KR20230139106A - Composition for overlay welding and method of overlay welding using same - Google Patents

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KR20230139106A
KR20230139106A KR1020220037337A KR20220037337A KR20230139106A KR 20230139106 A KR20230139106 A KR 20230139106A KR 1020220037337 A KR1020220037337 A KR 1020220037337A KR 20220037337 A KR20220037337 A KR 20220037337A KR 20230139106 A KR20230139106 A KR 20230139106A
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김원웅
안종필
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우주용사공업 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a composition for overlay welding and an overlay welding method using the same and, more specifically, to a composition for overlay welding, which includes nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), and niobium (Nb) or nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), tungsten (W), and cobalt (Co), and an overlay welding method using the same. The composition for overlay welding according to the present invention does not include flux materials, thus eliminating the need for preheating and heat treatment processes. Since the flux materials do not flow downward in the direction of gravity, regardless of places, the composition for overlay welding allows quick overlay welding construction on-site where base materials are installed. Additionally, the composition for overlay welding allows overlay welding layers with improved corrosion resistance and wear resistance to be formed on the surfaces of the base materials, thereby extending the maintenance and repair cycles of equipment.

Description

오버레이 용접용 조성물 및 이를 이용한 오버레이 용접방법{Composition for overlay welding and method of overlay welding using same}Composition for overlay welding and method of overlay welding using the same {Composition for overlay welding and method of overlay welding using same}

본 발명은 오버레이 용접용 조성물 및 이를 이용한 오버레이 용접방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용접될 설비가 설치된 현장에서 오버레이 용접 시공이 가능한 오버레이 용접용 조성물 및 이를 이용한 오버레이 용접방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for overlay welding and an overlay welding method using the same. More specifically, it relates to a composition for overlay welding that allows overlay welding at a site where equipment to be welded is installed, and an overlay welding method using the same.

제강공장에서 용선을 정련하여 용강으로 제조할 때 고온의 분진 및 미세 슬라그(slag)가 다량 발생한다. 일반적으로 분진 및 미세 슬라그는 집진기로 쉽게 포집될 수 있지만, 일부는 보일러 튜브(boiler tube) 표면에 쌓여 흘러내리면서 고온 마찰을 일으켜 보일러 튜브 표면을 마모시킨다. 또한, 정련 공정에서 발생하는 산화성 가스(gas)와 인(P) 및 황(S) 등에 의해 보일러 튜브의 부식이 일어난다.When molten iron is refined and manufactured into molten steel at a steel mill, a large amount of high-temperature dust and fine slag are generated. In general, dust and fine slag can be easily collected by a dust collector, but some accumulate on the surface of the boiler tube and flow down, causing high-temperature friction and abrading the boiler tube surface. In addition, corrosion of boiler tubes occurs due to oxidizing gases, phosphorus (P), and sulfur (S) generated during the refining process.

종래에는 보일러 튜브의 부식과 손상을 방지하기 위해 내식성 및 내마모성이 우수한 금속계 재질을 이용한 용사 코팅(coating)으로 보일러 튜브를 관리하여 왔다. 그러나 금속계 재질은 고온에서 코팅층의 강도 및 경도가 저하되어 금속 코팅층 위에 추가로 세라믹(ceramic) 코팅을 해야하는 번거로움이 있었다. 그뿐만 아니라, 용사 코팅층은 모재와 물리적 결합을 하므로 비중이 높은 분진에 의해 충격이 가해지거나 고온의 분진이 코팅층에 붙었다가 떨어질 때 모재로부터 박리 되는 문제점이 있었다.Conventionally, in order to prevent corrosion and damage to boiler tubes, boiler tubes have been managed by thermal spray coating using metal-based materials with excellent corrosion resistance and wear resistance. However, for metal-based materials, the strength and hardness of the coating layer deteriorates at high temperatures, causing the inconvenience of having to apply an additional ceramic coating on the metal coating layer. In addition, since the thermal spray coating layer is physically bonded to the base material, there was a problem in that it peeled off from the base material when it was shocked by dust with a high specific gravity or when high-temperature dust attached to the coating layer and then fell.

이러한 문제를 해결하기 위해, 대한민국 등록특허 제10-1370403호에서는 플럭스(flux)가 충전된 오버레이(overlay) 용접용 플럭스 코어드 와이어를(flux cored wire) 제안하였고, 대한민국 등록특허 제10-19311402호에서는 플럭스 재료를 사용한 일렉트로슬래그(electroslag) 오버레이 용접방법을 제안하였다. 그러나 플럭스 재료를 이용한 종래의 오버레이 용접방법은 예열 및 추가적인 열처리 과정이 필요하여 용접층 형성에 오랜 시간이 소요되고, 용접이 필요한 설비가 설치된 현장에서 시공이 불가능하다는 단점이 있다.To solve this problem, Republic of Korea Patent No. 10-1370403 proposed a flux-cored wire for overlay welding filled with flux, and Republic of Korea Patent No. 10-19311402 proposed an electroslag overlay welding method using flux materials. However, the conventional overlay welding method using flux materials has the disadvantage that preheating and additional heat treatment processes are required, so it takes a long time to form a weld layer, and it is impossible to construct at a site where equipment requiring welding is installed.

대한민국 등록특허 제10-1370403호Republic of Korea Patent No. 10-1370403 대한민국 등록특허 제10-1931140호Republic of Korea Patent No. 10-1931140

본 발명의 목적은 플럭스 재료를 사용하지 않아 예열 및 추가적인 열처리 과정이 없이 빠르게 용접층을 형성할 수 있는 오버레이 용접용 조성물 및 이를 이용한 오버레이 용접방법을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide an overlay welding composition and an overlay welding method using the same that can quickly form a weld layer without preheating and additional heat treatment without using a flux material.

본 발명의 다른 목적은 용접이 필요한 설비가 설치된 현장에서 시공이 가능한 오버레이 용접용 조성물 및 이를 이용한 오버레이 용접방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a composition for overlay welding that can be constructed at a site where equipment requiring welding is installed, and an overlay welding method using the same.

본 발명의 또 다른 목적은 희석률이 5 % 이하인 용접층을 형성하는 오버레이 용접용 조성물 및 이를 이용한 오버레이 용접방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a composition for overlay welding that forms a weld layer with a dilution rate of 5% or less and an overlay welding method using the same.

본 발명의 또 다른 목적은 표면에 용사 코팅층이 형성된 기사용 중인 설비에 내마모성 및 내식성이 향상된 용접층을 형성하는 오버레이 용접방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an overlay welding method for forming a weld layer with improved wear resistance and corrosion resistance in equipment in use having a thermal spray coating layer formed on the surface.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 오버레이 용접용 조성물은, 니켈(Ni) 58 내지 60 중량%, 크롬(Cr) 20 내지 23 중량%, 몰리브덴(Mo) 8 내지 10 중량%, 철(Fe) 4 내지 5 중량% 및 나이오븀(Nb) 3 내지 5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the overlay welding composition according to the present invention contains 58 to 60% by weight of nickel (Ni), 20 to 23% by weight of chromium (Cr), 8 to 10% by weight of molybdenum (Mo), and iron (Fe). It is characterized in that it contains 4 to 5% by weight and 3 to 5% by weight of niobium (Nb).

나아가, 본 발명에 의한 오버레이 용접용 조성물은, 니켈(Ni) 52 내지 58 중량%, 크롬(Cr) 15 내지 22 중량%, 몰리브덴(Mo) 13 내지 16 중량%, 철(Fe) 0.1 내지 5.5 중량%, 텅스텐(W) 3 내지 4.1 중량% 및 코발트(Co) 1 내지 2.5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.Furthermore, the overlay welding composition according to the present invention contains 52 to 58% by weight of nickel (Ni), 15 to 22% by weight of chromium (Cr), 13 to 16% by weight of molybdenum (Mo), and 0.1 to 5.5% by weight of iron (Fe). %, tungsten (W) 3 to 4.1 wt% and cobalt (Co) 1 to 2.5 wt%.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 오버레이 용접방법은, 모재 표면의 이물질 또는 용사 코팅층을 제거하는 전처리 단계(S1); 용접용 조성물 준비 단계(S2); 현장에 용접 장치들을 설치하는 용접 장치 설치 단계(S3); 및 모재 표면에 비드층을 쌓는 오버레이 용접 단계(S4);를 포함하되, 상기 용접용 조성물은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe) 및 나이오븀(Nb)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, the overlay welding method according to the present invention includes a pretreatment step (S1) of removing foreign substances or a spray coating layer on the surface of the base material; Welding composition preparation step (S2); Welding device installation step (S3) of installing welding devices on site; And an overlay welding step (S4) of stacking a bead layer on the surface of the base material, wherein the welding composition contains nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), and niobium (Nb). It is characterized by including.

나아가, 본 발명에 의한 오버레이 용접방법은, 모재 표면의 이물질 또는 용사 코팅층을 제거하는 전처리 단계(S1); 용접용 조성물 준비 단계(S2); 현장에 용접 장치들을 설치하는 용접 장치 설치 단계(S3); 및 모재 표면에 비드층을 쌓는 오버레이 용접 단계(S4);를 포함하되, 상기 용접용 조성물은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 텅스텐(W) 및 코발트(Co)를 포함하는 것을 특징으로 한다.Furthermore, the overlay welding method according to the present invention includes a pretreatment step (S1) of removing foreign substances or a spray coating layer on the surface of the base material; Welding composition preparation step (S2); Welding device installation step (S3) of installing welding devices on site; And an overlay welding step (S4) of stacking a bead layer on the surface of the base material, wherein the welding composition includes nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), tungsten (W), and cobalt. It is characterized by including (Co).

여기서, 상기 오버레이 용접 단계는, 140 내지 230 암페어(A)의 용접 전류 및 14 내지 25 볼트(V)의 용접 전압을 적용하고, 용접 토치와 모재 표면의 거리가 15 내지 50 mm이며 용접 속도가 200 내지 350 mm/min인 것을 특징으로 한다.Here, in the overlay welding step, a welding current of 140 to 230 amperes (A) and a welding voltage of 14 to 25 volts (V) are applied, the distance between the welding torch and the surface of the base material is 15 to 50 mm, and the welding speed is 200 mm. It is characterized in that it is from 350 mm/min.

본 발명에 의한 오버레이 용접용 조성물 및 오버레이 용접방법은 플럭스 재료를 사용하지 않아 예열 및 추가적인 열처리 없이도 빠르게 용접층이 형성된다.The overlay welding composition and overlay welding method according to the present invention do not use flux materials, so a weld layer is quickly formed without preheating and additional heat treatment.

따라서, 용착 시간이 단축된다.Therefore, the welding time is shortened.

나아가, 본 발명에 의한 오버레이 용접용 조성물 및 오버레이 용접방법은 용접 시 플럭스층이 흘러내리지 않으므로 장소에 구속되지 않고 시공할 수 있다.Furthermore, the overlay welding composition and overlay welding method according to the present invention can be installed without being restricted to a location because the flux layer does not flow down during welding.

따라서, 면적이 넓은 대형 설비가 설치된 현장에서 오버레이 용접을 수행할 수 있다.Therefore, overlay welding can be performed at a site where large equipment with a large area is installed.

그리고 본 발명에 의한 오버레이 용접용 조성물 및 오버레이 용접방법은, 모재의 소재인 철(Fe)과 상기 오버레이 용접용 조성물과의 희석률이 5 % 이하인 용접층을 형성한다.In addition, the overlay welding composition and overlay welding method according to the present invention form a weld layer in which the dilution rate of iron (Fe), which is a base material, and the overlay welding composition is 5% or less.

따라서, 용접층이 형성된 모재의 내마모성 및 내식성이 향상되어 모재가 사용된 부품의 정비 및 보수 주기가 연장된다.Accordingly, the wear resistance and corrosion resistance of the base material on which the weld layer is formed are improved, and the maintenance and repair cycle of parts using the base material is extended.

또한, 본 발명에 의한 오버레이 용접방법은, 전처리 단계를 포함하여 설비의 표면에 형성된 녹, 용접 스케일 또는 용사 코팅층이 숏블라스트 작업으로 제거된다.In addition, the overlay welding method according to the present invention includes a pretreatment step in which rust, welding scale, or a thermal spray coating layer formed on the surface of the equipment is removed by shot blasting.

따라서, 용사 코팅층이 형성된 부품의 교체 없이 기사용 중인 설비에 오버레이 용접을 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 신규 설비 표면의 녹 혹은 용접 스케일 등을 제거하여 용접의 품질이 향상된다.Therefore, not only can overlay welding be applied to existing equipment without replacing parts on which the thermal spray coating layer has been formed, but also the quality of welding is improved by removing rust or welding scale on the surface of new equipment.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 용접층 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 오버레이 용접방법의 개략적인 흐름도.
1 is a cross-sectional view of a weld layer according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic flowchart of an overlay welding method according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the attached FIGS. 1 and 2.

첨부된 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오버레이 용접용 조성물 및 이를 이용한 오버레이 용접방법에 의한 용접층의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 오버레이 용접방법의 개략적인 흐름도이다.The attached Figure 1 is a cross-sectional view of the overlay welding layer obtained by the overlay welding composition and the overlay welding method using the same according to a preferred embodiment of the present invention, and Figure 2 is a schematic flow chart of the overlay welding method according to an embodiment of the present invention. .

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 오버레이 용접용 조성물은 모재(10)의 표면에 용접층(20)을 형성하여 모재(10)의 마모와 부식을 방지한다.As shown in FIG. 1, the overlay welding composition according to an embodiment of the present invention forms a welding layer 20 on the surface of the base material 10 to prevent wear and corrosion of the base material 10.

본 발명의 실시예에 따른 오버레이 용접용 조성물은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe) 및 나이오븀(Nb)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 오버레이 용접용 조성물은 니켈(Ni) 58 내지 60 중량%, 크롬(Cr) 20 내지 23 중량%, 몰리브덴(Mo) 8 내지 10 중량%, 철(Fe) 4 내지 5 중량% 및 나이오븀(Nb) 3 내지 5 중량%를 포함한다. 상기 오버레이 용접용 조성물은 상기의 성분들 이외에 기타 불가피한 불순물들을 더 포함할 수 있다.The overlay welding composition according to an embodiment of the present invention is characterized in that it contains nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), and niobium (Nb). At this time, the overlay welding composition contains 58 to 60% by weight of nickel (Ni), 20 to 23% by weight of chromium (Cr), 8 to 10% by weight of molybdenum (Mo), 4 to 5% by weight of iron (Fe), and niobium. (Nb) contains 3 to 5% by weight. The overlay welding composition may further include other unavoidable impurities in addition to the above components.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 오버레이 용접용 조성물은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 텅스텐(W) 및 코발트(Co)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 오버레이 용접용 조성물은 니켈(Ni) 52 내지 58 중량%, 크롬(Cr) 15 내지 22 중량%, 몰리브덴(Mo) 13 내지 16 중량%, 철(Fe) 0.1 내지 5.5 중량%, 텅스텐(W) 3 내지 4.1 중량% 및 코발트(Co) 1 내지 2.5 중량%를 포함한다. 상기 오버레이 용접용 조성물은 상기의 성분들 이외에 기타 불가피한 불순물들을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the overlay welding composition according to another embodiment of the present invention is characterized in that it contains nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), tungsten (W), and cobalt (Co). do. At this time, the overlay welding composition contains 52 to 58% by weight of nickel (Ni), 15 to 22% by weight of chromium (Cr), 13 to 16% by weight of molybdenum (Mo), 0.1 to 5.5% by weight of iron (Fe), and tungsten ( W) 3 to 4.1% by weight and cobalt (Co) 1 to 2.5% by weight. The overlay welding composition may further include other unavoidable impurities in addition to the above components.

이하, 본 발명의 상기 오버레이 용접용 조성물의 성분에 대해 설명한다.Hereinafter, the components of the overlay welding composition of the present invention will be described.

상기 니켈(Ni)을 베이스(base)로 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 나이오븀(Nb) 등을 포함하는 오버레이 용접용 조성물은 우수한 내마모성 및 내식성을 가진다.The overlay welding composition containing chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), niobium (Nb), etc. using nickel (Ni) as a base has excellent wear resistance and corrosion resistance.

본 발명의 오버레이 용접용 조성물은 고용체 형성이 용이하여 용접 시 합금 형성에 유리한 니켈(Ni)을 기지(matrix)로 사용하여 합금층을 형성한다. 상기 오버레이 용접용 조성물 중 니켈(Ni)의 함량은 58 내지 60 중량%인 것이 바람직하다.The overlay welding composition of the present invention forms an alloy layer using nickel (Ni) as a matrix, which is advantageous for alloy formation during welding because it is easy to form a solid solution. The content of nickel (Ni) in the overlay welding composition is preferably 58 to 60% by weight.

용접 시 온도가 900 ℃ 이상 상승하게 되면 크롬(Cr)은 니켈(Ni)과 합금화 되어 니켈(Ni)-크롬(Cr) 기지로 변환된다. 또한, 크롬은(Cr)은 오버레이 용접층(20)의 내식성, 고온 경도 및 내마모성을 향상시킨다. 상기 오버레이 용접용 조성물 중 크롬(Cr)의 함량은 20 내지 23 중량%인 것이 바람직하다. 상기 크롬(Cr)의 함량이 20 중량%보다 낮은 경우 원하는 내식성 및 내마모성을 얻을 수 없고, 23 중량%보다 높은 경우 상기 용접층(20)에 균열이 발생하기 쉽다.When the temperature rises above 900°C during welding, chromium (Cr) is alloyed with nickel (Ni) and converted into a nickel (Ni)-chromium (Cr) matrix. Additionally, chromium silver (Cr) improves the corrosion resistance, high temperature hardness, and wear resistance of the overlay weld layer 20. The content of chromium (Cr) in the overlay welding composition is preferably 20 to 23% by weight. If the chromium (Cr) content is lower than 20% by weight, the desired corrosion resistance and wear resistance cannot be obtained, and if the content of chromium (Cr) is higher than 23% by weight, cracks are likely to occur in the weld layer 20.

몰리브덴(Mo)은 상기 크롬(Cr)과 같이 고온에서 오버레이 용접층(20)의 강도 및 경도를 향상시키며, 내식성을 향상시킨다. 상기 몰리브덴(Mo)은 비중이 높아 확산이 느리게 진행되므로 시간이 경과 할수록 용접층(20) 조직이 안정화되어 장기간 사용에 유리하다. 상기 오버레이 용접용 조성물 중 몰리브덴(Mo)의 함량은 8 내지 10 중량%인 것이 바람직하다. 상기 몰리브덴(Mo)의 함량이 8 중량%보다 적은 경우 원하는 내마모성을 얻을 수 없고, 10 중량%보다 많은 경우 경제성이 떨어진다.Molybdenum (Mo), like chromium (Cr), improves the strength and hardness of the overlay weld layer 20 at high temperatures and improves corrosion resistance. Since the molybdenum (Mo) has a high specific gravity and spreads slowly, the structure of the weld layer 20 is stabilized over time, making it advantageous for long-term use. The content of molybdenum (Mo) in the overlay welding composition is preferably 8 to 10% by weight. If the content of molybdenum (Mo) is less than 8% by weight, the desired wear resistance cannot be obtained, and if the content of molybdenum (Mo) is more than 10% by weight, economic efficiency is poor.

나이오븀(Nb)은 녹는점이 높고 변태가 없으며, 우수한 내식성 및 고온 강도를 지니고 있어 상기 니켈(Ni) 기지에 고용화 되어 상기 오버레이 용접층(20)의 강도를 향상시킨다. 상기 오버레이 용접용 조성물 중 나이오븀(Nb)의 함량은 3 내지 5 중량%인 것이 바람직하다. 상기 나이오븀(Nb)의 함량이 3 중량%보다 낮은 경우 원하는 내식성 및 내마모성을 얻을 수 없다. 한편, 상기 나이오븀(Nb)의 함량이 5 중량%보다 높으면 상기 용접층(20)에 균열이 발생하기 쉽다.Niobium (Nb) has a high melting point, no transformation, excellent corrosion resistance and high-temperature strength, and is dissolved in solid solution in the nickel (Ni) matrix to improve the strength of the overlay weld layer 20. The content of niobium (Nb) in the overlay welding composition is preferably 3 to 5% by weight. If the niobium (Nb) content is lower than 3% by weight, the desired corrosion resistance and wear resistance cannot be obtained. Meanwhile, if the niobium (Nb) content is higher than 5% by weight, cracks are likely to occur in the weld layer 20.

상기 몰리브덴(Mo) 및 나이오븀(Nb)은 조직 치밀성을 향상시키고, 틈새 부식과 크랙(crack)이 발생하지 않도록 조직을 안정화시켜 균열에 대한 내성을 향상시킬 뿐만 아니라 고온의 조건에서 용접층(20)의 파손이나 파공의 발생을 방지하여 마찰 및 충격에 대한 내마모성을 향상시킨다.The molybdenum (Mo) and niobium (Nb) not only improve tissue density and stabilize the structure to prevent crevice corrosion and cracks from occurring, but also improve resistance to cracking and form a weld layer (20) under high temperature conditions. ) prevents damage or ruptures and improves wear resistance against friction and impact.

한편, 상기 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 텅스텐(W) 및 코발트(Co)를 포함하는 오버레이 용접용 조성물에 의한 용접층은 우수한 내식성 및 내마모성을 가진다. 상기 오버레이 용접용 조성물은 기타 불가피한 불순물을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the weld layer made from the overlay welding composition containing nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), tungsten (W), and cobalt (Co) has excellent corrosion resistance and wear resistance. . The overlay welding composition may further contain other unavoidable impurities.

본 발명의 오버레이 용접용 조성물은 고용체 형성이 용이하여 용접 시 합금 형성에 유리한 니켈(Ni)을 기지(matrix)로 사용하여 합금층을 형성한다. 상기 오버레이 용접용 조성물 중 니켈(Ni)의 함량은 52 내지 58 중량%인 것이 바람직하다.The overlay welding composition of the present invention forms an alloy layer using nickel (Ni) as a matrix, which is advantageous for alloy formation during welding because it is easy to form a solid solution. The content of nickel (Ni) in the overlay welding composition is preferably 52 to 58% by weight.

용접 시 온도가 900 ℃ 이상 상승하게 되면 크롬(Cr)은 니켈(Ni)과 합금화 되어 니켈(Ni)-크롬(Cr) 기지로 변환된다. 또한, 크롬은(Cr)은 오버레이 용접층의 내식성, 고온 경도 및 내마모성을 향상시킨다. 상기 오버레이 용접용 조성물 중 크롬(Cr)의 함량은 15 내지 22 중량%인 것이 바람직하다. 상기 크롬(Cr)의 함량이 15 중량%보다 낮은 경우 원하는 내식성 및 내마모성을 얻을 수 없고, 22 중량%보다 높은 경우 상기 용접층(20)에 균열이 발생하기 쉽다.When the temperature rises above 900°C during welding, chromium (Cr) is alloyed with nickel (Ni) and converted into a nickel (Ni)-chromium (Cr) matrix. Additionally, chromium silver (Cr) improves the corrosion resistance, high temperature hardness, and wear resistance of the overlay weld layer. The content of chromium (Cr) in the overlay welding composition is preferably 15 to 22% by weight. If the chromium (Cr) content is lower than 15% by weight, the desired corrosion resistance and wear resistance cannot be obtained, and if the content of chromium (Cr) is higher than 22% by weight, cracks are likely to occur in the weld layer 20.

몰리브덴(Mo)은 조직 치밀성을 향상시키고, 틈새 부식과 크랙(crack)이 발생하지 않도록 조직을 안정화시켜 고온의 조건에서 용접층의 파손이나 파공의 발생을 방지한다. 상기 몰리브덴(Mo)은 비중이 높아 확산이 느리게 진행되므로 시간이 경과 할수록 조직이 안정화되어 장기간 사용에 유리하다. 상기 오버레이 용접용 조성물 중 몰리브덴(Mo)의 함량은 13 내지 16 중량%인 것이 바람직하다. 상기 몰리브덴(Mo)의 함량이 13 중량%보다 적은 경우 원하는 내마모성을 얻을 수 없고, 16 중량%보다 많은 경우 경제성이 떨어진다.Molybdenum (Mo) improves tissue density and stabilizes the structure to prevent crevice corrosion and cracks from occurring, preventing damage or rupture of the weld layer under high temperature conditions. The molybdenum (Mo) has a high specific gravity and spreads slowly, so the structure is stabilized over time, making it advantageous for long-term use. The content of molybdenum (Mo) in the overlay welding composition is preferably 13 to 16% by weight. If the content of molybdenum (Mo) is less than 13% by weight, the desired wear resistance cannot be obtained, and if the content of molybdenum (Mo) is more than 16% by weight, economic efficiency is poor.

텅스텐(W) 및 코발트(Co)는 상기 오버레이 용접층(20)의 내마모성 및 내식성을 향상시킨다. 상기 오버레이 용접용 조성물 중 텅스텐(W)의 함량은 3 내지 4.1 중량%인 것이 바람직하고, 코발트(Co)의 함량은 1 내지 2.5 중량%인 것이 바람직하다. 상기 텅스텐(W)의 함량이 3 중량%보다 적은 경우 또는 상기 코발트(Co)의 함량이 1 중량%보다 적은 경우에는 원하는 내마모성 및 내식성을 얻을 수 없고, 상기 텅스텐(W)의 함량이 4.1 중량%보다 많은 경우 또는 상기 코발트(Co)의 함량이 2.5 중량%보다 많은 경우에는 상기 용접층(20)에 크랙이 발생할 수 있다.Tungsten (W) and cobalt (Co) improve the wear resistance and corrosion resistance of the overlay weld layer 20. The content of tungsten (W) in the overlay welding composition is preferably 3 to 4.1% by weight, and the content of cobalt (Co) is preferably 1 to 2.5% by weight. If the content of tungsten (W) is less than 3% by weight or if the content of cobalt (Co) is less than 1% by weight, the desired wear resistance and corrosion resistance cannot be obtained, and the content of tungsten (W) is 4.1% by weight. In more cases or when the content of cobalt (Co) is more than 2.5% by weight, cracks may occur in the weld layer 20.

본 발명의 오버레이 용접용 조성물은 플럭스 재료를 포함하고 있지 않으므로, 예열 및 추가적인 열처리를 하지 않아도 모재(10)의 표면에 균열 없이 빠르게 용착되어 용접 시 소요되는 시간이 단축된다. 또한, 플럭스 재료가 중력 방향으로 흘러내릴 염려가 없어 장소에 구속되지 않고 설비가 설치된 현장에서 오버레이 용접 시공이 가능하다.Since the composition for overlay welding of the present invention does not contain a flux material, it is quickly welded without cracks on the surface of the base material 10 without preheating or additional heat treatment, thereby shortening the time required for welding. In addition, there is no fear of the flux material flowing down in the direction of gravity, so overlay welding construction is possible at the site where the equipment is installed without being restricted to the location.

한편, 상기 오버레이 용접용 조성물은 와이어(wire) 형태로 제조되는 것이 바람직하다. 상기 와이어의 직경은 Ø 0.7 내지 3.0 mm인 것이 바람직하고, 1.2 mm인 것이 더욱 바람직하다.Meanwhile, the overlay welding composition is preferably manufactured in the form of a wire. The diameter of the wire is preferably Ø 0.7 to 3.0 mm, and more preferably 1.2 mm.

아래에서는 상기 오버레이 용접용 조성물을 이용한 오버레이 용접방법에 대하여 첨부된 도 2의 흐름도를 참조하여 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.Below, the overlay welding method using the overlay welding composition will be described in more detail with reference to the flow chart of FIG. 2 attached.

먼저, 전처리 단계(S1)에서 모재(10) 표면의 이물질 또는 용사 코팅층 등이 제거된다.First, in the pretreatment step (S1), foreign substances or spray coating layers on the surface of the base material 10 are removed.

기사용 중인 설비를 보수하기 위해 오버레이 용접하는 경우, 상기 전처리 단계(S1)에서 모재(10)의 표면에 형성된 용사 코팅층이 완전히 제거된다. 또한, 용사 코팅층이 형성되지 않은 설비를 오버레이 용접하는 경우에는 상기 전처리 단계(S1)에서 녹, 용접 스케일(Scale)과 같은 모재(10) 표면의 이물질이 제거될 수 있다. 한편, 용사 코팅층이 형성되지 않은 모재(10)에 오버레이 용접을 실시할 경우 상기 전처리 단계(S1)는 생략될 수도 있다.When overlay welding is performed to repair equipment in service, the spray coating layer formed on the surface of the base material 10 is completely removed in the pretreatment step (S1). In addition, when overlay welding equipment on which no spray coating layer is formed, foreign substances on the surface of the base material 10, such as rust and welding scale, can be removed in the pretreatment step (S1). Meanwhile, when overlay welding is performed on the base material 10 on which no spray coating layer is formed, the pretreatment step (S1) may be omitted.

구체적으로, 상기 전처리 단계(S1)는 숏블라스트(Shot blast)를 이용하여 수행될 수 있다. 숏블라스트를 재료는 알루미나(Al2O3) 그릿(alumina grit)을 사용하는 것이 바람직하고, 알루미나 그릿의 입자는 #16(1,000±50 ㎛) 내지 #36(700 ㎛)인 것이 바람직하다. 숏블라스트 작업 시 압축기의 공기압은 80 내지 140 PSI인 것이 바람직하다. 상기 공기압이 80 PSI보다 작은 경우 상기 용사 코팅층이 완전히 제거되지 않아 오버레이 용접시 용접 결함이 발생할 수 있으며, 140 PSI보다 큰 경우 모재(10)가 손상될 수 있다. 숏블라스팅 노즐(nozzle)과 모재(10) 사이의 거리는 70 내지 150 mm인 것이 바람직하다. 거리가 70 mm보다 가까운 경우 상기 용사 코팅층이 고르게 제거되지 않고, 150 mm보다 먼 경우 상기 용사 코팅층이 완전히 제거되지 않아 용접 결함이 발생할 수 있다. 상기 숏블라스팅은 모재(10)의 표면과 숏블라스팅 노즐의 각도가 45° 내지 90°가 되도록 하여 1 내지 3회 수행하는 것이 바람직하다.Specifically, the pretreatment step (S1) may be performed using shot blast. The material for shot blasting is preferably alumina (Al 2 O 3 ) grit, and the particles of the alumina grit are preferably #16 (1,000 ± 50 ㎛) to #36 (700 ㎛). When performing shot blasting work, the air pressure of the compressor is preferably 80 to 140 PSI. If the air pressure is less than 80 PSI, the spray coating layer is not completely removed, which may cause welding defects during overlay welding. If the air pressure is greater than 140 PSI, the base material 10 may be damaged. The distance between the shot blasting nozzle and the base material 10 is preferably 70 to 150 mm. If the distance is closer than 70 mm, the thermal spray coating layer is not evenly removed, and if it is farther than 150 mm, the thermal spray coating layer is not completely removed, which may cause welding defects. The shot blasting is preferably performed 1 to 3 times such that the angle between the surface of the base material 10 and the shot blasting nozzle is 45° to 90°.

상기 숏블라스팅된 모재(10)에는 24시간 이내에 오버레이 용접이 수행되는 것이 바람직하다. 상기 전처리 단계(S1) 후, 필요한 경우 모재(10)에는 방청제가 도포될 수 있다.It is preferable that overlay welding is performed on the shot blasted base material 10 within 24 hours. After the pretreatment step (S1), a rust preventive agent may be applied to the base material 10, if necessary.

오버레이 용접용 조성물 준비 단계(S2)는 오버레이 용접에 사용될 용접용 조성물을 준비하는 단계로, 상기 용접용 조성물은 직접 제조하거나 시판되는 것을 제한없이 사용할 수 있다.The overlay welding composition preparation step (S2) is a step of preparing a welding composition to be used for overlay welding. The welding composition can be manufactured directly or commercially available without limitation.

본 발명의 일실시예에 의한 상기 오버레이 용접용 조성물은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe) 및 나이오븀(Nb)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 니켈(Ni)은 58 내지 60 중량%, 상기 크롬(Cr)은 20 내지 23 중량%, 상기 몰리브덴(Mo)은 8 내지 10 중량%, 상기 철(Fe)은 4 내지 5 중량%, 상기 나이오븀(Nb)은 3 내지 5 중량%가 포함될 수 있다. 상기 오버레이 용접용 조성물은 상기의 성분들 이외에 기타 불가피한 불순물들을 더 포함할 수 있다.The overlay welding composition according to an embodiment of the present invention may include nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), and niobium (Nb). Here, nickel (Ni) is 58 to 60% by weight, chromium (Cr) is 20 to 23% by weight, molybdenum (Mo) is 8 to 10% by weight, iron (Fe) is 4 to 5% by weight, The niobium (Nb) may be included in an amount of 3 to 5% by weight. The overlay welding composition may further include other unavoidable impurities in addition to the above components.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 의한 상기 오버레이 용접용 조성물은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 텅스텐(W) 및 코발트(Co)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 니켈(Ni)은 52 내지 58 중량%, 상기 크롬(Cr)은 15 내지 22 중량%, 상기 몰리브덴(Mo)은 13 내지 16 중량%, 상기 철(Fe)은 0.1 내지 5.5 중량%, 상기 텅스텐(W)은 3 내지 4.1 중량%, 상기 코발트(Co)는 1 내지 2.5 중량%가 포함될 수 있다. 상기 오버레이 용접용 조성물은 상기의 성분들 이외에 기타 불가피한 불순물들을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the overlay welding composition according to another embodiment of the present invention may include nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), tungsten (W), and cobalt (Co). . Here, the nickel (Ni) is 52 to 58% by weight, the chromium (Cr) is 15 to 22% by weight, the molybdenum (Mo) is 13 to 16% by weight, and the iron (Fe) is 0.1 to 5.5% by weight, The tungsten (W) may be included in an amount of 3 to 4.1% by weight, and the cobalt (Co) may be included in an amount of 1 to 2.5% by weight. The overlay welding composition may further include other unavoidable impurities in addition to the above components.

상기 오버레이 용접용 조성물을 구성하는 각 성분들은 상기 오버레이 용접용 조성물에서 설명한 바와 동일하므로 이하에서는 그에 대한 설명은 생략한다. 상기 오버레이 용접용 조성물은 와이어 형태로 제조되는 것이 바람직하다. 상기 와이어의 직경은 Ø 0.7 내지 3.0 mm인 것이 바람직하고, 1.2 mm인 것이 더욱 바람직하다.Since each component constituting the overlay welding composition is the same as described in the overlay welding composition, description thereof will be omitted below. The overlay welding composition is preferably manufactured in the form of a wire. The diameter of the wire is preferably Ø 0.7 to 3.0 mm, and more preferably 1.2 mm.

다음으로, 오버레이 용접 장치 설치 단계(S3)에서는 오버레이 용접을 수행할 설비가 설치된 현장에 오버레이 용접 장치들이 설치된다. 이때, 사용되는 오버레이 용접을 위한 장치들에는 오버레이 용접기, 용접용 프레임(frame), 용접기 이송 장치, 전기 공급용 배선, 아르곤(Ar) 가스 집진기 등이 있다.Next, in the overlay welding device installation step (S3), overlay welding devices are installed at a site where equipment to perform overlay welding is installed. At this time, the devices used for overlay welding include an overlay welder, a welding frame, a welder transfer device, electricity supply wiring, and an argon (Ar) gas dust collector.

마지막으로, 오버레이 용접층 형성 단계(S4)에서 상기 모재(10) 표면에 비드(bead)층이 쌓여 오버레이 용접층(20)이 형성된다.Finally, in the overlay weld layer forming step (S4), a bead layer is piled up on the surface of the base material 10 to form the overlay weld layer 20.

상기 오버레이 용접층 형성 단계(S4)는 일렉트로슬래그 용접(electroslag welding; ESW), 서브머지드 아크 용접(submerged arc welding; SAW), 가스 텅스텐 아크 용접(gas tungsten arc welding; GTAW) 등의 방법으로 수행될 수 있으나 가스 메탈 아크 용접(gas metal arc welding; GMAW) 방법으로 수행되는 것이 가장 바람직하다.The overlay weld layer forming step (S4) is performed by methods such as electroslag welding (ESW), submerged arc welding (SAW), and gas tungsten arc welding (GTAW). It can be done, but it is most preferable to perform it using gas metal arc welding (GMAW).

이때, 모재(10)의 표면에 형성된 하나의 상기 비드층 두께는 2 내지 2.3 mm인 것이 바람직하고, 상기 오버레이 용접층(20)은 1 내지 4개의 비드층이 쌓여 형성되는 것이 바람직하다. 상기 비드층을 이루는 비드(bead)는 위브(weave) 또는 스트링(string) 형태 일 수 있으나 위브 형태인 것이 바람직하다.At this time, the thickness of one bead layer formed on the surface of the base material 10 is preferably 2 to 2.3 mm, and the overlay weld layer 20 is preferably formed by stacking 1 to 4 bead layers. The beads forming the bead layer may be in a weave or string form, but are preferably in a weave form.

상기 오버레이 용접층(20)의 희석률은 5 % 이하인 것이 바람직하다. The dilution rate of the overlay weld layer 20 is preferably 5% or less.

이를 위해, 본 발명의 오버레이 용접단계는 140 내지 230 암페어(A)의 용접 전류 및 14 내지 25 볼트(V)의 용접 전압으로 수행되는 것이 바람직하다. 용접 전류 및 용접 전압이 상기 범위보다 작거나 큰 경우 상기 오버레이 용접층(20)의 희석률이 5 %보다 높아져 원하는 내식성 및 내마모성을 얻을 수 없다.To this end, the overlay welding step of the present invention is preferably performed with a welding current of 140 to 230 amperes (A) and a welding voltage of 14 to 25 volts (V). If the welding current and welding voltage are less than or greater than the above range, the dilution rate of the overlay weld layer 20 becomes higher than 5%, making it impossible to obtain the desired corrosion resistance and wear resistance.

나아가, 상기 오버레이 용접단계(S3)는 용접 토치(torch)와 모재(10) 표면 사이의 거리가 15 내지 50 mm이고, 용접 속도가 200 내지 350 mm/min인 조건에서 수행되는 것이 바람직하다. 용접 토치와 모재 표면 사이의 거리 및 용접 속도가 상기 범위보다 작거나 큰 경우 상기 오버레이 용접층(20)의 희석률이 5 %보다 높아져 원하는 내식성 및 내마모성을 얻을 수 없다. 본 발명의 오버레이 용접방법으로 형성된 오버레이 용접층(20)은 철(Fe)의 함량이 5% 이하로 매우 낮기 때문에 황산, 질산 또는 염산 등에 대한 내식성 및 내마모성이 우수한 특성을 가진다.Furthermore, the overlay welding step (S3) is preferably performed under the conditions that the distance between the welding torch and the surface of the base material 10 is 15 to 50 mm and the welding speed is 200 to 350 mm/min. If the distance between the welding torch and the surface of the base material and the welding speed are smaller or larger than the above range, the dilution rate of the overlay weld layer 20 becomes higher than 5%, making it impossible to obtain the desired corrosion resistance and wear resistance. The overlay weld layer 20 formed by the overlay welding method of the present invention has an extremely low iron (Fe) content of 5% or less, so it has excellent corrosion resistance and wear resistance against sulfuric acid, nitric acid, or hydrochloric acid.

오버레이 용접 시 모재(10)와 용접용 조성물의 산화를 방지하기 위하여 불활성 가스를 실드가스(shield gas)로 제공한다. 상기 불활성 가스로는 아르곤(Ar), 질소(N2) 또는 헬륨(He) 가스를 사용할 수 있으나, 본 발명에 의한 오버레이 용접방법에서는 아르곤(Ar) 가스를 사용하는 것이 바람직하다.In order to prevent oxidation of the base material 10 and the welding composition during overlay welding, an inert gas is provided as a shield gas. Argon (Ar), nitrogen (N 2 ), or helium (He) gas can be used as the inert gas, but it is preferable to use argon (Ar) gas in the overlay welding method according to the present invention.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오버레이 용접용 조성물 및 이를 이용한 오버레이 용접방법의 작용을 설명한다. 본 발명에 의한 오버레이 용접 조성물 및 이를 이용한 오버레이 용접방법은 오버레이 용접이 필요한 모든 설비에 적용할 수 있으나 아래에서는 용사 코팅층이 형성된, 기사용 중인 설비에 대한 오버레이 용접에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation of the overlay welding composition and the overlay welding method using the same according to a preferred embodiment of the present invention will be described. The overlay welding composition according to the present invention and the overlay welding method using the same can be applied to all equipment requiring overlay welding, but overlay welding for equipment in use on which a thermal spray coating layer has been formed will be described below.

먼저, 작업자는 전처리 단계(S1)에서 제강공장에 설치되어 기사용 중인 보일러 튜브의 모재(10) 위에 형성된 용사 코팅층을 알루미나 그릿을 이용하여 숏블라스트 처리한다. 이때, 상기 모재(10)의 표면과 숏블라스트 노즐의 각도가 45° 이상이 되도록 하고, 상기 알루미나 그릿을 80 내지 140 PSI의 공기압으로 쏘아 모재(10)에 코팅된 용사 코팅층을 제거한다. 상기 숏블라스트로 전처리된 모재(10)는 육안으로 관찰하였을 때 표면에 오일(oil), 그리스(grease), 먼지 및 녹 등의 이물질이 없고, 모재(10) 전체가 동일한 금속 색상을 가진다. 이를 통해, 용사 코팅되었던 모재(10)의 표면에도 용접 결함 없이 오버레이 용접층(20)이 형성될 수 있으므로 오버레이 용접을 적용하기 위해 부품을 교체할 필요가 없다.First, in the pretreatment step (S1), the worker shot-blasts the thermal spray coating layer formed on the base material 10 of the boiler tube that is installed in the steel mill and is in use using alumina grit. At this time, the angle between the surface of the base material 10 and the shot blast nozzle is set to 45° or more, and the alumina grit is fired at an air pressure of 80 to 140 PSI to remove the thermal spray coating layer coated on the base material 10. When observed with the naked eye, the base material 10 pretreated with the shot blast has no foreign substances such as oil, grease, dust, or rust on its surface, and the entire base material 10 has the same metallic color. Through this, the overlay weld layer 20 can be formed on the surface of the spray-coated base material 10 without welding defects, so there is no need to replace parts to apply overlay welding.

작업자는 용사 코팅층이 형성되지 않은 모재(10)에 대해서도 상기 전처리(S1) 단계를 통해 모재(10)의 표면에 존재하는 녹, 용접 스케일 등과 같은 이물질을 제거하여 상기 오버레이 용접층(20)의 품질을 향상시킬 수 있다.The worker removes foreign substances such as rust and welding scale present on the surface of the base material 10 through the pretreatment (S1) step even for the base material 10 on which the thermal spray coating layer is not formed, thereby improving the quality of the overlay weld layer 20. can be improved.

상기 모재(10)로부터 용사 코팅층을 모두 제거한 후, 작업자는 내마모성이 더 요구되는 설비인 경우 니켈(Ni) 58 내지 60 중량%, 크롬(Cr) 20 내지 23 중량%, 몰리브덴(Mo) 8 내지 10 중량%, 철(Fe) 4 내지 5 중량% 및 나이오븀(Nb) 3.15 내지 4.15 중량%를 포함하는 오버레이 용접용 조성물로 제조된 와이어를, 내식성이 더 요구되는 설비인 경우 니켈(Ni) 52 내지 58 중량%, 크롬(Cr) 15 내지 22 중량%, 몰리브덴(Mo) 13 내지 16 중량%, 철(Fe) 0.1 내지 5.5 중량%, 텅스텐(W) 3 내지 4.1 중량% 및 코발트(Co) 1 내지 2.5 중량%를 포함하는 오버레이 용접용 조성물로 제조된 와이어를 준비한다.After removing all of the thermal spray coating layer from the base material 10, the operator applies 58 to 60% by weight of nickel (Ni), 20 to 23% by weight of chromium (Cr), and 8 to 10% by weight of molybdenum (Mo) in case of equipment requiring more wear resistance. In the case of equipment requiring more corrosion resistance, a wire made of an overlay welding composition containing 4 to 5 wt% of iron (Fe) and 3.15 to 4.15 wt% of niobium (Nb) is used with 52 to 52 wt% of nickel (Ni). 58% by weight, 15 to 22% by weight of chromium (Cr), 13 to 16% by weight of molybdenum (Mo), 0.1 to 5.5% by weight of iron (Fe), 3 to 4.1% by weight of tungsten (W), and 1 to 1% by weight of cobalt (Co) Prepare a wire made of a composition for overlay welding containing 2.5% by weight.

다음으로, 오버레이 용접을 수행할 설비 주변에 용접에 필요한 장치들을 설치한다.Next, the devices necessary for welding are installed around the facility where overlay welding will be performed.

본 발명에 의한 오버레이 용접용 조성물은 플럭스 재료를 포함하고 있지 않다. 때문에, 예열 및 추가적인 열처리 과정이 필요하지 않고 플럭스 재료가 중력 방향으로 흘러내릴 염려가 없어, 장소에 구속되지 않고 시공이 가능하며 용착 시간이 단축된다. 따라서, 용접이 필요한 설비가 설치된 현장에서 출장 시공이 가능하다.The composition for overlay welding according to the present invention does not contain a flux material. Therefore, preheating and additional heat treatment processes are not required and there is no fear of the flux material flowing down in the direction of gravity, allowing construction without being restricted to the location and shortening the welding time. Therefore, on-site construction is possible at sites where equipment requiring welding is installed.

마지막으로, 모재(10)의 표면에 2 mm 두께의 비드층을 1 내지 4개 층으로 쌓아 오버레이 용접층(20)을 형성한다.Finally, 1 to 4 layers of 2 mm thick bead layers are stacked on the surface of the base material 10 to form an overlay weld layer 20.

이때, 오버레이 용접은 용접 전류는 14O 내지 230 암페어(A)이고, 용접 전압은 14 내지 25 볼트(V)인 조건에서 수행된다. 또한, 상기 오버레이 용접 시 용접 토치와 모재(10) 표면 사이의 거리는 15 내지 50 mm이고, 용접 속도는 200 내지 350 mm/min이다. 본 발명에 의한 오버레이 용접용 조성물 및 이를 이용한 오버레이 용접방법에 의한 용접층(20)은 희석률이 5 % 이하이다. 따라서, 우수한 내식성 및 내마모성을 가지므로 상기 오버레이 용접층(20)이 형성된 설비의 정비 및 보수 주기가 길어지는 이점이 있다.At this time, overlay welding is performed under the conditions that the welding current is 140 to 230 amperes (A) and the welding voltage is 14 to 25 volts (V). In addition, during the overlay welding, the distance between the welding torch and the surface of the base material 10 is 15 to 50 mm, and the welding speed is 200 to 350 mm/min. The overlay welding composition according to the present invention and the weld layer 20 obtained by the overlay welding method using the same have a dilution rate of 5% or less. Therefore, since it has excellent corrosion resistance and wear resistance, there is an advantage that the maintenance and repair cycle of the equipment in which the overlay weld layer 20 is formed is extended.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples and experimental examples.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples and experimental examples only illustrate the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following examples and experimental examples.

<실시예 1> 오버레이 용접 시험편 제조<Example 1> Manufacturing of overlay welded test specimens

용접 조건을 달리하여 표 1과 같이 오버레이 용접 시험편을 제조하였다. 이때, 용접 토치와 모재 사이의 거리는 15 내지 50 mm로 동일하다.Overlay welded test pieces were manufactured as shown in Table 1 under different welding conditions. At this time, the distance between the welding torch and the base material is the same at 15 to 50 mm.

용접조건Welding conditions 입열 (KJ/cm2)Heat input (KJ/cm 2 ) 용접 전류(A)Welding current (A) 용접 전압(V)Welding voltage (V) 속도(mm/min)Speed (mm/min) 실시예 1Example 1 140 ~ 230140~230 14 ~ 2514 to 25 200 ~ 350200~350 15 ~ 2015 to 20 실시예 2Example 2 150 ~ 220150~220 15 ~ 2515 to 25 250 ~ 350250~350 16 ~ 2116 to 21

<실험예 1> 오버레이 용접층의 열 충격시험 및 경도 측정<Experimental Example 1> Thermal shock test and hardness measurement of overlay weld layer

상기 실시예에서 제조한 오버레이 용접 시험편을 이용하여 열 충격 시험을 수행였다.A thermal shock test was performed using the overlay welded test piece prepared in the above example.

구체적으로, 상기 실시예 1 및 실시예 2의 시험편을 1,200 ℃ 온도에서 20분 동안 유지 후 차가운 물에 담그는 실험을 50회 반복한 후 용접층의 상태를 확인하였다. 그 결과, 실시예 1 및 실시예 2 모두에서 크랙, 파공 등 용접층의 손상이 발견되지 않아 고온에서 우수한 강도를 가지는 것을 확인하였다.Specifically, the test pieces of Examples 1 and 2 were held at a temperature of 1,200°C for 20 minutes and then immersed in cold water. The test was repeated 50 times and the state of the weld layer was confirmed. As a result, in both Examples 1 and 2, no damage to the weld layer such as cracks or punctures was found, confirming that it has excellent strength at high temperatures.

또한, 상기 실시예 1 및 실시예 2의 용접층 모두 비커스 경도가 HV340 이상으로 우수한 경도를 가지는 것을 확인하였다.In addition, it was confirmed that both the welded layers of Example 1 and Example 2 had excellent hardness with a Vickers hardness of HV340 or higher.

<실험예 2> 오버레이 용접층과 용사 코팅층의 내마모성 비교<Experimental Example 2> Comparison of wear resistance of overlay weld layer and thermal spray coating layer

용사 코팅층과 본 발명에 의한 오버레이 용접층의 내마모성을 비교하기 위하여 용사 코팅된 모재(표 2)와 본 발명에 의한 오버레이 용접이 적용된 모재(표 3)의 마모된 두께를 측정하여 비교 하였다.In order to compare the wear resistance of the thermal spray coating layer and the overlay welding layer according to the present invention, the worn thickness of the thermal spray coating base material (Table 2) and the base material to which overlay welding according to the present invention was applied (Table 3) were measured and compared.

구체적으로, 제련공장의 업퍼후드(upper hood) 및 복사부(heat radiation)에 니켈(Ni)-크롬(Cr) 합금 및 세라믹을 이용한 용사 코팅 및 본 발명에 의한 오버레이 용접을 수행하고, 시간 경과에 따른 마모 두께를 확인하였다. 각 측정값은 50개의 포인트에서 용사 코팅층 및 용접층의 두께를 측정하여 평균값을 나타낸 것이다.Specifically, thermal spray coating using nickel (Ni)-chromium (Cr) alloy and ceramics and overlay welding according to the present invention were performed on the upper hood and heat radiation of the smelting plant, and over time The wear thickness was confirmed. Each measurement value represents the average value of the thickness of the sprayed coating layer and weld layer measured at 50 points.

코팅 연도coating year 용사 자재warrior material 기준 용사 두께(mm)Standard thermal spraying thickness (mm) 마모 감량(mm)Wear loss (mm) 비교예 1Comparative Example 1 20192019 Ni-Cr 합금 및 세라믹Ni-Cr alloys and ceramics 0.5 mm 이상0.5 mm or more 0.5~0.80.5~0.8 비교예 2Comparative Example 2 20192019 Ni-Cr 합금 및 세라믹Ni-Cr alloys and ceramics 0.5 mm 이상0.5 mm or more 0.5~0.70.5~0.7 비교예 3Comparative Example 3 20202020 Ni-Cr 합금 및 세라믹Ni-Cr alloys and ceramics 0.5 mm 이상0.5 mm or more 0.5~0.60.5~0.6

용접 연도weld year 용접 두께(mm)Welding thickness (mm) 마모 감량(mm)Wear loss (mm) 실시예 3Example 3 20192019 2~2.32~2.3 0.270.27 실시예 4Example 4 20192019 2~2.32~2.3 0.260.26 실시예 5Example 5 20202020 2~2.32~2.3 0.130.13

그 결과, 표 2 및 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 오버레이 용접층이 매년 약 0.13 mm 정도의 마모가 진행되는 반면, 용사 코팅층은 매년 약 0.5 mm 정도의 마모가 진행되어 본 발명에 의한 오버레이 용접층이 용사 코팅층보다 내마모성이 우수함을 확인하였다.As a result, as shown in Tables 2 and 3, while the overlay welding layer according to the present invention wears out by about 0.13 mm every year, the thermal spray coating layer wears out by about 0.5 mm every year, and the overlay welding layer according to the present invention wears out by about 0.5 mm every year. It was confirmed that the overlay weld layer had better wear resistance than the thermal spray coating layer.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations will be possible to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention shall be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope shall be construed as being included in the scope of rights of the present invention.

10 : 모재 20 : 용접층10: Base material 20: weld layer

Claims (5)

니켈(Ni) 58 내지 60 중량%, 크롬(Cr) 20 내지 23 중량%, 몰리브덴(Mo) 8 내지 10 중량%, 철(Fe) 4 내지 5 중량% 및 나이오븀(Nb) 3 내지 5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 용접용 조성물.Nickel (Ni) 58 to 60% by weight, chromium (Cr) 20 to 23% by weight, molybdenum (Mo) 8 to 10% by weight, iron (Fe) 4 to 5% by weight, and niobium (Nb) 3 to 5% by weight. A composition for overlay welding, comprising: 니켈(Ni) 52 내지 58 중량%, 크롬(Cr) 15 내지 22 중량%, 몰리브덴(Mo) 13 내지 16 중량%, 철(Fe) 0.1 내지 5.5 중량%, 텅스텐(W) 3 내지 4.1 중량% 및 코발트(Co) 1 내지 2.5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 용접용 조성물.Nickel (Ni) 52 to 58% by weight, chromium (Cr) 15 to 22% by weight, molybdenum (Mo) 13 to 16% by weight, iron (Fe) 0.1 to 5.5% by weight, tungsten (W) 3 to 4.1% by weight, and A composition for overlay welding, characterized in that it contains 1 to 2.5% by weight of cobalt (Co). 모재 표면의 이물질 또는 용사 코팅층을 제거하는 전처리 단계(S1);
용접용 조성물 준비 단계(S2);
현장에 용접 장치들을 설치하는 용접 장치 설치 단계(S3); 및
모재 표면에 비드층을 쌓는 오버레이 용접 단계(S4);를 포함하되,
상기 용접용 조성물은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe) 및 나이오븀(Nb)를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 용접방법.
A pretreatment step (S1) of removing foreign substances or sprayed coating layers on the surface of the base material;
Welding composition preparation step (S2);
Welding device installation step (S3) of installing welding devices on site; and
Including an overlay welding step (S4) of stacking a bead layer on the surface of the base material,
An overlay welding method, characterized in that the welding composition includes nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), and niobium (Nb).
모재 표면의 이물질 또는 용사 코팅층을 제거하는 전처리 단계(S1);
용접용 조성물 준비 단계(S2);
현장에 용접 장치들을 설치하는 용접 장치 설치 단계(S3); 및
모재 표면에 비드층을 쌓는 오버레이 용접 단계(S4);를 포함하되,
상기 용접용 조성물은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 텅스텐(W) 및 코발트(Co)를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 용접방법.
A pretreatment step (S1) of removing foreign substances or sprayed coating layers on the surface of the base material;
Welding composition preparation step (S2);
Welding device installation step (S3) of installing welding devices on site; and
Including an overlay welding step (S4) of stacking a bead layer on the surface of the base material,
The welding composition is an overlay welding method characterized in that it contains nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), tungsten (W), and cobalt (Co).
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 오버레이 용접 단계(S4)는,
140 내지 230 암페어(A)의 용접 전류 및 14 내지 25 볼트(V)의 용접 전압을 적용하고, 용접 토치와 모재 표면의 거리가 15 내지 50 mm이며 용접 속도가 200 내지 350 mm/min인 것을 특징으로 하는 오버레이 용접방법.

According to clause 3 or 4,
The overlay welding step (S4) is,
A welding current of 140 to 230 amperes (A) and a welding voltage of 14 to 25 volts (V) are applied, the distance between the welding torch and the surface of the base material is 15 to 50 mm, and the welding speed is 200 to 350 mm/min. Overlay welding method.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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