KR20220008917A - 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어, 용접 금속 및 용접 방법 - Google Patents

오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어, 용접 금속 및 용접 방법 Download PDF

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게이토 이시자키
준이치 가와타
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Abstract

극저온 인성이 우수한 용접 금속을 얻을 수 있는 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어, 우수한 극저온 인성을 갖는 용접 금속 및 용접 방법을 제공한다. 강제 외피에 플럭스가 충전된 플럭스 코어드 와이어로서, 와이어 전체 질량당, Si, Mn, Ni, Cr, C, P 및 N을 각각 소정 범위로 함유함과 함께, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물이며, 하기 식(1)에 의해 산출되는 X1이 17.5 이상 22.0 이하인, 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어. X1=[Ni]W＋0.5×[Cr]W＋1.6×[Mn]W＋0.5×[Si]W＋15×[C]W···(1) 단, 식(1) 중에 있어서, [Ni]W, [Cr]W, [Mn]W, [Si]W 및 [C]W는, 각각, 와이어 전체 질량당, 와이어 중의 Ni, Cr, Mn, Si 및 C의 함유량(질량%)을 나타낸다.

Description

오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어, 용접 금속 및 용접 방법
본 발명은, 극저온 인성이 우수한 용접 금속을 얻을 수 있는 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어, 용접 금속 및 용접 방법에 관한 것이다.
근년, 이산화탄소(온실 효과 가스)의 배출을 삭감하는 관점에서, 에너지원으로서 액화 천연 가스(LNG: Liquefied Natural Gas)가 범용되고 있고, 액화 천연 가스를 저장하는 저장 탱크의 건설도 진행되고 있다. 이와 같은 저장 탱크는, 액체의 온도역인 -162℃ 이하에서 액화 천연 가스를 저장할 필요가 있기 때문에, 구조물(탱크 등)을 구성하는 모재 및 용접 금속은, 예를 들어 -196℃ 부근의 온도 영역에 있어서의 우수한 극저온 인성을 갖고 있을 것이 요구된다.
극저온에서의 인성을 갖는 강재로서는, 예를 들어 오스테나이트계 스테인리스강이 공지이며, 상기 스테인리스강과 마찬가지의 조성을 갖는 용접 금속을 얻는 용접 방법으로서는, 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW: Gas Tungsten Arc Welding)이 일반적으로 사용되고 있다.
그렇지만, 가스 텅스텐 아크 용접은 용접 금속의 용착 속도가 느리기 때문에, 시공 효율이 나쁘다고 하는 문제점이 있다.
그래서, 특허문헌 1에는, 와이어 중의 불가피적 불순물인 Al, B 및 O의 함유량을 저감하는 것에 의해, 우수한 용접 작업성을 얻을 수 있는 미그 용접(MIG 용접: Metal Inert Gas Welding)용의 오스테나이트계 스테인리스강 와이어가 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는, 플럭스의 조성을 제어하는 것에 의해, 용접 작업성을 향상시킴과 함께, 고온 균열을 방지할 수 있는 스테인리스강 용접용 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다.
더욱이, 특허문헌 3에는, 스테인리스강 외피 중의 C 함유량, 및 와이어 중의 금속 성분 및 플럭스 성분의 함유량을 조정하는 것에 의해, 안정된 저온 인성을 갖는 용접 금속을 얻을 수 있는, 저온용 강의 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어가 개시되어 있다.
일본 특허공개 평6-690호 공보 일본 특허공개 2002-1580호 공보 일본 특허공개 2019-887호 공보
그러나, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 와이어는, 모두 극저온 인성에 대해서는 고려되어 있지 않기 때문에, 액화 천연 가스 등의 저장용 탱크의 건설에 적용하는 것은 곤란하다. 또한, 특허문헌 3에 기재된 와이어는, -140℃에 있어서 양호한 저온 인성을 갖는 것이지만, 보다 저온인 -196℃의 인성이 충분하다고는 말할 수 없다.
따라서, 종래의 용접 와이어와 비교하여, 보다 한층 극저온 인성이 우수한 용접 금속을 얻을 수 있는 와이어 및 용접 방법의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은, 전술한 상황에 비추어 이루어진 것으로, 극저온 인성이 우수한 용접 금속을 얻을 수 있는 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어, 우수한 극저온 인성을 갖는 용접 금속 및 용접 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 연구한 결과, 와이어 또는 용접 금속 중의 Ni, Cr, Mn, Si 및 C의 함유량을 이용한 식에 의해 산출되는 값을 적절히 조정하는 것에 의해, 파괴 균열 진전 시에 오스테나이트상으로부터 마르텐사이트상으로 변태하는 변태 유기 소성(TRIP: Transformation Induced Plasticity)을 발현시킬 수 있어, 극저온 인성을 향상시킬 수 있음을 발견했다.
또한, 본 발명자들은, 용접 금속 중의 C 함유량과 N 함유량의 합계량, 및 Mn 함유량을 적절히 조정하는 것에 의해, 극저온 인성이 극히 우수한 용접 금속을 얻을 수 있음을 발견했다.
더욱이, 본 발명자들은, 와이어 및 용접 금속 중의 금속 성분을 소정의 범위로 제한하는 것에 의해, 강도 등의 과잉한 상승을 억제하고, 그 결과, 극저온 인성을 향상시킬 수 있음도 발견했다. 또한 더욱이, 여러 가지 금속 함유량을 상기와 같이 조정한 와이어를 이용하여, 소정의 실드 가스로 아크 용접을 실시하는 것에 의해, 용접 효율을 향상시킬 수 있음도 발견했다. 본 발명은, 이들 지견에 기초하여 이루어진 것이다.
본 발명의 상기 목적은, 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어와 관련되는 하기 ［1］의 구성에 의해 달성된다.
［1］ 강제 외피에 플럭스가 충전된 플럭스 코어드 와이어로서,
와이어 전체 질량당,
C: 0.018질량% 이하,
Si: 0.57질량% 이상 1.00질량% 이하,
Mn: 0.70질량% 이상 3.00질량% 이하,
P: 0.021질량% 이하,
Ni: 7.00질량% 이상 13.00질량% 이하,
Cr: 12.00질량% 이상 21.00질량% 이하,
N: 0.030질량% 이하,
잔부가 Fe 및 불가피적 불순물이며,
하기 식(1)에 의해 산출되는 X1이 17.5 이상 22.0 이하인 것을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어.
X1=[Ni]W＋0.5×[Cr]W＋1.6×[Mn]W＋0.5×[Si]W＋15×[C]W···(1)
단, 식(1) 중에 있어서, [Ni]W, [Cr]W, [Mn]W, [Si]W 및 [C]W는, 각각, 와이어 전체 질량당, 와이어 중의 Ni, Cr, Mn, Si 및 C의 함유량(질량%)을 나타낸다.
오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어와 관련되는 본 발명의 바람직한 실시형태는, 하기 ［2］∼［6］에 관한 것이다.
［2］ 추가로, 와이어 전체 질량당,
Li2O: 0.13질량% 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 ［1］에 기재된 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어.
［3］ 추가로, 와이어 전체 질량당,
Al: 2.00질량% 이하,
Mg: 2.00질량% 이하,
REM: 0.70질량% 이하,
Ca: 0.50질량% 이하,
Zr: 0.40질량% 이하의 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 ［1］ 또는 ［2］에 기재된 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어.
［4］ 추가로, 와이어 전체 질량당,
Na 및 K 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 합계: 0.60질량% 이하,
F: 0.50질량% 이하,
Li2O: 0.50질량% 이하,
BaF2: 10.0질량% 이하,
SrF2: 10.0질량% 이하,
CaF2: 10.0질량% 이하,
Fe2O3: 2.00질량% 이하의 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 ［1］∼［3］ 중 어느 하나에 기재된 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어.
［5］ 추가로, 와이어 전체 질량당,
Cu: 1.0질량% 이하,
Mo: 1.0질량% 이하,
Ti: 0.5질량% 이하,
W: 1.0질량% 이하,
B: 0.01질량% 이하의 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 ［1］∼［4］ 중 어느 하나에 기재된 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어.
［6］ 추가로, Si 산화물, Al 산화물, Ti 산화물, 및 Zr 산화물로부터 선택된 적어도 1종을 함유하고,
와이어 전체 질량당,
상기 Si 산화물, 상기 Al 산화물, 상기 Ti 산화물, 및 상기 Zr 산화물의 합계량이 0질량% 초과 5질량% 이하인 것을 특징으로 하는 상기 ［1］∼［5］ 중 어느 하나에 기재된 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어.
또한, 본 발명의 상기 목적은, 용접 금속과 관련되는 하기 ［7］의 구성에 의해 달성된다.
［7］용접 금속 전체 질량당,
C: 0.065질량% 이하,
Si: 0.59질량% 이상 1.00질량% 이하,
Mn: 0.80질량% 이상 3.00질량% 이하,
P: 0.025질량% 이하,
Ni: 8.00질량% 이상 15.00질량% 이하,
Cr: 15.00질량% 이상 24.00질량% 이하,
N: 0.080질량% 이하,
O: 0.030질량% 이하,
잔부가 Fe 및 불가피적 불순물이며,
하기 식(2)에 의해 산출되는 X2가 18.8 이상 23.0 이하인 것을 특징으로 하는, 용접 금속.
X2=[Ni]M＋0.5×[Cr]M＋1.6×[Mn]M＋0.5×[Si]M＋15×[C]M···(2)
단, 식(2) 중에 있어서, [Ni]M, [Cr]M, [Mn]M, [Si]M 및 [C]M은, 각각, 용접 금속 전체 질량당, 용접 금속 중의 Ni, Cr, Mn, Si 및 C의 함유량(질량%)을 나타낸다.
용접 금속과 관련되는 본 발명의 바람직한 실시형태는, 하기 ［8］∼［10］에 관한 것이다.
［8］용접 금속 전체 질량당,
상기 Mn: 0.90질량% 이상이며,
하기 식(3)에 의해 산출되는 X3이 0.054 이하인 것을 특징으로 하는, 상기 ［7］에 기재된 용접 금속.
X3=[C]M＋[N]M···(3)
단, 식(3) 중에 있어서, [C]M 및 [N]M은, 각각, 용접 금속 전체 질량당, 용접 금속 중의 C 및 N의 함유량(질량%)을 나타낸다.
［9］ 추가로, 용접 금속 전체 질량당,
Al: 0.80질량% 이하,
Mg: 0.040질량% 이하,
REM: 0.080질량% 이하,
Ca: 0.005질량% 이하,
Zr: 0.100질량% 이하의 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 ［7］ 또는 ［8］에 기재된 용접 금속.
［10］ 추가로, 용접 금속 전체 질량당,
Cu: 1.0질량% 이하,
Mo: 1.0질량% 이하,
W: 1.0질량% 이하,
Ti: 0.5질량% 이하,
B: 0.01질량% 이하의 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 ［7］∼［9］ 중 어느 하나에 기재된 용접 금속.
또한, 본 발명의 상기 목적은, 용접 방법과 관련되는 하기 ［11］의 구성에 의해 달성된다.
［11］ 상기 ［1］∼［6］ 중 어느 하나에 기재된 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어를 사용하고,
실드 가스로서, 100체적% Ar 가스, O2 가스를 20체적% 이하 함유하는 Ar-O2 혼합 가스 및 CO2 가스를 5체적% 이하 함유하는 Ar-CO2 혼합 가스로부터 선택되는 1종을 사용하여 용접하는 것을 특징으로 하는 용접 방법.
본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어에 의하면, 용접 금속의 극저온 인성을 보다 한층 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 용접 방법에 의하면, 극저온 인성이 우수한 용접 금속을 얻을 수 있음과 함께, 용접의 시공 효율을 향상시킬 수 있다.
[도 1] 도 1은, 본 실시예에 있어서의 용접 방법을 나타내는 모식도이다.
[도 2] 도 2는, 샤르피 충격 시험의 시험편의 채취 위치를 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태(본 실시형태)에 대해 상세히 설명한다. 한편, 본 발명은, 이하에 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 임의로 변경하여 실시할 수 있다.
우선, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어에 대해 설명한다.
〔플럭스 코어드 와이어〕
본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 강제 외피(후프) 내에 플럭스가 충전된 것이다. 상세하게는, 플럭스 코어드 와이어는, 통상의 강제 외피와, 그 외피의 내부에 충전되는 플럭스로 이루어진다. 한편, 플럭스 코어드 와이어는, 외피에 이음매가 없는 심리스 타입, C 단면, 겹침 단면 등과 같이 외피에 이음매가 있는 심 타입의 어느 형태여도 된다.
한편, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 강제 외피의 두께, 및 와이어경(직경)은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 와이어 송급 안정성의 관점에서, 바람직한 와이어경은 1.0∼2.8mm이며, 보다 바람직한 와이어경은 1.2∼2.4mm이다.
다음에, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분 조성에 대해, 그 성분 첨가 이유 및 조성 한정 이유에 대해 상세히 설명한다. 한편, 소요의 특성을 갖는 용접 금속을 얻기 위한 각 원소는, 강제 외피, 충전 플럭스의 어느 것으로부터 첨가되어 있어도 된다. 따라서, 이하의 설명에 있어서 특별히 예고가 없는 한, 플럭스 코어드 와이어 중의 각 성분량은 강제 외피 중 및 플럭스 중에 함유되는 성분의 합계량을, 와이어 전체 질량(강제 외피와, 외피 내의 플럭스의 합계량)당의 함유량으로 한 값으로 규정된다.
또한, 본 명세서에 있어서, 플럭스 코어드 와이어의 화학 성분 조성(질량 비율)은 모두 설계치이지만, 해당 설계치와 대체로 동일한 조성의 플럭스 코어드 와이어가 얻어진다. 또한, 와이어의 화학 성분 조성은, 전자선 마이크로애널라이저나 X선 회절법에 의한 플럭스 입자의 조성 동정과 와이어 전체를 용해한 용액의 화학 분석(ICP 발광 분광 분석법, 원자 흡광 광도법 등)에 의해 동정할 수 있다. 한편, 후술하는 용접 금속의 화학 성분 조성에 대해서도 마찬가지로 하여 동정할 수 있다.
＜C: 0.018질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
C는, 용접 금속 중에서 오스테나이트상을 안정화시켜, 마르텐사이트상으로의 변태를 일어나기 어렵게 하는 성분이다. 또한, C는, 용접 금속의 강도 상승에 기여하는 성분이기도 하다.
와이어 중의 C 함유량이 0.018질량%를 초과하면, 강도가 과잉으로 상승하여, 우수한 극저온 인성을 얻는 것이 곤란해진다. 또한, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어에 있어서는, 후술하는 바와 같이, 저온 인성을 보다 한층 향상시키기 위해서, 용접 금속 중의 C 함유량과 N 함유량의 합계량을 저감하는 것이 바람직하다. 따라서, 용접 금속 중의 C 함유량과 N 함유량의 합계량을 저감하기 위해서는, 와이어 중의 C 함유량을 저감하는 것이 바람직하다. 따라서, 와이어 중의 C 함유량은 0.018질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.015질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.010질량% 이하로 한다.
＜Si: 0.57질량% 이상 1.00질량% 이하＞
Si는, 탈산을 촉진시키는 효과를 갖는 성분이다.
와이어 중의 Si 함유량이 0.57질량% 미만이면, 탈산 효과가 부족하여, 용접 금속 중의 산소량이 상승하기 때문에, 우수한 극저온 인성을 얻을 수 없다. 따라서, 와이어 중의 Si 함유량은 0.57질량% 이상으로 하고, 바람직하게는 0.60질량% 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 0.65질량% 이상으로 한다.
한편, 와이어 중의 Si 함유량이 1.00질량%를 초과하면, 용접 금속의 강도가 과잉으로 상승하기 때문에, 우수한 극저온 인성을 얻을 수 없다. 따라서, 와이어 중의 Si 함유량은 1.00질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.90질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.85질량% 이하로 한다.
＜Mn: 0.70질량% 이상 3.00질량% 이하＞
Mn은, 오스테나이트 안정화 원소임과 함께, 탈산제로서 용접 금속 중의 산소를 슬래그로서 제거하여, 기계적 강도를 향상시키는 효과를 갖는 성분이다.
와이어 중의 Mn 함유량이 0.70질량% 미만이면, 탈산 효과가 부족하여, 용접 금속 중의 산소량이 상승하기 때문에, 우수한 극저온 인성을 얻을 수 없다. 따라서, 와이어 중의 Mn 함유량은 0.70질량% 이상으로 하고, 바람직하게는 0.90질량% 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 1.00질량% 이상으로 한다.
한편, 와이어 중의 Mn 함유량이 3.00질량%를 초과하면, 용접 금속의 강도가 과잉으로 상승하여, 극저온 인성이 저하된다. 따라서, 와이어 중의 Mn 함유량은 3.00질량% 이하로 하고, 바람직하게는 2.50질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 2.20질량% 이하로 한다.
＜P: 0.021질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어에 있어서, P는 불순물 원소이다.
와이어 중의 P 함유량이 0.021질량%를 초과하면, 입계가 취화되어, 극저온 인성이 저하된다. 따라서, 와이어 중의 P 함유량은 0.021질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.020질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.019질량% 이하로 한다.
＜Ni: 7.00질량% 이상 13.00질량% 이하＞
Ni는, 용접 금속 중에서 오스테나이트상을 안정화시켜, 마르텐사이트상으로의 변태를 일어나기 어렵게 하는 성분이다.
와이어 중의 Ni 함유량이 7.00질량% 미만이면, 오스테나이트상이 불안정해져, 용접 그대로(즉, 용접이 끝난 단계)에서, 부분적으로 페라이트 변태가 일어난다. 그 결과, 파괴 균열 진전 시에 TRIP(Transformation Induced plasticity) 효과의 전제가 되는 오스테나이트상이 부족하여, 극저온 인성이 저하된다. 따라서, 와이어 중의 Ni 함유량은 7.00질량% 이상으로 하고, 바람직하게는 7.50질량% 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 8.00질량% 이상으로 한다.
한편, 와이어 중의 Ni 함유량이 13.00질량%를 초과하면, 오스테나이트상이 과도하게 안정화되어, 파괴 균열 진전 시에 TRIP 효과를 발현시킬 수 없기 때문에, 우수한 극저온 인성을 얻을 수 없다. 따라서, 와이어 중의 Ni 함유량은 13.00질량% 이하로 하고, 바람직하게는 12.80질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 12.50질량% 이하로 한다.
＜Cr: 12.00질량% 이상 21.00질량% 이하＞
Cr은, 용접 금속 중에서 페라이트상을 안정화시켜, 마르텐사이트상으로의 변태를 일어나기 어렵게 하는 성분이다.
와이어 중의 Cr 함유량이 12.00질량% 미만이면, 페라이트상이 불안정해져, 파괴 균열 진전 시에 TRIP 효과를 발현시킬 수 없기 때문에, 우수한 극저온 인성을 얻을 수 없다. 따라서, 와이어 중의 Cr 함유량은 12.00질량% 이상으로 하고, 바람직하게는 13.00질량% 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 14.00질량% 이상으로 한다.
한편, 와이어 중의 Cr 함유량이 21.00질량%를 초과하면, 페라이트상이 과도하게 안정화되어, 용접 그대로에서, 부분적으로 페라이트 변태가 일어난다. 그 결과, 파괴 균열 진전 시에 TRIP 효과의 전제가 되는 오스테나이트상이 부족하여, 극저온 인성이 저하된다. 따라서, 와이어 중의 Cr 함유량은 21.00질량% 이하로 하고, 바람직하게는 20.50질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 20.00질량% 이하로 한다.
＜N: 0.030질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
N은, 용접 금속 중에서 오스테나이트상을 안정화시켜, 마르텐사이트상으로의 변태를 일어나기 어렵게 하는 성분이다. 또한, N은 용접 금속의 강도 상승에 기여하는 성분이기도 하다.
와이어 중의 N 함유량이 0.030질량%를 초과하면, 강도가 과잉으로 상승되어, 우수한 극저온 인성을 얻는 것이 곤란해진다. 또한, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어에 있어서는, 후술하는 바와 같이, 저온 인성을 보다 한층 향상시키기 위해서, 용접 금속 중의 C 함유량과 N 함유량의 합계량을 저감하는 것이 바람직하다. 따라서, 용접 금속 중의 C 함유량과 N 함유량의 합계량을 저감하기 위해서는, 와이어 중의 N 함유량을 저감하는 것이 바람직하다. 따라서, 와이어 중의 N 함유량은 0.030질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.025질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.020질량% 이하로 한다.
＜잔부: Fe 및 불가피적 불순물＞
본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어에 함유할 수 있는 그 외의 성분으로서는, Fe 및 불가피적 불순물이 있고, 불가피적 불순물로서는, 예를 들어 As, Sb, Sn, Bi, S, Nb, V 및 O 등을 들 수 있다.
＜식(1)에 의해 산출되는 X1: 17.5 이상 22.0 이하＞
전술한 바와 같이, 와이어 중의 Ni, Cr, Mn, Si 및 C의 함유량을 균형 좋게 조정하는 것에 의해, 파괴 균열 진전 시에 오스테나이트상으로부터 마르텐사이트상으로 변태하는 TRIP를 발현시켜, 극저온 인성을 향상시킬 수 있다. 즉, 본 실시형태는 와이어 중의 상기 성분을 소정의 범위로 조정함과 함께, 하기 식(1)에 의해 산출되는 X1이 소망의 범위가 되도록 각 원소를 조정하는 것이다.
X1=[Ni]W＋0.5×[Cr]W＋1.6×[Mn]W＋0.5×[Si]W＋15×[C]W···(1)
단, 식(1) 중에 있어서, [Ni]W, [Cr]W, [Mn]W, [Si]W 및 [C]W는, 각각, 와이어 전체 질량당, 와이어 중의 Ni, Cr, Mn, Si 및 C의 함유량(질량%)을 나타낸다.
식(1)에 의해 산출되는 X1이 17.5 미만이면, 오스테나이트상이 불안정해져, 용접 그대로에서, 부분적으로 페라이트 변태가 일어난다. 그 결과, 파괴 균열 진전 시에 TRIP 효과의 전제가 되는 오스테나이트상이 부족하여, 극저온 인성이 저하된다. 따라서, 식(1)에 의해 산출되는 X1은 17.5 이상으로 하고, 바람직하게는 18.0이상으로 하고, 보다 바람직하게는 18.5 이상으로 한다.
한편, 식(1)에 의해 산출되는 X1이 22.0을 초과하면, 오스테나이트상이 과도하게 안정화되어, 파괴 균열 진전 시에 TRIP 효과를 발현시킬 수 없기 때문에, 우수한 극저온 인성을 얻을 수 없다. 따라서, 식(1)에 의해 산출되는 X1은 22.0 이하로 하고, 바람직하게는 21.0 이하로 하고, 보다 바람직하게는 20.0 이하로 한다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는 상기 각 원소, Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지만, 이하에 나타내는 성분을, 임의 성분으로서 소정의 함유량으로 함유하고 있어도 된다.
Al, Mg, REM, Ca, 및 Zr은 탈산 원소이기 때문에, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 추가로 Al, Mg, REM, Ca, 및 Zr의 적어도 1종을 소정의 범위로 함유하고 있어도 된다. 이하에 각 성분의 한정 범위에 대해 설명한다.
＜Al: 2.00질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
Al은 탈산 원소이기 때문에, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 추가로 Al을 함유하고 있어도 된다. 그러나, 와이어 중의 Al 함유량이 2.00질량%를 초과하면, 용접 작업성이 저하된다. 따라서, 와이어 중에 Al을 함유시키는 경우는, 와이어 중의 Al 함유량은 2.00질량% 이하로 하고, 바람직하게는 1.80질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 1.50질량% 이하로 한다.
＜Mg: 2.00질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
Mg는 탈산 원소이기 때문에, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 추가로 Mg를 함유하고 있어도 된다. 그러나, 와이어 중의 Mg 함유량이 2.00질량%를 초과하면, 용접 작업성이 저하된다. 따라서, 와이어 중에 Mg를 함유시키는 경우는, 와이어 중의 Mg 함유량은 2.00질량% 이하로 하고, 바람직하게는 1.50질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.60질량% 이하로 한다.
＜REM: 0.70질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
REM(희토류 원소)은 탈산 원소이기 때문에, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는 추가로 REM을 함유하고 있어도 된다. 그러나, 와이어 중의 REM 함유량이 0.70질량%를 초과하면, 용접 작업성이 저하된다. 따라서, 와이어 중에 REM을 함유시키는 경우는, 와이어 중의 REM 함유량은 0.70질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.60질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.50질량% 이하로 한다.
한편, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어 중의 REM은, 주기율표의 La로부터 Lu까지의 15개의 란타노이드 계열 희토류 원소를 의미한다. 이들 원소는 단독으로 첨가해도 되고, 2종류 이상을 병용해도 된다. 또한, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어에 있어서는, REM으로서 La 및 Ce가 호적하게 이용된다.
＜Ca: 0.50질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
Ca는 탈산 원소이기 때문에, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는 추가로 Ca를 함유하고 있어도 된다. 그러나, 와이어 중의 Ca 함유량이 0.50질량%를 초과하면, 용접 작업성이 저하된다. 따라서, 와이어 중에 Ca를 함유시키는 경우는, 와이어 중의 Ca 함유량은 0.50질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.40질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.30질량% 이하로 한다.
＜Zr: 0.40질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
Zr은 탈산 원소이기 때문에, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는 추가로 Zr을 함유하고 있어도 된다. 그러나, 와이어 중의 Zr 함유량이 0.40질량%를 초과하면, 용접 작업성이 저하된다. 따라서, 와이어 중에 Zr을 함유시키는 경우는, 와이어 중의 Zr 함유량은 0.40질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.30질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.20질량% 이하로 한다.
Na 및 K, F, Li2O, BaF2, SrF2, CaF2, 및 Fe2O3은, 용접 작업성을 향상시킬 수 있는 성분이기 때문에, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 추가로 Na 및 K, F, Li2O, BaF2, SrF2, CaF2, 및 Fe2O3의 적어도 1종을 소정의 범위로 함유하고 있어도 된다. 이하에 각 성분의 한정 범위에 대해 설명한다.
＜Na 및 K 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 합계: 0.60질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
Na 및 K는, 아크 안정성을 향상시켜, 용적 이행 및 비드 형성을 안정화하는 등, 용접 작업성을 향상시킬 수 있는 원소이기 때문에, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 용접 작업성을 높이는 관점에서, 추가로 Na 및 K 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 함유하고 있어도 된다. 그러나, 와이어 중의 Na 및 K 함유량이 합계로 0.60질량%를 초과하면, 오히려 용접 작업성이 저하된다. 따라서, 와이어 중에 Na 및 K 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 함유시키는 경우는, 와이어 중의 Na 및 K 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 합계의 함유량은 0.60질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.40질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.30질량% 이하로 한다.
＜F: 0.50질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
F는, 아크 안정성을 향상시켜, 용적 이행 및 비드 형성을 안정화하는 등, 용접 작업성을 향상시킬 수 있는 원소이기 때문에, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 용접 작업성을 높이는 관점에서, 추가로 F를 함유하고 있어도 된다. 그러나, 와이어 중의 F 함유량이 0.50질량%를 초과하면, 오히려 용접 작업성이 저하된다. 따라서, 와이어 중에 F를 함유시키는 경우는, 와이어 중의 F 함유량은 0.50질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.40질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.30질량% 이하로 한다. 한편, 여기에서 규제하는 F란, 후술하는 BaF2, SrF2, 및 CaF2 이외의 화합물로부터 첨가되는 F이며, 예를 들어 NaF나 K2SiF6, 빙정석(Na3AlF6), 및 Na2SiF6 등의 화합물로부터 첨가할 수 있다.
＜Li2O: 0.13질량% 이상 0.50질량% 이하＞
Li2O는, 아크 안정성을 향상시켜, 용적 이행 및 비드 형성을 안정화하는 등, 용접 작업성을 향상시킬 수 있는 성분이기 때문에, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 용접 작업성을 높이는 관점에서, 슬래그 형성제로서, 추가로 Li2O를 함유하고 있어도 된다.
한편, 후술하는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어에 있어서는, 저온 인성을 보다 한층 향상시키기 위해서, 용접 금속 중의 C 함유량과 N 함유량의 합계량을 저감하는 것이 바람직하다. 와이어 중에 적절한 함유량으로 Li2O가 함유되어 있으면, 용접 시의 아크 중에 있어서, Li 이온과 산소 이온으로 분리되고, 그 후, Li 이온과 질소가 결합하여, Li 질화물이 형성된다. 이 Li 질화물은, 최종적으로 용접 금속 중에서 슬래그로서 배출되기 때문에, 와이어 중에 소정량의 Li2O가 함유되면, 결과로서, 용접 금속 중의 C 함유량과 N 함유량의 합계량을 저감할 수 있다. 따라서, 저온 인성을 보다 한층 향상시키기 위해서는, 와이어 중에 0.13질량% 이상의 함유량으로 Li2O를 함유시키는 것이 바람직하고, 0.14질량% 이상인 것이 보다 바람직하다.
한편, 와이어 중의 Li2O 함유량이 0.50질량%를 초과하면, 오히려 용접 작업성이 저하된다. 따라서, 와이어 중에 Li2O를 함유시키는 경우는, 와이어 중의 Li2O 함유량은 0.50질량% 이하인 것이 바람직하고, 0.40질량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.30질량% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
＜BaF2: 10.0질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
BaF2는, 아크 안정성을 향상시켜, 용적 이행 및 비드 형성을 안정화하는 등, 용접 작업성을 향상시킬 수 있는 성분이기 때문에, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 용접 작업성을 높이는 관점에서, 슬래그 형성제로서 추가로 BaF2를 함유하고 있어도 된다. 그러나, 와이어 중의 BaF2 함유량이 10.0질량%를 초과하면, 오히려 용접 작업성이 저하된다. 따라서, 와이어 중에 BaF2를 함유시키는 경우는, 와이어 중의 BaF2 함유량은 10.0질량% 이하로 하고, 바람직하게는 9.0질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 8.0질량% 이하로 한다.
＜SrF2: 10.0질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
SrF2는, 아크 안정성을 향상시켜, 용적 이행 및 비드 형성을 안정화하는 등, 용접 작업성을 향상시킬 수 있는 성분이기 때문에, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 용접 작업성을 높이는 관점에서, 슬래그 형성제로서 추가로 SrF2를 함유하고 있어도 된다. 그러나, 와이어 중의 SrF2 함유량이 10.0질량%를 초과하면, 오히려 용접 작업성이 저하된다. 따라서, 와이어 중에 SrF2를 함유시키는 경우는, 와이어 중의 SrF2 함유량은 10.0질량% 이하로 하고, 바람직하게는 9.0질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 7.0질량% 이하로 한다.
＜CaF2: 10.0질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
CaF2는, 아크 안정성을 향상시켜, 용적 이행 및 비드 형성을 안정화하는 등, 용접 작업성을 향상시킬 수 있는 성분이기 때문에, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 용접 작업성을 높이는 관점에서, 슬래그 형성제로서 추가로 CaF2를 함유하고 있어도 된다. 그러나, 와이어 중의 CaF2 함유량이 10.0질량%를 초과하면, 오히려 용접 작업성이 저하된다. 따라서, 와이어 중에 CaF2를 함유시키는 경우는, 와이어 중의 CaF2 함유량은 10.0질량% 이하로 하고, 바람직하게는 9.0질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 7.0질량% 이하로 한다.
＜Fe2O3: 2.00질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
Fe2O3은, 아크 안정성을 향상시켜, 용적 이행 및 비드 형성을 안정화하는 등, 용접 작업성을 향상시킬 수 있는 성분이기 때문에, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 용접 작업성을 높이는 관점에서, 슬래그 형성제로서 추가로 Fe2O3을 함유하고 있어도 된다. 그러나, 와이어 중의 Fe2O3 함유량이 2.00질량%를 초과하면, 오히려 용접 작업성이 저하된다. 따라서, 와이어 중에 Fe2O3을 함유시키는 경우는, 와이어 중의 Fe2O3 함유량은 2.00질량% 이하로 하고, 바람직하게는 1.50질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 1.00질량% 이하로 한다.
＜Cu: 1.0질량% 이하, Mo: 1.0질량% 이하, W: 1.0질량% 이하, Ti: 0.5질량% 이하, B: 0.01질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
Cu, Mo, W, Ti 및 B는, 용접 금속의 강도 향상에 유효한 성분이기 때문에, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 강도를 높이는 관점에서, 추가로 Cu, Mo, W, Ti 및 B의 적어도 1종을 소정의 범위로 함유하고 있어도 된다. 그러나, 소정의 양을 초과하여 첨가되면, 강도가 과잉으로 상승하여 인성 저하를 초래한다. 따라서, 와이어 중에 Cu, Mo, W, Ti 및 B를 함유시키는 경우는, 와이어 중의 Cu, Mo, W 함유량은 각각 1.0질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.8질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.5질량% 이하로 한다. 또한, 와이어 중의 Ti 함유량은 0.5질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.3질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.2질량% 이하로 한다. 또한, 와이어 중의 B 함유량은 0.01질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.008질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.005질량% 이하로 한다.
＜그 외의 성분＞
또한, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어는, 상기한 임의 성분 이외의 그 외의 성분으로서, 추가로 Si 산화물, Al 산화물, Ti 산화물, 및 Zr 산화물 등을 함유하고 있어도 된다. 한편, 이들의 합계량으로서, 예를 들어, 0질량% 초과 5질량% 이하의 범위로 포함할 수 있다.
〔용접 금속〕
본 실시형태에 따른 용접 금속은, 상기한 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어를 이용하여 용접하는 것에 의해 형성할 수 있다. 이하, 본 실시형태에 따른 용접 금속의 화학 성분 조성에 대해, 그 성분 첨가 이유 및 조성 한정 이유에 대해 상세히 설명한다.
한편, 각 원소는, 모재의 조성에 영향을 받지 않는 소정의 영역의 용접 금속 중에 함유되는 성분의 합계량을, 용접 금속 전체 질량당의 함유량으로 한 값으로 규정된다.
＜C: 0.065질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
C는, 용접 금속 중에서 오스테나이트상을 안정화시켜, 마르텐사이트상으로의 변태를 일어나기 어렵게 하는 성분이다. 또한, C는, 용접 금속의 강도 상승에 기여하는 성분이기도 하다.
용접 금속 중의 C 함유량이 0.065질량%를 초과하면, 강도가 과잉으로 상승하여, 우수한 극저온 인성을 얻는 것이 곤란해진다. 따라서, 용접 금속 중의 C 함유량은 0.065질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.050질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.045질량% 이하로 한다.
＜Si: 0.59질량% 이상 1.00질량% 이하＞
Si는, 탈산을 촉진시키는 효과를 갖는 성분이다.
용접 금속 중의 Si 함유량이 0.59질량% 미만이면, 탈산 효과가 부족하여, 용접 금속 중의 산소량이 상승하기 때문에, 우수한 극저온 인성을 얻을 수 없다. 따라서, 용접 금속 중의 Si 함유량은 0.59질량% 이상으로 하고, 바람직하게는 0.60질량% 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 0.61질량% 이상으로 한다.
한편, 용접 금속 중의 Si 함유량이 1.00질량%를 초과하면, 용접 금속의 강도가 과잉으로 상승하기 때문에, 우수한 극저온 인성을 얻을 수 없다. 따라서, 용접 금속 중의 금속 Si의 함유량은 1.00질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.90질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.80질량% 이하로 한다.
＜Mn: 0.80질량% 이상 3.00질량% 이하＞
Mn은, 오스테나이트 안정화 원소임과 함께, 탈산제로서 용접 금속 중의 산소를 슬래그로서 제거하여, 기계적 강도를 향상시키는 효과를 갖는 성분이다.
용접 금속 중의 Mn 함유량이 0.80질량% 미만이면, 탈산 효과가 부족하여, 용접 금속 중의 산소량이 상승하기 때문에, 우수한 극저온 인성을 얻을 수 없다. 따라서, 용접 금속 중의 Mn 함유량은 0.80질량% 이상으로 하고, 바람직하게는 0.90질량% 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 1.00질량% 이상으로 한다.
한편, 용접 금속 중의 Mn 함유량이 3.00질량%를 초과하면, 용접 금속의 강도가 과잉으로 상승하여, 극저온 인성이 저하된다. 따라서, 용접 금속 중의 Mn 함유량은 3.00질량% 이하로 하고, 바람직하게는 2.20질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 1.80질량% 이하로 한다.
＜P: 0.025질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
본 실시형태에 따른 용접 금속에 있어서, P는 불순물 원소이다.
용접 금속 중의 P 함유량이 0.025질량%를 초과하면, 입계가 취화되어, 극저온 인성이 저하된다. 따라서, 용접 금속 중의 P 함유량은 0.025질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.022질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.020질량% 이하로 한다.
＜Ni: 8.00질량% 이상 15.00질량% 이하＞
Ni는, 용접 금속 중에서 오스테나이트상을 안정화시켜, 마르텐사이트상으로의 변태를 일어나기 어렵게 하는 성분이다.
용접 금속 중의 Ni 함유량이 8.00질량% 미만이면, 오스테나이트상이 불안정해져, 용접 그대로에서, 부분적으로 페라이트 변태가 일어난다. 그 결과, 파괴 균열 진전 시에 TRIP 효과의 전제가 되는 오스테나이트상이 부족하여, 극저온 인성이 저하된다. 따라서, 용접 금속 중의 Ni 함유량은 8.00질량% 이상으로 하고, 바람직하게는 8.20질량% 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 9.00질량% 이상으로 한다.
한편, 용접 금속 중의 Ni 함유량이 15.00질량%를 초과하면, 오스테나이트상이 과도하게 안정화되어, 파괴 균열 진전 시에 TRIP 효과를 발현시킬 수 없기 때문에, 우수한 극저온 인성을 얻을 수 없다. 따라서, 용접 금속 중의 Ni 함유량은 15.00질량% 이하로 하고, 바람직하게는 13.00질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 12.00질량% 이하로 한다.
＜Cr: 15.00질량% 이상 24.00질량% 이하＞
Cr은, 용접 금속 중에서 페라이트상을 안정화시켜, 마르텐사이트상으로의 변태를 일어나기 어렵게 하는 성분이다.
용접 금속 중의 Cr 함유량이 15.00질량% 미만이면, 페라이트상이 불안정해져, 파괴 균열 진전 시에 TRIP 효과를 발현시킬 수 없기 때문에, 우수한 극저온 인성을 얻을 수 없다. 따라서, 용접 금속 중의 Cr 함유량은 15.00질량% 이상으로 하고, 바람직하게는 15.50질량% 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 16.00질량% 이상으로 한다.
한편, 용접 금속 중의 Cr 함유량이 24.00질량%를 초과하면, 페라이트상이 과도하게 안정화되어, 용접 그대로에서, 부분적으로 페라이트 변태가 일어난다. 그 결과, 파괴 균열 진전 시에 TRIP 효과의 전제가 되는 오스테나이트상이 부족하여, 극저온 인성이 저하된다. 따라서, 용접 금속 중의 Cr 함유량은 24.00질량% 이하로 하고, 바람직하게는 21.00질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 20.00질량% 이하로 한다.
＜N: 0.080질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
N은, 용접 금속 중에서 오스테나이트상을 안정화시켜, 마르텐사이트상으로의 변태를 일어나기 어렵게 하는 성분이다. 또한, N은, 용접 금속의 강도 상승에 기여하는 성분이기도 하다.
용접 금속 중의 N 함유량이 0.080질량%를 초과하면, 강도가 과잉으로 상승하여, 우수한 극저온 인성을 얻는 것이 곤란해진다. 따라서, 용접 금속 중의 N 함유량은 0.080질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.050질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.030질량% 이하로 한다.
＜O: 0.030질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
O는, 용접 금속 중에서 산화물을 형성하는 원소이다.
용접 금속 중의 O 함유량이 0.030질량%를 초과하면, 산화물이 증가하여, 산화물을 기점으로 하는 파괴가 발생하기 쉬워져 인성을 저하시킨다. 따라서, 용접 금속 중의 O 함유량은 0.030질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.027질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.022질량% 이하로 한다.
＜잔부: Fe 및 불가피적 불순물＞
본 실시형태에 따른 용접 금속에 함유할 수 있는 그 외의 성분으로서는, Fe 및 불가피적 불순물이 있고, 불가피적 불순물로서는, 예를 들어 Nb, V, As, Sb, Sn, Bi 및 S 등을 들 수 있다.
＜식(2)에 의해 산출되는 X2: 18.8 이상 23.0 이하＞
전술한 바와 같이, 용접 금속 중의 Ni, Cr, Mn, Si 및 C의 함유량을 균형 좋게 조정하는 것에 의해, 파괴 균열 진전 시에 오스테나이트상으로부터 마르텐사이트상으로 변태하는 TRIP를 발현시켜, 극저온 인성을 향상시킬 수 있다. 즉, 본 실시형태는 용접 금속 중의 상기 성분을 소정의 범위로 조정함과 함께, 하기 식(2)에 의해 산출되는 X2가 소망의 범위가 되도록 각 원소를 조정하는 것이다.
X2=[Ni]M＋0.5×[Cr]M＋1.6×[Mn]M＋0.5×[Si]M＋15×[C]M···(2)
단, 식(2) 중에 있어서, [Ni]M, [Cr]M, [Mn]M, [Si]M 및 [C]M은, 각각, 용접 금속 전체 질량당, 용접 금속 중의 Ni, Cr, Mn, Si 및 C의 함유량(질량%)을 나타낸다.
식(2)에 의해 산출되는 X2가 18.8 미만이면, 오스테나이트상이 불안정해져, 용접 그대로에서, 부분적으로 페라이트 변태가 일어난다. 그 결과, 파괴 균열 진전 시에 TRIP 효과의 전제가 되는 오스테나이트상이 부족하여, 극저온 인성이 저하된다. 따라서, 식(2)에 의해 산출되는 X2는 18.8 이상으로 하고, 바람직하게는 19.8 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 20.5 이상으로 한다.
한편, 식(2)에 의해 산출되는 X2가 23.0을 초과하면, 오스테나이트상이 과도하게 안정화되어, 파괴 균열 진전 시에 TRIP 효과를 발현시킬 수 없기 때문에, 우수한 극저온 인성을 얻을 수 없다. 따라서, 식(2)에 의해 산출되는 X2는 23.0 이하로 하고, 바람직하게는 22.8 이하로 하고, 보다 바람직하게는 22.6 이하로 한다.
＜식(3)에 의해 산출되는 X3: 0.054 이하, 또한, Mn: 0.90질량% 이상＞
용접 금속에 있어서의 상기 X2의 값을 조정한 데다가, 추가로, 용접 금속 중의 C 함유량과 N 함유량의 합계량을 저감함과 함께, Mn 함유량을 적절히 조정하면, 오스테나이트의 적층 결함 에너지가 저하되어, HCP(Hexagonal Close-Packed: 조밀 육방 구조) 마르텐사이트(ε 마르텐사이트)가 보다 한층 생성되기 쉬워진다. ε 마르텐사이트는, 파괴 균열 진전 시에, 오스테나이트로부터 BCC(body-centered cubic: 체심 입방 격자 구조) 마르텐사이트로 변태하는 TRIP의 전구체가 됨으로써, TRIP를 촉진하고, 그 결과, 보다 한층 극저온 인성을 향상시킬 수 있다.
상기 효과는, 하기 식(3)에 의해 산출되는 X3이 0.054 이하임과 함께, 용접 금속 중의 Mn 함유량이 0.90질량% 이상인 경우에 얻을 수 있다. 따라서, 용접 금속 중에 있어서, X3은 0.054 이하, 또한, Mn은 0.90질량% 이상인 것이 바람직하다. 한편, X3은 0.052 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.050 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, Mn은 1.00질량% 이상인 것이 더욱 바람직하다.
X3=[C]M＋[N]M···(3)
단, 식(3) 중에 있어서, [C]M 및 [N]M은, 각각, 용접 금속 전체 질량당, 용접 금속 중의 C 및 N의 함유량(질량%)을 나타낸다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 용접 금속은 상기 각 원소, Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지지만, 이하에 나타내는 성분을, 임의 성분으로서 소정의 함유량으로 함유하고 있어도 된다.
Al, Mg, REM, Ca, 및 Zr은, 탈산 원소이기 때문에, 본 실시형태에 따른 용접 금속은, 추가로 Al, Mg, REM, Ca, 및 Zr의 적어도 1종을 소정의 범위로 함유하고 있어도 된다. 이하에 각 성분의 한정 범위에 대해 설명한다.
＜Al: 0.80질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
Al은 탈산 원소이기 때문에, 본 실시형태에 따른 용접 금속은, 추가로 Al을 함유하고 있어도 된다. 그러나, 용접 금속 중의 Al 함유량이 0.80질량%를 초과하면, 용접 작업성이 저하된다. 따라서, 용접 금속 중에 Al을 함유시키는 경우는, 용접 금속 중의 Al 함유량은 0.80질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.70질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.50질량% 이하로 한다.
＜Mg: 0.040질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
Mg는 탈산 원소이기 때문에, 본 실시형태에 따른 용접 금속은, 추가로 Mg를 함유하고 있어도 된다. 그러나, 용접 금속 중의 Mg 함유량이 0.040질량%를 초과하면, 용접 작업성이 저하된다. 따라서, 용접 금속 중에 Mg를 함유시키는 경우는, 용접 금속 중의 Mg 함유량은 0.040질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.030질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.020질량% 이하로 한다.
＜REM: 0.080질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
REM(희토류 원소)은 탈산 원소이기 때문에, 본 실시형태에 따른 용접 금속은, 추가로 REM을 함유하고 있어도 된다. 그러나, 용접 금속 중의 REM 함유량이 0.080질량%를 초과하면, 용접 작업성이 저하된다. 따라서, 용접 금속 중에 REM을 함유시키는 경우는, 용접 금속 중의 REM 함유량은 0.080질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.050질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.030질량% 이하로 한다.
한편, 본 실시형태에 따른 용접 금속 중의 REM은, 주기율표의 La로부터 Lu까지의 15개의 란타노이드 계열 희토류 원소를 의미한다. 이들 원소는 단독으로 첨가해도 되고, 2종류 이상을 병용해도 된다. 또한, 본 실시형태에 따른 용접 금속에 있어서는, REM으로서 La 및 Ce가 호적하게 이용된다.
＜Ca: 0.005질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
Ca는 탈산 원소이기 때문에, 본 실시형태에 따른 용접 금속은, 추가로 Ca를 함유하고 있어도 된다. 그러나, 용접 금속 중의 Ca 함유량이 0.005질량%를 초과하면, 용접 작업성이 저하된다. 따라서, 용접 금속 중에 Ca를 함유시키는 경우는, 용접 금속 중의 Ca 함유량은 0.005질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.004질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.003질량% 이하로 한다.
＜Zr: 0.100질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
Zr은 탈산 원소이기 때문에, 본 실시형태에 따른 용접 금속은, 추가로 Zr을 함유하고 있어도 된다. 그러나, 용접 금속 중의 Zr 함유량이 0.100질량%를 초과하면, 용접 작업성이 저하된다. 따라서, 용접 금속 중에 Zr을 함유시키는 경우는, 용접 금속 중의 Zr 함유량은 0.100질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.080질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.050질량% 이하로 한다.
＜Cu: 1.0질량% 이하, Mo: 1.0질량% 이하, W: 1.0질량% 이하, Ti: 0.5질량% 이하, B: 0.01질량% 이하(0질량%를 포함한다)＞
Cu, Mo, W, Ti 및 B는, 용접 금속의 강도 향상에 유효한 성분이기 때문에, 본 실시형태에 따른 용접 금속은, 강도를 높이는 관점에서, 추가로 Cu, Mo, W, Ti 및 B의 적어도 1종을 함유하고 있어도 된다. 그러나, 소정의 양을 초과하여 함유되면, 강도가 과잉으로 상승하여 인성 저하를 초래한다. 따라서, 용접 금속 중에 Cu, Mo, W, Ti 및 B를 함유시키는 경우는, 용접 금속 중의 Cu, Mo, W 함유량은 각각 1.0질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.8질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.5질량% 이하로 한다. 또한, 용접 금속 중의 Ti 함유량은 0.5질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.3질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.2질량% 이하로 한다. 또한, 용접 금속 중의 B 함유량은 0.01질량% 이하로 하고, 바람직하게는 0.008질량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.005질량% 이하로 한다.
〔플럭스 코어드 와이어의 제조 방법〕
본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어의 제조 방법으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 이하에 나타내는 방법으로 제조할 수 있다.
우선, 강제 외피를 구성하는 강대(鋼帶)를 준비하고, 이 강대를 긴 방향으로 보내면서 성형 롤에 의해 성형하여, U자상의 오픈관으로 한다. 다음에, 소정의 성분 조성이 되도록, 각종 원료를 배합한 플럭스를 강제 외피에 충전하고, 그 후, 단면이 원형이 되도록 가공한다. 그 후, 냉간 가공에 의해 신선하여, 예를 들어 1.2∼2.4mm의 와이어경의 플럭스 코어드 와이어로 한다. 한편, 냉간 가공 도중에 소둔을 실시해도 된다.
〔용접 방법〕
본 발명은, 가스 실드 아크 용접 방법에 관한 것이기도 하다. 상기한 본 실시형태에 따른 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어는, 여러 가지 용접 방법에 적용할 수 있지만, 가스 텅스텐 아크 용접과 비교하여, 용접의 시공 효율이 우수한 가스 실드 아크 용접(FCAW: Flux Cored Arc Welding)용으로서 호적하게 이용할 수 있다. 한편, 이하에 나타내는 용접 방법 이외의 용접 조건에 관해서는, 일반적으로 사용되고 있는 조건과 마찬가지로 할 수 있기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
상기 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 가스 실드 아크 용접에 의해 용접하는 경우에, 실드 가스로서, 100체적% Ar 가스, Ar-O2 혼합 가스 또는 Ar-CO2 혼합 가스를 이용할 수 있다. 단, 소정의 농도를 초과하는 O2 가스, CO2 가스를 포함하는 혼합 가스를 사용하면, 용접 금속 중의 산소량이 상승하기 때문에, 우수한 극저온 인성을 얻을 수 없다.
또한, 본 실시형태에 따른 플럭스 코어드 와이어에 있어서는, 용접 금속 중의 C 함유량과 N 함유량의 합계량을 저감하는 것이 바람직하지만, CO2 가스 함유량이 많은 실드 가스를 사용하여 용접을 행하면, 용접 금속 중의 C 함유량이 증가하기 때문에, 실드 가스 중의 CO2 가스 함유량은 적은 편이 바람직하다.
따라서, 본 실시형태에 따른 용접 방법은, 상기 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어를 사용하여 가스 실드 아크 용접에 의해 용접하는 것이고, 실드 가스로서는, 100체적% Ar 가스, O2 가스를 20체적% 이하 함유하는 Ar-O2 혼합 가스 및 CO2 가스를 5체적% 이하 함유하는 Ar-CO2 혼합 가스로부터 선택되는 1종의 가스를 사용하여 용접할 수 있다.
한편, 실드 가스로서 Ar-O2 혼합 가스를 이용하는 경우, O2 가스의 함유량은 10체적% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 실드 가스로서 Ar-CO2 혼합 가스를 이용하는 경우, CO2 가스의 함유량은 2체적% 이하인 것이 바람직하다.
실시예
이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
［와이어의 제조］
AWS A5.22/A5.22M에 준거하여, 강제 외피에 플럭스가 충전된 여러 가지 화학 성분 조성을 갖는 플럭스 코어드 와이어를 제작했다. 얻어진 플럭스 코어드 와이어 중에 함유되는 화학 성분의 함유량을, 하기 표 1에 나타낸다. 한편, 표 1에 나타내는 와이어의 화학 성분 조성은 모두 설계치이다. 또한, 표 1 중에 있어서 「0」이란, 와이어 제작 시에 해당 성분을 의도적으로 첨가하고 있지 않는 것을 나타낸다. 또한, 와이어 No. J∼N, No. V 및 No. W는, 그 외의 성분으로서 Si 산화물, Al 산화물, Ti 산화물, 및 Zr 산화물 등을 함유하고 있다(표 1의 「그 외」의 난을 참조).
Figure pct00001
［와이어의 평가］
제작한 플럭스 코어드 와이어를 이용하여, 가스 실드 아크 용접을 실시하는 것에 의해, 용접 금속의 극저온 인성을 평가했다.
도 1은, 본 실시예에 있어서의 용접 방법을 나타내는 모식도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 판두께가 20mm인 2매의 탄소강판(1)을 준비하여, 개선 각도가 45°가 되도록 가공한 후, 제작한 와이어를 사용하여, 개선부의 표면과 이당재(2)의 표면에 2∼3층의 버터링층(1a, 2a)을 형성하여, 탄소강판(1)을 V 개선이 되도록 배치했다. 그 후, 이하에 나타내는 용접 조건에서 용접을 실시하여, 개선부에 용접 금속(3)을 형성했다. 모재로 한 탄소강판(1)의 화학 성분 조성을, 하기 표 2에 나타낸다.
(용접 조건)
공시 강판: 탄소강판 SM490
용접 전류: 200-300A
용접 전압: 28-30V
용접 속도: 30-50cm/분
용접 입열: 7-16kJ/cm
컨택트 칩 거리: 15∼20mm
전원 극성: DC-EN 또는 DC-EP
용접 자세: 하향
실드 가스: 98체적%Ar-2체적%O2, 90체적%Ar-10체적%O2, 98체적%Ar-2체적%CO2, 90체적%Ar-10체적%CO2, 80체적%Ar-20체적%CO2, 100체적%CO2
Figure pct00002
(샤르피 충격 시험)
상기 가스 실드 아크 용접에 의해 얻어진 용접 금속(3)으로부터, 시험편을 채취했다.
도 2는, 샤르피 충격 시험의 시험편의 채취 위치를 나타내는 모식도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 강판(1)의 표면으로부터 10mm의 깊이의 위치로부터, 용접선에 직각으로 JIS Z2242에 준하여 V 노치를 형성한, 샤르피 V 노치 시험편(4)을 채취했다.
그 후, 각 시험편에 대해서 -196℃ 및 0℃에서 샤르피 충격 시험을 실시하는 것에 의해 흡수 에너지 vE(J)를 측정하여, 극저온 인성을 평가했다. 시험편은, 3개소에서 채취하여, 평균치를 산출했다. 한편, 0℃에 있어서의 샤르피 충격 흡수 에너지(vE0℃)가 80J을 초과하고, 또한, -196℃에 있어서의 샤르피 충격 흡수 에너지(vE-196℃)가 36J을 초과한 것을, 극저온 인성이 우수하다고 평가했다.
추가로, 제작한 용접 금속(3)의 중앙부로부터 절분(切粉)을 채취하여, 화학 성분 조성을 분석했다.
각 시험편에 있어서의 용접 금속의 화학 성분 조성을 하기 표 3에 나타내고, 용접 조건 및 샤르피 충격 시험에 의한 흡수 에너지의 측정 결과를 하기 표 4에 나타낸다. 한편, 하기 표 3 중에 있어서, 「0」이란, 와이어 제작 시 및 용접 시에 해당 성분을 의도적으로 첨가하고 있지 않거나, 또는, 검출 한계 이하인 것을 나타내고, 하기 표 3 및 표 4 중에 있어서, 「-」은, 분석 또는 측정을 실시하고 있지 않는 것을 나타낸다.
Figure pct00003
Figure pct00004
상기 표 1, 표 3 및 표 4에 나타내는 바와 같이, 발명예인 와이어 No. A∼N은, 와이어 전체 질량당의 와이어 성분의 함유량, 및 전술한 식(1)에 의해 산출되는 X1이, 본 발명에서 규정하는 수치 범위 내이기 때문에, 극저온 인성이 우수한 용접 금속을 얻을 수 있었다.
또한, 발명예인 용접 금속의 시험편 No. 1∼14는, 용접 금속 전체 질량당의 용접 금속 성분의 함유량, 및 전술한 식(2)에 의해 산출되는 X2가, 본 발명에서 규정하는 수치 범위 내이기 때문에, -196℃에 있어서의 샤르피 충격 흡수 에너지(vE-196℃)가 36J 이상이 되어, 극저온 인성이 우수했다.
더욱이, 시험편 No. 1∼14는, 본 발명에서 규정하는 용접 방법을 이용하고 있으므로, 우수한 용접 작업성을 얻을 수 있었다.
또한, 와이어 No. A∼I는, 와이어 중에 추가로 Al, Mg, REM, Ca, Zr의 적어도 일부가 첨가되어 있지만, 이들의 함유량이 본 발명의 바람직한 조건으로서 규정하는 수치 범위 내이기 때문에, 탈산 효과에 의해 우수한 극저온 인성을 얻을 수 있었다. 더욱이, 용접 금속의 시험편 No. 8 및 No. 9에 대해서도, Al, Mg, REM, Ca, Zr의 함유량이, 본 발명의 바람직한 조건으로서 규정하는 수치 범위 내이기 때문에, 우수한 극저온 인성을 얻을 수 있었다.
한편, 용접 금속의 시험편 No. 1∼7, 및 10∼14에 대해서는, Mg, REM, Ca 및 Zr의 함유량을 측정하고 있지 않지만, 용접 모재인 탄소강판에는 이들 원소는 포함되어 있지 않기 때문에, 와이어에 함유되는 함유 성분으로부터, 용접 금속 중의 Mg, REM, Ca, Zr에 대해서도, 본 발명의 바람직한 조건으로서 규정하는 수치 범위 내라고 추측된다.
또한, 용접 금속의 시험편 No. 8 및 No. 9는, 0℃에 있어서의 샤르피 충격 흡수 에너지(vE0℃)는 측정하고 있지 않지만, -196℃에 있어서의 샤르피 충격 흡수 에너지(vE-196℃)가 우수한 값을 나타내고 있기 때문에, 0℃에서도 우수한 값을 나타낸다고 추측된다.
계속해서, 발명예 중, 와이어 No. A∼I는, 와이어 중에 본 발명의 바람직한 조건으로서 규정하는 수치 범위 내, 즉 0.13질량% 이상으로 Li2O가 첨가되고 있기 때문에, 용접 금속 중의 N 함유량이 저감되었다. 따라서, 용접 금속의 시험편 No. 1∼9에 대해서는, 용접 금속 중의 Mn 함유량이 0.90질량% 이상, 또한, 식(3)에 의해 산출되는 X3이 본 발명의 바람직한 조건으로서 규정하는 수치 범위 내, 즉 0.054 이하를 만족하기 때문에, -196℃에 있어서의 샤르피 충격 흡수 에너지(vE-196℃)가 57J을 초과하는, 보다 우수한 극저온 인성을 얻을 수 있었다.
한편, 발명예 중, 용접 금속의 시험편 No. 10∼13에 대해서는, 상기 X3이 0.054를 초과했기 때문에, 또한, 용접 금속의 시험편 No. 14에 대해서는, 용접 금속 중의 Mn 함유량이 0.90질량% 미만이었기 때문에, vE-196℃는 57J 이하의 값이 되었다.
더욱이, 와이어 No. A∼I는, 와이어 중에 추가로 Na, F, Li2O, BaF2, SrF2, Fe2O3의 적어도 일부가 첨가되어 있지만, 이들의 각 함유량이 본 발명의 바람직한 조건으로서 규정하는 수치 범위 내이기 때문에, 용접 작업성이 양호해졌다.
한편, 비교예인 와이어 No. O∼S는, 와이어 전체 질량당의 Si 함유량이 본 발명 범위의 하한 미만이기 때문에, 우수한 극저온 인성을 갖는 용접 금속을 얻을 수 없었다.
와이어 No. T 및 No. V는, 와이어 전체 질량당의 Si 함유량이 본 발명 범위의 하한 미만임과 함께, 식(1)에 의해 산출되는 X1이 본 발명 범위의 상한을 초과하고 있기 때문에, 우수한 극저온 인성을 갖는 용접 금속을 얻을 수 없었다.
와이어 No. U는, 와이어 전체 질량당의 Mn 함유량 및 N 함유량, 및, 식(1)에 의해 산출되는 X1이 본 발명 범위의 상한을 초과하고 있기 때문에, 우수한 극저온 인성을 갖는 용접 금속을 얻을 수 없었다.
와이어 No. W는, 식(1)에 의해 산출되는 X1이 본 발명 범위의 하한 미만이기 때문에, 우수한 극저온 인성을 갖는 용접 금속을 얻을 수 없었다.
한편, 용접 금속의 시험편 No. 22는, -196℃에 있어서의 샤르피 충격 흡수 에너지(vE-196℃)를 측정하고 있지 않지만, 0℃에 있어서의 샤르피 충격 흡수 에너지(vE0℃)가 극히 낮은 값을 나타내고 있기 때문에, -196℃에 있어서도 보다 낮은 값을 나타낸다고 추측된다.
또한, 용접 금속의 시험편 No. 15∼18 및 No. 20은, 용접 금속 전체 질량당의 Si 함유량이 본 발명 범위의 하한 미만임과 함께, 식(2)에 의해 산출되는 X2가 본 발명 범위의 상한을 초과하고 있기 때문에, 우수한 극저온 인성을 갖는 용접 금속을 얻을 수 없었다.
용접 금속의 시험편 No. 19는, 용접 금속 전체 질량당의 Si 함유량이 본 발명 범위의 하한 미만임과 함께, 용접 금속 전체 질량당의 O 함유량 및 식(2)에 의해 산출되는 X2가 본 발명 범위의 상한을 초과하고 있기 때문에, 우수한 극저온 인성을 갖는 용접 금속을 얻을 수 없었다.
용접 금속의 시험편 No. 21은, 용접 금속 전체 질량당의 Mn 함유량 및 N 함유량, 및 식(2)에 의해 산출되는 X2가 본 발명 범위의 상한을 초과하고 있기 때문에, 우수한 극저온 인성을 갖는 용접 금속을 얻을 수 없었다.
용접 금속의 시험편 No. 22는, 용접 금속 전체 질량당의 O 함유량이 본 발명 범위의 상한을 초과하고 있기 때문에, 우수한 극저온 인성을 갖는 용접 금속을 얻을 수 없었다.
용접 금속의 시험편 No. 23은, 식(2)에 의해 산출되는 X2가 본 발명 범위의 하한 미만이기 때문에, 우수한 극저온 인성을 갖는 용접 금속을 얻을 수 없었다.
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 당연히 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, 2019년 7월 1일 출원된 일본 특허출원(특원 2019-123039) 및 2020년 1월 16일 출원된 일본 특허출원(특원 2020-005418)에 기초하는 것이고, 그 내용은 본 출원 중에 참조로서 원용된다.
1 탄소강판
1a, 2a 버터링층
2 이당재
3 용접 금속
4 시험편

Claims (7)

  1. 강제 외피에 플럭스가 충전된 플럭스 코어드 와이어로서,
    와이어 전체 질량당,
    C: 0.018질량% 이하,
    Si: 0.57질량% 이상 1.00질량% 이하,
    Mn: 0.70질량% 이상 3.00질량% 이하,
    P: 0.021질량% 이하,
    Ni: 7.00질량% 이상 13.00질량% 이하,
    Cr: 12.00질량% 이상 21.00질량% 이하,
    N: 0.030질량% 이하,
    잔부가 Fe 및 불가피적 불순물이며,
    하기 식(1)에 의해 산출되는 X1이 17.5 이상 22.0 이하인 것을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어.
    X1=[Ni]W＋0.5×[Cr]W＋1.6×[Mn]W＋0.5×[Si]W＋15×[C]W···(1)
    단, 식(1) 중에 있어서, [Ni]W, [Cr]W, [Mn]W, [Si]W 및 [C]W는, 각각, 와이어 전체 질량당, 와이어 중의 Ni, Cr, Mn, Si 및 C의 함유량(질량%)을 나타낸다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    추가로, 와이어 전체 질량당,
    Li2O: 0.13질량% 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    추가로, 와이어 전체 질량당,
    하기 (a)∼(d)로부터 선택되는 적어도 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어.
    (a) Al: 2.00질량% 이하, Mg: 2.00질량% 이하, REM: 0.70질량% 이하, Ca: 0.50질량% 이하, Zr: 0.40질량% 이하의 적어도 1종
    (b) Na 및 K 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 합계: 0.60질량% 이하, F: 0.50질량% 이하, Li2O: 0.50질량% 이하, BaF2: 10.0질량% 이하, SrF2: 10.0질량% 이하, CaF2: 10.0질량% 이하, Fe2O3: 2.00질량% 이하의 적어도 1종
    (c) Cu: 1.0질량% 이하, Mo: 1.0질량% 이하, W: 1.0질량% 이하, Ti: 0.5질량% 이하, B: 0.01질량% 이하의 적어도 1종
    (d) Si 산화물, Al 산화물, Ti 산화물, 및 Zr 산화물로부터 선택된 적어도 1종을 합계량이 0질량% 초과 5질량% 이하
  4. 용접 금속 전체 질량당,
    C: 0.065질량% 이하,
    Si: 0.59질량% 이상 1.00질량% 이하,
    Mn: 0.80질량% 이상 3.00질량% 이하,
    P: 0.025질량% 이하,
    Ni: 8.00질량% 이상 15.00질량% 이하,
    Cr: 15.00질량% 이상 24.00질량% 이하,
    N: 0.080질량% 이하,
    O: 0.030질량% 이하,
    잔부가 Fe 및 불가피적 불순물이며,
    하기 식(2)에 의해 산출되는 X2가 18.8 이상 23.0 이하인 것을 특징으로 하는, 용접 금속.
    X2=[Ni]M＋0.5×[Cr]M＋1.6×[Mn]M＋0.5×[Si]M＋15×[C]M···(2)
    단, 식(2) 중에 있어서, [Ni]M, [Cr]M, [Mn]M, [Si]M 및 [C]M은, 각각, 용접 금속 전체 질량당, 용접 금속 중의 Ni, Cr, Mn, Si 및 C의 함유량(질량%)을 나타낸다.
  5. 제 4 항에 있어서,
    용접 금속 전체 질량당,
    상기 Mn: 0.90질량% 이상이며,
    하기 식(3)에 의해 산출되는 X3이 0.054 이하인 것을 특징으로 하는, 용접 금속.
    X3=[C]M＋[N]M···(3)
    단, 식(3) 중에 있어서, [C]M 및 [N]M은, 각각, 용접 금속 전체 질량당, 용접 금속 중의 C 및 N의 함유량(질량%)을 나타낸다.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    추가로, 용접 금속 전체 질량당,
    하기 (e) 및 (f)로부터 선택되는 적어도 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 용접 금속.
    (e) Al: 0.80질량% 이하, Mg: 0.040질량% 이하, REM: 0.080질량% 이하, Ca: 0.005질량% 이하, Zr: 0.100질량% 이하의 적어도 1종
    (f) Cu: 1.0질량% 이하, Mo: 1.0질량% 이하, W: 1.0질량% 이하, Ti: 0.5질량% 이하, B: 0.01질량% 이하의 적어도 1종
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 오스테나이트계 스테인리스강 플럭스 코어드 와이어를 사용하고,
    실드 가스로서, 100체적% Ar 가스, O2 가스를 20체적% 이하 함유하는 Ar-O2 혼합 가스 및 CO2 가스를 5체적% 이하 함유하는 Ar-CO2 혼합 가스로부터 선택되는 1종을 사용하여 용접하는 것을 특징으로 하는 용접 방법.
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