상수도공사 표준시방서 [3.5 도복장강관의 용접접합 - 3.5.3 아크용접 ]

상수도공사 표준시방서

3.5 도복장강관의 용접접합

3.5.3 아크용접 

1. 일반사항 

1) 적용범위 

이 시방서는 강관의 아크용접 접합작업에 필요한 용접공사, 용접기재에 대한 사항을 규정하고 있다. 2) 용어 설명 

⑴ 맞대기용접접합(butt welded joint) 

① 플레인 엔드(plain end) 접합 

관 끝을 관축에 대하여 직각으로 절단한 것으로서, 관두께가 얇아 용접으로 충분한 용상 (溶相)을 얻을 수 있을 때 사용하는 방법이다. 

② 베벨 엔드(bevel end) 접합

관 끝을 플레인 엔드로 접합하여 충분한 용상을 얻지 못할 때 관 끝을 사각으로 절단하여 용상이 충분하도록 하는 방법이다. 이때에 형상은 관경과 두께에 따라 V형 홈과 X형 홈으 로 구분된다.

⑵ 겹치기 용접접합(lap welded joint) 

관의 한쪽 끝을 수구(bell end)로 형성하고 현장에서 접합할 때는 수구와 삽구(spigot end)를 연결 조립한 다음 관 내· 외면을 접합하는 방법으로서, 대구경관의 접합에 적합하다. 벨앤드스 피것접합(bell and spigot joint)이라고도 한다.

2. 재료 

1) 용접기 

⑴ 용접기는 직류 또는 교류를 사용하고 적정전류로 용접하여야 한다. 

⑵ 용접기는 KS C 9602(교류 아크용접기)에 규정된 것이나 또는 이와 동등 이상의 성능을 가진것을 사용하여야 하며, 만일 교류전원이 없는 현장에서는 엔진구동식이나 정류식 직류아크용 접기를 사용한다. 

2) 용접봉 

⑴ 용접봉은 강재의 종류, 관두께 및 종류, 자세 등에 따라 다르므로 용접봉은 KS D 3508(피복 아크용접봉 심선재), KS D 7004(연강용 피복 아크용접봉)에 적합한 것으로 다음 중 공사감 독자(감리원)의 승인을 받은 후 사용하여야 한다. 

① E 4301 일루미나이트계 

② E 4316 저수소계 

⑵ 용접봉의 피복재는 충격에 의해 떨어지는 경우가 많으므로 운반에 주의하여야 한다. 특히 저 수소계 용접봉은 선단도 피복재로 덮여 있으므로 주의하여 취급하지 않으면 안 된다. 

⑶ 용접봉은 피복재가 습기를 흡수하면 용접작업이 곤란해질 뿐 아니라 용착금속 중에 수소함량 이 많아져 블로홀, 피트(pit), 크랙 등 용접결함이 발생하기 쉬우므로 충분히 건조된 용접봉을 사용하여야 한다. 용접봉의 건조표준은 <표 3.5.3.2>와 같다. 

⑷ 용접봉 홀더(holder)는 KS C 9607(용접봉 홀더)에 규정된 것을 사용하여야 한다. 홀더가 불 량한 경우에는 감전의 원인이 되고 또 용접봉과의 접촉불량으로 인해 홀더가 과열된다. 

<표 3.5.3.2>  용접봉의 건조표준

⑸ 용접용 케이블은 KS C IE C60245-6에 규정된 것을 사용하여야 한다. 용접기에서 작업자까지 의 전류크기를 감안하여 가능한 한 짧게 한다. 케이블이 길어지면 임피던스(impedance)의 강 하가 커지고, 아크전압이 저하되어 양호한 용접을 할 수 없게 된다. 

⑹ 용접봉은 사용 전까지는 원래의 포장상태로 제작사의 취급지침에 따라 보관되어야 하며, 특히 포장이 개봉된 용접봉은 건조 상태를 유지하고 피복제의 손상이 없어야 한다. 

⑺ 건조된 용접봉은 피복제가 손상되지 않도록 주의하고, 3~4시간 사용할 양만 휴대용 건조기에 넣어 사용하여야 하며, 용접봉이 흡습하면 수시로 건조로에 넣어 건조가 잘 된 것과 바꾸어 사용하여야 한다. 

⑻ 봉이나 용제가 손상된 용접봉을 사용해서는 안 된다.

⑼ 용접검사에 있어서 시공자는 배관용접 검사시방서를 제시하여야 한다.

3. 시공 

1) 베벨(bevel) 가공 

⑴ 중요한 관의 양단은 대부분 단면 가공되어 있다. 가공되지 않은 관은 여러 가지 모양의 연마, 숫돌 및 단부절단기(edge cutting machine) 등으로 지시된 모양으로 가공하고, 표면의 불순 물을 제거하여야 한다. 

⑵ 단면으로 가공된 관을 현장에 맞추어 재조정하여야 하고 적절한 공구로 불순물을 제거하여야 한다. 

⑶ 강관이나 형강의 용접단은 선반, 연삭기 또는 수공구로 도면에 지시된 허용오차(tolerance) 및 형태(form)로 단부마무리(edge preparation)를 하여야 한다. 단, 가공 후 휨(bending), 접 힘(folding) 등 소성 가공할 경우, 이에 대한 변형을 충분히 고려하여 시공한다. 

⑷ 파이프의 절단과 가공은 파이프의 세로축에 수직으로 가공되어야 하며 편향되지 않도록 유의 하여야 한다. 

⑸ 현장파이프 절단 및 연결작업시 발생하는 단관의 끝단은 정확히 베벨링(beveling)하여 면판을 이용하여 요철부가 없도록 한다. 

2) 배관의 정렬 

⑴ 배관의 정렬은 용접변형, 시공편의, 용접순서를 고려하여서 구경 300mm 이상은 꺾쇠(clamp)를 사용하여 가고정하고, 300mm 미만은 시공자가 용접꺾쇠(welding clamp) 또는 용접고정물 (welding fixture)을 준비 사용하여 가고정하고, 도면과 대조하여 위치를 확인한 다음 용접을 수 행하여야 한다. 

⑵ 꺾쇠(clamp)의 제거는 스트링거 비드(stringer bead)가 완전히 굳은 후에 실시하여야 하며, 용접에 미치는 응력이 잔류할 가능성이 있을 때는 이를 더 연장하여야 한다. 

⑶ 배관정렬시, 망치의 사용은 가급적 지양하고 불가피하게 사용할 경우에는 고무 또는 나무망치 를 사용하여 관에 손상이 없도록 하여야 한다. 

⑷ 배관 정렬의 오차는 ±1° 이하이어야 한다. 

⑸ 용접단의 상호 이격거리는 3±1mm를 초과하지 않아야 하며 용접단 정렬시 관의 길이방향 용 접부는 배관두께의 5배 이상 또는 50mm 중 큰 값 이상으로 떨어져야 한다. 

3) 아크용접 

⑴ 용접부는 충분히 건조시키고 녹이나 기타 유해한 것은 와이어브러시 등으로 완전히 제거한 다음 용접하여야 한다.

⑵ 용접할 때에는 관의 변형을 교정하고, 관 끝에 지나친 구속을 주지 않는 정도로 정확히 설치 하여 가용접을 최소한도로 한다. 임시로 가용접한 뒤에는 즉시 본용접하는 것을 원칙으로 하 고, 임시 고정 가용접만을 선행하는 경우에는 연속 3본 이내로 그쳐야 한다. 본용접을 할 때 에는 임시로 가용접한 것을 완전히 떼어낸다. 

⑶ 용접작업을 시작하기 전에 용접시 발생되는 스패터의 흩어짐과 용접슬래그가 관 내부로 떨어 져 도장면을 손상시키는 일이 없도록 관 내면 하단반원에 고무시트나 불연성 포대 등을 깔고 용접작업을 실시한다. 또한 화재발생에 대비하여 소화기 등도 준비함과 동시에 용접설비에 의 한 누전 등에 대해서도 점검하고 작업자의 안전에 대하여 사전대책을 강구한다. 

⑷ 비드(bead)의 덧살(excess metal)은 모재두께에 따라 표준높이 이하이어야 하며 그 기준은 <표 3.5.3.3>과 같다.

⑸ 아크용접은 용접부의 수축응력이나 용접변형을 적게 하기 위하여 용접열의 분포가 균등하게 되도록 용접순서에 유의하여야 한다. 

⑹ 용접은 온도, 수분 등의 영향을 받는 작업이므로 기상상태에 주의하고 악조건인 경우에는 적 당한 조치를 하여야 한다. 현장용접 주위온도가 35℃ 이상 또는 －15℃ 이하이거나 관 표면 에 비, 눈, 얼음이 있을 때에는 용접을 해서는 안된다. 기온이 －15℃ 이하일 경우 용접선 양 측 10cm 이내의 부분을 모재두께에 따른 적절한 온도로 예열하는 경우에도 공사감독자(감리 원)의 승인을 받아 시행하여야 한다. 

⑺ 관경 700mm 이상의 대구경 강관을 용접할 때는 용접열이 한 곳에 집중되어 관이 손상을 받 을 수 있으므로 2명 또는 4명이 동시에 서로 정반대 위치에서 대칭용접을 하여야 한다. 

⑻ 관두께가 두꺼울 경우에는 다층용접을 하여야 하며, 비드두께는 대략 3mm 이하로 유지하여 야 한다. 

⑼ 용접을 시작한 후, 한 층이 완료되기까지 연속해서 용접한다. 

⑽ 용접은 각 층마다 슬래그, 스패터 등을 완전히 제거하고 청소한 뒤 용접한다. 

⑾ 양면 맞대기용접인 경우에는 한쪽의 용접을 완료한 뒤 반대측을 측정하여 건전한 용접층까지 따낸 다음 용접하여야 한다.

⑿ 굴곡부분에 대한 용접은 그 각도에 따라 관 끝을 절단한 뒤 관 끝을 규정된 치수로 다듬질한 다음에 용접한다. 중간에 절단관을 사용하는 경우에도 이에 따른다. 

⒀ 용접작업은 용접부재의 융합이 충분히 되도록 적절한 용접봉, 용접전류 및 용접속도를 선정하 고 결함이 없도록 하여야 한다. 

⒁ 기존관과의 연결 또는 중간부에 대한 연결접합은 신축관 또는 강연결링(steel joint ring)으로 하고, 고정관으로 최후의 용접은 피해야 한다. 

⒂ 용접부에는 다음과 같은 결함이 없어야 한다. 

① 균열(crack) 

② 용입부족, 용융불량 

③ 블로홀(blow hole) 

④ 슬래그 섞임(slag inclusion) 

⑤ 언더컷(under cut) 

⑥ 오버랩(over lap) 

⑦ 용접비드의 불균형 

⒃ 용접 후 급격한 냉각을 해서는 안된다. 용접부의 후열처리는 다음과 같은 효과가 있으므로 가 능하면 후열처리를 실시하는 것이 바람직하다. 후열에 대해서는 해당 공사시방서의 규정에 따 른다. 

① 응력의 제거 : 용접부에 존재하는 잔류응력의 제거로 사용 중 파괴를 방지한다(통상 탄소 강에서 650℃ 정도로 후열). 

② 조직의 개선 : 열영향의 소입(燒入) 조직이 후열에 의하여 풀림(annealing)으로 점성이 강 한 조직으로 변하여 균열을 방지한다. 

⒄ 강관용접은 다음 그림과 같이 시행한다. 대형관의 용접은 4등분의 대칭용접법을 사용하는 것 이 좋다.

⒅ 용접시 용접봉에 따른 적정전류는 <표 3.5.3.4>와 같다.

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