압력용기 제작공정에서 탄소강의 용접조건에 따른 플럭스코어드 아크용접(FCAW)의 용접부 특성에 관한 연구

Abstract

국내석유화학 플랜트의 압력용기 제작시 적용하는 용접방법은 수동용접이 적용되는 용접조인트는 Shielded Metal Arc Weldng(SMAW)용접과 Flux Core Arc Welding(FCAW)의 두가지 용접방법을 가장 많이 적용하고 있다. 현재까지 압력부 용접은 SMAW 용접방법을 사용하고 있고, 비압력부용접은 FCAW 용접방법을 적용하고 있다. 석유화학 플랜트 및 현대산업의 발전과 더불어 용접방법 및 기술에 대한 연구개발과 용접재료 제조업체의 소재기술개발 및 용접강판의 품질개선을 통하여 국내의 용접기술은 지속적으로 발전을 했으나, 아직 국내에서는 Flux Core Arc Welding(FCAW) 용접방법이 FCAW에 대한 인식부족, 적용방법에 대한 자료부족 및 FCAW에 대한 거부감으로 인하여 비압력 용접부에 한해서만 적용되어지고 있다. 하지만 해외에서는 현재 수동용접이 적용되는 압력부위의 용접조인트는 우수한 용접 효율 및 품질을 바탕으로 FCAW 용접을 승인 및 적용해오고 있다. 이에 국내에서도 FCAW용접에 대하여 압력부위의 용접법으로 승인 및 확대적용이 필요하다. 본 연구에서는 탄소강에서 Flux Core Arc Welding(FCAW)으로 용접한 용접부의 특성을 확인하고 평가하기 위하여 8개의 용접시험편을 만들어 각 시험편에 용접조건을 달리하여 용접을 실시하였다. 용접시에는 용접모니터링을 실시하여 추후 용접부 및 열영향부에 어떤 영향을 미치는지를 확인하고 FCAW 용접의 단점으로 알고있는 열처리후 충격값이 낮아지는 것을 확인하기 위하여 열처리작업도 수행하여 분석하였다. 각 시험편은 기계적 시험 및 방사선 투과검사를 실시하여 결과값을 분석하여 미국기계학회(ASME: American Society of Mechanical Engineers)의 합격기준에 충족하는지 용접부에 이상여부를 확인하고, 용접부의 특성을 평가하였다. 평가를 통하여 FCAW용접이 SMAW용접을 대체할수 있는 용접인지, 아니면 아직까지는 보완해야 할 불안요소가 많은 용접인지에 대해서 확인하였다. 용접부 검증실험에서 모든항목이 ASME 합격기준에 만족하는 결과를 확인할수 있었다. 본 연구를 통하여 국내에서도 FCAW용접이 압력부위의 용접방법으로 승인 및 확대적용이 되어 국내플랜트 업체의 생산성 향상 및 고능률의 용접법으로 발전하는 계기가 되었으면 한다.