가스절단과 앵글접기를 주제로 배관반 학생을 2일간 만납니다.
가스절단에 사용되는 에칠렌 가스와 산소가스를 절단장치에서 혼합하여 연소시켜
발생한 열을 이용하여 고압산소를 사용, 절단 할 수 있도록 정확하게
절단작업과 간단한 제품을 정확하게 만들 수 있도록 수업을 진행해야 합니다.
불의 3요소와 소화원리
연소를 빨리 할려면 타는 물질과 타도록 도와주는 물질은 어떻게 만들어지고 있는지
이해하면 처음하는 가스절단과 앵글접기를 빨리 할 수 있을 것으로 생각합니다.
불의 3요소에서 산소를 차단한 결과 소화가 이루어진 것을 알 수 있습니다.
산소는 연료가스와 결합 완전연소를 할 수 있도록 도와줍니다.
연소상태를 이렇게 표현 할 수 있습니다.
산소 과잉.... 화염온도가 높다
산소 부족 또는 연료 과잉.....
화염온도가 낮다.
연료가스는 어떻게 만들어 질까요?
먼저 천연상태로 존재하는 천연가스(LNG)가 있습니다.
또 다른방식은 원유를 증유탑에 넣고 가열하면 우리가 사용하고 있는 에너지 및
화학제품의 원료가 추출, 제조됩니다.
증유탑의 위쪽은 가볍고 낮은 온도에서 잘 연소하는 LPG 가스이며 증유탑 하부에서는
좀 더 높은 온도에서 선박용 연료 오일이 추출됩니다.
선박용연료오일은 고온과
높은 압력 조건에서 연소합니다.
가스차, 가솔린차, 경유차등의 엔진의 점화 방식이 다른 이유이기도 합니다.
선박이 운항할 때 발생되는 질소 산화물, 황산화물 저감장치를 필히 사용해야 합니다.
환경문제, 지구 온난화의 주범인 배출가스를 규제하고 있기 때문입니다.
따라서 선박유의 효율적 사용등 정유되고 정제되는 화학제품의
품질수준이 높은 것 보다 저렴한 연료를 사용하고 산소와의 결합을 차단하는
기술이 함께 발전되어 가고 있으며 LNG, LPG를 함께 사용할 수 있는
2중으로 연료를 사용하는 엔진을 사용하는 선박이 늘어나고 있는 추세입니다.
가스절단
가스절단 개요
♧ 정의
- 가열된 금속과 불어넣는 산소와의 급격한 화학반응을 이용하여 절단하는 방법.
♧ 원리
- 일정온도 이상(800~1000℃)으로 철을 가열한뒤 고압의 산소로 산화시켜
제거하는 방식.
※ 적열상태에서 강철에 고순도의 산소를 고압으로 분출하면 격렬한 산화작용이 발생.
- 가열원으로 산소아세틸렌불꽃을 일반적으로 사용하며 수소, 천연가스, 석탄가스,
프로판 가스 등을 사용할 수 있다.
♧ 화학식
Fe + 0.5O2 → FeO + 64kcal
2Fe + 0.5O2 → Fe2O3 + 190kcal
3Fe + 2O2 → Fe3O4 + 226kcal
* 철판이 두꺼울수록 산소가 많이 필요하다.
* 순도가 높은 산소를 사용할수록 적은 양의 산소로 절단을 할 수 있다.
가스절단작업
♧ 절단방법
- 절단기의 분사구에서 나오는 가스 불꽃으로 금속을 예열하여
온도가 800~900℃가 되었을 때 절단기 중심에서 고속으로 산소를 공급하면
강(鋼)은 연소하여 산화철이 된다.
- 산화철은 강재보다 녹는점이 낮으므로 분출되는 산소에 의해 절단된다.
- 절단기 끝에는 탈착(脫着)이 되도록 나사로 죈 노즐이 달려 있다.
절단할 재료의 두께가 클수록 노즐 구멍의 지름이 큰 것을 사용하는데,
절단속도는 판의 두께가 클수록 느려진다.
♧ 가스절단설비
- 집합저장설비
액화천연가스를 기화시키고 압력을 일정하게 승압시켜 배관라인을 통해
공장으로 공급한다.
- 가스설비기준
사용시설에 설치하는 압력조정기는 그 사용시설의 안전 확보 및 정상작동을 위하여
부식·균열 및 나사죔의 결함 등이 없는 것으로서 그 가스 최대사용량 및 압력에
상응하는 규모와 규격의 것을 사용해야 한다.
- 정압기 설치에 사용된 배관 지지대 사용의 예
♧ 앵글접기가 필요한 이유?
배관반은 기기류 및 보기류가 정확하게 제기능을 갖추기 위한 설비를
설치하게 됩니다. 위의 정압기에 사용된 피팅류와 파이프를 지지하는 것이
바로 지지대입니다.
배관에서 지지물의 고정위치와 높이가 지정되면 무게가 나가고 진동이 있는
기기류는 시트에 부착하고 배관은 지지대에 고정합니다.
아래는 직각삼각형접기를 위한 치수표 예시입니다.
A~G까지의 치수를 대입 마킹 절단하여 굽혀서 제작하게 됩니다.
♧ 기초 가스절단 실습이 중요한 이유?
작업조건에 학습조건을 이해해야 표준작업이 가능하다.
-화구 거리
너무 가깝다:
▷ 불안정한 절단 때문에 길게 패인 홈과 깊은 드래그 라인이 생기기 쉽다.
▷ 예열 불꽃염의 일부가 절폭 안에서 타고 있는 상태로, 절단 산소 기류를
빗나가게 한다.
너무 높다:
▷ 절단 상부 가장자리가 방울지거나 둥글게 된다.
▷예열 효과를 충분히 살리지 못해 절단면이 매끄럽지 못하고 약간 경사진다.
▷ 절단 실패의 위험 때문에 절단 속도가 감소된다.
- 가스 조절
너무 많은 절단 산소:
▷ 절단 산소의 양이 너무 많으면, 압력 마크(pressure marks)가 생기기 쉽다.
산화 반응에서 소비할 수 있는 양보다 더 많은 산소가 공급되면, 여분의 산소는
슬래그 주위를 우회하여 길고 깊게 패인 홈(압력 마크)을 생성 시킨다.
☞ 대책으로
절단 산소 압력을 낮춘다.
절단속도를 증가 시킨다.
작은 화구를 사용한다.
산소의 양이 정확한 비율로 되면, 압력 마크는 사라진다.
너무 강한 예열 불꽃:
▷ 상부 가장자리가 둥글게 된다.
과도한 예열 불꽃은 절단 속도를 증가시키지 못한다.
가스 낭비가 심하다.
♧ 기초 가스절단 실습 방법은?
수동가스절단기의 구성품을 학습하고 사용방법과 불꽃점화를 안전하게
할 수 있을 때 직선절단을 하게 됩니다.
※ 안전 유지 주의사항
- 고압가스를 취급하므로, 가스 누출에 충분한 주의를 하여 사용하시기 바랍니다.
가스 누출은 큰 사고를 유발합니다.
- 가스 누출 검사는 비눗물로 하시기 바랍니다. 기포가 발생한 경우는 가스 누출이므로
원인을 제거한 다음 사용하세요.
- 산소(지연성 가스)에 유지류는 금지입니다. 구리스, 윤활유, 절삭유 등이 부착된
경우나, 보호 장갑, 의복에 유지류가 묻은 상태에서 화구 및 주변 장치의
조작을 반드시 피해 주십시요.
- 화구는 정상적인 상태에서 사용하고, 화염 상태나 가스 분출음의 상태가 정상이
아닌 경우는 즉시 사용을 중지하십시요. 역화 등 사고의 원인이 됩니다.
- 화구에 맞는 토치를 사용하시기 바랍니다. 화구 접촉부에서 가스 누출이 있는
상태에서는 사용하지 마시기 바랍니다.
- 화구를 토치에 끼울 때에는 화구와 취관의 접촉면에 먼지나 이물질이 부착되어 있지
않은지를 확인 바랍니다.
- 화구를 조이는 너트는 확실하게 조여 주십시요. 토치의 스패너 삽입 부분과
화구 조임 너트의 양쪽에 공구를 사용하여 조여 주십시요. 크기가 맞는
공구로 작업을 하시기 바랍니다.
- 화구 장착후, 가스 누출이 있는지 없는지? 정상적인 절단산소기류,
정상적인 예열염을 확인한 다음, 사용 바랍니다. 절단산소/예열염 분출구에
이물질이 부착되어 있지 않는 것을 확인 바랍니다.
- 절단산소기류는 정면과 측면의 2곳에서 확인 바랍니다.
- 화구에 의한 천공은 상당히 위험합니다. 최대 50mm, 안전한 두께는 30mm
정도라고 생각해 주십시요.
♧ 지지대의 마킹과 절단작업 방법은?
기초절단 작업을 통과한 교육생만이 앵글절단을 할 수 있습니다.
마킹하기
가스절단에서 화염을 잘 관찰하고 고압산소의 세기에 따른 드래그의 거칠기가
눈에 보여야 움직일 수 있습니다. 2일간 4~9mm 강판의 기초절단 실습을 진행했습니다.
두려움과 용기, 2개가 작업을 힘들게 하지만 이론시간에 어떤 설명도
몸의로 체득한 뒤에 설명하면 이해하기 쉽습니다.
여러분에게 가스절단이란?
할 수 있음과 하지 못함은 정확한 작업 방법을 이해하고
반복 숙달훈련을 실시해야 합니다.
위험한 가스, 전기, 질식등 산업재해의 위험에 노출되기보다
스슷로 안전을 준수하는 습관을 만드는 것이 매우 중요합니다.
나는 믿습니다.
최선을 다한 오늘이 지나간 과거를 반복적으로 기록한 결과의 연장선이며
반성적 사고로 나를 단련시킨 성찰의 결과임을...
앞으로도 변화를 만들어 갈 수 있는 힘인 2일간의 짧은 수업내용을 기록하며
오늘을 마무리 합니다.