고압 용접 시 고압 공정 조건을 효과적으로 활용

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 12434(2022) 이 기사 인용

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고압 용접은 수리 용접 공정으로 다양한 수중 응용 분야에서 다양한 강철에 사용됩니다. 습식 용접 공정과 건식 용접 공정 간에 차이가 있을 수 있습니다. 증가된 주변 압력으로 인해 이러한 공정은 냉각 및 침투 동작에 영향을 미치는 공정 고유의 특별한 기능을 갖습니다. 수중 응용 분야 이외의 이러한 효과를 긍정적으로 사용하는 것은 현재 과학 및 응용 분야에서 거의 다루어지지 않습니다. 제시된 연구는 고강도 구조용 강철을 기반으로 이러한 장점을 확립하고 접합된 S700MC 강철의 미세 구조와 접합부의 기계적 특성에 대한 영향을 특성화합니다. 고압 환경을 사용하여 용접 방향을 시트 깊이 쪽으로 더 향하게 할 수 있음이 표시됩니다. 또한, 이러한 변화는 수정된 냉각으로 이어지며, 이는 그 자체로 용접 이음새의 기계적 특성에 영향을 미칩니다.

고압 환경 조건에서의 용접은 수년 동안 수중 생산 및 수리에 사용되어 왔습니다. 수중의 시공 장소로 인해 용접 이음매를 시공하려면 매우 복잡한 지원 장비가 필요한 경우가 있습니다1. 예를 들어 건조한 환경과 습한 환경에서의 용접과 같이 다양한 유형의 수중 용접 공정이 구분됩니다2. 건조한 대기에서 용접하기 위한 장비는 수동 용접을 위한 미니 서식지와 유사하게 매우 복잡할 수 있습니다1,3. 또한 수중 용접에 관한 연구 활동은 지난 10년 동안 증가해 왔습니다2(그림 1). 출판된 논문의 수가 증가하여 2020년에는 연간 약 80편의 논문이 출판될 것으로 예상됩니다.

수중용접 연구(2020년 1분기까지의 자료)2.

연구 주제 중 하나는 수분 함유 대기와 주변 압력 증가가 공정에 미치는 영향입니다4. 또한, 주변 압력이 증가하면 동일한 용접 전압에서 아크 길이가 크게 감소하는 것으로 나타났습니다3,5,6,7,8,9. 전류 및 전압에 대한 영향 외에도 스패터 형성에 대한 증가된 압력의 영향도 표시될 수 있습니다10.

재료 분야에서는 주로 연구되는 고강도강의 미세구조 형태, 표면 거칠기 및 균열 거동에 대한 수소 함량의 명확한 영향이 나타났습니다11,12,13,14,15. Akselsenet al. X70 파이프라인 고강도강에 다양한 유형의 용가재를 사용하여 다양한 압력 수준에 적합한 인성 값을 얻을 수 있음을 보여주었습니다16. 또한, 그들은 증가된 압력으로 인해 용접의 침투 깊이가 증가한다는 것을 보여 주었으며 루트 간격 채우기 및 층 수 감소와 같은 몇 가지 실질적인 의미를 추정했습니다. 그들은 침투 증가에 대한 첫 번째 이론을 제안하고 용융물의 흐름 효과에 중점을 두었습니다. 상승된 압력으로 인해 흐름이 아래쪽으로 향하여 더 깊은 침투를 형성한다고 명시되어 있습니다.

또한, 다양한 조사에 포함되는 자료의 범위도 점점 더 넓어지고 있습니다. 예를 들어, 고압 공정 조건에서 구리 또는 알루미늄 합금17과 이중 스테인리스강18,19의 용접이 조사되었습니다. 알루미늄 합금의 경우 알루미늄 용접과 관련된 주요 문제인 기공 감소를 위해 최대 10bar의 낮은 압력 범위에서 고압 용접을 유용하게 사용할 수 있다고 가정할 수 있습니다17.

일부 재료의 경우 고압 공정 조건에서 몰리브덴 합금 용접20 및 클래딩된 다중 재료 파이프라인21 용접과 같은 추가 조사가 필요합니다.

그러나 주변 압력 증가로 인한 용접 생산의 긍정적인 이점은 연구에서 거의 다루어지지 않았지만 아크 단축 효과와 해당 가능한 전압에 의해 아크 에너지 밀도의 상당한 증가가 실현될 수 있으므로 관심을 끌고 있습니다. 증가하다. 또한 주변 압력이 증가하면 아크가 수축되어 국지적 에너지 밀도가 증가합니다.