개념 한 쪽
치수상 결함은 용접 공정에서 발생하는 변형과 잔류응력으로 인한 문제를 다루는 영역이다. 결함을 줄이기 위한 여러 공법과 예열·후열 및 보수 방법이 존재한다. 대표적인 기법은 용접 길이를 분할해 간격을 두는 비석법, 예열과 응력제거 열처리, 균열 끝단의 스톱 홀 공법 등이다. 각 기법은 목적과 적용 상황이 구별되므로 상황에 맞추어 선택해야 한다.
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출제기준 단원 「치수상 결함」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 용착법 명칭 판별 | 1 | 구간 분할 용접의 목적에 맞는 공법을 고르기 |
| 예열의 효과 판별 | 1 | 예열의 물리적 영향 중 옳지 않은 설명을 찾기 |
| 균열 보수 기법 선택 | 1 | 균열 진행 방지에 적합한 처치 방법을 가리기 |
비석법(스킵법)은 용접 길이를 짧게 나누어 간격을 두고 진행하여 용접 열입력을 분산시키는 방법이다. 이 방법은 국부적 열집중을 피하고 각 구간의 수축력을 상쇄시켜 전체적인 변형과 잔류응력을 비교적 적게 발생시키는 효과를 가진다. 용접 순서가 변형과 응력 분포에 미치는 영향을 묻는 문제는 이 공법의 작용 원리를 기준으로 판단한다.
예열은 용접 전에 재료를 미리 가열하여 냉각 속도를 늦추는 공정이다. 냉각이 급격하면 마르텐사이트 같은 경화 조직이 생기고 수소가 작용하여 균열이 발생하기 쉬우므로, 예열은 균열 방지와 잔류응력 저감에 기여한다. 예열 범위는 부품의 크기와 두께에 따라 전체 예열 또는 국부 예열로 구분하여 적용해야 한다.
균열 보수 시 균열 진행을 방지하기 위해 균열 끝단에 작은 구멍을 뚫어 응력 집중을 완화하는 스톱 홀 공법을 사용한다. 균열 끝단의 날카로운 형상을 둥글게 처리하면 응력 집중이 줄어들어 진전이 억제된다. 보수용접에서의 다른 기법들은 목적이 다르므로 균열 진전 방지에는 스톱 홀이 적절하다.
응력제거 방법은 열적 방법과 기계적 방법으로 나뉜다. 응력제거 열처리는 잔류응력을 완화하고 열영향부를 연화하여 응력부식균열 저항성을 높이는 목적을 가진다. 반면 기계적 응력 완화법은 외부 하중으로 소성변형을 유발하여 탄성 응력을 상쇄함으로써 잔류응력을 감소시키는 원리를 이용한다. 각각의 기법은 목적과 적용 방법이 다르므로 문제에서 묻는 원리나 상황에 따라 구분해야 한다.
문제에서 '용접 길이를 짧게 나누어 간격을 두고 용접하여 변형을 줄이는 방법'을 묻는다면 비석법(스킵법)을 선택한다. '예열이 냉각 속도를 빠르게 한다'고 서술된 보기에는 예열의 기본 원리와 맞지 않으므로 오답으로 본다. '균열 끝을 처리할 때 구멍을 뚫어 진전을 방지한다'는 설명은 스톱 홀 공법을 지시하므로 정답으로 연결한다.
용접 길이를 짧게 나누어 간격을 두면서 용접하는 방법으로 피 용접물 전체에 변형이나 잔류응력이 적게 발생하도록 하는 용착법은?
정답 ④ · 용접 길이를 짧은 구간으로 나누어 일정한 간격을 두고 건너뛰며 용접하는 방법을 비석법(Skip welding) 또는 단속 용접법이라고 합니다. 이 방법은 열발생을 분산시키기 때문에 피용접물 전체에 열이 집중되는 것을 막아주며, 그 결과 변형이나 잔류응력이 현저히 적게 발생하도록 유도하는 효과가 있습니다.
비석법은 용접 길이를 짧게 나누어 간격을 두고 진행하여 열 집중을 방지하고 변형과 잔류응력을 줄이는 기법이다.
본 용접하기 전에 적당한 예열을 함으로서 얻어지는 효과가 아닌 것은?
정답 ④ · 문항은 용접 전에 예열했을 때 얻어지는 효과가 아닌 것을 찾는 문제이다. 예열은 모재와 용접부의 온도를 올려 냉각 속도를 늦추므로 마르텐사이트 생성 억제와 수소 방출 촉진을 통해 균열 발생을 감소시키고 기계적 성질을 향상시키는 효과가 있다.
예열은 냉각 속도를 늦춰 균열을 방지하므로, 냉각 속도를 빠르게 한다는 설명은 명백한 오류이다.
용접 결함부 보수용접에서 균열부를 용접 시 균열의 진행을 방지하기 위해 사용하는 방법으로 가장 적당한 것은?
정답 ③ · 문제는 균열부 보수용접 시 균열의 진행을 방지하는 적절한 방법을 묻고 있다. 균열 끝단에 응력 집중이 발생하면 균열이 더 쉽게 진전하므로 끝단을 확산시켜 응력 집중을 완화하는 조치가 필요하다.
균열 진전을 방지하려면 균열 끝단에 구멍을 뚫어 응력 집중을 완화하는 스톱 홀 공법이 적합하다.
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