개념 한 쪽
용접 결함은 수소, 조직 경화, 잔류 응력 등 복합 원인으로 발생하므로 원인별 대책을 세워야 한다. 조립과 가접 단계부터 본 용접 품질을 고려하고, 다층 용접이나 특수 용접법은 변형과 응력 제어 관점에서 적절히 선택해야 한다. 용접 중·후 처리는 변형 교정과 잔류 응력 완화를 목표로 수행한다.
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출제기준 단원 「용접 결함 방지대책」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 루트 균열 원인과 방향 판별 | 1 | 루트 균열의 원인 3요인과 발생 방향을 구분하기 |
| 조립·가접의 품질 요건 판별 | 1 | 가접의 목적과 수행 자격, 전극 선택을 판단하기 |
| 다층 용접의 변형 제어 방법 선택 | 1 | 변형·잔류응력 경감을 위한 용접법을 가리기 |
루트 균열은 용접 중 발생하는 대표적인 균열 형식으로, 수소, 경화 조직, 잔류 응력의 3요인에 의해 발생하는 현상이다. 주로 용접 시작부의 바닥 부분에서 용접선 방향으로 세로로 진행하는 경향이 있어, 가접 균열이나 가로 균열과 구분해야 한다. 따라서 수소 저감을 위한 전극 건조와 저수소계 용접재 사용이 중요한 방지대책이다.
가접은 본 용접 전에 부품을 임시 고정하는 작업이지만, 본 용접의 일부로써 동일한 품질이 요구되므로 동일 자격의 용접사가 수행해야 한다. 가접의 목적은 조립 간격 유지와 변형 방지이며, 열입력을 줄이기 위해 작은 지름의 용접봉 또는 소경 전극을 사용하는 것이 원칙이다.
다층 용접이나 대형 구조물의 변형과 잔류 응력을 줄이기 위해서는 용접 순서와 수행 방법을 설계해야 한다. 전진 블록법은 용접선을 여러 블록으로 나누어 순차적으로 용접해 열응력을 분산시키는 방법으로 변형과 잔류 응력 경감에 효과적이다. 스킵법도 열을 분산시키는 목적을 가지나, 전진 블록법은 블록 단위 분할과 순차적 진행으로 특히 변형 제어에 적합하다.
용접 중 구속 상태에서 냉각 수축이 제한되면 내부에 잔류 응력이 발생하므로 구속 조건을 고려한 지지와 고정이 필요하다. 변형 방지를 위해 스트롱 백과 같은 보조 지지대를 사용하여 판재를 단단히 지지하면 용접 중 뒤틀림을 억제할 수 있다. 변형 교정은 가열을 사용한 방법과 외력만으로 소성변형을 유도하는 기계적 방법으로 구분되며, 가열하지 않는 조건에서는 변형 교정 롤러와 같은 기계적 수단을 사용한다.
전자빔 용접과 같은 특수 용접법은 고진공과 에너지 집중에 의한 심부 용입 특성이 있어 두꺼운 판재의 용접에도 적합하므로, 적용 범위와 장단점을 정확히 파악하여 결함 발생을 줄인다.
문항 유형 예시는 다음과 같다. 루트 균열을 묻는 문제는 '수소+경화+응력'의 3요인과 발생 방향(세로, 용접선 방향)을 먼저 확인하여 가접에서 발생하는 가로 균열 설명을 소거해야 한다. 가접 관련 문제는 가접이 본 용접의 일부이므로 동일 자격자가 수행하고 소경 전극을 사용하는 점을 떠올려 정답을 선택한다. 다층 용접의 변형 제어 문제에서는 전진 블록법의 블록 분할과 순차 진행을 찾아 선택해야 한다.
루트 균열에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은 무엇인가?
정답 ② · 루트 균열(Root Crack)은 용접 금속의 루트부(시작 부분)나 열영향부(HAZ)에서 발생하는 저온 균열의 일종입니다. 주로 수소, 경화 조직, 잔류 응력의 3대 요인에 의해 발생합니다.
루트 균열은 수소·경화조직·응력이 원인이며, 가접 균열과 방향·발생 위치가 달라 ②가 가장 거리가 먼 설명이다.
용접 이음준비에서 조립과 가접에 대한 설명이다. 틀린 것은?
정답 ④ · 가접(Tack welding)은 본 용접 시 조립 간격을 유지하고 변형을 방지하기 위해 수행하는 임시 용접입니다. 가접은 본 용접의 일부가 되므로 본 용접과 동등한 품질이 필요하여, 동일한 자격을 가진 용접사가 수행해야 합니다.
가접은 본 용접과 동등한 품질이 필요하므로 동일 자격자가 수행하며, 변형 방지를 위해 작은 지름의 용접봉을 사용한다.
다층 용접에서 변형과 잔류 응력을 경감시키기 위해 사용하는 용접법은?
정답 ④ · 용접 변형과 잔류 응력을 경감시키기 위한 다층 용접법에는 블록법, 빌드업법, 스킵법 등이 있습니다. 그중 '전진 블록법(Progressive Block Sequence)'은 용접선을 일정한 블록 단위로 나누어 잇달아 용접해 나가면서 열을 분산시킴으로써 국부적인 열응력 집중을 막고, 결과적으로 변형과 잔류 응력을 경감시키는 효과가 뛰어난 방법입니다.
전진 블록법은 용접선을 블록 단위로 나누어 순차적으로 용접하여 열을 분산시키고 응력 집중을 방지한다.
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