용접 크랙의 원과 예방 방법

 

 용접은 금속을 용융시켜 접합하는 공정으로, 다양한 분야에서 사용되는 기술입니다.

 

 하지만 용접 공정 중에 크랙이라는 결함이 발생할 수 있습니다. 용접 크랙은 용접부의 품질과 성능을 저하시키고, 이후 장비나 건축물에 사용되다가 품질저하로 인한 크랙 및 구조 붕괴 현상 등의 심각한 사고로 이어질 수 있습니다.

 

 크랙이란? 

1. 용접부 균열은 접합무의 품질과 성능에 큰 영향을 미칩니다. 용접성에 가장 중요한 문제 중 하나입니다.

2. 용접부에는 용입부와 열영향부가 있는데, 해당 부분이 응력이나 온도 변화에 민감하게 반응하기 때문에 균열이 생길 수 있습니다.

3. 균열은 용접부의 강도와 내구성을 떨어뜨리고, 누수나 파손의 원인이 될 수 있습니다.

4. 방사선 사진을 통해 균열을 검사할 때는 저온 균열과 고온균열을 구분하는 것이 필요합니다.

5. 저온균열은 용접 후에 낮은 온도에서 발생하는 균열이고, 고온균열은 용접 중에 높은 온도에서 발생하는 균열입니다.

 

+ 고온 크랙은 용접 금속이 응고되는 과정에서 발생하는 크랙으로, 주로 용접금속의 결정립의 입계에서 발생하며, 크랙 면은 산화가 심한 것이 특정입니다. 파단면이 옥수수처럼 갈라지면 고온 균열입니다.

 

+ 저온 크랙은 용접금속이 응고된 이후에 발생하는 크랙으로, 주로 용접부에 함유된 수소량과 용접부의 응력에 의해 발생하며, 크랙면은 깨끗한 것이 특징입니다. 액체 질소에 담근 후 충격을 줬을 때 쪼개지면 저온균열입니다.

 

 균열의 발생 원인

 

 용접 크랙의 원인은 다양하지만, 주로 용접 모재의 강도, 용접봉의 종류, 용접부의 냉각속도, 용접부 주변의 오염 및 습기, 용접 전류와 속도, 용접 조작 등에 따라 달라집니다. 이러한 요인들은 용접부에 열응력, 변형, 화학적 변화 등을 일으키고, 결국 크랙을 발생시킵니다. 용접 크랙은 용접부의 표면이나 내부에 발생할 수 있으며 크기와 모양에 따라 다양한 유형으로 구분됩니다.

 

 1. 이음의 강성이 큰 경우 : 용접부가 열팽창과 수축에 의한 응력을 견디지 못하여 균열이 생깁니다.

 2. 용착금속의 결함 : 기공, 슬래그 혼입, 미투입 등의 결함이 있을 경우

 3. 부적당한 용접봉 사용 : 용접봉의 화학 성분이 모재와 맞지 않거나 습기가 많은 경우

 4. 용착이 잘 안 된 경우 : 루트 갭이 너무 크거나 개선표면 여성이 높은 경우

 5. 모재의 C, Mn 등 합성 원소가 높을 때 : 경화성이나 강성이 증가하여 균열에 취약해집니다.

 6. 과대전류에서 과대속도로 용접했을 때 : 용착금속의 결정립이 커지고 열영향부가 넓어져서 균열에 영향을 줍니다.

 

  용접 크랙 예방

 1. 용접 전에는 용접 모재와 용접봉을 적절하게 선택하고, 용접부 주변의 오염이나 습기를 제거해줘야합니다. 또한 용접부에 예열과 피이닝을 실시하여 열응력을 줄여야 합니다.

 

 + 예열을 하는 이유는 용접부의 온도를 미리 높여줘서 크랙 방지 및 용접 품질을 향상시키는데 도움을 줍니다.

     - 용접부의 냉각속도를 늦춰서 열영향부의 경도를 낮추고 연성을 높입니다.

     - 용접부의 습기를 제거하고 수소의 방출을 촉진하여 수소균열을 줄입니다.

     - 용접부의 열분포를 균일하게 하고 열응력과 변형을 감소시킵니다.

     - 용접부의 용입성을 향상시킵니다.

 

+ 용접 후 피이닝은 용접부의 표면을 두드리거나 긁어내는 것으로, 잔류응력을 완화하고 용접 품질을 향상시키는데 도움이 됩니다.

     - 용접부의 표면에 남아있는 슬래그나 불순물을 제거합니다.

     - 용접부의 표면에 발생한 미세균열이나 기공을 닫아줍니다.

     - 용접부의 표면에 압축응력을 발생시켜 균열의 확대를 방지합니다.

     - 용접부의 표면에 남아잇는 수소를 방출시킵니다.

 

 2. 용접 중에는 용접 전류와 속도를 적절하게 조절하고, 용접 조작을 정확하게 하여 용접부에 기공이나 슬래그가 혼입되지 않도록 해야합니다.

 

3. 용접 후에는 용접부에 후열을 줘서 냉각속도를 조절하고, 저수소계 용접봉을 사용하여 수소균열을 방지해야합니다.