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수중용접 및 수중절단

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수중용접은 영국해군이 1차 세계대전중 선박들에 대한 일시적인수리를 하기위해시작되었다. 이런수리들은 선체에 누수되고 있는 리베트 주위를 용접하는 것이다.수중용접의 가능성은 육상용접에 비해 약 80% 강도와 40% 연성을 가질 수 있기때문에 수중용접은 salvage 작전과 비상수리 작업에 채택되어 왔다.추가로 그것은 10m 이상 수심에는 제한되고 있다.
최근에 수중용접에 대한 흥미가 offshore 개발 ,drilling gas 와 oil 회수 때문에증가 되고 있다. 이러한 활동은 수중 파일 가설과 때때로 수리가 필요한것과drill rig 의 수중위치와 플랫폼제작에 사용되어왔다.특수한 기술로 미국석유위원회의 회의에서 수중금속질이 개발 되었다.즉 수중에서 사용할 수 있는 표준 1104 이다. 이러한 노력들은 질좋은 수중용접이수행될수 있는 것을위한 수심증가에 대한 수행이다.수중용접은 두가지 주요 범주로 구분 할 수있다.
wet 상태에서 용접하는 것과 dry 상태에서 용접하는 것이다.wet 이나 wet 환경에서의 용접은 비교적 낮은 수심에서 비상시 수리나 salvage작전을 위해 초기에 사용되었다.

1.wet welding
수중에서의 질 낮은 용접은 열전이 용접자 시야와 수중작업중 arc 대기중에 있는
수소의 존재 문제에 기인한다.
기존금속과 arc주위가 물에 완전히 둘러싸여 있을 때 용접에 있어서 기존금속의 생성에
온도와 열이 없으며 이것은 용접금속의 질을 감소하는 고온도 기울기나 감소 효과를
발생한다.
arc 주위는 많은 기포가 발생된다. 기포의 수소가스는 용융하는
용접금속에 흡수되며 유공과 수소는 cracking을 발생 시킨다.
추가로 수중용접작업은 육상용접과 같은 작업능력보다 제한된다.
arc 시에 발생되는 수질오염, 짧은 수중 시정으로 더욱제한된다.
짧은 시간동안 사용될 수 있으나 가능한 빨리 양호한 용접물로 대체해야한다.
여러 가지 노력들이 용접할 수 있게 gas bubble을 만들어 낸다.
이러한 기술은 피복된 전극으로 wet에서 만들어 질 때 용접질을 보상하기에는 충분한
성공이 될 수 없다. 이러한 노력들은 gas bubble 내부에서 재용접하며 wet에서 가스금속
아크 용접절차를 이용 하기위해 노력하고 있다.
이러한 용접금속의 누적이 공기중에서와 같은 질을 기대할 수 없음에도 불구하고 간혹
수중 용접을 할 필요가 있다.
수중용접을 위한 전원은 항상 DC 300 ~ 400 Amp가 유지 되어야 한다.

모터발전용접기는 간혹 수중용접을 위해 사용되고 있다.
용접기의 프레임은 선박에 부착되어야 한다. 추가로 용접회로는 양극 타잎 스위치를
갖추어야 한다. 통상 knife switch가 표면에서 조작된다.
전극회로에 나이프 스위치는 안전을 위해 필요하다.
용접전류는 용접자가 용접중에만 전극 홀더에 연결한다.
용접봉은 물에 절연되는 특수한 용접전극봉을 사용한다.

모든 연결물은 물이 금속부분에 접촉할 수 없게 완전히 절연되어야 한다.
만일 절연이 누수되면 금속 conductor 와 전류부분에 접속하게 접촉하게 될
것이며 arc 에 사용할 수 없을 것이며 또한 누수지점에 구리선이 급히 부식될 것이다.

수중용접의 필요성은 oil ,gas 분리 산업과 심해 offshore에서 급증하고 있다.
수중에서 실시하는 용접방법은 여러 가지이며 그 방법으로는 특징이 있고 시공 조건(시공 공간,
용접대상물,수심,물결,수온,투명도 등)을 충분히 고려하여 설계상 필요한 강도를 확보할 수 있는
용접방법을 채용할 필요가 있다 .
-건식:가변압식(수중실방식) , 1기압식(대기압실 방식,대기해방 방식)
-미니 건식:이동방식, 고정상방식, 국부 건식 방식,스터드 용접.
건식은 일반적을로 수중의 용접한 곳을 그 주위에 공간을 형성하도록 특수 체임버로 만들고
그 가운데 물을 배제 하여 기중에서 용접하는 방법이다.
미니건식의 경우는 용접부만을 체임버로 가려서 용접을 한다,
-습식:습식은 수중에서 직접 실시하는 간편한 용접이며 용접장소의 현장이 복잡한 경우 용접선이 짧으면서도
부분적으로 현상이 급변하는 경우 혹은 응급 처치를 하여야 하는 경우 등에는 필수의 방법이다
이 방법은 용접열원 및 용접 장소가 물로 둘러싸여 있으므로 매우 간단한 방법으로 용접부에 기체공동을 만들어
열원의 안정성 확보와 용접장소에로의 물의 침입을 막는 데에 여러 가지의 연구가 이루어지고 있다.
-습식 수중 아크용접은 용접에 필요한 국부적인 기체 공동의 형성과 용접 작업을 동시에 해야하며 또한 수중기와
용융 금속의 반응, 용접부의 냉각속도 증대 등에 의해 균열이나 기공등 용접결함이 발생하기 쉽다
그러나 고체 용기를 사용하지 않으므로 용접 치수에 제약이없고 설비비도 싸므로 피복 아크용접봉을 사용하는
수중 피복 아크용접은 수중에서는 가장 간편하고 직접적인 용접법으로 적합하다는 연구결과도 있다.
-수중용접봉:일미나이트계(KS E4301)이 제일 적합하며 발전기용량은 직류300Amp이상
-수중 절단:수중절단에는 가스절단과 아크절단이 있으나 직류용접기를 이용한 산소아크절단이 많이 사용되고 있다.산소아크절단은 금속중공관을 전극으로하여 피절단물과의 사이에 아크를 발생시켜 피절단물을 용융시키고, 금속중공관 중에서 산소가스를 분출시켜 용융금속을 날리면서 절단한다.
또 이 산소가스는 용융금속과의 사이에 과학반응을 일으키고 용융점의 열보전작용도 한다.
금속중공관(일반적으로 가우징봉이라고 함) 발전기 용량은 직류 600 Amp 이상이어야 한다.