SAW 서브머지드 아크 용접

SAW(Submerged Arc Welding, 서브머지드 아크 용접)는 입상 플럭스(Granular Flux)가 아크를 완전히 덮어 보호하는 자동 용접 프로세스입니다.

아크가 플럭스 층 아래에 "잠겨(submerged)" 있기 때문에 아크 빛이 보이지 않고, 스패터가 거의 발생하지 않습니다. 와이어는 GMAW처럼 연속 공급되지만, 보호가스 대신 입상 플럭스가 용융 금속을 보호합니다.

핵심 원리: 와이어 전극과 모재 사이에 아크가 발생하면, 아크 주위의 플럭스가 녹아 용융 슬래그(Molten Slag)를 형성합니다. 이 슬래그가 용융 금속을 대기로부터 완벽하게 차단하고, 냉각 후 고체 슬래그로 변하여 비드를 덮습니다.

SAW의 장단점

장점:
- 깊은 용입(Deep Penetration): 높은 전류(300~2,000A)를 사용할 수 있어 한 패스에 깊은 용입이 가능
- 높은 용착률(Deposition Rate): SMAW 대비 4~10배 높은 생산성
- 우수한 비드 외관: 아크가 플럭스에 덮여 안정적이며, 스패터 거의 없음
- 자동/반자동 운용: 용접사의 숙련도에 의존하지 않아 품질 균일성이 높음

단점:
- 아래보기(1G/1F) 자세에 한정: 플럭스가 중력으로 아크를 덮어야 하므로 수직, 오버헤드 불가
- 개선 형상에 제한: 좁은 그루브 접근이 어려움
- 대입열(High Heat Input): 냉각 속도가 느려 결정립 조대화, 인성 저하 우려
- 플럭스 관리 필요: 흡습 방지, 재활용 플럭스 품질 관리 필수

SAW 와이어와 주요 적용 분야

와이어는 솔리드 와이어와 플럭스 코어드 와이어 모두 사용 가능합니다. 대표적 솔리드 와이어로는 EM12K, EL12 등이 있으며, 플럭스와 조합하여 F7A2-EM12K와 같이 표기합니다.

주요 적용 분야:
- 조선: 선체 외판, 갑판 맞대기 용접
- 압력용기: 원통형 셸의 종방향/원주 이음
- 교량·철골 구조물: 두꺼운 판재의 대량 용접
- 파이프라인: 대구경 파이프 스파이럴/시임 용접

다전극(Multi-Wire) SAW: 탠덤(Tandem), 트윈(Twin) 아크 등 다중 와이어를 사용하면 용착률과 용접 속도를 더욱 높일 수 있습니다. 탠덤 SAW는 선행 와이어가 깊은 용입을, 후행 와이어가 비드 형상을 담당합니다.

SAW 공정 변수(Process Parameters)

- 용접 전류: 300~2,000A. 전류가 높을수록 용입 깊이와 용착률 증가
- 아크 전압: 25~45V. 전압이 높으면 비드 폭이 넓어지고, 플럭스 소모량 증가
- 용접 속도: 용접 속도가 빨라지면 용입 깊이 감소, 입열량 감소
- 와이어 돌출 길이(Stick-out): 길수록 예열 효과로 용착률 증가, 용입 감소
- 플럭스 높이: 플럭스 층이 너무 얇으면 아크가 노출(Flash-through), 너무 두꺼우면 비드 형상 불량

입열량(Heat Input) 계산: Q = (V x I x 60) / (S x 1,000) [kJ/mm]
여기서 V=전압, I=전류, S=용접속도(mm/min)입니다. SAW는 입열량이 매우 크므로 WPS에서 최대 입열량 제한을 반드시 확인해야 합니다.