금속재료/용접 기술사가 전하는 기술과 과학 이야기
1. 서론: PAW의 개요 플라즈마 아크 용접(PAW, Plasma Arc Welding)은 GTAW용접과 유사한 면이 많은 용접법으로 텅스텐 전극과 모재 사이에 발생하는 아크를 미세한 노즐로 압축하고, 그 사이에 가스를 통과시켜 초고온의 플라즈마(Plasma) 상태를 이용하는 용접법이다. 일반적인 아크 용접보다 에너지 밀도가 극도로 높고 아크의 지향성이 뛰어나 정밀 용접 및 고속 용접에 최적화된 공정이다. 아래 그림은 PAW 용접의 Scheme … 더 읽기
1. 서론 주철에 대한 3번째 글로서 주철의 접종(Inoculation)에 대해 자세히 알아보고자 한다. 주철은 탄소 함량이 높아 주조성이 우수하지만, 냉각 속도나 화학 성분에 따라 탄소가 흑연으로 석출되지 못하고 시멘타이트(Fe₃C) 형태인 ‘백주철’로 응고되기 쉽다. 이러한 칠(Chill) 현상은 주물의 기계 가공성을 저하시키고 취성을 유발한다. 이를 방지하기 위해 쇳물을 붓기 직전 소량의 특수 원소를 첨가하여 흑연화를 촉진하고 조직을 미세화하는 … 더 읽기
1. 서론 현재 플랜트 설계 업무를 하고 있는 필자 입장에서는 현장에서 발생하는 금속 결함 (Crystal Defects) 때문에 골치가 아프고 결함을 방지하고자 하는 설계를 해야 한다. 하지만, 이 결함을 이용하여 금속 재료의 강도를 강화할 수 있다는 사실을 알고 나면, 좋은 일이 나쁜일이 될 수도 있고, 나쁜일이 좋은 일이 될 수 있다는 세상 이치를 다시한번 깨닫게 된다. … 더 읽기
1. 서론 현장 기술자로 일하다 보면, 순금속을 쓰는 경우는 거의 없고, 대부분 순금속에 고용체(Solid Solution)의 형태로 다른 원소가 첨가된 합금을 사용하게 된다. 순금속은 부드럽고 전연성이 좋지만, 공업적 재료로 쓰기에는 강도가 부족한 경우가 대부분이다. 이를 보완하기 위해 다른 원소를 첨가하여 ‘합금(Alloy)’을 만드는데, 그 가장 기본 상태가 바로 고용체(Solid Solution)이다. 고용체는 용매 원자의 결정 격자 속에 용질 … 더 읽기
1. 서론 SAW(Submerged Arc Welding, 잠호용접)는 말 그대로 아크가 분말 형태의 플럭스(Flux) 속에 ‘잠겨(Submerged)’ 보이지 않는 상태에서 진행되는 용접법이다. 와이어 송급장치를 이용한 자동화가 매우 용이하고, 솔리드 와이어를 사용하며 고능률이라는 점에서 GMAW용접과 유사하다고 할 수 있다. GMAW보다는 대형 후판 용접에 주로 사용되는데, 1930년대 개발된 이후 조선, 교량, 압력 용기 등 중후장대 산업의 자동화 용접을 이끌어왔다. 필자가 … 더 읽기
1. 서론 주철(Cast Iron)은 단순히 탄소량이 많은 철이 아니라, 다양한 합금 원소와 냉각 조건의 정밀한 상호작용으로 탄생하는 야금학의 결정체이다. 주철 1편에서 주철(Cast Iron)의 정의와 분류를 다루었다면, 이번편에서는 주철의 성질을 결정짓는 내부 5대 원소의 상세 역할과 조직 개선을 통해 기계적 성질을 극대화하는 원리에 대해 알아 보고자 한다. 현장 설계에서 가장 많이 사용하는 재료중 하나인 주철에 대해서는 … 더 읽기
1. 주철(Cast Iron)의 정의 주철(Cast Iron)은 일반적으로 2.11% 이상의 탄소(C)를 함유한 Fe-C계 합금을 일컫는다. 실제 산업 현장에서는 보통 2.5% ~ 4.5%의 탄소와 1% ~ 3%의 규소(Si)를 함유한 4원소 이상의 합금 형태로 사용된다. 강(Steel)에 비해 융점이 낮고 유동성이 우수하여, 복잡한 형상을 만드는 ‘주조’ 공정에 최적화된 재료이다. 플랜트 현장에서는 밸브 body 재료로 많이 사용되는데, 주조성이나 내마모성면에서는 우수하지만, … 더 읽기
1. 오스테나이트(Austenite) 스테인리스강이란? 스테인리스강은 금속 조직에 따라 마르텐사이트, 페라이트, 오스테나이트(Austenite) 등으로 분류된다. 그중 오스테나이트(Austenite) 스테인리스강은 철(Fe)에 크롬(Cr, 18% 이상)과 니켈(Ni, 8% 이상)을 주합금 원소로 첨가하여 상온에서도 오스테나이트 조직을 유지하게 만든 강종이다. 전 세계 스테인리스 생산량의 약 60~70%를 차지할 정도로 범용성이 높으며, 대표적으로 ’18-8 스테인리스강’이라 불리는 300계열이 여기에 속한다. 현장 플랜트 설계 엔지니어로서 경험한 바로는, 오스테나이트 … 더 읽기
1. FCAW의 원리 FCAW는 속이 빈 와이어(Tubular Wire) 내부에 아크 안정제, 합금 원소, 슬래그 형성제 등이 포함된 플럭스(Flux)를 채워 넣고, 이를 연속적으로 공급하며 아크를 발생시키는 용접 방식이다. 기본적으로 GMAW(MIG/MAG)와 유사한 장비를 사용하지만, 와이어 내부의 플럭스가 용융되면서 가스를 생성하거나 슬래그를 형성하여 용융지를 보호한다는 점에서 차별화된다. Flux위치의 경우, SMAW에서는 심선 바깥쪽에 Flux를 피복하지만, FCAW는 그 반대인 경우이다. … 더 읽기
1. SMAW의 정의와 원리 SMAW(Shielded Metal Arc Welding)는 흔히 ‘피복 아크 용접’ 또는 ‘수동 용접’으로 불리는 가장 대표적인 용접 방식이다. 이 공법의 핵심은 피복재(Flux)가 발라진 소모성 용접봉과 모재 사이에 전기적 아크를 발생시키는 것이다. 아크의 강력한 열(약 3,500°C~5,000°C)이 용접봉과 모재를 녹여 ‘용융지(Weld Pool)’를 형성하고, 이것이 굳으면서 강력한 접합이 이루어진다. SMAW 원리, 이미지 출처: Wikimedia Commons (Public … 더 읽기