오비탈 용접 시스템 교육: 신규 용접사 가이드

오비탈 용접 시스템 교육: 신규 용접사 가이드

이미 많은 제조업 회사에서 숙련된 용접사를 찾는 것을 점점 힘들어하고 있고, 앞으로도 더 힘들어질 것으로 예상하고 있습니다. 미국용접협회(AWS, American Welding Society)에 따르면 현재 현장에서 근무하고 있는 용접사 중 과반이 은퇴를 앞두고 있습니다. 용접사의 평균 연령은 55세라고 합니다. 따라서 2020년 미국에서는 용접사가 약 291,000명 부족하게 됩니다.

이런 문제에 대응하기 위해 더 적은 인력으로 더 많은 일을 산출할 수 있는 자동화 시스템이 주목을 받고 있습니다. 1960년대에 처음 소개된 자동 오비탈 가스 텅스텐 아크 용접(GTAW, Gas Tungsten Arc Welding)은 밀폐성, 고성능, 초고순도를 중요시하는 다양한 산업에서 주목을 받았습니다. 자동 오비탈 용접 시스템을 사용하면 제어가 필요하며, 반복적이고, 체계화된 고품질의 용접을 손쉽게 진행할 수 있습니다. GTAW는 입열(heat input) 제어를 정밀하게 할 수 있기 때문에, 얇은 치수의 금속을 이을 수 있고 열에 민감한 부품도 밀착하여 용접할 수 있다는 장점이 있어, 오비탈 용접에서 가장 많이 사용하는 공정 중 하나가 되었습니다.

스웨즈락 오비탈 용접 교육 과정 등록하기

하지만 자동 오비탈 용접 시스템을 도입하더라도 교육받고 잘 훈련된 용접사가 없으면 무용지물입니다. 이는 자동화된 기계가 전문가인 인간을 대신할 수는 없다는 것을 의미합니다. 오히려 자동화 시스템을 잘 다루기 위해 더 많은 교육이 필요해졌습니다. 용접사들은 사실상 재질 조성, 야금학(metallurgy), 셋업, 퍼지(purge), 지지(backing), 차폐 가스(shielding gases), 전력 및 전압, 용융부 역학(weld pool dynamics), 전극 크기, 팁 구성(tip configurations) 등과 같은 모든 기초 산업 지식을 이해하고 있어야 합니다. 뿐만 아니라, 자동 용접 시스템은 어떻게 작동하는지, 각 입열(heat input)에 어떻게 대응하는지, 그리고 재질 공급자에게 어떤 문서를 요청해야 하는지도 추가로 공부해야 합니다.

오비탈 용접 교육 관련 고려사항

스웨즈락은 자동 GTAW 기계 작업자를 위하여 다양한 교육 프로그램을 제공하고 있습니다. 교육 프로그램은 이틀 과정부터 일주일 과정까지 다양합니다. 교육 기간이 길면 단기적으로 본래 업무에 지장을 줄 수 있으나, 심도 있는 내용을 배울 수 있기 때문에 장기적인 측면에서는 짧은 교육과정보다 더 큰 이점이 있습니다.

프로그램을 선택할 때는 기술적 특성, 세부 교육 과정, 실습 유무까지 살펴봐야 합니다. 그리고 교육 자료를 검토하고 그 품질을 평가하여 이러한 자료가 팀의 특정 요구에 유용한지 확인해야 합니다. 이를테면, 좋은 오비탈 용접 교육 프로그램이라면 용접하려고 하는 두 가지 금속이 다를 경우, 각각의 재질 조성에 관해 알려줄 것입니다.

강사의 전문성 또한 교육 프로그램의 내용만큼 중요합니다. 검증된 용접 강사가 가르치는 교육 프로그램을 찾으셔야 합니다. 용접을 한 번 잘못하면 재료가 손상될 수 있고, 오히려 질이 좋지만 가격이 높은 교육 프로그램의 비용보다 더 큰 비용을 지불하게 될 수도 있습니다.

용접 교육 수강생들은 각 용접 단계별로 정확하고 반복적인 용접 전류 레벨을 생성하는 것이 자동 용접의 목표라는 것을 이해해야 합니다. 좋은 교육 프로그램은 작동 원리, 장점, 한계, 문제점, 변수를 비롯해 오비탈 용접 기술과 관련된 과정을 가르칩니다. 장비를 사용하는 사람들을 대상으로 하는 교육이라면, 강사는 전원 공급에 대해서도 심도 있게 가르쳐야 합니다.

오비탈 용접 공정에 사용되는 가스 이해하기

차폐 가스 (Shielding Gases)

오비탈 용접 교육 프로그램을 평가할 때는 차폐 가스 및 퍼지에 얼마나 중점을 두고 가르치는지를 살펴봐야 합니다. 수강생들은 차폐 가스가 대기 오염으로부터 전극(electrode)과 용융 용접 금속(molten weld metal)을 어떻게 보호하는지 배워야 합니다. GTAW에서 가장 흔히 사용하는 차폐 가스는 아르곤과 헬륨이고, 특수 애플리케이션에는 일반적으로 아르곤과 헬륨의 혼합물을 사용합니다.

따라서 용접사는 헬륨과 아르곤의 선호 비율을 알고 있어야 합니다. 차폐 효과성에 영향을 미치는 주요소는 가스 밀도입니다. 공기보다 1.33배 밀도가 높은 아르곤은 용접 공간을 효율적으로 덮어 대기를 차단합니다. 밀도가 더 낮은 헬륨은 작업 공간에서 머무르지 않고 위로 상승하는 경향이 있습니다. 동등한 수준의 차폐(shielding)를 만들려면 헬륨의 유량은 아르곤보다 2~3배 더 많아야 합니다.

한편 차폐 가스는 일부 재료의 금속 조직에 영향을 줍니다. 일반적으로 다른 가스보다 아르곤 실드 하에 더 조용하고 안정적인 아크(arc)가 생성됩니다. 그리고 낮은 단가와 저유량을 요구하기 때문에 아르곤을 선호하기도 합니다. 이렇듯 차폐 가스를 선택할 때는, 올바른 결정을 내리는데 필요한 지식을 갖추고 있어야 합니다.

가스 퍼지 (Gas Purging)

오비탈 용접 작업의 결과는 가스 퍼지(Gas purging 또는 Backing gas) 기술 에 상당한 영향을 받습니다. 경력이 많아도 이 기초 개념의 중요성을 과소평가하는 용접사가 많습니다. 용접 업계 종사자 중 일부는 가스 퍼지를 용접계의 아킬레스건이라고 부릅니다. 따라서 퍼지의 원리와 퍼지의 시간 계산법을 다루는 교육 프로그램이 반드시 필요합니다.

퍼지 가스의 올바른 선택(보통 아르곤 가스)은 성공적인 퍼지를 위한 첫 단계입니다. 아르곤의 순도 등급은 다양하게 선택이 가능하며, 작업 결과에 맞게 순도를 선택하는 것이 매우 중요합니다. 용접을 잘 하기 위해서는 튜빙 또는 배관, 용접 이음(weld joint)에 걸쳐 올바른 유량과 압력을 찾고 설정하는 것이 매우 중요합니다. 이 과정을 적절하게 처리하지 않으면 문제가 발생하기 십상입니다. 가스 퍼지를 잘못하거나 아예 시행하지 않으면, 전체 제조 시스템이 손상될 수도 있습니다. 내부 압력을 통해 용접 중인 부품의 내벽으로 용접 비드(weld bead)가 내려가게 함으로써, 용접 금속과 열영향부(heat-affected zone)가 적절한 유량을 통해 청결을 유지하는 방법도 있다는 것을 알아둘 필요도 있습니다.

용접을 위한 우수한 재질 선택하기

용접의 품질은 재료에서부터 시작합니다. 최상의 오비탈 용접 시스템을 사용해도, 제조 튜빙, 피팅 및 기타 부품의 재료 품질이 나쁘면 아무 소용이 없습니다. 좋은 재료 교육이라면, 재료 조성, 야금학(metallurgy)과 관련된 문제, 유황 함유량이 용접 품질에 미치는 영향을 포함해야 합니다.

재료는 연강, 니켈 합금, 내화 금속 및 활성 금속, 스텐레스강의 네 가지 주요 유형으로 나눌 수 있습니다. 오비탈 용접 교육 프로그램의 수강생들은 모든 재료 및 재료 증명서를 검토하는 방법과 문서를 평가하는 방법을 습득해야 합니다.

연강

연강을 사용할 때는 오비탈 용접의 품질이 소량의 황, 인, 산소 등 기본 금속 불순물에 크게 좌우된다는 사실을 기억해야 합니다. 또한 이러한 합금의 수소 취화(hydrogen embrittlement)는 탄화수소 또는 수증기 오염이 존재하는 경우 문제가 될 수 있습니다.

니켈 합금

니켈 합금은 훌륭한 재료적 특성을 가졌고 부식에 취약한 애플리케이션에 매우 적합하지만, 균열 민감성으로 인해 용접하기가 쉽지 않습니다.

내화 금속 및 활성 금속

내화(Refractory) 금속 및 활성 금속으로 된 튜빙과 배관 이음에는 일반적으로 오비탈 용접 공정을 가장 많이 사용합니다. 내화 금속(몰리브덴, 탄탈륨 등) 및 활성 금속(티타늄, 지르코늄 등)은 불활성 기체의 보호를 받지 않으면 고온에서 산화되기 쉽습니다. 오비탈 GTAW 방법을 활용하면, 이러한 금속 및 합금의 모든 아크 용접 공정에서 열 집중, 광범위한 입열 제어, 최고의 불활성 기체 차폐(inert gas shielding)가 가능합니다.

스텐레스강

스텐레스강은 최소 10.5% 의 크롬을 함유해 즉각적으로 산화물 층을 생성하여 재료 내부의 물질을 보호하는 내식성이 뛰어납니다.  이러한 내부 물질을 통해 재료의 미세구조인 오스테나이트(Austenite), 페라이트(Ferrite) 또는 듀플렉스(Duplex) 스텐레스강에서 나타나는 오스테나이트와 페라이트의 혼합물을 파악할 수 있습니다. 스텐레스강은 일반적으로 용접이 가능하다고 알려졌지만, 용접하기 전에 각 미세구조별 주의사항들을 먼저 파악해야 합니다.

황 함량

오비탈 용접에서 또 알아두어야 할 주요 요인은 재료의 황 함유량입니다. 유황은 가공 및 성형을 쉽게 하기 위해 종종 재료에 추가됩니다.  용접할 때 황의 함유량은 용접의 표면장력을 변하게 하여 재료의 열 흐름과 용입 특성에 영향을 미칠 수 있습니다. 특히 오비탈 용접 교육 수강생들은 용접 중인 부품 간의 황 함량 차이가 얼마나 중요한지 알아야 합니다. 황 함유량이 크게 차이 나는 부품을 용접하는 경우, 비드는 황 함유량이 더 낮은 부품으로 움직이게 되어, 이로 인해 부분적으로 이음을 못하게 될 수 있습니다.

지식

용접사의 숫자가 전 세계적으로 줄어들면서 제조업이 어려움에 처할 것이라는 우려가 점차 커지고 있습니다. 이런 문제에 대응하기 위해 특정 직업, 장비, 기술에 따라 더 적은 인력으로 더 많은 일을 산출할 수 있는 자동화 시스템이 주목을 받고 있습니다. 오비탈 자동 용접 시스템으로 기계가 용접 작업을 모두 하게 되면 용접사들을 양성할 필요가 없다는 오해가 생길 수 있으나, 실제로 자동 용접 시스템을 다루기 위해서는 정확하고 폭넓은 최신 교육이 어느 때보다도 더 중요합니다. 오비탈 용접 장비의 작업자들은 연결부를 만들고 용접을 수행하는 단순한 작업 외에도, 현대 용접 환경의 엄격한 허용 기준을 충족하는 데 필요한 복합적인 기술을 터득하기 위해 검증된 강사가 진행하는 우수한 교육을 받아야 합니다.

스웨즈락의 오비탈 용접 교육 과정(5일)에 여러분의 팀을 등록하고 싶으십니까? 등록 양식을 작성하신 다음 공식 스웨즈락 판매/서비스 센터로 보내 주십시오. 현지 가격 정보 및 교육 관련 추가 세부 사항도 여기로 문의하시면 됩니다.

스웨즈락 오비탈 용접 교육 과정 등록하기