1. 배경: 조선업에서 전통적인 후판 용접의 병목현상
대형 컨테이너선은 높은 응력 하중 특성으로 인해 선체 중간 구조 부품에 고강도 초후강을 사용합니다. 기존의 단일 와이어 전기가스 용접(EGW)은 최대 32~33mm의 판 두께만 지원하므로 매우 두꺼운 선체 강판의 가공 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 이중 와이어 EGW는 70mm 두께 범위에 도달할 수 있지만 매우 높은 열 입력을 제공하며 전용 고내열 강철만이 이 프로세스에 적합할 수 있으므로 재료 조달 비용이 크게 증가합니다.
특수 강판 없이 두꺼운 수직 맞대기 접합에 기존의 FCAW(플럭스 코어드 아크 용접) 다층 다경로 용접을 채택할 경우 생산 주기가 매우 길어지고 공사 진행이 심각하게 지연됩니다. 두께 제한, 재료 적응성 및 용접 효율성 간의 충돌을 해결하기 위해 34~80mm 후판을 위한 새로운 FCAW+EGW 결합 용접 기술이 개발되었습니다.
공정 흐름: 먼저 구조 표면에서 FCAW의 단면 성형을 완료한 다음 비구조 표면에 EGW 용접을 구현하여 FCAW의 백 포밍 장점과 EGW의 초고증착 효율성을 결합합니다.
FCAW+EGW 복합용접의 2가지 핵심기술규격
2.1 적용 가능한 판 두께 범위
이 하이브리드 공정은 34~80mm 두께의 강판을 대상으로 합니다. 하한은 표준 단일 와이어 EGW의 최대 두께이고, 상한은 주류 컨테이너 선박에 사용되는 가장 두꺼운 선체 측면 외판과 일치하며 조선업에서 대부분의 무거운 구조용 용접 시나리오를 포괄합니다.
2.2 두께 매칭 원리
적층 용접 레이아웃을 설계할 때 두 가지 핵심 요소가 균형을 이루어야 합니다. 즉, EGW 고효율 이점을 극대화하고 심각한 비대칭 용접 변형을 방지하기 위해 양쪽에 용착된 총 금속 부피의 차이를 합리적인 범위 내에서 제어해야 합니다.
2.3 최적화된 조인트 및 그루브 디자인
홈 각도: FCAW 측면은 충진량을 줄이기 위해 적당히 좁은 홈(X±5°)을 채택합니다. EGW 측은 판 두께에 따라 다양한 각도를 설정합니다. 30~50mm 판의 경우 Y±5°, 51~80mm 판의 경우 Z±5°로 용접 필러 소비를 줄입니다.
루트 갭: 통일된 갭 공차 G±2mm로 두 용접 공정의 작업 요구 사항을 동시에 충족합니다.
백킹 스트립: 기존의 삼각형 백킹 스트립은 이 홈 구조와 호환되지 않습니다. 실제 조립 간격에 따라 직경이 선택되는 원형 바 백킹 스트립이 필요합니다.
2.4 현장 건설 운영 규칙
특별 운영자 교육: 중형 플레이트에 대한 성숙한 EGW 용접 경험이 있는 기술자라도 목표 교육이 필요합니다. 초후판 용접 시 용융 풀 제어 및 와이어 스윙 작동 논리는 크게 다릅니다.
비파괴 검사 종료: 모든 용접 시작/중지 부분은 RT 또는 UT로 검사해야 합니다. 발견된 결함은 에어 가우징으로 제거하고 FCAW 또는 SMAW로 수리해야 합니다.
런온 및 런오프 탭: 탭의 길이는 최소 50mm여야 하며, 최종 결함을 방지하기 위해 두께가 동일하고 홈 형태가 모재 금속과 일치해야 합니다.
방풍 보호: 공기 흐름은 보호 가스를 방해하고 질소를 용융 풀에 도입하여 기공을 유발하고 접합 기계적 특성을 저하시킵니다. 건설시 방풍벽은 필수입니다.
3 프로세스 적격성 테스트 표준
3.1 테스트 조건
모든 시험편과 일치하는 용접 소모품은 조선 표준을 준수합니다. 용접 위치는 수직 3G이며 전체 매개변수 기록이 유지됩니다. 테스트는 LR 및 CCS 분류 협회의 조사관이 감독합니다.
3.2 비파괴 검사 결과
PT: 용접 표면 가장자리가 매끄럽고 표면 균열, 기공 또는 언더컷 결함이 없습니다.
UT: 모든 테스트 용접은 ISO 5817 Grade B 승인 표준을 완전히 충족합니다.
MT: 전면 및 후면 용접 표면에서 표면 아래 또는 표면 선형 결함이 감지되지 않았습니다.
3.3 기계적 성질 시험 데이터
인장, 측면 굽힘, 저온 충격 및 경도 테스트는 해양 사양 요구 사항을 완전히 준수하여 수행됩니다.
인장 테스트: 4개의 테스트 표본이 580-595MPa 인장 강도에 도달했으며, 모두 용접 접합 대신 모재에서 파손되었습니다.
측면 굽힘 테스트(D=40mm, 180° 굽힘): 4개 샘플 모두 균열 없이 통과되었습니다.
-20℃ 충격 인성: 용접 중심, 융합 라인 및 2/5mm 외부 융합 라인 모두 최소 요구 값인 34J를 훨씬 초과하여 우수한 저온 균열 저항성을 나타냅니다.
모든 비파괴 및 기계적 테스트 표시기는 LR 및 CCS 해양 표준을 충족하며 FCAW+EGW 결합 용접 프로세스는 공식 절차 인증을 통과합니다.
4 용접효율 비교
1미터 수직 맞대기 용접을 비교 대상으로 사용합니다.
기존 양면 FCAW 다중 패스 용접: 총 작업 시간 250분
FCAW+EGW 통합 프로세스: FCAW 구간 125분 + EGW 구간 18분 = 총 143분
혁신적인 하이브리드 기술은 건설 시간을 거의 43% 단축하여 후판 선체 작업장의 처리량을 크게 향상시킵니다.
5 결론
FCAW+EGW 결합 용접 공정은 후판 수직 용접의 세 가지 주요 문제점인 단일 EGW 두께 제한, 높은 입열 재료 제한, 전체 FCAW 다층 용접의 낮은 효율성을 완벽하게 해결합니다. 플럭스 코어드 와이어 용접의 안정적인 백 포밍 능력을 유지하는 동시에 전기 가스 용접의 초고속 증착 속도를 활용하여 생산 효율성과 접합 성능의 이중 이득을 달성합니다.
실제 선박 생산에서는 홈 가공 정확도, 조립 간격, 용접 소모품 일치 및 표준화된 작업 매개변수의 엄격한 제어가 이 프로세스의 안정적인 대량 적용을 위한 전제 조건입니다. 조선 또는 중강 구조물 프로젝트를 위한 맞춤형 후판 하이브리드 용접 공정 방식이 필요한 경우 기술팀에 문의하세요. heavth.com에서 확인하세요. 전체 매개변수 일치 및 프로세스 지침은
