개념 한 쪽
알곤 용접 관련 개념은 용접봉의 기호와 피복 종류, 피복제 성분의 역할, 용접 시 변형 억제법, 기체의 용해도 및 고압용기 가스량 계산 같은 실무적 판별·계산 능력을 요구한다. 문제는 기호의 의미와 피복제의 주성분, 용접 공법의 특성, 기체 용해도 및 용기 내부 가스량 산정으로 출제된다는 점을 숙지한다.
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출제기준 단원 「알곤 용접」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 용접봉 기호와 피복 구분 | 1 | 피복 아크 용접봉 기호 끝자리로 피복계 판단하기 |
| 기체 용해도 계산 | 1 | 압력 변화에 따른 아세톤 내 아세틸렌 용해량 계산하기 |
| 고압용기 가용시간 산정 | 1 | 용적·압력 주어질 때 용기 내 가스 사용 가능 시간 계산하기 |
피복 아크 용접봉의 기호에서 마지막 숫자는 피복의 종류를 나타내며, 끝자리 6 또는 15·16 등은 저수소계 피복을 의미한다는 사실을 학습한다. 저수소계 용접봉은 수소와 수분을 극도로 낮춰 균열을 방지하도록 설계된 피복을 가졌으므로 중요 구조물 용접에 적합하다는 점을 이해한다.
피복제의 주성분은 피복 계열을 구분하는 핵심 요소이므로 기억한다. 주로 석회석과 형석 성분을 포함하는 피복은 수소 발생을 억제하여 저온균열을 방지하는 저수소계에 해당한다고 정리한다. 반대로 일루미나이트계, 라임티타니아계, 고셀룰로오스계 등은 각각 다른 주성분과 특성을 보인다는 점을 구분한다.
용접 공법 관점에서는 열 입력과 진행 방향이 변형에 미치는 영향을 숙지한다. 전진법은 용접 진행 방향으로 열이 집중되어 국부적인 변형과 수축이 커질 수 있으므로 변형 방지를 목적으로 할 때는 적절하지 않다. 변형 억제를 위해 구속, 예열·후열, 분할 용접, 후진법(역방향 용접) 등을 적용하는 원리를 익힌다.
기체의 거동 관련으로는 용해도와 압력의 비례 관계를 적용한다. 예컨대 아세틸렌의 경우 아세톤에 녹는 양은 압력에 비례한다는 원칙을 사용하여 기준 조건에서 다른 압력 조건으로의 용해량을 배수로 환산할 수 있음을 이해한다. 고압용기 내부에 저장된 가스의 가용량은 용기 용적과 내부 절대압(근사치로 kg/cm² 단위)을 곱하여 근사 계산할 수 있다는 점을 숙지한다.
1) 용접봉 기호 판단 예: 기호 E4316에서 끝자리 6은 저수소계 피복을 나타내므로 저수소계 용접봉으로 판정한다. 숫자 10·11 계열은 고셀룰로오스계, 02는 일루미나이트계 등과 비교하여 오답을 소거한다.
2) 아세틸렌 용해도 계산 예: 기준 조건인 15℃와 압력 1 kg/cm²일 때 1리터의 아세톤에는 아세틸렌 25ℓ가 용해된다고 가정하면, 압력이 15 kg/cm²로 증가할 때는 압력 비례 원리에 따라 25ℓ × 15 = 375ℓ가 용해된다고 계산한다.
3) 산소용기 가용시간 계산 예: 용적 30ℓ, 고압계가 80 kg/cm²를 가리킬 때 가용 산소량은 근사로 30ℓ × 80 = 2400ℓ가 된다. 시간당 300ℓ를 소요하는 팁을 사용하면 2400 ÷ 300 = 8시간 동안 용접할 수 있다고 산정한다.
강관의 용접이음 특징을 잘못 설명한 것은?
정답 ② · 강관의 용접이음은 나사이음이나 플랜지이음에 비해 관 내부가 매끄러워 유체의 저항손실이 감소되며(보기 4번 참), 외부로 돌출부가 없어 보온 피복재의 시공이 쉽고(보기 1번 참), 부속 자재가 불필요하여 재료비와 가공시간이 단축되는 장점이 있습니다(보기 3번 참). 하지만 고온의 용접 열에 의해 급격한 온도 변화가 발생하므로 용접부 주변에 잔류 응력과 함께 큰 변형 및 수축의 염려가 남아있게 됩니다.
용접이음은 고온 열영향부(HAZ)에서 급격한 냉각으로 잔류응력과 변형이 발생하므로, 변형과 수축 염려가 적다는 설명은 틀렸다.
15 ℃, 15 kg/cm² 에서 아세톤 1 ℓ 에 대하여 아세틸렌 가스는 몇 ℓ 가 용해되는가? (단, 15 ℃, 1 kg/cm²에서 아세톤 1 ℓ 에 아세틸렌 25 ℓ가 용해된다.)
정답 ② · 압력 변화에 따른 아세틸렌의 아세톤 용해량을 묻는 문제이다. 기체의 액체에 대한 용해도는 헨리의 법칙에 따라 압력에 비례한다.
아세틸렌 가스의 용해도는 압력에 비례하므로, 15kg/cm²에서는 1kg/cm²일 때보다 15배 더 많이 용해된다.
용적 30ℓ 의 산소 용기 고압력계에 80 kg/cm²이 나타났다면 1시간에 300ℓ 소요되는 팁으로 몇 시간 용접할 수 있는가?
정답 ② · 산소 용기의 가용 산소량으로 용접 가능 시간을 계산하는 문제이다. 용기 용적 30ℓ에 압력 80 kg/cm²를 곱하면 가용 산소량은 30×80=2400ℓ가 된다.
용기 용적 30ℓ에 80 kg/cm² 압력 시 가용 산소량은 약 2400ℓ로, 시간당 300ℓ 사용 시 8시간 사용 가능하다.
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