Submerged arc welding 플럭스 조성 및 용접조건에 따른 용접금속의 용입특성 연구

Abstract

조선산업에서 두 판재를 붙이는 작업은 가장 기본적인 작업으로 용접을 이용한다. 여러 규격에서는 용접 시 요구하는 물성을 만족하기 위해 일정 수준의 용입을 제시하고 있으며 판재의 두께가 두꺼워질수록 요구하는 용입은 깊어진다. 따라서 판재의 두께의 증가에 따라 I, Single Y, Double Y등 여러가지 형태의 개선을 제작하여 요구하는 용입을 만족시킨다. 이때 I개선은 Y개선에 비해 비교적 간단한 형상으로 인해 절단 비용이 적다. 따라서 I개선에 적용되는 판재의 두께 범위를 늘리면 판재 절단에 드는 비용을 절감할 수 있을 것이라 예상된다. 용입을 증가시키기 위한 방법으로 용접조건 변경 또는 플럭스 조성 변경이 있다. 용접조건 즉 용접전류를 증가시키거나 용접속도를 감소시키면 입열량의 증가로 인해 용입이 깊어지지만 산화물의 조대화로 인하여 충격 인성이 감소한다고 알려져 있다. 또한 플럭스의 조성을 변경시 용융풀내 산소함량의 증가로 인한 마랑고니 효과로 용융풀의 대류방향이 용융풀의 중심부 쪽으로 바뀌어 용입은 깊어지지만 산화물의 조대화로 인해 마찬가지로 충격 인성이 감소한다고 알려져 있어 두가지 방법만으로는 한계가 있는 상황이다. 따라서 본 연구에서는 용입에 미치는 용접조건 및 플럭스 조성의 영향을 알아보기 위하여 bead on plate를 진행하고 다음의 방법으로 용입의 변화를 분석하였다. 실험결과 용접전류가 증가하거나 용접속도가 감소함에 따라 용입은 증가하는 경향을 보였다. 또한 플럭스 성분 중 TiO2, SiO2, Al2O3가 증가함에 따라 용융풀 내 산소 함량이 증가하였으며 용입이 증가함을 보였다. 하지만 플럭스 조성 중TiO2의 함량이 많은 경우 용접속도가 증가함에 따라 용해되는 양이 감소하였다. 따라서 플럭스 조성 중 TiO2의 함량이 적은 경우와 용입의 차이가 크게 달라지지 않았다.