가스텅스텐아크용접기능사 본 용접 — 시작과 끝의 처리, 용착법과 균열의 위치

본 용접은 시단부와 종단부의 처리가 핵심이다. 시단부에서는 핫 스타트 장치를 써서 기공을 방지하고, 위빙 폭은 심선 지름의 2~3배가 적당하다. 종단부에서는 아크를 갑자기 끊지 말고 서서히 끊거나 운봉을 되돌려 크레이터를 충분히 채워야 한다. 응력이 집중되는 끝부나 모서리에서는 용접봉을 갈아 끼우지 않는다.

크레이터 처리를 소홀히 하면 여러 결함이 생긴다. 용접부가 냉각되며 수축할 때 크레이터 부근에 균열이 생기기 쉽고, 이 균열이 파손이나 부식의 시발점이 된다. 용접 끝부분에는 불순물과 편석이 남기 쉽다. 용접봉의 단락은 아크를 띄울 때 용접봉이 모재에 달라붙는 작업 조건의 문제이므로 크레이터 처리 미숙과 직접 관계가 없다.

용착법은 층을 쌓는 순서로 이름이 갈린다. 빌드업법은 각 층마다 용접선 전체 길이를 처음부터 끝까지 채운 뒤 다음 층을 쌓아 올리는 방법이다. 케스케이드법은 일부 구간씩 계단식으로 진행하고, 스킵법은 변형 방지를 위해 일정 간격을 건너뛰며 용접하며, 전진 블록법은 용접부를 블록으로 나누어 순서대로 채운다.

기본 용접 이음 형식은 다섯 가지다. 맞대기 이음, 모서리 이음, T자 이음, 겹치기 이음, 가장자리 이음이다. 마찰 이음은 이 형식 분류에 없는 말이다.

균열은 발생 위치로 구분한다. 토우균열은 맞대기 용접이나 필릿 용접에서 비드 표면과 모재의 경계부, 곧 토우부에 구속응력이 클 때 생겨 가장자리로 성장하는 균열이다. 루트균열은 용접 루트부에서, 크레이터균열은 비드 끝의 움푹 파인 크레이터에서 생긴다. 비드 밑 균열은 모재의 용융선 근처 열영향부에서 발생하며, 고탄소강이나 저합금강을 용접할 때 열영향부의 경화와 변태응력, 용착금속의 확산성 수소에 의해 생긴다.

예열은 용접 전에 급열·급냉을 막는 작업이다. 모재를 미리 데우면 용접부와 주변의 온도차가 줄어 열응력과 변형, 균열이 방지된다. 고탄소강이나 합금강에서는 급냉으로 열영향부가 단단해져 균열이 생기기 쉬운데, 예열은 이 경도를 낮춰 균열을 막는다. 작업성과 연성·인성도 좋아지고 수축 변형과 잔류응력은 줄어든다. 후열은 용접이 끝난 뒤 냉각 속도를 늦추는 공정이므로 '용접 전' 작업과 시점이 다르다.

결함은 치수상과 재질상으로 나누어 대책을 세운다. 변형, 치수불량, 형상불량 같은 치수상 결함에는 역변형법, 지그 사용, 올바른 시공법, 적정한 용접조건과 자세·운봉법이 대책이다. 습기와 이물질 제거는 기공이나 균열 같은 재질상 결함을 막는 대책이므로 치수상 결함과는 거리가 멀다.

피닝은 해머로 비드 표면을 연속해서 두드려 소성변형을 주는 작업이다. 두드리면 표면이 눌리면서 압축응력이 생기고, 이것이 기존의 잔류인장응력과 상쇄되어 응력이 완화되며 변형도 막을 수 있다. 응력을 강하게 하고 변형을 유발하는 것은 피닝의 목적과 반대이고, 재질 검사나 표면 이물질 제거도 피닝의 목적이 아니다.