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GTAW 보호가스 중 Ar+H 의 경우

전민재 2019-12-15 16:46:41

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안녕하십니까,

GTAW 보호가스 중 Ar+H 혼합가스를 사용하는 경우가 있다고 들었는데,......

1. 어떤 경우에 사용하는 지요?

2. 보호가스로 사용하는 H로 인해 기공이나 HIC 가 발생하지는 않으는지요?

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홍만화 2019-12-16 11:13

저도 생소하게 느껴졌는데, AWS(SFA)-5.32를 보면, Argon+Hydrogen이 95+5로 혼합된 것이 사용되네요. 주로 스테인리스강이나 니켈 합금에 적용된다고 합니다.아크전압이 증가되는 효과가 있어서 용접속도가 빨라진답니다. 전문가가 또 댓글을 달것으로!

관리자[senior] 2019-12-16 17:09

수소를 쓰게 되면 용접과정에 발생할 수 있는 산소를 근본적으로 차단하여 용접부 산화를 방지하게 됩니다. 그래서 완성된 용접부가 마치 산세를 한 것 처럼 뽀얀 피부를 가지게 되죠. 그런데 질문하신 것 처럼 탄소강에서는 그게 가공발생, 수소취성이나 심지어 HIC발생 등의 위험성이 있기에 추천하지 않습니다. 용접방법중에는 Atomic Hydrogen Welding이라는 것도 있는데, 같은 효과를 가집니다.

은정철[tomeun] 2019-12-17 13:01

좋은 답글에 조금만 더 첨언합니다. GTAW의 Shielding Gas에 hydrogen을 첨가하는 연구는 생산성 향상과 미려한 표면을 얻고자 오래전부터 실시되어 왔는데 일부 산업의 Austenitic Stainless Steels or Alloys 에서는 이미 대개 Ar + Hydrogen < 4-5%로 적용해 오고 있습니다. 그러나, 비록 HIC는 Austenitic Metallic Structure에서는 주요 관심사가 아니지만 Hydrogen의 화염과 폭발의 위험성을 우려로 (유증기가 많은 현장 상황을 고려) 인해 Oil & Gas, LNG, Petrochemical Industries에서는 구체적으로 문서화 하지는 않았지만 그 사용을 달갑게 생각하지 않아 왔습니다. 따라서 이들 산업분야에서 기존에 사용하고 있는 P. No. 8의 GTAW WPS는 거의 모두 100%Ar 을 사용해 오고 있습니다. 한편, 최근 API RP582의 다음 Version (4th edition) 을 위해 “shielding gas에 H2 또는 N2 가 첨가할 경우 PQR이 Pass되면 그 사용이 가능하다” 리는 문귀를 넣어H2 또는 N2 의 사용을 좀 더 자유롭게 하려고 하고 있습니다.

전민재[ihoperi] 2019-12-22 10:13

감사 합니다. 추가 질문 드립니다. Austenite stainless steel 용접에서 Shielding gas 로써 Argen 대신 Nitrogen만 사용하는 WPS를 취득 해 사용한다면, 사용상 문제가 되지 않을 것으로 판단됩니다. 이 부분에서 계약상의 사전 Specificate이 없는 상태에서, Shielding gas 별 파형과 Penetration이 다르기 때문에 허용 불가라고 할 수 있는지요? 의견 부탁 드립니다.

관리자[senior] 2019-12-25 20:08

질소를 사용하여 용접할 경우에 대해서는 우선 질소가 아주 강력한 Austenite Former이기에 긍정적인 면이 있습니다. 하지만 그 양이 단순히 혼합가스가 아니라 100% 혹은 너무 많으면 문제가 발생하겠지요. AWS등의 자료를 보면 DSS의 경우에도 최대 6%이내로 추천하고 있으며, 국내 논문자료등에도 4.5%를 넘으면 Blowhole이나 심지어 Piping등의 결함이 발생하여 문제가 된다고 적고 있습니다. ASS에 대해서는 100%로 적용한 실험 결과는 아직 확인하지 못했습니다.

은정철[tomeun] 2019-12-26 13:25

좋은 답글에 조금만 더 첨언 해 봅니다. 일반적으로 N2는 용접에서 Shielding gas의 용도로의 사용은 극히 제한적입니다. 이는 79%의 N2와 21% O2로 이루어진 대기중 (Shielding gas 없이) 에서 용접이 제대로 되지 않는 이유는 O2만의 문제가 아니며 N2 또한 Bad Weldability (특히, Porosity) 에 큰 기여를 하기 때문입니다. 그러나 N2 화합물을 이용한 Super stainless steels 이 개발되면서 Shielding gas에 약간의 N2를 첨가하는 용접이 널리 사용하게 되어 오고있습니다. 이는 재료의 PRE를 높이고자 소재에 인위적으로 주입한 N2의 일부가 용접 중 비산되어 소모되기 때문에 이를 Make up해 주기위해 shielding gas에 max 3-6% (주로 1-2%) N2를 첨가하여 사용하고 있습니다. 그리고 앞에서 언급한 바와같이 N2는 아주 강력한 Austenite former이므로 ASS의 용접에서 solidification crack을 방지하기 위해 적용하는 Ferrite control에 영향 (ferrite 양을 낮게 만듬) 을 미칠 수 있으므로 N2을 적용한다면 PQR실시 과정에서 요구되는 Ferrite양과solidification crack 및 Porosity를 반드시 확인하여야 할 것으로 봅니다. 더 자세한 자료는 아래를 참조바랍니다. - Internet에서 제공되는 Welding Materials Suppliers 의 여러 Reports - 은정철, 스테인레스강의 실무, 대신기술, 2000 (Old Version)

전민재[ihoperi] 2019-12-26 22:08

답변에 대단히 감사드리며, 자꾸만 질문 사항이 생기네요. Austenite Stainless steel의 Welding 에서 Shielding Gas에 대해서는 알겠는데, Backing Gas로써의 Ar, CO2, He, N2 Gas의 차이점은 무엇인지? 혹시 별도의 자료가 있는지요?

관리자[senior] 2019-12-28 06:39

Shielding이건 Backing이건 그 역할과 기능은 같습니다. 국내에서 일부 관로공사 과정에서 질소를 Backing Gas로 사용하는 경우가 있고, DSS 자재를 생산하는 일부 제조사의 기술자료 중에 질소를 100%로 Backing Gas를 명기한 부분이 있는데, 이는 모두 잘못된 내용입니다.

은정철[tomeun] 2019-12-28 13:21

문제는 Purging Gas N2가 Welding Arc에 용해해 들어가느냐 (nitrogen ion으로서) 아니냐 하는 것이 그 역할에 있어서 Shielding Gas와 가장 큰 차이의 변수가 될 것입니다. 일단 이온화된 N이 Arc에 들어가면 안정적인 용접 Quality를 확보하기가 어렵겠지요. 그러나 유럽에서는 ASS에 한해 N2를 사용하기도 한다는데 (아마도Shielding Gas와의 적절한 조합으로 Purging Gas N2의 이온화를 억제하여) 북미에서는Nitrogen Ion 의 작용을 원천 차단할 수가 없다고 믿기에 Purging Gas N2 은 거의 사용하지 않고 있습니다. 아래의 자료를 참조하시기 바랍니다. ISO 14175 Welding consumables - Gases and gas mixtures for fusion welding and allied processes http://www.boc-gas.com.au/internet.l...e351_68116.pdf http://old.messergroup.com/de/Info_Download/Fachbroschueren/Schweissen_und_Schneiden/Gas_shielded_arc_welding_Selected_reference_tables.pdf

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