[기계안전기술사] 문제풀이 2020년 121-4-5 가스용접

문제
5. 가스용접에 사용되는
1) 아세틸렌 가스의 특성,
2) 용접․절단 작업 시 위험요인 중 화염의 역화 및 역류 발생요인과 방지대책,
3) 아세틸렌 발생기실 설치장소,
4) 발생기실의 구조에 대하여 각각 설명하시오.

문제풀이.

1. 아세틸렌(C2H2) 가스의 특성
1) 비중은 0.906으로 공기보다 가볍고, 가연성 가스로 가장 많이 사용한다.
2) 제조방법은 카바이드(CaC2)에 물을 작용시켜 만든다.
3) 순수한 것은 무색, 무취의 기체 구분 힒듬
    하지만 인화수소, 유화수소, 암모니아와 같은 불순 물을 혼합하면 악취가 난다.
4) 공기중 가연성 가스 없어도 분해 폭발 가능 (1.3기압 이내 유지필요)
5) 산소와 혼합하면 3000도 이상 고온발생

1) 온도의 영향
아세틸렌은 공기 중에서 가열하여 406 ~ 408 C 부근에 도달하면 자연발화를 하고 505 ~515 ℃가 되면 폭발이 일어난다.
2) 압력의 영향
1기압 이하에서는 폭발의 위험은 없으나 2기압 이상으로 압축하면 분해 폭발을 일으킬 수가 있다.
불순물을 포함하고 있는 경우에는 위험성이 더욱 증가하고 1.5기압으로 압축하면 충격, 가열 등의 자극을 받아서 분해폭발을 한다. 따라서 아세틸렌 발생기에서는 1.3기압 이상의 가 스를 발생시켜서는 안된다.
3) 혼합가스의 영향
아세틸렌이 공기 또는 산소와 혼합된 경우에 불꽃 또는 불티 등으로 착화되어 폭발한다.
특히 아세틸렌 10 ~ 15 %와 산소 80~ 90% 가 혼합되면 가장 위험성이 크다.
4) 외력의 영향
아세틸렌은 충격, 마찰, 진동 등에 의하여 폭발하는 일이 있다. 특히 압력이 높을수록 위험성 이 크다.
5) 화합물 영향
아세틸렌은 구리, 은 및 수은 등의 금속과 반응하여 아세틸라이드(Acetylide)라는 물질을 생성함으로 인해 충격이나 가열 등에 의해 발화하 여 폭발할 위험성이 있다. 따라서 배관 및 부속기구에는 동 또는 동을 70% 이상 함유한 합금을 사용해서는 안 된다.

2) 용접․절단 작업 시 위험요인 중 화염의 역화 및 역류 발생요인과 방지대책

가. 역화(Back Fire)
불꽃이 토치 안으로 밀려 들어가면서 퍽하는 소리와 함께 꺼지거나 꺼졌다가 다시 나타나는 현상

팁 끝이 모재에 닿아 순간적으로 막히거나 토치의 과열, 사용 가스의 압력이 부적당할 때 순간적으로 불꽃이 토치의 팁 끝에서 “빵빵"소리를 내면서 불꽃이 들어갔다가 곧 정상이 되든가 또는 완전히 불꽃이 꺼지는 현상이다.

2. 발생원인
① 작업물에 취관의 끝(팁)이 닿았을 경우
② 팁의 끝이 과열되었을 경우
③ 가스 압력이 적당하지 않을 경우
④ 팁의 조임이 완전하지 않을 경우

3. 대책
팁 과열 작업을 삼가한다
팁 끝 청소 및 관리 철저
역화방지기 설치
적정 가스용량과 압력 관리

나. 역류(Contra Flow)
산소와 아세틸렌가스가 같은 출구로 나오기 때문에 팁 끝이 막히는 등의 문제 발생 시 고압의 산소가 밖으로 나오지 못하기 때문에 고압의 산소가 저압의 아세틸렌 가스 라인으로 밀려 들어가는 현상

1) 발생원인
팁 끝이 과열, 팁 끝 이물질 막힘
가스압력 부적절, 산소가스 압력 과다
작업물에 취관 끝이 닿았을 경우
  아세틸렌 공급부족
2) 화염역류 예방
1) 가스가 호스로 역류하는 것을 방지하기 위해 취관을 스프링이 부착되어 있는 체크밸브에 확실히 고정시켜야 한다.
2) 작업에 알맞은 가스압력과 노즐 치수를 사용해야 한다.
3) 팁 깨끗이 청소
4) 팁 적정이격 용접
5) 가스통을 보호하기 위해서는 안전기를 연료 및 산소 조절기에 모두 고정시켜야 한다.
호스가 긴 경우에는 취관과 조절기 모두에 안전기를 장착해야 한다.

3) 아세틸렌 발생기실 설치장소

4) 발생기실의 구조에 대하여 각각 설명하시오.