피복제의 역할과 계열 분류

피복아크용접봉(SMAW Electrode)은 심선(Core Wire)을 피복제(Flux Coating)로 감싼 구조입니다.

심선은 일반적으로 저탄소강(C 0.08% 이하)으로 만들어지며, 피복제의 조성이 용착금속의 화학 성분, 기계적 성질, 아크 안정성, 슬래그 특성을 모두 좌우합니다.

피복의 두께비(피복률): 피복 외경/심선 직경
- 경피복(Light Coating): 1.2 이하 — 아크 안정화 목적
- 중피복(Medium Coating): 1.2~1.5
- 후피복(Heavy Coating): 1.5~2.0 — 저수소계(E7018) 등

피복률이 높을수록 슬래그 발생량이 많고, 용착량이 증가하지만, 아크 조작이 다소 어려워질 수 있습니다.

피복제의 4대 역할

1. 아크 안정화(Arc Stabilization)
- 피복 성분이 분해되며 이온화 전위가 낮은 원소(K, Na, Ca 등)를 방출
- 이온화된 입자가 아크 기둥의 전기 전도도를 높여 아크를 안정화
- K₂O, Na₂O, CaO, TiO₂ 등이 주요 안정제

2. 보호(Shielding)
- 피복이 연소하면서 CO₂, CO, H₂ 등의 보호가스를 발생시켜 용융 금속을 대기(O₂, N₂)로부터 차단
- 동시에 용융 슬래그(Molten Slag)가 용융 금속 표면을 덮어 이중 보호
- 가스 발생제: 셀룰로스(C₆H₁₀O₅), 탄산칼슘(CaCO₃), 전분 등

3. 탈산·탈황(Deoxidation/Desulfurization)
- 용융 금속 중의 산소·황을 제거하여 기공과 고온균열을 방지
- 탈산제: Mn, Si, Al, Ti 등의 페로합금(FeMn, FeSi, FeTi)
- 탈황제: CaO + MnO → CaS(슬래그로 부상 제거)

4. 합금 원소 첨가(Alloying)
- 심선에 없는 합금 원소를 피복제를 통해 용착금속에 첨가
- Cr, Mo, Ni, V 등의 페로합금을 피복에 혼합
- 이를 통해 용착금속의 강도, 내열성, 내식성 등을 향상

피복아크용접봉 7대 계열 분류

시험 핵심: 저수소계(E7018)가 가장 빈출. CaCO₃(석회석)가 분해되며 CO₂ 가스를 발생시켜 보호하고, CaF₂(형석)가 슬래그 유동성을 향상시킵니다. 수분 흡수 시 수소원이 되므로 건조(Baking)가 필수입니다.

피복아크용접봉의 건조(Baking/Drying)

저수소계(E7018 등) 건조 조건:
- 건조 온도: 300~400°C (ASME Sec.II SFA-5.1 권장: 260~430°C)
- 건조 시간: 최소 1시간
- 보관 온도: 120~150°C (항온 건조기 보관)
- 대기 노출 한도: 4시간 이내 (초과 시 재건조 필요)
- 재건조 횟수: 최대 1~2회 (과다 건조 시 피복 열화)

비저수소계(E6010, E6013 등) 건조 조건:
- 70~100°C에서 30분~1시간
- 과건조 금지: 셀룰로스계(E6010)는 수분이 보호가스 발생에 필요

습기 관리가 중요한 이유: 피복에 흡수된 수분(H₂O)이 아크열에 의해 분해되어 수소(H)가 용착금속에 용해됩니다. 이 수소가 냉각 과정에서 수소유기균열(Hydrogen-Induced Cracking, HIC)의 원인이 됩니다.