KR20120074636A - 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관 및 그 제조방법 - Google Patents

고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120074636A
KR20120074636A KR1020100136535A KR20100136535A KR20120074636A KR 20120074636 A KR20120074636 A KR 20120074636A KR 1020100136535 A KR1020100136535 A KR 1020100136535A KR 20100136535 A KR20100136535 A KR 20100136535A KR 20120074636 A KR20120074636 A KR 20120074636A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steel pipe
weld
welding
welded steel
laser welded
Prior art date
Application number
KR1020100136535A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101207644B1 (ko
Inventor
우인수
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020100136535A priority Critical patent/KR101207644B1/ko
Publication of KR20120074636A publication Critical patent/KR20120074636A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101207644B1 publication Critical patent/KR101207644B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00—Rigid pipes
    • F16L9/02—Rigid pipes of metal

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

본 발명은 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용접금속부의 연화현상을 개선함으로써 우수한 용접부 가공성을 갖는 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 용접부를 포함하는 레이저용접 강관으로서, 중량%로, C: 1.5%이하, Mn: 5~35%, Al: 0.01~3%, Si: 3%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되며, 상기 용접부는 질소함량이 0.01~0.03중량%인 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일측면에 따르면, 용접부의 가공성을 향상시킴으로써 자동차용 심가공 용도인 하이드로포밍 용접강관에 적용할 수 있는 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관을 제공할 수 있으며, 강재성분의 제어 및 용접강관 제조공정 중의 열처리 등을 생략할 수 있어, 생산성 또한 향상시킬 수 있다.

Description

고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관 및 그 제조방법{HIGH STRENGTH AUSTENITIC LASER WELDING STEEL PIPE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용접금속부의 연화현상을 개선함으로써 우수한 용접부 가공성을 갖는 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 자동차 산업은 환경규제의 강화에 따른 차체 경량화를 목적으로 고강도 강재의 채용이 증가하고 있다. 또한, 가공방법 측면에서도 테일러드 블랭크(TWB, Tailor Welded Blank), 하이드로포밍(Hydroforming) 등이 적극 검토되어 기존의 프레스공정을 대체하고 있다.
테일러드 블랭크 가공방법은 두께, 강도, 재질이 서로 다른 강판을 적절한 크기와 형상으로 절단한 블랭크를 용접하고 그 블랭크를 프레스가공(Stamping)하여 부품으로 가공하는 방법이다. 하이드로포밍 기술은 튜브(tube) 내부에 고압을 작용하여 부품을 성형하는 기술로써, 다수의 부품을 하나의 부품으로 제작하여 부품 조립공정을 줄여 공정비 절감, 부품 경량화 및 재료 가격 감소 등의 효과를 볼 수 있는 장점이 있다. 자동차용 용접강관은 대체로 롤(roll)성형 후 용접하여 제조되며, 이 방법은 연속적이다. 여기에 적용되는 용접의 종류로는 TIG, 플라즈마, 고주파, 레이저용접 등이 있다.
이와 같은 신가공법의 특징은 용접부가 소재와 같이 동일한 조건에서 성형이 이루어지기 때문에 부품재로 적용되기 위해서는 용접부의 품질확보가 매우 중요하다고 할 수 있다. 특히, 고강도 강재의 경우 통상적으로 합금원소가 다량 첨가되므로 용접시에 경화능이 증가하여 용접부의 가공성이 저하되는 문제점이 있다. 더욱이, 980MPa급 이상의 고강도강의 경우에는 용접부의 경화현상이 현저하게 나타난다.
한편, 최근에는 망간, 탄소 등의 다량 첨가로 변형중 쌍정을 유도하여 가공경화율을 증가시켜 높은 연신율을 가지는 오스테나이트 조직의 고강도강인 TWIP(Twinning Induced Plasticity)강과 같은 강종이 개발되고 있는데, TWIP강은 기존의 고강도강(DP, TRIP 등)과 다르게 단상의 오스테나이트 조직을 가지고 있으며, 용접후에도 상변태가 발생하지 않는 강종이다. 그러나, TWIP강의 용접부는 모재에 비하여 결정립이 조대화되고, TWIP효과가 소실되기 때문에 연화현상이 발생되는 문제점이 있다. 하이드로포밍용 용접강관의 경우, 용접전에 롤 성형에 의해 소재가 가공되어 용접부의 경도가 상승하기 때문에 판재 용접부에 비해서 연화현상이 현저하다는 문제점이 있다.
이러한 문제점들을 개선하기 위한 대표적인 기술로는 일본 공개특허공보 특개평8-134609호가 있는데, 상기 특허에는 780MPa급 고Mn 비자성 강재의 용접열영향부(HAZ)의 연화현상을 개선할 목적으로, 고온에서도 HAZ에 안정한 탄질화물을 형성하기 위해 Ti, Nb를 복합 첨가하는 기술이 제시되어 있다. 다른 기술로는, 일본 공개특허공보 특개평8-013092호가 있는데, 상기 기술에는 용접성 및 피삭성이 우수한 고Mn 비자성강으로 Ca 및 S를 엄격하게 제어한 기술이 제시되어 있다. 그러나, 상기 기술들은 내수소취화특성을 개선하지 못하고 있다는 단점이 있다.
또한, 일본 공개특허공보 특개평6-192788호에는 고Mn 비자성강 용접이음부의 건전한 용접금속을 고효율로 확보하기 위한 아크용접방법이 개시되어 있는데, 여기에서는 산소량을 제한하고, C, Si, Mn, Cr, Ni, N량을 특정한 용접와이어와 PbO를 포함하고 CaF2, CaO, MgO, SiO2, Al2O3의 양을 특정한 플럭스를 제안하고 있다. 그러나, 상기 기술은 후판 고Mn강에 적용되는 서브머지드아크용접용 용접와이어 및 플럭스에 관한 것으로, 박물 용접강관에 적용하기는 곤란하다는 문제가 있다.
또한, 일본 공개특허공보 특개평9-168879호에는 미량원소인 탄소 및 산소량을 제어하여 용접결함이 적은 레이저용접강관을 제조하는 방법이 개시되어 있으나, 용접부의 연화특성을 개선하지 못하고 있다는 단점이 있다.
또한, 일본 공개특허공보 특개2010-029938호에는 레이저용접강관의 제조에 있어서 조관용접을 정밀하게 관리하기 위해 용접시 오픈 파이프의 내면측에 관통한 키홀의 발생유무를 계측하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 기술은 소?중구경의 용접강관의 경우 계측설비가 내측에 설치되어 측정하기 곤란한 문제가 있다.
또한, 일본 공개특허공보 특개2001-179472호는 마르텐사이트계 스테인리스 레이저용접강관의 제조방법으로서 롤 성형에 의해 오픈 파이프로 성형을 한 후, 고주파가열법에 의해 오픈 파이프의 용접 심부를 예열하고 이후 레이저용접을 하는 방법을 개시하고 있으나, 예열 적용에 따른 생산원가 상승이 문제가 된다.
또한, 일본 공개특허공보 특개2000-326079호에는 단독 또는 복합으로 Ti, Nb를 1%이하로 함유하는 페라이트계 스테인리스강을 오픈 파이프로 성형하고, 맞대는 면을 레이저용접할 경우, 용접관이 교정롤을 통과할 때의 온도를 용접부의 비커스 경도 HVw와 모재부의 비커스 경도 HVb와의 경도차를 제어하기 위해서 150℃이하에서 소재의 내력이 실온 내력의 80%이상이 되는 온도영역에서 제어하는 방법이 개시되어 있으나, 용접부의 연화특성을 개선하지 못하고 있고, 급가열 급냉각에 따른 용접부의 열사이클 제어가 곤란하다는 문제가 있다.
또한, 일본 공개특허공보 특개평8-155665호에는 페라이트 스테인리스강 용접부의 결정립을 미세화하는 방법으로서, 제1레이저빔으로 관통용접을 하고, 용접부의 온도가 400℃이하가 되도록 한 후, 용접부에 저입열의 제2레이저빔을 조사하여 부분 용접하는 방법이 개시되어 있으나, 2개의 레이저를 이용하여 용접강관을 제조하기 때문에 제조비용이 상승한다는 문제가 있다.
또한, 일본 공개특허공보 특개평5-277769호에는 페라이트 스테인리스강의 레이저 조관용접 전에 250℃이상으로 예열하고, 내면 비드의 돌출높이를 0.15mm이상으로 용접하고, 용접부를 판두께 방향으로 압하하여 가공성을 향상시키는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 기술은 전술한 바와 같이, 예열공정에 따라 생산원가가 상승하며, 강제압하를 위해 용접강관 내측에 소정의 공간이 필요하나 소?중구경에서는 적용이 곤란하다는 단점이 있다.
본 발명의 일측면은 용접부내의 질소량을 적정 수준으로 제어함으로써, 용접부의 가공특성을 향상시킨 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 용접부를 포함하는 레이저용접 강관으로서, 중량%로, C: 1.5%이하, Mn: 5~35%, Al: 0.01~3%, Si: 3%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되며, 상기 용접부는 질소함량이 0.01~0.03중량%인 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관을 제공한다.
이 때, 상기 레이저용접 강관의 용접부 경도는 240Hv이상, 용접부 비드폭은 0.7~1mm인 것이 바람직하고, 강관의 확관율은 40%이상인 것이 바람직하다.
본 발명은 용접부를 포함하는 레이저용접 강관의 제조방법으로서, 중량%로, C: 1.5%이하, Mn: 5~35%, Al: 0.01~3%, Si: 3%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 강재를 이 강재의 용접비드 이면부에, 10~20부피%의 질소와 잔부 아르곤 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 실드가스를 5~10L/min의 유량으로 공급하면서 레이저용접하는 것을 특징으로 하는 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관의 제조방법을 제공한다.
상기 용접시 용접입열량은 0.7~1kW?min/m의 범위로 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일측면에 따르면, 용접부의 가공성을 향상시킴으로써 자동차용 심가공 용도인 하이드로포밍 용접강관에 적용할 수 있는 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관을 제공할 수 있으며, 강재성분의 제어 및 용접강관 제조공정 중의 열처리 등을 생략할 수 있어, 생산성 또한 향상시킬 수 있다.
TWIP강의 용접부는 용융응고시 결정립이 조대화되고, TWIP효과가 소실되기 때문에 모재에 비해 강도가 감소하는등 가공성이 떨어지는 문제가 있다. 이에 따라, 본 발명자는 용접부의 가공성이 우수한 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관을 제조하기 위해서는 용접부의 연화현상을 개선할 필요가 있음을 인지하고, 용접부의 강도를 향상시킬 수 있는 방법으로서 미량성분인 질소(N)에 주목하게 되었다.
본 발명자는 질소가 오스테나이트 형성원소로서 상변태가 발생하지 않는 TWIP강에 적용이 가능하고, 용접금속내에 혼입되는 탄질화물 형성에 따른 석출강화 및 고용강화 효과로 인해 강도상승을 발휘할 수 있는 물질로서, 본 발명에 부합되는 최적의 성분임을 인지하게 되었고, 용접부의 질소 함량을 제어함으로써 용접부의 연화특성을 개선할 수 있으며, 가공성 또한 확보할 수 있다는 점을 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 용접 강관은 C: 1.5중량%이하, Mn: 5~35중량%, Al: 0.01~3중량%, Si: 3중량%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어지는 조성성분을 갖는 것이 바람직한데, 상기 언급한 조성성분은 통상의 TWIP강의 조성성분이며, 본 발명에서는 상기 성분계를 지니는 TWIP강 즉, 통상의 TWIP강이라면 모두 적용이 가능하다.
본 발명이 대상으로 하고 있는 TWIP(Twinning Induced Plasticity)강은 망간, 탄소 등의 다량 첨가로 변형중 쌍정을 유도하여 가공경화율을 증가시켜 높은 연신율을 가지는 오스테나이트 조직의 고강도강으로서, 기존의 고강도강(DP강, TRIP강 등)과 다르게 단상의 오스테나이트 조직을 가지고 있으며, 용접후에도 상변태가 발생하지 않는 강종이다.
본 발명이 제안하는 오스테나이트계 레이저용접 강관은 용접부의 질소함량이 0.01~0.03중량%인 것이 바람직하며, 이를 통해 용접부 연화현상 개선 및 일정 수준이상의 확관율을 확보할 수 있다. 물론, 용접금속부에 소정의 질소를 포함시키는 것은 질소함량 제어를 통해 강재 제조중에도 실현할 수 있으나, 그 제어가 용이하지 않을 뿐만 아니라, 다량 첨가의 경우, 슬라브 표면균열 및 압연시에 에치형상 불량등의 문제를 초래할 수 있기 때문에 현실적으로는 곤란한 문제가 있다.
따라서, 본 발명에서는 용접중에 실드가스로서 질소를 혼입하는 것을 제안한다. 보다 상세하게는, 용접강관 내측에 실드가스 노즐을 설치하고, 실드가스의 종류 및 유량을 제어하여 분사하는 것이 바람직하며, 상기 제어를 통해 본 발명의 레이저용접 강관은 240Hv이상의 용접부 경도와 40%이상의 강관 확관율을 확보할 수 있는데, 이를 통해 모재와의 경도차가 거의 없고, 연성 또한 우수한 강관을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 강관은 0.7~1mm의 용접부 비드폭을 확보하는 것이 가능한데, 상기 범위의 용접부 비드폭을 확보함으로써, 용접부의 연화현상을 개선하고, 용접부의 품질을 향상시킬 수 있다. 상기 용접부 비드폭이 0.7mm미만일 경우, 가공시 연화된 용접부에 변형이 일어날 수 있으며, 1mm를 초과하는 경우에는 용접부에 균열 또는 비드 처짐현상 등의 품질저하 현상이 발생할 수 있다.
전술한 바와 같이 용접비드 이면부에 실드가스를 분사할 때에는 10~20부피%의 질소와 잔부 아르곤 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 실드가스를 사용하는 것이 바람직한데, 순 아르곤 또는 아르곤에 10부피%미만의 질소가 포함된 실드가스를 사용하는 경우, 용접부에 질소함량이 부족하게 되어 강도개선 효과가 미흡하며, 질소가 20부피%를 초과하는 경우, 용접부의 질소함유량은 증가하지만 용접부 실딩성 및 아크가 불안정한 문제가 있다. 여기서, 용접비드 이면이라 함은 용접부의 하부를 의미하는 것으로서, 용접부 상부의 보호가스로는 헬륨(He)등을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 실드가스의 유량은 5~10L/min의 범위로 한정하는 것이 바람직한데, 5L/min미만인 경우, 유량 부족에 따라 용접비드가 불완전하게 실딩되어 일부에서 산화현상이 발생하며, 10L/min를 초과하는 경우, 실드가스 과다 공급에 따라 용융금속부가 강재내로 함몰되는 현상이 발생한다.
물론, 상기 실드가스 혼입 방법외에도 용접부에 질소를 혼입하는 수단으로서는 레이저 용접헤드의 노즐을 통한 공급방법 등이 있지만, 이 경우에는 레이저빔에 대한 영향 때문에 적용이 용이하지 않다는 문제가 있다.
한편, 연화현상의 보다 나은 개선을 위해서는 용접입열량을 제어하는 것이 바람직한데, 통상적으로 용접입열량이 증가하게 되면 용접부 결정립이 조대화되고, 용접부 폭이 증가하여 용접부 경도가 저하한다. 그러나, 레이저용접의 경우 고밀도 열원의 특징으로 소정의 입열량범위에서 용접부 폭은 증가하지만 경도변화는 적다는 특징이 있다.
용접부가 경화되는 고강도강의 경우, 용접부 비드폭이 적을수록 용접부에 가해지는 변형향이 감소하기 때문에 가공성이 증가한다. 그러나, TWIP강과 같이 용접부가 연화되는 경우에는 가공시에 우선적으로 용접부가 변형을 받기 때문에 용접부 폭이 적으면 변형이 집중되어 우선적으로 파단될 수 있는 문제점이 있다. 즉, 용접부 경도저하, 용접강관의 형상 및 용접결함이 발생하지 않는 범위에서 소정의 용접부 비드폭을 확보하기 위한 용접입열량의 제어가 필요하며, 이를 위해 본 발명에서는 그 양을 0.67~1kW?min/m의 범위로 한정한다. 상기 용접입열량이 0.67kW?min/m미만인 경우에는 용접입열량 저감에 따라 용접부 폭이 과다하게 감소하여 가공시 연화된 용접부에 집중적으로 변형이 일어나 일정 수준의 확관율 확보가 곤란할 수 있으며, 입열량이 1kW?min/m를 초과하는 경우에는 용접부에 균열 및 비드 처짐현상인 언더필(Underfill)이 발생할 수 있다. 본 발명에서는 용접입열량을 레이저출력/조관속도로 정의한다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 예일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하지는 않는다.
(실시예 1)
하기 표 1에 기재된 강종을 열간압연, 냉간압연 및 소둔공정을 통해 두께 1.45mm의 코일을 제조하였다. 하기 표 1에는 980MPa급 TWIP강의 일례에 대하여 조성성분 및 범위와 기계적 성질들을 기재하였다.
화학조성(중량%)
C Si Mn P S Cr Ni Al Ti V N
0.57 0.282 18.31 0.026 0.007 0.346 0.09 1.26 0.021 0.10 0.005
기계적 성질
경도(Hv) 인장강도(MPa) 항복강도(MPa) 연신율(%)
240 993 520 60
실드가스의 영향을 검토하기 위해, 상기 표 1의 조건을 갖는 강재에 대하여 레이저용접을 실시하였으며, 이 때, 상기 용접은 12kW CO2 레이저용접기를 이용하여 레이저출력 5kW, 용접속도 6m/min으로 비드온플레이트(Bead on plate)용접을 실시하였다. 용접시에는 하기 표 2의 조건과 같이 용접비드 이면부에 실드가스를 분사하였으며, 용접부의 비드형상 및 결함유무, 용접부 질소함량 등을 분석하여 그 결과를 표 2에 기재하였다. 이 때, 용접부의 특성평가는 인장시험을 이용하여 평가하였으며, 시험편 형상은 JIS Z2201_13B에 따라 용접선 길이방향으로 제조하였다. 인장속도는 20mm/min였다.
구분 용접부 이면
실드가스		 유량
(L/min)		 아크 안정성 이면 실딩성 비드형상 용접부
질소량
(중량%)		 인장강도비
(용접부/모재)
비교예1 무처리 5 양호 불량(산화) 양호 0.0185 0.97
기존예 Ar 5 양호 양호 양호 0.0055 0.95
발명예1 Ar+10%N2 5 양호 양호 양호 0.0175 0.97
발명예2 Ar+10%N2 10 양호 양호 양호 0.0215 0.98
비교예2 Ar+10%N2 15 양호 양호 불량
(이면비드 함몰)		 0.025 0.98
발명예3 Ar+20%N2 5 양호 양호 양호 0.0271 0.99
비교예3 N2 5 불안정 불량
(일부 변색)		 양호 0.032 0.99
상기 표 2에서 알 수 있듯이, 실드가스 중에 질소가스의 비율이 증가함에 따라 용접부의 질소함량이 증가하는 것을 알 수 있다. 실드가스를 무처리한 경우인 비교예 1은 소정의 질소를 확보할 수는 있지만 용접부 근방이 심각하게 산화되어 실제 적용이 곤란함을 알 수 있다.
실드가스로 순 Ar을 사용한 경우인 기존예는 용접비드의 실딩성은 우수하나, 용접부의 질소함량이 부족하여 강도개선 효과가 미미함을 알 수 있다. 질소가스를 과다하게 적용한 비교예 3의 경우에는 질소함량은 증가하지만 아크가 불안정하고 실딩성이 부족하여 용접부 일부가 변색되는 문제점이 발생하였다.
결국, 실드가스 유량의 경우 10L/min을 초과할 경우, 용접비드가 강재 내측으로 함몰되는 현상이 발생하는 것을 알 수 있으며, 따라서, 적정 유량은 5~10L/min임을 알 수 있다.
본 발명의 조건에 부합되는 발명예 1 내지 3은 양호한 아크 안정성, 실딩성, 비드 형상을 확보하고 있음을 알 수 있으며, 용접부 내에 적정범위의 질소가 함유됨으로써, 일정 수준 이상의 강도를 확보하고 있다.
(실시예 2)
상기 표 1의 조건을 갖는 강재에 대하여, 조관공정을 실시하였다. 상기 조관공정시 일반적으로 자동차용 용접강관에 적용되고 있는 연속 롤 성형 방식을 채용하였으며, 성형, 레이저용접, 교정, 절단의 공정을 통하여 외경이 35mm인 용접강관을 제조하였다. 레이저용접은 6kW CO2 레이저용접기를 이용하였다. 용접시 레이저출력은 최대출력인 6kW로 설정하고 하기 표 3에서와 같이, 용접속도를 5~14m/min의 범위로, 용접입열량은 0.43~1.2KW?m/min의 범위로 변경하면서 용접강관을 제조하였다. 이 때, 상부 보호가스는 He가스를 유량 15~20L/min로, 비드 하부에는 보호가스로서 Ar+10%N2를 사용하였고, 유량은 5L/min으로 처리하였다.
상기와 같이 제조된 용접부의 결함 및 기계적 특성들을 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 용접부의 경도측정시에는 모재와 용접부를 포함하는 영역에 대하여 하중 500g, 유지시간 10초로 하여 0.2mm 간격으로 3회를 측정하여 평균을 계산하였다. 용접부 내의 질소분석은 용접부를 폭을 2mm, 길이를 8mm로 절단한 후, 연마 세척을 한 뒤, N(질소), O(산소) 분석기를 통하여 측정하였다. 용접강관의 가공성평가는 플레어링(Flaring) 확관시험에 의해 균열발생시점까지의 최대 확관율을 측정하였다.
구분 용접속도
(m/min)		 용접입열량
(kW?min/m)		 용입유무 용접균열발생유무 언더필
발생유무		 용접부 비드폭
(mm)		 용접부 경도
(Hv)		 확관율
(%)
기존예 5 1.2 유 유 유 1.12 - -
발명예1 6 1.0 유 무 무 0.97 260 42
발명예2 7 0.86 유 무 무 0.91 256 41
발명예3 8 0.75 유 무 무 0.83 256 41
발명예4 9 0.67 유 무 무 0.78 245 40
비교예1 10 0.60 유 무 무 0.69 241 39.5
비교예2 11 0.55 유 무 무 0.60 244 39
비교예3 12 0.50 유 무 무 0.58 249 38
비교예4 13 0.46 유 무 유
(내면 비드)		 0.51 240 38
비교예5 14 0.43 무 - - - - -
상기 표 3에서 알 수 있듯이, 본 발명의 용접입열량 조건을 만족할 경우, 용접균열이 발생하지 않으면서도 표면품질이 우수한 강관을 제조할 수 있으며, 우수한 경도와 연성값을 동시에 확보할 수 있게 된다.
그러나, 기존예와 같이, 용접입열량이 과다하게 적용되면 용접비드의 형상 결함과 함께 용접균열이 발생되어 실제 적용이 곤란한 것으로 판단되며, 비교예 1 내지 3과 같이 용접속도가 빨라 입열량이 충분하지 않은 경우에는 적정한 수준의 용접부 비드폭을 확보할 수 없었으며, 비교예 1 내지 3보다 더 빠른 용접속도를 빨리한 경우에는 비교예 4와 같이 용접부에 언더필 현상이 발생하였다. 비교예 5는 용접입열량이 상당량 부족하여 불완전하게 용접이 이루어졌다.

Claims (6)

  1. 용접부를 포함하는 레이저용접 강관으로서,
    중량%로, C: 1.5%이하, Mn: 5~35%, Al: 0.01~3%, Si: 3%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되며, 상기 용접부는 질소함량이 0.01~0.03중량%인 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관.
  2. 제1항에 있어서, 상기 레이저용접 강관의 용접부 경도는 240Hv이상인 것을 특징으로 하는 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관.
  3. 제1항에 있어서, 상기 레이저용접 강관의 용접부 비드폭은 0.7~1mm인 것을 특징으로 하는 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관.
  4. 제1항에 있어서, 상기 레이저용접 강관의 확관율은 40%이상인 것을 특징으로 하는 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관.
  5. 용접부를 포함하는 레이저용접 강관의 제조방법으로서,
    중량%로, C: 1.5%이하, Mn: 5~35%, Al: 0.01~3%, Si: 3%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 강재를 이 강재의 용접비드 이면부에, 10~20부피%의 질소와 잔부 아르곤 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 실드가스를 5~10L/min의 유량으로 공급하면서 레이저용접하는 것을 특징으로 하는 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 용접시 용접입열량을 0.67~1kW?min/m로 제어하는 것을 특징으로 하는 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관의 제조방법.
KR1020100136535A 2010-12-28 2010-12-28 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관 및 그 제조방법 KR101207644B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100136535A KR101207644B1 (ko) 2010-12-28 2010-12-28 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100136535A KR101207644B1 (ko) 2010-12-28 2010-12-28 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120074636A true KR20120074636A (ko) 2012-07-06
KR101207644B1 KR101207644B1 (ko) 2012-12-03

Family

ID=46708728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100136535A KR101207644B1 (ko) 2010-12-28 2010-12-28 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101207644B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101449118B1 (ko) * 2012-08-31 2014-10-10 주식회사 포스코 레이저 용접방법 및 이를 이용한 레이저 용접 부재
KR101482392B1 (ko) * 2013-04-17 2015-01-14 주식회사 포스코 테일러드 블랭크용 레이저 용접방법 및 이를 이용한 레이저 용접부재

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000119816A (ja) 1998-10-13 2000-04-25 Sumitomo Metal Ind Ltd 高純度ガス用Ｆｅ基合金およびそれを用いた溶接継手
JP4125325B2 (ja) * 2006-04-05 2008-07-30 大陽日酸株式会社 鋼板のレーザ溶接方法および複合板材の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101449118B1 (ko) * 2012-08-31 2014-10-10 주식회사 포스코 레이저 용접방법 및 이를 이용한 레이저 용접 부재
KR101482392B1 (ko) * 2013-04-17 2015-01-14 주식회사 포스코 테일러드 블랭크용 레이저 용접방법 및 이를 이용한 레이저 용접부재

Also Published As

Publication number Publication date
KR101207644B1 (ko) 2012-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2045348B1 (en) Bend pipe and process for producing the same
US11572603B2 (en) Hot-rolled steel strip and manufacturing method
JP4811166B2 (ja) 引張強度８００ＭＰａを超える超高強度溶接鋼管の製造方法
KR20210145726A (ko) 알루미늄 또는 알루미늄 합금 도금층을 지닌 강제 박벽 용접 등강도 부재의 제조방법
CA2891732A1 (en) Method for laser welding one or more workpieces of hardenable steel in a butt joint
KR20040098543A (ko) 고강도 스테인리스 강판 및 그 제조방법
EP4289614A1 (en) Laser tailor-welded pre-plated steel plate and hot stamped member
KR101207644B1 (ko) 고강도 오스테나이트계 레이저용접 강관 및 그 제조방법
JP2006021216A (ja) テーラードブランクプレス成形部品の製造方法
KR101359085B1 (ko) 고강도 고주파용접 강관 및 그 제조방법
EP3862123A1 (en) Joined structure and method for manufacturing joined structure
KR101207682B1 (ko) 고강도 오스테나이트계 가스실드아크용접 강관 및 그 제조방법
WO1988010318A1 (fr) Feuille d'acier lamine a chaud de grande resistance, presentant une excellente aptitude a l'usinage a froid et procede de production
TW201402833A (zh) 熔接性優異之高強度冷軋鋼板及其製造方法
JP5362825B2 (ja) 溶接部の加工性に優れたフェライト系ステンレス鋼、これを用いた溶接鋼管及びその製造方法
CN114571083B (zh) 780MPa级高扩孔冷轧双相钢及其酸轧工序的焊接方法
JP4193308B2 (ja) 耐硫化物応力割れ性に優れた低炭素フェライト−マルテンサイト二相ステンレス溶接鋼管
KR101242939B1 (ko) 고강도 오스테나이트계 고주파용접 강관 및 그 제조방법
CN112593153A (zh) 一种抗高温氧化、高强韧的激光拼焊板及其热冲压工艺
KR100805059B1 (ko) 페라이트계 스테인리스강의 레이저 용접 방법
KR20190137300A (ko) 플럭스 코어드 와이어용 냉연강판 및 그 제조방법
KR101359249B1 (ko) 용접부의 가공성 및 내피로 특성이 우수한 플라즈마 아크용접 강관 및 그의 제조방법
CN114850675B (zh) 一种1000MPa级冷轧高强钢热轧基板的激光焊接方法
CN114535810B (zh) 980MPa级低屈强比冷轧双相钢及其酸轧工序的焊接方法
KR20190078231A (ko) 플럭스 코어드 와이어용 냉연강판 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151127

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161109

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171127

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181127

Year of fee payment: 7