KR20190057500A - Composition for arc welding with corrosion resistance and method for manufacturing welding part using the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a composition for nickel chromium alloy arc welding with high corrosion resistance and a method for manufacturing a nickel chromium alloy welding part with high corrosion resistance, wherein the composition for nickel chromium alloy arc welding comprises carbon (C), manganese (Mn), iron (Fe), silicon (Si), nickel (Ni), chromium (Cr), niobium and tantalum, molybdenum (Mo), and other inevitable impurities, wherein based on 100 parts by weight of the whole, the sum (Nb + Ta) of niobium and tantalum is 2.0-5.0 parts by weight, and as a result of a DL-EPR test, a welding part with high corrosion resistance can be formed with low susceptibility.

Description

고내식성 니켈크롬합금 아크용접 조성물 및 이를 적용한 용접부 형성방법{COMPOSITION FOR ARC WELDING WITH CORROSION RESISTANCE AND METHOD FOR MANUFACTURING WELDING PART USING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a high corrosion resistance nickel-chromium alloy arc welding composition and a method of forming a welded part using the same. BACKGROUND ART [0002]

본 발명은 고내식성 니켈크롬합금 아크용접 조성물, 이를 적용한 용접부 형성방법 등에 관한 것이다.The present invention relates to a high corrosion resistant nickel chromium alloy arc welding composition, a method of forming a welded portion using the same, and the like.

20세기 이후, 항공우주 산업, 원자력 산업, 파워플랜트 산업, 석유화학 산업 등의 첨단산업이 주목 받고 있다. 특히 유가가 상승함에 따라 석유화학플랜트, 발전설비, 원유 및 가스 채굴, 드릴쉽 등 신에너지 관련 분야가 주목 받고 있다. 특히, 해저에서 얻어지는 원유나 가스는 염화물(Chlorides), H₂S, CO₂등이 포함되어 있는 강한 부식환경 하에 존재하므로, 이를 채취하기 위한 구조물에는 반드시 고내식성의 합금 적용이 요구된다. 또한, 해양 구조물의 특성상, 초기 설치 후 수리 및 보수가 거의 불가능하다는 점에서, 부식으로 인한 구조물의 손상을 막기 위해서는 구조물의 설치 단계에서부터 고내식성의 소재를 적용하는 것이 필수적이다.Since the 20th century, high-tech industries such as aerospace industry, nuclear power industry, power plant industry, and petrochemical industry have attracted attention. In particular, as oil prices rise, new energy related fields such as petrochemical plants, power generation facilities, crude oil and gas exploitation, and drill ships are attracting attention. Particularly, the crude oil and gas obtained from the seabed are present in a strong corrosive environment including chlorides, H 2 S, and CO 2. In addition, due to the nature of the offshore structures, it is essential to apply highly corrosion-resistant materials from the stage of installation of the structure in order to prevent damage to the structure due to corrosion since it is almost impossible to repair and repair after initial installation.

기존의 플랜트에서 사용되고 있는 듀플렉스 스테인리스강은 고내식성의 소재이기는 하나, 열이 가해질 경우 제2차상의 형성되어 취성과 부식의 원인이 된다. 이러한 문제를 해결 할 수 있는 대체재료로써 인코넬(Inconel) 합금이 각광받고 있는 추세이다. 인코넬 합금은 Ni-base 합금으로, Ni-Cr-Mo가 주 합금원소인 초내열 합금이다. 상기 합금은 고온에서도 기계적 성질이 우수하고, 다양한 부식환경에 대해 강한 부식저항성을 지니고 있기 때문에, 원자로의 증기발생기관, 항공기 엔진 등의 고강도 구조재료로 사용되고 있다.Duplex stainless steel, which is used in existing plants, is a material of high corrosion resistance, but it forms a secondary phase when heat is applied, which causes brittleness and corrosion. Inconel alloys are attracting attention as an alternative material to solve these problems. The inconel alloy is a Ni-base alloy, which is a super-heat-resistant alloy in which Ni-Cr-Mo is the main alloy element. The alloy has excellent mechanical properties even at high temperatures and has a strong corrosion resistance against various corrosive environments. Therefore, the alloy is used as a high-strength structural material such as a steam generating engine of a nuclear reactor or an aircraft engine.

국내특허등록 제10-1550856호, 듀플렉스 스테인리스강 용접봉 조성물Domestic Patent No. 10-1550856, Duplex Stainless Steel Welding Rod Composition 국내공개특허 제10-2014-0082123호, 자동차 머플러 용접용 용접봉 조성물Korean Patent Laid-Open No. 10-2014-0082123, a welding electrode composition for automobile muffler welding

본 발명의 목적은 아크용접 시 적용 가능한 니켈크롬합금 용접재료로서, 기계적 성질이 우수하면서도 다양한 부식 환경에서 강한 부식 저항성을 갖는 고내식성 용접부를 형성할 수 있는 용접용 조성물 등을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a welding composition capable of forming a highly corrosion-resistant welded portion having excellent mechanical properties and strong corrosion resistance in various corrosive environments, which is applicable to arc welding.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 고내식성 니켈크롬합금 아크용접 조성물은 탄소(C) 0.01 내지 0.05 중량부, 망간(Mn) 0.3 내지 0.6 중량부, 철(Fe) 0.8 내지 3.0 중량부, 규소(Si) 0.10 내지 0.50 중량부, 니켈(Ni) 55 내지 70 중량부, 크롬(Cr) 18 내지 25 중량부, 나이오븀과 탄탈럼의 합(Nb+Ta) 2.0 내지 5.0 중량부 및 몰리브덴(Mo) 8 내지 12 중량부를 포함한다.In order to achieve the above object, a high corrosion resistance nickel chromium alloy arc welding composition according to an embodiment of the present invention comprises 0.01 to 0.05 parts by weight of carbon (C), 0.3 to 0.6 parts by weight of manganese (Mn) 3.0 to 5.0 parts by weight of silicon (Si), 0.05 to 0.50 parts by weight of nickel (Ni), 55 to 70 parts by weight of chromium (Cr), 18 to 25 parts by weight of chromium (Cr), 2.0 to 5.0 parts by weight of niobium and tantalum And 8 to 12 parts by weight of molybdenum (Mo).

상기 조성물은 이를 적용한 용접부의 예민화도 값(Ir/Ia)을 0.05 이하로 갖는 것일 수 있다.The composition may have a degree of sensitization (I r / I a ) of the welded portion to which the composition is applied is 0.05 or less.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 쉴드메탈 아크용접봉은, 위에서 설명한 고내식성 니켈크롬합금 아크용접 조성물을 용착금속으로 함유한다.A shielded metal arc welding electrode according to another embodiment of the present invention contains the above-mentioned highly corrosion-resistant nickel chromium alloy arc welding composition as a deposited metal.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 고내식성 니켈크롬합금 용접부 형성방법은, 탄소(C) 0.01 내지 0.05 중량부, 망간(Mn) 0.3 내지 0.6 중량부, 철(Fe) 0.8 내지 3.0 중량부, 규소(Si) 0.10 내지 0.50 중량부, 니켈(Ni) 55 내지 70 중량부, 크롬(Cr) 18 내지 25 중량부, 나이오븀과 탄탈럼의 합(Nb+Ta) 2.0 내지 5.0 중량부 및 몰리브덴(Mo) 8 내지 12 중량부를 포함하는 고내식성 니켈크롬합금 아크용접 조성물을 함유하는 아크용접봉을 준비하는 준비단계; 및 상기 아크용접봉을 이용하여 용접 대상부에 아크용접을 실시하여 용접부를 형성하는 용접단계;를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of forming a weld portion of a highly corrosion-resistant nickel chromium alloy comprising 0.01 to 0.05 parts by weight of carbon (C), 0.3 to 0.6 parts by weight of manganese (Mn) (Si), 55 to 70 parts by weight of nickel (Ni), 18 to 25 parts by weight of chromium (Cr), 2.0 to 5.0 parts by weight of a sum of niobium and tantalum (Nb + Ta) and molybdenum Mo) 8 to 12 parts by weight of a high corrosion resistant nickel chromium alloy arc welding composition; And a welding step of performing arc welding on the welding target portion using the arc welding electrode to form a welded portion.

상기 아크용접은 쉴드메탈 아크용접으로, 150 내지 180 mm/min의 용접속도와 0.04 내지 1.46 KJ/mm의 입열 조건을 적용한 것일 수 있다.The arc welding may be a shield metal arc welding with a welding speed of 150 to 180 mm / min and an inlet condition of 0.04 to 1.46 KJ / mm.

상기 용접부는 예민화도 값(Ir/Ia)이 0.05 이하인 것일 수 있다.The weld portion may have a degree of sensitization (I r / I a ) of 0.05 or less.

해저에서 원유나 가스 등을 채취하는 가혹한 환경에 설치될 수 있는 구조물 또는 장치를 제공하기 위해서는, 강한 부식환경에 저항성이 강한 고내식성의 합금이 필요하다. 이러한 환경에 적용되는 합금뿐만 아니라 용접부 자체도 고강도와 고내식성을 가져야 함은 물론이고, 용접균열을 방지할 수 있는 특성도 가져야 한다. 본 발명의 발명자들은 인코넬 합금에 적용 가능한 아크용접용 조성물로써, 나이오븀(미량의 탄탈럼을 포함함)의 함량을 조절하는 등의 방법으로 SMAW(Shielded Metal Arc Welding) 용접법을 적용한 시편을 마련하고, 이들의 미세조직, 경도, 결정립 크기, 공식저항성, 예민화도 등을 확인하여 고내식성 니켈크롬합금 아크용접 조성물에 대한 발명을 완성하였다. 이하에서 본 발명을 구체적으로 설명한다.In order to provide a structure or device that can be installed in a harsh environment where crude oil, gas, and the like are taken from the seabed, a highly corrosion resistant alloy that is resistant to a strong corrosive environment is needed. In addition to the alloys used in such environments, the welds themselves must have high strength and high corrosion resistance, as well as properties that can prevent weld cracking. The inventors of the present invention prepared a specimen to which SMAW (Shielded Metal Arc Welding) was applied by adjusting the content of niobium (including a small amount of tantalum) as an arc welding composition applicable to inconel alloys , And their microstructure, hardness, grain size, formal resistance, and degree of sensitization were confirmed to complete the invention for a high corrosion resistance nickel chromium alloy arc welding composition. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 고내식성 니켈크롬합금 아크용접 조성물은, 탄소(C), 망간(Mn), 철(Fe), 규소(Si), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 나이오븀(Nb)과 탄탈럼(Ta), 몰리브덴(Mo) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 불순물을 포함하는 전체 100 중량부를 기준으로 나이오븀과 탄탈럼의 합(Nb+Ta)을 2.0 내지 5.0 중량부로 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a high corrosion resistance nickel-chromium alloy arc welding composition comprising carbon (C), manganese (Mn), iron (Fe), silicon (Si) (Nb + Ta) of niobium and tantalum based on 100 parts by weight of all of them including impurities such as chromium (Cr), niobium (Nb), tantalum (Ta), molybdenum (Mo) and other inevitable impurities. ) In an amount of 2.0 to 5.0 parts by weight.

구체적으로, 고내식성 니켈크롬합금 아크용접 조성물은, 탄소(C) 0.01 내지 0.05 중량부, 망간(Mn) 0.3 내지 0.6 중량부, 철(Fe) 0.8 내지 3.0 중량부, 규소(Si) 0.10 내지 0.50 중량부, 니켈(Ni) 55 내지 70 중량부, 크롬(Cr) 18 내지 25 중량부, 나이오븀과 탄탈럼의 합(Nb+Ta) 2.0 내지 5.0 중량부 및 몰리브덴(Mo) 8 내지 12 중량부를 포함한다.Specifically, the high corrosion resistance nickel chromium alloy arc welding composition comprises 0.01 to 0.05 parts by weight of carbon (C), 0.3 to 0.6 parts by weight of manganese (Mn), 0.8 to 3.0 parts by weight of iron (Fe), 0.10 to 0.50 55 to 70 parts by weight of nickel (Ni), 18 to 25 parts by weight of chromium (Cr), 2.0 to 5.0 parts by weight of a sum of niobium and tantalum (Nb + Ta) and 8 to 12 parts by weight of molybdenum (Mo) .

상기 조성물은 나이오븀과 탄탈럼의 함량 등(이하 나이오븀 등이라 칭함)을 상대적으로 증가하여, 용접 후 시효경화가 빠르게 일어나는 것을 방지하고, 입계에서 크롬탄화물이 석출하여 용접균열이 형성되는 것을 방지한다. 구체적으로, 나이오븀 등을 함유하는 니켈크롬 합금은 Ni₃Nb의 형태인 γ″ 상이 석출 되면서 경화되고 고온에서 높은 강도와 우수한 산화 저항성, 크리프 저항성을 나타내는 특징이 있다. 반면, 용접 후 응고하는 과정에서 탄화물과 금속간 화합물(μ, σ, Laves 등)이 형성되어 높은 온도에서 가공성을 저해하는 단점도 있다. 특히, 나이오븀 등을 함유하는 니켈크롬 합금은 Nb 등, Si, 및 C가 응고 마지막 단계에서 제2상을 형성하려는 성질이 있기 때문에 응고 온도구간을 증가 시키며, 응고 마지막 단계에서 융점이 낮은 공정상의 액상필름이 수지상 경계에서 형성되며, 만약 이러한 저융점의 액상필름(γ/Laves)에 응력이 가해지면 균열이 쉽게 발생하는 문제점이 있다. 이에, 본 발명에서는 Nb, Si, 및 C의 성분변화는 응고온도구간, 공정상의 양과 형태에 영향을 미친다는 점을 인식하고, 응고균열 감수성을 결정하는 요인으로서 세 성분의 함량을 조절해 응고균열로 인한 용접성의 저해가 없으면서도 입계에서 일어나는 부식을 방지 할 수 있는 함량의 용접조성물을 제조한다.The above composition relatively increases the content of niobium and tantalum (hereinafter referred to as niobium) to prevent the aging hardening after welding to occur, and prevents cracks from being formed due to precipitation of chromium carbide in the grain boundaries do. Specifically, nickel chromium alloys containing niobium and the like are cured by precipitation of γ "phase in the form of Ni ₃ Nb, and exhibit high strength at high temperature, excellent oxidation resistance and creep resistance. On the other hand, carbides and intermetallic compounds (μ, σ, Laves, etc.) are formed in the process of solidification after welding, which also hinders workability at high temperatures. In particular, the nickel chromium alloy containing niobium increases the solidification temperature range because Nb, Si, and C have the property of forming the second phase at the final stage of solidification, and in the final stage of solidification, A liquid film is formed at the dendritic boundary, and if stress is applied to such a low melting point liquid film (? / Laves), cracks easily occur. Therefore, in the present invention, recognizing that the compositional change of Nb, Si, and C affects the solidification temperature range, the amount and the form of the process, and as a factor determining the solidification cracking susceptibility, To thereby prevent the corrosion occurring in the grain boundaries.

상기 조성물은, 상기 나이오븀과 탄탈럼의 합(Nb+Ta)은 2.0 내지 5.0 중량부로, 그리고 상기 몰리브덴(Mo)은 8.5 내지 12 중량부로 포함할 수 있다. 상기 나이오븀과 탄탈럼은 상기 몰리브덴(Mo)과 함께 용접부 영역 경도측정값에 영향을 미치는 아입자경계(Subgrain Boundary) 형성을 결정한다. 몰리브덴은 열전도성이 높아 용접 과정에서 냉각속도 느리게 하며, 아입자경계의 나이오븀 고용도를 높아지게 하기 때문에, 주상 수지상정(Columnar Dendrite) 성장에 유리한 환경을 조성한다. 즉, 상기 조성물 내의 상기 나이오븀과 탄탈럼, 그리고 상기 몰리브덴의 함량은 주상 수지상정 조직 비교적 덜 발달된 형태를 유도하며 경도값이 더욱 증가된 용접부를 형성할 수 있다.The composition may include 2.0-5.0 parts by weight of the niobium and tantalum (Nb + Ta), and 8.5-12 parts by weight of the molybdenum (Mo). The niobium and tantalum together with the molybdenum (Mo) determine the subgrain boundary formation which affects the hardness measurement value of the weld zone. Molybdenum has a high thermal conductivity, which slows the cooling rate in the welding process and increases the niobium solubility of the sub-particle boundary, thereby creating an environment favorable for columnar dendrite growth. That is, the content of the niobium, tantalum, and molybdenum in the composition induces a relatively less developed shape of the main-phase resin texture and can form a weld having a further increased hardness value.

상기 조성물은, 상기 탄소(C)를 0.02 내지 0.05 중량부로, 상기 규소(Si) 0.10 내지 0.40 중량부로, 그리고 상기 나이오븀과 탄탈럼 함량의 합(Nb+Ta)을 2.0 내지 5.0 중량부로 포함할 수 있다. 상기 조성물에 함유되는 나이오븀과 탄탈럼의 량이 너무 적은 경우에는 용접 후 시효경화가 빠르게 일어나고, 입계에서 Cr-carbide(M23C6)가 발생하는 단점이 발생할 수 있다.The composition contains 0.02 to 0.05 parts by weight of the carbon (C), 0.10 to 0.40 parts by weight of the silicon (Si), and 2.0 to 5.0 parts by weight of the sum of the content of niobium and tantalum (Nb + Ta) . If the amount of niobium and tantalum contained in the composition is too small, aging hardening may occur rapidly after welding and a Cr-carbide (M 23 C 6 ) may be generated at the grain boundary.

상기 조성물에 포함되는 나이오븀, 규소, 및 탄소는 조성물을 이용하여 형성하는 용접부의 응고 마지막 단계에서 제2상을 형성하려는 성질이 있고, 과량 사용시에는 응고 온도구간을 증가시킬 수 있다. 다시 말해, 응고 마지막 단계에서 융점이 낮은 공정상의 액상필름이 수지상 경계에서 형성되며, 이 저 융점의 액상필름(γ/Laves)에 응력이 가해지면 비교적 쉽게 균열이 발생할 수 있다. 즉, 상기 조성물은 Ni₃Nb의 형태인 γ″ 상이 석출 되면서 경화되고 고온에서 높은 강도와 우수한 산화 저항성, 크리프 저항성을 나타내는 특징이 있는 반면, 용접 후 응고되는 과정에서 탄화물과 금속간 화합물(μ, σ, Laves 등)이 형성되어 높은 온도에서 가공성을 저해할 수 있다. 따라서, 응고균열로 인한 용접성의 저해가 없으면서도 입계에서 일어나는 부식을 방지 할 수 있는 적절한 Nb함유량을 파악하는 것은 매우 중요하며, 상기 함량으로 조성물에 적용하는 경우에 용접성과 고내식성을 모두 갖는 용접 조성물을 제공할 수 있다.The niobium, silicon, and carbon contained in the composition have a property of forming a second phase in a final stage of solidification of a weld formed by using the composition, and the solidification temperature interval can be increased during an excessive use. In other words, in the final stage of solidification, a liquid phase film with a low melting point is formed at the dendritic boundary, and cracks may occur relatively easily if stress is applied to this low melting point liquid film (γ / Laves). That is, the composition is characterized in that the γ "phase, which is in the form of Ni ₃ Nb, is cured and exhibits high strength at high temperature, excellent oxidation resistance and creep resistance, while in the process of solidification after welding, Laves and the like) are formed and the workability can be inhibited at a high temperature. Therefore, it is very important to grasp the proper Nb content that can prevent corrosion occurring in the grain boundary without hindering the weldability due to solidification cracking, and it is very important that the welding composition having both the weldability and the high corrosion resistance Can be provided.

상기 조성물은 상기 탄소(C)를 0.02 내지 0.05 중량부, 상기 망간(Mn)을 0.3 내지 0.6 중량부, 상기 철(Fe)을 0.8 내지 3.0 중량부, 상기 규소(Si)를 0.10 내지 0.40 중량부, 상기 니켈(Ni)을 55 내지 70 중량부, 상기 크롬(Cr)을 18 내지 25 중량부, 상기 나이오븀과 탄탈럼의 합(Nb+Ta)을 2.0 내지 5.0 중량부, 및 상기 몰리브덴(Mo)을 8.5 내지 12 중량부로 포함할 수 있다.Wherein the composition contains 0.02 to 0.05 parts by weight of carbon (C), 0.3 to 0.6 parts by weight of manganese (Mn), 0.8 to 3.0 parts by weight of iron (Fe), 0.10 to 0.40 parts by weight of silicon 55 to 70 parts by weight of nickel (Ni), 18 to 25 parts by weight of chromium (Cr), 2.0 to 5.0 parts by weight of a sum of niobium and tantalum (Nb + Ta), and molybdenum (Mo) ) In an amount of 8.5 to 12 parts by weight.

상기 조성물은 더 구체적으로 상기 탄소(C)를 0.01 내지 0.05 중량부, 상기 망간(Mn)을 0.3 내지 0.6 중량부, 상기 철(Fe)을 0.8 내지 3.0 중량부, 상기 규소(Si)를 0.10 내지 0.40 중량부, 상기 니켈(Ni)을 55 내지 70 중량부, 상기 크롬(Cr)을 18 내지 25 중량부, 상기 나이오븀과 탄탈럼의 합(Nb+Ta)을 2.0 내지 5.0 중량부, 및 상기 몰리브덴(Mo)을 8 내지 12 중량부로 포함할 수 있다.More specifically, the composition comprises 0.01 to 0.05 parts by weight of the carbon (C), 0.3 to 0.6 parts by weight of the manganese (Mn), 0.8 to 3.0 parts by weight of the iron (Fe) (Nb + Ta) of 2.0 to 5.0 parts by weight of the sum of the niobium and tantalum, and 0.20 to 5.0 parts by weight of the chromium (Cr) Molybdenum (Mo) may be contained in an amount of 8 to 12 parts by weight.

상기 조성의 조성물은, 아크용접에 적용 가능하며, 특히 SMAW(Shielded Metal Arc Welding) 용접법으로 용접 진행이 가능하다. 또한, 이렇게 형성된 용접부는 입계부식에 대한 예민화도가 낮다는 장점을 갖는데, 구체적으로 International Standard, ISO12732을 따라 DL-EPR(Double Loop-Electrochemical Potentiokinetic Reactivation test)를 시행한 결과로 얻어지는 예민화도 값(Degree Of Sensitization, Ir/Ia)을 0.007 이하일 수 있고, 0.003 이하일 수 있으며, 0.002 미만일 수 있다. 이렇게 상당히 낮은 예민화도 값을 갖는 상기 조성물은, 상기 조성물에 포함된 나이오븀 등이 용접 후 충분하게 탄소 등을 소비하여 크롬 고갈지역 형성을 최소화할 수 있고, 입계 부식에 강한 용접부를 형성할 수 있다.The composition of the above composition is applicable to arc welding, and in particular, it is possible to carry out welding by SMAW (Shielded Metal Arc Welding). In addition, the welded portion thus formed has an advantage of being less susceptible to intergranular corrosion. More specifically, the degree of affinity (Degree) obtained as a result of performing a double-loop-electrochemical potentiokinetic reaction test (DL-EPR) according to International Standard ISO 12732 Of Sensitization, I r / I a ) may be 0.007 or less, 0.003 or less, and less than 0.002. The composition having such a significantly low degree of sensitization can sufficiently reduce the formation of a chrome depletion zone by minimizing the consumption of carbon or the like after niobium contained in the composition and can form a weld portion that is resistant to intergranular corrosion .

또한, 상기 조성물은 상기 낮은 예민화도와 함께, 해수 분위기에서 진행한 동전극분위 시험 결과에서 부식전위, 공식전위, 부동태영역 등의 전체적인 수치는 우수하게 유지할 수 있으며, 높은 경도값을 가질 수 있다는 장점도 갖는다.In addition to the above low sensitivity of the composition, the composition can maintain a good overall value of the corrosion potential, the formal potential, and the passive area in the copper electrode quenching test conducted in a seawater atmosphere, and has a high hardness value .

상기 조성물은, 불순물로, 황(S), 인(P), 기타 불가피한 불순물이 포함될 수 있으며, 예를 들어 상기 황과 상기 인은 각각 전체 조성 100 중량부를 기준으로 0.005 중량부 이하로 포함되는 것이 좋다.The composition may include impurities such as sulfur (S), phosphorus (P), and other unavoidable impurities. For example, the sulfur and phosphorus may be contained in an amount of 0.005 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the total composition good.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 쉴드메탈 아크 용접봉은, 위에서 설명한 조성물인 고내식성 니켈크롬합금 아크용접 조성물을 용착금속(Filler Metal)으로 포함한다. 아크용접은 기존의 일렉트로슬래그 타입의 용접 방법(electro slag welding)과 비교하여, 용접 자세에 제한 없이 용접이 가능하고, 상기 조성을 적용하여 고강도와 고내식성의 용접부를 비교적 제약 없이 효율적으로 형성할 수 있다. 상기 조성물에 대한 구체적인 설명은 위의 설명과 중복되므로 그 기재를 생략한다.A shield metal arc welding electrode according to another embodiment of the present invention includes a highly corrosion resistant nickel chromium alloy arc welding composition as a composition described above as a filler metal. As compared with the conventional electro slag welding method, the arc welding can be performed without limitation in the welding posture, and the welding of the high strength and high corrosion resistance can be efficiently formed by applying the above composition . The detailed description of the composition is the same as the above description, so that the description thereof will be omitted.

본 발명이 또 다른 일 실시예에 따른 고내식성 니켈크롬합금 용접부 형성방법은, 탄소(C) 0.01 내지 0.05 중량부, 망간(Mn) 0.3 내지 0.6 중량부, 철(Fe) 0.8 내지 3.0 중량부, 규소(Si) 0.10 내지 0.50 중량부, 니켈(Ni) 55 내지 70 중량부, 크롬(Cr) 18 내지 25 중량부, 나이오븀과 탄탈럼의 합(Nb+Ta) 2.0 내지 5.0 중량부 및 몰리브덴(Mo) 8 내지 12 중량부를 포함하는 고내식성 니켈크롬합금 아크용접 조성물을 함유하는 아크용접봉을 준비하는 준비단계; 및 상기 아크용접봉을 이용하여 용접 대상부에 아크용접을 실시하여 용접부를 형성하는 용접단계;를 포함하여, 상기 용접부는 예민화도 값(Ir/Ia)이 0.05 이하인 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of forming a weld portion of a highly corrosion-resistant nickel chromium alloy comprising 0.01 to 0.05 parts by weight of carbon (C), 0.3 to 0.6 parts by weight of manganese (Mn) (Si), 55 to 70 parts by weight of nickel (Ni), 18 to 25 parts by weight of chromium (Cr), 2.0 to 5.0 parts by weight of a sum of niobium and tantalum (Nb + Ta) and molybdenum Mo) 8 to 12 parts by weight of a high corrosion resistant nickel chromium alloy arc welding composition; And a welding step of performing arc welding on the welding target portion using the arc welding electrode to form a welding portion, wherein the welding portion may have a degree of sensitization (I r / I a ) of 0.05 or less.

상기 준비단계에서 상기 아크용접봉은, 상기 조성물을 용착금속으로 적용하는 것으로, 아크용접용 전극으로 상기 용착금속을 적용하거나, 상기 용착금속을 반죽하여 전극에 부착시키는 방법으로 형성하는 아크용접봉을 마련하는 과정으로 형성할 수 있다. 이때, 상기 조성물을 포함하며 아크용접에 적용되는 도구로써 용접봉으로 설명하나, 로드 형태, 와이어 형태 등 그 형태에 무관하게 적용 가능하다.In the preparing step, the arc welding electrode is applied with the composition as a welding metal, and the arc welding electrode is formed by applying the welding metal as an electrode for arc welding, or kneading the welding metal and attaching the welding electrode to the electrode . At this time, a tool including the above composition and being applied to arc welding is described as a welding rod, but it can be applied irrespective of its shape such as a rod shape and a wire shape.

상기 용접단계는 피복금속아크용접(Shielded Metal Arc Welding)방법이 적용될 수 있으며, 기존의 일렉트로 슬래그 방식과 비교하여 용접의 효율성을 향상시키면서도 레이어 및 패스를 많이 가질 수 있어 HAZ(heat affected zone)을 좁게 형성시킬 수 있는 장점이 있으며, 동시에 고강도, 고내식성의 용접부를 형성할 수 있다.In the welding step, a Shielded Metal Arc Welding method can be applied. In addition, it is possible to improve the efficiency of welding and to have a large number of layers and passes as compared with the conventional electroslag method, so that the heat affected zone (HAZ) It is possible to form a welded portion having high strength and high corrosion resistance at the same time.

상기 아크용접은 150 내지 180 mm/min의 용접속도와 0.04 내지 1.46 KJ/mm의 입열 조건을 적용할 수 있으며, 용접의 효율성과 용접물의 우수한 물성을 동시에 얻을 수 있다. 상기 조성물에 대한 구체적인 설명, 용접부 특성에 관한 설명 등은 위의 설명과 중복되므로 그 기재를 생략한다.The arc welding can be applied at a welding speed of 150 to 180 mm / min and an inlet condition of 0.04 to 1.46 KJ / mm, and both the welding efficiency and the excellent physical properties of the welded article can be obtained at the same time. The detailed description of the composition, the description of the characteristics of the welded part and the like overlap with those of the above description, so the description thereof will be omitted.

본 발명의 고내식성 니켈크롬합금 아크용접 조성물 등은 아크용접에 적용되는 조성물을 제공하여, 용접부의 미세조직에 Columnar Dendrite 발달 정도가 낮고 높은 경도를 가지며, 결정립 크기도 비교적 작고 특히 입계 부식 실험 결과 예민화도를 현저하게 낮춘 용접부를 형성할 수 있다. 또한, 쉴드 메탈 아크 용접 방식을 적용할 수 있어서, 사용자의 작업 편의성이 증대되며 작업 포지션에 제한 없이 작업이 가능하고, 모재의 열 영향부도 최소화할 수 있다.The high corrosion resistance nickel chromium alloy arc welding composition of the present invention provides a composition applicable to arc welding and has a low degree of columnar dendrite development and a high hardness in the microstructure of a welded portion and has a relatively small grain size, It is possible to form a welded portion having a significantly reduced degree of fire. In addition, since the shield metal arc welding method can be applied, user's work convenience is increased, work can be performed without limitation on the work position, and the heat affected portion of the base material can be minimized.

도 1은 본 발명의 실시예에서 제조한 시편의 용접부 형상을 나타내는 개념도.
도 2는 본 발명의 실시예에서 제조한 시편 1의 표면을 SEM(scanning electron microscope)으로 관찰한 이미지.
도 3은 본 발명의 실시예에서 제조한 시편 2의 표면을 SEM으로 관찰한 이미지.
도 4는 본 발명의 실시예에서 제조한 시편 3의 표면을 SEM으로 관찰한 이미지.
도 5는 본 발명의 실시예에서 제조한 시편 용접부의 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) 분석 사진.
도 6은 본 발명의 실시예에서 제조한 시편들의 경도(Vickers Hardness value)를 측정한 결과를 보여주는 그래프로, No.1은 시편 1을, No.2는 시편 2를, 그리고 No.3는 시편 3을 각각 나타냄.
도 7은 본 발명의 실시예에서 제조한 시편의 X선 회절 분석 결과를 보여주는 그래프로, (a)는 시편 1(No.1)을, (b)는 시편 2(No.2)를 그리고 (c)는 시편 3(No.3)의 X선 회절 분석 결과를 각각 나타냄.
도 8은 본 발명의 실시예에서 제조한 시편의 Image Quality map을 보여주는 사진으로, (a)는 시편 1(No.1)을, (b)는 시편 2(No.2)를 그리고 (c)는 시편 3(No.3)을 각각 나타냄.
도 9는 본 발명의 실시예에서 제조한 시편의 EBSD(electron backscatter diffraction) Grain size analysis 결과를 보여주는 그래프로, No.1은 시편 1을, No.2는 시편 2를, 그리고 No.3는 시편 3을 각각 나타냄.
도 10은 본 발명의 실시예에서 제조한 시편의 동전위 분극 시험(potentiodynamic polarization tests) 결과를 보여주는 그래프로, No.1은 시편 1을, No.2는 시편 2를, 그리고 No.3는 시편 3을 각각 나타냄.
도 11은 본 발명의 실시예에서 제조한 시편의 DL-EPR(double loop test) 결과를 보여주는 그래프로, No.1은 시편 1을, No.2는 시편 2를, 그리고 No.3는 시편 3을 각각 나타냄.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual view showing the shape of a welded portion of a specimen manufactured in an embodiment of the present invention; FIG.
2 is an SEM (scanning electron microscope) image of the surface of the specimen 1 prepared in the example of the present invention.
3 is an SEM image of the surface of the specimen 2 prepared in the embodiment of the present invention.
4 is an SEM image of the surface of the specimen 3 prepared in the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) analysis image of a specimen weld portion manufactured in the embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 6 is a graph showing the results of measuring the hardness (Vickers Hardness value) of the specimens prepared in the examples of the present invention. Specimen No. 1 is specimen No. 1, specimen No. 2 is specimen specimen No. 2, 3 respectively.
FIG. 7 is a graph showing the results of X-ray diffraction analysis of the specimen prepared in the example of the present invention, in which (a) shows specimen 1 (No.1), (b) c) shows X-ray diffraction analysis results of Specimen 3 (No. 3), respectively.
FIG. 8 is a photograph showing the image quality map of the specimen prepared in the embodiment of the present invention, wherein (a) shows specimen 1 (No.1), (b) shows specimen 2 (No.2) (No.3), respectively.
FIG. 9 is a graph showing the result of EBSD (electron backscatter diffraction) grain size analysis of the specimen prepared in the embodiment of the present invention. In FIG. 9, No. 1 is specimen 1, No. 2 is specimen 2, 3 respectively.
10 is a graph showing the results of potentiodynamic polarization tests of the specimens prepared in the examples of the present invention, in which No. 1 is specimen 1, No. 2 is specimen 2, and No. 3 is specimen 3 respectively.
11 is a graph showing the result of a double-loop test (DL-EPR) of a specimen prepared in the embodiment of the present invention. In Fig. 11, No. 1 is specimen 1, No. 2 is specimen 2, Respectively.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

1. 실험방법1. Experimental Method

1) 시편의 제작1) Preparation of specimen

시편은 ASTM A36 SS400의 탄소강에 2layer의 Buttering을 한 후 SMAW(Shielded Metal Arc Welding) 용접법으로 Nb함량에 차이를 둔 세 시편을 제작하였다. 용접부의 형상은 도 1에 나타내었으며, 세 종류의 시편에 실시한 동일한 용접조건은 아래 표 1에 나타냈다. 아래 표 2는 Nb함량의 차이를 둔 세 용접 시편의 용접부 조성물의 조성을 나타내었다. 조성의 측정에는 Spark Emission spectrometer이 이용되었다. 시험의 편의를 위해서, 이하에서 Nb(+Ta) 함유량에 따라 2.24 중량부는 시편 1(No.1, 전체 함량 대비 약 2.24 중량%), 3.25 중량부는 시편 2(No.2, 전체 함량 대비 약 3.25 중량%), 그리고 4.26 중량부는 시편 3(No.3, 전체 함량 대비 약 4.26 중량%)으로 칭한다.The specimens were subjected to two layers of buttering on carbon steel of ASTM A36 SS400 and then three specimens different in Nb content were prepared by SMAW (Shielded Metal Arc Welding). The shapes of the welds are shown in Fig. 1, and the same welding conditions for the three kinds of specimens are shown in Table 1 below. Table 2 below shows the compositions of the weld composition of the three welded specimens with different Nb contents. Spark emission spectrometer was used to measure the composition. 2.24 parts by weight of Test Specimen 1 (No.1, about 2.24% by weight based on the total content), 3.25 parts by weight of Specimen 2 (No.2, about 3.25% by weight based on the total content) Weight%), and 4.26 parts by weight is referred to as Sample 3 (No.3, about 4.26% by weight based on the total content).

용착금속
(Filler Metal)Deposited metal
(Filler Metal) 전류 범위
(Current Range, A)Current range
(Current Range, A) 전압 범위
(Voltage Range, V)Voltage range
(Voltage Range, V) 용접 속도
(Welding Speed, mm/min)Welding speed
(Welding Speed, mm / min) 층간 속도
(Interpass Temp.)Interlayer speed
(Interpass Temp.) 입열
(Heat Input, KJ/mm)Heat input
(Heat Input, KJ / mm) 표 2의 조성물 Composition of Table 2 130~140(DC+)130 to 140 (DC +) 24 ~ 2624-26 150~180150 ~ 180 Max. 150℃Max. 150 ℃ 1.04~1.461.04 to 1.46

중량부Weight portion CC MnMn FeFe PP SS SiSi 시편 1
(No.1)Psalm 1
(No. 1) 0.0380.038 0.440.44 0.980.98 0.0020.002 0.0040.004 0.150.15 시편 2
(No.2)Psalm 2
(No. 2) 0.0460.046 0.470.47 2.12.1 0.0040.004 0.0010.001 0.160.16 시편 3
(No.3)Psalm 3
(No. 3) 0.0380.038 0.440.44 2.212.21 0.010.01 0.0030.003 0.180.18 중량부Weight portion CuCu NiNi CoCo CrCr Nb(+Ta)Nb (+ Ta) MoMo 시편 1
(No.1)Psalm 1
(No. 1) 0.030.03 64.964.9 0.020.02 21.421.4 2.242.24 9.649.64 시편 2
(No.2)Psalm 2
(No. 2) 0.060.06 62.262.2 0.020.02 22.222.2 3.253.25 9.19.1 시편 3
(No.3)Psalm 3
(No. 3) 0.050.05 62.762.7 0.020.02 20.820.8 4.264.26 9.129.12

2) 용접부의 관찰2) Observation of weld

용접부의 미세조직을 관찰하기 위해 각 시편의 용접부 표면을 #400~#1200 의 연마지로 그라인딩(griding), 3㎛ 및 1㎛ 순서로 폴리싱(polishing)을 한 후, 염산(HCl): 질산(HNO3)=3:1 비율의 왕수(Aqua regia)로 에칭을 진행하였다. 그리고 광학 현미경, SEM 및 EDS을 이용하여 시편의 미세조직을 관찰을 진행하였다.In order to observe the microstructure of the welded part, the surface of the welded part of each specimen was grinded with # 400 to # 1200 grinding paper, polished in the order of 3 μm and 1 μm, and then hydrochloric acid (HCl) 3 ) = 3: 1 ratio (Aqua regia). The microstructures of the specimens were observed using optical microscope, SEM and EDS.

3) 경도 측정3) Hardness measurement

경도측정에는 마이크로 비커스 경도기(Vickers Hardness Tester: FV-700)을 이용하였으며, 시험 시 하중은 1 kgf, dwell time은 5초로 시험하였다. 경도 측정 범위는 Buttering용접의 Fusion Line을 기준으로 좌우 10mm 총 20mm범위를 1mm간격으로 측정하였다.For the hardness measurement, a Vickers Hardness Tester (FV-700) was used. The load was 1 kgf and the dwell time was 5 seconds. The range of hardness measurement was measured at a distance of 1mm between 10mm and 20mm in total, based on the Fusion Line of Buttering Welding.

4) 상 분석4) Phase analysis

EBSD mapping에 앞서 각 시편의 용접부 상을 확인하기 위하여 X선 회절기(Rigaku.D/Max-2A)를 이용하였고, 측정 조건은 Cu-K α 1선, 2θ는 20°~ 100°, scan rate 2deg.min으로 설정하였다. 각 시편의 Nb 함유량에 따른 결정립 크기를 비교하기 위하여 EBSD(Electron Back Scattering Diffraction) mapping을 실시하였으며, 동시에 IQ(Image Quality) map과 IPF(Inverse Pole Figure) map을 비교하여 각 시편의 상들의 성장경향을 비교하였다. Mapping시 사용된 상의 정보는 γ-NiCr상을 이용 하였고, 배율은 50배 Step size는 2.5㎛이다. EBSD data를 분석하기 위하여 TSL사의 OIM Collection7 프로그램을 이용하였다.Before the EBSD mapping, an X-ray diffractometer (Rigaku.D / Max-2A) was used to identify the welds of each specimen. The measurement conditions were Cu-K α 1 line, 2θ 20 ° to 100 °, scan rate 2deg.min. Electron Back Scattering Diffraction (EBSD) mapping was performed to compare the grain sizes of the specimens according to the Nb content. At the same time, the IQ (Image Quality) map and the IPF (Inverse Pole Figure) Were compared. The phase information used in the mapping was γ-NiCr phase, the magnification was 50 times, and the step size was 2.5 μm. To analyze EBSD data, we used TSL's OIM Collection7 program.

5) 공식 저항성 시험5) Formal resistance test

각 시편들 간의 공식 저항성을 결정하기 위해 전기화학적 시험(Electro-chemical test)인 동전위분극 시험(Potentiodynamic polarization test)을 실시하였다. 시험에 사용한 시편은 1cm2 면적 이상을 가진 3종류의 시편을 1 ㎛ polishing 후 세척하여 사용하였다. VersaSTAT 3(Potentiostat Galvanostat, Princeton Applied Research) 장비로 실험을 실시하였으며, 부식 실험에 사용된 셀은 K0235 Flat Cell이다. 기준전극(Reference electrode)은 Ag.AgCl/KCl-Sat.을, 보조전극(counter electrode)은 백금박(platinum foil)을 사용하였다.A potentiodynamic polarization test, an electro-chemical test, was performed to determine the formal resistance between the specimens. The specimens used in the test were cleaned after polishing 1 ㎛ of 3 specimens having a size of 1 cm 2 or more. Experiments were conducted with VersaSTAT 3 (Potentiostat Galvanostat, Princeton Applied Research) equipment, and the cell used for the corrosion test was K0235 Flat Cell. The reference electrode was Ag.AgCl / KCl-Sat. And the counter electrode was platinum foil.

시편이 해수 분위기에서 사용되었을 때의 부식특성을 관찰하기 위해 3.5% NaCl 수용액에서 분극실험을 실시하였으며 부식 실험의 자세한 시험 조건은 아래 표 3에 나타냈다.In order to observe the corrosion characteristics when the specimens were used in seawater atmosphere, polarization experiments were carried out in a 3.5% NaCl aqueous solution. The detailed test conditions of the corrosion test are shown in Table 3 below.

전해액
(Electrolyte)Electrolyte
(Electrolyte) 온도
(Temperature)Temperature
(Temperature) 최초 전압
(Initial potential)Initial voltage
(Initial potential) 최종 전압
(Final potential)Final voltage
(Final potential) 스캔속도
(Scan rate)Scan speed
(Scan rate) 3.5% NaCl3.5% NaCl 25℃25 ℃ -0.5V-0.5V 1.5V1.5V 1mV/sec1mV / sec

6) 6) 입계Grain boundary 부식 저항성 시험 Corrosion resistance test

입계 부식의 저항성을 시험하기 위해서 International Standard, ISO12732을 따라 DL-EPR(Double Loop-Electrochemical Potentiokinetic Reactivation) test를 시행하였다. 실험에 사용한 장비는 앞서 사용한 동전위 분극실험의 장비와 동일하며, 실험을 진행 하기 전 시편표면에 안정된 부동태 피막(Passive film) 형성을 위해 OCP(Open Circuit Potential)를 20분간 실시하였다.In order to test the resistance of intergranular corrosion, DL-EPR (Double Loop-Electrochemical Potentiokinetic Reactivation) test was performed according to International Standard, ISO 12732. The equipment used in the experiment was the same as the equipment used for the previous co-rotating polarization experiment. The open circuit potential (OCP) was applied for 20 minutes to form a stable passive film on the surface of the specimen before the experiment.

실험에 사용한 1L의 수용액은 146ml의 황산(H₂SO₄)과 238ml의 염산(HCl)그리고 0.001M의 티오시안칼륨(KSCN)을 첨가한 용액을 사용하였으며, 자세한 시험 조건은 표 4에 나타냈다.The 1 L aqueous solution used in the experiment was 146 ml of sulfuric acid (H 2 SO 4), 238 ml of hydrochloric acid (HCl) and 0.001 M of thiocyanic potassium (KSCN), and the detailed test conditions are shown in Table 4.

전해액
(Electrolyte)Electrolyte
(Electrolyte) 온도
(Temperature)Temperature
(Temperature) 초기 전압
(Initial potential)Initial voltage
(Initial potential) 최종 전압
(Final
Potential)Final voltage
(Final
Potential) 정점 전압
(Vertex Potential)Peak voltage
(Vertex Potential) 스캔 속도
(Scan rate)Scan speed
(Scan rate) 146ml H₂SO₄ + 238ml HCl + 0.001M KSCN146 ml H2SO4 + 238 ml HCl + 0.001 M KSCN 25℃25 ℃ -1V-1 V -1V-1 V 0.9V0.9V 1mV/sec1mV / sec

상기 실험에서 나타나는 전위 상승구간의 최대 양극전류밀도(Ia)와 전류 하강 시 나타나는 최대 양극전류밀도(Ir)의 비(Ir/Ia)로 예민화도(Degree Of Sensitization) 을 구하여 입계 부식의 저항성을 측정하였다.Obtaining the sensitivity degree (Degree Of Sensitization) to the non-(I r / I a) of the experiment the maximum anode current density (I r) that appear when the maximum of the anode current density (I a) and the current drop of the appearing voltage rising period at the intergranular corrosion Were measured.

2. 실험 결과2. Experimental results

1) 미세조직 관찰 결과1) Microstructure Observation Results

위에서 제조한 세 가지 시편의 표면을 관찰한 SEM 이미지를 도 2 내지 도 4에 각각 나타냈다. 상기 도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 이미지들이 보여주는 미세조직은 전형적인 주조 금속의 조직 형상을 나타냈다. 미세조직에서 밝은 부분은 Nb carbide를 포함하는 Subgrain Boundary이며, 어두운 부분은 Columnar Dendrite이다. 세 시편의 이미지를 비교해보면 시편 1(No.1)에서 Columnar Dendrite가 가장 많이 나타나는 것을 확인 할 수 있다.SEM images of the surface of the three specimens prepared above were shown in Figs. 2 to 4, respectively. Referring to FIGS. 2 to 4, the microstructure of the images shows a typical casting metal texture. In the microstructure, the bright part is the subgrain boundary containing Nb carbide and the dark part is the columnar dendrite. Comparing the images of the three specimens, Columnar Dendrite is the most abundant in Psalm 1 (No.1).

용접부의 EDS 분석 사진은 도 5에 나타냈다. 도 5를 참조하면, Dendrite의 핵과 기지의 조성 변화를 EDS로 찍어본 결과, 핵에서 다량의 Nb이 관찰 되었다. 이를 통하여 융점이 높은 Nb의 M-C형 금속간 화합물이 먼저 석출 된 이후에 수지상으로 응고가 진행한다고 판단하였다.An EDS analysis photograph of the welded portion is shown in Fig. Referring to FIG. 5, a change in the nucleus and matrix composition of Dendrite was observed by EDS, and a large amount of Nb was observed in the nucleus. As a result, it was determined that the M-C type intermetallic compound of Nb having a high melting point was first precipitated and then solidified in a dendritic state.

2) 경도 측정 결과2) Hardness measurement result

각 시편의 경도(Vickers Hardness value)를 측정하여 비교한 그래프를 도 6에 나타냈다. 도 6을 참고하면, Base Metal, HAZ, 그리고 Buttering Zone에서는 경도 측정값이 세 시편에서 모두 비슷하게 나타났다. 그 이유는 세 시편 모두 동일한 용접조건에서 진행했기 때문이다. 반면, 용접부 영역에서는 경도측정값이 눈에 띄는 차이를 보여주는데 시편 1(No. 1)이 가장 낮은 경도값을 나타내고, 시편 3(No.3)이 가장 높은 경도값을 나타내는 것으로 나타났다. 이는 Subgrain Boundary에 있는 석출물들에 포함된 Nb, Mo 같은 경한 원소의 효과로 생각되며, 시편 1이 다른 두 시편에 비해 Subgrain Boundary보다 Columnar Dendrite가 발달하였기 때문에 상대적으로 경도 값이 낮게 나타난 것으로 판단된다.A graph comparing and measuring the hardness values of the respective specimens is shown in FIG. Referring to FIG. 6, in the base metal, HAZ, and buttering zones, hardness values were similar in all three specimens. This is because all three specimens were processed under the same welding conditions. On the other hand, in the region of the weld, the hardness measurement value showed a noticeable difference. Specimen 1 (No. 1) showed the lowest hardness value and specimen 3 (No.3) showed the highest hardness value. It is considered that the effect of mild elements such as Nb and Mo contained in the precipitates in the Subgrain Boundary and that the hardness value of Sample 1 is lower than that of Subgrain Boundary due to the development of Columnar Dendrite.

3) 상 분석 결과3) Phase analysis result

각 시편의 X선 회절을 분석한 결과를 도 7에 나타냈다. 도 7을 참고하면, 세 시편 모두 동일한 γ-NiCr peak만을 관찰 할 수 있었다. 일반적으로 peak는 (111)면에서 가장 높은 Intensity를 가지는데 세 시편 모두 일반적인 양상을 보여주었다. 도 7의 XRD 분석을 통해서는 γ'상 이나 δ상 그리고 NbC 등의 peak는 관찰할 수 없었다. 이차상은 600℃ 이상의 고온에서 일정한 시간을 유지 할 때 형성되는데, 용접 시에는 냉각속도가 빠르기 때문에 이차상이 생성되기 어렵고, 탄화물은 그 크기가 수 ㎛ 미세하고 Subgrain Boundary에 넓게 분포하기 때문에 XRD로 측정하기에는 어려움이 따르기 때문인 것으로 보인다.The results of X-ray diffraction analysis of each specimen are shown in Fig. Referring to FIG. 7, only the same γ-NiCr peak was observed in all three specimens. In general, the peak has the highest intensity on the (111) plane, and all three specimens showed a general pattern. XRD analysis of FIG. 7 showed that no peak such as? 'Phase or? Phase and NbC could be observed. The secondary phase is formed when the temperature is maintained at a high temperature of 600 ° C or higher. Since the cooling rate is fast during welding, the secondary phase is difficult to generate. Since carbide is fine in a few micrometers and widely distributed in the subgrain boundary, It seems to be due to difficulties.

측정 된 XRD data를 바탕으로 EBSD분석에 사용 할 Phase data를 형성하고 결정립 크기를 측정하기 위해 EBSD 분석하여 그 결과를 도 8에 나타냈다. 도 8은 EBSD 분석한 시편의 IQ map을 표시한 것으로 Boundary를 Rotation Angle이 15° 이상은 파란색, 5°~ 15°사이를 초록색, 2°~ 5°사이를 붉은색으로 표시하여 mapping 하였다.Based on the measured XRD data, phase data to be used for EBSD analysis was formed and EBSD analysis was performed to measure grain size. The results are shown in FIG. 8 shows the IQ map of the EBSD-analyzed specimen. The Boundary was mapped by displaying the rotation angle in blue at 15 ° or more, green at 5 ° to 15 ° and red at 2 ° to 5 °.

도 9는 측정한 결정립 크기를 비교하기 위해 만든 그래프로써, X축은 결정립 크기, Y축은 결정립 크기에 따른 분율을 나타낸다. 도 9에서 검은색 막대가 No.1 시편 빨갠색이 No.2 파란색이 No.3시편의 결정립 크기를 보여준다. 그래프에서 보는 것처럼 약 600㎛의 가장 큰 결정립 크기를 가지는 영역이 No.1 시편에 존재하는데 이는 도 8을 통해서도 확인 가능하다. 이를 통해 No.1 시편의 결정립 크기가 가장 조대함을 확인 할 수 있는데, 이는 앞서 언급한 것처럼 Nb함유량이 적기 때문에 Nb의 석출물이 Subgrain Boundary에 적게 형성되고 핵으로써의 역할이 다른 두 시편에 비해 상대적으로 미비 하기 때문인 것으로 판단된다.FIG. 9 is a graph for comparing the measured grain sizes. The X-axis represents the grain size and the Y-axis represents the fraction according to the grain size. In FIG. 9, the black bar shows the grain size of the No. 1 specimen red, and the grain size of No. 2 blue No. 3 specimen. As can be seen from the graph, the region having the largest grain size of about 600 μm exists in the No. 1 specimen, which can be confirmed also in FIG. This shows that the grain size of the No. 1 specimen is the largest, because the Nb content is small as described above, so that the precipitate of Nb is less formed in the subgrain boundary and the role of the nucleus is relatively relative to the other two specimens As shown in Fig.

4) 공식 저항성 시험4) Formal resistance test

시편의 Nb함유량 차이에 대한 해수분위기에서의 용접부 공식 저항성을 평가하기 위해, 25℃, 3.5% NaCl 수용액에서 동전위분극 시험을 실시하여 그 결과를 도 10에 나타내었다. Tafel외삽법을 통하여 부식 전위(Ecorr), 공식 전위(Epit), 부동태 영역(ΔE), 부식 전류(Icorr) 값을 측정하였으며, 그 결과값은 아래 표 5에 나타냈다.In order to evaluate the resistance of the welded part in the seawater atmosphere to the difference in Nb content between the specimens, a co-electrification test was conducted in an aqueous solution of 3.5% NaCl at 25 ° C, and the results are shown in FIG. E corr , E pit , passive area (ΔE), and corrosion current (I corr ) were measured by Tafel extrapolation. The results are shown in Table 5 below.

시편 1 (No.1)Psalm 1 (No.1) 시편 2 (No.2)Psalm 2 (No.2) 시편 3 (No.3)Psalm 3 (No.3) Ecorr E corr -288.360mV-288.360 mV -266.887mV-266.887mV -260.948mV-260.948 mV Epit E pit 513.120mV513.120mV 554.218mV554.218 mV 559.125mV559.125mV ΔEΔE 801.480mV801.480 mV 821.105mV821.105 mV 820.073mV820.073mV Icorr I corr 592.256nA592.256nA 814.583nA814.583nA 256.944nA256.944nA

상기 표 5를 참고하면, No.1 시편에서 부식전위와 공식전위 값이 가장 낮았지만 부동태 영역을 포함한 전체적인 경향은 비슷하게 나타났다. 세 시편의 Pitting potential 차이는 거의 나타나지 않았다.Referring to Table 5, the corrosion potential and the formal potential of the No. 1 specimen were the lowest, but the overall tendency including the passive region was similar. Pitting potential differences of the three specimens were not observed.

5) 5) 입계Grain boundary 부식 시험 Corrosion test

시편의 Nb 함유량 차이에 따른 입계 부식의 예민화도를 평가하기 위해서 25℃, 146ml의 황산(H2SO4)과 238ml의 염산(HCl)그리고 0.001M의 티오시안칼륨(KSCN)을 첨가한 수용액을 이용하여 DL-EPR test 진행하였다. 도 11은 DL-EPR test의 결과를 나타내는 그래프로, 상승 곡선에서 나타나는 최대양극전류밀도(Ia)와 하강 곡선에서 나타나는 최대 양극 전류밀도(Ir), 그리고 그에 따른 예민화도를 나타낼 수 있는 최대양극전류밀도의 비(Ir/Ia)는 표 6에 나타냈다. Ia 값과 Ir값의 범위가 좁게 나타날수록 입계 부식에 대해서 더 예민하다는 점을 나타낸다.To evaluate the degree of sensitization of the intergranular corrosion due to the difference in Nb content of the specimen, an aqueous solution containing 146 ml of sulfuric acid (H2SO4), 238 ml of hydrochloric acid (HCl) and 0.001 M of thiocyanic potassium (KSCN) -EPR test was carried out. FIG. 11 is a graph showing the results of the DL-EPR test. The graph shows the maximum anode current density (I a ) in the rising curve, the maximum anode current density (I r ) in the falling curve, and the maximum The ratio of the anode current density (I r / I a ) is shown in Table 6. The narrower the range of I a and I r values are, the more susceptible to intergranular corrosion.

Ia I a Ir I r Ir/Ia I r / I a 시편 1 (No.1)Psalm 1 (No.1) 50.943mA50.943 mA 505.022μA505.022 μA 0.00990.0099 시편 2 (No.2)Psalm 2 (No.2) 52.452mA52.452mA 75.437μA75.437 μA 0.00140.0014 시편 3 (No.3)Psalm 3 (No.3) 50.545mA50.545mA 81.798μA81.798 μA 0.00160.0016

도 11 및 표 6을 참고하면, Anode 곡선에서 최대양극전류밀도는 세 시편의 값이 비슷하게 나타났지만 Reserve 곡선에서 최대 양극전류 밀도는 No.1 시편에서 가장 높게 나타났다. Ia값과 Ir값의 비에 따른 예민화도는 No.1 : 0.0099, No.2 : 0.0014, No.3 : 0.0016으로 나타났다. No. 2와 No.3 시편의 예민화도는 비슷한 값을 보이지만, No.1 시편의 시편에서는 다른 두 시편보다 높은 예민화도를 갖는다는 점을 확인할 수 있었다.11 and Table 6, the maximum anode current density in the Anode curve was similar to that of the three specimens, but the maximum anode current density in the Reserve curve was the highest in the No.1 specimen. The degree of sensitization according to the ratio of Ia value to Ir value was No.1: 0.0099, No.2: 0.0014, and No.3: 0.0016. No. 2 and No.3 specimens showed similar values, but the specimens of No.1 specimens showed higher sensitivity than the other two specimens.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.

Claims (6)

니켈크롬합금 아크용접 조성물에 있어서,
탄소(C) 0.01 내지 0.05 중량부, 망간(Mn) 0.3 내지 0.6 중량부, 철(Fe) 0.8 내지 3.0 중량부, 규소(Si) 0.10 내지 0.50 중량부, 니켈(Ni) 55 내지 70 중량부, 크롬(Cr) 18 내지 25 중량부, 나이오븀과 탄탈럼의 합(Nb+Ta) 2.0 내지 5.0 중량부 및 몰리브덴(Mo) 8 내지 12 중량부를 포함하는, 고내식성 니켈크롬합금 아크용접 조성물.In a nickel chromium alloy arc welding composition,
(Si), 0.10 to 0.50 parts by weight of nickel (Ni), 55 to 70 parts by weight of nickel (Ni), 0.01 to 0.05 part by weight of carbon (C), 0.3 to 0.6 parts by weight of manganese From 18 to 25 parts by weight of chromium (Cr), from 2.0 to 5.0 parts by weight of a sum of niobium and tantalum (Nb + Ta) and from 8 to 12 parts by weight of molybdenum (Mo). 제1항에 있어서,
상기 조성물은 이를 적용한 용접부의 예민화도 값(Ir/Ia)을 0.05 이하로 갖는, 고내식성 니켈크롬합금 아크용접 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the composition has a degree of sensitization (I r / I a ) of the weld to which it is applied of 0.05 or less. 제1항에 따른 고내식성 니켈크롬합금 아크용접 조성물을 용착금속으로 함유하는 쉴드메탈 아크용접봉.A shielded metal arc welding electrode comprising the highly corrosion resistant nickel chromium alloy arc welding composition of claim 1 as a deposited metal. 탄소(C) 0.01 내지 0.05 중량부, 망간(Mn) 0.3 내지 0.6 중량부, 철(Fe) 0.8 내지 3.0 중량부, 규소(Si) 0.10 내지 0.50 중량부, 니켈(Ni) 55 내지 70 중량부, 크롬(Cr) 18 내지 25 중량부, 나이오븀과 탄탈럼의 합(Nb+Ta) 2.0 내지 5.0 중량부 및 몰리브덴(Mo) 8 내지 12 중량부를 포함하는 고내식성 니켈크롬합금 아크용접 조성물을 함유하는 아크용접봉을 준비하는 준비단계; 및 상기 아크용접봉을 이용하여 용접 대상부에 아크용접을 실시하여 용접부를 형성하는 용접단계;를 포함하는, 고내식성 니켈크롬합금 용접부 형성방법.(Si), 0.10 to 0.50 parts by weight of nickel (Ni), 55 to 70 parts by weight of nickel (Ni), 0.01 to 0.05 part by weight of carbon (C), 0.3 to 0.6 parts by weight of manganese Corrosion-resistant nickel chromium alloy arc welding composition comprising 18 to 25 parts by weight of chromium (Cr), 2.0 to 5.0 parts by weight of a sum of niobium and tantalum (Nb + Ta) and 8 to 12 parts by weight of molybdenum (Mo) A preparation step for preparing an arc electrode; And a welding step of performing arc welding on the welding target portion using the arc welding electrode to form a weld portion. 제4항에 있어서,
상기 아크용접은 쉴드메탈 아크용접으로, 150 내지 180 mm/min의 용접속도와 0.04 내지 1.46 KJ/mm의 입열 조건을 적용한 것인, 고내식성 니켈크롬합금 용접부 형성방법.5. The method of claim 4,
Wherein the arc welding is a shield metal arc welding, wherein a welding speed of 150 to 180 mm / min and an inlet condition of 0.04 to 1.46 KJ / mm are applied. 제5항에 있어서,
상기 용접부는 0.05 이하의 예민화도 값(Ir/Ia)을 갖는 것인, 고내식성 니켈크롬합금 용접부 형성방법.6. The method of claim 5,
Wherein the welds have a degree of sensitization (I r / I a ) of 0.05 or less.
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