피복금속아크용접은 전극봉 표면의 피복제가 용융하면서 생성되는 보호 가스와 슬래그로 용융풀을 보호하고 아크를 안정화시키는 용접 공정이다. 피복제는 아크 안정, 합금원소 공급, 탈산 정련 등으로 용접부 품질을 좌우하며, 특히 저수소계 용접봉은 건조 처리가 중요하다. 서브머지드 아크용접과 플라스마 아크용접 등 다른 아크 용접 방식과의 온도·가시성·용입 특성 차이를 이해해야 한다.
피복제는 용접 시 아크를 안정화시키고 용융금속을 보호하며 필요한 합금원소를 공급하는 역할을 한다. 피복제의 열분해로 생성되는 가스는 용융풀 주변을 차폐하여 산소·질소의 침입을 막고, 슬래그는 용융금속을 식는 동안 덮어 보호하는 기능을 수행한다. 피복제의 주된 기능 세 가지(아크 안정, 보호, 합금첨가)를 먼저 떠올리면 관련 문제를 쉽게 판단할 수 있다.
피복제에 수분이 많으면 용접부에 수소가 혼입되어 수소 취성이나 기공을 유발하므로, 저수소계 피복아크용접봉은 출고 전·사용 전 적절한 건조 처리가 필요하다. 표준 건조 조건으로는 약 300~350℃에서 1~2시간 건조하는 것이 권장된다고 설명된다. 이 조건은 수분을 효과적으로 제거하면서 피복 성분 손상을 막는 범위로 제시된다.
공정별 특성도 구분하여 이해해야 한다. 서브머지드 아크용접은 플럭스에 의해 아크가 가려져 외부에서 보이지 않으며, 대전류로 깊은 용입과 높은 용접능률을 보이므로 장선 연속용접에 적합하다. 플라스마 아크용접은 플라스마 상태의 고온 이온화 가스를 이용하므로 아크 온도가 일반 아크보다 훨씬 높아 10,000~30,000℃ 수준에 이르는 점이 특징이다.
피복 아크 용접에서 피복제 열분해로 생성되는 보호 가스 중 가장 다량인 성분은 일산화탄소(CO)로 알려져 있다. CO는 아크 안정화 및 용융 금속 보호에 중요한 역할을 하므로 피복제 성분과 열분해 특성을 연결하여 기억하면 관련 문항을 쉽게 풀 수 있다.
용접 용어의 정의도 명확히 구분해야 한다. 예컨대 용접봉의 용융속도는 단위 시간당 소모되는 용접봉의 길이 또는 무게로 정의하여, 용착속도(용착금속의 중량)와 구별하여 이해해야 한다.
예제
피복제 역할 관련 문항에서 선택지가 아크 안정화, 합금원소 공급, 탈산 정련을 제시하면 이 세 가지가 피복제의 주된 기능이므로 옳은 설명으로 본다. 반대로 '피복제가 전기 전도성을 향상한다'거나 '수분이 많은 것이 피복제의 장점' 같은 설명은 피복제의 기능과 배치되므로 오답으로 판단한다.
저수소계 용접봉의 건조 조건을 묻는 문항에서는 '300~350℃에서 1~2시간'이라는 조합을 기준으로 삼아 낮은 온도·짧은 시간 조합을 배제한다. 건조 조건은 온도와 시간이 한 쌍으로 기억되어야 한다.
아크쏠림 원인 관련 문항에서는 자기장 불균형, 전극 오염, 저전류로 인한 불안정 등을 원인으로 보고 단순 조작 장치나 제어 장치(예: 풋 컨트롤)는 원인으로 보지 않는 논리를 적용한다.
대표 기출 3문항
불활성가스 텅스텐 아크용점(TIG용접)에서 아크쏠림(Arc Blow 또는 Magnet Blow) 현상이 일어나는 원인이 아닌 것은?
자장 효과(magnetic effects)
용접 전류 조정이 너무 낮게 되었을 때
텅스텐 전극봉이 탄소에 의해 오염되었을 때
풋 컨트롤(foof control)장치로 전류를 강소시킬 때
정답과 해설 보기
정답 ④ · 아크 쏠림(Arc Blow) 현상은 주로 직류(DC) 용접 시 발생하며, 모재 내부의 자기장(Magnetic field) 불균형, 텅스텐 전극봉의 탄소(Carbon) 오염, 또는 용접 전류가 너무 낮아 아크가 불안정해질 때 주로 발생합니다. 반면, 풋 컨트롤(Foot control) 장치는 용접기의 전류를 강소(차단)시키는 기능을 수행하지만, 이것이 아크 쏠림 현상의 직접적인 원인은 아니며 단순한 전류 조절 기구에 불과합니다.
아크쏠림은 자기장 불균형, 탄소 오염, 저전류 불안정 등 물리적 요인이 원인이므로 풋 컨트롤은 단순 조절 장치로 원인이 아니다.
저수소계 피복아크 용접봉의 건조온도 및 건조시간이로 다음 중 가장 적합한 것은?
100~150℃, 3~4시간
150~200℃, 2시간
200~300℃, 3시간
300~350℃, 1~2시간
정답과 해설 보기
정답 ④ · 문제는 저수소계 피복아크 용접봉을 건조할 때 적절한 온도와 시간을 묻고 있다. 저수소계 전극은 피복 내 수분을 완전히 제거해야 하므로 비교적 높은 온도에서 짧은 시간 동안 건조하는 것이 표준 조건이다.
저수소계 피복아크 용접봉은 수분 제거를 위해 300~350℃에서 1~2시간 건조하는 것이 표준 건조 조건이다.
피복아크 용접에서 용접봉의 융용속도를 가장 적합하게 나타낸 것은?
단위시간당 소비되는 용접봉의 길이 또는 무게
단위시간당 용착되는 용착금속의 총중량
1시간당 소비되는 용접봉의 무게
1일에 소비되는 용접봉의 총 중량
정답과 해설 보기
정답 ① · 문항은 피복아크 용접에서 용접봉의 용융속도 정의를 묻고 있다. 용융속도는 단위 시간당 소비되는 용접봉의 길이 또는 무게로 정의되며, 용접 공정의 공급량과 소모량을 나타내는 지표이다.
용접봉의 용융속도는 단위 시간당 소모되는 용접봉의 길이 또는 무게로 정의되며, 용접 효율 및 공정 설계의 핵심 지표이다.