선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 하지만 이러한 용접변수에 따른 확산성수소량의 변화가 실제 용접금속 저온균열 발생에 어느 정도 영향을 미치는가를 조사한 연구는 매우 적다. 본 연구에서는 플럭스 코어드 아크 용접 시 용접변수가 용접금속 확산성수소량 및 경도에 미치는 영향과 그에 따른 용접금속에서의 저온균열 발생을 조사하여, 고장력강 용접금속에서 확산성수소, 경도, 저온균열 발생의 상관관계를 조사하였다.
제안 방법
- 즉 전류나 전압이 증가하거나 혹은 용접속도가 감소하여 입열량이 증가하면 용접 후 용접금속 냉각속도가 느려져 경도가 저하하나, 그 반대의 경우 입열량이 저하하면 냉각속도가 빨라져 경도가 증가한다. E110T1 와이어의 실험결과를 사용하여 입열량과 경도의 상관관계를 조사하였다. Fig.
- Table 1에는 각 용접변수에서 확산성수소량, 용접금속 경도 측정결과와 함께 저온균열시험 결과도 함께 나타내었다. 균열은 용접 후 48시간 방치한 다음 시험용접부를 4등분하여 균열발생 유무로 판단하였다. Fig.
- 균열이 열영향부가 아닌 용접금속부에 형성되도록 시험용접부의 이음부 형상은 Y형으로 하였다. 시험편을 용접한 후 48시간 방치한 다음 시험용접부를 4등분하여 균열발생 여부를 관찰하였다.
- 용접변수에 따른 용접금속 경도변화는 확산성수소 시험과 동일한 용접조건으로 인장강도 600MPa의 압연강에 비드-온-플레이트 용접한 다음 용접금속 단면에 대하여 하중 10kg의 비커스 경도를 측정하였다. 한편 용접변수에 따른 용접금속 저온균열 발생은 JIS Z 3158 y형 용접균열시험방법을 따라 측정하였다.
- 따라서 모재보다 고강도의 와이어를 사용하여 CTWD를 크게 하여 용접하면 용접금속 중 고강도의 와이어가 용융한 것이 차지하는 비율이 증가하여 최종 용접금속의 경도 증가가 예상된다. 이런 점을 확인하기 위하여 모재보다 고강도인 E110T1 와이어를 사용하여 입열량을 20kJ/cm로 일정하게 유지하면서 CTWD를 12, 20, 25, 28mm로 변경하여 용접하여, 용접과정 중 와이어 용융속도를 나타내는 와이어 송급속도, 용접 후 용접금속 중 와이어가 용융한 것이 차지하는 비율, 그리고 용접금속 경도를 측정하였다. 용접금속 중 와이어가 용융한 것이 차지하는 비율은 용접금속 전체 면적에서 모재가 희석된 면적을 제외한 것으로 하였다.
- 인장강도 600MPa의 압연강을 25×12×80mm의 수소포집용 시편으로 가공한 후 400℃에서 2시간 동안 탈가스처리한 다음 두 개의 탭 사이에 위치시켜 AWS E81T1과 E110T1K3에 상당하는 두 종류의 직경 1.4mm FCW을 사용하여 20L/min 유량으로 100% CO2 용접하였다.
- 이때 용접입열이 8kJ/cm와 20kJ/cm이 되도록 전류, 전압, 속도를 변경하여 용접하였다. 한편 CTWD의 영향을 조사하기 위하여 동일한 입열량에서 CTWD의 변경도 행하였다. Table 1에 사용한 용접조건을 나타내었다.
데이터처리
- 동일한 입열량에서도 용접변수, 즉 전류, 전압, 속도, 그리고 CTWD에 따라 확산성수소량은 큰 변화를 나타낸다. 각 용접변수가 확산성수소량에 미치는 영향을 알아보기 위하여 용접변수를 독립변수, 확산성수소량을 종속변수로 하여 회귀분석을 행하였다. 먼저 E81T1 와이어의 경우 분석결과는 8kJ/cm와 20kJ/cm에서 각각 다음 식과 같다.
이론/모형
- 용접변수에 따른 확산성수소량 변화는 AWS A4.3-86의 수은치환법에 따라 측정하였다. 인장강도 600MPa의 압연강을 25×12×80mm의 수소포집용 시편으로 가공한 후 400℃에서 2시간 동안 탈가스처리한 다음 두 개의 탭 사이에 위치시켜 AWS E81T1과 E110T1K3에 상당하는 두 종류의 직경 1.
- 용접변수에 따른 용접금속 경도변화는 확산성수소 시험과 동일한 용접조건으로 인장강도 600MPa의 압연강에 비드-온-플레이트 용접한 다음 용접금속 단면에 대하여 하중 10kg의 비커스 경도를 측정하였다. 한편 용접변수에 따른 용접금속 저온균열 발생은 JIS Z 3158 y형 용접균열시험방법을 따라 측정하였다. Fig.
성능/효과
- (1) 용접전류와 전압의 증가는 확산성수소량을 증가시키나 CTWD의 증가는 감소시킨다. 하지만 전류의 영향은 전압이나 CTWD의 영향에 비하여 매우 미미하여 확산성수소는 전압과 CTWD에 가장 큰 영향을 받음을 나타내었다.
- (2) 모재보다 고강도의 와이어를 사용하는 경우 CTWD가 증가하면 와이어 송급속도가 증가하여 용접금속 중 와이어가 용융한 것이 차지하는 비율이 증가하여 용접금속 경도가 증가한다. 따라서 모재보다 고강도의 와이어를 사용하는 경우 전류, 전압, 속도뿐만 아니라 CTWD도 용접금속 경도에 영향을 미쳐 주의를 요한다.
- (3) 용접금속 경도가 249~383Hv, 확산성수소량이 2.80~12.45mL/100g인 본 실험범위에서 용접금속 균열발생은 경도에 크게 의존하여 경도가 약 310Hv 이상이 되면 확산성수소량에 상관없이 균열이 발생하였다. 따라서 고강도강 용접금속 균열발생 방지에는 용접금속 확산성수소량 억제보다는 경화도의 억제가 더욱 효과적임을 나타내었다.
- 따라서 CTWD가 증가하면 와이어 용융이 증가하여 용접금속 중 와이어가 용융한 것이 차지하는 비율이 증가함을 확인할 수 있다. E110T1 와이어는 인장강도가 800MPa임에 비하여 모재가 600MPa임을 감안하면 이러한 와이어의 비율 증가로 용접금속 경도 증가가 예상된다.
- 45mL/100g인 본 실험범위에서 용접금속 균열발생은 경도에 크게 의존하여 경도가 약 310Hv 이상이 되면 확산성수소량에 상관없이 균열이 발생하였다. 따라서 고강도강 용접금속 균열발생 방지에는 용접금속 확산성수소량 억제보다는 경화도의 억제가 더욱 효과적임을 나타내었다.
- 이때 CTWD를 크게 하여 용접하면 와이어에서의 저항발열이 증가하여 와이어 용융속도가 빨라지기 때문에 용접금속 중 와이어가 용융한 것이 차지하는 비율이 증가한다. 따라서 모재보다 고강도의 와이어를 사용하여 CTWD를 크게 하여 용접하면 용접금속 중 고강도의 와이어가 용융한 것이 차지하는 비율이 증가하여 최종 용접금속의 경도 증가가 예상된다. 이런 점을 확인하기 위하여 모재보다 고강도인 E110T1 와이어를 사용하여 입열량을 20kJ/cm로 일정하게 유지하면서 CTWD를 12, 20, 25, 28mm로 변경하여 용접하여, 용접과정 중 와이어 용융속도를 나타내는 와이어 송급속도, 용접 후 용접금속 중 와이어가 용융한 것이 차지하는 비율, 그리고 용접금속 경도를 측정하였다.
- 그림에서 보는 바와 같이 입열량의 증가에 따라 경도는 다소 저하하는 경향을 보이나 산포가 매우 크다. 이러한 점으로부터 본 실험에서 용접금속 경도는 단순히 입열량 혹은 전류, 전압, 속도에만 의존하지 않음을 알 수 있다.
- 그들은 인장강도 700~800MPa 용접금속의 경우 용접금속 경도가 330Hv 이상이 되면 루트균열이 발생하기 시작한다고 보고하였다. 이상의 실험결과로부터 고강도강 용접금속 균열발생 방지에는 용접금속 확산성수소량의 억제보다는 경화도의 억제가 더욱 효과적임을 알 수 있다.
- 79로 데이터 수가 많지 않아 회귀식의 유의성은 높지 않으나 각 변수들의 정성적인 영향은 앞선 실험결과들과 잘 일치한다. 즉 전류가 증가하면 와이어의 가열시간이 감소하여 와이어 중 윤활제나 수분 등의 증발이 저하하여 확산성수소량이 증가하고, 전압이 증가하면 아크길이가 증대하여 주위로부터 수소의 혼입이 증가하여 수소량이 증가하며, CTWD가 증가하면 용접 중 와이어의 저항발열이 증가하여 윤활제나 수분 등이 더 많이 증발한 결과 확산성수소량이 저하한다. 저자들의 다른 실험결과에서도 E81T1 와이어를 사용하여 전류를 250A, 전압을 30V로 일정하게 유지하면서 CTWD를 15mm에서 25mm로 증가시키면 용접 중 와이어 저항발열은 두 배로 증가함을 나타내었다(한동우 등, 2010).
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.