KR20180076088A

KR20180076088A - 이종용접용 전자세 용접이 가능한 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료

Info

Publication number: KR20180076088A
Application number: KR1020160180199A
Authority: KR
Inventors: 정석진; 유상근
Original assignee: 현대종합금속 주식회사
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2018-07-05

Abstract

이종용접용 전자세 용접이 가능한 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료가 제공된다.
본 발명의 용접재료는, 중량%로, C: 0.01~0.1%, Si: 0.1~1.0%, Mn: 5.0~9.5%, P 및 S 중 1종 이상: 0.035% 미만, Cr: 13.0~17.0%, Ti: 0.01~1.0%, Nb: 1.0~2.5%, Fe: 0.01~10%, TiO₂: 3.5~15%, SiO₂: 0.3~3.0%, K, Na 및 Li 중 1종 이상의 합: 0.05~1.5%, 알카리금속계 및 알카리토금속계 불소 화합물 중 1종 이상의 합: 0.05~1.0%, Al, Mg 및 Zr 중 1종 이상의 합: 0.1~1.5%, 잔여 Ni 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 이루어진다.

Description

이종용접용 전자세 용접이 가능한 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료{Ni-BASE FLUX CORED WIRE WELDING CONSUMABLE FOR DISSIMILAR METALS}

본 발명은 이종용접용 전자세 용접이 가능한 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료에 관한 것이다.

Ni계 합금은 일반적으로 저합금강이나 스테인레스강보다 내열성이 우수하다. 그리고 높은 내산화성 및 모든 환경에서의 우수한 내식성을 가짐과 동시에 고온 및 저온에서의 가공도 우수하다. 모든 Ni기지 합금에는 강도 및 내식성 향상을 위해서 Al,Ti,Nb,Mo,W 등이 미량 함유되어 있다. 그리고 Cr첨가는 Ni과 복합적으로 작용하여 내산화성을 높여준다.

많은 Ni계 합금중에서 Ni-Cr-Fe합금은 가장 기본적인 구조재료로서 15~20% Cr,3~8% Fe, 1~3% Nb, 소량의 Ti,Si,Mn을 함유하고 있는 있다. 이 합금은 넓은 온도구간에서 안정한 오스테나이트 기지상에 약간의 Ti 탄화물 혹은 Cr 탄화물을 가지고 있고 이들은 고온강도 향상에 기여한다.

이러한 Ni계 합금을 용접모재로 하는 용접방법으로는 GTAW(Gas Tungsten Arc Welding)이 사용되고 SMAW(Shielded Metal Arc Welding), FCAW(Flux-Cored Arc Welding) 등의 용접기법이 일부 사용되고 있다. FCAW 용접기법의 경우 국내에는 용접재료 개발이 진행된 사례가 없었으며, 국외의 일부 용접재료 메이커에서 FCAW용 용접재료의 개발 및 판매가 되고 있는 실정이나, 상기 용접재료도 전자세 용접은 불가능하며, 아래를 보는 자세에서 행하는 Fillet 용접만 가능하였다.

이와 같이, FCAW용 용접재료의 개발은 다른 용접재료에 비하여 개발이 늦었으며, 최근에 와서야 Vertical-up 용접자세까지 가능한 용접재료가 개발되어 점차 사용빈도가 높아지고 있는 실정이다.

대한만국 특허공개 2014-0010107호(2014.1.23 공개)

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 한계를 극복하기 이한 것으로, 용접재료의 합금조성 및 코어를 감싸는 외피의 합금조성을 최적화함으로써 플럭스 코어드 와이어 형태로 가공이 용이하며 물리적 성질이 우수하고 전자세 용접이 가능한 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료를 제공함을 그 목적으로 한다.

한편, 본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명의 과제는 본 명세서의 내용 전반으로부터 이해될 수 있을 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 부가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

금속 외피 내에 플럭스가 충전되어 있는 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료에 있어서, 중량%로, C: 0.01~0.1%, Si: 0.1~1.0%, Mn: 5.0~9.5%, P 및 S 중 1종 이상: 0.035% 미만, Cr: 13.0~17.0%, Ti: 0.01~1.0%, Nb: 1.0~2.5%, Fe: 0.01~10%, TiO₂: 3.5~15%, SiO₂: 0.3~3.0%, K, Na 및 Li 중 1종 이상의 합: 0.05~1.5%, 알카리금속계 및 알카리토금속계 불소 화합물 중 1종 이상의 합: 0.05~1.0%, Al, Mg 및 Zr 중 1종 이상의 합: 0.1~1.5%, 잔여 Ni 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 이종용접용 전자세 용접이 가능한 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료에 관한 것이다.

본 발명에서 상기 금속 외피는, 자체 중량%로, C: 0.01~0.1%, Si: 0.1~1.0%, Mn: 2.0~5.0%, Cr: 18.0~25.0%, Ti: 0.01~1.0%, Nb: 1.0~3.0 %, Fe: 0.1~5.0, 나머지 Ni로 이루어진 것이 바람직하다.

상술한 구성의 본 발명은, Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료는 용접재료 및 코어를 감싸는 외피의 합금조성을 최적화함으로써 플럭스 코어드 와이어 형태로 가공이 용이하며 물리적 성질이 우수하고 전자세 용접이 가능하여 작업성이 우수한 효과가 있다.

또한 양호한 용접성을 나타내면서 고온에서 우수한 인장 강도와 연신율 등의 물리적 성질을 확보할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

이하, 본 발명의 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은, 금속 외피 내에 플럭스가 충전되어 있는 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료로서, 중량%로, C: 0.01~0.1%, Si: 0.1~1.0%, Mn: 5.0~9.5%, P 및 S 중 1종 이상: 0.035% 미만, Cr: 13.0~17.0%, Ti: 0.01~1.0%, Nb: 1.0~2.5%, Fe: 0.01~10%, TiO₂: 3.5~15%, SiO₂: 0.3~3.0%, K, Na 및 Li 중 1종 이상의 합: 0.05~1.5%, 알카리금속계 및 알카리토금속계 불소 화합물 중 1종 이상의 합: 0.05~1.0%, Al, Mg 및 Zr 중 1종 이상의 합: 0.1~1.5%, 나머지 Ni 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진다. 이하, 본 발명의 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료를 이루는 조성 성분 및 그 함량 제한사유를 설명하며, 특별한 언급이 없는 한, 각 조성의 함량은 중량%를 의미한다.

·C: 0.01~0.1%

탄소(C)는 크롬(Cr)과 결합하여 크롬 카바이드를 형성하여 강도 및 경도를 향상시키는 역할을 하는 성분이다. 이러한 C의 함량이 0.01% 미만이면 크롬 카바이드의 형성이 불충분하여 강도가 확보되지 못하는 문제가 있으며, 반면 0.1%를 초과하는 경우에는 과다한 탄화물이 형성되어 내균열성이 저하되고, 스패터(spatter)의 발생이 증가하는 문제가 있다.

따라서 본 발명에서는 C의 함량을 0.01~0.1%로 제한함이 바람직하다.

·Si: 0.1~1.0%

실리콘(Si)은 탈산작용 및 작업성(퍼짐성)을 향상시키는 성분으로서, 그 함량이 0.1% 미만인 경우에는 탈산력이 부족하여 비드 퍼짐성이 저하되는 문제가 있으며, 반면 그 함량이 1.0%를 초과하게 되면 라베스상(Laves Phase) 생성을 증가하여 저융점 화합물의 분율이 증가하여 균열감수성이 증가하는 문제가 있다.

따라서 본 발명에서는 Si의 함량을 0.1~1.0%로 제한함이 바람직하다.

·Mn: 5.0~9.5%

망간(Mn)은 용접부의 적정 강도와 인성을 유지시키는 역할을 하는 성분이다. 또한 MnS를 생성하여 용접부에서 필수불가결하게 존재하는 sulfide를 제어하여 고온균열 발생 민감도를 감소시킬수 있다. 상술한 효과를 얻기 위해서는 5.0% 이상으로 Mn을 함유할 필요가 있으며, 다만 그 함량이 9.5%를 초과하게 되면 급격한 인성저하를 초래할 수 있으므로 바람직하지 못하다.

따라서 본 발명에서는 Mn의 함량을 5.0~9.5%로 제한함이 바람직하다.

·P 및 S 중 1종 이상: 합계로 0.035% 미만

P 및 S는 고온균열에 영향을 미치는 주요 원소 중 하나로 Ni₃S₇, NiS, Ni₃P등 Ni 합금과 저융점 화합물을 발생시켜 고온균열을 발생시킬 수 있다. 따라서 P 및 S 불순물 제어가 필수적으로 필요하며, P 및 S의 총 함량을 제어하여 고온균열 발생을 감소시킬 수 있다. 따라서 P 및 S 중 1종 이상이 그 합계로 0.035%미만인 것이 바람직하다.

·Cr: 13.0~17.0%

크롬(Cr)은 탄소(C)와 결합하여 탄화물을 형성시킴으로써 경도를 향상시키는 역할을 하며, 내부식성을 증가시키는 원소이다. 이러한 Cr의 함량이 13% 미만이면 내부식성을 충분히 확보하기 어렵고 상술한 효과를 기대하기 어려우며, 반면 그 함량이 17%를 초과하게 되면 크롬탄화물이 과도하게 형성되어 인성이 저하되는 문제가 있다.

따라서 본 발명에서는 Cr의 함량을 13.0~17.0%로 제한함이 바람직하다.

·Fe: 0.1~10.0%

철(Fe)는 Ni계 합금에서 용접재료 또는 모재 등에서 필수 불가결하게 함유되는 원소이다. 그 함량이 10.0%를 초과하는 경우 Laves Phase 형성증가로 인한 균열에 취약해질 수 있으며, 내부식성을 감소시킬 수 있으므로 최소화하는 것이 바람직하다. 다만 0.01% 미만으로 제어하는 것은 비용이 과다하게 소모되므로, Fe의 함량은 0.01~10.0%로 제한함이 바람직하다.

·Ti: 0.01~1.0%

Ti는 Ni계 합금에서 석출경화 효과를 증가시킬 수 있다. 그러나 그 함량이 0.01% 미만인 경우에는 상기 효과가 충분하지 않다. 반면에 그 함량이 1.0%를 초과하는 경우에는 Ni₃Ti, Ni₃(Ti, Al)등의 화합물을 형성하여 strain-age-Crack 발생으로 인한 건전한 용접부 확보가 어렵다.

따라서 본 발명에서는 Ti의 함량을 0.01~1.0%로 제한함이 바람직하다.

·Nb: 1.0~2.5%

니오븀(Nb)은 탄소 또는 질소와 결합하여 탄화물, 질화물, 탄질화물을 형성하는 원소이며, Ni과 Ni₃Nb를 석출하여 현저한 석출강화 효과를 나타내는 원소이다. 상술한 효과를 얻기 위해서는 1.0% 이상으로 Nb을 함유할 필요가 있으며, 다만 그함량이 2.5%를 초과하게 되면 라베스상(Laves Phase)으로 석출되어 내균열성의 저하를 초래하는 문제가 있다.

따라서 본 발명에서는 Nb 함량을 1.0~2.5% 로 제한함이 바람직하다.

·TiO₂(이산화티타늄): 3.5~15.0%

본 발명에서 TiO₂는 슬래그 형성제로서 전자세 용접이 가능하도록 액상의 용접금속이 응고되기 이전에 응고되어 액상의 용접금속이 흘러내리는 것을 억제하는 역할을 한다. 이러한 효과를 나타내기 위하여는 3.5% 이상으로 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나 그 함량이 15.0%를 초과하는 경우에는 용접금속 내에 산화물 함량이 급격히 증가하여, 극저온 충격인성이 떨어질 우려가 있으며 슬래그 함량이 과다하여 전자세 용접성 확보가 어렵다. 따라서 본 발명에서는 TiO₂의 함량은 3.5~15.0%로 제한함이 바람직하다.

·SiO₂(이산화규소): 0.3~3.0%

본 발명에서 SiO₂는 슬래그 형성제로서 용접슬래그의 유동성 및 용접비드 퍼짐성을 증가시키는 역할을 한다. 이러한 효과를 나타내기 위하여는 본 발명에서는 0.3% 이상으로 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, 그 함량이 3.0%를 초과하는 경우에는 용접금속 내에 Si함량이 급격히 증가하여, 라베스상(Laves Phase)으로 석출되어 내균열성이 저하를 초래하는 문제가 있다.

따라서, SiO2의 함량은 0.3~3.0%로 제한함이 바람직하다.

·칼륨(K), 나트륨(Na), 리튬(Li) 중 1종 이상의 합: 0.05~1.5%

본 발명에서 상기 알카리 금속은 용접 중 아크의 이온화 포텐셜을 저하시켜 아크의 발생을 용이하게 해주며, 용접 중 안정된 아크를 유지시켜줄 수 있다. 이를 고려하여, 본 발명에서는 칼륨(K), 나트륨(Na) 및 리튬(Li)계 알카리 금속 중 1종 이상을 그 합계로 0.05~1.5% 범위로 함이 바람직하다. 왜냐하면 상기 알카리 금속은 0.05% 이상 첨가되어야 전술한 효과가 나타낼 수 있으며, 만일 그 함량이 1.5%를 초과하면, 높은 증기압으로 인하여 용접흄(Fume)이 과다하게 발생할 수 있기 때문이다. 한편 본 발명에서 알카리 금속의 첨가효과는 각각의 함량비와는 무관하다.

·알카리금속계 및 알카리토금속계 불소 화합물 중 1종 이상의 합: 0.05~1.0%

본 발명의 용접 와이어는 알카리금속계 및 알카리토금속계 불소 화합물 중 1종 이상을 추가적으로 첨가하는 경우 용입을 깊게 하고 아크 강화 및 안정화의 효과가 있다. 상기 불소 화합물은 용접 와이어 내부에 0.05% 이상을 첨가함에 따라 고온의 아크에서 불소를 아크 중으로 발생시켜 용접 중 수소와 반응하여 탈수소 반응을 일으키게 되므로 확산성 수소를 효과적으로 저감할 수 있다. 그러나 그 함량이 1.0%를 초과하면 높은 증기압의 특성으로 용접흄(Fume)이 과다하게 발생하고, TiO₂가 주요 슬래그 성분인 루타일계에서 용융풀의 슬래그 점도를 과도하게 감소시켜 불안정한 비드를 형성할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 알카리금속계 및 알카리토금속계 불소 화합물 중 1종 이상의 합을 0.05~1.0% 한정하는 것이 바람직하다. 예컨대, Na₂ZrF₆, K₂SiF₆, Na₂SiF₆, Na₃AlF₆, Bb₂SiF₆, K₂TiF₆, K₂ZrF₆, LiF, LiBaF₃, NaF 등이 사용 가능하다

·Al, Mg 및 Zr 중 1종 이상의 합: 0.1~1.5%

Al, Mg 및 Zr는 본 발명에서 환원제로서 첨가되며, 와이어의 탈산을 보장하고, 용접성능을 개선하기 위한 슬래그 핵심 구성요소이다. 상술한 효과를 확보하기 위해서는 Al,Mg 및 Zr 중 1종 이상의 합이 0.1%이상 함유되는 것이 바람직하나, 1.5%를 초과하여 투입되면 용접 과정 중의 과도한 탈산 작용에 의해 용융지 내부의 산소함량을 낮게 하여, 산화 슬래그 형성에 의한 불순물 제거가 이루어지지 않아 더욱 불리한 용접이 될 수 있다.

상기 탈산제는 Al, Fe-Al, Al-Mg, Al-Li, Al-Zr, Mg, Ni-Mg,Mg-Al.Fe-Si-Zr,Fe-Zr,합금 또는 금속간 화합물의 형태로 투입된다.

본 발명의 나머지 성분은 니켈(Ni)이다. 상기 니켈(Ni)은 오스테나이트 안정화 원소이며, Nb과 결합하여 Ni₃Nb 석출물을 생성함으로써 인장강도를 상승시키는 효과가 있다. 보다 바람직하게는, 상기 Ni함량을 59~70%으로 제한하는 것이다. 만일 그 함량이 59% 미만이면 전술한 효과를 기대할 수 없으며, 70%를 초과하게 되면 인장강도의 저하를 초래할 가능성이 있기 때문이다.

상술한 성분 외에도 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.

한편 본 발명에서 상기 용접재료 중 금속 외피는 자체 중량%로, C: 0.01~0.1%, Si: 0.1~1.0%, Mn: 2.0~5.0%, Cr: 18.0~25.0%, Ti: 0.01~1.0%, Nb: 1.0~3.0 %, Fe: 0.1~5.0, 나머지 Ni로 이루어진다.

상기 금속 외피는 Ni계 합금으로서 용접시 용접이음부에 Ni의 함량을 증가시키는 기능을 하며, Ni와 기타 성분의 함량을 상기와 같이 한정하는 이유는 고온에서의 높은 강도와 우수한 산화저항성, Creep 저항성 및 극저온에서의 인성확보 및 용접시 균열 등의 결함을 낮추기 위함이다.

그리고 상기 금속 외피는 코어와 달리 Mn 함유량이 높지 않으므로, 이들 성분으로 인한 인장 강도가 스테인레스강 외피와 유사한 수준으로 가공 경화도가 낮고, 전기저항성이 낮아 용접성이 우수하다. 또한 나머지 성분들의 함량을 상기와 같이 한정하는 이유는 전체적인 와이어 합금조성을 만족하기 위함이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 금속 외피의 합금조성을 제어하여 합금함량이 최소한으로 제어된 Ni계열 금속 외피를 사용함으로써 적정한 인장 강도 및 가공특성을 확보하여, 전기저항특성이 양호한 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료를 제공할 수 있다.

본 발명에서 상기 용접재료의 직경은 0.9~1.6mm 정도가 적당하며, 상기 금속 외피의 무게 분율은 외피의 밀도와 코어의 밀도차이를 고려하면 대략 용접재료 전체 대비 무게 분율로 50~90%가 바람직하다.

이러한 형태의 금속 외피는 합금 성분의 코어를 감싸는 단일 외피 구조로 나타내어질 수 있다.

상술한 용접재료의 합금조성 및 코어를 감싸는 외피의 합금조성을 만족하는 Ni계 플럭스 코어드 와이어를 이용함으로써 전자세 용접(All Position Welding)이 가능하며, 용접이음부의 고온에서의 인장강도가 우수하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예)

하기 표 1에 나타난 바와 같은 성분을 갖는 용접재료를 준비하였으며, 여기에서, 각 성분의 단위는 중량%이다.

허기 표 1에서 발명예와 비교예의 금속 외피 구성 및 외피의 성분은 동일하며, 전체 용접재료의 함량만 달리하였다. 상기 용접재료 중 금속 외피는 자체 중량%로, C:0.01~0.1%, Si:0.1~1.0%, Mn: 2.0~5.0%, Cr: 18.0~25.0%, Ti: 0.01~1.0%, Nb: 1.0~3.0 %, Fe: 0.1~5.0, 나머지 Ni로 이루어졌다.

상기와 같이 마련된 각각의 용접재료에 대하여 플럭스 코어드 아크 용접(FCAW; Flux Cored Arc Welding)을 실시하였다. FCAW의 경우, 100% CO₂ 조건과 Ar+15~25% CO₂ 조건에서 입열량 1.7 kJ/mm으로 용접을 실시하였다. FCAW용 와이어의 직경은 1.2mm 인 것을 사용하였다.

이후, 용접성, 용접이음부의 균열 및 기공 여부를 평가하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 본 실시예에서 전자세 용접성은 아크 안정성과 슬래그 박리성을 육안으로 비교 판단하였으며, A(우수), B(미흡), C(불량)의 3단계로 구분해 평가하였다.

또한 균열 및 기공 여부도 육안으로 비교 판단하였으며, A(우수), B(미흡), C(불량)의 3단계로 구분해 평가하였다.

	C	Si	Mn	P+S	Cr	Nb	Ti	Fe	TiO₂	SiO₂	A*	B*	C*
발명예1	0.03	0.55	6.2	0.01	13.5	2.4	0.3	6.9	14	0.3	0.6	1.2	0.9
발명예2	0.07	0.6	6.5	0.01	15.5	2.1	0.3	7.2	4	0.5	0.1	1.1	0.8
발명예3	0.02	0.65	6.7	0.01	16.2	1.1	0.4	7.3	7	0.9	0.9	0.6	0.3
발명예4	0.09	0.68	6.9	0.01	16.9	1.8	0.1	5.1	7	1.2	0.8	0.4	0.5
발명예5	0.02	0.79	7.2	0.01	15.5	1.5	0.16	0.8	8	2.5	0.6	0.7	0.1
발명예6	0.03	0.72	9.5	0.012	15.4	1.3	0.22	9.5	6.5	0.7	0.2	0.55	0.2
발명예7	0.04	0.6	5.1	0.032	15.9	1.9	0.35	5.5	7	0.5	0.4	0.9	0.4
발명예8	0.07	0.7	5.9	0.027	16.5	2.1	0.33	6.5	6	0.7	0.3	1	0.7
비교예1	0.03	0.66	6.5	0.01	15.5	1.8	0.37	0.8	15.5	0.5	1.2	0.1	0.1
비교예2	0.07	0.7	7.2	0.027	16.5	1.7	0.4	0.7	2	0.7	0.4	0.5	0.3
비교예3	0.02	0.55	7.1	0.035	13.5	1.5	0.37	5.5	4	0.4	0.5	1.6	0.8
비교예4	0.09	0.55	7.4	0.021	15.2	1.3	0.22	9.5	7	0.3	0.8	0.01	0.7
비교예5	0.02	0.89	6.5	0.01	15.7	1.8	0.21	9.1	8	0.7	0.9	0.4	1.2
비교예6	0.03	0.65	6.9	0.018	16.2	2.1	0.35	7.8	6	0.6	0.4	1.2	0.01
비교예7	0.04	0.4	6.4	0.017	16.2	2.4	0.22	8.7	6	3.1	1.2	1.1	0.9
비교예8	0.07	0.42	6.3	0.016	15.5	2.3	0.15	7.5	7.5	0.2	1.5	0.7	0.7
비교예9	0.09	0.6	6.2	0.019	16.0	2.2	0.11	6.9	7	0.5	1.6	0.9	0.4
비교예10	0.02	0.6	6.7	0.019	16.9	2.1	0.35	5.9	7	0.5	0.05	0.9	0.4

-표 1에서 A*는 Al, Mg 및 Zr 중 1종 이상의 합, B*는 K, Na 및 Li 중 1종 이상의 합: 0.05~1.5%, 그리고 C*는 알카리금속계 및 알카리토금속계 불소 화합물 중 1종 이상의 합을 나타낸다. 그리고 잔여 성분은 Ni 및 불가피한 불순물이다.

구분	균열 및 기공	전자세 용접성
구분	균열 및 기공	100% CO₂	Ar+15~25% CO₂
발명예1	A	A	A
발명예2	A	A	A
발명예3	A	A	A
발명예4	A	A	A
발명예5	A	A	A
발명예6	A	A	A
발명예7	A	A	A
발명예8	A	A	A
비교예1	B	B	B
비교예2	A	C	A
비교예3	C	C	C
비교예4	C	B	A
비교예5	B	B	B
비교예6	B	C	A
비교예7	B	C	C
비교예8	A	C	C
비교예9	C	A	A
비교예10	A	C	C

상기 표 1-2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 합금 성분을 만족하는 발명예 1-8의 경우 모두 내균열성 및 전자세 용접성이 우수함을 알 수 있다. 또한 상기 발명예 1-8을 이용한 용접이음부의 인장 강도는 560MPa 이상, -196℃ 충격인성 27J이상을 모두 만족하였다.

이에 반하여, TiO₂ 함량이 15%를 초과하는 비교예 1의 경우, 슬래그 함량이 과다하여 전자세 용접시 용접부와 슬래그의 분리가 원활하지 못했으며 슬래그 혼입이 발생하여 전자세 용접성이 미흡하였다. 그리고 비교예 2의 경우, TiO₂ 함량이 3.5% 미만으로 슬래그 함량이 과소하여 슬래그 포피성이 떨어지고 양호한 용접 비드를 확보하기 힘들었다.

또한 비교예 3의 경우, K, Na 및 Li 중 1종 이상의 합이 1.5%을 초과하여 높은 증기압으로 인하여 용접흄(Fume)이 과다하게 발생하며 슬래그 유동성 또한 과도하여 수직 자세의 슬래그 형상이 나빠지므로 비드가 흘러내렸다. 그리고 비교예 4는, K, Na 및 Li 중 1종 이상의 함량 합이 0.05% 미만으로 아크의 이온화 포텐셜감소 효과가 부족하기 때문에 아크 발생이 용이하지 않았고, 용접 중 안정된 아크를 확보하기 어려웠다.

또한 비교예 5의 경우, 알카리금속계 및 알카리토금속계 불소 화합물 중 1종 이상의 합이 1.0%를 초과하여 높은 증기압의 특성으로 용접흄(Fume)이 과다하게 발생하고, TiO₂가 주요 슬래그 성분인 루타일계에서 용융풀의 슬래그 점도를 과도하게 감소시켜 불안정한 비드를 형성하게 되었다. 그리고 비교예 6은, 알카리금속계 및 알카리토금속계 불소 화합물 중 1종 이상의 합이 0.05% 미만으로 아크 강화 및 안정화의 효과가 떨어지고, 이로 인하여 모재의 용입이 충분하게 깊지 않았다.

또한 비교예 7의 경우, SiO₂ 함량이 3.0%를 초과하여 환원 작용에 의해 용접부의 Si 함량이 증가하여 Laves Phase 생성을 촉진하게 되었으며, 이로 인해 용접부에 균열 발생이 증가하였다. 그리고 비교예 8의 경우, SiO₂ 함량이 0.3%미만으로 슬래그의 점성이 높아 유동성이 저하되어 용접시 슬래그 포피가 일정하지 않고 이로 인해 용접 비드가 일정하지 못하게 되었다.

또한 비교예 9의 경우, Al, Mg 및 Zr 중 1종 이상의 합이 1.5%를 초과하여 용접 과정 중의 과도한 탈산 작용에 의해 용융지 내부의 산소함량을 낮게 하여, 산화 슬래그 형성에 의해 슬래그 박리성이 저하하게 된다. 그리고 비교예 10의 경우, Al, Mg 및 Zr 중 1종 이상의 합이 0.1% 미만으로 용접부 탈산효과가 부족하여 용접부에 기공 및 표면 결함 발생이 증가하였다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

금속 외피 내에 플럭스가 충전되어 있는 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료에 있어서, 중량%로, C: 0.01~0.1%, Si: 0.1~1.0%, Mn: 5.0~9.5%, P 및 S 중 1종 이상: 0.035% 미만, Cr: 13.0~17.0%, Ti: 0.01~1.0%, Nb: 1.0~2.5%, Fe: 0.01~10%, TiO₂: 3.5~15%, SiO₂: 0.3~3.0%, K, Na 및 Li 중 1종 이상의 합: 0.05~1.5%, 알카리금속계 및 알카리토금속계 불소 화합물 중 1종 이상의 합: 0.05~1.0%, Al, Mg 및 Zr 중 1종 이상의 합: 0.1~1.5%, 잔여 Ni 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 이종용접용 전자세 용접이 가능한 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료.
제 1항에 있어서,
상기 금속 외피는, 자체 중량%로, C: 0.01~0.1%, Si: 0.1~1.0%, Mn: 2.0~5.0%, Cr: 18.0~25.0%, Ti: 0.01~1.0%, Nb: 1.0~3.0 %, Fe: 0.1~5.0, 나머지 Ni로 이루어진 것을 특징으로 하는 이종용접용 전자세 용접이 가능한 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료.
제 1항에 있어서,
상기 용접재료를 이용한 용접이음부의 인장강도는 560MPa 이상, -196℃ 충격인성 27J이상을 만족하는 것을 특징으로 하는 이종용접용 전자세 용접이 가능한 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료.