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> 김금식 님의 글 "SAW용접시 용입깊이와 잔류 각변형과의 관계"
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> 반갑습니다.
> 우선 저는 아래의 FCAW용접 보호가스에 산소 혼합에 관한 질문을 한 사람과 동일인 입니다.
> 이번엔 다른 문제로 여러분의 머리를 빌렸으면 합니다.
> 우선 재료는 AH급 15t강제로서 I개선으로 양면 자동용접을 적용합니다.
> 우선 1st용접후 jig를 이용하여 구속을 한 후 turn-over를 한후 2nd용접을 실시 합니다. 하지만 jig로 구속된 상태이기 때문에 변형의 정도를 check할 수 없지만 본선에 block를 탑재 후 구속용 jig를 해체하면 block이 활모양으로 변형이 가서 setting작업에 애로사항이 많이 발생 합니다.
> 변형양은 폭 10m에 50~60mm정도 입니다.
> 제 사견으로를 양면 용접의 용입열량(용입량)을 잘 control하면 각 변형을 거의 제로화 시켜서 정도 향상에 기여 하리라 사료 됩니다.
> 따라서 이 글을 읽는 여러분중 상기 내용에 관하여 알고 있거나 back-data가 있으신분은 저에게 많은 도움이 되리라 확신 합니다.
> setting 작업이 약 19m고소 작업 이기 때문에 안전과도 직결된 심각한 문제 입니다. 부디 이 글을 보시는 분께서는 문제의 심각성에 동의 하시리라 생각하며 이 글의 커튼을 닫습니다.

-------------- 답 변 --------------

용접변형에 관한 부분은 정확한 현재의 용접조건(전류, 전압, 속도, 용접재료), 용접 대상 모재의 특성, 용접사의 기량등을 충분하게 검토하기전에는 뭐라고 단정적인 답을 하기가 어렵습니다.
어떠한 용접이던지 용접부 변형이 발생하는 것은 사실이며, 단지 그 변형의 정도가 구조물의 사용에 위험성의 요소로 작용되는지의 여부가 문제를 고찰하고 판정할 수 있는 기준이 될 것입니다.

용접부에 발생되는 변형은 용접과정의 응고 수축응력에 의한 것입니다.
그렇다면 용접후 응력을 제거해 주면 변형이 원래대로 회복될 수 있는가?
어떤 책에 보면 용접후 응력을 최소화 할 수 있는 방법과 변형을 최소화 할 수 있는 방법에 대해 동일한 조건으로 설명한 것들이 많이 있습니다.
하지만 이는 잘못된 것입니다.
예를 들어 Multi Pass로 용접을 하게 되면,
- 잔류 응력은 줄일 수 있습니다. (후속 Bead에 의해 선행 Bead의 열처리 효과가 발생하고 한꺼번에 수축되는 용융 금속의 양이 작게되므로..)
- 변형은 심하게 됩니다. (많은 사람들이 이 말을 이해하지 못하고 있는데. 현장에서 실제로 용접을 해보면 간단히 확인할 수 있습니다. 이는 반복된 수축 응력의 작용으로 용접 구조물이 서서히 변형에 순응해가는 과정이지요. AWS Welding Handbook 참조)

간혹 용접후 변형을 열처리등을 이용하여 제거할 수 있다고 주장하는 글을 볼 수 있는 데, 이는 잔류 응력을 작게하는 기능은 있어서 이미 용접과정에서 응고 수축에 의한 변형이 일어난 부분을 원래대로 회복할 수는 없습니다. (지금과 같이 강제 구속 JIG를 사용할 경우 JIG 제거후의 변형을 조금이라도 줄일 수는 있겠지요.)
물론 최근 대부분의 Spec.에서 금지시하는 Peening 을 매 용접 Pass마다 실시하여 응고 수축에 의한 Volumetric Shrinkage 를 부분적으로 줄일 수도 있겠지요. 하지만 이건 현실적으로 적용하기 곤란하고 도리어 용접금속의 품질을 저하시킬 수 있는 단점이 있습니다.

현재 김금식님의 질문 내용만을 기준으로 다음과 같이 정리하겠습니다.
- 모재의 두께가 일반적인 구조물에 적용되는 열처리 기준(탄소강 기준으로 Plate 38t, Pipe 19t)에는 미치지 못합니다.
이말은 현재 용접 구조물의 두께가 용접후 잔류 응력에 의한 문제가 주 고려 대상에서 제외되도 될 정도의 두께라는 얘기이지요.
따라서, 용접과정에서 발생하는 잔류 응력이 정상적인 용접 조건이라면 크게 문제가 되지 않는 다는 것이지요.
- 그렇다면 단지 변형만이 문제가 되는데. 이에 대해서는 다음의 주소로 가보세요. http://www.twi.co.uk/bestpac 이주소는 유렵쪽에서 가장 활발하게 용접에 관해 연구하고 있는 TWI의 Homepage중에서 용접사의 가량에 관한 부분을 소개한 곳입니다.
여기에 보면 미리 각변형을 주거나, 용접 개선을 개선하여 변형을 줄이는 방법에 관해 소개하고 있습니다.
참고하시고, AWS Welding Handbook 최시판에도 이러한 내용이 이론적인 설명과 함께 자세히 소개되고 있습니다.
용접 변형은 용접 조건에 관한 전반적인 고찰이 이루어져야 하며, 어는 한두가지의 요소만으로 쉽게 해결하기는 어렵습니다.
제 생각에는 미리 어느 정도의 각변형을 주어 용접을 하거나, 아예 현재의 단면 개성을 양면(6:4정도) 개선으로 바꾸어 적용하는 것이 좋다고 판단됩니다.

참고하시고 도움이 되었으면 합니다.

이외에도 혹시 도움이 필요하신 내용이 있으면 아래의 연락처로 연락주세요.

이진희 과장 / 용접기술사, 미국용접학회 공인 용접검사원(CWI)
전화 : 02-728-3201
E-mail : senior@lgenc.co.kr

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> 김금식 님의 글 "SAW용접시 용입깊이와 잔류 각변형과의 관계"
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> 반갑습니다.
> 우선 저는 아래의 FCAW용접 보호가스에 산소 혼합에 관한 질문을 한 사람과 동일인 입니다.
> 이번엔 다른 문제로 여러분의 머리를 빌렸으면 합니다.
> 우선 재료는 AH급 15t강제로서 I개선으로 양면 자동용접을 적용합니다.
> 우선 1st용접후 jig를 이용하여 구속을 한 후 turn-over를 한후 2nd용접을 실시 합니다. 하지만 jig로 구속된 상태이기 때문에 변형의 정도를 check할 수 없지만 본선에 block를 탑재 후 구속용 jig를 해체하면 block이 활모양으로 변형이 가서 setting작업에 애로사항이 많이 발생 합니다.
> 변형양은 폭 10m에 50~60mm정도 입니다.
> 제 사견으로를 양면 용접의 용입열량(용입량)을 잘 control하면 각 변형을 거의 제로화 시켜서 정도 향상에 기여 하리라 사료 됩니다.
> 따라서 이 글을 읽는 여러분중 상기 내용에 관하여 알고 있거나 back-data가 있으신분은 저에게 많은 도움이 되리라 확신 합니다.
> setting 작업이 약 19m고소 작업 이기 때문에 안전과도 직결된 심각한 문제 입니다. 부디 이 글을 보시는 분께서는 문제의 심각성에 동의 하시리라 생각하며 이 글의 커튼을 닫습니다.

-------------- 답 변 --------------
A. SAW 용접은 고능률 용접으로 입열량이 MMA 및 MIG,MAG 보다 높습니다.
대체적으로 용입은 전류의 크기에 비례하는데, SAW의 경우 I Groove
경우 100A당 lmm, V 및 Y Groove 경우 0.7mm 로 계산합니다.
B. 용접 변형의 경우 기본적으로 SAW 용접에서 발생 방지는 불가능합니다.
대부분의 경우 용접 변형의 발생을 줄이기 위해
1.개선 방법 : X 및 K Groove 를 적용합니다.
2.용접 순서 : 후퇴법,비석법,Zig Zag 용접법 사용 -SAW 공정에서는
적용이 힘듬.
3.미리 역변형을 주는 방법 : 역변형 양은 실험이나, 경험치로
정하며 대체적으로 변형량의 1.5배- 2배임.
양산 공정에서는 역변형을 많이 적용합니다. 그외 변형을 교정하기
위해 점 가열 냉각법을 적용합니다(이때 탄소 당량이 큰 재질은 주의
요함).
용접 변형의 교정에서 중요한 것은 용접 변형의 종류는 상기 角변형
뿐만 아니라 횡,종변형등도 있습니다. 3차원적인 Twisting 변형은
교정이 무척 어려움으로 용접 시공 방법에서 角변형만 일정하게
발생 할수 있도록(용접 시공 조건의 표준화) 유도 한후 각 변형 감소및
교정 방법을 강구하는 것이 필요합니다. -끝