필러와이어의 화학성분 조성에 따른 알루미늄 5083 합금 GMAW 용접부 특성에 관한 연구

Abstract

액화천연가스(LNG)를 연료로 사용하는 선박과 운송하는 선박의 LNG 저장고는 천연가스를 액화시켜 저장해야 하므로 저장고의 소재는 내압성 및 극저온 특성을 만족해야만 한다. 극저온(-163℃)에서 우수한 기계적 특성을 갖는 알루미늄 5083 합금이 LNG 저장고 소재로 적용되고 있다. 소재 두께는 25 mm에서 최대 80 mm로 아크 용접시 적용되는 입열이 박판 용접시 보다 상대적으로 높다. 그래서 용착금속부에 연화가 발생하여 선급에서 요구하는 강도를 확보하지 못하는 경우가 발생한다. 그렇기 때문에 용접와이어 합금 설계시 이를 반영할 필요가 있다. 특히, 알루미늄 5xxx계열 합금 용접시, 용접부 강도를 확보하기 위하여 마그네슘 함량이 많은 와이어의 개발이 이루어지고 있다. 또한, 용접시공시 용접부의 강도저하를 최소로 하는 시공기술 확보가 필요하다. 본 연구에서는 두께 25 mm 알루미늄 5083 합금 모재에 Φ4.8 mm 와이어와 사용하여 MIG용접을 수행하고 용접성을 분석하였다. Mg과 Mn 함량이 상용와이어와는 다른 용접와이어 2 종을 사용하여 용접을 수행하고 용접성을 비교하였다. 용접공정을 최적화하기 위해 양면 맞대기 용접과 편면 맞대기 용접을 수행하고, 인장시험, 굽힘시험 및 경도시험을 통해 기계적 특성을 평가하였다. Mg과 Mn의 적절한 조성이 이뤄진 용접와이어가 사용된 용접부의 강도가 가장 높은 것으로 확인되었다. 경도시험 결과에서는 용접와이어를 사용한 용접부의 경도 감소율이 상용와이어의 용접부보다 낮은 것을 확인하였다. Mg과 Mn 함량에 따른 용접부의 변화를 관찰 및 비교하기 위해 미세조직 및 화학성분을 분석하였다.