KR20160035270A - 대용착 용접방법 - Google Patents
대용착 용접방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20160035270A KR20160035270A KR1020140126635A KR20140126635A KR20160035270A KR 20160035270 A KR20160035270 A KR 20160035270A KR 1020140126635 A KR1020140126635 A KR 1020140126635A KR 20140126635 A KR20140126635 A KR 20140126635A KR 20160035270 A KR20160035270 A KR 20160035270A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- welding
- toughness
- welded
- welded portion
- mass
- Prior art date
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 159
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 39
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 36
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 32
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 31
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 19
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 230000006872 improvement Effects 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 7
- 238000004372 laser cladding Methods 0.000 claims description 6
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 6
- 238000007778 shielded metal arc welding Methods 0.000 claims description 4
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 29
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 3
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002593 Fe-Ti Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018505 Ni—Mg Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K5/00—Gas flame welding
- B23K5/18—Gas flame welding for purposes other than joining parts, e.g. built-up welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K10/00—Welding or cutting by means of a plasma
- B23K10/02—Plasma welding
- B23K10/027—Welding for purposes other than joining, e.g. build-up welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K25/00—Slag welding, i.e. using a heated layer or mass of powder, slag, or the like in contact with the material to be joined
- B23K25/005—Welding for purposes other than joining, e.g. built-up welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
- B23K31/003—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to controlling of welding distortion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/32—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at more than 1550 degrees C
- B23K35/325—Ti as the principal constituent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
- B23K37/06—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for positioning the molten material, e.g. confining it to a desired area
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/04—Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/18—Submerged-arc welding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
대용착 용접방법에 관한 것으로, 두 용접 모재의 개선면에 인성 저하 억제 물질이 포함된 육성 용접부를 형성하는 육성 용접부 형성 단계, 상기 육성 용접부 사이를 용접하여 용접부를 형성하는 용접부 형성 단계를 마련하여 육성 용접부에 의해 용접 모재의 결정립 성장을 억제시킬 수 있음은 물론 고온의 아크에 의해 결정립 성장을 억제시킬 수 있으며, 육성 용접부 및 용접 와이어에 인성 저하를 방지하는 니켈이 함유되어 있어 용접 모재의 인성 저하를 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.
Description
본 발명은 대용착 용접방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용접 와이어에 인성을 증가시키는 성분을 포함시킴은 물론 용접 부위의 두께를 더욱 두껍게 하는 육성 용접으로 용접 모재의 열열향부 결정립 성장을 억제 및 인성 저하를 방지하는 대용착 용접방법에 관한 것이다.
일반적으로 일렉트로 가스 용접은 고능률 입향 용접 방법으로서, 선박, 석유 저장 탱크 및 교량 등의 폭넓은 분야에서 적용되고 있다.
최근 중국, 동아시아 등 여러 나라의 경제 및 산업의 발전이 두드러지고, 물류량의 증가에 따라 컨테이너 화물의 효율적인 수송을 목적으로 컨테이너 선박의 대형화가 급속하게 진행되고 있다.
컨테이너 선박의 대형화에 따라 선체의 외판 및 해치 코밍(hatch coaming) 등의 두께가 더욱 두꺼운 후판이 사용되고 있다. 즉, 판 두께 50㎜ 이상의 강판이 사용되고 있으며, 또한 판 두께 80㎜를 초과하는 강판의 적용도 검토되고 있다.
이러한 후강판을 고능률적으로 용접할 수 있는 시공법으로서, 일렉트로 가스 용접법에 의한 대입열 1패스 용접화의 요구가 높아지고 있다.
그러나 후강판의 용접을 종래의 1전극 1패스 용접 방법으로 실시하면, 용접 속도가 대폭 저하하는 동시에 융합 불량 등의 결함이 발생하기 쉬워진다. 이 문제점을 해결하기 위하여 이들의 문제를 해소하고, 작업 효율을 향상시키기 위해서 2전극 일렉트로 가스 아크 용접 방법이 제안되고 있다.
백킹재(backing material)측 전극으로서, 슬래그 생성율이 용착 금속에 대하여 0.5 내지 2.6질량%인 강철 와이어 또는 플럭스 함유 와이어를 사용하고, 슬라이딩 동판측 전극으로서, 슬래그 생성율이 용착 금속에 대하여 2.7 내지 5.5질량%인 플럭스 함유 와이어를 사용하고 있다.
또한 백킹재측 전극 와이어 및 슬라이딩 동판측 전극 와이어의 C, Si, Mn, Ti 및 B의 조성을 규정하고, 양 전극 와이어 사이를 일정하게 유지하면서 백킹재와 슬라이딩 동판과의 사이에서 양 전극 와이어를 요동시킴으로써, 양호한 용접 작업성 및 우수한 용접 금속 성능이 얻어지는 2전극 일렉트로 가스 용접 방법이 개시되어 있다.
종래의 일렉트로 가스 용접방법은 동담금이라는 특수하게 제작된 지그를 통해 보호가스를 분사하면서 용접 와이어를 주입하여 용융풀을 만들고, 동담금이 상진하면서 용접부를 형성해 나가는 용접 공정으로 이루어진다.
두께가 50㎜인 후판을 수직상진 자세로 용접하는 경우, 가스 텅스텐 아크용접(GTAW: Gas Tungsten Arc Welding)으로 용접한다면 적어도 100번의 패스(pass)를 거쳐야 하며, 플럭스 코어드 아크용접(FCAW: Flux Cored Arc Welding)으로 용접한다면 대략 25번의 패스를 거쳐야 된다.
이와 달리 일렉트로 가스 용접방법은 1 패스 만으로도 용접이 완료될 수 있으나, 후판의 두께가 두꺼워 용접 품질의 인성 또는 안정화를 얻을 수 없게 된다.
이러한 일렉트로 가스 용접방법은 후판의 두께가 비교적 얇은 상선 또는 일부 해양 호선에서 제한적으로 사용되고 있는 실정이다. 즉, 후판의 두께가 대략 50㎜ 이상인 경우 일레트로 가스 용접을 적용할 수 없다는 문제점이 있었다.
한편 일레트로 가스 용접은 대융착 용접방법으로써, 종래의 플럭스 코어드 아크용접에 비하여 매우 높은 용착량이 장점이기는 하나, 다른 용접방법에 비하여 용융풀의 부피가 커서 용접부의 냉각에 시간이 오래 걸리게 되는 문제점이 있었다.
또한 열영향부에 조대 결정립의 발생 가능성이 높아 열영향부의 인성 저하로 인해 적용 대상에 한계가 있다.
이에 일렉트로 가스 용접은 용접의 품질 요구기준이 비교적 낮은 상선에 적용되고 있으나, 고부가가치 선박에는 적용하는데 인성 저하의 품질로 인하여 적용하지 못하는 문제점이 있었다.
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 '수평 맞대기 용접용 동당금'이 개시되어 있다.
하기 특허문헌 1에 따른 수평 맞대기 용접용 동당금에는 중력에 의한 융액의 선행을 방지하도록 푸시 가스를 공급하여 상기 융액의 하부를 밀어내는 제1 푸시 가스 공급부가 개시되어 있으며, 중력에 의한 융액의 선행을 방지하도록 푸시 가스를 공급하여 상기 융액의 상부를 밀어내는 제2 푸시 가스 공급부가 개시되어 있다.
하기 특허문헌 2에는 '수평 맞대기 이음부의 하이브리드 가스 메탈 아크 용접 방법'이 개시되어 있다.
하기 특허문헌 2에 따른 수평 맞대기 이음부의 하이브리드 가스 메탈 아크 용접 방법에는 용접 파워소스, 상기 용접 파워소스와 연결되어 용접 와이어를 공급 제어하는 와이어 송급장치 및 상기 와이어 송급장치에 연결되어 용접 와이어의 이동 경로를 구성하는 토치 케이블, 상기 토치 케이블의 끝단에 붙어 용접 와이어를 전·후진시키는 푸쉬풀 타입의 용접 토치, 상기 토치 케이블의 중간에 위치하여 후진된 용접 와이어의 완충 역할을 해주는 와이어 버퍼, 용접 파워소스와 연결되어 용접 데이터의 모니터링이 가능하며 사용자가 용접 조건을 쉽게 변경할 수 있는 리모트 컨트롤 장치, 상기 와이어 송급장치와 연결되어 용접 파워소스를 제어하고 3차원 운봉 용접을 수행하는 캐리지를 포함하는 용접기를 이용하여 선박 선체의 수평 맞대기 이음부를 용접하게 된다.
상기 이음부의 개선 내부는 깊은 용입과 큰 용착량을 가지는 가스 메탈 아크 용접(GMAW)을 통해 솔리드 와이어(Solid Wire)를 사용한 직선 용접을 수행하고, 상기 개선의 표면부는 저입열 고속 용접 방식인 콜드 메탈 트랜스퍼 용접(CMT)을 통해 솔리드 와이어를 사용하면서 비드(Bead)의 처짐 없이 패스 수를 줄인 3차원 운봉 용접을 수행하며, 상기 용접 파워소스는 마이크로 프로세서에 의해 디지털 제어 방식을 통해 가스 메탈 아크 용접(GMAW)과 콜드 메탈 트랜스퍼 용접(CMT)을 모두 수행할 수 있는 용접 파워소스이고, 상기 용접기와 캐리지는 리모트 컨트롤 장치를 통해 상호 인터페이스 되면서 3차원 운봉 패턴 내에서 용접 전류 및 용접 전압을 자유롭게 가변시키게 된다.
그러나 종래기술에 따른 용접방법은 후판의 두께가 50㎜ 이상인 경우 일렉트로 가스 용접방법으로 용접하게 되면 열영향부의 인성이 저하되며, 열영향부의 결정립이 조대화 되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열영향부의 인성 저하를 방지할 수 있는 대용착 용접방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 입열이 570kJ/cm를 초과하여도 용접 금속의 강도 및 인성이 높고, 용접 작업성이 우수한 대용착 용접방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 대용착 용접방법은 두 용접 모재의 개선면에 인성 저하 억제 물질이 포함된 육성 용접부를 형성하는 육성 용접부 형성 단계, 상기 육성 용접부 사이를 용접하여 용접부를 형성하는 용접부 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 인성 저하 억제 물질은 상기 육성 용접부의 결정립 성장을 억제하는 물질과 상기 육성 용접부의 인성을 증가시키는 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 결정립 성장을 억제하는 물질은 니오브(Nb), 바나듐(V), 및 티타늄(Ti) 중 적어도 어느 하나의 물질인 것을 특징으로 한다.
상기 육성 용접부의 인성을 증가시키는 물질은 니켈(Ni)인 것을 특징으로 한다.
상기 육성 용접부는 2~10㎜의 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 육성 용접부는 플라즈마 아크 용접(Plasma Transferred Arc), 레이저 클래딩(Laser Cladding), 피복 아크 용접(Shielded Metal Arc Welding), 가스 텅스텐 아크 용접(Gas Tungsten Arc Welding), 가스 메탈 아크 용접(Gas Metal Arc Welding), 잠호 용접(Submerged Arc Welding), 일렉트로 슬래그 용접(Electro Slag Welding) 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 육성 용접부는 니오브 0.02~0.05 질량%, 바나듐 0.05~0.10 질량%, 티타늄 0.007~0.05 질량%, 니켈 0.4~0.8 질량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 용접부 형성 단계는 EGW 용접법에 의해 용접되는 것을 특징으로 한다.
상기 용접부는 니오브(Nb), 바나듐(V), 및 티타늄(Ti) 중 적어도 어느 하나의 물질과 니켈(Ni)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 대용착 용접방법에 의하면, 육성 용접부에 의해 용접 모재의 결정립 성장을 억제시킬 수 있음은 물론 고온의 아크에 의해 결정립 성장을 억제시킬 수 있으며, 육성 용접부 및 용접 와이어에 니켈이 함유되어 있어 용접 모재의 인성 저하를 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용착 용접방법을 나타낸 공정도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용착 용접부위를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용착 용접에 따른 용접 모재의 결정립 상태를 보인 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용착 용접부위를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용착 용접에 따른 용접 모재의 결정립 상태를 보인 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용착 용접방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용착 용접방법을 나타낸 공정도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용착 용접부위를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용착 용접방법은 두 용접 모재의 개선면에 인성 저하 억제 물질이 포함된 육성 용접부를 형성하는 육성 용접부 형성 단계, 상기 육성 용접부 사이를 용접하여 용접부를 형성하는 용접부 형성 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에서 대용착 용접방법은 인성 저하 억제 물질이 포함된 육성 용접에 의해 열 열향부의 인성 증가 및 결정립의 조대화를 방지하고자 하는 용접으로, 일렉트로 가스 용접(EGW: Electro Gas Welding) 등을 이용할 수 있다.
일렉트로 가스 용접은 양면의 수냉 동(銅) 받침판에 의해 용융금속을 막고 이산화탄소(CO2) 가스 또는 Ar+CO2 가스 중에서 아크를 발생시키고 이 열에 의하여 모재에 용접 와이어를 용융시켜 접합하는 용접 방법으로, 강판의 수직 상진 자세에 사용되고 있다.
이러한 일렉트로 가스 용접은 용접용 전원으로 DC 정전압 전원을 사용하고 있으며, 일렉트로 슬래그 용접에 비해 가볍고 장치 사용의 편리성을 가지고, 용접 와이어로는 솔리드 와이어(Solid Wire), 플럭스 코어드 와이어(Flux Cored Wired) 등을 사용하고 있고, 이들 용접 와이어는 아크의 안전성과 비드(bead)의 외관이 미려하게 형성될 수 있다.
육성 용접부(11)는 용접 모재(10)의 개선면에 소정의 두께로 형성되는 육성층으로써, 플라즈마 아크 용접(Plasma Transferred Arc), 레이저 클래딩(Laser Cladding), 피복 아크 용접(Shielded Metal Arc Welding), 가스 텅스텐 아크 용접(Gas Tungsten Arc Welding), 가스 메탈 아크 용접(Gas Metal Arc Welding), 잠호 용접(Submerged Arc Welding), 일렉트 로 슬래그 용접(Electro Slag Welding) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
이들 플라즈마 아크 용접, 레이저 클래딩, 피복 아크 용접, 가스 텅스텐 아크 용접, 가스 메탈 아크 용접, 잠호 용접 및 일렉트로 슬래그 용접은 통상의 기술이므로, 이에 대한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
상기 육성 용접부(11)는 전기 아크를 이용하는 피복 아크 용접, 가스 텅스텐 아크 용접, 가스 메탈 아크 용접, 잠호 용접('서브머지드 아크 용접'이라고도 함) 또는 플라즈마 아크를 이용하는 플라즈마 아크 용접, 이종 금속을 용접 모재(10)의 표면 상에 첨가시킨 후 레이저 열원으로 용융시켜 접합하는 레이저 클래딩 등을 이용할 수 있다.
이러한 육성 용접부(11)는 용접 모재(10)의 개선면에 형성되며, 용접부 형성 시 용접에 의해 인성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 인성 향상 물질이 포함된다.
인성 저하 억제 물질은 육성 용접부(11)의 결정립 성장을 억제하여 육성 용접부의 인성 저하를 억제하는 결정립 성장 억제 물질과 육성 용접부의 인성을 증가시켜 육성 용접부의 인성 저하를 억제하는 인성 증가 물질을 포함할 수 있다.
상기 인성 증가 물질에 포함되는 원소로는 니켈(Ni) 0.4~0.8 질량%를 포함할 수 있다.
니켈(Ni)은 오스테나이트(austenite) 형성 원소이고, 용접 금속의 인성을 안정화시키는 효과를 가지는 원소이다. 니켈(Ni)이 0.4질량% 미만에서는 용접 금속의 인성이 저하한다.
상기 인성 증가 물질인 니켈(Ni)은 0.8질량%를 초과하면 입열이 570kJ/cm를 초과하는 경우 용접 금속이 오스테나이트 응고가 되고, 용접 금속의 조직이 조대화하여 인성이 저하한다. 따라서 니켈(Ni)은 0.4 내지 0.8질량%로 한다. 또한 니켈(Ni)원으로서는 금속 Ni, Fe-Ni 또는 Ni-Mg 등을 사용할 수도 있다.
한편 인성 저하 억제 물질에 포함된 결정립 성장을 억제하는 물질은 니오브(Nb), 바나듐(V), 및 티타늄(Ti) 중 적어도 어느 하나의 물질 또는 이들을 혼합한 물질로 이루어질 수 있다.
이와 같은 니오브(Nb), 바나듐(V)은 용접시 용탕 내의 탄소(C)나 질소(N)와 결합하여 탄질화물(Nb(C,N))이 되어 오스테나이트의 고온역에까지 비교적 안정하게 존재하면서 재가열 오스테나이트 결정립 성장을 억제하는 효과를 갖는다.
니오브(Nb)는 0.02 질량% 미만에서 용접 금속의 결정립 성장의 억제가 저하한다. 한편 니오브(Nb)가 0.05 질량% 초과에서 용접 금속 중의 니오브(Nb)가 과잉 되어 결정립 성장의 억제가 저하한다. 따라서 니오브(Nb)는 0.02~0.05 질량%로 할 수 있다.
바나듐(V)은 0.05 질량% 미만에서 용접 금속의 결정립 성장의 억제가 저하한다. 한편 바나듐(V)가 0.10 질량% 초과에서 용접 금속 중의 바나듐(V)가 과잉 되어 결정립 성장의 억제가 저하한다. 따라서 바나듐(V)은 0.05~0.10 질량%로 할 수 있다.
또한 티타늄(Ti)은 용접 시 용탕 내의 질소(N)와 결합하여 질화물(TiN)이 되어 오스테나이트의 고온역에까지 비교적 안정하게 존재하면서 재가열 오스테나이트 결정립 성장을 억제하는 효과를 가지는 원소이다. 티타늄(Ti)은 0.007 질량% 미만에서 용접 금속의 인성이 저하한다. 한편 티타늄(Ti)이 0.05 질량%를 초과하면 용접 금속 중의 티타늄(Ti)이 과잉 되어 결접립 성장의 억제가 저하한다. 따라서 티타늄(Ti)은 0.007 내지 0.05질량%로 할 수 있다. 또한 티타늄(Ti)원으로서는 금속 Ti 또는 Fe-Ti 등을 사용할 수 있다.
이와 함께 일렉트로 가스 용접에 사용되는 용접 와이어(미도시)에는 인성 저하를 방지하는 니켈(Ni), 용접 모재(10)의 결정립 성장을 억제시키는 니오브(Nb), 바나듐(V), 티타늄(Ti)을 포함할 수 있다.
이들 용접 와이어에 포함되는 니켈(Ni), 니오브(Nb), 바나듐(V), 티타늄(Ti)은 육성 용접부(11)와 동일하므로, 이에 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용착 용접방법은 두 용접 모재의 개선면에 인성 저하 억제 물질이 포함된 육성 용접부를 형성하는 육성 용접부 형성 단계(S10), 상기 육성 용접부 사이를 용접하여 용접부를 형성하는 용접부 형성 단계(S20)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 용접 모재(10)는 각각 소정의 각도로 개선면이 형성된 상태로 소정의 거리만큼 이격된 상태를 유지하며, 이들 용접 모재(10)에는 육성 용접부(11)를 형성할 수 있다(S10).
상기 육성 용접부(11)는 각각의 용접 모재(10)에 미리 형성하거나 용접하고자 하는 2개의 용접 모재(10)를 맞댄 상태에서 육성 용접부(11)를 형성할 수 있다.
이러한 육성 용접부(11)는 인성 저하 억제 물질로 이루어질 수 있는데, 인성을 증가시키는 니켈(Ni)과 함께 결정립의 성장을 억제하는 물질인 니오브(Nb), 바나듐(V), 및 티타늄(Ti)들이 용탕 내의 탄소(C)나 질소(N)와 결합하여 Nb(C,N), V(C,N), Ti(C,N) 화합물이 되고, 이러한 탄화물, 질화물 또는 탄질화물들에 의해 열영향부의 오스테나이트 결정립 성장을 억제하게 된다.
이들 인성 증가 물질 및 결정립 성장 억제 물질은 전술한 바와 동일하므로, 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
상기 육성 용접부(11)는 플라즈마 아크 용접(Plasma Transferred Arc), 레이저 클래딩(Laser Cladding), 피복 아크 용접(Shielded Metal Arc Welding), 가스 텅스텐 아크 용접(Gas Tungsten Arc Welding), 가스 메탈 아크 용접(Gas Metal Arc Welding), 잠호 용접(Submerged Arc Welding), 일렉트로 슬래그 용접(Electro Slag Welding) 중 어느 하나의 용접 방법으로 이루어질 수 있다.
한편 육성 용접부(11)는 2~10㎜의 두께로 형성할 수 있으며, 보다 바람직하게는 2~6㎜의 두께로 형성할 수 있다. 육성 용접부의 두께가 2㎜ 이하인 경우, 육성 용접부(11)의 두께가 너무 얇아 용접부의 용접 시 열 영향부인 육성 용접부(11)에 가해지는 고온의 열에 의해 육성 용접부(11)의 인성 저하 억제 효과가 이루어지지 않을 수 있다.
또한 육성 용접부(11)의 두께가 10㎜ 이상인 경우 육성 용접부(11)의 두께가 너무 두꺼워지면 열영향부(대략 1mm ~ 5mm의 거리)를 너무 벗어나는 불필요한 육성 용접부가 생기게 되므로 10mm 이상의 육성 용접부(11)는 지양하는 편이 좋다. 그러나 균일한 개선형상을 유지하기 위하여 국부적으로 육성용접부(11)의 두께가 10mm 이상으로 두껍게 형성하더라도 본 발명의 효과에는 영향이 없다.
이와 같은 육성 용접부(11)가 형성된 다음 일렉트로 가스 용접(EGW) 등에 의해 용접이 이루어지는데, 이때 일렉트로 가스 용접은 육성 용접부(11) 사이에 1패스로 용접부를 형성할 수 있다(S20).
즉, 후판의 두께가 50㎜ 이상인 경우에도 용접 와이어는 2번 이상 왕복되지 않고서 1번의 용접으로 용접 모재(10)의 저면에서부터 상면까지 용접이 이루어지게 된다.
한편 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 대용착 용접에 따른 용접 모재의 결정립 상태를 보인 도면으로, 인성 저하 억제 물질에 포함된 결정립 성장을 억제 물질인 니오브(Nb), 바나듐(V), 티타늄(Ti)이 용탕 내에서 탄소(C) 또는 질소(N)와 결합한 Nb(C,N), V(C,N), Ti(C,N)에 의해 용접 모재(10)의 결정립 성장이 억제되고, 인성 증가 물질인 니켈(Ni)에 의해 인성이 증가된다.
도 3에서와 같이, 용접 모재(10)의 결정립 성장이 억제되어 결정립 상태가 매우 조밀하게 형성되어 있음을 알 수 있으며, 인성이 저하되지 않음을 알 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
10: 용접 모재 11: 육성 용접부
Claims (9)
- 두 용접 모재의 개선면에 인성 저하 억제 물질이 포함된 육성 용접부를 형성하는 육성 용접부 형성 단계,
상기 육성 용접부 사이를 용접하여 용접부를 형성하는 용접부 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대용착 용접방법.
- 제1항에 있어서,
상기 인성 저하 억제 물질은 상기 육성 용접부의 결정립 성장을 억제하는 물질과 상기 육성 용접부의 인성을 증가시키는 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 대용착 용접방법.
- 제2항에 있어서,
상기 결정립 성장을 억제하는 물질은 니오브(Nb), 바나듐(V), 및 티타늄(Ti) 중 적어도 어느 하나의 물질인 것을 특징으로 하는 대용착 용접방법.
- 제2항에 있어서,
상기 육성 용접부의 인성을 증가시키는 물질은 니켈(Ni)인 것을 특징으로 하는 대용착 용접방법.
- 제1항에 있어서,
상기 육성 용접부는 2~10㎜의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 대용착 용접방법.
- 제1항에 있어서,
상기 육성 용접부는 플라즈마 아크 용접(Plasma Transferred Arc), 레이저 클래딩(Laser Cladding), 피복 아크 용접(Shielded Metal Arc Welding), 가스 텅스텐 아크 용접(Gas Tungsten Arc Welding), 가스 메탈 아크 용접(Gas Metal Arc Welding), 잠호 용접(Submerged Arc Welding), 일렉트로 슬래그 용접(Electro Slag Welding) 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 대용착 용접방법.
- 제1항에 있어서,
상기 육성 용접부는 니오브 0.02~0.05 질량%, 바나듐 0.05~0.10 질량%, 티타늄 0.007~0.05 질량%, 니켈 0.4~0.8 질량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 대용착 용접방법.
- 제1항에 있어서,
상기 용접부 형성 단계는 EGW 용접법에 의해 용접되는 것을 특징으로 하는 대용착 용접방법.
- 제1항에 있어서,
상기 용접부는 니오브(Nb), 바나듐(V), 및 티타늄(Ti) 중 적어도 어느 하나의 물질과 니켈(Ni)을 포함하는 것을 특징으로 하는 대용착 용접방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140126635A KR20160035270A (ko) | 2014-09-23 | 2014-09-23 | 대용착 용접방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140126635A KR20160035270A (ko) | 2014-09-23 | 2014-09-23 | 대용착 용접방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160035270A true KR20160035270A (ko) | 2016-03-31 |
Family
ID=55652012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140126635A KR20160035270A (ko) | 2014-09-23 | 2014-09-23 | 대용착 용접방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20160035270A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190123628A (ko) | 2018-04-24 | 2019-11-01 | 대우조선해양 주식회사 | 대형 구조물용 수직 상진 접합부의 대용착 egw 방식의 용접방법 |
-
2014
- 2014-09-23 KR KR1020140126635A patent/KR20160035270A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190123628A (ko) | 2018-04-24 | 2019-11-01 | 대우조선해양 주식회사 | 대형 구조물용 수직 상진 접합부의 대용착 egw 방식의 용접방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Meng et al. | High speed TIG–MAG hybrid arc welding of mild steel plate | |
| EP2402106B1 (en) | Method of and machine for arc welding combining gas-shield arc welding with submerged arc welding | |
| US11110546B2 (en) | Laser hot wire welding of multi-layered structures | |
| JP5035844B2 (ja) | 溶接ワイヤと溶接方法 | |
| EP3323546B1 (en) | A consumable metal-cored welding wire, a method of metal arc welding and a system therefore | |
| JP5884209B1 (ja) | 立向き狭開先ガスシールドアーク溶接方法 | |
| US11426824B2 (en) | Aluminum-containing welding electrode | |
| EP3632608A1 (en) | Additive manufacturing using aluminum-containing wire | |
| US11529697B2 (en) | Additive manufacturing using aluminum-containing wire | |
| EP3450077A1 (en) | Gas-shielded arc welding system and gas-shielded arc welding method | |
| JP3993150B2 (ja) | ２電極エレクトロガスアーク溶接用フラックス入りワイヤ、２電極エレクトロガスアーク溶接方法及び２電極エレクトロガスアーク溶接装置 | |
| CN107921569A (zh) | 立向窄坡口气体保护弧焊方法 | |
| US10799974B2 (en) | Electrodes for forming austenitic and duplex steel weld metal | |
| JP2018126755A (ja) | 薄鋼板のパルスｍａｇ溶接方法 | |
| JP2007030019A (ja) | エレクトロガスアーク溶接方法 | |
| CN109348706B (zh) | 高电流脉冲电弧焊方法和药芯焊丝 | |
| JP6875232B2 (ja) | 多電極ガスシールドアーク片面溶接方法 | |
| CN108367376B (zh) | 立式窄坡口气体保护弧焊方法 | |
| KR20160035270A (ko) | 대용착 용접방법 | |
| JP5287656B2 (ja) | 亜鉛系めっき鋼板の重ねすみ肉アーク溶接方法及び重ねすみ肉アーク溶接継手 | |
| KR101477893B1 (ko) | 탠덤 가스 실드 아크 용접 방법 | |
| KR20190006446A (ko) | 다전극 가스 실드 아크 편면 용접 방법 | |
| KR101091469B1 (ko) | 순수 Ａｒ 실드 가스 용접용 ＭＩＧ 플럭스 코어드 와이어 및 ＭＩＧ 아크용접 방법 | |
| JP5600262B2 (ja) | アークブレージング用シールドガスおよびこのシールドガスを用いた溶接方法 | |
| KR102424484B1 (ko) | 탠덤 가스 실드 아크 용접 방법 및 용접 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| E902 | Notification of reason for refusal |