강구조 용접 - 피복아크용접 및 용접결함

피복아크용접

강구조 용접은 용가재(용접봉, Wire)과 모재를 아크(Arc)열로 녹여 접합하는 피복아크용접을 많이 사용합니다.

 

 

위 그림에서 보면 용접봉과 모재 사이에 전압을 걸면 용접봉과 모재 사이에 이온이 흘러 아크열을 발생하고, 이 아크열(600℃)로 인해 모재와 용접봉이 녹아 용착금속이 새로 생성된 것을 볼 수 있습니다. 접합부에는 모재와 용가재가 혼합된 새로운 강(용접금속)이 생성되는 식입니다.

 

모재의 용융부 근처에 있는 용접금속 부근(열영향부)은 고온으로 가열되었다가 식는 과정에서 조직이 변하게 됩니다. 따라서 용접을 해야 하는 곳은 기본적으로 용접용 강재(SM강재)를 사용해야 합니다.

 

▶ 강재의 종류

 

피복 아크용접은 다양한 형상으로 자유롭게 접합할 수 있지만 피로수명이 모재보다 약하고, 충격값이 낮은 용접부에는 취성파괴 발생하는 경향이 있습니다.

 

▶ 강구조 접합부

▶ 용접 기호와 도면 표기

▶ 용접 수량 산출

 

자동용접

용접을 할 때 용접봉을 움직여 보내는 행위를 위빙(Weaving)이라고 합니다. 용접부를 형성하려면 용융속도 및 용접선에 맞추어 적절한 속도로 용접봉이 움직임이면서 공급해주어야만 합니다.

 

이렇게 위빙과 용접봉의 공급을 사람이 직접하면 수동용접이라고 하고, 용접봉의 송금과 아크의 이동을 모두 기계가 하면 자동용접이 됩니다.

 

용접에서 또 하나 중요한 것은 ARC를 안정시켜 용접 중 용융 금속에 공기 속의 산소와 질소가 진입(산화)하는 것을 막아야 합니다 . 그렇지 않으면 용접부에 불순물이 생길 수 있기 때문에 용접부를 밀봉해야만 합니다. 

 

수동 용접에서는 용접봉에 피복제로 피복하는 방식으로 사용하는데 아크열로 용접봉이 녹으면 용접봉을 둘러싼 피복제가 녹아 차폐가스가 발생하도록 합니다. 위 사진을 참고하시기 바랍니다.

자동용접에서는 용접 부위에 분말 모양의 플럭스를 북돋아 심선을 그 속에  가라앉혀 보호하는 서브머지드(Submerged) 아크 자동용접을 사용합니다.

반자동용접에서는 차폐가스(쉴드)로 탄산가스를 사용하는데 플럭스를 봉입한 심선(용접봉)을 사용하여 쉴드 가스를 발생하는 방식입니다.

 

자동용접-서브머지드(Submerged) 아크 자동용접

 

용접결함

강재를 용접할 때 용접의 결함을 줄이기 위해서는 여러 가지 필요한 조치를 취해야 합니다. 스캘럽, 뒷댐재, 엔드탭에 대해서는 다음 글을 참고하시기 바랍니다.

 

▶ [건축시공/강구조공사] - 스캘럽, 뒷댐재, 엔드탭

 

용접 결함의 종류는 다음과 같습니다.

 

 

명칭	특성
언더컷(Under Cut)	- 용접금속이 홈에 채워지지 않고 홈의 가장자리가 남는 것 - 위빙(weaving) 속도가 빠르거나 용접전류가 너무 높을 때 - 보수용접 실시
오버랩(Over-lap)	- 용접금속이 모재에 완전히 붙지 않고 겹쳐 있는 것 - 위빙(weaving) 속도가 느리거나 용접전류가 너무 낮을(높을) 때 - 지나치게 깎아내지 않도록 그라인더로 깎아낸다.
슬래그섞임 (Slag inclusion)	용접한 부분의 용접금속 속에 슬래그가 섞여 있는 것
블로우홀(Blow-Hole)	- 용접부분 안에 기포가 생긴 것, 기공(氣空) - 아크 주위에 수소 또는 일산화탄소가 너무 많을 때 - 용착부가 급냉될 때
크랙(Crack)	- 용접금속에 갈라져서 금이 가는 것 - 가장 치명적인 결함, 이음의 강성이 너무 클 때, 모재에 기포 등의 결함이 있을 때 등
피트(Pit)	- 용접부분 표면에 생기는 작은 구멍, 블로홀이 표면에 부상하여 생긴 것 - 모재의 수분, 녹 등이 원인이 되는 경우가 많다 - 그라인더에 의해 제거한 후 보수 용접을 실시
용입부족	- 용접금속이 완전히 녹아 붙지 않은 부분 - 홈의 각도가 협소하든가 용접봉의 각도 및 속도가 부적당하기 때문에 발생
피시아이(Fish eye)	- 용착금속 단면에 생기는 지름 2∼3㎜ 정도의 은색 원점 - 수소의 영향으로 생긴 것으로 100℃로 가열하여 24시간 방치하면 수소가 방출되어 회복됨
크레이터(Crater)	- 용접길이 끝부분에 우묵하게 파진 부분 - 이를 방지하기 위하여 엔드탭을 설치

 

용접부위의 단면이 부족하면 지정단면이 되도록 보수용접 실시하고 단면이 과다하면 단면 형상에 맞추어 그라인더 등으로 갈아내는 것이 일반적입니다.

만일 표면에 균열이 있으면 균열의 범위를 확인한 후 양끝 50㎜ 이상의 범위를 오목하게 정리한 후 보수 용접을 실시합니다. 

 

▶ 용접 수량 산출

 

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