티타늄과 그 합금의 용접에 대해

<!-BY_DAUM-><DIV class="p11 d_999999" id=cContentWriter style="FLOAT: left">milkis</DIV> <A class="p11 d_999999" style="FONT-FAMILY: tahoma" href="http://blog.daum.net/imhwanseock/1795929" target=_top>http://blog.daum.net/imhwanseock/1795929</A>   티타늄과 그 합금의 용접에 대해 1. 머리말 금속 티타늄은 1948년 미국에서 사염화 티타늄을 마그네슘으로 환원하는 chlor법에 의해 처음으로고순도 티타늄이나와,그성질은가볍고강하며,산화하지 않는다는종래의실용 금속에서는 보이지 않는 훌륭한 특징이 있는 것으로 밝혀 졌다. 이 금속 티타늄이 갖는 비강도 (강도/비중 의 뛰어난 점에 주목,항공기용 구조재로서 받아들인 나라가 미국이고, 뛰어난 내식성을활용하여 화학기계용 장치재로 기술 발달에 전념한 나라가 일본이다. 따라서 미 국의 티타늄 공업은 군령 목적으로써 보호육성 된데 반해, 일본은 당초부터 상업 베이스로 출발,기업화 되 었기 때문에, 그 양자의 산업발전 경과에는 서로 다른 성격이 있다. 일본에 있어서의 티타늄은 개발되어 아직 역사는 얕지만, 제조법, 가공법, 성능에 관해서는 상당히 강력 한 연구가 행해져, 현재로는 화학공업용 재료로서의 전신재와 기기제품도 전부, 그 품질성능뿐만 아니라 가격에 있어서 항상 미국보다 뛰어나, 국제적으로 우위에 서서,미국을 시작으로 서구 제국에 수출하고 있 다. 최근 화학공업에 있어서의 발전은 눈부신 것으로 합성화학, 합성섬유공업, 석유화학공업,표백공업,SODA 공업을 시작,각 화학공업이 각각의 분야에서 새로운 기술개발과 개선이 행해지고 있다. 이들 장치에는 내 식성이 요구되는 것이 많다. 종래의 크롬계 스텐레스강, 高크롬니켈계스런결 스텐레스강으로는 만족과를 낼 수 없는 장치에는 티타늄이 이들 금속을 대신해서 중요한 지위를 차지하여, 이 방면에의 수요가 급증, 점점 안정된 기업이 되었다. 한편 티타늄 합금에 대한 수요는 일본에게 있어서는 티타늄과 비교해 거의 문제가 안될정 도다. 이는 티타늄 합금과 티타늄 생산 비교가 2:1이라는 미국과는 완전히 대조적인 현상이다. 그러나 최근 점점 티타늄 합금의 특성을 살려 적극적으로 이용하려는 기운이 보이게되자 항공기 공업, 자동차 공업 등에 점차로 이용의 길 이 열리고 있는 단계이다. 이제부터 이들 티타늄 합금재료가 더욱 가격이 인하되어, 또 용접기술의 진보에 의해 신 수요 인하되어, 분야로의 확대가 기대된다. 1.1 티타늄 화학기기, 장치를 제작할 경우, 그 사용재료의 물리적·기계적·화학적 성질은 중요 하다.티타늄은 화학 공업구조재료로서 충분한 능력을 가지고 있다.티타늄은 고융점인 것, 885℃조밀육방정에서 체심입방정으로 변하는 변태 점을 갖는것,비중이 강 60%인것, 열팽창 계수가 오스테나이트강의 1/2인 것, YOUNG'S율이 강 의1/2인것을 들 수가있다.팔라디움을 넣은 티타늄은 티타늄이 염산, 황산과 같은 비산화성 산에 대한 내식 성이충분하지않기때문에, 티타늄에 팔라디움을 미량합금시켜서 내식성을 향상시킨 것이다.합금성분이 미량 이기 때문에 순수 티타늄의 한 종류로 되어 있다. 티타늄은 고온에서 가스와의 친화력이 강하며, 게다가 가스를 흡수하면 티타늄은 눈에 띄게 경화하기 때문에 진공중 또는 불활성 가스속에서 제조해야 하는 상당 히 곤란한 작업을 해야만 한다. 티타늄은 진공중 또는 불활성 가스속에서 소모식 재 용해법에 의해 ingot 를 용제하여,그 위에 단조slab 열간(熱間)만들기,냉간압연(冷間壓延)등을 거쳐 판을 제작하고 있다. 티타늄의 기계적성질 및 내식성 시험의대표적인 예를 항목으로 나눠서서술하기로하자. 1.1.1 인장성질 티타늄의 Gr2, Gr3에 대해 상온 및 고온 인장시험으로 구한 인장강도, 내력, 신장,조임 및 YUONG'S율 시 험한 결과에서 인장강도, 내력의온도에 의한 변화가 200∼300℃정도 까지는 꽤 급격하고, 그 이상 400℃까 지는 별로 변화가없고, 더욱 고온이 되면 급격하게 저하하는 경향이 있다. 티타늄의특색의하나는가볍고강한 것이다. 티타늄의 인장강도·밀도比 및 내력·밀도 比를 18-8 스텐레 스강과 비교해보면,상온에서의 수치는 스텐레스강 보다 높지만, 고온이 되면 티타늄의 比는 급속히 저하하 여 인장강도·밀도比에서는100∼200℃이고, 또 내력·밀도比에서는 400∼500℃로 스텐레스강과 일치하며, 이것보다고온에서는 스텐레스강보다 저치를 나타낸다. 실제로 기기설계를 접해서는 인장강도보다내력이 기준이니까 적어도 400℃까지는 스텐레스강보다 티타늄 쪽이 강하다고 할수 있다. 티타늄은 내력·인강도 比가 높아 상온에서 약 70∼80%이다.스텐레스강은 상온에서약40%이고,지극히 낮 다. 고온에서도 티타늄은 스텐레스강보다 높다.탄소강 설담금(주:금속·유리따위 내부의변형을 바로잡기 위해 가열했다가 서서히 식히는 처리법)재는 58∼65%이므로 티타늄은이들 보다 높은 치수이다. 1.1.2 Creep 성질 티타늄의 Creep 파단시험에 의해 얻은 응력 파단 시간곡선을 보면,티타늄의 내 Creep성의 특색은 204∼ 316특히 316℃에서 한계응력이 존재하고, 이 이상의 높은 응력에서는 지극히 단시간에 파단하지만, 이 응 력 이하에서는 거의 Creep이일어나지 않는다.이것은 설계적으로 상당히유리하여, 이 한계응력까지는 안심 하고 사용할수 있게 된다. 1.1.3 피로 강도 티타늄은 평활시험편에서 피로한계보다 높은응력으로 시험하면 시험중에 시험편이 발열하여 진압되어, 절곡을 생기게 하기 위한 파단까지 시험할수 없으므로, 수냉각 및 切缺시험편에서는 통상 파괴의 양상을 나타낸다.이와 같이 평활 시험편에서는 발열하기 쉽기 때문에 수냉각시험편에 비교하여 피로한도가 약간 저하한다. 티타늄은 대기중 평활시험편에서 0.592 수냉평활시험편에서는0.632를 나타내,보통강의0.35∼ 0.50의 수치에 비해 지극히 높은 치수를 나타낸다. 이것은 티타늄의 한가지 특색이고 높은 비강도에, 높은 W'/ B치수가 가산된다고 생각하면 티타늄은 구 조의 용재로서는상당히 유용한 재료라고 말할 수 있다. 1.1.4 충격 성질 티타늄은 일반 강재와는 다른 티타늄이될 정도로 오히려 진성이 늘어난다.G.W.Geil등에 의하면 공업용 순티타늄은 -196℃와 같이 저온이라도 꽤 진성을 가지며, 인장시험에의한 신율은 저온에서 오히려 가한다 고 보고되었다.저온재료로서도 충분한 진성을 가지고 있다고 할수 있다. 1.1.5 내마모 성질 티타늄은 티타늄끼리 또는 이종재라도 꽤 점착하기 쉬운 결점이 있기 때문에 화학기기의 나사부분,축섭 동부분, 접촉섭동부분과 같이 마찰부분에 대해 사용하는 경우에는 티타늄을 질화처리, 산화처리의 표면처 리 및 나중에 서술하는 경화육성 용접을 행하면 내마모성이 눈에 띄게 개선되어, 오랜 사용에도 견딜수 있는 내마모성을 가지게 된다. 더우기 티타늄에는 이와 같은 표면처리, 경화육성 용접을 행하여도 기계적 성질, 내식성 등이 하는 일은 전혀 없다. 1.1.6 가공 경화성 티타늄은 다른 금속과 같이 냉간 가공하므로서 경도나 인장강도가 증대한다. 더우기 스텐레스강의 가공경화 곡선과의 비교하면 티타늄은 스텐레스강 보다 가공경화도가 적다. 1.1.7 네열성 티타늄은 산소, 질소등의 가스와 반응하여안정한 산화물이나 질화물이 된다.즉티타늄은 산소나 질소와의 친화력이 크다. 금속 원소중 산소와의 친화력이 티타늄보다 큰 것은 칼슘, 발륨, 알루미늄뿐이다. 티타 늄을 공기중에 250℃이상의 온도로 가열하면 산화가 시작되는데, 그 산화 속도는 온도와 함께증가한다. 티 타늄을 공기중 250∼1,300℃범위의 여러 종류의 온도로 가열했을때의 중량증가와 시간의 관계를 시험하 면.850∼900℃의 범위에서 산화속도에 큰 변화가 있는 것, 900∼1,300℃의 산화속도는 한결같이 상당히 크 다. 티타늄은 이와 같이 고온에서 급속히 산화할뿐만 아니라 산소,질소를 흡수하여 고용되는 경도가 상승 한다. 1.1.8 내 식 성 많은 화학 약품에 대해 티타늄은 뛰어난 내식성을 나타내지만, 모든 약품에 대한 완전내 식은 아니기 때문에, 티타늄의 특징을 잘 이해한 다음에 내식재료로서 실용하기를 바란다. 티타늄이 좋은 내식성을 나타내는 것은 스텐 레스강 및 알루미늄과 같이, 표면에부동태 산화피막을 생성 하는 것에 기인하고 있다고 설명할수 있다. 티타늄은 산화성 약품이나 염소나 염화물을 티타늄은 산화성 약품이나 염소나 염화물을 포함하는 용액등에 잘 견디지만, 그 반면 비산화물의 산 또는 활성상태의 수소 와 접촉하는 조건으로 사용하는 것은 일반적으로 피한다는것을 예상할수가 있다. 화학공업에 있어서 티타늄은 스텐레스강 대신 사용하게 되었는데, 티타늄의 내식성을 스텐레스강과 비교 하면, (ⅰ) 티타늄은 응력부식, 점부식, 입계(粒界)부식등은 거의 보이지 않는다. (ⅱ) 스텐레스강 제기기에서는 열처리, 용접또는 냉간가공등에 기초한 부식이 문제가 되는데, 티타늄제 기기 에서는 거의 문제가 안된다.등의 이점이 있다.티타늄은 전술한것과 같이 염소, 황소와 같은 비철화성 의 산에 대해 내식성이 충분하지않은데 ,티타늄에 팔라디움 또는 백금등의 귀금속을 미량 합금시키면,각종 농도의 비등황산수 용액속에서의 Ti-Pd합금(0.15%) 및 순티타늄의 부식시험 결과 Ti-Pd합금은 부식시간이 긴 만큼 부식률이 작아지고, 특히 황산농도가 10%이하인 경우 8시간 이후는 전혀 부식이 되지 않는다는 것 을 알수 있다. 이와 같이 시험기간에 의해 부식율이 작아지는 것은 Ti-Pd합금의 특성에 근거를 두고있다. 즉 이 합금은 부식환경에 띄게 된 초기에서는단 시간에 부식하지만, 티타늄과 동시에녹아버리는 팔라디움 이 지극히 귀하고, 수소와 전압이 작은 금속이기 때문에 결국 합금자신은부동태화하게 되어, 그 결과 부식 이 억제되는데 이르게 된다. 순수 티타늄은 뛰어난 내식성을 가지고 있는질산,염소 가스 등이 산화성 환경 에서 가지는내식성이 순수티타늄과 완전히 똑같은데 그중황산,염화알루미늄 용액과 같이 환원성 환경에있 어서의 내식성은 특히 뛰어나다. 또 환원성산 중에 산화성물질이 포함되어 내식성이 잘되는 순수 티타늄은 Ti-Pd합금에서의 효과는 훨씬 미량의 산화제에의해서도 부동태화가 쉬워진다. Ti-Pd합금은 현재 환원성 산을 포함한 부식환경과 고온 고농도의 염화물을 포함한 부식환경에서 널리 이 용되고 있다. 1.1.9 성형 가공법 진공 설담금처리된 티타늄의 성형 가공은 비교적 용이하지만, 가공경화된 티타늄의성형은곤란하다. 또 내력이 높기때문에 Spring Back(튀어 오름)의 성질이 상당히 강한것이 다른 금속과 다른 티타늄 의 냉간에있어서의 Spring Back은 스텐레스강의절곡가공의 경우 2∼3배이다. Deep drawing가공(深絞 가공)은 되도록 이면 냉간 深絞는 피하는 것이 좋은데, 티타늄은 한번에 늘려 강 정도로 조여주는 것은 가능하다. 다만 Spring Back때문에 정확한 치수를 얻기위해 Strok과Die를 정하는 것은 곤란하고, 熱間深絞하든지 아니면 數段을 나눠서 조이는 것 이 중요하다. 냉간 가공의 경우 가공속도는 느린것이 좋고급속도 가공속도에서는 가공경화를 일으켜, 나중에 가공이 곤란하게 되므로, 삐뚤어진 것을 바로잡는 설담금을 500∼550℃에서30∼60분간 처리하여, 空冷할 필요가 있다. 복잡한 형상인 것은 열간으로 해야 하는데,이 경우 한번에 늘려 대체적으로 45%이상조이는 것이 가능하 며,가공 온도는 300∼400℃ 로한다. 판 두께가 얇은 경우에는 Die를 약 100∼150℃로, 또 Stock을 500∼550℃정도로 가공 30초전에 가열하는 방법이 간단하다. 티타늄은 Die의 표면을 갉아 먹는 성질이 있기 때문에 그것을 방지하는 방법으로서 다음과같이 3가지가 있다. (ⅰ) 티타늄의 표면 처리를 하는 방법 ·산화피막을 붙인다. ·燐산염피막을 붙인다. ·銅도금을한다. (ⅱ) 윤활제를 사용한 방법 ·흑연 ·이황화 몰리브덴 (ⅲ) 양자의 병행 1.2 티타늄 합금 티타늄 합금은 합금, - 합금, 합금의 종류로 분류 된다. 합금은 치금학적으로 말하면 공업용 순수티타늄도 계 합금이다. 합금의 기계적 성질은열처리, 현미경 조직의 변화에 의해 약간밖에변화하지 않는다. 그러므로 합금의성질은 용접의 조작에 의한 영향은 거의 없다. 이 합금의 용접繼手는 연성이 있는 모재와같은 정도의 강도를 가지고 있다. - 합금 그 합금성분에 맞는, 열처리에 의해기계적 성질이 크게 변한다.또 연성은 현미경 조직의 변화에 맞게 변한다. - 합금 속에는 용접 조직에 의해 상당히 약해지는 것도 있다. - 합금을 용접용으로 선택할 때에는 그 합금성분량과 그 용도에 주의해야 한다. 일반적으로 3%이상의 Cr, Fe, Mn, Mo,및 4∼6%이상의V를 단독 또는 복합하여 포함한 합금은 용접부의 연성이 낮아지기 때문에 용접에는 사용되지 않는다. 순수 티타늄및 합금의 용가봉은 - 합금 용접에 사용되는 것이 있다.이들 용 가봉 을 사용하므로서 용착부 함유량을 낮게하여 용착부의 연성과 인성이 개선된다. 그러나 용접의 열 영향부를 변하게 하는 것은아니다. 합금에서 공장제품이 된것은 1種밖에 없다. 이 합금은 열처리에 의해 기계적 성질,현미경 조직을 변하게 할수 있다. 합금은 용접한 그대로 繼手는 상당히 연성이 많지만,강도는 母材에 비교하면 작다. 합금의 용접은 아직 이제 막 발전하기 시작하여 이후의개선이 기대된다. 티타늄 합금에는 많은 종류가 있다. 티타늄합금의 물리적 성질을 순수 티타늄과 비교하면 (ⅰ) 열 전도도가 순수 티타늄보다 작은 약 40∼70%이다. (ⅱ) 전기저항의 치수는 순수티타늄보다커 2∼3배이다. (ⅲ) 융점은 순수 티타늄보다 약간 낮다. (ⅳ) YOUNG'S율은 순수 티타늄보다 약간 크고합금 상호에 있어서 차는 없다. 완전히 열을가하지 않은 티타늄합금의 인장성질을 보면 (ⅰ) 인장강도는 약 100Kg/mm2이다. (ⅱ) 내력/ 인장강도의 비는 순수 티타늄의 경 우에 비해 훨씬 높아 90∼98%를 나타낸다. (ⅲ) 신율은 10∼20%이다. (ⅳ) 경도는 빅카스 경도로 290∼360범위이다. 티타늄 합금의 성질로서 다음과 같이 것들이 있다. (ⅰ) 인장 강도, 내력의 온도에 의한 변화 경향은 각각의 합금에 대해 거의 같고, 상온에서 200℃까지 비 교적 급격하게 저하하고, 200∼400℃사이에서는 어느 정도 완만하게 되고, 400℃를 넘으면 또 급격히 강도 가 저하한다. (ⅱ) 신율은 모든 합금도 400℃정도까지는 거의 증가하지 않고, 400℃를 넘어가면 급격히 증대하는 경향이 보인다. (ⅲ) 조임도 신율의 경향과 거의 같지만 증대를 개시하는 온도가 낮은편이다. 티타늄합금은 인장 강도만 단순히 비교하면꼭 강도 높은 재료라고는 말할 수 없지만,강도/밀도比로 비교하 면 가장 比 강도 높은 재료라고 할 수 있다. 티타늄의 특색은 200∼400℃의 범위에서 그온도에서의 인장 강도에 비해 강한 Creep강도를 가지고 있음과 동시에 안정한 Creep특성을 나타낸다. 순수 티타늄도 400℃까지의 범위에서는 18-8 스텐레스강 보다 CREEP 성이 양호하다. 티타늄합금은 더욱 강한 Creep강도를 가지고 있고, 특히 5AL-2.5 Sn-Ti합금은 500℃전후 까지 강한 내열강도가 있다. 티타늄 합금 1000시간 Rupture강도 보다400∼500℃ 사이에서 강도가 급격하게 저하하기 때문에, 400℃이 상에서 사용하는 경우에는 충분한 주의가 필요하다. 티타늄 합금의 충격진성은 순수 티타늄과는완전히 달라, 저온에서 고온이 됨에 따라 진성이 증대한다. 대표적인 티타늄 합금의 충격성질을 보면 합금의 종류에 따라 꽤 상이하지만, 변이 온도는 비교적 명료 한 것과 그렇지 않은 것이 있다. 2.용 접 재 료 티타늄의 TIG수동용접의 용접봉 TIG자동용접을, MIG용접의 용접 wire은 共金을 이용한다. 티타늄 합금 용접봉과 용접 WIRE는 보통 共金을 이용하는데, 특히 용접부에 진성이요구되는 경우 순수 티타늄 ( Gr3 ), 3Al-Ti 합금등 모재에 대해 합금성분이 적거나,또는 진성이 있는 티타늄 합금 용접심선을 이용하는 경우가 있다. 용접봉은 판의 일부를 sheer로 2mm角 3mm角으로 절단한 것을 절단시 본래의 것은 놔두고,유기용제 (아세 톤)로 세척하여 사용하거나,또는 2mm∼3mm경의 인발선재를 이용한다. 인장선은 초불산(硝弗酸)용액으로 완 전히 탈 scale을하여, 아세톤으로 탈지하여 표면에 흠이 없는매끄러운 것을 사용한다. 용접 wire는 1.6mm, 2.4mm경 인발선재를 이용한다. 인발선재는 탈 scale, 탈지를 완전히하여 표면피가 거칠지 않은 것을 사용한다. 3. 용접법 일반 티타늄, 티타늄 합금은 용접 온도에 있어서공기나 그 외의 가스와의 친화력이 매우 강하여, 이 가스를 흡수하면 약간의 양으로도 눈에 띄게 경도가 증가하고, 진성이 저하 하기 때문에, 용접중에 대기중산소, 질소, 수소등의 침입을 완전히 차단할수있는 용접으로 하지 않으면 안된다.이 조건을충족시키는 용접법으 로서는 (ⅰ) 불활성 가스 박스속에서 용접하는 방법 (ⅱ) 불활성 가스 차폐·텅스텐·아크로 용접하는 방법 (TIG 용접법)등이 있다.이 외에전자 충격 용접, SPOT, SEAM등의 저항 용접, 폭압접 등이 있다. 일반 화학공업용기기의 용접에는 주로 TIG용접법, 폭압접법이 이용되고 있다. 전자충격용접및 박스속에 서의 용접은, 원자로용기기등의 특수제품 용접에 이용되고 있어 티타늄 용접에는 거의 사용되고 있지 않 다. 티타늄 (합금)의 전성과 진성은 산소, 질소,수소 등이 ------용(固溶)하면 감소한다. 이 용접부의 전 성및 진성에 미치는 영향은 누진적으로 되고, 이들 가스의 유해한 양은 일정하지 않다.용접 이음새에 있어 서 이들 불순물의 허용량은 용접물의 사용방법과 용접되는 합금의 종류에 따른다. 따라서 충격 荷重이 드는 장치를 제작하는데에는 오염에 대한 충분한 주의가 필요하다. 용접부에서 불순물의 허용량은 연성과 진성에관계가 있고, 전성은 한계선에있는 용접부 보다도 고연성을 가지는 용접부 쪽의 불순물 허용량이 크다. 티타늄의 용접과 그 외의 금속, 예를들면 스텐레스강 용접과 가장 다른점은 대기로부터 용접부를 차폐 (shield)하도록 주의하여야 한다는 것이다.대기로 부터차페하는 불활성가스는 아르곤 가스, 또는 헬륨 가 스가 이용되는데,일본에서는 가격면에서 아르곤가스가이용되고 있다. 박스 속에서 아르곤 가스를 봉입하여 그 속에 용접하는 것이 용접부나 열 영향부의 재질을 손상시키지 않아 이상적이긴 하지만 실제로는 대기중에서 적당한 치구(治具)를 이용하여아르곤 가스로 차폐하면 그다 지 어렵지 않다. 차폐(shield)로 이용되는 아르곤 가스의 순도에 관해서는 NORTH AMERICAN AVIATION 에서 6Al-4V-Ti합금 용접에 관한 연구를 하여 -40℉이하의 노점(露点)이면 괜찮다고 하였다. 일본에서 시판되는 아르곤 가스의 노점은 -45℃정도이고 티타늄 용접용으로서 양호하다. 4.1 TIG 용접법 TIG용접은 텅스텐을 전극에 이용한 용접법으로, 가스 용접과 같은 용접을 아크로 녹이서 용접하는데 판 두께가 2mm정도이하의 것은용접봉을 필요로 하지 않기 때문에 아크열만으로 용접을 한다.TIG용접에는 수동 식,전자동식이 이용된다. 수동식은 torch, 아크용접기 제어장치및 아르곤 가스 bombe로 구성되어 있다. 아크용접기는 변압기, 과포화 reactor, selen정류기의 맞춤으로 교류 전원에서 용접용직류를 공급한다. 제어 장치는 용접아크를 쉽게 발생시키기 위 해 만들어진 고주파 발생장치 및 용접종료의연속 스위치, 차 폐가스의 연속 스위치의 조합으 로 torch는 텅스텐 전극을 지탱하여, 그 주위에 아르곤 가스를 방류하여, 전극의 산화 및 용융지(溶融池)의 산화를 막도록 하고, 또 용접 비드의 표면 산화를 방지하는 after shield 치구 를 설치하고 있다. 게다가 텅스텐 전극의 과열을 막기 위하여 수냉할 수 있도록 구조가 되어 있다. 사진4.1은 이 수동 TIG용 접torch를 나타낸 것이다. 전자동식은 용접wire 및 torch의 이동을 자동으로 한 것으로, torch를 전동차에 설치하여 속도 조정기에 의해 일정속도로 용접 비드가놓여질 수 있도록 한 것이다. TIG용접은 직류정전극성이 이용되고 있다.텅스 텐 전극에는 1∼2%토륨을 포함하는 토륨을넣은텅스텐 전극이 순수 텅스텐 전극과 비교넣은 텅스텐 전극이 순수 텅스텐 전극과 비교하여 전자방사능이 현저하게 좋은 이점이 있넣은 텅스텐전극이 순수 텅스텐 전극 과 비교어, 그에 따라 전극의 온도가 낮은 전류 용량은 크게된다. 특히 용접부에 불순 가스의 오염이 적은 것이 요구될 경우에는 사진 4.3에 나타나듯이불활성 가스 박스 속 에서 TIG용접을 한다.이 박스속에서의 용접은 용접박스안을 진공으로 배기장치에 의해 일단 진공(10 4 mmHg정도)하여아르곤 가스 bombe에 아르곤 가스를보내어 보통 압력보다 30∼40mmHg 높여 봉입하는 것으로 대기중에서의 아르곤 가스shield용접보다도산소, 질소, 등에 의한 오염이 적은 양호한 용접부를 얻을 수 있다. 4.2 MIG 용접법 MIG용접은 용접wire를 전극으로 한 용접법으로 다르게는 시그마 용접이라고도 한다. 전원은 직류역극성이라 한다.전극은 용접wire로서 소모되기 때문에 자동적으로 송급하는 구조로되어 있다. torch를 수동으로 이동하는 반 자동식과 Torch를 전동차에 설치한 전자동식의2종류가있고, 용접장치는 torch, wire송급장치, 제어장치,아크용접기, 아르곤 가스 bombe로 구성되어 있다. 여기에는 고주파발생 장 치는 필요하지 않다. 판 두께가 5mm이하에서는 MIG 용접을 쉽게 사용할 수 있는데 특히 판 두께가 10MM 이하의경우에는 능률 적이다. MIG 용접은 용접 속도가-----르기 때문에 일반적으로는 자동용접에 사용된다. MIG용접에서 사용하는 판 두께의 경우에 있어서도, 완전한 용접 입구를 얻기위해서 제일 첫번째는 TIG용 접을 사용하고 있다. 4.3 전자 충격 용접법 전자 충격 용접법은 다른 아크용접과 비교해 다음과 같은 이점을 생각할 수 있다. (ⅰ) 높은 진공에서 용접이 행해지기 때문에 분위기에서의 오염이 전혀 없고, 전극도 없기때문에 텅스텐으 로부터의 오염도 없다. (ⅱ) 전자 spot를 작게 좁힐 수가 있고, 또 위 치를 쉽게 변하게 할 수 있기 때문에용접을 정확하게 할 수 있다. (ⅲ) 가열이 국부적이기 때문에 열영향부가 작 고, 비드폭이 좁은 용접 입구를 통하여 깊게 용접할 수 있 다. (ⅳ) 탈 가스가 지극히 활발하여 정련을 행한다. 용접장치의 전자충 원로도를 그림 4.2에 나타냈다. 고진 공으로 필라멘트에서 나온 전자는 우선 靜電렌즈 (웨네르트 전극)로 모으고, 가속 전극 즉 고전압에서 가 속시키고, 고속도가 된 전자를 마그네틱 스텐레스로 지극히 가는 밀도의 높은 전자류로 하며, 용접편에 충 돌시켰을 때에 운동 에너지가열 에너지로 변하는 금속을 가열하여 용접이 행해진다. --------------------- 드폭이 가늘고, 용접용 용 액을 넣을 수 있는 입구가깊다는것이다. 이것은 고속 전자가 금속면에 맞추어우선 금속을 증발시켜 깊은 구멍을 형성하게하여,이어 그 주변에 녹인 금속이 그 구멍으로 흘러 들어가기 때문이다. 이 최초의 구멍인 비드 구멍은 비드폭에 대해 몇배나 깊고, 비드폭과 용액이 흘러 들어가는 깊이는 1:10이나 된다. 따라서 심하게 두꺼운 판의 용접에는 모서리를 만들지않고 1 층 용접으로 그것도 고속 용접이 가능하다.또 아크용접에서는 용접할 수 없는 심하게얇은 판의 용접도 가 능하기 때문에, 이제는 이들 용도에 사용되게 될 것이다. 4.4 저항 용접법 티타늄에는 spot,seam 및 flash bat 용접등에적용된다. 이들 저항용접에서는 용접열 싸이클이 상당히 작 아서, 고온가열부분이 재료 그자체에 의해 대기에 의해 없어지기 때문에 대기중에서 용접을 해도 양호한 결과를 얻을 수있는데 flash bat용접에는 될 수 있으면 이나트가스로 차폐하는것이 권할만 하다. 4.5 폭압 접법 폭압접은 1960년경 미국에서 실용화되어 종래의 기술에서는 불가능했던 이종 금속의 접합에 위력을 발휘 하기 시작했던 획기적인 가공기술이다. 폭압접은 화약이 발휘하는동안에 생기는 고압력의 에네지를 금속간 의 접합에 이용하는 일종의 냉간 압접이다.이접합 기술을 티타늄에 응용한 경우의 이점으로서는 (ⅰ) 종래의 기술에서는 곤란 또는 불가능했던얇은 판의 이중용접 (ⅱ) 티타늄과 이종 금속과의 접합 특히 티타늄의 라이닝 고정 용접 (ⅲ) 종래의 납땜을 대신하는 티타늄과 이종금속의 seal용접 이 폭압접은 종래의 TIG, MIG용접과 같은 아크용접에 있어서 대신하는 것이 아니라,위에서 얘기했듯이 종래의 기술에서는 가격이 높아서 곤란하거나 또는 불가능한 경우에만이용되고, 양자가 장단점을 서로 보 충하여야 그 묘미를 발휘할 수 있는 것이다. 폭압접에는 그 방법에 의해 평행법과 유각법의 2종류가 있다. 평행법은 합재와 모재를 서로 마주보게 하여 미소간격을 만들어 두고, 합재의 표면에 폭약을 설치하여,일 부분이 기폭하면 변화를 행하며, 모재에 압접된다. 유각법은 합재와 모재를 일정하게 각도를 유지시켜 마주보게 하여 합재의 표면에폭약을 설치한다. 이렇 게 하여 정점 근처에서 폭약이기폭하면 합재는 모재에 압접된다. 또 부분적으로 폭압접하는 부분폭압접법과, 전면에 폭압접하는 전면폭압접법이 있다. 부분폭압접법은 압접을 하는 부분만 압접하 는 폭압접이고, 선상 또는 점상의 2종류가이용되며, 화약의 형 상도 선상 또는 점상에 형성 되어 있다. 전면폭압접법은 판 전면을 압접하는 폭압접이고, 클러드 판의 제조에 이용되고 있다. 전면 압접에는 다량의 화약을 필요로 하여 시공 장소,가격등에 제약이 있다. 부분압접은 화약량도 적어 시가지의 공장내에서도 손쉽게 안정 된 가격으로 시공할 수 있기 때문에 일반적인압접에는 부분폭압접법이 이용된다. 4.6 납땜법 티타늄과 이종 금속의 용접은 금속학 특성에서 용접부가 없어져 버려 거의 용접 불가능한 경우가 많고,이 들 접합에는 일반적으로 납땜이이용된다. 납재로서는 티타늄과의사이에서 부서지기 쉬운 금속간 화합물이 생기는 성분을 포-------은 부적당하고, 납재료의 선택을 잘못 하지만 않으면 충분히 납땜을 할수 있다. 또 가열중에 티타늄의 산화를 방지하고, 생성된 산화물을 제거하여 용융(溶融)납을 이음새에 흐르게하는 플랙스 또는 피복 가스가 필요하다. 납재로서는 순은, 85Al-15Mn, 69Al-30Ag-1Mn, 등의 은납이 좋다.가열 방법으로서는다음과 같은 방법이있 다. (ⅰ) torch납땜 가열속도는 빠르지만, 산화하는 경향이 있기때문에 플랙스를 사용해야 한다. (ⅱ) 고주파 가열납땜 이것을 할 수 있는 형상의 것이면 가장 양호한 납땜을 할 수 있다. 가열 시간도 가장짧아서 좋다. (ⅲ) 아크납땜 현재 가장 현장에서 널리 쓰이고 있는 납땜법으로, TIG용접torch를 사용하면 플랙스는필요하지 않다. 예 를들면 티타늄과 철을 납땜하는 경우 철쪽에 85Ag-15Mn납을 활발히하고,곤 가스로 차페하지 않으면 안된 다.그것도 순은으로 티타늄과 납땜을 한다. 또 점용접을 이용하여 이종 금속과의 사이에순은 또는 은납을 끼워 납땜을 할 수도 있다. 4.7 경화 육성 용접법 티타늄은 화학기기의 섭동부,나사부등에 사용하는 경우 타다 남은 흔적이 생기기 쉬운 특성이 있다. 거기 에 TIG용접법에 의해 그 아르곤 가스속에 산소, 질소 가스를 균일하게 첨가하여, 용접봉은 티타늄을 사용 하여 육성 용접을 하고, 용융 금속속에 산소, 또는 질소를 고용(固溶)시켜 용착부를 경화시키는 경화육성 용접법이 사용되고 있다. 티타늄의 경화육성 용접방법은 아메리카,카나다, 이탈리아, 오스트레일리아, 아르젠티나, 프랑스, 노르 웨이, 브라질 등 각국에 특허를 신청하여 허가가 되어 있다. 5. 용접의 중요 부분 5.1 시공 방법 티타늄 (합금)은 특히 고온에 있어서 대기중의 산소, 질소, 수소, 탄소와의 친화력이 강하며, 이들을 소 량 흡수하면 굳어져, 연성이 없어지는것이 현저하게 나타난다. 티타늄 (합금)의 용접에 맞는 가장 중요한 것은 이들 불순물이 용접중에 용융지 및 그 근방과 용접의 표 면등이 고온에 바래지 않는 부분에, 될수 있는한 침투하지 않도록아르-------- 5.1.1 용접부의 차폐(shield)방법 티타늄 (합금)을 대기중에서 용접하는 경우 전술했던 것과 같이 대기로 부터 칩입하는산소,질소등을 막 기 위하여 단순히 torch에서 유출하는 아르곤 가스로 아크와 용융지 를 대기에서 차단하는것 만으로는 불 충분하기 때문에torch부분 이외의 용접비드표면 및 용접비드표면의 차폐도 아르곤 가스로 해야 한다. 전자 를 after shield 치구(治具), 후자를 bacK shield치구라고 부르고 있다. back shield치구는 피용접물 용접선의 에 의해 각각의 종류의 형상의 것이 고안 사용되고 있다. 이들의 치구는 용접부가 500℃이하로 냉각될때까지 아르곤 가스로 차폐해야하기 때문에,그 길이를 용접 조건에 의해 결정할 필요가 있고, 또 아르곤 가스가 차폐(shield)면에 균등등하고 완만하게 유출되는 것이 좋다. 5.1.2 모서리 표면의 크리닝 모재로 부터 용접부에 침입하는 불순물은 주로 모서리의 가공에 있어서 부착하는 유지(油脂)먼지등이 용접 성에 악영향을 끼치기 때문에 모서리면을 깨끗히 해 주어야 한다. 크리닝 방법으로서는 (ⅰ) HF-HNO3용액 (HF2∼4%, HNO330∼40%면산세(酸洗)중에 수소를 흡수하지는 않는다.)에 의하는 산세(酸 洗) (ⅱ) 알카리 세척 (ⅲ) 유기용제에 의한 탈지 (알콜, 아세톤,사염화 탄소등) (ⅳ) 스텐레스강제 wire brush에 의한 크리닝이 있고, 각각 일장 일단이 있다. 보통 (ⅲ),(ⅳ)의 방법이 이용되고 있다.연마기로 연삭하는 것은 지석분말이 타다 남아 흔적이 있기 때문에 blow hole의 발생원인이 되기 때문에 좋지 않다. 5.1.3 모서리 형상 티타늄 (합금)의 모서리는 스텐레스강등의 다른 금속과 큰 차이 없이, 돌출부분 맞춤,겹치기, T형, 모난 모퉁이, 모서리 가장자리 등이 사용된다. 돌출부분 맞추기 용접의 경우 용접공이 숙련되면 상당히 예쁘게 뒤쪽에 물결모양의 비드를만들어 낼 수가 있다. 게다가 휘어짐이 스텐레스강보다 적기 때문에한쪽 용접개선이 많이사용된다. 일반적인 재료로는 판 두께에 따라Ⅰ형, Ⅴ형,Ⅹ형, U형, H형,등이 널리 이용된다.티타늄 (합금)의 경우 판 두께에 따라 모서리 형상 맞게 전술했던 back shield치구를 용접 뒷면에 대고, 순조롭게 이동할수 있을지어떨지를 고려해야 한다. 모서리 가공은 기계에 의해 절삭 가공을 하는것이 원칙이다. 가스절단으로 절단이 가능하지만, 가스 절 단면을 그대로 사용하면 절단면의산화층이 용접에 악영향을 준다.이나트 가스텅스텐 아크 절단의 경우에도 절단한 채 용접해서는 5.1.4 TIG용접작업 티타늄 (합금)은 다른 재료보다 활성에서 흐름이 좋은 금속이기 때문에 이 용접에 맞게 모서리 선정,모 서리가공, 가부, 차폐방법, 용접비드의 표면상황에 세심한 주의가 필요하다. 아크의 시작은 고주파 시발점에 부속된 용접기를 이용하여, 텅스텐전극을모재로 3∼4mm가까이서 시작하며, 전극을 직접 모재에 접촉시켜서는 안된다. 아크를자를때는 스위치를 이용하여 자르며, torch를 옆 방향으 로끌어서잘라서는 안된다. 왜냐하면 용접종료후에도 분화구 부근은 고온이기 때문에 고온부를 aftershield 아르곤 가스로 차폐해야하기 때문이다. torch 및 용접봉을 다루는 방법, 용접중에 torch와 용접봉의 기울기는 전진법으로 용접한다.용접봉은 torch의 아르곤가스기류에서 나오지 않는 범위로 잘게썰어 운봉하며, 동시에 텅스텐 전극에 접촉하지 않게 주의를 하여, 용접봉 선단의산화나 텅스텐 용접부에의 혼입을 막기위하여 주의를 하여야 한다. 즉 서술한 것과 같이, 티타늄은 고온(400℃이상) 에서 대기와의 친화력이강하기때문에 weaving은 좋지 않 고,폭이 좁은 스트레이트 비드를 놓는 방법이 용접결과가 좋다. 피용접물의-----------기, 형상, 용접부의 위치등에 따라 약간 변화시켜 주어야 하는 것은 다른 용접재료 로 대신하지 않기 때문이다. 즉 티타늄의 TIG에서는 대기로 부터 차단하하는 것을 강조해 왔는데, 실제로 티타늄의 경 우 용접시공에 맞게 대기에 의해 용접부가 오 염되었는지, 아니면 정성적인 것인지를 판정할수 있다. 용접부를 완전히 대기로부터 차단하여 용접하는 아르곤 박스속의 용접 또는 이것에 가깝게 차폐(shield)한 용접에서는 용접부의 표면은 은백색의 금속광택을 낸다. 차폐(shield)순서가 잘못되면 청색-남색-광택이 있는 회색이되며 차폐되지 않으면 전면에 황백색의 가루가붙고, 그 아래는 흑회색으로 된다 5.1.5 MIG용접작업 티타늄(합금)의 판두께가 두껍게 (보통 5mm이상) 되면 MIG용접이 가능하다. MIG용접은TIG용접에 비해 능률적인 것 외에 용접부에 발생하는 blow hole 이적고, 열영향부의 폭이좁으 며, 또 용착부에 산소, 질소 가스의 고용량이 적기때문에 용접부의 경화 정도가 작은이점이 있다. 용접전 류는 천이 전류이상의 대전류로 스프레이이행시키는 방법이 blow hole의 발생이 적기 때문에 좋다. 아르곤 가스를이용한 after shield, back shield는 TIG용접의 경우와 같은데, 용접속도가 빠르며, 용착량이 많기 때문에 긴것이 필요하다. 티타늄 (합금)의 MIG용접에서는 적정용접범위가 비교적 좁고, 이것이 적정하지 않으면 눈에 띄게 패터 가 발생하고, 비드형상이 부정확하게 된다. blow hole 및 불순물의 침투를 막기 위하여,모재의 모서리표면의 전처리는TIG용접의 경우와 같다. 또 용 접 wire도 TIG용접에서 용접봉 과 같은 표면이 매끄럽고 유지, scale을 부착하지 않은 것이어야 한다 5.1.6 저항 용접작업 저항 용접에서 가장 중요한 것은 모재표면의 크리닝이다.TIG용접에서 모서리 표면의 크리닝과 같은 방법 으로 하면좋다. 아르곤 가스에 의한 차폐는 필요하지않다. (ⅰ) spot용접 용접부의 강하기는 용접해 넣는 곳, 또는 나게 트의 크기에 비례해서 증가하는 것으로, 이것 들은 통전전 류 및 통전 시간의 증가에 따라 크게된다. 그러나 과대한 통전전류 또는 통전시 간을 더하면 용접시에 flash 가 발생하거나, 또 움푹 패임도 크게 되어 용융과대에 의해 재질이 나빠지게 된다. (ⅱ) seam용접 압접이행해진다. 폭압접에 의한 티타늄 라이닝에 관해서는 폭약의제약도 있어서 판두께 3mm이하의 티타늄을강판에 압접할 수 있다. (ⅰ) 점상 폭압접 접상 폭압접은 폭압접되는 양금속 (합재, 모재라 불린다.)의 압접----e, 탈지를 완전히 하여 약 0.3∼1mm 의 미세한 간격을 두고 겹치게 하며, 특수전기 뇌관을세우고, 이 뇌관에 기폭용의 도선으로 결선하여 발파 기에 연결하면 좋다. 특수뇌관의 구조는 플라스틱제의 약통내에 압접하는 합재의 판 두께 및 재질에 맞는 폭약이 압입되어 있다. 이들의 특수 뇌관은 시판되고있다. (ⅱ) 선상 폭압접 선상 폭압접은 점상폭압접과 같은 합재와 모재의 압접면의 탈scale,탈지를완전히 하여, 0.3∼1mm 간격을 두고,합재와 모재를 겹쳐 놓는다. 합재위에 특수도폭선을 설치하고, 그 한쪽에 기폭용의 뇌기뇌관을 붙여 기폭용의 도선으로 결선하여 발파기에 연결하면 좋다. 특수도선의 구조는 폭약을 끈 상태로 가늘고길게 한 것으로, 압접을 하는금속의 형상에 맞게 폭약양의 종 류를 조정하고 있다. 이들의 특수 도폭선은 시판되고 있다. 5.1.8 납땜작업 티타늄에 있어서의 납땜은 티타늄이 산화되기쉬운 금속으로, 그것도 그 산화물은 화학적으로안정하기 때 문에 일반적으로 금속의 납땜보다상당히 힘들다. 여기에 이용되는 플랙스는 각각연구되고 있지만, 공업적으로 양호한 플랙스는적다. 따라서 아르곤 가스 로 봉입한 고주파가열또는 TIG법에 의한 납땜이 일반적으로 이용되고 있다. 고주파 납땜은 가열시간도 짧아 양호한 납땜을 할수 있지만, 납땜을 하는 물건의 형상에제약이 있기 때문에 특수용도의 경우를 제외 하고는 그다지 실용적이지 않다. TIG용접 torch를 이용한 아크납땜 방법이 가장널리 쓰이고있다. 티타 늄과 같은 종류의 납땜은 납땜부에 내식성, 강도가 뒤떨어지기 때문에 피하는 것이 좋다. 티타늄과 철, 또는 스텐레스 강등의 이종 금속의 합금에만 납땜을 이용하는 것이 좋다. 이들 납땜에 있어서 TIG torch에 의해 행해지는 경우 특히 주의해야 할것은 모재를 너무 가열하지 말고 납 땜만을 용융하여 납땜하는 것이다. 티타늄과 이종금속의 납땜에는 모재를 너무 가열시키면 이들 금속간 화합물이 생성하여 납땜부가 쓸모없 어 진다. 이러한 가열을 피하기 위하여 쌍극 TIG torch에 의한 가열이 이상적 이다. 또 납땜은 모재에 대해 침수성이 좋은것을 선택하여야 한다. 스텐레스 강판의 납땜부분에 85Ag-15Mn의 은합금 납을 TIG torch에 의해성금하여 이 성금위에 티타늄판에 납땜을 한다. 이 방법을 채용한 것은 다음에 나타내는 이유 때문이다. (ⅰ) 스텐레스강에는 85Ag-15Mn이 친화성이 좋다. (ⅱ) 티타늄과 스텐레스강을 직접밀착 시킨상태에서 납땜을 하면티타늄과철과의 금속간 화합물이 형성되어 납땜부가 쓸모 없게되므로85Ag-15Mn을 스텐레스강에 성금했다. (ⅲ) 티타늄에는 순수은이 부식하는 금속간 화합물이 형성되지 않고, 또 침수성도 양호하다. 5.2 응력제거 설담금 보통 티타늄(합금)에서는 응력제거 설담금은하지 않지만, 복잡한 형상의것이라든지, 또는사양조건에 따라 응력부식을 일으키는 경우도있다. 또 티타늄합금에의해 용접부의 경화가 눈에 띄는 경우, 진공중에서 완 전히 설담금 하는 것이 바랍직한 경우도 있다. 순수 티타늄의 경우도 진공중에서 700∼750℃으로 가열하여 완전히 설담금하는 것이 바람직한데, 대기중 에서 가열해도 효과가 있다. 다만 용접부에 발생하는 잔류응력은 이음새 형상, 그 외의 조건에 따라 다르기 때문에 그에 따른 설담금 조건도 변화한다. 5.3 시공상의 문제점과 그 대책 티타늄 (합금)을 용접하는 경우에, 문제가되는 사항을 크게 나누어 보면 다음과 같다. 먼저 제일 첫번째로, 티타늄 (합금)은 일반적으로 고온에서 많은 원소나 화합물과 활발하게 반응하여 쓸 모없어 진다. 특히 용접하는중에 대기중의 질소, 산소등의 가스를 흡수하면 용착금속은 현저하게 딱딱하 게 되고, 신율이 감소하여물러진다. 두번째로 문제가 되는것은, 용접부에 blow hole을 발생시키기 쉽다는 것이다. 이 blow hole은 강이나 알루미늄의 용접부의 blow hole과 비교하면 미세하기는 하지만 꽤 많은수가 발생하 기 때문에 보통 X선 판정기준에 따르면 꽤 낮은 축에 속하여 문제가 되는 경우가 많다. 첫번째 용접부의 쓸모없어지는 것에 관해서는 앞에서 서술했듯이 용접 이음새의 크리닝과 용접 고온부 의 아르곤 가스에 의한 차폐를 충분히 하면 해결할수있는 문제이지만, 두 번째 blow hole에 관해서는 관련 요소가 상당히 많고 복잡하기 때문에 이것을 해결하는 것은 현장관계자에게 있어서는 꽤 귀찮은 문제 이 다. 이라서 이 항에서는 주로 blow hole에 대해 세세하게 서술하기로 하였다 5.3.1 blow hole의 생성에 관해서 blow hole이라는것은 기공으로 용접중에 용융지에 흡수되었던 불순 가스가 확산 또는 표면에서 일산될 수 없어서 그대로 용착금속에 들어가 형성된 것이다. 따라서 blow hole의직접 생성요인으로서는 용융지에불순가스가침입하는것,간접적으로는 용접조건, 용접모 서리 형상등에 의해 blow hole의 생성이 조장되는것을 생각할수 있다.또 blow hole의 직접생성 요인인 불 순가스의 침입 경로로서는 (a)용접 분위기, (b)모재및 모재 표면, (c)용접봉 또는 용접 wire을 들수가 있 다. 이들 요인에 영향을 받아, 어떻게blow hole 이 생성 되었는가를 조사하기 위해 다음과 같은실험을 하 였다. 용접기는 TIG및 MIG자동용접기를 사용했다. 용접재료는 판두께 5mm의 공업용 순수 티타늄 KS-50 wire를 용접 wire로서 이용했다. 모서리 형상은 TIG 용접에서는 90˚V형, MIG 용접에서는60˚V형 (모든경우 root간격은 0)이고, TIG 용접에서는 2층용접, MIG 용접에서는 1층용접을했다. 또, 대기중에서 용접하면 공기가 혼입하여 시험결과가 정확하지 않기 때문에 폴리에틸렌제 카바를 torch부 분에 설치하여 처음카바속의 공기를 진공 펌프에 의해 배기시키고, 그 후 아르곤 가스를 도입하여 치환하 였다. 그러나 카바속에는 11.4%정도의 공기가 잔류하고 있기때문에 카바속에서 용접을 해도 용접비드표면 이 산화하기 때문에 동재의 after shield치구 를설치하였다. 발생한 blow hole의 판정 방법으로서, 용접 비드의 시단부, 종단부 각 15mm씩을 제외하고,용접조건의 안전 한 중간부에 발생한 blow hole및 blow hole의 徑을 0.1∼0.3mm, 0.3∼0.6mm,0.6mm이상의 셋으로 구분하여, 각 구분마다blow hole수를 세어 각평균 0.2mm 徑, 0.4mm徑.0.7mm徑의 구형을 기준으로 계산 하였다. MIG용접의 경우에는 blow hole는 미세하여 거의 모든 O,3mm이하이기 때문에 발생수로 비교하였다. 5.3.2 용접분위기중의 불순가스 영향 (i) TIG 용접 아르곤 가스안에 산소 2.5%, 수소 2.0%, 질 소 2.5%를 각각 혼입한 경우에 대해서 조사한 결과를 보면 blow hole의 전용적은 상당히 불확실하지만, 불순 가스를 혼합한 경우는 확실히 증가 하였다. blow hole 의 크기는 산소를 혼입한경우 0.3mm 이하의 작은 blow hole이 전체 발생수의 33∼50%인것에 대해, 수소와 질소의 경우는 62∼95%이고, 산소의 경우 blowhole은 큰것이 발생하기 쉽다는 것을 알수 있다. (ⅱ) MIG 용접 아르곤 가스속에 산소 (5.0%및 2.5%), 수소 (2.0%및 0.5%)및 질소 (5.0%및0.5%)를 혼입한 경우 blow hole발생 상황을 보면 아르곤 가스속에 산소를혼입한경우에는 blow hole은 증가하지만,수소및 질소를 혼입 한 경우에는 blow hole의 증가는 생기지 않는다. 이상의 결과에서 blow hole에 가장 영향을주는 불순가스는 수소라 할수있다. 5.3.3. 용접전류및 용접속도의 영향 (ⅰ) TIG 용접 용접조건에서 용접전류만140∼220A로 변화시켜 용접전류의 blow hole에 미치는 영향을 조사한 결과를 보면 용접전류의 증가와 더불어 blow hole은 증가하는 경향이고, 특히 용접전류가 220A가 되면 급격히 증가하는 것을 알수 있다. 용접조건에서 용접속도를 7∼20cm/min으로 변화시켜 용접속도의blow hole에 미치는 조사한 결과를 보면, 용접속도가7∼16cm/min에서는 blow hole에는 큰 차이가 없지만, 20cm/min이되면 급격히 증가하고 있다. 이 용접속도의 증가와 더불어 blow hole이 증가하는 경향이있다. (ⅱ)MIG 용접 MIG 용접에서는 용접전류를 변화시키는 방법으로서 용접 wire의 송급속도를 변화시키는 방법과 부부하전합 을 변화시키는 방법이 있지만, 후자의 방법에 용접 전류를 변화시켜 blow hole 에 미치는 영향을 조사에 의하면 용접속도 60cm/min에서 용접전류가 280A이상의 대전류역 에서는, 발생하는 blow hole은 극히 적지 만, 260A이하의 소전류역에서는 꽤많은 수가 발생하고 있다. 이와같이 전류의 증가와 더불어 blow hole이 감소하는 경향은 TIG용접의 경우와 완전히 반대이다. 또, 용접전류가 280∼300A의 범위내에서는 blow hole은 용접속도의 증가와 더불어 증가한다. 5.3.4 모서리형상의 영향 TIG용접에 있어서 표준 모서리형상의 90˚V형에 대해서 모서리 각도를 좁히면 blow hole이 약간 증가하 는 경향을 볼수 있다. 모서리 각도가 좁으면 냉각속도는 빨라지게되므로 blow hole은 증가한것이라 할수있다. 일반적으로 모서리 상호를 밀착시키면,blow hole의 발생이 많기때문에, 약간root간격을 두면 좋다. 그 러나 MIG용접에서는 표준용접조건으로 blow hole는 거의 발생하지않고, 모서리 각도의 변화에 의해서도 차이는생기기 않는다. 5.3.5 모서리 표면상태의 영향 보통 티타늄 용접에서는 그 모서리 표면에서는 기계가공 wire brush 연마-아세톤 탈지를 하여 용접을 하 는데, 모서리 표면의 상태가 blow hole에 미치는 영향을 조사하기 위해모서리 표면의 처리상태를 변화시킨 것에 대해시험한 결과를다음과 같이 나타내었다. (ⅰ) TIG 용접 판 두께 1.5mm의 순수티타늄을 모재로 하여용접봉으로서 모재를 절단한 것을 센드 페이퍼로 깨끗이 하여 사용하였다. 용접은 손으로용접을 하고, 이 경우는 폴리에틸렌 카바는 사용하지 않는다. 용접모재표면 을 센드 페이퍼로 다듬으면 blow hole은 적게되는것을 알수있다. 이것에 대해 모서리 표면상에 수분, 또 는기름이 존재하면, blow hole이 증가한다. 특히 기름이 존재하면 blow hole의크기도 꽤 커진다. (ⅱ) MIG 용접 모재의 오염영향을 조사하기 위해 (a)기계가공한것, (b)기계가공후 wire brush를 한것, (c)기계가공후 wire brush를 하고 아세톤으로 탈지한것등에 대해서 시험 하였다. 또, 기계유, 절삭유, 선및 수증기 (아 르곤 가스속에 수증기를포함시킨다.)를 모서리 표면에 부착시켜서 이들의 영향을 조사하였다. 또, 모서리 상의 기름, 선등이 부착하면 blow hole은 눈에띄게 증가하는것을알 수 있다. 5.3.6 용접 wire의 영향 wire표면피에 다른상태의 것을 이용하여 wire표면의 거칠한 상태에 미치는 영향을 조사하였다. 용접 wire a는 표면 이 양호한것, B는 신선과정으로 거칠한것이다.용접 wire는 모두 700℃에서 한시간 진공설담금을 하고, 용접은 TIG용접으로 하였다. 이겄보다 wire의 표면피가 거칠한 것은 blow hole을 증가시키는 경향 인것을 알았다. 이것은 wire의 표면에 부착된 가스가 영향을 주기 때문이다.이 표면이 거칠은 WIRE를 이 용하면 blow hole이 증가하는 경향은, 2층이 되면 더욱 현저하게 나타난다. 기계가공한 채로는 blow hole은 꽤 발생하기 때문에 wire brush를 하는 것이 필요하다. 5.3.7 모재중의 산소 영향 모재중에 고용되어있는 산소가 blow hole에 영향을 미치는가를 확실히 하기위해 1mm두께의 0.3%O2가 함 유된 티타늄및 2mm두께의0.5%O2가 함유된 티타늄 판을모재로 하여,1.6mm 의 순수 티타늄을 wire로서 TIG용 접을하였다. 용접조건으로 행하였던 blow hole시험결과로부터 O2가 함유된 티타늄은 순수티타늄보다blow hole이 발생 하기 쉽다는 것을 알수있었다. 특히 0.5%O2가 함유된 티타늄에서는 시험된 꽤넒은 범위의 용접조건으로 blow hole은 눈에띄게발생한다. 이것으로부터 즉 모재중에 고용되어있는 산소도 blow hole의 발생에 관계가 있다는것을 알 수 있다. 5.3.8 티타늄 합금에서의 blow hole 이제까지 서술했던것은 순수티타늄의 blow hole에 관해서 였지만, 합금원소가 어떤형으로 blow hole에 영 향을 주는가도 생각할수 있기때문에 티타늄합금의 blow hole에 관해서 시험을 하여 순수티타늄의 경우와 비교 하였다. 티타늄 합금 5Al-2 cr-1 Fe-Ti(KS130ACF)의전류에 의한 blow hole발생경향이 순수티타늄과 같은지를 확실 하 하기위해 표 5.15에 나타낸 용접조건으로 폴리에틸렌 카바외에 TIG용접을 하였다. 티타늄합금 KS-130ACF blow hole은 전류의 증가와 함께 감소하고, 순수티타늄 TIG용접의 경우와는 완전히 반대이지만, 순수티타늄 MIG용접의 경우와는 같다. 다만 200A에서 모서리 형상은 70˚V형이고,모서리 각도는 좁게되어 있다. 그러나 모서리형상의 항에서 이미 서술했듯이, 모서리가 좁은경우는 오히려 blow hole의 증가시킨다고 생각할수 있으므로 결론에 대한 모순은 없다고 할수있다. 또 일반적으로 현장에서는 티타늄 합금의blow hole은 순수 티타늄의 경우에 비교하면발생하기 쉽다고 할 수 있다. 이것을 확인하기 위해 티타늄 합금 6Al-2.5Sn-Ti,및 티타늄과 같은 활성이고, 불순가스와친화성이 강한 금속인 지르코늄의 blow hole에대해서 시험을 하였다. 용접은 TIG 용접으로하고 용접전류는 220A를 사용 하였다. 모서리형상은모두 60˚V형 조합이다. 그결과는 6Al-4V-Ti가 더욱 blow hole이 발생하기 쉽고, 결국 5Al-2.5Sn-Ti,순수 티타늄, 지르코늄의 순 으로 blow hole은 적어진다. 따라서 티타늄 합금에서는 순수티타늄에 비교하여 blow hole은 발생하기 쉽다는 것을 알수있다. 또 지르코늄은 불순가스와의 친화성은 큼에도 불구하고 티타늄에 비해서 blow hole은 현저하게 적다. 5.3.9 어떻게 해서 blow hole이 생성하는가. blow hole에 영향을 미친다고 생각되는 종류의 인자에 대해서 행한 전술의 시험결과에서,blow hole의 발 생원인에 대해서 고찰해 보면,다음과 같이 생각할수 있다. 즉 blow hole의 생성에는 핵이 필요하다.이 핵의 주변에 불순가스 (MIG 용접의 경우에는 주로 산소, TIG 용접의 경우에는 산소외에질소및 수소도 영향을 미친다고 생각된다)가흡착되어 blow hole을 형성한다. 한 번 형성된blow hole은시간의 경과와 더불어 어떤것은소멸하고 어떤것은 완전히 소멸할수없는 blowhole로서 잔류된다. blow hole의 핵이 될수있는것에 대해 생각하면 우선 제일 첫번째로, 용융지 전면의 모서리 표면및 용가 봉또는 용접 wire표면에 발생한산화티타늄 또는 질화티타늄(분해온도는 3000℃이상이다)을 들수있다. 이 것은 모서리 표면을 wire brush또는 센드 페이퍼등으로 깨끗이하면 blow hole가 감소한다는 것도 생각할수 있다. 둘째로 모서리 표면에 생기는 티끌이 있다. 세째로는 모서리 표면상에 기름을 칠한경우 또는선을 부착시킨 경우에 blowhole이 증가함에 따라이들이 연 소하면서 생긴 탄소도 핵이 될수있다. 또 네째로 모서리 표면을 그라인더 가공한 경우에 blow hole이 증가함에 따라 그라인더 가공에의해 모서리 표면상에 잔류한 TiAlO3(극히 안정한 화합물)도 또핵이 될수있다. 다음에 blow hole을 생성하는 가스는 주로산소라 할수있다. 즉, MIG 용접의 경우에 불순가스로서 혼입 된 산소, 질소및 수소중에 산소만blow hole을 증가시켰는데 질소와 수소는 blow hole을 증가시키지 않았 다. 또 TIG 용접의 경우는 산소, 질소및 수소 모두가 blow hole을 증가시켰지만,특히 산소에 의한 증가가 눈 에 띈다. 가스의 공급원으로서는 우선 첫째로 torch 차폐용 아르곤 가스속에 최초로 포함되어 있는것과, 용접시에 외부로 부터 둘러싸여져 있는 것이라 할수있다. 둘째로는 표면피의 거치른 용접봉 또는 용접 wire를 사용 했을 경우 또는 모서리표면을 거칠게 했을경우에 blow hole 의 증가와 용접봉, 용접 wire또는 모서리표면 에 흡착된 산소를 생각할수 있다. 세째로 산소 주입 티타늄의 경우에 blow hole이 증가와 용접봉, 용접 wire또는 모재중에 고용되어 있는 산 소를 생각할수 있다. 5.3.10 blow hole의 소멸에 대해서 한번 생성된 blow hole이 소멸되는 방법으로서는 부상한 표면에 일산하거나, 또는 확산에 의해 소멸하는 2가지 방법을 생각할수 있다. 알루미늄강이나 blow hole은 주로 부상하여 소멸한다고 할수있다. 그러나 티타늄의 경우는 용융티타늄 속에서 산소의 확산 속도는 눈에 띄게 커지게 되고, blow hole의 소 멸은 주로 확산에 의한 것이라 생각 할수있다. 산소의 확산은 고온에서 현저하고, 또 그 온도가 보호 유지되는 시간이긴만큼 또 최고 도달온다가 높은 만큼 현저하다. 이것은 TIG 용접및 MIG용접의 경우에 용접속도가 늦은 경우 모서리 각도가 넓은 경우에 blow hole이 적은 것과 일치하고 있다. 용접전류에 관해서는 TIG용접의 경우는 대전류 의 blow hole이 눈에띄게 증가하고 있다. 이것에 관해서는 잘 모르겠지만 TIG용접과MIG용접에서는 blow hole의 절대량이 다르고,MIG용접에서는 현저 하게 적다. 5.3.11 blow hole에 영향을 주는 모든 요인과 그 대책 이제까지 서술했던 내용에서 blow hole에 영향을 주는 모든 요인을 분류하면 직접적 인자와간접적 인자로 나눌수 있다. 즉 blow hole의 생성에 직접 관계하는 핵 및불순 가스의 공급원이 되는 것이 직접적 요인이다. 또 한번 생성된 blow hole의 소멸에 관계하는 인자가 간접적 인자이다.이것을 정리하여 이들의 모든 요인에 대한 대책으로서는 다음과 같이하면 좋다. (ⅰ) 직접적 인자에 대한 대책 ① 용접 분위기 용접부를 아르곤 가스로 충분히 차폐하는것은 지금까지 계속 얘기해 왔는데,blow hole 발생방지에 있어 서도 산소, 질소, 수소, 불순가스가 혼입되지 않도록 차폐치구를사용해야 한다. 여기서 주의해야 할 점은 아르곤 가스의 유량을 늘리기 위해 쓸데없이 압력을 높이면 흐르는 속도가 빨 라져, 차폐 가스속에 공기나먼지등이 들어갈 우려가 있으므로, 될수 있으면 흐르는 속도를 떨어뜨려 유량 을 늘리는 것을 생각해야 한다. ② 용접봉 또는 용접wire 용접봉 또는 용접wire의 표면이 선인의 공정 또는 산을 닦으므로서 생긴 표면의 거친부분은사용하지 않도록 해야 한다. 아세톤등에 의한 탈지는 반드시 용접직전에 하여야 한다. ③ 용접 모재 모재 표면 및 개선표면은 스텐레스강제 wirebrush로 산화물과 그 주위를 제거한 후 아세톤으로 충분히 탈 지하여야 한다.그라인더에 의한표면 처리는 부적당하다. (ⅱ) 간접적 인자에 대한 대책 ① 용접 조건 생성한 blow hole의 소멸은 용융시간이 긴-----접속도는 늦게 해야 한다. 또 용접 전류는 TIG 용접에서는 될수 있는데로 낮게, MIG용접에서 는 될수 있는대로 높게해야 한다. MIG용접은 TIG용접에 비교해 보면 blow hole 의 발생이 현저하게 적기 때문에, 가능한 한 MIG용접을 하는 것이 좋다. ② 모서리 형상 모서리 형상으로서는, 모서리각도는 될수 있는대로 넓게 root간격은 어느정도 크게 잡을 필 요가 있다. (ⅲ) 마그네틱 스텔링에 의한 blow hole의방지이제까지 서술해 왔던 것과는 달리 적극적으로 blow hole을 방지하는 방법의 하나로 마그네틱 스텔링이 있다. 마그네틱 스텔링은 용접torch단에 설치되어있는 코일에 전류(직류 또는 지류)를 흐르게하고, 이 전류에 의 해 발생한 자속(磁束)에 의해 생긴다. 즉 마그네틱 스텔링은 모터와 같은 원리로 생긴다. 코일에 전류를 흐르게하면 암페어 오른쪽 나사법칙에 따랐던 방향에 자속이 생긴다. 자속을 가로질러 전 류가흐르면 (이 경우 이 전류는 용융지에 있어서의용접전류 분류) 플레밍 왼손법칙에 따라 전류및 자속에 직각인 방향에서 힘을 받는다. 이결과 용융지는 회전한다. 직류자계에 의한 회전은 한 방향이고, 60싸이클 지번자계에 의한회전은 1/120초로 매번 그 회전방향을 바꾼다. 마그네틱 스텔링을 주었을 경우 blow hole을 용융지속에 보다 고온인 부분으로 이동시키므로서 산소의 확산을 재촉하여, blow hole을소멸시킬수 있다. 마그네틱 스텔링의 효과는상당히 강력하여, 용접봉 또는 용접wire의 표면의 상태가 거치른것을 그대로 사 용해도 개선표면에 유지가 부착하거나 또는 표면처리를 그 라인더가공한 그대로 용접을 해도 blow hole을 감소시킬수 있다. 마그네틱 스텔링은 이 외에도 결정립을 미세화하여 용접금속의 성질을 개선시키는 효과가 있다. 5.3.12 blow hole과 내압강도에 대해서 blow hole이 내압강도에 미치는 영향을 조사하기 위해 판 두께 1.3 및 5mm의순수 티타늄KS-50을 사용하 여 TIG용접에 의해 외경/내경의비율을 1.2인 용접 파이프를 제작했다. 파이프의 용접부는 모두 X선검사를 행하여, 그 등급을 매긴 후 내압파괴시험을 행하여 파괴압을 측정하면 X선검사에 의한 결함판정의 등급이 1급에서 6급까지인 것의 평균파괴는 1급이 96.5%로 큰 차이는 보이지 않는다. 따라서 내압강도에 관한한 blow hole의 영향은 거의 없다고 해도 좋다. 5.4 용접부의 모든 성질 티타늄 용접에 산소, 질소등이 침투하여, 용착부의 티타늄속에 고용되어 있기 때문에 모재 의 경도보다 10∼25정도 경화한다. 특히 4Al-4Mn-Ti합금은 용접성이 나빠서 용접법에는 사용되지 않는 합금이지만 그경 화분포는 용착부, 열영향부와도 꽤 경화하고있다. 이것은 용접에 있어서 열 싸이클 때문에절상의 절출등에 의해 쓸모없게 되기때문이다. 5Al-2cr-1Fe-Ti합금은, 고장력과 같이 모재를 미리 열을 내게한후 용접을 하면 양호한 용접부를 --------------- 5.4.2 용접부의 조직 순수 티타늄의 용접부는 조침상 로, 열영향부는 변태점 이상의 열영향을 받은부분으로 침상 , 변태점 이하 의 열영향을 받은 부분으로 성장한 가 된다. 티타늄합금도 티타늄과 같은 조직이므로 약간의 가 포함되어 있다 5.4.3 용접부의 인장성질 용접이음새 시험편은 시험의 중앙에 용접부를 포함한 것, 또 전용착부시험은 모두 용접부로 되어 있는 시 험편이다. 모든 용접부의 인장강도도 모재보다 높아져용접이음새에서는 모두 모재로부터 파단한다. 전용착부시험에 대한 인장강도는 티타늄에서의용착부인 모재보다 7∼8 kg/mm2가량 높아지고,신율, 조임은 감소한다. 5.4.4 용접부의 굴절성질 용접성이 나쁜 4Al-4Mn-Ti합금은 굴절성질은 모재에 비해 상당히 나쁘지만 5Al-2Cr-1Fe-Ti합금은 모 재의 굴절성질보다는 약간 나쁜정도이다. 그 외에 티타늄합금 및 순수티타늄은 모재의 굴절성질과 같아 양 호하다. 5.4.5 용접부의 피로강도 5.4.6 용접부의 충격강도 용착부는모재보다 약간 저하한다. 5.4.7 저항용접부의 모든 성질 티타늄의 spot용접부의 나게트의 경도는 아르곤 가스로 봉입하지 않아도 모재와 거의 큰 차이는 나지 않 는다. 나게트부의 현미경 조직은 조립 침상 조직으로 되어있다. 용접부의 강도는 전단강도 및 십자 인장강도로 평가된다. 양자의 비율이 인장력, 전단력 비율 (전단력/ 십자인장력)이다.이 비율은 spot용접부의 연성을 나타내는것으로 생각할수 있지만 미국 군용 및 商用 티타 늄의 spot용접 규격에는 전단력 및 인장력,전단력 비율을 규정하고 있다. 적절한 전단력을 얻는것은 어렵 지 않지만 티타늄 합금에는적절한 인장력, 전단력 비율 (보통 0.25)를 얻는 것은 어려운 것도 있다. 순수 티타늄 및 대표적인 티타늄 합금의 강도시험에 있어서 파단위치는 모두모재에서 파단한다. 5.4.8 폭압접부의 모든 성질 폭압접은 주로 티타늄의 라이닝의 고정용접에 사용되고 있으므로합재 티타늄판,모재연강판의 폭압접부의 경도 분포를 보면 압접되는 합재와 모재가 폭약의 충격압에 의해서 가공경화를 일으킨다. 합재는 압접부의 표면까지 압접전의 경도보다 가공경화를 받고있지만 모재는 압접부의 경계보다3mm정도까지 경화하고 있 다. 이 정도의 가공경화에서는 라이닝기기로서의 실용에 거의 영향을 주지 않는다. 티타늄과 연강과의 폭압접부의 현미경 조직을 보면 압접면은 파장이 되어 압접되어 있지만 용융층 인정하 기 어렵다. 선상 폭압접부의 박리시험에서는 선상압접부와 평행방향에 압접단으로부터 순차적으로 중앙부분에 박리 가 진행되므로 그 압접강도는 압접 면적에 관계없이 선상압접의 길이에 비례한다. 따라서 박리강도는 인장 하중을 선상압접길이 (50mm)로 제한 kg/mm로 나타낸다. 합재 티타늄의 판 두께 2mm이상의 압접부의박리강도는 압접부로부터 박리하지만 수치적으로는 양호한 강 도이다. 판 두께 1.5mm이하에서는 압접부로부터 박리하지 않고 합재로부터 파단하므로 압접부의 박리강도 는 이러한 수치이상의 높은치수이다. 티타늄과 동, 및 티타늄과 飛行계 스텐레스강에 대해서는 높은 박리강도를 가지지만 박리강도가 비교적 낮다. 앞으로 더욱 검토할 필요가 있다. 폭압접부의 압접강도에 있어서 전단강도는합재보다 파단이 높은 치수를 나타냄에도 불구 하고, 박리강도 가 대단히 낮은 경우가 있다. 전단시험에서는 인장하중이 압접부의 압접면 전면에 걸리므로 압접부가 낮게 되어도 압접면이 상당히 넓으 므로 압접부 주위의 전단강도가크게된다. 이것에 반해서 박리시험에서는 압접면적이 넓어도 박리시험과정 에서의 인장하중은압접면의 전면에 걸리지 않고 압접단에서부터 순차적으로 압접부 중앙으로 이동하여 걸리므로 압접면의 각부분의 압접강도가 문제가 되어압접면의 넓이에는 거의 영향을 주지않는다. 따라서 폭압접부의 압접강도의 평가에는 실제로 일어날수 있는 사고를 생각하여 박리강도제로 일어날수 있는 사고를 생각하여 박리강도 고 실행해야 한다. 폭압접에 의한 합재, 모재의 강도 변화는 거의 큰 차이는인정되지 않는다. 진공상태가 되어도 폭압접부에는 아무런 이상은 일어나지 않는다. 5.4.9 납땜부의 모든 성질 티타늄과 스텐레스강과의 납땜이 일반적으로 잘 행해지기 때문에 이러한 모든 성질에 대해서 서술하였다. 티타늄과 스텐레스강의 납땜은 앞에서 얘기했듯이 스텐레스강에 미85Ag-15Mn의 납재를성금하고, 그 위에 순은으로 티타늄과 납땜하는 방법으로 이중용접을 한것이다. 이 경우의폭압접에서 티타늄 라이닝을 행한 감압용기 납땜부의 경화분포를보면 경도 측겅결과에서 금속간 화합물등에 의한 쓸모없는 부분은 완전히 일어나지 않는 양호한 납땜이 가능한것을 알수 있다. 납땜용접의 인장성질은 양호한 용착강도를 가지고 있다. 5.4.10 경화육성 용접부의 모든 성질 순수 티타늄의 산화 또는 소 첨가 경화육성용접부의 경도를 보면 경도를 너무높게하면 귀열을 일으키므로 이 정도의 경도가 가장 좋다. 경화육성하지않는 순수 티타늄과비교해서 우수한 내마모성을 가지고 있다. 경화육성재의 대표적인 약품에 대한 내식성을 보면 경화육성부는 순수 티타늄과 같은 우수한 내식성을 가지고 있다티타늄 라이닝등에서 고압인 것 또는 결함발견이 어려운 것에 대해서는 침투액을 도포하고, 사 용압력까지 가공한뒤 침투액을 채취한하여 검출액을 도포하여 검사하면 더욱 엄격한 테스트가 가능하다. 6.검 사 티타늄용접부의 검사방법으로서는 일반적으로 염색침투 탐상시험,방사선검사가있고, 또보통은 실시하지 않지만 용접부를 체크하는 방법의 하나로서 경도시험이 있다. 티타늄 라이닝의 기밀시험으로서는 후레온 테스트등의 방법이 있다. 6.1 염색침투 탐상시험 용접부를 깨끗이 한뒤 침투액을 도포하고,일정시간 (10∼20분)을 두고 채취한뒤 검출액을 도포해서 표면 결함을 검사하는 방법으로주의해서 검사하므로서 거의모든 결함을 발견할수 있다. 6.2 방사선 검 방사선 검사에 대해서는 J S Z 2341(금속재료의 방사선 침과시험방법)에 기준하여 실행하지만 판정기준으 로는 3급이상을 합격으로 하고있다. (규격으로서는 昭 40. 3.10 勞動省勞動基準局長達基發第 235號 '特 殊材料의 工作基準 참조) 법규에 관계가 없는 경우로 특히 3mm이하의얇은 판에 대해서는 도수율에 의해 판정기준을 정하고 있지만 그 경우 3%이내를 합격기준으로하고 있다. 6.3 후레온 테스트 기밀시험에는 일반적으로 공기 또는 질소가스가 이용되지만 후레온테스트에서는 후레온가스(후레온 12)를 사용한다. 보통의 공기시험 압력의1/50∼1/100정도에 후레온가스를 충진한뒤 공기를 넣고 공기시험압력의 0.8배정도까지 가압하여 누수의 유무를 테스트에 의해 점검한다. 이 방법은 후레온가스의 침투성이 좋으 므로 상당히 엄격한 테스트가 가능하다. 이 방법으로 주의를 요하는 것은 화학공장에서 발생하는 가스, 용접시에 발생하는 가스 및담배연기등에 의 해 대기가 오염되어 있는경우에는 테스트에 예민하게 반응하여 시험이 불가능하므로 테스트하는장소 및 시 기를 선정할 필요가 있다. 7.티타늄의 용접품질관리 일반적으로 용접구조물에 대해서 품질관리를실행하는 경우 제작공정에 따라서 용접작업을 관리하고 있 는지 어떤지를 확인하기 위한 검사및 그 용접에 사용하는 용접재료, 용접설비등을 관리하는 일반관리의 3 항목으로 나누어 생각할수 있다. 티타늄의 용접품질관리에 대해서는 주로 용접작업관리와 검사에 대해서 서술하기로 하자. 7.1 용접작업관리 용접작업관리로서는 용접이 적정조건에서 행해지고 있는지 어떤지가 우선 제일 처음으로체크되어야 한 다.적정한 용접조건이라는것을확인하기위한 항목으서 모서리 형상, 표면처리상황, 용접전류 및 전압, 용접 속도, 아르곤전량,전극직경 및 차폐 치구현상을 들수가 있다. 이러산 항목이 그 용접대상물에 대해서 적절 하다는 것을 항상 관리자는 확인해 두어야한다. 다음에 용접작업관리의 입장에서 티타늄의용접품질을 통계적으로 논하려면은 방사선검사를 이용하는것이 지극히 효과적이다. 예를들면 용접품질판정계수로서 피검사 용접장 1m당 검줄된 blow hole의 양에 의해 표 시한다. 즉 방사선 검사에서 검출된 blow hole의 크기와 숫자를 적당한 기준으로 결함점수로환산하여 이것 을 피검사용접 총길이(m단위)로 제한한 수치를 단위길이당 결함발생율로 한다. 이 결함 발생율을 예를들면 월별로 통계표를 모으면 용접품질의 추이를 알수 있고 용접품질 향상 대책의 액션을 취할수 있다. 또 결함 발생율을 용접공별로 모아, 용접공의 기량 수준을 일정하게 보호하는데 도움이 된다. 특히 티타늄의 용접 에 대해서는 제품품질의 뒷바탕이 되어야 할용접기량 검정제도가 없으므로 이 방법은 용접공의 기량관리의 입장에서도 지극히 효과가 있다고 할수 있다. 최근 방사선검사에 공업용 TV를 병용하므로서 종래 행해져 왔던 필름촬영의 번거로움을피할수 있도록 실 시될수 있으므로 앞으로 방사선검사는 더더욱 용접 품질관리의 수단으로서중요시될 것이다. 8. 용접응용예 티타늄은 이미 서술하였듯이 합금강과 같은정도의 강도를 가지고, 강보다 30∼40% 가볍고, 400∼480℃의 고온까지 견딜수 있다. 게다가 많은 화학약품에 대해서 우수한 내식성을 나타내는 항공기 공업, 인공위성 이나 화학공업의 부품장치의 재료로서 사용되고 있다. 그 외에계측기, 의료기구, 틀리, 진공관, 카메라등 에도 사용되고 있다. 특히 최근의 화학공업의 급속한 발전, 신기술의 개발에 수반하여 화학공업용 장치재료는고도의 내식성을 요구하게 되고 티타늄 수요가 증가해 왔다.이러한 장치 또는 부품의 제작에 있어서 용접은 지극히 중요한 가공기술이다.티타늄은 용접성 뿐만아니라 그 외의 가공성도 좋으므로 화학공업용장치 고급내식성재료로서 (1) 탑 조 류 각종 증기탑, 흡수탑, 반응기 합성탑, (2) 열교환기 (3) 원심 분리기 (4) 펌프 (5) 선풍기 (6) 분쇄기 (7) 각종 휠터 (8) 믹서기 (9) 표백기, 염색기 (10) 건조기 (11) 각종 병 (12) 계측기 (13) 플랜트 배관등에 사용될수 있다.