용접 전 예열: 최적의 결과를 위한 기술 및 매개변수
간단한 공정 조정으로 용접 균열을 방지하고 더 튼튼한 접합부를 확보할 수 있다면 어떨까요? 용접 전 예열은 급격한 가열 및 냉각을 줄이기 위해 매우 중요하며, 이로 인해 발생할 수 있는 ...
왜 어떤 용접은 실패하고 어떤 용접은 견고하게 유지되는지 궁금한 적이 있나요? 그 비밀은 예열에 있는 경우가 많습니다. 이 글에서는 적절한 예열을 통해 균열을 방지하고 응력을 줄이며 튼튼한 용접을 보장하는 방법을 살펴봅니다. 이러한 기술을 이해하면 더 강력하고 안정적인 용접을 만드는 데 필요한 통찰력을 얻을 수 있습니다.
예열은 용접에서 일반적으로 사용되는 기술입니다. 예열은 용접 전 또는 용접 프로세스 중에 용접할 공작물을 주변 온도보다 높은 온도로 가열하는 것을 포함합니다.
대부분의 최신 사양에는 용접되는 재료의 표준 및 유형에 따라 특정 예열 온도 범위가 필요합니다.
이 글에서는 적절한 예열의 중요성, 예열의 이점, 부적절한 예열의 결과에 대해 예시를 들어 설명합니다.
예열은 용접 전 또는 용접 중에 용접할 공작물을 주변 온도보다 높은 온도로 가열하는 과정입니다.
예열은 용접에서 필수 요건이며, 특히 예열 온도 범위는 용접 전 및 용접 후 사양에 설명되어 있습니다. 그러나 특정 조건에서는 다른 예열 방법을 사용할 수도 있습니다.
예열은 필수 여부에 관계없이 여러 가지 이점을 제공합니다:
용접에 필요한 예열량은 사양에 명시된 최소 기준만으로 결정되는 것이 아닙니다. 대신 다음 방법 중 하나 이상을 사용할 수 있습니다:
예열 온도 범위는 일반적으로 다양한 용접 홈 크기와 제약 조건에 적합합니다.
많은 사양에서 최소 예열 온도를 지정하고 있지만, 경우에 따라 더 낮은 예열 온도를 사용할 수도 있고 더 높은 예열 온도가 필요할 수도 있습니다.
예열 온도를 결정하기 위해 선형 또는 원형 눈금자를 사용하는 여러 가지 '예열 계산표'가 있습니다. 이러한 표를 사용하면 모재의 재질과 두께를 파악하여 필요한 예열 온도를 예측할 수 있습니다.
탄소 환산지수(CE)는 예열이 필요한지 여부와 그 정도를 결정하는 데 유용한 척도입니다. 가이드라인은 다음과 같습니다:
CE가 0.5보다 높으면 최종 비파괴 검사(NDE)를 최소 24시간 동안 연기하여 지연 균열이 있는지 확인하는 것이 좋습니다.
이토 & 베스요 매개변수 균열 감지 (PCM) 방법은 탄소 당량이 0.17wt-% 이하이거나 고강도 강철을 사용하는 경우에 사용할 수 있습니다. 이 방법은 예열이 필요한 시기와 강제 예열 적용 시기 및 사용 온도를 정확하게 결정하는 데 유용합니다. 가이드라인은 다음과 같습니다:
스파크 테스트는 수년 동안 다음과 같은 방법으로 사용되어 왔습니다. 탄소 함량 탄소강에서. 생성되는 스파크의 품질은 탄소 함량 수준을 나타내며, 탄소 함량이 높을수록 스파크가 더 잘 발생하고 예열의 필요성이 커집니다.
이 방법이 가장 정확하지는 않지만 간단하고 필요한 예열 온도를 대략적으로 파악할 수 있습니다. 생성된 스파크의 품질을 검사하여 필요한 예열 온도의 상대적 수준을 결정할 수 있습니다.
예열 온도를 선택하는 또 다른 효과적이지만 덜 정확한 방법은 탄소 함량(0.10wt-%)을 기준으로 10포인트마다 100°F(50°C)씩 올리는 것입니다. 예를 들어 탄소 함량이 0.25wt-%인 경우 예열 온도는 최소 250°F(125°C) 이상이어야 합니다.
그러나 용접 근처에 코팅이나 기타 구성품이 있는 경우 원래 생산 사양에 지정된 예열 온도가 적절하지 않을 수 있습니다.
만약 용접 열 입력이 표준 공정에서 허용하는 최대 범위에 가까워지면 용접된 부품에 전달되는 열이 예열 요구 사항의 균형을 맞추기에 충분할 수 있습니다. 결과적으로 영향을 받는 금속이 예열 요구 사항의 최소값 이상으로 가열될 수 있습니다. 이러한 경우 예열 요구 사항을 줄이기 위해 외부 방법을 사용할 수 있습니다.
예열은 정확한 과학이 아니므로 이 접근 방식에는 범위와 부정확한 변환(예: °F를 °C로 변환)이 포함된다는 점에 유의하세요.
많은 경우 균열이 사라지는 등의 문제가 해결될 때까지 예열 온도를 지속적으로 높이는 것이 일반적입니다.
반면, 일부 특정 상황에서는 예열 온도가 권장값 또는 생산 사양에 명시된 온도보다 낮더라도 의도한 목적을 달성할 수 있습니다.
예열로 인한 재료 연화를 방지하려면 실제 작동 기술에 주의를 기울이는 것이 중요합니다.
수소가 거의 유입되지 않는 용접 공정과 전극을 선택하세요.
이러한 문제를 줄이거나 완화하는 데 도움이 되는 특정 기술이 있습니다. 잔류 스트레스.
예열 방법을 올바르게 사용하려면 주의 깊게 모니터링해야 합니다.
다음 설명은 이러한 기술을 성공적으로 구현하는 데 중요한 역할을 합니다.
용접 기술은 용접 수축에 큰 영향을 미칩니다, 잔류 스트레스열 입력 제어 및 균열 방지 기능을 제공합니다.
짧은 용접은 긴 용접보다 세로 수축이 적습니다.
잔류 응력을 줄이기 위해 백핸드 용접 또는 특수 용접 시퀀스를 사용할 수 있습니다.
열 입력을 제어하거나 줄여야 합니다.
진동이 큰 선형 용접 대신 진동이 작은 선형 용접을 사용해야 합니다.
적절한 제조 공정은 분화구를 줄이거나 제거하는 데 도움이 될 수 있습니다. 용접 균열.
경험에 따르면 용접 용착 재료 부족으로 인한 균열을 방지하려면(많은 생산 사양에서 요구되는 사항이기도 합니다) 용착 금속의 양은 용접 홈 두께의 3/8인치(10mm) 또는 25% 이상이어야 합니다.
작업장이나 현장에서는 화염 가열(공기 연료 또는 아세틸렌 연료), 저항 가열, 전자 유도 가열 및 기타 방법을 사용하여 예열할 수 있습니다.
어떤 방법을 사용하든 예열은 균일해야 합니다.
특별한 요구 사항이 없는 한, 예열은 용접물의 전체 두께를 관통해야 합니다.
그림 1은 저항 가열(단열재 없이 나중에 적용)과 유도 가열을 사용하는 장비를 표시합니다.
그림 1 - 저항 가열(왼쪽) 및 유도 가열(오른쪽)
다양한 장치를 사용하여 온도를 측정하고 모니터링할 수 있습니다.
용접할 부품이나 용접물은 재료가 열로 완전히 포화될 때까지 예열해야 합니다.
가능하면 열 침투 정도를 테스트하거나 평가해야 합니다.
대부분의 경우 용접 애플리케이션를 사용하면 일반적으로 용접 가장자리에서 멀리 떨어진 곳에서 온도를 모니터링하는 것으로 충분합니다.
온도 모니터링 또는 판독으로 인해 용접 홈.
표시 펜이나 연필 모양의 도구를 사용하여 예열 중에 도달하는 최소 온도를 확인할 수 있습니다. 이러한 도구는 특정 온도에서 녹기 때문에 펜의 녹는 온도를 간단하고 비용 효율적으로 측정할 수 있습니다.
그러나 작업물의 온도가 인디케이터 펜의 용융 온도를 초과하면 제대로 작동하지 않습니다. 이러한 경우 정확한 온도 판독을 위해 다양한 용융 온도를 가진 여러 개의 표시 펜을 사용해야 할 수 있습니다.
예열 및 용접 작업에는 접촉식 고온계나 아날로그 또는 디지털 판독이 가능한 직접 판독 열전대와 같은 직접 측정 장비도 사용할 수 있습니다. 이러한 기기는 보정하거나 어떤 방식으로든 온도 범위를 측정할 수 있는 능력이 검증되어야 합니다.
특히 열전대는 데이터를 지속적으로 모니터링하고 저장할 수 있다는 장점이 있습니다. 따라서 예열 또는 용접 후 열처리(PWHT) 작업 중에 커브 레코더 또는 데이터 수집 시스템과 함께 사용할 수 있습니다.
미국 용접 학회(AWS) D10.10에서는 적절한 열전대 배치 위치에 대한 다양한 방식과 예를 제공합니다.
수년 동안 예열 온도가 충분한지 확인하기 위해 다양한 '고유 방법'이 사용되어 왔습니다. 이러한 방법 중 하나는 작업물에 직접 타액이나 연기를 분사하는 것입니다. 이 방법은 정확하지는 않지만 타액에서 나는 소리를 온도 지표로 사용합니다. 일부 숙련된 사람들은 여전히 이 방법을 사용합니다.
예열 온도를 더 정확하게 측정하는 방법은 아세틸렌 토치를 사용하는 것입니다. 불꽃은 높은 탄화를 생성하도록 조정되어 예열할 영역에 회색 연기 층을 생성합니다. 그런 다음 용접 토치를 중간 정도의 연기를 생성하도록 조정하여 회색 연기 영역을 가열하는 데 사용합니다. 회색 연기가 사라지면 표면 온도가 400°F(200°C) 이상에 도달했음을 나타냅니다.
공작물의 전체 두께와 용접 부위에 걸쳐 예열 온도가 도달하도록 하는 것이 중요합니다. 대부분의 모니터링은 공작물의 외부 표면에만 적용되지만 AWS D10.10은 담금 영역에 대한 권장 사례를 제공하며 파이프 용접 중에 공작물의 전체 두께를 가열하도록 요구합니다.
특히 저항 가열 또는 유도 가열 방식을 사용하는 경우 모재의 과열을 방지하기 위해 예열 중에 세심한 관찰이 필요합니다. 현재 많은 배송업체는 과열을 모니터링하고 방지하기 위해 각 저항 가열판 또는 유도 코일 어셈블리 아래에 열전대를 배치해야 합니다.
예열이 필요한지 여부와 어떤 예열 방법을 사용하든 예열은 다음과 같은 여러 가지 이점을 제공합니다:
예열할 때는 전체가 고르게 가열되는 것이 가장 좋습니다. 용접 두께 를 지정된 예열 온도까지 가열합니다. 국소 부위가 과열되면 물질적 손상이 발생할 수 있으므로 가급적 피해야 합니다.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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