N3-0525분
용접재료 — 와이어·플럭스·보호가스
GMAW/FCAW/SAW 소모품과 보호가스 특성
🟡Referenced — 전문가 참조
🟡 Referenced
SMAW 이외의 아크 용접 프로세스(GMAW, FCAW, SAW)에서는 와이어(Wire), 플럭스(Flux), 보호가스(Shielding Gas)가 핵심 소모품입니다.
올바른 소모품 선택은 용접 품질, 생산성, 비용에 직접적인 영향을 미칩니다.
🟡 Referenced
솔리드 와이어 (GMAW용)
ER70S-6 — 가장 범용적인 탄소강용 와이어. Si, Mn 함량이 높아 탈산 능력 우수. 약간의 녹이나 밀스케일이 있는 모재에도 사용 가능. CO₂ 또는 Ar+CO₂ 혼합가스와 함께 사용.
ER70S-2 — Si+Ti+Zr 복합 탈산. 탈산 능력이 더 우수하여 청정도가 낮은 모재에 적합. GTAW 용가재로도 사용.
ER70S-3 — Si, Mn 함량이 ER70S-6보다 낮음. 청정한 모재에 적합. 스패터 적음.
분류 해석: ER=전극 또는 용가재, 70=인장강도 70ksi, S=솔리드, -6=화학성분 구분번호
🟡 Referenced
플럭스 코어드 와이어 (FCAW용)
E71T-1 (가스 실드형, Gas-Shielded)
- CO₂ 또는 Ar+CO₂ 보호가스 병용
- 전자세 용접 가능(T-1의 1이 전자세 의미)
- 높은 용착률, 양호한 비드 외관
- 실내 구조물, 조선 등에 널리 사용
E71T-11 (셀프 실드형, Self-Shielded)
- 외부 보호가스 불필요. 플럭스 분해가스만으로 보호
- 야외, 바람 부는 현장에서 유리
- 인성이 가스 실드형보다 낮을 수 있음
분류 해석: E=전극, 7=인장강도, 1=전자세, T=관상(Tubular), -1=가스실드형, -11=셀프실드형
시험 포인트: E71T-1과 E71T-11의 차이. T-1은 가스 실드형(CO₂ 필요), T-11은 셀프 실드형(가스 불필요). 야외 바람이 부는 현장에서 사용 가능한 와이어는? → E71T-11 (셀프 실드형).
🟡 Referenced
SAW(Submerged Arc Welding) 플럭스
용융형(Fused Flux): 원료를 고온 용융 후 냉각·파쇄. 균질한 성분, 흡습 저항 우수, 합금원소 첨가 제한적.
소결형(Agglomerated/Bonded Flux): 분말 원료를 바인더로 결합 후 소결. 합금원소 첨가 용이, 흡습에 민감하여 건조 관리 필요.
염기도 지수(Basicity Index, BI)
- BI < 0.9: 산성 플럭스. 양호한 비드 외관, 낮은 인성
- 0.9 ≤ BI ≤ 1.2: 중성 플럭스
- BI > 1.2: 염기성 플럭스. 높은 인성, 낮은 산소 함량, 비드 외관 거칠 수 있음
고인성이 요구되는 저온 서비스, 고강도강에는 염기성 플럭스(BI > 1.2)를 선택합니다.
🟡 Referenced
보호가스의 종류와 특성
Ar (아르곤): 불활성 가스. 안정적 아크, 적은 스패터. 비철금속(Al, STS, Ti)에 주로 사용. 가격이 높음.
He (헬륨): 불활성 가스. Ar보다 높은 아크 에너지. 두꺼운 Al, Cu 용접에 사용. 가격 매우 높음.
CO₂ (탄산가스): 활성 가스. 깊은 용입, 많은 스패터. 탄소강에 저비용 사용. 순수 CO₂는 스패터가 많아 후처리 비용 발생.
혼합가스 — Ar + CO₂
- 75% Ar + 25% CO₂ (C25): 가장 범용적. 스패터 감소, 양호한 용입
- 80% Ar + 20% CO₂: 약간 더 적은 스패터
- 90% Ar + 10% CO₂: 스프레이 이행에 적합
Ar + O₂ (2~5%): 스테인리스강 GMAW에 사용. O₂가 아크 안정화, 용융풀 유동성 개선.
가스 혼합비와 용접 특성 관계: CO₂ 비율이 높을수록 → 용입 깊어짐, 스패터 증가, 비드 볼록해짐. Ar 비율이 높을수록 → 아크 안정, 스패터 감소, 비드 평탄, 스프레이 이행 용이. 시험에서 "스패터를 줄이려면?" → Ar 비율 증가, 펄스 이행 적용.
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모재 화학성분·기계적 성질 확인
모재의 자재 성적서(Mill Certificate, MTR)에서 화학성분(C, Mn, Si, Cr, Mo, Ni 등)과 기계적 성질(인장강도, 항복강도, 연신율, 충격인성)을 확인합니다. 탄소당량(CE)을 계산하여 경화 경향성과 예열 필요성을 사전에 파악합니다.
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Matching/Overmatching 원칙 결정
용착금속의 강도가 모재와 동등(Matching)하거나 상회(Overmatching)하도록 용접재료를 선택합니다. 구조물의 완전 용입(CJP) 용접부는 Overmatching이 일반 원칙이며, 특수한 경우(내식성 우선, 이종금속 용접)에는 Undermatching을 허용할 수 있습니다.
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프로세스별 용접재료 규격 확인 (AWS A5.x)
SMAW는 AWS A5.1/A5.5(탄소강/저합금강 피복봉), GMAW/GTAW는 AWS A5.18/A5.28(솔리드 와이어), FCAW는 AWS A5.20/A5.29(플럭스코어드 와이어), SAW는 AWS A5.17/A5.23(와이어+플럭스 조합)의 규격을 확인합니다. 규격 번호와 분류체계를 숙지해야 합니다.
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건조·보관 조건 확인
저수소계 피복봉(E7016, E7018 등)은 300~350°C에서 1~2시간 건조 후 100~150°C 항온건조기에 보관합니다. 대기 노출은 최대 4시간까지 허용되며, 초과 시 재건조가 필요합니다. 플럭스코어드 와이어와 SAW 플럭스도 제조사 권장 조건에 따라 보관하고, 흡습 시 재건조합니다.
와이어·플럭스·가스 시험 함정 5종 1. "ER70S-6 vs ER70S-2 — 어느 쪽이 탈산제 多?" → ER70S-6(Mn+Si 高). CO₂ 가스용. ER70S-2는 GTAW용. 2. "100% CO₂에서 GMAW 가능 이행 모드?" → 단락+글로뷸러만. 스프레이 이행 불가(CO₂ 해리로 아크 불안정). 3. "FCAW vs GMAW 차이 한 가지?" → 와이어 내부 플럭스 유무. FCAW=플럭스 있음(슬래그 생성). 외부 가스는 둘 다 사용 가능. 4. "Ar+CO₂ 혼합비 75/25의 의미?" → Ar 75% + CO₂ 25%. 미국·한국 GMAW 표준. 단락이행 최적. 5. "SAW 플럭스 — 용융형 vs 본디드?" → 용융형 흡습성 낮음(건조 불요). 본디드는 합금 첨가 용이하나 건조 필수(300°C 1h).
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🎯 학습 확인 퀴즈⚠️ 자체 제작 문항1 / 5
GMAW용 솔리드 와이어 ER70S-6의 분류 해석으로 올바른 것은?