아연도금강관의 GMAW에서 용접변수가 비드형상과 미세조직과 경도에 미치는 영향 Effect of Welding Parameters on Bead Shape, Microstructure and Hardness of Galvanized Steel Pipe Welds with GMAW원문보기
본 연구에서는 아연도금강관 용접에 용접 전류, 전압과 보호가스가 용접 비드 형상과 미세조직과 경도에 미치는 영향을 조사하였다. 전압, 전류과 보호가스 종류 및 조성의 변화가 용접 비드의 높이와 너비, 용입깊이에 영향을 미침을 확인하였다. 비드높이에는 보호가스 Ar 가스, 용입에는 $CO_2$ 가스, 그리고 비드너비에는 Ar+$O_2$ 가스가 가장 큰 영향을 미쳤다. 용접부의 경도에서는 Ar+10% $O_2$ 와 Ar+20% $CO_2$ 가스 사용 시 결정립계 페라이트와 다각형 페라이트가 생성되어 낮았으며, Ar+2% $O_2$ 가스를 사용했을 때는 아시큘러 페라이트와 베이나이트적 페라이트와 사이드플레이트 페라이트가 생성되어 경도가 높았다.
본 연구에서는 아연도금강관 용접에 용접 전류, 전압과 보호가스가 용접 비드 형상과 미세조직과 경도에 미치는 영향을 조사하였다. 전압, 전류과 보호가스 종류 및 조성의 변화가 용접 비드의 높이와 너비, 용입깊이에 영향을 미침을 확인하였다. 비드높이에는 보호가스 Ar 가스, 용입에는 $CO_2$ 가스, 그리고 비드너비에는 Ar+$O_2$ 가스가 가장 큰 영향을 미쳤다. 용접부의 경도에서는 Ar+10% $O_2$ 와 Ar+20% $CO_2$ 가스 사용 시 결정립계 페라이트와 다각형 페라이트가 생성되어 낮았으며, Ar+2% $O_2$ 가스를 사용했을 때는 아시큘러 페라이트와 베이나이트적 페라이트와 사이드플레이트 페라이트가 생성되어 경도가 높았다.
The present study was carried out to investigate the effects of welding parameters such as current, voltage and shielding gases on the bead shape, microstructures and hardness. It was confirmed that bead height was lowered and bead depth was increased with increasing voltages while height, depth and...
The present study was carried out to investigate the effects of welding parameters such as current, voltage and shielding gases on the bead shape, microstructures and hardness. It was confirmed that bead height was lowered and bead depth was increased with increasing voltages while height, depth and width of beads increased with welding currents. The hardness of weld metals with Ar+10% $O_2$ and Ar+20% $CO_2$ was low due to the formation of grain boundary and polygonal ferrites while that of weld metals with Ar+2% $O_2$ was high due to the presence of acicular, bainitic and sideplate ferrites.
The present study was carried out to investigate the effects of welding parameters such as current, voltage and shielding gases on the bead shape, microstructures and hardness. It was confirmed that bead height was lowered and bead depth was increased with increasing voltages while height, depth and width of beads increased with welding currents. The hardness of weld metals with Ar+10% $O_2$ and Ar+20% $CO_2$ was low due to the formation of grain boundary and polygonal ferrites while that of weld metals with Ar+2% $O_2$ was high due to the presence of acicular, bainitic and sideplate ferrites.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구에서는 아연도금강관 용접 시 용접전류, 용접전압, 보호가스 등 변수가 아연도금강관 용접 비드형상과 미세조직 및 경도 등에 미치는 영향을 조사하였다.
본 연구에서는 아연도금강관 용접 시 용접전류, 용접전압, 보호가스 등의 변수가 용접 비드형상과 미세조직과 경도에 미치는 영향을 조사하였다.
제안 방법
AWS ER 70S-6 규격의 Table 1과 같은 화학성분을 가진 솔리드와이어(직경 1.2 mm)를 사용하여 두께 3.65 mm, 외부직경 60.5 mm인 아연도금강관(KS규격 :KS D 3507)에 비드-온-파이프(Bead-on-Pipe) 단일 패스(One-pass)용접을 실시하였다. 용접에 사용된 변수들은 Table 2와 같이 총 8가지의 보호가스 Ar, CO2, Ar+5% CO2, Ar+10% CO2, Ar+20% CO2, Ar+2% O2, Ar+5% O2, Ar+10% O2와 Table 2(a)에서 보듯이 용접 시 전류를 150A로 고정하고, 전압은 16∼24V 범위에서 용접을 실시하였다.
1과 같이 비드높이(Height, h), 비드깊이(Depth, d), 비드너비(Width, w)를 조사하였다. 경도는 마이크로 비커즈 경도시험기를 사용하였고, 용접부 표면으로부터 2 mm직하에서 표면에 평행하게 9.8 kgf의 하중으로 압입시간 10초로 측정하였다.
용접 후 비드단면을 분석하기 위해 각 실험조건마다 24개 용접단면을 미세연마하고 5% 나이탈로 에칭한 후 매크로현미경 및 마이크로현미경을 이용하여 Fig. 1과 같이 비드높이(Height, h), 비드깊이(Depth, d), 비드너비(Width, w)를 조사하였다. 경도는 마이크로 비커즈 경도시험기를 사용하였고, 용접부 표면으로부터 2 mm직하에서 표면에 평행하게 9.
대상 데이터
5 cm/min였다. 본 실험에서 강관시편은 반자동 가스메탈아크용접장치로 회전하면서 원주방향으로 용접하였다.
성능/효과
1) 전압이 증가함에 따라 비드 높이는 낮아지고, 비드 깊이는 깊어지고, 비드 너비는 넓어졌다. 그리고 전류가 증가함에 따라 비드 높이, 깊이, 너비는 증가하였다.
2) Ar 가스 사용 시 가장 높고 좁은 비드, 얕은 비드 깊이를 나타냈으며, CO2 가스의 경우 비드 깊이가 가장 컸고, Ar+10% O2 가스의 경우 가장 낮고 넓은 비드가 생성되었다.
3) 용접 미세조직에서 결정립계 페라이트와 다각형 페라이트를 많이 생성하는 Ar+10% O2 가스와 Ar+20% CO2 가스에서 경도가 낮았고, 베이나이트적 페라이트와 사이트플레이트 페라이트와 아시큘러 페라이트를 다량생성하고 결정립계 페라이트와 다각형 페라이트를 적게 생성하는 조건인 Ar+2% O2 가스와 Ar 가스에서 경도가 높았다.
전류에 따른 비드 형상은 용접 시 전류가 높은 경우와이어 피딩속도가 증가하므로 전체 용적량이 증가하여 비드의 높이, 깊이, 너비가 증가함을 보였다. 그리고 용접전류가 증가할수록 표준편차가 크게 나타났는데 이는 강관의 회전식 용접으로 중력에 의한 영향을 받고, 용접 전류가 높을수록 총 용적량이 많아짐으로 중력의 영향을 더 많이 받았기 때문이다.
후속연구
또한 비드의 퍼짐성이 좋아 비드 높이가 낮고 평탄한 너비가 형성되면 용접 와이어의 사용량도 줄일 수 있어, 현장에서 원자재를 절감할 수 있는 좋은 요소로 작용될 수 있다. 또한 용접 비드의 젖음성이 좋으면 언더컷 발생이 줄어듦으로써 좋은 용접품질을 얻을 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
용융아연도금강관이란 무엇인가?
용융아연도금강관은 부식 방지를 위해 아연(Zn)을 강재 표면에 코팅한 것으로 각종 구조물과 건축물에 많이 사용되고 있다. 또한 기존에 사용되는 동관 등에 비해 가격이 싸고, 경제적이다.
용융아연도금강관의 단점은?
또한 기존에 사용되는 동관 등에 비해 가격이 싸고, 경제적이다. 하지만 용접 시 코팅된 아연이 아크열에 증발되어 기공이 발생하고 용접부 균열 생성 등 용접결함 발생을 초래하여 생산성을 떨어뜨리고 제품의 불량률을 높인다.
용융아연도금강관은 기존에 사용되는 동관과 비교하여 어떤 장점을 가지는가?
용융아연도금강관은 부식 방지를 위해 아연(Zn)을 강재 표면에 코팅한 것으로 각종 구조물과 건축물에 많이 사용되고 있다. 또한 기존에 사용되는 동관 등에 비해 가격이 싸고, 경제적이다. 하지만 용접 시 코팅된 아연이 아크열에 증발되어 기공이 발생하고 용접부 균열 생성 등 용접결함 발생을 초래하여 생산성을 떨어뜨리고 제품의 불량률을 높인다.
참고문헌 (9)
S. M. Cho, K. J. Kim and B. W. Lee, 'The Waveform Control and Blowhole Generation in the Wave Pulse MIG Welding for the Galvanized Steel Sheets', KWJS, Vol. 23, No. 1, pp. 69-76, February, 2005.
H. Y. Park, S. H. Lee, G. W. Eum, 'A Study of Weld Pool Flow Considering the Molten Droplets Effect in GMAW', KWJS, Vol 16, No. 2, pp.40-47, 1998.
J. H. Koh, G. S. Kim, J. H. kim, G. S. Bang, Y. M. Yun, B. Y. Lee, S. Y. Lee, 'Modern Welding Technology', Fifth Edition, (2002), 192-205
J. H. Koh, H. G. Park, S. S. Kim, Y. H. Hwang, Y. S. Seo, 'Irradiation Behavior of Reactor Pressure Vessel SA508 class 3 Steel Weld Metals', KWJS, Vol 28, No. 5, pp.69-74, 2010. DOI : http://dx.doi.org/10.5781/KWJS.2010.28.5.069
H. S. Jung, 'Fundamental of Fusion Welding - Shielding Gases for Arc Welding', KWJS, Vol 19, No. 2, pp.138-141, 2001.
S. H. Lee, J. Y. Lee, J. S. Kim, and B. Y. Lee, 'The Effect of External Electromagnetic Force in GMAW', KSME, pp. 1741-1745. 2003.
J. Y. Choi, 'Hand Book on the Strength of Weld Joints', Gold Publishing Co., No. 4, pp. 35-40, 1997.
K. D. Kyung, H. J. Chon, J. H. Lee, B. Y. Kang and H. J. Kim, 'Effect of Shielding gas Composition on Arc Stability and Transfer Mode of High Deposition GMA Welding', KWJS, Vol. 15, No. 1. pp. 64-70, 1997.
J. W. Lee, W. H. Song, D. H. Seo, J. S. Lee, 'Effect of Heat Input on Girth Welds Properties of High Strain Steel Pipe', KWJS, Vol. 27, No. 6. pp. 25-30, 2009. DOI : http://dx.doi.org/10.5781/KWJS.2009.27.6.025
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.