KR20110092295A - 클래드 용접 방법 - Google Patents

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KR20110092295A
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welding bead
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사토루 제니타니
히로카즈 가도와키
나오키 야마사키
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

비교적 간단하고 쉬운 수법으로 용접 금속의 희석을 억제하면서, 융합 불량의 발생을 방지하고, 해당 용접 금속으로 모재의 표면을 광범위에 걸쳐서 덮을 수 있는 클래드 용접 방법을 제공하는 것이다. 그 때문에, 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)와 후행 용접 비드(20)의 다른쪽의 단부(20b)와 중첩되는 개소에서, 선행 용접 비드(10)와 후행 용접 비드(20)가 중첩되지 않는 개소와 비교하여 용접 입열을 증가시켜 국부적으로 딥 용입(12)으로 되는 깊은 용입부(12a)를 제작했다.

Description

클래드 용접 방법{CLAD WELDING METHOD}
본 발명은 모재의 표면을 용접 금속으로 덮는 클래드 용접 방법에 관한 것이다.
발전 플랜트에 있어서 아임계압 보일러, 초임계압 보일러 및 복합 발전 플랜트 폐열 회수 보일러의 최고온부나 초초임계압 보일러의 준고온부에 이용되는 용기나 배관의 내압 부재료의 많은 부분은 탄소강이나 저합금강으로 구성되어 있다. 그리고, 탄소강이나 저합금강 등의 모재가 물이나 수증기와 접촉하는 개소에 대하여 내식성을 높이기 위해서, 모재의 표면에 대해, 스테인리스강이나 Ni기 합금 등의 용접 금속을 육성 용접하여, 모재의 표면을 용접 금속으로 덮도록 하고 있다.
여기서, 용접시에 모재를 녹이면, 모재와 용접 금속이 섞여 해당 용접 금속에 첨가되어 있는 Cr이나 Ni량이 감소하기 때문에, 이와 같은 희석을 극히 억제할 필요가 있다. 이와 같은 용접 금속의 희석을 억제하는 용접 방법으로서 용접 방향에 대하여 직각인 방향으로 위빙(weaving)하면서 용접을 실행하는 클래드 용접 방법이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
이 클래드 용접 방법에 대해서, 종래 기술에 따른 클래드 용접 방법을 설명하기 위한 도면인 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 플라즈마 토치(101)와 모재(102) 사이에 플라즈마 아크(103)를 발생시키는 것에 의해, 모재(102)에 소정의 크기의 용융지(molten pool)(104)를 발생시키고 있다. 이 융용지에 용접 금속인 용접 와이어(105)를 송급하는 한편, 플라즈마 토치(101)를 소정의 주기로 위빙시키면서 용접 진행 방향(Ⅰ)으로 이동시키는 것에 의해, 용접 와이어(105)의 일부가 모재(102)에 녹아서 이루어지는 용접 비드(106)가 형성된다. 또한, 도 6 중에서, 도면부호(Ⅱ)가 플라즈마 토치(101)의 궤적을 나타내며, 부호(Ⅲ)가 용접 와이어(105)의 송급 방향을 나타낸다.
상술한 바와 같이, 용융지(104)에 용접 와이어(105)를 송급하는 한편, 플라즈마 토치(101)를 위빙시키면서 용접 진행 방향(Ⅰ)으로 이동시키는 것에 의해, 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 모재(102)에 대해서 용접 금속(107)의 용입(penetration)이 적은 용접 비드(106)가 형성된다. 동 도면에 있어서, 도면부호(108)가 용접 금속(107)이 모재(102)에 용입되어 이루어지는 용입 영역을 나타낸다.
그런데, 모재(102)에 대해서 광범위에 걸친 클래드 용접을 실행하는 경우에는, 용접 비드를 복수 형성하는 동시에, 선행하는 선행 용접 비드의 한쪽의 단부로 후행하는 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부를 중첩하여 실행할 필요가 있다. 여기서, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 선행 용접 비드(106)의 한쪽의 단부(106a)에 후행 용접 비드(116)의 다른쪽의 단부(116b)를 중첩하여 용접하면, 후행 용접 비드(116)의 다른쪽의 단부(116b)에서 용접 금속(117)이 모재(102)에 대하여 충분히 녹지 않아, 융합 불량이 생기기 쉽다. 또한, 도 7의 (b)중에서, 도면부호(117)가 후행 용접 비드(116)에 있어서 용접 금속을 나타내고, 도면부호(118)가 후행 용접 비드(116)에 있어서 용접 금속(117)이 모재(102)에 용입되어 이루어지는 용입 영역을 나타낸다. 그 때문에, 도 7의 (c)에 도시하는 바와 같이, 선행 용접 비드(106)의 한쪽의 단부(106a)에 있어서 용접 금속(109)을 그라인더로 제거하고, 이 제거한 개소(109)에 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부를 중첩해서 용접하는 것에 의해, 상술한 융합 불량의 발생을 방지하고 있었다.
국제 공개 팜플랫 제 WO 03/008142 호(6페이지 1행 내지 6페이지 32행 등 참조)
그러나, 상술한 바와 같이, 모재의 표면을 광범위에 걸친 용접 금속으로 덮는 경우에는, 용접 작업 이외에, 선행 용접 비드의 한쪽의 단부를 제거하는 작업을 실행할 필요가 생기는데다, 모재의 표면을 용접 금속으로 덮는 넓이에 따라 제거하는 작업이 증가하기 때문에, 작업이 번잡하게 되어 버린다는 문제가 있다.
그래서, 본 발명은 전술한 문제를 감안하여 제안된 것으로, 비교적 간단 용이한 수법으로 용접 금속의 희석을 억제하면서, 융합 불량의 발생을 방지하고, 해당 용접 금속으로 모재의 표면을 광범위에 걸쳐서 덮을 수 있는 클래드 용접 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하는 제 1 발명에 따른 클래드 용접 방법은, 용접 토치와 모재 사이에 아크를 발생시켜서 생긴 용융지에 용접 금속을 송급하는 한편, 해당 용접 토치를 위빙시키면서 용접 방향으로 이동시켜 용접 비드를 형성하고, 형성된 용접 비드의 근처의 영역에 다음의 용접 비드를 순번으로 형성하는 동시에, 선행하는 선행 용접 비드의 한쪽의 단부와 후행하는 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부를 중첩하여 형성하는 클래드 용접 방법에 있어서, 상기 선행 용접 비드의 한쪽의 단부와 상기 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부가 중첩되는 개소에서, 상기 선행 용접 비드와 상기 후행 용접 비드가 중첩하지 않는 개소와 비교하여 용접 입열(a welding heat input)을 증가시켜 국부적으로 깊은 용입(deep penetration)되는 깊은 용입부를 제작하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하는 제 2 발명에 따른 클래드 용접 방법은, 제 1 발명에 따른 클래드 용접 방법에 있어서, 상기 용접 입열의 증가가, 상기 용접 토치가 상기 선행 용접 비드의 한쪽의 단부 또는 상기 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부에 위치했을 때에, 해당 용접 토치의 위빙을 일시적으로 정지시키는 것에 의해 실행되는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하는 제 3 발명에 따른 클래드 용접 방법은, 제 1 발명에 따른 클래드 용접 방법에 있어서, 상기 용접 입열의 증가가 상기 용접 토치가 상기 선행 용접 비드의 한쪽의 단부 또는 상기 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부에 위치했을 때에, 해당 용접 토치가 해당 선행 용접 비드의 한쪽의 단부 이외의 개소 또는 해당 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부 이외의 개소에 위치했을 때와 비교하여 용접 전류를 증가시키는 것에 의해 실행되는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하는 제 4 발명에 따른 클래드 용접 방법은, 제 1 발명에 따른 클래드 용접 방법에 있어서, 상기 용접 입열의 증가가, 상기 용접 토치가 상기 선행 용접 비드의 한쪽의 단부 또는 상기 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부에 위치했을 때에, 해당 용접 토치가 해당 선행 용접 비드의 한쪽의 단부 이외의 개소 또는 해당 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부 이외의 개소에 위치했을 때와 비교하여 상기 용접 금속의 송급량을 줄이는 것에 의해 실행되는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하는 제 5 발명에 따른 클래드 용접 방법은, 제 1 발명에 따른 클래드 용접 방법에 있어서, 상기 용접 입열의 증가가, 상기 용접 토치가 상기 선행 용접 비드의 한쪽의 단부 또는 상기 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부에 위치했을 때에, 해당 용접 토치의 위빙을 일시적으로 정지시키고, 또한 해당 용접 토치가 해당 선행 용접 비드의 한쪽의 단부 이외의 개소 또는 해당 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부 이외의 개소에 위치했을 때와 비교하여 용접 전류를 증가시키는 것에 의해 실행되는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하는 제 6 발명에 따른 클래드 용접 방법은, 제 1 발명에 따른 클래드 용접 방법에 있어서, 상기 용접 입열의 증가가, 상기 용접 토치가 상기 선행 용접 비드의 한쪽의 단부 또는 상기 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부에 위치했을 때에, 해당 용접 토치의 위빙을 일시적으로 정지시키고, 또한 해당 용접 토치가 해당 선행 용접 비드의 한쪽의 단부 이외의 개소 또는 해당 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부 이외의 개소에 위치했을 때와 비교하여, 용접 전류를 증가시키는 한편, 상기 용접 금속의 송급량을 줄이는 것에 의해 실행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 클래드 용접 방법에 의하면, 선행 용접 비드의 한쪽의 단부와 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부가 중첩되는 개소에서, 상기 선행 용접 비드와 상기 후행 용접 비드가 중첩되지 않는 개소와 비교하여 용접 입열을 증가시켜 국부적으로 깊은 용입되는 깊은 용입부를 제작하는 것에 의해, 비교적 간단 용이한 수법으로 용접 금속의 희석을 억제하면서, 선행 용접 비드와 후행 용접 비드를 중첩했을 경우의 융합 불량의 발생을 방지하고, 해당 용접 금속으로 모재의 표면을 광범위에 걸쳐서 덮을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 클래드 용접 방법의 일 실시형태를 설명하기 위한 도면으로서, 도 1의 (a)에 선행 용접 비드를 형성한 상태를 도시하고, 도 1의 (b)에 선행 용접 비드의 한쪽의 단부에 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부를 중첩하여 형성한 상태를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 클래드 용접 방법의 제 1 실시형태를 설명하기 위한 도면으로서, 도 2의 (a)에 제 1 실시형태에 따른 클래드 용접의 경우를 도시하고, 도 2의 (b)에 종래 기술에 따른 클래드 용접 방법의 경우를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 클래드 용접 방법의 제 2 실시형태를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 클래드 용접 방법의 제 3 실시형태를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 클래드 용접 방법에 대하여 평가한 결과를 도시하는 도면으로서, 도 5의 (a)에 시험 조건 1의 경우를 도시하고, 도 5의 (b)에 시험 조건 2의 경우를 도시하며, 도 5의 (c)에 비교 시험 조건 1의 경우를 도시하는 도면,
도 6은 종래 기술에 따른 클래드 용접 방법을 설명하기 위한 도면,
도 7은 종래 기술에 따른 클래드 용접 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 7의 (a)에 선행 용접 비드를 제작한 경우를 도시하고, 도 7의 (b)에 선행 용접 비드의 한쪽의 단부에 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부를 중첩하여 제작한 경우를 도시하며, 도 7의 (c)에 선행 용접 비드의 한쪽의 단부를 제거한 경우를 도시하는 도면.
본 발명에 따른 클래드 용접 방법의 실시형태를 도 1 내지 4에 의거하여 설명한다.
도 1은 클래드 용접 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 1의 (a)에 선행 용접 비드를 형성한 상태를 도시하고, 도 1의 (b)에 선행 용접 비드의 한쪽의 단부에 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부를 중첩하여 형성한 상태를 도시한다. 도 2는 제 1 실시형태에 따른 클래드 용접 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 2의 (a)에 제 1 실시형태에 따른 클래드 용접 방법의 경우를 도시하고, 도 2의 (b)에 종래 기술에 따른 클래드 용접 방법의 경우를 도시한다. 도 3은 제 2 실시형태에 따른 클래드 용접 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 제 3 실시형태에 따른 클래드 용접 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 2의 (a), 도 2의 (b), 도 3 및 도 4에서 도면부호(X)가 용접 토치의 위빙 방향을 나타낸다.
본 실시형태에 따른 클래드 용접 방법에서는, 용접 토치와 모재 사이에 아크를 발생시켜서 생긴 용융지에 용접 금속을 송급하는 한편, 해당 용접 토치를 위빙시키면서 용접 방향으로 이동시켜 용접 비드를 형성하고 있다. 또한, 형성된 용접 비드의 근처의 영역에 다음의 용접 비드를 순차적으로 형성하고 있다. 즉, 형성된 용접 비드의 근처의 영역으로 상기 용접 토치를 이동하고, 해당 용접 토치와 상기 모재 사이에 아크를 발생시켜서 생긴 용융지에 용접 금속을 송급하는 한편, 해당 용접 토치를 위빙시키면서 용접 방향으로 이동시켜 다음의 용접 비드를 형성하고 있다. 이와 같이 용접 비드의 형성을 반복 실행함으로써, 모재의 표면이 광범위에 걸친 용접 금속으로 덮인다. 그리고, 선행하는 선행 용접 비드(N 비드째의 용접 비드)의 한쪽의 단부와 후행하는 후행 용접 비드[(N+1) 비드째의 용접 비드]의 다른쪽의 단부를 중첩하여 형성하고 있다. 여기서, 선행 용접 비드의 한쪽의 단부와 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부가 중첩되는 개소에는, 선행 용접 비드와 후행 용접 비드가 중첩하지 않는 개소와 비교하여 용접 입열을 증가시켜 국부적으로 깊은 용입으로 되는 깊은 용입부가 제작되어 있다.
구체적으로는, 도 1의 (a)에 도시하는 바와 같이, 모재(1)의 표면(1a)에 N 비드째의 용접 비드(10)(이하, "선행 용접 비드"라 칭함)가 형성된다. 이때, 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)의 근방, 구체적으로는 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)에 있어서, 다음 비드인 (N+1) 비드째의 용접 비드(20)(이하, "후행 용접 비드"라 칭함)의 다른쪽의 단부(20b)와 중첩되는 개소에서 모재(1)에의 용접 입열을 증가시켜 용입 영역(12)에 국부적으로 깊은 용입으로 되는 깊은 용입부(12a)를 제작한다. 용입 영역(12)은 용접 금속(11)이 모재(1)에 용입한 영역이다. 또한, 선행 용접 비드(10)에 있어서 한쪽의 단부(10a) 이외의 영역, 예를 들면 다른쪽의 단부(10b)에서는 종래의 클래드 용접 방법과 동일한 용입 깊이로 되어 있다.
여기에서, 깊은 용입부(12a)를 제작하는 수법으로서는, 도시하지 않은 용접 토치가 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)에 위치했을 때에, 해당 용접 토치의 위빙을 일시적으로 정지시키는 수법이나, 상기 용접 토치가 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)에 위치했을 때에, 해당 용접 토치가 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a) 이외의 개소에 위치했을 때와 비교하여 용접 전류를 증가시키는 수법이나, 상기 용접 토치가 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)에 위치했을 때에, 해당 용접 토치가 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a) 이외의 개소에 위치했을 때와 비교하여 용접 금속의 송급량을 줄이는 수법, 이들을 조합한 수법 등을 들 수 있다.
이어서, 도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이, 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)측에 후행 용접 비드(20)가 형성된다. 이때, 후행 용접 비드(20)의 다른쪽의 단부(20b)가 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)에 중첩되어 맞춰진다. 이것에 의해, 후행 용접 비드(20)의 다른쪽의 단부(20b)에 있어서 용입 영역(22)의 깊이를 선행 용접 비드(10)의 용입 영역(12)에 있어서 깊은 용입부(12a)에서 확보할 수 있어, 용융 불량의 발생을 억제할 수 있다.
경험상, 용입부(12)의 깊이가 1㎜ 정도이면, 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)와 후행 용접 비드(20)의 다른쪽의 단부(20b)가 중첩되는 개소에서, 융합 불량을 발생시켜 버릴 가능성이 있다. 다른 한편, 깊은 용입부(12a)의 깊이가 극단으로 깊게 되면, 용접 금속(11)내의 Cr 또는 Ni가 모재(1)측에 용입하고 부분적으로 희석하여, 부분적으로 내식성을 확보할 수 없게 될 가능성이 있다.
따라서, 본 실시형태에 따른 클래드 용접 방법에 의하면, 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)와 후행 용접 비드(20)의 다른쪽의 단부(20b)가 중첩되는 개소에서, 선행 용접 비드(10)와 후행 용접 비드(20)가 중첩하지 않는 개소와 비교하여 용접 입열을 증가시켜 국부적으로 깊은 용입부(12a)를 제작하는 것에 의해, 후행 용접 비드(20)의 다른쪽의 단부(20b)에 있어서 용입 영역(22)의 깊이를 선행 용접 비드(10)의 깊은 용입부(12a)에서 확보할 수 있다. 이것에 의해, 용접 금속의 희석을 억제하면서, 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)와 후행 용접 비드(20)의 다른쪽의 단부(20b)를 중첩한 개소에 있어서의 융합 불량의 발생을 방지하고, 해당 용접 금속으로 모재(1)의 표면을 덮을 수 있다. 또한, 종래와 같이, 그라인더 등에 의한 선행 용접 비드의 한쪽의 단부를 제거하는 작업을 실시하지 않고, 선행 용접 비드를 형성한 후에 후행 용접 비드를 형성할 수 있어, 작업을 비교적 간단 용이하게 실시할 수 있다.
[제 1 실시형태]
본 발명의 제 1 실시형태에서는, 용접 토치가 선행 용접 비드의 한쪽의 단부에 위치했을 때에, 해당 용접 토치의 위빙을 일시적으로 정지시켰을 경우에 대해 설명한다.
본 실시형태에서는, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 와이어 송급 속도를, 선행 용접 비드(10)의 형성을 개시할 때부터 해당 선행 용접 비드(10)의 형성을 종료할 때까지 소정의 속도(V1)로 유지하고 있다. 이것에 의해, 모재(1)에 생긴 용융지로부터의 감열량이 일정하게 유지된다. 또한, 용접 전류도 선행 용접 비드(10)의 형성을 개시할 때부터 해당 선행 용접 비드(10)의 형성을 종료할 때까지 소정값(A1)으로 유지하고 있다. 이것에 의해, 모재(1)에 대하여 일정량의 열이 공급된다.
그리고, 용접 토치(101)를 소정의 진폭의 폭(W)으로 위빙시켜, 용접 토치(101)가 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)에 위치했을 때에, 용접 토치(101)의 위빙을 일시적으로, 즉 t1초 정지시키고 있다. 여기서는, 선행 용접 비드(10)의 형성을 종료하기까지, 용접 토치(101)의 위빙을 5회 정지시키고 있다. 이와 같이, 용접 토치(101)의 위빙을 제어함으로써, 용접 토치(101)와 모재(1) 사이에 아크(103)를 발생시켜서 생긴 용융지에 있어서 한쪽의 단부측에서는, 이 한쪽의 단부 이외의 개소와 비교하여 용접 입열이 증가한다. 그 결과, 이 개소[선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a) 근방]에서 용입 영역(12)내에 깊은 용입부(12a)가 제작된다. 또한, 이것에 대하여 종래 기술에서는 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 선행 용접 비드(106)의 형성을 개시할 때부터 해당 선행 용접 비드(106)의 형성을 종료할 때까지, 와이어 송급 속도를 소정의 속도(V1)로 유지하는 동시에, 용접 전류를 소정값(A1)으로 유지하고, 용접 토치(101)를 소정의 진폭의 폭(W)으로 위빙시키는 것에 의해, 모재(102)에 대하여 일정량의 열이 공급된다. 그 때문에, 용접 비드(106)에서의 한쪽의 단부(106a) 및 다른쪽의 단부(106b)에서 용입 영역(108)이 얕아지고 있다.
이어서, 상술한 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)에 다음의 용접 비드인 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부를 중첩하여 해당 후행 용접 비드가 형성된다.
따라서, 본 실시형태에 따른 클래드 용접 방법에 의하면, 용접 토치(101)가 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)에 위치했을 때에, 해당 용접 토치(101)의 위빙을 일시적으로 정지시키는 것에 의해, 용접 입열을 증가시키고 있다. 그 결과, 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a) 근방에 깊은 용입부(12a)가 형성되고, 해당 깊은 용입부(12a)에 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부를 중첩함으로써, 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부에서의 용입 영역의 깊이를, 선행 용접 비드(10)의 깊은 용입부(12a)에서 확보할 수 있다. 이것에 의해, 용접 금속의 희석을 억제하면서, 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)와 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부를 중첩한 개소에 있어서 융합 불량의 발생을 방지하고, 해당 용접 금속으로 모재의 표면을 덮을 수 있다. 또한, 종래와 같이, 그라인더 등에 의한 선행 용접 비드의 한쪽의 단부를 제거하는 작업을 실행하지 않고, 선행 용접 비드를 형성한 후에 후행 용접 비드를 형성할 수 있어 작업을 비교적 간단 용이하게 실시할 수 있다.
[제 2 실시형태]
본 발명의 제 2 실시형태에서는, 용접 토치가 선행 용접 비드의 한쪽의 단부에 위치했을 때에, 해당 용접 토치의 위빙을 일시적으로 정지시키고, 또한 이 때에 용접 전류를 일시적으로 증가시켰을 경우에 대하여 설명한다.
본 실시형태에서는 도 3에 도시하는 바와 같이, 와이어 송급 속도를, 선행 용접 비드(10)의 형성을 개시할 때부터 해당 선행 용접 비드(10)의 형성을 종료할 때까지 소정의 속도(V1)로 유지하고 있다. 이것에 의해, 모재(1)에 생긴 용융지로부터의 감열량이 일정하게 유지된다.
그리고, 용접 토치(101)를 소정의 진폭의 폭(W)으로 위빙시켜, 용접 토치(101)가 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)에 위치했을 때에, 용접 토치(101)의 위빙을 일시적으로, 즉 t1초 정지시키고 있다. 또한, 용접 토치(101)의 위빙을 t1초 정지시키고 있을 때에, 용접 전류를, 용접 토치(101)가 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a) 이외의 개소에 위치했을 때와 비교하여 큰 제 2의 소정값(A2)[>소정값(A1)]으로 유지하고 있다. 이것에 의해, 용접 토치(101)와 모재(1) 사이에 아크(103)를 발생시켜서 생긴 용융지에서의 한쪽의 단부측에서는, 이 한쪽의 단부 이외의 개소와 비교하여 용접 입열이 증가한다. 그 결과, 이 개소[선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a) 근방]에서 용입 영역(12) 내에 깊은 용입부(12a)가 제작된다.
이어서, 상술한 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)에 다음의 용접 비드인 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부를 중첩하여 해당 후행 용접 비드가 형성된다.
따라서, 본 실시형태에 따른 클래드 용접 방법에 의하면, 용접 토치(101)가 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)에 위치했을 때에, 해당 용접 토치(101)의 위빙을 일시적으로 정지시키고, 또한 용접 토치(101)의 위빙을 정지하고 있을 때에, 해당 용접 토치(101)가 해당 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a) 이외의 개소에 위치했을 때와 비교하여 용접 전류를 증가시키는 것에 의해, 용접 입열을 증가시키고 있다. 그 결과, 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a) 근방에 깊은 용입부(12a)가 형성되고, 해당 깊은 용입부(12a)에 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부를 중첩함으로써, 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부에 있어서 용입 영역의 깊이를 선행 용접 비드(10)의 깊은 용입부(12a)에서 확보할 수 있다. 이것에 의해, 용접 금속의 희석을 억제하면서, 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)와 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부를 중첩한 개소에서의 융합 불량의 발생을 방지하고, 해당 용접 금속으로 모재의 표면을 덮을 수 있다. 게다가 종래와 같이, 그라인더 등에 의한 선행 용접 비드의 한쪽의 단부를 제거하는 작업을 실시하지 않고, 선행 용접 비드를 형성한 후에 후행 용접 비드를 형성할 수 있어, 작업을 비교적 간단 용이하게 실시할 수 있다.
[제 3 실시형태]
본 발명의 제 3 실시형태에서는, 용접 토치가 선행 용접 비드의 한쪽의 단부에 위치했을 때에, 해당 용접 토치의 위빙을 일시적으로 정지시키고, 또한 이때에 용접 전류를 일시적으로 증가시키는 한편, 와이어 송급 속도를 일시적으로 저감했을 경우에 대하여 설명한다.
본 실시형태에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 용접 토치(101)를 소정의 진폭의 폭(W)으로 위빙시켜, 용접 토치(101)가 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)에 위치했을 때에, 용접 토치(101)의 위빙을 일시적으로, 즉 t1초 정지시키고 있다.
그리고, 용접 토치(101)의 위빙을 t1초 정지시키고 있을 때, 용접 전류를, 용접 토치(101)가 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a) 이외의 개소에 위치했을 때와 비교하여 큰 제 2 소정값(A2)[>소정값(A1)]으로 유지하고 있다. 또한, 용접 토치(101)의 위빙을 t1초 정지시키고 있을 때, 와이어 송급 속도를, 용접 토치(101)가 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a) 이외의 개소에 위치했을 때와 비교하여 작은 제 2 소정의 속도(V2)[<제 1 소정의 속도(V1)]로 유지하고 있다. 이것에 의해, 용접 토치(101)와 모재(1) 사이에 아크(103)를 발생시켜서 생긴 용융지에 있어서 한쪽의 단부측에서는, 이 한쪽의 단부 이외의 개소와 비교하여 용접 입열이 증가한다. 그 결과, 이 개소[선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a) 근방]에서 용입 영역(12)내에 깊은 용입부(12a)가 제작된다.
이어서, 상술한 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)에 다음의 용접 비드인 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부를 중첩하여 해당 후행 용접 비드가 형성된다.
따라서, 본 실시형태에 따른 클래드 용접 방법에 의하면, 용접 토치(101)가 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)에 위치했을 때에, 해당 용접 토치(101)의 위빙을 일시적으로 정지시키고, 또한 해당 용접 토치(101)가 해당 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a) 이외의 개소에 위치했을 때와 비교하여, 용접 전류를 증가시키는 한편, 상기 용접 금속의 송급량을 줄이는 것에 의해, 용접 입열을 증가시키고 있다. 그 결과, 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a) 근방에 깊은 용입부(12a)가 형성되어, 해당 깊은 용입부(12a)에 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부를 거듭함으로써, 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부에 있어서 용입 영역의 깊이를 선행 용접 비드(10)의 깊은 용입부(12a)에서 확보할 수 있다. 이것에 의해, 용접 금속의 희석을 억제하면서, 선행 용접 비드(10)의 한쪽의 단부(10a)와 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부를 거듭한 개소에 있어서 융합 불량의 발생을 방지하고, 해당 용접 금속으로 모재의 표면을 덮을 수 있다. 또한, 종래와 같이, 그라인더 등에 의한 선행 용접 비드의 한쪽의 단부를 제거하는 작업을 실시하지 않고, 선행 용접 비드를 형성한 후에 후행 용접 비드를 형성할 수 있어, 작업을 비교적 간단 용이하게 실시할 수 있다.
[그 밖의 실시형태]
상기에서는 선행 용접 비드(10)에서 깊은 용입부(12a)를 제작하는 경우의 클래드 용접 방법에 대하여 설명했지만, 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부 근방에 깊은 용입부를 제작하는 클래드 용접 방법으로 하는 것도 가능하다. 이와 같은 클래드 용접 방법에 있어서도, 상술한 각 실시형태에 따른 클래드 용접 방법과 같은 작용 효과를 발휘한다.
상기에서는, 플라스마 용접을 실시할 때의 클래드 용접 방법에 대해 설명했지만 TIG 용접, MIG 용접 등을 실행할 때의 클래드 용접 방법으로 하는 것도 가능하다. 이와 같은 클래드 용접 방법에 있어서도, 상술한 각 실시형태에 따른 클래드 용접 방법과 같은 작용 효과를 발휘한다.
실시예
본 발명에 따른 클래드 용접 방법의 효과를 확인하기 위해서 실행한 확인 시험을 이하에 설명하지만, 본 발명은 이하에 설명하는 확인 시험에만 한정되는 것은 아니다.
[시험 방법]
본 시험에서는, 용입 영역의 깊은 용입부에 있어서 용입 깊이와 용접 조건(단부 용접 전류, 단부 와이어 송급 속도, 단부 정지 시간)의 관계에 대하여 평가를 실행했다. 구체적으로는, 저합금강으로 이루어지는 모재에 Ni기 합금으로 이루어지는 용접 금속을 클래드 용접했을 경우에 있어서, 용접 조건에 대하여 평가를 실행했다. 용접 토치가 용접 비드의 한쪽의 단부 이외에 위치할 경우에는, 용접 전류를 225A로 하고, 와이어 송급 속도를 11m/분으로 했다. 시험예 1의 조건, 시험예 2의 조건, 비교 시험예 1의 조건에 있어서 위빙 회수는 용접 토치를 용접 방향에 대하여 직각 방향으로 소정의 진폭의 폭으로 위빙하는 회수를 나타낸다.
[시험예 1의 조건]
시험예 1의 조건에서는, 하기의 표 1에 나타내는 바와 같이, 위빙 회수를 16회/분으로 하고, 단부 용접 전류를 300A로 하고, 단부 와이어 송급 속도를 6m/분으로 하고, 단부 정지 시간을 1.2초로 한 용접 조건으로, 용입 영역의 깊은 용입부의 깊이를 계측했다.
[시험예 2의 조건]
시험예 2의 조건에서는, 하기의 표 1에 나타내는 바와 같이, 위빙 회수를 16회/분으로 하고, 단부 용접 전류를 350A로 하고, 단부 와이어 송급 속도를 7m/분으로 하고, 단부 정지 시간을 1.2초로 한 용접 조건으로, 용입 영역의 깊은 용입부의 깊이를 계측했다.
[비교 시험예 1의 조건]
비교 시험예 1의 조건에서는, 하기의 표 1에 나타내는 바와 같이, 위빙 회수를 16회/분으로 하고, 단부 용접 전류값을 250A로 하고, 단부 와이어 송급 속도를 7m/분으로 하고, 단부 정지 시간을 0초로 한 용접 조건으로, 용입 영역의 깊이를 계측했다.
[표 1]
Figure pct00001
[평가]
시험예 1에서는 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 깊은 용입부(42a)의 깊이(d1)가 3.2㎜인 것이 분명해졌다. 시험예 2에서는 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 깊은 용입부(62a)의 깊이(d2)가 5.4㎜인 것이 분명해졌다. 비교 시험예 1에서는 도 5의 (c)에 도시하는 바와 같이, 용입 영역(82)의 깊이(d3)가 1.6㎜인 것이 분명해졌다. 즉, 단부 용접 전류와 단부 정지 시간을 크게 함으로써, 용입 영역에 있어서 깊은 용입부의 깊이가 커지는 것을 확인했다. 또한, 도 5에서 도면부호(31, 51, 71)가 모재를 나타내고, 도면부호(40, 60, 80)가 용접 비드를 나타내고, 도면부호(40a, 60a, 80a)가 용접 비드의 한쪽의 단부를 나타내고, 도면부호(40b, 60b, 80b)가 용접 비드의 다른쪽의 단부를 나타내고, 도면부호(41, 61, 81)가 용접 금속을 나타내며, 도면부호(42, 62, 82)가 용입 영역을 나타낸다.
따라서, 상술한 바와 같이 용접 비드의 한쪽의 단부에서 용접 입열을 증가시킴으로써, 국부적으로 깊은 용입이 되는 깊은 용입부가 제작되고, 다음의 용접 비드인 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부를 선행 용접 비드의 한쪽의 단부에 중첩하여 형성함으로써, 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부에 있어서 용입 영역의 깊이를 선행 용접 비드의 깊은 용입부에서 확보할 수 있다. 이것에 의해, 용접 금속의 희석을 억제하면서, 선행 용접 비드의 한쪽의 단부와 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부를 중첩한 개소에 있어서 융합 불량의 발생을 방지하고, 해당 용접 금속으로 모재의 표면을 덮을 수 있다.
본 발명에 따른 클래드 용접 방법은 발전 플랜트나 화학 플랜트에 이용되는 배관 등에 대하여, 비교적 간단하고 쉬운 수법으로 용접 금속의 희석을 억제하면서, 융합 불량의 발생을 방지하고, 해당 용접 금속으로 모재의 표면을 광범위에 걸쳐서 덮을 수 있으므로, 산업상 지극히 유익하게 이용할 수 있다.
1 : 모재 10 : 선행 용접 비드
11, 21 : 용접 금속 12, 22 : 용입 영역
12a : 깊은 용입부 20 : 후행 용접 비드

Claims (6)

  1. 용접 토치와 모재 사이에 아크를 발생시켜서 생긴 용융지에 용접 금속을 송급하는 한편, 상기 용접 토치를 위빙시키면서 용접 방향으로 이동시켜 용접 비드를 형성하고, 형성된 용접 비드의 근처의 영역에 다음의 용접 비드를 순번으로 형성하는 동시에, 선행하는 선행 용접 비드의 한쪽의 단부와 후행하는 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부를 중첩하여 형성하는 클래드 용접 방법에 있어서,
    상기 선행 용접 비드의 한쪽의 단부와 상기 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부가 중첩되는 개소에서, 상기 선행 용접 비드와 상기 후행 용접 비드가 중첩하지 않는 개소와 비교하여 용접 입열을 증가시켜 국부적으로 깊은 용입이 되는 깊은 용입부(deep penetration)를 제작하는 것을 특징으로 하는
    클래드 용접 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접 입열의 증가가, 상기 용접 토치가 상기 선행 용접 비드의 한쪽의 단부 또는 상기 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부에 위치했을 때에, 상기 용접 토치의 위빙을 일시적으로 정지시키는 것에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는
    클래드 용접 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접 입열의 증가가, 상기 용접 토치가 상기 선행 용접 비드의 한쪽의 단부 또는 상기 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부에 위치했을 때에, 상기 용접 토치가 상기 선행 용접 비드의 한쪽의 단부 이외의 개소 또는 상기 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부 이외의 개소에 위치했을 때와 비교하여 용접 전류를 증가시키는 것에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는
    클래드 용접 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접 입열의 증가가, 상기 용접 토치가 상기 선행 용접 비드의 한쪽의 단부 또는 상기 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부에 위치했을 때에, 상기 용접 토치가 상기 선행 용접 비드의 한쪽의 단부 이외의 개소 또는 해당 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부 이외의 개소에 위치했을 때와 비교하여 상기 용접 금속의 송급량을 줄이는 것에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는
    클래드 용접 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접 입열의 증가가, 상기 용접 토치가 상기 선행 용접 비드의 한쪽의 단부 또는 상기 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부에 위치했을 때에, 상기 용접 토치의 위빙을 일시적으로 정지시키고, 또한 해당 용접 토치가 상기 선행 용접 비드의 한쪽의 단부 이외의 개소 또는 상기 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부 이외의 개소에 위치했을 때와 비교하여 용접 전류를 증가시키는 것에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는
    클래드 용접 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접 입열의 증가가, 상기 용접 토치가 상기 선행 용접 비드의 한쪽의 단부 또는 상기 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부에 위치했을 때에, 상기 용접 토치의 위빙을 일시적으로 정지시키고, 또한 상기 용접 토치가 상기 선행 용접 비드의 한쪽의 단부 이외의 개소 또는 상기 후행 용접 비드의 다른쪽의 단부 이외의 개소에 위치했을 때와 비교하여, 용접 전류를 증가시키는 한편, 상기 용접 금속의 송급량을 줄이는 것에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는
    클래드 용접 방법.
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