가스텅스텐아크용접기능사 플라스마, 레이저 절단 — 불꽃 온도와 안전, 수중 절단의 조건

가스용접의 장단점을 뒤집어 읽는 문제가 많다. 불꽃은 중성염·탄화염·산화염으로 종류를 바꾸고 세기도 조절할 수 있어 열량 조절이 자유로우므로, '열량 조절이 제한적이다'는 단점이 아니다. 실제 단점은 아크용접보다 열효율이 낮고, 가연성 가스를 다루어 폭발 위험이 있으며, 넓은 범위를 가열해 시간이 오래 걸린다는 것이다.

불꽃 온도는 가스마다 다르다. 산소-아세틸렌은 약 3100~3200℃로 가장 높아 철의 용융점보다 높으므로 용접에 쓰이고, 산소-수소는 약 2500~2800℃이며, 도시가스·천연가스는 더 낮아 용접보다 절단이나 가열에 쓰인다. 메탄·부탄도 아세틸렌보다 온도가 낮다.

탄화불꽃은 아세틸렌 과잉불꽃이다. 속불꽃과 겉불꽃 사이에 아세틸렌 페더가 생기고, 페더의 길이로 아세틸렌 과잉의 정도를 조절한다. 환원성이라 고탄소강·주철 용접이나 표면 경화에 쓴다. 중성불꽃은 페더가 없고, 산화불꽃은 산소 과잉으로 속불꽃이 짧고 뾰족하다.

산소를 다루는 규칙은 기름과 거리에서 갈린다. 고압 산소는 강한 조연성 가스로 기름 성분을 만나면 발화·폭발할 수 있어, 산소병의 밸브·조정기·도관을 기름 묻은 천으로 닦는 일은 금지된다. 아세틸렌병은 세워서 쓰고 충격을 주지 않으며, 산소병과 아세틸렌병은 분리해 보관하고, 가스용접장치는 화기에서 5m 이상 떨어뜨린다.

역화는 불꽃이 토치 안쪽으로 거꾸로 빨려 들어가는 현상이다. 팁이 과열되거나 팁 구멍이 막히거나 호스가 꺾였을 때 일어난다. 대처는 아세틸렌 밸브를 잠가 가스 공급을 끊고, 팁을 물로 식힌 뒤, 토치의 밸브와 팁 상태를 점검하는 순서다. 산소밸브를 열어 산소를 더 보내면 불꽃이 거세져 역화폭발로 커질 수 있다.

수중 절단은 수압 때문에 조건이 달라진다. 작업은 수심 약 45m까지 가능하고, 절단 산소 압력은 공기 중의 1.5~2배, 예열 가스 양은 4~8배로 높인다. 연료가스로는 수소를 가장 많이 쓰며, 아세틸렌은 높은 압력에서 폭발 위험이 커 거의 쓰지 않는다.

소재에 맞는 용제와 봉 지름도 함께 확인한다. 주철 용접에는 붕사·탄산나트륨·중탄산나트륨 같은 붕사 계열을 쓰고, 염화나트륨은 알루미늄과 그 합금 용접용 성분이다. 맞대기 이음의 가스용접봉 지름은 판 두께 ÷ 2 + 1mm이므로 3.2mm 판이면 2.6mm다. 연료가스의 조건은 발열량이 크고 불꽃 온도가 높고 연소속도가 빠르며 용융금속과 반응하지 않는 것이다.