스틸모재에 부착을 위한 힐티 솔루션

The application – Fastening on Steel

 
 
에너지 및 산업(E&I) 프로젝트의 설계 또는 관리에 참여해 본 적이 있다면 코팅된 강철에 요소를 고정해야 하는 문제에 직면했을 것입니다. 가장 일반적인 요소는 다음과 같습니다(그림 1 참조):

• 장비;
• 플랫폼
• 서비스용 케이블 트레이, 즉 전기 및 통신;
• 배관 지원;
• 기계, 전기 및 HVAC 거래를 포함한 다분야 지원.

그림 1 - 케이블 트레이(왼쪽)와 배관(오른쪽) 지지대를 강철에 고정하기.

전통적으로 위에서 언급한 요소를 철골 구조물에 고정하는 방법에는 (i) 용접과 (ii) 볼팅의 두 가지가 있습니다(그림 2 참조).
 

그림 2 - 요소를 강철에 고정하는 전통적인 방법: 용접(왼쪽) 및 볼트(오른쪽).

강철에 고정하는 전통적인 방법

 
용접은 매우 안정적이고 견고한 방법이기 때문에 수십 년 동안 사용되어 왔습니다. 하지만 전통적인 용접에는 다음과 같은 몇 가지 문제점이 있습니다:

• 근처에 전원 플러그가 있어야 하는데, 건설 현장에서는 이를 찾기 어려울 수 있습니다;
• 보건, 안전 및 환경(HSE) 측면에서 잠재적인 위험이 될 수 있는 불꽃이 날릴 수 있습니다;
• 시간이 많이 소요되는 작업입니다;
• 자격을 갖춘 용접 작업자가 필요합니다;
• 코팅된 강철의 경우 용접 후 약간의 재작업이 필요합니다.

 
한 가지 대안인 볼팅은 철골 구조물에 구멍을 뚫어 양쪽에서 볼트를 통과시켜 제대로 고정할 수 있도록 하는 방법입니다. 도구 측면에서 볼 때 투자 비용이 적게 들지만, 이 방법에는 몇 가지 문제가 있습니다:

• 작업자가 느리고 지친 과정을 거쳐야 합니다;
• 일부 위치/방향에서 실행하기 어려울 수 있으므로 인체공학적으로 적합하지 않음;
• 볼트 체결 전 부식 방지 처리가 필요함;
• 마그네틱 드릴이 필요한 경우 모든 곳에 배치할 수 없습니다.

스틸모재에 부착을 위한 힐티 솔루션

 
위에서 언급한 전통적인 강철 체결 방법의 문제점을 해결하기 위해 힐티는 이 분야에서 오랜 역사와 폭넓은 경험을 바탕으로 새로운 스터드 솔루션을 개발하기 위해 노력해 왔습니다. 여기서는 힐티의 네 가지 제품 솔루션인 (i) X-ST GR, (ii) X-BT, (iii) S-BT HL 및 (iv) F-BT를 소개합니다. 4가지 솔루션의 개략도는 그림 3에서 확인할 수 있습니다.
 
1994년 힐티가 처음 출시한 솔루션은 X-ST GR입니다. 이 솔루션은 화약총 공구를 통해 강철에 직접 고정되는 스테인리스 스틸 나사산 스터드로, 매우 빠른 솔루션입니다.
 
X-BT는 스테인리스 스틸 나사산 스터드이며 무딘 팁 용접 기술로 작동합니다. 1세대 X-BT는 20여 년 전인 2003년에 출시되었습니다. 패스너를 세팅하는 동안 강철의 일부가 미리 뚫린 구멍에 펀칭되어 고온을 발생시키고 마찰 용접을 일으킵니다. 전체 둘레를 따라 용융이 이루어지기 때문에 습기가 필롯 홀에 침투할 수 없어 부식을 방지할 수 있습니다.
 
2023년에 출시되는 S-BT HL 패스너는 2016년에 처음 출시된 S-BT의 2세대 제품입니다. 이 패스너는 경화 탄소강 1038과 오스테나이트 페라이트(듀플렉스) 스테인리스 스틸로 제조된 나사산 스터드입니다. 이 고정 기술은 무딘 팁 자가 용접이라고 하며, 필롯 구멍을 뚫은 다음 나사산 스터드를 구멍에 나사로 고정하는 방식입니다. 나사산 스터드는 구멍의 직경보다 약간 더 큰 직경을 가지므로 응용 분야에 높은 토크가 필요합니다. 나사의 첫 번째 스레드는 S-BT HL이 나사로 고정되는 베이스 재료의 내부 스레드를 형성하는 절삭 스레드입니다. 이 하단 나사산에는 하중 용량이 없습니다. 그 후 나사의 다른 나사산과 베이스 재료의 나사산이 교차하여 하중 용량과 견고한 체결을 보장합니다.
 
 
F-BT 패스너는 용접 공정인 무선 스터드 퓨전이라는 시스템의 일부입니다. 이는 보호 가스를 사용하는 드로우 아크 스터드 용접으로 분류됩니다. 드로우 아크 스터드 용접 공정은 용접 전원 공급 장치를 사용하여 스터드와 모재 사이에 생성된 회로를 따라 전기 아크를 생성합니다. 전기 아크는 에어 갭을 통해 두 재료 사이를 이동하며 스터드의 베이스와 모재의 작은 영역을 녹이는 데 사용되는 강렬하고 집중된 열을 생성합니다. 재료가 적절히 녹으면 스터드를 용융된 영역에 밀어 넣고 금속이 굳어지면서 제자리에 고정하여 용접 연결부를 형성합니다. 이 시스템은 용접 공정일 뿐만 아니라 외부 전원이 필요하지 않으며 스파크가 거의 발생하지 않는 일관된 공정입니다.
 
 

그림 3 - 스틸 체결을 위한 힐티 솔루션의 개략도: X-ST GR(왼쪽 상단), X-BT(오른쪽 상단), S-BT HL(왼쪽 하단) 및 F-BT(오른쪽 하단).

 
하중 값 및 적용 솔루션과 관련하여 X-ST GR은 경하중 적용 (권장 장력 하중 값 1.8 KN)에 최적화되어 있고, X-BT 및 S-BT는 중하중 적용 (스터드당권장 장력 하중 값 3,6 KN)에 최적화되어 있으며, F-BT는 중하중 적용 (권장 장력 하중 8 KN)에 사용할 수 있습니다. 최소 모재 두께에 따라서도 차이가 있는데, F-BT는 4mm부터, S-BT HL 및 X-ST GR은 6mm부터, X-BT는 8mm부터 적용이 가능합니다.
이 경우 스터드를 더 얇은 모재 두께에 적용할 경우 기술 매뉴얼에 따른 하중 감소와 모재의 뒷면 손상 가능성을 고려해야 한다는 점에 유의하시기 바랍니다.