설비기술/ 중주파 유도가열 어닐링 설비기술
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중주파 유도가열 어닐링 설비기술
1. 용접부위의 국부적인 열처리
강을 용접하면 용접선을 따라 용력이 발생한다는 것은 널리 알려져 있다.
이런 인장력과 압출력은 용접 중에서 소재에 부분적으로 가해진 열로 인하여 발생한다.

만약에 이런 구조가 이미 높은 내부응력으로 인해 사용하중에 추가적인 부담으로 가해지면, 작용감도를 초과할 경우 소재에 초과 하중이 걸리게 되어 균열이 발생한다.

이런 것을 방치하기 위하여 용접되는 강구조물은 열처리가 뒤따라야 한다.
응력제거를 위한 어닐링은 가열하여 항복강도를 낮은 값으로 감소시켜주어 응력을 안전 수준까지 감소시킬 목적으로 가열로에 전체 소재를 넣고 행하거나 용접부위만을 국부적으로 행한다.

응력의 전부를 감소 시킬 수는 없으나, 조심스런 단열로 넓은 가열부위와 함께 서서히 온도상승곡선의 기울기를 높이면서 가열한 후 서냉시키면 잔류용력을 40-60N㎣까지 줄일 수 있다.

이에 따라서 열처리 방법의 선택에는 특정한 사전 충족조건을 만족시켜야 한다. 이러한 조건은 AEG-ELOTHERM의 유도 어닐링 설비가 충족 시켜주며 다음과 같은 용도에 사용되고 있다.
▷ 용접을 위한 사전 가열
▷ 피복을 입히기 위한 사전 가열
▷ SOAKING에 필요한 가열
▷ 고정되어 있거나 회전하는 철구조물의 사전가열
▷ 응력제거
▷ 재결정화
▷ SOFT 어닐링
▷ 템버링
▷ 노르말라이징
▷ 열박음 및 해체용 가열

2. 유도 어닐링 설비에서 중주파가 어떻게 작용하는가?
유도가열은 변압기의 원리에 그 기초를 두고 있다. 만약 AC전압이 1차 권선에 걸리면 전류를 공급할 수 있는 전압이 자장의 변화에 의해 2차 권선에 유도된다.
용접부위를 유도가열시 코일이 1차 권선을 형성하고 용접부위가 SHORT-CIRCUIT된 2차 권선의 역할을 한다. 정밀하게 감겨진 코일을 따라서 전류와 함께 열도 흐르게 된다.

2000-1000Hz까지의 중주파는 정지형 전환장치로 발생시킨다.
온도를 서서히 감소시키는 것이 위험한 BENDING 응력을 예방하는데 효과적이다.
유도 어닐링 설비의 무단계 출력조절장치와 매우 가변적인 배치, 수냉이나 공냉인 어닐링 케이블은 가열부위의 정해진 온도로 정확히 조정할 수 있도록 해준다.


3. 유도 어닐링 설비의 적용가능 예
어닐링할 소재의 운송에 돈이 많이 들거나 시간이 많이 소요되거나 때로는 아예 불가능할 경우를 피하기 위하여 이동식 유도 어닐링 설비가 국부적인 열처리에 사용된다.
AEG-ELOTHERM의 유도 어닐링 설비의 판매는 850대가 넘었고 89년 3월까지 25,000건의 어닐링 처리 계약을 맺은 실적은 설비 적용의 넓은 범위를 증명해 주고 있다.

보일러의 벽체에 150군데의 용접부위를 하나의 어닐링 설비로 열처리하거나 90곳의 온도측정점이 있는 리액터 고압용기의 원형 용접부위를 여러대의 어닐링 설비로서 단계적으로 처리할 수도 있다.
유도 어닐링 설비를 평행하게 적용시키면 소재의 크기에 의한 한계가 없다.


경험과 이론적 고찰에 근거하여 필요한 온도/시간을 시뮬레이트하는 컴퓨터 프로그램이 개발되어 있어 고가의 부품을 실제로 열처리하기 전에 결과를 예측할 수 있다.

이러한 방법으로 점차적으로 가장 적합한 열처리 방법을 찾을 수 있다. 만약에 열처리 작업이 부정기적으로 요구되어 유도 어닐링 설비를 구매하는 것이 비경제적이라면 AEG-ELOTHERM은 자체정비외 인원으로 어닐링을 대행할 수 있다.

t=50h AEG-ELOTHERM의 유도 어닐링 설비는 이미 잘 알려진 원리에 의하여 두 개의 모듈로 나누어 진다. 이 구조는 큰 모듈 I을 전원공급원 근처에 설치할 수 있게 하고 작은 모듈 Ⅱ는 각각의 어닐링 포인트까지 이동을 용이하게 해준다.

각 모듈간의 거리는 100m나 그 이상이 될 수도 있다. ELOMAT-Mobile 60kW의 소형기종만이 예외이다.
열처리는 모듈 Ⅱ에 설치된 측정장치로서 모니터링 된다. 점선으로 표시되는 온도, 측정 장치는 기술 검사열의 데이타가 되는 온도/시간 프로그램을 기록한다.

온도/시간 프로그램은 컴퓨터 컨트롤 프로그래머에 의하여 자동적으로 동작된다.
아래의 도표는 철강 소재의 각각의 설비 크기에 따른 적용범위를 보여준다. 가열은 시간당 10mm의 소재 두께를 기준으로 계산되었다. 열처리 넓이는 벽 두께의 3배 정도이다.

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