ESW/EGW 일렉트로슬래그·가스 용접

ESW(Electroslag Welding)와 EGW(Electrogas Welding)는 수직 자세에서 후판(厚板)을 한 패스로 용접하는 대용량 프로세스입니다.

두 프로세스 모두 수직 이음부의 양쪽에 냉각 슈(Cooling Shoes/Dams)를 대고, 아래에서 위로 용융 금속을 쌓아 올리는 방식입니다.

ESW 원리: 초기에 아크로 플럭스를 녹여 용융 슬래그 풀(Molten Slag Pool)을 형성한 후, 아크가 소멸합니다. 이후에는 용융 슬래그의 저항열(Joule Heating)로 와이어와 모재를 녹입니다. 즉, 아크 없이 슬래그의 전기 저항열만으로 용접하는 것이 ESW의 가장 큰 특징입니다.

EGW 원리: ESW와 달리 아크가 계속 유지됩니다. 보호가스(CO₂ 또는 Ar+CO₂ 혼합)와 냉각 슈를 사용하여 수직 자세에서 용접합니다. 플럭스 코어드 와이어 또는 솔리드 와이어를 사용합니다.

ESW vs EGW 비교

ESW의 변형으로 컨슈머블 가이드(Consumable Guide) ESW가 있습니다. 와이어를 안내하는 가이드 튜브 자체가 용접 중 녹아 용착금속의 일부가 됩니다. 이 방식은 극후판 용접에서 와이어 위치를 안정적으로 유지할 수 있습니다.

적용 분야와 장단점

주요 적용:
- 박스 칼럼(Box Column): 건축 철골의 두꺼운 수직 이음
- 선박 격벽: 두꺼운 격벽판의 수직 맞대기 용접
- 중장비 프레임: 굴삭기, 크레인 등의 후판 구조물
- 압력용기 셸: 두꺼운 종방향 이음(일부 적용)

장점:
- 후판을 한 패스로 완료 — 다층 용접 대비 생산성 극대화
- 개선(Groove) 가공이 간단 — 직선 개선(Square Groove) 사용
- 용접 변형이 적음 — 대칭 입열

단점:
- 수직 자세 전용 — 다른 자세 불가
- 조대 결정립 → 인성 저하 → 노멀라이징 필요
- 한 번 시작하면 중단이 어려움 — 중단 시 결함 발생 위험
- 냉각 슈 설치/관리에 숙련 필요

ESW/EGW 공정 변수

- 용접 전류: ESW 400~800A, EGW 300~600A (와이어 수에 따라 변동)
- 전압: ESW 30~55V, EGW 30~45V
- 와이어 공급 속도: 전류와 직결, 용융풀 크기를 결정
- 용융풀 깊이(Slag Pool Depth): ESW에서 핵심 변수. 35~55mm가 일반적. 너무 얕으면 아크가 재발생, 너무 깊으면 용입 불량
- 상승 속도(Travel Speed): 냉각 슈와 함께 장비가 위로 이동하는 속도. 일반적으로 12~38mm/min
- 다중 와이어(Multi-Wire): 극후판에서 2~3개의 와이어를 사용하여 전체 단면을 균일하게 용융

용접 후 슬래그는 비드 표면에 굳어붙어 쉽게 제거됩니다. 냉각 슈 표면의 비드 외관이 최종 비드 외관이 되므로, 냉각 슈의 표면 상태 관리가 중요합니다.