스테인리스강 배관의 효율적인 접합을 위한 용접 시스템에 대한 연구(Ⅱ) - 맞대기 용접 조건의 최적화 -
Study on welding systems for efficient joining of stainless steel pipes (II) - Optimization of butt welding conditions -
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초록
오비탈용접기의 단점 보완을 목적으로 PC 기반의 4축 제어 용접 시스템을 제작하였으며, 4축 제어 용접 시스템은다양한 용접 조건 및 배관의 두께, 직경, 헤드속도 등의 데이터베이스화가 가능하게 하였고, 모재가 변화할 때마다 적합한 데이터를 불러내 각각의 자세에 맞는 최적 용접방식을 제공할 수 있게 제작 하였다. 따라서 4축 제어 용접 시스템의현장 적용은 숙련된 용접사의 의존성에 벗어나 용접의 재현성 확보 및 용접 불량률 개선을 통한 생산성 확보, 용접사인력 수급 문제를 해결할 수 있다. 본 연구에서는 오스테나이트계 스테인리스강 STS304L 소재를 사용하여 TIG 배관 용접을 실시하였다. 특히 LNG선박 배관용 스테인리스강의 용접부의 결함 및 불량 발생의 억제를 목적으로 용접전류 및토치 각도 등과 같은 매개변수 그리고 슬로프 제어를 통해 최적화된 용접조건을 도출하고자 하였다. 두께 3mmt의 배관을 φ 3.2의 용접봉을 사용하여 TIG 용접한 결과, I형 맞대기의 관통 용접이 가능하였으며, 용접 전류 220~240A의 조건에서 가장 건전한 용접부가 형성되었다. 다만 용접 시작부와 종료부의 중첩부에서는 용접전류의 슬로프 제어를 통해 결함을 억제할 수 있었다.
Abstract
A PC-based four-axes control welding system was manufactured to address the issues encountered with orbital welding machines. In a four-axes control welding system, it is possible to control various welding parameters, the thickness and diameter of the pipes, and head speed, to yield optimal welding methods for each position by entering appropriate data with the change in base materials. Therefore, the application of a four-axes control system in the field welding can solve issues of reproducibility and productivity by improving welding defect rate, and overcome the mismatch between the supply and demand of welding specialists and the reliance on well-trained welding specialists. In this study, austenite stainless steel STS304L materials were used and TIG pipe-welding procedures were employed. The primary aim was to derive optimal welding conditions by controlling parameters such as the welding current, torch angle, and the slope, to suppress the flaws and defect rates in the welded parts of stainless steel for LNG ship pipes. By TIG-welding a φ3.2 welding rod for pipes with a thickness of 3mmt, full penetration welding was possible in the I-shaped butt, and the soundest welded parts were formed when the welding current ranged from 220 to 240A. It was also possible to suppress defects by controlling the slopes of the welding current in the overlapped areas of starting and ending welded parts.
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