KR102046957B1 - 취성균열 전파 정지 성능이 우수한 고능률 용접 이음부 및 이의 제조방법 - Google Patents

취성균열 전파 정지 성능이 우수한 고능률 용접 이음부 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 취성균열 전파 정지 성능이 우수한 고능률 용접 이음부 및 이의 제조방법에 대해 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 취성균열 전파 정지 성능이 우수한 고능률 용접 이음부는 판 두께 내부에 마련되는 일렉트로 가스 아크 용접부와 판의 제1면에 마련되는 제1플럭스코어드 아크 용접부와 1면과 반대되는 면인 제2면에 마련되는 제2플럭스코어드 아크 용접부를 포함한다.

Description

취성균열 전파 정지 성능이 우수한 고능률 용접 이음부 및 이의 제조방법{High Efficient Welded Joint Having Excellent Brittle Crack Propagation Stopping Performance and Method for Manufacturing the Same}
본 발명은 용접 이음부 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 취성균열 전파 정지 성능이 우수한 고능률 용접이음부 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 선박 등과 같이 강 구조물이 대형화되고, 이에 따라 사용되는 강재가 점차 두꺼워지고 있다. 강재가 두꺼워지면 건조 과정에서 생산성 향상을 위하여 대입열 용접이 적용되고 있다. 특히, 대입열 용접 중에서 수직 상향 대입열 용접법인 일렉트로 가스 아크 용접(EGW: Electro Gas Arc Welding)이 이용되고 있다.
다만, 강재의 두께가 50mm를 넘으면 구조물 사용 시 피로하중에 의해 발생할 수 있는 피로균열과 같은 취성균열이 용접선을 따라 전파하여 대형 파괴가 일어날 수 있다. 이에 따라 구조 부재 용접시에는 일렉트로 가스 용접을 배제하고 플럭스코어드 아크 용접(FCAW: Flux Cored Arc Welding)을 주로 이용하고 있으나, 플럭스코어드 아크 용접의 경우 용접 생산성이 현저히 저하되는 문제가 있다.
이를 해결하기 위하여 응력 집중부에 파괴 인성이 우수한 용접 재료로 보수 용접하거나, 용접 이음부의 중간을 제거하여 홈 가공한 후 고인성 용접 재료로 보수 용접을 실시하였었으나, 이는 용접 작업의 번거로움 및 비용 상승을 초래하여 근래에는 거의 적용되고 있지 않다. 또한, 이외에 취성균열 전파에 의한 대형 파괴를 방지하기 위해 용접선과 수직 방향으로 보강재를 부착하는 방법, 용접 재료를 복합적으로 적용하여 용접이음부 성능을 불균일하게 형성하여 취성균열 전파를 제어하는 방법들이 있지만 생산성 저하와 생산 비용의 상승을 초래하여 적합하지 않다. 또한 이외에 모재 및 용접 이음부 표면에 압축 응력을 부가하여 취성균열 전파 정지 성능이 우수한 용접 구조물 제조방법이 있으나 적용하기에는 시간, 비용 및 용이성 측면에서 한계가 있다.
이와 같이 종래의 방법들은 대입열 용접인 일렉트로 가스 아크 용접 이음부는 취성균열 발생과 전파가 용이하여 대형파괴는 아니어도, 구조물의 치명적인 파손을 초래할 수 있다.
일본 공개특허공보 2005-296986에는 취성균열의 전파를 방지해 용접구조물의 보수 용접 방법에 대해 개시한다. 특히, 맞대기 용접 이음부의 일부를 부분적으로 제거하고 제거부분에 파괴 인성이 우수한 용접 재료로 보수 용접을 실시하여 맞대기 용접 이음부를 따라 전파되는 취성균열을 방지하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이는 용접 작업에 있어서 번거로우며 비용이 상승한다는 문제가 있다.
일본 공개 특허공보 2005-296986 (2005. 10. 27.)
본 발명의 실시예들은 취성균열 전파 정지 성능이 우수한 고능률 용접 이음부 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 취성균열 전파 정지 성능이 우수한 고능률 용접 이음부는 판 두께 내부에 마련되는 일렉트로 가스 아크 용접부와 상기 판의 제 1면에 마련되는 제1플럭스코어드 아크 용접부와 상기 제1면과 반대되는 면인 제2면에 마련되는 제2플럭스코어드 아크 용접부를 포함한다.
상기 제1플럭스코어드 아크 용접부의 개선각은 상기 일렉트로 가스 아크 용접부의 개선각보다 40 내지 80° 클 수 있다.
상기 제2플럭스코어드 아크 용접부의 개선각은 상기 일렉트로 가스 아크 용접부의 개선각보다 60 내지 90° 클 수 있다.
상기 제1플럭스코어드 아크 용접부와 상기 제2플럭스코어드 아크 용접부의 각각의 용입 깊이의 합은 판 전체 두께의 20 내지 50%일 수 있다.
상기 용접 이음부의 형상은 V형일 수 있다.
상기 용접 이음부의 형상은 X형일 수 있다.
상기 용접 이음부의 형상은 루트면이 있는 양면 V형일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 취성균열 전파 정지 성능이 우수한 고능률 용접 이음부의 제조방법은 판의 내부에 일렉트로 가스 아크 용접부 형상을 마련하고, 상기 일렉트로 가스 아크 용접부에 대해 일렉트로 가스 아크 용접을 진행하고, 판의 제1면에 마련되는 제1플럭스코어드 아크 용접부에 플럭스코어드 아크 용접을 진행하고, 상기 제1면에 대해 반대되는 제2면에 마련되는 제2플럭스코어드 아크 용접부에 플럭스코어드 아크 용접을 진행하는 것을 포함한다.
상기 일렉트로 가스 아크 용접부 형상 마련하는 단계에서 상기 제2면에 대한 제2플럭스코어드 아크 용접부 형상을 마련하고, 상기 일렉트로 가스 아크 용접이 진행된 이 후에 상기 제1면에 대한 제1플럭스코어드 아크 용접부 형상을 마련할 수 있다.
상기 일렉트로 가스 아크 용접부 형상 마련하는 단계에서 상기 제1면에 대한 제1플럭스코어드 아크 용접부 형상과, 상기 제2면에 대한 제2플럭스 코어드 아크 용접부 형상을 마련하고, 상기 일렉트로 가스 아크 용접은 수냉형 슬라이딩 동담금을 삽입하여 진행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 취성균열 전파 정지 성능이 우수한 고능률 용접 이음부 및 이의 제조방법은 취성파괴 위험성에 의해 극후물 강재에 적용할 수 없었던 고능률 용접인 일렉트로 아크 용접 이음부를 적용함과 동시에 취성균열 전파 저항성이 있는 고능률 용접 이음부를 얻을 수 있다. 이에 따라 용접 생산성을 개선할 수 있으며, 용접구조물 제작 시 제조 원가를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 이음부에 의해 제조된 용접부를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 이음부를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 V형 용접 이음부를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2에 도시된 용접 이음부를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 X형 용접 이음부를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 루트면이 있는 양면 V형 용접 이음부를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 V형 용접 이음부를 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 용접 이음부를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 X형 용접 이음부를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 루트면이 있는 양면 V형 용접 이음부를 도시한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 이음부에 의해 제조된 용접부를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 판 두께 내부에는 일렉트로 가스 아크 용접(EGW: Electro Gas Arc Welding)이 진행되는 일렉트로 가스 아크 용접부(1)가 마련된다. 또한, 판의 표면에 해당하는 제1면(A)에는 플럭스코어드 아크 용접(FCAW: Flux Cored Arc Welding)이 진행되는 제1플럭스코어드 아크 용접부(2)가 마련된다. 제1면(A)과 반대되는 면인 제2면(B)에는 플럭스코어드 아크 용접이 진행되는 제2플럭스코어드 아크 용접부(3)가 마련된다. 이와 같이 판 두께 내부와 판의 제1면(A), 제2면(B)에는 각각 다른 용접 방식이 적용될 수 있다. 이하에서는 상술한 일렉트로 가스 용접부(1)와 제1플럭스코어드 아크 용접부(2), 제2플럭스코어드 아크 용접부(3)를 포함하는 용접 이음부를 제조하는 방법에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 이음부를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 취성균열 전파 정지 성능이 우수한 고능률 용접 이음부는 판의 내부에 일렉트로 가스 아크 용접부 형상을 마련하고(S100), 일렉트로 가스 아크 용접을 진행하고(S200), 판의 제1면에 마련되는 제1플럭스코어드 아크 용접부에 플럭스코어드 아크 용접을 진행하고(S300), 판의 제1면에 반대되는 제2면에 마련되는 제2플럭스코어드 아크 용접부에 플럭스코어드 아크 용접을 진행하여 제조될 수 있다(S400).
본 발명의 구체적인 실시예에 따른 용접 이음부의 제조방법은 후술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 V형 용접 이음부를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3에 도시된 용접 이음부를 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 일렉트로 가스 용접 아크 용접을 위한 일렉트로 가스 용접 아크 용접부는 α1의 개선각을 가지며, 판 전체 두께를 D라고 정의 할 때, D1의 용입 깊이를 가질 수 있다. .
또한 제1플럭스코어드 아크 용접을 위한 제1플럭스코어드 아크 용접부는 α2의 개선각을 가지며, 판 전체 두께를 D라고 정의할 때 D2의 용입 깊이를 가질 수 있다. 제1플럭스코어드 아크 용접부는 일렉트로 가스 아크 용접을 진행한 후 D2의 용입 깊이 및 α2의 개선각을 가지도록 가우징 작업과 연마 작업을 진행하여 마련된다.
또한 제2플럭스코어드 아크 용접을 위한 제2플럭스코어드 아크 용접부는 α2'의 개선각을 가지며, 판 전체 두께를 D라고 정의할 때, D2'의 용입 깊이를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 판 전체 두께 D에 대해 제1플럭스코어드 아크 용접부의 용입 깊이(D2)와 제2플럭스코어드 아크 용접부의 용입 깊이(D2')의 합은 20 내지 50%가 될 수 있다. 제1플럭스코어드 아크 용접부의 용입 깊이(D2)와 제2플럭스코어드 아크 용접부의 용입 깊이(D2')의 합(D2 +D2')이 20% 이하가 되면 플럭스코어드 아크 용접부의 두께(D2+D2')가 판 전체 두께(D)에 대한 비율이 감소하여 취성균열 전파를 방지할 수 있는 저항성이 부족하여 취성균열 전파를 방지하기가 어렵다. 또한, 제1플럭스코어드 아크 용접부의 용입 깊이(D2)와 제2플럭스코어드 아크 용접부의 용입 깊이(D2')의 합(D2 + D2')이 50%를 초과하는 경우에는 취성 균열 전파에 대한 억제력은 강해질 수 있으나, 플럭스코어드 아크 용접부의 중가로 인해 다층 용접에 의한 용접 생산성 저하가 초래될 수 있다. 이에 따라 취성균열 전파 방지 및 용접 생산성을 모두 만족할 수 있도록 제1플럭스코어드 아크 용접부의 용입 깊이(D2)와 제2플럭스코어드 아크 용접부의 용입 깊이(D2')의 합(D2 + D2')의 판 전체 두께(D)에 대해 20 내지 50%를 만족할 수 있도록 한다. 또한, 제1플럭스코어드 아크 용접부의 용접 깊이(D2)와 제2플럭스코어드 아크 용접부의 용입 깊이(D2')는 가능한 동일하도록 설계하는 것이 바람직하다.
제1플럭스코어드 아크 용접부의 개선각(α2)과 제2플럭스코어드 아크 용접부의 개선각(α2')은 취성균열 전파를 방지하기 위하여 용접부에서 가장 취약한 용융경계선이 판 두께에 형성되는 용접부와 일치되지 않도록 마련되어야 한다. 이를 위하여 제1플럭스코어드 아크 용접부 개선각(α2)은 일렉트로 아크 용접부의 개선각(α1) 보다 40 내지 80°크게 마련될 수 있다. 제1플럭스코어드 아크 용접부의 개선각(α2)이 일렉트로 아크 용접부의 개선각(α1)과 40 °의 합보다 작은 경우에 제1플럭스코어드 아크 용접부의 용융경계선과 일렉트로 아크 용접부의 용융경계선이 일직선으로 형성되어 취성균열이 전파될 가능성이 증가할 수 있다. 또한, 제1플럭스코어드 아크 용접부의 개선각(α2)이 일렉트로 아크 용접부의 개선각(α1)과 80°의 합보다 큰 경우에는 플럭스코어드 아크 용접부의 폭이 과도하게 넓어져 용접 생산성이 저하할 수 있다. 이에 제1플럭스코어드 아크 용접부의 개선각(α2)의 범위는 일렉트로 아크 용접부의 개선각(α1) 보다 40 내지 80°크게 마련되도록 설정한다.
또한, 제2플럭스코어드 아크 용접부 개선각(α2')은 일렉트로 아크 용접부의 개선각(α1)보다 60 내지 90°크게 마련될 수 있다. 제2플럭스코어드 아크 용접부 개선각(α2')이 일렉트로 아크 용접부의 개선각(α1)과 60°의 합보다 작은 경우에는 제2플럭스코어드 아크 용접부의 용융경계선과 일렉트로 아크 용접부의 용융경계선이 일직선으로 형성되어 취성균열이 전파될 가능성이 증가할 수 있다. 또한, 제2플럭스코어드 아크 용접부의 개선각(α2')이 일렉트로 아크 용접부의 개선각(α1)과 90°의 합보다 커지면 플럭스코어드 아크 용접부의 폭이 과도하게 넓어져 용접 생선이 저하할 수 있다. 이에 따라, 제2플럭스코어드 아크 용접부의 개선각(α2')의 범위는 일렉트로 아크 용접부의 개선각(α1) 보다 60 내지 90°크게 마련되도록 설정한다.
도 3에 기재된 W1은 용접 비드 폭을 의미하며, G는 루트갭을 의미한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 이음부는 일렉트로 가스 아크 용접부 형상과 제2면에 제2플럭스코어드 아크 용접부의 형상을 마련하고(S110), 일렉트로 가스 아크 용접을 진행한다(S200). 일렉트로 가스 아크 용접부는 α1의 개선각을 가지며, 판 전체 두께를 D라고 정의 할 때, D1의 용입 깊이를 가질 수 있으며, 제2플럭스코어드 아크 용접부는 α2'의 개선각을 가지며, 판 전체 두께를 D라고 정의할 때, D2'의 용입 깊이를 가질 수 있다.
일렉트로 가스 아크 용접은 싱글 일렉트로 가스 아크 용접법, 탄뎀 일렉트로 가스 아크용접법, 트윈 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접법, 트윈토치를 이용한 일렉트로 가스 아크 용접법을 이용하여 진행될 수 있다. 트윈토치를 이용한 일렉트로 가스 아크 용접의 경우에는 트윈토치를 전면 전극에만 사용하는 경우, 트윈토치를 후면 전극에만 사용하는 경우, 트윈토치를 탄뎀으로 사용하는 경우가 모두 이용될 수 있다.
이후 제1면에 제1플럭스코어드 아크 용접부 형상을 마련한다(S310). 이를 위해 가우징 작업과 연마 작업을 진행한다. 제1플럭스 아크 용접부는 α'의 개선각을 가지며, 판 전체 두께를 D라고 정의할 때, D2의 용입 깊이를 가질 수 있다.
제1면의 제1플럭스코어드 아크 용접부에 플럭스 아크 용접을 진행한다(S311).
이후 제2면에 대해 일렉트로 가스 아크 용접부에 존재하는 슬래그 또는 결함 등을 제거하기 위해 가우징 또는 연마를 진행한다. 이후 제2면의 제2플럭스코어드 아크 용접부에 플럭스코어드 아크 용접을 진행한다(S400). 이 때 용입 깊이는 D2'가 되도록 한다.
이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따르면 판 두께 내부에는 일렉트로 가스 아크 용접부가 마련되며, 판의 표면인 제1면과 제2면에는 플럭스코어드 아크 용접부가 형성될 수 있다.
이와 같이 판의 두께 내부에 일렉트로 가스 아크 용접부를 형성하고 제1면 또는 제2면에 있는 슬래그, 스패터를 제거하기 위하여 가우징 또는 연마 작업을 하고 플럭스 코어드 아크 용접을 진행하여 판 전체에 대한 용접을 진행한다. 이와 같은 과정을 거친 용접부는 제1면과 제2면의 플럭스코어드 아크 용접부의 우수한 취성균열 전파 저항성을 가지며, 판의 두께 방향으로 취약한 용융경계선이 일직선이 아니기 때문에 취성균열 전파 저항성이 향상될 수 있다. 이에 따라 용접 구조물의 취성 파괴를 방지할 수 있다. 또한, 일렉트로 가스 아크 용접의 경우 용접 생산성이 우수하여 다양한 용접 이음부 형상을 적용하여 용접 생산성을 극대화하는 것이 가능하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 X형 용접 이음부를 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 루트면이 있는 양면 V형 용접 이음부를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6에 도시된 x형 용접 이음부와 양면 V형 용접 이음부에서 도면부호가 동일한 부분은 도 3에 기재된 바와 동일한 바, 이에 대한 설명을 생략하고 차이점을 중심으로 기술한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 X형 용접 이음부와 양면 V형 용접 이음부의 일렉트로 아크 용접부는 제1면에 대향하여 마련되는 일렉트로 아크 용접부의 개선각(α11)과 제2면에 대향하여 마련되는 일렉트로 아크 용접부의 개선각(α12)이 상이할 수 있다.
제1플럭스코어드 아크 용접부 개선각(α2)은 일렉트로 아크 용접부의 개선각(α11) 보다 40 내지 80°크게 마련될 수 있다. 제1플럭스코어드 아크 용접부의 개선각(α2)이 일렉트로 아크 용접부의 개선각(α11)과 40 °의 합보다 작은 경우에 제1플럭스코어드 아크 용접부의 용융경계선과 일렉트로 아크 용접부의 용융경계선이 일직선으로 형성되어 취성균열이 전파될 가능성이 증가할 수 있다. 또한, 제1플럭스코어드 아크 용접부의 개선각(α2)이 일렉트로 아크 용접부의 개선각(α11)과 80°의 합보다 큰 경우에는 플럭스코어드 아크 용접부의 폭이 과도하게 넓어져 용접 생산성이 저하할 수 있다. 이에 제1플럭스코어드 아크 용접부의 개선각(α2)의 범위는 일렉트로 아크 용접부의 개선각(α11) 보다 40 내지 80°크게 마련되도록 설정한다.
또한, 제2플럭스코어드 아크 용접부 개선각(α2')은 일렉트로 아크 용접부의 개선각(α12)보다 60 내지 90°크게 마련될 수 있다. 제2플럭스코어드 아크 용접부 개선각(α2')이 일렉트로 아크 용접부의 개선각(α12)과 60°의 합보다 작은 경우에는 제2플럭스코어드 아크 용접부의 용융경계선과 일렉트로 아크 용접부의 용융경계선이 일직선으로 형성되어 취성균열이 전파될 가능성이 증가할 수 있다. 또한, 제2플럭스코어드 아크 용접부의 개선각(α2')이 일렉트로 아크 용접부의 개선각(α12)과 90°의 합보다 커지면 플럭스코어드 아크 용접부의 폭이 과도하게 넓어져 용접 생선이 저하할 수 있다. 이에 따라, 제2플럭스코어드 아크 용접부의 개선각(α2')의 범위는 일렉트로 아크 용접부의 개선각(α12) 보다 60 내지 90°크게 마련되도록 설정한다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 V형 용접 이음부를 도시한 도면이며, 도 8은 도 7에 도시된 용접 이음부를 제조하는 방법을 도시한 순서도이며, 도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 X형 용접 이음부를 도시한 도면이며, 도 10은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 루트면이 있는 양면 V형 용접 이음부를 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 10에 도시된 도면에서 도면부호가 도 1 내지 도 6과 동일한 부분은 동일한 구성요소에 해당하는 바, 이에 대한 설명을 생략하고 차이점을 중심으로 기술한다.
도 7 내지 도 10에 도시된 용접 이음부는 아래의 과정을 거쳐 제조된다.
판의 내부에 일렉트로 가스 아크 용접부 형상을 마련하고 제1면에 제1플럭스코어드 아크 용접부 형상과 제2면에 제2플럭스코어드 아크 용접부 형상을 마련한다(S120). 이 때, 일렉트로 가스 아크 용접부는 α1의 개선각을 가지며, 판 전체 두께를 D라고 정의 할 때, D1의 용입 깊이를 가질 수 있다. 또한 제1플럭스코어드 아크 용접부는 α2의 개선각을 가지며, 판 전체 두께를 D라고 정의할 때 D2의 용입 깊이를 가질 수 있으며, 제2플럭스코어드 아크 용접부는 α2'의 개선각을 가지며, 판 전체 두께를 D라고 정의할 때, D2'의 용입 깊이를 가질 수 있다.
수냉형 슬라이딩 동담금을 삽입하여 일렉트로 가스 아크 용접을 진행한다(S220). 수냉형 슬라이딩 동담금은 용접하고자 하는 강재의 일면 또는 이의 반대면인 다른 일면 중 어느 하나 이상의 면에 부착될 수 있다. 일면에 수냉형 슬라이딩 동담금이 부착되고 다른 일면에는 세라믹 백킹재가 부착될 수도 있으며, 이러한 경우에는 다른 일면에서 발생하는 용접 슬래그를 일면의 용접면으로 이동하게 하여 일면의 수냉형 슬라이딩 동담금으로부터 배출되게 할 수 있다. 이후 일렉트로 가스 아크 용접부의 슬래그 등을 제거하기 위해 연마 작업을 진행할 수 있다.
일렉트로 가스 아크 용접은 용접 이음부 형상에 맞는 숄더가 있는 수냉형 슬라이딩 동담금을 활용하여 싱글 일렉트로 가스 아크 용접법, 탄뎀 일렉트로 가스 아크용접법, 트윈 탄뎀 일렉트로 가스 아크 용접법, 트윈토치를 이용한 일렉트로 가스 아크 용접법을 이용하여 진행될 수 있다. 트윈토치를 이용한 일렉트로 가스 아크 용접의 경우에는 트윈토치를 전면 전극에만 사용하는 경우, 트윈토치를 후면 전극에만 사용하는 경우, 트윈토치를 탄뎀으로 사용하는 경우가 모두 이용될 수 있다.
제1면의 제1플럭스코어드 아크 용접부에 플럭스코어드 아크 용접을 진행한다(S300).
제2면의 제2플럭스코어드 아크 용접부에 플럭스코어드 아크 용접을 진행한다(S400). 이 때 일렉트로 가스 아크 용접부의 루트면에 존재하는 슬래그나 결함 등을 제거하기 위해 가우징 또는 연마 작업을 진행하고 플럭스코어드 아크 용접을 진행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 이음부의 형상은 도 7, 도 9, 도 10에 각각 기재된 바와 같이 V형, X형, 루트면이 있는 양면 V형을 가질 수 있다.
이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따르면 판 두께 내부에는 일렉트로 가스 아크 용접부가 마련되며, 판의 표면인 제1면(A)과 제2면(B)에는 플럭스코어드 아크 용접부가 형성될 수 있다.
이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예 평가를 위하여 아래의 [표 1]에 기재된 실시예와 비교예들은 모두 판 두께 80mm인 EH40을 공통적으로 사용하였다. 아래의 [표 1]에는 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1, 실시예 2에 대해 사용한 일렉트로 가스 아크 용접부의 형상과 용접 입열량, 제1플럭스코어드 아크 용접부의 형상과 용접 입열량을 기재하였다.
실시예 1
실시예 1은 판의 두께 내부의 일렉트로 가스 아크 용접을 위하여 일렉트로 가스 아크 용접부의 형상에 적합한 숄더가 있는 수냉형 슬라이딩 동담금을 이용하였으며, 싱글 일렉트로 아크 용접을 진행하였다. 또한 제1면 또는 제2면은 슬래그 제거를 위하여 플럭스코어드 아크 용접부를 연마한 후 플럭스코어드 아크 용접을 진행하였다.
실시예 2
실시예 2는 판의 두께 내부의 일렉트로 가스 아크 용접을 위하여 일렉트로 가스 아크 용접부의 형상에 적합한 숄더가 있는 수냉형 슬라이딩 동담금을 이용하였으며, 탄뎀 일렉트로 아크 용접을 진행하였다. 또한 제1면 또는 제2면은 슬래그 제거를 위하여 플럭스코어드 아크 용접부를 연마한 후 플럭스코어드 아크 용접을 진행하였다.
비교예 1
비교예 1은 판의 제1면에 대해 일렉트로 가스 아크 용접을 하였으며, 싱글 일렉트로 아크 용접을 진행하였다. 제2면의 루트부는 연마한 후, 플럭스코어드 아크 용접을 진행하였다.
비교예 2
비교예 2는 판의 제1면에 대해 일렉트로 가스 아크 용접을 하였으며, 탄뎀 일렉트로 아크 용접을 진행하였다. 제2면의 루트부는 연마한 후, 플럭스코어드 아크 용접을 진행하였다.
항목 일렉트로 가스 아크 용접 방식 일렉트로 가스 아크 용접부 제1플럭스코어드 아크 용접부 제2플럭스코어드 아크 용접부
개선각(α1, °) 용입깊이(D1,mm) 비드폭(W1, mm) 루트갭(G, mm) 입열량(KJ/cm) 개선각(α2, °) 용입깊이(D2, mm) 입열량(KJ/cm) 개선각(α2' °) 용입 깊이(D2' mm) 입열량(KJ/cm)
실시예 1 싱글 20 60 28.16 7 360 70 15 15 70 15 15
실시예 2 탄뎀 20 60 31.16 10 450 70 15 15 70 15 15
비교예 1 싱글 20 65 29.92 7 400 - - 15 30 25 15
비교예 2 탄뎀 16 80 32.49 10 570 - - 15 30 10 15
[표 1]에 기재된 실시예, 비교예들에 대해 취성균열 전파 정지 성능을 평가하기 위하여 용접부를 시험편 판폭 중앙에 위치하도록 하고 90mm * 500mm * 500mm의 시험편을 가공하였으며, 취성균열을 발생시키기 위하여 V형 노치를 일렉트로 가스 아크 용접부의 용융경계선에 위치하도록 기계 가공하였다. 시험편의 노치 선단을 -80 내지 100℃의 저온으로 냉각하고 약 150mm 구간에서 온도 구배가 생기게 하였으며, 그 이외의 구간에서는 약 -10℃를 유지하도록 하고 설계 응력을 부하한 후, V형 노치 부분에 쐐기를 박아 취성균열을 발생시키고, 용융경계선을 따라 취성균열을 전파시켰다.
[표 2]는 상술한 취성균열 전파 시험 결과를 기재한 것이다.
항목 노치 위치 시험 결과
실시예 1 일렉트로 가스 아크 용접부의 용융경계선 취성균열 전파 정지
(균열 길이: 65mm)
실시예 2 일렉트로 가스 아크 용접부의 용융경계선 취성균열 전파 정지
(균열 길이: 90mm)
비교예 1 일렉트로 가스 아크 용접부의 용융경계선 완전 파괴
비교예 2 일렉트로 가스 아크 용접부의 용융경계선 완전 파괴
[표 2]에 도시된 바와 같이, 비교예 1, 비교예 2의 경우 시험편 전체 길이에 대해 취성균열이 전파되어 완전 파괴가 일어난 것을 확인할 수 있다.
그러나 실시예 1, 실시예 2의 경우 노치 선단에서 각각 취성균열이 65mm, 90mm 전파한 후 정지된 것을 확인할 수 있다.
비교예 1, 비교예 2의 경우 판 두께 내부가 아닌 표면인 제1면에 대해 일렉트로 가스 아크 용접이 진행되었으나, 실시예 1, 실시예 2의 경우 판 두께 내부에 대해 일렉트로 가스 아크 용접이 진행되었고 표면인 제1면, 제2면에 대해 플럭스코어드 아크 용접이 진행되었다. 실시예 1, 실시예 2에서 취성균열 전파가 정지된 것은 제1면, 제2면에 형성된 플럭스코어드 아크 용접부가 취성균열의 전파를 억제하였기 때문이다.
특히, 실시예 1, 실시예 2의 경우 제1플럭스코어드 용접부의 개선각(α2) 은 일렉트로 아크 용접부의 개선각(α1)인 20° 보다 50°크게 마련된 70°이다. 또한 실시예 1과 실시예 2의 제1플럭스코어드 용접부의 용입 깊이(D2)와 제2플럭스코어드 용접부의 용입 깊이(D2')의 합은 판의 전체 두께(D)인 80mm의 20 내지 50%의 조건에 해당하는 37.5%를 가지도록 제1플럭스코어드 용접부의 용입 깊이(D2)와 제2플럭스코어드 용접부의 용입 깊이(D2')는 모두 15mm에 해당한다. 이에 따라 실시예 1, 실시예 2의 경우 비교예 1, 비교예 2와 비교하여 취성균열 전파를 정지할 수 있음을 확인할 수 있다.
상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
1: 일렉트로 가스 아크 용접부 2: 제1플럭스코어드 아크 용접부
3: 제2플럭스코어드 아크 용접부 A: 제1면
B: 제2면

Claims (10)

  1. 판 두께 내부에 마련되며, 개선각이 0°를 초과하는 일렉트로 가스 아크 용접부; 및
    상기 판의 제1면에 마련되는 제1플럭스코어드 아크 용접부와 상기 제1면과 반대되는 면인 제2면에 마련되는 제2플럭스코어드 아크 용접부;를 포함하고,
    상기 제1플럭스코어드 아크 용접부의 개선각은 상기 일렉트로 가스 아크 용접부의 개선각보다 40 내지 80° 크며,
    상기 제2플럭스코어드 아크 용접부의 개선각은 상기 일렉트로 가스 아크 용접부의 개선각보다 60 내지 90° 크며,
    상기 제1플럭스코어드 아크 용접부와 상기 제2플럭스코어드 아크 용접부의 각각의 용입 깊이의 합은 판 전체 두께의 20 내지 50%인 취성균열 전파 정지 성능이 우수한 고능률 용접 이음부.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용접 이음부의 형상은 V형인 취성균열 전파 정지 성능이 우수한 고능률 용접 이음부.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 용접 이음부는 X형의 형상은 취성균열 전파 정지 성능이 우수한 고능률 용접 이음부.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 용접 이음부의 형상은 루트면이 있는 양면 V형인 취성균열 전파 정지 성능이 우수한 고능률 용접이음부.
  8. 판의 내부에 개선각이 0°를 초과하는 일렉트로 가스 아크 용접부 형상을 마련하고;
    상기 일렉트로 가스 아크 용접부에 대해 일렉트로 가스 아크 용접을 진행하고;
    판의 제1면에 마련되는 제1플럭스코어드 아크 용접부에 플럭스코어드 아크 용접을 진행하고;
    상기 제1면에 대해 반대되는 제2면에 마련되는 제2플럭스코어드 아크 용접부에 플럭스코어드 아크 용접을 진행하는 것을 포함하고,
    상기 제1플럭스코어드 아크 용접부의 개선각은 상기 일렉트로 가스 아크 용접부의 개선각보다 40 내지 80° 크며,
    상기 제2플럭스코어드 아크 용접부의 개선각은 상기 일렉트로 가스 아크 용접부의 개선각보다 60 내지 90° 크며,
    상기 제1플럭스코어드 아크 용접부와 상기 제2플럭스코어드 아크 용접부의 각각의 용입 깊이의 합은 판 전체 두께의 20 내지 50%인 취성균열 전파 정지 성능이 우수한 고능률 용접 이음부의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 일렉트로 가스 아크 용접부 형상 마련하는 단계에서 상기 제2면에 대한 제2플럭스코어드 아크 용접부 형상을 마련하고;
    상기 일렉트로 가스 아크 용접이 진행된 이 후에 상기 제1면에 대한 제1플럭스코어드 아크 용접부 형상을 마련하는 취성균열 전파 정지 성능이 우수한 고능률 용접 이음부의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 일렉트로 가스 아크 용접부 형상 마련하는 단계에서 상기 제1면에 대한 제1플럭스코어드 아크 용접부 형상과, 상기 제2면에 대한 제2플럭스 코어드 아크 용접부 형상을 마련하고,
    상기 일렉트로 가스 아크 용접은 수냉형 슬라이딩 동담금을 삽입하여 진행하는 취성균열 전파 정지 성능이 우수한 고능률 용접 이음부의 제조방법.

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