profile 김금식 2000-02-02 22:19:07
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반갑습니다.
우선 저는 조선소에서 용접관련 업무를 담당하고 있는 현업 엔지니어 입니다.
Auto-carry FCAW 작업시 모재의 프라이머 때문인지는 몰라도 용접표면에 결함이 많이 남아 수작업으로 리페어 작업을 많이 함으로써 생산성이 많이 떨어집니다.
제 사견으로는 보호가스에 미량의 산소를 첨가해 줌으로서 프라이머의 산화를 촉진해 프라이머의 주성분인 아연을 산화하여 슬래그화를 촉진함으로서 용접부 품질 향상에 기여 하리라 생각됨니다.
전처리 프라이머를 제거하지 않은 상태에서에 용접부품질을 향상 할 수 있는 방법이 있다면 알려 주시 길 바랍니다.
위의 산소 혼합 용접에 의한 용접부 DATA가 있으시다면 부탁 드립니다.

오진호 2000-02-03 11:49

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> 김금식 님의 글 "FCAW 보호가스CO2에 O2혼합에 관하여"
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> 반갑습니다.
> 우선 저는 조선소에서 용접관련 업무를 담당하고 있는 현업 엔지니어 입니다.
> Auto-carry FCAW 작업시 모재의 프라이머 때문인지는 몰라도 용접표면에 결함이 많이 남아 수작업으로 리페어 작업을 많이 함으로써 생산성이 많이 떨어집니다.
> 제 사견으로는 보호가스에 미량의 산소를 첨가해 줌으로서 프라이머의 산화를 촉진해 프라이머의 주성분인 아연을 산화하여 슬래그화를 촉진함으로서 용접부 품질 향상에 기여 하리라 생각됨니다.
> 전처리 프라이머를 제거하지 않은 상태에서에 용접부품질을 향상 할 수 있는 방법이 있다면 알려 주시 길 바랍니다.
> 위의 산소 혼합 용접에 의한 용접부 DATA가 있으시다면 부탁 드립니다.
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-------------- 답 변 --------------
보호가스가 100%인 탄산가스를 사용하는데 산소를 첨가하는 것은 오히려 기공의 발생을 악화시킬 것 같습니다. (더 많은 흄의 발생 예상됨, 탄산가스가 전리되면서 이미 산소를 첨가한 효과가 나타납니다. )
일단은 철강회사와 협의하여 용접가능한 프라이머의 적용과 아니면 아연 함량이 적은 프라이머의 적용. 프라이머의 두께가 과도한지를 검점해야 할 것 같습니다.
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예전에 이러한 문제를 가지고 저희팀에서 작업을 했었는데 기억이 잘 나지 않는 군요. 곧 다른 전문가의 답변이 있을 것입니다.
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신윤섭 2000-02-09 01:15

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> 김금식 님의 글 "FCAW 보호가스CO2에 O2혼합에 관하여"
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> 반갑습니다.
> 우선 저는 조선소에서 용접관련 업무를 담당하고 있는 현업 엔지니어 입니다.
> Auto-carry FCAW 작업시 모재의 프라이머 때문인지는 몰라도 용접표면에 결함이 많이 남아 수작업으로 리페어 작업을 많이 함으로써 생산성이 많이 떨어집니다.
> 제 사견으로는 보호가스에 미량의 산소를 첨가해 줌으로서 프라이머의 산화를 촉진해 프라이머의 주성분인 아연을 산화하여 슬래그화를 촉진함으로서 용접부 품질 향상에 기여 하리라 생각됨니다.
> 전처리 프라이머를 제거하지 않은 상태에서에 용접부품질을 향상 할 수 있는 방법이 있다면 알려 주시 길 바랍니다.
> 위의 산소 혼합 용접에 의한 용접부 DATA가 있으시다면 부탁 드립니다.
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-------------- 답 변 --------------

답변이 많이 늦었군요
아래와 같이 내용을 정리해 드리오니 도움이 되시길 바랍니다.

1. Porosity
질문 내용에 단순히 결함이 문제가 된다고만 하셨는데 아연을 베이스로한 프라이머와 관련이 있는 것으로 봐서 기공에 대해 정리해 보겠습니다.
1) Porosity의 발생 모드
a. Mechanical Pore
개요: 용접이음부의 형상이 기공의 주 원인으로 작용하며, 루우트부에 아크열에 의해 쉽게 기화될수 있는 물질이 존재하거나 루우트부에 갇혀있던 기체(공기,기화된 물질)가 아크열에 의해 순간적으로 팽창하여 용융풀 내로 밀고 들어와 형성되는 Pore입니다.
형성물질: 아연,Shop-primer,Paint등
구별되는 특징: 주로 기공이 루우트부에 연결되어 있거나,
응고과정에서 Pore가 형성되므로 비이드의 중앙에 위치합니다.
b. Metallurgical Pore
발생원인: 오염된 모재,저장상태가 나쁜 와이어 사용,보호가스의 부적절(적은유량,바람,노즐내의 스패터 과다 등),아크의 불안정과 과도한 용접속도를 들수 있습니다.
기공생성의 가스로는 CO,N2,H2 등을 들수 있습니다.
2) Mechanical Pore의 민감성
- 발생원인이 위와 같으므로,
맞대기이음보다 필렛이음이 민감하며
편면필렛용접보다 양면필렛용접이 민감합니다.
필렛이음보다 겹치기이음(Lap Joint)이 민감합니다.
하지만 위의 내용은 원칙적인인 사항으로서 이음형상을 바궈서 Pore를 줄일수 있다고 하더라도 설계측면에서 설변이 불가능할수도 있겠습니다.
3) 기타 관련성
그외에 루우트간격,용접 파라메타,프라이머의 종류,필러메탈의 종류과 관련이 있습니다.
4) 방지대책
a. 너무 좁은 루우트간격을 피하십시요(이유: 가스배출용이)
b. 용융풀의 점성(Viscosity)이 낮은 용접와이어를 사용하십시요. 즉, 이것은 용융풀내의 산소량과 관련된 내용으로서 Basic계통보다는 Rutile계통의 플럭스를 사용한 FCW를 사용하는 것이 프라이머에 의한 기공 방지에 유리합니다.
단 용착금속의 기계적성질 특히 충격치가 우수하게 보증되어야 하는 부위에는 적용전에 기계적성질을 만족하는지에 대한 사전 검토가 필요합니다. 왜냐하면 Rutile 계통 즉 고산화티탄계열의 와이어가 Basic 계통 즉 저수소계 와이어에 비해 충격치가 떨어지기 때문입니다.
c. 가스의 발생량이 적고 기화온도가 높은 프라이머 재질을 선택하십시요
- 이들 문제는 단편적으로 어느하나만을 가지고 완전히 잡을 수 있는 문제는 아니며 또한 설계측면,현장,원가 등등을 모두 고려해야 겠지요.

2. 프라이머에 대한 용접성 시험
- 프라이머에 대한 용접성시험을 위한 표준시험방법이 있습니다. 제가 가지고 있는 것은 독일 규격으로 DVS-guideline 0501 인데 제 생각으로는 굳이 그걸 따를 필요는 없을 것같고 귀사에서 현재 결함이 심한 용접이음부를 시편화하느것도 괜찮을 것 같습니다. 용접후 방사선투과검사로 얼마든지 평가가 가능할 것입니다.

3. FCW의 선정
귀사에서 현재 어느 규격의 와이어를 사용하고 계신지는 알수 없지만 잘 아시는 바와 같이 FCW에 따라 기계적 성질,작업성 뿐만 아니라 프라이머에 대한 내기공성의 차이도 큽니다.
제가 알기로는 요즘 내피트성이 많이 향상된 FCW가 있습니다.
몇가지를 추천해드리겠습니다.
아래의 상품은 세일금속(Alloy Rods제품,연락처는 홈페이지에서 찾아보세요)의 제품입니다.
- Dual Shield R-70
; AWS E70T-1급, 슬래그 계임
- Coreweld 111RB
, AWS E70T-1급, 메탈계임

4. 보호 가스
- 제가 알기로는 FCAW를 하는데 산소를 추가한 보호가스는 사용하지 않으며 CO2 또는 Ar+CO2 를 사용하며 JIS 나 AWS 규격도 그렇습니다. 또한 O2를 굳이 섞을 필요도 없으며 기화된 프라이머 가스의 배출이 용이한 적절한 FCW를 성정함이 옳다고 생각합니다. 또한 만약 소량의 O2를 혼합하여 내피트성이 다소 향상된다고 하더라도 그런 배합의 가스는 특수용이 되어 대량수급과 단가에 큰문제가 될 것입니다.
가스와 FCW에 대해 결론적으로 정리해 보면, 공급업체와 협의하여 적절한 FCW를 선택한후 자가에서 용접성시험을 수행하여 최종적으로 FCW 의 선정과 거기에 따른 프라이머,이음형태,보호가스 및 용접파라메타 등을 PQR로 마감함이 옳을 것입니다.

두서없이 장황하게 작성된 것 같은데 도움이 되시길 바랍니다.

이진희 2000-02-16 10:34

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> 신윤섭 님의 글 "답변: "FCAW 보호가스CO2에 O2혼합에 관하여""
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> > 김금식 님의 글 "FCAW 보호가스CO2에 O2혼합에 관하여"
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> > 반갑습니다.
> > 우선 저는 조선소에서 용접관련 업무를 담당하고 있는 현업 엔지니어 입니다.
> > Auto-carry FCAW 작업시 모재의 프라이머 때문인지는 몰라도 용접표면에 결함이 많이 남아 수작업으로 리페어 작업을 많이 함으로써 생산성이 많이 떨어집니다.
> > 제 사견으로는 보호가스에 미량의 산소를 첨가해 줌으로서 프라이머의 산화를 촉진해 프라이머의 주성분인 아연을 산화하여 슬래그화를 촉진함으로서 용접부 품질 향상에 기여 하리라 생각됨니다.
> > 전처리 프라이머를 제거하지 않은 상태에서에 용접부품질을 향상 할 수 있는 방법이 있다면 알려 주시 길 바랍니다.
> > 위의 산소 혼합 용접에 의한 용접부 DATA가 있으시다면 부탁 드립니다.
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>
> -------------- 답 변 --------------
>
> 답변이 많이 늦었군요
> 아래와 같이 내용을 정리해 드리오니 도움이 되시길 바랍니다.
>
> 1. Porosity
> 질문 내용에 단순히 결함이 문제가 된다고만 하셨는데 아연을 베이스로한 프라이머와 관련이 있는 것으로 봐서 기공에 대해 정리해 보겠습니다.
> 1) Porosity의 발생 모드
> a. Mechanical Pore
> 개요: 용접이음부의 형상이 기공의 주 원인으로 작용하며, 루우트부에 아크열에 의해 쉽게 기화될수 있는 물질이 존재하거나 루우트부에 갇혀있던 기체(공기,기화된 물질)가 아크열에 의해 순간적으로 팽창하여 용융풀 내로 밀고 들어와 형성되는 Pore입니다.
> 형성물질: 아연,Shop-primer,Paint등
> 구별되는 특징: 주로 기공이 루우트부에 연결되어 있거나,
> 응고과정에서 Pore가 형성되므로 비이드의 중앙에 위치합니다.
> b. Metallurgical Pore
> 발생원인: 오염된 모재,저장상태가 나쁜 와이어 사용,보호가스의 부적절(적은유량,바람,노즐내의 스패터 과다 등),아크의 불안정과 과도한 용접속도를 들수 있습니다.
> 기공생성의 가스로는 CO,N2,H2 등을 들수 있습니다.
> 2) Mechanical Pore의 민감성
> - 발생원인이 위와 같으므로,
> 맞대기이음보다 필렛이음이 민감하며
> 편면필렛용접보다 양면필렛용접이 민감합니다.
> 필렛이음보다 겹치기이음(Lap Joint)이 민감합니다.
> 하지만 위의 내용은 원칙적인인 사항으로서 이음형상을 바궈서 Pore를 줄일수 있다고 하더라도 설계측면에서 설변이 불가능할수도 있겠습니다.
> 3) 기타 관련성
> 그외에 루우트간격,용접 파라메타,프라이머의 종류,필러메탈의 종류과 관련이 있습니다.
> 4) 방지대책
> a. 너무 좁은 루우트간격을 피하십시요(이유: 가스배출용이)
> b. 용융풀의 점성(Viscosity)이 낮은 용접와이어를 사용하십시요. 즉, 이것은 용융풀내의 산소량과 관련된 내용으로서 Basic계통보다는 Rutile계통의 플럭스를 사용한 FCW를 사용하는 것이 프라이머에 의한 기공 방지에 유리합니다.
> 단 용착금속의 기계적성질 특히 충격치가 우수하게 보증되어야 하는 부위에는 적용전에 기계적성질을 만족하는지에 대한 사전 검토가 필요합니다. 왜냐하면 Rutile 계통 즉 고산화티탄계열의 와이어가 Basic 계통 즉 저수소계 와이어에 비해 충격치가 떨어지기 때문입니다.
> c. 가스의 발생량이 적고 기화온도가 높은 프라이머 재질을 선택하십시요
> - 이들 문제는 단편적으로 어느하나만을 가지고 완전히 잡을 수 있는 문제는 아니며 또한 설계측면,현장,원가 등등을 모두 고려해야 겠지요.
>
> 2. 프라이머에 대한 용접성 시험
> - 프라이머에 대한 용접성시험을 위한 표준시험방법이 있습니다. 제가 가지고 있는 것은 독일 규격으로 DVS-guideline 0501 인데 제 생각으로는 굳이 그걸 따를 필요는 없을 것같고 귀사에서 현재 결함이 심한 용접이음부를 시편화하느것도 괜찮을 것 같습니다. 용접후 방사선투과검사로 얼마든지 평가가 가능할 것입니다.
>
> 3. FCW의 선정
> 귀사에서 현재 어느 규격의 와이어를 사용하고 계신지는 알수 없지만 잘 아시는 바와 같이 FCW에 따라 기계적 성질,작업성 뿐만 아니라 프라이머에 대한 내기공성의 차이도 큽니다.
> 제가 알기로는 요즘 내피트성이 많이 향상된 FCW가 있습니다.
> 몇가지를 추천해드리겠습니다.
> 아래의 상품은 세일금속(Alloy Rods제품,연락처는 홈페이지에서 찾아보세요)의 제품입니다.
> - Dual Shield R-70
> ; AWS E70T-1급, 슬래그 계임
> - Coreweld 111RB
> , AWS E70T-1급, 메탈계임
>
> 4. 보호 가스
> - 제가 알기로는 FCAW를 하는데 산소를 추가한 보호가스는 사용하지 않으며 CO2 또는 Ar+CO2 를 사용하며 JIS 나 AWS 규격도 그렇습니다. 또한 O2를 굳이 섞을 필요도 없으며 기화된 프라이머 가스의 배출이 용이한 적절한 FCW를 성정함이 옳다고 생각합니다. 또한 만약 소량의 O2를 혼합하여 내피트성이 다소 향상된다고 하더라도 그런 배합의 가스는 특수용이 되어 대량수급과 단가에 큰문제가 될 것입니다.
> 가스와 FCW에 대해 결론적으로 정리해 보면, 공급업체와 협의하여 적절한 FCW를 선택한후 자가에서 용접성시험을 수행하여 최종적으로 FCW 의 선정과 거기에 따른 프라이머,이음형태,보호가스 및 용접파라메타 등을 PQR로 마감함이 옳을 것입니다.
>
> 두서없이 장황하게 작성된 것 같은데 도움이 되시길 바랍니다.

-------------- 답 변 --------------

많은 의견들이 도움이 될 것으로 기대 됩니다.
대개의 경우 가스 용접에 산소 혼입은 반대하지만 , 대부분 선입견에 의한 것이 많습니다.
FCAW 혹은 GMAW에서 산소의 사용에 관한 내용은 가장 최근에 발간된 AWS의 Welding Handbook에 아주 자세하게 설명되어 있습니다.
작년도 용접 기술사 실기 시험에도 이 문제가 구술 시험으로 제기되었습니다.
자세한 설명은 생략하기로 하고, 이에 관해서 직접 찾아 보시면 도움이 될 것입니다.

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