KR100966402B1 - Ｐｃｔｃ 박판 주판용접의 변형량 최소화 용접방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PCTC 박판 주판용접의 변형량 최소화 용접방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 일면 완전용접으로 작업 되었던 작업공법을 구조해석을 통해 일면 부분용접으로 시공될 수 있도록 하여 용접 이음부를 CO₂ 용접 와이어로 1패스에 용접을 완료함으로써 용접 입열량에 의한 변형과 용접작업 시간을 감소시켜 생산성을 향상시키는 기술에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 두께 5 ~ 8mm인 두 모재를 루트 간격(12)을 0 ~ 2mm 두고 서로 맞대는 형태로 위치시키는 단계; 맞대어진 모재(11)의 이면에 접촉되어 용착금속의 용락을 방지하기 위해 보강재(13)을 부착하여 단속용접(15)을 실시하는 단계; 반자동 용접캐리지(21)를 이용하여 CO₂ 용접와이어(42)로 용접시공하는 단계; 및 상기 반자동 용접 캐리지(21)의 용접토치(22)를 용접방향에 대하여 토치각도(41)를 전진각 5 ~ 15˚로 기울여 아크를 일어켜 두 모재를 용접하는 단계를 포함하는 PCTC 박판 주판용접의 변형량 최소화 용접방법을 제시한다.

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Description

ＰＣＴＣ 박판 주판용접의 변형량 최소화 용접방법{Displacement minimum welding method of PCTC main plate welding}

본 발명은 자동차·트럭전용선(pure car and truck carriers, 이하: PCTC) 박판 주판용접의 변형량 최소화 용접방법에 관한 것이다.

일반적으로, RORO(Roll-on/Roll-off)선의 PCTC 카 데크(car deck) 주판용접은 두께 5 ~ 8mm인 두 부재를 간격 2mm를 유지하여 전면에 보강재(H-beam or channel)을 부착하여 단속용접을 실시한 후, 부재를 뒤집어 플럭스코어드 아크용접(Flux Cored Arc Welding: FCAW)을 이용한 겹치기이음 용접으로 2회에 걸쳐 시공하는 방법과 서브머지드 아크용접(Submerged Arc Welding: SAW)으로 1회에 걸쳐 일면 완전용입하는 방법이 널리 이용되고 있다.

상기 서브머지드 아크용접을 이용한 일면 완전용접은 무개선의 강재를 서로 맞대어진 모재에 아크를 보호하는 플럭스와 용가재 역할을 하는 4.0mm의 용접와이어를 송급하여 모재에 아크를 발생시켜 용접하게 된다.

이러한 기법은 플럭스코어드 아크용접에 비해 용접비드가 깨끗하고 용입이 깊은 장점이 있으나, 루트간격에 따라 작업성에 민감하여 루크간격이 발생할 경우 플럭스코어드 아크용접을 이용한 실링비드 작업을 동반하고 캐리지가 무거워 장비조작에 어려운 점이 있다.

그리고 과다 입열로 인한 부재의 변형이 많고 곡직작업을 위해 고기량의 인력과 많은 시간이 소요되어 품질과 생산성 저하의 원인이 되고 있다.

한편, 플럭스코어드 아크용접을 이용한 겹치기 이음 용접은 서브머지드 아크용접에 비해 입열량이 낮고 작업의 편의성 측면에서는 유리하나 2회에 걸쳐 시공하여야 하므로 생산성 저하의 원인이 되고 있다.

따라서 용접변형이 많은 PCTC 박판 주판용접의 경우 상기와 같은 종래 기술은 과대 입열에 의한 용접변형과 루트간격이 클 경우 실링비드에 의한 작업이 번거로웠으며, 2패스 작업에 의한 과다 시간 소요로 용접 생산성이 낮고 용접변형이 많은 단점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 발명의 목적은 두께 5 ~ 8mm인 두 모재의 루트 간격을 0 ~ 2mm 두고 서로 맞대는 형태로 반자동 캐리지를 이용하여 용접방향에 대해 전직각 5 ~ 15˚를 유지하며, CO₂ 용접 와이어 를 이용하여 아크를 발생시켜 1회에 걸쳐 용접하는 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 일면 완전용접으로 작업 되었던 작업공법을 구조해석을 통해 일면 부분용접으로 시공될 수 있도록 하여 용접 이음부를 CO₂ 용접 와이어로 1패스에 용접을 완료함으로써 용접 입열량에 의한 변형과 용접작업 시간을 감소시켜 생산성을 향상시키는 데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서 본 발명에 의하면, 두께 5 ~ 8mm인 두 모재를 0 ~ 2mm의 루트 간격을 두고 10 ~ 30˚의 개선각도로서 서로 맞대는 형태로 위치시키는 단계와, 맞대어진 모재의 이면에 접촉되어 용착금속의 용락을 방지하기 위해 보강재를 부착하여 단속용접을 실시하는 단계 및, 상기 단속용접이 완료된 모재를 뒤집어 맞대기 이음부위에 반자동 용접 캐리지를 이용하여 용접와이어로 플럭스코어드 아크용접하는 단계를 포함하고, 상기 반자동 용접캐리지를 이용한 용접은 용접방향에 대해 용접토치의 토치각도를 수직방향에 대해 전진각 5 ~ 15˚로 기울여 진행하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 두 모재 사이의 맞대기 이음부위는 개선부의 표면을 기준으로 상기 보강재가 부착된 저면을 향해 70%의 부분용접으로 용입깊이를 제한하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반자동용접 캐리지의 용접토치를 이용한 용접은 1회 패스로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, PCTC 박판 주판용접의 변형량 최소화 용접방법으로 플럭스코어드 아크용접으로 1회에 걸쳐 작업함으로써 용접입열량을 종래의 기술에 비해 1/2 ~ 1/3 이하로 줄일 수 있어 용접변형에 의한 곡직 작업을 상당수 줄일 수 있으며, 용접이음부를 부분용접으로 실시하므로 비파괴검사(NDE)을 할 필요가 없다.

따라서 본 발명은 원활한 작업 공정과 작업자의 피로도 감소 및 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

이하, 본 발명의 실시 예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 PCTC 박판 주판용접의 변형량 최소화 용접방법의 공정 순서도이다.

먼저, 용접대상인 모재(11)가 루트 간격(12)이 0 ~ 2mm인 상태에서 배면에 보강재(H-beam 또는 channel)(13)을 부착하고, 225mm 간격으로 75mm 길이로 단속용접(15)을 실시한다(도 1 참조).

상기 전면 작업이 완료되면, 모재(11)를 뒤집어 10 ~ 30˚의 개선각도(24)를 상면으로 향하게 한 후, 반자동 용접캐리지(21)의 진행 방향을 돕는 가이드 바(23)를 설치한 후 용접토치(22)를 용접캐리지(21)에 장착하여 용접부 진행방향으로 전진각 5 ~ 15˚ 로 토치각도(41)를 기울여 용접와이어(42)의 선단과 모재(11) 사이에 아크를 발생시키고 용접와이어(42)를 연속적으로 공급하여 용접하게 된다.

이때, 상기 용접의 형태는 완전용접이 아닌 부분용접(31)으로 완료된다(도 2 내지 도 4). 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 용입깊이는 두 모재(11) 사이의 맞대기 이음부위에 대한 개선부의 표면을 기준으로 보강재(13)가 부착된 저면을 향해 대략 70%의 부분용접(31)으로 제한되어 이루어진다.

좀 더 구체적으로, 아래의 [표 1]과 [표 2]를 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

RORO선의 PCTC 카 데크(car deck) 판접을 하기 위한 종래의 기술로는 2가지 형태가 있다. 제1 종래 기술과 같이, 모재 두께 5 ~ 8mm인 두 부재를 간격 10 ~ 20mm 뛰운 상태에서 부재 위에 보강재(H-beam 또는 channel)을 놓고 단속 용접을 실시한 후, 부재를 뒤집어 CO₂ 용접 와이어를 이용한 플럭스코어드 아크용접법으로 2회에 걸쳐 겹치기 이음용접을 실시하였다.

또한, 제2 종래 기술과 같이 두께 5 ~ 8mm인 두 부재를 간격 2mm 뛰운 상태에서 부재 위에 보강재(H-beam 또는 channel)을 놓고 단속 용접을 실시한 후, 부재를 뒤집어 4.0mm 또는 4.8mm 솔리드 와이어를 이용한 서브머지드 아크용접법으로 1회에 걸쳐 완전용접하는 방법을 실시하였다.

상기와 같이, 제1 종래 기술은 용접장비의 이용면에서 편리한 점이 있지만 부재의 취부에 어려운점이 있고 2회에 걸쳐 작업을 실시하므로 용접입열에 의한 용접변형으로 부재의 변형이 많아 곡직작업이 많이 소요되어 생산성 저하의 원인이 되었으며, 제2 종래 기술은 용접을 1회에 걸쳐 작업함으로 인해 용접속도는 향상 될수 있으나 무거운 장비를 설치하여 작업함으로 인해 장비설치의 번거로움과 장비 자체의 무게로 인한 변형 및 과다 용접입열량으로 인한 부재 변형이 심해 곡직작업이 많이 소요되었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 [표 2]와 같이 플럭스코어드 아크용접을 이용해 1회에 걸쳐 완전용접(개선면 전체 용융)이 아닌 부분용접(개선면 일부분 용융)으로 작업을 완료하였다.

즉, 본 발명은 두 부재의 간격을 0 ~ 2mm로 뛰운 상태에서 부재의 개선면(30°)을 아래로 한 상태에서 부재 위에 보강재(13)을 놓고 단속용접을 실시한 후, 부재를 뒤집어 1.2mm 또는 1.4mm의 용접 와이어를 이용한 플럭스코어드 아크용접법으로 1회에 걸쳐 맞대기 이음용접을 실시하며, 완전용접이 아닌 부분 용접으로 완료하며 부분용접의 용입깊이는 부재의 70%로 하고 용접입열량은 10kj/cm로 설정한다.

이러한 경우 두 부재의 이음 용접에서 발생하는 용접변형을 최소화할 수 있어 부재의 곡직작업 감소는 물론, 용접속도를 향상시켜 생산성 향상을 기할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 기술적 범위 내에 포함된다 할 수 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 PCTC 박판 주판용접의 변형량 최소화 용접방법의 공정 순서도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

11: 모재 12: 루트 간격

13: 보강재 21: 반자동 용접캐리지

22: 용접 토치 23: 가이드 바

24: 개선각도 31: 부분용접

41: 토치각도 42: 용접와이어

Claims (3)

1. 두께 5 ~ 8mm인 두 모재(11)를 0 ~ 2mm의 루트 간격(12)을 두고 10 ~ 30˚의 개선각도(24)로서 서로 맞대는 형태로 위치시키는 단계와, 맞대어진 모재(11)의 이면에 접촉되어 용착금속의 용락을 방지하기 위해 보강재(13)를 부착하여 단속용접(15)을 실시하는 단계 및, 상기 단속용접(15)이 완료된 모재(11)를 뒤집어 맞대기 이음부위에 반자동 용접 캐리지(21)를 이용하여 용접와이어(42)로 플럭스코어드 아크용접하는 단계를 포함하고, 상기 반자동 용접캐리지(21)를 이용한 용접은 용접방향에 대해 용접토치(22)의 토치각도(41)를 수직방향에 대해 전진각 5 ~ 15˚로 기울여 1회 패스로 진행하고, 용입깊이는 두 모재(11) 사이의 맞대기 이음부위에 대한 개선부의 표면을 기준으로 보강재(13)가 부착된 저면을 향해 70%의 부분용접(31)으로 제한하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 PCTC 박판 주판용접의 변형량 최소화 용접방법.
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