박판용접에 맞는 용접봉 고르는 법

얇은 판을 피복 아크 용접봉으로 붙일 때 가장 흔한 실패는 판이 녹아 구멍이 나는 뚫림(burn-through)입니다. 뚫림을 줄이는 선택은 봉 지름, 피복계, 전류 세 가지로 정리됩니다. Kobelco(고베제강)와 Lincoln Electric 자료에 실린 값으로 그 기준을 살펴봅니다.

뚫림은 대부분 과한 전류와 느린 속도에서 시작됩니다

Kobelco 기술지는 뚫림을 용융금속이 이음부 루트를 지나 반대편으로 떨어지는 결함으로 설명하고, 전류가 너무 높고 용접 속도가 너무 느릴 때 생긴다고 적고 있습니다. 루트 간격이 지나치게 넓거나 이음 정렬이 어긋나도 뚫리지만, 과도한 전류가 원인인 경우가 더 많다는 설명도 있습니다.

같은 기술지는 판금의 뚫림을 막는 일반적인 방법으로 더 가는 용접재료, 낮은 전류, 빠른 속도를 들면서, 속도를 너무 올리면 비드 모양이 불규칙해지기 쉽다고 덧붙입니다. 이 설명은 와이어 용접 제품 소개에 실린 것이지만, 열이 판을 뚫는 원리는 피복 아크 용접에도 같다고 볼 수 있습니다.

Kobelco 교육 자료도 어떤 작업에는 깊게 파고드는 강한 아크가, 다른 작업에는 뚫림을 피하기 위한 부드럽고 용입이 얕은 아크가 필요하다고 설명합니다. 얇은 판은 뒤쪽에 해당합니다.

봉 지름이 쓸 수 있는 전류 범위를 정합니다

표 1에서 보듯 같은 E6013이라도 회사마다 범위가 다릅니다. Kobelco RB-26의 2.0mm는 30~65A, Lincoln Electric Omnia 46의 2.0mm는 50~60A로 적혀 있습니다. 실제 설정은 쓰는 제품의 포장이나 데이터시트 범위 안에서 정해야 합니다.

지름이 커질수록 봉 한 개가 내는 열도 커집니다. Omnia 46 데이터시트의 계산 자료에는 최대 전류로 봉 한 개를 다 태울 때의 에너지가 2.0mm 57kJ, 2.5mm 134kJ, 3.2mm 220kJ로 실려 있습니다. 얇은 판에서 2.0~2.6mm 같은 가는 봉부터 검토하는 것은 이 차이 때문입니다.

피복계는 용입이 얕은 고산화티탄계 E6013이 기본입니다

Kobelco 교육 자료 「The ABC’s of Arc Welding and Inspection」은 E6013을 피복에 루틸이 많은 봉으로, 얇은 판금 작업용으로 설계되어 용입이 얕은 아크를 낸다고 소개합니다. 일부 제품은 수직 하진 용접이 가능해 판금 작업에 유리하다는 설명도 있습니다. E6013은 SI 단위 표기(AWS A5.1M)로는 E4313입니다.

같은 자료는 E6010(고셀룰로스계)을 깊게 파고드는 강한 아크의 봉으로, E6019(일미나이트계)를 강한 아크로 용입이 깊고 25mm 두께까지 다층 용접에 쓰는 봉으로 설명합니다. E7016(저수소계)은 용입이 중간 정도이고 내균열성이 좋아 중·후판에 맞는다고 정리합니다.

전원도 함께 봅니다. Kobelco 선택 안내는 EXX13 계열을 교류, 직류 정극성, 직류 역극성 모두에 쓸 수 있는 봉으로 분류하면서, 극성에 따라 작업성과 용접금속 성질이 달라질 수 있으니 실제 쓰는 전원 극성으로 성능을 확인하라고 권합니다. 저전압 교류 용접기에서 아크 유지가 쉬운 점도 E6013의 특징으로 소개됩니다.

제품 자료에서 박판용 표시를 먼저 확인합니다

Kobelco 용접 핸드북은 RB-26을 얇은 판의 맞대기·필릿 용접용으로, 수직 하진을 포함한 전 자세에서 작업성이 좋은 봉으로 소개합니다. 같은 회사의 연강용 선택 안내에도 박판~중판 이음 항목에 RB-26, Z-44, B-33이 모두 E6013으로 올라 있고, E6019인 B-10은 E6013보다 용입이 깊은 봉으로 따로 적혀 있습니다.

E6013이라고 모두 박판 전용으로 소개되지는 않습니다. Lincoln Electric의 Omnia 46 데이터시트는 이 봉을 일반 구조용 강재용 범용 봉으로 소개하면서, 가는 지름은 취미용으로 알맞다고 적고 있습니다. 형번만 보지 말고 제품 설명의 용도와 지름별 전류를 함께 보는 편이 정확합니다.

전류를 낮추기 전에 이음부 간격부터 맞춥니다

앞의 Kobelco 설명대로 루트 간격이 넓거나 정렬이 어긋나면 같은 전류에서도 뚫리기 쉽습니다. 가접 단계에서 간격과 단차를 일정하게 맞춰 두면 전류를 지나치게 낮추지 않아도 됩니다.

전류는 제품 범위의 낮은 쪽에서 시작해 시험편에서 비드 폭과 뒷면 상태를 보고 조정하는 방식이 무난합니다. 제품 범위의 하한에서도 뚫린다면, 범위 밖으로 전류를 내리기보다 봉 지름을 한 단계 낮추는 쪽을 먼저 검토하는 것이 순서에 맞습니다.

얇은 판 뒤편의 가연물, 도장·도금면에서 나오는 흄, 용접 구조물의 강도 요구는 봉 선택만으로 정해지지 않습니다. 화재·흄·감전 대책과 이음부 품질 기준은 안전관리자와 시공 기준으로 확인해야 합니다.