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고합금재 배관의 용접시공기술

전문가 제언: ○ 가스텅스텐 아크용접(GTAW/TIG)은 ①용접부가 불활성 가스로 둘러싸였기 때문에 용융금속과 대기와의 사이에 산화, 질화 등의 화학반응을 방지할 수 있어 우수한 이음부를 얻을 수 있고, ②청정효과(cleaning action)에 의해 산화막이 견고한 금속이나 산화물이 생성되기 쉬운 금속이라도 용제를 사용하지 않고 용접이 가능하며, ③직류 전원을 사용할 때 역극성에서는 폭이 넓고 용입이 얕으나, 정극성에서는 폭이 좁고 용입이 깊으며, 역극성에서는 가열도가 크고 정극성에서는 작으며, ④불활성 가스 주위 속에서는 저전압이라도 아크의 안정이 극히 양호하며, 열을 한 곳에 집중시킬 수 있기 때문에 용접속도가 빠르고 양호한 용입이 얻어지는 등의 특성을 지니고 있어 Al, Mg, Ni, Cu, 스테인리스강과 고합금 재료 등 모든 금속의 용접에 사용되고 있다.

○ 크레이터 균열을 방지하기 위해 탭을 사용하는 경우, 용접부 본체의 마지막 부분까지 아크를 이동하여 탭으로 아크를 옮길 때(run-off) 순간적으로 아크가 불안정해지면서 용융금속이 스패터로 날아가고 용접부에 온도변화가 일어나 품질에 영향을 나쁜 영향을 주므로 각별한 주의가 필요하다.

○ 내부의 압력을 받는 배관의 용접이음부는 원주 방향으로 크리프를 받기 때문에 고합금의 경우에는 주의가 필요하다. 배관의 전형적인 V형 이음부의 매개변수로는 베벨각도에 해당되는 계면 접촉각(θ, 대개 15～30°), 용착금속의 깊이 또는 두께(WT), 용접열영향부의 폭(ho) 등이 용접부의 크리프 수명에 영향을 미친다. 특히 용접부를 설계할 때 θ와 WT를 변경하면 용착금속의 부피가 변하며 이에 따라 응력의 분포가 영향을 받게 되므로 따라서 이를 고려하여 최적의 설계와 시공계획을 수립해야 한다.

○ 가스텅스텐 아크용접시스템으로 제작되는 고합금재 배관이음부의 품질과 작업성을 향상시키기 위하여 본고에서 제시한 용접시공기술은 고능률 가스텅스텐 아크작업을 적절하게 관리하고 용접공정의 최적화를 추진하는데 많은 정보를 제공하고 현장에서 용접기술을 담당하는 실무자와 용접사에게 매우 유익한 자료로 활용할 수 있을 것으로 전망한다.

저자: Neal Borchert
자료유형: 학술정보