스테인리스강 튜브 및 파이프를 용접할 때 GTAW(가스 텅스텐 아크 용접) 및 SMAW(피복 금속 아크 용접)와 같은 기존 공정을 사용하면 아르곤 가스를 이용한 백퍼징이 필요한 경우가 많습니다. 하지만 특히 파이프의 직경과 길이가 커질수록 가스 비용과 퍼징 공정 준비 시간이 중요한 요소가 될 수 있습니다.
300 시리즈 스테인리스강 용접 시, 시공업체는 기존의 GTAW 또는 SMAW 용접 방식에서 개선된 용접 공정으로 전환함으로써 개방형 근관 용접 시 발생하는 블로우백 현상을 제거하면서도 높은 용접 품질을 유지하고 재료의 내식성을 보존할 수 있습니다. 또한, 용접 절차 사양(WPS)에서 요구하는 단락 가스 금속 아크 용접(GMAW) 공정을 적용할 수 있습니다. 개선된 단락 GMAW 공정은 생산성, 효율성 및 사용 편의성 측면에서도 추가적인 이점을 제공하여 수익성 향상에 기여합니다.
내식성과 강도가 뛰어난 스테인리스강 합금은 석유 및 가스, 석유화학, 바이오 연료를 포함한 다양한 파이프 및 튜브 분야에 널리 사용됩니다. 전통적으로 많은 스테인리스강 응용 분야에 GTAW(가솔린 용접) 방식이 사용되어 왔지만, 개선된 단락 GMAW(가솔린 용접) 방식을 통해 해결할 수 있는 몇 가지 단점이 있습니다.
첫째, 숙련된 용접공 부족 현상이 지속됨에 따라 GTAW에 익숙한 작업자를 찾는 것이 끊임없는 과제입니다. 둘째, GTAW는 가장 빠른 용접 공정이 아니므로 고객 요구에 맞춰 생산성을 높이려는 기업에게는 걸림돌이 됩니다. 셋째, 스테인리스강 튜브의 역세척 작업이 시간과 비용이 많이 소요되는 작업입니다.
블로우백이란 무엇인가요? 퍼지는 용접 과정에서 오염 물질을 제거하고 용접부를 지지하기 위해 가스를 주입하는 것입니다. 후면 퍼지는 산소 존재 하에서 용접부 뒷면에 심한 산화물이 형성되는 것을 방지합니다.
개방형 근관 용접 시 뒷면을 보호하지 않으면 기질이 손상될 수 있습니다. 이러한 손상을 당화라고 하는데, 용접 부위 내부가 설탕처럼 보이는 표면이 생기기 때문입니다. 이러한 손상을 방지하기 위해 용접사는 파이프 한쪽 끝에 가스 호스를 삽입하고 퍼지 댐으로 파이프 끝을 막습니다. 또한 파이프 반대쪽 끝에는 통풍구를 만듭니다. 일반적으로 접합부 주변에 테이프를 감습니다. 파이프를 세척한 후 접합부 주변의 테이프 일부를 제거하고 용접을 시작하며, 근관 비드가 완성될 때까지 테이프 제거 및 용접 과정을 반복합니다.
역류 현상을 제거하십시오. 재작업은 많은 시간과 비용을 소모하며, 경우에 따라 프로젝트에 수천 달러를 추가할 수 있습니다. 개선된 단락 GMAW 공정으로 전환함으로써 회사는 많은 스테인리스강 용접 작업에서 역세척 없이 루트 패스를 완료할 수 있게 되었습니다. 300 시리즈 스테인리스강 용접 작업에 이 공정이 매우 적합하지만, 고순도 듀플렉스 스테인리스강 용접 작업에는 현재 루트 패스에 GTAW가 필요합니다.
열 입력량을 최대한 낮게 유지하면 공작물의 내식성을 유지하는 데 도움이 됩니다. 용접 패스 횟수를 줄이는 것이 열 입력량을 줄이는 한 가지 방법입니다. RMD(Regulated Metal Deposition)와 같은 개선된 단락 GMAW 공정은 정밀하게 제어된 금속 이송을 통해 균일한 용적 증착을 제공합니다. 이를 통해 용접공은 용접 풀을 더 쉽게 제어할 수 있으며, 결과적으로 열 입력량과 용접 속도를 제어할 수 있습니다. 열 입력량이 낮으면 용접 풀이 더 빨리 굳어집니다.
제어된 금속 이송과 빠른 용접 풀 동결 덕분에 용접 풀의 흐름이 원활해지고 보호 가스가 GMAW 건에서 비교적 방해받지 않고 배출됩니다. 따라서 보호 가스가 열린 루트를 통과하여 대기를 밀어내고 용접부 뒷면의 당화 또는 산화를 방지합니다. 용접 풀이 매우 빠르게 동결되기 때문에 이러한 가스 코팅은 단시간 내에 완료됩니다.
시험 결과, 변형된 단락 GMAW 공정은 용접 품질 기준을 충족하는 동시에 루트 비드를 GTAW로 용접했을 때와 마찬가지로 스테인리스강의 내식성을 유지하는 것으로 나타났습니다.
용접 공정을 변경하려면 회사는 용접 절차 사양(WPS)을 재인증받아야 하지만, 이러한 전환은 신규 제조 및 수리 작업에서 상당한 시간 절약과 비용 절감 효과를 가져올 수 있습니다.
개선된 단락 GMAW 공정을 사용한 개방형 근관 용접은 생산성, 효율성 및 용접공 교육 측면에서 추가적인 이점을 제공합니다. 이러한 이점은 다음과 같습니다.
루트 채널의 두께를 늘리기 위해 더 많은 금속을 증착할 수 있으므로 핫 채널 발생 가능성을 제거합니다.
파이프 섹션 간의 높낮이 오차에 대한 허용 오차가 매우 우수합니다. 매끄러운 금속 이송 덕분에 최대 3/16인치의 간격도 쉽게 메울 수 있습니다.
아크 길이는 전극 돌출 길이에 관계없이 일정하므로, 전극 돌출 길이를 일정하게 유지하는 데 어려움을 겪는 작업자도 문제없이 사용할 수 있습니다. 또한, 용접 풀을 더욱 쉽게 제어하고 금속 이송이 일정하게 유지되므로 신규 용접공의 교육 시간을 단축할 수 있습니다.
공정 전환으로 인한 가동 중지 시간을 줄이십시오. 루트, 필 및 캡 채널에 동일한 용접 와이어와 보호 가스를 사용할 수 있습니다. 채널이 최소 80% 아르곤 보호 가스로 채워지고 캡핑되는 경우 펄스 GMAW 공정을 사용할 수 있습니다.
스테인리스강 용접에서 역세척을 없애고자 하는 업체는 변형 단락 GMAW 공정으로 전환할 때 성공을 위한 다섯 가지 핵심 팁을 따르는 것이 중요합니다.
배관의 안팎을 청소하여 오염 물질을 제거하십시오. 스테인리스 스틸용 와이어 브러시를 사용하여 배관 연결부 뒷면, 가장자리에서 최소 2.5cm(1인치) 떨어진 곳까지 청소하십시오.
316LSi 또는 308LSi와 같이 실리콘 함량이 높은 스테인리스강 용접봉을 사용하십시오. 실리콘 함량이 높을수록 용접 풀의 젖음성이 향상되고 탈산제 역할을 합니다.
최상의 성능을 위해서는 90% 헬륨, 7.5% 아르곤, 2.5% 이산화탄소와 같이 해당 공정에 맞게 특별히 제조된 보호 가스 혼합물을 사용하십시오. 98% 아르곤과 2% 이산화탄소를 사용하는 것도 가능합니다. 용접 가스 공급업체에서 다른 권장 사항을 제시할 수도 있습니다.
최상의 결과를 얻으려면, 뿌리 부분에 가스를 정확하게 분사하기 위해 끝이 뾰족한 노즐을 사용하십시오. 가스 확산기가 내장된 원뿔형 노즐은 탁월한 분사 범위를 제공합니다.
참고로, 백킹 가스 없이 변형된 단락 GMAW 용접 공정을 사용하면 용접부 뒷면에 소량의 스케일이 발생할 수 있습니다. 이 스케일은 일반적으로 용접부가 식으면서 떨어져 나가며, 석유, 발전소 및 석유화학 분야에 적용되는 품질 기준을 충족합니다.
짐 번은 밀러 일렉트릭 매뉴팩처링 LLC(주소: 1635 W. Spencer St., Appleton, WI 54912, 전화: 920-734-9821, 웹사이트: www.millerwelds.com)의 영업 및 응용 프로그램 관리자입니다.
Tube & Pipe Journal은 1990년에 금속 파이프 산업만을 전문으로 다루는 최초의 잡지가 되었습니다. 오늘날에도 북미에서 유일하게 이 산업에 특화된 간행물이며, 파이프 전문가들에게 가장 신뢰받는 정보원으로 자리매김했습니다.
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