14년 2회차

용접 구간을 이어 붙이지 않고 ①→④→②→⑤→③처럼 띄엄띄엄 건너뛰며 놓는 용착법은 스킵법(비석법)이다.

그림에서 다섯 구간은 왼쪽부터 차례로 놓여 있지만 용접 순서는 1, 4, 2, 5, 3으로 흩어져 있고, 각 구간의 진행 방향은 모두 같은 쪽을 향한다. 이렇게 순서를 흩어 놓으면 열이 한곳에 집중되지 않아 잔류응력과 변형이 작아진다.

• 대칭법은 이음의 중앙을 기준으로 좌우 대칭이 되도록 번갈아 용접해 나가는 방식이다.
• 전진법은 이음의 한쪽 끝에서 반대쪽 끝으로 순서대로 진행하는 방식이고, 후진법은 전체 진행 방향과 반대로 비드를 놓아 나가는 방식이다.

C₃H₈(프로판)은 가연성 가스로 스파크 등에 의한 화재에 가장 주의해야 한다.

CO₂, He, O₂는 모두 그 자체가 발화·연소하지 않는 불연성 또는 조연성 가스이다.

서브머지드 아크 용접기의 다전극 방식은 전극의 배열 형태에 따라 텐덤식, 횡병렬식, 횡직렬식으로 분류된다.

푸시풀식은 와이어를 밀고 당겨 송급하는 송급 방식의 명칭으로, 다전극 배열 방식의 분류에는 해당하지 않는다.

용접기는 무부하 전압을 최소로 하여 전격의 위험을 줄이는 것이 바람직한 구비조건이다.

• 사용 중 용접기의 온도 상승이 커야 한다는 것은 구비조건과 맞지 않는다.
• 단락 시 대전류가 흐르면 용접기와 작업자에게 위험하므로 옳지 않다.
• 용접기는 소비전력이 작으면서 역률·효율이 좋아야 바람직하므로 소비전력이 커야 한다는 설명은 옳지 않다.

CO₂ 가스 아크 용접에서 박판의 아크전압은 $V = 0.04 \times I + 15.5 \pm 1.5$로 구한다.

여기서 I는 용접전류(A) 값이며, 전류값에 비례해 적정 아크전압이 결정된다.

이산화탄소는 공기보다 무거운 기체이므로, 공기보다 가볍다는 것은 이산화탄소의 특징이 아니다.

이산화탄소는 색과 냄새가 없고, 상온에서도 압축하면 쉽게 액화되며, 대기 중에는 기체 상태로 존재한다.

용접전류가 낮거나 운봉·유지각도가 불량할 때는 용착금속이 모재에 완전히 융합하지 못하고 겹쳐 쌓이는 오버랩 결함이 발생하기 쉽다.

용락은 전류 과다·속도 과소 등으로 용융금속이 뚫고 흘러내리는 결함이고, 언더컷은 반대로 전류가 과할 때 모재가 파여 발생하는 결함이다.

CO₂ 가스 아크 용접에서 용접전류를 높이면 와이어에 흐르는 전류밀도가 커져 와이어의 녹아내림(용융) 속도가 빨라진다.

이때 용접입열이 커지고 용착률과 용입도 함께 증가하며, 전류가 과대해지면 비드 형상은 오히려 나빠진다.

부식시험은 재료의 내식성을 평가하는 화학적 시험으로, 힘을 가해 물리적 성질을 측정하는 기계적 시험에 속하지 않는다.

인장시험, 굽힘시험, 피로시험은 모두 하중을 가해 강도·연성·내구성을 평가하는 대표적인 기계적 시험이다.

은, 구리, 아연을 주성분으로 하는 경납으로 인장강도·전연성이 우수해 구리, 구리합금, 철강, 스테인리스강 등에 널리 쓰이는 납재는 은납이다.

용접 이음 설계에서는 응력 집중이 적고 강도가 유리한 맞대기 용접을 필릿 용접보다 우선하는 것이 바람직하므로, 필릿 용접을 더 많이 하도록 한다는 것은 설계 시 주의사항으로 옳지 않다.

구조상의 노치부를 피하고, 용접 구조물의 특성과 사용 재료의 용접성·열영향 문제를 고려하는 것은 올바른 설계 원칙이다.

불활성가스 아크 용접(TIG, MIG)은 아르곤·헬륨 등 불활성가스 자체가 대기를 차단해 용융금속을 보호하므로 피복제나 용제가 필요하지 않다. 따라서 피복제나 용제가 필요하다는 설명은 틀린 것이다.

아크가 안정되어 스패터가 적고, 열 집중성이 좋아 능률적이며, 철 및 비철 금속 모두 용접이 가능하다는 것은 옳은 특징이다.

은점은 용접부에 남아 있던 수소가 원인이 되어 파단면에 나타나는 은백색 반점으로, 용접 후 실온에서 수개월간 방치하면 수소가 서서히 확산·방출되어 은점을 없앨 수 있다.

수소 함유량이 많은 용접봉을 쓰거나 염산 세척, 망치질은 오히려 수소 잔류나 다른 결함을 유발할 뿐 은점 제거 방법이 아니다.

여러 가스 중 수소는 밀도가 가장 작아 가장 가볍고 확산속도가 빠르며, 열전도율도 가장 크다.

초음파 탐상법 중 시험체 한쪽 면에서 초음파 펄스를 송신해 내부 결함에서 반사되어 돌아오는 에코 형태로 결함을 판정하는 방법은 펄스 반사법이다.

투과법은 시험체 양면에 송신기와 수신기를 두어 투과된 초음파의 감쇠를 보는 방법이고, 공진법·침투법은 각각 공진현상 또는 침투액을 이용하는 별개의 검사법이다.

전기저항 점용접에서 용접기 조정 3대 요소는 용접 전류, 전극 가압력, 통전 시간이다.

이 세 가지가 용접부 너깃의 크기와 강도를 결정하는 핵심 변수이며, 용접 전압은 저항용접기에서 별도로 조정하는 항목이 아니다.

GTAW(TIG 용접)는 텅스텐 전극이 소모되지 않고 아크만 발생시키는 비용극식 불활성가스 아크 용접이다.

MIG(GMAW)는 와이어 심선 자체가 전극이자 용착금속이 되는 용극식이며, SMAW(피복아크용접)는 불활성가스를 사용하지 않고 피복제가 분해되며 생기는 가스로 아크를 보호한다는 점에서 원리가 다르다.

알루미늄 분말과 산화철 분말을 약 1:3 비율로 혼합해 점화하면 테르밋반응이 일어난다.

알루미늄이 산화철의 산소를 빼앗아 환원되면서 순철과 산화알루미늄이 생성되고, 이때 발생하는 반응열(약 2800℃ 이상)로 용융 금속을 얻어 테르밋용접에 이용한다.

불활성가스 금속아크 용접(MIG)의 가스 공급계통은 용기→감압밸브→유량계→제어장치→용접토치 순으로 확인한다.

용기의 고압가스를 감압밸브로 사용압력까지 낮춘 뒤 유량계로 유량을 조절하고, 제어장치를 거쳐 토치로 공급되는 흐름이다.

용접은 크게 융접·압접·납땜으로 분류하며, 저항용접·초음파용접·마찰용접은 모재를 가압하며 접합하는 압접에 해당한다.

반면 전자빔용접은 진공 중 전자빔의 열에너지로 모재를 국부적으로 용융시켜 접합하는 융접이므로 압접에 속하지 않는다.

밀폐된 탱크 내부에서 혼자 용접하면 유해가스 중독이나 산소결핍 사고 시 구조가 늦어져 매우 위험하므로, 탱크 내 작업은 감시자를 두고 2인 이상이 함께 진행해야 한다.

인화성·가연성 물체 부근에서의 작업 금지 및 화재예방조치, 좁은 장소에서의 통풍은 모두 올바른 안전수칙이다.

냉각속도는 모재의 열전도율이 클수록 빨라진다. 알루미늄이나 구리는 연강보다 열전도율이 훨씬 커서 오히려 냉각속도가 더 크다는 점에서 해당 설명은 틀렸다.

• 예열을 하면 모재와 용접부의 온도차가 줄어 냉각속도가 완만해진다.
• 얇은 판보다 두꺼운 판은 열을 더 많이 흡수해 냉각속도가 크다.
• 맞대기 이음보다 T형 이음은 방열되는 면이 많아 냉각속도가 크다.

E4316(저수소계) 용접봉은 피복제에 석회석·형석을 주성분으로 사용해 수소 함유량이 다른 용접봉의 1/10 수준으로 현저히 적다.

이 때문에 저온균열 감수성이 낮고, 탄소·황 함유량이 많아 균열이 발생하기 쉬운 강의 용접에 적합하다.

아크에어 가우징은 가우징봉(탄소전극)으로 아크를 발생시켜 모재를 용융시키고, 압축공기로 용융 금속을 불어내어 홈을 파는 작업으로 전용 가우징 토치가 필요하다.

열교환기는 이 작업 구성요소에 해당하지 않는다.

주철은 급열·급냉에 약해 균열이 발생하기 쉬우므로, 용접봉은 오히려 지름이 가는 것을 사용해 국부적인 열영향을 줄이는 것이 올바른 방법이다. 지름이 굵은 용접봉을 사용한다는 설명은 틀렸다.

결함부 완전 제거 후 용접, 균열 양 끝의 정지구멍 천공, 낮은 전류로 직선비드를 배치해 용입을 얕게 하는 것은 올바른 주철 용접 주의사항이다.

가스용접 토치의 팁 번호를 표준불꽃으로 1시간 동안 소비하는 아세틸렌 가스량(L)으로 표시하는 것은 가변압식(프랑스식) 팁의 호칭법이다.

따라서 아세틸렌 소모량이 100L인 팁은 가변압식 100번 팁이다. 반면 불변압식(독일식) 팁은 용접할 수 있는 연강판의 두께(mm)를 번호로 삼는다는 점에서 구분된다.

융접·압접·납땜은 모재를 용융 또는 확산시켜 원자 간 결합을 이루는 야금적 접합법으로 분류된다.

볼트·리벳처럼 기계적 힘으로 결합하는 기계적 접합법과는 원리가 다르다.

헬멧이나 핸드실드의 차광유리는 자외선·적외선·가시광선을 차단하는 고가 부품으로, 아크 스패터에 직접 노출되면 쉽게 손상된다.

그 앞에 저렴한 보호유리를 덧대는 것은 스패터로부터 차광유리를 보호하여 교체 비용을 줄이기 위함이다.

직류 아크용접에서 용접봉을 음(-)극, 모재를 양(+)극에 연결하는 방식을 직류정극성(DCSP)이라 한다.

양극(모재) 쪽에 열이 더 많이 발생해(약 70%) 모재의 용입이 깊어지는 특징이 있다.

절단면 윗 모서리가 녹아 둥글게 되는 것은 열이 과잉 집중될 때 나타나는 현상이다.

• 팁과 강판 사이 거리가 너무 가까우면 예열 과다로 모서리가 녹는다.
• 예열불꽃이 너무 강하면 상부가 과열되어 둥글게 녹는다.
• 절단속도가 너무 느리면 열이 한 곳에 오래 머물러 모서리가 녹는다.

반면 절단가스(산소)의 순도가 높은 것은 오히려 절단면 품질을 좋게 하는 요인이므로 모서리 용융의 원인과는 거리가 멀다.

가포화 리액터형 교류아크용접기는 가포화 리액터의 직류여자전류를 조정해 전류를 제어하므로 조작이 간단하고 원격조정이 가능하다.

가동철심형·가동코일형·탭전환형은 철심이나 코일 위치, 탭을 기계적으로 조작해 전류를 조정하는 방식이라 원격조정에 적합하지 않다.

가연성 가스는 공기(또는 산소)와의 혼합 비율이 폭발(연소)범위라는 적절한 범위 안에 있을 때 비로소 잘 연소한다.

산소처럼 연소를 돕는 조연성 가스와 달리 스스로 타는 것이 아니라 산소·공기의 도움을 받아야 연소하며, CO₂와 혼합하면 오히려 연소가 억제된다.

수중 절단 작업에서는 물의 냉각효과로 열 손실이 크기 때문에, 예열 가스의 양을 공기 중 절단보다 4~8배 늘려 사용한다.

산소 압력도 공기 중보다 높여야 안정적인 절단이 가능하다.

아크 용접기는 사용 중 온도 상승이 작아야 하며, 과열되면 절연이 손상되고 성능이 저하되므로 온도 상승이 커야 한다는 설명은 틀렸다.

구조·취급이 간단하고, 전류 조정이 용이하며 일정한 전류가 흐르고, 아크 발생·유지가 쉬우며 안정적이어야 하는 것은 올바른 구비조건이다.

가스절단이 잘 되려면 생성된 금속 산화물(슬래그)의 용융온도가 모재의 용융점보다 낮아야 유동성 있게 흘러나갈 수 있다. 모재보다 높아야 한다는 설명은 틀렸다.

슬래그 이탈이 양호하고, 연소되지 않은 물질이 적으며, 산화물의 유동성이 좋아야 한다는 것은 올바른 절단조건이다.

피복제는 용착금속을 서서히 냉각시켜 냉각속도를 완만하게 함으로써 급냉에 의한 균열을 막는 역할을 한다. 냉각속도를 빠르게 한다는 설명은 실제 역할과 반대이다.

전기 절연작용, 합금원소 첨가, 용적을 미세화해 용착효율을 높이는 것은 피복제의 실제 역할이다.

아크 쏠림(자기불림)을 방지하려면 용접봉 끝을 아크가 쏠리는 반대 방향으로 기울여야 한다. 쏠리는 방향으로 기울인다는 설명은 방지 대책과 반대이므로 틀렸다.

큰 가접부나 이미 용접이 끝난 용착부 쪽으로 용접하는 방법, 후퇴 용접법 적용, 아크 길이를 짧게 유지하는 것은 실제 아크 쏠림 방지 대책이다.

산소 과잉의 산화 불꽃은 일반적인 가스용접에는 적합하지 않지만, 구리·황동처럼 표면에 산화막이 형성되어 아연 증발 등을 억제하는 것이 유리한 재료의 용접에 이용된다.

탄화 불꽃은 스테인리스·스텔라이트 등에, 중성 불꽃은 일반 강재 용접에 주로 사용된다.

두 모재를 강하게 맞대고 상대 회전(또는 왕복) 운동을 주어 접촉면에서 발생하는 마찰열로 접합하는 방식은 마찰용접이다.

냉간압접은 상온에서의 소성변형력, 가스압접은 가스불꽃의 열, 초음파용접은 초음파 진동 에너지를 이용한다는 점에서 마찰용접과 구분된다.

18-8형 스테인리스강을 500~800℃ 구간에서 가열하면 오히려 결정입계에 크롬탄화물이 석출되어 입계 부근이 크롬 결핍 상태(예민화)가 되고 내식성이 저하된다. 탄화물이 석출하지 않는다는 설명은 틀렸다.

비자성체이며, 18은 Cr%·8은 Ni%를 나타내고, 결정구조가 면심입방격자(FCC)라는 나머지 설명은 모두 옳다.

용융부가 응고할 때는 먼저 액상 금속 내에 결정핵이 생성되고, 이 핵을 중심으로 나뭇가지 모양의 수지상정이 성장한 뒤, 여러 결정이 서로 부딪혀 결정경계를 이루는 순서로 진행된다.

탄소강에 니켈, 크롬, 망간 등의 합금원소를 첨가하면 담금질성(경화능)이 향상되어 질량효과가 작아진다.

질량효과가 작아진다는 것은 재료의 단면이 크더라도 내부까지 고르게 담금질 효과를 얻을 수 있다는 의미이다.

마그네슘(Mg)의 융점은 약 650℃로, 알루미늄(약 660℃)과 비슷하면서 그보다 조금 낮은 편에 속한다.

참고로 1538℃는 순철의 융점에 해당하며, 그보다 높은 값들은 마그네슘과 거리가 멀다.

주철은 흑연으로 인해 압축강도가 인장강도보다 훨씬 크다. 인장강도가 압축강도보다 크다는 설명은 반대로 서술된 틀린 내용이다.

주철은 백주철·반주철·회주철 등으로 나뉘며, 흑연이 응력집중원이 되어 취성이 연강보다 크고 인장강도를 약화시킨다는 나머지 설명은 옳다.

강재 부품 표면에 내마모성이 우수한 금속을 용착시켜 경질의 표면층을 형성하는 방법을 하드 페이싱(hard facing)이라 한다.

브레이징은 모재를 녹이지 않고 접합하는 납땜의 일종, 숏 피닝은 강구를 분사해 표면을 가공경화시키는 방법, 질화법은 질소를 표면에 확산시켜 경화하는 열처리라는 점에서 구분된다.

용융 시 흡수한 산소를 인(P)으로 탈산하여 산소함량을 0.01% 이하로 낮춘 구리를 탈산구리(인탈산동)라 한다.

고온에서도 수소취성이 없고 용접성이 좋아 가스관, 열교환관 등의 배관재로 사용된다.

고장력강은 연강과 같은 강도를 더 얇은 두께로 얻을 수 있어 구조물의 무게를 오히려 줄이는 것이 사용 목적이다. 구조물이 무거워진다는 설명은 사용 목적과 반대된다.

재료 절약, 용접 공수 절감, 합금원소 첨가에 따른 내식성 향상은 고장력강을 사용하는 실제 목적에 해당한다.

주강품은 주조 상태 그대로는 결정립이 조대하고 조직이 불균일해 취약하므로, 조직을 미세화하고 내부응력을 제거하기 위해 반드시 풀림(annealing) 열처리를 실시한다.

침탄·질화·금속침투는 표면만 경화시키는 표면경화법이어서 주강품 전체 조직을 개선하는 목적에는 맞지 않는다.

합금강에 합금원소를 첨가하면 결정입자가 미세화되어 기계적 성질이 향상되는 것이 일반적이며, 결정입자의 조대화는 오히려 강도와 인성을 떨어뜨리는 바람직하지 않은 현상이다.

기계적 성질 향상, 내식성·내마멸성 향상, 고온에서의 기계적 성질 저하 방지는 합금강이 탄소강보다 우수한 실제 특성이다.

용융 시 산소나 탈산제를 사용하지 않고 환원성 분위기에서 정련해 산소 함량을 극히 낮춘 구리를 무산소동이라 한다.

탈산제 잔류물이 없어 유리에 대한 봉착성이 좋고, 고온에서도 수소취성이 발생하지 않아 전자관, 진공관 등의 재료로 사용된다.

KS B 1101 표시에서 "25×36"은 호칭 지름 25mm와 리벳의 길이(36mm)를 나타내며, 뒤의 SWRM10은 재료 기호(압연 연강선재)이다.

따라서 호칭 지름은 25mm라는 설명이 표시 규격과 일치한다.

• 리벳이음의 피치(간격)는 표시 문자에 나타나 있지 않으므로 400mm라는 설명은 근거가 없다.
• SWRM10은 황동이 아니라 연강선재(압연 연강)를 뜻하는 재질 기호이다.
• 둥근머리부의 바깥지름은 별도로 표시되지 않으며, 36은 리벳의 길이를 나타낸다.

기계제도에서 치수 앞에 붙는 "t"는 재료의 두께를 나타내는 보조기호이다.

따라서 "t120"은 두께가 120mm인 재료임을 의미한다.

참고로 모떼기는 C, 구의 지름은 Sφ, 정사각형의 변은 □로 표시한다.

도면의 지시선이 나타내는 것은 평형(I형) 맞대기 용접과 필릿 용접이다.

위쪽과 아래쪽 지시선의 기선 위에는 나란한 두 개의 수직선(‖)이 붙어 있는데, 이는 개선을 따로 가공하지 않고 판을 나란히 맞대어 용접하라는 평행(I형) 맞대기 용접 기호다.

가운데 지시선에는 기선 위에 직각삼각형이 그려져 있어 필릿 용접을 지시하며, 화살표선과 기선이 꺾이는 자리의 작은 원은 그 이음을 온둘레(전체 둘레)로 용접하라는 보조기호다.

유체를 한 방향으로만 흐르게 하고 역류를 막는 체크 밸브의 도시 기호다.

그림은 배관선 위에 흐름 방향을 가리키는 속이 채워진 삼각형이 놓이고, 그 뒤에 시트를 나타내는 두 개의 짧은 수직선 사이로 비스듬히 걸린 디스크가 그려져 있다. 유체가 화살표 방향으로 흐르면 디스크가 열리고, 반대로 흐르려 하면 디스크가 시트에 닿아 유로를 막는 동작을 그대로 나타낸 것이다.

• 게이트 밸브나 글로브 밸브는 나비 모양(⋈)의 기호로 그리며, 그 가운데에 검게 칠한 원이 붙으면 글로브(스톱) 밸브를 뜻한다.
• 앵글 밸브는 유로가 90°로 꺾인 모양으로 그리고, 안전 밸브는 스프링이나 추를 나타내는 표시를 덧붙여 구분한다.

배관용 아크용접 탄소강 강관을 나타내는 KS 기호는 SPW이다.

이는 아크용접에 의해 제조된 배관용 탄소강 강관임을 뜻하며, 다른 보기의 기호들은 이 규격을 가리키지 않는다.

표제란은 도면 오른쪽 아래 구석에 위치하며 도번, 도명, 척도, 투상법, 작성자·검도자 서명 등 도면 관리에 필요한 사항을 기재하는 란이다.

• 품번·품명·재질·주서 등은 부품란이나 별도 표에 기재되는 내용이다.
• 제작에 필요한 기술적 사항은 주서(note)에 별도로 기재한다.
• 공정별 처리방법·사용공구는 작업지시서 등 별도 문서의 영역이다.

누락된 평면도는 바깥 직사각형 안에 가로선이 하나 그어지고, 그 위쪽(뒤쪽)에 짧은 세로선이, 아래쪽(앞쪽) 오른편에 대각선이 있는 그림이다.

정면도는 왼쪽 변이 수직이고 오른쪽 변이 아래로 갈수록 벌어지는 사다리꼴이며, 아래에서 약 3분의 1 높이에 가로선이 하나 있다. 우측면도는 그 높이 위쪽은 수직이고 아래쪽만 앞으로 경사져 넓어진다.

즉 이 물체는 오른쪽 면 전체가 위로 갈수록 좁아지도록 경사져 있고, 앞면은 그 가로선 아래에서만 앞으로 경사진 형상이다. 위에서 내려다보면 가장 넓은 바닥이 외형 직사각형이 되고, 앞뒤를 나누는 그 가로선과 윗면 좁은 부분의 오른쪽 경계선이 함께 나타난다.

여기에 오른쪽 경사면과 앞쪽 경사면이 서로 만나는 모서리가 더해지는데, 이 모서리는 가로선의 오른쪽 끝에서 오른쪽 앞 구석으로 향하므로 평면도에서 짧은 대각선으로 그려진다.

모선 길이가 200인 원추를 펼쳐 부채꼴의 꼭지각이 180°가 되려면 밑지름은 ø200이어야 한다.

원추를 전개하면 부채꼴이 되며, 부채꼴의 호 길이와 밑면 원둘레가 같아야 하므로 전개각은 $\theta = 360^\circ \times \dfrac{r}{\ell}$ 로 구한다($r$=밑면 반지름, $\ell$=모선 길이).

그림에서 모선 $\ell = 200$이므로 $180^\circ = 360^\circ \times \dfrac{r}{200}$ 이 되고,
정리하면 $r = \dfrac{180 \times 200}{360} = 100$, 따라서 $D = 2r = 200$ 이다.

전개각이 180°, 곧 반원이 되는 경우는 밑지름과 모선 길이가 같아지는 특수한 조건이므로 이 관계만 기억해 두어도 바로 답을 낼 수 있다.

단면의 외형선과 나란한 방향으로 해칭선을 그은 것이 가장 적합하지 않다.

해칭선은 원칙적으로 주된 중심선이나 외형선에 대해 45°가 되도록, 같은 간격의 가는 실선으로 긋는다. 45°로 그어야 단면 부분이 외형선과 뚜렷이 구분되어 도면이 읽기 쉬워지기 때문이다.

45° 기울어진 마름모꼴 단면에 해칭선을 그 변과 평행하게 그으면 해칭선과 외형선이 같은 방향으로 겹쳐 보여 단면 표시가 흐려진다. 같은 마름모라도 해칭선을 수평으로 그으면 변에 대해 45°가 되어 올바른 표기가 되고, 정사각형 단면에 45°로 그은 것들도 모두 적합하다.

KS 기계제도에서 선의 굵기는 0.18, 0.25, 0.35, 0.5, 0.7, 1.0mm 등 일정한 비율(약 √2배)로 정해진 계열을 사용한다.

0.9mm는 이 표준 굵기 계열에 포함되지 않는 값이다.