KR20130073574A - 서브머지드 아크 용접의 백킹방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서브머지드 아크 용접(Submerged Arc Welding, SAW)의 백킹방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 서브머지드 아크 용접시 모재의 이면으로 백킹 플럭스를 편중되지 않고 균일하게 정렬시켜 밀착시키며 이면 비드(back bead)의 높이 제어는 물론 아크로 인한 동판의 손상을 방지할 수 있도록 하기 위하여,
서브머지드 아크 용접시 모재의 이면을 백킹하는 방법에 있어서, 모재의 이면에 백킹 플럭스가 포켓에 넣어져 받쳐지는 단계; 상기 백킹 플럭스가 넣어진 포켓의 밑면에 글라스 파이버 패드를 받치는 단계; 상기 글라스 파이버 패드의 밑면에 동판을 받치는 단계; 상기 동판의 하부에 케이스의 내부에 에어를 공급함에 따라 상기 동판을 상부 측으로 가압하는 에어 호스가 넣어진 단계를; 포함하는 것을 특징으로 하는 서브머지드 아크 용접의 백킹방법에 관한 것이다.

Description

서브머지드 아크 용접의 백킹방법{Submerged arc welding methods of the backing}

본 발명은 서브머지드 아크 용접(Submerged Arc Welding, SAW)의 백킹방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 서브머지드 아크 용접시 모재의 이면으로 백킹 플럭스를 편중되지 않고 균일하게 정렬시켜 밀착시키며 이면 비드(back bead)의 높이 제어는 물론 아크로 인한 동판의 손상을 방지할 수 있도록 한 서브머지드 아크 용접의 백킹방법에 관한 것이다.

일반적으로 선박과 같이 용접이 필요한 대형 구조물은 작은 판재들이 모여 이루어진 블록과 블록을 연결하기 위해 PE 및 탑재단계에서 수직 맞대기 용접 또는 수평 맞대기 용접이 필요하게 되며, 이러한 맞대기 용접에는 아크 용접, 일렉트로 가스용접, 전자빔용접, 저항용접, 가스용접 및 마찰용접 등이 있다.

본원에서는 이러한 맞대기 용접 중에서도 서브머지드 아크 용접(Submerged Arc Welding, SAW)에 대하여 설명하기로 한다.

서브머지드 아크 용접이라 함은, 모재 상에 선행하여 놓여 지는 입상(粒狀) 플럭스(flux) 중 솔리드 와이어를 송급하여 플럭스로 덮여진 상태에서, 아크를 발생시켜 융접하는 자동 용접법을 말하는 것으로, 아크에 접촉하는 플럭스가 용융하며 이 용융 슬래그가 용융쇳물을 덮어서 용접금속을 보호한다. 통상 대직경 와이어에 대전류를 흘러보내기 때문에 고능률의 용접이 이루어짐에 따라 현재도 전체용접중 약 7% 정도로 적용되어 사용되는 용접 방법이다.

이러한, 서브머지드 아크 용접은 1500~3000A의 전류까지 통전할 수 있는 고능률 용접법으로 용입이 깊고 결합이 잘생기지 않아서 용접 이음부의 신뢰도가 높음은 물론 아크가 보이지 않고 아크 불꽃이 작게 발생하여 청정한 환경이 보장되는 장점을 가지고 있었다.

아울러, 서브머지드 아크 용접에 있어서는 무엇보다도 백킹(Backing)의 적용이 상당히 중요한 것으로, 즉 모재의 이면 비드(back bead)를 형성시키고 용융 pool이 뒤쪽으로 흘러내지는 것을 방지하기 위해 Copper backing, Ceramic backing, Flux backing 또는 이들의 혼합 backing 등이 적용되어 사용되고 있다.

상기와 같이 통상의 서브머지드 아크 용접에 있어서 종래의 백킹방법은 통상적으로 모재의 이면에 용접 전에 세라믹 백킹재를 작업자의 수작업에 의하여 부착하고 용접 후에는 다시 작업자에 의하여 분리시켜야 하는 관계로, 용접을 위한 세라믹 백킹재를 탈,부착하는 작업시간이 과다하게 소요되는 폐단이 있었다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 종래에도 도 4에 도시된 바와 같이 서브머지드 아크 용접하고자 하는 대상물인 모재(100)의 이면에 백킹 플럭스(110)와, 동판(120)(Copper shoe) 및 상기 동판과 백킹 플럭스를 모재의 이면으로 공급되는 에어에 의해 가압할 수 있도록 에어 호스(130)를 순차적으로 구비하는 FCB(Flux Copper Backing)방식이 사용되었다.

그러나, 이 같은 종래 FCB방식의 백킹방법에 있어서는, 에어 호스의 가압에 의하여 동판과 백킹 플럭스가 균일하게 가압되지 않고 일측으로 편중되게 가압 됨에 따라, 즉 동판의 상부에 위치하는 백킹 플럭스가 가압에 의하여 일측으로 쏠리는 현상이 발생하게 되거나 동판이 가압에 의해 일측으로 기울어지게 됨에 따라 용접 부분의 불량 발생으로 인한 품질저하라는 문제점과 함께 용접에 따른 아크로 인해 동판이 손상되는 문제점이 발생하여 재사용 불가로 인한 경제적이지 못한 문제점은 물론 백킹 플럭스의 소모가 과다하게 소요되는 문제점이 초래되었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하고자 창안한 것으로, 그 주된 목적은 서브머지드 아크 용접시 모재의 이면으로 백킹 플럭스를 편중되지 않고 균일하게 정렬시켜 밀착시키며 이면 비드(back bead)의 높이 제어는 물론 아크로 인한 동판의 손상을 방지할 수 있도록 한 서브머지드 아크 용접의 백킹방법를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 백킹 플럭스가 일정한 두께로 정렬이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 모재의 이면으로 백킹 플럭스를 더욱더 긴밀하게 밀착시킬 수 있도록 하는 데 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 서브머지드 아크 용접시 모재의 이면을 백킹하는 방법에 있어서, 모재의 이면에 백킹 플럭스가 포켓에 넣어져 받쳐지는 단계; 상기 백킹 플럭스가 넣어진 포켓의 밑면에 글라스 파이버 패드를 받치는 단계; 상기 글라스 파이버 패드의 밑면에 동판을 받치는 단계; 상기 동판의 하부에 케이스의 내부에 에어를 공급함에 따라 상기 동판을 상부 측으로 가압하는 에어 호스가 넣어진 단계를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 포켓은 글라스 파이버 재질로 백킹 플럭스가 감싸지게 말아진 형태로 용접하고자 하는 길이와 동일한 길이로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 글라스 파이버 패드는 포켓의 폭 보다 넓고 동판의 폭 보다 좁게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 에어 호스는 케이스의 내부에 하나 또는 적어도 하나 이상이 적층되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 서브머지드 아크 용접시 모재의 이면으로 백킹 플럭스를 편중되지 않고 균일하게 정렬시켜 밀착시키며 이면 비드의 높이 제어는 물론 아크로 인한 동판의 손상을 방지할 수 있도록 함으로서, 밀착으로 인한 용접이 용이하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 용접 부위의 품질 향상은 물론 동판의 오랜 사용기간을 확보하여 높은 경제성을 가지는 효과와 함께 최소한의 백킹 플럭스 사용 량에 의해 작업환경 개선 또한 이루어질 수 있는 부수적인 효과는 물론 백킹 플럭스 량과 가압력에 의해 이면 비드의 높이를 제어는 물론 품질도 향상시킬 수 있는 효과도 가지는 것이다.

또한, 포켓에 의한 백킹 플럭스가 일정한 두께로 정렬이 원활하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 백킹 플럭스가 일정한 두께를 가지면서 균일하게 정렬이 이루어질 수 있는 효과도 갖는다.

또한, 에어 호스의 적층으로 인해 모재의 이면으로 백킹 플럭스를 더욱더 긴밀하게 밀착시킬 수 있도록 함으로써, 더욱더 용이한 용접으로 인한 용접부위의 품질을 향상을 극대화할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 백킹방법을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 의해 백킹된 상태를 개략적으로 나타낸 요부도.
도 3은 본 발명의 사용 상태를 개략적으로 나타낸 요부도.
도 4는 종래 FCB방식의 백킹방법을 개략적으로 나타낸 요부도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 백킹방법을 개략적으로 나타낸 블록도이며, 도 2는 본 발명에 의해 백킹된 상태를 개략적으로 나타낸 요부도이다.

도시된 바와 같이 공지된 모재 상에 선행하여 놓여 지는 입상 플럭스 중 솔리드 와이어를 송급하여 플럭스로 덮여진 상태에서, 아크를 발생시켜 융접하는 자동 용접법인 서브머지드 아크 용접시 모재의 이면을 백킹하는 방법에 있어서,

본 발명은, 서브머지드 아크 용접시 모재의 이면으로 백킹 플럭스를 편중되지 않고 균일하게 정렬시켜 밀착시키며 이면 비드(back bead)의 높이 제어는 물론 아크로 인한 동판의 손상을 방지할 수 있도록 하기 위하여,

모재(100)의 이면에 백킹 플럭스(110)가 포켓(10)에 넣어져 가압시 일측으로 편중되지 않고 균일하게 정렬되면서 받쳐지는 단계(S1)가 행하여진다.

그런 다음 상기 백킹 플럭스(110)가 넣어진 포켓(10)의 밑면에 용접시 아크로 인해 후술하는 동판으로 손상을 방지하기 위한 글라스 파이버 패드(20)를 받치는 단계(S2)가 행하여 진다.

그리고, 상기 글라스 파이버 패드(20)의 밑면에 가압시 균일한 가압력이 가해질 수 있도록 동판(120)을 받치는 단계(S3)를 행하여 진다.

그리고 나서, 상기 동판(120)의 하부에 밑면과 좌,우가 막혀 지고 동판이 위치한 상부가 개방된 케이스(135)의 내부에 통상적인 에어 공급수단에 의해 에어를 공급함에 따라 상기 동판(120)을 상부 측으로 가압하는 탄력성을 가지는 에어 호스(130)가 넣어진 단계(S4)를; 행한다.

상기 포켓(10)은 통상의 글라스 파이버 재질로 백킹 플럭스(110)가 감싸지게 말아진, 즉 두루마리 형태로 감싸진 형태로 용접하고자 하는 길이와 동일한 길이로 형성함으로써, 그 포켓의 내부에 넣어진 백킹 플럭스는 가압에 의하여 일측으로 편중되거나 흐트러지지 않고 포켓의 내부에서 균일한 두께로 정렬됨에 따라 용접부분에 긴밀하게 밀착되면서 용접에 따른 이면 비드의 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 백킹 플럭스의 소모량 또한 최소화할 수 있는 조건을 가진다.

상기 글라스 파이버 패드(20)는 가압시 포켓을 받쳐주기 위해 포켓(10)의 폭 보다 넓고 동판(120)의 폭 보다 좁게 형성됨에 따라 용접에 따른 아크 발생시 그 아크가 동판을 전달되지 않고 차단시켜 동판이 아크로부터 손상되는 것을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 에어 호스(130)는 케이스(135)의 내부에 공급되는 에어에 의하여 높은 가압력을 가질 수 있도록 하나 또는 적어도 하나 이상의 에어 호스(130)가 적층되는 것이 바람직한 것으로, 즉 하나의 에어 호스에 의해 가압력을 인가할 수 있을 뿐만 아니라 하나 이상을 적층 시에는 에어 호스 간의 팽창력으로 인하여 더 높은 가압력을 가지는 관계로, 가급적 에어 호스를 적층시켜 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 모재(100)의 하부로 순차적으로 구비된 백킹 수단 중, 즉 포켓(10)으로 백킹 플럭스(110)가 넣어지고 글라스 파이버 패드(20)와 동판(120)이 순차적으로 받쳐진 상태에서 케이스(135)의 내부에 구비된 에어 호스(130)에 에어를 공급함에 따라 에어 호스(130)가 팽창되면서 동판(120)을 가압함에 따라 그 상부의 글라스 파이버 패드(20)와 백킹 플럭스(110)가 넣어진 포켓(10)이 가압 되면서 포켓(10)이 모재(100)의 밑면으로 긴밀하게 밀착되어 진다.

이때, 상기 백킹 플럭스(110)는 포켓(10)으로 두루마리 형태로 감싸져 있는 관계로, 백킹 플럭스(110)가 일측으로 편중되거나 흐트러지지 않고 포켓(10) 내에서 균일한 두께로 분포되어 정렬됨으로써, 모재의 밑면으로 긴밀하게 밀착되어 용접 품질의 안정화를 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 이면 비드의 품질 또한 향상시킴은 물론 백킹 플럭스의 소모량도 최소화할 수 있는 장점을 가진다. 이때, 포켓에 넣어지는 백킹 플럭스의 량과 가압력에 따라 이면 비드의 높이 또한 필요로 하는 높이로 형성할 수 있는 조건도 가지는 것이다.

그리고, 글라스 파이버 패드(20)는 용접시 발생하는 아크로부터 동판(120)을 보호함에 따라 동판이 손상되는 것을 방지하여 재사용은 물론 오랜 사용기간을 확보할 수 있는 조건도 가지게 된다.

따라서, 본 발명의 백킹방법은 서브머지드 아크 용접에 따른 용접시 백킹 플럭스를 최소한의 양으로 용접 부위에 긴밀하게 밀착시켜 용접이 용이하게 이루어짐과 함께 이면 비드의 품질을 향상시킴은 물론 아크로 인한 동판의 손상 또한 방지할 수 있도록 함으로써, 서브머지드 아크 용접에 따른 용접부위의 품질 향상과 함께 작업환경 개선은 물론 동판의 오랜 사용기간을 확보하여 경제성 또한 뛰어난 조건을 가지는 것이다.

10 : 포켓 20 : 글라스 파이버 패드
100 : 모재 110 : 백킹 플럭스
120 : 동판 130 : 에어 호스
135 : 케이스

Claims (4)

1. 서브머지드 아크 용접시 모재(100)의 이면을 백킹하는 방법에 있어서,
   상기 모재(100)의 이면에 백킹 플럭스(110)가 포켓(10)에 넣어져 받쳐지는 단계(S1);
   상기 백킹 플럭스(110)가 넣어진 포켓(10)의 밑면에 글라스 파이버 패드(20)를 받치는 단계(S2);
   상기 글라스 파이버 패드(20)의 밑면에 동판(120)을 받치는 단계(S3);
   상기 동판(120)의 하부에 케이스(135)의 내부에 에어를 공급함에 따라 상기 동판(120)을 상부 측으로 가압하는 에어 호스(130)가 넣어진 단계(S4)를; 포함하는 것을 특징으로 하는 서브머지드 아크 용접의 백킹방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 포켓(10)은 글라스 파이버 재질로 백킹 플럭스가 감싸지게 말아진 형태로 용접하고자 하는 길이와 동일한 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 서브머지드 아크 용접의 백킹방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 글라스 파이버 패드(20)는 포켓(10)의 폭 보다 넓고 동판(120)의 폭 보다 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 서브머지드 아크 용접의 백킹방법.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 에어 호스(130)는 케이스(135)의 내부에 하나 또는 적어도 하나 이상이 적층되는 것을 특징으로 하는 서브머지드 아크 용접의 백킹방법.

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