가스 용접 [1] 학습내용 학습목표 ▐ 이번 차시의 주요 학습내용과 학습목표입니다. 1. 가스 용접의 개요 2. 용접용 가스 3. 산소 아세틸렌 불꽃 학습목표 가스 용접에 대한 개념 및 용접용 가스 또는 산소 아세틸렌 불꽃에 대해 설명할 수 있습니다

√ 1. 가스 용접의 개요 1) 가스 용접의 원리 산소-아세틸렌 용접 산소-아세틸렌 용접 (oxy- acetylene welding) √ 가스 용접 (gas welding) 산소-수소 용접 (oxy-hydrogen welding) 산소-아세틸렌 용접 산소-프로판 용접 사용하는 가스에 따라… 공기-아세틸렌 용접 메모하기

1. 가스 용접의 개요 1) 가스 용접의 원리 가연성 가스(아세틸렌, 석탄 가스, 수소 가스, LPG 등)와 지연성 가스(산소)의 혼합으로 가스가 연소할 때 발생하는 열 (약 3000℃)정도를 이용하여 모재를 용융 시키면서 용접봉을 공급하여 접합하는 방법 피복 아크 용접과 같은 융접의 일종 가연성 가스인 아세틸렌과, 지연성 가스, 또는 조연성가스라고 하는 산소가 결합되어 발생하는 열을 이용하여 용접하는 방식

1. 가스 용접의 개요 2) 가스 용접의 장단점 전기가 필요 없다. 용접기의 운반이 비교적 자유롭다. 용접 장치의 설비비가 전기 용접에 비하여 싸다. 불꽃을 조절하여 용접부의 가열 범위를 조정하기 쉽다. 박판 용접에 적당하다. 용접되는 금속의 응용 범위가 넓다. 유해 광선의 발생이 적다. 용접 기술이 쉬운 편이다. 장 점 고압가스를 사용하기 때문에 폭발, 화재의 위험이 크다. 열효율이 낮아서 용접 속도가 느리다. 아크 용접에 비해 불꽃의 온도가 낮다. 금속이 탄화 및 산화될 우려가 많다. 열의 집중성이 나빠 효율적인 용접이 어렵다. 일반적으로 신뢰성이 적다. 용접부의 기계적 강도가 떨어진다. 가열 범위가 넓어 용접 응력이 크고, 가열 시간 또한 오래 걸린다. 단 점

2. 용접용 가스 1) 지연성 가스 정 의 자신은 타지 않으면서 다른 물질의 연소를 돕는 것이 지연성 가스 -> 대표적으로 O2 분자량이 16으로 공기 중에 21%가 존재 -> 무색, 무취 무미의 기체로 1ℓ의 중량은 0℃ 1기압에서 1.429g -> 비중은 1.105로 공기보다 무거움. -> 용융점은 -219℃, 비등점은 -183℃ -> 119℃에서 50기압으로 압축하면 담황색의 액체가 됨. -> 금, 백금 등을 제외한 다른 금속과 화합하여 산화물을 만듦. 성 질 메모하기

2. 용접용 가스 1) 지연성 가스 물의 전기 분해에 의한 방법 물에 묽은 황산(H2SO4)이나 수산화나트륨(NaOH)을 넣은 후 직류 전기를 통함. 양극에는 산소가, 음극에는 수소가 각각 발생하게 됨.                       전기 분해                2H2O    →    2H2   + O2                (물)              (음극)  (양극)  산소의 제조방법 공기 중에서 산소를 채취하는 방법 액체 공기는 액체 산소와 액체 질소로 이루어져 있으며, 비등점이 서로 다른 점을 이용하여 액체 공기를 가열하면, 비등점이 낮은 액체 질소가 먼저 증발하고 액체 산소가 남게 됨. 화학약품을 이용하는 방법 Level up! 일반적으로는 공업용과 병원용으로 구분되며, 용기의 색깔은 공업용은 녹색, 병원용은 백색

2. 용접용 가스 2) 가연성 가스 가연성 가스의 조건 메모하기 ※ 거연성 가스의 조건에 관한 자세한 내용은 강의를 참조하여 작성해 보세요. 가연성 가스의 조건 메모하기

2. 용접용 가스 2) 가연성 가스 아세틸렌(C2H2) 수소(H2) 가연성 가스의 종류 액화 석유 가스(L.P.G) 도시 가스 천연 가스 메모하기

2. 용접용 가스 2) 가연성 가스 ■ 아세틸렌(C2H2) ■ 수소(H2) 카바이드로부터 제조된다. 카바이드로부터 제조된다.  순수한 것은 무색, 무취의 기체이다. 인화 수소, 유화 수소, 암모니아와 같은 불순물 혼합할 때 악취가 난다. 비중은 0.906으로 공기보다 가볍고, 가연성 가스로 가장 많이 사용된다. 15℃ 1기압에서 1ℓ의 무게는 1.176g이다. 대기압에서 -82℃이면 액화하고, -85℃이면 고체로 된다. 여러 가지 액체에 잘 용해되며 물에는 같은 양, 석유에는 2배, 벤젠에는 4배, 알코올에서는 6배, 아세톤에는 25배 용해되며, 그 용해량은 압력에 따라 증가한다. 단, 소금물에는 용해되지 않는다. ■ 수소(H2) 무색, 무미, 무취로 불꽃은 육안으로 확인이 곤란하다. 납땜이나 수중 절단용으로 사용한다. 가장 가볍고(0℃ 1기압에서 1ℓ의 무게는 0.0899g), 확산 속도가 빠르다. 폭발성이 강한 가연성 가스이다.  고온, 고압에서는 취성이 생길 수 있다. 제조법으로는 물의 전기 분해 및 코크스의 가스화법으로 제조한다.

2. 용접용 가스 2) 가연성 가스 ■ 액화 석유 가스(L.P.G) ■ 수소(H2) ■ 천연 가스 공기보다 무겁다. (비중 1.5) 석유계 탄화 수소계 혼합물로 화염 분위기가 산화되기 때문에 용접용으로는 부적합하여 절단용으로 주로 사용된다. 프로판, 부탄 등 알칸(CnH2n+2) 계열의 8종이 있다. 상온에서는 무색, 투명하고, 약간의 냄새가 있다. 발열량이 높다.   열의 집중성이 아세틸렌보다 떨어진다. ■ 수소(H2) 납땜의 열원으로 주로 사용한다. 수소, 메탄, 일산화탄소, 질소 등을 포함하고 있다. ■ 천연 가스 유전 습지대 등에서 분출한다.   주성분은 메탄(CH4)이다. 가연성 가스의 발화점과 폭발 범위

2. 용접용 가스 3) 아세틸렌 발생기 카바이드 (CaC2) 산화 칼슘(생석회)에 코크스를 가하여 만듦. 비중이 2.2 산화 칼슘(생석회)에 코크스를 가하여 만듦.         비중이 2.2 무색이나 제조 과정에서 불순물 함유로 회흑색을 띰. 아세틸렌 제조 종   류 가스 발생량(ℓ/kgf) 1  호 2  호 3  호 290 이상 270 이상 230 이상 CaC2 + 2H2O    →    C2H2 ↑  + Ca(OH)2 + 31,872[cal] 카바이드   물         아세틸렌    소석회 64g     36g            74g         26g

2. 용접용 가스 3) 아세틸렌 발생기 발생 가스 온도가 낮다. 불순물 발생이 적다. 대량 생산에 적당하다. 발생 가스 온도가 낮다.  불순물 발생이 적다. 대량 생산에 적당하다.  청소 및 취급이 용이하다. 물의 사용량이 많다. 설치 면적이 많이 든다.  카바이드 덩어리의 크기가 일정해야 한다. 물의 소비가 적다. 취급이 간단하고 안전도가 높다. 청소가 불편하다. 반응열이 높고 불순물이 많다. 지연 가스 발생의 우려가 있다. 구조가 간단하다. 취급이 용이하다.  이동용에 적합하다. 온도 상승이 크다. 지연 가스 발생이 쉽다.  불순 가스 발생이 많고 폭발 위험이 많다.

2. 용접용 가스 4) 아세틸렌 폭발성 변 수 조 건 온 도 ⓐ 406 ~ 408℃ : 자연 발화 변  수 조      건 온 도 ⓐ 406 ~ 408℃ : 자연 발화 ⓑ 505 ~ 515℃ : 폭발 위험 ⓒ 780℃ : 자연 폭발 압 력 ⓐ 1.3기압 이하에서 사용 ⓑ 1.5기압 : 충격 가열 등의 자극으로 폭발 ⓒ 2기압 : 자연 폭발 외 력 압력이 주어진 아세틸렌 가스에 충격, 마찰, 진동 등에 의하여 폭발의 위험성이 있음. 혼합 가스 ⓐ 공기 또는 산소가 혼합한 경우 불꽃 또는 불티 등으로 착화, 폭발의 위험성이 있음. (C2H2 15%, O2 85%에서 가장 위험) ⓑ 인화 수소를 포함한 경우 : 0.02%이상 폭발성, 0.06%이상 자연 폭발 화합물의 영향 구리, 구리합금(구리 62%이상), 은, 수은, 습기, 녹, 암모니아 건조 상태 120℃에서 맹렬한 폭발성

2. 용접용 가스 5) 용해 아세틸렌 및 산소 아세톤 1ℓ에 324ℓ에 아세틸렌이 용해된다. 용해 아세틸렌 1㎏을 기화시키면 905ℓ에 아세틸렌 가스 발생한다. 용해 아세틸렌의 특징 압력이 높아 역화에 위험이 적다. 저장, 운반이 간단하다. 순도를 높일 수 있으며, 가스 압력을 일정하게 할 수 있다. 낮은 기온에서도 작업이 가능하다. 메모하기

2. 용접용 가스 5) 용해 아세틸렌 및 산소 용해 아세틸렌 용기 용기 안의 아세틸렌 양 내용적 15ℓ, 30ℓ, 50ℓ의 3종이 있다. 15℃ 15기압으로 충전한다. 폭발 방지를 위해 105℃±5℃에서 녹는 퓨즈가 2개 있다. 규조토, 목탄, 석면의 다공성 물질에 아세톤이 흡수되어 있다. 용기의 색은 황색으로 되어있다. C = 905(A-B) C : 아세틸렌 가스 양  A : 병 전체의 무게  B : 빈 병의 무게

2. 용접용 가스 5) 용해 아세틸렌 및 산소 산소 용기 최고 충전 압력(FP)은 보통 35℃에서 150기압으로 한다. 산소병은 에르하르트법 또는 만네스만법으로 이음매 없이 제조 한다. 인장 강도 57kgf/mm2 이상, 연신율 18% 이상의 강재가 사용된다. 본체, 밸브, 캡의 3부분으로 되어 있다. 이음매가 없는 강철재로 제조하고, 반드시 3년마다 안전 검사를 실시한다. 상부에 캡을 씌워 밸브가 손상되지 않도록 한다. 밑 부분의 형상은 볼록형, 스커트형(skirt type), 오목형 등이 있는데, 일반적으로 오목형이 많이 사용된다.

2. 용접용 가스 5) 용해 아세틸렌 및 산소 용접용 호스 사용 압력에 충분히 견딜 것 도관의 크기는 6.3㎜, 7.9㎜, 9.5㎜의 3종이 있으며 길이는 5m정도로 함. 충격이나 압력을 주지 말 것 호스 내부의 청소는 압축 공기를 사용할 것 빙결된 호스는 더운물로 사용하여 녹일 것 가스 누설 검사는 비눗물로 할 것 도관의 색은 녹색 또는 검정색을 사용 90㎏/㎠의 내압 시험에 합격하여야 함. 호스의 연결은 고압 죔용 밴드를 사용

3. 산소 아세틸렌 불꽃 1) 불꽃의 구성 불꽃심(백심: flame core)  • 토치의 팁에서 나오는 혼합 가스가 연소 화합하여 2용적의 일산화 탄소와  1용적의 수소를 만들어 생기는 환원성의 흰색 불꽃  • 일명 백심이라고도 함.  • 연소 식: C2H2 + O2 = 2CO + H2 + 107.7 kcal 속불꽃(내염 : inner flame)  • 속불꽃은 백심 부분에서 생성된 일산화탄소와 수소가 공기중의 산소와 결합 연소되어 높은 열을 발생하는 부분  • 무색에 가깝고, 약간의 환원성을 띠게 됨  • 이 부분의 불꽃으로 용접을 하면 용접부의 산화를 방지할 수 있음. 겉불꽃(외염 : outer flame)  • 겉불꽃은 미처 연소되지 않은 가스가 주위 공기중의 산소와 결합하여 완전 연소되는 부분  • 불꽃의 가장 자리를 이루며 약 2,000℃의 열을 냄.

3. 산소 아세틸렌 불꽃 2) 불꽃의 종류 아세틸렌 과잉 불꽃이라 함 속불꽃과 겉불꽃 사이에 연한 백색의 제3 불꽃, 아세틸렌 깃이 있음. 아세틸렌 밸브를 열고 점화한 후 산소 밸브를 조금만 열게 되면 다량의 그을음이 발생하며 연소하게 되는 경우임. 산소의 양이 부족할 경우에 생기는 것으로 금속의 산화를 방지할 필요요가 있는, 스테인리스강, 스텔라이트, 모넬메탈 등의 용접에 사용 표준 불꽃이라고도 함. 공급되는 산소와 아세틸렌 가스의 혼합비가 1 : 1 정도로 이루어질 때 얻어지는 불꽃 이론적 혼합비는 2.5:1이나 공기 중에서 1.5를 얻음. 탄화 불꽃에서 산소의 량을 증가시키거나 아세틸렌 가스의 량을 감소시키면 아세틸렌 깃이 점차 감소되어 백심 불꽃과 아세틸렌 깃이 일치될 때를 중성 불꽃(표준 불꽃)이라 함. 용접 작업에 가장 알맞은 불꽃으로 금속의 용접부에 산화나 탄화의 영향이 가장 적게 미치는 불꽃

3. 산소 아세틸렌 불꽃 2) 불꽃의 종류 산소 과잉 불꽃이라고도 함. 용접시 금속을 산화시키므로 구리, 황동 등의 용접에 사용 중성 불꽃에서 산소의 양을 증가시키거나, 아세틸렌 가스의 양을 감소시키면 만들어지는 불꽃 산화성 분위기를 만들어 일반적인 금속의 용접에는 사용하지는 않음. 메모하기