KR102092059B1

KR102092059B1 - 서브머지드 아크 용접용 Ni기 합금 와이어 및 용접 조인트의 제조 방법

Info

Publication number: KR102092059B1
Application number: KR1020197014684A
Authority: KR
Inventors: 스오 사루와타리; 다카시 나메카타
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2020-03-23
Also published as: CN110446582B; CN110446582A; KR20190113753A; US20200238423A1; EP3778109A4; JP6418365B1; EP3778109A1; WO2019186701A1; US11161195B2; JPWO2019186701A1

Abstract

본 발명의 일 양태에 관한 서브머지드 아크 용접용 Ni기 합금 와이어는, 화학 조성이, 질량％로, C: 0.001∼0.060％, Si: 0.01∼3.00％, Mn: 0.01∼6.00％, Mo: 15.0∼25.0％, W: 2.5∼10.0％, Ta: 0.002∼0.100％, Ni: 65.0∼82.4％, Al: 0∼2.00％, Ti: 0∼2.00％, Cu: 0∼1.0％, P: 0∼0.0200％, S: 0∼0.0200％, N: 0∼0.1000％, O: 0∼0.0100％, Fe: 0∼10.0000％, Co: 0∼0.1000％, Cr: 0∼1.0000％, V: 0∼0.1000％, Nb: 0∼0.1000％, B: 0∼0.0100％, Bi: 0∼0.0100％, Ca: 0∼0.0200％, REM: 0∼0.0300％, Zr: 0∼0.1000％, 및 잔부: 불순물이고, X값이 0.010∼0.180％이다.

Description

서브머지드 아크 용접용 Ni기 합금 와이어 및 용접 조인트의 제조 방법

본 발명은, 서브머지드 아크 용접용 Ni기 합금 와이어, 및 용접 조인트의 제조 방법에 관한 것이다.

근년의 지구 환경 문제의 관점에서, 클린 에너지로서 액화 천연 가스(이하, LNG)의 수요가 점점 증가하는 경향에 있다. LNG 저장 탱크의 내조재에는, 페라이트계의 극저온 재료, 예를 들어 6∼7％ Ni 강이나 9％ Ni 강 등이 적용되어 왔다.

근년, LNG 저장 탱크의 대형화에 수반하여, 설계 응력이 고강도화되고 있다. 서브머지드 아크 용접(Submerged Arc Welding: SAW)은, 고능률이며 고품위의 용접 조인트가 얻어진다는 점에서, 저온용 강의 용접에 많이 사용되고 있다. 하향 용접 및 수평 필릿 용접 등 외에, 횡향 자세 용접에도 적용 가능한 서브머지드 아크 용접용 플럭스가 개발되고, 이 플럭스는, 저온 액체용 저조 탱크의 건조 등에 적용되고 있다.

5.5％ Ni 강, 6∼7％ Ni 강 및 9％ Ni 강 등의 저온용 강의 용접부에는, 용접 상태(즉, 용접을 행한 후의 용접부에, 열처리 및 피닝 등에 의한 재질적인 변화를 부여하고 있지 않은 상태를 말함)에서 저온 인성이 요구되므로, 모재보다 Ni 함유량이 많은 Ni기 합금 와이어가 적용되어 있다. 현장 시공에서는, 하향 자세 및 수평 필릿 용접 등에는 서브머지드 아크 용접 방법이 적용되고, 입향 자세 용접에는 피복 아크 용접 및 TIG 용접 방법 등이 적용되어 있다. 또한 최근에는, 고능률이면서 용접 작업성이 우수한 가스 실드 아크 용접용 플럭스 충전 와이어의 개발이 진행되고 있다. 그러나 이러한 가스 실드 아크 용접용 플럭스 충전 와이어를 사용한 용접에서는, 내 균열성을 충분히 확보할 수 없다. 그 때문에, 맞대기 조인트의 용접에 있어서는, 피복 아크 용접 방법이 현재의 주류로 되어 있다.

그러나 피복 아크 용접 방법은, 용접 능률이 낮아, 현장 시공의 공기 단축이라고 하는 과제를 갖고 있었다.

이 과제를 해결하기 위한 기술로서, 특허문헌 1에는, 저온 액체용 저조 탱크의 건조 재료 등에 사용되는 5.5％ Ni 강, 6∼7％ Ni 강이나 9％ Ni 강 등의 용접에 있어서, 종래의 하향, 수평 필릿 및 횡향 자세 용접 외에도, 입향 자세 용접이 가능한 저온용 강의 서브머지드 아크 용접용 플럭스 및 그 용접 방법이 제안되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 저온 액체용 저조 탱크의 건조 재료 등에 사용되는 5.5％ Ni 강, 6∼7％ Ni 강이나 9％ Ni 강 등을 서브머지드 아크 용접할 때에 있어서, 하향 용접, 수평 필릿 용접, 횡향 및 입향 자세 용접을 실현할 수 있고, 게다가 높은 인장 강도와 인성이 얻어지고, 연성이 우수하고, 블로 홀 및 균열 결함이 없는 고품질의 용접 조인트가 얻어지는 저온용 강의 서브머지드 아크 용접 방법이 제안되어 있다.

그러나 특허문헌 1 및 2에 기재된 기술에 의해 확보할 수 있는 용접 금속의 인성도, 충분한 것이라고는 할 수 없다. 또한, 높은 신뢰성이 요구되는 LNG 저장 탱크의 내조재에 있어서는, 고온 균열을 억제하는 것이 매우 중요하다. 고온 균열이라 함은, 용접 금속 및 열 영향부(HAZ)에 있어서 고온도 영역에서 발생하는 균열이다. 그러나 상술한 기술에 의하면, 고온 균열을 충분히 억제할 수 없다. 특히, 9％ Ni 강 등에서는 종래의 강도 레벨(항복 강도: 590㎫ 이상, 인장 강도: 690∼830㎫)보다 높은 강도의 강재(예를 들어, 항복 강도: 620㎫ 이상, 인장 강도: 750∼880㎫)가 개발되어 왔다. 그러나 고강도화에 수반되는 인성의 저하나 내 고온 균열성의 저하도 있고, 용접 재료에 대해서는, 항복 강도가 400㎫ 이상, 인장 강도가 690㎫ 이상이라고 하는 종래의 용접 재료밖에 없었다. 이러한 고강도강용의 고강도(예를 들어, 항복 강도: 435㎫ 이상, 인장 강도: 720㎫ 이상), 고인성(예를 들어, vE_-196: 34J 이상) 및 우수한 내 고온 균열성 등이 얻어지는 서브머지드 아크 용접 재료는 없었다. 또한, 9％ Ni 강 등의 용접 재료의 항복 강도(0.2％ 내력)는, 강판의 항복 강도보다 낮은 것은, 잘 알려져 있다.

일본 특허 공개 제2009-39761호 공보 일본 특허 공개 제2011-56562호 공보

본 발명의 과제는, 하향 용접, 수평 필릿 용접, 및 횡향 자세 용접에 적용 가능하고, 높은 인장 강도 및 인성을 갖고, 또한 연성이 우수하고, 블로 홀 및 고온 균열의 발생이 억제된 고품질의 용접 조인트가 얻어지는 서브머지드 아크 용접용 Ni기 합금 와이어와, 용접 조인트의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 요지는 이하와 같다.

(1) 본 발명의 일 양태에 관한 서브머지드 아크 용접용 Ni기 합금 와이어는, 화학 조성이, 질량％로, C: 0.001∼0.060％, Si: 0.01∼3.00％, Mn: 0.01∼6.00％, Mo: 15.0∼25.0％, W: 2.5∼10.0％, Ta: 0.002∼0.100％, Ni: 65.0∼82.4％, Al: 0∼2.00％, Ti: 0∼2.00％, Cu: 0∼1.0％, P: 0.0200％ 이하, S: 0.0200％ 이하, N: 0∼0.1000％, O: 0∼0.0100％, Fe: 0∼10.0000％, Co: 0∼0.1000％, Cr: 0∼1.0000％, V: 0∼0.1000％, Nb: 0∼0.1000％, B: 0∼0.0100％, Bi: 0∼0.0100％, Ca: 0∼0.0200％, REM: 0∼0.0300％, Zr: 0∼0.1000％ 및 잔부: 불순물이고, 하기 식 1에 의해 정의되는 X값이 0.010∼0.180％이다.

상기 식 1 중에 기재된 기호는, 이것에 관한 물질의 질량％로의 함유량이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 서브머지드 아크 용접용 Ni기 합금 와이어에서는, 상기 X값이 0.020∼0.150％여도 된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 서브머지드 아크 용접용 Ni기 합금 와이어에서는, Al 함유량 및 Ti 함유량의 합계값이, 질량％로, 0.01∼4.00％여도 된다.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 서브머지드 아크 용접용 Ni기 합금 와이어에서는, 직경이 1.2∼6.4㎜여도 된다.

(5) 본 발명의 다른 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법은, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 Ni기 합금 와이어와, 소성형 플럭스를 사용하여 강을 서브머지드 아크 용접하는 공정을 구비한다.

본 발명에 따르면, 하향 용접, 수평 필릿 용접, 및 횡향 자세 용접에 적용 가능하고, 높은 인장 강도 및 인성을 갖고, 또한 연성이 우수하고, 블로 홀 및 균열 결함의 발생이 억제된 고품질의 용접 조인트가 얻어지는 서브머지드 아크 용접용 Ni기 합금 와이어와, 용접 조인트의 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 서브머지드 아크 용접용 Ni기 합금 와이어의 X값과, 용접 금속의 인장 강도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 서브머지드 아크 용접용 Ni기 합금 와이어의 X값과, 용접 금속의 저온 인성의 관계를 나타내는 그래프이다.

본 발명자들은, 높은 인장 강도 및 높은 인성의 양쪽을 갖는 용접 금속이 얻어지고, 또한 내 고온 균열성을 높일 수 있는 와이어 성분의 검토를 하였다. 그 결과, 본 발명자들은, 와이어에 Ta를 함유시킴으로써, 금속간 화합물을 용접 금속에 생성하고, 이 금속간 화합물이 발생시키는 석출 강화에 의해 용접 금속의 강도 향상이 한층 실현되는 것을 발견하였다. 또한, 본 발명자들은, Ta가 용접 중에 탄질화물을 형성함으로써, 용접 금속의 내 고온 균열성을 향상시키는 것도 발견하였다. 게다가 본 발명자들은, Ta 및 REM에 기초하여 산출되는 X값을 소정 범위 내로 함으로써, 고강도 및 내 고온 균열성의 양쪽을 한층 향상시킬 수 있는 것도 알아냈다.

이상의 지견에 의해 얻어진 본 발명의 일 양태에 관한 서브머지드 아크 용접용 Ni기 합금 와이어의 성분에 대해, 이하에 설명한다. 특별히 정함이 없는 한, 와이어의 성분에 관한 단위 「％」는, 질량％를 의미한다.

(C: 0.001∼0.060％)

C는, 용접 금속의 인장 강도를 높인다. 또한, C는 아크 중의 산소와 반응하여 CO₂ 가스가 되어, 용접 금속의 산소량을 저감하는 효과가 있다. C 함유량이 0.001％ 미만인 경우, 그들 효과가 충분히 얻어지지 않아, 용접 금속의 인장 강도가 부족하다. 한편, C 함유량이 0.060％를 초과하는 경우, 용접 금속의 인성이 현저하게 떨어진다. 따라서, C 함유량은 0.001∼0.060％로 한다. C 함유량의 바람직한 하한값은 0.006％, 0.011％, 또는 0.016％이다. 또한, C 함유량의 바람직한 상한값은 0.054％, 0.049％, 또는 0.044％이다.

(Si: 0.01∼3.00％)

Si는, 용접 금속의 강도를 향상시키고, 또한 용접 금속의 산소량을 저감함으로써 용접 금속의 인성도 향상시킨다. Si 함유량이 0.01％ 미만이면, 그 효과가 얻어지지 않는다. 한편, Si는, 용접 금속의 응고 온도 폭을 증가시키고, P 및 S 등의 저융점 개재물의 생성을 촉진시켜 고온 균열을 발생시키기 쉽게 하므로, Si 함유량이 3.00％ 초과인 경우, 고온 균열이 발생하기 쉬워진다. 따라서 Si 함유량은 0.01∼3.00％로 한다. Si 함유량의 바람직한 하한값은 0.03％, 0.08％, 또는 0.13％이다. 또한, Si 함유량의 바람직한 상한값은 2.50％, 2.00％, 1.30％ 또는 0.90％이다.

(Mn: 0.01∼6.00％)

Mn은, MnS를 형성함으로써 S를 고정하여, 용접 금속의 내 균열성을 높인다. Mn 함유량이 0.01％ 미만인 경우, 그 효과가 충분히 얻어지지 않아, 용접 금속의 내 균열성이 불충분해진다. 한편, Mn 함유량이 6.00％ 초과인 경우, 용접 금속에 다량의 Mn 산화물이 발생한다. 이 Mn 산화물은, 용접 금속에 굽힘 응력이 가해졌을 때에 파괴 기점이 되므로, 용접 금속의 굽힘 연성을 떨어뜨린다. 따라서, Mn 함유량은 0.01∼6.00％로 한다. Mn 함유량의 바람직한 하한값은 0.10％, 0.20％, 0.30％ 또는 0.40％이다. 또한, Mn 함유량의 바람직한 상한값은 5.00％, 4.00％, 3.00％ 또는 2.50％이다.

(Mo: 15.0∼25.0％)

Mo는, 용접 금속에 고용되어, 용접 금속의 인장 강도를 높인다. Mo 함유량이 15.0％ 미만인 경우, 그 효과가 충분히 얻어지지 않아, 용접 금속의 인장 강도가 부족하다. 한편, Mo 함유량이 25.0％ 초과인 경우, 용접 금속의 연신율이 부족하다. 따라서, Mo 함유량은 15.0∼25.0％로 한다. Mo 함유량의 바람직한 하한값은 16.0％, 17.0％, 17.5％ 또는 18.0％이다. 또한, Mo 함유량의 바람직한 상한값은 23.0％, 21.0％, 20.0％ 또는 19.0％이다.

(W: 2.5∼10.0％)

W는, 용접 금속에 고용되어, 용접 금속의 인장 강도를 높인다. W 함유량이 2.5％ 미만인 경우, 그 효과가 충분히 얻어지지 않아, 용접 금속의 인장 강도가 부족하다. 한편, W 함유량이 10.0％ 초과인 경우, 용접 금속의 연신율이 부족하다. 따라서, W 함유량은 2.5∼10.0％로 한다. W 함유량의 바람직한 하한값은 3.0％, 3.4％, 3.8％ 또는 4.2％이다. 또한, W 함유량의 바람직한 상한값은 9.0％, 8.0％, 7.0％ 또는 6.0％이다.

(Ta: 0.002∼0.100％)

Ta는, 본 실시 형태에 관한 와이어에 있어서 매우 중요한 원소이다. 와이어에 포함되는 Ta는, 용접 금속 중에서 Ni-Mo-Ta계 화합물 및 Ni-W-Ta계 화합물 등을 생성하여, 이들 화합물이 석출 강화에 의해 용접 금속의 인장 강도를 향상시킨다고 생각된다. 또한 Ta는 고융점의 탄질화물을 형성하므로, 고온 균열 감수성을 저감한다. 이 효과를 얻기 위해서는, Ta 함유량을 0.002％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, Ta 함유량이 0.100％ 초과인 경우, 인성이 떨어진다. 또한, 이 경우, 아울러 고강도화에 의해, 굽힘 연성이 떨어진다. 따라서, Ta 함유량은 0.002∼0.100％로 한다. Ta 함유량의 바람직한 하한값은 0.004％, 0.008％, 0.013％, 0.018％ 또는 0.022％이다. 또한, Ta 함유량의 바람직한 상한값은 0.080％, 0.070％, 0.060％ 또는 0.050％이다.

(Ni: 65.0∼82.4％)

Ni는, 용접 금속의 주 원소이며, 용접 금속의 조직을 오스테나이트 조직으로 하고, 저온(예를 들어 -196℃)에 있어서의 용접 금속의 인장 강도 및 인성을 확보하기 위해 필수적인 원소이다. 모재(피용접재)에 의한 희석을 고려하면, 와이어의 Ni 함유량은 65.0％ 이상으로 할 필요가 있다. Ni 함유량의 상한값은 특별히 규정되지 않지만, 와이어에 포함되는 다른 합금 원소의 양을 고려하면, Ni 함유량의 실질적인 상한값은 약 82.4％이다. Ni는 고가의 원소이므로, Ni 함유량을 감소시킴으로써, 재료 비용을 저감할 수 있다. Ni 함유량의 바람직한 하한값은 65.0％, 66.0％, 67.5％ 또는 69.0％이다. Ni 함유량의 바람직한 상한값은 79.0％, 76.0％, 74.0％ 또는 71.0％이다.

본 실시 형태에 관한 와이어는, 상술한 필수 원소 외에도, 이하에 설명하는 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 임의로 함유할 수 있다. 단, 임의 원소를 포함하지 않아도 본 실시 형태에 관한 와이어는 그 과제를 해결할 수 있으므로, 각 임의 원소의 하한값은 0％이다.

(Al: 0∼2.00％)

(Ti: 0∼2.00％)

Al 및 Ti는, 탈산 작용 및 탈질소 작용을 갖고, 용접 금속의 인성 및 내 블로 홀성을 높인다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 와이어는 Al 및 Ti 중 한쪽 또는 양쪽을 함유해도 된다. 한편, Al 함유량이 2.00％ 초과, 및/또는 Ti 함유량이 2.00％ 초과인 경우, 용접 금속에 다량의 Al 질화물 및/또는 Ti 질화물이 발생하고, 용접 금속에 굽힘 응력이 가해졌을 때에 이들 질화물이 파괴 기점이 되므로, 용접 금속의 굽힘 연성 및 저온 인성이 떨어진다. 따라서, Al 함유량은 0∼2.00％로 하고, Ti 함유량은 0∼2.00％로 한다. Al의 함유는 필수는 아니며, 그 하한은 0％이다. Al 함유량의 바람직한 하한값은 0.01％, 0.04％, 0.08％ 또는 0.12％이다. 또한, Al 함유량의 바람직한 상한값은 1.50％, 1.20％, 0.90％ 또는 0.60％％이다. Ti의 함유는 필수는 아니며, 그 하한은 0％이다. Ti 함유량의 바람직한 하한값은 0.03％, 0.06％, 0.09％ 또는 0.12％이다. 또한, Ti 함유량의 바람직한 상한값은 1.50％, 1.20％, 0.90％ 또는 0.60％이다.

Al과 Ti가 공존하는 경우, Al 및 Ti를 조합한 경우, 산화물이 응집되어, 용접 금속 중의 산화물이 보다 부상하기 쉬워지므로, 용접 금속의 인성이 향상된다. 이 때문에, Al 함유량 및 Ti 함유량의 합계값을 0.01％ 이상으로 하는 편이 바람직하다. Al 함유량 및 Ti 함유량의 합계값의 하한을 0.05％, 0.10％ 또는 0.15％로 해도 되고, 그 상한을 4.00％, 3.00％, 2.00％, 1.50％ 또는 1.20％로 해도 된다.

(Cu: 0∼1.0％)

Cu는, 와이어의 표면에 도금된 경우, 와이어의 전기 전도율을 향상시켜 용접 전류를 안정화시킨다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 와이어는 Cu를 함유해도 된다. 한편, Cu 함유량이 1.0％ 초과인 경우, 용접 금속의 저온 인성이 떨어진다. 따라서, Cu 함유량은 0∼1.0％로 한다. Cu의 함유는 필수는 아니며, 그 하한은 0％이다. Cu 함유량의 바람직한 하한값은 0.05％, 0.1％, 또는 0.2％이다. Cu 함유량의 바람직한 상한값은 0.6％, 0.4％, 또는 0.3％이다.

(P: 0.0200％ 이하)

P는 불순물 원소이며, 용접 금속의 인성을 현저하게 떨어뜨리므로, 그 함유량은 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하지만, 0.0200％ 이하의 P는 허용된다. P의 함유는 필수는 아니며, 그 하한은 0％이다. 정련 비용의 저감을 위해, P 함유량의 하한값은 0.0010％, 0.0020％, 또는 0.0040％로 해도 된다. 용접 금속의 인성을 한층 향상시키기 위해, P 함유량의 상한값을 0.0150％, 0.0100％, 0.0070％, 또는 0.0050％로 해도 된다.

(S: 0.0200％ 이하)

S는 불순물 원소이며, 용접 금속의 인성을 현저하게 떨어뜨리므로, 그 함유량은 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하지만, 0.0200％ 이하의 S는 허용된다. S의 함유는 필수는 아니며, 그 하한은 0％이다. 정련 비용의 저감을 위해, S 함유량의 바람직한 하한값을 0.0010％, 0.0020％, 또는 0.0030％로 해도 된다. 용접 금속의 인성을 한층 향상시키기 위해, S 함유량의 상한값을 0.0170％, 0.0140％, 0.0110％, 또는 0.0080％로 해도 된다.

(N: 0∼0.1000％)

N은, 용접 금속 중의 오스테나이트를 안정화시켜, 저온 인성을 향상시키는 효과를 갖는다. 또한, N은, 용접 금속의 강도를 높이는 효과도 갖는다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 와이어는 N을 함유해도 된다. 한편, N 함유량이 0.1000％ 초과인 경우, 용접 금속의 인성 열화, 및 블로 홀 발생량의 증대 등이 발생한다. 따라서, N 함유량은 0∼0.1000％로 한다. N의 함유는 필수는 아니며, N 함유량의 하한은 0％이다. N 함유량의 하한값을 특별히 규정할 필요는 없지만, 0.0001％, 0.0020％, 0.0050％ 또는 0.0100％를 N 함유량의 하한으로 해도 된다. N 함유량의 바람직한 상한값은 0.0800％, 0.0650％, 또는 0.0500％이다.

(O: 0∼0.0100％)

O는, 아크 용접 시에 아크를 안정화시킨다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 와이어는 O를 함유해도 된다. 한편, O 함유량이 0.0100％ 초과인 경우, 용접 금속 중에서 산화물이 생성됨으로써 용접 금속의 인성 및 피로 강도가 부족하다. 따라서, O 함유량은 0∼0.0100％로 한다. O의 함유는 필수는 아니며, O 함유량의 하한은 0％이다. O 함유량의 하한값을 특별히 규정할 필요는 없지만, 0.0001％, 0.0010％, 0.0020％ 또는 0.0030％를 O 함유량의 하한으로 해도 된다. O 함유량의 바람직한 상한값은 0.0080％, 0.0065％, 또는 0.0050％이다.

(Fe: 0∼10.0000％)

Fe는, 와이어의 원료를 용제하는 과정에서 불순물로서 포함되는 경우가 있다. 또한, Fe는, Ni 함유량을 감소시켜 재료 비용을 저감하기 위해, Ni 대신에 와이어에 함유되는 경우가 있다. 10.0000％ 이하의 Fe는 허용된다. Fe의 함유는 필수는 아니며, Fe 함유량의 하한은 0％이다. Fe 함유량의 하한값을 특별히 규정할 필요는 없지만, 0.0010％, 0.0100％, 0.1000％, 0.5000％ 또는 1.0000％를 Fe 함유량의 하한으로 해도 된다. Fe 함유량의 바람직한 상한값은 9.0000％, 8.0000％, 7.0000％ 또는 6.0000％이다.

(Co: 0∼0.1000％)

Co는, Ni, Mo 및 W 등과의 금속간 화합물을 형성하고, 이에 의해 용접 금속의 인장 강도를 향상시킨다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 와이어는 Co를 함유해도 된다. 한편, Co 함유량이 0.1000％ 초과인 경우, 용접 금속의 연성이 저하되어, 인성이 손상된다. 따라서, Co 함유량은 0∼0.1000％로 한다. Co의 함유는 필수는 아니며, Co 함유량의 하한은 0％이다. Co 함유량의 하한값을 특별히 규정할 필요는 없지만, 0.0001％, 0.0100％, 0.0200％, 또는 0.0300％를 Co 함유량의 하한으로 해도 된다. Co 함유량의 바람직한 상한값은 0.0900％, 0.0800％, 또는 0.0700％이다.

(Cr: 0∼1.0000％)

Cr은, 용접 금속에 고용되어, 용접 금속의 인장 강도를 높인다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 와이어는 Cr을 함유해도 된다. 한편, Cr 함유량이 1.0000％를 초과하는 경우, 용접 금속 중의 산소량이 증가하여, 용접 금속의 저온 인성이 떨어진다. 따라서, Cr 함유량은 0∼1.0000％ 이하로 한다. Cr의 함유는 필수는 아니며, Cr 함유량의 하한은 0％이다. Cr 함유량의 하한값을 특별히 규정할 필요는 없지만, 0.0001％, 0.0100％, 0.0500％, 또는 0.1000％를 Cr 함유량의 하한으로 해도 된다. Cr 함유량의 바람직한 상한값은 0.9000％, 0.8000％, 또는 0.7000％이다.

(V: 0∼0.1000％)

V는 용접 금속 중에서 VC를 생성하여, 이 VC가 석출 강화를 발생시킴으로써, 용접 금속의 인장 강도가 향상된다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 와이어는 V를 함유해도 된다. 한편, V 함유량이 0.1000％를 초과하는 경우, 용접 금속의 굽힘 연성 및 저온 인성이 떨어진다. 따라서, V 함유량은 0∼0.1000％로 한다. V의 함유는 필수는 아니며, V 함유량의 하한은 0％이다. V 함유량의 하한값을 특별히 규정할 필요는 없지만, 0.0001％, 0.0010％, 0.0070％, 0.0100％ 또는 0.0150％를 V 함유량의 하한으로 해도 된다. V 함유량의 바람직한 상한값은 0.0900％, 0.0800％, 또는 0.0700％이다.

(Nb: 0∼0.1000％)

Nb는, 용접 금속 중에서 NbC를 생성하여, 이 NbC가 석출 강화를 발생시킴으로써, 용접 금속의 인장 강도가 향상된다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 와이어는 Nb를 함유해도 된다. 한편, Nb 함유량이 0.1000％를 초과하는 경우, 응고 편석에 의해, 용접 금속의 입계에 농화된 Nb가 저융점의 금속간 화합물을 형성하고, 이 금속간 화합물이 용접 시에 응고 균열 및 재열 액화 균열 등을 발생시킨다. 또한, Nb 함유량이 0.1000％를 초과하는 경우, 용접 금속 중에서 NbC 등의 탄화물이 조대화되어, 용접 금속의 인성이 떨어진다. 따라서, Nb 함유량은 0∼0.1000％로 한다. Nb의 함유는 필수는 아니며, Nb 함유량의 하한은 0％이다. Nb 함유량의 하한값을 특별히 규정할 필요는 없지만, 0.0002％, 0.0020％, 0.0050％, 0.0100％ 또는 0.0200％를 Nb 함유량의 하한으로 해도 된다. Nb 함유량의 바람직한 상한값은 0.0900％, 0.0700％, 0.0600％, 0.0500％ 또는 0.0400％이다.

(B: 0∼0.0100％)

B는 용접 금속의 ?칭성을 높임으로써, 용접 금속의 인장 강도를 높인다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 와이어는 B를 함유해도 된다. 한편, B 함유량이 0.0100％를 초과하는 경우, 용접 금속의 굽힘 연성 및 저온 인성이 떨어진다. 따라서, B 함유량은 0∼0.0100％로 한다. B의 함유는 필수는 아니며, B 함유량의 하한은 0％이다. B 함유량의 하한값을 특별히 규정할 필요는 없지만, 0.0001％, 0.0010％, 0.0020％ 또는 0.0030％이다. B 함유량의 바람직한 상한값은 0.0090％, 0.0080％, 0.0070％ 또는 0.0060％이다.

(Bi: 0∼0.0100％)

Bi는, 슬래그의 박리성을 개선한다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 와이어는 Bi를 함유해도 된다. 한편, Bi 함유량이 0.0100％ 초과인 경우, 용접 금속에 응고 균열이 발생하기 쉬워진다. 따라서, Bi 함유량은 0∼0.0100％로 한다. Bi의 함유는 필수는 아니며, Bi 함유량의 하한은 0％이다. Bi 함유량의 하한값을 특별히 규정할 필요는 없지만, 0.0001％, 0.0010％, 0.0020％ 또는 0.0030％를 Bi 함유량의 하한으로 해도 된다. Bi 함유량의 바람직한 상한값은 0.0090％, 0.0080％, 0.0070％ 또는 0.0060％이다.

(Ca: 0∼0.0200％)

Ca는, CaS를 형성함으로써 S를 고정하여, 용접 금속의 내 균열성을 높인다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 와이어는 Ca를 함유해도 된다. 한편, Ca 함유량이 0.020％ 초과인 경우, 용접 금속의 청정성이 손상되고, 인성 등의 기계적 성능이 손상된다. 또한, Ca 함유량이 0.020％ 초과인 경우, 스패터양이 증대되어, 아크가 흐트러지고, 이에 의해 용접 결함이 다발한다. 따라서, Ca 함유량은 0∼0.020％로 한다. Ca의 함유는 필수는 아니며, Ca 함유량의 하한은 0％이다. Ca 함유량의 하한값을 특별히 규정할 필요는 없지만, 0.0001％, 0.0005％, 또는 0.0010％를 Bi 함유량의 하한으로 해도 된다. Ca 함유량의 바람직한 상한값은 0.0160％, 0.0130％, 또는 0.0100％이다.

(REM: 0∼0.0300％)

「REM」이라는 용어는, Sc, Y 및 란타노이드로 이루어지는 합계 17원소를 가리키며, 상기 「REM의 함유량」이라 함은, 이들 17원소의 합계 함유량을 의미한다. 란타노이드를 REM으로서 사용하는 경우, 공업적으로는, REM은 미슈메탈의 형태로 첨가된다.

REM은, 용접 중에 용융 금속 중에서 황화물을 형성하여, 용융 금속 중의 S 농도를 저하시키고, 이에 의해 고온 균열의 발생을 억제한다. 또한, REM은 응고 조직의 미세화에 기여하고, 이에 의해 용접 금속을 한층 고강도화한다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 와이어는 REM을 함유해도 된다. 한편, REM 함유량이 0.0300％ 초과인 경우, 스패터양이 증대되어, 용접 작업성이 열악해진다. 또한, REM 함유량이 0.0300％ 초과인 경우, 스패터양 증대 등에 수반되는 용접 결함 및 미소 결함 등이 용접 금속에 발생하고, 이에 의해 용접 금속의 인성이 손상된다. 따라서, REM 함유량은 0∼0.0300％로 한다. REM의 함유는 필수는 아니며, REM 함유량의 하한은 0％이다. REM 함유량의 하한값을 특별히 규정할 필요는 없지만, 0.0001％, 0.0010％, 0.0020％ 또는 0.0050％를 REM 함유량의 하한으로 해도 된다. REM 함유량의 바람직한 상한값은 0.0200％, 0.0150％, 또는 0.0120％이다.

(Zr: 0∼0.1000％)

Zr은, 용접 금속 중에서 ZrC를 생성하여, 이 ZrC가 석출 강화를 발생시킴으로써, 용접 금속의 인장 강도가 향상된다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 와이어는 Zr을 함유해도 된다. 한편, Zr 함유량이 0.1000％를 초과하는 경우, 용접 금속의 굽힘 연성 및 저온 인성이 떨어진다. 따라서, Zr 함유량은 0∼0.1000％로 한다. Zr의 함유는 필수는 아니며, Zr 함유량의 하한은 0％이다. Zr 함유량의 하한값을 특별히 규정할 필요는 없지만, 0.0001％, 0.0010％, 또는 0.0020％를 Zr 함유량의 하한으로 해도 된다. Zr 함유량의 바람직한 상한값은 0.0900％, 0.0800％, 또는 0.0600％이다.

(잔부: 불순물)

본 실시 형태에 관한 와이어의 잔부는 불순물이다. 불순물이라 함은, 와이어를 공업적으로 제조할 때, 광석 혹은 스크랩 등과 같은 원료로부터, 또는 제조 공정의 다양한 요인에 의해 혼입되는 성분이며, 본 실시 형태에 관한 와이어에 악영향을 미치지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다.

(X값: 0.010∼0.180％)

본 실시 형태에 관한 와이어에서는, 하기 식 1에 의해 정의되는 X값을 0.010∼0.180％로 할 필요가 있다.

식 1 중에 기재된 기호는, 이것에 관한 물질의 단위 질량％로의 함유량이다. REM의 단위 질량％로의 함유량이 0％인 경우, 식 1의 「REM」에는 0을 대입한다. 식 1로부터, X값의 단위는 질량％이다.

발명자들은, Ta 함유량 및 REM 함유량이 상위한 다양한 와이어를 사용하여 용접 금속을 제조하고, 그 인장 강도와 인성을 조사하였다. 실험 결과, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, X값이 0.010％ 미만인 경우에 용접 금속의 인장 강도를 확보할 수 없지만 저온 인성이 확보되고 있는 것을 알아냈다. 한편, 도 2에 나타낸 바와 같이, X값이 0.180％ 초과인 경우, 용접 금속의 저온 인성이 저하되는 것을 알아냈다. 즉 본 발명자들은, X값을 0.010∼0.180％의 범위 내로 함으로써, 용접 금속의 고강도화, 고인성화를 모두 실현할 수 있는 것을 알아냈다. 내 고온 균열성을 위해, X값의 하한값을 0.020％, 0.030％, 0.040％ 또는 0.050％로 하는 것이 더 바람직하다. 또한, 마찬가지의 이유에 의해, X값의 상한값은 0.170％, 0.150％, 0.130％, 0.110％ 또는 0.100％이다.

X값에 따라서 상술한 현상이 발생하는 이유는, 이하에 설명하는 바와 같은 것이라고 추측된다. Ta는, 용접 금속 중에서 금속간 화합물(Ni-Mo-Ta계 화합물, 및 Ni-W-Ta계 화합물 등)을 생성함으로써 석출 강화를 발생시켜, 용접 금속의 고강도화에 기여한다. 또한 Ta는 고융점의 탄질화물을 형성하므로, 고온 균열을 억제한다. REM은, 용접 금속의 응고 조직을 미세화함으로써, 용접 금속의 고강도화에 기여한다. 또한, REM은, 용접 중에 용융 금속 중에서 황화물을 형성하여, 용융 금속 중의 S 농도를 저하시키고, 이에 의해 고온 균열의 발생을 억제한다. 따라서, X값이 부족한 경우, 용접 금속의 인장 강도가 부족하고, 또한 고온 균열 발생률이 증대되는 것이라고 생각할 수 있다. 한편, REM을 과잉으로 함유시키면, 아크가 불안정해져, 용접 결함, 및 미소 결함이 용접 금속에 발생하고, 이에 의해 용접 금속의 인성이 저하되는 것이라고 생각할 수 있다. 단, Ta만으로도 고온 균열 억제 및 인장 강도의 향상은 가능하며, 상술한 X값의 규정이 만족되는 한, 상술된 바와 같이 REM의 함유량은 0％여도 된다.

(직경: 바람직하게는 1.2∼6.4㎜)

본 실시 형태에 관한 와이어의 직경은 특별히 한정되지 않고, 용접 전류 등의 용접 조건 등에 따라서 적절하게 변경할 수 있다. 현재 사용되는 통상의 용접 조건 등에서는, 와이어의 직경은 1.2∼6.4㎜로 되는 경우가 많다. 대표적인 와이어의 직경으로서는, 1.6㎜, 2.4㎜, 3.2㎜를 들 수 있다.

본 실시 형태에 관한 와이어의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 상술한 본 실시 형태에 관한 와이어의 화학 조성과 동일한 화학 조성을 갖고, 또한 상술한 본 실시 형태에 관한 와이어의 X값 규정을 만족시키는 합금을 용제하고, 이것에 단조, 압연 및 신선 등을 실시함으로써, 본 실시 형태에 관한 와이어를 얻을 수 있다. 또한, 와이어의 화학 조성이 균일할 필요는 없고, 예를 들어 상술한 바와 같이, 와이어가 그 표면에 Cu 도금 등을 가져도 된다. 와이어의 평균적인 화학 조성, 및 이것으로부터 산출되는 X값이 상술한 범위 내이면, 와이어는 용접 중에 용융되어, 상술된 효과를 발휘한다. 와이어의 화학 조성은, 예를 들어 와이어를 어느 정도의 길이(예를 들어 10㎝)로 절단하고, 이것을 성분 분석함으로써 얻어진다.

다음으로, 본 발명의 다른 양태에 관한 용접 조인트의 제조 방법에 대해, 이하에 설명한다.

본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법은, 본 실시 형태에 관한 Ni기 합금 와이어와, 소성형 플럭스(이하, 「플럭스」라고 약기함)를 사용하여 강을 서브머지드 아크 용접하는 공정을 포함한다. 플럭스로서는, 피용접재인 강재의 성분, 및 기계 특성 등을 고려하면서, LNG 저장 탱크용의 플럭스로서 시장에서 입수 가능한 것을 적절하게 이용할 수 있다. 플럭스의 예로서, JIS Z 3333:2007에 규정된 플럭스인 FS-9Ni-F 또는 FS-9Ni-H 등이 있다. 그 밖에도, 닛테츠 스미킨 요세츠 고교 가부시키가이샤의 NITETSU FLUX10H, 가부시키가이샤 고베 세이코쇼의 US-709S, ESAB의 OK FLUX 10.90 등을 들 수 있다. 이들은, 각 용접 재료 메이커의 카탈로그 등에, LNG 저장 탱크용의 서브머지드 아크 용접용 소성형 플럭스로서 게재되어 있고, 시장에서 용이하게 입수 가능하다. 본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법에 있어서 사용되는 와이어는, 용접부에 소요의 기계 특성을 부여하기 위한 Ni 등의 합금 원소를 충분히 포함하므로, 피용접재의 종류에 관계없이, 양호한 인장 강도, 및 저온 인성 등을 갖는 용접 조인트를 제조 가능하다. 5.5％ Ni 강, 6∼7％ Ni 강 및 9％ Ni 강 등의 저온용 강을 피용접재로 한 경우, 용접 조인트 전체에 양호한 인장 강도, 및 저온 인성 등을 부여할 수 있으므로, 특히 적합하다.

본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법에 있어서의, 플럭스 성분의 특히 바람직한 일례는, 이하와 같다. 또한, 특별히 정함이 없는 한, 플럭스의 성분에 관한 단위 「％」는, 플럭스의 전체 질량에 대한 질량％를 의미한다.

(Al₂O₃: 10％ 이상 30％ 미만)

Al₂O₃은, 슬래그 형성제이며, 용접 비드의 평활성, 용접 비드의 시단부의 습윤성, 및 용접 비드의 직선성을 적절하게 확보하여, 용접 비드 외관 및 용접 비드 형상을 향상시킨다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, Al₂O₃ 함유량을 10％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Al₂O₃ 함유량이 30％ 이상이면, 용접 금속의 산소량이 과잉이 되어, 저온 시의 충격 성능이 떨어질 우려가 있다. 따라서, Al₂O₃ 함유량은 10％ 이상 30％ 미만으로 하는 것이 바람직하다.

(CaO: 0.1∼15.0％)

CaO는, 슬래그의 융점 및 유동성을 조정함으로써, 비드 시단부의 융합을 양호하게 하여, 비드 외관을 향상시키고, 또한 언더컷 발생을 방지한다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, CaO 함유량을 0.1％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Ca 함유량이 15.0％를 초과하면, 슬래그 유동성이 불량이 되고, 비드 높이가 불균일해져, 슬래그 박리성이 불량이 될 우려가 있다. 따라서, CaO 함유량은 0.1∼15.0％로 하는 것이 바람직하다.

(SiO₂: 0.1∼10.0％)

SiO₂는, 용융 슬래그의 점성을 적절하게 확보하여, 용접 비드 형상을 양호하게 한다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, SiO₂ 함유량을 0.1％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, SiO₂ 함유량이 마찬가지로 10.0％를 초과하는 경우, 용융 슬래그의 점성이 과잉이 되어, 용접 비드의 직선성이 저하되어 용접 비드의 형상이 열화되거나, 용접 비드 폭이 협소해져 언더컷이 발생하거나 할 우려가 있다. 따라서, SiO₂ 함유량은 0.1∼10.0％로 하는 것이 바람직하다.

(금속 불화물: 20∼50％)

금속 불화물은, 용접 금속의 산소량을 낮추어, 용접 금속의 인성을 한층 향상시킨다. 또한, 금속 불화물은 플럭스의 융점을 조정하기 위해 사용되는 경우도 있다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, 금속 불화물의 함유량을 플럭스 전체 질량당 20％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 금속 불화물의 함유량이 50％ 초과인 경우, 플럭스의 융점이 과도하게 저하됨으로써 비드 형상이 불안정화될 우려가 있고, 또한 아크가 불안정화될 우려가 있다. 따라서, 금속 불화물 함유량은 20∼50％로 하는 것이 바람직하다. 또한, 금속 불화물은 예를 들어, LiF, KF, NaF, CaF₂, MgF₂, AlF₃, Na₂F, BaF₂, AlNa₃F₆, ZrSi₃F₆, 및 K₂F 등으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이다.

(금속 탄산염: 0.1∼10.0％)

금속 탄산염은, 용접 중에 CO₂ 가스를 발생시켜, 용접 금속을 실드한다. 이 효과를 확실하게 얻기 위해서는, 금속 탄산염의 함유량을 0.1％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 금속 탄산염의 함유량이 10.0％ 초과인 경우, 아크 상태가 불안정해져, 비드 형상이 불량이 될 우려가 있다. 따라서, 금속 탄산염의 함유량은, 0.1∼10.0％로 하는 것이 바람직하다. 또한, 금속 탄산염은 예를 들어, CaCO₃, MgCO₃, BaCO₃ 등으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이다.

(소성형 플럭스의 잔부)

소성형 플럭스의 잔부는, 산화철 등의 산화물, 및 불순물이다. 또한, 플럭스가 금속 물질(즉, 단체의 금속 원소로 이루어지는 금속 분말, 및 복수의 금속 원소의 합금으로 이루어지는 합금 분말 등)을 포함해도 된다. 플럭스 중의 금속 물질은, 용접 중에 용융되어, 와이어를 구성하는 금속과 마찬가지의 작용 효과를 발휘한다.

본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조에 제공하는 강재로서, 공지의 LNG 탱크용 강, 예를 들어 JIS G 3127:2013의 SL7N590 또는 SL9N590, ASTM A553의 Type-1, ASTM A841의 Grade G Class 9 또는 Class 10 등을 사용할 수 있다.

용접 조건으로서는, 원칙적으로, 각 용접 재료 메이커의 카탈로그 등에 기재되어 있는 기존의 용접 재료와 동일한 조건을 이용해도 된다. 또한, LNG 탱크의 용접 시공에 충분한 경험을 갖는 사람이라면, 통상의 용접 시공 요령서를 작성할 때와 같이, 필요에 따라서, 사전의 용접 시험 등에 의해, 와이어 직경이나 용접 자세별 등에 따라서 최적의 용접 조건을 용이하게 결정할 수 있다.

실시예

표 1에 나타내는 소성형 플럭스, 표 2-1∼표 2-4에 나타내는 와이어 직경 2.4㎜의 Ni기 합금 와이어, 및 판 두께 16㎜의 6％ Ni 강판(ASTM A841 Grade G Class 10의 강판)을 사용하여, JIS Z 3333:2007의 용접 조인트의 굽힘 시험편 채취용 용접 시험체에 준거하여, 하향 및 횡향 자세 용접을 행하였다. 용접 조건은 표 3에 기재된 바와 같이 하였다. 블로 홀 및 균열률에 대해서는, JIS Z 3106:2001에 준하여 방사선 투과 시험을 행하고, 투과 사진의 관찰을 행하여, 블로 홀의 유무 및 균열률을 조사하였다. 균열률은, 발생한 균열의 길이의 합계를 용접 길이(X 검사한 용접 길이)로 나눈 값으로 하였다. 블로 홀 또는 균열이 확인된 시료는, 용접 작업성에 대해 불합격이라고 판정되었다. 또한, 표 1에 기재된 플럭스 중의 각 성분의 함유량은, 플럭스의 원료의 카탈로그값으로부터 산출한 값이며, 잔부는 불순물이라고 생각할 수 있다. 표 2-1∼표 2-4에 있어서, 발명 범위 밖인 값에는 밑줄을 그었다.

용접 금속의 기계적 성질은, 이하의 순서로 평가하였다. 상기 JIS Z 3333:2007에 따라서 제작한 용접 조인트로부터, 인장 시험용 시험편, 충격 시험용 시험편, 및 굽힘 시험용 시험편을 채취하였다.

인장 시험은, JIS Z 3111:2005 A2호 시험편을 용접 금속으로부터 채취(시험편 길이 방향과 용접선 방향이 일치하도록 채취)하여 시험을 행하고, 720㎫ 이상의 인장 강도 및 435㎫ 이상의 항복 강도를 갖는 시험편에 관한 예를, 용접 금속의 기계 특성에 관하여 양호하다고 판단하였다. 또한, 현재의 용접 재료의 상거래 등에 있어서, 용접 금속의 항복 강도의 요구는 없지만, 본 실시예에서는 본 발명의 과제에 비추어 잠정적으로 435㎫ 이상에서 평가하였다.

충격 시험은, JIS Z 3111:2005 4호 시험편(시험편의 노치 위치는 용접 금속 중앙)을 채취하고, 시험 온도－196℃에서의 충격 시험을 행하여, 50J 이상의 흡수 에너지를 갖는 시험편이 걸리는 예를, 저온 인성에 관하여 양호하다고 판단하였다.

굽힘 시험은, JIS Z 3122:2013에 준하여 세로 표면 굽힘 시험편을 용접 금속으로부터 채취하고, 이면으로부터 시험편의 두께(t)를 10㎜로 두께 감소 가공하고, 이것에 굽힘 반경 R이 1.0×t(즉, 굽힘 반경 R＝10㎜)인 굽힘 가공을 행하고, 그 후 시험편을 눈으로 보아 평가함으로써 실시하였다. 시험편에, 눈으로 보아 균열이 확인되지 않은 예를, 굽힘성에 관하여 양호하다고 판단하였다.

시험에 사용한 플럭스 및 와이어의 종류도 포함하여, 모든 시험 결과를 표 4-1 및 표 4-2에 정리하여 나타낸다. 단, 상술한 방법으로 평가된 블로 홀 유무 조사의 결과, 모든 발명예 및 비교예에 있어서 블로 홀의 존재가 확인되지 않았으므로, 표 4-1 및 표 4-2에 있어서 블로 홀의 시험 결과의 기재는 생략되었다.

[표 1]

[표 2-1]

[표 2-2]

[표 2-3]

[표 2-4]

[표 3]

[표 4-1]

[표 4-2]

본 발명의 요건을 모두 만족시키는 와이어 Y1∼Y16은, 시험에 있어서 양호한 특성을 나타냈다. 즉, 와이어 Y1∼Y16을 사용한 용접의 결과, 용접 금속에 블로 홀 및 균열이 발생하지 않고, 비드 형상이 양호하고, 또한 용접 금속의 기계 특성도 양호하였다.

한편, 본 발명의 요건 중 하나 이상을 만족시키지 않는 비교예 와이어 Z1∼Z19에 있어서는, 이하의 문제가 발생하였다.

Z1은, Ta가 부족하였다. 그 때문에, Z1을 사용한 용접에서는, 균열이 발생하고, 항복 강도 및 인장 강도가 부족하였다.

Z2는, Ta가 과잉이었다. 그 때문에, Z2를 사용한 용접에서는, 저온 인성 및 굽힘 연성이 부족하였다.

Z3, Z5 및 Z6은, X값이 부족하였다. 그 때문에, 이들을 사용한 용접에서는, 항복 강도 및 인장 강도가 부족하였다. 또한 Z6에 있어서는 용접 금속에 균열이 발생하고, 굽힘 연성도 부족하였다.

Z4, Z7 및 Z8은, X값이 과잉이었다. 그 때문에, 이들을 사용한 용접에서는, 저온 인성이 부족하였다. 또한 Z4에서는 항복 강도 부족 및 비드 형상 불량이 발생하였다. Z7에서는 비드 형상 불량 및 굽힘 연성 부족이 발생하였다. Z8에서는 항복 강도 부족 및 굽힘 연성 부족이 발생하였다.

Claims

서브머지드 아크 용접용 Ni기 합금 와이어이며,
화학 조성이, 질량％로,
C: 0.001∼0.060％,
Si: 0.01∼3.00％,
Mn: 0.01∼6.00％,
Mo: 15.0∼25.0％,
W: 2.5∼10.0％,
Ta: 0.002∼0.100％,
Ni: 65.0∼82.4％,
Al: 0∼2.00％,
Ti: 0∼2.00％,
Cu: 0∼1.0％,
P: 0.0200％ 이하,
S: 0.0200％ 이하,
N: 0∼0.1000％,
O: 0∼0.0100％,
Fe: 0∼10.0000％,
Co: 0∼0.1000％,
Cr: 0∼1.0000％,
V: 0∼0.1000％,
Nb: 0∼0.1000％,
B: 0∼0.0100％,
Bi: 0∼0.0100％,
Ca: 0∼0.0200％,
REM: 0∼0.0300％,
Zr: 0∼0.1000％, 및
잔부: 불순물이고,
하기 식 1에 의해 정의되는 X값이 0.010∼0.180％인
것을 특징으로 하는 서브머지드 아크 용접용 Ni기 합금 와이어.

상기 식 1 중에 기재된 기호는, 이것에 관한 물질의 질량％로의 함유량임.
제1항에 있어서,
상기 X값이 0.020∼0.150％인
것을 특징으로 하는 서브머지드 아크 용접용 Ni기 합금 와이어.
제1항 또는 제2항에 있어서,
Al 함유량 및 Ti 함유량의 합계값이, 질량％로, 0.01∼4.00％인 것을 특징으로 하는 서브머지드 아크 용접용 Ni기 합금 와이어.
제1항 또는 제2항에 있어서,
직경이 1.2∼6.4㎜인
것을 특징으로 하는 서브머지드 아크 용접용 Ni기 합금 와이어.
제1항 또는 제2항에 기재된 Ni기 합금 와이어와, 소성형 플럭스를 사용하여 강을 서브머지드 아크 용접하는 공정을
구비하는 용접 조인트의 제조 방법.
제3항에 있어서,
직경이 1.2~6.4mm인
것을 특징으로 하는 서브머지드 아크 용접용 Ni기 합금 와이어.
제3항에 기재된 Ni기 합금 와이어와, 소성형 플럭스를 사용하여 강을 서브머지드 아크 용접하는 공정을
구비하는 용접 조인트의 제조 방법.
제4항에 기재된 Ni기 합금 와이어와, 소성형 플럭스를 사용하여 강을 서브머지드 아크 용접하는 공정을
구비하는 용접 조인트의 제조 방법.
제6항에 기재된 Ni기 합금 와이어와, 소성형 플럭스를 사용하여 강을 서브머지드 아크 용접하는 공정을
구비하는 용접 조인트의 제조 방법.