키 홀 용접은 용접 공정에서 소요되는 전반적인 코스트를 극단적으로 절감할 수 있는 혁명적인 기술로, K-TIG의 키 홀 용접 기술은 영국의 핵고급제조연구센터(NAMRC)와 호주국방재료기술센터(DMTC), 미국의 제너럴일렉트릭(GE)글로벌연구센터 등 첨단 기술을 연구하는 기관들로부터 선택받고 있다. 본지에서는 K-TIG 국내 공식 시스템 파트너인 삼진웰텍(주)의 도움을 받아 실제로 적용된 K-TIG 용접 기술이 공정을 개선한 사례를 연재한다.
사진. 로봇기술
말레이시아 첨단 플랜트 기업이 선택한 K-TIG
지난 2010년 설립된 말레이시아 소재의 TFW엔지니어링은 수처리 및 오일, 가스 산업과 관련된 산업 프로젝트에 서비스를 제공하는 첨단 기계 배관 엔지니어링(설계 및 제작) 회사이다. 이 회사는 탈염(RO, MF, UF) 및 화학 스키드와 같은 스키드 시스템의 설계·제작을 비롯해 파이프 랙, 파이프 풀(CS, SS, PVC, HDFE, PP, PVDF) 제작 및 발전소나 석유·가스 산업용 수처리 플랜트 장비의 현장 설치를 위한 엔드 투 엔드 솔루션을 제공한다.
이 회사는 고객사의 요구에 적합한 맞춤 솔루션을 제공하기 위해 고객과 협력함으로써 사용자들이 원하는 프로젝트의 요구사항을 충족시킨다. 스키드 시스템의 맞춤 설계 및 최적화를 통해 고객사에게 실질적인 가치를 창출하는 것이다.
TFW엔지니어링은 고객사와 오랜 기간 지속적이고 만족스러운 관계를 구축해온 수처리 및 오일·스키드 시스템 선도업체 중 하나로서, 지금도 정확한 납기와 예산에 맞춘 우수한 시스템 공급 역량으로 고객의 기대치를 초과 달성하기 위해 노력하고 있다. K-TIG 용접 기술 도입 도한 그 일환이다.
한편 TFW엔지니어링 웡 통 팻(Wong Thong Fatt) 이사는 K-TIG를 선택한 이유에 “K-TIG 용접은 우리에게 탁월한 일관성과 반복성을 제공한다. 매개변수를 컨트롤러에서 관리할 수 있으며, 간단한 프로세스로 고객이 요구하는 탁월한 품질의 GTAW 용접을 가능하게 한다."라고 설명했다.
기존 방식의 문제점과 해결 솔루션
TFW엔지니어링이 기존 공정에서 활용했던 GTAW 용접 방식은 용접 속도가 본질적으로 느렸기 때문에 용접 시간이 길고, 가스 및 전력 소비량이 많았으며, 그만큼 많은 비용이 요구됐다.
작업 중 배관 스풀의 한쪽에 베벨이 제공되는데, 동사는 두 번째 베벨을 추가하고 피트 업 중에 루트 갭을 2~3㎜ 또는 3/32"로 설정했다. 이러한 기존의 접근 방식은 상당한 조립 시간과 긴 용접 시간, 그리고 고가의 필러 재료를 대량으로 요구하게 됐다.
아울러 기존의 GTAW 프로세스와 관련된 왜곡 문제는 일상적으로 심각한 문제를 야기했으며 TFW엔지니어링이 높은 비용으로 전문 용접기를 사용해야 했다.
지금까지 TFW엔지니어링이 파이프 스풀링을 위해 용접 작업을 할 때, 한쪽 끝이 비스듬하게 전달됐다. 다른 쪽 끝이 60° 경사의 끼인각이 되도록 비스듬하게 처리하고, 용접 작업을 하기 전에 2~3㎜ 또는 3/32"의 루트 갭을 설정한 뒤 수동 GTAW를 사용해 용접을 수행했다. 이때 루트 패스를 용접한 후 여러 번의 주입 및 캡 패스를 진행하는 번거로움이 있었다.
반면 K-TIG 키 홀 용접을 도입한 이후에는 사각 맞대기 용접을 위한 베벨 없이 단일 패스로 전체 용입 용접을 가능하게 했고, 루트 갭을 침강시킬 필요도 없게 됐다. 파이프는 로테이터(Rotator, 회전 장치)에 장착되며, K-TIG는 조인트의 전체 두께를 관통하는 고속의 최대 침투 패스를 한 번에 완료한 후 특정 고객의 요청에 따라 두 번의 성형 캐핑 패스를 만들어낸다. 성형 패스를 위한 펄스화 또한 K-TIG에 의해 처리된다.
한편 KFW엔지니어링은 K-TIG를 적용함으로써 4시간 이상 소요되던 용접 시간을 단 19분으로 단축시켰다. 가스, 전력, 소모품, 노동력 또한 극적으로 절감했으며, 한 번의 용접으로 완전 침투 패스가 형성됨에 따라 인해 공극률, 포함물, 결합 부족 등으로 인한 재작업 및 수리 횟수가 크게 감소했다.
작업개요
K-TIG는 기존 GTAW보다 최대 100배 빠른 완전 침투 단일 패스 GTAW/TIG 프로세스로서, 이 응용 프로그램을 통해 약 9시간에 달했던 빌핑거의 압력 용기 용접 작업 시간은 1시간 미만으로 단축됐다. 또한 가스와 전력, 소모품 및 용접 사전 준비 작업과 노동력의 극적인 절감도 실현했으며, 단일 패스 용접이 가능해짐에 따라 다공성, 개재물, 용융 부족, 재작업 및 사후처리 횟수를 극적으로 줄였다.
TFW엔지니어링가 공개한 K-TIG 적용 결과
