KR20200133812A - 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어 및 용접 이음매 - Google Patents

일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어 및 용접 이음매 Download PDF

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KR20200133812A
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Abstract

입열량이 예를 들어 10kJ/mm 이상과 같은 고능률이고, 강도가 우수함과 함께, 용접 금속 조직의 미세화에 의해 극저온 인성도 우수한 용접 금속을 구비하는 용접 이음매를 제작할 수 있는 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어, 및 해당 용접 금속을 구비하는 용접 이음매를 제공한다. 와이어 전체 질량당, 질량%로, C: 0% 초과, 0.03% 이하, Si: 0% 초과, 0.10% 이하, Mn: 0% 초과, 0.25% 이하, Ni: 10.5∼14.0%, S: 0% 초과, 0.010% 이하, Al: 0% 초과, 0.250% 이하, REM: 0.002∼0.080%, O: 0% 초과, 0.0090% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어.

Description

일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어 및 용접 이음매
본 발명은, 액화 천연 가스 등을 저온에서 저장하는 탱크나 사용하는 화학 플랜트에 적용되는 극저온용 강 5.0∼10.0%Ni강의 일렉트로슬래그 용접에 이용되는 솔리드 와이어 및 이것을 이용하여 얻어지는 용접 이음매에 관한 것이다.
9%Ni강은, 높은 강도와, 액체 질소 온도(-196℃) 정도의 우수한 극저온 인성을 갖고 있다. 그 때문에, 9%Ni강은, 액화 천연 가스(Liquefied Natural Gas; LNG) 등과 같이 저온에서 저장되는 저장 탱크를 용접에 의해 제조하기 위한 모재로서 범용되고 있다. 이들 저장 탱크에서는, LNG 등의 액체의 온도역인 -162℃ 이하의 온도역에서의 극저온 인성이 우수할 것이 요구된다. 그 때문에, 9%Ni강을 용접하여 형성되는 용접 이음매의 용접 금속(용접 접합부)에 있어서도, 마찬가지로, 높은 강도와 우수한 극저온 인성을 갖고 있을 것이 요구된다.
종래, 9%Ni강의 용접에 있어서, Ni기(基) 용접 재료를 이용한 피복 아크 용접, 서브머지 아크 용접, 자동 TIG(Tungsten Inert Gas) 용접 등의 용접 방법이 적용되어 왔다. 이들 용접 방법으로 얻어진 용접 금속은 극저온 인성이 우수하지만, 9%Ni강 모재보다도 강도가 낮아, 구조물의 설계 판두께는 Ni기 용접 금속부의 강도에 맞추어 판두께를 두껍게 하지 않으면 안 되는 과제가 있다. 한편, 철강 각 사는 극저온용 강의 Ni량 삭감을 진행하고 있어, 7%Ni강이나 5%Ni강의 실용화·검토가 이루어지고 있다.
특허문헌 1∼5에는, 극저온강용의 용접용 솔리드 와이어 혹은 가스 실드 아크 용접(Gas Metal Arc Welding; GMAW)용 플럭스 코어드 와이어가 제안되어 있다.
일본 특허공개 2015-9247호 공보 일본 특허공개 2016-20004호 공보 일본 특허공개 2016-93823호 공보 일본 특허 제5880662호 공보 일본 특허 제5244059호 공보
그렇지만, 특허문헌 1∼5에 기재된 어느 발명도 순Ar 혹은 Ar에 2% 이하의 산소, 탄산 가스 혹은 He 가스를 이용한 가스 실드 아크 용접으로, 입열량은 1.4∼2.2kJ/mm 정도로 TIG 용접과 비교하여 능률은 향상되고 있지만, 더한 고능률의 시공법이 요망되고 있다.
본 발명자들은, 입열량이 예를 들어 10kJ/mm 이상과 같은 고능률의 용접을 달성하기 위한 시공법으로서, 6.0∼15.0%Ni 정도의 용접 재료를 이용한 용접에 있어서 종래 검토되고 있지 않았던 일렉트로슬래그 용접을 적용하는 것에 대하여 검토를 행했다.
여기에서, 일렉트로슬래그 용접은, 모재와 수랭된 구리 당금(當金)으로 둘러싸인 개선(開先) 내에 형성된 용융 슬래그욕 중에 용접 와이어를 넣어, 주로 용융 슬래그의 줄(Joule)열을 열원으로 하여 모재와 용접 와이어를 용융시켜 용접하는 방법이다. 일렉트로슬래그 용접에 의하면, 조선이나 산업 기계 분야 등과 같이 판두께가 큰 구조물의 입향 용접을 1패스로 행하는 것이 가능하다. 그 때문에, 다패스 용접이 필요해지는 일반의 아크 용접과 비교하여 고능률이라고 하는 이점이 있다.
그렇지만, 일렉트로슬래그 용접에서는, 용접 시의 입열이 크고, 용접 금속이 고온에서 장시간 유지되기 때문에, 용접 금속의 조직이 현저하게 조대화되어, 충분한 극저온 인성을 확보하기가 어렵다. 특히, 수랭된 구리 당금의 근방에 있어서 용접 시의 냉각 속도가 현저하게 커지지만, 이와 같은 부위에서는 용접 금속의 강도가 국소적으로 상승하고, 그 결과, 흡수 에너지가 저하되어 극저온 인성이 저하된다고 하는 우려가 있다.
이상을 감안하여, 본 발명은, 입열량이 예를 들어 10kJ/mm 이상과 같은 고능률이고, 강도가 우수함과 함께, 용접 금속 조직의 미세화에 의해 극저온 인성도 우수한 용접 금속을 구비하는 용접 이음매를 제작할 수 있는 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어, 및 해당 용접 금속을 구비하는 용접 이음매를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해, 더욱 예의 검토를 거듭했다. 그 결과, 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어 및 그것을 이용한 용접 금속의 화학 성분계가 특정의 조건을 만족시키도록 함으로써, 용접 금속의 강도 및 극저온 인성이 양호해짐을 발견했다. 보다 구체적으로는, 상기 솔리드 와이어에 있어서, Si, Mn 및 Ni의 각 원소의 함유량의 상한을 소정량 이하로 규제함으로써, 강도의 과대한 상승을 억제하면서, REM(Rare Earth Metal; 희토류 원소류)을 소정량 첨가함으로써, 용접 이음매에 있어서의 용접 금속에 있어서 개재물을 기점으로 하는 입내 변태 조직(어시큘러 페라이트)을 발현시켜, 용접 금속 조직을 미세화하여, 상기 과제를 해결할 수 있음을 발견했다. 본 발명은, 이 지견에 기초하여 이루어진 것이다.
즉, 본 발명의 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어는, 와이어 전체 질량당, 질량%로,
C: 0% 초과, 0.03% 이하,
Si: 0% 초과, 0.10% 이하,
Mn: 0% 초과, 0.25% 이하,
Ni: 10.5∼14.0%,
S: 0% 초과, 0.010% 이하,
Al: 0% 초과, 0.250% 이하,
REM: 0.002∼0.080%,
O: 0% 초과, 0.0090% 이하
를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양에 따른 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어는, 와이어 전체 질량당, 질량%로,
Ca: 0.005∼0.050%,
Mg: 0.001∼0.020%
중 어느 한쪽 혹은 양쪽을 추가로 함유하고 있어도 된다.
본 발명의 일 태양에 따른 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어는, 와이어 전체 질량당, 질량%로,
Cu: 0% 초과, 1.00% 이하를 추가로 함유하고 있어도 된다.
본 발명의 일 태양에 따른 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어는, 와이어 전체 질량당, 질량%로,
Cr: 0% 초과, 0.50% 이하,
Mo: 0% 초과, 0.50% 이하,
W: 0% 초과, 0.50% 이하,
Nb: 0% 초과, 0.10% 이하,
V: 0% 초과, 0.10% 이하,
B: 0% 초과, 0.010% 이하
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 추가로 함유하고, 또한 하기 식(1)을 만족하고 있어도 된다.
Cr+Mo+W≤0.50 ···(1)
본 발명의 일 태양에 따른 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어는, 와이어에 Cu 도금이 실시되어 있어도 된다.
또한, 본 발명의 용접 이음매는, 해당 용접 이음매에 있어서의 용접 금속이, 질량%로,
C: 0% 초과, 0.07% 이하,
Si: 0% 초과, 0.30% 이하,
Mn: 0% 초과, 0.40% 이하,
Ni: 10.5∼14.0%,
S: 0% 초과, 0.0065% 이하
Al: 0.008∼0.220%
를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,
결정 방위가 15° 이상인 입계로 둘러싸인 대각립(大角粒) 중, 원상당 직경이 5∼30μm인 것의 합계 면적 분율 SA(%)가 30% 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 태양에 따른 용접 이음매는, 용접 금속이, 질량%로,
REM: 0% 초과, 0.040% 이하
를 추가로 함유하고 있어도 된다.
본 발명의 일 태양에 따른 용접 이음매는, 용접 금속이, 질량%로,
REM: 0.040% 초과, 0.080% 이하
를 추가로 함유하고 있어도 된다.
본 발명의 일 태양에 따른 용접 이음매는, 용접 금속이, 질량%로,
Ca: 0.0003∼0.010%
를 추가로 함유하고 있어도 된다.
본 발명의 일 태양에 따른 용접 이음매는, 용접 금속이, 질량%로,
Cu: 0% 초과, 1.00% 이하
를 추가로 함유하고 있어도 된다.
본 발명의 일 태양에 따른 용접 이음매는, 용접 금속이, 질량%로,
Cr: 0% 초과, 0.50% 이하,
Mo: 0% 초과, 0.50% 이하,
W: 0% 초과, 0.50% 이하,
Nb: 0% 초과, 0.10% 이하,
V: 0% 초과, 0.10% 이하,
B: 0% 초과, 0.010% 이하
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 추가로 함유하고, 또한 하기 식(2)를 만족하고 있어도 된다.
Cr+Mo+W≤0.50 ···(2)
본 발명의 일 태양에 따른 용접 이음매는, 용접 금속이, 질량%로,
O: 0% 초과, 0.040% 이하,
N: 0% 이상, 0.010% 이하
를 추가로 함유하고 있어도 된다.
본 발명의 일 태양에 따른 용접 이음매는, 모재로서 5∼10%의 Ni를 함유하는 강판을 이용해도 된다.
본 발명의 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어에 의하면, 입열량이 예를 들어 10kJ/mm 이상인 고능률이고, 강도가 우수함과 함께, 용접 금속 조직의 미세화에 의해 극저온 인성도 우수한 용접 금속을 구비하는 용접 이음매를 제작할 수 있다.
[도 1] 도 1은, 실시예에 있어서의 개선 용접의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 대해 실시형태를 참조하여 상세히 설명한다. 이하, 「%」는 특별히 예고가 없는 한, 질량%를 의미한다. 또한, 「∼」란 그 하한의 값 이상, 그 상한의 값 이하임을 의미한다. 또한, 본 명세서에서는, 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어를 간단히 와이어라고 부르는 경우가 있다.
(일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어)
본 발명의 실시형태에 따른 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어의 성분은, 이하와 같다.
C: 0% 초과, 0.03% 이하
C는, 고용 강화 및 화합물을 형성하여 강도 확보에 기여하는 원소이다. 상기 작용을 유효하게 발휘시키기 위해, C량은 0.001% 이상인 것이 바람직하다. 단, C량을 과잉으로 첨가하면 강도의 과대한 상승을 초래하여, 극저온 인성이 저하되기 때문에, C량을 0.03% 이하로 한다. C량은, 0.010% 이하인 것이 바람직하고, 0.008% 이하인 것이 보다 바람직하다.
Si: 0% 초과, 0.10% 이하
Si는 탈산 원소이며, 용접 금속 중의 산소 농도를 저하시킴으로써 극저온 인성의 향상 작용을 갖는다. 상기 작용을 유효하게 발휘시키기 위해, Si량은 0.003% 이상인 것이 바람직하다. 단, Si의 과잉 첨가는 고용 강화에 의해 극저온에서의 강도의 과대한 상승을 초래하여, 극저온 인성이 저하되기 때문에, Si량을 0.10% 이하로 한다. Si량은, 0.08% 이하인 것이 바람직하고, 0.07% 이하인 것이 보다 바람직하다.
Mn: 0% 초과, 0.25% 이하
Mn은 탈산 원소이며, 용접 금속 중의 산소 농도를 저하시킴으로써 극저온 인성의 향상 작용을 갖는다. 상기 작용을 유효하게 발휘시키기 위해, Mn량은 0.005% 이상인 것이 바람직하고, 0.01% 이상인 것이 보다 바람직하다. 단, Mn의 과잉 첨가는 고용 강화에 의해 극저온에서의 강도의 과대한 상승을 초래하여, 극저온 인성이 저하되기 때문에, Mn량을 0.25% 이하로 한다. Mn량은, 0.20% 이하인 것이 바람직하고, 0.10% 이하인 것이 보다 바람직하다.
Ni: 10.5∼14.0%
Ni는, 저온 인성의 확보에 필수인 원소이며, 또한 용접 금속의 저온에서의 매트릭스 인성을 전반적으로 향상시킴으로써, 용접 금속의 냉각 속도가 큰 부위에 있어서의 입계 파괴의 억제에도 효과적인 원소이기 때문에, Ni량을 10.5% 이상으로 한다. Ni량은 10.8% 이상인 것이 바람직하고, 11.0% 이상인 것이 보다 바람직하다. 단, Ni의 과잉 첨가는 강도의 상승을 초래하여, 극저온 인성이 저하되기 때문에, Ni량을 14.0% 이하로 한다. Ni량은, 13.0% 이하인 것이 바람직하고, 12.8% 이하인 것이 보다 바람직하다.
S: 0% 초과, 0.010% 이하
S는, 불가피적 불순물로서 함유되는 원소이지만, 용접 금속의 냉각 속도가 큰 부위에 있어서는, 구(舊)오스테나이트 입계에 S 등의 불순물이 편석하여, 입계의 결합력이 저하됨으로써, 입계 파괴가 발생하기 쉬워진다. 따라서, 입계 파괴를 양호하게 억제하기 위해서, S량은 0.010% 이하로 한다. S량은 0.008% 이하인 것이 바람직하고, 0.006% 이하인 것이 보다 바람직하다. 한편, S는 불가피적 불순물로서 함유되기 때문에, S량은 0% 초과로 규정한다.
Al: 0% 초과, 0.250% 이하
Al은, 탈산 원소로서 용접 금속의 산소량을 안정적으로 낮추는 효과가 있다. Al량은, 0.010% 이상인 것이 바람직하고, 0.015% 이상인 것이 보다 바람직하다. 단, Al의 과잉 첨가는 극저온 인성을 확보할 수 없게 되기 때문에, Al량을 0.250% 이하로 한다. Al량은, 0.200% 이하인 것이 바람직하고, 0.180% 이하인 것이 보다 바람직하다.
REM: 0.002∼0.080%
REM은, 용접 이음매에 있어서의 용접 금속에 있어서, 개재물 입자의 표면에, 페라이트상과 양호한 격자 정합성을 갖는 황화물을 형성함으로써, 개재물 기점의 미세 어시큘러 페라이트 조직 생성을 촉진하여, 극저온 인성을 향상시키는 원소이기 때문에, REM량을 0.002% 이상으로 한다. REM량은 0.010% 이상인 것이 바람직하고, 0.012% 이상인 것이 보다 바람직하다. 단, REM의 과잉 첨가는, 개재물의 조대화를 초래하여, 조대 개재물을 기점으로 한 취성 파괴를 조장함으로써, 극저온 인성을 확보할 수 없게 되기 때문에, REM량을 0.080% 이하로 한다. REM량은 0.060% 이하인 것이 바람직하고, 0.045% 이하인 것이 보다 바람직하다.
한편, 본 실시형태에서 규정하는 REM의 원소는 특별히 묻지 않는다. 예를 들어, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd 등의 원소로부터 1종만을 선택해도 되고, 2종 이상을 배합해도 된다.
또한, REM은 용융 금속 중에서 산화물 혹은 황화물을 형성하여 부상 분리되기 쉽기 때문에, 비록 와이어에 첨가되어 있어도 금속 중에 잔존하는 비율은 작고, 성분 분석의 검출 하한을 하회하는 경우가 많다. 본 실시형태에 있어서, 검출 하한을 하회하여 용접 금속에 함유되는 REM은, 불순물로서 취급하는 것으로 한다.
O: 0% 초과, 0.0090% 이하
O는, 불가피적 불순물로서 함유되는 원소이지만, 조대한 산화물을 형성함으로써, 극저온 인성을 저하시킨다. 따라서, O량은 0.0090% 이하로 한다. O량은 0.0080% 이하인 것이 바람직하고, 0.0070% 이하인 것이 보다 바람직하다.
한편, O는 불가피적 불순물로서 함유되기 때문에, O량은 0% 초과로 규정한다.
Ca: 0.005∼0.050%
Ca는, 본 실시형태의 와이어에 필수인 원소는 아니지만, 용접 이음매에 있어서의 용접 금속에 있어서, 개재물 입자의 표면에, 페라이트상과 양호한 격자 정합성을 갖는 황화물을 형성함으로써, 개재물 기점의 미세 어시큘러 페라이트 조직 생성을 촉진하여, 극저온 인성을 향상시키는 원소이기 때문에, 0.005% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 또한, Ca량은 0.007% 이상인 것이 바람직하고, 0.008% 이상인 것이 보다 바람직하다.
단, Ca의 과잉 첨가는, 개재물의 조대화를 초래하여, 조대 개재물을 기점으로 한 취성 파괴를 조장함으로써, 극저온 인성을 확보할 수 없게 되기 때문에, Ca량을 0.050% 이하로 한다. 또한, Ca량은 0.040% 이하인 것이 바람직하고, 0.035% 이하인 것이 보다 바람직하다.
Mg: 0.001∼0.020%
Mg는, 본 실시형태의 와이어에 필수인 원소는 아니지만, 용접 이음매에 있어서의 용접 금속에 있어서, 개재물 입자의 표면에, 페라이트상과 양호한 격자 정합성을 갖는 산화물을 형성함으로써, 개재물 기점의 미세 어시큘러 페라이트 조직 생성을 촉진하여, 극저온 인성을 향상시키는 원소이기 때문에, 0.001% 이상 함유하는 것이 바람직하다. 또한, Mg량은 0.0012% 이상인 것이 바람직하고, 0.0040% 이상인 것이 보다 바람직하다.
단, Mg의 과잉 첨가는, 개재물의 조대화를 초래하여, 조대 개재물을 기점으로 한 취성 파괴를 조장함으로써, 극저온 인성을 확보할 수 없게 되기 때문에, Mg량을 0.020% 이하로 한다. 또한, Mg량은 0.018% 이하인 것이 바람직하고, 0.016% 이하인 것이 보다 바람직하다.
한편, Mg는 용융 금속 중에서 산화물을 형성하여 부상 분리되기 쉽기 때문에, 비록 와이어에 첨가되어 있어도 용접 금속 중에 잔존하는 비율은 작고, 성분 분석의 검출 하한을 하회하는 경우가 많다. 본 실시형태에 있어서, 검출 하한을 하회하여 용접 금속에 함유되는 Mg는, 불순물로서 취급하는 것으로 한다.
본 실시형태에 있어서 Ca 및 Mg는 마찬가지의 작용을 발휘하는 원소이기 때문에, Ca 및 Mg 중 어느 한쪽을 소정량 함유하는 것이면 되지만, 양쪽을 함유하는 것이어도 된다.
Cu: 0% 초과, 1.00% 이하
Cu는 본 실시형태의 와이어에 필수인 원소는 아니지만, 극저온에서의 강도 상승을 억제하면서, 실온 강도를 향상시킴으로써, 극저온 인성과 실온 강도의 균형을 개선시키는 작용이 있다. 이 때문에, Cu는 함유하는 것이 바람직하고, 0.01% 이상 함유하는 것이 보다 바람직하고, 0.08% 이상 함유하는 것이 더욱 바람직하다. 단, Cu의 과잉 첨가는 강도가 과대가 되어, 극저온 인성을 확보할 수 없게 되기 때문에, Cu량을 1.00% 이하로 한다. Cu량은, 0.50% 이하인 것이 바람직하고, 0.40% 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.30% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
또한, Cr: 0% 초과, 0.50% 이하, Mo: 0% 초과, 0.50% 이하, W: 0% 초과, 0.50% 이하, Nb: 0% 초과, 0.10% 이하, V: 0% 초과, 0.10% 이하, B: 0% 초과, 0.010% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 추가로 함유하고, 또한 하기 식(1)을 만족하는 것이 바람직하다.
한편, 식(1) 중의 Cr, Mo 및 W는, 와이어 전체 질량당의 각각의 함유량(질량%)이지만, 단위를 생략하고 있다.
Cr+Mo+W≤0.50 ···(1)
Cr, Mo, W, Nb, V 및 B는, 강도 확보에 기여하는 원소이다. 상기 와이어가 Cr, Mo, W, Nb, V 및 B 중 적어도 1종을 소정량 함유하고, 또한 식(1)을 만족함으로써, 인성을 크게 저하시키지 않고, 강도가 향상된다고 하는 효과가 얻어진다.
Cr, Mo 및 W량은, 각각 0.01% 이상인 것이 바람직하고, 0.02% 이상인 것이 보다 바람직하고, 또한, 0.30% 이하인 것이 바람직하고, 0.15% 이하인 것이 보다 바람직하다.
Nb 및 V량은, 각각 0.005% 이상인 것이 바람직하고, 0.008% 이상인 것이 보다 바람직하고, 또한, 0.050% 이하인 것이 바람직하고, 0.045% 이하인 것이 보다 바람직하다.
B량은, 0.0005% 이상인 것이 바람직하고, 0.0008% 이상인 것이 보다 바람직하고, 또한, 0.0050% 이하인 것이 바람직하고, 0.0045% 이하인 것이 보다 바람직하다.
식(1) 좌변의 파라미터는, 0.40 이하가 바람직하고, 0.38 이하가 보다 바람직하다. 또한, 식(1) 좌변의 파라미터는 0의 경우를 포함한다.
본 실시형태에 따른 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어에 함유할 수 있는 그 외의 성분으로서는, 예를 들어, 대상 모재와 마찬가지로, 기본 성분인 Fe 및 불가피적 불순물이 있고, 어떤 태양에 있어서는, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물이다. 불가피적 불순물로서, 예를 들어 P, As, Sb, Sn, Bi, N 등을 들 수 있다. 그 중, P, As, Sb, Sn 및 Bi는 각각 0.010% 이하, N은 0.005% 이하로 규제된다. 이들 원소는, 이 범위 내이면, 불가피적 불순물로서 함유되는 경우뿐만 아니라, 적극적으로 첨가되었을 경우에도, 본 실시형태의 효과를 방해하지 않는다.
본 실시형태의 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어는, 통전성을 높이기 위해, 표면에 Cu 도금이 실시되어 있는 것이 바람직하다. 그 Cu 도금량은, 0.10% 이상이 바람직하고, 또한, 0.30% 이하인 것이 바람직하다.
(용접 이음매)
상기 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어를 이용하여, 일렉트로슬래그 용접을 실시하는 것에 의해, 입열량이 예를 들어 10.0kJ/mm 이상인 고능률로, 강도 및 극저온 인성이 우수한 용접 금속을 갖는 용접 이음매를 제작할 수 있다. 상기 용접 이음매에 있어서의 용접 금속 중의 성분(원소)은, 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어 중의 성분과 동일하고, 각 성분의 작용 효과도 동일하다. 따라서, 이하의 기재에 있어서, 전술한 일렉트로가스 용접용 솔리드 와이어와 중복되는 성분의 작용 효과는, 설명의 중복을 피하기 위해 생략하고, 바람직한 범위만 기재한다.
C: 0% 초과, 0.07% 이하
바람직한 상한: 0.05%, 보다 바람직하게는 0.04%
바람직한 하한: 0.003%, 보다 바람직하게는 0.008%
Si: 0% 초과, 0.30% 이하
바람직한 상한: 0.25%, 보다 바람직하게는 0.18%
바람직한 하한: 0.005%, 보다 바람직하게는 0.010%
Mn: 0% 초과, 0.40% 이하
바람직한 상한: 0.37%, 보다 바람직하게는 0.34%
바람직한 하한: 0.05%
Ni: 10.5∼14.0%
바람직한 상한: 13.0%, 보다 바람직하게는 12.8%
바람직한 하한: 10.8%, 보다 바람직하게는 11.0%
S: 0% 초과, 0.0065% 이하
바람직한 상한: 0.0052%, 보다 바람직하게는 0.0045%
Al: 0.008∼0.220%
바람직한 상한: 0.100%, 보다 바람직하게는 0.080%
바람직한 하한: 0.010%, 보다 바람직하게는 0.015%
상기 용접 금속은, REM, Ca 또는 Cu를 각각 이하의 성분 범위로 추가로 함유하고 있어도 된다.
REM: 0% 초과, 0.040% 이하
바람직한 상한: 0.035%, 보다 바람직하게는 0.030%
바람직한 하한: 0.003%, 보다 바람직하게는 0.004%
REM: 0.040% 초과, 0.080% 이하
바람직한 상한: 0.070%, 보다 바람직하게는 0.060%
바람직한 하한: 0.045%, 보다 바람직하게는 0.050%
Ca: 0.0003∼0.010%
바람직한 상한: 0.005%, 보다 바람직하게는 0.004%
바람직한 하한: 0.0005%, 보다 바람직하게는 0.0010%
Cu: 0% 초과, 1.00% 이하
바람직한 상한: 0.5%, 보다 바람직하게는 0.4%
바람직한 하한: 0.01%, 보다 바람직하게는 0.08%
또한, Cr: 0% 초과, 0.50% 이하, Mo: 0% 초과, 0.50% 이하, W: 0% 초과, 0.50% 이하, Nb: 0% 초과, 0.10% 이하, V: 0% 초과, 0.10% 이하, B: 0% 초과, 0.010% 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 추가로 함유하고, 또한 하기 식(2)를 만족하는 것이 바람직하다. 한편, 식(2) 중의 Cr, Mo 및 W는, 용접 금속 전체 질량당의 각각의 함유량(질량%)이지만, 단위를 생략하고 있다.
Cr+Mo+W≤0.50 ···(2)
Cr, Mo 및 W량은, 각각 0.01% 이상인 것이 바람직하고, 0.02% 이상인 것이 보다 바람직하고, 또한, 0.30% 이하인 것이 바람직하고, 0.15% 이하인 것이 보다 바람직하다.
Nb 및 V량은, 각각 0.005% 이상인 것이 바람직하고, 0.008% 이상인 것이 보다 바람직하고, 또한, 0.050% 이하인 것이 바람직하고, 0.045% 이하인 것이 보다 바람직하다.
B량은, 0.0005% 이상인 것이 바람직하고, 0.0008% 이상인 것이 보다 바람직하고, 또한, 0.0050% 이하인 것이 바람직하고, 0.0045% 이하인 것이 보다 바람직하다.
식(2) 좌변의 파라미터는, 0.40 이하가 바람직하고, 0.38 이하가 보다 바람직하다. 또한, 식(2) 좌변의 파라미터는 0의 경우를 포함한다.
O: 0% 초과, 0.040% 이하
O는 산화물을 형성하고, 당해 산화물이 샤르피 시험 시의 보이드 형성의 기점, 혹은 취성 파괴의 기점으로서 작용하기 때문에, 극저온 인성이 저하된다. 따라서, O량은, 0.040% 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.035% 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.032% 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 한편, O는 불가피적 불순물로서 함유되기 때문에, O량은 0% 초과로 규정한다.
N: 0% 이상, 0.010% 이하
N은 고용 원소로서 용접 금속부의 매트릭스를 강화하는 한편, 취성 파괴를 유발하는 원소이기도 하여, 극저온 인성이 저하된다. 따라서, N량은, 0.010% 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.008% 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.006% 이하로 하는 것이 더욱 바람직하고, 가장 바람직하게는 함유하지 않는다(0%의 경우를 포함한다).
본 실시형태에 따른 용접 금속의 기본 조성은 상기와 같으며, 잔부는, Fe 불가피적 불순물이다. 불가피적 불순물로서, 예를 들어 P, As, Sb, Sn, Bi 등을 들 수 있다. 그 중, P, As, Sb, Sn 및 Bi는 각각 0.010% 이하로 규제된다. 이들 원소는, 이 범위 내이면, 불가피적 불순물로서 함유되는 경우뿐만 아니라, 적극적으로 첨가되었을 경우에도, 본 실시형태의 효과를 방해하지 않는다.
본 실시형태에 따른 용접 금속에서는, REM을 포함하는 개재물을 기점으로 하는 미세한 어시큘러 페라이트 조직의 형성에 의해, 양호한 인성을 실현하고 있다. 구체적으로는, 결정 방위가 15° 이상인 입계로 둘러싸인 대각립 중, 원상당 직경이 5∼30μm인 것의 합계 면적 분율 SA(%)를 30% 이상으로 제어함으로써, 소정의 인성이 얻어진다. SA는, 31% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 32% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
상기 용접 이음매의 제작에 이용되는 모재는, 5∼10%의 Ni를 함유하는 강판을 이용하는 것이 바람직하다. Ni량이 5% 미만이면, 극저온 인성을 확보할 수 없는 등의 문제가 있다. Ni량은, 바람직하게는 5.2% 이상이며, 보다 바람직하게는 6.5% 이상이다. 단, Ni량이 10%를 초과하면 강재 비용이 상승하기 때문에, Ni량은 10% 이하인 것이 바람직하고, 9.5% 이하인 것이 보다 바람직하다.
(플럭스)
일렉트로슬래그 용접에서는, 용접이 진행됨에 따라 감소하는 용융 슬래그를 보충하기 위해서 플럭스가 추가 투입되지만, 이 플럭스를 본 명세서에서는 간단히 플럭스라고 한다. 일렉트로슬래그 용접에서는, 용접이 진행됨에 따라 용융 금속은 냉각되어 용접 금속이 되고, 용융 슬래그욕의 일부는 용융 슬래그층이 되지만, 용접의 진행에 따라 용융 슬래그층이 냉각되어 고화 슬래그가 되어, 용융 슬래그가 소비된다. 이 용융 슬래그욕의 감소를 보충하기 위해, 플럭스가 이용된다.
플럭스는, 용융형 플럭스와 본드형(소성형) 플럭스로 대별된다. 용융형 플럭스는, 여러 가지 원료를 전기로 등에서 용해하고, 분쇄하는 것에 의해 제조된다. 한편, 소성형 플럭스는, 여러 가지 원료를 규산 알칼리 등의 바인더에 의해 결합하고, 조립(造粒)한 후, 소성하는 것에 의해 제조된다. 소성형 플럭스는 전술한 탄산염을 원료로서 이용하는 경우가 있지만, 용접 시에 탄산염이 열에 의해 분해되어, CO2 가스를 발생시키고, 용접 금속 중의 산소량이 증가하여, 극저온 인성에 영향을 미친다. 따라서, 바람직하게는 용융형 플럭스를 이용한다.
본 실시형태에 이용되는 플럭스는, 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는 다음과 같은 조성 범위로 이용된다.
CaO: 5∼60%
CaO는 염기성 성분이며, 용융 슬래그의 점성 및 융점을 조절하기 위해서 유효한 성분임과 함께, 용접 금속의 산소량을 저감시키는 효과가 높다. CaO량이 5% 미만인 경우, 용접 금속의 산소량이 증가하기 때문에, CaO량은 5% 이상인 것이 바람직하고, 10% 이상이 보다 바람직하다. 단, CaO량이 60%를 초과하면, 언더컷 및 슬래그 권입이 발생하기 때문에, CaO량은 60% 이하가 바람직하고, 55% 이하가 보다 바람직하다.
CaF2: 3∼50%
CaF2도 염기성 성분이며, 용융 슬래그의 점성 및 융점을 조절하기 위해서 유효한 성분임과 함께, 용접 금속의 산소량을 저감시키는 효과가 높다. CaF2량이 3%미만인 경우, 용접 금속의 산소량이 증가하기 때문에, CaF2량은 3% 이상이 바람직하고, 5% 이상이 보다 바람직하다. 단, CaF2량이 50%를 초과하면, 언더컷 및 슬래그 권입이 발생하기 쉬워짐과 함께, 용접 시에 불화 가스가 발생하여 용접이 안정되지 않기 때문에, CaF2량은 50% 이하가 바람직하고, 45% 이하가 보다 바람직하다.
BaF2: 0∼20%
BaF2도 염기성 성분이며, 용융 슬래그의 점성 및 융점을 조절하기 위해서 유효한 성분임과 함께, 용접 금속의 산소량을 저감시키는 효과가 높다. 본 실시형태에서는, 타 성분으로 점성 및 융점, 또한 용접 금속 산소량의 조정이 가능하여, BaF2를 포함하지 않아도 된다. 한편, 함유하는 경우는, BaF2량이 20%를 초과하면 용융 슬래그의 융점이 지나치게 낮아져 점성이 부족하여, 접동식 구리 당금과 용접 금속 사이로부터 용융 슬래그가 배출되기 지나치게 쉬워져, 용융 슬래그에 의한 용융 금속의 억제가 효과가 없어져 용락(溶落)된다. 이 때문에, BaF2량은 20% 이하가 바람직하고, 15% 이하가 보다 바람직하다.
MgO: 0∼20%
MgO도 염기성 성분이며, 용융 슬래그의 점성 및 융점을 조정하기 위해서 유효한 성분이다. 본 실시형태에서는, 타 성분으로 점성 및 융점의 조정이 가능하여, MgO를 포함하지 않아도 된다. 한편, 함유하는 경우는, MgO량이 20%를 초과하면 용융 슬래그의 융점이 지나치게 높아지고 점성도 높아지는 결과, 용입 불량이 생기기 때문에, MgO량은 20% 이하가 바람직하고, 15% 이하가 보다 바람직하다.
BaO: 0∼20%
BaO는, 염기성 성분이며, 용융 슬래그의 점성 및 융점을 조절하기 위해서 유효한 성분임과 함께, 용접 금속의 산소량을 저감시키는 효과가 높다. 단, 본 실시형태에서는, 타 성분으로 점성 및 융점의 조정이 가능하여, BaO를 포함하지 않아도 된다. 한편, 함유하는 경우는, BaO량이 20%를 초과하면, 용융 슬래그의 융점이 지나치게 낮아져 점성이 부족하여, 접동식 구리 당금과 용접 금속 사이로부터 용융 슬래그가 배출되기 지나치게 쉬워져, 용융 슬래그에 의한 용융 금속의 억제가 효과가 없어져 용락된다. 이 때문에, BaO량은, 20% 이하가 바람직하고, 15% 이하가 보다 바람직하다.
Na2O: 0∼10%
Na2O는, 용융 슬래그의 점성을 조정하기 위해서 매우 유효한 성분이다. 단, 본 실시형태에서는, 타 성분으로 점성 및 융점의 조정이 가능하여, Na2O를 포함하지 않아도 된다. 한편, 함유하는 경우는, Na2O량이 10%를 초과하면, 용융 슬래그의 융점이 지나치게 낮아져 점성이 부족하여, 접동식 구리 당금과 용접 금속 사이로부터 용융 슬래그가 배출되기 지나치게 쉬워져, 용융 슬래그에 의한 용융 금속의 억제가 효과가 없어져 용락되기 때문에, 10% 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 7% 이하이다.
K2O: 0∼10%
K2O는, 용융 슬래그의 점성을 조정하기 위해서 매우 유효한 성분이다. 단, 본 실시형태에서는, 타 성분으로 점성 및 융점의 조정이 가능하여, K2O를 포함하지 않아도 된다. 한편, 함유하는 경우는, K2O량이 10%를 초과하면, 용융 슬래그의 융점이 지나치게 낮아져 점성이 부족하여, 접동식 구리 당금과 용접 금속 사이로부터 용융 슬래그가 배출되기 지나치게 쉬워져, 용융 슬래그에 의한 용융 금속의 억제가 효과가 없어져 용락된다. 이 때문에, K2O량은, 10% 이하가 바람직하고, 7% 이하가 보다 바람직하다.
SiO2: 0∼35%
SiO2는 산성 성분이며, 용융 슬래그의 점성 및 융점을 조정하는 성분이다. 본 실시형태에서는, 타 성분으로 점성 및 융점의 조정이 가능하여, SiO2를 포함하지 않아도 된다. 한편, 함유하는 경우는, SiO2량이 35%를 초과하면, 용융 슬래그의 점성이 높아져, 용입 불량이 생기기 때문에, SiO2량은 35% 이하가 바람직하고, 30% 이하가 보다 바람직하다.
Al2O3: 0∼65%
Al2O3은 용융 슬래그의 점성 및 융점을 조정하기 위해서 유효한 성분이다. 본 실시형태에서는, 타 성분으로 점성 및 융점의 조정이 가능하여, Al2O3을 포함하지 않아도 된다. 한편, 함유하는 경우는, Al2O3량이 65%를 초과하면 용융 슬래그의 점성이 높아져, 용입 불량이 생기기 때문에, 65% 이하인 것이 바람직하고, 60% 이하가 보다 바람직하다. 또한, Al2O3량은, 3% 이상이 바람직하다.
TiO2: 0∼10% 및 ZrO2: 0∼10%
TiO2 및 ZrO2는, 용융 슬래그의 융점을 조정하기 위해서 유효한 성분이다. 본 실시형태에서는, 타 성분으로 융점의 조정이 가능하여, TiO2 및 ZrO2를 포함하지 않아도 된다. 한편, 함유하는 경우, TiO2 및 ZrO2가 각각 10%를 초과하면, 융점 부근에서 점도가 급격하게 높아지기 때문에, 슬래그 권입이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, TiO2 및 ZrO2량은 각각 10% 이하가 바람직하고, 5% 이하가 보다 바람직하다.
MnO: 0∼20%
MnO는, 용융 슬래그의 점성 및 융점을 조정하기 위해서 유효한 성분이다. 본 실시형태에서는, 타 성분으로 점성 및 융점의 조정이 가능하여, MnO를 포함하지 않아도 된다. 한편, 함유하는 경우는, MnO량이 20%를 초과하면, 용융 슬래그의 융점이 지나치게 낮아져 점성이 부족하여, 접동식 구리 당금과 용접 금속 사이로부터 용융 슬래그가 배출되기 지나치게 쉬워져, 용융 슬래그에 의한 용융 금속의 억제가 효과가 없어져 용락된다. 이 때문에, MnO량은 20% 이하가 바람직하고, 15% 이하가 보다 바람직하다.
FeO: 0∼5%
FeO는, 용융 슬래그의 점성 및 융점을 조정하기 위해서 유효한 성분임과 함께, 용접 금속의 산소량을 저감시키는 효과가 높다. 본 실시형태에서는, 타 성분으로 점성 및 융점의 조정이 가능하여, FeO를 포함하지 않아도 된다. 한편, 함유하는 경우는, FeO량이 5%를 초과하면, 비드 표면에 슬래그가 생성되어 소부(燒付)되기 쉬워지기 때문에, 5% 이하가 바람직하고, 3% 이하가 보다 바람직하다.
플럭스의 조성은, 용접 금속의 산소량 저감에 효과적이며, 용접 금속부의 인성 향상으로 이어지기 때문에, 각 성분량의 한정 범위 내이고 또한 식(3)을 만족하는 것이 바람직하다. 한편, 식(3) 중의 CaO, CaF2 등의 각 성분의 표기는, 플럭스 전체 질량당의 각각의 함유량(질량%)이다.
(CaO+CaF2+BaF2+MgO+BaO+Na2O+K2O)/(SiO2+0.5(Al2O3+TiO2+ZrO2+MnO+FeO))≥1.00 ···(3)
(단, SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2, MnO, 및 FeO의 모두 포함하지 않는 경우는 ＞100으로 한다.)
본 발명에 이용되는 플럭스의 바람직한 조성은 상기와 같으며, 잔부는 P, S, As, Sb, Sn, Bi 등의 불가피적 불순물이다.
실시예
본 실시예에서는, 모재로서 9%Ni강, 표 1에 나타내는 조성을 갖는 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어, 및 SiO2, CaO, CaF2, MgO, Al2O3, FeO, BaO, TiO2 등을 함유하는 일반적인 플럭스를 이용하여 하기의 용접 조건에서 용접 금속을 제작했다. 한편, 표 1 및 표 2에 있어서, 각 성분 조성에 있어서의 “-”라는 표기는, 조성 분석에 있어서의 검출 한계치 미만이거나, 혹은 첨가하고 있지 않는 것을 의미한다.
또한, 시험한 와이어로서 모두 솔리드 와이어를 이용했다. 이들 와이어는, 모두 Cu 도금을 실시한 것이다. Cu 도금량은, 0.10∼0.30%의 범위로 하고, 표 1의 와이어 Cu량은, Cu 도금 이외에 와이어에 합금으로서 함유하는 양의 총합을 나타내고 있다.
Figure pct00001
또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 구리 당금(1)(개선의 이측) 및 접동식 구리 당금(2)(개선의 표측)에 둘러싸인 개선의 폭은 10mm이며, 20° V 개선 용접을 행했다. 한편, 구리 당금(1) 및 접동식 구리 당금(2)은 모두, 수랭된 것을 이용했다.
용접 방법: 일렉트로슬래그 용접
용접 조건:
모재의 판두께: 30mm
개선 형상: 도 1을 참조
와이어: 표 1을 참조
와이어 직경=1.6mm
입열 조건: 약 17.3∼21.8kJ/mm(용접 전류 340∼400A-용접 전압 32∼40V)
용접 자세: 입향 1패스
이와 같이 하여 얻어진 용접 금속의 조성(잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다)을 표 2에 나타낸다. 한편, No. 1 및 No. 2의 용접 금속은, 동일한 와이어 A를 이용했지만, 상이한 플럭스를 사용했기 때문에 조성이 상이하다. 계속하여, 상기 용접 금속에 대해, 이하의 특성을 평가했다.
(용접 금속 조직에 존재하는 대각립 중, 원상당 직경이 5∼30μm인 것의 합계 면적 분율: SA)
용접 방향에 수직한 단면에서, 용접 금속의 판표면으로부터 7.5μm의 위치를 EBSD(Electron Back-Scattered Diffraction) 측정했다.
EBSD 측정 조건
· 장치: 니혼 전자 주식회사제, JEOL-5410 또는 JSM-IT100
· 측정 면적: 300×300μm
· 스텝(픽셀) 사이즈: 0.4μm
· 고려하는 상: 페라이트, 오스테나이트
얻어진 EBSD 데이터를, 주식회사 TSL 솔루션즈제 해석 소프트웨어 OIM Analysis에 의해 해석했다. 데이터점 중, 측정 방위의 신뢰성을 나타내는 컨피던스 인덱스(Confidence Index)가 0.100 이하인 점은 해석 대상으로부터 제외하고, 인접하는 픽셀과의 결정 방위가 15° 이상인 입계로 둘러싸인 유닛을 대각립이라고 정의했다. 또한, 대각립 중, 원상당 직경이 5∼30μm인 것의 합계 면적 분율 SA(%)를 산출했다. 본 실시예에서는, SA가 30% 이상인 것을 바람직하다고 판단하고, 31% 이상인 것을 보다 바람직하다고 판단하고, 32% 이상인 것을 더욱 바람직하다고 판단했다.
(인장 강도: TS)
용접 금속의 중앙부로부터, 용접선 방향에 평행하게 JIS Z3111에 기재된 A2호 인장 시험편 혹은 JIS G0567에 기재된 플랜지 부가 봉상 시험편을 채취하여, JIS Z2241에 기재된 방법으로 인장 시험을 행했다. 본 실시예에서는, 인장 강도 TS＞690MPa의 용접 금속을 합격으로 했다.
(극저온 인성: ｖE-196℃)
얻어진 용접 금속의 판표면으로부터 7.5mm 위치에 샤르피 시험편의 중심축이 위치하도록, 용접선 방향에 수직으로 샤르피 충격 시험편(JIS Z31114호 V 노치 시험편)을 채취하고, JIS Z2242에 기재된 방법으로 -196℃에서의 샤르피 충격 시험을 실시했다. 마찬가지의 시험을 3회 행하고, 그 평균치를 산출했을 때, 흡수 에너지 ｖE-196℃이 40J 이상인 용접 금속을 극저온 인성이 우수하다고 평가했다.
한편, 얻어진 용접 금속의 판표면으로부터 7.5mm 위치에 샤르피 시험편의 중심축이 위치하도록, 용접선 방향에 수직으로 샤르피 충격 시험편을 채취한 것은, 특히 냉각 속도가 크기 때문에 극저온 인성의 저하가 생기기 쉬운, 수랭된 구리 당금 및 접동식 구리 당금의 근방의 용접 금속에 대해 극저온 인성의 시험을 행하기 위해서이다.
Figure pct00002
표 2의 결과로부터, 이하와 같이 고찰할 수 있다.
우선, 표 2의 No. 1∼10의 용접 금속은, 본 발명의 요건을 만족하는 표 1의 와이어 A∼I를 이용한 예(실시예)이며, 10.0kJ/mm 이상의 대입열 용접을 실시했음에도 불구하고, 인장 강도 TS＞690MPa을 만족시킴과 함께, SA가 30% 이상의 높은 값을 나타낸 결과, 흡수 에너지 ｖE-196℃가 40J 이상이 되어, 인장 강도 및 극저온 인성의 양쪽이 우수한 용접 금속이 얻어졌다.
이에 반해, 표 2의 No. 11, 12의 용접 금속은, 본 발명의 요건을 만족하지 않는 표 1의 와이어 J, K를 이용한 예(비교예)이며, 이하의 문제를 갖고 있다.
와이어 J는, REM이 첨가되어 있지 않다. 그것을 이용하여 제작된 No. 11의 용접 금속은, SA가 낮아, 극저온 인성이 뒤떨어지고 있었다.
와이어 K는, REM이 첨가되어 있지 않은 데 더하여, Ni량이 소정의 값을 하회하고 있다. 그것을 이용하여 제작된 No. 12의 용접 금속은, SA가 낮아, 극저온 인성이 뒤떨어지고 있으며, 또한, 인장 강도 TS에 대해서도 690MPa 미만의 낮은 값을 나타냈다.
이상, 본 발명을 상기 구체예에 기초하여 상세히 설명했지만, 본 발명은 상기 구체예로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범주를 일탈하지 않는 한에 있어서, 모든 변형이나 변경이 가능하다.
이상, 도면을 참조하면서 각종의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자이면, 특허청구범위에 기재된 범주 내에 있어서, 각종의 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있음은 분명하고, 그들에 대해서도 당연하게 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. 또한, 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 상기 실시형태에 있어서의 각 구성 요소를 임의로 조합해도 된다.
한편, 본 출원은, 2018년 5월 17일 출원된 일본 특허출원(특원 2018-095768) 및 2019년 5월 9일 출원된 일본 특허출원(특원 2019-089329)에 기초하는 것이고, 그 내용은 본 출원 중에 참조로서 원용된다.
1 구리 당금
2 접동식 구리 당금

Claims (13)

  1. 와이어 전체 질량당,
    질량%로,
    C: 0% 초과, 0.03% 이하,
    Si: 0% 초과, 0.10% 이하,
    Mn: 0% 초과, 0.25% 이하,
    Ni: 10.5∼14.0%,
    S: 0% 초과, 0.010% 이하,
    Al: 0% 초과, 0.250% 이하,
    REM: 0.002∼0.080%,
    O: 0% 초과, 0.0090% 이하
    를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    와이어 전체 질량당,
    질량%로,
    Ca: 0.005∼0.050%,
    Mg: 0.001∼0.020%
    중 어느 한쪽 혹은 양쪽을 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는, 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어.
  3. 제 1 항에 있어서,
    와이어 전체 질량당,
    질량%로,
    Cu: 0% 초과, 1.00% 이하
    를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는, 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어.
  4. 제 1 항에 있어서,
    와이어 전체 질량당,
    질량%로,
    Cr: 0% 초과, 0.50% 이하,
    Mo: 0% 초과, 0.50% 이하,
    W: 0% 초과, 0.50% 이하,
    Nb: 0% 초과, 0.10% 이하,
    V: 0% 초과, 0.10% 이하,
    B: 0% 초과, 0.010% 이하
    로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 추가로 함유하고,
    또한 하기 식(1)을 만족하는 것을 특징으로 하는, 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어.
    Cr+Mo+W≤0.50 ···(1)
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 와이어에 Cu 도금이 실시된 것을 특징으로 하는, 일렉트로슬래그 용접용 솔리드 와이어.
  6. 용접 이음매로서,
    상기 용접 이음매에 있어서의 용접 금속은, 질량%로,
    C: 0% 초과, 0.07% 이하,
    Si: 0% 초과, 0.30% 이하,
    Mn: 0% 초과, 0.40% 이하,
    Ni: 10.5∼14.0%,
    S: 0% 초과, 0.0065% 이하,
    Al: 0.008∼0.220%
    를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,
    결정 방위가 15° 이상인 입계로 둘러싸인 대각립(大角粒) 중, 원상당 직경이 5∼30μm인 것의 합계 면적 분율 SA(%)가 30% 이상인 것을 특징으로 하는, 용접 이음매.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 용접 금속은, 질량%로,
    REM: 0% 초과, 0.040% 이하
    를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는, 용접 이음매.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 용접 금속은, 질량%로,
    REM: 0.040% 초과, 0.080% 이하
    를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는, 용접 이음매.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 용접 금속은, 질량%로,
    Ca: 0.0003∼0.010%
    를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는, 용접 이음매.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 용접 금속은, 질량%로,
    Cu: 0% 초과, 1.00% 이하
    를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는, 용접 이음매.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 용접 금속은, 질량%로,
    Cr: 0% 초과, 0.50% 이하,
    Mo: 0% 초과, 0.50% 이하,
    W: 0% 초과, 0.50% 이하,
    Nb: 0% 초과, 0.10% 이하,
    V: 0% 초과, 0.10% 이하,
    B: 0% 초과, 0.010% 이하
    로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 추가로 함유하고,
    또한 하기 식(2)를 만족하는 것을 특징으로 하는, 용접 이음매.
    Cr+Mo+W≤0.50 ···(2)
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 용접 금속은, 질량%로,
    O: 0% 초과, 0.040% 이하,
    N: 0% 이상, 0.010% 이하
    를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는, 용접 이음매.
  13. 제 6 항에 있어서,
    모재로서 5∼10%의 Ni를 함유하는 강판을 이용하는 것을 특징으로 하는, 용접 이음매.
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