가스압접이음

1)가스압접의 원리

금속을 접합하는 방법은 크게 기계적 접합법, 야금적 접합법, 접착법 등이 있으며, 가스압접은 이중 야금적 접합법에 속하는데 이는 다시 용접, 압접, 땜접(낮은 융점을 가진 금속을 용가재(溶加材)로 하여 이를 용융시켜 모세혈관현상을 이용하여 모재접 합면의 틈새에 침투시켜 접합하는 방식)으로 나눌수 있다.

접합이란 접합면에서 접합하는 양면의 원자가 일체화하고 원자가 재배열하여 질서 있는 배치가 되는 상태를 말하는데, 이를 위해서는 간단히 접합면을 용융하는 방법(예:아크용접)이 있으나, 압접의 경우와 같이 고체상태의 접합의 경우는 접합면의 원자운동을 활발하게 하여 재배열하기 쉬운 상태, 즉 재결정온도(통상적으로 금속의 재결정온도는 융점의 35~50%이고, 철근의 융점온도는 1,500˚C이다.)이상으로 가열할 필요가 있다.

압접의 경우는 비록 그라인더(직각절단기)로 접합면을 평탄하게 갈아낸다 하더라도 접합표면을 자세히 보면 요철이 있고 이 요철은 접합면에서의 원자의 재배열을 곤란하게 하므로 가열과 동시에 가압을 하여 양접합면을 밀착시켜 분자의 재배열이 잘 이루어지도록 한다.

2).가스압접이음의 순서

가스압접이음의 시공법에는 반자동, 자동, 수동압접등 3가지로 나눌 수 있는데 이는 이음의 진행이 수작업으로 이루어지냐 기계에 의해 자동적으로 이루어지는가의 차이일뿐 가스압접의 원리는 동일하며, 대략 다음과 같은 방식을 통해 이루어진다.

(1) 철근의 단면을 그라인더(직각절단기)로 평활하게 갈아낸다.
- 가스압접은 단면을 접합하는 기술이므로 단면의 마무리 작업이 매우 중요하다.
- 따라서 단면에 존재하는 녹을 제거하고 단면의 수직성을 유지하고 단면을 평활하게 하기 위해 그라인더로 단면을 갈아낸다.
- 철근의 단면의 형태가 불량할때는 직각절단기를 사용한다.

(2) 압접기에 이음대상 철근을 설치
- 접합하고자 하는 대상철근을 압접기에 설치한다.
- 이때 접합면사이에 틈이(1~3mm)없도록 접합단면을 밀착시킨다.
- 만일 접합면 사이의 틈이 크게되면 접합면에 압착성능을 저해하는 산화피막이 형성될 가능성이 있으므로 단면은 가능한한 밀착시킨다.

(3) 가열 및 가압
- 아세틸렌과 산소를 혼합한 가스로 철근은 가열한다.
- 가열기는 다공식버너(4구~12구)를 사용한다.
- 철근의 표면온도가 1300˚C 정도로 상승할 때까지 가열하는데 철근을 용융시키는 온도까지는 가열하지 않는다.(이점이 용접이음과는 다른점이다.)
- 가압은 철근 1cm당 300~400.㎏/㎠ 정도로 가압한다.
- 가압기는 통상 유압을 사용한다.

(4) 가열과 가압을 계속한다.
- 그림1,3은 표준적인 가열과 가압의 시간경과를 나타낸 것이다.
- A에서 가열, 가압을 시작하면 B에서 단면의 틈이 감소하기 시작하여 D에서 완전히 밀착한다.
- 이 온도를 유지시키면서 F~G사이에서 가압을 증가시켜 소정의 배부품을 형성 시킨다.

(5) 압접의 완료 및 검사
- 정밀하게 시공된 이음부위는 국부응력 발생이 적고 내피로성, 내저온성 등이 탁월하다.
- 완성된 이음에 대해서는 검사를 행한다.
- 가스압접이음의 검사는 KS D 0244(철근콘크리트용 봉강의 가스 압접이음의 검사방법)에 따라 검사한다.

3)가스압접이음의 특징

① 장 점
- 굵은 철근의 이음(D19이상)도 비교적 손쉽게 할 수 있다.
- 이음부분의 성능을 비교적 손쉽게 얻을 수 있다.
- 시공비가 저렴하고 시공성이 빠르다.

② 단 점
- 기능공(압접공)이 필요하다.
- 우천시, 바람이 강할 경우 등 기후의 영향에 따라 이음부분의 성능에 차이가 날 경우가 있으므로 이에 대한 대비를 할 필요가 있다.

4)철근 가스압접의 시방서(안)

① 적 용 범 위
이 지침은 KS D 3504(철근콘크리트용 봉강)에 규정하는 봉강(이하 철근이라 함)의 단면을 산소 아세틸렌 가스를 사용하여 열 및 압력을 동시에 가하여 맞댐접합(이하 압접이라 함)하는 경우에 적용한다.

압접 작업

⑴ 가스압접공의 선정
시공자는 가스압접공을 선정하여 담당원의 승인을 얻도록 한다.

⑵ 압접장치, 기구류의 정비
압접작업에 사용하는 장치, 기구류는 점검, 정비를 철저히 하고, 언제든지 정상적으로 작동될 수 있도록 준비한다.

⑶ 시공 전 시험
1) 가스압접 작업시, 재료, 시공조건등을 특별히 확인할 필요가 있는 경우에는 시공 전 시험을 실시한다.
2) 시험 수량 및 규격은 현장에 필요한대로 하면된다.(시공사와 감리자 입회하에 실시한다.)

⑷ 철근압접면의 처리
1) 철근압접면에 유지, 도료, 시멘트페이스트 등 기타 불순물이 붙어 있으면 그라인더로 완전히 연삭제거하나 직각절단기로 절단하여 압접 철근의 면을 깨끗하게 하여야 한다.
2) 압접면의 연삭은 압접작업 당일에 하고 압접공은 압접작업 직전에 그 상태를 확인해야 한다.

⑸ 가스압접의 가압 및 기열
가스압접의 가압 및 가열 작업은 다음 순서 및 방법으로 한다.

1) 압접하는 2개의 철근을 압접기에 의해서 소정의 위치에 맞댈 때, 그 두면의 사이 간격은 1~3㎜이하로 하며, 편심 및 휨이 생기지 않는지를 확인한다.

2) 압접하는 철근의 축 방향에 철근단면적당300㎏f/㎠이상의 가압을 하고 압접면의 틈새가 완전히 닫힐 때까지 환원불꽃으로 가열한다. 이때 불꽃의 중신이 압접면에서 벗어나지 않도록 한다.

3) 압접면의 틈새가 완전히 닫힌 후 철근의 축 방향에 적절한 압력을 가하면서 중성불꽃으로 철근의 표면과 중심부의 온도차가 없어질 때까지 충분히 가열한다. 이때 가열범위는 압접부를 중심으로 철근지름의 2배정도 범위로 한다.

4) 철근 축방향의 최종가압은 모재 단면적당300㎏f/㎠이상으로 한다. 압접돌출부의 지름은 원칙적으로 철근지름의 1.4배 이상, 압접돌출부의 길이는 1.2배 이상으로 하고, 그 형태는 완만하도록 한다. 단, 설계도에 따로 정해질 경우에는 이에 준한다.

5) 가열 중에 불꽃이 꺼지는 경우, 압접부를 잘라내고 재압접해야 한다. 단, 압접면의 틈새가 완전히 닫힌 후 가열불꽃에 이상이 생겼을 경우는 불꽃을 재조정하여 작업을 계속해 나가도 된다.

⑹ 기온 및 날씨
1) 한냉기에는 산소, 아세틸렌 용기 및 압력 조정기의 보온 방법에 주의해야 한다.
2) 고온시에는 산소, 아세틸렌 용기를 직사광선으로부터 보호하도록 한다.
3) 강풍시에는 작업을 하지 않는 것을 원칙적으로 한다. 단, 칸막이 등을 사용하여 안전한 작업이 된다고 확인될 때는 작업할 수 있다.
4) 비가 오거나 눈이 올때는 원칙적으로 작업을 하지 않도록 하나, 작업의 안전성이 보증되어 압접부의 품질에 지장이 없다고 확인되면 담당원의 승인을 받아 작업할 수 있다.

⑺ 안 전
1) 압접작업시 산업안전보건법, 고압가스 안전관리법, 그 외 타관계 법규를 따라야 한다.
2) 압접작업은 항시 안정된 자세로 시공해야 하며, 작업장에는 안전한 가설발판을 설치해두어야 한다.
3) 산소 및 아세틸렌의 취급에 있어서는 특히 다음 사항에 주의해야 한다.
a. 산소에는 기름을 절대로 접촉시키지 않는다.
b. 산소의 작업압력은 7㎏f/㎠이하로 한다.
c. 아세틸렌 용기 부근에는 화기사용을 금한다.
d. 아세틸렌 용기의 접합장치는 충분한 신뢰성이 있는 것을 사용한다.
e. 아세틸렌 작업압력은 1㎏f/㎠이하로 한다.
f. 아세틸렌 용기는 40℃이하로 유지하고, 아세톤이 흘러나오는 것을 막기 위하여 아세틸용기는 반드시 세워서 사용한다.
g. 산소용 호스와 아세틸렌용 호스는 혼용해서는 안된다.

검 사

⑴ 기본사항
1) 일반사항
a. 압접부의 검사는 외관 검사, 초음파탐상검사 및 인장시험에 의한 검사로 한다. 검사 방법은 설계도에 의해 정한다.
b. 검사는 담당원의 입회 아래 하는 것이 원칙이다.
c. 검사시기는 담당원이 공사 공정을 고려하여 정한다.

2) 검사수량
a. 외관검사는 안정수량검사를 원칙으로 한다.
b. 초음파탐상검사 및 인장시험에 의한 검사는 설계도에 의한다.

3) 로트의 합격 판정기준
로트의 합격 판정기준은 설계도에 의한다.

4) 불합격 로트 및 불합격 압접부의 수정
a. 불합격 로트의 수정은 설계도에 정해진 방법으로 한다.
b. 외관검사의 결과 불합격된 압접부는 8절에 의하여 다른 기술 담당자의 지시에 따라 수 정한다.
c. 초음파탐상검사의 결과 불합격된 압접부는 담당원의 지시에 따라 수정한다.

⑵ 외 관 검 사
1) 외관 검사의 대상 항목
압접부에 있어서 철근 중심축의 편심량, 압접부의 돌출형태 치수, 압접부의 비틀림, 기타 유해하다고 인정되는 결함의 유무로 한다. 검사는 육안으로 하고 일요에 딸라 적절한 기구를 사용할 수 있다.

2) 합격 판정기준
a. 압접부에 있어서 철근 중심축의 편심량(1-4)은 철근지름(지름이 다른 경우는 가는 쪽의 철근지름)의 1/5이하가 되도록 한다.
b. 압접부의돌출지름은 원칙적으로 철근지름(지름이 다른 경우는 가는 쪽의 철근지름)의 1.4배가 되도록 한다.(그림1-5참조)단, 설계 도사에 정해져 있는 경우에는 이에 따른다.

c. 압접부의 돌출길이(그림1-6참조)는 철근지름의 1.2배 이상으로 하고 그 형태는 완만하고 밑으로 쳐지지 않도록 한다.

d. 압접돌출부의 단부에서의 압접면의 엇갈림(그림1-7참조)은 철근지름의 1/4이하가 되도록 한다.

⑶ 초음파탐상검사
초음파탐상검사의 방법은 KS D0273(철근코크리트용 이형봉강 가스압접부의 초음파탐상 시헝방법 및 판정기준)에 의한다.

⑷ 인장시험에 의한 검사
1) 인장시험의 공시채
a. 검사용 모델 공시채를 제작하여 인장시험을 한다.
b. 잘라진 공시채로 인한 시공된 부분의 절단부를 담당원의 지시에 따라 처리한다.

2) 시험편의 형태 및 치수
그림 1-8 및 표1-1과 같다.

<표 4.1>사험편의치수(L)

3)인장시험 검사
KS D0244(철근콘크리트용 봉강의 가스압접이음의 검사방법)에 희한다.
<표 1.2> 철근의 기계적 성질 시험결과표준치>

(5) 합격판정기준
KS B 5521(인장시험기) 및 KS B 5541 (만능재료 시험기)에 의한 시험기를 사용하고 절단된 곳에 상관없이 최대 인장강도와 KS D 3504(철근콘크리트용 봉강)의 규격값을 만족시킨 경루로 한다.

수 정

외관검사의 결과, 불합격된 압접부의 수정은 다음과 같이 한다.

⑴ 철근중심축의 편심량이 규정값을 초과했을 때는 압접부를 잘라내고 재압접한다.
⑵ 압접돌출부의 지름 또는 길이가 규정값에 미치지 못하였을 경우는 재가열하여 압력을 가하여 소정의 압접돌출부를 만든다.
⑶ 형태가 심하게 불량하거나 또는 압접부에 유해하다고 인정되는 결함이 생긴 경우는 압접부를 잘라내고 재압접한다.
⑷ 심하게 구부러졌을 때는 재가열하여 수정한다.
⑸ 압접면의 엇갈림이 규정값을 초과하였을 때는 압접부를 잘라내고 재압접한다.