KR102597063B1 - 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법 - Google Patents

펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102597063B1
KR102597063B1 KR1020210170228A KR20210170228A KR102597063B1 KR 102597063 B1 KR102597063 B1 KR 102597063B1 KR 1020210170228 A KR1020210170228 A KR 1020210170228A KR 20210170228 A KR20210170228 A KR 20210170228A KR 102597063 B1 KR102597063 B1 KR 102597063B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
welding
less
pulse
amps
current
Prior art date
Application number
KR1020210170228A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20230082369A (ko
Inventor
이유철
Original Assignee
클래드코리아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 클래드코리아 주식회사 filed Critical 클래드코리아 주식회사
Priority to KR1020210170228A priority Critical patent/KR102597063B1/ko
Publication of KR20230082369A publication Critical patent/KR20230082369A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102597063B1 publication Critical patent/KR102597063B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/04—Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/09—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage
    • B23K9/091—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits
    • B23K9/092—Arrangements or circuits for arc welding with pulsed current or voltage characterised by the circuits characterised by the shape of the pulses produced
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/32—Accessories
    • B23K9/328—Cleaning of weld torches, i.e. removing weld-spatter; Preventing weld-spatter, e.g. applying anti-adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles

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.

Description

펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법{CLAD PIPE PRODUCTING METHOD USING PULSE WAVEDORM OVERLAY WELDING}
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.
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.
클래드 파이프는 오버레이 용접을 통해 내벽면에 이종재질이 접합된 파이프를 말한다.
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.
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.
또한, 전류의 쎄기를 일정하게 오버레이 용접할 경우, 클래프 파이프를 제조하기 위해 많은 시간이 소요되는 단점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2018-0056019호 (발명의 명칭 : 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법, 2018. 05. 28. 공개)
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.
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.
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.
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.
또한, 본 발명에서 희석층은 0.1 밀리미터 이상 1.0 밀리미터 미만을 나타낸다.
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.
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.
본 발명에 따른 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법에 따르면, 출력전류가 펄스 파형을 나타내므로, 최소 입열량과 생산성을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 펄스 파형의 특성을 통해 종래의 용접방법보다 깊은 용입을 얻을 수 있고, 입열량 제어가 가능하며, 변형에 민감한 소재에 아주 적합하다.
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.
또한, 본 발명은 펄스 파형의 특성을 통해 본 발명의 출력전류는 동일한 전류값에서 직류에 비해 용접부의 용입을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 펄스 파형의 특성에 부가하여 더블 와이어와 오실레이션을 활용하게 되면, 2배 이상 수준의 생산성 증대를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 펄스 파형의 특성을 통해 기존의 용접방법보다 1000 밀리미터당 결함률을 0.5 % 미만으로 낮출 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
이때, 용접속도가 기준속도 내에서는 용접두께가 대략 일정한 것을 확인할 수 있지만, (d)와 같이 용접속도가 기준속도를 초과하는 경우, 용접두께가 얇아짐을 확인할 수 있다.
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.
이때, 용접표면의 평탄도에 대해 펄스주기가 기준주기를 벗어나면 요철 형태가 두드러지지만, 기준주기 내에서는 용접표면이 평단도가 안정됨을 확인할 수 있다.
특히, 도 5의 (d)의 경우, 용접속도가 기준속도를 초과함에 따라 용접표면에 기공이 형성됨을 확인할 수 있다.
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.
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.
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.
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.
하지만, 펄스주기가 기준주기에 포함되는 경우, 용접부의 비드 외관을 양호하게 하고, 용접부의 화학 조성이 변화되는 것을 방지할 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
하지만, 출력전압이 기준전압에 포함되는 경우, 아크 길이를 안정화시키므로용접 불량을 방지하고, 상술한 문제점을 해결하게 되었다.
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.
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.
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.
하지만, 용접속도가 기준속도에 포함되는 경우, 용접봉이 아크열에 의해 용융되는 속도와 소재가 이동(회전)하는 속도를 실질적으로 일치시킬 수 있게 되므로, 상술한 문제점을 해결하게 되었다.
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.
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.
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.
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.
하지만, tp:tb 가 기준비율에 포함되는 경우, 고전류로 용접하는 경우와 저전류로 용접하는 경우의 문제점을 해결하게 되었다.
결국, 본 발명의 일 실시예에 따른 클래드 파이프 제조방법은 기준비율을 만족함에 따라 최소 입열량과 생산성을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법은, 희석층이 0.1 밀리미터 이상 1.0 밀리미터 미만을 나타낼 수 있다.
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.
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.
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.
상술한 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법에 따르면, 출력전류가 펄스 파형을 나타내므로, 최소 입열량과 생산성을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 펄스 파형의 특성을 통해 종래의 용접방법보다 깊은 용입을 얻을 수 있고, 입열량 제어가 가능하며, 변형에 민감한 소재에 아주 적합하다.
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.
또한, 본 발명은 펄스 파형의 특성을 통해 본 발명의 출력전류는 동일한 전류값에서 직류에 비해 용접부의 용입을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 펄스 파형의 특성에 부가하여 더블 와이어와 오실레이션을 활용하게 되면, 2배 이상 수준의 생산성 증대를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 펄스 파형의 특성을 통해 기존의 용접방법보다 1000 밀리미터당 결함률을 0.5 % 미만으로 낮출 수 있다.
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.

Claims (4)

  1. 클래드 파이프의 내벽면을 오버레이 용접할 때, 출력전류를 웨이브폼 형태의 펄스 파형으로 형성하되,
    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.
  2. 제1항에 있어서,
    희석층은 0.1 밀리미터 이상 1.0 밀리미터 미만을 나타내는 것을 특징으로 하는 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    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.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    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.
KR1020210170228A 2021-12-01 2021-12-01 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법 KR102597063B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210170228A KR102597063B1 (ko) 2021-12-01 2021-12-01 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210170228A KR102597063B1 (ko) 2021-12-01 2021-12-01 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230082369A KR20230082369A (ko) 2023-06-08
KR102597063B1 true KR102597063B1 (ko) 2023-11-02

Family

ID=86765904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210170228A KR102597063B1 (ko) 2021-12-01 2021-12-01 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102597063B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007169733A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Dai Ichi High Frequency Co Ltd 耐食被覆用合金及びこれを被覆した部材
JP2015530249A (ja) * 2012-07-27 2015-10-15 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー 要求の厳しい構造用途のための高強度鋼溶接金属
KR101577929B1 (ko) * 2015-03-27 2015-12-15 주식회사 현대알비 대형 파이프 치수 측정 시스템

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180056019A (ko) 2016-11-18 2018-05-28 클래드코리아원주 주식회사 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007169733A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Dai Ichi High Frequency Co Ltd 耐食被覆用合金及びこれを被覆した部材
JP2015530249A (ja) * 2012-07-27 2015-10-15 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー 要求の厳しい構造用途のための高強度鋼溶接金属
KR101577929B1 (ko) * 2015-03-27 2015-12-15 주식회사 현대알비 대형 파이프 치수 측정 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230082369A (ko) 2023-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101729428B1 (ko) 협개선 가스 실드 아크 용접 방법
US20140079471A1 (en) Welding method and welded joint structure
JP6137053B2 (ja) 狭開先ガスシールドアーク溶接方法
JP2006272377A (ja) 鋼材のサブマージアーク溶接方法
JP2019188473A (ja) 多層構造のレーザホットワイヤ溶接
CN108453351B (zh) 一种铝管焊接方法
CA3044370A1 (en) Gouging-less complete penetration welding method, and welded joint
Das et al. Regulated metal deposition (RMD™) technique for welding applications: an advanced gas metal arc welding process
WO2014088111A1 (ja) 狭開先ガスシールドアーク溶接継手
JP2007237225A (ja) 薄鋼板の高速ホットワイヤ多電極ｔｉｇ溶接方法
KR100811920B1 (ko) 용접 맞대기 이음의 일면 용접방법
KR102597063B1 (ko) 펄스 파형 오버레이 용접을 이용한 클래드 파이프 제조방법
KR20180031046A (ko) 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법
KR101906370B1 (ko) 와이드 갭 맞대기 용접 방법
JPS597545B2 (ja) 鋼の消耗電極式ア−ク溶接方法
JPH06285640A (ja) クラッド鋼管の内面溶接方法
JPH08276273A (ja) クラッド鋼の突合せ溶接方法
RU2668648C2 (ru) Способ электронно-лучевой сварки конструкций
JP2002336982A (ja) 薄板構造継手の複合溶接方法
JP5483553B2 (ja) レーザ・アーク複合溶接法
JP4128022B2 (ja) インサート部材を用いた開先突き合わせ溶接方法およびそれに用いるインサート部材
JPH11123555A (ja) 溶接方法
RU2758357C1 (ru) Способ сварки, наплавки и пайки комбинацией дуг прямого и косвенного действия
JP7230606B2 (ja) 亜鉛系めっき鋼板の複合溶接方法
SU1729712A1 (ru) Способ дуговой точечной сварки

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right