용접 결함: 일반적인 유형, 원인 및 해결책

작은 용접 결함은 피로 수명과 누설 방지에 영향을 미칠 수 있습니다. "사소한" 결함은 비용이 많이 드는 재작업이나 현장 고장으로 이어질 수 있습니다. 생산 과정에서 결함은 종종 시각적인 징후로 나타납니다. 이러한 결함에는 토우 그루브, 핀홀 또는 불량한 프로파일이 포함될 수 있습니다. 하지만 진짜 위험은 눈에 보이지 않는 것입니다. 여기에는 측벽의 용융 부족이나 갇힌 개재물이 포함됩니다. 또한 완전히 형성되지 않은 루트 용입도 포함됩니다. Yonglihao Machinery에서는 공통적인 패턴을 관찰합니다. 결함은 거의 무작위로 발생하지 않습니다. 대부분은 제어할 수 있는 요소에서 추적할 수 있습니다. 여기에는 접합부 준비, 열 입력, 차폐 및 장착이 포함됩니다. 이 가이드는 실용적이며 결함을 빠르게 찾는 데 도움이 됩니다. 결함을 가장 가능성 있는 근본 원인과 연결할 수 있습니다. 그런 다음 반복적인 결함을 방지하기 위한 적절한 검사 및 조치를 선택할 수 있습니다.

용접 결함이란 무엇인가?

용접 결함은 정해진 한계를 초과하는 결함입니다. 이 한계는 특정 표준이나 용도에 적용됩니다. 결함은 부품의 사용 적합성을 저하시킬 수 있습니다. 불연속성은 이와 다릅니다. "이상적인" 용접 조건에서 발생하는 모든 단절을 의미하며, 허용 한계 내에 있는 경우 여전히 허용될 수 있습니다.

ISO 용어는 종종 다음과 같이 사용됩니다.

실제로 "결함"과 "불연속성"의 선택은 다른 요인들과 연관되어 있습니다. 여기에는 합격 등급, 사용 조건, 그리고 결함 위치 등이 포함됩니다. 결함의 이름만으로 결정되는 것은 아닙니다. 외관 브라켓의 작은 표면 기공은 문제가 없을 수 있습니다. 높은 응력을 받는 토우 근처의 동일한 기공은 불량품이 될 수 있습니다. 좋은 품질 보증은 두 가지 질문에서 시작됩니다. 첫째, 결함은 어디에 있습니까? 루트, 토우, 열영향부, 또는 내부입니까? 둘째, 부품이 사용 중에 어떤 영향을 받을 것입니까? 이는 정적 하중, 반복 하중, 압력 또는 진동일 수 있습니다. 이러한 요소들이 명확해지면 표준과 계획을 일관되게 적용할 수 있습니다.

용접 결함은 왜 발생하는가?

대부분의 용접 결함은 부정합에서 발생합니다. 이러한 부정합은 입열, 차폐, 청결, 그리고 접합부 조립 간의 불일치입니다. 이러한 요소들 중 하나라도 불안정하면 반복적인 용접 결함이 발생합니다. 예를 들어, 아크 길이가 길면 언더컷과 스패터가 발생하는 경향이 있습니다. 차폐가 불량하면 기공이 발생하고, 조립 불량은 용입 불량이나 겹침을 초래합니다. 패스 간 세척 불량은 슬래그 개재물로 나타납니다.

프로세스의 근본 원인은 일반적으로 5가지 그룹으로 나뉩니다.

• 장비 및 전력 안정성: 전류 또는 전압의 편차, 접점 팁의 마모, 복귀 경로 불량, 와이어 공급의 불안정함.
• 매개변수 및 열 입력: 이동 속도, 아크 길이, 와이어 공급 및 펄스 설정. 이러한 설정은 언더컷, 융착 불량 또는 소손을 유발할 수 있습니다.
• 재료 및 표면 상태: 녹, 밀스케일, 기름, 코팅, 습기, 그리고 산화막. 이러한 요소들이 기공과 개재물을 발생시킵니다.
• 조인트 설계 및 핏업: 뿌리 간격, 경사, 땅, 정렬 불량. 클램핑 불량은 불완전한 침투, 균열 또는 변형을 초래할 수도 있습니다.
• 기술 및 접근: 토치 각도, 스티크아웃, 위빙, 패스 간 세척, 그리고 순서 제어. 이는 다중 패스 작업에서 핵심입니다.

작업 현장에서는 고정 장치와 핏업을 "침묵의 변수"로 취급합니다. 부품이 제대로 맞물리지 않으면 작업자가 조정합니다. 각도, 속도, 그리고 정지 시간을 변경하는데, 이로 인해 편차가 커집니다. 전류나 전압을 조정하기 전에 다른 요소들을 잠그십시오. 클램핑, 간격, 정렬 및 접근을 확보하십시오. 그런 다음 실제 이동 속도와 사용된 스틱아웃을 기록하십시오. 여기서 종종 근본 원인이 발견됩니다.

용접 결함의 주요 유형

용접 균열

용접 균열은 날카로운 균열입니다. 용접 금속, 열영향부 또는 모재에 발생할 수 있습니다. 높은 응력점을 형성하고 빠르게 확산될 수 있습니다. 고온 균열은 금속이 구속 상태에서 응고 및 냉각되는 방식과 관련이 있습니다. 저온 균열은 종종 수소, 단단한 미세 구조, 그리고 응력과 관련이 있습니다.

균열 관리 규칙을 적용하십시오. 이는 접합부가 구속되어 있거나, 두껍거나, 고강도일 때 필요합니다. 또한, 서비스에 중요한 부품에도 적용됩니다. 작은 균열은 "작게 유지되는" 경우가 거의 없습니다. 균열은 건전한 금속까지 제거해야 합니다. 필요한 경우 예열 및 층간 제어를 확인해야 합니다. 재균열을 방지하기 위해 깨끗한 소모품을 사용하고 냉각을 적절히 조절하십시오. 같은 부위에 균열이 반복되면 시스템 문제로 간주하십시오. 이는 단순한 외관상의 결함이 아니라 접합부 구속, 수소 제어 또는 열 입력을 나타냅니다.

언더컷

언더컷은 용접 토우에 생기는 홈입니다. 이는 용접부의 유효 단면적을 감소시키고 피로 민감도를 높입니다. 이동 속도가 빠르거나 아크 길이가 너무 길 때 자주 발생합니다. 토치 각도가 좋지 않으면 금속이 가장자리에서 떨어져 나갈 수도 있습니다.

언더컷 방지는 일반적으로 "안정성 개선"입니다. 설계 변경이 아닙니다. 아크 길이를 줄이고 고전압을 줄이세요. 속도를 약간 늦추고 토치 각도를 안정적으로 유지하세요. 이렇게 하면 토우에 충분한 용가재를 공급하는 데 도움이 됩니다. 언더컷이 한쪽에만 주로 나타나는 경우, 접근 및 장착 상태를 확인하세요. 여유 공간이 좁으면 작업자가 토우에서 몸을 떼는 경우가 많습니다.

오버랩

오버랩은 용접 금속이 모재 위로 굴러가는 현상입니다. 토우(toe) 부분에서 적절한 용융이 이루어지지 않은 상태에서 발생합니다. 이는 주로 토우 부분의 이동 속도가 느리거나 용융 에너지가 낮기 때문에 발생합니다. 또한, 토우 부분을 넘어 용탕이 넘칠 때도 발생할 수 있습니다.

필렛과 위치가 어긋난 용접부에서는 겹침 현상이 더 자주 발생합니다. 이 경우 퍼들 제어가 더 어렵습니다. 토우 부분의 열을 한계 내에서 높여 습윤성을 개선하십시오. 아크를 더 좁고 짧게 유지하십시오. 비드 크기를 더 잘 조절하십시오. 에너지가 토우 쪽으로 향하도록 각도를 유지하십시오.

다공성

기공은 응고되는 용접 금속에 갇힌 가스입니다. 표면이나 내부에 나타날 수 있습니다. 흩어진 핀홀은 종종 차폐 문제나 외풍을 나타냅니다. 시작과 정지 지점에 뭉쳐 있는 기공은 아크 안정성 문제나 습기를 나타냅니다. "웜 트랙"은 표면 오염이나 차폐막 붕괴를 의미할 수 있습니다.

기공률 제어는 우선 청결 및 차폐 문제입니다. 그다음 매개변수 문제입니다. 다음 단계부터 시작하세요. 필요한 부분이 밝아질 때까지 금속을 세척하세요. 소모품과 접합부를 건조하게 유지하세요. 가스 종류를 확인하고 누출 없이 흐르도록 하세요. 해당 부위를 공기 흐름으로부터 보호하세요. 가스 컵이 웅덩이를 차폐하도록 일정한 스틱아웃을 유지하세요. 이러한 조건이 안정되면 이동 속도와 열 입력을 미세 조정할 수 있습니다. 이렇게 하면 금속이 응고되기 전에 가스가 빠져나가는 데 도움이 됩니다.

슬래그 포함

슬래그 혼입물은 용접부에 갇힌 비금속 물질입니다. 플럭스 기반 공정이나 여러 겹의 층 사이에서 흔히 발생합니다. 일반적인 원인은 각 층 사이의 세척 불량입니다. 또한, 비드 배치 불량이나 슬래그를 부유시키지 못하는 저열로 인해 발생할 수도 있습니다.

슬래그가 여러 번 반복되면 세척을 필수 단계로 간주하십시오. "시간이 허락하는 대로" 세척하지 마십시오. 접합부 접근성을 개선하십시오. 슬래그가 떠오를 수 있도록 충분한 열 입력을 확보하십시오. 슬래그가 갇히는 포켓이 생기지 않도록 비드를 배치하십시오. 측벽에 이물질이 반복적으로 나타나면 접합부의 형상과 각도를 확인하십시오. 슬래그는 날카로운 모서리에 숨어 있는 경우가 많습니다.

불완전한 융합

불완전 용융은 용접 금속이 모재와 융합되지 않았음을 의미합니다. 이는 측벽이나 패스 사이에서 발생할 수 있으며, 종종 "보기 좋은 비드" 뒤에 숨어 있습니다. 측벽이 완전히 용융되지 않았는데도 표면이 채워질 수 있습니다.

일반적인 원인은 융합 라인의 열이 낮다는 것입니다. 이는 너무 빠른 속도, 잘못된 토치 각도, 또는 너무 많은 돌출(stickout) 때문일 수 있습니다. 오염이나 비드 배치로 인해 웅덩이가 아크를 벗어나는 것도 원인입니다. 접합면이 녹지 않는 한 필러를 추가해도 융합 문제는 해결되지 않습니다. 에너지를 측벽이나 루트에 집중시키세요. 접합부 기하구조를 수정하고 접근하세요. 접합부가 중요한 경우 적절한 검사를 통해 확인하세요.

불완전한 침투

불완전 용입은 용접부가 루트 부분의 접합부를 완전히 관통하지 못할 때 발생합니다. 이는 종종 루트 부분의 촘촘한 기하 구조나 정렬 불량으로 인해 발생합니다. 루트 간격이 부족하거나 루트 열이 낮은 것도 원인이 될 수 있습니다.

관통력이 지속적으로 짧다면, 일반적으로 접합부와 토치 위치에 문제가 있는 것입니다. "커버 패스를 더 추가하는 것"이 아닙니다. 루트 개방, 경사, 정렬을 확인하십시오. 전극이 루트를 향하도록 하십시오. 이렇게 하면 루트 면이 녹아서 고정됩니다.

번스루

번스루(Burn-through)는 용접부가 모재를 완전히 녹여 발생하는 구멍입니다. 얇은 부분이나 큰 틈에서 발생합니다. 열 입력이 너무 많거나, 이동 속도가 느리거나, 조립 상태가 좋지 않을 때 가장 흔히 발생합니다.

번스루(Burn-through) 제어는 핏업(fit-up) 및 고정(restraint)에서 시작됩니다. 틈새를 좁히고, 클램프를 적절히 조이고, 필요 시 백킹(backing)을 사용하십시오. 그런 다음 매개변수를 조정하십시오. 열 입력을 줄이고 체류 시간을 단축하십시오. 한 지점의 과열을 방지하기 위해 일정한 이동 속도를 유지하십시오. 얇은 시트의 경우, 매개변수를 조금만 변경하는 것보다 일관된 틈새 제어가 더 중요합니다.

용접 결함을 어떻게 감지하나요?

용접 결함은 검사 방법을 결함 위치에 맞춰서 탐지합니다. 결함 위치는 표면, 표면 근처 또는 내부일 수 있습니다. 좋은 검사 계획은 다음과 같은 질문에서 시작됩니다. 어떤 고장 모드를 방지하고 있습니까? 누출 및 압력 경계는 기공과 개재물에 대한 높은 민감도를 요구합니다. 피로 하중이 작용하는 접합부는 토우 크랙, 언더컷, 용융 불량 여부를 확인해야 합니다. 두꺼운 다중 패스 용접은 내부 결함을 확인해야 합니다. 일반적인 외부 문제를 파악하려면 육안 검사(VT)부터 시작하세요. 그런 다음 위험에 대한 확실성이 더 필요할 때는 비파괴 검사(NDT)를 사용하세요.

VT(시각적 검사): 이 방법은 균열, 언더컷, 겹침, 튄 자국, 그리고 번스루를 찾아냅니다. 필요에 따라 적절한 조명과 배율을 사용하십시오. 기준에 따라 결과를 측정하십시오. 크기와 위치는 단순히 존재하는지 여부보다 더 중요합니다.

실질적인 규칙은 다음과 같습니다. 고장 결과가 심각하다면 VT에만 의존하지 마세요. 조인트 형상에서 예상되는 결함을 "확인"할 수 있는 방법을 사용하세요.

수리 기본 사항: 연삭, 재용접 또는 거부 시기

좋은 결함 수리는 닫힌 루프(closed loop)입니다. 첫째, 표시를 완전히 제거합니다. 둘째, 통제된 조건에서 재용접합니다. 셋째, 허용 가능한지 확인하기 위해 재검사합니다. 대부분의 수리 실패는 두 가지 이유에서 발생합니다. 첫째, 결함이 완전히 제거되지 않고 혼합만 되었을 뿐입니다. 둘째, 재용접 전에 원래 근본 원인이 해결되지 않았을 뿐입니다. 어떤 단계든 건너뛰면 수리가 반복적인 결함으로 이어집니다.

일반적인 수리 논리:

• 소리가 나는 금속을 제거하세요: 균열, 슬래그 또는 접합 불량 부위를 갈아내거나 파내세요. 표면을 단순히 혼합하지 마세요.
• 제어를 통한 재용접: 안정적인 차폐, 접합부 상태 및 매개변수를 복원하세요. 계획 없이 열을 쌓지 마세요.
• 다시 검사: 최소한 VT를 사용하십시오. 기준이나 위험 수준에 따라 필요한 경우 다른 NDT 방법을 사용하십시오.

부품을 수리하는 대신 언제 거부해야 할까요? 제거 시 최소 두께를 위반하거나 중요한 형상을 왜곡하는 경우 거부해야 합니다. 또한, 반복적인 수리로 공정이 불안정한 경우에도 거부해야 합니다. 한 번 깨끗하게 수리하는 것은 괜찮습니다. 반복적인 패치 작업은 공정 문제를 나타냅니다.

예방 체크리스트

결함을 유발하는 입력 항목을 표준화할 때 예방 효과가 가장 좋습니다. 여기에는 청결도, 핏업, 매개변수, 그리고 용접 순서가 포함됩니다. 저희는 먼저 편차를 줄이는 데 집중합니다. 편차는 제어하기 어려운 "무작위 결함"을 발생시킵니다. 두 작업자가 서로 다른 스틱아웃, 이동 속도, 그리고 토치 각도를 사용하면 동일한 설정으로도 동일한 용접 결과를 얻을 수 없습니다.

용접 준비 체크리스트(빠르지만 큰 영향):

• 표면: 아크가 작동해야 하는 부위의 기름, 페인트, 녹 또는 산화물을 제거하세요. 소모품은 건조하게 유지하세요.
• 핏업: 뿌리 간격, 경사, 정렬을 확인하세요. 클램프로 움직임을 조절하세요.
• 차폐: 가스 종류, 유량, 연결부 누출 여부를 확인하세요. 외풍으로부터 보호하세요.
• 매개변수: 전류, 전압, 와이어 공급 속도, 이동 속도에 대한 안정적인 범위를 확보하세요. 느낌으로 "쫓아가는" 것은 피하세요.
• 기술: 일정한 토치 각도, 스틱아웃, 아크 길이를 유지하세요. 여러 번 작업하는 경우 작업 간격마다 청소하세요.
• 열 및 순서: 필요에 따라 층간 온도를 조절하세요. 변형과 균열을 줄이는 공정 순서를 사용하세요.

기공과 같이 한 가지 결함 유형이 흔한 경우, 그 주요 원인을 먼저 해결해야 합니다. 이는 청결도 또는 차폐입니다. 설정을 조정하기 전에 이 작업을 수행해야 합니다. 매개변수를 변경해도 오염된 모재나 차폐 누출을 해결할 수 없습니다.

결론

용접 결함을 줄이려면 "더 많은 검사"로 시작하지 마십시오. 일반 제작을 처리하든 전문 용접 서비스, 안정적인 핏업, 깨끗한 표면, 그리고 통제된 입력으로 시작하세요. Yonglihao Machinery에서 가장 빠른 결과는 간단한 시퀀스에서 나옵니다. 첫째, 접합부 준비 및 클램핑을 완료하세요. 둘째, 차폐 무결성을 검증하세요. 셋째, 안정적인 매개변수 범위를 문서화하세요. 넷째, 층간 청소와 같은 기본 사항을 준수하세요. 마지막으로, VT와 적절한 NDT를 사용하여 추측이 아닌 확인을 하세요. 결함을 불안정한 입력의 신호로 취급하면 용접 품질을 예측할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

생산 과정에서 가장 흔한 용접 결함은 무엇입니까?

균열, 기공, 언더컷, 겹침, 슬래그 혼입, 그리고 용융 불량이 가장 흔합니다. 이러한 문제는 제어 가능한 입력 요소와 연관되어 있기 때문에 반복됩니다. 이러한 입력 요소에는 설치, 청결, 차폐, 그리고 열 입력이 포함됩니다. 절차를 변경하기 전에 이러한 입력 요소를 안정화하십시오.

작업 현장에서 "결함"과 "단절"을 빠르게 구분하려면 어떻게 해야 하나요?

합격 기준 없이는 결정을 내릴 수 없습니다. "결함"은 부품 사용 한계를 초과하는 불연속성입니다. 표시 유형과 크기를 파악한 후 합격 등급과 비교하십시오. 위치와 사용 하중은 최종 결정을 변경할 수 있습니다.

가스가 켜져 있을 때에도 일반적으로 다공성이 발생하는 원인은 무엇입니까?

대부분의 기공은 오염이나 차폐막 손상으로 인해 발생합니다. 단순히 "가스 부족" 때문만은 아닙니다. 오일, 습기 또는 페인트를 점검하십시오. 외풍, 누출, 그리고 잘못된 돌출부를 확인하십시오. 불안정한 아크 조건 또한 차폐막에 문제를 일으킬 수 있습니다.

언더컷을 줄이는 가장 빠른 방법은 무엇입니까?

아크 길이를 줄이세요. 과도한 전압을 줄이세요. 토치 각도를 안정적으로 유지하여 토우가 필러 메탈로 지지되도록 하세요. 같은 위치에서 반복되는 경우, 간격이나 고정 장치를 개선하세요. 접근 문제로 인해 언더컷이 발생하는 각도가 발생하는 경우가 많습니다.

내부 결함에 대해 UT와 RT를 언제 선택해야 합니까?

용융 불량과 같은 평면 결함이 의심되는 경우 UT를 선택하십시오. 기공이나 슬래그와 같은 체적 결함이 주요 문제인 경우 RT를 선택하십시오. 접합부 형상, 접근성, 결함 방향 또한 중요합니다. "최상의" 방법은 예상 결함을 안정적으로 찾는 것입니다.