주요 용접 결함: 원인, 식별 및 효과적인 해결책

용접 결함이란?

용접 결함은 잘못된 용접 패턴이나 잘못된 용접 공정으로 인해 용접 접합부에 발생하는 불규칙성이나 원치 않는 현상입니다. 결함은 용접 금속 내부 또는 외부에서 발생할 수 있으며, 다양한 유형이 있어 연구를 통해 예방할 수 있습니다.

용접 결함은 외부 결함과 내부 결함으로 분류됩니다. 용접 내부에서 발생하는 결함을 내부 결함, 용접 표면에서 발생해 육안으로 보이는 결함을 외부 결함이라 합니다.

내부 용접 결함

1. 슬래그 함유(Slag Inclusion)

재료의 인성과 용접성에 영향을 주며 용접 재료의 구조적 성능을 저하시킵니다. 용접 표면에 슬래그가 형성됩니다. 원인: 용접 전류 밀도가 너무 낮아 금속 표면 용융에 필요한 열량 부족, 용접 표면 모서리 세척 불량, 용접 속도 과다, 부적절한 전극 각도 및 이동 속도.

해결책: 전류 밀도 증가, 용접 모서리 세척, 이전 층 슬래그 제거, 적절한 전극 각도 및 이동 속도 유지, 용접 속도 조절로 슬래그와 용융 풀이 섞이지 않게 함.

2. 미완전 융합(Incomplete Fusion)

용접사가 정확하게 용접하지 않아 금속이 미리 응고되어 틈이 채워지지 않는 현상. 원인: 용융 풀이 너무 커서 아크보다 앞서 나감, 낮은 열 입력, 접합 각도 너무 낮음, 비드 위치 부적절, 잘못된 전극 및 토치 각도.

해결책: 증착률 감소, 용접 전류 증가, 이동 속도 감소, 접합 각도 증가, 비드 위치 적절히 조정.

3. 넥크랙(Necklace Cracking)

전자빔 용접에서 용입이 제대로 안 되어 발생. 용융 금속이 공동으로 흐르지 않을 때 생김. 부적절한 용접 기술, 전자빔 용접의 고속 사용 시 발생. 니켈 베이스 합금, 스테인리스강, 탄소강, 주석 합금에서 자주 발생.

예방: 적절한 용접 기술 사용, 일정한 속도 유지, 적합한 소재 사용.

4. 홈 미완전 충진 또는 미완전 관통(Incomplete Penetration)

비트 용접에서만 발생하며 금속 홈이 완전히 채워지지 않음. 원인: 용착 금속 증착 부족, 부적절한 용접 기술, 부적절한 전극 크기 사용.

해결책: 적절한 전극 크기 사용, 적절한 용접 기술 적용, 용착 금속 증착량 증가.

외부 용접 결함

1. 용접 크랙(Weld Crack)

표면, 용접 재료 내부, 열영향부 어디든 나타날 수 있어 반드시 방지해야 함. 고온 크랙(용접 접합부 결정화 시 10,000°C 이상)과 저온 크랙(용접 완료 후 저온에서 발생, 수시간~수일 후 육안 확인)으로 구분.

원인: 용접 금속 잔류 응력, 모재 연성 불량, 페로스 금속 용접 시 수소 차폐 가스 사용, 접합부 강성으로 팽창/수축 곤란, 용접부 황/탄소 고함량.

해결책: 크랙 방지용 적정 소재 사용, 합리적 접합부로 간격 축소, 용접부 예열 및 냉각 속도 저감.

2. 언더컷(Undercut)

모재 일부가 용접 구역에서 녹아 노치 형태의 홈 형성. 접합부 피로 강도 저하. 원인: 아크 전압 과다, 잘못된 전극, 전극 각도 부적절, 대구경 전극, 높은 전극 속도.

해결책: 아크 길이/전압 감소, 전극 직경 축소, 이동 속도 감소, 전극 각도 30~45도 유지.

3. 스패터(Spatter)

용접부에서 모재 표면으로 작은 금속 방울이 튀는 현상. 원인: 용접 전류 과다, 잘못된 극성, 부적절한 차폐 가스, 아크 과장.

해결책: 아크 길이와 용접 전류 감소, 플레이트 각도 증가, 적절한 차폐 가스 사용, 용접 조건에 맞는 올바른 극성 사용.

4. 기공(Porosity)

가스나 작은 기포가 용접 구역에 갇히는 현상. 원인: 전극 코팅 불량, 모재 표면 녹/오일, 아크 과장, 용접 전류 과다.

해결책: 적절한 전극 선택, 용접 전류 감소, 짧은 아크 사용, 공정 속도 늦춰 가스 배출 유도, 모재 표면 오일/녹 제거.

5. 오버랩(Overlap)

용접 면이 용접 토를 넘어 확장되어 금속이 말려 90도 미만 각도 형성. 원인: 부적절한 용접 기술, 높은 용접 전류, 대구경 전극.

해결책: 적절한 용접 기술, 낮은 용접 전류, 소구경 전극 사용.

6. 크레이터(Crater)

아크가 끊기기 전 크레이터가 채워지지 않을 때 발생. 외곽이 크레이터보다 빨리 냉각되어 응력 발생 후 균열 생성. 원인: 대구경 전극, 잘못된 토치 각도, 부적절한 용접 기술.

예방: 적절한 용접 기술, 소구경 전극, 응력 감소를 위한 적절한 토치 각도.

이상으로 주요 용접 결함의 종류, 원인, 해결책을 살펴보았습니다.