KR101134841B1

KR101134841B1 - 플럭스 코어드 와이어

Info

Publication number: KR101134841B1
Application number: KR1020090061405A
Authority: KR
Inventors: 마사끼 시마모또; 히또시 이시다; 고오이찌 사까모또; 슈우지 사사꾸라; 도모노리 가끼자끼
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2012-04-13
Also published as: JP5314339B2; CN101623802B; CN101623802A; JP2010017717A; KR20100006124A

Abstract

본 발명의 과제는 우수한 내고온 균열성을 갖는 플럭스 코어드 와이어를 제공하는 것이다.

플럭스 코어드 와이어는 와이어 전체 질량에 대한 플럭스 충전율이 10 내지 20 질량％이고, 와이어 전체 질량에 대해, C : 0.03 내지 0.08 질량％, Si(와이어에 함유되는 전체 Si원으로부터 산출되는 Si량의 총합) : 0.10 내지 1.00 질량％, Mn(와이어에 함유되는 전체 Mn원으로부터 산출되는 Mn량의 총합) : 2.30 내지 3.75 질량％, Ti : 0.15 내지 1.00 질량％, TiO₂ : 5.0 내지 8.0 질량％, Al : 0.05 내지 0.50 질량％, Al₂O₃ : 0.05 내지 0.50 질량％를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또한 상기 Ti로부터만 산출되는 Ti량을 Ti 산출량, 상기 와이어에 함유되는 전체 Si원으로부터 산출되는 Si량의 총합을 Si 산출량으로 했을 때, (Ti 산출량/Si 산출량) ＞ 0.20의 관계를 만족시킨다.

플럭스 코어드 와이어, 강제 외피, 알루미늄 테이프, 플럭스, 용접 모재

Description

플럭스 코어드 와이어 {FLUX CORED WIRE}

본 발명은 가스 실드 아크 용접에 사용되는 플럭스 코어드 와이어에 관한 것이다.

종래, 가스 실드 아크 용접에 사용되는 플럭스 코어드 와이어로서는, 이하에 나타내는 바와 같은 구성을 구비한 것이 제안되어 있다. 예를 들어, 특허 문헌 1에는 와이어 전체 질량에 대해, 소정량의 C, Si, Mn, TiO₂ 및 N을 함유하는 것을 특징으로 하는 용접용 플럭스 코어드 와이어가 기재되고, 이 플럭스 코어드 와이어는 상기 성분에 추가하여, Ti, B, Ni, Cr, Mo, Al, Mg, Nb 및 Ta의 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 성분을 소정량 함유해도 되는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허 문헌 2에는 플럭스가 와이어 전체 질량에 대해, 소정량의 TiO₂, 희토류 불화물, Mg, Al, Si, Mn, B 및 Ni를 함유하고, 또한 금속 상태의 Ti를 실질적으로 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 가스 실드 아크 용접용 와이어가 기재되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 출원 공개 소62-33094호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 출원 공개 소63-273594호 공보

그러나, 특허 문헌 1의 플럭스 코어드 와이어는 용접부의 인성을 향상시킴으로써 충격 특성을 개선하고, 아울러 용접 작업성도 개선할 수 있는 것이지만, 내고온 균열성에 있어서 만족할 수 있는 것이 아니라고 하는 문제가 있었다. 또한, 특허 문헌 2의 플럭스 코어드 와이어는 확산성 수소량이 적고 또한 우수한 저온 인성을 갖지만, 내고온 균열성에 있어서 만족시킬 수 있는 것은 아니라고 하는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 그 목적은 우수한 내고온 균열성을 갖는 플럭스 코어드 와이어를 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 플럭스 코어드 와이어는 강제 외피 내에 플럭스가 충전된 플럭스 코어드 와이어이며, 와이어 전체 질량에 대한 플럭스 충전율이 10 내지 20 질량％이고, 와이어 전체 질량에 대해, C : 0.03 내지 0.08 질량％, Si(와이어에 함유되는 전체 Si원으로부터 산출되는 Si량의 총합) : 0.10 내지 1.00 질량％, Mn(와이어에 함유되는 전체 Mn원으로부터 산출되는 Mn량의 총합) : 2.30 내지 3.75 질량％, Ti : 0.15 내지 1.00 질량％, TiO₂ : 5.0 내지 8.0 질량％, Al : 0.05 내지 0.50 질량％, Al₂O₃ : 0.05 내지 0.50 질량％를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또한 상기 Ti로부터만 산출되는 Ti 량을 Ti 산출량, 상기 와이어에 함유되는 전체 Si원으로부터 산출되는 Si량의 총합을 Si 산출량으로 했을 때, (Ti 산출량/Si 산출량) ＞ 0.20의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면, 와이어 전체 질량에 대한 플럭스 충전율이 소정량이며, 와이어 전체 질량에 대해, 소정량의 C, Si, Mn, Ti, TiO₂, Al 및 Al₂O₃를 함유함으로써, 용접 시, 스패터 발생, 흄 발생이 억제되어, 슬러그 박리성이 개선되는 동시에, 용접 조인트의 강도가 향상되고, 또한 고온 균열이 억제된다. 또한, Ti 산출량과 Si 산출량이 소정의 관계를 만족시키는, 즉 (Ti 산출량/Si 산출량) ＞ 0.20을 만족시킴으로써, 용접 시에 Ti가 탈산 반응에 기여하여, 용접 금속 중에 생성되는 Ti계 산화물의 조성을 핵 생성 촉진에 효과적인 조성으로 제어할 수 있다. 그 결과, 용접 조인트의 응고 조직을 미세화할 수 있어, 고온 균열의 억제 작용이 향상된다.

본 발명에 관한 플럭스 코어드 와이어에 따르면, 플럭스 충전율이 소정량이며, 소정량의 C, Si, Mn, Ti, TiO₂, Al 및 Al₂O₃를 함유하고, 또한 플럭스 코어드 와이어에 포함되는 Ti량과 Si량이 소정의 관계를 만족시킴으로써, 우수한 용접 작업성(비드 외관을 포함함), 조인트 강도 및 내고온 균열성을 갖는다.

본 발명에 관한 플럭스 코어드 와이어에 대해 상세하게 설명한다. 도 1의 (a) 내지 (d)는 플럭스 코어드 와이어의 구성을 도시하는 단면도이다.

도 1의 (a) 내지 (d)에 도시한 바와 같이, 플럭스 코어드 와이어(이하, 와이어라고 칭함)(1)는 통 형상으로 형성된 강제 외피(2)와, 그 통 내에 충전된 플럭스(3)로 이루어진다. 또한, 와이어(1)는 도 1의 (a)에 도시한 바와 같은 이음매가 없는 강제 외피(2)의 통 내에 플럭스(3)가 충전된 심 리스 타입, 도 1의 (b) 내지 (d)에 도시한 바와 같은 이음매(4)가 있는 강제 외피(2)의 통 내에 플럭스(3)가 충전된 심 타입 중 어느 형태라도 좋다.

그리고, 와이어(1)는 플럭스 충전율이 소정량이며, 소정량의 C, Si, Mn, Ti, TiO₂, Al 및 Al₂O₃를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또한 Ti 산출량과 Si 산출량이 소정의 관계를 만족시킨다[구체적으로는, (Ti 산출량/Si 산출량)이 소정치를 초과함].

이하에, 와이어 성분(플럭스 충전율 및 성분량)의 수치 범위를, 그 한정 이유와 함께 기재한다. 플럭스 충전율은 강제 외피(2) 내에 충전되는 플럭스의 질량을, 와이어(1)[강제 외피(2) ＋ 플럭스(3)]의 전체 질량에 대한 비율로 규정한다. 또한, 성분량은 강제 외피(2)와 플럭스(3)에 있어서의 성분량의 총합으로 나타내고, 와이어(1)[강제 외피(2) ＋ 플럭스(3)]에 포함되는 각 성분의 질량을, 와이어(1)의 전체 질량에 대한 비율로 규정한다. 또한, 와이어(1)를 구성하는 성분 중, C, Si, Mn, Ti, TiO₂, Al 및 Al₂O₃은 강제 외피(2)로부터 첨가할지, 플럭스(3)로부터 첨가할지는 특별히 상관없고, 강제 외피(2) 및 플럭스(3) 중 적어도 한쪽에 첨가되어 있으면 된다.

(플럭스 충전율 : 10 내지 20 질량％)

플럭스 충전율이 10％ 미만에서는 아크의 안정성이 나빠져, 스패터 발생량이 증가하여 용접 작업성이 저하된다. 또한, 플럭스 충전율이 20％ 초과에서는 와이어(1)의 단선 등이 발생하여 생산성이 현저하게 열화된다.

(C : 0.03 내지 0.08 질량％)

C는 용접부의 켄칭성을 확보하기 위해 첨가한다. C량이 0.03 질량％ 미만인 경우, 켄칭성 부족에 의해 용접부의 강도ㆍ인성이 부족하다. 또한, 저C량에 의해 용접부에 고온 균열이 발생한다. C량이 0.08 질량％를 초과하면, 용접 시의 스패터 발생량 또는 흄 발생량이 증가하여 용접 작업성이 저하된다. 또한, 피용접재인 강재의 C량이 많은 경우, 용접부(용접 금속)의 C량이 많아진다. 그리고, C가 포정 반응(peritectic reaction)을 일으키는 영역이 되면, 용접부에 고온 균열이 발생하기 쉬워진다. 또한, C원으로서는, 예를 들어 후프, Fe-Mn 등의 합금분, 철분 등을 사용한다.

(Si : 0.10 내지 1.00 질량％)

Si는 용접부의 연성 확보, 비드 형상 유지를 위해 첨가한다. Si량이 0.10 질량％ 미만에서는 용접부의 연성 부족이 된다. 또한, 비드 형상이 나빠져, 특히 입향 상진(vertical up) 용접에서 비드가 쳐져, 용접 작업성이 저하된다. Si량이 1.00 질량％를 초과하면, 인성이 저하되기 쉬워진다. 또한, 용접부에 고온 균열이 발생한다. 또한, Si원으로서는, 예를 들어 후프, Fe-Si, Fe-Si-Mn 등의 합금, K₂SiF₆ 등의 불화물, 지르콘샌드, 규사, 장석 등의 산화물을 사용한다.

(Mn : 2.30 내지 3.75 질량％)

Mn은 용접부의 켄칭성 확보를 위해 첨가한다. Mn량이 2.30 질량％ 미만에서는 용접부의 켄칭성이 부족해, 인성이 저하된다. 또한, 불가피적 불순물로서 함유되는 S와 결합하여 얻어지는 MnS량도 적어지므로, MnS에 의한 고온 균열의 억제 작용이 작아져, 용접부에 고온 균열이 발생한다. Mn량이 3.75 질량％를 초과하면, 용접부의 강도가 과다해져 인성 부족이 된다. 또한, 용접부에 저온 균열이 발생한다. 또한, Mn원으로서는, 예를 들어 후프, Mn 금속분, Fe-Mn, Fe-Si-Mn 등의 합금을 사용한다.

(Ti : 0.15 내지 1.00 질량％, 바람직하게는 0.20 내지 1.00 질량％)

Ti(금속 Ti)는 용접부(용접 금속)의 내고온 균열성을 개선하기 위해 첨가한다. Ti(금속 Ti)는 용접 시에 탈산 반응에 기여하여, 용접 금속 중의 개재물을 Ti계 산화물 조성으로 제어할 수 있고, 그 결과, 용접 조인트(용접부)의 응고 조직을 미세하게 할 수 있어, 용접부의 내고온 균열성이 개선된다. Ti량(금속 Ti)이 0.15 질량％ 미만에서는 용접부에 고온 균열이 발생한다. Ti량(금속 Ti)이 1.00 질량％를 초과하면, 용접 금속 재열부가 단단하고 무른 베이나이트, 마르텐사이트로 되기 쉬워, 인성이 저하된다. 또한, 용접 시의 스패터 발생량이 많아져, 용접 작업성이 저하된다. 또한, Ti원으로서는, 예를 들어 Fe-Ti 등의 합금분을 사용한다.

(TiO₂ : 5.0 내지 8.0 질량％)

TiO₂(Ti 산화물)는 전체 자세 용접성을 확보하기 위해 첨가한다. TiO₂량(Ti 산화물)이 5.0 질량％ 미만에서는 입향 상진 용접에서 비드가 쳐져, 용접 작업성이 저하된다. TiO₂량(Ti 산화물)이 8.0 질량％를 초과하면, 용접 시의 슬러그 박리성이 열화되어, 용접 작업성이 저하된다. 또한, 플럭스의 벌크 비중이 작아져, 생산성이 열화된다. 또한, TiO₂원으로서는, 예를 들어 루틸 등을 사용한다.

(Al : 0.05 내지 0.50 질량％, 바람직하게는 0.05 내지 0.40 질량％)

Al은 강탈산제이고, 적정량의 첨가이면, 용접 금속의 산소량을 저하시켜, Mn의 수율이 안정되고, 용접부의 내고온 균열성이 개선되며, 인성도 안정화된다. Al량이 0.05 질량％ 미만에서는 탈산이 충분하지 않아, 용접부에 고온 균열이 발생한다. Al량이 0.50 질량％를 초과하면, 용접 시의 스패터 발생량이 많아져, 용접 작업성이 저하된다. 또한, Al원으로서는, 예를 들어 Al 금속분, Fe-Al, Al-Mg 등의 합금분을 사용한다.

(Al₂O₃ : 0.05 내지 0.50 질량％, 바람직하게는 0.05 내지 0.40 질량％)

Al₂O₃은 수평 필렛 자세에서의 비드 형상, 입향 상진 자세에서의 비드의 쳐짐 방지를 위해 첨가한다. Al₂O₃량이 0.05 질량％ 미만에서는 수평 필렛 용접에서의 비드 형상(친밀성)이 나쁘고, 또한 입향 상진 용접에서 비드 쳐짐이 발생하여 용접 작업성이 저하된다. Al₂O₃량이 0.50 질량％를 초과하면, 용접 시의 슬러그 박리성이 열화되어, 용접 작업성이 저하된다. 또한, Al₂O₃원으로서는, 예를 들어 알 루미나나 장석 등의 복합 산화물을 사용한다.

[(Ti 산출량/Si 산출량) ＞ 0.20]

와이어(1)에 포함되는 Ti량(금속 Ti)을 소정 범위 내로 제어함으로써, 용접 시에 Ti(금속 Ti)가 탈산 반응에 기여하여, 용접 조인트(용접 금속) 중에 생성되는 개재물의 조성을 핵 생성 촉진에 효과적인 Ti계 산화물 조성의 개재물로 제어할 수 있다. 그 결과, 용접 금속의 응고 조직을 미세하게 할 수 있어, 내고온 균열성을 현저하게 개선할 수 있는 것이다. 또한, 핵 생성 촉진에 효과적인 Ti계 산화물에는 SiO₂를 함유하지 않는 것이 바람직하다. 그로 인해, 와이어(1)에 포함되는 Ti량(금속 Ti)을 와이어(1)에 포함되는 Si량과의 관계로 규정하고, 구체적으로는 Ti 산출량과 Si 산출량의 비, 즉 (Ti 산출량/Si 산출량)을 규정함으로써, Ti계 산화물 조성을 응고 조직 미세화에 의해 효과적인 조성으로 제어 가능하게 되어, 용접 금속의 응고 조직을 내고온 균열성의 개선에 있어서 바람직한 것으로 제어 가능해진다.

(Ti 산출량/Si 산출량) ≤ 0.20이면, 용접 조인트의 응고 조직이 미세화되지 않는다. 따라서, (Ti 산출량/Si 산출량) ＞ 0.20, 바람직하게는(Ti 산출량/Si 산출량) ＞ 0.25, 더욱 바람직하게는(Ti 산출량/Si 산출량) ＞ 0.37이다.

여기서, Ti 산출량이라 함은, 와이어(1)에 함유되는 상기 Ti(금속 Ti)로부터만 산출되는 Ti량으로, 와이어(1)에 함유된 상기 TiO₂(Ti 산화물)로부터 산출(환산)되는 Ti량은 포함하지 않는다.

또한, Si 산출량이라 함은, 와이어(1)에 함유되는 상기 Si원의 전체로부터 산출되는 Si량의 총합이다. 또한, 상기 SiO₂는 Si원으로서 사용되는, 예를 들어 지르콘샌드, 규사, 장석 등의 산화물에 포함된다.

(Fe)

잔량부의 Fe는 강제 외피(2)를 구성하는 Fe에 상당하고, Fe량은 강제 외피(2)에 있어서의 Fe량이다.

(불가피적 불순물)

잔량부의 불가피적 불순물로서는, S, P, Ni, O, Zr 등을 들 수 있고, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서 함유하는 것이 허용된다. S량, P량, Ni량, O량, Zr량은 각각 0.050 질량％ 이하가 바람직하고, 강제 외피(2)와 플럭스(3)에 있어서의 각 성분량의 총합이다.

또한, 강제 외피(2) 및 플럭스(3)는 와이어 제작 시에 상기 와이어 성분(성분량)이 상기 범위 내가 되도록 강제 외피(2) 및 플럭스(3)의 각 성분(각 성분량)을 선택한다.

(실시예)

본 발명에 관한 플럭스 코어드 와이어에 대해, 본 발명의 요건을 만족시키는 실시예와, 본 발명의 요건을 만족시키지 않는 비교예를 비교하여 구체적으로 설명한다.

강제 외피(강은 C : 0.02 질량％, Si : 0.01 질량％, Mn : 0.20 질량％, P : 0.010 질량％, S : 0.007 질량％를 함유하고, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 사용)의 내측에 플럭스를 충전하고, 표 1, 표 2에 나타내는 와이어 성분으로 이루어지는 와이어 직경 1.2㎜의 플럭스 코어드 와이어(실시예 : 번호 1 내지 23, 비교예 : 번호 24 내지 40)를 제작하였다.

또한, 와이어 성분은 이하의 측정 방법으로 측정, 산출하였다.

C량은 「적외선 흡수법」에 의해 측정하였다. Si량 및 Mn량은 와이어 전량을 용해하여 「ICP 발광 분광 분석법」에 의해 측정하였다.

TiO₂량(TiO₂ 등으로서 존재하고, Fe-Ti 등은 포함하지 않음)은 「산분해법」에 의해 측정된다. 산분해법에 사용하는 용매는 왕수를 사용하여, 와이어 전량을 용해하였다. 이에 의해, 와이어(1)에 포함되는 Ti원(Fe-Ti 등)은 왕수로 용해되지만, TiO₂원(TiO₂ 등)은 왕수에 대해 불용이므로, 용해되지 않는다. 이 용액을, 필터(여과지는 5C의 미세 눈금)를 사용하여 여과하고, 필터채로 잔사를 니켈제 도가니로 옮겨, 가스 버너로 가열하여 회화(ashing)하였다. 계속해서, 알칼리 융제(수산화나트륨과 과산화나트륨의 혼합물)를 추가하여, 다시 가스 버너로 가열하여 잔사를 융해하였다. 다음에, 18 질량％ 염산을 추가하여 융해물을 용액화한 후, 메스 플라스크로 옮기고, 또한 순수(純水)를 추가하여 메스업(mess-up)하여 분석액을 얻었다. 분석액 중의 Ti 농도를 「ICP 발광 분광 분석법」으로 측정하였다. 이 Ti 농도를 TiO₂량으로 환산하여 TiO₂량을 산출하였다.

Ti량(Fe-Ti 등으로서 존재하고, TiO₂ 등은 포함하지 않음)은 「산분해법」에 의해 와이어 전량을 왕수로 용해하고, 불용이었던 TiO₂원(TiO₂ 등)을 여과하여, 그 용액을 와이어(1)에 포함되는 Ti원(Fe-Ti 등)으로 하여 얻음으로써, 「ICP 발광 분광 분석법」을 사용하여 Ti량(Fe-Ti 등)으로서 존재를 구하였다.

Al₂O₃량(알루미나나 장석 등의 복합 산화물로서 존재하고, Al 금속분 등의 합금분은 포함하지 않음)은 「산분해법」에 의해 측정된다. 산분해법에 사용하는 용매는 왕수를 사용하여 와이어 전량을 용해하였다. 이에 의해, 와이어(1)에 포함되는 Al원(Al 금속분 등의 합금분)은 왕수로 용해되지만, Al₂O₃원(알루미나나 장석 등의 복합 산화물)은 왕수에 대해 불용이므로, 용해되지 않는다. 이 용액을, 필터(여과지는 5C의 미세 눈금)를 사용하여 여과하고, 필터채로 잔사를 니켈제 도가니로 옮겨, 가스 버너로 가열하여 회화하였다. 계속해서, 알칼리 융제(수산화나트륨과 과산화나트륨의 혼합물)를 추가하여, 다시 가스 버너로 가열하여 잔사를 융해하였다. 다음에, 18 질량％ 염산을 추가하여 융해물을 용액화한 후, 메스 플라스크로 옮기고, 또한 순수를 추가하여 메스업하여 분석액을 얻었다. 분석액 중의 Al 농도를 「ICP 발광 분광 분석법」으로 측정하였다. 이 Al 농도를 Al₂O₃량으로 환산하여 Al₂O₃량을 산출하였다.

Al량(Al 금속분 등의 합금분으로서 존재하고, 알루미나나 장석 등의 복합 산화물은 포함하지 않음)은 「산분해법」에 의해 와이어 전량을 왕수로 용해하고, 불용이었던 Al₂O₃원(알루미나나 장석 등의 복합 산화물)을 여과하여, 그 용액을 와이 어(1)에 포함되는 Al원(Al 금속분 등의 합금분)으로 하여 얻음으로써, 「ICP 발광 분광 분석법」을 사용하여 Al량(Al 금속분 등의 합금분)으로서 존재를 구하였다.

제작된 플럭스 코어드 와이어를 사용하여, 이하에 나타내는 방법으로, 내고온 균열성, 기계적 성질(인장 강도, 흡수 에너지), 용접 작업성에 대해 평가하였다. 그 평가 결과에 기초하여, 실시예 및 비교예의 플럭스 코어드 와이어의 종합 평가를 행하였다.

(내고온 균열성)

JIS G3106 SM400B강(C : 0.12 질량％, Si : 0.2 질량％, Mn : 1.1 질량％, P : 0.008 질량％, S : 0.013 질량％를 함유하고, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물)으로 이루어지는 용접 모재를, 표 3에 나타내는 용접 조건으로 편면 용접(하향 맞댐 용접)하였다.

도 2는 내고온 균열성의 평가에 사용하는 용접 모재의 개선 형상을 도시하는 단면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 용접 모재(11)는 V 형상의 개선을 갖고, 이 V 형상의 개선의 이면에는 내화물(12) 및 알루미늄 테이프(13) 등으로 이루어지는 덧댐 재료가 배치되어 있다. 그리고, 개선 각도를 35°로 하여, 덧댐 재료가 배치되어 있는 부분의 루트 간격을 4㎜로 하였다.

용접 종료 후, 초층 용접부(크레이터부를 제외함)에 대해, X선 투과 시험(JIS Z 3104)에서 내부 균열의 유무를 확인하여 균열률을 산출하였다. 그 균열률로 내고온 균열성을 평가하였다. 그 결과를 표 4, 표 5에 나타낸다.

또한, 평가 기준은 용접 전류 240A에서 균열률 0％, 또한 용접 전류 260A에서 균열률 0％일 때 「아주 우수하다 : ◎」, 용접 전류 240A에서 균열률 0％ 또한 용접 전류 260A에서 균열률 5％ 이하일 때 「우수하다 : ○ ~ ◎」, 용접 전류 240A에서 균열률 0％, 또한 용접 전류 260A에서 균열률 5％ 초과일 때 「양호하다 : ○」, 용접 전류 240A에서 균열이 있고 또한 용접 전류 260A에서 균열이 있을 때 「떨어진다 : ×」로 하였다.

(기계적 성질)

JIS Z3313에 준하여, 인장 강도, 흡수 에너지에 대해 평가하였다.

또한, 인장 강도의 평가 기준은 490㎫ 이상 640㎫ 이하일 때 「우수하다 : ○」, 490㎫ 미만 또는 640㎫ 초과일 때 「떨어진다 : ×」로 하였다. 또한, 흡수 에너지의 평가 기준은 60J 이상일 때 「우수하다 : ○」, 60J 미만일 때 「떨어진다 : ×」로 하였다. 또한, JIS Z3313에 준하여 신장을 평가하는 경우에는, 그 평가 기준은 22％ 이상일 때 「우수하다 : ○」, 22％ 미만일 때 「떨어진다 : ×」로 하였다.

(용접 작업성)

내고온 균열성과 동일한 용접 모재를 사용하여, 하향 필렛 용접, 수평 필렛 용접, 입향 상진 필렛 용접, 입향 하진 필렛 용접의 4종의 용접을 행하여, 작업성을 관능 평가하였다. 여기서, 용접 조건은 상기 내고온 균열성과 마찬가지로 하였다(표 3 참조).

또한, 평가 기준은 스패터 발생, 흄 발생, 비드 쳐짐 등의 용접 불량이 발생하지 않을 때 「우수하다 : ○」, 용접 불량이 발생했을 때 「떨어진다 : ×」로 하였다.

(종합 평가)

종합 평가의 평가 기준은 상기 평가 항목 중, 내고온 균열성이 「◎」이고, 또한 기계적 성질 및 용접 작업성이 「○」일 때 「아주 우수하다 : ◎」, 내고온 균열성이 「○ ~ ◎」이고, 또한 기계적 성질 및 용접 작업성이 「○」일 때 「우수하다 : ○ ~ ◎」, 내고온 균열성이 「○」이고, 또한 기계적 성질 및 용접 작업성이 「○」일 때 「양호하다 : ○」, 상기 평가 항목 중 적어도 1개가 「×」일 때 「떨어진다 : ×」로 하였다.

표 1, 표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예(번호 1 내지 23)는 모든 와이어 성분이 본 발명의 범위를 만족시키므로, 내고온 균열성, 기계적 성질 및 용접 작업성 전체에 있어서, 우수하고(또는 양호함), 종합 평가에 있어서도 우수했다(또는 양호했음).

표 2, 표 5에 나타낸 바와 같이, 비교예(번호 24)는 C량이 하한치 미만이므로, 내고온 균열성 및 기계적 성질이 떨어져, 종합 평가도 떨어져 있었다. 비교예(번호 25)는 C량이 상한치를 초과하므로, 용접 작업성이 떨어지고, 종합 평가도 떨어져 있었다. 비교예(번호 26)는 Si량이 하한치 미만이므로, 용접 작업성이 떨어지고, 종합 평가도 떨어져 있었다. 비교예(번호 27)는 Si량이 상한치를 초과하므로, 내고온 균열성이 떨어지고, 종합 평가도 떨어져 있었다.

비교예(번호 28)는 Mn량이 하한치 미만이므로, 내고온 균열성 및 기계적 성질이 떨어지고, 종합 평가도 떨어져 있었다. 비교예(번호 29)는 Mn량이 상한치를 초과하므로, 기계적 성질 및 용접 작업성이 떨어지고, 종합 평가도 떨어져 있었다. 비교예(번호 30)는 Ti량이 하한치 미만이므로, 내고온 균열성이 떨어지고, 종합 평가도 떨어져 있었다. 비교예(번호 31)는 Ti량이 상한치를 초과하므로, 기계적 성질 및 용접 작업성이 떨어지고, 종합 평가도 떨어져 있었다.

비교예(번호 32)는 TiO₂량이 하한치 미만이므로, 용접 작업성이 떨어지고, 종합 평가도 떨어져 있었다. 비교예(번호 33)는 TiO₂량이 상한치를 초과하므로, 용접 작업성이 떨어지고, 종합 평가도 떨어져 있었다. 비교예(번호 34)는 Al량이 하한치 미만이므로, 내고온 균열성 및 기계적 성질이 떨어지고, 종합 평가도 떨어져 있었다. 비교예(번호 35)는 Al량이 상한치를 초과하므로, 용접 작업성이 떨어지고, 종합 평가도 떨어져 있었다.

비교예(번호 36)는 Al₂O₃량이 하한치 미만이므로, 용접 작업성이 떨어지고, 종합 평가도 떨어져 있었다. 비교예(번호 37)는 Al₂O₃량이 상한치를 초과하므로, 용접 작업성이 떨어지고, 종합 평가도 떨어져 있었다. 비교예(번호 38)는 (Ti 산출량/Si 산출량)이 하한치 미만이므로, 내고온 균열성이 떨어지고, 종합 평가도 떨어져 있었다. 비교예(번호 39)는 플럭스 충전율이 하한치 미만이므로, 용접 작업성이 떨어지고, 종합 평가도 떨어져 있었다. 비교예(번호 40)는 플럭스 충전율이 상한치를 초과하므로, 와이어 생산 중에 단선이 발생하여, 종합 평가로서는 떨어져 있었다.

이상의 결과로부터, 실시예(번호 1 내지 23)는 비교예(번호 24 내지 40)에 비해, 플럭스 코어드 와이어(1)로서 우수한 것이 확인되었다.

도 1은 본 발명에 관한 플럭스 코어드 와이어의 구성을 도시하는 단면도.

도 2는 내고온 균열성의 평가에 사용하는 용접 모재의 개선 형상을 도시하는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 플럭스 코어드 와이어(와이어)

2 : 강제 외피

3 : 플럭스

4 : 이음매

11 : 용접 모재

12 : 덧댐 재료

13 : 알루미늄 테이프

Claims

강제 외피 내에 플럭스가 충전된 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어이며,

와이어 전체 질량에 대한 플럭스 충전율이 10 내지 20 질량％이고,

와이어 전체 질량에 대해, C : 0.03 내지 0.08 질량％, Si(와이어에 함유되는 전체 Si원으로부터 산출되는 Si량의 총합) : 0.10 내지 1.00 질량％, Mn(와이어에 함유되는 전체 Mn원으로부터 산출되는 Mn량의 총합) : 2.30 내지 3.75 질량％, Ti : 0.20 내지 1.00 질량％, TiO₂ : 5.0 내지 8.0 질량％, Al : 0.05 내지 0.50 질량％, Al₂O₃ : 0.05 내지 0.50 질량％를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또한,

상기 Ti로부터만 산출되는 Ti량을 Ti 산출량, 상기 와이어에 함유되는 전체 Si원으로부터 산출되는 Si량의 총합을 Si 산출량으로 했을 때, (Ti 산출량/Si 산출량) ＞ 0.20의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는, 가스 실드 아크 용접용 플럭스 코어드 와이어.