[논문]필렛용접에서의 결함발생 원인 분석 및 저감 방안

최기영; 김영필; 김경주; 김대순; 배상득

필렛용접에서의 결함발생 원인 분석 및 저감 방안
An Analysis of the Cause of Porosity Generation and Reduction Plan in Fillet Welding 원문보기

최기영 (현대중공업 산업기술연구소 용접연구실) , 김영필 (현대중공업 산업기술연구소 용접연구실) , 김경주 (현대중공업 산업기술연구소 용접연구실) , 김대순 (현대중공업 산업기술연구소 용접연구실) , 배상득 (현대중공업 산업기술연구소 용접연구실)

Generally, porosity which was formed by pyrolysis of the primer is usually generated in the weld metal in respect of increase of the welding speed. in order to analyze the cause of porosity generation, this study was performed using FCAW(flux cored arc welding) process for three kinds of inorganic.zinc primer. in addition the evaluation by influence of welding method on porosity generation is conducted to compare between FCAW and MAG(metal active gas) welding with the same inorganic zinc primer. As the result of this investigation, not only primer of lower organic binder and zinc but also FCAW process than MAG in fillet welding have been verified the excellent resistance to the porosity generation for horizontal fillet welding.

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문제 정의

따라서, 조선분야의 필렛용접에서 프라이머와 용접기법 차이에 의해 발생되는 결함의 원인들 중 프라이머에 의한 기공 결함을 평가하여 감소시킬 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

제안 방법

준비하여 용접을 실시하였다. 결함 평가는 용접부 전체에 대해 실시하였다.
기공 결함은 주로 핀횰과 웜홀이며, 평가된 3종류의 프라이머에 대해 기공 길이의 합으로 비교하였다. 기공 발생에 가장 큰 영향을 미칠 것으로 판단되는 유기 바인더와 Zinc의 함량이 가장 적은 프라이머 PC제품에서 기공 길이의 합이 가장 작고 양호한 결과를 얻었다.
도장방법은 자동 장비를 이용하여 1회 도포하는 방법을 채택하였다. 프라이머가 도포된 시편의취부는 갭의 영향을 배제하기 위하여 전용 지그를 이용하여 취부를 실시하였다.
본 연구에서는 용접을 1전극 간이 자동화장비를 이용한 FCAW로 수행하였다. Fig.
5와 같이, 먼저비드의 표면을 블라스팅한 후에 비드 표면에 나타난 결함을 평가하였는데, 이때 결함의 측정은 프라이머가 도포된 용접부만 고려하였다. 블라스팅후 비드 외관 평가가 끝난 시험편에 대해 용접부를 용접부 길이 방향으로 파단하여 비드내부의 결함 발생량을 평가하였다.
각각 2세트씩 준비하였다. 시편 도장 및취부 과정은 Fig. 2에서와 같이 판재를 화염 절단한 후, 취부시에 루트 갭이 발생하지 않도록 하기 위하여 수직판재의 밑면을 밀링 가공하여 취부하였다. 이는 갭에 따른 결함 발생율을배제하기 위한 조치이다.
있다. 평가에 사용된 1전극 간이 자동화장비에 의한 필렛 용접방법으로는 보호가스를 CO2 를 사꾱하고 플럭스 코어드 와이어를사묭하는 FCAW 용접기법과 Ar+CC)2의 혼합 보호가스를 사용하고 솔리드 와이어를 사용하는 MAG 용접기법을 이용하여 비교하고자 하였다. 평가에 사용된 프라이머는 표의 PC제품이며, 도포 두께는 평균 약 17μm로써 Fig.
이는 갭에 따른 결함 발생율을배제하기 위한 조치이다. 프라이머 도포는 각각 20μm로, 두 판재 모두 한쪽 면에만 도장을 하였고, 수직 판재의 도장 면이 후행 용접이 되도록 하였다.
프라이머의 용접성 평가는 Fig. 5와 같이, 먼저비드의 표면을 블라스팅한 후에 비드 표면에 나타난 결함을 평가하였는데, 이때 결함의 측정은 프라이머가 도포된 용접부만 고려하였다. 블라스팅후 비드 외관 평가가 끝난 시험편에 대해 용접부를 용접부 길이 방향으로 파단하여 비드내부의 결함 발생량을 평가하였다.

대상 데이터

사용된 시편은 20mm 두께의 수평판과 12mm 두께의 수직판을 길이 1,000mm가 되도록 하여 조건별 각각 2세트씩 준비하였다. 시편 도장 및취부 과정은 Fig.
시험에 사용한 프라이머는 동일 회사 제품 3종류이며 각각의 특성은 Table 1에 나타낸 바와 같이, 물성과 부착성에 관여하는 바인더와 색상과 방청 섬을 좌우하는 안료의 함량 차이를 보여주고 있다.
평가에 사용된 1전극 간이 자동화장비에 의한 필렛 용접방법으로는 보호가스를 CO2 를 사꾱하고 플럭스 코어드 와이어를사묭하는 FCAW 용접기법과 Ar+CC)2의 혼합 보호가스를 사용하고 솔리드 와이어를 사용하는 MAG 용접기법을 이용하여 비교하고자 하였다. 평가에 사용된 프라이머는 표의 PC제품이며, 도포 두께는 평균 약 17μm로써 Fig. 6에 프라이머 도포 방법과 도포 조건을 나타내었다.

성능/효과

1) 유기 바인더와 Zinc 함량을 줄이고 무기안료를 증가시킨 PC제품의 내부 결함 발생율이약 35% 감소하였다.
2) FCAW 기법에서는 용접직후 또는블라스팅후 결함 발생율이 속도에 상관없이 차이가 적었다.
3) MAG 기법에서는 속도 480mm /min.에서용접직후와 블라스팅후에 결함이 거의 발생되지않았지만, 속도가 600mm/min.
4) 파단된 비드 내부에서 4mm 이상의 결함발생율은 MAG 기법이 FCAW보다 약 40% 정도 많이 발생되었다.
기공 발생에 가장 큰 영향을 미칠 것으로 판단되는 유기 바인더와 Zinc의 함량이 가장 적은 프라이머 PC제품에서 기공 길이의 합이 가장 작고 양호한 결과를 얻었다. Fig.

후속연구

이상에서는 비드형상 불량(언더컷, 요철비드)과 프라이머에 의한 피트, 기공 및 혐횰등이 발생되는 문제점이 대두된다.

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