용접 결함의 종류 - 3 (용접불량 : 성질상의 결함)

- 불 연속부 : 피파괴 검사에서 나타나는 지시된 모양이 결함 조직 등의 영향으로 정상부위와 다르게 나타나는 부분의 총칭

- 결함 : 기준, 시방서의 합격 기준을 만족하지 못하는 크기/형상/방향/위치 등의 특성을 가진 불합격 지시를 나타내는 부분

 

1. 용접 형상 불량

1) 언더컷 : 과다한 전류로 모재의 일부가 녹아 들어가 상부에 홈을 형성

원인	방지책
용접 전류가 너무 강할 때	전류를 적당히 낮춘다
용접봉의 이동 속도가 빠를 때	용접봉의 이송 속도를 적당히 낮춘다
Arc 길이가 길 때	Arc 길이를 짧게 유지한다
토치 각도 및 운봉이 부적절할 때	토치 각도 및 운봉을 적절히 실시한다.
부적당한 용접봉 사용	적정한 용접봉을 사용한다.

- 영향 : 응력부 노치로 응력집중이 발생한다. 피로강도가 저하된다.

 

2) 오버랩

원인	방지책
용접 전류가 너무 약하다	전류를 적당히 올린다.
용접 속도가 너무 느리다.	속도를 적당히 빠르게 한다.
용접봉의 각도 및 운봉이 불량하다.	각도 운봉을 적절히 실시한다.
부적합한 용접봉의 사용	적정한 용접봉을 사용한다.

 

- 영향 :

심한경우 노치형성으로 응력이 집중되고, 틈부식이 발생하기도 한다.

용입이 얕아 용접불량으로 강도가 저하된다.

 

3) 크레이터

원인	방지책
Arc를 중단하는 경우에 발생	Arc를 갑자기 끊지 않고, 잠시 멈춘 채 끊는다.
고장력강이나 합금원소가 많은 금속에서자주 발생	후퇴법을 시행한다.

 

 

4) 용입부족(IP)

원인	방지책
개선각이 너무 큰 경우 Root 캡이 너무 좁은 경우 용접봉이 너무 큰 경우 발생	적정한 홈 형상, 용접전류, 속도, 용접봉 크기
모재 입열량 부족으로 발생	적합한 토치 위치와 운봉속도 준수

- 영향 : 

이음의 강도가 약해진다. 반복하중이 발생할 경우 균열이 발생한다.

 

※ 언더필(Under fill) : 용접 비드 표면에서 용접이 덜 채워진 형상

 

5) 스패터 : 용융 금속의 입자가 비산하여 모재 표면에 부착되는 것

원인	방지책
전류가 높을 때	모재두께, 용접봉 지름에 맞는 최소 전류로 용접
건조되지 않은 용접봉 사용시	건조된 용접봉 사용
Arc 길이가 너무 길 때	위빙을 크게하지 않고, 적정한 Arc 길이로 실시
모재 표면에 녹, 페인트, 유기물 등 오염물이 부착된 경우	모재를 청경히 한다.

 

6) 아크스트라이크 : 용접부 밖에서 Arc를 발생시킬 때, Arc 열에 의해 모재에 결함이 발생한 것

 - 영향 : Arc열에 의해 모재에 급격한 열을 가하고, 순간적으로 냉각되어 모재가 취약해지고, 균열이 발생

 

2. 내부 결함

1) 은점, 기공, 블로우홀 & 피트

(가). 은점(fish-eye) : 용접 금속 내부에 존재하는 은백색 파단면으로 수소가 기공 or 비금속 개재물이 집결되어 발생하는 일종의 수소 취성이다.

(나). 기공(blow-hole) : 용접시 발생하는 CO, N2, H2 등 가스가 용접 금속 내 기포를 형성

(다). 피트 : 수소와 산소가 원이이 되며, 비드표면에 발생된 큰 기공

 

원인	방지책
용착 금속 내 포한됨 가스가 방출되지 않고, 기공의 형태로 잔류	용접금속의 수소, 산소 제거(용접봉 건조 및 습기제거)
실드가스의 유량부족 or 바람으로 대기와의 차폐기능 저하	방풍벽을 설치하여 차폐 실시
용착부의 금냉으로 가스방출 전 응고	S 함량이 많은 노재는 저수소계 용접봉을 사용
모재 표면의 오염물, 용접봉의 오염	노즐을 수시로 점검하여 스패터를 제거
Arc 길이, 전류 등 용접조건의 부적합	Arc 길이를 적당히 유지

 

- 영향 :

노치 형성으로 응력집중을 일으키고, 기계적 강도가 저하됨.

부식이 쉽고, 기밀성이 저하된다.

 

2) 슬래그 혼입(Slag Inclusion) 

원인	방지책
낮은 용접속도, 낮은 전류로 입열량이 부족하여 슬레그 부상하지 못함.	넓은 개선과 루트부 간극유지로 슬래그 혼입 방지
다층 용접시 압층 용접부 슬래그 제거 불충분	올바른 운봉과 깨끗한 용접 층을 유지
용접 개선 각도, 용접사의 부적절한 운봉	적당한 용접봉 지름 및 전류 값을 선택

 

- 영향 : 용접부 강도 및 연성을 저하시키며, 취성파괴의 원인으로 작용한다. 

 

3) 융합 불량(Incomplete fusion)

저온겹침(Cold Lap) 또는 Lack of fusion(LF)라고도 하며, 융착 금속이 충분히 용융되지 않아 융합이 되지 않은 형태

원인	방지책
용접사 기량부족으로 입열량이 부족하여 모재를 녹이지 못하여 발생	적절한 용접조건 및 용접사의 기량 유지
개선각이 너무 크거나 루트갭이 너무 좁을 때	루트 간격 및 용접치수를 조절
다층 용접에서 압층의 비드가 불량하거나 두 모재의 두께 차가 큰 경우 운봉 속도가 일정하지 못할 때	적합한 토치의 위치 및 운봉 속도 조절 선행층의 비드를 양호하게 시공

 

- 영향 : 이음부의 강도 저하

 

4) 텅스텐 혼입

텅스텐 전극이 아크열에 의해 과열되어 용융금속으로 혼입 및 응고되는 현상으로 GTAW에서 발생

원인	방지책
과열된 텅스텐 전극과 용접봉의 접촉
전극봉의 상태 불량 (그라인딩, 스패터에 의한 오염)	적절한 전극봉의 관리
과도한 전류사용	적절한 전류 사용

 

 

3. 용접 Process별 주요 용접 결함

1) 피복 Arc 용접(SMAW)

• 용입부족
• 언더컷
• 슬래그 혼입
• 기공
• 용접 금속 터짐
• 모재 터짐
• 용접 금속 취화
• 모재 취화
• 선상 조직

2) Shielding Gas 사용 용접(GTAW, FCAW, GMAW)

• 표면비드불량
• 용입 및 용융 불량
• 언더컷
• 스패터
• 슬래그혼입
• 기공
• 고온크랙
• 저온크랙

3) 서브머지드 Arc 용접(SAW)

• 블로우홀
• 크랙
• 슬래그섞임