지하철 재환승 15분 이내 추가요금 면제 이 포스팅을 쓰고나서, 무슨 글을 쓸까 생각하다가 레일 용접에 관한 글을 쓰기로 했다. 장대레일을 적극 활용하는 지하철은 레일의 용접이 매우 중요한 요소중 하나이다.
궤도의 3대취약부(이음매, 분기, 곡선)중 하나를 제거함으로서 궤도의 결점부를 제거하고, 효과적인 궤도 구조를 가질 수 있도록 개량하는 점에서 레일의 용접은 아주 중요하다고 할 것이다.
장대레일을 만들기 위한 용접방법으로 지상부에서는 가스압점, 부설 현장에서는 테르밋트 용접을 사용하고 있지만, 간혹 플래시버트 용접도 실시하기 때문에 세가지 용접에 대한 장단점 및 특징에 대해 설명하려한다.
레일 용접의 방법
가스압점
원리
산소, 아세틸렌, 프로판 가스를 사용하여 이끌어 낸 가스불꽃으로 양 레일의 단부를 가열하고, 강한 압력을 가하여 접합시키는 레일 용접법이다.
특징
가열과 고압에 의해 양 레일을 직접 접합하므로 별도의 추가 재료가 필요 없고, 대용량의 전원 설비를 필요로 하지 않기 때문에 장치가 간단하고 운반이 용이하다.
전 공정이 수동 작업으로 시행되므로 조작자의 숙련도에 따라 용접의 품질이 좌우되며, 접합 전 단면의 상태가 이음 성능에 영향을 주기 쉽고, 가열 범위가 넓어 열영향 범위가 넓다.
또한 가압력에 의한 덧살 발생이 많고 접합 시간이 길다는 단점이 있다.
주요 결함
레일 면의 접합 불량에 의하여 단면 취약부가 형성되어 절손되는 현상과 압축량 부족 및 용접 단면의 직각도 불량에 의한 절손 현상이 발생한다. 또 용접 단면에 틈이 생겨 플랫파면이 발생한다.
테르미트
원리
접합할 양 레일을 예열하고 레일 사이의 간극에 산화금속과 알루미늄 간의 화학 반응에 의하여 생성되는 고온의 용융철을 채워 레일 용접시키는 방법이다.
특징
부설되어 있는 레일 이음 부분에 형틀을 설치하여 간단한 설비로 작업이 가능하며, 기술 습득이 용이하고 작업에 전력을 필요로 하지 않을 뿐 아니라, 가압 및 압축 작업도 없다.
그러나 용접부가 근본적으로 주물 형태로서 강도가 떨어지고, 작업 여건 및 작업자의 숙련도에 따라 품질 면에서 상당한 차이가 발생될 수 있다.
주요 결함
레일 단면이 용접 금속과 융합되지 않아 미접합면 및 기공이 발생하며, 저부 융합 불량에 의한 절손과 더불어 도가니 건조 불량, 예열불량에 의한 용접 단면 절손 등이 발생한다.
플래시버트
원리
용접할 2개의 레일 단면을 연마하여 중심 맞추기를 한 후 레일 단부를 약 2㎜로 띄어 전류를 통하게 하여 레일을 접촉시키면 레일 단면의 접촉 점에서 전기저항에 의한 불꽃이 발생하고 온도가 급격히 상승한다.
레일 단면의 접촉과 분리를 반복하여 단면이 용융 상태가 된 시점에서 전류를 차단하고 순간적으로 모재를 가압하여 레일 용접시킨다.
특징
부재에 대한 열 영향 범위가 좁고 변형 영역이 작기 때문에 강도에 대한 균일성이 높고 용접 작업에 대한 신뢰성이 높을 뿐 아니라 박판재나 얇은 파이프, 대단면 부재도 용접이 가능하다.
또한 기계적 공정으로 작업 시간이 짧고, 동종 및 이종 재질의 용접이 가능하다는 등의 장점을 가지고 있지만, 기계 장치와 전원 설비가 대규모이고 용접 장비가 고가며,
플래시 비산에 의한 주변의 환경 오염이 발생한다는 단점도 가지고 있다.
주요 결함
가압력이 작은 경우 압착 불량에 의한 미접합 및 공간이 발생하며, 용접 입열과 가압력이 겹쳐 레일 Corner부가 형성되어 고온 용액 흐름도 발생한다. 또한 산화 개재물에 기인하는 결함 파면으로 접합 경계면이 파괴되어 플랫 파면이 발생한다.
출처: 월간 용접저널
