KR101065996B1

KR101065996B1 - 응고 결정립을 미세하게 하는 2상 스테인리스 강 용접용 플럭스 내장 와이어

Info

Publication number: KR101065996B1
Application number: KR1020107026559A
Authority: KR
Inventors: 히로시게 이노우에; 마나부 미즈모또; 다까시 나메까따; 유우스께 오이까와
Original assignee: 닛폰 스틸 앤드 스미킨 스테인레스 스틸 코포레이션
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2011-09-19
Also published as: US20110062133A1; CN102046325A; EP2295197B1; EP2295197A4; US8878099B2; WO2009145347A1; JPWO2009145347A1; KR20110004452A; CN102046325B; EP2295197A1; JP4531118B2

Abstract

본 발명은, 인성 및 연성이 우수한 용접 금속을 얻기 위한 응고 결정립을 미세화하는 2상 스테인리스 강 용접용 플럭스 내장 와이어를 제공하는 것으로, 외피 및 플럭스에 함유되는 화학 성분으로서, 와이어 전체 질량에 대한 질량％로, C:0.001 내지 0.1％, Si:0.01 내지 1.0％, Mn:2.0 내지 6.0％, Cr:17.0 내지 27.0％, Ni:1.0 내지 10.0％, Mo:0.1 내지 3.0％, Al:0.002 내지 0.05％, Mg:0.0005 내지 0.01％, Ti:0.001 내지 0.5％, N:0.10 내지 0.30％를 함유하고, 또한 P:0.03％ 이하, S:0.01％ 이하로 제한하고, 또한 0.73×Cr 당량－Ni 당량≥4.0 및 Ti(질량％)×N(질량％)≥0.0004를 만족시키고, 잔량부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

응고 결정립을 미세하게 하는 2상 스테인리스 강 용접용 플럭스 내장 와이어{FLUX-CORED WIRE FOR WELDING OF DUPLEX STAINLESS STEEL WHICH ENABLES THE MINIATURIZATION OF SOLIDIFIED CRYSTAL PARTICLES}

본 발명은, 2상 스테인리스 강의 용접 와이어에 관한 것으로, 특히 용접 응고시의 결정립을 미세화함으로써 용접 금속의 인성(靭性) 및 연성(延性)이 우수한 특성을 부여할 수 있는, 2상 스테인리스 강 용접용 플럭스 내장 와이어에 관한 것이다.

2상 스테인리스 강은, Cr, Ni, Mo를 주요 원소로 하고, 페라이트와 오스테나이트의 상(相) 비율이 약 50％로 되도록 조정하여, 인성, 내식성을 확보한 스테인리스 강이다. 이 2상 스테인리스 강을 용접하는 경우, 그 대부분이 내식성 유지의 관점에서 용접 후의 열처리는 실시하지 않고, 용접 금속은 응고 상태 그대로 사용되므로, 압연, 열처리를 거친 동일 조성의 강재에 비해 용접 금속의 결정 입경은 현저히 조대화되어, 인성, 연성이 열화된다. 따라서, 2상 스테인리스 강의 용접에서는, 용접 금속의 응고 결정립을 미세화하는 것이, 용접 금속의 인성, 연성을 향상시키는 유효한 방법이 될 수 있다.

스테인리스 강의 결정립을 미세화하는 방법으로서는, 로핑(표면의 요철)의 발생을 억제하기 위해 주조편의 압연 조건(압하율과 온도의 관계)을 규정하는 방법(예를 들어, 특허 문헌 1 참조), 주조 후의 열연 및 냉각 조건을 규정하는 방법(예를 들어, 특허 문헌 2 참조)이 개시되어 있지만, 모두 용강의 응고 후의 재가열-열연 또는 어닐링-냉각 과정에 있어서의 변태에 의한 조직 제어를 이용한 것이고, 용접 금속의 응고 과정에서 결정립을 미세화하는 기술이 아니므로, 용접 후, 응고 상태 그대로 사용하는 2상 스테인리스 강의 용접 금속의 미세화에는 유효한 방법은 아니다.

응고 상태의 스테인리스 강 용접 금속의 결정립을 미세화하는 방법으로서는, 개재물을 접종핵으로 하여 등축정 응고시키는 방법이 개시되어 있지만(특허 문헌 3, 4 참조), 이들은 마르텐사이트계 스테인리스 강 및 오스테나이트계 스테인리스 강으로, 본 발명의 대상인 2상 스테인리스 강과는 Mn량 및 Cr/Ni량의 비율이 다르다.

또한, 2상 스테인리스 강에는, 최근의 Ni, Mo의 비용 상승에 의해, Ni, Mo량을 저감시킨 염가형 2상 스테인리스 강(예를 들어, 특허 문헌 5 참조)이 개발되어 있지만, 이러한 2상 스테인리스 강을 용접하는 경우에도, 종래 그대로의 응고 결정립이 조대화되는 2상 스테인리스 강계 용접 재료가 사용되고 있다.

이러한 배경으로부터, 염가형 2상 스테인리스 강이라도 사용 가능하고, 또한 용접 금속의 응고 결정립의 미세화가 가능해져, 그 결과 용접 상태에서도 용접 금속의 인성, 연성 등의 기계적 특성이 양호한 용접부를 얻기 위한 2상 스테인리스 강용 용접 와이어의 개발이 요망되고 있다.

일본 특허 출원 공개 평03-071902호 공보 일본 특허 출원 공개 평08-277423호 공보 일본 특허 출원 공개 제2002-331387호 공보 일본 특허 출원 공개 제2003-136280호 공보 WO-2002-027056호 공보

본 발명은, 상기한 종래 기술의 문제점에 비추어, 2상 스테인리스 강재의 용접시에 사용하는 용접 재료의 성분 규정에 의해, 용접 금속의 응고 결정립의 미세화를 가능하게 하여, 용접 상태에서도 용접 금속의 인성, 연성 등의 기계적 특성이 양호한 용접부가 얻어지는 2상 스테인리스 강 용접용 플럭스 내장 와이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하는 것이며, 그 요지로 하는 것은 하기와 같다.

(1) 강제 외피의 내부에, 플럭스가 충전된 2상 스테인리스 강 용접용 플럭스 내장 와이어에 있어서, 통상 사용되는 금속 산화물, 금속 불화물 이외에 외피 및 플럭스에 함유되는 화학 성분으로서, 와이어 전체 질량에 대한 질량％로, C:0.001 내지 0.1％, Si:0.01 내지 1.0％, Mn:2.0 내지 6.0％, Cr:17.0 내지 27.0％, Ni:1.0 내지 10.0％, Mo:0.1 내지 3.0％, Al:0.002 내지 0.05％, Mg:0.0005 내지 0.01％, Ti:0.001 내지 0.5％, N:0.10 내지 0.30％를 함유하고, 또한 P:0.03％ 이하, S:0.01％ 이하로 제한하고, 또한, 0.73×Cr 당량－Ni 당량≥4.0 및 Ti(질량％)×N(질량％)≥0.0004를 만족시키고, 잔량부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 응고 결정립 미세화를 위한 2상 스테인리스 강 용접용 플럭스 내장 와이어. 단, Cr 당량＝Cr(질량％)＋Mo(질량％)＋1.5×Si(질량％), Ni 당량＝Ni(질량％)＋0.5×Mn(질량％)＋30×C(질량％)＋30×N(질량％)

(2) 상기 2상 스테인리스 강 용접용 플럭스 내장 와이어의 외피 및 플럭스에 함유되는 화학 성분으로서, 질량％로, Cu:0.1 내지 2.0％를 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 기재된 응고 결정립 미세화를 위한 2상 스테인리스 강 용접용 플럭스 내장 와이어.

본 발명에 따르면, 통상의 2상 스테인리스 강재 및 염가형 2상 스테인리스 강재를 용접할 때에, 사용하는 용접 재료의 성분을 규정함으로써 용접 금속 조직을 미세화할 수 있고, 그것에 의해 용접 금속의 인성 및 연성을 대폭 개선할 수 있다.

본 발명자들은, 각종 화학 성분을 첨가한 Cr-Ni계 스테인리스 강 와이어를 사용한 TIG 용접에 의해 2상 스테인리스 강재를 맞댐 용접하고, 형성된 용접 금속의 조직, 인성 및 연성을 상세하게 조사, 검토하였다.

그 결과, 페라이트 단상(單相)으로 응고가 완료되는 성분계에 Mg와 Ti를 복합으로 첨가함으로써, 용접 금속 조직의 등축정화, 미세화가 달성되고, 그것에 의해, 용접 금속의 인성, 연성이 향상되는 것이 새롭게 명확해졌다. 또한, 페라이트 단상으로 응고가 완료되는 성분계에 있어서는, Ti와 N량의 관계를 제어함으로써 용접 금속의 응고 결정립의 미세화가 용이해져, 응고 상태라도 인성, 연성을 개선할 수 있다는 예측을 얻었다.

이러한 검토의 결과에 기초하는 본 발명에 대해, 이하 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서의「％」라 함은, 특별히 명기하지 않는 한「질량％」를 의미한다.

우선, 본 발명의 용접 금속의 결정립 미세화를 위한 기술 사상에 대해 설명한다.

Cr-Ni계 스테인리스 강의 용접 금속은, 그 성분계에 의해 초정 응고상이 페라이트상 혹은 오스테나이트상인 성분계로 분류되고, 다시 이들 상이 단독으로 응고가 완료되는 것과 페라이트상＋오스테나이트상의 2상으로 응고가 완료되는 것으로 분류된다.

TiN은, 페라이트상과의 격자 정합성이 매우 양호하기 때문에, 페라이트상의 응고핵이 되고, 페라이트상의 등축정화가 촉진되어, 응고시의 페라이트 결정립을 미세화하므로 유효해진다. 또한, Mg계 개재물(MgO－Al₂O₃스피넬상을 포함함)은 TiN의 생성핵이 되어, TiN의 생성을 촉진하고, 결과적으로 페라이트상의 등축정화를 촉진하여, 응고시의 페라이트 결정립을 미세화한다.

한편, TiN은, 오스테나이트상과의 격자 정합성이 좋지 않기 때문에, 오스테나이트상의 응고핵으로는 거의 되지 않는다. 또한, 액상/오스테나이트상 사이의 계면 에너지는, 액상/페라이트상 사이의 계면 에너지보다 크기 때문에, 페라이트상 위에 오스테나이트상은 형성되기 어려워, 오스테나이트상은 페라이트상의 생성, 성장에 관계없이 독자적으로 성장한다. 즉, 오스테나이트상의 미세화는 기대할 수 없다.

따라서, 용접 금속에 있어서, TiN 및 Mg계 개재물을 핵으로 하여, 페라이트상의 등축정화를 촉진하고, 따라서 응고시의 페라이트 결정립을 미세화하기 위해서는, 용접 금속의 성분계를 초정 응고상이 페라이트상이며, 페라이트 단상으로 응고가 완료되는 성분계에 한정할 필요가 있다.

용접 금속이 초정 페라이트상＋오스테나이트상의 2상 응고의 성분계에서는, 페라이트상이 등축정 응고되어도, 오스테나이트상은 페라이트상의 생성ㆍ성장에 관계없이 독자적으로 성장하므로, 오스테나이트상은 주상정 응고되어 오스테나이트상의 미세화는 달성되지 않는다.

본 발명자들의 실험 결과, 2상 스테인리스 강의 용접에 있어서, 용접 금속의 초정 응고상이 페라이트상이고, 페라이트 단상으로 응고가 완료되도록 하기 위해서는, 0.73×Cr 당량－Ni 당량≥4.0의 관계식을 만족시키는 성분계로 하면 좋은 것을 발견하였다. 여기서, Cr 당량 및 Ni 당량은, 이하의 [수학식 1] 및 [수학식 2]로 각각 규정된다.

또한, 용접 금속의 응고 결정립의 미세화를 위해서는, 상기한 초정 응고상이 페라이트상이고, 페라이트 단상으로 응고가 완료되는 성분계에 있어서, 초정 페라이트가 응고되기 전에 TiN을 형성할 필요가 있다.

그것을 위해서는, 본 발명자들의 실험 결과, 초정 페라이트상이 응고되는 온도(액상선 온도)보다 고온에서 TiN이 정출되도록 Ti 함유량과 N 함유량을 한정하면 좋고, Ti(질량％)×N(질량％)≥0.0004의 관계를 만족시키도록 성분을 제어함으로써 초정 페라이트가 응고되기 전에 TiN이 확실하게 생성되어, 응고 결정립 미세화 효과가 얻어지는 것도 발견하였다.

이상으로부터 본 발명에서는, 용접 금속의 초정 응고상이 페라이트상이고 페라이트 단상으로 응고가 완료되는 동시에, 초정 페라이트가 응고되기 전에 TiN을 확실하게 생성시킴으로써 응고 결정립 미세화 효과를 얻기 위해, 2상 스테인리스 강을 용접할 때에 사용하는 플럭스 내장 와이어의 성분계가 0.73×Cr 당량－Ni 당량≥4.0 또한 Ti×N≥0.0004를 만족시키는 것을 요건으로 한다.

여기서, Cr 당량 및 Ni 당량은, 상기 [수학식 1] 및 [수학식 2]로 각각 규정된다.

또한, 0.73×Cr 당량－Ni 당량의 값이 16.0을 초과하면 실온 조직이 페라이트 단상으로 되어 목적으로 하는 2상 스테인리스 강으로는 되지 않으므로, 바람직하게는 이 값의 상한을 16.0으로 한다.

다음에, 상기한 기술 사상을 실현하는 본 발명의 와이어 성분의 한정 이유를 이하에 서술한다. 또한, 하기하는 성분 함유량은, 와이어 전체 질량에 대한 전체 외피 및 플럭스에 함유되는 합계량(질량％)이다.

우선, 본 발명에서는, TiN 및 Mg계 개재물(MgO－Al₂O₃스피넬상을 포함함)을 용접 금속 중에서 형성하기 위해 이하의 와이어 성분의 함유량을 규정한다.

Al : Al은, 탈산 원소인 동시에, Mg와 공존하여 MgO－A1₂O₃스피넬상을 형성하여 TiN의 생성핵이 되어, 용접 금속 조직을 미세화한다. 이 효과를 발휘하는 것은 0.002％이고 이것을 하한으로 하였다. 또한, 다량으로 첨가하면 Al 산화물이 대량으로 생성되어 기계적 특성이 열화되므로 0.05％를 상한으로 하였다.

Mg : Mg는, Mg계 개재물을 형성하여 TiN의 생성핵이 되어, 용접 금속 조직을 미세화한다. 이 효과가 발휘되는 것은 0.0005％이므로 이것을 하한으로 하였다. 또한 다량으로 첨가해도 그 효과는 포화되어, 내식성의 저하나 용접부의 용입 감소, 용접 비드 상에 슬래그 생성 등의 문제가 발생하므로, 0.01％를 상한으로 하였다. Mg계 개재물은, 산화물, 황화물 등의 Mg를 함유하는 화합물이면 응고 결정립의 미세화에는 효과가 있고, MgO-Al₂O₃ 스피넬상도 동일한 효과를 갖는다.

Ti : Ti는, TiN을 형성하여 페라이트상의 응고핵이 되어, 용접 금속 조직을 미세화한다. Mg와 복합으로 첨가함으로써 그 효과는 더욱 향상된다. 이 효과가 발휘되는 것은 0.001％ 이상이므로 이것을 하한으로 하였다. 그러나 0.5％를 초과하여 첨가한 경우는 연성, 인성을 저하시키므로, 이것을 상한으로 하였다.

N : N은, TiN을 형성하여 응고핵이 되어, 용접 금속 조직을 미세화한다. 또한, N은 강력한 오스테나이트 생성 원소로, 오스테나이트 생성 원소인 Ni 함유량을 1.0 내지 10.0％로 한 경우에 페라이트상과 오스테나이트상의 상 밸런스의 관점에서 필요한 동시에, 염화물 환경에서의 내공식성을 향상시킨다. 이들 효과가 발휘되는 것은 0.10％ 이상이므로 이것을 하한으로 하였다. 또한, 다량으로 첨가하면 경화되어 인성이 저하되므로 0.30％를 상한으로 하였다.

또한, MIG 용접이나 MAG 용접에서 사용하는 경우, N량이 많으면 블로우 홀이 발생되기 쉬워지므로, 바람직하게는 상한을 0.22％로 한다.

또한, 그 밖의 효과를 얻기 위해, 이하의 성분의 함유량을 규정한다.

C : C는, 내식성에 유해하지만, 강도의 관점에서 어느 정도의 함유가 필요하기 때문에, 0.001％ 이상 첨가한다. 또한, 그 함유량이 0.1％ 초과에서는 용접 금속의 인성, 연성이 현저하게 저하되는 동시에, 용접 그대로의 상태 및 재열을 받으면 Cr 등과 결합하여, 이들 영역의 내식성을 현저하게 열화시키므로, 그 함유량을 0.001 내지 0.1％로 한정하였다.

Si : Si는, 탈산 원소로서 첨가되지만, 0.01％ 미만에서는 그 효과가 충분하지 않고, 한편 그 함유량이 1.0％ 초과에서는 페라이트상의 연성 저하에 수반하여, 인성이 크게 저하되는 동시에, 용접시의 용융 용입도 감소하여, 실용 용접상의 문제로 된다. 따라서, 그 함유량을 0.01 내지 1.0％로 한정하였다.

Mn : Mn은, 오스테나이트 생성 원소로, 오스테나이트 생성 원소인 Ni 함유량을 1.0 내지 10.0％로 한 경우에 페라이트상과 오스테나이트상의 상 밸런스의 관점에서 2.0％ 이상 필요하다. 한편, 6.0％를 초과하여 첨가하면 용접시에 다량의 흄이 발생하는 동시에, 연성이 저하되므로 그 함유량을 2.0 내지 6.0％로 한정하였다.

Cr : Cr은, 페라이트 형성 원소로 2상 스테인리스 강의 주요 원소로서 내식성의 향상에 기여하지만, 그 함유량이 17.0％ 미만에서는 충분한 내식성이 얻어지지 않는다. 한편, 그 함유량이 27.0％를 초과하면 인성이 열화되므로, 그 함유량을 17.0 내지 27.0％로 한정하였다.

Ni : Ni는, 오스테나이트 형성 원소로 2상 스테인리스 강의 주요 원소이지만, 본 발명에서는 페라이트 단상으로 응고가 완료될 필요가 있으므로, 페라이트 형성 원소인 Cr을 17.0 내지 27.0％ 첨가한 경우의 응고 형태와 상 밸런스의 관점 및 원료 비용이 높아지는 관점에서 그 상한을 10.0％로 하였다. 한편, 하한은, 염가형 2상 스테인리스 강에의 적용을 고려하여 선정되지만, 그 함유량이 1.0％ 미만에서는 인성이 현저하게 저하되므로, 그 함유량을 1.0 내지 10.0％로 한정하였다.

Mo : Mo는, 특히 염화물 환경에서의 내식성을 향상시키는 원소로, 내식성 향상을 위해 0.1％ 첨가할 수 있지만, 그 함유량이 3.0％를 넘으면 시그마상 등 취약한 금속간 화합물을 생성하여 용접 금속의 인성이 저하되므로, 그 함유량을 0.1 내지 3.0％로 한정하였다.

P, S는, 용접 금속에 있어서 불가피 성분이며, 이하의 이유에 의해 적게 제한한다.

P : P는, 다량으로 존재하면 응고시의 내고온 용접 균열성 및 인성을 저하시키므로 적은 쪽이 바람직하여, 그 함유량의 상한을 0.03％로 하였다.

S : S도 다량으로 존재하면 내고온 균열성, 연성 및 내식성을 저하시키므로 적은 쪽이 바람직하여, 0.01％를 상한으로 하였다.

이상을 본 발명의 와이어의 기본 성분으로 하지만, 이하의 성분을 선택적으로 첨가할 수 있다.

Cu : Cu는, 강도와 내식성을 높이는 데 현저한 효과가 있고, 또한 인성을 확보하기 위한 오스테나이트 생성 원소로서 0.1％ 이상 첨가할 수 있지만, 2.0％를 초과하여 첨가해도 그 효과는 포화되므로, 첨가하는 경우는 그 함유량을 0.1 내지 2.0％로 한다.

또한, 본 발명에서는, 외피의 내부에 충전하는 플럭스는, 용접 금속 중의 성분 조성을 제어하기 위해 상기한 함유 범위에서 첨가하는 합금 이외에는, 특별히 규정할 필요는 없다.

따라서, 플럭스 내장 와이어에 있어서, 외피의 내부에 충전하는 플럭스로서, 예를 들어 슬래그 피포성이나 아크 안정성의 향상을 위해 통상 함유되는, 예를 들어 TiO₂:1 내지 2％, SiO₂:2 내지 3％, ZrO₂:1 내지 2％, Al₂O₃:0.3 내지 0.8％, Fe₂O₃:0.2 내지 0.6％, Na₂O:0.05 내지 0.2％, K₂O:0.01 내지 0.1％, AlF₃:0.01 내지 0.1％ 등의 금속 산화물 또는 금속 불화물을 첨가해도 좋다.

단, 이러한 슬래그 피포성이나 아크 안정성의 향상을 위해 첨가하는 금속 산화물 또는 금속 불화물로서 포함되는 금속 성분은, 본 발명에서 규정한 상기한 합금으로서의 금속 성분의 함유량의 범위로부터 제외된다.

본 발명의 플럭스 내장 용접 와이어는, TIG 용접, MIG 용접, MAG 용접, 플라즈마 용접, 서브 머지드 아크 용접 등의 용접 방법을 특별히 한정할 필요가 없고, 용접에 사용하는 플럭스 내장 와이어의 외피의 성분 및 플럭스에 함유되고, 용접 금속으로 이행하는 성분의 합계를 상술한 바와 같이 규정함으로써 응고 과정에서의 조직의 등축정화 및 미세화가 가능해져, 용접부의 인성 및 연성이 우수한 2상 스테인리스 강 용접 이음부가 얻어진다.

실시예

이하, 실시예에서 본 발명을 상세히 설명한다.

외피로서 페라이트계 스테인리스 강 혹은 보통 강을 사용하여, 내부에 플럭스를 충전하고, 표 1에 나타내는 성분을 와이어 전체 질량에 대한 질량％로서 갖는 와이어 직경:1.2Φ의 플럭스 내장 와이어를 제작하였다. 또한, 플럭스로서는, 슬래그 피포성이나 아크 안정성의 향상을 위해 통상 사용되는 금속 산화물, 금속 불화물 외에, Ni, Cr, Mo, Ti, Mg 등의 금속 분말을 충전하였다. 다음에, 표 2에 성분을 나타내는 판 두께 12㎜의 2상 스테인리스 강판에, 개선(開先) 각도 : 60°, 루트 페이스 : 0.5㎜의 V 개선을 형성한 후, 상기 플럭스 내장 와이어를 사용하여, MIG 용접에 의해 맞댐 용접하여, 용접 이음부를 제작하였다. 또한, 이때의 용접 조건은, 용접 전류 : 250A, 아크 전압 : 28V, 용접 속도 : 25㎝/min으로 하고, 실드 가스는 Ar＋2％O₂로 하였다.

또한, 표 1에 있어서의 응고 모드는, 페라이트 단상으로 응고가 완료되는 것을 F, 초정 페라이트＋오스테나이트의 2상으로 응고가 완료되는 것을 FA로 나타낸다.

용접에 의해 얻어진 용접 이음부에 대해, 각각 용접 금속의 조직 관찰, 용접 금속의 샤르피 충격 시험 및 용접 이음부의 표면ㆍ이면 굽힘 시험을 실시하여, 응고 결정립의 미세화ㆍ등축정화, 인성, 굽힘 연성을 평가하였다. 표 3에, 각각의 평가 결과를 나타낸다.

표 3의 결정 입경의 평가 결과는, 페라이트 및 오스테나이트의 결정 입경이 모두 50㎛ 이하이고, 또한 등축정률이 90％ 이상인 것을 ○(양호), 그 이외의 조직은 ×(불량)로 하였다. 용접 이음부의 인성 평가 결과를 나타내는 표 3의 샤르피 흡수 에너지는, 용접 이음부로부터 용접 방향에 수직 방향으로부터 2㎜V 노치 샤르피 시험편을 채취하고, 0℃에서 샤르피 충격 시험을 행하여, 그 흡수 에너지를 구한 것이다. 용접 이음부의 굽힘 연성 평가 결과를 나타내는 표 3의 표면 굽힘 또는 이면 굽힘의 시험 결과는, 용접 이음부로부터 용접 방향에 수직 방향으로부터 여성(extra-banking)을 삭제한 시험편(10t×30w×250L㎜)을 채취하고, 용접부를 표면 또는 이면으로부터 롤러 굽힘(굽힘 반경 : R＝20㎜)을 행하여, 균열이 발생하지 않는 것을 양호, 균열이 발생한 것을 불량으로 하였다.

표 3에 있어서, No.8의 비교예는, (0.73×Cr 당량－Ni 당량)의 값이 본 발명 범위보다 낮기 때문에, 용접 금속이 페라이트＋오스테나이트의 2상 응고로 되고, 응고 결정립이 조대화되어, 용접 금속의 인성, 굽힘 연성이 모두 저하되었다. No.9의 비교예는, Ni가 본 발명의 범위 밖이고, (0.73×Cr 당량－Ni 당량)의 값도 본 발명 범위보다 낮기 때문에, 용접 금속이 2상 응고로 되고, 응고 결정립이 조대화되어, 용접 금속의 인성 및 굽힘 연성이 저하되었다. 또한, No.10의 비교예는, (Ti×N)의 값이 본 발명 범위보다 낮고, No.11의 비교예는 Al 함유량 및 Mg 함유량이 본 발명 범위보다 낮기 때문에, 용접 금속은 페라이트 단상 응고였지만, 페라이트의 등축정화 및 미세화를 할 수 없어, 응고 결정립이 조대화되어, 용접 금속의 인성, 굽힘 연성이 모두 저하되었다. 또한, No.12 내지 No.14의 비교예는, 페라이트 단상 응고이며, (Ti×N)도 본 발명 범위 내이므로, 응고 결정립의 미세화는 보였지만, Mn 함유량, Si 함유량, Cr 함유량, Mo 함유량, N 함유량이 각각 본 발명의 범위 밖이므로, 용접 금속의 인성, 굽힘 연성이 모두 저하되었다.

한편, No.1 내지 7의 본 발명예는, 성분 함유량이 본 발명의 범위 내이므로, 비교예에 비해 용접 금속의 결정립이 미세화되어 있고, 그것에 의해 인성 및 연성이 현저하게 우수하다.

본 발명의 플럭스 내장 와이어를 사용함으로써, 인성 및 연성을 대폭 개선한 용접 금속을 얻을 수 있어, 본 발명의 산업상의 이용 가능성은 매우 크다.

Claims

강제 외피의 내부에 슬래그 피포성이나 아크 안정성의 향상을 위한 금속 산화물이나 금속 불화물을 포함하는 플럭스가 충전된 2상 스테인리스 강 용접용 플럭스 내장 와이어에 있어서,
외피와, 금속 산화물, 금속 불화물 이외의 플럭스 성분에 함유되는 화학 성분으로서, 와이어 전체 질량에 대한 질량％로,
C:0.001 내지 0.1％,
Si:0.01 내지 1.0％,
Mn:2.0 내지 6.0％,
Cr:17.0 내지 27.0％,
Ni:1.0 내지 10.0％,
Mo:0.1 내지 3.0％,
Al:0.002 내지 0.05％,
Mg:0.0005 내지 0.01％,
Ti:0.001 내지 0.5％,
N:0.10 내지 0.30％
를 함유하고, 또한,
P:0.03％ 이하,
S:0.01％ 이하
로 제한하고, 또한,
0.73×Cr 당량－Ni 당량≥4.0
및
Ti(질량％)×N(질량％)≥0.0004
를 만족시키고, 잔량부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 응고 결정립 미세화를 위한 2상 스테인리스 강 용접용 플럭스 내장 와이어.
단,
Cr 당량＝Cr(질량％)＋Mo(질량％)＋1.5×Si(질량％)
Ni 당량＝Ni(질량％)＋0.5×Mn(질량％)＋30×C(질량％)＋30×N(질량％)
제1항에 있어서, 상기 2상 스테인리스 강 용접용 플럭스 내장 와이어의 외피 및 플럭스에 함유되는 화학 성분으로서, 질량％로, Cu:0.1 내지 2.0％를 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 응고 결정립 미세화를 위한 2상 스테인리스 강 용접용 플럭스 내장 와이어.