동합금(Cu-Ni) 용접

  

 

 

 

동합금(Cu-Ni) 이란?

 

 구리합금이라고도 한다. 청동, 황동, 알루미늄 청동, 니켈 청동 및 헬륨 청동 등이 있다. 구조 재료로서는 주석과의 합금인 청동, 아연과의 합금인 황동 등이 사용되고 있다. 또한, 니켈과의 합금인 인 청동, 벨리륨 동 및 양은(양백)은 탄력 특성 및 피로 특성이 뛰어나므로 기능 재료로 많이 사용된다.

 

    ※ 백동(Cupronickel)

      구리ㆍ니켈(CuㆍNi)계 합금으로 니켈(Ni)량이 많아짐에 따라 백색이 되고, 내식성ㆍ고온 강도가 큰 동합금.

 

[ENG] Cupronickel or copper-nickel (CuNi) is an alloy of copper that contains nickel and strengthening elements, such as iron and manganese. The copper contents typically varies from 60 to 90 percent. (Monel metal is a nickel-copper alloy that contains a minimum of 52 percent nickel.)

 

Despite its high copper content, cupronickel is silver in colour. Cupronickel is highly resistant to corrosion by salt water, and is therefore used for piping, heat exchangers and condensers in seawater systems, as well as for marine hardware. It is sometimes used for the propellers, propeller shafts, and hulls of high-quality boats. Other uses include military equipment and chemical, petrochemical, and electrical industries.

 

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1. 동합금 특성

 

- 구리는 면심입방정(FCC) 구조로서 성형성과 단조성이 좋다.

- 구리의 융점은 1,083℃, 열전도는 알루미늄(Al)에 비해서는 2배 정도 크다.

 

분류	합금	특징	용도
황동	Cu-Zn (Brass)	기계적성질우수 내해수성우수	복수기튜브 급수가열기 열교환기튜브
청동	Cu-Sn (Bronze)	강도/경도/내마모성우수 부식피로강도우수	선박용프로펠러 밸브, 펌프 터빈부품 등
큐프로니켈	Cu-Ni (Cupronickel)	해수성우수 내마모성우수	해수용재료

 

 

 

2. 동합금 용접성

 

  § 구리 및 구리합금에 널리 사용되는 용접법으로, 불활성 가스 아크(GTAW,GMAW)가 피복아크 용접법(SMAW)에 비하여 용접성이 양호하다.

 

  § 알곤(Ar),헬륨(He) 또는그 혼합가스가 보호가스가 사용되며 보통 직류 정극성(DCSP)을 사용하지만, 알루미늄 청동은 교류용접으로 좋은 결과를 얻을 수 있다.

 

  § 황동을 제외한 대부분의 구리 및 그 합금을 용접 할 수 있으며, 보통 두께 6mm 이하의 용접에 주로 사용된다.

 

  § MIG용접은 보통 6mm 이상의 후판용접에 사용되며, 용접속도가 빠르고 용접금속 중에 기공이 거의 없다. 직류 역극성(DCRP)으로 용접하며,하향 용접의 경우에 가장 우수한 용접부를 얻는다.

 

  § 강용접에 비하여 루트 간격과 각도를 크게 하며, 충분한 예열과 높은 층간온도가 필요하다. 예열 온도는 약250℃, 층간온도는 동의 경우 450-550℃, 황동의 경우 250-400℃로 한다. 피복 아크 용접봉의 경우는 슬래그 혼입이나 기공이 생성되기 쉽기 때문에 신뢰성이 조금 떨어진다.

 

 

 

3. 용접 시 주의사항

 

   ① 표면 전처리(Surface Treatment)

 용접할 표면은 유지나 페인트, 산화물 등을 제거한 청결한 상태를 유지 해야 한다. 용접할 표면은 화학적 혹은 기계적 크리닝 후에 기름을 제거(Degreasing)한다.

 

   ② 예열 (Pre-heating)

 동은 열전도도가 높기 때문에 용접 전에 예열을 해야 한다. 순동은 가장 높은 예열이 필요하고, 열전도도가 낮은 알루미늄 청동이나 구리합금 합금은 예열이 불필요하다. 그러나 예열 부족을 보상하기 위하여 높은 전류를 사용해서는 안된다. 고전류에 의하여 용착금속이 과열되면 비드 표면이 거칠어 지고,언더컷,기공,산화물등이 발생된다.

 

   ③ 용접봉 구별 철저

 Cu-Ni 70-30, Cu-Ni 30-70 철저하게 구별 요함. (둘 다 백색)

 

 

 

4. 동합금 용접결함 및 원인

 

   ※ 용접부의 검사

     - 미세한 균열같은 결함이 많으나 RT 로 발견할 수 없는 경우가 많기 때문에 액체침투검사(PT) 혹은 형광검사 필요

 

 가. 기공(Blow Hole)

   - 모재 또는 용접봉의 산소 함유량이 많다.

   - 전처리로서의 청소가 불량하다.

   - 예열이 부족하거나 전류가 약하다.

   - 알곤가스의 순도가 낮다.

 

 나. 슬래그(Slag) 혼입

   - 예열중 모재에 산화가 되었다.

   - 알곤가스가 부족 하다.

   - 다. 모재의 균열과 용접부 균열

   - 모재와 용접봉에 산소 함량이 많다.

   - 피이닝이 불충분 하다.

   - 구속방법이 부적당 하다.

   - 용입불량, 융합불량, 전류과대, 예열부족 등

 

 

 

 

알루미늄(Aluminium) 용접

저합금강(Low Alloy Steel) 용접

 

 

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