강철 구조 용접은 건설 및 제조에서 필수적인 과정으로, 강철 구성 요소의 원활한 결합을 통해 강도와 내구성을 보장합니다. 이 가이드는 강철 구조 용접의 필수 요소에 대해 탐구합니다. 모든 용접의 무결성을 보장하기 위한 검사 기준에 대해 배웁니다. 이 기사에서 BMB Steel과 함께 세부 사항을 탐색해보세요!

1. 강철 구조 용접이란?

용접은 불꽃이나 전기 아크의 열을 사용하여 접촉 지점에서 금속의 작은 부분을 가열하여 금속이 녹고 결합되도록 하는 과정입니다. 식으면서 금속은 고화되어 강하고 내구성 있는 용접을 형성합니다.

강철 구조 용접은 강철 구성 요소를 결합하기 위해 건설 및 제조 산업에서 적용되는 기술적 과정입니다.

2. 강철 구조 용접 방법

2.1. 수동 아크 용접

수동 아크 용접은 전류를 사용하여 용접 전극과 용접할 금속 표면 사이에 전기 아크를 생성하는 일반적인 방법입니다. 전기 아크에서 발생하는 열은 2000°C 이상의 온도에 도달하여 용접 전극과 기초 강철 가장자리를 녹입니다(녹는 깊이는 약 1.5-2 mm).

용접 전극에서 나오는 녹은 작은 물방울을 형성하여 전기장에 의해 용접 홈으로 끌려가며, 기초 강철과 혼합됩니다. 혼합물이 식으면서 고화되어 용접이 형성됩니다.

용접의 본질은 녹은 금속 사이의 밀접한 분자 결합에 있습니다. 이 용접은 원래 강철과 동등한 강도와 하중 지지 능력을 가집니다.

2.2. 자동 및 반자동 아크 용접

자동 및 반자동 아크 용접 방법은 높은 생산성을 제공하고 용접의 기계적 성질을 보장하며 전기를 절약합니다.

2.2.1. 자동 아크 용접

자동 용접 방법은 수동 용접과 동일한 원리로 작동하지만, 플럭스 코팅 전극 대신 맨 원선 용접 와이어를 사용합니다. 플럭스는 용접 홈에 두꺼운 층으로 미리 도포됩니다. 용접 기계가 안정적으로 움직일 때 기계에 의해 적절한 속도로 용접 와이어가 점차 공급됩니다.

주요 장점:

• 높은 용접 속도: 높은 전류 강도(600-1200 앰프)를 사용하면 용접 속도가 수동 용접보다 5-10배 빠를 수 있습니다.
• 높은 용접 품질: 깊은 홈은 매끄러운 표면을 가진 강한 용접을 보장합니다. 녹은 금속은 두꺼운 플럭스 층으로 덮여 있어 가스 방울이 빠져나가고 조밀하고 내구성 있는 용접이 형성됩니다.
• 작업 안전: 전기 아크는 플럭스 층 아래에서 연소되므로 용접자에게 건강 위험을 최소화합니다.

2.2.2. 반자동 아크 용접

반자동 용접은 부드러운 튜브형 또는 평면 용접 와이어와 함께 널리 사용됩니다. 용접 와이어의 금속 케이스는 두께가 0.2-0.5 mm이고 내부에 플럭스가 채워져 있습니다. 이 방법은 구조 강철 제작에서 편리하고 매우 효율적입니다.

3. 스테인리스 강이란?

스테인리스 강은 철과 탄소의 합금입니다. 그것을 다르게 만드는 것은 최소 10.5%의 크롬이 추가되어 이 재료에 상징적인 내식성을 제공합니다. 이는 내구성과 녹 또는 얼룩에 대한 저항력이 중요한 응용 분야에 적합하게 만듭니다.

스테인리스 강에는 5가지 주요 유형이 있지만, 제조업체는 일반적으로 3가지: 오스테나이트, 마르텐사이트 및 페라이트 스테인리스 강과 작업합니다. 이 중 오스테나이트 스테인리스 강이 가장 널리 사용됩니다. 마르텐사이트 스테인리스 강은 하드 페이싱 응용 분야에 선호되며, 경제적인 페라이트 스테인리스 강은 소비재에 자주 사용됩니다.

4. 일반적인 스테인리스 강 용접 방법

4.1. 금속 불활성 가스 용접 방법 (MIG)

• 금속 불활성 가스 (MIG) 용접은 상대적으로 낮은 초기 투자 비용으로 선호되는 가장 널리 사용되는 용접 기술 중 하나입니다. 필요한 주요 장비에는 가스 실린더, 조절기, 와이어 공급 장치, 전원 공급 장치, MIG 토치가 포함됩니다.
• 성공적인 용접을 달성하기 위해서는 적절한 용접 홈을 준비해야 합니다. 이 홈은 용융 용접 금속이 채워질 공간을 제공합니다. 또한, 전류를 전달하는 용접 전극은 오염물질(예: 기름)로부터 깨끗해야 합니다.
• MIG 공정에서는 와이어 용접 전극이 자동으로 용접 건을 통해 공급되어 작업 물체와 아크를 생성합니다. 아크의 열이 재료를 녹여 용접을 형성합니다. 이 과정은 아르곤, 이산화탄소, 헬륨 등의 불활성 보호 가스의 보호 아래에서 수행되며, 이는 주변 대기와의 오염을 방지합니다.
• MIG 용접은 스테인리스 강, 탄소강, 저탄소강, 알루미늄을 포함한 금속을 결합하는 데 다재다능하고 효과적입니다. 얇은 판과 두꺼운 판 금속 모두에 적용됩니다.

4.2. 가스 텅스텐 아크 방법 (TIG)

• 가스 텅스텐 아크 용접 (TIG)은 널리 인기 있는 기술입니다. 오늘날 TIG 용접은 스테인리스 강, 황동, 알루미늄, 청동, 금과 같은 귀금속을 포함한 금속에 사용됩니다.
• MIG 용접과 유사하게 TIG 용접은 불활성 보호 가스를 사용하여 용접 영역을 오염으로부터 보호합니다. 그러나 주요 차이점은 TIG 용접이 소비성이 아닌 텅스텐 전극을 사용한다는 것입니다.
• 이 과정에서 전기가 텅스텐 전극을 통과하여 기초 재료를 녹일 수 있는 열을 생성합니다. 생성된 아크가 필러 와이어를 녹여 용접 풀을 형성합니다. TIG 용접은 다른 방법보다 열을 덜 생성하므로 얇은 작업물과 정교한 용접에 이상적입니다. 일반적으로 용접되는 재료에는 스테인리스 강, 합금 강, 비철금속 (예: 알루미늄, 마그네슘, 구리 합금)이 포함됩니다.

4.3. 스틱 또는 차폐 금속 아크 용접 방법 (SMAW)

• 차폐 금속 아크 용접은 종종 스틱 용접이라고 불리며, 가장 오래되고 가장 수동적인 용접 방법 중 하나입니다. 그 간단함과 비용 효율성으로 인해 여전히 널리 사용됩니다.
• 스틱 용접에서는 플럭스로 코팅된 소비성 전극을 사용합니다. 플럭스 코팅은 아크의 불안정성을 방지하고 용접 영역을 대기 오염물로부터 보호합니다. 이러한 특징 덕분에 스틱 용접은 야외와 바람이 많은 환경에 특히 적합합니다.
• 스틱 용접은 18 게이지보다 얇은 금속에 제한되며, 용접 후 클리닝을 통해 슬래그를 제거해야 합니다.
• MIG 및 TIG 용접과는 달리 스틱 용접은 차폐 가스가 필요하지 않으므로 가장 저렴한 방법입니다. 그러나 일반적으로 대규모 산업 프로젝트보다 수리 및 유지 보수에 더 적합합니다.

5. 강철 용접 검사 방법

완공된 구조 강철 용접은 다음 6 가지 표준 검사 방법을 거쳐야 합니다:

5.1. 육안 검사

• 용접은 표면 균열 및 용융 금속 영역의 결함이 없어야 합니다.
• 범프, 언더컷, 버너스루, 융합 부족, 잘못 정렬된 가장자리 등의 결함이 없어야 합니다.
• 용접의 크기, 형태 및 보강은 표준 사양을 충족해야 하며 허용 한계를 초과하는 편차가 없어야 합니다.

5.2. 금속학적 검사

• 용접은 용융 금속 구역, 열 영향 구역에 균열이 없어야 합니다.
• 용접층과 가장자리 사이의 융합 부족이 없어야 합니다.
• 용접 루트에서 불완전한 용접 침투는 벽 두께의 15% 또는 20mm 벽에서 3mm를 초과할 수 없습니다.
• 기포의 수는 1cm²당 5개를 초과하지 않아야 하며, 개별 기포는 직경이 1.5mm를 초과할 수 없고 총 크기가 3mm를 초과하지 않아야 합니다.
• 용접의 탄성 및 연성을 감소시키는 균열이나 갈라짐이 없어야 합니다.

5.3. 수압 시험

• 용접은 균열이나 물 누수의 흔적이 없어야 합니다.
• 시험 중에 큰 변형이 없어야 합니다.

5.4. 인장 강도 시험

• 시험 샘플의 평균 인장 강도 값은 해당 강철의 최소 인장 강도보다 낮아서는 안 됩니다.
• 어떤 시험 샘플 결과도 강철의 최소 인장 강도 이하로 떨어져서는 안 됩니다.

5.5. 굽힘 시험

5.6. 충격 인성 시험

강철 구조 용접는 다양한 산업에서 중요한 역할을 합니다. 수동, 자동, 스테인리스 강을 위한 MIG 또는 TIG와 같은 전문 방법을 사용하든, 기술과 검사 프로세스를 이해하는 것이 필수적입니다. 강철 구조 용접을 마스터하는 것은 오래 지속되고 효율적인 구조 설계를 달성하는 열쇠입니다.

이 기사가 강철 구조 용접에 대한 귀중한 정보를 제공했기를 바랍니다. 전문가 팀의 지원을 위해 BMB Steel에 문의해 주시기 바랍니다.