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GMAW 용접에서 보호 가스는 필수 변수입니다

AWS D1.1:2025 표 6.6은 GMAW, FCAW-G 및 GMAW-S의 필수 변수로 보호 가스 조성 및 유량을 나열합니다. 표 5.5는 사전 인증된 WPS에 대해 동일한 상태를 가집니다. 간단히 말해, 생산 현장의 가스가 WPS의 가스와 다르면 WPS는 더 이상 유효하지 않으며, 사전 인증된 절차의 경우 사전 인증이 상실됩니다.

결과는 조항 6.8.1에서 비롯됩니다: 표 6.6에 표시된 SMAW, SAW, GMAW, GTAW 및 FCAW의 절차 인증 기록 필수 변수 제한을 초과하는 변경은 WPS의 재인증을 요구합니다. 이는 새로운 시험 쿠폰, 새로운 파괴 시험 및 새로운 절차 인증 기록을 의미합니다. 가스 조성에 대한 “사소한 편차” 조항은 없습니다.

A5.28의 ER80S-D2 / ER90S-D2 예외 조항

AWS A5.28 섹션 3.2는 엄격합니다: 한 분류로 분류된 전극 및 봉은 사양의 다른 분류로 분류될 수 없습니다 — 한 가지 예외를 제외하고. ER80S-D2는 제품이 두 분류의 요구 사항을 모두 충족하는 경우 ER90S-D2로도 분류될 수 있습니다. 제조업체가 80 ksi 및 90 ksi 최소 인장 시험을 모두 통과함을 입증하면 동일한 물리적 와이어를 어느 쪽으로든 라벨링할 수 있습니다.

이것이 가스가 “ER80을 ER90으로 바꿀 수 있다”는 일반적인 작업장 주장의 진실의 핵심입니다. 가스는 그렇게 하지 않습니다 — 와이어는 와이어이며, 그 분류는 A5.28 테스트 프로토콜을 통해 얻어집니다. 그러나 이 이중 분류 와이어의 경우 제조업체는 동일한 스풀을 Shop A에는 ER80S-D2로, Shop B에는 ER90S-D2로 배송할 수 있습니다. Shop A와 Shop B가 와이어가 테스트된 동일한 Ar/2% O2 가스로 용접하면 두 분류 모두 유효합니다. 어느 한 작업장이 다른 가스로 변경하면 실제 증착된 용접 특성은 A5.28이 측정한 것과 더 이상 일치하지 않으며, 해당 작업에 대한 분류는 운영상 무의미해집니다.

다른 ER80 및 ER90 쌍은 이 예외를 누리지 못합니다. ER80S-B2 및 ER90S-B3는 크롬 및 몰리브덴 함량이 다른 와이어입니다. ER80S-Ni1, ER80S-Ni2 및 ER80S-Ni3는 니켈 함량이 다르며 서로 간에도 호환되지 않습니다. 예외는 좁습니다.

Clause 5.6.4 — The Four Compliance Paths for Prequalified Shielding Gas

AWS D1.1:2025 조항 5.6.4는 사전 인증된 GMAW 또는 FCAW-G WPS에 어떤 보호 가스를 사용할 수 있는지 규정합니다. 이 조항은 네 가지 독립적인 경로를 제공하며, 생산 가스는 그 중 하나 이상을 충족해야 합니다:

1. (1) Match the A5 classification gas. The production shielding gas shall be the gas used for 전극 classification under the applicable AWS A5 사양 — A5.18/A5.18M, A5.20/A5.20M, A5.28/A5.28M, or A5.29/A5.29M. This is the strictest and safest path.
2. (2) Fall within the OE range. For electrodes that include an “OE” shielding gas designator in the classification (new under the 2025 edition), the production shielding gas must have an oxygen equivalent within the range listed in the classification. The OE formula is defined in the clause itself and is covered in the next section.
3. (3) Appear in Table 5.10 for A5.18 electrodes. For electrodes classified per AWS A5.18/A5.18M, Table 5.10 provides acceptable gases regardless of whether the electrode carries an OE designator. This is the convenient path for the most common structural filler — ER70S-6.
4. (4) Test the combination. If an electrode does not have an OE designator and does not conform to A5.18, the electrode-gas combination that will be used in production must have been tested in accordance with the applicable A5 specification by the 용가재 manufacturer or the gas producer. Tests must cover mechanical properties, chemical composition, NDT 요구사항, and any supplemental designators such as 확산성 수소.

경로가 적용되지 않으면 사전 인증이 상실되고 WPS는 새로운 절차 인증 기록과 함께 조항 6에 따라 인증되어야 합니다. 경로는 독립적이지만 허용적이지는 않습니다 — 생산 현장에 가장 편리한 것을 선택하는 것이 올바른 해석이지만, 문서는 어떤 경로가 선택되었고 가스가 어떻게 이를 충족하는지 보여주어야 합니다.

Oxygen Equivalent (OE) — The 2025 Formula

산소 등가 개념은 혼합 가스의 산화 전위를 특성화하는 방법으로 2025년 D1.1 판에 추가되었습니다. 조항 5.6.4(2)에 따르면:

Oxygen Equivalent = % oxygen in shielding gas + (0.5 × % carbon dioxide in shielding gas)

AWS D1.1:2025 Clause 5.6.4(2)

이산화탄소에 대한 계수 0.5는 CO2가 아크 온도에서 자유 O2의 산화 전위의 약 절반을 기여한다는 것을 반영합니다. 몇 가지 계산된 값:

• 100% Ar: OE = 0
• Ar / 2% O2: OE = 2.0
• Ar / 5% O2: OE = 5.0
• Ar / 8% CO2: OE = 4.0
• Ar / 25% CO2 (C25): OE = 12.5
• 100% CO2: OE = 50.0

An electrode classified with an “OE” designator has a permitted OE range listed in its classification. Any gas whose computed OE falls in that range satisfies Clause 5.6.4(2), regardless of whether it is an Ar/O2 blend, an Ar/CO2 blend, or a tri-mix. The OE mechanism replaces having to enumerate every possible gas pairing and gives the fabricator a larger menu at the cost of requiring that the electrode manufacturer has published an OE range for the classification in question.

Table 5.10 — Prequalified Gases for ER70S-X

For electrodes conforming to AWS A5.18/A5.18M — which covers the entire ER70S family and the E70C metal-cored electrodes — Table 5.10 spares the fabricator from computing oxygen equivalents or matching classification gases. Three gas families are prequalified:

ER70S-G는 G 접미사가 필수 가스가 없는 제조업체 지정 조성물이기 때문에 의도적으로 제외됩니다. E70C 금속 코어 전극은 솔리드 와이어 대응물의 스프레이 전이 거동을 공유하며 동일한 사전 인증된 가스 메뉴를 따릅니다. 이 세 가지 범위를 벗어나는 모든 가스는 다른 조항 5.6.4 준수 경로 중 하나를 필요로 합니다.

Table 6.6 — When a Gas Change Forces Requalification

조항 6에 따라 인증된 절차(조항 5에 따라 사전 인증된 것이 아닌)의 경우, 표 6.6은 GMAW 필수 변수를 정의합니다. 보호 가스에 대한 주요 규칙:

• Any change in nominal shielding gas composition requires requalification. A switch from Ar/25% CO2 to Ar/8% CO2 is a new PQR even though both gases are in Table 5.10 for prequalified use.
• Flow rate has a qualification tolerance: + 50% if increased or - 20% if decreased from the documented value. A flow rate of 35 cfh documented on the PQR tolerates 28 to 52 cfh in production without requalification.
• Table 5.5 Item (26) is similar but not identical for prequalified WPSs: + 50% if increased or - 25% if decreased.

표 6.6 필수 변수 규칙은 조항 5.5.2(코드 승인 공정)에 따라 GMAW-S에도 적용됩니다 — 조항 5.5.1은 GMAW-S를 사전 인증에서 제외하며, 조항 5.5.2는 모든 GMAW-S WPS가 표 6.6 필수 변수를 적용하여 조항 6에 따라 인증되어야 한다고 요구합니다. 모든 GMAW-S WPS는 절차 인증 기록을 필요로 하며 — 표 6.6의 보호 가스 규칙이 동일하게 적용됩니다.

The “Retro-active PQR” Fix

작업 도중 생산 보호 가스가 조항 5.6.4 경로를 충족하지 못하거나, 가스가 인증된 절차 인증 기록과 다르고 표 6.6 제한을 초과한다는 것을 작업장이 발견하면, 표준적인 시정 조치는 조항 6 인증 조항에서 파생된 소급 적용 절차 인증 기록입니다. 일반적인 작업장 관행 순서:

1. Stop production 용접 on the affected joints. Document the date, joint IDs, and deviant parameters.
2. Run a test coupon under the actual production parameters, including the deviant shielding gas. The coupon conforms to Clause 6 joint, 두께, and test-specimen requirements.
3. Destructive-test the coupon per Clause 6 합격 기준 criteria: tensile, bend, macro-etch, and where CVN 시험 is specified, impact.
4. If the coupon passes, issue a new qualified WPS covering the actual production parameters. The prior prequalified WPS is retired or archived with an effective-date cutoff.
5. Welds produced under the old WPS remain subject to the Engineer’s disposition under D1.1 Clause 4.1 and Clause 8. The Engineer may require additional NDE, may accept as-is with documentation, or may require removal and replacement per the contract documents.

소급 적용 절차 인증 기록은 보호 가스 편차가 흔하기 때문에 정확히 표준 작업장 관행입니다 — 공급업체 변경, 실린더 교체 또는 장비 개조는 검사관이 가스 분석 인증서와 함께 WPS를 확인하기 전까지 아무도 알아차리지 못하는 편차를 유발할 수 있습니다. 소급 적용 절차 인증 기록은 과거 용접을 처벌하지 않습니다; 현재 생산 매개변수를 합법화하고 규정을 준수하는 서류 기록을 재확립합니다.

Cross-표준 Note — ASME IX and API 1104

다른 가스 차폐 용접 코드는 보호 가스를 유사하게 취급합니다. ASME 섹션 IX는 보호 가스 변경을 QW-408 변수군에 포함합니다: QW-408.2(a)는 보호 가스의 추가 또는 생략을 다루고, QW-408.2(b)는 보호 가스 조성의 변경을 다룹니다. 둘 다 별도의 절차 인증을 요구합니다 — D1.1과 유사한 한 가지 예외를 제외하고. OE 지정자(예: ER70S-6 OE 50/4)를 포함하는 SFA-5.18, SFA-5.20, SFA-5.28 또는 SFA-5.29로 분류된 전극은 보호 가스 OE가 분류 범위 내에 있을 때 별도의 인증을 요구하지 않습니다. ASME IX는 D1.1:2025와 동일한 공식을 사용합니다: 산소 등가 = 산소 % + (0.5 × 이산화탄소 %). 두 코드는 OE 메커니즘에 대해 조화되어 있습니다.

API 1104:2021 섹션 5.4.2.7은 세 가지 개별적인 보호 가스 필수 변수를 명시합니다: (a) AWS A5.32에 따른 보호 가스 분류 변경, (b) 절차 인증 중 기록된 공칭 유량보다 20%를 초과하는 유량 변경, (c) 인증 중 배킹 가스가 사용될 때 배킹 가스의 공칭 조성 삭제 또는 변경. 이 세 가지 모두 범주 I(표준) 및 범주 II(경도 및/또는 인성) WPS 모두에 대해 재인증을 유발합니다. API 1104는 아직 OE 개념을 채택하지 않았습니다.

핵심: 세 가지 코드 모두 보호 가스가 사소한 조정이 아닌 인증 이벤트라는 데 동의합니다. D1.1:2025 및 ASME IX는 정량적 등가 메커니즘으로서 OE 공식에 맞춰져 있습니다. API 1104는 여전히 가스 조합의 명시적 열거를 요구합니다.

관련 표준 가이드

• Prequalified WPS — D1.1:2025 Clause 5 — The full four-process prequalification framework, including the GMAW-S exclusion.
• AWS D1.1:2025 Overview — The 11 clauses of the 구조용 용접 코드, what it governs, and what it does not.
• AWS D1.1:2025 Changes vs the 2020 Edition — Where Clause 5.6.4 came from and what else the 2025 revision restructured.
• ER80 vs ER90 (Shielding Gas) — The A5.28 §3.2 ER80S-D2/ER90S-D2 exception + D1.1:2025 Clause 5.6.4 classification-gas rule, and why gas swaps can silently break an ER90 assumption.
• AWS A5 Filler Metals Family — A5.18, A5.28, A5.29, and A5.32 shielding gas classifications.
• Welding Procedure Specification (WPS) — Essential variables, documentation, and the full WPS lifecycle.
• Free 예열 Calculator — Table 5.11 lookups when you are already in D1.1 Clause 5.
• Weld 검사 Checklist — Clause 8 육안 and NDE acceptance criteria.