KR101760828B1

KR101760828B1 - Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료

Info

Publication number: KR101760828B1
Application number: KR1020150116000A
Authority: KR
Inventors: 정석진
Original assignee: 현대종합금속 주식회사
Priority date: 2015-08-18
Filing date: 2015-08-18
Publication date: 2017-07-24
Also published as: KR20170021521A

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료는 코어 및 상기 코어를 감싸는 외피를 포함하는 용접재료로서, 용접재료 및 코어를 감싸는 외피의 합금조성을 최적화함으로써 플럭스 코어드 와이어 형태로 가공이 용이하며 물리적성질이 우수하고 전자세 용접이 가능하여 작업성이 우수하다.

Description

Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료{Ni-BASE FLUX CORED WIRE WELDING CONSUMABLE}

본 발명은 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료에 관한 것이다.

20세기 들어와서 항공우주 산업, 원자력 산업, 파워플랜트 산업, 석유화학 산업 등의 첨단산업 분야에서 초내열합금이 기본적인 구조재료로 많이 사용되고 있다. 그 중 Ni Base 합금은 규칙적격자(FCC)를 갖는 오스테나이트상의 석출현상을 이용한 석출경화형합금으로서 초내열합금 중에서도 그 성능이 가장 우수하며 가스터빈의 블레이드, 디스크, 연소실 등과 같은 고온, 고응력을 받는 주요부품의 구조용 재료로 널리 사용되고 있다. 그리고 980℃ 이상의 온도에서도 질기고 강한 성질이 있으며, 특히 산화, 부식에 잘 견디고 인산용액에 강하다. 따라서 화학용 및 오염방지 시설용 배관, 밸프 해상장비에 사용된다. 많은 Ni Base 합금 중에서 Inconel 625 합금(Ni-Cr-Mo-Nb 합금)은 용접성이 탁월하며 적용되는 용접기법은 주로 GTAW(Gas Tungsten Arc Welding)이 사용되고 SMAW(Shielded Metal Arc Welding), GMAW(Gas Metal Arc Welding), SAW(Submerged Arc Welding), FCAW(Flux-Cored Arc Welding) 등의 용접기법이 일부 사용되고 있다. FCAW 용접기법의 경우 국내에는 용접재료 개발이 진행된 사례가 없었으며, 국외의 일부 용접재료메이커에서 FCAW용 용접재료의 개발 및 판매가 되고 있는 실정이나, 상기 용접재료도 전자세 용접은 불가능하며, 아래를 보는 자세에서 행하는 Fillet 용접만 가능하였다.

이렇듯이 FCAW용 용접재료의 개발은 다른 용접재료에 비하여 개발이 늦었으며, 최근에 와서야 Vertical-up 용접자세까지 가능한 용접재료가 개발되어 점차 사용빈도가 높아지고 있는 실정이다.

또한, 현재 국내외 판매 되고 있는 Inconel 625 합금 Flux Cored Wire는 Inconel 625 외피를 이용하여 판매되고 있는 제품이 대부분을 구성하고 있으며 일부 Fe 함량을 제어한 Inconel 625 외피를 사용하고 있다.

Inconel 625 외피를 사용하는 경우, 일반적으로 많이 사용하는 탄소강 및 스테인리스강 외피대비 와이어의 외피 인장강도가 높고 가공경화도가 높기 때문에 Flux Cored wire 형태로 가공하는데 어려움이 따른다. 또한 전기 저항 역시 탄소강 및 스테인리스강에 비하여 1.5~10배 정도 높아 전류 조절 및 용이한 아크성을 얻기가 어려운 문제점이 있었다.

따라서, Ni Base 합금 중에서 Inconel 625 합금 등에 바람직하게 적용될 수 있으며, Flux Cored wire 형태로 가공이 용이하고, 전자세 용접이 가능한 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명의 일 측면은 용접재료의 합금조성 및 코어를 감싸는 외피의 합금조성을 최적화함으로써 플럭스 코어드 와이어 형태로 가공이 용이하며 물리적성질이 우수하고 전자세 용접이 가능한 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료를 제공하기 위함이다.

한편, 본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명의 과제는 본 명세서의 내용 전반으로부터 이해될 수 있을 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 부가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료는 코어 및 상기 코어를 감싸는 외피를 포함하는 용접재료로서,

상기 용접재료는 자체 중량%로, C: 0.01~0.1%, Si: 0.1~1.0%, Mn: 0.01~1.0%, P 및 S 중 1종 이상: 0.035%미만, Cr: 18.0~25.0%, Mo: 7.0~11.0%, Ti: 0.01~1.0%, Nb: 3.0~4.5%, Fe: 0.01~5%, TiO2: 3.5~15%, SiO2: 0.3~3.0%, K, Na 및 Li 중 1종 이상: 0.05~1.5%, F 및 Ca 중 1종 이상: 0.05~1.0%, Al 및 Mg 중 1종 이상: 0.1~1.5%, 나머지 Ni 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지며,

그 중 상기 외피는 상기 용접재료에 대한 중량%로, C: 0.01~0.1%, Si: 0.1~1.0%, Mn: 0.01~1.0%, Cr: 18.0~25.0%, Ti: 0.01~1.0%, 불순물: 1.0% 이하, 나머지 Ni로 이루어진다.

덧붙여, 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료는 용접재료 및 코어를 감싸는 외피의 합금조성을 최적화함으로써 플럭스 코어드 와이어 형태로 가공이 용이하며 물리적성질이 우수하고 전자세 용접이 가능하여 작업성이 우수한 효과가 있다.

또한, 양호한 용접성을 나타내면서 고온에서 우수한 인장강도 및 연신율 등의 물리적 성질을 확보할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

현재 국내외 판매 되고 있는 Inconel 625 합금 Flux Cored Wire는 Inconel 625 외피를 이용하여 판매되고 있는 제품이 대부분을 구성하고 있으며 일부 Fe 함량을 제어한 Inconel 625 외비를 사용하고 있다.

Inconel 625 외피를 사용하는 경우 일반적으로 많이 사용하는 탄소강 및 스테인리스강 외피대비 와이어의 외피 인장강도가 높고 가공경화도가 높기 때문에 Flux Cored wire 형태로 가공하는데 어려움이 따른다. 또한 전기 저항 역시 탄소강 및 스테인리스강에 비하여 1.5~10배 정도 높아 전류 조절 및 용이한 아크성을 얻기가 어려운 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 Inconel 625 대비 외피의 합금조성을 제어하여 합금함량이 최소한으로 제어된 Ni계열 외피를 사용하여 적정한 인장강도 및 가공특성을 확보하여, 전기저항특성이 양호한 소재를 이용하여 기존의 문제를 해결하였다.

이하, 본 발명의 일 측면에 따른 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일 측면에 따른 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료는 코어 및 상기 코어를 감싸는 외피를 포함한 전체 중량에 대하여 다음과 같은 조성을 포함하는 것이 바람직하다. 이하에서는 특별한 언급이 없는 한, 각 조성의 함량은 중량%를 의미한다.

C: 0.01~0.1%

탄소(C)는 크롬(Cr)과 결합하여 크롬 카바이드를 형성하여 강도 및 경도를 향상시키는 역할을 하는 성분이다. 이러한 C의 함량이 0.01% 미만이면 크롬 카바이드의 형성이 불충분하여 강도가 확보되지 못하는 문제가 있으며, 반면 0.1%를 초과하는 경우에는 과다한 탄화물이 형성되어 내균열성이 저하되고, 스패터(spatter)의 발생이 증가하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 C의 함량을 0.01~0.1%로 제한함이 바람직하다.

Si: 0.1~1.0%

실리콘(Si)은 탈산작용 및 작업성(퍼짐성)을 향상시키는 성분으로서, 그 함량이 0.1% 미만인 경우에는 탈산력이 부족하여 비드 퍼짐성이 저하되는 문제가 있으며, 반면 그 함량이 1.0%를 초과하게 되면 라베스상(Laves Phase) 생성을 증가하여 저융점화합물의 분율이 증가하여 균열감수성이 증가되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 Si의 함량을 0.1~1.0%로 제한함이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.1~0.5%이다.

Mn: 0.01~1.0%

망간(Mn)은 슬래그 유동성을 개선하여 비드 형상을 개선시키며, 용접부의 적정 강도와 인성을 유지시키는 역할을 하는 성분이다. 상술한 효과를 얻기 위해서는 0.01% 이상으로 Mn을 함유할 필요가 있으며, 다만 그 함량이 1.0%를 초과하게 되면 급격한 인성저하를 초래할 수 있으므로 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명에서는 Mn의 함량을 0.01~1.0%로 제한함이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.01~0.5%이다.

P 및 S 중 1종 이상: 합계로 0.035% 미만

P 및 S는 고온균열에 영향을 미치는 주요 원소 중 하나로, Ni3S7, NiS, Ni3P등 Ni합금과 저융점 화합물을 발생시켜 고온균열을 발생시킬 수 있다. 따라서 P 및 S 불순물 제어가 필수적으로 필요하며, P 및 S의 총 함량을 제어하여 고온균열 발생을 감소 시킬 수 있다. 따라서 P 및 S 중 1종 이상이 그 합계로 0.035%미만인 것이 바람직하다.

Cr: 18.0~25.0%

크롬(Cr)은 탄소(C)와 결합하여 탄화물을 형성시킴으로써 경도를 향상시키는 역할을 하며, 내부식성을 증가시키는 원소이다. 이러한 Cr의 함량이 18% 미만이면 내부식성을 충분히 확보하기 어렵고 상술한 효과를 기대하기 어려우며, 반면 그 함량이 25%를 초과하게 되면 크롬탄화물이 과도하게 형성되어 인성이 저하되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 Cr의 함량을 18.0~25.0%로 제한함이 바람직하다. 보다 바람직하게는 20.0~23.0%이다.

Mo: 7.0~11.0%

몰리브덴(Mo)은 탄소(C)와 결합하여 탄화물을 형성하는 성분으로서, 내마모성, 경도 및 내부식성에 유리한 역할을 하는 성분이다. 이러한 Mo의 함량이 7.0% 미만이면 상술한 효과를 기대하기 어려우며, 반면에 11.0%를 초과하게 되면 라베스(Laves) 상으로 석출되어 내균열성이 저하를 초래하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 Mo의 함량을 7.0~11.0%로 제한함이 바람직하다. 보다 바람직하게는 8.0~10.0%이다.

Ti: 0.01~1.0%

Ti는 Ni계 합금에서 석출경화효과를 증가시킬 수 있다.

그 함량이 0.01% 미만인 경우에는 상기 효과가 충분하지 않다. 반면에, 그 함량이 1.0%를 초과하는 경우에는 Ni3Ti, Ni3(Ti, Al) 등의 화합물을 형성하여 strain-age-Crack 발생으로 인한 건전한 용접부 확보가 어렵다.

따라서, 본 발명에서는 Ti의 함량을 0.01~1.0%로 제한함이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.01~0.4%이다.

Nb: 3.0~4.5%

니오븀(Nb)은 탄소 또는 질소와 결합하여 탄화물, 질화물, 탄질화물을 형성하는 원소이며, Ni과 Ni3Nb를 석출하여 현저한 석출강화효과를 나타내는 원소이다. 상술한 효과를 얻기 위해서는 3.0% 이상으로 Nb을 함유할 필요가 있으며, 다만 그함량이 4.5%를 초과하게 되면 라베스상(Laves Phase)으로 석출되어 내균열성의 저하를 초래하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 Nb 함량을 3.0~4.5% 로 제한함이 바람직하다. 보다 바람직하게는 3.15~4.15%이다.

Fe: 0.01~5.0%

철(Fe)는 Ni계 합금에서 용접재료 또는 모재 등에서 필수 불가결하게 함유되는 원소이다. 그 함량이 5.0%를 초과하는 경우 Laves Phase 형성증가로 인한 균열에 취약해질 수 있으며, 내부식성을 감소시킬 수 있으므로 최소화 시키는 것이 바람직하다. 다만 0.01% 미만으로 제어하는 것은 비용이 과다하게 소모되므로, Fe의 함량은 0.01~5.0%로 제한함이 바람직하다.

TiO2(이산화티타늄): 3.5~15.0%

상기 TiO2는 슬래그 형성제로서 전자세 용접이 가능하도록 액상의 용접금속이 응고되기 이전에 응고되어 액상의 용접금속이 흘러내리는 것을 억제하는 역할을 한다. 이러한 효과를 나타내기 위하여는 본 발명에서는 3.5% 이상으로 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, 그 함량이 15.0%를 초과하는 경우에는 용접금속 내에 산화물 함량이 급격히 증가하여, 극저온 충격인성이 떨어질 우려가 있으며 슬래그 함량이 과다하여 전자세 용접성 확보가 어렵다. 따라서, TiO2의 함량은 3.5~15.0%로 제한함이 바람직하다.

SiO2(이산화규소): 0.3~3.0%

상기 SiO2는 슬래그 형성제로서 용접슬래그의 유동성 및 용접비드 퍼짐성을 증가시키는 역할을 한다. 이러한 효과를 나타내기 위하여는 본 발명에서는 0.3% 이상으로 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, 그 함량이 3.0%를 초과하는 경우에는 용접금속 내에 Si함량이 급격히 증가하여, 라베스상(Laves Phase)으로 석출되어 내균열성이 저하를 초래하는 문제가 있다.

따라서, SiO2의 함량은 0.3~3.0%로 제한함이 바람직하다.

칼륨(K), 나트륨(Na), 리튬(Li) 중 1종 이상: 0.05~1.5%

상기 알카리 금속은 용접 중 아크의 이온화 포텐셜을 저하시켜 아크의 발생을 용이하게 해주며, 용접 중 안정된 아크를 유지시켜줄 수 있다. 상기 알카리 금속은 0.05% 이상 첨가되어야 이러한 효과가 나타낼 수 있다. 그러나, 그 함량이 1.5%를 초과하면, 높은 증기압으로 인하여 용접흄(Fume)이 과다하게 발생할 수 있다. 여기서 알카리 금속은 칼륨(K), 나트륨(Na), 리튬(Li)계 알카리 금속 중 1종 또는 2종 이상이 포함되며, 본 발명에서 알카리 금속의 첨가효과는 각각의 함량비와는 무관하다.

F 및 Ca 중 1종 이상: 0.05~1.0%

본 발명의 용접 와이어는 알카리금속계 및 알카리토금속계 불소 화합물 중 불소(F)와 및 칼륨(Ca)을 추가적으로 첨가하는 경우 용입을 깊게 하고 아크 강화 및 안정화의 효과가 있다, 상기 불소 화합물은 용접 와이어 내부에 0.05% 이상을 첨가함에 따라 고온의 아크에서 불소를 아크 중으로 발생시켜 용접 중 수소와 반응하여 탈수소 반응을 일으키게 되므로 확산성 수소를 효과적으로 저감시키게 되지만 1.0%를 초과하는 경우 높은 증기압의 특성으로 용접흄(Fume)이 과다하게 발생하고, TiO2가 주요 슬래그 성분인 루타일계에서 용융풀의 슬래그 점도를 과도하게 감소시켜 불안정한 비드를 형성하게 된다. 따라서, 그 함량은 0.05~1.0%로 한정하는 것이 바람직하다. Na2ZrF6, K2SiF6, Na2SiF6, Na3AlF6, Bb2SiF6, K2TiF6, K2ZrF6, LiF, LiBaF3, NaF 등이 사용 가능하다

Al 및 Mg 중 1종 이상: 0.1~1.5%

Al 및 Mg는 환원제로서 첨가되며, 와이어의 탈산을 보장하고, 용접성능을 개선하기 위한 슬래그 핵심 구성요소이다. 상술한 효과를 확보하기 위해서는 Al 및 Mg 중 1종 이상이 0.1%이상 함유되는 것이 바람직하나, 1.5%를 초과하여 투입되면 용접 과정 중의 과도한 탈산 작용에 의해 용융지 내부의 산소함량을 낮게 하여, 산화 슬래그 형성에 의한 불순물 제거가 이루어지지 않아 더욱 불리한 용접이 될 수 있다.

탈산제의 종류로는 Al, Fe-Al, Al-Mg, Al-Li, Al-Zr, Mg, Ni-Mg,Mg-Al합금 또는 금속간 화합물의 형태로 투입된다.

본 발명의 나머지 성분은 니켈(Ni)이다.

니켈(Ni)은 오스테나이트 안정화 원소이며, Nb과 결합하여 Ni3Nb 석출물을 생성함으로써 인장강도를 상승시키는 효과가 있다.

보다 바람직하게는 상기 Ni함량을 58~70%으로 제한할 수 있다.

상술한 효과를 충분히 얻기 위해서는 58% 이상으로 Ni을 함유할 필요가 있으며, 다만 그 함량이 70%를 초과하게 되면 인장강도의 저하를 초래할 가능성이 있기 때문이다.

상술한 성분 외에도 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.

상기 용접재료 중 외피는 상기 용접재료에 대한 중량%로, C: 0.01~0.1%, Si: 0.1~1.0%, Mn: 0.01~1.0%, Cr: 18.0~25.0%, Ti: 0.01~1.0%, 불순물: 1.0% 이하, 나머지 Ni로 이루어진다.

상기 외피는 Ni계 합금으로서 용접시 용접이음부에 Ni의 함량을 증가시키는 기능을 하며, Ni와 기타 불순물의 함량을 상기와 같이 한정하는 이유는 고온에서의 높은 강도와 우수한 산화저항성, Creep 저항성 및 극저온에서의 인성확보 및 용접시 균열 등의 결함을 낮추기 위함이다.

상기 외피는 코어와 달리 Mo 및 Nb를 함유하지 않음으로써, 이들 성분으로 인한 인장강도가 스테인레스강 외피와 유사한 수준으로 가공경화도가 낮고, 전기저항성이 낮아 용접성이 우수하다.

또한, 나머지 성분들의 함량을 상기와 같이 한정하는 이유는 전체적인 와이어 합금조성을 만족하기 위함이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 Inconel 625 대비 외피의 합금조성을 제어하여 합금함량이 최소한으로 제어된 Ni계열 외피를 사용함으로써 적정한 인장강도 및 가공특성을 확보하여, 전기저항특성이 양호한 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료를 제공할 수 있다.

상기 용접재료의 직경은 0.9~1.6mm 정도가 적당하며, 상기 외피의 무게 분율은 외피의 밀도와 코어의 밀도차이를 고려하면 대략 용접재료 전체 대비 무게 분율로 50~90%가 바람직하다.

이러한 형태의 외피는 합금 성분의 코어를 감싸는 단일 외피 구조로 나타내어질 수 있다.

상술한 용접재료의 합금조성 및 코어를 감싸는 외피의 합금조성을 만족하는 Ni계 플럭스 코어드 와이어를 이용함으로써 전자세 용접(All Position Welding)이 가능하며, 용접이음부의 고온에서의 인장강도가 우수하다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 예일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하지는 않는다.

( 실시예 )

하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분을 갖고 나머지 Ni 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 용접재료를 준비하였다. 단, 각 성분의 단위는 중량%이다.

발명재와 비교재의 외피 구성 및 외피의 성분은 동일하며 전체 용접재료의 함량만 달리하였다. 상기 용접재료 중 외피는 용접재료에 대한 중량%로 C: 0.01~0.1%, Si: 0.1~0.5%, Mn: 0.1~0.5%, Cr: 19~25%, Ti: 0.1~1.0%, 불순물: 1.0% 이하, 나머지 Ni이루어진다.

각각의 용접재료에 대하여 플럭스 코어드 아크 용접(FCAW; Flux Cored Arc Welding)을 실시하였다.

FCAW의 경우, 100% CO2 조건과 Ar+15~25% CO2 조건에서 입열량 1.7 kJ/mm으로 용접을 실시하였다. FCAW용 와이어의 직경은 1.2mm 인 것을 사용하였다.

이후, 용접성, 용접이음부의 균열 및 기공 여부를 하기 표 1에 함께 나타내었다. 또한 '＋'로 연결된 성분들은 해당 성분들의 1종 이상의 함량을 의미한다.

본 실시예에서 전자세용접성은 아크안정성과 슬래그 박리성을 육안으로 비교 판단하였으며, A(우수), B(미흡), C(불량)의 3단계로 구분해 평가하였다.

또한, 균열 및 기공 여부도 육안으로 비교 판단하였으며, A(우수), B(미흡), C(불량)의 3단계로 구분해 평가하였다.

또한, 하기 발명예 및 비교예들을 이용한 용접이음부의 인장강도는 690MPa 이상, -196℃ 충격인성 27J이상을 모두 만족하였다.

상기 표 1의 결과를 통해 본 발명의 합금 성분을 만족하는 발명예 1 내지 8의 경우에는 내균열성 및 전자세 용접성이 우수하였다.

TiO2 함량이 15%를 초과하는 비교예 1의 경우, 슬래그 함량이 과다하여 전자세 용접시 용접부와 슬래그의 분리가 원활하지 못하였으며 슬래그 혼입이 발생되어 전자세 용접성이 미흡하였다.

비교예 2의 경우, TiO2 함량이 3.5% 미만으로 슬래그 함량이 과소하여 슬래그 포피성이 떨어지고 양호한 용접비드를 확보하기 힘들었다.

비교예 3의 경우, K+Na+Li 함량이 1.5%을 초과하여 높은 증기압으로 인하여 용접흄(Fume)이 과다하게 발생하며 슬래그 유동성 또한 과도하여 수직 자세의 슬래그 형상이 나빠지므로 비드가 흘러내렸다.

비교예 4의 경우, K+Na+Li 함량이 0.05%미만으로 아크의 이온화 포텐셜감소 효과가 부족하기 때문에 아크발생이 용이 하지 않았고, 용접 중 안정된 아크를 확보하기 어려웠다.

비교예 5의 경우, F+Ca 불화물 함량이 1.0%를 초과하여 높은 증기압의 특성으로 용접흄(Fume)이 과다하게 발생하고, TiO2가 주요 슬래그 성분인 루타일계에서 용융풀의 슬래그 점도를 과도하게 감소시켜 불안정한 비드를 형성하게 되었다.

비교예 6의 경우, F+Ca 불화물 함량이 0.05%미만으로 아크 강화 및 안정화의 효과가 떨어지고, 이로 인하여 모재의 용입이 충분하게 깊지 않았다.

비교예 7의 경우, SiO2 함량이 3.0%를 초과하여 환원 작용에 의해 용접부의 Si 함량이 증가하여 Laves Phase 생성을 촉진하게 되었으며, 이로 인해 용접부에 균열 발생이 증가하였다.

비교예 8의 경우, SiO2 함량이 0.3%미만으로 슬래그의 점성이 높아 유동성이 저하되어 용접시 슬래그 포피가 일정하지 않고 이로 인해 용접비드가 일정하지 못하게 되었다.

비교예 9의 경우, Al+Mg 함량이 1.5%를 초과하여 용접 과정 중의 과도한 탈산작용에 의해 용융지 내부의 산소함량을 낮게 하여, 산화 슬래그 형성에 의해 슬래그 박리성이 저하하게 된다.

비교예 10의 경우, Al+Mg 함량이 0.1%미만으로 용접부 탈산효과가 부족하여 용접부에 기공 및 표면 결함 발생이 증가하였다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims

코어 및 상기 코어를 감싸는 외피를 포함하는 용접재료로서,
상기 용접재료는 자체 중량%로, C: 0.01~0.1%, Si: 0.1~1.0%, Mn: 0.01~1.0%, P 및 S 중 1종 이상: 0.035%미만, Cr: 18.0~25.0%, Mo: 7.0~11.0%, Ti: 0.01~1.0%, Nb: 3.0~4.5%, Fe: 0.01~5%, TiO2: 3.5~15%, SiO2: 0.3~3.0%, K, Na 및 Li 중 1종 이상: 0.05~1.5%, F 및 Ca 중 1종 이상: 0.05~1.0%, Al 및 Mg 중 1종 이상: 0.1~1.5%, 나머지 Ni 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지며,
그 중 상기 외피는 상기 용접재료에 대한 중량%로, C: 0.01~0.1%, Si: 0.1~1.0%, Mn: 0.01~1.0%, Cr: 18.0~25.0%, Ti: 0.01~1.0%, 불순물: 1.0% 이하, 나머지 Ni로 이루어지는 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료.
제1항에 있어서,
상기 용접재료의 직경은 0.9~1.6mm인 것을 특징으로 하는 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료.
제1항에 있어서,
상기 외피는 상기 용접재료 대비 무게 분율로 50~90%인 것을 특징으로 하는 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료.
제1항에 있어서,
상기 용접재료를 이용한 용접이음부의 인장강도는 690MPa 이상, -196℃ 충격인성 27J이상을 만족으로 하는 Ni계 플럭스 코어드 와이어 용접재료.