바. 불꽃의 종류
산소 아세칠렌 용접 및 절단의 중요한 요소는 각종 장치와 관련된 것과
불꽃의 형태이다. 즉, 불꽃의 선택 및 조정에 유의해야 하며 가스의 혼합
비율에 따라 다음과 같이 분류한다
1) 탄화불꽃(환원불꽃, CARBURIZING FLAME)
아세칠렌가스의 공급량보다 산소의 량이 적은 상태의 불꽃으로 불꽃의
흰색부분(백심), 아세틸렌불꽃, 겉불꽃으로 나눈다.
2) 중성불꽃(표준불꽃, STANDARD FLAME)
탄화불꽃의 상태에서 산소를 증가 시키면 아세칠렌불꽃이 없어지고 백심과 겉불꽃 만으로 된다. 이때가 중성불꽃의 상태로 가스용접 및 절단에
사용하는 가장 중요한 불꽃이다
3) 산화불꽃(OXIDIZING FLAME)
아세칠렌보다 산소의 양이 많은 상태의 불꽃으로 이때의 백심은 중성불
꽃일 때보다 길이가 약간 짧아지며 빛나는 정도의 약하고 온도가 높은 약간 투명 한 불꽃이다
사. 절단 작업 방법
1) 점화순서
가) 절단 재료의 두께에 알맞은 팀을 토치에 연결한다
나) 가스의 압력을 작업에 필요한 압력으로 맞춘다
다) 예열 불꽃을 중성불꽃으로 조정한다
토치의 아세칠렌밸브와 예열산소밸브를 열어 점화라이터를 사용하여 점화한다. 예열산소밸브를 서서히 열어 불꽃이 중성이 되게 한다. 중성불꽃으로 맞춘 상태에서 절단산소밸브를 열어 탄화염이 증가하면 다시 중성불꽃으로 조절한다. 중성불꽃이 되었으면 절단산소밸브를 닫고 모재를 가열한다. 절단부분이 가열되었을 때 절단산소밸브를 열고 절단을 시작한다. 팁의 백심끝에서 1.5~2.0MM 지점에 모재가 오도록 하고 팀은 수직으로 세운다
2) 절단 결과의 적부판정
가) 절단 효과가 좋을 것(경제적일 것)
나) 절단면 형상(절단면의 거칠기)이 좋을 것
다) 절단면의 평면도가 좋을 것
라) 슬래그가 부착되지 않을 것
마) 절단 각도의 정밀도가 양호할 것
3) 양호한 절단 효과를 얻기 위한 조건
가) 팀의 크기와 형태
나) 산소압력
다) 절단속도
라) 재료 두께
마) 재료의 성질(재질)
바) 재료의 표면상태
사) 사용가스(산소)의 순도
아) 예열불꽃의 크기
자) 절단재료의 예열온도
차) 팁의 거리와 각도
카) 팁 구멍의 청결상태
타) 모재의 온도
4) 절단 속도
판두께, 강재의 재질, 절단산소의 압력에 따라 변하며 토오치의 이동은 절단 속도가 연속적으로 강판을 절단할 수 있도록 하고 그 속도를 일정하게 유지하도록 한다
5) 드래그(DRAG)
절단작업시 홈의 밑면으로 갈수록 슬래그의 방해, 산소의 오염, 산소
분출속도의 느려짐 등의 원인으로 산화작용과 절단이 늦어지므로 절단면에 일정한 간격의 평행한 곡선이 형성되는데 이 곡선을 드래그선(DRAG LINE)이라 하며 진행방향에 따라 측정한 하나의 드래그선의 처음과 마지막 양끝의 수평거리를 드래그 또는 드래그 길이라고 한다. 드래그 길이는 산소 소비량, 절단속도 등에 의해 변하며 드래그 길이가 짧을수록 양호한 절단이라 할 수 있다
6) 예열불꽃
가) 너무 강할 때 발생되는 결함
(1) 절단면의 윗모서리가 녹아 깨끗하지 못하다(절단면이 거칠다)
(2) 뒷면에 슬래그 중의 철성분이 많이 달라 붙는다
(3) 필요 이상으로 셀 때 불꽃이 팁에서 떨어진다
나) 너무 약할 때 발생되는 결함
(1) 절단 속도가 늦어지고 절단이 중단되기 쉽다.
(2) 드래그가 커지며 뒷면까지 절단되기 어렵다
(3) 역화현상이 발생되기 쉽다
7) 동심형과 이심형 토치의 차이점
가) 동심형 토치(프랑스식)
토치를 전후 좌우 어느 곳으로 움직여도 절단되는 장점이 있으나
예열불꽃의 절반은 제 역할을 못하고 허실된다
나) 이심형 토치(독일식)
직선이나 완만한 곡선의 절단에도 좋고 절단홈의 폭이 좁고 절단면
이 깨끗하나 예열팁이 붙어 있는 방향으로만 절단할 수 있고 작은 곡선 등은 절단이 곤란하다.
아. 토치 사용법
1) 역화현상(BACK FIRE)
불길(예열불꽃)이 “땅” 또는 “탁”소리를 내며 팁끝에서 끌려 들어가는
현상을 말한다
가) 원인
(1) 팁끝에 불순물이 끼었을 때나 팁이 가열 되었을 때
(2) 가스의 압력이 부적당할 때(약할 때)
(3) 토치의 나사 조임이 불완전할 때
나) 처리법
(1) 아세칠렌 밸브를 잠근다
(2) 산소 밸브를 잠근다
(3) 팁이 가열되었을 때 산소를 조금 내면서 수중에서 냉각시킨다
(4) 각 접속부를 깨끗이 청소한 후 점화하여 다시 절단한다
2) 역류현상(CONTRA FLOW)
주로 아세칠렌 발생기에서 일어나며 토치의 인젝터에서 팁까지의 사이에 먼지나 기타 이물질로 막힐 경우 산소가 아세칠렌 가스 호스 쪽으로 흘러 들어가 안전기까지 도달된다. 이때 만일 안전기의 기능이 불안전하면 산소는 아세칠렌 발생기까지 도달하여 폭발을 일으킨다
3) 인화(FLASH BACK)
팁 끝이 순간적으로 막히면 팁의 불꽃이 순간적으로 혼합실까지 끌려 들어가 거기서 연소하는 것을 말한다. 가스 절단기에서 잘 일어나는 것으로 소리를 내면서 혼합실이 가열된다 이것이 다시 안전기나 발생기까지 도달되면 폭발을 일으켜 사상자를 내는 경우가 많다
가) 원인
(1) 팁 끝이 막혔을 때
(2) 팁 끝에 모재가 닿았을 때
(3) 가스의 분출이 나쁠 때
나) 처리법
(1) 아세칠렌 밸브를 닫는다
(2) 산소 밸브를 닫는다
(3) 원인 분석 점검후 점화한다
자. 수동 절단
1) 안내 평판을 이용한 직선 및 개선 절단
가) 직선 안내판
나) 개선 안내판
다) 자석 안내판
2) 안내륜(案內輪)을 이용한 직곡선 절단
가) 1륜
나) 2륜
3) 콤파스를 이용한 원 절단
가) 1륜 콤파스
나) 무륜 콤파스
5) 수동 산소절단의 속도
판두께
(MM) |
팁의 지름
(MM) |
산소 압력
(Kg/㎠) |
AC 압력
(Kg/㎠) |
절단 속도
(MM/min) |
3
6
9
15
20
25
40
50 |
0.5~1.0
0.8~1.5
0.8~1.5
1.0~1.5
1.2~1.5
1.2~1.5
1.7~2.0
1.7~2.0 |
1.0~1.5
1.0~1.5
1.5~2.0
1.5~2.0
2.0~2.5
2.5~3.0
3.0~3.5
3.0~3.5 |
0.1
0.1
0.1
0.1
0.2
0.2
0.2
0.2 |
500~600
400~500
400~500
300~400
300~400
250~350
200~300
150~200 |
차. 반자동 및 자동 절단
같은 두께와 재료의 절단에서 가스 소비량이 같을 경우 수동 절단에 비해
속도가 빠르고 절단면이 양호하며 능률적이다
1) 장점
가) 작업성이 경제적이고 능률적이다
나) 작업자의 일이 적다
다) 절단면이 양면으로 양호하다
라) 정밀도가 좋다
2) 취급시 주의사항
가) 운반에 유의해야 한다
나) 안전한 곳에 놓아 두어야 한다
다) 작업 전후에 이상 유무를 확인해야 한다
라) 레일(RAIL)에 변형이 없도록 해야 한다
마) 임의로 기름을 치지 말아야 한다
바) 작동법을 정확히 알고 조작해야 한다
카. 작업 안전
1) 산소, 아세칠렌 가스에 의한 것
가) 작업 시작전 반드시 작업 용구를 점검하고 가스 누설 등의 결함이
없는것을 사용해야 한다. 환기가 불충분한 탱크, 용기, 선내의 가스 작업은 가능한 한 많은 통풍장치를 설치하고 환기를 충분히 해야 한다.
나) 작업전 가스검지기를 이용, 잔류 가스검지를 반드시 시행해야 한다
다) 원(元) 콕크와 버너호스는 반드시 죔쇠 등으로 확실히 결속하고
가스 누설이 없도록 해야 한다
라) 작업이 끝나거나 중단되었을 경우 버너 호스를 작업장으로부터 끌어 올리고 원 콕크를 확실히 잠그고 반드시 호스를 원 콕크로부터 분리
해야 한다
마) 가스병은 넘어 뜨리거나 굴리는 등 충격을 주지 말고 심한 온도의
변화를 주지 말아야 한다
바) 운반시 주의해야 한다
사) 산소가 통하는 부분의 조작에는 유지류는 절대 사용하면 않된다
아) 가스병 밸브는 개폐시 너무 충격적으로 조작하지 말고 서서히 잠시
동안 열어 가스를 분출시켜 연결구 내의 먼지나 이물질을 제거한 후
압력조정기를 연결한다. 이때 담뱃불 및 화기를 가까이 하지 않는다
자) 가스 누설 검사는 반드시 비눗물로 한다
차) 작업전 장난을 금한다..
10. 가스 용접의 실기
여기서는 실제로 산소 아세칠렌 용접을 하는 기법에 대해 설명하며, 이에 필요
한 각종 기구 취급상의 주의 및 제반 준비사항은 앞서 설명한 내용과 같다
가. 전진법과 후진법
가스용접의 용접기법은 용접의 진행 방향과 토오치의 팁이 향하는 방향에 따라 전진법(前進法, FORE HAND METHOD)과 후진법(BACK HAND METHOD)으로 구분된다. 보통 토오치를 오른손에, 용접봉을 왼손에 잡고 토오치의 팁이 향하는 방향(왼쪽)으로 용접 비드를 놓아 가는 방법을 전진법이라고 하고 팁이 향하는 방향과 반대되는 방향(오른쪽)으로 용접을 진행하는 방법을 후진법이라 한다. 전진법에서는 토오치 불꽃의 방향이 용융지 앞을 향하기 때문에
작은 용융지를 CONTROL하기가 쉽고, 비드의 밑부분과 윗부분을 곱게 하기가 쉬우므로 일반적으로 3MM(1/8”) 이하의 얇은 판의 용접에 많이 이용된다. 그러나 파이프 용접에서는 두께 10MM까지도 잘 이용되므로 3MM라는 한계는 꼭 지켜야 한다는 뜻은 없다.
후진법에서는 토오치의 불꽃 방향이 이미 용접된 비드를 향하게 되어 용융지를 CONTROL하기가 좋고, 두꺼운 판의 루-트(ROOT)부를 충분히 가열하기가 좋으며 용접 속도가 빠르기 때문에 3MM(1/8”) 이상의 후판(厚板)의 용접에 많이 이용된다
전진법에서는 항상 토오치가 용융 금속의 앞을 향하기 때문에 모재에 열이 많이 가해져서 모재가 과열되기 쉽고 열의 영향부도 넓어지나,
후진법에서는 토오치가 용접봉 끝과 용융지를 향하고 있어 용접봉이 녹는데 따라서 용융지를 전진시키게 되고 모재는 덜 가열되며 열 영향부도 적어지고 용접 속도가 빨라지는 것이다
나. 줄 비이드
1) 용접 조건
연습판의 강판 두께는 1.6~2.0MM, 팁 번호는 A1-NO.2 또는 Bθ-NO.200,
산소 압력은 1.0Kg/㎠, 아세칠렌 압력은 0.2Kg/㎠로 조정하고 용접봉은
지름 1.6~2.0MM의 것을 준비한다
2) 실습
가) 토치와 용접봉 각도
아래의 그림과 같다
[줄 비이드 때의 팁 및 용접봉 각도]
나) 용접 요령
불꽃을 중성불꽃으로 조정하고, 연습 강판의 오른쪽 끝에 천천히 백심을 가져와서 표면을 가열하면서 용접봉의 끝을 백심에서 10MM 정도 되는 곳까지 접근시킨다. 모재가 녹아서 용융지가 형성되기를 기다려서 용접봉을 재빨리 용융지 위로 가져가서 가열하고 녹여서 용융지에 첨가한다. 모재와 용접봉이 잘 녹아서 용융지가 약간 볼록해지면 팁을 일정한 높이로 유지하면서 일정한 속도로 6~8 MM 지름의 원형운동을 시켜가며 좌측으로 진행시킨다. 용접봉의 끝이 불꽃의 외염밖에 나오지 않도록 주의하며 아래 그림 (a)에 표시하는 화살표와 같이 용접봉을 출입시킨다. 그림 (b)에 표시하는 것과 같이 팁을 함부로 좌우로 움직인다든가 위로 재쳐 올리면 용융지와 녹은 용접봉 끝이 대기에 오염되어 융착 금속이 산화된다
다. 맞대기 이음 용접
1) 용접 조건
산소 아세칠렌 용접은 판 두께 3MM 이하에서 가장 적합하고, 보통 6MM 까지도 가끔 사용된다. 이것은 산소 아세칠렌 불꽃의 온도는 피복 아크용접에서의 아크 온도보다 훨씬 낮기 때문이며 따라서 두꺼운 판을 용접하면 용접 속도가 느리고 비경제적이다.
2) 실습
가) I-홈 맞대기 이음용접
(1) 토치 및 용접봉 각도
I-홈 맞대기 이음은 보통 판두께 1.6~2.0MM에 적합하며 토치와
용접봉 각도는 아래 그림과 같다
(2) 용접 요령
판의 뒷면까지 잘 녹아 이면 비드가 생기기 위해서는 적당한 ROOT 간격이 필요한데 보통은 1.6MM가 적당하다. 용착 금속은 냉각되면서 수축하므로 루우트 간격은 용접 진행과 더불어 좁아지고 용접을 완료하기 전에 종단(終端)이 접하게 된다. 이것을 방지하기 위해서는 양단을 가접하든가 처음의 ROOT 간격을 1.6MM로 하고 타단을 용접길이 1M당 7~10MM의 비율로 더 벌려 놓을 필요가 있다.
나) V-홈 맞대기 용접
(1) 토오치 및 용접봉 각도
판두께 3.2MM 에서 아래 그림과 같이 개선 각도는 70도, 루우트 간격은 1.5~2.0MM로 하고 토오치 및 용접봉 각도는 판에서부터 각각 30~40도, 45~50도를 취한다
(2) 용접 요령
연습판의 양단을 가접하고 용접 층수는 2층으로 하며 제 1층 용접은 V-홈의 밑부분(ROOT)을 잘 녹여서 이면 비드가 생기도록 해야 한다. 제 2층 비드는 제 1층 비드를 잘 녹여야 하며 V-홈이 꽉 차도록 용접해야 하나 과열되지 않도록 주의해야 한다. 용접부를 과열하면 용착 금속의 조직이 조립화(粗粒化)하여 용착 금속이 여려진다
라. 모서리 이음 용접
1) 용접 조건
연습 강판의 두께는 3.2MM, 팁 번호는 A1-NO.2, 또는 B1-NO.250, 산소 압력은 1.5Kg/㎠, 아세칠렌 압력은 0.2Kg/㎠, 용접봉은 3.2MM를 준비하고 용접은 2층으로 실시한다
2) 실습
가) 토치와 용접봉 각도
모서리 이음 용접은 2장의 강판을 끝과 끝이 어느 각도를 이루게 맞대고
그 모서리를 용접하는 방법이다. 토오치 및 용접봉 각도는 그림과 같다
[모서리 용접 단면]
마. T-형 이음 및 수평 필렛용접
1) 용접 조건
연습 판의 두께는 3.2MM, 팁의 번호는 A1-NO.3 또는 B1-NO.250, 산소 압력은 2.0Kg/㎠, 아세칠렌 압력 0.2Kg/㎠이 되게 조정하고 용접봉의 직경은 3.2MM를 선택한다
2) 실습
가) 토오치와 용접봉의 각도
이 용접은 수평으로 놓여진 판 위에 아래 그림과 같이 수직판을 세워서 세워
서 T-자형으로 맞대고 구석부분을 용접하는 것이다.
나) 용접 요령
토치의 팁은 진행과 반대 방향으로 약 45도 경사시키고 (진행각 45도)
또 두 강판에 대해서는 서로 45도가 되게 한다. 백심은 구석의 중심에서 1.5~2.0MM 떨어진 수평판 위를 향하게 한다. 이것은 수직판 보다 수평판이 열의 일산량(逸散量)이 많아 녹기가 어렵기 때문이다
바. 작업이 끝난 후의 처리
1) 불을 끌 때는 먼저 토치의 아세칠렌 밸브를 잠근다.
2) 토치의 산소 밸브를 잠근다
3) 아세칠렌병의 밸브를 잠근다
4) 산소병의 밸브를 잠근다
5) 토오치의 아세칠렌 밸브를 열고 압력조정기, 호스 및 토치 내의 남은 가스를
방출시키고 밸브를 잠근다. 압력조정기의 조정나사를 풀어서 조정기 내의 밸브를 닫는다
6) 토치의 산소 밸브를 열고 산소 압력조정기, 호스 및 토치 내의 남은 산소를 방출시키고 밸브를 잠근다.
7) 역화는 산소 또는 아세칠렌 호스 내의 혼합가스가 있을 때 일어나기
쉽다.
사. 가스용접 및 절단시의 안전대책