대구경, 후벽(21mm 이상) 파이프라인의 완전 자동 용접에는 흔히 U자형 홈 또는 복합 홈이 사용됩니다. 1형 홈과 복합 홈 가공은 시간과 노동력이 많이 소요되어 파이프라인 용접 효율이 제한됩니다. 반면 V자형 홈 가공은 간단하여 시간과 노력을 절약할 수 있습니다. 그러나 대구경 후벽 파이프라인의 V자형 홈을 자동 용접할 때 접합 공정 매개변수를 부적절하게 선택하면 용접 불량이 발생할 수 있습니다.
파이프라인 건설에 사용되는 강관의 강도 등급이 X70 및 X80 수준으로 높아지고, 파이프 직경과 벽 두께가 증가함에 따라, 2003년부터 자동 용접 기술이 파이프라인 건설에 점차 적용되기 시작했습니다. 자동 파이프라인 용접 기술은 높은 용접 효율, 낮은 노동 강도, 그리고 인적 요인의 영향을 최소화하는 장점 덕분에 대구경, 후벽 파이프라인 건설에 적용될 가능성이 매우 높습니다.
그러나 우리나라의 자동 파이프라인 용접 기술은 개발 단계에 있으며, 접합부에서 발생하는 몇 가지 문제점, 예를 들어 미융착 뿌리, 미융착 측벽, 복잡한 홈 등이 아직 완전히 해결되지 않았습니다. 특히 대구경 및 후벽 파이프라인의 자동 용접에는 1형 경사면이 자주 사용되는데, 파이프 또는 복합 홈 성형기, 파이프 끝단 홈 성형기 등의 지원 설비가 아직 성숙하지 못했기 때문에 대구경 후벽 파이프의 형상 홈 자동 용접 기술에 대한 연구는 매우 의미가 있습니다.
제2 서-동 가스관의 중웨이-징볜 연결선의 총 길이는 약 345km입니다. 강관 강도 등급이 높은 칭건설공정공사는 CRC 전자동 용접기를 도입하여 연결선 1B 구간의 벽 두께 21.0m 파이프 용접에 사용했습니다.
용접 방법, 장비, 재료
용접 방법은 STT 루트 용접기와 CRC-F260 자동 용접기를 사용하여 열 용접, 충진 및 피복 용접을 수행합니다. 용접 장비: Lincoln STT 용접기, Lincoln DC-400, CRC-F260 자동 용접기. 보호 가스: STT 루트 용접 보호 가스 100% CO2, 자동 용접 보호 가스 80% Ar + 20% CO2.
복합 홈 또는 프로파일 홈은 자동 용접에 흔히 사용되며, 벽 두께가 얇은 파이프라인에도 적용할 수 있습니다. 이러한 홈의 공통적인 특징은 홈 사이의 간격이 작다는 것입니다. 제2 서-동 가스관의 벽 두께는 21.0mm이고, Y자형 홈의 상단 폭은 약 22mm입니다. 이 폭은 CRC-P260 용접건의 스윙 한계에 근접합니다. 이러한 형태의 홈은 자동 용접에 있어 매우 어려운 과제입니다. 자동 용접 시험의 용접 공정 매개변수는 경험을 바탕으로 결정되었습니다.
위의 매개변수를 사용하여 자동 용접 테스트를 수행했습니다. 테스트 용접 결과, 자동 용접은 층간 용융 불량, 측벽 용융 불량, 조밀한 기공, 오버헤드 용접부의 과도한 높이와 같은 결함이 발생하기 쉬운 것으로 나타났습니다.
시험 용접 과정에서 전류 210-235A, 전압 21-23V, 와이어 공급 속도 420-480 in/min, 용접 속도 1215 in/min일 때, F1, F2, F3 용접부에 거의 층이 나타나지 않았습니다. 스페이서 사이, 홈 부분, 그리고 치밀한 기공 사이에도 용융이 없었습니다. 분석 결과, F1, F2, F3 용접부의 홈 폭이 작고 가스 보호가 충분하여 질소 기공이 발생하지 않았으며, 홈 폭이 작아 용접건의 스윙 폭이 작아지고 스윙 빈도가 높아진 것으로 나타났습니다. 특정 와이어 공급 속도 조건에서 모재와 용가재가 완전히 용융되어 용접부 융합 가능성이 낮았고, 상부 용접부의 용접 보강도 크지 않았습니다. 전류가 200~250A, 전압이 18~22V, 와이어 공급 속도가 400~500인치/분, 용접 속도가 12~16인치/분일 때 시험 용접을 진행한 결과, F4, F5, F6의 수직 용접 부위에서 층간 용융 및 홈이 발생했습니다. 완전히 용융되지는 않았지만 기공은 없었고, 상부 용접 부위의 보강도 미미했습니다. 층간 용융 및 홈 용융이 없는 용접 이음매는 용접 전류가 220A 미만, 전압이 21V, 와이어 공급 속도가 450인치/분 미만, 용접 속도가 15인치/분 이상, 용접건 스윙 빈도가 90회/분 미만일 때(와이어 공급 속도 증가)에 얻을 수 있었습니다. 속도, 전류, 전압(용접 와이어 연장 길이 조정), 용접 건의 스윙 진폭 증가, 더 빠른 스윙 주파수 선택, 수직 용접부의 용접 속도 제어 등을 통해 용접 조건을 조정했습니다. F4, F5, F6 검사 결과, 층간 용융 불량은 발견되지 않았습니다. 홈 부분도 용융되지 않았습니다. 전류 220-250A, 전압 20-22V, 와이어 공급 속도 450-500인치/분, 용접 속도 1416인치/분 조건에서 커버 용접부는 용융 불량이 없었지만, 오버헤드 용접 자세에서 커버 용접부의 높이가 기준치를 초과했습니다. 분석 결과, 커버 용접부의 폭은 약 18-22mm로, CRC-P260 용접 건의 최대 스윙 범위에 근접한 것으로 나타났습니다. 용접 이음매가 넓고 용접건의 진폭이 크며 진폭이 크기 때문에 용융 풀이 오랫동안 유지되고 용접건이 움직일 때 용융 풀이 노출됩니다. 용융 풀은 교반 효과를 일으키고, 상부 용접 부위의 용착 금속은 중력, 전자기력 등의 작용으로 처지게 되어 상부 용접 부위의 용접 보강량이 기준치를 초과하게 됩니다.
커버 용접 시 양호한 커버 형성 효과를 확보하기 위해 용접 속도를 낮추고 용접건 스윙 빈도를 최대한 줄여 커버 용접부를 얇고 넓게 만들어야 합니다. 이를 통해 용융 풀의 체류 시간을 단축하고, 유가오(Yu Gao)의 위치를 높이는 목적을 달성할 수 있습니다. 시험 용접 결과 및 분석을 바탕으로 제2 서-동 가스 파이프라인 연결선의 STT 루트 용접 + CRC 완전 자동 충진 및 캡핑 공정 매개변수를 최종적으로 결정했습니다. 표 3의 용접 매개변수에 따라 용접을 수행한 결과, 기공, 균열, 용융 불량 등의 결함이 없는 것으로 확인되었습니다. 용접면은 양호한 상태이며, 육안으로 관찰한 금속 조직도 양호했습니다. 용접부의 기계적 특성은 중국 석유·천연가스 파이프라인 연구소 용접 기술 센터에서 시험했으며, 모든 지표가 제2 서-동 가스 파이프라인 연결선 시공 요건을 충족했습니다. 대구경, 후벽(V형 홈) 파이프에 STT 루트 용접과 CRC-P260 자동 용접을 성공적으로 적용한 사례는 자동 용접 기술의 고품질, 고효율, 저노동 강도라는 특징을 완벽하게 보여줍니다.
위의 매개변수들을 사용하여 자동 용접 시험을 수행했습니다. 시험 용접 결과, 자동 용접은 층간 용융 불량, 측벽 용융 불량, 조밀한 기공, 오버헤드 용접부의 과도한 높이와 같은 결함이 발생하기 쉬운 것으로 나타났습니다.
시험 용접 과정에서 전류 210~235A, 전압 21~23V, 와이어 공급 속도 420~480 in/min, 용접 속도 12215 in/mir일 때, F1, F2, F3 용접부에서 용접이 거의 발생하지 않는 것으로 나타났습니다. 층간 용융이나 홈 용융, 조밀한 기공이 관찰되지 않았습니다. 분석 결과, F1, F2, F3 용접부의 홈 폭이 작고 가스 보호가 충분하여 질소 기공이 발생하지 않았으며, 홈 폭이 작아 용접건의 스윙 폭이 작고 스윙 빈도가 높아진 것으로 나타났습니다. 특정 와이어 공급 속도 조건에서 모재와 용가재가 완전히 용융되어 용융 발생 가능성이 낮았고, 상부 용접부의 용접 보강도 크지 않았습니다. 전류가 200-250A, 전압이 18-22V, 와이어 공급 속도가 400-500인치/분, 용접 속도가 12~16인치/분일 때 시험 용접을 실시한 결과, F4, F5, F6의 수직 용접 부위에서 층간 용융이 발생했으나 홈은 용융되지 않았고 기공도 발견되지 않았다.
게시 시간: 2024년 1월 18일