KR20230130122A - Tig 용접 이음매 - Google Patents

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KR20230130122A
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tig
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KR1020237027966A
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가즈후미 와타나베
아츠시 다카다
아키요시 안도
다카토시 오카베
게이지 우에다
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제이에프이 스틸 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

용접시의 고온 균열의 발생이 억제되어, 고강도이고 우수한 극저온 충격 인성을 갖는 고Mn 함유 강재용의 TIG 용접 이음매를 제공한다. 고Mn 함유 강재가, 질량％ 로, C : 0.10 ∼ 0.80 ％, Si : 0.05 ∼ 1.00 ％, Mn : 18.0 ∼ 30.0 ％, P : 0.030 ％ 이하, S : 0.0070 ％ 이하, Al : 0.010 ∼ 0.070 ％, Cr : 2.5 ∼ 7.0 ％, N : 0.0050 ∼ 0.0500 ％ 및 O : 0.0050 ％ 이하를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖고, 용접 금속이, C : 0.10 ∼ 0.80 ％, Si : 0.05 ∼ 1.00 ％, Mn : 15.0 ∼ 30.0 ％, P : 0.030 ％ 이하, S : 0.030 ％ 이하, Al : 0.100 ％ 이하, Cr : 6.0 ∼ 14.0 ％ 및 N : 0.100 ％ 이하를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖는 TIG 용접 이음매이다.

Description

TIG 용접 이음매
본 발명은, TIG (Tungsten Inert Gas) 용접 이음매에 관한 것으로, 특히, 극저온 환경하에서 사용되는 고Mn 함유 강재 용접강 구조물에서, 용접시의 고온 균열의 발생이 억제되어, 고강도이고 우수한 극저온 충격 인성을 갖는 용접 이음매에 관한 것이다.
TIG 용접은, Tungsten Inert Gas (텅스텐-불활성 가스) 용접을 말하고, 전극봉에 소모되지 않는 재료인 텅스텐을 사용하여, 불활성 가스인 아르곤 가스나 헬륨 가스를 내뿜어 공기를 차단하면서, 다른 용가재 (용접봉) 를 아크 중에서 용융하여 용접하는 방법이다. 이 TIG 용접에 의하면, 다양한 합금강이나 비철금속 등에도 적용할 수 있고, 또한 복잡한 형상이어도 용접할 수 있어, 우수한 용접 품질이 얻어지는 점에서, 모든 금속의 용접에 적용되고 있다.
최근, 환경에 대한 규제가 엄격해지고 있다. 그러한 가운데, 액화 천연 가스 (이하, LNG 라고도 한다) 는, 황을 포함하지 않기 때문에, 황화 산화물 등의 대기 오염 물질을 발생시키지 않는 깨끗한 연료로 알려져, 그 수요가 증가하고 있다. 그리고, LNG 의 수송 또는 보관을 위해서, LNG 를 수송 또는 저장하는 용기 (탱크) 는, LNG 의 액화 온도인 -162 ℃ 이하의 온도에서, 우수한 극저온 충격 인성을 유지하는 것이 요구되고 있다.
그러나, 우수한 극저온 충격 인성을 유지하는 것에 대한 필요성에서, 용기 (탱크) 등의 재료용으로는, 종래부터, 알루미늄 합금, 9 ％ Ni 강, 오스테나이트계 스테인리스강 등이 사용되어 왔다.
그러나, 알루미늄 합금은, 인장 강도가 낮기 때문에, 구조물의 판두께를 크게 설계할 필요가 있고, 또 용접성이 나쁘다는 문제가 있다. 또, 9 ％ Ni 강은, 용접 재료로서 고가인 Ni 기 재료를 사용하는 것이 필요하기 때문에, 경제적으로 불리해진다. 또, 오스테나이트계 스테인리스강은, 고가이고, 모재 강도도 낮다는 문제가 있다.
이와 같은 문제로, 최근에는, LNG 를 수송 또는 저장하는 용기 (탱크) 용의 재료로서, 질량％ 로, Mn 을 10 ∼ 35 ％ 정도 함유하는 고Mn 함유강 (이하, 고Mn 강이라고도 한다) 의 적용이 검토되고 있다. 고Mn 강은, 극저온에 있어서도, 오스테나이트상이며, 취성 파괴가 발생하지 않고, 또 오스테나이트계 스테인리스강과 비교하여, 높은 강도를 갖는다는 특징이 있다. 그래서, 이와 같은 고Mn 함유 강재를 안정적으로 용접할 수 있는 용접 재료의 개발이 요망되고 있었다.
이와 같은 요망에 대해, 예를 들어, 특허문헌 1 에는,「극저온용 고Mn 강재」가 개시되어 있다. 특허문헌 1 에 개시된「극저온용 고Mn 강재」는, 질량％ 로, C : 0.001 ∼ 0.80 ％, Mn : 15.0 ∼ 35.0 ％, S : 0.001 ∼ 0.01 ％, Cr : 0.01 ∼ 10.0 ％, Ti : 0.001 ∼ 0.05 ％, N : 0.0001 ∼ 0.10 ％, O : 0.001 ∼ 0.010 ％ 를 함유하고, P : 0.02 ％ 이하로 제한하고, 추가로, Si : 0.001 ∼ 5.00 ％, Al : 0.001 ∼ 2.0 ％ 의 일방 또는 양방을 함유하고, 추가로, Mg : 0.01 ％ 이하, Ca : 0.01 ％ 이하, REM : 0.01 ％ 이하의 1 종 또는 2 종 이상을 합계로 0.0002 ％ 이상 함유하고, 30 C ＋ 0.5 Mn ＋ Ni ＋ 0.8 Cr ＋ 1.2 Si ＋ 0.8 Mo ≥ 25··· (식 1), O/S ≥ 1··· (식 2) 를 만족하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 오스테나이트의 체적률이 95 ％ 이상이며, 상기 오스테나이트의 결정 입경이 20 ∼ 200 ㎛ 이며, 상기 오스테나이트의 결정 입계에 있어서의 탄화물 피복률이 50 ％ 이하인 극저온용 고Mn 강재라고 하고 있다. 특허문헌 1 에 개시된 고Mn 강재에서는, 결정 입계에 생성되는 탄화물이 파괴의 기점이나 균열의 전파의 경로가 되지 않도록, 오스테나이트 입경을 적절한 사이즈로 제어하고, 또한 합금 원소의 첨가량이나 밸런스, 나아가서는 S 량, O 량을 적정하게 조정하고, Mg, Ca, REM 을 첨가함으로써, 오스테나이트 입경을 적정하게 조정하고, 용접열 영향부의 결정 입경의 조대화의 억제도 가능하게 할 수 있다는 것이 기재되어 있다.
또, 특허문헌 2 에는,「저온용 후강판」이 개시되어 있다. 특허문헌 2 에 개시된「저온용 후강판」은, 질량％ 로, C : 0.30 ∼ 0.65 ％, Si : 0.05 ∼ 0.30 ％, Mn : 20.00 ％ 초과 30.00 ％ 미만, Ni : 0.10 ％ 이상 3.00 ％ 미만, Cr : 3.00 ％ 이상 8.00 ％ 미만, Al : 0.005 ∼ 0.100 ％, N : 0.0050 ％ 이상 0.0500 ％ 미만을 함유하고, P : 0.0040 ％ 이하, S : 0.020 ％ 이하, O : 0.0050 ％ 이하로 제한하고, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지고, Mn 농화부의 Mn 농도 Mn1 과 Mn 희박부의 Mn 농도 Mn0 로부터 산출되는 Mn 편석비 XMn (XMn = Mn1/Mn0) 이 1.6 이하이며, 실온 (25 ℃) 에 있어서의 항복 응력이 400 ㎫ 이상, 인장 응력이 800 ㎫ 이상, 용접열 영향부의 샤르피 충격 흡수 에너지 (vE-196) 가 70 J 이상인 강재인 것으로 하고 있다. 특허문헌 2 에 기재된 기술에 의하면, 열간 압연까지, LNG 를 수송 또는 저장하는 용기 (탱크) 용의 재료로서 제공할 수 있는 것이 기재되어 있다.
또, 특허문헌 3 에는,「극저온 충격 인성이 우수한 고강도 용접 이음매부 및 이를 위한 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어」가 개시되어 있다. 특허문헌 3 에 개시된「플럭스 코어드 아크 용접용 와이어」는, 중량％ 로, C : 0.15 ∼ 0.8 ％, Si : 0.2 ∼ 1.2 ％, Mn : 15 ∼ 34 ％, Cr : 6 ％ 이하, Mo : 1.5 ∼ 4 ％, S : 0.02 ％ 이하, P : 0.02 ％ 이하, B : 0.01 ％ 이하, Ti : 0.09 ∼ 0.5 ％, N : 0.001 ∼ 0.3 ％, TiO2 : 4 ∼ 15 ％, SiO2, ZrO2 및 Al2O3 중에서 선택된 1 종 이상의 합계 : 0.01 ∼ 9 ％, K, Na 및 Li 중에서 선택된 1 종 이상의 합계 : 0.5 ∼ 1.7 ％, F 와 Ca 중 1 종 이상 : 0.2 ∼ 1.5 ％, 잔부 Fe 및 그 밖의 불가피적 불순물을 포함하는 조성을 갖는 와이어이다. 특허문헌 3 에 개시된 플럭스 코어드 아크 용접용 와이어를 사용하여 용접하면, 시험 온도 : -196 ℃ 에 있어서의 샤르피 충격 시험 흡수 에너지가 27 J 이상의 우수한 저온 인성 및 상온 인장 강도가 400 ㎫ 초과인 고강도를 갖는 용접 이음매부가 효과적으로 얻어지고, 또, 와이어 조성을 Mo : 1.5 ％ 이상으로 조정하고 있고, 우수한 내고온 균열성을 갖는 용접 이음매부를 확보할 수 있는 것이 기재되어 있다.
또, 특허문헌 4 에는,「가스 메탈 아크 용접용 솔리드 와이어」가 개시되어 있다. 특허문헌 4 에 개시된「가스 메탈 아크 용접용 솔리드 와이어」는, 질량％ 로, C : 0.2 ∼ 0.8 ％, Si : 0.15 ∼ 0.90 ％, Mn : 17.0 ∼ 28.0 ％, P : 0.03 ％ 이하, S : 0.03 ％ 이하, Ni : 0.01 ∼ 10.00 ％, Cr : 0.4 ∼ 4.0 ％, Mo : 0.01 ∼ 3.50 ％, B : 0.0010 ％ 미만, N : 0.12 ％ 이하를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 와이어이다. 또한, 필요에 따라, V, Ti 및 Nb 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상, Cu, Al, Ca 및 REM 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유해도 된다고 되어 있다. 특허문헌 4 에 개시된 가스 메탈 아크 용접용 솔리드 와이어를 사용하여 용접하면, 흄 발생량이 적고, 또한, 상온 항복 강도 (0.2 ％ 내력) 가 400 ㎫ 이상의 고강도이고, 시험 온도 : -196 ℃ 에서의 샤르피 충격 시험의 흡수 에너지 vE-196 이 28 J 이상이 되는, 고강도이고 극저온 충격 인성이 우수한 용접 이음매부를 제조할 수 있는 것이 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 2016-196703호 일본 공개특허공보 2017-071817호 일본 공표특허공보 2017-502842호 국제 공개 WO2020/039643호
그러나, 본 발명자들의 검토에 의하면, 특허문헌 1, 2 에 기재된 고Mn 강재끼리를, 특허문헌 3, 4 에 기재된 용접용 와이어를 사용하여, TIG 용접을 실시해도, 용접시의 고온 균열이 발생한다는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기한 종래 기술의 문제를 해결하여, 용접시의 고온 균열의 발생을 억제할 수 있고, 또한 극저온 환경하에서 사용되는 고Mn 함유 강재용의 용접 이음매로서 바람직한, 고강도와 우수한 극저온 충격 인성을 겸비한, TIG 용접 이음매를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 여기서 말하는「고강도」란, JIS Z 3111 의 규정에 준거하여 제작한 용접 금속의 상온 (25 ℃) 의 항복 강도 (0.2 ％ 내력) 가 400 ㎫ 이상이고, 또한, 그 인장 강도가 660 ㎫ 이상인 것과, JIS Z 3121 의 규정에 준거하여 제작한 용접 이음매의 상온 (25 ℃) 의 인장 강도가 660 ㎫ 이상인 것을 말한다.
또,「우수한 극저온 충격 인성」이란, JIS Z 3128 의 규정에 준거하여 제작한 용접 이음매의 용접 금속 및 열 영향부에 대한 시험 온도 : -196 ℃ 에서의 샤르피 충격 시험의 흡수 에너지 vE-196 이 28 J 이상인 것을 말한다.
본 발명자들은, 상기한 목적을 달성하기 위해서, 먼저, TIG 용접시의 고온 균열에 영향을 미치는 요인에 대해, 예의 검토하였다. 그 결과, 고온 균열 발생의 요인으로서, 용접 금속의 최종 응고부에 대한 P 의 편석을 들 수 있는 것을 지견하였다. 그리고, 질량％ 로, 용접 금속이 Cr 을 6.0 ％ 이상 함유하면, 용접 금속의 액상 중에 Cr 인화물을 형성함으로써, 용접 금속의 최종 응고부에 대한 P 의 편석을 억제하고, 또한, 고온 균열의 발생을 억제하는 작용이 있는 것을 지견하였다.
이어서, JIS Z 3121 의 규정에 준거하여 TIG 용접에 의해 제작한 용접 이음매가, 원하는 고강도와 원하는 우수한 극저온 충격 인성을 겸비하는 용접 이음매가 되기 위해서 필요한, 강재 조성 및 용접 금속 조성에 대해 검토하였다. 그 결과, 고Mn 함유 강재의 화학 조성을, 질량％ 로, C : 0.10 ∼ 0.80 ％, Si : 0.05 ∼ 1.00 ％, Mn : 18.0 ∼ 30.0 ％ 의 범위로 조정하고, P : 0.030 ％ 이하, S : 0.0070 ％ 이하로 저감하고, 또한, Al : 0.010 ∼ 0.070 ％, Cr : 2.5 ∼ 7.0 ％, N : 0.0050 ％ ∼ 0.0500 ％ 로, 특정 범위로 조정한 다음에, O (산소) : 0.0050 ％ 이하로 저감한 화학 조성을 갖는 강재로서, 또한, TIG 용접의 용접 금속의 화학 조성을, 질량％ 로, C : 0.10 ∼ 0.80 ％, Si : 0.05 ∼ 1.00 ％, Mn : 15.0 ∼ 30.0 ％ 의 범위로 조정한 다음에, P : 0.030 ％ 이하, S : 0.030 ％ 이하, Al : 0.100 ％ 이하로 저감하고, 또한 Cr : 6.0 ∼ 14.0 ％ 로 특정 범위로 조정한 다음에, N : 0.100 ％ 이하로 저감한 화학 조성을 갖는 용접 금속인, TIG 용접 이음매로 할 필요가 있는 것을 지견하였다.
본 발명은, 이러한 지견에 기초하여, 더욱 검토를 더해 완성시킨 것이다.
본 발명의 요지는, 다음과 같다.
〔1〕고Mn 함유 강재의 TIG 용접 이음매로서, 상기 고Mn 함유 강재가, 질량％ 로,
C : 0.10 ∼ 0.80 ％,
Si : 0.05 ∼ 1.00 ％,
Mn : 18.0 ∼ 30.0 ％,
P : 0.030 ％ 이하,
S : 0.0070 ％ 이하,
Al : 0.010 ∼ 0.070 ％,
Cr : 2.5 ∼ 7.0 ％,
N : 0.0050 ∼ 0.0500 ％ 및
O : 0.0050 ％ 이하를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖고,
용접 금속이, 질량％ 로,
C : 0.10 ∼ 0.80 ％,
Si : 0.05 ∼ 1.00 ％,
Mn : 15.0 ∼ 30.0 ％,
P : 0.030 ％ 이하,
S : 0.030 ％ 이하,
Al : 0.100 ％ 이하,
Cr : 6.0 ∼ 14.0 ％ 및
N : 0.100 ％ 이하를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖는 TIG 용접 이음매.
〔2〕〔1〕에 있어서, 상기 고Mn 함유 강재의 화학 조성에 더해 추가로, 질량％ 로,
Mo : 2.00 ％ 이하,
V : 2.0 ％ 이하 및
W : 2.00 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 TIG 용접 이음매.
〔3〕〔1〕또는〔2〕에 있어서, 상기 고Mn 함유 강재의 화학 조성에 더해 추가로, 질량％ 로,
REM : 0.0010 ∼ 0.0200 ％ 및
B : 0.0005 ∼ 0.0020 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 함유하는 TIG 용접 이음매.
〔4〕〔1〕∼〔3〕중 어느 한 항에 있어서, 상기 고Mn 함유 강재의 인장 시험에 있어서의 상온의 항복 강도 (0.2 ％ 내력) 가 400 ㎫ 이상이며, 시험 온도 : -196 ℃ 에서의 샤르피 충격 흡수 에너지 vE-196 이 28 J 이상인 TIG 용접 이음매.
〔5〕〔1〕∼〔4〕중 어느 한 항에 있어서, 상기 용접 금속의 화학 조성에 더해 추가로, 질량％ 로,
Mo : 3.50 ％ 이하 및
Ni : 10.00 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 함유하는 TIG 용접 이음매.
〔6〕〔1〕∼〔5〕중 어느 한 항에 있어서, 상기 용접 금속의 화학 조성에 더해 추가로, 질량％ 로,
V : 1.60 ％ 이하,
Ti : 1.00 ％ 이하,
Nb : 1.00 ％ 이하 및
W : 1.00 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 TIG 용접 이음매.
〔7〕〔1〕∼〔6〕중 어느 한 항에 있어서, 상기 용접 금속의 화학 조성에 더해 추가로, 질량％ 로,
Cu : 1.00 ％ 이하,
Ca : 0.010 ％ 이하,
B : 0.010 ％ 이하 및
REM : 0.020 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 TIG 용접 이음매.
〔8〕〔1〕∼〔7〕중 어느 한 항에 있어서, 상기 용접 금속의 인장 시험에 있어서의 상온의 항복 강도 (0.2 ％ 내력) 가 400 ㎫ 이상 및 인장 강도가 660 ㎫ 이상, 상기 용접 이음매의 상온의 인장 강도가 660 ㎫ 이상, 또한 상기 용접 금속 및 용접 이음매에 있어서의 열 영향부의 시험 온도 : -196 ℃ 에서의 샤르피 충격 흡수 에너지 vE-196 이 28 J 이상인 TIG 용접 이음매.
본 발명에 의하면, 고Mn 함유 강재의 TIG 용접 이음매의 용접시의 고온 균열을 억제하고, 나아가, 고강도이고 또한 극저온 충격 인성이 우수한 TIG 용접 이음매부를 용이하게 제조할 수 있어, 산업상 각별한 효과를 발휘하는 것이다.
본 발명은, 고Mn 함유 강재끼리의 TIG 용접에 의한 극저온용 강재 이음매로서 바람직한 TIG 용접 이음매이다. 본 발명의 용접 이음매는, JIS Z 3121 의 규정에 준거하여 평가될 수 있는 TIG 용접에 의해 제작한 용접 이음매이며, 용접시의 고온 균열을 억제할 수 있고, 또한, JIS Z 3111 의 규정에 준거하여 제작한 용접 금속의 상온 (25 ℃) 의 항복 강도 (0.2 ％ 내력) 가 400 ㎫ 이상, 또한, 인장 강도가 660 ㎫ 이상으로서, 용접 이음매의 상온 (25 ℃) 의 인장 강도가 660 ㎫ 이상인 고강도와, 더불어 JIS Z 3128 의 규정에 준거하여 제작한 용접 이음매의 용접 금속 및 용접열 영향부와 강재의 시험 온도 : -196 ℃ 에서의 샤르피 충격 시험의 흡수 에너지가 28 J 이상인 우수한 극저온 충격 인성을 겸비하는 TIG 용접 이음매이다.
[TIG 용접]
TIG 용접은, 전술한 바와 같이, 전극봉에 소모되지 않는 재료인 텅스텐을 사용하여, 아르곤 가스나 헬륨 가스를 내뿜어 공기를 차단하면서, 다른 용가재를 아크 중에서 용융하여 용접하는 방법이다. 이 TIG 용접은, 다양한 합금강이나 비철금속 등에도 적용할 수 있고, 또한 복잡한 형상이어도 용접할 수 있어, 우수한 용접 품질이 얻어지는 점에서, 모든 금속의 용접에 적용되고 있다.
TIG 용접 방법의 일례로는, 모재가 되는 강판 또는 강재 (판두께 : 3 ∼ 100 ㎜) 에, JIS Z 3111 에 준거하여, 맞대어, 45°V 개선을 형성하고, 전극으로서 순텅스텐봉 (3.2 ㎜φ) 과, 용가재 (직경 2.0 ㎜φ) 를 사용하여, 예열 없이, 하방향 자세로, 전류 : 180 ∼ 250 A (DCEN), 전압 : 10 ∼ 15 V, 용접 속도 : 5 ∼ 15 ㎝/min, 용접 입열량 : 0.7 ∼ 4.0 kJ/㎜ 이고, 패스간 온도 : 100 ∼ 150 ℃, 실드 가스 : Ar, 가스 유량 : 10 ∼ 25 L/min 로 이루어지는 조건에서 실시한다.
[고Mn 함유 강재]
먼저, 사용하는 강재에 대해, 설명한다. 또한, 이하,「화학 조성」에 있어서의「％」는,「질량％ 」인 것을 의미한다.
본 발명에서 사용하는 강재는, C : 0.10 ∼ 0.80 ％, Si : 0.05 ∼ 1.00 ％, Mn : 18.0 ∼ 30.0 ％, P : 0.030 ％ 이하, S : 0.0070 ％ 이하, Al : 0.010 ∼ 0.070 ％, Cr : 2.5 ∼ 7.0 ％, N : 0.0050 ∼ 0.0500 ％, O (산소) : 0.0050 ％ 이하를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖는 고Mn 함유 강재로 한다. 화학 조성의 한정 이유는, 다음과 같다.
[C : 0.10 ∼ 0.80 ％]
C 는, 오스테나이트상을 안정화시켜, 극저온 충격 인성을 향상시키는 작용을 갖는, 저렴하고, 중요한 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, 0.10 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 따라서, C 함유량은 0.10 ％ 이상으로 한다. C 함유량은, 바람직하게는 0.20 ％ 이상, 보다 바람직하게는 0.25 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.30 ％ 이상, 가장 바람직하게는 0.35 ％ 이상이다. 한편, 0.80 ％ 를 초과하여 C 를 함유하면 Cr 탄화물이 과도하게 생성되어, 극저온 충격 인성이 저하된다. 이 때문에, C 함유량은, 0.80 ％ 이하로 한다. 또한, C 함유량은, 바람직하게는, 0.75 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는, 0.70 ％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.65 ％ 이하이며, 가장 바람직하게는 0.63 ％ 이하이다.
[Si : 0.05 ∼ 1.00 ％]
Si 는, 탈산제로서 작용함과 함께, 강 중에 고용되어 고용 강화에 의해 강재의 고강도화에 기여하는 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, 0.05 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 그 때문에, Si 함유량은 0.05 ％ 이상으로 한다. Si 함유량은, 바람직하게는 0.07 ％ 이상이며, 보다 바람직하게는 0.10 ％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.15 ％ 이상이며, 가장 바람직하게는 0.20 ％ 이상이다. 한편, 1.00 ％ 를 초과하여 함유하면 용접성이 저하된다. 이 때문에, Si 함유량은, 1.00 ％ 이하로 한다. 또한, Si 함유량은, 바람직하게는, 0.80 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는, 0.70 ％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.65 ％ 이하이며, 가장 바람직하게는 0.50 ％ 이하이다.
[Mn : 18.0 ∼ 30.0 ％]
Mn 은, 오스테나이트상을 안정화시키는 작용을 갖는, 비교적 저렴한 원소이며, 본 발명에서는, 고강도와 우수한 극저온 충격 인성을 양립하기 위해서 중요한 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, 18.0 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 이 때문에, Mn 함유량은 18.0 ％ 이상으로 한다. Mn 함유량은, 바람직하게는 20.0 ％ 이상이며, 보다 바람직하게는 22.0 ％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 24.0 ％ 이상이다. 한편, 30.0 ％ 를 초과하여 함유해도, 극저온 충격 인성을 향상시키는 효과가 포화하여, 함유량에 알맞는 효과를 기대할 수 없게 되어, 경제적으로 불리해진다. 또, 30.0 ％ 를 초과하여 다량으로 함유하면 절단성의 저하를 초래함과 함께, Mn 편석을 조장하고, 응력 부식 균열의 발생을 조장한다. 이 때문에, Mn 함유량은, 30.0 ％ 이하로 한다. 또한, 바람직하게는, 29.0 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는, 28.0 ％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 27.0 ％ 이하이다.
[P : 0.030 ％ 이하]
P 는, 불순물로서 입계에 편석되어, 응력 부식 균열의 발생 기점이 되는 원소이며, 본 발명에서는, 가능한 한 저감하는 것이 바람직하지만, 0.030 ％ 이하이면 허용할 수 있다. 이 때문에, P 함유량은, 0.030 ％ 이하로 한다. 또한, 바람직하게는, 0.028 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는, 0.024 ％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.020 ％ 이하이며, 가장 바람직하게는 0.015 ％ 이하이다. 또한, P 를 0.002 ％ 미만으로 극단적으로 저감하려면, 장시간의 정련을 필요로 하여 정련 비용이 상승한다. 이 때문에, 경제적인 관점에서는, P 는, 0.002 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
[S : 0.0070 ％ 이하]
S 는, 강 중에서는, 황화물계 개재물로서 존재하고, 강재, 용접 금속의 연성, 극저온 충격 인성을 저하시킨다. 이 때문에, S 는, 가능한 한 저감하는 것이 바람직하지만, 0.0070 ％ 이하이면 허용할 수 있다. 따라서, S 함유량은 0.0070 ％ 이하로 한다. 또한, S 함유량은 바람직하게는, 0.0050 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.0040 ％ 이하이다. S 를 0.0005 ％ 미만으로 극단적으로 저감하려면, 장시간의 정련을 필요로 하여 정련 비용이 상승한다. 이 때문에, 경제성의 관점에서, S 는, 0.0005 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
[Al : 0.010 ∼ 0.070 ％]
Al 은, 탈산제로서 작용하고, 강재의 용강 탈산 프로세스에 있어서, 가장 범용적으로 사용되는 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, 0.010 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 따라서, Al 함유량은, 0.010 ％ 이상으로 한다. Al 함유량은, 바람직하게는 0.020 ％ 이상이며, 보다 바람직하게는 0.030 ％ 이상이다. 한편, 0.070 ％ 를 초과하여 함유하면 용접시에 Al 이 용접 금속부에 혼입되어, 용접 금속의 인성을 저하시킨다. 이 때문에, Al 함유량은, 0.070 ％ 이하로 한다. 또한, 바람직하게는, 0.060 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는, 0.050 ％ 이하이다.
[Cr : 2.5 ∼ 7.0 ％]
Cr 은, 오스테나이트상을 안정화시켜, 극저온 충격 인성의 향상 및 강재 강도의 향상에 유효하게 기여하는 원소이다. 또, 미세 결정역을 형성시키기 위해서 효과적인 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, Cr 은 2.5 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 이 때문에, Cr 함유량은 2.5 ％ 이상으로 한다. Cr 함유량은, 바람직하게는 3.0 ％ 이상이며, 보다 바람직하게는 3.3 ％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 3.5 ％ 이상, 가장 바람직하게는 4.0 ％ 이상이다. 한편, 7.0 ％ 를 초과하여 Cr 을 함유하면 Cr 탄화물이 생성되어, 극저온 충격 인성 및 내응력 부식 균열성이 저하된다. 이 때문에, Cr 은 7.0 ％ 이하로 한다. 또한, Cr 함유량은, 바람직하게는, 6.8 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는 6.5 ％ 이하이며, 더욱 바람직하게는, 6.0 ％ 이하이다.
[N : 0.0050 ∼ 0.0500 ％]
N 은, 오스테나이트상을 안정화하는 작용을 갖는 원소이며, 극저온 충격 인성의 향상에 유효하게 기여한다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, N 은, 0.0050 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 이 때문에, N 함유량은 0.0050 ％ 이상으로 한다. N 함유량은, 바람직하게는 0.0060 ％ 이상이며, 보다 바람직하게는 0.0070 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 0.0080 ％ 이상이다. 한편, 0.0500 ％ 를 초과하여 함유하면 질화물 또는 탄질화물이 조대화되어, 극저온 충격 인성이 저하된다. 이 때문에, N 함유량은, 0.0500 ％ 이하로 한다. 또한, N 함유량은, 바람직하게는, 0.0400 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는, 0.0300 ％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.0200 ％ 이하이다.
[O (산소) : 0.0050 ％ 이하]
O (산소) 는, 강 중에서는 산화물계 개재물로서 존재하고, 강재의 극저온 충격 인성을 저하시킨다. 이 때문에, O (산소) 는, 가능한 한 저감하는 것이 바람직하지만, 0.0050 ％ 이하이면 허용할 수 있다. 이 때문에, O (산소) 함유량은, 0.0050 ％ 이하로 한다. 또한, 바람직하게는, 0.0045 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.0040 ％ 이하이다. 또, O (산소) 를 0.0005 ％ 미만으로 극단적으로 저감하려면, 장시간의 정련을 필요로 하여 정련 비용이 상승한다. 이 때문에, 경제성의 관점에서, O (산소) 는, 0.0005 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, O 함유량은 0.0006 ％ 이상이다.
[임의적 선택 조성]
상기한 조성이 기본의 화학 조성이지만, 이 기본의 화학 조성에 필요에 따라, Mo : 2.00 ％ 이하, V : 2.0 ％ 이하 및 W : 2.00 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을, 더불어, REM : 0.0010 ∼ 0.0200 ％ 및 B : 0.0005 ∼ 0.0020 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 추가로 함유하는 화학 조성으로 해도 된다.
[Mo : 2.00 ％ 이하, V : 2.0 ％ 이하 및 W : 2.00 ％ 이하]
Mo, V 및 W 는, 모두, 오스테나이트상의 안정화에 기여함과 함께, 강재의 강도 향상, 극저온 충격 인성의 향상에도 기여하는 원소이며, 필요에 따라 1 종 또는 2 종 이상 선택하여 함유할 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, Mo, V 및 W 를 각각 0.001 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 한편, Mo, 및 W 가 각각 2.00 ％ 를, V 가 2.0 ％ 를 초과하여 함유하면 조대한 탄질화물이 증가하고, 파괴의 기점이 되어, 극저온 충격 인성이 저하된다. 이 때문에, Mo, V 및 W 를 함유하는 경우에는, Mo : 2.00 ％ 이하, V : 2.0 ％ 이하 및 W : 2.00 ％ 이하로 한다. 또한, 바람직하게는, Mo : 1.70 ％ 이하, V : 1.7 ％ 이하 및 W : 1.70 ％ 이하이며, 더욱 바람직하게는, Mo : 1.50 ％ 이하, V : 1.5 ％ 이하 및 W : 1.50 ％ 이하이다.
[REM : 0.0010 ∼ 0.0200 ％ 및 B : 0.0005 ∼ 0.0020 ％]
REM 은, Sc, Y, La, Ce 등의 희토류 원소이며, 개재물의 형태 제어를 통해, 강재의 인성 향상, 나아가서는 연성, 내황화물 응력 부식 균열성을 향상시키는 작용을 갖는 원소이며, 또, B 는, 입계에 편석되어, 강재의 인성 향상에 기여하는 작용을 갖는 원소이다. 이들 원소는, 필요에 따라 선택하여 1 종 또는 2 종을 함유할 수 있다.
REM 은, 상기한 효과를 얻기 위해서는, 0.0010 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 이 때문에, REM 을 함유하는 경우에는, REM 함유량은 0.0010 ％ 이상으로 한다. REM 함유량은, 0.0015 ％ 이상이 바람직하다. 한편, 0.0200 ％ 를 초과하여 함유하면 비금속 개재물량이 증가하여, 인성, 나아가서는 연성, 내황화물 응력 균열성이 저하된다. 이 때문에, REM 을 함유하는 경우에는, REM 은, 0.0200 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.0180 ％ 이하이다.
또, B 는, 상기한 효과를 얻기 위해서는, 0.0005 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 그 때문에, B 를 함유하는 경우에는, B 함유량은 0.0005 ％ 이상으로 한다. B 함유량은, 바람직하게는 0.0008 ％ 이상이다. 한편, 0.0020 ％ 를 초과하여 함유하면 조대한 질화물이나 탄화물이 증가하여, 인성이 저하된다. 이 때문에, B 를 함유하는 경우에는, B 는, 0.0020 ％ 이하로 한다. 또한, B 함유량은, 바람직하게는, 0.0018 ％ 이하이다.
[잔부 조성]
상기한 화학 조성 이외의 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 또한, 불가피적 불순물로는, Ca, Mg, Ti, Nb, Cu 를 예시할 수 있고, 합계로 0.05 ％ 이하이면 허용할 수 있다. 또, 전술한 기본 조성 및 선택 조성을 만족하는 한, 이들 이외의 원소를 함유시켜도 되고, 그러한 실시양태도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
[고Mn 함유 강재의 제조 방법]
여기서, 본 발명에서 사용하는 고Mn 함유 강재의 바람직한 제조 방법에 대해 설명한다.
상기한 강재 조성을 갖는 용강을, 전로, 전기로 등, 상용의 용제 방법으로 용제하고, 연속 주조법 혹은 조괴-분괴 압연법 등의, 상용의 주조 방법에 의해, 소정 치수의 슬래브 등의 강 소재로 한다. 또한, 용제시에는, 진공 탈가스로 등에 의한 2 차 정련을 실시해도 되는 것은 말할 필요도 없다. 얻어진 강 소재는 나아가, 가열되고, 열간 압연 및 그 후의 냉각이 실시되어, 소정 치수의 강재로 된다. 또한, 가열 온도 : 1100 ∼ 1300 ℃ 의 범위의 온도에서 가열하고, 마무리 압연 종료 온도 : 790 ∼ 980 ℃ 에서 열간 압연을 종료하고, 즉시 냉각 등을 실시함으로써, 극저온 충격 인성이 우수한 강재로 할 수 있다. 또, 강재 특성의 조정을 위해서, 추가로, 어닐링 처리 등의 열처리를 실시해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
[강재의 특성]
여기서, 본 발명에서 사용하는 고Mn 함유 강재의 바람직한 특성에 대해 설명한다.
상기한 강재 조성을 갖는 극저온용의 고강도 강재에서, 판두께는, 예를 들어, 6 ∼ 100 ㎜ 이며, 인장 시험에 있어서의 상온 (25 ℃) 의 항복 강도 (0.2 ％ 내력) 가 400 ㎫ 이상이며, 시험 온도 : -196 ℃ 에서의 샤르피 충격 흡수 에너지 vE-196 이 28 J 이상인 것이 바람직하다. 또한, 인장 강도가 660 ㎫ 이상이면 바람직하다. 보다 바람직하게는, 인장 강도가 800 ㎫ 이상이다.
[용접 금속]
본 발명에서는, 상기 서술한 고Mn 함유 강재끼리를, TIG 용접에 의해 1 층 또는 다층의 용접 금속으로 이루어지는 용접 금속부를 형성한 용접 이음매로 한다.
본 발명의 용접 금속은, 기본의 화학 조성으로서, C : 0.10 ∼ 0.80 ％, Si : 0.05 ∼ 1.00 ％, Mn : 15.0 ∼ 30.0 ％, P : 0.030 ％ 이하, S : 0.030 ％ 이하, Al : 0.100 ％ 이하, Cr : 6.0 ∼ 14.0 ％, N : 0.100 ％ 이하를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖는 용접 금속으로 한다. 화학 조성의 한정 이유는 다음과 같다.
[C : 0.10 ∼ 0.80 ％]
C 는, 고용 강화에 의해, 용접 금속의 강도를 상승시키는 작용을 갖는 원소이며, 또, C 는, 오스테나이트상을 안정화시켜, 용접 금속의 극저온 충격 인성을 향상시키는 작용을 갖는, 저렴하고, 중요한 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, 0.10 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 이 때문에, C 함유량은 0.10 ％ 이상으로 한다. C 함유량은, 바람직하게는 0.20 ％ 이상이며, 보다 바람직하게는 0.25 ％ 이상이다. 한편, 0.80 ％ 를 초과하여 함유하면 용접 금속 중에 탄화물이 과도하게 생성되어, 극저온 충격 인성이 저하되고, 또한 용접시의 고온 균열이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, C 함유량은, 0.80 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.75 ％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.70 ％ 이하이며, 가장 바람직하게는 0.63 ％ 이하이다.
[Si : 0.05 ∼ 1.00 ％]
Si 는, 탈산제로서 작용하고, Mn 의 수율을 높임과 함께, 용융 금속의 점성을 높여, 비드 형상을 안정적으로 유지하는 효과가 있다. 그러한 효과를 얻기 위해서는, 0.05 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. 이 때문에, Si 함유량은 0.05 ％ 이상으로 한다. Si 함유량은 바람직하게는 0.10 ％ 이상이며, 보다 바람직하게는 0.15 ％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.20 ％ 이상이며, 가장 바람직하게는 0.25 ％ 이상이다. 그러나, 1.00 ％ 를 초과하여 함유하면 용접 금속의 극저온 충격 인성을 저하시킨다. 또, Si 는, 응고시에 편석되어, 응고 셀 계면에 액상을 생성하고, 내고온 균열성을 저하시킨다. 그 때문에, Si 함유량은, 1.00 ％ 이하로 한다. 또한, Si 함유량은, 바람직하게는 0.80 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.75 ％ 이하이며, 더욱 바람직하게는, 0.70 ％ 이하이다.
[Mn : 15.0 ∼ 30.0 ％]
Mn 은, 저렴하고, 오스테나이트상을 안정화시키는 작용을 갖는 원소이며, 본 발명에서는 15.0 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. Mn 이 15.0 ％ 미만에서는, 용접 금속 중에 페라이트상이 생성되어, 극저온 충격 인성이 현저하게 저하된다. 이 때문에, Mn 함유량은 15.0 ％ 이상으로 한다. Mn 함유량은, 바람직하게는 17.0 ％ 이상이며, 보다 바람직하게는 18.0 ％ 이상이다. 한편, Mn 이 30.0 ％ 를 초과하면, 응고시에 과도한 Mn 편석이 발생하여, 고온 균열을 유발한다. 그 때문에, Mn 함유량은, 30.0 ％ 이하로 한다. 또한, Mn 함유량은 바람직하게는, 28.0 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는 27.0 ％ 이하이다.
[P : 0.030 ％ 이하]
P 는, 결정 입계에 편석되어, 고온 균열을 유발하는 원소이며, 본 발명에서는, 가능한 한 저감하는 것이 바람직하지만, 0.030 ％ 이하이면 허용할 수 있다. 그 때문에, P 함유량은, 0.030 ％ 이하로 한다. P 함유량은, 바람직하게는 0.020 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.018 ％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.016 ％ 이하이며, 가장 바람직하게는 0.014 ％ 이하이다. 또한, P 를 0.002 ％ 미만으로 극단적으로 저감하려면, 장시간의 정련을 필요로 하여 정련 비용이 상승한다. 이 때문에, 경제적인 관점에서는, P 는, 0.002 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
[S : 0.030 ％ 이하]
S 는, 용접 금속 중에서는, 황화물계 개재물 MnS 로서 존재한다. MnS 는, 파괴의 발생 기점이 되기 때문에, 극저온 충격 인성을 저하시킨다. 그 때문에, S 는, 0.030 ％ 이하로 한다. S 함유량은, 바람직하게는 0.025 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.020 ％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.017 ％ 이하이다. 또한, 과도한 저감은, 정련 비용의 상승을 초래한다. 그 때문에, S 함유량은, 0.001 ％ 이상으로 조정하는 것이 바람직하다.
[Al : 0.100 ％ 이하]
Al 은, 탈산제로서 작용하고, 용융 금속의 점성을 높여 비드 형상을 안정적으로 유지하는 중요한 작용을 갖는다. 또, Al 은, 용융 금속의 고액 공존 영역의 온도 범위를 좁혀, 용접 금속의 고온 균열 발생의 억제에 기여한다. 이와 같은 효과는, 0.001 ％ 이상의 함유로 현저해지기 때문에, Al 은 0.001 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, 0.100 ％ 를 초과하여 함유하면 용융 금속의 점성이 지나치게 높아져, 반대로, 비드가 퍼지지 않아 융합 불량 등의 결함이 증가 한다. 그 때문에, Al 함유량은, 0.100 ％ 이하로 한다. Al 함유량은, 바람직하게는 0.060 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.050 ％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.040 ％ 이하이며, 가장 바람직하게는 0.030 ％ 이하이다.
[Cr : 6.0 ∼ 14.0 ％]
Cr 은, 오스테나이트상을 안정화시켜, 극저온 충격 인성의 향상 및 용접 금속 강도의 향상에 유효하게 기여하는 원소이다. 또, Cr 은, 용융 금속의 고액 공존 영역의 온도 범위를 좁혀, 고온 균열의 발생을 억제하는 데에 유효하게 작용한다. 또한 Cr 은, 액상 중에서 Cr 인화물을 형성함으로써, P 에 의한 고온 균열을 억제하는 작용도 갖는다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 6.0 ％ 이상의 함유를 필요로 한다. Cr 이 6.0 ％ 미만에서는, 상기한 효과를 확보할 수 없다. 이 때문에, Cr 함유량은 6.0 ％ 이상으로 한다. Cr 함유량은, 바람직하게는 6.5 ％ 이상이며, 보다 바람직하게는 7.0 ％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 7.5 ％ 이상이며, 가장 바람직하게는 8.0 ％ 이상이다. 한편, 14.0 ％ 를 초과하여 함유하면 Cr 탄화물이 생성되어, 극저온 충격 인성의 저하를 초래한다. 그 때문에, Cr 함유량은, 14.0 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, 13.0 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는 12.0 ％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 11.5 ％ 이하이며, 가장 바람직하게는 11.0 ％ 이하이다.
[N : 0.100 ％ 이하]
N 은, 불가피적으로 혼입되는 원소이지만, C 와 마찬가지로, 용접 금속의 강도 향상에 유효하게 기여함과 함께, 오스테나이트상을 안정화시켜, 극저온 충격 인성의 안정적 향상에 기여한다. 이와 같은 효과는, 0.003 ％ 이상의 함유로 현저해진다. 이 때문에, N 함유량은, 0.003 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.004 ％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.006 ％ 이상이다. 한편, 0.100 ％ 를 초과하여 함유하면 질화물을 형성하고, 저온 인성이 저하된다. 그 때문에, N 은, 0.100 ％ 이하로 한다. 또한, N 함유량은, 바람직하게는, 0.080 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는, 0.050 ％ 이하이다.
[임의적 선택 조성]
본 발명의 용접 금속은, 상기 서술한 조성이 기본의 화학 조성이지만, 이 화학 조성에 더해, 추가로, 임의적 선택 조성으로서, 필요에 따라, Mo : 3.50 ％ 이하 또는 Ni : 10.00 ％ 이하의 조성을 갖고, 또한, V : 1.60 ％ 이하, Ti : 1.00 ％ 이하, Nb : 1.00 ％ 이하 및 W : 1.00 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상, 또한, Cu : 1.00 ％ 이하, Ca : 0.010 ％ 이하, B : 0.010 ％ 이하 및 REM : 0.020 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 선택하여 함유할 수 있다.
[Mo : 3.50 ％ 이하 및 Ni : 10.00 ％ 이하]
Mo 및 Ni 는, 모두 오스테나이트 입계를 강화하는 원소이며, 필요에 따라 선택하여 1 종 또는 2 종을 함유할 수 있다.
Mo 는, 오스테나이트 입계를 강화하는 원소이며, 입계에 편석되어, 용접 금속의 강도를 향상시킨다. 또, 고용 강화에 의해 용접 금속의 강도를 향상시키는 작용도 갖는다. 한편, 3.50 ％ 를 초과하여 함유하면 탄화물로서 석출되고, 파괴의 발생 기점이 되어, 극저온 충격 인성의 저하를 초래한다. 그 때문에, Mo 를 함유하는 경우에는, Mo 는, 3.50 ％ 이하로 한다. 또한, Mo 함유량은, 바람직하게는, 3.20 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는 3.00 ％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 2.50 ％ 이하이다.
Ni 는, 오스테나이트 입계를 강화하는 원소이며, 입계에 편석되어, 극저온 충격 인성을 향상시킨다. 또, Ni 는, 오스테나이트상을 안정화하는 효과도 있기 때문에, 더욱 함유량을 증가하면, 오스테나이트상을 안정화시켜, 용접 금속의 극저온 충격 인성을 향상시킨다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 Ni 함유량은 0.01 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 1.00 ％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 그러나, Ni 는, 고가의 원소이며, 10.00 ％ 를 초과하는 함유는, 경제적으로 불리해진다. 그 때문에, Ni 를 함유하는 경우에는, Ni 함유량은, 10.00 ％ 이하로 한다. 또한, 바람직하게는, 8.00 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는 7.00 ％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 6.50 ％ 이하이며, 가장 바람직하게는 6.00 ％ 이하이다.
[V : 1.60 ％ 이하, Ti : 1.00 ％ 이하, Nb : 1.00 ％ 이하 및 W : 1.00 ％ 이하]
V, Ti 및 Nb 는, 모두 탄화물의 형성을 촉진하고, 용접 금속의 강도 향상에 기여하는 원소이며, 필요에 따라 선택하여 1 종 또는 2 종 이상을 함유할 수 있다.
V 는, 탄화물 형성 원소이며, 미세한 탄화물을 석출시켜, 용접 금속의 강도 향상에 기여한다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, V 를 함유하는 경우에는 0.001 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. V 함유량은 0.002 ％ 이상인 것이 바람직하고, 0.005 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 1.60 ％ 를 초과하여 함유하면 탄화물이 조대화되고, 파괴의 발생 기점이 되어, 극저온 충격 인성의 저하를 초래한다. 그 때문에, V 를 함유하는 경우에는, V 함유량은, 1.60 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, 1.00 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.80 ％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.60 ％ 이하이며, 가장 바람직하게는 0.40 ％ 이하이다.
Ti 는, 탄화물 형성 원소이며, 미세한 탄화물을 석출시켜, 용접 금속의 강도 향상에 기여한다. 또, Ti 는, 용접 금속의 응고 셀 계면에 탄화물을 석출시켜, 고온 균열의 발생 억제에 기여한다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, Ti 를 함유하는 경우에는, Ti 는 0.001 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. Ti 함유량은 0.002 ％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.005 ％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 한편, 1.00 ％ 를 초과하여 Ti 를 함유하면 탄화물이 조대화되고, 파괴의 발생 기점이 되어, 극저온 충격 인성의 저하를 초래한다. 그 때문에, Ti 를 함유하는 경우에는, Ti 는, 1.00 ％ 이하로 한다. 또한, Ti 함유량은, 바람직하게는, 0.80 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.60 ％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.50 ％ 이하이다.
Nb 는, 탄화물 형성 원소이며, 탄화물을 석출시켜, 용접 금속의 강도 향상에 기여하는 원소이다. 또, Nb 는, 용접 금속의 응고 셀 계면에 탄화물을 석출시켜, 고온 균열의 발생 억제에 기여한다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, Nb 를 0.001 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. Nb 함유량은 0.002 ％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.005 ％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 한편, Nb 가 1.00 ％ 를 초과하면, 탄화물이 조대화되고, 파괴의 발생 기점이 되어, 극저온 충격 인성의 저하를 초래한다. 그 때문에, Nb 를 함유하는 경우에는, Nb 는, 1.00 ％ 이하로 한다. 또한 Nb 함유량은 바람직하게는, 0.80 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.60 ％ 이하이며, 가장 바람직하게는 0.50 ％ 이하이다.
W 는, 탄화물 형성 원소이며, 탄화물을 석출시켜, 용접 금속의 강도 향상에 기여하는 원소이며, 또한 오스테나이트상의 안정화에 기여하고, 극저온 충격 인성을 향상시킨다. 또, W 는, 용접 금속의 응고 셀 계면에 탄화물을 석출시켜, 고온 균열의 발생 억제에 기여한다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, W 를 0.001 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. W 함유량은 0.002 ％ 이상이 보다 바람직하고, 0.005 ％ 이상이 더욱 바람직하다. 한편, W 가 1.00 ％ 를 초과하면, 탄화물이 조대화되고, 파괴의 발생 기점이 되어, 극저온 충격 인성의 저하를 초래한다. 그 때문에, 함유하는 경우에는, W 는, 1.00 ％ 이하로 한다. 또한, W 함유량은, 바람직하게는, 0.80 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.60 ％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.40 ％ 이하이다.
[Cu : 1.00 ％ 이하, Ca : 0.010 ％ 이하, B : 0.010 ％ 이하 및 REM : 0.020 ％ 이하]
Cu 는, 오스테나이트 안정화에 기여하는 원소이며, 또한 Ca, B 및 REM 은, 가공성 향상에 기여하는 원소이며, 필요에 따라 선택하여 1 종 또는 2 종 이상을 함유할 수 있다.
Cu 는, 오스테나이트상을 안정화하는 원소이며, 극저온에서도 오스테나이트상을 안정화시켜, 용접 금속의 극저온 충격 인성을 향상시킨다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, Cu 를 함유하는 경우에는, 0.01 ％ 이상 함유하는 것이 바람직하다. Cu 함유량은 0.04 ％ 이상이 보다 바람직하다. 그러나, 1.00 ％ 를 초과하여 다량으로 함유하면 응고시에 편석되어, 고온 균열을 유발한다. 그 때문에, Cu 를 함유하는 경우에는, Cu 는, 1.00 ％ 이하로 한다. 또한, Cu 함유량은, 바람직하게는, 0.80 ％ 이하이다.
Ca 는, 용융 금속 중에서 S 와 결합하여, 고융점의 황화물 CaS 를 형성한다. CaS 는, MnS 보다 고융점이기 때문에, 용접 금속의 고온 균열 발생의 억제에 기여한다. 이와 같은 효과는, 0.001 ％ 이상의 함유로 현저해진다. 그 때문에, Ca 를 함유하는 경우에는, Ca 함유량은 0.001 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 0.010 ％ 를 초과하여 함유하면 용접시에 아크에 흐트러짐이 생겨 안정적인 용접이 곤란해진다. 그 때문에, Ca 를 함유하는 경우에는, Ca 는, 0.010 ％ 이하로 한다. 또한, 바람직하게는 0.008 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는, 0.006 ％ 이하이다.
B 는, 불가피적으로 혼입되는 원소이며, 오스테나이트 입계에 편석된다. B 가 0.010 ％ 보다 많게 혼입된 경우에는, 오스테나이트 입계에서 질화붕소를 형성하고, 강도를 저하시키고, 또한 질화붕소가 파괴의 기점이 되어, 극저온 충격 인성을 저하시킨다. 그 때문에, B 를 함유하는 경우에는, B 함유량은, 0.010 ％ 이하로 한다. 또한, B 함유량은, 바람직하게는, 0.008 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는, 0.005 ％ 이하이다. 또한, 하한에 대해서는 한정되는 것은 아니지만, 과도한 저감은, 정련 비용의 상승을 초래하기 때문에 B 를 함유하는 경우에는, B 함유량은 0.0001 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
REM 은, 강력한 탈산제이며, 용접 금속 중에서 REM 산화물의 형태로 존재한다. REM 산화물은 응고시의 핵생성 사이트가 됨으로써, 결정립을 미세화하여, 용접 금속의 강도의 향상에 기여한다. 이와 같은 효과는, 0.001 ％ 이상의 함유로 현저해진다. 그 때문에, REM 을 함유하는 경우에는, REM 함유량은 0.001 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. REM 함유량은 0.002 ％ 이상이 보다 바람직하고, 0.003 ％ 이상이 더욱 바람직하다. 그러나, 0.020 ％ 를 초과하여 함유하면 아크의 안정성이 저하된다. 그 때문에, REM 을 함유하는 경우에는, REM 은, 0.020 ％ 이하로 한다. 또한, 바람직하게는, 0.018 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는, 0.015 ％ 이하이다.
[잔부 조성]
상기한 화학 조성 이외의 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 또한, 불가피적 불순물로는, H, O, Mg, Zn, Re 등을 예시할 수 있고, 합계로 0.0100 ％ 이하이면 허용할 수 있다. 또, 전술한 기본 조성 및 선택 조성을 만족하는 한, 이들 이외의 원소를 함유시켜도 되고, 그러한 실시양태도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
또한, 용접 금속의 화학 조성은, 주로, 모재와 TIG 용접용 용가재 (용가봉) 등의 용접 재료의 유입 비율에 의해 결정한다.
[용접 이음매의 제조 방법]
다음으로, 본 발명에 관련된 용접 이음매의 제조 방법에 대해 설명한다.
먼저, 상기한 화학 조성을 갖는 고Mn 함유 강재를 준비한다. 그리고, 준비한 강재끼리가 소정의 개선 형상을 형성하도록, 개선 가공을 실시한다. 형성하는 개선 형상에 대해서는, 특별히 한정할 필요는 없고, 용접강 구조물용으로서 JIS Z 3001-1 에 준거한 통상적인 V 개선, X 개선, K 개선 등을 예시할 수 있다.
이어서, 개선 가공된 강재끼리를 맞대어, 불활성 가스를 내뿜으면서, 소정의 TIG 용접용 용가재 (용가봉) 를 연속적으로 공급하고, 텅스텐봉의 전극에서 아크를 발생시켜 용접하여, 용접 금속을 형성하고, 용접 이음매로 한다. 사용하는 용가재 (직경 : 1.2 ∼ 3.0 ㎜φ) 는, 원하는 특성을 갖는 용접 금속을 형성할 수 있으면 되고, 상기 서술한 화학 조성을 갖는 용가재를 모두 적용할 수 있다. 용가재의 화학 조성은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 질량％ 로, C : 0.20 ∼ 0.80 ％, Si : 0.20 ∼ 1.00 ％, Mn : 16.0 ∼ 30.0 ％, P : 0.030 ％ 이하, S : 0.030 ％ 이하, Cr : 6.0 ∼ 15.0 ％, Mo : 0.01 ∼ 4.0 ％, Ni : 0.01 ∼ 9.0 및 N : 0.100 ％ 이하의 성분 조성인 것이 바람직하다.
또한, 전술하고 있는 용접 이음매의 열 영향부란, 용접시에 투입된 열량의 영향을 받아, 예를 들어, 결정 구조의 변화, 새로운 상의 생성, 결정 입경의 변화, 원소의 확산, 전위의 회복 등에 의해, 모재 원질부 혹은 용접 금속 원질부와 특성이 변화된 영역을 가리키고 있다. 또한, 특성이 변화되는 이유는 상기로 한정되는 것은 아니다.
실시예
이하, 실시예에 기초하여, 더욱 본 발명에 대해 설명한다. 단, 하기 실시예는, 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것에 지나지 않고, 본 발명의 권리 범위를 한정하는 것은 아니다.
진공 용해로에서 용강을 용제하고, 주형에 주조한 후, 분해 압연하여 표 1 에 나타내는 화학 조성의 슬래브 (두께 : 150 ㎜) 로 하고, 강 소재를 얻었다. 이어서, 얻어진 강 소재를, 가열로에 장입하고, 1250 ℃ 로 가열하고, 마무리 압연 종료 온도 : 850 ℃ 로 하는 열간 압연을 실시한 후, 즉시, 수랭 처리를 실시하고, 판두께 : 12 ㎜ 의 강판 (고Mn 함유 강재) 을 얻었다.
다음으로, 표 2 에 나타내는 화학 조성의 용강을, 진공 용해로에서 용제하고, 주조하여 강괴 1000 ㎏ 으로 하였다. 얻어진 강괴를, 1200 ℃ 로 가열한 후, 열간 압연하고, 이어서 냉간 압연하고, 필요에 따라 어닐링 (900 ∼ 1200 ℃) 하여, 2.0 ㎜φ, 길이 1000 ㎜ 의 TIG 용접용 용가재 (용가봉) 를 얻었다.
이어서, 얻어진 강재 (판두께 12 ㎜) 를 사용하여, JIS Z 3121 에 준거하여, 맞대어, 45°V 개선을 형성하고, 얻어진 TIG 용접용 용가재 (용가봉) 를 용접 재료로 하여, 표 3 에 나타내는 조합으로, TIG 용접을 실시하여, 상기한 개선 내에 용접 금속을 형성하고, 용접 이음매를 얻었다. 상기 TIG 용접은, 표 2 에 나타내는 조성의 각 용가재 (직경 2.0 ㎜φ) 를 사용하여, 예열 없이, 하방향 자세로, 전류 : 200 A (DCEN), 전압 : 12 V, 용접 속도 : 8 ㎝/min 이고, 패스간 온도 : 100 ∼ 150 ℃, 실드 가스 : Ar 로 이루어지는 조건에서 실시하였다. 전극은 순텅스텐봉 (3.2 ㎜φ) 으로 하였다.
[고Mn 함유 강재의 특성 평가]
얻어진 고Mn 함유 강재로부터, JIS Z 2241 에 준거하여, 인장 시험편, 및 JIS Z 2242 에 준거하여, 샤르피 충격 시험편 (V 노치) 을 채취하고, 인장 시험, 충격 시험을 실시하였다. 인장 시험은, 실온에서 각 3 회 실시하고, 얻어진 값 (0.2 ％ 내력) 의 평균치를 당해 고Mn 함유 강재의 인장 특성으로 하였다. 샤르피 충격 시험은, 각 3 회 실시하고, 시험 온도 : -196 ℃ 에 있어서의 흡수 에너지 vE-196 을 구하고, 그 평균치를 당해 고Mn 함유 강재의 극저온 충격 인성으로 하였다.
[용접 금속의 성분 분석]
용접 금속의 화학 조성은, 용접 금속의 중심부로부터 샘플을 채취하고, 연소-적외 흡수법, 불활성 가스 융해-열전도도법, 불활성 가스 융해-적외 흡수법, 흡광 광도법, ICP-AES 법, 침전 분석법, 용량법, 습식 화학 분석법을 이용하여 성분 분석을 실시하였다.
[내고온 균열성의 평가]
용접 후, 마이크로 커터로 용접선 방향 중심 위치로부터, 관찰면이 용접선과 수직인 단면인 두께 10 ㎜ 의 매크로 시험편을 채취하고, 용접 금속의 단면을 광학 현미경으로 관찰하여 (30 배), 고온 균열의 유무를 판정하였다. 또한, 고온 균열은 광학 현미경에 의한 조직 사진 중에 있어서, 폭 25 ㎛ × 길이 80 ㎛ 이상의 가늘고 긴 검은 영역으로서 판정하였다. 고온 균열의 발생이 인정되는 경우에는 내고온 균열성이 저하되어 있다고 하여「×」로 평가하였다. 균열 발생이 인정되지 않는 경우에는, 내고온 균열성이 우수하다고 하여「○」로 평가하였다.
[용접 금속 특성의 평가]
얻어진 용접 이음매로부터, JIS Z 3111 의 규정에 준거하여, 용접 금속의 인장 시험편 (평행부 직경 6 ㎜φ), 및 샤르피 충격 시험편 (V 노치) 을 채취하고, 인장 시험, 충격 시험을 실시하였다. 인장 시험은, 실온에서, 각 3 회 실시하고, 얻어진 값 (0.2 ％ 내력, 인장 강도) 의 평균치를 당해 용접 이음매의 용접 금속의 인장 특성으로 하였다. 샤르피 충격 시험도, 동일하게 각 3 회 실시하고, 시험 온도 : -196 ℃ 에 있어서의 흡수 에너지 vE-196 을 구하고, 그 평균치를 당해 용접 이음매의 용접 금속의 극저온 충격 인성으로 하였다. 본 발명의 목표치는, 전술한 바와 같이, 상온에 있어서의 0.2 ％ 내력을 400 ㎫ 이상, 인장 강도를 660 ㎫ 이상으로 하였다. 본 발명의 목표치는, 전술한 바와 같이, 흡수 에너지 vE-196 을 28 J 이상으로 하였다.
[용접 이음매 특성의 평가]
얻어진 용접 이음매로부터, JIS Z 3121 의 규정에 준거하여, 용접 이음매의 실온에서의 인장 시험도 실시하였다. 시험편은, 용접축이 시험편의 평행부 길이의 중앙이 되도록, 용접축과 직각 방향으로 채취하고, 그 두께는, 용접 이음매의 전체 두께의, 1 A 호 시험편으로 하였다. 시험은, 각 3 회 실시하고, 얻어진 값의 평균치를 용접 이음매의 인장 특성으로 하였다. 본 발명의 목표치는, 전술한 바와 같이, 상온에 있어서의 인장 강도를 660 ㎫ 이상으로 하였다.
또한, JIS Z 3128 의 규정에 준거하여, 용접열 영향부의 샤르피 충격 시험편 (V 노치) 을 채취하고, 충격 시험을 실시하였다. 또한, 시험편의 V 노치 방향은, 모재 표면에 수직이며, 시험편은, 판두께 중앙 또한, 용접 금속 중심 위치 및 용융선 1 ㎜ 의 위치로부터 채취하였다. 시험은, 각 3 회 실시하고, 시험 온도 : -196 ℃ 에 있어서의 흡수 에너지 vE-196 을 구하고, 그 평균치를 용접열 영향부의 극저온 충격 인성으로 하였다. 본 발명의 목표치는, 전술한 바와 같이, 흡수 에너지 vE-196 을 28 J 이상으로 하였다.
얻어진 결과를 표 1 ∼ 4 에 나타낸다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
본 발명예는 모두, 용접시에 고온 균열의 발생이 없고, 내고온 균열성이 우수한 용접 이음매이다.
또한, 본 발명예는 모두, 용접 금속의 상온의 항복 강도 (0.2 ％ 내력) 가 400 ㎫ 이상, 또한, 그 인장 강도가 660 ㎫ 이상이며, 용접 이음매의 열 영향부의 상온의 인장 강도가 660 ㎫ 이상이며, 용접 금속 및 용접열 영향부의 시험 온도 : -196 ℃ 에 있어서의 샤르피 충격 시험의 흡수 에너지 vE-196 이 28 J 이상으로, 고강도와 우수한 극저온 충격 인성을 겸비하는 용접 이음매이다.
한편, 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예에서는, 고온 균열이 발생하여 내고온 균열성이 저하되어 있거나, 용접 금속의 상온의 항복 강도 (0.2 ％ 내력) 가 400 ㎫ 미만이거나, 인장 강도가 660 ㎫ 미만이거나, 혹은, 용접 금속 혹은 용접열 영향부의 시험 온도 : -196 ℃ 에 있어서의 샤르피 충격 시험의 흡수 에너지 vE-196 이 28 J 미만이거나 하여, 고강도와 우수한 극저온 충격 인성을 겸비하는 용접 이음매가 얻어지지 않았다.
비교예인 용접 이음매 No. 13 및 22 는, 용접 금속의 Mn 함유량이 본 발명의 범위를 낮게 벗어나 있기 때문에, 용접 금속의 오스테나이트 안정성이 낮고, 그 때문에, 시험 온도 : -196 ℃ 에 있어서의 샤르피 충격 시험 흡수 에너지가 28 J 미만으로 원하는 우수한 극저온 충격 인성을 확보하지 못했다.
또, 비교예인 용접 이음매 No. 14, 23, 26, 29 및 32 는, 용접 금속 중의 Cr 함유량이 본 발명의 범위를 낮게 벗어나 있기 때문에, 용접 금속의 0.2 ％ 내력이 400 ㎫ 미만, 인장 강도가 660 ㎫ 미만, 또한, 이음매의 인장 강도가 660 ㎫ 미만으로 원하는 고강도를 확보하지 못했고, 더욱이, 용접시의 최종 응고부에 대한 P 의 편석을 억제할 수 없기 때문에, 고온 균열이 발생되어 있고, 또한 시험 온도 : -196 ℃ 에 있어서의 용접 금속의 흡수 에너지 vE-196 이 28 J 미만으로 원하는 우수한 극저온 충격 인성을 확보하지 못했다.
또, 비교예인 용접 이음매 No. 15 는, 용접 금속 중의 P 함유량이 본 발명의 범위를 높게 벗어나 있기 때문에, 용접 금속의 최종 응고부에 P 가 편석되어, 고온 균열이 발생되어 있고, 또한 용접 금속 중의 S 함유량이 본 발명의 범위를 높게 벗어나 있기 때문에, 파괴의 기점이 될 수 있는 MnS 가 석출되어 있고, 시험 온도 : -196 ℃ 에 있어서의 샤르피 충격 시험 흡수 에너지가 28 J 미만으로 원하는 우수한 극저온 충격 인성을 확보하지 못했다.
또, 비교예인 용접 이음매 No. 16 은, 용접 금속 중의 C 함유량이 본 발명의 범위를 높게 벗어나 있기 때문에, 용접 금속 중에 탄화물이 생성되어, 고온 균열이 발생되어 있고, 또한 그 탄화물이 파괴의 기점이 되어, 시험 온도 : -196 ℃ 에 있어서의 샤르피 충격 시험 흡수 에너지가 28 J 미만으로 원하는 우수한 극저온 충격 인성을 확보하지 못했다.
또, 비교예인 용접 이음매 No. 17 은, 용접 금속 중의 Mn 함유량이 본 발명의 범위를 높게 벗어나 있기 때문에, 용접시의 최종 응고부에 Mn 가 편석되어, 고온 균열이 발생되어 있다.
또, 비교예인 용접 이음매 No. 18 은, 용접 금속 중의 Cr 함유량이 본 발명의 범위를 높게 벗어나 있기 때문에, 용접 금속 중에 파괴의 기점이 될 수 있는 Cr 탄화물이 석출되어 있고, 시험 온도 : -196 ℃ 에 있어서의 샤르피 충격 시험 흡수 에너지가 28 J 미만으로 원하는 우수한 극저온 충격 인성을 확보하지 못했다.
또, 비교예인 용접 이음매 No.33, 34 및 35 는, 강재의 Mn 함유량이 본 발명의 범위를 낮게 벗어나 있어, 강재의 오스테나이트상 안정성이 낮고, 그 때문에 시험 온도 -196 ℃ 에 있어서의 용접열 영향부의 샤르피 충격 시험 흡수 에너지가 28 J 미만으로 원하는 우수한 극저온 충격 인성을 확보하지 못했다.

Claims (8)

  1. 고Mn 함유 강재의 TIG 용접 이음매로서, 상기 고Mn 함유 강재가, 질량％ 로,
    C : 0.10 ∼ 0.80 ％,
    Si : 0.05 ∼ 1.00 ％,
    Mn : 18.0 ∼ 30.0 ％,
    P : 0.030 ％ 이하,
    S : 0.0070 ％ 이하,
    Al : 0.010 ∼ 0.070 ％,
    Cr : 2.5 ∼ 7.0 ％,
    N : 0.0050 ∼ 0.0500 ％ 및
    O : 0.0050 ％ 이하를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖고,
    용접 금속이, 질량％ 로,
    C : 0.10 ∼ 0.80 ％,
    Si : 0.05 ∼ 1.00 ％,
    Mn : 15.0 ∼ 30.0 ％,
    P : 0.030 ％ 이하,
    S : 0.030 ％ 이하,
    Al : 0.100 ％ 이하,
    Cr : 6.0 ∼ 14.0 ％ 및
    N : 0.100 ％ 이하를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖는 TIG 용접 이음매.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고Mn 함유 강재의 화학 조성에 더해 추가로, 질량％ 로,
    Mo : 2.00 ％ 이하,
    V : 2.0 ％ 이하 및
    W : 2.00 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 TIG 용접 이음매.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고Mn 함유 강재의 화학 조성에 더해 추가로, 질량％ 로, REM : 0.0010 ∼ 0.0200 ％ 및 B : 0.0005 ∼ 0.0020 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 함유하는 TIG 용접 이음매.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고Mn 함유 강재의 인장 시험에 있어서의 상온의 항복 강도가 400 ㎫ 이상이며, 시험 온도 : -196 ℃ 에서의 샤르피 충격 흡수 에너지 vE-196 이 28 J 이상인 TIG 용접 이음매.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용접 금속의 화학 조성에 더해 추가로, 질량％ 로,
    Mo : 3.50 ％ 이하 및
    Ni : 10.00 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종을 함유하는 TIG 용접 이음매.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용접 금속의 화학 조성에 더해 추가로, 질량％ 로,
    V : 1.60 ％ 이하,
    Ti : 1.00 ％ 이하,
    Nb : 1.00 ％ 이하 및
    W : 1.00 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 TIG 용접 이음매.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용접 금속의 화학 조성에 더해 추가로, 질량％ 로,
    Cu : 1.00 ％ 이하,
    Ca : 0.010 ％ 이하,
    B : 0.010 ％ 이하 및
    REM : 0.020 ％ 이하 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 TIG 용접 이음매.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용접 금속의 인장 시험에 있어서의 상온의 항복 강도가 400 ㎫ 이상 및 인장 강도가 660 ㎫ 이상, 용접 이음매의 상온의 인장 강도가 660 ㎫ 이상, 또한 상기 용접 금속 및 상기 용접 이음매에 있어서의 열 영향부의 시험 온도 : -196 ℃ 에서의 샤르피 충격 흡수 에너지 vE-196 이 28 J 이상인 TIG 용접 이음매.
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