[용접기사 필기] 06년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

열간단조는 재결정온도 이상의 고온에서 하므로 표면이 대기 중 산소와 반응해 산화 스케일이 생긴다. 표면이 산화되지 않는 쪽은 상온에서 하는 냉간단조다. 나머지 셋(재결정온도 이상 작업, 변형저항이 작아 동력 소모가 적음, 1회 단조효과가 큼)은 열간단조의 특징이 맞다.

둥근 노즈 바이트로 선삭할 때 이론적 표면거칠기는 $h=\dfrac{f^{2}}{8R}$다. 이송 f의 제곱에 비례하고 날 끝 반지름 R에 반비례하므로, 이송을 줄이거나 노즈 반지름을 크게 하면 다듬질면이 매끄러워진다.

플래시 버트 용접은 맞댄 면의 접촉점에서 플래시(불꽃)와 함께 금속이 용융되고, 산화물·불순물이 이 용융금속에 실려 밖으로 흘러나간 뒤 업셋 압력으로 압접된다. 그래서 별도의 용제 없이도 깨끗한 접합면을 얻는다.

셸 몰드법은 규사에 열경화성 페놀(석탄산) 수지를 섞은 레진 샌드를 가열된 금형에 붙여 얇은 껍질(셸) 주형을 만드는 방법이다. 치수정밀도와 표면이 좋고 자동화가 쉬워 실린더 블록 같은 부품의 대량 주조에 알맞다.

옵티미터는 측정자의 미세한 움직임을 거울에 반사시킨 광선으로 크게 확대해 눈금으로 읽는 광학식 비교측정기다. 미니미터는 지렛대(기계식), 공기 마이크로미터는 공기압, 전기 마이크로미터는 전기신호로 확대한다.

테르밋 용접은 $3\mathrm{FeO}+2\mathrm{Al}\rightarrow 3\mathrm{Fe}+\mathrm{Al_{2}O_{3}}$처럼 알루미늄이 금속산화물의 산소를 빼앗는 환원(테르밋) 반응의 반응열로 생긴 용융철을 주형에 부어 접합한다. 전원이 필요 없어 레일·대형 축의 현장 보수에 쓰인다.

초음파 가공은 공구의 초음파 진동으로 연삭입자를 두들겨 재료를 깎아내므로 유리·세라믹·보석 같은 부도체도 가공된다. 재료가 전기를 통해야 하는 방전가공과 달리 가공 재료의 제한이 거의 없다.

주물사의 강도 시험은 압축·인장·전단·굽힘 강도로 하며, 실무에서는 압축 강도를 대표값으로 쓴다. 충격 강도 시험은 금속재료의 인성을 보는 시험이라 주물사 시험 항목이 아니다.

스프링백은 굽힘 하중을 제거했을 때 탄성 변형분만큼 되돌아가 굽힘각이 벌어지는 현상이다. 항복강도가 크고 굽힘반지름이 클수록 커지므로 미리 더 굽히거나 바닥 누름으로 보정한다.

호닝은 여러 개의 숫돌(혼)을 회전과 왕복 운동을 동시에 시켜 구멍 내면을 다듬으므로 진원도·진직도와 표면거칠기를 가장 정밀하게 잡는다. 드릴링은 구멍 뚫기, 보링은 구멍 확대, 리밍은 호닝보다 낮은 정밀도의 다듬질이다.

바우싱거 효과는 한 방향으로 소성변형시킨 뒤 반대 방향으로 하중을 걸면 탄성한도·항복점이 낮아지는 현상이다. 앞선 변형으로 생긴 역방향 잔류응력과 전위 배열이 반대쪽 변형을 쉽게 만들기 때문이다.

스피닝은 선반 주축에 다이(경목재 등)를 고정해 소재와 함께 회전시키고 심압대로 누른 뒤 스틱(헤라)으로 밀어붙여 다이 형상대로 성형하는 방법이다. 다이를 목재로도 만들 수 있어 소량 생산에 비용이 싸다.

연삭동력은 연삭저항과 연삭속도의 곱이다. $H=\dfrac{P v}{75\times 60}=\dfrac{20\times 1500}{4500}\approx 6.7\ \mathrm{PS}$. $1\ \mathrm{PS}=75\ \mathrm{kgf\cdot m/s}$인데 속도가 m/min이므로 60으로 한 번 더 나눈다.

숏피닝은 강구를 고속으로 분사해 표면을 소성변형시키고 압축 잔류응력을 남겨 경도와 피로강도를 높이는 냉간 표면가공이다. 하드페이싱은 경질 합금을 덧붙이는 것이고, 금속침투법은 다른 금속을 확산 침투시키는 처리다.

여유각은 공구의 여유면(옆면·앞면)과 가공면 사이를 벌려 마찰과 긁힘을 줄이는 각이다. 경사각은 칩이 흘러나가는 면의 각으로 절삭저항과 칩 배출을 좌우해 목적이 다르다.

사인바는 블록게이지 높이 H와 사인바 길이 L로 $\sin\theta=\dfrac{H}{L}$를 만든다. $H=L\sin\theta=300\times\sin 29^{\circ}=300\times 0.4848\approx 145.44\ \mathrm{mm}$

직립(수직) 밀링머신은 주축이 수직이라 축 방향으로 물려 옆날·끝날로 깎는 엔드밀을 쓴다. 플레인 커터·메탈 소·총형 커터는 아버(arbor)에 끼워 쓰는 공구여서 주축이 수평인 횡형 밀링머신용이다.

1/16 테이퍼(관용 테이퍼) 파이프 탭은 조일수록 나사면이 밀착해 기밀·수밀이 필요한 배관 부분의 태핑에 쓴다. 등경 핸드탭 1번은 테이퍼부에서 실제로 절삭을 분담하고, 탭 구멍 지름은 $d=D-p$이며 구멍 입구는 모떼기를 해 주어야 한다.

압출기의 주요부는 소재를 담는 컨테이너, 밀어내는 램(스템), 형상을 만드는 다이와 다이 홀더다. 하우징은 기계 외피를 가리키는 일반 용어라 압출기 고유의 주요 부분이 아니다.

담금질한 강을 A1 변태점 이하로 재가열했다가 냉각해 잔류응력을 없애고 인성을 회복시키는 조작이 뜨임(템퍼링)이다. 풀림·불림은 A1 또는 A3 변태점 위로 가열하는 열처리라 조건이 다르다.

구간별 변형에너지 $U=\dfrac{P^{2}L_{i}}{2A_{i}E}$를 더한다. 굵은 쪽 $A_{1}=\dfrac{\pi d^{2}}{4}$, 가는 쪽 $A_{2}=\dfrac{\pi d^{2}}{16}$이고 길이는 각각 $L/2$이므로 $U=\dfrac{P^{2}L}{\pi d^{2}E}+\dfrac{4P^{2}L}{\pi d^{2}E}=\dfrac{5P^{2}L}{\pi d^{2}E}$. 지름이 절반인 구간이 4배의 에너지를 저장하는 것이 핵심이다.

코일스프링의 처짐은 $\delta=\dfrac{8nPD^{3}}{Gd^{4}}$로 평균지름 D의 세제곱에 비례한다. D를 2배로 하면 $2^{3}=8$배가 된다.

자중만 받는 원추형 봉의 신장량은 같은 무게를 매단 균일단면 봉의 $1/3$이 되어 $\delta=\dfrac{\gamma l^{2}}{6E}$다. 균일 단면 봉의 자중 신장 $\dfrac{\gamma l^{2}}{2E}$와 견주면 분모가 6E인 점이 갈림길이다.

외팔보 고정단의 최대 굽힘모멘트는 $M=PL=5\times 2=10\ \mathrm{kN\cdot m}$, 사각단면 단면계수는 $Z=\dfrac{bh^{2}}{6}$다. $\sigma=\dfrac{M}{Z}$에서 $b=\dfrac{6M}{\sigma h^{2}}=\dfrac{6\times 10\times 10^{3}}{100\times 10^{6}\times 0.1^{2}}=0.06\ \mathrm{m}$이므로 6cm다.

면내 최대 전단변형률은 모어원 반지름의 2배다. $\gamma_{max}=2\sqrt{\left(\dfrac{\varepsilon_{x}-\varepsilon_{y}}{2}\right)^{2}+\left(\dfrac{\gamma_{xy}}{2}\right)^{2}}=2\sqrt{500^{2}+300^{2}}\times 10^{-6}\approx 1166\times 10^{-6}$. 반지름 $583\times10^{-6}$을 그대로 고르면 오답이다.

봉 AB는 양단이 핀인 2력 부재라 수평력만 전달한다. 기둥 밑단 힌지에 대한 모멘트 평형 $F_{AB}\times 3=W\times 2$에서 $F_{AB}=\dfrac{6000\times 2}{3}=4000\ \mathrm{N}$이다.

양단을 고정하면 열응력은 $\sigma=E\alpha\Delta T$이므로 허용 온도차는 $\Delta T=\dfrac{85\times10^{6}}{210\times10^{9}\times 11.5\times10^{-6}}\approx 35.2^{\circ}\mathrm{C}$다. 고정 온도 15℃를 기준으로 위아래 35.2℃이므로 -20.2℃ ~ 50.2℃가 된다.

중앙이 꼭짓점인 삼각형 분포하중의 합력은 $W=\dfrac{1}{2}\omega l$이고, 하중이 스팬 중앙에 대해 대칭이라 두 반력이 같다. 따라서 $R_{A}=\dfrac{W}{2}=\dfrac{\omega l}{4}$.

수직응력에 의한 단위체적당 탄성에너지는 $u=\dfrac{\sigma^{2}}{2E}$다. 즉 응력의 제곱에 비례하고 탄성계수에 반비례한다.

등분포하중을 받는 외팔보의 최대 처짐은 자유단에서 $\delta_{max}=\dfrac{\omega l^{4}}{8EI}$다. 자유단 집중하중일 때의 $\dfrac{Pl^{3}}{3EI}$, 단순보 등분포일 때의 $\dfrac{5\omega l^{4}}{384EI}$와 혼동하지 않는 것이 핵심이다.

후크의 법칙은 응력과 변형률이 비례한다는 관계이므로 $\sigma=E\varepsilon$, $\tau=G\gamma$, $\sigma=K\varepsilon_{v}$가 모두 해당한다. 그러나 $\varepsilon=\dfrac{\delta}{l}$는 변형률의 정의일 뿐 응력이 들어가지 않아 후크의 법칙과 무관하다.

호의 길이 30cm가 중심각 60°를 이루므로 곡률반지름은 $R=\dfrac{s}{\theta}=\dfrac{0.3}{\pi/3}\approx 0.2865\ \mathrm{m}$다.
굽힘 방향 두께가 1mm이므로 $I=\dfrac{20\times 1^{3}}{12}=1.667\ \mathrm{mm^{4}}$이고,
$M=\dfrac{EI}{R}=\dfrac{210\times10^{9}\times 1.667\times10^{-12}}{0.2865}\approx 1.22\ \mathrm{N\cdot m}$.

외팔보 자유단에 P가 작용하면 $M(x)=Px$이므로 $U=\int_{0}^{L}\dfrac{M^{2}}{2EI}dx=\dfrac{P^{2}}{2EI}\cdot\dfrac{L^{3}}{3}=\dfrac{P^{2}L^{3}}{6EI}$다. 자유단 처짐 $\dfrac{PL^{3}}{3EI}$에 $\dfrac{P}{2}$를 곱한 값과 같다.

$\theta=\dfrac{TL}{GI_{p}}$와 $\tau=\dfrac{Tr}{I_{p}}$를 합치면 $L=\dfrac{\theta G r}{\tau}$가 되어 단면 2차 극모멘트가 소거된다. $L=\dfrac{(7\times\pi/180)\times 80\times10^{9}\times 0.025}{100\times10^{6}}\approx 2.44\ \mathrm{m}$이므로 가장 가까운 값은 2.5m다.

단면 회전반지름은 $k=\sqrt{\dfrac{I}{A}}=\sqrt{\dfrac{10\times 10^{3}/12}{100}}\approx 2.887\ \mathrm{cm}$다. 양단 회전(핀)단은 유효길이가 실제 길이와 같으므로 세장비는 $\lambda=\dfrac{200}{2.887}\approx 69$.

등분포하중 외팔보는 $\delta=\dfrac{\omega L^{4}}{8EI}$, $\theta=\dfrac{\omega L^{3}}{6EI}$이므로 둘을 나누면 EI와 ω가 소거되어 $\dfrac{\delta}{\theta}=\dfrac{3L}{4}$가 된다. $L=\dfrac{4\delta}{3\theta}=\dfrac{4\times 0.03}{3\times 0.02}=2\ \mathrm{m}$로, 탄성계수는 필요 없다.

굽힘에 대한 강도가 같으려면 단면계수가 같아야 한다. $\dfrac{\pi d^{3}}{32}=\dfrac{a^{3}}{6}$에서 $\dfrac{d^{3}}{a^{3}}=\dfrac{32}{6\pi}=\dfrac{16}{3\pi}$이므로 $d:a=\sqrt[3]{16}:\sqrt[3]{3\pi}$.

경간이 같은 2경간 연속보가 등분포하중을 받으면 중앙 지점 반력이 $\dfrac{5}{4}ql$로 가장 크고, 양 끝 반력은 $\dfrac{3}{8}ql$이다. 합이 $\dfrac{3}{8}+\dfrac{5}{4}+\dfrac{3}{8}=2$가 되어 전체 하중 $2ql$과 맞는다.

토크는 $T=\dfrac{P}{\omega}=\dfrac{7500}{2\pi\times 3600/60}\approx 19.9\ \mathrm{N\cdot m}$다. $\tau=\dfrac{16T}{\pi d^{3}}$에서 $d=\sqrt[3]{\dfrac{16\times 19.9}{\pi\times 60\times10^{6}}}\approx 0.0119\ \mathrm{m}$이므로 최소 12mm가 필요하다.

용접은 아크·화염으로 국부만 수천 ℃까지 올렸다가 곧바로 식히므로 반응 온도는 매우 높고 시간은 극히 짧다. 그래서 제강 같은 평형 반응이 되지 못하고, 가스 흡수와 산화가 국부적으로 심하게 일어난다.

저항용접의 발열은 줄의 법칙을 따라 $H=I^{2}RtK$다. 전류의 제곱에 비례하므로 전류가 가장 큰 영향을 주고, 저항과 통전시간은 1차로만 비례한다.

순철은 상온부터 912℃까지 α철이며 체심입방격자(BCC)다. 912~1394℃의 γ철이 면심입방격자(FCC), 1394℃ 이상 δ철은 다시 체심입방격자다.

가공경화(전위 축적), 고용체경화(용질원자), 석출경화(미세 석출물)는 모두 전위의 이동을 방해해 강도를 올리는 경화 기구다. 풀림은 반대로 전위를 없애고 회복·재결정을 일으켜 연화시키는 열처리라 경화 기구가 아니다.

항온변태곡선은 일정 온도로 유지하며 변태를 본 선도로, S곡선(TTT)·코(nose)·베이나이트가 모두 여기서 나오는 용어다. CCT는 연속냉각변태곡선이라 항온 유지가 아닌 연속 냉각 조건의 선도다.

구리는 열전도율이 연강의 약 8배여서 용접열이 순식간에 주위로 퍼진다. 그래서 열영향부가 매우 넓어지고, 국부 가열이 어려워 예열과 큰 입열이 필요하다.

Mn은 Ni·C·N과 함께 오스테나이트(γ) 안정화 원소여서 상태도에서 γ역을 넓힌다. Cr·Mo·Si는 페라이트 안정화 원소라 γ역을 좁히고 α역을 넓힌다.

냉간가공으로 전위가 얽혀 쌓이면 더 이상 변형하기 어려워져 강도·항복점·경도가 오르고 연신율은 떨어진다. 이것이 가공경화(변형경화)이며, 풀림으로 재결정시키면 원래 성질로 돌아간다.

킬드강은 Al·Ti·Fe-Si로 완전 탈산해 만든 강괴로, Al·Ti이 결정립을 미세화하고 기포·편석이 거의 없어 용접성이 가장 좋다. 림드강은 탈산이 불충분해 기공과 편석이 많다.

중금속과 경금속은 비중 약 4~5를 경계로 나눈다. Be는 비중 1.85로 경금속이고, Fe(7.87)·Ni(8.9)·Cr(7.19)은 모두 중금속이다.

오스테나이트에서 노랭 같은 서냉을 하면 탄소가 충분히 확산해 페라이트와 시멘타이트가 층상으로 늘어선 펄라이트가 된다. 냉각속도를 올릴수록 소르바이트 → 트루스타이트 → 마르텐사이트 순으로 바뀐다.

18Cr-8Ni형(오스테나이트계) 스테인리스강은 크롬과 니켈을 함께 함유해 내식성과 가공성이 뛰어나고, 고온에서도 강도 저하가 적어 고온성능 역시 우수한 재료이다.
반면 δ(델타)페라이트상의 석출은 용접금속이나 열영향부 등에서 나타나는 조직 변화로, 과다하면 인성과 내식성을 떨어뜨려 문제로 다루는 현상이지 이 강재의 장점이 아니다.

알루미늄은 산소와의 친화력이 매우 커서 보호가스에 산소를 섞으면 산화알루미늄 피막이 두꺼워져 융합불량·기공이 생기므로 쓰지 않는다. 용입 조절은 전류 세기, 전극 극성(직류역극성·교류), 헬륨 혼합비로 한다.

쇼어경도는 다이아몬드 해머를 일정 높이에서 낙하시켜 튀어오른 높이로 구하는 반발식 시험이라 압흔이 거의 남지 않아 완성품에도 쓸 수 있다. 브리넬·비커스·로크웰은 모두 압입자를 눌러 압흔 크기나 깊이를 재는 압입식이다.

망간철(Fe-Mn)과 알루미늄은 산소와의 친화력이 철보다 커서 용융금속의 산소를 빼앗아 슬래그로 띄우는 대표적 탈산제다. 형석·규산칼리는 각각 슬래그 유동성 조절제와 고착제여서 탈산 작용이 없다.

격자결함은 차원으로 나뉘어 원자공공은 점결함, 전위는 선결함, 적층결함·결정립계·쌍정경계는 면결함이다. 수축공·기공 같은 주조결함은 체적(부피)결함에 속한다.

주철은 용접열로 급랭되면 백선화·경화층이 생겨 균열이 나므로, 용접 후 풀림(annealing)으로 가열 후 서냉해 경화층과 잔류응력을 없앤다. 담금질은 오히려 경화를 유발해 목적과 정반대다.

Ni은 페라이트에 고용되어 천이온도를 크게 낮춰 저온인성을 높이므로 LNG 탱크용 9% Ni강처럼 저온용 강에 쓰인다. 탄소와 유황은 오히려 천이온도를 올려 저온취성을 심하게 만든다.

저탄소강을 200~300℃에서 인장하면 C·N 원자가 전위에 모여 고착되면서 인장강도는 오르고 연성은 떨어진다. 이 온도대에서 표면 산화막이 푸르게 보여 청열취성이라 부르며, 900℃ 부근 FeS 때문에 생기는 적열취성과는 다른 현상이다.

칼로라이징은 강 표면에 알루미늄을 확산 침투시켜 내고온성(내산화성) 확산층을 만드는 금속침투법이다. 크로마이징은 Cr, 실리코나이징은 Si, 보로나이징은 B을 침투시킨다.

지그(jig)는 용접할 부재를 정해진 위치에 물려 고정한 채 조립·용접하게 하는 도구다. 조립 정밀도를 높이고 변형을 억제하며 작업 능률을 올린다.

어닐링(풀림)은 가열 후 서냉해 내부응력 제거·결정립 조절·연화(유연성 회복)를 노리는 열처리다. 강도와 강인성을 높이는 것은 담금질 후 뜨임의 목적이라 풀림의 목적이 아니다.

용접선을 선으로 보고 $t=1$로 계산하면 상자형(윤상) 필릿의 단면 2차 모멘트는 $I^{\prime}=\dfrac{d^{2}(3b+d)}{6}$다. $b=50\ \mathrm{mm}$, $d=100\ \mathrm{mm}$을 넣으면 $I^{\prime}=\dfrac{100^{2}(3\times 50+100)}{6}\approx 416667\ \mathrm{mm^{3}}=416.7\ \mathrm{cm^{3}}$.

형틀 굽힘 시험편은 번호가 커질수록 적용 판 두께가 두꺼워지도록 규정되어 있어 보기 중에서는 3호가 가장 두꺼운 판을 시험한다. 0호라는 시험편 번호는 규격에 없다.

라멜라 테어는 압연으로 늘어난 개재물이 층을 이룬 모재가 판 두께 방향의 인장 구속을 받아 층상으로 찢어지는 결함이다. 그래서 판 두께 방향으로 뽑은 시험편의 단면 수축률이 이 결함에 대한 저항성 지표로 쓰인다.

피복아크 용접봉 기호의 앞 두 자리는 용착금속의 인장강도(kgf/mm²)를 뜻한다. 50kgf/mm²급 고장력강에는 5016계(저수소계)를 쓰고, 4316은 43kgf/mm²급 연강용이라 급이 맞지 않는다.

역변형법은 용접 전에 수축이 일어날 방향의 반대쪽으로 미리 굽혀 놓아 용접 후 수축으로 제자리에 오게 하는 변형 방지·교정법이다. 억제법은 지그로 강제 구속하는 것, 도열법은 열을 빼앗아 입열 영향을 줄이는 것이다.

스트롱 백은 판을 가로질러 덧대어 각변형·틀어짐을 억제하는 가접 구속 지그다. 용착금속이 흘러내리지 않게 받쳐 주는 것은 뒷받침(backing)이나 엔드탭의 역할이다.

용접선을 선으로 보면($t=1$) 자체 단면 2차 모멘트는 무시되고 평행축 정리 항만 남는다. 길이 a인 용접선이 중립축에서 d만큼 떨어져 있으므로 $I^{\prime}=A d^{2}=(a\times 1)d^{2}=ad^{2}$.

런 오프 탭(엔드탭)은 모재 양 끝에 덧붙이는 보조판으로, 아크 시작·끝에서 생기는 기공·크레이터·용입불량이 모재 밖 탭에 생기게 한 뒤 잘라 낸다. 스트롱백은 변형 억제, 포지셔너는 용접 자세를 바꾸는 장치다.

응력집중은 용접 토(toe)나 노치처럼 형상이 급변하는 곳에서 국부적으로 일어나 피로강도를 크게 떨어뜨린다. 다만 연성재료는 국부 항복(소성변형)으로 응력이 재분배되므로 정적 강도에는 거의 영향이 없다.

열전도율은 구리 약 385, 알루미늄 약 205, 연강 약 50, 스테인리스강 약 16 W/m·K 순이다. 따라서 구리 - 알루미늄 - 연강 순이며, 열전도율이 클수록 용접 시 예열과 큰 입열이 필요하다.

필릿 용접의 다리길이(각장)는 얇은 쪽 판 두께의 70% 정도가 표준이다. 이보다 크게 하면 용착량과 변형·비용만 늘고 강도 이득은 크지 않다.

완전 용입 맞대기 이음은 목두께를 판 두께 t로 보므로 단면계수는 $Z=\dfrac{Lt^{2}}{6}=\dfrac{20\times 2^{2}}{6}\approx 13.33\ \mathrm{cm^{3}}$다. 따라서 $\sigma_{b}=\dfrac{M_{b}}{Z}=\dfrac{9500}{13.33}\approx 712.5\ \mathrm{kgf/cm^{2}}$.

단면 2차 극모멘트는 서로 직교하는 두 축의 단면 2차 모멘트 합이다($I_{p}^{\prime}=I_{x}^{\prime}+I_{y}^{\prime}$). 길이 b인 용접선이 X축에서 d 떨어져 있어 $I_{x}^{\prime}=bd^{2}$이고, Y축에 대해서는 $I_{y}^{\prime}=\int_{0}^{b}x^{2}dx=\dfrac{b^{3}}{3}$이므로 $I_{p}^{\prime}=bd^{2}+\dfrac{b^{3}}{3}$.

X형 홈은 양면을 V형으로 가공해 양쪽에서 용접하므로 같은 판 두께에서 용착량이 적고 각변형도 서로 상쇄된다. I형은 얇은 판, V형·J형은 중간 두께용이라 보기 중 가장 두꺼운 판에는 X형이 적합하다.

저온균열(지연균열)의 직접 원인은 확산성 수소, 경화된 조직(마르텐사이트), 구속응력 세 가지다. 내열 피로특성은 고온 반복하중에 대한 성질이라 저온균열의 직접 원인이 아니다.

입열이 크면 최고 도달 온도가 오르고 냉각속도가 느려져 결정립 조대화 등 조직 변화가 달라지므로, 용접 입열은 재질 변화를 좌우하는 핵심 인자다. 최고 도달 온도·냉각속도·예열 온도도 모두 열영향부 재질에 영향을 준다.

저수소계(E4316)는 피복제가 흡습하면 수소 때문에 기공·저온균열이 생기므로 300~350℃에서 1~2시간 건조해 써야 하고, 아크는 짧게 유지해야 한다. 석회석·형석을 주성분으로 해 인성과 내균열성은 우수하지만 아크가 다소 불안정하고 비드가 볼록해지기 쉽다.

용기 속 산소량은 $33 \times 100 = 3300\,\mathrm{L}$이다. 프랑스식 팁의 번호는 1시간당 아세틸렌 소비량(L)을 뜻하므로 300번 팁은 아세틸렌을 시간당 300L 쓰고, 혼합비가 1:1이면 산소도 시간당 300L 소비한다. 따라서 $\dfrac{3300}{300} = 11$, 즉 11시간 용접할 수 있다.

서브머지드 아크 용접은 용제 속에서 대전류로 용접하므로 홈 가공과 조립 정밀도가 매우 중요하다. 루트 간격이 0.8mm 이상이면 용융금속이 흘러내려 용락이 생기므로 그대로는 용접할 수 없다는 것이 대표적 단점이다. 나머지 보기는 반대로 서술된 것으로, 이 용접법은 용융·용착속도가 빠르고 용입이 깊으며 곡선보다 직선 용접에 적합하다.

정전압(CP) 특성은 아크 길이가 조금만 변해도 전류가 크게 변해 와이어 용융속도를 스스로 맞춰 주는 특성으로, 와이어를 일정 속도로 보내는 소모식 와이어 용접에 필요하다. 따라서 가스메탈 아크 용접(GMAW)이 정전압 전원을 쓰고, SMAW·GTAW·PAW처럼 작업자가 아크 길이를 조절하는 용접은 정전류(수하) 특성 전원을 쓴다.

전격의 위험은 인체를 흐르는 전류의 크기로 결정되므로, 취급 전류가 큰 대전류 용접일수록 감전 시 피해가 크다. 어스(접지) 접촉이 양호하면 오히려 누설전류가 대지로 빠져 전격 위험이 줄어들고, 용접봉 굵기나 아크 안정성은 감전과 직접 관계가 없다.

투과도계(IQI)는 두께를 알고 있는 시험편을 시험체와 함께 촬영해, 필름에 나타난 결함의 크기를 이 기준과 비교·판정하고 투과사진의 상질(감도)을 확인하는 기구이다. 계조계는 농도 변화를 보는 것이고, 탐촉자는 초음파탐상용 소자라 방사선 사진과 무관하다.

용접입열은 $H=\dfrac{60EI}{v}\,[\mathrm{J/cm}]$로 구한다. 대입하면 $2000=\dfrac{60\times 25\times 200}{v}$이므로 $v=\dfrac{300000}{2000}=150$, 즉 150 cm/min이다.

원자수소 용접은 텅스텐 전극 사이의 아크로 수소분자가 원자상 수소로 해리되었다가 모재 표면에서 다시 분자로 재결합할 때 내놓는 열을 이용한다. 즉 $\mathrm{H_2}\rightarrow 2\mathrm{H}\rightarrow \mathrm{H_2}$의 순환이며, 이때 수소가 대기를 차단해 환원성 분위기도 만들어 준다.

플레임 플레이너는 여러 개의 절단 토치를 나란히 배치해 두껍고 폭이 넓은 강판을 한 번에 직선·평행으로 절단하는 장치로, 조선소의 강판 재단에 쓰인다. 자동 가스 절단기는 대개 토치 하나를 주행시키는 방식이고 광전관식은 도면 선을 광학적으로 추적하는 형식이라 대형 평행 절단에는 맞지 않는다.

가포화리액터형은 가변저항으로 직류 여자전류만 바꿔 리액터의 포화도를 조절해 전류를 바꾸므로, 움직이는 부분이 없어 원격조정이 쉽다. 가동철심형·가동코일형은 철심이나 코일을 기계적으로 이동시켜야 하고 탭전환형은 탭을 직접 갈아 끼워야 해서 원격조정에 부적합하다.

용접봉 표시에서 뒤의 두 수치는 심선 지름 × 길이를 뜻하므로 5.0은 지름 5.0mm, 400은 용접봉의 길이 400mm이다. 앞의 E4316은 용접봉의 종류(저수소계), AC는 사용 전원을 나타낸다.

압접은 접합부에 압력을 가해 붙이는 방식이며, 초음파 용접은 가압한 상태에서 초음파 진동으로 표면 산화막을 깨뜨려 고상 접합시키는 대표적인 압접이다. 전자빔·레이저·원자수소 용접은 모두 모재를 녹여 붙이는 융접이다.

용접결함은 치수상·구조상·성질상 결함으로 나뉘며, 성질상 결함은 완성된 이음의 기계적·화학적 성질이 요구 수준에 못 미치는 것을 말한다. 따라서 인장강도 부족이 여기 해당하고, 균열·언더컷·용입불량은 형상 자체의 흠인 구조상 결함이다.

MIG(불활성가스 금속아크) 용접은 아르곤·헬륨으로 용융지를 완전히 차폐하므로 산화·질화가 억제되어 스패터와 합금원소의 손실이 적다. 용제를 쓰지 않아 용접 후 슬래그 청소가 필요 없고, 전류밀도가 높아 능률적이며 후판까지 적용 범위가 넓다.

줄의 법칙으로 저항열은 $H=0.24\,I^{2}Rt\,[\mathrm{cal}]$이다. 대입하면 $H=0.24\times 1500^{2}\times 220\times 0.25=2.97\times 10^{7}\,\mathrm{cal}$이므로 약 29700 kcal이다.

역률은 전원에서 끌어온 피상전력 중 실제로 소비된 비율이므로 $\text{역률}=\dfrac{\text{소비전력}[\mathrm{kW}]}{\text{전원입력}[\mathrm{kVA}]}\times 100\%$로 정의된다. 아크 발생시간을 작업시간으로 나눈 보기 2의 식은 역률이 아니라 사용률의 식이다.

자동전격방지장치는 아크가 끊긴 순간 용접기 2차 무부하 전압을 안전전압(약 25V 이하)으로 자동으로 낮춰 주는 장치로, 교류 아크 용접기의 감전 방지 설비다. 헬멧은 아크광·스패터를 막는 보호구일 뿐 감전을 막지는 못한다.

피복제는 아크 안정, 대기 차단에 의한 용착금속 보호, 탈산·정련, 슬래그 형성, 합금원소 첨가 등을 담당한다. 수소는 비드밑 균열·은점·기공의 원인이 되므로 피복제는 수소를 공급하는 것이 아니라 오히려 수소 침입을 억제하도록 설계된다.

내균열성은 용착금속에 남는 수소량이 적을수록 좋아 저수소계가 가장 우수하고, 일미나이트계·고산화철계가 그 다음이다. 고셀룰로스계(E4311)는 피복제의 셀룰로스가 분해되며 수소를 다량 발생시키므로 내균열성이 가장 나쁘다.

아세틸렌의 완전연소식은 $\mathrm{C_2H_2}+2\tfrac{1}{2}\mathrm{O_2}=2\mathrm{CO_2}+\mathrm{H_2O}$로, 아세틸렌 1에 대해 산소 2.5가 필요하다. 나머지 보기는 각각 프로판, 부탄, 에탄의 연소식이다.

감전자를 맨손으로 잡아당기면 구조자까지 함께 감전되므로 절대 해서는 안 된다. 먼저 전원을 차단하고(불가능하면 마른 나무·절연물로 떼어낸 뒤) 호흡과 맥박을 확인해 인공호흡 등 응급처치를 한 다음 즉시 의료기관에 연락한다.