플랜트 자료정리

1. 원리 및 특성

용접 원리 및 용접시스템은 GMAW와 비슷하나 용가재가 솔리드와이어(Solid Wire) 대신에 중심부가 플럭스(Flux)로 채워진 플럭스코어와이어를 사용하며, 보호가스 사용여부에 따라 가스보호 FCAW (Dual Sield)와 자체보호 FCAW (Self Shield)로 구분된다.

① Self Shielded Type : Flux의 연소에 의해 발생되는 Gas로만 용접부를 보호하는 방법. 

② Dual Shielded Type : 외부에서 추가로 CO2 Gas or Ar (75%) + CO2 (25%)를 공급해 주어 용접부를 보호하는 방법.

자체보호인 경우, 중심부에 있는 플럭스가 연소, 분해되면서 가스가 발생되어 이온 및 보호가스를 형성하나, 가스보호타입은 그림과 같이 외부에서도 보호가스가 공급되어 용융금속을 보호하며 이는 SMAW 와 GMAW의 특성을 조합한 용접방법이라 할 수 있다.

2. FCAW의 장점

1) 생산성이 우수하다.

2) 용착금속의 성질이 우수하다.

2) 용접비드 외관이 우수하다.

3) 다양한 강종과 두께에 적용 가능하다.

4) 기계화, 자동화가 가능하다.

5) 전류밀도가 높아 용착속도가 높다

6) 고속용접이 가능 (SMAW 의 4배, GMAW보다는 낮다)

3. FCAW의 단점

1) 현재까지는 철계(Ferrous) 금속과 Nickel Base합금에만 적용 가능하다. 

2) 용접부의 (특히, 열처리 후의) 충격 강도가 낮다. 

3) Slag층을 생성하기 때문에 이를 항상 제거해야 한다. 

4) 일반적으로 다른 용접봉에 비해 Wire값이 비싸다. 

5) Wire 공급장치 등의 설비로 인해 용접 장비의 초기 투자 비용이 크다. (생산성은 월등히 우수) 

6) Wire공급장치와 전원 설비가 용접 대상물에 인접해 있어야 한다. (장소의 제한) 

7) Gas Shielded의 경우에는 바람을 비롯한 외부 대기의 제한을 받는다. (Self Shielded는 훨씬 덜함.) 

8) SMAW등에 비해 용접 장비가 훨씬 복잡하고 정비의 어려움이 있다. 

9) SMAW나 GMAW에 비해 용접 과정에서 연기(Smoke and Fume) 발생이 심하다. 

4. FCAW Electrode 표기방식

1. SMAW의 원리

일명 'Stick Welding'이라고도 불리며, 용접봉과 모재 간에 직류 또는 교류전압을 걸고 용접봉 끝을 모재에 접근시켰다가 떼면 아래 그림과 같이 용접봉과 모재 사이에 강한 빛과 열을 내는 아크가 발생한다. 즉, 최초 작업 시 용접봉과 모재의 접촉이 있어야 아크가 발생한다.

아크열 (약 5,000℃)에 의해 용접봉은 녹아서 금속증기 또는 용적(globule)으로 되어 용융된 모재와 융합하여 용착금속을 만든다. 이때 녹은 쇳물을 융융지 (molten weld metal = weld pool), 모재가 녹아 들어간 깊이를 용입 (pentration), 용접봉이 용융지에 녹아 들어가는 것을 용착(deposition)이라 한다. 그리고 용접봉의 피복제가 아크열로 증발하여 차폐가스(shielding gas)를 형성하여 용접부를 보호한다. 용접은 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 진행하여 '슬래그'를 형성하며, 슬래그가 융착금속 위로 떠오르려는 성질로 인해 슬래그 혼입이 발생할 가능성은 작아진다.

3. SMAW의 장점

1) 간편하고 휴대성이 좋다.

2) 용접장비가 저렴하다.

3) 다양한 용접봉 사용이 가능하다.

4. SMAW의 단점

1) 용접속도가 느리다. (=> 소모된 용접봉을 주기적으로 교체해야 한다.)

2) 생산성이 낮다. (=> 전극의 피복이 용접표면에 슬래그로 존재하므로, 슬래그를 제거해야 한다.)

3) 용접봉의 습기를 제거해야 한다 (=> 2/% 이하로)

4) 용접 후 냉각과정에서 용접층 내부에 변형이 유발될 가능성이 있다.

5) 용접 끝단부에 기공이 존재할 가능성이 크다.

5. SMAW 용접봉 표기방식

※ Position : (1) Any position, (2) Flat for all type & Horizontal for filet (2F), (4) Downhill

6. 저수소계 SMAW 용접봉 요건

1) 저수소계 용접봉 (5, 6, 8)은 밀봉된 상태이거나 용접봉 건조기에 보관되어야 한다.

2) 용접봉 건조기에서 150~350℉ (65~177℃)로 유지되어야 한다.

3) 대부분의 Code 요건에서는 밀봉 제거 이후에 120℃를 요구한다.

   => 하지만 용접봉 생산자의 Datasheet에 따라 다르게 적용하기도 한다.

7. 기타

미국용접학회 (AWS)에서는 탄소강 및 저합금강 용접봉에 대해 AWS A5.1 & A5.5에서 명시하고 있다.