|
전 원 |
용입 형상과 각종 특징 | ||
직 류 |
정극성 |
전극 -, 모재 + |
좁고 깊음, 모재 작게 녹음, 클리닝 작용 없음 텅스텐 전극 소모가 작음, 강재 후판용접에 적당 전극의 전류 용량이 큼 |
역극성 |
전극 +, 모재 - |
넓고 얕음, 모재 많이 녹음, 클리닝 작용 있음 텅스텐 전극 소모가 많아짐, 알미늄이나 박판 용접에 적당함 | |
교 류 |
정극성과 역극성의 중간상태, 아크안정화 필요 |
2) MIG 용접(INERT GAS METAL ARC WELDING)
이 용접은 용가재이면서 전극으로 쓰는 와이어를 연속적으로 송급하여 아크를 발생시키고 불활성가스인 아르곤 또는 헬륨가스를 보호가스로쓰는 방법이다
상기 그림은 소모전극식 가스쉴드 용접 장치의 개략도이다. 보호가스로 불활성가스를 쓰면 MIG용접이고 CO2를 쓰면 CO2 용접이다 MIG 용접용 전원은 직류로써 와이어를 플러스(+)로 하는 소위 역극성이 채용된다. 이 용접에서는 가는 직경의 와이어를 써서 전류 밀도를 높게하고 (TIG 용접의 2배), 와이어 송급은 정속도 송급방식을 취하는 것이 특징이다. 이 용접은 비철금속이나 스텐리스강의 용접에 주로 사용되었지만 CO2 용접보다도 산소가 적은 용접 금속이 얻어지므로 노치인성이 매우 양호하다. 따라서 최근에는 고품질이 요구되는 고장력강, 저온용강의 용접등에도 사용되고 있다. MIG 용접에 대하여 CO2 GAS와 Ar GAS의 혼합가스를 보호가스로 사용하는 아크용접을 통틀어서 MAG(METAL ACTIVE GAS) 용접이라 한다 3) 불활성 가스 아크 용접의 장점 가) 피복제와 플럭스가 필요없다 불활성 가스 속에서 용접하기 때문에 플럭스가 불필요하고 용접후 슬래그 또는 잔류플럭스를 제거하기 위한 처리가 불필요하므로 작업이 간단하다 나) 전자세 용접이 가능하고 고능률적이다 아크 안정성이 매우 우수하므로 전자세 용접이 가능하고 스팻터가 적으며 조작이 용이하다. 또한 열의 집중이 좋으므로 고능률 용접이 가능하다 다) 용접부의 품질이 우수하다 불활성가스 용접부는 다른 용접에 비해 연성, 강도, 기밀성 및 내열성이 일반적으로 뛰어나다 라) Al, Cu, 스테인리스 등 산화하기 쉬운 금속에 용접이 용이하다. 다. CO2 용접 MIG 용접의 개요 그림과 같이 용접와이어를 송급하고 여기에 전류를 흘려서 모재와의 사이에 아크를 발생시키고 그 주위에 CO2 가스를 보호가스(SHIELD GAS)로서 뿜어 주는 용접 방식이다. 이 용접법은 소모 전극식 가스쉴드 아크용접의 일종으로서 반자동용의 대표적인 방법이다. MIG 용접과 같은 불활성 가스 아크용접에는 주로 아르곤가스가 쓰이지만, 아르곤 가스와 같은 불활성 가스는 고가이므로 고급 재료가 아닌 연강 등의 용접에는 비경제적이며 용착 금속에 기공이 생기는 단점도 있어 개발과 같은 점을 고려하여 Mn, Si와 같은 탈산제를 첨가한 와이어 재료의 개발과 CO2를 보호가스로 하는 CO2용접이 개발되었다. 연강 용접에 있어서 CO2 용접의 장단점은 다음과 같다 1) CO2 용접의 장점 가) 용접 금속의 기계적 성질과 야금학적 성질이 우수하다 나) 값싼 CO2 가스를 사용하고 가는 와이어를 고속으로 송급하며 용접할 수 있어 종합 용접비가 수동용접에 비해 싸다 다) 용접 전류의 밀도가 크므로 용입이 깊고 용접속도를 매우 빠르게 할 수 있다. 라) 서브머지드 아크용접에 비해 모재 표면의 녹이나 표면 거칠기에 민감하지 않고 可視 아크이므로 시공이 용이하다 마) 모든 용접 자세로 용접이 되며 조작이 간단하다. 2) CO2 용접의 단점 가) 바람에 약하고 특별한 토치를 사용하지 않는 한 풍속 2M/SEC 이상의 바람에는 방풍 대책이 필요하다. 나) 홈 각도가 좁은 경우 배씨형의 균열이 생기기 쉽다 다) 흄의 발생량이 많고 아크열이 강렬하다 라. 일렉트로 슬래그 용접(ELECTRO SLAG WELDING) 아래의 개요 그림과 같이 용융슬래그와 용융 금속이 용접부에서 흘러 내리지 않도록 동판을 대고 와이어를 연속적으로 송급하여 슬래그 내부를 흐르는 전류의 저항열로 와이어와 모재의 맞대음부를 용융하여 응고시키는 방법이다. 용접중에는 용융 슬래그가 전류의 도체로 되어 아크가 발생하지 않으므로 스팻터가 없고 조용하다. 습동 동당금(銅當金)을 사용하는 경우는 용접의 진행에 따라서 용접기를 상승시킨다. 이것에 대하여 소모노즐식은 동제(銅製) 파이프(소모노즐)를 노즐로 사용하여 용접기를 상승시키지 않고 용융면의 상승에 따라 노즐도 함께 용융시키는 것으로서 널리 적용되고 있다. 이 용접은 쏘련의 키예프에 있는 파통국립용접연구소에서 발명하여 전쏘련 조선소의 입향용접에 전면적으로 채용된 방법이다. 장단점은 다음과 같다.
1) 장점
가) 고능률적이고 경제적이며 후판의 입향용접에 위력을 발휘한다
나) 홈이 “I형”이므로 경사면 가공이 불필요하고 각변형이 적다
다) 소모노즐식에서는 박스기둥(BOX COLUMN)의 DIAPHRAGM 용접과 같이
주위가 둘러 싸여 있어도 작업이 가능하다
라) 냉각 속도가 느리므로 기공, 슬래그 섞임이 없고 고온 균열도 발생하지 않는다.
2) 단점
가) 대입열 용접이므로 용접부의 조직이 조대화(組大化)하고 용접금속,
열영향부의 노치인성이 저하하는 경향이 있다
나) 소모노즐식에서는 고정 동당금(銅當金)이므로 용융슬래그의 감시가
곤란하고 또한, 소모노즐의 길이에 따라 용접 가능한 길이가 제한
된다
마. 일렉트로 가스 용접(ELECTRO GAS WELDING)
이 용접법은 일렉트로 슬래그용접의 입향 상진용접법과 가스 쉴드 아크용접법을 조합시킨 입향 용접법이다. 용융지는 보호가스(SHIELD GAS)에 의해 대기로부터 보호된다. 용융지는 용접할 모재 사이와 두장의 수냉 동당금에 둘러 싸인 네모형의 포켓트내에 만들어 진다. 와이어는 곡선 노즐을 통하여 용접부에 보내지며 와이어 선단과 용융지와의 사이에 아크를 발생시키고 그 열로써 와이어와 모재를 녹혀 간다
특징으로는 다음과 같다.
1) 수동의 입향용접에 비해 용접 속도가 빠르고 용접공의 기량에 그다지 좌
우되지 않으므로 품질이 균일하고 생산비가 수동의 1/2 정도로 싸다
2) 홈이 “I형”이므로 경사면 가공이 별도로 필요 없고 각변형이 적다
3) 일렉트로슬래그용접에 비해 용접부의 높은 인성이 얻어지고 20MM 전후의
판두께에서는 작업성이 뛰어나고 홈의 면적을 작게 할 수 있어 용접
속도가 빠르다.
4) 용입이 그다지 깊지 않다. 즉 아주 두꺼운 후판의 입향용접에는 일렉트
로 슬래그용접이 극히 능률적이고일렉트로 가스용접법은 두께 30~40MM
이하 10MM 이상의 두께에서의 입향용접에 효과적이다
8. STEEL PIPE 용접의 실기
가. PIPE WELDING 이음의 종류
강관의 용접은 아래보기 자세, 수직 자세, 위보기 자세 등과 같이 자세를
바꾸게 되므로 어려운 용접이다. 관이음의 종류로써 아래 그림의 (a)와 같
이 송유관, 가스관, 급수관 등에 많이 이용되는 표준형과 (b)와 같이 관내
에 받침환(BACKING RING)을 끼우는 방법으로 용접중 용락방지, 용입용이,
SPATTER나 SLAG가 PIPE 내로 떨어지는 것을 방지한다
나. 소직경 박판 강관의 용접
1) 직경 100MM, 두께 4~5MM 기준
2) V 홈으로 60도 가공을 하고 맞대기 이음 용접
3) 사용 용접봉 : 직경3.2MM
4) 용접 전류 : 90~110A
다. 중직경 중판 강관의 용접
1) 직경180~200MM, 두께 9~10MM 기준
2) V 홈으로 60도 가공을 하고 맞대기 이음 용접
3) 사용 용접봉 : 제 1층은 직경 3.2MM, 제 2층부터 직경 4.0MM
4) 용접전류 : 제 1층 85~90A, 제 2층부터 140~150A
5) 층수 : 3~4층까지 시행
라. PIPE 용접시공 요령
1) 굴림 용접 : 관을 가접한후 보조자가 돌려 주면서 아래 보기자세로 용접
3) 가접 요령
가) 파이프 이음 사이에 V자로 구부린 다음 끼움쇠를 끼운다
(용접봉 피복을 털고 사용해도 된다)
나) 끼움쇠 끝 근처에 길이 10~20MM의 가접을 시행한다
(이음 뒷면까지 BEAD가 최대 1.6MM 정도 나가도록 한다)
다) 첫째 가접의 180도 위치에 제 2 가접을, 제1가접과 제 2가접 사이
에 90도 부위에 각각 제3,가접과 제 4가접을 한다
라) 가접된 곳을 GRINDER로 갈아내서 힘을 지탱하는 한 최소한의 두께
까지 갈아 V-홈을 다듬어 낸다
가) 용접할 PIPE를 CLAMP에 물리되 가접 위치가 2시, 5시, 8시, 11시
에 오도록 한후 용접을 계속한다
나) 얇은 관의 경우 관의 윗부분에서 시작, 관의 하부 중앙으로 용접해
내려옴 (그림 a)
다) 두꺼운 관의 경우 관 하부에서 관 상부로 용접해 올라 감(그림 b)
라) 기타 방법 : 관 중앙 상부에서 시작하여 끊지 않고 관의 전둘레를
계속해서 용접(그림 c)
마) 다음 그림은 “T-자” 접합과 FLANGE 부위의 가접과 용접을 나타낸
것이다.
9. 가스 절단(GAS CUTTING)
가. 절단 원리
1) 가스 절단
일반적으로 강(鋼) 또는 합금강의 절단에 널리 이용되고 비철금속에는 분말가스절단 또는 아크절단이 이용된다. 강의 절단은 산소 절단이라고도 한다. 이것은 산소와 철의 반응열을 이용하는 절단법이다. 우선 강재의 절단 부분을 팁에서 뿜어 나오는 가스 불꽃으로 예열하여 절단 시작점의 온도가 약 800~900℃가 될 때, 팁의 중심에서 고압의 산소를 분출하면 철은 연소하여 산화철이 되고 그 용융점은 모재의 융점보다 낮으므로 산소 기체의 압력에 의해 불어 날리면서 홈이 되어 절단된다.
- 절단이 되기 위한 조건
(1) 금속의 산화물 또는 용융슬래그가 모재보다 낮은 온도에서 녹고,
유동성 및 모재로 부터의 이탈성이 좋을 것
(2) 모재의 연소 온도가 그 융점보다 낮을 것
(3) 모재의 함유 성분중에 불연소물이 가능한 한 적을 것
탄소강에서는 철의 연소온도(1,350℃)가 그 융점(1,539℃)보다
낮아 절단 효율이 좋다
주철의 흑연 성분은 철의 연속적 연소를 방해하므로 절단이 잘
되지 않는다
2) 아크 절단
아크의 열로 모재를 용융시켜 놓고 고압 공기나 산소 등을 이용하여
용융 금속을 불어 버린다
가스 절단에 비해 절단면이 고르지 못하고 정밀도가 낮지만 가스 절단이
곤란한 금속에 사용할 수 있는 장점이 있다
나. 가스 절단 장치
1) 종류
가) 가스절단토오치(GAS CUTTING TORCH)
나) 가스병(CYLINDER)
다) 압력 조정기(PRESSURE REGULATOR)
라) 화구(TIP)
마) 보호안경(WELDING GOGGLE)
바) 가죽장갑(WELDER’S GLOVE)
사) 점화기(SPARK LIGHTER)
아) 팁클리너(TIP CLEANER)
자) 렌치(WRENCH)
차) 기타
2) 가스절단토오치
선단(先端)에 붙인 화구(TIP)로부터 예열 불꽃을 만드는데 필요한 가스
의 흐름을 조절해 주고 고압 산소를 분출하는 기구이며 프랑스식과
독일식이 있다.
가) 프랑스식
동심형(同心型)으로 팁의 중심 구멍에서 절단 산소가 분출되고 그
외주의 원형틈으로 혼합 가스가 분출된다
나) 독일식
이심형(二心型)으로 예열 불꽃용 팁과 절단 산소용 팁이 분리된다
다) 화구(TIP)
열전도, 내열성, 가공성이 좋은 경질의 동합금으로 제작된다
일반적으로 사용되는 화구는 절단코자 하는 모재의 두께에 따라
다르며 팁의 구멍이 클수록 가스의 공급량이 많아지고 불꽃이 세며
두꺼운 철판을 자르는데 사용된다
일반적인 수동 절단에 사용되는 팁은 번호가 클수록 구멍이 크다
라) 절단토오치 각 부의 명칭과 기능
(1) 아세칠렌 밸브 : 아세칠렌 가스의 흐름을 조절한다
(2) 예열산소 밸브 : 예열불꽃 조정을 위한 산소흐름을 조절한다
(3) 절단산소 밸브 : 절단에 필요한 고압산소의 공급을 조절한다
(4) 고압산소관 : 절단용 고압산소가 흐르는 관
(5) 예열관 : 예열불꽃용 산소와 아세칠렌 혼합가스가 흐르는 관
다. 가스
1) 아세칠렌(ACETYLENE, C2H2)
- 아세칠렌 용기 취급시 주의사항
가) 사용시 직사 광선을 피할 것
나) 운반시 충격을 주지 말 것
다) 공기 밸브를 열 때에는 서서히 열어야 한다
라) 가스 누설 검사는 반드시 비눗물로 한다
마) 용기 부근에는 화기를 가까이 하거나 용접장치, 전기회로 가까이에
설치하지 말아야 한다
바) 사용후에는 반드시 약간의 잔류 압력(0.1Kg/cm2 정도)을 남기고
밸브를 꼭 닫고 보호캡을 씌워 두어야 한다
사) 가스를 사용할 때에는 압력 조절기를 1Kg/cm2 이하로 조정한다
아) 용기는 반드시 세워서 사용해야 한다
자) 용기에 착화됐을 때는 소화기로 소화한다
차) 압력조정기의 계기눈금이 “0”이 되어도 아세칠렌 가스가 없다고
볼 수가 없으므로 잔류가스에 특히 주의해야 한다
카) 작업하지 않을 때는 반드시 밸브를 잠그도록 한다
타) 가열이 필요할 때는 온수, 수증기 등을 사용하고 절대로 직접 가열해서는 안된다
2) 산소(OXYGEN, O2)
가) 용기 검사 압력
종 류 |
명 칭 |
내압시험압력(Kg/㎠) |
압축 가스
용해 가스
용해 가스 |
산 소
아세칠렌
프 로 판 |
충전 압력(35℃ 150Kg/㎠) X 5/3배 이상
충전 압력(15℃ 15Kg/㎠) X 3배 이상
30Kg/㎠ 이상 |
나) 압력과 온도와의 관계
온도(℃) |
-5 |
0 |
5 |
20 |
35 |
40 |
압력(Kg/㎠) |
130 |
133 |
133.5 |
142.7 |
150 |
152.4 |
만약 용기내의 압력이 170Kg/㎠을 초과하면 안전핀이 파괴되어 안전
밸브로 산소가 분출된다 이때 조치할 사항은 다음과 같다
(1) 안전한 방향으로 분출구를 돌린다
(2) 분출중에 분출구에 손을 대지 말아야 한다
(3) 분출이 끝나면 안전밸브 불량을 기록하여 충전소로 보낸다
다) 취급상의 주의사항
(1) 충격을 주지 않는다
(2) 항상 40℃ 이하로 유지한다
(3) 직사광선, 화기가 있는 곳은 피한다
(4) 밸브 및 기타 개소에 기름을 묻히지 않는다
(5) 밸브 개폐를 천천히 한다
(6) 가스를 압축기 대신 사용하지 않는다
(7) 가스 밸브가 얼어서 산소의 분출이 나쁘거나 나오지 않을 때는
화기를 사용치 말고 더운 물, 증기 등으로 녹인다
(8) 사용전에 반드시 가스 누설 검사를 실시하고, 용기내의 압력이 너무 상승되지 않도록(170Kg/㎠) 한다.
라. 압력조정기(PRESSURE REGULATOR)
용기내의 높은 압력의 가스를 임의로 조정하여 필요로 하는 가스량을 공급
하기 위해 사용하는 기구를 말하며 프랑스식과 독일식이 있다
1) 연결 방법
가스를 직접 몸에 받지 않는 위치(측면)에서 용기의 밸브를 2~3회 조용
히 열어 연결구 내의 먼지와 불순물을 불어 낸다
한손(왼손)으로 조정기를 받쳐 쥐고 한손(오른손)으로 조정기 연결나사
2) 사용압력, 순도, 구분색
가 스 |
사용 압력 |
순 도 |
구분 색 |
산 소 아세칠렌 |
5Kg/㎠ 이하 1Kg/㎠ 이하 |
99.5% 이상 98.0% 이상 |
흑, 녹, 청색 적, 황색 |
3) 취급시 주의사항
가) 떨어뜨리거나 충격을 주지 말 것
나) 수리나 시험은 전문가에게 의뢰할 것
다) 조정기 각 부에 기름, 그리스 등을 사용하지 말 것
라) 작업중 저압계의 지시치가 증가하는 것은 사용하지 말 것
마) 조정기를 견고하게 설치한 다음 조정나사를 풀고 밸브를 천천히 열어야 하며 가스 누설 여부를 비눗물로 점검한다.
마. 기타 장치
1) 호스
산소 및 아세칠렌 가스의 혼용을 방지하기 위해 색으로 구분할 수 있게
한다. 아세칠렌용은 적색 또는 황색으로 식별하고 산소용은 흑색이나 녹색으로
되어 있다. 반드시 내압 시험에 합격한 것을 사용하고 누설 또는 낡은 호스는 교환해야 한다
* 호스 내압 시험은
산소호스 : 90Kg/㎠
아세칠렌호스 : 10Kg/㎠ 이다.
작업중에는 호스에 화기가 닿지 않도록 화기가 없는 장소에 보관하거나 호스걸이에 걸어 놓고 사용해야 한다
2) 압력조정장치
가) 압력조정나사
밸브를 열고 닫는 작용을 하며 압력을 조정한다. 일반적인 나사는 오른쪽으로 돌리면 잠기지만 이것은 오른쪽으로 돌리게 되면 나사는 잠기면서 조정기내의 밸브를 열어 가스를 통과시키며 압력을 높여 준다. 따라서 작업 압력을 높이려면 나사를 잠궈야 하고 압력을 내리거나 밸브를 잠그려면 나사를 풀어 시계 반대 방향으로 돌려 주어야 한다
나) 압력 조정 용수철
압력 조정 나사의 힘을 받아 융막을 밀고 있다
다) 밸브와 밸브시트(VALVE SEAT)
고압실과 저압실 사이에 있으며 개폐 작용을 한다
라) 고압 압력계
용기내의 압력을 나타낸다
마) 저압압력계
작업에 사용하는 압력을 나타낸다
바) 용기 연결 나사
용기밸브와 연결하는 부분으로 산소압력조정기의 나사는 오른쪽 나사, 아세칠렌 압력조정기의 나사는 왼쪽 나사로 되어 있다
사) 필요 조건
(1) 예민하고 정확하게 작동할 것
(2) 조정압력은 항상 일정 압력을 유지할 것
(3) 사용중 빙결(氷結)이 적을 것
(4) 용기의 압력 고저에 관계없이 사용압력으로 잘 조정될 것
(5) 조정 압력과 방출압력의 차이가 적을 것
3) 보호안경
작업시 예열불꽃의 백심으로 부터 발생되는 강렬한 적외선, 자외선과 불티로부터 눈을 보호하기 위해 불꽃의 정도에 따라 적당한 차광도의 유리가 있는 안경을 사용해야 한다
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