용접 토치의 위치 및 각도의 영향

Fig. 4.38과 Fig. 4.39는 전진각 10°와 후진각 10°일 때의 비드 외관을 각각 나타낸 것이다. 비드를 살펴보면 두 조건 모두 험핑비드가 발생하면서 매우 조 악한 비드 표면을 나타내고 있다. 전진각 10°인 경우에는 용접 토치의 위치가 1시일 경우와 마찬가지로 용가재의 송급이 원활하지 못하여 높은 입열로 인해 부분적으로 관통이 일어나 비드가 쳐지는 험핑비드가 발생하였다. 하지만 후진 각 10°일 경우에는 용가재가 모재로 용착됨에도 불구하고 험핑비드가 형성되 었다. 이는 후진각을 부여함으로 인해서 용입깊이가 증가한다는 것을 단편적으 로 확인할 수 있었으며, 이로 인해 전진가에서 용접 전류를 조절하면 용입 깊 이를 제어할 수 있을 것으로 판단되어 전진각인 상태에서 용접 전류의 변화에 따른 용접을 실시하였다.

(a) Variation of welding torch position (b) Variation of welding torch angle Fig. 4.34 Variation of welding torch position and angle in pipe welding

STS304L; I = 220 A, v = 36 cpm, Rf= 0.5 m/min, Pt= 11 o'clock Position

Weld bead 0° 180° 0° 180°

Front bead

Back bead

Fig. 4.35 Bead appearance with position of welding rod in pipe welding (Pt= 11 o'clock)

STS304L; I = 220 A, v = 36 cpm, Rf= 0.5 m/min, Pt= 1 o'clock Position

Weld bead 0° 60° 120° 180° 240° 300°

Front bead

Back bead

Cross section

Fig. 4.36 Bead appearance with position of welding rod in pipe welding (Pt= 1 o'clock)

STS304L; I = 220 A, v = 36 cpm, Rf= 0.5 m/min, Pt= 2 o'clock Position

Weld bead 0° 60° 120° 180° 240° 300°

Front bead

Back bead

Fig. 4.37 Bead appearance with postion of welding rod in pipe welding (Pt= 2 o'clock)

STS304L; I = 220 A, v = 36 cpm, Rf= 0.5 m/min, α = F.H 10°

Position

Weld bead 0° 60° 120° 180° 240° 300°

Front bead

Back bead

Fig. 4.38 Bead appearance with angle of welding rod in pipe welding (α = F.H 10°)

STS304L; I = 220 A, v = 36 cpm, Rf= 0.5 m/min, α = B.H 10°

position

weld bead 0° 60° 120° 180° 240° 300°

Front bead

Back bead

Fig. 4.39 Bead appearance with angle of welding rod in pipe welding (α = B.H 10°)

용접 토치 각도를 전진각 10°로 고정하고 용접전류를 180 ~ 210 A까지 변화시 키면서 용접한 결과를 Fig. 4.40 ~ Fig. 4.44에 나타낸다. Fig. 4.40의 용접전류 180 A의 경우와 Fig. 4.41의 200 A에서는 관통용접이 되지 않았다. 하지만 비드 표면은 양호한 상태를 보이고 있다. Fig. 4.42의 용접 전류 205 A에서는 관통 용 접이 이루어졌지만 몇몇 조건에서 언더컷이 발생하였다. 비드 단면을 자세히 살펴보면 전체적으로 용융부가 한쪽으로 쏠리면서 언더컷이 발생하였는데, 이 는 배관 용접 장치의 접지 부분이 용접부와 너무 멀리 떨어져 있기 때문으로 사료되며, 이를 개선하기 위하여 Fig. 4.43과 같이 용가재의 송급속도를 약간 상승시켜 용접을 진행하였다. 그 결과 다소 개선이 되었지만 일부 언터컷이 발 생하였다. 이를 개선하기 위해서는 용접 토치를 배관 뒤쪽으로 기울여 용접을 진행할 필요가 있다. 용접전류가 210 A일 경우에는 Fig. 4.44와 같이 험핑비드가 발생하였다.

이와 같이 배관 용접은 약간의 용접전류 차이에도 그 용접 특성에 큰 차이를 나타내었다. 따라서 배관 용접시 용접전류와 용접속도 그리고 용가재의 송급속 도와 같은 주요 매개변수 외에 용접 토치 각도나 위치, 혹은 용가재 송급 위치 등과 같은 변수들도 반드시 검토하여야 한다.

STS304L; I = 180 A, v = 36 cpm, Rf= 0.5 m/min, α = F.H 10°

position

weld bead 0° 60° 120° 180° 240° 300°

Front bead

Back bead

Fig. 4.40 Bead appearance with welding current in pipe welding (α = F.H 10°, I = 180 A)

STS304L; I = 200 A, v = 36 cpm, Rf= 0.5 m/min, α = F.H 10°

position

weld bead 0° 60° 120° 180° 240° 300°

Front bead

Back bead

Fig. 4.41 Bead appearance with welding current in pipe welding (α = F.H 10°, I = 200 A)

STS304L; I = 205 A, v = 36 cpm, Rf= 0.5 m/min, α = F.H 10°

position

weld bead 0° 60° 120° 180° 240° 300°

Front bead

Back bead

Cross section

Fig. 4.42 Bead appearance with welding current in pipe welding (α = F.H 10°, I = 205 A, Rf= 0.5 m/min)

STS304L; I = 205 A, v = 36 cpm, Rf= 0.8 m/min, α = F.H 10°

position

weld bead 0° 60° 120° 180° 240° 300°

Front bead

Back bead

Cross section

Fig. 4.43 Bead appearance with welding current in pipe welding (α = F.H 10°, I = 205 A, Rf= 0.8 m/min)

STS304L; I = 210 A, v = 36 cpm, Rf= 0.5 m/min, α = F.H 10°

position

weld bead 0° 60° 120° 180° 240° 300°

Front bead

Back bead

Fig. 4.44 Bead appearance with welding current in pipe welding (α = F.H 10°, I = 210 A)