P3-2225분
배관 용접
파이프 용접 자세(5G/6G)와 루트 패스 기법
🔵Reviewed — 교차 검증 완료
🔵 Reviewed
배관 용접(Pipe Welding)은 판재 용접과 근본적으로 다른 특성을 가집니다. 곡면 위에서 용접이 이루어지므로 용융 풀의 형상이 지속적으로 변하며, 파이프가 고정된 상태에서는 용접사가 한 이음부 내에서 여러 자세를 연속적으로 전환해야 합니다. 또한 파이프 내면에 직접 접근이 불가능하기 때문에 루트 패스의 배면 비드(Back Bead) 품질을 외부에서 제어해야 하는 어려움이 있습니다. 이러한 이유로 배관 용접은 판재 용접보다 높은 숙련도가 요구되며, 자격시험(Performance Qualification)에서도 별도의 파이프 자세 시험이 규정되어 있습니다.
🔵 Reviewed
파이프 용접 자세 분류
| 자세 기호 | 명칭 | 파이프 배치 | 시험 난이도 | 자격 범위 |
|---|---|---|---|---|
| 1G | 회전(Rolled) | 파이프 수평, 회전 가능 — 항상 아래보기 위치 | ★☆☆☆☆ | 1G만 인정 |
| 2G | 수평고정(Horizontal Fixed) | 파이프 수직 고정, 수평 방향 원주 용접 | ★★☆☆☆ | 2G 인정 |
| 5G | 수직고정(Vertical Fixed) | 파이프 수평 고정, 수직 방향 원주 용접(12시→6시) | ★★★★☆ | 1G + 5G 인정 |
| 6G | 45° 경사고정(45° Fixed) | 파이프 45° 경사 고정 — 모든 자세 포함 | ★★★★★ | 모든 파이프 자세 인정 |
| 6GR | 리스트릭터 부착(6G Restricted) | 6G + 장애물(리스트릭터 링) 부착 | ★★★★★+ | 6G + 협소공간 자격 |
6G 자세는 한 이음부에서 아래보기·수평·수직·위보기가 모두 포함되어 용접사 자격시험의 최고 등급입니다. 6G 합격 시 모든 파이프 자세(1G, 2G, 5G)의 자격이 자동 인정됩니다. 6GR은 6G에 리스트릭터 링(장애물)을 추가한 것으로, 실제 현장의 협소 공간 용접 능력을 추가로 검증합니다.
🔵 Reviewed
루트 패스(Root Pass) 기법 상세
루트 패스는 배관 용접에서 가장 중요한 첫 번째 패스로, 배면 비드(Back Bead)의 품질이 전체 용접부의 건전성을 좌우합니다.
1. GTAW 루트 패스 (TIG Root)
| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 기법 | 키홀(Keyhole) 기법 — 루트 갭을 통해 아크가 관통하여 배면 비드 형성 |
| 백 퍼지 | 필수 — Ar 가스로 파이프 내면 산화 방지 (STS: O₂ < 0.5%) |
| 장점 | 정밀한 용입 제어, 우수한 배면 비드, 결함 최소 |
| 적용 | 고품질 요구 배관 (ASME B31.3, 원자력, 반도체 배관) |
| 전류 | 일반적으로 80~120A (벽두께·갭에 따라 조정) |
2. SMAW 루트 패스 (피복아크 루트)
| 항목 | E6010 다운힐 루트 | E7018 업힐 루트 |
|---|---|---|
| 기법 | 위에서 아래로(Downhill) 빠른 진행 | 아래에서 위로(Uphill) 느린 진행 |
| 키홀 | 셀룰로오스 피복의 강한 아크력으로 키홀 형성 | 키홀 미형성, 위빙으로 용입 확보 |
| 용입 | 깊은 용입 (아크력 강함) | 보통 용입 |
| 적용 | 파이프라인(API 1104), 탄소강 배관 | ASME 코드 배관, PWHT 필요 시 |
| 장점 | 빠른 시공, 현장 적용성 우수 | 저수소, 기계적 성질 우수 |
3. 배면 비드(Back Bead) 형성 조건
양호한 배면 비드를 형성하기 위한 조건:
- 루트 갭: 2.4~3.2mm (3/32~1/8 인치) — 너무 좁으면 용입 부족, 너무 넓으면 번스루(Burn-through)
- 루트면(Root Face): 1.6~2.4mm — 키홀 형성에 적합한 두께
- 백 퍼지: STS·합금강은 Ar 퍼지 필수 (산화 방지)
- 입열 제어: 과다 입열 → 번스루, 부족 → 용입 부족
배관 루트 패스에서 가장 흔한 3대 결함: 1. **용입 부족(Lack of Penetration, LOP):** 루트 갭 부족, 전류 부족, 진행 속도 과다가 원인. 배면에 비드가 형성되지 않음. 2. **내면 비드 볼록(Internal Convexity):** 과다 용입 또는 과다 루트 갭에 의해 배면 비드가 과도하게 돌출. ASME IX QW-183에서 허용 한도 규정. 3. **Hi-Lo(정렬 불량):** 파이프 내면 정렬이 맞지 않아 단차 발생. 루트 패스 시 한쪽만 용융되어 융합 불량 초래. 내면 단차 ≤ 1.6mm(1/16") 이내 관리 필수.
🔵 Reviewed
필 패스(Fill Pass) 및 캡 패스(Cap Pass) 전략
루트 패스 완료 후 핫 패스 → 필 패스 → 캡 패스 순서로 용접을 완성합니다.
| 패스 구분 | 목적 | 기법 | 주의사항 |
|---|---|---|---|
| 핫 패스(Hot Pass) | 루트 비드 위 슬래그 제거 + 루트 결함 보완 | 루트 직후 빠르게 시공, 높은 전류 | 루트 비드 냉각 전 신속 시공 |
| 필 패스(Fill Pass) | 개선부 충전 | 업힐(Uphill) 원칙, 위빙 폭 ≤ 전극경 × 3 | 층간 온도 관리 (탄소강: ≤315°C) |
| 캡 패스(Cap Pass) | 최종 외관 마무리 | 위빙으로 모재 양쪽 1~2mm 커버 | 언더컷 방지, 비드 높이 ≤ 3mm |
업힐(Uphill) vs 다운힐(Downhill) 선택:
- 업힐: ASME 코드 용접의 기본 — 용입 우수, 슬래그 혼입 방지
- 다운힐: 파이프라인(API 1104) 루트 패스에 주로 사용 — 빠른 속도
- 위빙 폭 제한: ASME IX에서 위빙 폭은 전극 직경의 3배 이내 권장
- 층간 온도: 탄소강 ≤ 315°C, STS ≤ 177°C — 초과 시 용접 중단 후 냉각
1
배관 정렬 및 태크 용접
파이프 내면 Hi-Lo(단차)를 1.6mm 이내로 정렬합니다. 루트 갭 2.4~3.2mm를 균일하게 설정하고, 최소 4개소 태크 용접을 실시합니다. 태크 용접부는 본용접 시 완전히 재용융시켜야 합니다.
2
루트 패스 시공
GTAW 루트: 백 퍼지(Ar)를 설정하고 키홀 기법으로 루트 패스를 시공합니다. SMAW 루트: E6010으로 다운힐 또는 E7018로 업힐 시공합니다. 배면 비드 형성 상태를 확인합니다.
3
핫 패스 + 필 패스
루트 패스 직후 핫 패스로 슬래그를 제거하고 루트를 보강합니다. 이후 업힐 방식으로 필 패스를 쌓으며, 층간 온도를 관리합니다(탄소강 ≤315°C, STS ≤177°C). 위빙 폭은 전극경의 3배 이내로 유지합니다.
4
캡 패스 + 최종 검사
캡 패스로 외관을 마무리하며, 모재 양쪽 1~2mm를 커버합니다. 비드 높이 ≤ 3mm, 언더컷 없음을 확인합니다. VT(육안검사) 후 RT 또는 UT로 내부 결함을 검사합니다.
🎯 학습 확인 퀴즈⚠️ 자체 제작 문항1 / 7
5G 용접 자세의 정의로 올바른 것은?