KR100671068B1

KR100671068B1 - 570 메가파스칼급 고인성 서브머지드 아크 용접용 소결형플럭스

Info

Publication number: KR100671068B1
Application number: KR1020050091543A
Authority: KR
Inventors: 정우현; 노태훈
Original assignee: 고려용접봉 주식회사
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2007-01-19

Abstract

본 발명은 570MPa급 고인성 서브머지드 아크 용접용 소결형 플럭스에 관한 것이다.

본 발명의 서브머지드 아크 용접용 소결형 플럭스는, 15.0∼21.0% SiO₂, 12.0∼20.0% Al₂O₃, 0.5∼4.0% TiO₂, 7.0∼15.0% CaO, 7.0∼20.0% CaF₂, 2.0∼10.0% MnO, 24.0∼36.0% MgO 및 Na₂O와 K₂O 또는 Li₂O 중의 어느 한 성분 또는 그 이상의 합 2.0∼5.0%, 1.0∼4.0% CO₂(탄산염 광물에서의 환산치)와 기타 불가피한 불순물로 조성되며, 각 조성 성분의 함량이,

1.8≤(%MgO+%CaO+%CaF₂)/{%SiO₂+0.5×(%TiO₂+%Al₂O₃)}≤2.5 를 만족하도록 조절함에 기술적 특징이 있다.

본 발명의 소결형 플럭스는, 양호한 용접부 인성을 얻을 수 있으면서도 작업성이 우수하여 용접 생산성 및 경제성 제고에 큰 도움을 줄 것으로 기대된다.

고강도, 고인성, 서브머지드 아크 용접, 소결형 플럭스

Description

570 메가파스칼급 고인성 서브머지드 아크 용접용 소결형 플럭스{570MPa grade agglomerated flux with high impact-value for submerged arc welding}

도 1은 순수 용착금속(all-weld-metal)을 얻기 위한 다층 용접 방법을 보인 모식도.

((도면의 주요부분에 대한 부호의 설명))

11. 모재 12. 백킹재

본 발명은 570MPa급 고인성 서브머지드 아크 용접용 소결형 플럭스에 관한 것으로, 더 자세하게는 인장강도 570MPa급의 강재를 사용하는 교량, 라인 파이프, 철골 등과 같은 구조물에 대한 단층 및 다층 서브머지드 아크 자동 용접에 범용적으로 사용할 수 있으며, 저온에서 용착금속의 인성이 양호하면서도 용착금속의 인장강도 역시 570MPa 이상의 인장강도를 얻을 수 있으면서 자동 용접 작업성이 우수 한 570MPa급 고인성 서브머지드 아크 용접용 소결형 플럭스에 관한 것이다.

일명 '잠호용접'이라고도 불리는 서브머지드 아크 용접은 플럭스 속에서 자동적으로 공급되는 와이어 선단과 모재 사이에 아크를 발생시켜 연속적으로 행하는 용접법으로서, 대전류를 사용할 수 있기 때문에 타 용접법에 비하여 능률적인 용접이 가능한 용접법이다.

상기와 같이 서브머지드 용접은, 플럭스 내에서 아크가 발생되어 용접이 이루어지기 때문에 플럭스의 품질과 선택이 매우 중요한 용접 요소가 되며, 이러한 서브머지드 용접에 사용되는 플럭스는 크게 용융형 플럭스와 소결형 플럭스의 두 가지로 구분된다.

용융형 플럭스는, 1400℃ 이상의 고온에서 플럭스 원료를 용해시킨 후 냉각, 건조 및 분쇄 등의 과정을 통하여 제조되며, 소결형 플럭스는, 물유리(water glass)를 이용하여 플럭스 원료를 바인더와 혼합한 후 고온에서 소결하여 제조된다.

공업화가 고도화 됨에 따라 각종 석유화학 복합공장, 발전설비 등 용접이 필요한 각종 구조물들의 크기가 거대해지면서 강재가 갖는 인장강도가 높아짐에 따라, 각종 구조물들의 안전을 위하여, 강재의 용접부 역시 강재에 못지 않는 인장강도를 갖는 동시에 저온에서도 우수한 충격인성을 가져야만 한다.

한편, 상기 서브머지드 아크 용접용 소결형 플럭스는, 염기도에 따라 용착금속의 산소량 및 합금원소의 이행정도가 달라지게 되는 바, 이는 용착금속의 저온인성과 용접 작업성에 큰 영향을 미치게 된다.

즉, 일반적으로, 플럭스 성분 중 CaO, CaF₂, MgO 및 MnO 등은 염기성으로서, 이들의 함량이 높으면 용착금속 중의 산소량이 낮아지면서 탈황, 탈인 반응은 활발하게 하게 되어 청정도가 높은 용착금속을 얻을 수가 있기 때문에, 용접부의 인성은 좋아지나, 용접 작업성이 떨어지게 되고, 반면에, SiO₂ 및 TiO₂ 등은 산성으로서, 이들의 함량이 높으면 상기와 반대 현상이 일어나게 되어 용착금속의 청정도와 용접부 인성은 떨어지게 되나 용접 작업성은 좋아지게 된다.

그러나, 종래의 소결형 플럭스는 용접부의 인성에 주안점을 두어 제조되었기 때문에, 용접부 인성이 우수할 경우에는 용접 슬래그 박리성, 아크 안정성, 비드 외관 등 용접 작업성과 관련 있는 제반 특성이 떨어져 용접 작업시 상당한 어려움이 초래되어 그 사용이 기피되고 있는 실정이며, 용접 작업이 좋은 경우에는 용접부 인성이 떨어지는 문제가 있었다.

본 발명은, 종래 소결형 플럭스가 가지고 있는 제반 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 종래 소결형 플럭스에서 얻을 수 있는 용입부 깊이를 유지하면서 용접부의 인성과 함께 안정적인 용접 작업성을 얻을 수 있고, 교량, 선박, 철골 등의 각종 후물 강재의 용접에 적합한 570 메가파스칼급 고인성 서브머지드 아크 용접용 소결형 플럭스를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은, 특정 식으로 표현되는 염기도의 조절에 의해 달성된다.

본 발명의 570MPa급 고인성 서브머지드 아크 용접용 소결형 플럭스는, 중량%로, 15.0∼21.0% SiO₂, 12.0∼20.0% Al₂O₃, 0.5∼4.0% TiO₂, 7.0∼15.0% CaO, 7.0∼20.0% CaF₂, 2.0∼10.0% MnO, 24.0∼36.0% MgO 및 Na₂O와 K₂O 또는 Li₂O 중의 어느 한 성분 또는 그 이상의 합 2.0∼5.0%, 1.0∼4.0% CO₂(탄산염 광물에서의 환산치)와 기타 불가피한 불순물로 구성되며, 각 조성 성분의 함량(중량%) 사이에서 다음의 수학식으로 표현되는 염기도가 1.8∼2.5의 범위로 조절되도록 함에 기술적 특징이 있다.

상기와 같이 조성되는 본 발명의 플럭스에서, 각 성분의 역할과 각 성분 범위를 한정한 이유를 살펴 보면 다음과 같다.

SiO₂는, 산성계 성분으로서, 용융슬래그의 염기도를 조정하고, 용융슬래그의 점성과 융점을 조절하여 비드 외관을 균일하게 하여 주며, 규석(Qartz, SiO₂), 규사 (Quartz sand, SiO₂), 규회석(Wollastonite, CaSiO₃) 등의 산화물 또는 복합 산화물로 첨가되는 바, 그 함량이 15.0% 미만일 경우에는 용융 슬래그의 점성이 부족하여 사행 비드나 언더컷 등이 발생되기 쉬우며, 비드 폭이 불균일해지거나 퍼짐성이 떨어져 볼록 비드가 발생되고, 21.0%를 초과하게 되면 용융 슬래그의 염기도가 낮아져 용착 금속 내의 산소가 증가하게 되면서 용접부 인성이 저하될 뿐만 아니라, 점성이 필요 이상으로 높아져 불규칙한 비드가 나타나게 된다.

Al₂O₃는, 슬래그를 형성하고 염기도를 조정하여 용접 작업성을 개선하는데 필요한 중성계 성분으로서, 슬래그의 점성 및 융점을 조정하고, 고전류 용접시 아크 집중성 및 안정성을 향상시켜 용접 작업성을 향상시키는 역할을 하는데, 그 함량이 12.0%에 미치지 못하면 용융 슬래그의 점성과 융점이 낮아져 비드 폭과 결이 불균일하게 될 뿐만 아니라, 언더컷 등의 용접 결함이 발생할 수 있으며, 20.0%를 초과하게 되면 슬래그의 응고 온도를 상승시켜 비드가 열화되는 현상이 발생하게 되고, 용융 슬래그의 점성이 높아져 볼록한 형상의 비드가 형성되거나 용접부로의 슬래그 혼입이 초래된다.

상기 Al₂O₃의 공급원으로는 보크사이트(Bauxite, Al₂O₃·2H₂O)나 산화알루미늄(Aluminum oxide, Al₂O₃) 등을 들 수 있다.

TiO₂는, 산성계 성분으로서 슬래그 생성재이며, 용접 중 Ti가 용접금속 내로 이행되어 용접금속의 인성 향상과 슬래그 박리성을 좋게 하는 효과가 있는 바, 그 함량이 0.5%에 미치지 못하면 슬래그의 박리성이 떨어지게 되는 동시에 슬래그 박리성이 열화되고, 용접금속의 인성이 저하될 뿐만 아니라 언더컷이 발생하게 되며, 4.0%를 초과하게 되면 아크가 불안정해져 비드의 결이 거칠어지고 용접금속 중에 Ti가 지나치게 함유되어 용접부 강도가 높아지면서 저온 균열 발생 가능성이 커지게 된다.

상기 TiO₂의 공급원으로서는 루틸(Rutile, TiO₂)이나 일미나이트(Ilmenite, FeTiO₃) 등이 있다.

CaO는, 염기도와 점성을 조정하는 염기성 성분으로서, 용접금속 중의 산소량을 감소시키는 효과를 가지고 있기 때문에 용접부의 인성 향상에 효과적이 성분이나, 그 함량이 7.0% 미만일 경우는 그 효과가 미미하며, 15.0%를 초과하게 되면 비드 외관과 용접 작업성이 나빠져 포크마크가 발생하게 되는 동시에 점성이 증가하여 비드가 불균일하게 된다.

상기 CaO의 공급원으로서는 규회석(Wollastonite, CaSiO₃), 백운석(Dolomite, MgCO₃·CaCO₃), 석회장석(Anorthite, CaO·Al₂O₃·2SiO₂) 등이 있다.

CaF₂는, 염기성 성분으로 슬래그의 유동성을 향상시키고 불소가스를 발생시켜 수증기 분압을 떨어뜨림으로써, 용착금속 내의 저수소화에 효과가 있는 바, 함량이 7.0%에 미치지 못하면 그 효과가 충분치 않을 뿐 아니라, 용접금속에 대한 실드(shield) 효과가 부족하게 되며, 20.0%를 초과하게 되면 아크가 불안정해져서 비 드 외관의 열화 현상이 나타나게 되는 동시에 발생되는 가스에 의한 자극적인 냄새가 지나치게 강하게 되고, 포크마크 또는 언더컷 등이 발생하게 된다.

상기 CaF₂의 공급원으로서는 형석(Fluospar, CaF₂) 등을 들 수 있다.

MnO는, 염기성 성분으로 용접 속도가 빨라질 경우에도 비드 외관을 양호하게 하며, 슬래그의 융점 및 점성을 조절하는데 유용한 성분으로서, 그 함량이 2.0% 미만일 경우는 효과가 거의 없으나, 10.0%를 초과하게 되면 용융지에서의 CO 반응이 강해져 비드 외관 또는 슬래그 박리성이 현저하게 나빠진다.

상기 MnO의 공급원으로서는 페로망간(Ferro-Manganese), 산화망간(Maganese oxide, MnO) 등이 있다

MgO는, 염기성 성분으로 용융 슬래그의 염기도를 높이는 기능이 있으며, 금속 중의 수소를 슬래그 내부로 이동시킴으로써 용접부의 수소량을 감소시켜 인성을 향상시키는 효과가 있는데, 그 함량이 24.0%에 미치지 못하면 효과가 충분하지 않아 용접비드 표면에 부착된 슬래그의 박리성이 나빠지게 되며, 36.0%를 초과하게 될 경우에는 아크가 불안해져 볼록비드가 형성될 뿐 아니라, 슬래그의 융점이 과도하게 상승함으로써 슬래그 박리성이 떨어지게 된다.

상기 MgO의 공급원으로서는 마그네사이트(Magnesite, MgCO₃), 마그네시아크린커(Magnesia clinker, MgO), 백운석(Dolomite, MgCO₃·CaCO₃) 등이 있다.

Na₂O, K₂O, Li₂O는 아크 안정성을 확보하는데 중요한 성분으로서, 특히, 고속 용접시의 아크 안정성을 유지시켜 주는 역할을 하는 바, Na₂O, K₂O, Li₂O 중의 어느 한 성분 또는 그 이상의 합이 2.0% 미만일 경우는 아크 안정성 효과가 현저히 감소될 뿐 아니라, 용입이 얕아지면서 용접부로의 슬래그 혼입을 초래하게 되고, 5.0%를 초과하게 되면 볼록한 비드가 형성되면서 용접 작업성이 떨어지는 동시에 아크가 현저하게 불안정해진다.

상기 Na₂O, K₂O, Li₂O는 일반적으로 서브머지드 아크 용접용 소결형 플럭스 제조에 사용되는 물유리(Water glass), 빙정석(Cryolite, Na₃AlF₆), 티탄산카리(Potassium titanate, K₂TiO₃), Li-Si 등의 형태로 첨가된다.

CO₂는, 탄산염 광물, 즉 CaCO₃, MgCO₃, BaCO₃ 등이 용접시 열분해되어 발생되는데, 이 CO₂ 가스는 아크 분위기 중에서 용접부를 대기로부터 차폐시키는 역할을 함으로써, 수소 분압을 떨어뜨려 용접금속 중의 수소 함량을 감소시켜 주는 동시에 슬래그의 염기도를 높혀 용접부의 저온 충격강도를 향상시켜 주는 역할을 하게 되는 바, 탄산염 광물에서의 환산치로서 CO₂의 함량이 1.0% 미만일 경우는 그 효과가 거의 없으며, 4.0%를 초과하는 경우에는 오히려 아크가 불안해지면서 슬래그의 유동성이 나빠져 비드 외관이 불량해지고 포크마크와 같은 용접결함을 발생시키게 된다.

상기 탄산염 광물인 CaCO₃, MgCO₃, BaCO₃ 등의 공급원으로서는 방해석 (Calcite, CaCO₃), 마그네사이트(Magnesite, MgCO₃), 탄산바륨(Barium carbonate, BaCO₃) 등이 있다.

한편, 상기와 같은 조성의 본 발명 플럭스는 수학식 1로 표현되는 염기도가 1.8∼2.5의 범위를 만족해야 하는 바, 염기도가 1.8에 미치지 못하게 되면 염기도가 지나치게 감소하여 용착금속 내의 산소량이 증가하면서 용접부에 필요로 되는 정도의 충격인성을 얻을 수 없게 되며, 염기도가 2.5를 초과하게 되면 슬래그 박리성, 아크 안정성 등의 용접 작업성이 떨어지게 된다.

상기와 같은 조성과 염기도를 만족하도록 제조되는 본 발명의 플럭스에 대한 용접 특성은 다음의 실시예를 통하여 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

실시예

본 발명의 570 메가파스칼급 고인성 서브머지드 아크 용접용 소결형 플럭스가 갖는 용접 특성을 살펴 보기 위하여 본 발명에 따른 발명재와 이에 대한 비교재인 다수 종류의 플럭스를 다음의 표 1과 같은 조성으로 제조하였다.

구 분		플럭스의 화학성분(중량%)											염기도
구 분		SiO₂	Al₂O₃	TiO₂	CaO	CaF₂	MnO	MgO	A	CO₂	기타	계	염기도
발 명 재	1	15.0	18.5	1.0	7.5	20.0	8.0	24.0	3.0	1.5	1.5	100.0	2.1
	2	16.0	12.5	2.5	14.0	11.5	9.0	26.0	4.5	3.5	0.5	100.0	2.2
	3	17.0	14.0	0.5	8.5	18.5	2.0	33.0	5.0	1.0	0.5	100.0	2.5
	4	19.0	16.5	2.5	10.0	12.0	3.5	29.5	2.0	3.0	2.0	100.0	1.8
	5	18.0	13.5	1.5	11.5	10.0	5.0	33.5	4.0	2.5	0.5	100.0	2.2
	6	15.5	20.0	3.5	8.0	8.0	4.0	36.0	2.0	2.0	1.0	100.0	1.9
	7	15.0	15.5	4.0	7.0	14.0	7.5	30.0	2.5	4.0	0.5	100.0	2.1
	8	21.0	16.0	1.0	9.0	11.0	4.5	32.5	3.0	1.0	1.0	100.0	1.8
	9	16.5	13.0	3.0	13.5	9.0	10.0	27.0	3.5	3.0	1.5	100.0	2.0
	10	20.0	12.0	2.0	15.0	7.0	7.0	30.5	4.0	2.0	0.5	100.0	1.9
비 교 재	11	15.5	8.0	4.0	12.5	12.0	5.5	38.0	3.0	0.5	1.0	100.0	2.9
	12	10.0	14.0	2.0	15.0	22.0	3.0	29.0	1.0	3.5	0.5	100.0	3.7
	13	15.0	13.0	12.0	8.0	17.5	9.0	20.0	2.0	3.0	0.5	100.0	1.7
	14	19.0	22.0	3.5	12.0	12.5	6.5	17.0	2.5	4.5	0.5	100.0	1.3
	15	12.0	13.5	1.5	17.5	7.0	12.0	30.0	3.5	1.5	1.5	100.0	2.8
	16	16.0	17.5	1.0	19.5	15.0	1.0	24.0	3.0	2.0	1.0	100.0	2.3
	17	16.5	12.5	6.0	15.0	11.5	4.0	25.5	6.0	2.5	0.5	100.0	2.0
	18	17.0	12.0	2.5	21.5	5.0	8.0	28.5	2.5	2.5	0.5	100.0	2.3
	19	24.0	19.0	3.0	7.5	9.0	5.5	26.0	4.0	1.0	1.0	100.0	1.2
	20	20.0	25.0	0.5	9.0	8.5	6.0	28.0	2.0	0.5	0.5	100.0	1.4

상기 표 1에서 "A"는 Na₂O, K₂O, Li₂O 중의 어느 한 성분 또는 그 이상의 합이며, 기타 성분은 각각의 원료 플럭스에 극소량으로 들어있는 성분인 ZrO₂, BaO, FeO 등의 합이다.

상기 표 1의 조성을 갖는 플럭스를 이용하여 다음의 표 2에 기재된 모재에 표 3의 용접 와이어를 사용하여 표 4의 용접 조건으로 용접을 실시하였고, 그에 따른 평가로써 용접 작업성에 대한 평가는 표 5에, 용접금속의 기계적 성질에 대한 평가는 표 6에 나타내었으며, 상기 표 5에서 표기된 기호는 ○: 양호, △: 보통, ×: 불량을 의미한다.

이때, 상기 용접은, 도 1에 도시된 바와 같이, 수직선에 대하여 각각 15°의 경사면을 갖는 두께 25mm의 두 모재(11)를 백킹재(12, backing material) 상에 적층하되, 두 모재(12)의 저면과 저면 사이가 서로 13mm 이격되도록 배치한 상태에서 실시되었다.

강 종	두 께 (mm)	모재의 화학성분(중량%)
강 종	두 께 (mm)	C	Si	Mn	P	S	Mo	Ni
SM570TMC	25	0.01	0.29	1.66	0.010	0.009	0.20	0.41

종 류	선 경 (mm)	용접 와이어의 화학성분(중량%)
종 류	선 경 (mm)	C	Si	Mn	P	S	Mo
AWS A5.23 EA3	4.8	0.07	0.01	1.98	0.010	0.011	0.57

극 성	전류(A)	전압(V)	용접 속도(cm/min)
AC	600	29	42

구 분		아크안정성	슬래그박리성	비드외관	언더컷	비드균질성
발 명 재	1	○	○	○	○	○
	2	○	○	○	○	○
	3	○	○	○	○	○
	4	○	○	○	○	○
	5	○	○	○	○	○
	6	○	○	○	○	○
	7	○	○	○	○	○
	8	○	○	○	○	○
	9	○	○	○	○	○
	10	○	○	○	○	○
비 교 재	11	×	×	×	△	△
	12	×	○	△	×	×
	13	×	×	×	○	×
	14	×	×	×	△	△
	15	△	×	×	×	○
	16	△	△	×	△	×
	17	×	△	×	○	×
	18	×	△	×	△	×
	19	○	×	×	△	△
	20	△	△	×	△	×

구 분		항복강도 (MPa)	인장강도 (MPa)	연신율 (%)	충격흡수에너지(J at -51℃)
구 분		항복강도 (MPa)	인장강도 (MPa)	연신율 (%)	1	2	3	평 균
발 명 재	1	589	655	26	82	86	96	88.0
	2	606	666	26	98	107	101	102.0
	3	617	682	23	106	114	103	107.7
	4	615	673	22	72	78	70	73.3
	5	594	652	27	89	96	103	96.0
	6	600	659	25	91	87	96	91.3
	7	582	645	27	94	105	88	95.7
	8	577	634	28	81	83	74	79.3
	9	631	692	24	83	78	89	83.3
	10	590	648	28	74	77	82	77.7
비 교 재	11	631	695	23	119	120	123	120.7
	12	639	702	21	126	133	113	124.0
	13	511	638	29	34	25	41	33.3
	14	586	644	27	29	26	28	27.7
	15	620	686	26	110	118	107	111.7
	16	613	673	26	91	103	82	92.0
	17	605	669	27	111	97	93	100.3
	18	617	677	25	97	96	101	98.0
	19	577	629	28	32	26	36	31.3
	20	582	639	27	41	35	47	41.0

상기 표 5, 6을 살펴 보면 발명재에서는 용접 작업성 및 기계적 성질 모두가 양호한 결과를 나타내었으며, 전체적으로 염기도가 높을수록 충격 흡수 에너지가 높음을 알 수 있다.

반면에, 비교재 11의 경우, CO₂ 성분은 본 발명의 범위보다 작음에도 불구하고 본 발명에서 정의하는 염기도의 값이 본 발명의 범위보다 크기 때문에 충격 흡수 에너지는 양호한 값을 보여주고 있으나, Al₂O₃ 함량이 본 발명의 범위보다 적고 MgO 함량은 본 발명의 범위보다 많아 아크 안정성, 슬래그 박리성 및 비드 외관이 불량하였다.

그리고, 비교재 12의 경우, SiO₂ 함량이 본 발명의 범위보다 적고 CaF₂ 성분이 본 발명의 범위보다 많기 때문에 본 발명에서 정의하는 염기도는 본 발명의 범위보다 높으면서 충격 흡수 에너지 또한 높은 값을 나타내었으나, 용접 작업성 측면에서는 언더컷이 발생하고 비드 균질성에서 좋지 못한 결과를 가져왔을 뿐 아니라, Na₂O, K₂O, Li₂O 함량이 본 발명의 범위보다 적어 아크 안정성이 불량하였다.

또한, 비교재 13의 경우, TiO₂ 함량이 본 발명의 범위보다 높고, MgO 함량은 본 발명의 범위보다 낮아서 본 발명에서 정의하는 염기도의 값은 본 발명의 범위에 미달하였으며, 이로 인하여, 아크 안정성, 슬래그 박리성, 비드 외관, 비드 균질성 등에서 불량한 결과가 나타났고, 충격 흡수 에너지도 발명재에 비하여 낮은 값을 보여주었다.

비교예 14의 경우, Al₂O₃와 CO₂ 함량이 본 발명의 범위보다 높고, MgO 함량은 본 발명의 범위보다 낮아 아크 안정성, 슬래그 박리성, 비드 외관이 좋지 못했으며, 본 발명에서 정의하는 염기도 또한 본 발명의 범위보다 낮아서 충격 흡수 에너지의 값도 발명재에 비해 낮은 결과를 보여주고 있다.

비교예 15의 경우, SiO₂ 함량이 본 발명의 범위에 미달되고, CaO와 MnO 함량은 본 발명의 범위보다 높아 슬래그 박리성, 비드 외관이 불량하고 언더컷이 발생되었으나, 본 발명에서 정의하는 염기도는 본 발명의 범위보다 높아서 충격 흡수 에너지의 값은 양호함을 알 수 있었다.

비교예 16의 경우, CaO 함량이 본 발명의 범위보다 높고, MnO 함량은 본 발명의 범위보다 낮아 점성이 증가함으로써 비드 균질성이 떨어졌고, 비드 외관 또한 좋지 못하였다.

비교예 17의 경우, TiO₂와 Na₂O, K₂O, Li₂O의 합이 본 발명의 범위보다 높아 아크가 불안정하였으며, 그 결과, 비드 외관과 비드 균질성이 나빠지는 결과를 나타내었다.

비교예 18의 경우, CaO 함량이 본 발명의 범위보다 높고, CaF₂ 함량은 본 발명의 범위보다 낮아 불량한 아크 안정성과 비드 외관 및 비드 균질성을 나타내었다.

비교예 19의 경우, 염기도가 본 발명의 범위에 미달되고, SiO₂ 함량이 본 발명의 범위보다 높음에 따라 용융슬래그의 염기도가 낮아져서 용착금속 내의 산소가 증가하여 인성이 열화되었으며, 점성이 과잉되어 불규칙한 비드를 나타내었다.

비교예 20의 경우, Al₂O₃의 함량이 본 발명의 범위보다 높고, CO₂ 함량과 본 발명에서 정의하는 염기도가 본 발명의 범위에 미달됨에 따라 응고 온도가 상승하게 되어 비드가 열화되었고, 점성이 높아져 볼록한 비드가 형성되었을 뿐만 아니라, 슬래그의 혼입이 발생하였으며, 충격 흡수 에너지도 또한 발명재에 비하여 낮은 값을 나타내었다.

그러나, 본 발명재 1∼10의 경우는, 본 발명에서 제시하는 각 성분의 범위를 만족시킴과 동시에 본 발명에서 정의하는 염기도 범위를 만족함에 따라 전체적으로 양호한 용접 작업성을 가지는 동시에, 충격 흡수 에너지 등의 기계적 성질도 양호한 결과를 보여주고 있음을 알 수 있다.

즉, 플럭스의 염기도를 본 발명의 한정 범위 이상으로 상승시키게 되면 용접부의 인성을 더욱 향상시킬 수도 있으나, 용접 작업성이 떨어져 결과적으로는 용접부 품질이 떨어지게 되어 실용성이 없게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 570 메가파스칼급 고인성 서브머지드 아크 용접용 소결형 플럭스는, 양호한 용접부 인성을 확보할 수 있으면서도 작업성이 우수하여 서브머지드 아크 용접의 생산성 및 경제성 제고에 많은 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.

Claims

삭제
서브머지드 아크 용접용 소결형 플럭스에 있어서, 중량%로, 15.0∼21.0% SiO₂, 12.0∼20.0% Al₂O₃, 0.5∼4.0% TiO₂, 7.0∼15.0% CaO, 7.0∼20.0% CaF₂, 2.0∼10.0% MnO, 24.0∼36.0% MgO 및 Na₂O와 K₂O 또는 Li₂O 중의 어느 한 성분 또는 그 이상의 합 2.0∼5.0%, 1.0∼4.0% CO₂(탄산염 광물에서의 환산치)와 기타 불가피한 불순물로 조성되며, 각 조성 성분의 함량(중량%)이 다음의 수학식을 만족함을 특징으로 하는 570 메가파스칼급 고인성 서브머지드 아크 용접용 소결형 플럭스.

수학식