KR102597063B1 - Clad pipe producting method using pulse wavedorm overlay welding - Google Patents
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Abstract
본 발명은 펄스 파형을 적용한 오버레이 용접을 이용하여 스패터의 발생을 최소화할 수 있는 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래프 파이프 제조방법을 제공함에 있다.
이를 위해, 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법은 클래드 파이프의 내벽면을 오버레이 용접할 때, 출력전류를 웨이브폼 형태의 펄스 파형으로 형성하되, 펄스주기는 단위펄스당 1000 마이크로초 이상 단위펄스당 3000 마이크로초 이하를 나타내고, 출력전류는 190 암페어 이상 210 암페어 이하의 백그라운드전류와, 240 암페어 이상 260 암페어 이하의 피크전류를 나타내며, 출력전압은 18 볼트 이상 25볼트 이하는 나타내고, 용접속도는 분당 27 센티미터 이상 분당 33 센티미터 이하를 나타낸다.The present invention provides a method of manufacturing a clap pipe using pulse waveform overlay welding, which can minimize the generation of spatter using overlay welding using pulse waveforms.
For this purpose, the clad pipe manufacturing method using pulse waveform overlay welding forms the output current as a pulse waveform in the form of a waveform when overlaying the inner wall of the clad pipe, and the pulse period is 1000 microseconds or more per unit pulse. It represents 3000 microseconds or less per second, the output current represents a background current of 190 amps to 210 amps, and the peak current is 240 amps to 260 amps, the output voltage represents 18 volts to 25 volts, and the welding speed per minute. It refers to a speed of more than 27 centimeters per minute and less than 33 centimeters per minute.
Description
본 발명은 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 가스 텅스텐 아크 용접 공정에서 펄스 파형에 대한 조건을 도출함에 따라 최소 입열량과 생산성을 구현할 수 있는 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a clad pipe manufacturing method using pulse waveform overlay welding. More specifically, the present invention relates to pulse waveform overlay welding that can realize minimum heat input and productivity by deriving conditions for the pulse waveform in the gas tungsten arc welding process. This relates to the clad pipe manufacturing method used.
일반적으로 발전설비나 석유화학 플랜트의 배관설비에는 저급 재료인 탄소강이 주로 사용되고, 그 내면에 스테인레스나 니켈합금 등의 내구성, 내부식성, 고강도성을 가진 이종금속으로 일정 두께 덧용접을 실시하여 사용한다. 이러한 덧용접을 보통 오버레이용접(overlay welding)이라 하는데, 매우 취약한 환경에서 물리적 성질이 약한 금속이 사용될 때. 금속 표면을 용접으로 코팅하여 내부식성, 내구성, 내마모성, 강도 등을 향상시키는 방법이다.In general, carbon steel, a low-grade material, is mainly used in the piping equipment of power generation facilities or petrochemical plants, and the inner surface is used by overwelding a certain thickness with a dissimilar metal such as stainless steel or nickel alloy with durability, corrosion resistance, and high strength. . This type of welding is usually called overlay welding, when a metal with weak physical properties is used in a very vulnerable environment. This is a method of improving corrosion resistance, durability, wear resistance, and strength by coating the metal surface through welding.
클래드 파이프는 오버레이 용접을 통해 내벽면에 이종재질이 접합된 파이프를 말한다.Clad pipe refers to a pipe in which dissimilar materials are joined on the inner wall through overlay welding.
종래 클래프 파이프를 제조하는 과정을 살펴보면, 클래프 파이프를 제조하기 위해서 포지셔너에 클래프 파이프를 고정하고, 붐대 내부에 토치를 배치하고, 토치가 오버레이 용접한다. 용접에 의해 형성된 비드가 클래프 파이프 내벽면에 일정 간격으로 형성되면서 클래프 파이프의 제조가 완료된다.Looking at the process of manufacturing a conventional clap pipe, in order to manufacture a clap pipe, the clap pipe is fixed to a positioner, a torch is placed inside the boom, and the torch overlays welding. The manufacturing of the clap pipe is completed when beads formed by welding are formed at regular intervals on the inner wall of the clap pipe.
그런데, 이러한 종래 클래프 파이프의 제조에 있어서, 오버레이 용접할 때, 균일한 전류값을 갖는 출력값으로 용접하게 된다. 이렇게 균일한 전류값으로 오버레이 용접이 진행될 때, 전류의 쎄기가 너무 쎄서 불꽃이 튀고 쉿물이 녹아내리는 스패터가 많이 형성되는 단점이 있었다.However, in the manufacture of such conventional clap pipes, when overlay welding is performed, welding is performed with an output value having a uniform current value. When overlay welding was performed with such a uniform current value, there was a disadvantage in that the strength of the current was so strong that sparks flew and a lot of spatter was formed, which was melting ash.
또한, 전류의 쎄기를 일정하게 오버레이 용접할 경우, 클래프 파이프를 제조하기 위해 많은 시간이 소요되는 단점이 있었다.In addition, when overlay welding was performed with a constant intensity of current, there was a disadvantage in that it took a lot of time to manufacture the clap pipe.
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 펄스 파형을 적용한 오버레이 용접을 이용하여 스패터의 발생을 최소화할 수 있는 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래프 파이프 제조방법을 제공함에 있다.The purpose of the present invention is to solve the conventional problems and provide a method of manufacturing a clap pipe using pulse waveform overlay welding that can minimize the generation of spatter using overlay welding using pulse waveforms.
또한, 본 발명의 목적은 가스 텅스텐 아크 용접 공정에서 펄스 파형에 대한 조건을 도출함에 따라 최소 입열량과 생산성을 구현할 수 있는 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법을 제공함에 있다.Additionally, the purpose of the present invention is to provide a clad pipe manufacturing method using pulse waveform overlay welding that can realize minimum heat input and productivity by deriving conditions for the pulse waveform in the gas tungsten arc welding process.
또한, 본 발명의 목적은 펄스 파형에 대한 조건에 따라 클래드 파이프를 용접하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있는 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법을 제공함에 있다.Additionally, the purpose of the present invention is to provide a method of manufacturing a clad pipe using pulse waveform overlay welding, which can shorten the time required to weld a clad pipe depending on the conditions of the pulse waveform.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법은 클래드 파이프의 내벽면을 오버레이 용접할 때, 출력전류를 웨이브폼 형태의 펄스 파형으로 형성하되, 펄스주기는 단위펄스당 1000 마이크로초 이상 단위펄스당 3000 마이크로초 이하를 나타내고, 출력전류는 190 암페어 이상 210 암페어 이하의 백그라운드전류와, 240 암페어 이상 260 암페어 이하의 피크전류를 나타내며, 출력전압은 18 볼트 이상 25볼트 이하는 나타내고, 용접속도는 분당 27 센티미터 이상 분당 33 센티미터 이하를 나타낸다.According to a preferred embodiment for achieving the object of the present invention described above, the clad pipe manufacturing method using pulse waveform overlay welding according to the present invention uses the output current as a pulse in the form of a waveform when overlaying the inner wall of the clad pipe. Formed as a waveform, the pulse period represents 1000 microseconds or more and 3000 microseconds or less per unit pulse, and the output current represents a background current of 190 Amps or more and 210 Amps or less, and a peak current of 240 Amps or more and 260 Amps or less. , the output voltage is 18 volts or more and 25 volts or less, and the welding speed is 27 centimeters per minute or more and 33 centimeters per minute or less.
또한, 본 발명에서 희석층은 0.1 밀리미터 이상 1.0 밀리미터 미만을 나타낸다.Additionally, in the present invention, the dilution layer is 0.1 millimeter or more and less than 1.0 millimeter.
또한, 본 발명에서 비드의 직진도는 0.1 밀리미터 이상 1.0 밀리미터 미만을 나타내고, 비드의 끝단 직각도는 1.0 밀리미터 이상 2.0 밀리미터 이하를 나타내며, 비드의 진원도는 0.1 밀리미터 이상 1.0 밀리미터 미만을 나타낸다.In addition, in the present invention, the straightness of the bead is 0.1 millimeter to less than 1.0 millimeter, the perpendicularity of the tip of the bead is 1.0 millimeter to 2.0 millimeter, and the roundness of the bead is 0.1 millimeter to 1.0 millimeter.
또한, 본 발명에서 상기 피크전류의 인가시간을 tp 라 하고, 상기 백그라운드전류의 인가시간을 tb 라 하면, tp:tb 는 5:3 을 초과하고, 1:1 미만을 나타낸다.Additionally, in the present invention, if the application time of the peak current is tp and the application time of the background current is tb, tp:tb exceeds 5:3 and is less than 1:1.
본 발명에 따른 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법에 따르면, 출력전류가 펄스 파형을 나타내므로, 최소 입열량과 생산성을 구현할 수 있다.According to the clad pipe manufacturing method using pulse waveform overlay welding according to the present invention, since the output current shows a pulse waveform, minimum heat input and productivity can be achieved.
또한, 본 발명은 펄스 파형의 특성을 통해 종래의 용접방법보다 깊은 용입을 얻을 수 있고, 입열량 제어가 가능하며, 변형에 민감한 소재에 아주 적합하다.In addition, the present invention can achieve deeper penetration than conventional welding methods through the characteristics of the pulse waveform, enables control of heat input, and is very suitable for materials sensitive to deformation.
또한, 본 발명은 펄스 파형의 특성을 통해 통상의 3 Pass 용접을 2 Pass 용접으로 단축시킬 수 있고, 생산성을 향상시키고, 용접재료와 모재의 희석률을 줄일 수 있다.In addition, the present invention can shorten the typical 3-pass welding to 2-pass welding through the characteristics of the pulse waveform, improve productivity, and reduce the dilution rate of the welding material and base metal.
또한, 본 발명은 펄스 파형의 특성을 통해 본 발명의 출력전류는 동일한 전류값에서 직류에 비해 용접부의 용입을 증가시킬 수 있다.In addition, through the characteristics of the pulse waveform of the present invention, the output current of the present invention can increase penetration of the weld zone compared to direct current at the same current value.
또한, 본 발명은 펄스 파형의 특성에 부가하여 더블 와이어와 오실레이션을 활용하게 되면, 2배 이상 수준의 생산성 증대를 구현할 수 있다.In addition, the present invention can realize a productivity increase of more than two times by utilizing double wire and oscillation in addition to the characteristics of the pulse waveform.
또한, 본 발명은 펄스 파형의 특성을 통해 기존의 용접방법보다 1000 밀리미터당 결함률을 0.5 % 미만으로 낮출 수 있다.Additionally, the present invention can lower the defect rate per 1000 millimeters to less than 0.5% compared to existing welding methods through the characteristics of the pulse waveform.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법에 이용된 펄스 파형을 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프의 용접 상태를 도시한 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법에서 용접속도와 펄스주기에 따른 용입 특성을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법에서 용접속도와 펄스주기에 따른 용접상태를 도시한 단면 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법에서 용접속도와 펄스주기에 따른 용접상태를 도시한 평면 사진이다.Figure 1 is a graph showing the pulse waveform used in the clad pipe manufacturing method using pulse waveform overlay welding according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an enlarged cross-sectional view showing a welding state of a clad pipe using pulse waveform overlay welding according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph showing penetration characteristics according to welding speed and pulse period in the clad pipe manufacturing method using pulse waveform overlay welding according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional photograph showing welding conditions according to welding speed and pulse cycle in the clad pipe manufacturing method using pulse waveform overlay welding according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a plan photo showing welding conditions according to welding speed and pulse cycle in the clad pipe manufacturing method using pulse waveform overlay welding according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.Hereinafter, an embodiment of a clad pipe manufacturing method using pulse waveform overlay welding according to the present invention will be described with reference to the attached drawings. At this time, the present invention is not limited or limited by the examples. Additionally, when describing the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations may be omitted to make the gist of the present invention clear.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법은 클래드 파이프의 내벽면을 오버레이 용접할 때, 출력전류를 도 1에 도시된 바와 같이 웨이브폼 형태의 펄스 파형으로 형성하는 것이다.Referring to FIGS. 1 to 5, the method of manufacturing a clad pipe using pulse wave overlay welding according to an embodiment of the present invention converts the output current into a wave as shown in FIG. 1 when overlay welding the inner wall of the clad pipe. It is formed into a foam-shaped pulse waveform.
도 1은 시간(t)에 따른 전류(I)를 나타내는 것으로, 출력전류는 펄스 파형을 나타낸다. Ip 는 피크전류를 나타내고, Ib 는 백그라운드전류를 나타내며, tp는 피크전류의 인가시간을 나타내고, tb 는 백그라운드전류의 인가시간을 나타낸다.Figure 1 shows the current (I) according to time (t), and the output current represents a pulse waveform. Ip represents the peak current, Ib represents the background current, tp represents the application time of the peak current, and tb represents the application time of the background current.
그러면, 펄스주기(PPS, Pulse Per Second)는 tp+tb 로 계산되고, 진동수(Frequency)는 1/(tp+tb) 로 계산되며, 듀티사이클(Duty Cycle)은 tp/(tp+tb) 로 계산된다.Then, the pulse period (PPS, Pulse Per Second) is calculated as tp+tb, the frequency is calculated as 1/(tp+tb), and the duty cycle is calculated as tp/(tp+tb). It is calculated.
도 2에 도시된 바와 같이 모재에 용접부가 형성됨에 따라 용접부는 타원 형태 단면을 갖는 비드를 형성하되, 상호 인접한 비드는 중첩된다. 모재에 용접부가 형성될 때, 비드의 크기에 있어서, O1 은 타원 형태의 비드의 단축의 반지름으로, 모재로부터 비드가 돌출되는 최대값을 나타내고, O2 는 타원 형태의 비드가 중첩될 때, 중첩된 비드의 폭의 1/2 로, 모재로부터 비드가 돌출되는 최소값을 나타낸다. 또한, P1 은 타원 형태의 비드의 단축의 반지름으로, 모재로부터 비드가 용입되는 최대값을 나타내고, P2 는 타원 형태의 비드가 중첩될 때, 중첩된 비드의 폭의 1/2 로, 모재로부터 비드가 용입되는 최소값을 나타낸다.As shown in FIG. 2, as a weld is formed on the base material, the weld part forms a bead with an elliptical cross-section, and adjacent beads overlap. When a weld zone is formed on a base material, regarding the size of the bead, O1 is the radius of the minor axis of the oval-shaped bead and represents the maximum value at which the bead protrudes from the base material, and O2 is the size of the bead when the oval-shaped beads overlap. It is 1/2 of the width of the bead and represents the minimum value at which the bead protrudes from the base material. In addition, P1 is the radius of the minor axis of the oval-shaped bead and represents the maximum value at which the bead penetrates from the base material, and P2 is 1/2 of the width of the overlapped bead when the oval-shaped beads overlap, and is the bead from the base material. represents the minimum penetration value.
도 3에 도시된 바와 같이 펄스주기와 용접속도에 따른 용접폭의 변화를 살펴보면, 펄스주기가 단위펄스당 1000 마이크로초인 경우, 용접속도가 분당 32 센티미터에서 분당 36 센티미터로 증가하면, 용접폭은 약 8 밀리미터 내지 9 밀리미터에서 미세한 감소가 나타난다. 또한, 펄스주기가 단위펄스당 3000 마이크로초인 경우, 용접속도가 분당 32 센티미터에서 분당 36 센티미터로 증가하면, 용접폭은 약 10 밀리미터 내지 11 밀리미터를 나타내다가, 용접속도가 증가함에 따라 약 9 밀리미터 내지 10 밀리미터 사이로 감소하는 것으로 나타난다. 결국, 펄스주기가 증가하고, 용접속도가 증가하면, 용접폭이 줄어드는 것을 확인할 수 있다.Looking at the change in welding width according to the pulse period and welding speed as shown in Figure 3, when the pulse period is 1000 microseconds per unit pulse and the welding speed increases from 32 centimeters per minute to 36 centimeters per minute, the welding width is approximately A slight decrease occurs between 8 and 9 millimeters. In addition, when the pulse period is 3000 microseconds per unit pulse, when the welding speed increases from 32 centimeters per minute to 36 centimeters per minute, the welding width is about 10 to 11 millimeters, and then increases to about 9 millimeters to 9 millimeters as the welding speed increases. It appears to decrease between 10 millimeters. Ultimately, it can be seen that as the pulse period increases and the welding speed increases, the welding width decreases.
도 3에 도시된 바와 같이 펄스주기와 용접속도에 따른 용접깊이를 살펴보면, 펄스주기가 단위펄스당 1000 마이크로초인 경우, 용접속도가 분당 32 센티미터에서 분당 36 센티미터로 증가하면, 용접깊이는 약 2 밀리미터 내지 3 밀리미터에서 감소가 나타난다. 또한, 펄스주기가 단위펄스당 3000 마이크로초인 경우, 용접속도가 분당 32 센티미터에서 분당 36 센티미터로 증가하면, 용접깊이는 약 3 밀리미터 내지 4 밀리미터를 나타내다가, 용접속도가 증가함에 따라 약 2 밀리미터 내지 3 밀리미터 사이로 감소하는 것으로 나타난다. 결국, 펄스주기가 증가하면, 용접깊이는 증가하지만, 용접속도가 증가하면, 용접깊이가 감소하는 것을 확인할 수 있다.Looking at the welding depth according to the pulse period and welding speed as shown in Figure 3, when the pulse period is 1000 microseconds per unit pulse and the welding speed increases from 32 centimeters per minute to 36 centimeters per minute, the welding depth is about 2 millimeters. A decrease occurs between 3 and 3 millimeters. In addition, when the pulse period is 3000 microseconds per unit pulse, when the welding speed increases from 32 centimeters per minute to 36 centimeters per minute, the welding depth is about 3 millimeters to 4 millimeters, and then decreases to about 2 millimeters to about 2 millimeters as the welding speed increases. It appears to decrease between 3 millimeters. In the end, it can be seen that as the pulse period increases, the welding depth increases, but as the welding speed increases, the welding depth decreases.
도 4를 참조하면, (a)는 용접속도 분당 28 센티미터일 때를 나타내고, (b)는 용접속도가 분당 30 센티미터일 때를 나타내며, (c)는 용접속도가 분당 32 센티미터일 때를 나타내고, (d)는 용접속도가 분당 34 센티미터일 때를 나타낸다.Referring to Figure 4, (a) represents when the welding speed is 28 centimeters per minute, (b) represents when the welding speed is 30 centimeters per minute, (c) represents when the welding speed is 32 centimeters per minute, (d) represents when the welding speed is 34 centimeters per minute.
이때, 용접속도가 기준속도 내에서는 용접두께가 대략 일정한 것을 확인할 수 있지만, (d)와 같이 용접속도가 기준속도를 초과하는 경우, 용접두께가 얇아짐을 확인할 수 있다.At this time, it can be confirmed that the welding thickness is approximately constant when the welding speed is within the standard speed, but when the welding speed exceeds the standard speed as shown in (d), it can be confirmed that the welding thickness becomes thinner.
도 5를 참조하면, (a)는 펄스주기가 단위펄스당 0 마이크로초일 때를 나타내고, (b)는 펄스주기가 단위펄스당 500 마이크로초일 때를 나타내며, (c)는 펄스주기가 단위펄스당 1000 마이크로초일 때를 나타내고, (d)는 펄스주기가 1500 마이크로초일 때를 나타낸다.Referring to Figure 5, (a) represents when the pulse period is 0 microseconds per unit pulse, (b) represents when the pulse period is 500 microseconds per unit pulse, and (c) represents when the pulse period is 500 microseconds per unit pulse. It indicates when the pulse period is 1000 microseconds, and (d) indicates when the pulse period is 1500 microseconds.
이때, 용접표면의 평탄도에 대해 펄스주기가 기준주기를 벗어나면 요철 형태가 두드러지지만, 기준주기 내에서는 용접표면이 평단도가 안정됨을 확인할 수 있다.At this time, if the pulse period deviates from the standard period for the flatness of the welded surface, the uneven shape becomes noticeable, but it can be confirmed that the flatness of the welded surface is stable within the standard period.
특히, 도 5의 (d)의 경우, 용접속도가 기준속도를 초과함에 따라 용접표면에 기공이 형성됨을 확인할 수 있다.In particular, in the case of Figure 5(d), it can be seen that pores are formed on the welding surface as the welding speed exceeds the standard speed.
이때, 펄스주기는 단위펄스당 1000 마이크로초 이상 단위펄스당 3000 마이크로초 이하를 나타내고, 출력전류는 190 암페어 이상 210 암페어 이하의 백그라운드전류와, 240 암페어 이상 260 암페어 이하의 피크전류를 나타내며, 출력전압은 18 볼트 이상 25볼트 이하는 나타내고, 용접속도는 분당 27 센티미터 이상 분당 33 센티미터 이하를 나타낼 수 있다.At this time, the pulse period is 1000 microseconds or more per unit pulse and 3000 microseconds or less per unit pulse, the output current represents a background current of 190 Amps or more and 210 Amps or less, a peak current of 240 Amps or more and 260 Amps or less, and the output voltage indicates 18 volts or more and 25 volts or less, and the welding speed can indicate 27 centimeters per minute or more and 33 centimeters per minute or less.
좀더 자세하게, 195 암페어 이상 205 암페어 이하의 백그라운드전류와 245 암페어 이상 255 암페어 이하의 피크전류를 나타내거나, 출력전류는 200 암페어 이상 210 암페어 이하의 백그라운드전류와 240 암페어 이상 250 암페어 이하의 피크전류를 나타내거나, 출력전류는 190 암페어 이상 200 암페어 이하의 백그라운드전류와 250 암페어 이상 260 암페어 이하의 피크전류를 나타낼 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 출력전류는 200 암페어의 백그라운드전류와 250 암페어의 피크전류를 나타낼 수 있다.In more detail, it indicates a background current of 195 Amps to 205 Amps and a peak current of 245 Amps to 255 Amps, or the output current indicates a background current of 200 Amps to 210 Amps and a peak current of 240 Amps to 250 Amps. Alternatively, the output current may represent a background current of 190 Amps to 200 Amps and a peak current of 250 Amps to 260 Amps. In one embodiment of the present invention, the output current may represent a background current of 200 amperes and a peak current of 250 amperes.
이때, 펄스주기가 단위펄스당 1000 마이크로초 미만을 나타내거나 펄스주기가 단위펄스당 3000 마이크로초를 초과하는 등 펄스주기가 기준주기에서 벗어나면, 용접부에서 용접폭(welds width)이 기준폭에서 벗어나거나 용접부에서 용접깊이(welds depth)가 기준깊이에서 벗어나는 문제점이 있었다.At this time, if the pulse period deviates from the standard period, such as less than 1000 microseconds per unit pulse or more than 3000 microseconds per unit pulse, the weld width at the weld area deviates from the standard width. Alternatively, there was a problem where the weld depth at the weld area deviated from the standard depth.
특히, 펄스주기가 기준주기를 벗어났을 경우, 용접부의 비드 외관 불량에 대한 발생 가능성이 높아지고, 용접부와 모재 간의 희석율(Dilution)의 변화로 용접부의 화학 조성이 변화되는 문제점이 있었다.In particular, when the pulse period deviates from the standard period, the possibility of defective bead appearance of the welded area increases, and there is a problem in that the chemical composition of the welded area changes due to a change in dilution between the welded area and the base material.
하지만, 펄스주기가 기준주기에 포함되는 경우, 용접부의 비드 외관을 양호하게 하고, 용접부의 화학 조성이 변화되는 것을 방지할 수 있다.However, when the pulse period is included in the reference period, the bead appearance of the weld zone can be improved and the chemical composition of the weld zone can be prevented from changing.
또한, 출력전류에서 백그라운드전류가 기준저전류보다 낮아지거나 피크전류가 기준고전류보다 높아지는 등 출력전류가 기준전류에서 벗어나면, 용접부에서 용접폭(welds width)이 기준폭에서 벗어나거나 용접부에서 용접깊이(welds depth)가 기준깊이에서 벗어나는 문제점이 있었다.In addition, if the output current deviates from the standard current, such as when the background current becomes lower than the reference low current or the peak current becomes higher than the reference high current, the weld width at the weld zone deviates from the standard width or the weld depth at the weld zone ( There was a problem where the welds depth deviated from the standard depth.
특히, 출력전류가 피크전류보다 높아지는 경우, 첫째, 녹여야 하는 용가재(Filler Metal)의 부족으로 용접부의 비드 외관 불량에 대한 발생 가능성이 높아지고, 둘째, 입열이 높아져 용접부와 모재 간의 희석율(Dilution)의 증가로 용접부의 화학 조성이 변화되는 한편 고입열(High Heat Input)에 의한 변형 발생 위험이 발생하며, 셋째, 아크를 발생하는 전극봉 소모가 빨라지는 한편 고입열에 의한 토치부 및 카메라가 고열에 의해 손상되는 문제점을 내포하고 있다.In particular, when the output current is higher than the peak current, first, the possibility of defective bead appearance in the weld zone increases due to a lack of filler metal that must be melted, and second, the heat input increases, increasing the dilution rate between the weld zone and the base metal. While the chemical composition of the welded area changes, there is a risk of deformation due to high heat input. Third, the consumption of the electrode that generates the arc accelerates, and the torch unit and camera are damaged by high heat input. It contains problems.
또한, 출력전류가 백그라운드전류보다 낮아지는 경우, 첫째, 입열량 저하로 인해 용접봉의 용융부족 현상이 발생되는 한편 용접결함이 발생되고, 둘째, 입열량 저하로 양호한 모재와 용접부의 건전한 용착(Sound Weld Deposition)을 가지기 위해 필요한 희석율(Dilution) 부족으로 모재와 용접부 경계부의 디스본딩(Disbonding) 현상이 발생하는 위험성을 내포하고 있다.In addition, when the output current is lower than the background current, firstly, a lack of fusion of the welding rod occurs due to a decrease in heat input, while welding defects occur, and secondly, a decrease in heat input causes sound welding of the good base material and the weld zone (Sound Weld). There is a risk of disbonding occurring at the boundary between the base material and the weld zone due to the lack of dilution required to achieve deposition.
하지만, 출력전류가 기준전류에 포함되는 경우, 용접부의 비드 외관을 양호하게 하고, 용접부의 화학 조성이 변화되는 것을 방지하며, 고입열의 발생 및 입열량 저하를 방지하고, 모재와 용접부의 건전한 융착을 구현할 수 있다. However, when the output current is included in the reference current, it improves the bead appearance of the weld zone, prevents changes in the chemical composition of the weld zone, prevents the generation of high heat input and a decrease in heat input, and ensures sound fusion of the base material and the weld zone. It can be implemented.
또한, 출력전압이 18 볼트 미만을 나타내거나 출력전압이 25볼트를 초과하는 등 출력전압이 기준전압에서 벗어나면, 용접부에서 용접폭(welds width)이 기준폭에서 벗어나거나 용접부에서 용접깊이(welds depth)가 기준깊이에서 벗어나는 문제점이 있었다.In addition, if the output voltage deviates from the standard voltage, such as when the output voltage is less than 18 volts or the output voltage exceeds 25 volts, the weld width at the weld zone deviates from the standard width or the weld depth at the weld zone. ) had a problem in that it deviated from the standard depth.
특히, 출력전압이 기준전압을 초과하는 경우, 첫째, 아크 길이가 길어져 송급되는 용접와이어를 정확하게 용융시키지 못하고, 아크 길이가 길어짐에 따라 아크가 퍼지기 때문에 열효율이 급격히 떨어지며, 둘째, 높은 전압으로 인해 아크를 발생시키는 전극봉의 급격한 소모가 발생하며, 전극봉의 소모로 인한 용융불량 및 소모전극봉이 용융풀(Weld Pool)로 녹아 들어가 결함을 발생하는 문제점을 내포하고 있다.In particular, when the output voltage exceeds the standard voltage, firstly, the arc length becomes longer and the supplied welding wire cannot be melted accurately. As the arc length increases, the arc spreads, so thermal efficiency drops sharply. Second, the arc length decreases due to the high voltage. There is a rapid consumption of the electrode that causes the electrode, and there is a problem of melting failure due to the consumption of the electrode and the consumption of the electrode melting into the molten pool (weld pool), causing defects.
또한, 출력전압이 기준전압에 비해 부족한 경우, 첫째, 아크 길이가 짧아지고 아크 기둥이 좁아지기 때문에 송급되는 용접와이어를 제대로 용융시키지 못하여 용접불량이 발생하고, 둘째, 아크 길이가 짧아짐에 따라 모재와 전극봉 사이의 간격이 짧아져 모재의 위치가 조금이라도 변동이 생기는 경우 전극봉이 모재와 접촉하면서 아크가 스티킹(Sticking)되거나 소멸해 버리는 문제점을 내포하고 있다.In addition, when the output voltage is insufficient compared to the reference voltage, firstly, the arc length becomes shorter and the arc column becomes narrower, so the supplied welding wire cannot be properly melted, resulting in welding defects. Second, as the arc length becomes shorter, the base material and If the gap between electrodes is shortened and the position of the base material changes even slightly, there is a problem that the arc sticks or disappears as the electrode comes into contact with the base material.
하지만, 출력전압이 기준전압에 포함되는 경우, 아크 길이를 안정화시키므로용접 불량을 방지하고, 상술한 문제점을 해결하게 되었다.However, when the output voltage is included in the reference voltage, the arc length is stabilized, thereby preventing welding defects and solving the above-mentioned problems.
또한, 용접속도가 분당 27 센티미터 미만을 나타내거나 용접속도가 분당 33 센티미터를 초과하면, 용접부에서 용접폭(welds width)이 기준폭에서 벗어나거나 용접부에서 용접깊이(welds depth)가 기준깊이에서 벗어나는 문제점이 있었다. 특히, 용접속도가 분당 33 센티미터를 초과하여 분당 34 센티미터의 용접속도를 나타내는 경우, 도 5의 (d)와 같이 기공이 발생되는 문제점이 있었다.In addition, if the welding speed is less than 27 centimeters per minute or the welding speed exceeds 33 centimeters per minute, the weld width at the weld area deviates from the standard width or the weld depth at the weld area deviates from the standard depth. There was this. In particular, when the welding speed exceeded 33 centimeters per minute and showed a welding speed of 34 centimeters per minute, there was a problem in which pores were generated as shown in (d) of FIG. 5.
특히, 용접속도, 다시 말해, 이동속도(Travel Speed)가 기준속도보다 빨라지면, 첫째, 용접봉이 아크열에 의해 용융되는 속도에 비해 소재가 이동(회전)하는 속도가 빨라지므로 용융풀(Weld Pool)이 모재에 제대로 융착(Deposit)되지 않고, 둘째, 용접봉이 아크열에 의해 용융되는 속도에 비해 소재가 이동(회전)하는 속도가 빨라지므로 용접부의 폭이 좁아지고, 용접부의 높이가 높아져 정상적인 용접부의 형상(Geometry)이 만들어 지지 않는 문제점을 내포하고 있다.In particular, when the welding speed, that is, the travel speed, becomes faster than the standard speed, first, the speed at which the material moves (rotates) faster than the speed at which the welding rod is melted by arc heat, thereby creating a molten pool. Second, the material moves (rotates) faster than the speed at which the welding rod is melted by arc heat, so the width of the weld zone narrows and the height of the weld zone increases, resulting in the normal shape of the weld zone. It contains a problem in which (geometry) cannot be created.
또한, 용접속도, 다시 말해, 이동속도(Travel Speed)가 기준속도보다 늦어지면, 첫째, 용접봉이 아크열에 의해 용융되는 속도에 비해 소재가 이동(회전)하는 속도가 느려지므로 아크열에 비해 용융되는 와이어의 양이 부족해지고 정상적으로 용접부의 비드가 형성되지 않으며, 둘째, 용접봉이 아크열에 의해 용융되는 속도에 비해 소재가 이동(회전)하는 속도가 느려지므로 단위면적에 머무르는 아크의 시간이 길어져 입열량이 높아지고, 입열량이 높아짐에 따라 희석율이 증가하여 용접부가 가지고자 하는 적정한 화학성분 및 조직을 얻는데 실패하는 문제점을 내포하고 있다.In addition, when the welding speed, that is, the travel speed, is slower than the standard speed, first, the speed at which the material moves (rotates) becomes slower compared to the speed at which the welding rod is melted by the arc heat, so the wire melts compared to the arc heat. The amount becomes insufficient and the bead in the weld zone is not formed normally. Second, the speed at which the material moves (rotates) becomes slower compared to the speed at which the welding rod melts due to arc heat, so the time the arc stays in a unit area becomes longer, increasing the heat input. , as the amount of heat input increases, the dilution rate increases, which poses the problem of failing to obtain the appropriate chemical composition and structure that the welding part wants to have.
하지만, 용접속도가 기준속도에 포함되는 경우, 용접봉이 아크열에 의해 용융되는 속도와 소재가 이동(회전)하는 속도를 실질적으로 일치시킬 수 있게 되므로, 상술한 문제점을 해결하게 되었다.However, when the welding speed is included in the standard speed, the speed at which the welding electrode is melted by arc heat and the speed at which the material moves (rotates) can be substantially matched, thereby solving the above-mentioned problem.
결국, 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드 파이프 제조방법은 가스 텅스텐 아크 용접 공정에서 상술한 바와 같은 펄스 파형에 대한 조건을 도출함에 따라 최소 입열량과 생산성을 구현할 수 있다.Ultimately, the clad pipe manufacturing method according to an embodiment of the present invention can achieve minimum heat input and productivity by deriving the conditions for the pulse waveform as described above in the gas tungsten arc welding process.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드 파이프 제조방법은 피크전류의 인가시간을 tp 라 하고, 백그라운드전류의 인가시간을 tb 라 하면, tp:tb 는 5:3 을 초과하고, 1:1 미만을 나타낼 수 있다.In addition, in the clad pipe manufacturing method according to an embodiment of the present invention, if the application time of the peak current is tp and the application time of the background current is tb, tp:tb exceeds 5:3 and is less than 1:1. can indicate.
이때, tp:tb 가 5:3 이하이거나 tp:tb가 1:1 이상을 나타내면, 용접부에서 용접폭(welds width)이 기준폭에서 벗어나거나 용접부에서 용접깊이(welds depth)가 기준깊이에서 벗어나는 문제점이 있었다.At this time, if tp:tb is 5:3 or less or tp:tb is 1:1 or more, the problem is that the weld width in the weld zone deviates from the standard width or the weld depth in the weld zone deviates from the standard depth. There was this.
특히, tp:tb 는 피크전류를 형상하는 시간과 백그라운드전류를 형상하는 시간의 상관 관계를 의미하는 것으로, tp:tb 가 1:1 인 경우, 피크전류를 만약 250 암페어라고 하고, 백그라운드전류를 만약 150 암페어라고 할 때, 250 암페어가 0.001초(1000pps, Pulse Per Second)라면 150 암페어도 0.001초라는 의미가 된다. 다시 말해, 정해진 기준을 벗어나 tp를 길게 하면 피크전류를 더 쓴다는 의미로 고전류로 용접한다는 의미이고, tb를 더 길게 하면 백그라운드전류를 더 쓴다는 의미로 저전류로 용접한다는 의미이므로, 상술한 바와 같이 고전류로 용접하는 경우와 저전류로 용접하는 경우의 문제점이 그대로 나타나게 된다.In particular, tp:tb means the correlation between the time to form the peak current and the time to form the background current. If tp:tb is 1:1, the peak current is 250 amperes and the background current is 250 amperes. When speaking of 150 amperes, if 250 amperes are 0.001 seconds (1000pps, Pulse Per Second), then 150 amperes are also 0.001 seconds. In other words, if tp is longer than the set standard, it means that more peak current is used, which means welding with high current. If tb is longer, it means that more background current is used, which means welding with low current. As mentioned above, high current is used. Problems arise both in the case of welding with low current and in the case of welding with low current.
하지만, tp:tb 가 기준비율에 포함되는 경우, 고전류로 용접하는 경우와 저전류로 용접하는 경우의 문제점을 해결하게 되었다.However, when tp:tb is included in the standard ratio, the problems of welding with high current and welding with low current are solved.
결국, 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드 파이프 제조방법은 기준비율을 만족함에 따라 최소 입열량과 생산성을 구현할 수 있다.Ultimately, the clad pipe manufacturing method according to an embodiment of the present invention can achieve minimum heat input and productivity by satisfying the standard ratio.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법은, 희석층이 0.1 밀리미터 이상 1.0 밀리미터 미만을 나타낼 수 있다.Additionally, the manufacturing method according to an embodiment of the present invention may have a dilution layer of 0.1 millimeter or more and less than 1.0 millimeter.
하지만, 종래에는 희석층이 1.5 밀리미터 이상 2.0 밀리미터 이하를 나타냈으므로, 본 발명의 희석층은 종래의 희석층보다 약 50% 내지 100% 를 줄이는 효과를 나타낸다.However, since the conventional dilution layer was 1.5 millimeters or more and 2.0 millimeters or less, the dilution layer of the present invention has the effect of reducing the volume by about 50% to 100% compared to the conventional dilution layer.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에서 비드의 직진도는 0.1 밀리미터 이상 1.0 밀리미터 미만을 나타내고, 비드의 끝단 직각도는 1.0 밀리미터 이상 2.0 밀리미터 이하를 나타내며, 비드의 진원도는 0.1 밀리미터 이상 1.0 밀리미터 미만을 나타낼 수 있다.In addition, in the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the straightness of the bead is 0.1 millimeter or more and less than 1.0 millimeter, the end perpendicularity of the bead is 1.0 millimeter or more and 2.0 millimeters or less, and the roundness of the bead is 0.1 millimeter or more and 1.0 millimeter or more. It can represent less than a millimeter.
하지만, 종래에는 비드의 직진도가 1.0 밀리미터 이상 2.0 밀리미터 이하를 나타내고, 비드의 끝단 직각가 약 3.0 밀리미터를 나타내며, 비드의 진원도가 1.0 밀리미터 이상 1.5 밀리미터 이하를 나타냈미만을 나타냈으므로, 본 발명에 따른 비드의 직진도는 종래의 직진도보다 약 10% 내지 50% 를 줄이는 효과를 나타낸다. 또한, 본 발명에 따른 비드의 끝단 직각도는 종래의 비드의 끝단 직각도보다 약 33% 내지 67% 를 줄이는 효과를 나타낸다. 또한, 본 발명에 따른 비드의 진원도는 약 10% 내지 67% 를 줄이는 효과를 나타낸다.However, in the past, the straightness of the bead was 1.0 millimeter or more and 2.0 millimeters or less, the right angle at the end of the bead was about 3.0 millimeters, and the roundness of the bead was 1.0 millimeters or more and 1.5 millimeters or less, so in the present invention, The straightness of the bead is reduced by about 10% to 50% compared to the conventional straightness. In addition, the perpendicularity of the end of the bead according to the present invention has the effect of reducing the perpendicularity of the end of the bead by about 33% to 67% compared to the perpendicularity of the end of the conventional bead. In addition, the roundness of the beads according to the present invention is reduced by about 10% to 67%.
상술한 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법에 따르면, 출력전류가 펄스 파형을 나타내므로, 최소 입열량과 생산성을 구현할 수 있다.According to the clad pipe manufacturing method using pulse waveform overlay welding described above, since the output current represents a pulse waveform, minimum heat input and productivity can be achieved.
또한, 본 발명은 펄스 파형의 특성을 통해 종래의 용접방법보다 깊은 용입을 얻을 수 있고, 입열량 제어가 가능하며, 변형에 민감한 소재에 아주 적합하다.In addition, the present invention can achieve deeper penetration than conventional welding methods through the characteristics of the pulse waveform, enables control of heat input, and is very suitable for materials sensitive to deformation.
또한, 본 발명은 펄스 파형의 특성을 통해 통상의 3 Pass 용접을 2 Pass 용접으로 단축시킬 수 있고, 생산성을 향상시키고, 용접재료와 모재의 희석률을 줄일 수 있다.In addition, the present invention can shorten the typical 3-pass welding to 2-pass welding through the characteristics of the pulse waveform, improve productivity, and reduce the dilution rate of the welding material and base metal.
또한, 본 발명은 펄스 파형의 특성을 통해 본 발명의 출력전류는 동일한 전류값에서 직류에 비해 용접부의 용입을 증가시킬 수 있다.In addition, through the characteristics of the pulse waveform of the present invention, the output current of the present invention can increase penetration of the weld zone compared to direct current at the same current value.
또한, 본 발명은 펄스 파형의 특성에 부가하여 더블 와이어와 오실레이션을 활용하게 되면, 2배 이상 수준의 생산성 증대를 구현할 수 있다.In addition, the present invention can realize a productivity increase of more than two times by utilizing double wire and oscillation in addition to the characteristics of the pulse waveform.
또한, 본 발명은 펄스 파형의 특성을 통해 기존의 용접방법보다 1000 밀리미터당 결함률을 0.5 % 미만으로 낮출 수 있다.Additionally, the present invention can lower the defect rate per 1000 millimeters to less than 0.5% compared to existing welding methods through the characteristics of the pulse waveform.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.As described above, preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, but those skilled in the art may vary the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims. It can be modified or changed.
Claims (4)
펄스주기는 1000 마이크로초 이상 3000 마이크로초 이하를 나타내고,
출력전류는 195 암페어 이상 205 암페어 이하의 백그라운드전류와 245 암페어 이상 255 암페어 이하의 피크전류를 나타내거나, 200 암페어 이상 210 암페어 이하의 백그라운드전류와 240 암페어 이상 250 암페어 이하의 피크전류를 나타내거나, 190 암페어 이상 200 암페어 이하의 백그라운드전류와 250 암페어 이상 260 암페어 이하의 피크전류를 나타내며,
출력전압은 18 볼트 이상 25 볼트 이하를 나타내고,
용접속도는 분당 27 센티미터 이상 분당 33 센티미터 이하를 나타내는 것을 특징으로 하는 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법.
When overlaying the inner wall of a clad pipe, the output current is formed as a pulse waveform,
The pulse period is 1000 microseconds or more and 3000 microseconds or less,
The output current represents a background current of 195 Amps or more and 205 Amps or less and a peak current of 245 Amps or more and 255 Amps or less, or a background current of 200 Amps or more and 210 Amps or less and a peak current of 240 Amps or more and 250 Amps or less, or 190 Amps or more. It indicates a background current of between 200 amperes and less and a peak current of between 250 amperes and less than 260 amperes.
The output voltage is 18 volts or more and 25 volts or less,
A clad pipe manufacturing method using pulse waveform overlay welding, characterized in that the welding speed is 27 centimeters per minute or more and 33 centimeters per minute or less.
희석층은 0.1 밀리미터 이상 1.0 밀리미터 미만을 나타내는 것을 특징으로 하는 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법.
According to paragraph 1,
A clad pipe manufacturing method using pulse waveform overlay welding, characterized in that the dilution layer is greater than 0.1 millimeter and less than 1.0 millimeter.
비드의 직진도는 0.1 밀리미터 이상 1.0 밀리미터 미만을 나타내고,
비드의 끝단 직각도는 1.0 밀리미터 이상 2.0 밀리미터 이하를 나타내며,
비드의 진원도는 0.1 밀리미터 이상 1.0 밀리미터 미만을 나타내는 것을 특징으로 하는 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법.
According to claim 1 or 2,
The straightness of the bead is 0.1 millimeter or more and less than 1.0 millimeter,
The perpendicularity of the end of the bead is 1.0 millimeter or more and 2.0 millimeters or less,
A clad pipe manufacturing method using pulse waveform overlay welding, characterized in that the roundness of the bead is greater than 0.1 millimeter and less than 1.0 millimeter.
상기 피크전류의 인가시간을 tp 라 하고,
상기 백그라운드전류의 인가시간을 tb 라 하면,
tp:tb 는 5:3 을 초과하고, 1:1 미만을 나타내는 것을 특징으로 하는 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법.
According to claim 1 or 2,
Let the application time of the peak current be tp,
If the application time of the background current is tb,
A clad pipe manufacturing method using pulse waveform overlay welding, characterized in that tp:tb exceeds 5:3 and represents less than 1:1.
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