용접 기술의 기본 이해 - 8. SAW 및 일렉트로슬래그 용접의 이해

1. 서브머지드아크용접(SAW) 원리 및 특징
• 서브머지드 아크 용접법은 선행하여 놓여지는 입상플럭스 중에 솔리드와이어를 송급하여 플럭스로 덮여진 상태에서, 아크를 발생시켜 용접하는 자동 용접법 

• 잠호 용접, 유니언멜트 용접법, 링컨 용접법

 

2. 서브머지드아크용접(SAW)의 장점
• 1500-3000A의 전류까지 통전할 수 있는 고능률 용접법
• 용입이 깊고 결함이 잘생기지 않아서 용접 이음부의 신뢰도가 높음.
• 아크가 보이지 않고 Fume이 작게 발생하여 청정한 환경이 보장됨.

 

3. 서브머지드아크용접(SAW)의 단점
• Flat position 과 Horizontal fillet position에 대해서만 적용 가능
• 용접 Groove의 정밀도가 우수해야 하며 그 준비에 많은 공수가 요구됨.
• 강종에 따라서는 대입열 용접시 열영향부(Heat affected Zone, HAZ) 또는 본드부(Bond)의 취화가 우려됨.
• 장비의 가격이 고가

 

4. 서브머지드아크용접(SAW) 용접기의 종류
• 용접기전원: 직류나 교류 모두 사용
• 외부전원 특성은 수하특성 용접기나 정전압 특성의 용접기 등이 사용

 

5. 전류의 용량에 의한 분류
• 반자동용접기: 최대전류 900A(SMW형, FSW형)
• 경량형용접기: 최대전류 1200A(DS, SW형)
• 표준만능형용접기: 최대전류 2000A(UZ형, USW형)
• 대형용접기: 최대전류 4000A로 판두께75㎜ 정도까지 한번에 용접가능(M형)

 

6. 다전극에 의한 분류
• 탠덤식: 두 개의 전극 와이어를 각각 독립된 전원에 연결
• 횡병렬식: 같은 종류의 전원에 두 개의 전극을 연결
• 횡직렬식: 두 개의 와이어에 전류를 직렬로 연결

 

7. 서브머지드아크용접(SAW)용 플럭스의 종류와 특징 

 

8. 각종 규격의 SAW용접의 분류체계

 

9. 용접조건의 선정 및 시공시 유의사항
• 용접전류의 작용 - SAW용접 조건에서 가장 큰 영향을 미치는 것으로 전류를 크게 증가시키면 와이어 이용융량과 용입이 증가, 비드높이도 높아짐. 오버랩이 생길 가능성이 높음.
• 전압의 작용 - 전압이 증가하면 아크길이 길어지고 동시에 비드폭이 넓어지면서 평평한 비드가 형성됨. 전압이 낮아지면 이것과 반대현상이 일어남.
• 용접속도의 영향

- 용접속도가 증가하면 비드폭이 감속하고 비드높이도 약간 낮아지고, 용입도 감소됨.

- 지나치게 빠르게 되면 언더컷 및 비드파형이 거칠어짐.

- 반대로 느리게 되면 용입은 다소 증가되고 비드가 높아져 오버랩이 발생
• 와이어 돌출길이의 영향

- 와이어 돌출길이를 길게하면 와이어의 용융량이 증가하지만 용입은 불균일하게 되고 다소 감소함.

- 와이어의 적당한 돌출길이는 와이어 지름의 8배 전후로 해주어야 함.
• 와이어 지름의 영향

- 동일조건에서 지름이 작으면 용입이 깊고, 비드폭이 좁아지고 비드높이는 약간 높아짐.

- 동일조건에서 지름이 크게되면 용입이 감소하고, 비드폭은 넓어지고 비드높이도 약간 감소
• 와이어경사 각도에 따른 영향

- 와이어 각도를 용접진행방향에 따라 변화시키게 되면 아크 바로 아래 용융금속의 유동방향을 바꾸게 되어 비드폭과 용입을 변화시킴.

- 전진법은 용입이 얕고 폭이 넓으면서 평평한비드가 형성됨.

- 후진법은 용입이 깊고, 폭이 좁고, 높은 비드가 형성되어 홈이 깊거나 깊은 용입이 요구되는 곳에 사용함.

 

10. 일렉트로슬래그 용접기 원리 및 특징
• 양면의 수냉동받침판에 의해 둘러쌓인 용융금속 위에 떠있는 도전성 용융슬래그를 통하여 흐르는 전류의 저항발열을 이용하여 모재와 전극와이어를 용융시킨 후 응고시켜서 접합하는 공법. 두께 30mm이상의 판에 주로 적용
• 용접용전원: 주로 교류정전압특성이 적용(대출력, 저가)
• 용접와이어: 솔리드와이어, 플럭스코어드와이어, 합금성분의 첨가와 플럭스의 자동보급이 용이

 

11. 일렉트로슬래그 용접의 장점
• Groove 가공 간단(I-Groove채용, 열적절단면그대로적용)
• 용접후의 각변형(Angular distortion) 극소
• 슬래그 혼입, 기공, 스패터등의 결함이 거의 없음.
• 용접금속중 산소, 질소의 함유량이 적음.
• 수직자세의 후판일수록 고능률용접이 됨(전극와이어의수조정).
• SAW에 비해 플럭스의 소비량이 현저히 적게됨.

 

12. 일렉트로슬래그 용접의 장점
• 아크용접법에 비해 용융풀이 현저히 커져서 냉각속도가 늦어짐.
• 용접금속과 열영향부의 결정립을 조대화시켜 노치인성이 우려됨.
• 저융점 합금원소의 편석과 작은 형상계수로 인해 고온균열발생(두께30mm이상판의수직상진자세에만적용가능)
• 박판에는 적용할 수 없음.
• 장비가 비쌈.

 

13. 일렉트로슬래그 용접기의 종류
• 안내레일형: 가장 기본적이며 표준형. 구조는 용접전원, 안내레일, 제어상자, 와이어송급장치, 냉각장치등으로 구성
• 무레일형: 수직 또는 경사평면, 곡면등 어느곳에나 맞대기이음이 가능.
• 원둘레이음전용형: 원통의 위쪽에 설치된 보에서 용접기 본체를 매달은 형식과 수직 안내레일로 지지하는 것이 있음.
• 간이경량형: 마그넷 주행형이 있으며 판두께 20~60㎜정도의 용접에 적합.

 

14.일렉트로슬래그 용접용 용접와이어
• 연강용접에 사용되는 와이어는 SAW용접에 사용하는 것과 같은 것을 사용

 

15. 일렉트로슬래그 용접용 플럭스
• 플럭스는 가능한 많은 양의 슬래그를 생성하여 수랭동판과 용접금속과의 경계에 슬래그의 얇은 막을 만드는 것이 좋음.
• 주성분은 산화규소(SiO2), 산화망간(MnO), 산화알루미늄(Al2O3)등으로 되어 있음.

 

16. 현장기술데이터
• 용접시 표준용접조건과 일렉트로슬래그 용접이음의 종류를 나타낸 것

 

 

< 일렉트로슬래그 용접이음의 종류>

 

출처: 한국산업인력공단