내로우 갭(narrow Gap)용접법

 

 

 내로우 갭(narrow Gap)용접법의 장점과 시공방법의 특징을 쓰시오

  1) 내로우 갭 용접법의 의의

    NGW는 일종의 Multi-pass 용접으로써 하나의 pass가 하나의 층(one pass/layer)을 형성하면서 용접이 완료되는 용접방법으로 극후판의 용접시 극히 소량의 용착금속만을 사용하여 용접을 완료할 수 있으므로 용접 비용 및 용접 변형을 최대로 줄일 수 있는 방법이다. 일반적으로 용착금속의 충격치는 모재의 충격치에 비하여 변화가 심한데 이는 용착금속이 주조조직을 가짐과 동시에 다층으로 인한 조직의 파괴가 균일치 못함으로 미세조직이 불균일하여지기 때문이다.

    NGW는 개선폭이 약 9mm로서 연강 및 저탄소강을 용접할 경우 두께가 300mm까지 1층으로 용접이 가능하다. 따라서 두께가 두꺼운 발전설비, 원자력 설비, 화학 설비 등의 압력 용기의 용접에 적합한 용접법이다. 그러나 실제적인 NGW의 적용은 제작자의 친근감 결여, 기술 부족 및 복잡성 등의 이유로 아직도 비교적 널리 활용되지 못하고 있다.

 2) NGW의 특징

   (1) 다른 Process보다 적은 변형 방지를 위해 개발되었으며 groove의  angle이 작다.

   (2) NGW는 multi process이다. 즉, SAW, GMAW  등과의 결합된 용접기술이다.

   (3)  NGW는 ESW나  SAW에 비해 heat input가 낮다.

   (4) ESW나 SAW는 아래보기 자세에만 가능하나, NGW는 전자세 용접에 가능하다.

 3) 장점

   (1) 생산성이 높다.

   (2) 고품질을 얻을 수 있다.

   (3) 잔류응력과 변형을 적게한다.

   (4) 전자세 용접이 가능하다.

 4) 단점

   (1) 용접기의 가격이 비싸다.

   (2) 용접 품질에 큰 영향을 주는 아크가 작업조건에 따라 민감하게 변한다.

   (3)  repair procedure는 다른 용접 방법을 요구한다.

   (4)  과도한 복잡성 때문에 장비의 신뢰성이 낮다.

 5) 시공 방법

    NGW와 일반적인 용접 방법과의 다른점은 joint에 차페가스와  electrode wire를 송급하는 기술이다. 예를 들면 GMAW에 있어서 V groove나 double-groove는 bottom에 도달하는데 특별한 장비나 기술이 요구되지 않으나, GMAW-NG에 있어서는 groove 속으로 공기를 흡수하지 않고 wire가 측벽과 접촉하지 않으며, 300mm의 깊고 좁은 groove 속에 차폐 가스의 공급 및 wire를 송급해야만 한다. 또한 측벽에 충분한 용융을 얻기 위하여 wire를 정확한 위치에 조정해야 한다.  GMAW-NG에 가장 많이 사용되는 방법으로 NGW-1과 NGW-2가 있다. 

  ⑴ NGW-1 Technique

    특별한 contact tube가 joint 속으로 삽입되어 엷고 부드러운 wire가 weld pool에 송급되고 wire 직경은 0.9 ∼ 1.6mm, water cooled copper tube는 3mm,  gap은 6 ∼ 9.5mm 조건하에서 행하는 process로서 낮은 입열, filler metal 감소, 전자세용접이 가능하며 높은 품질 및 높은 경제  성을 가지는 장점을 가지고 있다. 용접 품질과 생산성 향상을 위하여 2개의 wire와 contact tube를 tandem으로 사용하였다.

                        

  ⑵ NGW-2 Technique

    이것은 엷은 wire 사용의 문제를 해결하기 위하여 시도하였고, 용접봉 직경은 2 ∼ 3mm, groove gap은 약 12.5mm로서 전기절연과 수랭이 필요한 contact tube가 없이 groove 속으로 송급된다. NGW-2는 하나의 nozzle만이 있는 간단한 shielding 장치로서 측벽과 nozzle이나 contact  tube 사이에 접촉되어 아크가 발생할 위험이 없다. electrode extension은 NGW-1보다 훨씬 더 길고 실제적으로 groove 깊이 보다 조금 더 길다. 예를 들면 152mm 판 두께는 162.5 mm electrode extension을 하고 76mm까지의 판 두께는 89mm extension을 해야 한다.

    DCRP가 standard인 NGW-1에 비해 DCSP가 NGW-2용으로 일반적으로 사용된다. 왜냐하면 DCSP는 용접봉의 용융 속도가 빠르고, 모재의 용입이 얕은 낮은 penetration이 되어 crack 발생의 가능성을 감소시키며, 높은 용착율을 얻을 수 있기 때문이다. NGW-2는 heat input와 용착율이 높으나 152mm까지만 용접이 가능한 단점도 있다. 또한 사용되는 차폐가스는 Ar+CO₂ 가 적당하고 travel speed로 용접해야 한다.

                                     

 6) 용접부의 보수

    NGW 용접은 SAW 용접보다 용접 결함은 적다. 용접중에 비드의 시작이나 크레이터의 수정이 요구되는 어떤 결함이 생기면 50mm 이하의 얕은 groove는 에어 그라인더를 사용하고, 50mm 이상일 경우는 직경 8mm인 rotary file을 사용한다. RT나 UT검사에서 결함 발견시는 아크나 가스가우징에 의해 제거하고 수정용접은 SMAW로 한다.

 7) 용접부의 품질

    용접 결함중에는 슬랙 혼입이나 측벽에 용융불량이 대부분이다. GMAW-NG의 수소 함량은 SAW 수소함량보다 적다. 그것은 비드가 작고 flux가 없고 깊은 홈에 더 좋은 가스 shielding이 가능하기 때문이다.  또한 수소 함량이 낮으므로 지연균열이 감소하며, 층간온도를 200℃로 유지되면 크랙 발생은 최소화할 수 있다.  잔류응력과 변형이 감소하고 일반적으로 GMAW보다 횡 수축변형이 2-3배 감소한다.

  8) 경제성

  (1) 경비절감 : 용착금속, 용접시간, repair 작업량 감소로 경제적임

  (2) 전력비 감소 : 낮은 입열과 적은 용접 pass로 전력비를 감소시킨다.

  (3) 전자세 용접이 가능하므로 SAW나 ESW(일렉트로슬랙 용접)에 비해 크고 무거운  conponts을 handling하는 시간이 감소된다.