피복아크용접기능사 필기시험 8회 핵심요약노트 및 실전테스트

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📝 피복아크용접기능사 필기시험 8회 핵심 요약노트







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1. 용접 재료 및 용접법의 기본 특징


A. 와이어 및 용접봉

  • 서브머지드 아크 용접(SAW) 와이어의 구리 도금 이유

    • 콘택트 팁과의 전기적 접촉 개선.

    • 와이어의 녹 발생 방지.

    • 전류의 통전 효과 증진.

    • 주의: 구리 도금만으로는 용착 금속의 강도가 높아지지 않습니다.

  • 피복 아크 용접봉의 보관 및 취급

    • 보통 용접봉 (저수소계 외): 70~100°C에서 30~60분 정도 건조.

    • 저수소계 용접봉 (수소 제거 목적): 300~350°C에서 1~2시간 정도 건조.

    • 보관: 진동이 없고 하중을 받지 않는 상태에서 습기를 피하기 위해 지면보다 높은 곳에 보관해야 합니다.

  • 고산화타이타늄계 용접봉 (E4313)의 특징

    • 피복제 중에 산화타이타늄을 약 35% 정도 포함.

    • 박판 용접에 적합하며, 일반 경구조물 용접에 많이 사용됨.

    • 용입이 얕고, 스패터가 적음.

    • 용착 금속의 연성이나 인성이 다소 부족함.


B. 특수 용접법의 특징

  • 레이저 용접

    • 모재의 열변형이 거의 없음.

    • 이종 금속의 용접이 가능함.

    • 정밀한 용접 가능.

    • 비접촉식 방식으로 모재에 손상을 주지 않음.

  • 일렉트로 슬래그 용접 (ESW)

    • 선박, 보일러 등 두꺼운 판의 용접에 사용.

    • 용융 슬래그와 와이어의 저항열을 이용하여 연속적으로 상진(수직 상향)하면서 용접하는 방법.

  • TIG 용접

    • 정의: 비소모식 불활성가스 아크 용접법.

    • 전극봉: 텅스텐(W) 재질 (용융점 3,410°C). 주로 1~2%의 토륨을 함유한 토륨 텅스텐봉을 사용.

    • 특징: 박판 용접에 적합하며, 교류나 직류 모두 사용 가능.

    • 알루미늄 용접 전류: 고주파 교류(ACHF)를 사용하여 청정 작용(Cleaning Action)을 촉진.

  • 테르밋 용접

    • 차축이나 철도 레일의 접합, 선박의 프레임 등 비교적 큰 단면을 가진 물체의 맞대기 용접 및 보수 용접에 적합.

  • 하이브리드 용접

    • 두 종류 이상의 용접 공정을 복합적으로 활용하여 각 방법의 장점을 살리고 단점을 보완하여 시너지 효과를 얻는 용접법.

  • 심용접 (Seam Welding)

    • 종류: 맞대기 심용접, 메시 심용접, 포일 심용접. (슬롯 심용접은 종류에 해당하지 않음)

  • 마찰 용접

    • 장점: 용접 작업 시간이 짧아 작업 능률이 높고, 이종 금속의 접합이 가능하며, 작업자의 숙련이 크게 필요하지 않음.

    • 단점: 피용접물의 형상 치수, 길이, 무게 등에 제한이 있습니다.



2. 용접 장비 및 가스 용접


A. 용접기 및 특성

  • 교류 아크 용접기 규격

    • AW-400 (정격 2차 전류 400A) 및 AW-500 (정격 2차 전류 500A)의 정격 부하 전압은 40V입니다.

  • 가동 철심형 용접기

    • 가동 철심으로 누설 자속을 가감하여 전류를 조정합니다. (코일의 감긴 수로 조정하는 것은 탭 전환형)

    • 미세한 전류 조정이 가능하며, 교류 아크 용접기의 종류에 해당합니다.

  • 핫 스타트 장치 (Hot Start)

    • 아크 발생 초기에만 용접 전류를 특별히 크게 해주는 장치.

    • 목적: 아크 발생을 쉽게 하고, 기공을 방지하며, 아크 발생 초기의 비드 용입을 좋게 합니다.


B. 가스 용접 및 절단

  • 가스 불꽃의 온도

    • 가장 온도가 높은 것은 산소-아세틸렌 불꽃 (약 3,430°C)입니다. (산소-프로판, 산소-수소보다 높음)

  • 산소-아세틸렌 불꽃의 종류

    • 중성 불꽃 (산소와 아세틸렌 1:1 혼합, 표준 불꽃)

    • 탄화 불꽃 (아세틸렌 과잉)

    • 산화 불꽃 (산소 과잉)

    • 구성 요소: 불꽃심, 속불꽃, 겉불꽃. (환원 불꽃은 종류에 해당하지 않음)

  • 가스 용접봉 지름 결정 (모재 두께 1mm 이상)

    • 가스 용접봉의 지름 D (mm)는 모재의 판 두께 T (mm)에 따라 다음 공식으로 결정합니다.

    • 공식: D = T / 2 + 1

  • 다이버전트형 절단 팁

    • 고속 분출을 얻는 데 적합하여, 보통 팁에 비해 절단 속도를 20~25% 증가시킬 수 있습니다.

  • 가스 절단의 예열 온도

    • 강재의 가스 절단 시 예열된 절단부의 온도는 800 ~ 900°C가 되었을 때 고압 산소를 이용하여 절단을 시작하는 것이 가장 적절합니다.

  • 양호한 절단면 조건

    • 드래그(Drag)의 양이 가능한 한 작을 것.

    • 드래그의 홈이 낮고 노치가 없을 것.

    • 슬래그 이탈이 양호할 것.

    • 절단면 표면의 각이 예리할 것.

  • 프로판(C3H8)의 성질

    • 액화하기 쉽고 용기에 넣어 수송이 편리함.

    • 쉽게 기화하며 발열량이 높음.

    • 주의: 온도 변화에 따른 부피 팽창률이 크다. (작다가 아닙니다.)

  • 산소 용기의 각인 사항

    • 내용적, 내압 시험 압력 연월일, 용기의 번호 등은 포함됩니다.

    • 주의: 가스 충전 일시는 포함되지 않습니다.



3. 용접 작업, 운봉 및 결함


A. 용접 운봉 및 기법

  • 위빙 운봉 폭

    • 피복 아크 용접 시 위빙 운봉 폭은 용접봉 심선 지름의 약 2~3배로 하는 것이 가장 적절합니다.

  • 스킵법 (비석법, Skip Method)

    • 변형과 잔류 응력을 최소로 해야 할 경우에 사용되는 용착법. 용접부 전체를 나누어 1-4-2-5-3 순으로 건너뛰며 용접합니다.

  • 캐스케이드법 (Cascade Method)

    • 한 부분의 몇 층을 용접하다가 이것을 다음 부분의 층으로 연속시켜 전체가 계단 형태의 단계를 이루도록 용착시켜 나가는 방법.

  • 비녀장법

    • 주철 균열의 보수 용접 중 가늘고 긴 용접을 할 때, 용접선에 직각이 되게 꺾쇠 모양으로 직경 6~10mm 정도의 강봉을 박고 용접하는 방법.

  • 스트롱 백 (Strong Back)

    • 용접 시 사용되는 지그의 일종으로, 가접을 피하기 위해 피용접물을 구속시켜 용접 변형을 방지하는 도구.


B. 용접 결함 및 현상

  • 용접 전류가 높을 때 생기는 결함

    • 언더컷 (Under Cut): 모재의 표면이 움푹하게 파이는 현상. (전류가 높을 때 발생)

    • 주의: 용입 불량, 융합 불량, 오버랩은 주로 용접 전류가 낮을 때 발생합니다.

  • 자기 불림 (아크 쏠림, Arc Blow)

    • 용접 전류에 의해 아크 주위에 발생하는 자장이 용접봉에 대해서 비대칭일 때 아크가 한쪽으로 쏠리는 현상.

  • CO2 아크 용접의 다공성

    • 질소, 수소, 일산화탄소 등에 의해 용착 금속 내에 발생하는 기공(피트) 현상. 방지를 위해서는 용융 강 중의 산화철(FeO)을 적당히 감소시켜야 합니다.

  • 자기적 핀치 효과 (Magnetic Pinch Effect)

    • 아크 플라스마에서 고전류가 될 때, 방전 전류에 의한 자장과 전류의 작용으로 아크의 단면이 수축하고 가늘어져 전류 밀도가 증가하는 현상.

  • 아크 길이 자기제어 특성

    • 아크 전류가 일정할 때, 아크 전압이 높아지면 용접봉의 용융 속도가 늦어지고, 아크 전압이 낮아지면 용융 속도가 빨라져 아크 길이가 자동으로 원래대로 돌아오려는 현상.



4. 재료 과학 및 열처리


A. 강재의 종류 및 특징

  • 스테인리스강

    • 13%형 크롬 스테인리스강은 페라이트계 스테인리스강이라고도 불립니다.

    • 18-8형 스테인리스강은 크롬 18%, 니켈 8%를 기준으로 합니다.

  • 주강 vs 주철

    • 주강 (Steel Casting): 주철보다 C(탄소) 함유량이 적어 용융점이 더 높습니다. 강도가 더 필요할 경우 사용되며, 용접에 의한 보수가 용이합니다. 주조 시 수축량이 커서 균열 발생이 쉽습니다.

    • 주철 (Cast Iron): C 함유량이 높고 용융점이 낮습니다.

  • 림드강 (Rimmed Steel)

    • 평로, 전로에서 제조된 것을 Fe-Mn으로 가볍게 탈산시킨 강입니다.

    • 탈산제로 완전 탈산시킨 강이 아닙니다.

    • 강괴 내부에 기포와 편석이 생기며, 재질이 균일하지 못합니다.


B. 열처리 및 응력 제거

  • 탄소강의 잔류 응력 제거

    • 재료를 일정 온도에서 일정 시간 유지 후 서랭(느린 냉각)시키는 뜨임(Tempering) 처리가 가장 적절합니다. (담금질 후 필수)

  • 연화 풀림 (Softening Annealing)

    • 냉간 가공으로 경화된 탄소강 재료를 600 ~ 650°C에서 중간 풀림하여 재료를 연화시키는 방법.

  • 심랭 처리 (Sub-zero Treatment)

    • 담금질강의 경도를 증가시키고 시효 변형을 방지하기 위한 목적으로 0°C 이하의 온도에서 급랭시키는 처리.

  • 침탄법의 종류

    • 고체 침탄법, 가스 침탄법, 액체 침탄법이 있습니다. (증기 침탄법은 속하지 않습니다.)



5. 안전 및 기계 제도


A. 안전 관리

  • 재해 발생률

    • 사고는 일반적으로 경험이 1년 미만인 근로자에게서 가장 많이 발생합니다.

  • 안전·보건 표지의 파란색 용도

    • 특정 행위의 지시 및 사실의 고지에 사용됩니다.

  • 용접 작업 전 점검 사항

    • 보호구 착용 여부, 용접봉의 건조 여부, 용접 설비의 점검 등.

    • 주의: 용접 결함의 파악은 작업 완료 후 슬래그 제거 후에 점검하는 사항입니다.


B. 비파괴 검사 (NDT)

  • 방사선 투과 검사 (RT)

    • X선이나 감마(γ)선을 재료에 투과하여, 투과된 빛의 강도에 따라 사진 필름에 감광시켜 내부 결함을 검사하는 비파괴 시험법.


C. 기계 제도

  • 얇은 두께 단면도 표시

    • 개스킷, 형강, 박판 등 얇은 부분의 단면은 실제 치수와 관계없이 극히 굵은 실선으로 표시합니다.

  • 회전 도시 단면도

    • 핸들, 바퀴의 암과 림, 리브, 훅, 축 등 주로 단면의 모양을 90° 회전시켜 단면 전후를 끊어서 그 사이에 그리는 단면도.

  • 등변 L형강의 표시

    • (형강 모양) (세로 폭) X (가로 폭) X (두께) - (길이) 순서입니다.

    • 폭이 50mm, 두께가 7mm, 길이가 1,000mm인 등변 L형강은 다음과 같이 바르게 나타냅니다.

    • L50 X 50 X 7 - 1,000

  • 드릴 구멍 위치

    • '등간격', '3-ø5 드릴'은 360° 원형 배열 안에 3개의 구멍이 있다는 뜻입니다.

    • 따라서 구멍 중심 간 간격은 360° / 3 = 120° 간격으로 배열되어 있습니다.

  • 참고 치수

    • 도면에 기입된 치수 중 이미 다른 치수에 의해 결정되는 치수로서, 참고를 위해 기입하는 치수입니다. 치수 값의 앞뒤 또는 위아래에 괄호를 사용하여 표시하며, 가공에 직접 사용하지는 않습니다.

  • 배관 도시 기호 - 유체 종류

    • 공기(A), 수증기(S), 기름(O), 가스(G), 물(W), 냉수(C) 등은 관에 흐르는 유체에 대한 배관 도시 기호입니다.

  • 제3각법 투상

    • 정면도를 기준으로 평면도는 그 위에, 좌측면도는 그 왼쪽에 배치하는 투상법입니다. (눈 앞에 물체를 놓고, 투상면을 물체의 뒤쪽에 배치하는 방법)



6. 용접 기호

  • 일면 개선형 맞대기 용접 기호

    • V형, J형, U형 등 용접선 한쪽에만 홈을 낸 개선형 맞대기 용접을 나타냅니다. 기호는 화살표 선을 기준으로 반대쪽에 용접 기호를 표시합니다.

  • 플러그 용접 기호 표시

    • (용접부의 수 - 구멍 지름 (ø)) (간격)

    • 용접부 4개, 구멍 지름 8mm, 간격 70mm인 경우:

    • 4 - ø8 (P70) 또는 4 - ø8 (P = 70)

  • 구멍 가공 및 카운터 싱크 기호

    • 현장에서 드릴 가공 및 끼워맞춤을 하고, 양쪽 면에 카운터 싱크가 있는 기호는, 기호 머리 부분의 깃발 모양 아래에 용접부의 표면을 나타내는 기호를 추가하고, 양쪽 끝에 카운터 싱크를 나타내는 기호를 표시합니다.

  • 앵글 밸브 배관 도시 기호

    • 관의 흐름 방향을 90°로 꺾어주는 밸브로, 배관의 흐름 방향과 밸브 몸통이 직각이 되도록 설계된 밸브를 나타내는 도시 기호를 사용합니다.







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