13. 1 산소용접(가스절단)

(1)

13. 산소절단과 비파괴검사법

참고도서 : 생산제조공학 SciTech 미디어

(2)

13. 1 산소용접(가스절단)

산소용접공정

1단계에서 산소와 아세틸렌 은 일산화탄소와 수소를 발생

2단계에서 구간이 뚜렷한 연

2단계에서 구간이 뚜렷한 연 소구간을 갖는다

중성염 : 모든 반응이 완전한 화염

산화염 : 중성염 보다 고온이 나 외양은 같다

탄화염 : 연료가 과다한 경우 의 화염

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절단의 종류

LASER 절단 LASER광을 이용한 절단방법

가스 절단 철과 산소의 연소열을 이용한 절 단 방법

플라즈마 절단

동 제품의 미세직경의 노즐 아크 를 구속해서 만든 고온, 고유속의 플라즈마기류를 열원으로 이용한 절 단방법

WIRE CUTTING 방 전가공

절연성액체에 피절단재를 담그고 그곳에서 방전을 반복수행하는 정밀 절단방법

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절단의 종류 (계속)

WATER JET 절단

초고압수를 극히 미세한 노즐로 부터 분출시키고 이 분출류의 충격 작용으로 절단하는 방법

초고압수분출 중에 GARNET, 알루

ABRASIVE WATER JET 절단

초고압수분출 중에 GARNET, 알루 미나 등의 미분말을 숫돌알맹이의 연삭작용을 이용하여 절단성능의 향 상을 꾀한 방법

ARC AIR 절단

탄소arc로 용해시킨 용융금속을 그곳에 세차게 내뿜는 고압 압축류 를 이용하여 제거하는 절단방법

전자 BEAM 가공 고밀도 전자빔 에네르기를 이용 한 절단방법

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연 료 - 산 화 제 온 도 분 석 원 소

천연가스 - 공기 1,700 ∼ 1,900 알카리 및 알카리 토류 금속

천연가스 - 산소 2,700 ∼ 2,800 Sn, As, Se

가스절단의 불꽃종류

천연가스 - 산소 2,700 ∼ 2,800 Sn, As, Se

수소 - 공기 2,000 ∼ 2,100 Sb, Bi, Cd, Co, Au, Fe, Ni, Li, Pd, Na, K, Ca

아세틸렌 - 공기 2,100 ∼ 2,400 불꽃발광법에 이용

수소 - 산소 2,550 ∼ 2,700 Al, B, Dy, Er, Gd, Hf, Ho, La, Lu, Yb, Zr, Nd

아세틸렌 - N2O 2,600 ∼ 2,800 알카리 및 알카리 토류 금속

아세틸렌 - 산소 3,050 ∼ 3,150 Sn, As, Se

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산소토치절단

공정

일반적 열절단은 산소가스절단

절단면 : 비철금속의 절단시 발생

철금속 : 급속한 산화 발생

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가연성가스벨브 산소고압벨브

토오치의 구조

산소저압벨브

(8)

역화 방지기

산소가 LPG용기로 역류하여 용기의 폭발이 되는 경우가 있으므로 산소의 역류를 방지하기 위해 설치 하는 안전장치이다.

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^역류

고압의 산소가 밖으로 나가지 못하게 되면 산소보 다 압력이 낮은 아세틸렌을 밀어내면서 아세틸렌 호스쪽으로 거꾸로 흐르는 현상이다.

가스절단 작업시 발생 현상

^역화

용접도중에 모재의 팁에 인하여 불꽃이 순간적으 로 팁 끝에 흡인되고 "빵빵"하면서 꺼졌다가 다시 나타났다가 하는 현상이다.

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※ 역류, 역화의 원인

①

토오치 성능이 불비 할 때

②

토오치의 체결나사가 풀렸을 때

가스절단 작업시 발생 현상(계속)

②

토오치의 체결나사가 풀렸을 때

③

팁에 석회가루, 먼지, 기타 잡물이 막혔 을 때

④

토오치 취급이 잘못되었거나 팁 과열시

⑤

아세틸렌 공급가스가 부족 할 때

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※ 역화방지기술

① 역화 발생시 재빨리 산소 공급을 차단해야 한다.

② 고압,저압 가스 공급밸브를 잠궈서 산소 공

가스절단 작업시 발생 현상(계속)

② 고압,저압 가스 공급밸브를 잠궈서 산소 공 급을 중단

③ 역화방지 밸브가 프로판가스에 붙어있지만 만약에 대비하여 작업자는 불씨가 프로판 가스통으로 가지 못하도록 조치를 하는 것 이 안전

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절단작업 후

사용하기 전

준비과정 가스통밸브

열기

가스절단

절단작업 후

절단작업

토오치 점화 가스절단 작업 순서

불이붙었으면, 바닥에 갖다 댄 채로 프로판 가스와 산소 를 조금씩 분사하여 불꽃이 강도 조절

절단작업 시 바닥은

철판이어야 한다

(13)

자격을 가진 자 또는 허락을 득한 자 외는 작업 금지.

가스기구는 통풍이 잘되는 곳에 비치할 것.

작업전 반드시 가스기구를 점검하고 새거나 기 타 결함이 있는 것은 사용금지

가스절단작업 안전수칙

타 결함이 있는 것은 사용금지

폭발하기 쉬운 물건 또는 그 가까운 곳에 유류 등 가연물질이 있는 곳에서는 용접작업을 금지 할 것.

자연환기가 불충분한 장소 또는 좁은 장소에서 는 환기설비를 충분히 하여 충분히 환기할 것.

작업 전에 소화기 등을 주변에 비치할 것.

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호스 연결부는 호스 밴드로 확실히 조이고 비 눗물로 가스점검할 것.

가스용기는 뉘어서 사용하지 말고 세워서 사 용할 것.

토오치를 연결할 때 아세틸렌과 산소의 호스

가스절단작업 안전수칙 (계속)

토오치를 연결할 때 아세틸렌과 산소의 호스 가 바뀌지 않도록 할 것.

토오치를 함부로 분해하지 말고 팁을 교환할 때는 반드시 아세틸렌, 산소밸브를 닫고 행할

것.역화 시는 산소밸브를 잠그고 아세틸렌밸브 를 잠그고 팁은 냉각수에 냉각 시킨다.

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1. 고압 산소밸브를 잠근다.

2. 저압 산소밸브를 잠근다.

절단종료후 가스밸브잠금순서

3. LPG 밸브를 잠근다.

4. 호스내 잔존가스 빼주기 위해 밸브를 열어준 후 다시 잠근다.

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13.2 파괴시험법과 비파괴시험법

파괴시험법: 부품을 선택한 후 파괴 시험함

장 점

1. 실 사용조건에서의 반응을 직접적, 신뢰적으로 측정함 2. 정량적인 결과를 제고하여 설계에 유용

3. 숙련된 작업자의 분석이 불필요

4. 시험결과의 의미와 중요성에 대한 합의를 함

1. 당 시편에만 적용. 고로 시편의 대표성을 증명해야 함.

한 계

1. 당 시편에만 적용. 고로 시편의 대표성을 증명해야 함.

2. 시험 부품은 시험동안 파손된다.

3. 동일 부품에 반복 시험할 수 없음.

4. 부품이 고가이거나 소량이면 제한이 따름.

5. 계속 사용에 따른 누적효과 예측이 어려움.

6. 사용중인 부품은 시험할 수 없음.

7. 일반적으로 시험용 부품은 기계가공같은 선가공이 필요함.

8. 자본재나 노동비용이 종종 고가임.

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비파괴시험법

부품 파손 없이 시험함.

장 점

1. 비용이나 수량에 무관하게 제품에 직접수행 2. 생산로트의 100% 또는 대표시편에 수행됨

3. 같은 부품에 다양한 시험, 같은 시험에 같은 반복시험 가능 4. 사용 중인 부품에도 시험 가능

5. 시편의 준비작업이 거의 없음.

점 5. 시편의 준비작업이 거의 없음.

6. 시험장비가 휴대용임.

7. 노동장비가 낮음 한

계

1. 숙력된 작업자의 해석이 필요함.

2. 다른 관찰자는 다른 시험결과를 해석함.

3. 물성치가 간접적으로 측정되어 결과는 비교된 값임.

4. 어떤 시험장비는 매우 고가임.

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육안검사

눈으로 검사하는 방법

원리 시편에 빛을 비추고 육안이나 카메라 비전시스템으로 검사 장점 간단하고 사용하기 쉬우며 저렴하다

한계 검사자의 실력에 의존. 표면결함만 탐지 가능 재료의

한계

없음.

기하학적 한계

표면의 결함은 어느 정도 이상의 크기이면 어떤 형상도 검 사 가능.

영구기록 사진이나 비디오 테이프, 검사자의 보고서 비교 가장 먼저 시행되는 검사법

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액체 침투법

액체를 침투하여 검사하는 법

(a) 개방 크랙이 있는 초기 표면

(b) 침투액의 도포 및 모세관 현상에 의한 크랙침 투

(c) 여분의 침투액 제거

(d) 연상액의 사용으로 침투액 추출 및 검사

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자기 탐상법

강자성 재료를 자화시킨 후 자기장 왜곡을 검사 하는 법

(a) 표면 크랙에 의한 자기장의 불연속선

(b) 자기장이 누출된 곳으로 유도된 자성입자

(c) 표면 밑 크랙도 표면에 충분히 가까우면 탐지 가능한 불연속선이 발생함.

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자기 탐상법

(a) 봉을 둘러싼 코일로 자화된 자기장과 이 자기 장으로 탐지 가능한 결함

(b) 봉의 축방향으로 흐르는 전류로 자화된 자기 장과 탐지 가능한 결함

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자기 탐상법

트럭용 전차축 킹핀

(a) 육안검사

(b) 연삭작업에 의한 크랙 을 보여주는 자기탐상법 을 보여주는 자기탐상법 검사

(c) 형광 입자와 자외선을 이용한 크랙검사

(23)

초음파 검사법

초음파를 이용하여 내부 결함을 조사하는 법

1. 펄스-에코 기법(단식 변환기)

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2. 펄스-에코 기법(복식 변환기) 3. 관통전달 복식변환기

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방사선 투과법

방사선(X-선, 감마선, 중성자선)을 이용한 내부결함 탐지 법

원리 방사선이 시편을 통과하여 흠이나 결함에 흡수됨을 이용 장점 재료내부 침투, 영구기록, 재료두께 측정

한계 고가, 두께의 2% 이상의 결함만 발견, 2차원 사진 재료의

한계

공업용재료에 한계 기하학적

한계

복잡한 형상의 경우 주의 깊은 조정 필요 영구기록 영상이 표준화된 시험기록의 일부

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와전류 시험법

유도전류를 발생시켜 내부의 결함을 탐지 하는 법

자기화된 전류와 유도전류와의 관계

전류의 변화 -> 자기장의 변화 -> 유도전류 발생 상호 반대방향으로 유도

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와전류 시험법

와전류의 경로가 크랙에 의해 영향을 받음

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음향방출 검사법

응력을 받거나 변형, 파괴 등의 동적인 변화를 겪고 있는 재 료는 1 MHz의 응력파 방출 (AE 신호)

(얼음이 깨질 때 방출되는 경고음과 유사함)

원리 크랙이나 결함 형성시 방출되는 고주파 응력파 탐지

장점 전체 구조물에 대한 활동적 결함 탐지, 다른 방법으로 탐지 장점 전체 구조물에 대한 활동적 결함 탐지, 다른 방법으로 탐지

되지 않는 결함 탐지도 가능.

한계 성장하는 결함탐지만 가능. 결함 크기나 형상 신호 없음.

재료의 한계

음향을 전달하는 재료는 다 가능.

기하학적 한계

음향전달 통로 필요, 요소의 크기나 형상이 방출신호 크기 에 영향을 줌.

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잠재결함과 임계결함

잠재결함: 제품수명주기 동안 제품에 영향을 미칠 정 도로 성장하지 않을 크기의 결함.

임계결함: 잠재결함의 한계 값