배관 용접 종류 Best 5

국내에서 대표적으로 사용되는 발전소의 배관 용접 종류 5가지에 대해 살펴보겠습니다. GMAW를 제외하고 대부분의 배관 제작 공장에서 사용되는 SMAW, GTAW, FACW, SAW에 대한 기본적인 원리와 특성에 대해 다뤘습니다.

 

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1. SMAW (Sheild Metal Arc Welding)

1) 원리

피복제를 도포한 용접봉을 사용하여 모재와 용접봉 사이에 아크를 발생시켜 아크열로 용접봉을 녹여 접합, 피복제의 연소가스 및 생성된 슬래그로 대기를 차폐하는 원리를 이용한다.

 

2) 적용전류 : AC, DCEP(DCRP), DCEN(DCSP)

 

3) 특성

• 가장 기본적인 아크 용접의 형태로 널리 사용된다.
• 모든 용접 자세로 적용 가능하다.
• 높은 용접 기량이 요구된다.
• 거의 모든 금속의 용접에 적용 가능하다. (알루미늄이나 티타늄 같은 고 산화성 금속은 제외)
• 모든 두께에 용접 적용이 가능하다 (두께 2mm 이하의 박판 용접은 제외)
• 장비가 간단하고 가격이 저렴하여 조작이 용이하다.

 

4) 기본적인 장치 및 원리 도해

 

SMAW 용접

 

5) 용접기 특성 비교 검토

비교항목	직류 용접기	교류 용접기
아크 안전성	우수	조금 불안
용접 극성	가능 (DCEP, DCEN)	불가능
무부하 전압	약간 낮음 (최대 60볼트)	높음 (80 ~ 100볼트)
전격의 위험	적음	많음 (무부하 전압이 높음)
구조 및 고장률	복잡 / 많음	간단 / 적음
역률	매우 양호함	불량
가격	비쌈	쌈
아크 쏠림 방지	불가능	가능 (아크 쏠림이 거의 없음)

 

6) 용접에 영향을 주는 요수

• 전류, 속도, 용접의 각도, 운봉 (비드폭은 탄소강은 심선 6배, SUS & ALLOY는 심선이 4배 이하)
• 전류 (탄소강 용접 시) 단, SUS 용접 시는 고장력 용접봉에 비해 약 10~20Amp. 낮게 사용함)

자세	봉경 3.2mm	봉경 4.0mm	봉경 5.0mm
F (아래보기)	110 ~ 130	150 ~ 180	190 ~ 230
V (수직)	80 ~ 130	130 ~ 160	160 ~200

 

SMAW 용접 (Shielded Metal Arc Welding)

 

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2.  GTAW (Gas Tungsten Arc Welding)

1) 원리

텅스텐 용접봉을 이용하여 모재와 아크를 발생시키고 이 아크열로 용가재를 녹여 접합, 보호가스(Sheiding  gas)가 용융부 주변에 분출되어 대기로부터 용융부를 보호함.

 

2). 적용 전류 : AC, DCEN(DCSP)

 

용접 아크(ARC)의 기본 지식 / 직류 정극성(DCEN)과 직류 역극성(DCEP)의 차이

 

3) 특성

• 정밀하고 미려한 용접이 가능하다. (슬러그나 스패터가 없음)
• 모든 자세의 용접이 가능하다.
• Back bead 용접 품질이 양호하다. (Pipe, Tube 용접에 적용)
• 고기량이 요구된다.
• 대부분의 금속 용접에 적용이 가능하다. 고품질, 박판 용접에 좋으나 용접효율은 낮다.
• 모재에 열을 적게 주는 저입열 용접이 가능하다. (Inverter Pulse 용접 적용 시)

 

4) 기본적인 장치 및 원리 도해

 

GTAW 용접

 

5) 보호가스(Shidling gas)

주로 아르곤 99.99% (가스 흐름 속도 8~15l/min), 헬륨 (가스 흐름 속도: 15~30l/min) 사용한다.

  - 헬륨 가스는 입열이 많고 넓은 비드를 형성하는 특징이 있음.

 

6) Back Shielding Gas (Back purging)

배관 내부로 가스를 주입하여 보호가스로 퍼징하는 것을 말한다. (보호가스는 용접하는 외부에서 용접물을 보호하는 것)

• Pipe or Tube 초층 용접 시 용접 이면에 산화 방지
• Gas 공급 압력은 약고 일정하게 유지
• 스테인리스나 고합금강의 경우 2-3개의 용접층이 쌓일 때까지(최소 두께 5mm) back purging을 유지한다. 이는 용접물이 용융상태에서 응고되어 배관 내부에서의 보호가스가 자연스럽게 막히게 되면 back purging이 필요 없게 됨을 의미한다.

 

GTAW 더 알아보기

GTAW 용접 (Gas Tungsten Arc Welding)

 

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3. GMAW (Gas Metal Arc Welding)

1) 원리

피복이 없는 용가재를 연속적으로 공급하여 모재와 용가재 사이에 아크를 발생시키고 이 아크열로 용가재를 용착, 용접부 주위에 Shielding gas를 분출시켜 대기를 차폐함.

 

2) 적용전류: DCEP(DCRP), DCEN(DCSP)

 

3) 특성

• 용가재 및 보호가스를 연속적으로 공급함으로써 SMAW에 비해 용착 효율이 높다.
• 자동화 가능, 장비 가동률이 향상
• 장비가 복잡하고 가격이 비교적 비싸다.
• 다양한 모재 두께를 용접 가능 (후판 용접이 가능)
• SMAW보다 용접 기량이 낮게 요구된다.
• 전류, Wire 직경, 보호가스에 따라 다른 이행 형태 (Short-circui, globular, spray)
• Pulse mode 사용으로 저전류, 박판용접, 전자세 용접 시행 가능함

 

4) 기본적인 장치 및 원리 도해

 

GMAW 용접

 

5) GMAW 용접봉 재질별 적용 보호가스

Shielding gas	Mild steel Solid wire	Mild steel  Cored wire	Al	Cu	SUS
CO2 100%	O	O			O
Ar(75%) + CO2(25)	O
Ar 100%			O	O
Ar(95~98%) + O2(2~5%)	O				O
He(75%) + Ar(25)			O	O

 

GMAW 더 알아보기

GMAW 용접 (Gas Metal Arc Welding) - Part 1

 

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4. FCAW(Flux Cored Arc Welding)

1) 원리

피복제가 들어있는 용가재를 연속적으로 공급하여 모재와 용가재 사이에 아크를 발생시키고 이 아크열을 통해 용가재를 용착한다. 용융부 주위에 보호가스를 분출 및 피복제에 의해서 슬래그를 생성시켜 이중으로 대기를 차단한다.

 

2) 적용전류: DCEP(DCRP), DCEN(DCSP)

 

3) 특성

• 용가재 및 보호가스를 연속적으로 공급함으로써 SMAW에 비해 용착 요율이 높다.
• 자동화를 통해 장비 가동율을 향상할 수 있다.
• 다양한 용접두께에 적용 가능하다. (후판 용접이 가능)
• 장비가 복잡하며 가격이 비교적 비싼 편이다.
• SMAW보다 낮은 용접 기량이 요구됨.
• 전류, Wire, 직경, 보호가스에 따라 다른 이행형태 형성(Globular, spray)
• 비드가 미려하고 균일한 용접 가능, 슬래그 생성으로 제거가 필요

4) 장치 및 원리 도해

FCAW 용접

 

5) 차폐가스 및 Wire 종류

• 차폐가스: Co2 gas 사용
• Wire 종류: Dual type 사용(외부 CO2 gas, 내부 플럭스에 의한 연소가스) 

 

FCAW 용접 더 알아보기

FCAW 용접 (Flux Cored Arc Welding)

 

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5. SAW(Submerged Arc welding)

1) 원리

플럭스를 도포한 용접 조인트에 용가재를 연속적으로 공급하고 용가재와 모재간 아크를 발생시켜 이 아크열로 용가재를 용착한다. 용융된 슬래그가 대기로부터 차폐하는 기능을 함.

 

2) 적용전류: AC, DCEP(DCRP)

 

3) 특성

• 용가재 및 플럭스를 연속적으로 공급하므로 용착 효율이 높다.
• 자동화 이송장치가 사용되고 장비 가동효율이 높다.
• 용접사 피로 및 용접가스가 적다.
• 높은 용접 기량이 요구되지 않는다.
• 입열이 높으나 스패터 없이 균일하고 매끄러운 비드 형성이 가능하다.
• 다극용접이 적용 가능하다. (고효율화)

 

4) 기본적인 장치 및 원리 도해

 

SAW 용접

 

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여기까지 배관 용접 종류 BEST 5가지인 GTAW, FCAW, SAW, SMAW, GMAW에 대해 알아봤습니다.

 

 

1. 용접 결함 / 용접 결함의 종류 - Part 1

용접 결함 / 용접 결함의 종류 - Part 1

2.  [플랜트/용접] - 용접 결함 / 용접 결함의 종류 - Part 2

용접 결함 / 용접 결함의 종류 - Part 2