• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.41 no.4
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• pp.321-327
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• 2017

In this study, to investigate the shape of the back bead as a weld quality parameter and to select the optimal condition of the root-pass TIG welding of a horizontal butt-joint, an experimental design and the response surface method (RSM) have been employed. Three parameters are used as input variables, which include the base current, peak current, and welding speed. The back bead width is selected as an output variable representing the weld quality, the target value of the width is 5.4 mm. Conducting the experiments according to the Box-Behnken experimental design, a $2^{nd}$ regression model for the back bead width was made, and the validation of the model was confirmed by using the F-test. The desirability function was designed through the nominal-the-best formula for the appropriate back bead width. Finally, the following optimal condition for welding was selected using the RSM: base current of 0.9204, peak current of 0.8676, and welding speed of 0.3776 in coded values. For verification, a test welding process under the optimal condition was executed and the result showed the back bead width of 5.38 mm that matched the target value well.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 1992.04a
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• pp.58-59
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• 1992

• Proceedings of the KWS Conference
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• 1998.05a
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• pp.56-57
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• 1998

• Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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• v.21 no.2
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• pp.349-353
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• 2012

As the world wind energy market grows rapidly, the productions of wind power generation equipment have recently increased, but manufacturers are not able meet this requirement. Particularly offshore wind energy industry is one of the most popular renewable energy sectors. To generalize welding processes, the welding automation is considered for steel structure manufacturing in offshore wind energy to get high quality and productivity. Welding technology in construction of the wind towers is depended on progress productivity. In addition, the life of wind tower structures should be considered by taking account of the natural weathering and the load it endures. The root passes are typically deposited using Gas Tungsten Arc Welding(GTAW) with a specialized backing gas shield. Not only the validation consists of welders experienced in determining the welding productivity of the baseline welding procedure, but also the standard testing required by the ASME section IX and API1104 codes, toughness testing was performed on the completed field welds. This paper presents the welding characteristics of the root-pass welding of high tensile steel in manufacturing of offshore wind tower. Based on the result from welding experiments, optimal welding conditions were selected after analyzing correlation between welding parameters(peak current, background current and wire feed rate) and back-bead geometry such as back-bead width(mm) and back-bead height performing root-pass welding experiment under various conditions. Furthermore, a response surface approach has been applied to provide an algorithm to predict an optimal welding quality.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2004.05a
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• pp.134-135
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• 2004

해양구조물의 설치 환경 및 제품의 사용환경이 악화됨에 따라서 높은 내식성을 보이는 수퍼 이상 스테인리스강(이하: SDSS)의 사용이 많아지고 있다. 해양 구조물에 사용되는 SDSS는 대부분이 파이프자재로서 내부에서의 접근이 불가능하여 용접은 GTAW로 초층을 용접하여 이면 비드를 형성시키는 One side 용접법이 채택되고 있다. (중략)

• Proceedings of the Korean Society of Marine Engineers Conference
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• 2011.06a
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• pp.76-76
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• 2011

선박이나 산업 플랜트에서 파이프 또는 탱크류의 맞대기 용접 시 안정적인 이면비드의 형성은 매우 중요하다. 대부분의 현장에서 파이프 맞대기 초층용접부의 안정적인 이면비드를 형성하기 위해 3mm의 루트갭을 띄우고 루트면이 없는 V-그루브에서 필러를 사용하는 수동 TIG용접을 주로 사용하고 있다. 수동 TIG용접은 고품질의 비드와 우수한 아크안정성, 그리고 용접인자의 제어가 쉽다는 장점이 있다. 그러나 수동 TIG용접은 용접속도가 10cpm정도로 느리기 때문에 GMAW에 비해 생산성이 낮고 작업자의 숙련도에 따라 품질이 변하게 된다. 본 연구에서는 높은 생산성과 기준갭 1.5mm에서 단차의 허용공차를 크게 하기 위해 루트면 3mm를 가지는 U-그루브의 설계를 하였으며, 두꺼운 루트면을 가지는 그루브에서 안정적인 이면비드를 형성시키기 위해 GMAW에서 아크 충격량에 대한 검토를 실시하였다. GMAW의 아크력이 용입에 어떠한 영향을 미치는지 검토하기 위해 수냉되는 동판에 갭을 1.5mm 띄우고 동일한 용착량과 입열량에서 아크력만을 변화시켜 실험하였다. 또한, U-그루브의 루트부를 모델링하여 두께3t의 평판시편을 각각의 갭과 단차 조건에서 실험하였다. 이 때, 기준갭 1.5mm에서 갭에 의해 생기는 단면적을 기준 갭단면적, 갭이 증가함에 따라 증가되는 단면적을 추가 갭단면적, 갭이 감소함에 따라 감소하는 단면적을 감소 갭단면적으로 정의하였다. 용접 중 발생하는 추가, 감소 갭단면적에 대하여 용착량을 50%의 수준으로 증가, 감소 시켰다. 갭에 따라 아크력을 변경하여 실험을 실시하였고 이면비드의 형상을 확인 하였다. 마지막으로 평판 시편의 조건에서 안정적으로 이면비드가 형성된 조건을 pipe U-그루브에 적용하였다. 그 결과 동판에서 용착량과 입열량이 같음에도 불구하고 아크력이 증가함에 따라 용입이 깊어짐을 확인하였다. 또한. 3t 평판시편에서 아크력의 제어를 통해 큰 단차와 갭이 있을 때, 안정적인 이면비드를 얻을 수 있는 조건을 확립하였다. 마지막으로 pipe U-그루브에서 앞선 실험의 용접조건으로 갭과 단차의 변화에 대해 실험을 하였으나, 시험편의 두께차이에 의한 전도 열손실로 인해 이면비드의 형성이 어려웠고, 아크 충격량의 증가를 통해 이러한 문제를 해결하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.28 no.5
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• pp.86-92
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• 2010

In GMAW processes, bead geometry is a criterion to estimate welding quality. Bead geometry is affected by welding current, arc voltage, welding speed, shielding gas and so on. Thus the welding condition has to be selected carefully. In this paper, an experimental method for the selection of optimal welding condition was proposed in the root pass welding which was done along the GMA V-grooved butt weld joint. This method uses the response surface analysis in which the width and height of back bead were chosen as the quality variables of the weld. The overall desirability function, which is the combined desirability function for the two quality variables, was used as the objective function for getting the optimal welding condition. Through the experiments, the target values of the back bead width and the height were chosen as 4mm and 1mm respectively for the V-grooved butt weld joint. From a series of welding test, it was revealed that a uniform weld bead can be obtained by adopting the optimal welding condition which was determined according to the method proposed.

• Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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• v.20 no.1
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• pp.74-80
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• 2011

In this study, a variety of welding experiments were carried out to optimize root-pass welding process using GMA process. Based on the experimental results, optimal welding conditions were selected after analyzing correlation between welding parameters and back-bead geometry. Then, effectiveness of empirical models developed was compared and analyzed, and optimized empirical models were finally developed for predicting back-bead by analyzing the main effect of each factor which affects back-bead geometry and their influence on interaction. Also, functions proper for expressing the surface of back-bead were selected using diverse quadratic functions, and back-bead geometry was visualized using empirical models developed and quadratic functions.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.84-84
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• 2009

파이프라인을 건설함에 있어 가장 중요한 기술이 배관 용접기술이다. 즉 파이프와 파이프를 연결하는 작업이 공사 진척도를 결정하기 때문에, 이를 얼마나 경제적으로 신속하게 수행해 나가느냐하는 것은 건설기간 및 건설비용을 결정하는 핵심 요소이다. 가스배관 시공 원주용접 방법은 여러 가지 있는데, 현재 국내에서는 전량 수동용접을 채택하고 있다. 이 방법은 국내 가스배관을 건설한 초기부터 적용해온 것으로 우수한 품질을 확보할 수 있으며, 취약한 국내 자동화기술과 열악한 도로 매설 시공여건에서 적용하기 용이한 방안이다. 그러나 우수한 용접기량을 보유한 용접사가 점차 부족해지고, 배관시공 시간을 단축하고 비용을 줄이기 위한 필요성이 점차 커지면서 이를 해결할 수 있는 기술로서 자동원주용접방안이 있다. 이 기술들은 해외 가스배관에 이미 오래전부터 적용되어 용접부위 신뢰성과 품질 우수성을 확보하고 시공비용절감을 달성하고 있다. 자동용접을 적용하기 위해서는 용접절차를 수립하여 절차인증시험을 수행하고, 기존방안과 동일이상의 품질이 확보되며 효율성을 겸비해야만 한다. 국가 기본에너지의 안정적인 공급을 위해 적기 시공이 필요하고, 1 km당 10 억원 이상이 소요되는 배관시공비용 중 약 1/3이 용접비파괴검사 비용인 점을 감안할 때 품질이 확보되면서 경제적인 시공방안이 있다면 이를 적용하는 것이 국가 산업 경제적 측면에서 필요한 일이다. 이와 관련된 연구에서는 국내 가스배관 원주용접에 적용 가능한 용접공정을 검토하고, 용접절차를 수립하여 절차인증시험을 수행하였으며, 추가로 배관 원주 자동용접부위에 대한 기계적 특성 평가를 실시하였다. 현재 국내 건설여건과 비파괴검사 기준을 만족시키고 안전성과 효율성을 겸비한 방법으로는 초층과 2층은 수동 GTAW를 적용하고 나머지 층은 반자동 FCAW를 적용하는 방안이 적절한 것으로 판단된다. 전 층을 자동 GTAW로 용접하는 방안은 품질은 확보되지만 효율성측면에서 대형배관에는 적용하기 어려울 것으로 보이며, 해외에서 많이 사용되는 자동 GMAW 방안은 국내 비파괴검사기준을 만족시키기 어려워 검토대상에서 제외하였다. 본 논문에서는 두 가지 용접방법에 대한 용접공정개발과정과 원주용접부위 기계적 특성을 검토하여 최적방안을 제시하고자 한다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.30 no.6
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• pp.42-48
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• 2012

Due to increase in demand of stable and long pipelines in natural gas industry, wide range of researches are being performed on automation welding to improved welding quality with respect to weld process parameters in real time measurement. In particular, the coupling between the pipe manufacturing process and location of the weld seam, the measured size of the gap that exists in the weld position and the weld angle depending on whether the movement of molten weld. This is due to absence of controlling welding penetration position, depending on the required size of the angle of the setting. In addition, the optimum welding conditions must be considered while selecting, the correlation between these variables and the systematic correlation has not yet been identified. Therefore, in most welded pipe root-pass weld solely depends on the experience of workers in relation to secure a stable weld quality. In this study, automation welding system is implemented to select a suitable root-pass STT (Surface Tension Transfer) welding method using the optimal welding conditions. To successfully accomplish this objective, there were various welding conditions used for welding experiment to confirm that the assessment required for construction through the pipe and automatic welding process is proposed to optimize this plan.