용접 기초

붙이는 방법이 다르면, 배우는 것도 다릅니다

용접은 "녹여서 붙이는 것"이 아니라 모재와 용가재를 녹여 한 덩어리(용착금속)로 만드는 것입니다. 그래서 붙는 부분은 접착이 아니라 금속 그 자체예요.

문제는 녹은 금속이 공기와 닿으면 산소·질소를 빨아들여 기공과 취성이 생긴다는 겁니다. 아크용접 방식이 여러 개인 이유는 결국 하나예요. 녹은 쇳물을 공기로부터 어떻게 지킬 것인가.

• 용접봉 겉의 피복제를 태워 가스와 슬래그로 덮는다 → SMAW
• 별도 가스통에서 아르곤을 흘려 덮는다 → GTAW(TIG)
• 가스를 흘리면서 와이어를 자동으로 밀어넣는다 → GMAW(MIG·MAG·CO2)

이 차이가 속도, 품질, 옥외 작업 가능 여부, 배우는 난이도를 전부 결정합니다.

3대 아크용접 비교

방식별로 실제 무엇이 다른가

SMAW — 장비가 단순해서 어디든 갑니다

용접기와 케이블, 봉만 있으면 됩니다. 가스통이 없으니 족장 위, 배관 사이, 옥외 어디서든 작업이 가능해요. 부울경 협력사 현장에서 여전히 기본기로 취급하는 이유입니다.

용접봉은 피복제 계열에 따라 성격이 갈립니다.

> 저수소계는 습기를 먹으면 의미가 없어집니다. 개봉 후 방치한 봉은 통상 300~350℃에서 1시간 이상 재건조한 뒤 보온통(100℃ 내외) 에 넣어 꺼내 씁니다. 정확한 조건은 봉 제조사 지침과 WPS를 따르세요. 봉통 없이 주머니에 봉을 꽂고 다니는 습관이 저온균열의 시작입니다.

GTAW(TIG) — 느리지만 가장 깨끗

텅스텐 전극은 녹지 않고 아크만 만듭니다. 용가재를 손으로 넣기 때문에 입열과 용융지를 가장 정밀하게 제어할 수 있어요. 스테인리스 배관, 알루미늄, 얇은 판, 그리고 배관 루트패스(첫 층) 는 거의 TIG입니다.

• 극성: 탄소강·스테인리스는 직류 정극성(DCEN), 알루미늄은 교류(AC) — 교류의 클리닝 작용이 산화막을 깨줍니다.
• 전극: 순텅스텐(녹색), 2%토륨(적색), 2%세륨(회색), 2%란탄(청색). 토륨은 방사성이라 연삭 분진이 문제가 되어 세륨·란탄으로 바꾸는 현장이 늘고 있어요.
• 스테인리스 배관은 이면 산화를 막기 위해 백퍼지(back purge) 로 관 내부까지 아르곤을 채웁니다. 이걸 빼먹으면 이면이 검게 타서(슈가) 전량 재작업이에요.

GMAW(MIG·MAG·CO2) — 물량이 나오는 방식

와이어가 자동으로 나오니 손이 멈추지 않습니다. 용착속도가 SMAW의 2~3배라 조선 블록, 후판 구조물, 자동차부품 라인은 여기가 주력이에요.

이행 형태도 알아두세요.

• 단락이행: 저전류. 와이어가 모재에 닿았다 끊기며 이행. 박판·전자세 가능
• 스프레이 이행: 고전류 + Ar 80% 이상. 스패터가 거의 없지만 아래보기·수평필릿에서만 가능

조선소에서는 슬래그를 만드는 심선을 넣은 FCAW(플럭스코어드) 를 많이 씁니다. 용착속도가 높으면서 전자세가 되고 비드가 안정적이라 블록 용접의 표준이에요.

무엇을 쓸지 정하는 5가지 기준

1. 모재 — 알루미늄이면 TIG(AC) 또는 MIG. 스테인리스 박판은 TIG. 일반 구조용강 후판이면 FCAW·CO2
2. 판 두께 — 얇으면 TIG·단락이행, 두꺼우면 CO2·FCAW·SAW
3. 품질 요구 — 방사선검사(RT)를 받는 배관·압력용기라면 루트는 TIG
4. 작업 환경 — 옥외·바람·좁은 곳이면 SMAW. 가스실드 방식은 풍속이 대략 2m/s를 넘으면 방풍막이 필요합니다
5. 물량과 납기 — 같은 품질이면 용착속도가 높은 쪽

숫자로 감 잡기 — 전류와 입열량

봉경·와이어경에 맞는 전류를 벗어나면 그때부터 결함이 시작됩니다.

피복봉 적정 전류 대략 = 봉경(mm) x 30~40

 3.2mm 봉  ->  약 100 ~ 130 A
 피복봉 적정 전류 대략 = 봉경(mm) x 30~40

 3.2mm 봉  ->  약 100 ~ 130 A
 4.0mm 봉  ->  약 120 ~ 160 A
 5.0mm 봉  ->  약 150 ~ 200 A

 (실제 적용 전류는 봉 제조사 카탈로그와 WPS 범위를 우선합니다)
 5.0mm 봉  ->  약 170 ~ 220 A

입열량(Heat Input)은 WPS에서 반드시 관리하는 값입니다. 재질의 성질을 바꾸기 때문이에요.

입열량 H (J/mm) = 60 x 전류(A) x 전압(V) / 용접속도(mm/min)

예) CO2 반자동, 280A, 30V, 300mm/min
   = 60 x 280 x 30 / 300
   = 504,000 / 300
   = 1,680 J/mm  =  1.68 kJ/mm

• 입열이 너무 높으면: 열영향부(HAZ)가 넓어지고 결정립이 커져 인성이 떨어집니다. 변형도 커져요.
• 입열이 너무 낮으면: 급냉되어 경화·저온균열 위험이 올라갑니다.

같은 전류라도 속도를 반으로 줄이면 입열은 두 배가 됩니다. "천천히 정성껏"이 항상 좋은 게 아니에요.

첫 주에 확인할 것

• 우리 공정의 주 용접법은 무엇인가 (SMAW / TIG / CO2 / FCAW)
• 쓰는 용접봉·와이어 규격과 보관 장소(봉 건조로가 있는가)
• 실드가스 종류와 유량계 설정값 (통상 CO2·MAG 15~25 L/min, TIG 8~15 L/min)
• 우리 라인의 WPS 번호와 거기 적힌 전류·전압·속도 범위
• 모재 재질 (연강인지, 고장력강인지, 스테인리스인지) — 재질에 따라 봉이 완전히 달라집니다