용접 육안 검사, 용접결함 및 대책 ㅣ 철골공사 실무

출처: NCS학습모듈, " 강구조시공 용접접합",교육부(20??)

 

용접 육안 검사, 용접결함 및 대책

 

1) 용접 검사

       용접 검사는 용접 전, 용접 중, 용접 후 검사로 구분되며 각각의 목적이 다르다.

구분	내용
용접 전 검사		● 최종 용접물이 사양서, 절차서 및 코드의 요구 사항을 만족하고 있다는 확신을 얻기 위해서는 용접 전에 여러 가지 검사를 수행해야 한다. 만일 용접 전의 조건이 사양서, 절차서 및 코드의 요구 사항을 만족시키지 못한다면 최종 용접물이 만족스럽지 못하기 쉽다.  ● 용접 시작 전에 문제를 발견함으로 수정에 소요되는 비용과 시간을 최소로 할 수 있다. 이것은 비용이 많이 들고 시간 소모가 많이 드는 용접 제품의 재작업, 수정작업, 폐기 등을 방지 함으로써 큰 절약이 될 수 있다.
	용접 절차서	● 용접 검사원은 사용 중인 절차서가 완전하고, 검토 조직에 의해 승인 되었으며, 시험을 통하여 확인되었음을 확인해야 한다.
	재료 적합성	● 용접면이 고르고, 용접 부위가 충분한 요구 강도를 갖고 있음을 확인하기 위하여 용접 검사원은 모재, 용접봉, 용접 가스 등이 적절히 확인되고 절차서 및 사양서의 요구 사항에 따르고 있음을 확인해야 한다. 또한 용접 검사원은 용접 개선 주변의 모재에 용납할 수 없는 불연속 부위가 없음을 확인해야 한다.
	개선 및 착부 상태	● 용접 검사원은 개선 상태가 용접 절차서의 요구 사항을 만족시켜 주고 있는가를 확인하기 위하여 개선 상태를 검사한다. ● 이때 베벨 각도, 루트 간격, 반대쪽 구멍의 깊이 및 필요 시 내부 및 외부 직경 등도 점검한다.
	용접 장비	● 용접 검사자는 용접 장비가 적절히 설치되었고 적합한 작업 순서로 되어 있는가를 점검해야 한다.
	예열	● 용접 검사원은 용접 전에 요구되는 예열이 행해지고 있는지를 점검해야 한다. ● 온도지시 Crayon, Pyrometer의 부착 또는 그 밖의 측정 기구를 사용하여 용접 개선 주위의 모재의 온도를 측정해야 한다.
	용접사 자격	● 용접 검사원은 용접사가 특정 용접을 행하도록 자격이 주어졌는지를 확인해야 한다. 점검해야 할 요소는 용접 과정, 모재의 두께, 용접봉, 용접 자세 등 이다.
용접 중 검사		● 용접을 실시하고 있는 도중에 검사를 행함으로써 용접 검사자는 최종 용접물이 사양서, 절차서 및 코드 요구 사항을 만족시킨다는 확신을 얻을 수 있다.
	용접 기술	● 용접 검사자는 여러 층에서의 용접 기술이 절차서나 사양서의 요구 사항에 일치하고 있는지를 검사해야 하며, 용접 순서가 지켜지고 있는지를 확인해야 한다.  ● 요구되는 용접 순서를 따르는 것은 변형, 과도한 응력 및 균열 등을 피하기 위함이다. ● 단일 패스 용접 이외의 용접에 있어서 용접 기술은 최종 검사에서는 확인될 수 없다.
	층간 청결 상태	● 용접 검사원은 용접 층간의 청결 상태가 용접 절차서의 요구 사항을 따르는가를 확인해야 한다.  ● 뒷면 가우징이나 뒷면 용접이 필요한 경우 용접 검사원은 뒷면을 용접하기 전에 용접 부위가 고르게 가우징되어 있는지를 확인해야 한다.
	예열 및 층간 온도	● 용접 검사원은 전 용접 과정 중 요구되는 최소한의 예열이 유지되는지를 확인해야 한다.  ● 이는 요구되는 기계적 성질을 만족시키고 언더비드 또는 냉각 균열이 발생하지 않도록 하기 위해 필요하다.  ● 또한 층간 온도가 최대 허용 온도를 초과하지 않음을 확인해야 한다.
	용접 변수	● 용접 검사원은 전압, 암페어 운봉 속도 등의 용접 변수가 용접 절차서의 요구 사항을 따르는가를 확인해야 한다.  ● 수동 또는 반자동 용접의 경우, 전압은 아크의 길이에 따라 변하므로 측정할 필요가 없다.
용접 후 검사		● 구조적으로 충분한 내력을 확보하고 있는가를 판단하기 위해 실시한다.
	후열	● 때때로 용접 절차서나 기술 사양서에서 최저 열연 온도가 용접 후 일정 시간동안 유지될 것을 요구할 경우가 있다.  ● 층상 균열, 저온 균열 그리고 어느 정도 시간이경과한 후에 발생하는 균열 등을 방지하기 위하여 수소가 용접부로부터 확산하여 빠져 나가야 하기 때문이다.  ● 용접 검사원은 후열처리가 요구될 경우 정해진 시간동안 지속되는지를 확인해야 한다.
	청결 상태	용접 검사원은 육안 검사에 앞서 용접부가 적절히 청소되었는지를 확인해야 한다. 만일 용접 슬래그가 있거나 용접부가 페인트로 칠하여 졌으면 검사원이 육안 검사 를 실시할 수 없다. 용접 검사원은 용접부가 비파괴 시험을 위해 적절하게 준비되 었는지도 확인해야 한다. 이때 과도한 그라인딩이 되지 않도록 주의해야 한다. 그 라인딩에는 비용이 들고 또한 시간을 소모하기 때문이다.
	육안 검사	● 용접 검사원은 용접부의 크기, 길이, 위치 등이 도면과 일치하는가를 검사한다.  ● 필렛 용접의 경우, 각장과 목의 두께, 길이 그리고 부분적인 필렛 용접의 경우 용접부 사이의 거리 등을 검사해야 한다.  ● 용접 검사원은 또한 용접된 조립물이 도면 상에 명시된 치수와 일치하는지를 검사해야 한다. 용접 검사원은 용접 보강제, 오목면의 정도, 표면 상태가 용접 절차서나 사양서의 요구 사항과 일치하는지를 검사한다. ● 또 언더컷, 언더필, 오버랩, 균열, 불완전 용입, 불완전 용융, 기공 등의 불연속 부위에 대해서도 검사해야 한다.  ● 그리고 합격 기준은 절차서, 사양서 및 적용 코드나 표준에 따라야 한다.
	비파괴 시험	● 용접 검사원은 때때로 PT, MT, RT, ET등의 비파괴 검사를 실시한다.  ● 비파괴 시험이 외주 처리될 경우 용접 검사원은 비파괴 시험을 감독하고, 시험 결과를 검토 후 합격 여부를 판정할 책임이 있다.
	파괴 시험	● 용접 검사원은 경우에 따라 파괴 시험을 실시한다.  ● 파괴 시험이 외주 처리될 경우, 용접 검사원은 시험의 실시에 입회하여 감독하며 결과를 검토하여야 한다.
	용접 후열처리	● 용접 검사원은 용접 후열처리가 절차서, 사양서 및 코드의 요구 사항에 따라 실시 되는지를 확인해야 한다.  ● 후열 처리 시 입회하여 감독하고 시간-온도 기록서에는 후열처리 하는 용접부, 부품, 조립품, 열전대의 수와 위치, 열처리를 시작한 시간 및 끝마친 시간, 가열 속도 및 냉각 속도, 유지 온도 및 유지 시간 등의 정보가 기록된다
	용접 확인	● 절차서, 사양서 또는 코드에서 요구하는 경우, 용접 검사원은 특정 접합부를 용접 할 용접사의 식별이 용접부 주위에 Stamp 또는 부식에 의해서 나타나는지 그리고 용접부에 대하여 추적이 가능하도록 기록이 되어 있는지를 확인해야 한다.  ● 용접검사원의 자신의 검사 현황을 용접부 주위의 재료에 표시를 하거나 용접부를 추적할 수 있는 기록서에 표시함으로써 확인한다. 이때 용접검사원은 재료, 특히 Austenitic Stainless Steel이나 Ni계 합금의 경우 이들을 오염 시키지 않는 승인된 재료를 사용하여 표시하도록 주의해야 한다.  ● 용접 검사원은 건설 또는 제작에 불필요한 지연이 생기지 않도록 적절한 시간에 그의 검사를 실시해야 한다. 또한 기장이나 감독자에게 그의 검사결과를 즉시 알려주어 불필요한 지연이 없이 바로 수정작업을 행할수 있도록 해 주어야 한다.

 

2) 용접 결함
      

       용접 결함은 다음과 같이 분류할 수 있으며 복합적인 이유로 여러 가지 결함이 발생하기도 한다.

구분	내용
용접사 기량 및 용접 조건에 의한 결함	● 슬래그 혼입 - 용접 금속의 내부 또는 모재와의 융합부에 슬래그가 남는 것. ● 융합 불량 - 용접 금속과 모재 또는 용접 금속과 용접 금속 사이가 충분히 융합되지 않은 것. ● 완전 용입 - 용접 금속이 이음의 뒷면까지 완전히 용입되는 것. ● 언더컷 - 용접선 가장자리에 모재가 패어서 홈과 같이 골이 생긴 형상. ● 덧살 부족 - 용융 금속이 모재 표면 높이 이하로 용가재 금속이 덜 채워진 형상. ● 오버랩 - 용착 금속이 끝 부분에서 모재와 용합되지 못하고 겹쳐지는 것. ● 크레이터 균열 - 용접 비드의 크레이터에 발생하는 균열.
용접 기술적 검토 부족에 의한 결함	● 고온 균열 - 용접 중 또는 용접 직후에 용접부가 아직 고온일 때 발생하는 용접균열. ● 저온 균열 - 용접 후 용접부의 온도가 상온 부근으로 저하되고 나서 발생하는 균열. ● 재열 균열 - 용접부의 재가열에서 발생하는 용접부의 터짐 현상.

 

3) 피복 아크 용접의 결함 및 대책

결함	원인	대책
용입 부족	1. 개선 각도가 좁을 때 2. 용접 속도가 너무 빠를 때 3. 용접 전류가 낮을 때	1. 개선 각도를 크게 하거나, 루트 간격을 넓힌다. 2. 용접 속도를 늦춘다. 3. 슬래그의 표피성을 해치지 않을 정도 까지 전류를 올린다. 용접봉 각도를 수직에 가깝게 하고 아크 길이를 짧게 유지한다.
언더컷	1. 용접 전류가 너무 높을 때 2. 용접봉의 각도가 부적당할 때 3. 용접 속도가 빠를 때 4. 아크 길이가 너무 길 때 5. 용접봉의 선택이 부적당할 때	1. 용접 전류를 낮춘다. 2. 적절한 유지 각도로 운봉을 한다. 3. 용접 속도를 늦춘다. 4. 아크 길이를 짧게 유지한다. 5. 용접 조건에 적합한 용접봉을 사용한다.
오버랩	1. 용접 전류가 과대하거나 낮을 때 2. 용접 속도가 부적당하여 슬래그의 포피가 나쁠 때 3. 용접부가 과열될 때 4. 용접봉의 선택이 부적당할 때	1. 적정 전류로 조정한다. 2. 적당한 용접 속도로 일정한 운봉을 행하여 슬래그의 포피성을 좋게 한다. 3. 용접부의 과열을 피한다. 4. 용접 조건에 적합한 용접봉을 사용한다.
슬래그 혼입	1. 전층의 슬래그 제거의 불완전 2. 용접 속도가 너무 느려 슬래그가 선행할 때 3. 개선 형상이 불량할 때	1. 전층의 슬래그는 완전히 제거한다. 2 용접 전류를 약간 높게 하고, 용접 속도를 적절히 하여 슬래그의 선행을 피한다. 3. 루트 간격을 넓혀서 용접 조작이 쉽도록 개선한다.
저온 균열	1. 모재의 합금 원소가 높을 때 2. 이음부의 구속이 클 때 3. 용접부가 급냉될 때 4. 용접봉이 홉습될 때	1. 예열을 하고 저수소계 용접봉을 사용 한다. 2. 예열, 저수소계 용접봉의 사용 용접순서를 검토한다. 3. 예열 또는 후열을 시행하고, 저수소계 용접봉을 사용한다. 4. 적정한 온도에서 충분히 건조시킨다.
변형	1. 용접부의 설계가 부적당할 때 2. 이음부가 과열될 때 3. 용접 속도가 너무 늦을 때 4. 용접 순서가 부적당할 때 5. 구속이 불완전할 때	1. 미리 팽창, 수축력을 고려하여 설계한다. 2. 낮은 전류를 사용하고 용입이 적은 용접봉을 사용한다. 3. 용접 속도를 빠르게 한다. 4. 용접 순서를 검토한다. 5. 치구 등을 이용하여 충분히 구속한다.
피트	1. 용접봉이 흡습되어 있을 때 2. 이음부에 불순물이 부착되어 있을 때 3. 봉이 가열되었을 때 4. 모재의 유황이 높을 때 5. 모재의 탄소, 망간이 높을 때	1. 적정한 온도에서 충분히 건조한다. 2. 이음부의 녹, 기름, 페인트 등을 제거한다. 3. 용접 전류를 낮추어 봉 가열을 피한다. 4. 저수소계 용접봉을 사용한다. 5. 염기도가 높은 용접봉을 사용한다.
블로우홀	1. 과대 전류를 사용했을 때 2. 아크 길이가 너무 길 때 3. 이음부에 불순물이 부착되어 있을 때 4. 용접봉이 흡습되어 있을 때 5. 용접부의 냉각 속도가 빠를 때 6. 모재의 유황 함류랑이 높을 때 7. 용접봉의 선택이 부적당할 때 8. 아크 스타트가 부적당할 때	1. 적정 전류를 사용한다. 2. 아크 길이를 짧게 유지한다. 3. 이음부의 녹, 기름, 페인트 등을 제거한다. 4. 적정한 온도에서 충분히 건조한다. 5. 위빙, 예열 등에 따라 냉각 속도를 늦춘다. 6. 저수소계 용접봉을 사용한다. 7. 블로우홀의 발생이 적은 용접봉을 사용한다. 8. 사금법, 백스텝 운봉을 한다.
고온 균열	1. 이음부의 구속이 클 때 2. 모재의 유황 함유량이 높을 때 3. 루트 간격이 넓을 때	1. 저수소계 용접봉을 사용한다. 2. 저수소계 용접봉을 사용하거나, 망가니즈를 많이 함유하고 탄소, 규소, 유황, 인이 적은 용접봉을 사용한다. 3. 루트 간격을 좁게하고 두께가 큰 비드를 만들어 크레이터 처리를 행한다

 

4) 육안 검사의 개요

• 육안 검사는 눈과 측정 장비(줄자, venire calipers, pit depth gage 등) 및 보조 장비(내시경, 랜턴, 사진기, 현미경(조직 관찰), 돋보기 등)을 이용하여 이물질 정도를 파악하여 청소주기를 결정하는 기초 자료를 제공하고 부식, 침식, 마모, 균열, 부풀림, 변형, 파손 여부 및 부위를 파악한다. 또한 상세 검사 필요 부위에 대한 검사 필요성을 제공하여 장치물의 안정성을 확보하도록 하고 도장 또는 코팅의 박리 또는 파손 여부 등으로 인해 보수 필요 부위를 파악하는데 그 목적이 있다.

 

• 육안 검사는 여러 비파괴 검사 형태 중 가장 기본적이고도 중요한 검사 방법의 하나로 광의의 비파괴 검사에는 포함되나 일반적으로 비파괴 검사(RT, UT, PT, MT 등) 방법과는 구분한다. 또한, 비파괴 검사가 실제 결함의 정도 또는 크기 등을 정확히 찾거나 사이징 하는데 적용하는데 비해 육안 검사는 원천적인 결함 현상을 찾는데 이용된다.
• 외부 검사: 내부 검사가 불가능한 장치물의 외관 및 외부 상태를 관찰하는 검사를 말한다.
• 내부 검사: 내부 출입이 가능한 모든 장치물의 내부 상태 및 내부 부속품의 외면 상태를 점검하는 검사이다.

 

5) 육안 검사의 방법

구분	내용
사전 준비	● 육안 검사에 필요한 각종 검사 도구를 준비한다. ● 검사에 필요한 계측기 및 장비에 대해서는 검교정 유무, 유효기간, 작동 유무를 사전에 확인하고 필요한 경우 검교정 또는 정비를 실시하여야 한다. ● 또한 검사원의 안전을 위하여 안전 보호 장구를 구비하여야 한다.
이물질 검사	● 검사 대상 장치물의 청소 실시 전에 오물 검사를 실시한다.  ● 검사 시 오물 정도, 물질, 색깔, 부착 장소 등을 육안으로 확인하여 기록한다. 파울링 검사에 대한 색깔, 형태 등의 정확한 기록이 필요한 경우 사진 촬영을 하며, 오물이 심하게 발생한 부위는 부식, 두께 검사 부위 선정 시 포함한다.
결함 검사	● 장치물 내부 검사는 장치물이 개방하여 청소가 끝난 후 실시하고 외부 검사는 일반적으로 운전 중에 실시한다.  ● 검사 시 금속 표면의 부착물은 와이어 브러시를 사용하여 완전히 제거하여 표면 결함을 볼 수 있도록 매끄럽게 하고 제거되지 않으면 그라인더나 샌딩기를 이용할 수 있다.
부식 상태 검사	● 모재나 용접 결함 부위에 육안으로 확인할 수 있는 두께 감소나 열화 등의 이상이 발생하였을 경우 측정 기구를 이용하여 깊이 또는 면적을 측정하고 위치와 함께 기록한다.  ● 정확한 위치나 형상이 필요한 경우 스케치 또는 사진 촬영을 한다.  ● 육안으로 확인이 불가능한 두께 감소나 열화 진행 여부에 대한 검사를 실시해야 할 경우에는 두께 검사 또는 비파괴 검사 등의 추가 검사를 실시한다.
균열 검사	● 모재나 용접 결함 부위에 육안으로 확인할 수 있는 균열이 발생하였을 경우 측정 기구를 이용하여 크기를 측정하여 위치와 함께 기록한다.  ● 정확한 위치나 형상이 필요한 경우 스케치 또는 사진 촬영을 하고 육안 검사 시 발견된 균열은 반드시 비파괴 검사로 확인해야 하며 필요한 경우 결함 크기를 측정해야 한다.
변형, 파손	● 육안으로 확인할 수 있는 장치물의 변형이나 파손이 발생한 경우 발생 부위를 측정기구를 이용하여 변형량이나 파손된 상태를 측정하여 기록한다.  ● 발생 부위와 형태에 대한 정확한 기록이 필요할 경우 스케치 또는 사진촬영을 한다.
도장, 코팅 박리	● 도장, 코팅 박리가 발생한 경우 발생된 부위와 노출된 부위의 금속 표면에 대한 부식, 침식 등을 육안으로 확인하여 기록한다.

 

6) 용접부 육안 검사 합격 기준

구분	기준	비고
1. 균열	● 용접부에는 균열이 없어야 한다.
2. 용접부 / 모재의 용융	● 용접 금속의 인접층 및 용접 금속과 모재 사이는 완전히 용융 되어야 한다.
3. 크레이터 부분 횡단면	● 모든 크레이터는 유효 길이 외측 단속 모살 용접부의 양단부를 제외하고는, 용접부의 전 횡단면에 대해 채워져야 한다. (크레이터: 아크 용접에 있어서 용접 중에 생기는 표면의 오목한 곳)
4. 용접 검사의 시기	● 모든 강재의 용접부에 대한 육안 검사는 완성된 용접부가 외기 온도까지 냉각된 후 즉시 수행할 수 있다.
5. 치수 미달	● 모살 용접부의 치수 미달 부분이 용접 길이의 10% 이하라면, 연속 용접부의 모살 용접부에 대해서 별도의 교정 작업 없이 아래의 치수 미달을 허용한다.
6. 언더컷