1. 개요
<아크용접 종류>
- 불활성가스금속아크용접 (GMAW; Gas Metal Arc Welding = MIG;Matal Insert Gas Welding, Solid Wire Welding)
- 실드금속아크용접 (SMAW; Shield Metal Arc Welding, 피복아크용접)
- 용제-코어 아크용접 (FCAW; Flux Cored Arc Welding, 플럭스코어드 아크 용접)
- 불활성 가스 텅스텐 아크용접 (GTAW; Gas Tungsten Arc Welding = TIG; Tunsten Insert Gas Welding)
- 특수용접
- 서브머지드 아크 용접 (Submerged Arc Welding) ★
- CO2 가스 아크 용접
- 원자수소아크용접
- 아크스팟용접 (플러그 용접)
- 스터드 용접
- 일렉트로 슬래그 용접 (electro-slag welding)
- 플라즈마 아크 용접
1) 서브머지드 아크 용접 정의
분말로 된 용제 (flux)를 용접부에 뿌리고 용제 속에서 용접봉의 심선이 들어간 상태에서 아크를 발생시켜 용접시키는 공정
https://www.youtube.com/watch?v=9EDDJVIZp58
2) 서브머지드 아크 용접 원리
- 용접부를 준비
- 용접 봉과 용융제를 선택
- 용접 전류와 용접 속도를 설정
- 용접 헤드를 용접부에 위치
- 용접 시작 (기계화 용접 = 자동 용접)
- 용접 후 슬래그를 제거
- 필요한 경우 용접 후 열처리 실시
2. 서브머지드 아크 용접 특징
1) 장점
- 품질 우수
- 일정 조건에서 용접이 시행 → 용접부 강도가 크고 신뢰도가 높음
- 열에너지의 손실이 적고 용접속도는 수동 욥접보다 10 ~ 20배
- Weaving할 필요가 없음 → 용접부 홈이 ↓ / 변형 ↓ / 용접재료 소비 ↓
- 분말 플럭스 사용으로 용접 중 대기와의 차폐 확실 → 산소, 질소 등의 해가 적음 , 열효율 좋음, 스패터 없음
- 기계화된 용접 (와이어가 기계적으로 송급되고 토치는 대차에 의해 이동)
- 고전류 . 고효율 용접 (200 ~ 3000A 전류 사용
2) 단점
- 하향용접만 가능 (상향용접시 분말로된 용제를 고정시킬 수 없음)
- 용접홈의 가공정밀도가 좋아야함 (자동용접)
- 설비비가 고가임 (자동용접)
- 용접부의 적부 확인이 불가능 (아크와 슬래그가 안보임)
- 분말 용제 관리가 힘듬 (분말 상태 → 쉽게 산화)
3) 용접 재료
- 와이어 (wire)
- 분말 용제 (flux)
- 용융형 플럭스 : 원료를 혼합하여 용융시킨 후 응고시켜 분쇄한 것, 저렴함
- 소결형 플럭스 : silicate로 원료 성분을 접착시킨 후 400 ~ 1000도에서 소결 후 분쇄하여 제조, 용착금속의 성분 조성 용이
"용제 역할 : 아크 안정, 절연작용, 용접부 요염방지, 합금원소 첨가, 급랭방지, 탈산 정련"
3. 서브머지드 아크 용접에서 발생한 응고균열을 제거하기 위한 방법 2가지
1) 균열 전 예방
- 용접 후 열처리 (PWHT ; Post Weld Heat Treatment)
- 용접 후 용접구조물을 대상으로 하는 모든 열처리 (응력 완화 열처리)
- 용접부와 그 근방 (열영향부, HAZ;Heat Affected Zone)을 재료의 변태점 이하의 적절한 온도까지 가열, 유지 및 냉각을 통해 용접부 내의 복잡한 잔류응력을 제거하고 (풀림의 원리) 유해한 영향을 제거하는 것
- 용접부는 용해점 이상의 온도로 가열 후 빠른 속도로 냉각 → 불균일한 가열과 냉각으로 인해 내부응력과 왜곡, 뒤틀림이 발생
- 따라서 용접으로 인한 기계적 성질 변화 및 잔류응력의 해소를 위해 용접 후 열처리가 필요
- 용접 잔류응력은 수소취성, 균열 및 파괴 등의 원인이 될 수 있기때문에 필히 제거해야함
- 용접 전 예열
- 용접 후 냉각 속도를 낮춘다
- 적절한 용접 전류, 용접 속도, 열입량을 사용
- 용접부에 응력 집중을 방지하는 설계를 고려
2) 보수 용접
- 응고균열이 발생한 용접부를 다시 용접하여 균열을 제거
- 용접 전에 균열 부위를 완전히 제거하고, 용접 후 열처리를 통해 응력 완화 및 결정립 미세화를 촉진
- 용접부 재용접은 용접 기술, 재료, 용접 조건 등에 따라 성공 여부가 달라짐
- 용접부 재용접은 마지막 수단으로 사용되며, 가능한 경우 용접 후 열처리를 우선적으로 고려
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