용접결함

[1] 용접결함

[1-1] 치수결함

단시간에 가열, 냉각 및 용착금속의 수축 등으로 변형과 잔류응력(殘留應力; residual stress)이 생긴다. 이와 같은 현상을 최소화하기 위해서는 용접설계와 시공법에 관한 연구가 필요하며, 그림은 용접에서 발생할 수 있는 변형의 예를 든 것으로서, 이런 결함이 설계자의 요구조건을 벗어나면 불량용접의 판정을 받게된다.

 

[1-2] 구조결함

용접결함 중에서 가장 중요한 것으로, 역학적인 원인과 금속학적인 원인이 있을 수 있다.

(1) 역학적 원인:

1.     온도구배에 의한 열응력

2.     변태에 의한 체적변화

3.     구조상 또는 판재의 두께에 의한 내외부의 작용력

(2) 금속학적 원인:

1.     열영향에 의한 모재의 취화

2.     응고시 입계에 존재하는 P, S, Sn, Cu, Zn 등의 편석에 의한 취화

3.     용접시에 침입한 H₂에 의한 취화

 

각종 균열의 형상

(3) slag의 혼입:

1.     산화물, 용제 및 피복재가 용착금속에 혼입
이를 방지하기 위하여는 각 용접층에서 wire brush 등으로 slag를 충분히 제거하고, shielding gas를 충분히 공급하며, 적합한 용접봉의 선택이 중요하다.

(4) undercut과 overlap:

그림과 같이 녹은 모재부의 홈에 용착금속이 충분히 차 있지 않으면 모재와 용착금속의 경계에 오목한 부분이 생기는데, 이를 underfill 이라 하며, 전류가 과대하여 모재가 파이는 것을 undercut 이라 한다. underfill은 용접부 단면적의 감소를 가져오고, undercut 부위는 응력이 집중되는 notch효과를 초래한다. 용융금속이 넘쳐서 표면에 융합되지 않은 상태로 덮여 있을 때, 이를 overlap이라 하며, 이 부분에 응력이 집중되어 균열의 원인이 되기도 한다. 이들의 원인을 나열하면 다음과 같다.

 

undercut과 overlap

underfill의 원인

1.     용접속도가 너무 클 때

undercut의 원인

1.     전류가 과대하여 arc를 짧게할 수 없을 때

2.     용접봉의 사용방법이 부적절할 때

overlap의 원인

1.     arc가 너무 길어서 용착금속의 집중을 저해할 때

2.     용접봉의 용융점이 모재의 것보다 너무 낮을 때

3.     용접전류가 다소 부족하여 용적이 클 때

4.     용접속도가 너무 느릴 때

[1-3] 성질결함

용접부는 국부적 가열을 크게 받기 때문에 모재의 기계적, 물리적 및 화학적 성질을 그대로 유지하기 힘들다. 용접부의 이런 성질들이 설계자의 요구를 만족시키지 못하면 이 용접부는 성질결함이 있다고 말 할 수 있다.