이산화탄소가스아크용접기능사 가스 및 불꽃 — 연료가스의 조건과 세 가지 불꽃

가연성 가스의 구비조건은 방향이 정해져 있다. 연소속도가 빨라야 열을 좁은 곳에 집중시킬 수 있고, 발열량이 커야 하며, 불꽃 온도가 높아야 한다. 또 용융금속과 화학반응을 일으켜 품질을 떨어뜨리지 않아야 한다. 연소속도가 늦어야 한다거나 불꽃 온도가 낮아도 된다는 설명은 조건의 방향을 뒤집은 것이다. 아세틸렌은 이 조건에 두루 맞는 대표 연료가스다.

불꽃은 산소와 아세틸렌의 혼합 비율로 세 가지가 된다. 산소와 아세틸렌이 1:1이면 중성 불꽃으로, 금속에 탄소나 산소를 특별히 더하지도 빼앗지도 않아 일반 연강재와 주철 용접에 가장 널리 쓰인다. 백심이 흰색의 둥근 모양인 것이 특징이다. 산소가 많으면 산화 불꽃이 되어 산화 작용이 강하므로 철강에는 맞지 않지만, 구리나 황동 같은 동합금에는 오히려 유용하다. 황동 속 아연이 고온에서 증발하는 것을 억제하고 표면에 산화 피막을 만들어 보호하기 때문이다. 아세틸렌이 많으면 탄화 불꽃이 되어 고탄소강 용접이나 표면 경화에 쓰인다. 혼합 불꽃이라는 이름의 불꽃은 없다.

불꽃 온도는 가스마다 다르다. 산소-아세틸렌이 약 3200℃로 가장 높고, 산소-수소와 산소-프로판은 약 2500℃대이며, 산소-메탄은 약 2000℃로 가장 낮다. 메탄은 연소 속도가 느리고 불꽃이 넓게 퍼져 열이 집중되지 않기 때문이다. 최고값과 최저값을 양 끝에 두고 비교하면 중간 가스의 순서는 흔들리지 않는다.

가스용접의 장단점도 함께 익힌다. 설비가 간단하고 토치 밸브로 혼합비를 바꿔 세 가지 불꽃을 쉽게 만들 수 있는 것이 장점이다. 반면 불꽃 열이 넓게 퍼져 열효율이 낮고 가열 시간이 오래 걸리며, 아세틸렌은 폭발 위험이 있다. 그래서 역화방지기를 붙인다. 역화방지기는 불꽃이 토치에서 호스와 용기 쪽으로 거꾸로 타고 들어가는 역화를 막는 안전장치이므로, 이것을 붙였는데 용기가 폭발했다는 사례는 장치의 기능과 정반대여서 성립하지 않는다.