저수소계 용접봉 E7016, 건조 온도와 수소

2026년 9월 19일 읽는 시간 약 8분

E7016의 뒷자리 16은 저수소계 피복제를 뜻합니다. 수분이 적어 확산성 수소가 낮고, 그래서 재건조 온도가 다른 계통보다 높습니다.

현대종합금속은 저수소계 용접봉을 300~~350℃에서 1시간 재건조하라고 안내합니다. 같은 회사 고산화티타니아계의 재건조 온도는 70~~100℃입니다. 이 차이는 피복제 조성에서 나옵니다. 조성은 다시 용착금속에 남는 수소량을 정합니다.

건조 온도가 피복제 조성을 드러낸다

저수소계 피복제는 탄산석회와 불화칼슘이 주성분입니다. 이 글은 피복제로 부르겠습니다(현장에서는 플럭스라고도 합니다).

현대종합금속 연강용 카탈로그는 계통별로 재건조 조건이 다릅니다. 저수소계 S-7016.M은 300~350℃에서 1시간입니다.

일미나이트계와 티타니아계는 70~~100℃에서 30~~60분입니다.

저는 건조 온도를 그 피복제가 견디는 온도의 표시로 읽습니다. 광물 위주의 저수소계는 300℃대까지 올려 수분을 빼낼 수 있습니다. 제조사가 이유를 적어 두지는 않았으므로 이 부분은 해석입니다.

출처: 현대종합금속 연강용 피복 용접봉 제품정보(S-7016.M, S-6013.V)

출처: 한국산업인력공단 NCS 학습모듈 피복아크용접(1601050111) 학습자료

E7016이라는 형번은 수분을 정하고 수소는 따로 표시한다

AWS A5.1은 저수소계 피복제의 수분 상한을 정합니다. 열람한 ASME SFA-5.1 표에서 E7016은 입고 상태 기준 0.6% 이하입니다.

내흡습형 표시 R이 붙으면 기준이 조여집니다. 입고 상태 0.3%, 흡습 시험 뒤 0.4% 이하입니다. 흡습 시험은 27℃, 상대습도 80%에서 9시간 이상 노출하는 조건입니다.

확산성 수소량(용접 뒤 금속 밖으로 빠져나오는 수소)은 선택 표기로 따로 붙습니다. H16, H8, H4의 숫자는 용착금속 100g당 평균 수소 mL의 상한입니다. H4라면 4.0mL 이하입니다.

이 구조에서 E7016이라는 이름만으로는 확산성 수소량이 보장되지 않습니다. 저수소계라는 말은 피복제 수분의 상한이고, 수소 숫자는 H 표기가 있을 때만 약속입니다. 열람한 현대종합금속 S-7016.M 카탈로그에도 확산성 수소량 값은 없었습니다.

출처: ASME SFA-5.1(AWS A5.1) 2004년판 Table 10·11

출처: Scientific Reports 내흡습 피복 용접봉 논문(2023)

확산성 수소량은 측정법까지 맞춰야 비교된다

코벨코 기술자료는 JIS Z 3118의 가스크로마토그래프법을 이렇게 설명합니다. 피복아크용접은 10×15×30mm 시편에 비드 하나를 놓습니다. 빙수로 식힌 뒤 용기에 넣고 45℃에서 72시간 수소를 모읍니다.

같은 자료는 글리세린 치환법이 2mL/100g 이하를 정확히 재지 못한다고 적습니다. 그래서 지금은 가스크로마토그래프법을 주로 씁니다.

카탈로그의 수소 값은 숫자보다 측정법 표기를 먼저 봐야 합니다. 두 제품의 “4mL”가 같은 척도라는 전제부터 확인해야 비교가 됩니다.

출처: Kobelco, What is diffusible hydrogen?

수소 1mL/100g은 예열 24℃와 맞바뀐다

Ito와 Bessyo는 1968년 균열 감수성 지수 Pc와 균열을 막는 예열 온도의 관계를 발표했습니다. 식은 Pc = Pcm + H/60 + t/600, T = 1440 × Pc − 392입니다. Pcm은 강재 성분으로 계산한 균열 지수, H는 확산성 수소량(mL/100g), t는 판 두께(mm)입니다.

판 두께는 25mm로 가정했습니다. 강재는 Pcm 0.20과 0.26 두 가지를 놓았습니다.

Pcm 0.20에 H8 상한을 넣어 봅니다. Pc = 0.20 + 8/60 + 25/600 = 0.20 + 0.1333 + 0.0417 = 0.3750입니다. 예열 온도는 T = 1440 × 0.3750 − 392 = 148℃입니다.

표 1. 수소 표기와 Pcm별 균열 방지 예열 온도(단위: ℃)

수소 표기	Pcm 0.20	Pcm 0.26
H4 (4mL)	52	138
H8 (8mL)	148	234
H16 (16mL)	340	426

* Pc = Pcm + H/60 + t/600, T = 1440 × Pc − 392 에 대입한 계산값. 소수점 이하 버림

* 판 두께 25mm, H는 각 표기의 상한(mL/100g) 가정. Pcm 두 값은 특정 강종 아님

* 균열 시험에서 도출한 식이라 절대값보다 조건 간 차이를 볼 것. 시공 예열 기준 아님

자료: Ito·Bessyo 「Cracking Parameter of High Strength Steels related to HAZ cracking」溶接学会誌 37(9) (1968), 필자 계산 H가 1 오르면 예열 온도는 1440/60 = 24℃ 오릅니다. H16에서 H4로 바꾸면 차이는 288℃입니다. Pcm이 0.20에서 0.26으로 오를 때의 차이는 86.4℃에 그칩니다.

이 계산에서 수소는 강재 성분보다 예열 온도를 크게 움직입니다. Pcm 0.26 강재에 H4를 쓰면 138℃로, Pcm 0.20 강재에 H8을 쓴 148℃보다 낮습니다. 강도 높은 강재일수록 작업자가 바꿀 수 있는 변수는 수소 쪽이라고 봅니다.

링컨 일렉트릭도 흡습된 봉이 항복강도 550MPa 이상 강재에서 특히 균열을 부른다고 안내합니다. 이 식의 절대값은 이음의 구속 조건에 따라 달라집니다. 실제 예열 온도는 시공 기준과 품질 담당 확인을 따라야 합니다.

출처: Ito·Bessyo, 溶接学会誌 37권 9호(1968)

출처: Lincoln Electric, Storing and Redrying Electrodes

두 제조사의 건조 조건을 나란히 놓기 전에 볼 것

링컨 일렉트릭은 E7018을 650~~750°F(340~~400℃)에서 1시간 재건조하라고 안내합니다. 현대종합금속 E7016의 300~350℃와 비교하면 상한이 50℃ 다릅니다. 형번도 제품도 달라 평균을 내 업계 기준으로 쓸 수 없습니다.

링컨 일렉트릭은 권장보다 높은 온도로 말리지 말라고 적습니다. 낮은 온도에서 오래 두는 것도 대신할 수 없다고 합니다. 저는 재건조 온도를 권장값이 아니라 지켜야 할 범위로 읽습니다.

두 자료를 비교하기 전에 확인할 것은 네 가지입니다.

형번 뒤에 H4·H8·H16과 R 표기가 있는가
확산성 수소 값이 어느 측정법으로 나왔는가
재건조 온도와 시간이 그 제품 카탈로그의 값인가
재건조 횟수 제한이 적혀 있는가

KS D 7004 원문은 열람하지 못했습니다. KS의 수분·수소 한계는 [확인필요: KS D 7004 원문, 한국표준정보망]입니다. AWS 수치는 2004년판 기준입니다.

출처: Lincoln Electric, Storing Low Hydrogen Electrodes

자주 묻는 질문

개봉한 저수소계 용접봉은 어디에 보관하나요

링컨 일렉트릭은 개봉한 캔을 250~~300°F(120~~150℃) 보관함에 두라고 안내합니다. 열람한 현대종합금속 카탈로그에는 보관 온도가 없어 제품별 확인이 필요합니다.

출처: Lincoln Electric, Storing and Redrying Electrodes

물에 젖은 용접봉은 다시 말려 쓸 수 있나요

링컨 일렉트릭은 물에 닿은 봉을 180~~220°F에서 1~~2시간 먼저 말리라고 안내합니다. 그 뒤 정해진 재건조를 합니다. 건조로 피복제가 부서지거나 아크 힘이 약해지면 폐기 대상입니다. 중요 부재라면 재사용 여부는 시공 기준과 품질 담당 확인이 필요합니다.

출처: Lincoln Electric, Storing Low Hydrogen Electrodes

E7016과 E4316은 다른 용접봉인가요

현대종합금속 S-7016.M은 KS D 7004 E4316과 AWS A5.1 E7016을 함께 표기합니다. 한 제품이 두 규격의 분류를 동시에 단 것입니다. 저수소계라는 계통은 두 표기 모두 뒷자리 16으로 나타납니다.

출처: 현대종합금속 S-7016.M 카탈로그

techlablab