A Feasibility Study on the Application of Self-Shielded Flux Cored Arc Welding Process for the On-Site Steel Bridge Box Fabrication

교량용 강재 박스의 현장 제조시 셀프실드 플럭스코어드 아크용접의 적용 타당성에 대한 연구

A feasibility study on the application of self?shielded flux cored arc welding to the on-site SM520 steel bridge box fabrication for express trains and high way construction instead of gas-shield flux cored arc welding was conducted in terms of weld soundness, mechanical properties, toughness and microstructures. All welded specimens made with the self?shielded FCAW process were tested by magnetic particle and ultrasonic techniques and they were found to be sound. All multipass weld specimens made with both self-shielded and gas-shielded FCAW processes showed yield and tensile strengths of $462{\sim}549\;MPa$ and $548{\sim}640\;MPa$, respectively. The impact values of Charpy V-Notch weld specimens also met with the required value of 40J at $-20^{\circ}C$. The hardness values of the top area of weldments were higher than those of the bottom area because of higher residual stresses in the near surface. It was found that welding characteristics of SM520 steel by the on-site welding conditions with self-shielded FCAW showed almost equivalent to those by gas-shielded FCAW in terms of sound welds, mechanical properties and microstructure.

본 연구에서는 구조용강 SM520을 사용하여 교량용 박스 제작시 플럭스 코어드 아크용접법에서 가스실드방식과 셀프실드방식의 두 공정으로 제작된 용접부를 건전성, 기계적 성질 및 미세조직에서 비교하였다. 그 결과 두 용접 프로세스에 의해 제작된 용접부들은 매크로 조직 및 비파괴 검사 결과 건전성이 입증되었고, 항복 및 인장강도가 각각 $462{\sim}549\;MPa$와 $548{\sim}640\;MPa$였고, CVN 충격치는 $-20^{\circ}C$에서 요구값인 40J을 충족하였다. 결과적으로, 고속철도나 고속도로 건설시 사용되는 교량용 SM520강 박스 제조시 고소 및 강풍 조건하에서 용접할 때 셀프실드 아크용접법은 기존의 가스실드 아크 용접법과 비교하여 대등한 용접 특성들을 보였기 때문에 현장 시공시 적용 타당성이 있다고 사료된다.