CO2 용접시 용접결함 종류와 원인 및 대책

 

CO2 용접시 용접결함 종류와 원인 및 대책

CO2 용접시 용접결함 종류와 원인 및 대책

목차

 

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1. 용접 결함 종류와 형태

 가. 균열결함

   (1) 고온균열

        ① 재료의 응고시 결정입계와 성장하는 고체-액체 결계면에는 저융점의 편석물이 생기며 이 때 응고로 인한 수축응력으로 고온균열이 발생

      ② 재결정온도 범위에서 재료의 변형능력이 결정입계에 존재하는 석출물로 인하여 감소, 이 때 냉각시 변형 등이 생기면 액상의 물질이 존재하지 않는 상태에서도 고온균열이 발생

      ③ HAZ 부위보다 대부분 용접금속에서 발생되며 특히 크레이터에서 많이 발생한다.

    (2) 저온균열  

      ① 용접부의 조직(경화성), 수소 및 구속도(응력)에 기인

      ② 마르텐사이트+베이나이트에 의한 경화조직에서 주로 발생

      ③ 방지책으로는 용접부 조직의 연화, 수소량 감소, 구속의 완화

      ④ 예열 및 후열이 요구되며, 연화(경도저하)는 예열로써 영향이 없음

 

    (3) 지연균열

      ① 저온균열의 일종으로 수소가 원인이며 후열처리 즉 용접직후 가열이 중요하다. 예를 들어 21/4 Cr-1Mo강이 경우 예열 150℃, 용접 후 300℃에서 30분 이상 유지 등이 필요

      ② HAZ 부위보다 대부분 용접금속에서 발생되며 특히 크레이터에서 많이 발생

 

    (4) 응력제거 열처리 균열

      ① 시효균열(Strain aged Crack)과 재열균열(Reheat Crack)구분

      ② 응력제거 열처리에 의한 내부 응력 완화과정에서 석출시효가 일어나는 온도범위에서 미세 석출물에 의한 결정입내가 경화하여 발생되며, 결정립이 조대화되어 있는 경우 균열이 심화    

 

    (5) 라멜라 균열(Lamellar tearing)  

      ① 후판의 T 및 +자 조인트부의 다층용접에서 강판이 판두께 방향으로 큰 구속을 받는 경우에 발생

      ② 발생요인은 비금속 개재물(MnS), 판두께 방향으로 작용하는 구속력 및 Strain, Root 발생시는 확산성 수소
    

 

나. 비드내부 결함

   (1) 가스성분에 의한 블로우홀, 웜홀 및 용접표면에 달한 Pit 등의 기공, 슬래그 등 비금속 개재물의 혼입, 파면에서 보이는 은점, 선상조직 형태로 결함 발생

다. 비드외관 결함

    (1) 오버랩은 비드가 과다하게 덮일때, 언더컷은 경계부가 노치형태로 들어갈때, 험핑비드는 낙타등 같이 튀어 나오는 경우임

    (2) 용착금속의 과부족에 의한 융합부량등이 비드형상의 불량

 

라. 잔류응력

   (1) 잔류 응력의 영향

• 정적강도(연성파괴) : 잔류응력이 있는 상태에서 인장외력을 가할 시 인장 및 압축 잔류 응력의 곡선이 완만하게 완화
• 취성파괴 : 소성변형없이 파괴시 잔류응력이 큰 영향
• 피로강도 : 반복 하중시 잔류응력 감소로 영향이 없으나, 결함 존재시 낮은 응력에서도 피로파괴 가능
• 부식 : 응력부식 형태로 부식촉진

  (2) 잔류응력의 경감

         용착금속의 양 감소, 적당한 용착법과 용접순서 선정(스킨법, 대칭법), 자유로운 용접순서를 적용하기 위한 포지셔너의 이용, 예열 실시

   (3) 잔류응력의 완화

         응력제거 아닐링(PWHT), 저온응력 완화법(토치로 150~200℃ 가열후 즉시 수냉), 기계적 응력완화법(용접물에 임의의 하중을 걸어 용접부를 약간 소성변형시킨 다음 하중을 제거, 실제 적용은 난이함), 피이닝(특수 해머로 연속 타격)

 

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2. 용접 결함 원인과 대책

 

No	결함	원인	대책
1	용접부에 기공이 발생한다	용접부에 기름, 녹이 묻어있다	기름, 녹을 제거한다
		이산화탄소 가스조정기가 동결되어 가스공급이 어렵다	가스조정기를 가열한다 봄베 밸브를 확인한다
		노즐의 직경이 너무 작다	노즐의 직경을 키운다
		아크가 너무 길다	아크를 짧게 한다 전압을 낮춘다
		이산화탄소 가스가 습해있다	가스히터를 가열한다
		송급 가스 속에 공기가 혼합되어 있다	용접장에 바람막이를 한다
		강풍으로 실링효과가 나쁘다	가스류 호스를 확인한다
2	스패터가 많다	용접 조건이 부적당하다	적정 전류를 조정한다
		용접 전류에 비해 아크 전압이 높다
3	아크가 불안정하다	콘택트 팁이 와이어 직경에 비해 너무 크다	와이어 직경에 맞는 것을 사용한다
		접촉 팁이 마모되었다	팁을 교환한다
		와이어가 뒤엉켰다	와이어 엉킴을 막는다
		와이어 릴레이 회전이 원활치 않다	롤러 베어링에 주유한다
		송급 롤러가 마모되어 있다	롤러를 새 것으로 교환한다
		가압 롤러의 압력이 낮다	롤러의 압력을 높인다
		콘택트 튜브의 저항이 크다	콘택트 튜브의 곡을 바르게 하고 내부 청소를 한다
		용접 조건이 부적당하다	적정 전류, 전압 속도를 산정한다
		용접전원의 1차 전압이 지나치게 변동한다	전원트랜스의 전원용량을 확인하고 큰 것으로 교환한다
4	노즐과 토치 내부에 아크가 발생한다	노즐 팁 또는 가이드 튜브가 단락되어 있다	스패터에 의한 경우가 많으므로 제거해준다
			절연 토치를 사용한다
5	토치의 노즐이 과열된다	전류가 높다	토치의 허용전류로 조정한다
6	와이어가 팁에 용착된다	팁과 모재간의 거리가 너무 짧다	적정거리를 유지한다
		와이어 송급이 불량하다	콘택트 튜브 내부 청소를 한다
			와이어 송급상태를 확인한다
7	언더컷이 생긴다	어스 시키는 위치가 나쁘다	용접 시작점에 어스를 연결한다
		용접 속도가 너무 빠르다	용접 속도를 늦춘다
		용접의 진행 각도가 부적당하다	아크 진행각도를 10~15˚ 정도를 유지한다
8	오버랩이 생긴다	용접 전류에 대해 전압이 낮다	아크 전압을 적정하게 유지한다
		주행 속도가 너무 늦다	주행 속도를 빠르게 한다
9	비드가 구불구불하다	와이어 고정구가 작동하지 않는다	고정기구 조정나사를 고정하여 와이어를 누를 수 있도록 조인다
		팁 선단과 모재와의 거리가 너무 멀다	와이어 직영의 10~15배로 한다
		팁의 조립이 부적당하다	와이어 가드에 곧바로 치부한다
		와이어가 겹쳐저 구부러져 있다	와이어를 곧바로 펴서 사용한다
		팁이 마모되어 있다	팁을 새것으로 교환한다
10	크랙	용접조건이 부적당하다	적정 용접조건으로 조정한다
		용접 속도가 너무 빠르다	용접 속도를 낮춘다
		개선각도가 너무 작다	개선각도를 적당하게 크게 한다
		모재에 탄소 및 기타의 원소가 많이 포함되어 있다	예열을 한다
		가스의 순도가 나쁘다	용접용 JIS 3급에 해당하는 가스를 사용한다
11	크레이터	크레이터에서 아크를 급히 떼어낸다	크레이터 처리를 적절하게 한다
		아크를 곧바로 멈추었을 때	크레이터 전류를 이용한다
			아크를 중단하고 한번 더 발생하여 용융풀을 메워준다

 

 

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