which may cause defects in the weld joint, and carbides of MC, M 23 C 6, etc. may be combined with alloying elements such as manganese and chromium. There is a problem in that impact toughness is lowered at low temperatures. Therefore, the content of carbon is preferably limited to 0.01-0.8% by weight.

실리콘(Si): 0.1-3.0중량％ Silicon (Si): 0.1-3.0 wt%

실리콘의 함량은 0.1중량% 미만인 경우에는 용접금속내의 탈산효과가 불충분하고 용접금속의 유동성을 저하시킬 수 있다. 반면에, 실리콘의 함량이 3.0중량%를 초과하는 경우에는 용접금속내의 편석 등을 유발하여 저온 충격인성을 저하시키고 용접균열감수성에 악영향을 미치는 문제점이 있다. 따라서, 실리콘의 함량은 0.1-3.0중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
If the content of silicon is less than 0.1% by weight, the deoxidation effect in the weld metal is insufficient and the fluidity of the weld metal may be reduced. On the other hand, when the content of silicon exceeds 3.0% by weight, it causes segregation and the like in the weld metal, thereby lowering the low-temperature impact toughness and adversely affecting the weld cracking sensitivity. Therefore, the content of silicon is preferably limited to 0.1-3.0% by weight.

망간(Mn): 12-45중량％Manganese (Mn): 12-45 wt%

망간은 저온 안정상인 오스테나이트를 생성시키는 주요 원소로 본 발명에서 필수적으로 첨가되어야 하는 원소이고 니켈에 비해 매우 저렴한 원소이다. 망간의 함량이 12중량% 미만인 경우에는 충분한 오스테나이트가 생성되지 않아 극저온에서 인성이 매우 낮게 된다. 반면에, 망간의 함량이 45중량%를 초과하는 경우에는 편석이 과다하게 발생하고 고온균열이 유발되며, 유해한 흄(Fume)이 발생될 수 있다. 따라서, 망간의 함량은 12-45중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
Manganese is the main element for producing austenite, which is a low temperature stable phase, which is an element that must be added in the present invention and is a very inexpensive element compared with nickel. If the content of manganese is less than 12% by weight, sufficient austenite is not produced, resulting in very low toughness at cryogenic temperatures. On the other hand, when the content of manganese exceeds 45% by weight, excessive segregation may occur, hot cracking may occur, and harmful fume may be generated. Therefore, the content of manganese is preferably limited to 12-45% by weight.

니켈(Ni): 0.01-26중량％Nickel (Ni): 0.01-26 wt%

니켈은 오스테나이트 안정화 원소로 본 발명에서 필수적을 첨가되어야 하는 원소이다. 니켈의 함량이 0.01중량% 미만인 경우 이러한 효과가 미흡하다. 다만, 니켈의 가격이 높기 때문에, 제조단가를 고려하여 26중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하다. 따라서, 니켈의 함량은 0.01-26중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
Nickel is an austenite stabilizing element which is an essential element to be added in the present invention. If the nickel content is less than 0.01% by weight, this effect is insufficient. However, since the price of nickel is high, it is preferable to include 26% by weight or less in consideration of the manufacturing cost. Therefore, the content of nickel is preferably limited to 0.01-26% by weight.

크롬(Cr): 0.001-20중량%Chromium (Cr): 0.001-20% by weight

크롬은 페라이트 안정화 원소로서 일정함량의 크롬을 통해 오스테나이트 안정화 원소의 함량을 낮출 수 있는 장점이 있다. 이러한 효과를 나타내기 위하여 0.001중량% 이상 포함되는 것이 바람직하다. 반면에, 크롬의 함량이 20중량%를 초과하는 경우에는 크롬계 탄화물이 과도하게 생성되어 극저온 인성이 낮아지는 문제점이 있다. 따라서, 크롬의 함량은 0.001-20중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
Chromium has the advantage of lowering the content of austenite stabilizing elements through a constant amount of chromium as a ferrite stabilizing element. In order to exhibit such an effect, it is preferably included 0.001% by weight or more. On the other hand, when the content of chromium exceeds 20% by weight, there is a problem in that chromium-based carbides are excessively generated to lower the cryogenic toughness. Therefore, the content of chromium is preferably limited to 0.001-20% by weight.

몰리브덴(Mo): 0.05-2.5중량%Molybdenum (Mo): 0.05-2.5% by weight

몰리브덴은 기지의 강도를 향상시킬 수 있는 원소로서 본 발명에서는 0.05중량% 이상 포함되는 것이 바람직하다. 다만, 몰리브덴의 함량이 2.5중량%를 초과하는 경우에는 몰리브텐 탄화물이 과도하게 생성되어 극저온 인성을 저하시키는 단점이 있다. 따라서, 몰리브덴의 함량은 0.05-2.5중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
Molybdenum is preferably contained in the present invention 0.05% by weight or more as an element capable of improving the known strength. However, when the content of molybdenum exceeds 2.5% by weight, the molybdenum carbide is excessively generated, which has the disadvantage of lowering the cryogenic toughness. Therefore, the content of molybdenum is preferably limited to 0.05-2.5% by weight.

알루미늄(Al): 0.01-4.0중량% Aluminum (Al): 0.01-4.0 wt%

알루미늄은 강도를 감소시키나, 아울러, SFE(Stacking Fault Energy)를 증가시켜 저온에서의 인성을 확보할 수 있도록 하며, 본 발명에서 이러한 효과를 나타내기 위하여는 0.01중량% 이상 포함되는 것이 바람직하다. 그러나, 알루미늄의 함량이 4.0중량%를 초과하는 경우에는 용접부에 알루미늄계 산화물이 과다하게 생성되어 극저온 충격인성을 저하시키는 단점이 있다. 따라서, 알루미늄의 함량은 0.01-4.0중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
Aluminum reduces the strength, but also increases the stacking fault energy (SFE) to ensure toughness at low temperatures, and in order to exhibit such effects in the present invention, it is preferably included in an amount of 0.01 wt% or more. However, when the content of aluminum exceeds 4.0% by weight, an aluminum-based oxide is excessively generated in the welded portion, which lowers the cryogenic impact toughness. Therefore, the content of aluminum is preferably limited to 0.01-4.0% by weight.

TiO2(이산화티타늄): 4.5-9.0%, TiO 2 (titanium dioxide): 4.5-9.0%,

상기 TiO2는 슬래그 형성제로서 전자세용접이 가능하도록 액상의 용접금속이 응고되기 이전에 응고되어 액상의 용접금속이 흘러내리는 것을 억제하는 역할을 한다. 이러한 효과가 나타내기 위하여는 본 발명에서는 4.5중량% 이상으로 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, 그 함량이 9중량%를 초과하는 경우에는 용접금속내에 산화물 함량이 급격히 증가하여, 극저온 충격인성이 떨어지는 단점이 있다. 따라서, TiO2의 함량은 4.5-9.0중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
The TiO 2 serves as a slag forming agent to solidify before the liquid welding metal is solidified so as to enable electronic fine welding, thereby preventing the liquid welding metal from flowing down. In order to exhibit such an effect, it is preferable to add in 4.5weight% or more in this invention. However, when the content is more than 9% by weight, the oxide content in the weld metal is rapidly increased, which has the disadvantage of inferior cryogenic impact toughness. Therefore, the content of TiO 2 is preferably limited to 4.5-9.0% by weight.

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.
The remainder of the present invention is iron (Fe). However, in the ordinary manufacturing process, impurities which are not intended from the raw material or the surrounding environment may be inevitably incorporated, so that it can not be excluded. These impurities are not specifically mentioned in this specification, as they are known to any person skilled in the art of manufacturing.

더불어, 니켈당량(Nieq)은 30C+30N+0.5Mn+Ni로 나타낼 수 있으며, 크롬당량(Creq)은 Cr+Mo+1.5Si로 나타낼 수 있다. 본 발명 와이어는 니켈당량(Nieq)+0.188*크롬당량(Creq)≥29.73를 만족하는 것이 바람직하다. 29.73보다 낮은 경우 상기 용접 와이어를 이용한 용접시 생성된 용접이음부는 -196℃에서 충격인성값이 28J 미만으로 나타날 수 있다.
In addition, nickel equivalent (Ni eq ) may be represented by 30C + 30N + 0.5Mn + Ni, chromium equivalent (Cr eq ) may be represented by Cr + Mo + 1.5Si. The wire of the present invention preferably satisfies nickel equivalent (Ni eq ) + 0.188 * chromium equivalent (Cr eq ) ≧ 29.73. If lower than 29.73, the welded joint generated during welding using the welding wire may have an impact toughness value of less than 28J at -196 ° C.

또한, 본 발명의 용접 와이어는 하기 설명하는 칼륨(K), 나트륨(Na), 리튬(Li)계 알카리 산화물을 추가적으로 첨가하는 경우 본 발명의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
In addition, the welding wire of the present invention can further improve the effect of the present invention when additionally adding potassium (K), sodium (Na), lithium (Li) -based alkali oxides described below.

칼륨(K), 나트륨(Na), 리튬(Li)계 알카리 산화물: 0.10-1.5중량%,Potassium (K), sodium (Na), lithium (Li) alkali oxides: 0.10-1.5 wt%

상기 알카리 산화물들은 용접 중 아크의 이온화 포텐셜을 저하시켜 아크의 발생을 용이하게 해주며, 용접 중 안정된 아크를 유지시켜줄 수 있다. 상기 알카리 산화물은 0.10중량% 이상 첨가되어야 이러한 효과가 나타낼 수 있다. 그러나, 그 함량이 1.5중량%를 초과하면, 고증기압으로 인하여 용접흄(Fume)이 과다하게 발생할 수 있다. 여기서 알카리 산화물은 칼륨(K), 나트륨(Na), 리튬(Li)계 알카리 산화물 중 1종 또는 2종 이상이 포함되며, 본 발명에서 알카리 산화물의 첨가효과는 각각의 함량비와는 무관하다.
The alkali oxides lower the ionization potential of the arc during welding, thereby facilitating generation of the arc, and can maintain a stable arc during welding. The alkali oxides must be added at least 0.10% by weight to achieve this effect. However, if the content exceeds 1.5% by weight, excessive welding fume may occur due to the high vapor pressure. Here, the alkali oxide may include one or two or more of potassium (K), sodium (Na), and lithium (Li) -based alkali oxides, and the effect of adding alkali oxides in the present invention is irrelevant to each content ratio.

또한, 본 발명의 용접 와이어는 하기 설명하는 SiO2 을 추가적으로 첨가하는 경우 본 발명의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
Further, SiO 2 that is described to the welding wire of the present invention When additionally added, it is possible to further improve the effect of the present invention.

SiO2 (이산화규소): 0.2-4.0중량%SiO 2 (Silicon dioxide): 0.2-4.0 wt%

SiO2가 0.2중량% 미만인 경우에는 슬래그 도포가 열악하며 전자세 작업성 및 비드 형성이 열악해지며 4.0중량%를 초과하면 용융 슬래그의 응고가 지연되어 전자세 용접성이 열악해지며, 실리콘이 용착금속으로 이행이 증가되어 충격인성이 저하된다. 따라서, SiO2의 함량은 0.2-4.0중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
When SiO 2 is less than 0.2% by weight, the slag coating is poor, and the electron workability and bead formation are poor. When the content is more than 4.0% by weight, the solidification of the molten slag is delayed and the electron welding property is poor. As a result, the transition is increased and impact toughness is lowered. Therefore, the content of SiO 2 is preferably limited to 0.2-4.0% by weight.

또한, 본 발명의 용접 와이어는 하기 설명하는 티타늄(Ti) + 마그네슘(Mg) + 알루미늄(Al)의 함량의 합을 추가적으로 만족하는 경우 본 발명의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
In addition, the welding wire of the present invention can further improve the effects of the present invention when additionally satisfying the sum of the contents of titanium (Ti) + magnesium (Mg) + aluminum (Al).

티타늄(Ti) + 마그네슘(Mg) + 알루미늄(Al): 0.03-5.0중량％Titanium (Ti) + Magnesium (Mg) + Aluminum (Al): 0.03-5.0 wt%

더불어, 본 발명의 와이어는 티타늄(Ti) + 마그네슘(Mg) + 알루미늄(Al): 0.03-5.0중량％로 포함하는 것이 바람직하다. 이들 원소는 강력한 탈산제로서 용접금속내 산화물을 강력하게 제거할 수 있다.
In addition, the wire of the present invention is preferably titanium (Ti) + magnesium (Mg) + aluminum (Al): 0.03-5.0% by weight. These elements are powerful deoxidizers that can strongly remove oxides in the weld metal.

또한, 본 발명의 용접 와이어는 하기 설명하는 알카리 및 알카리토금속계 불소 화합물을 추가적으로 첨가하는 경우 본 발명의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
In addition, the welding wire of the present invention can further improve the effect of the present invention when additionally added alkali and alkaline earth metal-based fluorine compounds described below.

알카리금속계 및 알카리토금속계 불소 화합물 중 불소(F) 함량: 0.025-0.5중량%Fluorine (F) content in alkali and alkaline metal fluorine compounds: 0.025-0.5 wt%

상기 불소화합물은 용접 와이어 내부에 0.025중량% 이상을 첨가함에 따라 고온의 아크에서 불소를 아크중으로 발생시켜 용접중 수소와 반응하여 탈수소 반응을 일으키게 되므로 확산성 수소를 효과적으로 저감시키게 되지만 0.5중량%를 초과하는 경우 고증기압의 특성으로 용접흄(Fume)이 과다하게 발생하고, TiO2가 주요 슬래그성분인 루타일계에서 용융풀의 슬래그 점도를 과도하게 감소시켜 불안정한 비드를 형성하게된다. 따라서, 그 함량은 0.028-0.5중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
Since the fluorine compound is added 0.025% by weight or more into the welding wire to generate fluorine in the arc in the high temperature arc to react with the hydrogen during welding to cause a dehydrogenation reaction to effectively reduce the diffusive hydrogen, but exceeds 0.5% by weight In this case, excessive welding fume is generated due to the characteristics of high vapor pressure, and the slag viscosity of the molten pool is excessively reduced in the rutile system in which TiO 2 is the main slag component, thereby forming unstable beads. Therefore, the content is preferably limited to 0.028-0.5% by weight.

더불어, 본 발명의 용접 와이어는 하기 설명하는 질소(N)를 추가적으로 첨가하는 경우 본 발명의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
In addition, the welding wire of the present invention can further improve the effect of the present invention when additionally adding nitrogen (N) described below.

질소(N): 0.003-0.5중량%Nitrogen (N): 0.003-0.5 wt%

질소는 탄소와 동일한 특성을 나타내는 원소이며, 본 발명에서는 이러한 효과를 나타내기 위하여 0.003중량% 이상 포함되는 것이 바람직하다. 반면에, 질소의 함량이 0.5중량%를 초과하는 경우에는 질화물이 과다하게 생성되어 충격인성이 저하되는 단점이 있다. 따라서, 질소의 함량은 0.003-0.5중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
Nitrogen is an element exhibiting the same properties as carbon, and in the present invention, it is preferable to contain 0.003% by weight or more in order to exhibit such an effect. On the other hand, when the content of nitrogen exceeds 0.5% by weight there is a disadvantage that the excessively generated nitride is lowered impact toughness. Therefore, the content of nitrogen is preferably limited to 0.003-0.5% by weight.

또한, 본 발명의 용접 와이어는 하기 설명하는 탄산칼슘(CaCO3)을 추가적으로 첨가하는 경우 본 발명의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
In addition, the welding wire of the present invention can further improve the effect of the present invention when additionally added calcium carbonate (CaCO 3 ) described below.

CaCO3(탄산칼슘): 0.1-1.0중량% CaCO 3 (calcium carbonate): 0.1-1.0 wt%

상기 탄산칼슘은 아크 중의 수소분압을 효과적으로 감소시켜 용접금속중의 확산성 수소를 저감시키는데 효과적이다. 탄산칼슘의 함량이 0.1중량% 미만인 경우 이러한 효과가 미흡하다. 다만, 탄산칼슘의 함량이 1.0중량%를 초과하는 경우에는 과다하게 탄산염이 분해되어 아크가 불안정해지고 용접흄(Fume)이 과도하게 발생한다. 따라서, 탄산칼슘의 함량은 0.1-1.0중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
The calcium carbonate effectively reduces the partial pressure of hydrogen in the arc and is effective in reducing the diffusible hydrogen in the weld metal. This effect is insufficient when the content of calcium carbonate is less than 0.1% by weight. However, when the content of calcium carbonate exceeds 1.0% by weight excessively carbonate decomposes, the arc becomes unstable and excessively generates welding fume (Fume). Therefore, the content of calcium carbonate is preferably limited to 0.1-1.0% by weight.

또한, 본 발명의 용접 와이어는 하기 설명하는 희토류 원소를 추가적으로 첨가하는 경우 본 발명의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
In addition, the welding wire of the present invention can further improve the effect of the present invention when additionally adding the rare earth element described below.

이트륨(Y) 및 세륨(Ce) 등의 희토류 원소: 0.01-0.2중량%Rare earth elements such as yttrium (Y) and cerium (Ce): 0.01-0.2 wt%

희토류 원소는 용접금속내에서 황 및 인을 제거하는 능력이 탁월하여 황 및 인에 의해서 발생하는 고온규열을 저감시키는 역할을 하며, 아울러, 가장 강력한 탈산재로서 용접금속을 청정하게 만들 수 있다. 또한, 아크를 안정시키는 효과를 갖는다. 본 발명에서 이러한 효과를 나타내기 위하여는 0.01중량% 이상 포함되는 것이 바람직하다. 그러나, 그 함량이 0.2중량%를 초과하는 경우에는 아크 안정성이 급격히 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 희토류 원소의 함량은 0.01-0.2중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
Rare earth elements are excellent in the ability to remove sulfur and phosphorus in the weld metal to reduce the high temperature silicication generated by sulfur and phosphorus, and also to make the weld metal clean as the strongest deoxidizer. It also has the effect of stabilizing the arc. In order to exhibit such an effect in the present invention, it is preferable that 0.01 wt% or more is included. However, when the content exceeds 0.2% by weight, there is a problem in that the arc stability drops sharply. Therefore, the content of the rare earth element is preferably limited to 0.01-0.2% by weight.

더불어, 용접 와이어의 외피 성분으로는 탄소(C): 0.2-0.6중량% 및 망간(Mn): 14-40중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
In addition, it is preferable that the outer skin component of a welding wire contains carbon (C): 0.2-0.6 weight% and manganese (Mn): 14-40 weight%.

본 발명의 일측면인 용접 와이어를 이용한 용접시 생성된 용접이음부는 -196℃에서 충격인성을 측정한 결과 28J이상의 높은 충격인성을 확보할 수 있다.
The welded joint generated during welding using the welding wire, which is one side of the present invention, can secure high impact toughness of 28J or more as a result of measuring impact toughness at -196 ° C.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 위한 것으로, 이에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The following examples are provided for the understanding of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

(실시예)(Example)

하기 표 1에 나타낸 조성을 갖는 용접 와이어를 100% CO2 보호가스를 적용하여 1.7KJ/mm 입열량으로 용접하였다. 상기와 같이 용접된 용접금속부의 기계적 성질을 평가하기 위한 시험편들은 용접 금속부의 중앙부에서 채취하였으며 인장시험편은 KS규격(KS B 0801) 4호 시험편을 이용하였으며 인장시험은 크로스 헤드 스피드(cross head speed) 10mm/mim에서 시험하였다. 충격시험편은 KS(KS B 0809) 3호 시험편에 준하여 CVN(Charphy V Notch)로 제작하였으며, -196도에서 충격시험을 실시하여 그 측정값을 하기 표1에 나타내었다.
The welding wire having the composition shown in Table 1 was welded with 1.7 KJ / mm heat input by applying 100% CO 2 protective gas. The test pieces for evaluating the mechanical properties of the welded metal part as described above were taken from the center part of the welded metal part, and the tensile test piece was used by the KS standard (KS B 0801) No. 4 test piece and the tensile test was the cross head speed. Test at 10 mm / mim. The impact test piece was made of CVN (Charphy V Notch) according to KS (KS B 0809) No. 3 test piece, the impact test was carried out at -196 degrees and the measured values are shown in Table 1 below.

더불어, 니켈당량과 크롬당량을 구하여 하기 표1에 나타내었으며, 니켈당량, 크롬당량 및 충격인성값의 상관관계를 나타낸 그래프를 도1에 도시하였다. In addition, nickel equivalents and chromium equivalents were calculated and shown in Table 1 below, and a graph showing the correlation between nickel equivalents, chromium equivalents, and impact toughness values is shown in FIG. 1.

Figure pat00001
Figure pat00001

(단, 표1에 기재된 원소들의 단위는 중량%이고, 충격인성의 단위는 J임)
(However, the unit of the elements listed in Table 1 is the weight percent, the impact toughness unit is J)

비교예1 내지 4는 상술한 니켈당량과 크롬함량의 관계식을 만족하지 못한다. 비교예5는 탄소의 함량이 높아서 용접시 이산화탄소가 다량 발생하여 용접시 결함이 발생하였다. 비교예6은 크롬 함량이 높아서 크롬계 탄화물이 다수 생성되어 충격인성이 23J로 낮게 나타났다. 비교예7은 몰리브덴의 함량이 높아서 탄화물이 다수 생성되어 충격인성이 24J로 낮게 나타났다. 이에 비하여, 본 발명에서 제어하는 합금원소의 함량을 만족한 발명예1 내지 14는 -196℃에서 우수한 충격인성값을 나타냄을 확인할 수 있었다.
Comparative Examples 1 to 4 do not satisfy the above-described relationship between nickel equivalents and chromium content. In Comparative Example 5, the carbon content was high, so that a large amount of carbon dioxide was generated during welding, and a defect occurred during welding. In Comparative Example 6, since the chromium content was high, a large number of chromium carbides were formed, resulting in low impact toughness of 23J. In Comparative Example 7, a high content of molybdenum produced a large number of carbides, resulting in low impact toughness of 24J. On the contrary, Inventive Examples 1 to 14 satisfying the content of the alloying element controlled by the present invention showed excellent impact toughness at -196 ° C.

도1을 살펴보면, □로 나타낸 것은 비교예이고, ◇로 나타낸 것은 발명예이며, 본 발명에 의한 제어된 합금조건을 만족하는 경우 도1에 나타낸 직선 위쪽에 위치하며, 니켈당량(Nieq)+0.188*크롬당량(Creq)≥29.73을 만족하는 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 1, denoted by □ is a comparative example, denoted by ◇ is an example of an invention, and when it satisfies the controlled alloy conditions according to the present invention, it is located above the straight line shown in FIG. 1, and nickel equivalent (Ni eq ) + It was confirmed that 0.188 * chromium equivalent (Cr eq ) ≥ 29.73 was satisfied.

Claims (10)

중량%로, 탄소(C): 0.01-0.8％, 실리콘(Si): 0.1-3.0％, 망간(Mn): 12-45％, 니켈(Ni): 0.01-26％, 크롬(Cr): 0.001-20%, 몰리브덴(Mo): 0.05-2.5%, 알루미늄(Al): 0.01-4.0%, TiO2(이산화티타늄): 4.5-9.0중량%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 극저온 인성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 와이어.
By weight%, carbon (C): 0.01-0.8%, silicon (Si): 0.1-3.0%, manganese (Mn): 12-45%, nickel (Ni): 0.01-26%, chromium (Cr): 0.001 -20%, molybdenum (Mo): 0.05-2.5%, aluminum (Al): 0.01-4.0%, TiO 2 (titanium dioxide): 4.5-9.0% by weight, excellent cryogenic toughness including residual Fe and other unavoidable impurities Flux cored arc welding wire.
청구항 1에 있어서,
상기 용접 와이어는 니켈당량(Nieq)+0.188*크롬당량(Creq)≥29.73를 만족하는 극저온 인성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 와이어.
The method according to claim 1,
The welding wire is a nickel core (Ni eq ) + 0.188 * chromium equivalent (Cr eq ) ≥ 29.73 flux cored arc welding wire excellent in cryogenic toughness.
청구항 1에 있어서,
상기 용접 와이어는 K,Na,Li계 알카리 산화물: 0.10-1.5중량%를 추가로 포함하는 극저온 인성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 와이어.
The method according to claim 1,
The welding wire is K, Na, Li-based alkali oxides: Flux cored arc welding wire excellent in cryogenic toughness further comprising 0.10-1.5% by weight.
청구항 1에 있어서,
상기 용접 와이어는 SiO2(이산화규소): 0.2-4.0중량%를 추가로 포함하는 극저온 인성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 와이어.
The method according to claim 1,
The welding wire is SiO 2 (silicon dioxide): Flux cored arc welding wire excellent in cryogenic toughness further comprising 0.2-4.0% by weight.
청구항 1에 있어서,
상기 용접 와이어는 티타늄(Ti)+마그네슘(Mg)+알루미늄(Al): 0.03-5.0중량%를 만족하는 극저온 인성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 와이어
The method according to claim 1,
The welding wire is a flux cored arc welding wire having excellent cryogenic toughness of satisfying titanium (Ti) + magnesium (Mg) + aluminum (Al): 0.03-5.0 wt%.
청구항 1에 있어서,
상기 용접 와이어는 알카리금속계 또는 알카리토금속계 불소 화합물 중 불소(F): 0.025-0.5중량%를 추가로 포함하는 극저온 인성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 와이어.
The method according to claim 1,
The welding wire is a flux cored arc welding wire excellent in cryogenic toughness further comprising fluorine (F): 0.025-0.5% by weight of an alkali metal or alkaline metal-based fluorine compound.
청구항 1에 있어서,
상기 용접 와이어는 질소(N): 0.003-0.5중량%를 추가로 포함하는 극저온 인성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 와이어.
The method according to claim 1,
The welding wire is nitrogen (N): Flux cored arc welding wire excellent in cryogenic toughness further comprises 0.003-0.5% by weight.
청구항 1에 있어서,
상기 용접 와이어는 CaCO3(탄산칼슘): 0.1-1.0중량％를 추가로 포함하는 극저온 인성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 와이어.
The method according to claim 1,
The welding wire is a flux cored arc welding wire excellent in cryogenic toughness further comprising CaCO 3 (calcium carbonate): 0.1-1.0% by weight.
청구항 1에 있어서,
상기 용접 와이어는 REM(희토류): 0.01-0.2중량％를 추가로 포함하는 극저온 인성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 와이어.
The method according to claim 1,
The welding wire is a flux cored arc welding wire excellent in cryogenic toughness further comprising REM (rare earth): 0.01-0.2% by weight.
청구항 1에 있어서,
상기 용접 와이어를 이용하여 플럭스 코어드 아크 용접된 용접이음부의 충격인성(-196℃)은 28J이상인 것을 특징으로 하는 극저온 인성이 우수한 플럭스 코어드 아크 용접 와이어.The method according to claim 1,
Flux cored arc welded weld joint using the welding wire impact toughness (-196 ℃) is characterized in that the flux cored arc welding wire excellent in cryogenic toughness, characterized in that more than 28J.
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