이산화탄소가스아크용접기능사 가스용접 및 절단기법 — 가스의 성질과 재료별 요령

가스는 역할이 둘로 나뉜다. 아세틸렌, 프로판, 수소, 부탄, 천연가스는 스스로 타는 가연성 가스이고, 산소는 스스로 연소하지 않고 다른 물질이 타는 것을 돕는 조연성 가스다. 산소는 무색·무취·무미이며 공기의 약 21%를 차지한다. 그래서 산소 자체가 연소한다는 설명은 성립하지 않는다.

아세틸렌은 탄소와 수소로 이루어진 C2H2 기체다. 매우 불안정해 잘못 다루면 폭발 위험이 있고, 카바이드에 물을 반응시켜 만든다. 산소와 섞어 태우면 약 3000℃의 고온 불꽃이 나와 가스용접과 절단의 대표 연료가 된다. 1리터의 질량은 약 1.17g이고 공기에 대한 비중은 약 0.91로 공기보다 가볍다. 한편 LP가스는 프로판이 주성분이고 에탄·부탄·펜탄이 섞인 혼합 가스로, 원래 무색·무취이며 냄새는 누출을 알리려고 넣는 첨가제에서 온다. 공기보다 무거워 누출되면 아래로 깔린다. 카바이드는 석회석과 코크스를 전기로에서 약 2200℃로 용융·화합시켜 만든다.

불꽃의 생김새도 가스마다 다르다. 산소-아세틸렌 불꽃은 흰색 심이 또렷해 눈으로 조절하기 쉽다. 반면 산소-수소 불꽃은 청색 겉불꽃 속이 무광이라 육안으로 불꽃을 조절하기 어렵고, 온도도 아세틸렌보다 낮다. 대신 금속을 깨끗하게 가열할 수 있어 납땜이나 수중 절단의 예열 불꽃으로 쓰인다. 겉불꽃만 청색으로 보이고 심이 없는 불꽃을 만나면 수소로 연결한다.

재료에 따라 기법이 달라진다. 주철을 가스용접할 때 쓰는 용제는 붕사, 탄산나트륨, 중탄산나트륨 같은 붕소·나트륨계이며 염화나트륨은 쓰지 않는다. 알루미늄 합금은 용융점이 약 660℃로 낮지만 열전도율이 커서 200~400℃로 예열한 뒤 용접한다. 예열한 상태에서 속도까지 느리면 열이 한곳에 쌓여 구멍이 뚫리므로 오히려 빠르게 진행해야 한다. 산화막 제거에는 약간 아세틸렌이 과잉인 불꽃이 유리하고, 얇은 판의 변형을 막을 때는 건너뛰며 용접하는 스킵법을 쓴다.

프로판을 쓰는 절단팁은 설계가 다르다. 프로판은 아세틸렌보다 연소 속도가 느려 역화 위험이 적으므로 가스 분출 속도도 느리게 잡아도 된다. 대신 산소와 잘 섞이지 않으므로 혼합실을 크게 만들고 팁 끝에서도 가스가 섞이도록 하며, 예열 불꽃 구멍을 크게 하고 슬리브를 가공면보다 약 1.5mm 길게 내밀어 불꽃을 안정시킨다.