용접검사의 종류와 단계

용접 검사는 용접부의 품질, 강도, 안전성 및 기타 여러 중요한 요소를 검사하는 프로세스입니다. 용접 검사에서 숙련된 전문가는 용접 공정 전, 도중 및 후에 일련의 품질 보증 검사를 수행하여 제작이 가능한 한 안전하고 보안이 유지되도록 합니다.

 

금속, 열가소성 수지 또는 완전히 다른 재료로 만들어졌는지 여부에 관계없이 용접은 전 세계의 많은 산업과 환경에서 사용되며 작업자와 시민 모두를 안전하게 보호하기 위해서는 적절한 검사와 관리가 필수적입니다.

 

1. 용접이란?

용접은 극한의 열을 사용하여 금속과 기타 재료를 접합부로 융합하는 제조 공정입니다. 용접에서 기본 또는 모금속은 용융되어 용접 풀로 알려진 용진재와 결합됩니다. 그런 다음 이 풀을 냉각하고 두 번째 조각에 부착하여 원래 재료 자체보다 더 강하고 견고한 조인트를 만듭니다.

 

2. 용접 검사란?

용접 검사는 용접 공정 전, 중, 후에 이루어지며 모든 단계에서 안전을 강조합니다. 올바르게 수행되면 용접 검사는 부품이 공장이나 공장을 떠나기 전에 모든 용접 불연속성을 포착해야 합니다.

 

용접 전과 용접 중에 적절한 용접 검사는 작업자를 안전하게 보호하고 규정 준수를 보장하는 것으로 구성됩니다. 용접이 완료된 후 용접 검사는 용접 결함이 있는 제품이 공공 용도에 진입하지 않도록 하여 사람을 보호합니다. 높은 응력을 받는 용접부에 대한 연간 검사도 용접 검사의 한 측면이지만, 이러한 절차는 일반적으로 별도의 포괄적인 안전 프로토콜의 일부입니다.

 

용접은 용접 검사관이 작업자가 피하는 데 도움이 되는 여러 가지 고유한 위험이 있는 직업입니다. 다양한 용접 에너지원의 열과 빛은 모두 위험할 수 있으며, 적절한 예방 조치를 취하지 않으면 화상이나 눈 손상을 유발할 수 있습니다. 용접공은 일반적으로 이러한 위험에 대한 노출을 최소화하기 위해 마스크, 고글, 장갑 또는 내화 재킷과 같은 개인 보호 장비를 착용합니다.

 

다른 용접 위험에는 위험한 가스의 흡입과 공장, 수중 또는 우주 공간과 같은 비정상적인 환경에서의 작업이 포함됩니다.

작업자가 규제 기관이나 작업장에서 정한 엄격한 안전 절차를 따르고 있는지 확인하고 결함이 있는 제품이 공공 영역에 유입되지 않도록 함으로써 용접 검사관은 안전 문제가 발생하기 전에 예방하는 것을 목표로 합니다.

용접 기호, 용접 설계, 안전 코드 및 용접 테스트를 포함한 다양한 프로세스를 이해해야 하기 때문에 대부분의 용접 검사관은 미국 용접 협회(American Welding Society) 또는 다른 유사한 인증 위원회에서 공식적으로 자격을 갖추고 있습니다.

 

 

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3. 용접 검사의 3단계

용접 검사 기술은 용접 공정의 세 단계, 즉 용접 전, 용접 중, 용접 후 모두에 존재해야 합니다.

 

1) 사전 용접 검사

사전 용접 검사는 실제 용접이 시작되기 전에 수행해야 하는 모든 작업을 나타냅니다. 여기에는 모든 안전 조치를 준수하고, 당면한 작업을 설명하는 문서를 읽고 이해하고, 필요한 모든 재료를 수집하고, 모든 도구 또는 에너지원을 준비하는 것이 포함됩니다.

 

2) 용접 중 검사

용접 중에 수행되는 용접 검사 작업에는 열 입력 추적, 개별 용접 패스 간 청소, 용접 기술 및 접합 위치 모니터링, 문제를 나타내는 시각적 단서 찾기가 포함됩니다.

 

3) 용접 후 검사

용접 후 검사는 용접이 냉각되고 완전히 융합된 후에 수행됩니다. 작업에는 적절한 용접 크기 확인, 불연속성 또는 결함 찾기, 제품이 작업 사양을 충족하는지 확인, 다양한 수단을 통한 용접 강도 테스트가 포함됩니다.

용접 공정의 모든 단계에서 사용할 수 있는 여러 가지 용접 검사 기법이 있습니다. 이들 중 다수는 아래에서 자세히 살펴보며, 고유한 사용 사례 및 응용 프로그램이 나열되어 있습니다.

 

 

4. 용접의 종류

용접에는 다양한 종류의 접합 유형이 있습니다. 

 

1) 버트 조인트 용접

버트 접합은 대형 구조물 및 배관 시스템에서 가장 일반적인 유형의 용접입니다. 버트용접에서는 동일한 평면에 있는 두 개의 금속 조각이 측면에 결합됩니다. 버트 조인트는 준비하기 쉽고 다양한 방법으로 사용자 정의할 수 있습니다.

 

버트 조인트 용접

 

2) 랩 조인트 용접

버트 조인트의 변형인 랩 조인트는 두 개의 금속 조각이 서로 겹치는 패턴으로 배치될 때 형성됩니다. 랩 용접은 두께가 다른 두 조각을 함께 융합하는 데 유용하지만 일반적으로 판금과 비슷한 크기의 재료에만 사용됩니다.

 

랩 조인트 용접

 

 

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3) 티 조인트 용접

티 용접은 두 개의 금속 조각이 90도 각도로 융합되어 한 조각이 정확히 중앙에서 다른 조각과 교차할 때 발생합니다. 티 조인트 용접은 파이프 또는 튜브가 베이스 플레이트에 용접될 때도 형성될 수 있습니다.

 

 

 

4) 코너 조인트 용접

티 용접과 유사하게 코너 조인트 용접은 두 개의 금속 조각을 90도 각도로 융합합니다. 그러나 중간에서 교차하여 문자 T 모양의 조인트를 만드는 대신 코너 조인트 용접은 L 모양을 형성합니다.

이러한 용접은 판금 산업의 상자, 프레임, 선적 컨테이너 및 기타 응용 분야의 제작에 가장 일반적으로 사용됩니다.

 

코너 조인트 용접

 

 

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5) 엣지 조인트 용접

두 조각의 가장자리가 평행하거나 거의 평행할 때 가장자리 접합이 최선의 선택일 수 있습니다. 엣지 조인트는 맞대기 조인트와 같은 다른 유형의 용접만큼 강하지 않으며 일반적으로 조인트에 높은 수준의 응력이 가해질 것으로 예상되는 경우 사용되지 않습니다. 그러나 가장자리 용접은 추가 지원을 위해 구조물 내부에서 매우 유용합니다.

 

엣지 용접 

 

이 5가지 접합 유형은 가장 일반적인 용접 유형 중 일부이지만 사용되는 유일한 용접은 아닙니다.

이러한 각 접합 유형에는 고유한 이점과 응용 분야와 함께 제공되는 변형 및 사용자 정의(필렛 용접, 플러그 용접, 곡면 용접 등)의 긴 목록이 있습니다.

다양한 종류의 용접 유형을 이해하고 어떤 조인트를 어디에 사용해야 하는지 아는 것은 용접 검사관의 주요 책임 중 하나입니다. 용접 검사는 교정만큼이나 예방에 관한 것이며, 용접 유형에 대한 신중한 이해는 성공적인 검사에 매우 중요합니다.

 

 

5. 용접 불량의 종류

용접 실패 중 일부는 훈련되지 않은 눈으로도 볼 수 있는 초보자의 실수입니다. 다른 것들은 알아차리기가 더 어렵고 초기 용접이 완료될 때까지 나타나지 않을 수 있습니다. 이것이 용접 공정 중과 후에 적절한 용접 검사 기술을 준수해야 하는 이유입니다.

 

이러한 일반적인 용접 결함을 식별한 후 용접 검사를 통해 이러한 결함을 찾는 다양한 방법을 살펴보겠습니다.

 

1) 번스루(Burn-through)

멜트 스루(melt-through)라고도 하는 이 잘못된 용접은 용접의 전체 모재가 녹아 용접된 이음매를 통해 완전히 타는 구멍을 만들 때 발생합니다.번스루(Burn-through)는 초보자의 흔한 실수이며, 많은 전문적인 환경에서 번스루(burn-through)가 있는 용접은 제조업체나 구매자에 의해 즉시 거부됩니다.

부품이 여전히 수락된 경우 주요 불연속성이 접합 강도를 크게 감소시킬 수 있으므로 정기적으로 검사해야 합니다.

 

2) 부식

용접부는 수명 동안 모든 종류의 부식에 노출되며 그 중 상당 부분은 불가피합니다. 이 때문에 특정 용접부가 얼마나 부식될 수 있는지 확인하는 용접 검사가 중요합니다.

환경적 요인, 재료 열화, 과도한 응력, 미세 구조 불연속성 등은 각각 다양한 유형의 부식 및 용접 실패로 이어질 수 있습니다.

 

부식

 

 

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3) 불완전한 침투

모재와 용가재가 접합부의 루트에서 서로 융합되지 않는 경우, 이는 불완전 침투로 알려진 용접 실패입니다. 종종, 이 잘못된 용접은 접합 설계가 사용되는 특정 용접 공정에 적합하지 않을 때 발생합니다.

잘못된 각도, 너무 크거나 너무 작은 루트 개구부 또는 높은 이동 속도도 불완전한 침투로 이어질 수 있습니다.

 

4) 융합 부족

용접 금속이 모재와 융합하지 않고 모재 위로 흐를 때 발생하는 용접 실패를 당연히 융합 부족이라고 합니다. 이러한 일반적인 용접 실패는 중첩이라고도 합니다. 일반적으로 융합 부족은 낮은 온도, 더러운 판 또는 부적절한 플럭싱으로 인해 발생합니다.

 

4) 라멜라균열

높은 응력으로 인해 웰드 라인의 바닥에 균열이나 파손이 나타나는 경우, 이는 라멜라 균열로 알려진 결함입니다. 이는 의도하지 않은 응력, 잘못된 재료 사용 또는 부적절한 용접 방향으로 인해 가장 자주 발생합니다. 라멜라 찢어짐은 맞대기 관절 및 특정 유형의 T 용접에서 가장 자주 발생합니다.

 

5) 다공성

용접 포켓에 고체 물질 대신 가스가 포함되어 있으면 다공성으로 알려진 용접 결함입니다. 이러한 가스는 용접 또는 냉각 중 용접 재료의 화학 반응으로 인해 발생할 수 있습니다. 과열은 다공성의 가장 흔한 원인입니다.

 

다공성

 

 

6) 슬래그 내포물

슬래그는 때때로 용접 상단에 남아있는 비금속 재료의 경화 층이며 플럭스 코어 용접, 차폐 금속 아크 용접 및 수중 아크 용접에서 가장 일반적입니다. 이러한 금속 산화물이 제거되지 않으면 용접부로 미끄러져 들어가 다공성 불연속성이 발생할 수 있습니다.

 

7) 언더커팅

모재가 용접부의 발끝에서 타서 없어지는 것을 언더커팅이라고 합니다. 위에서 언급한 다른 많은 잘못된 용접과 마찬가지로 언더커팅은 대부분 아크가 너무 길거나 에너지원이 너무 뜨거워서 발생합니다.

 

언더커팅

 

 

 

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6. 용접 검사의 종류

대부분의 용접 검사 기술은 비파괴 용접 검사와 파괴 용접 검사의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

이름에서 알 수 있듯이 비파괴 용접 검사는 용접부를 육안으로 검사하거나 제작물의 어떤 부분도 파손하지 않고 내부를 검사하는 것을 포함합니다. 파괴 용접 검사는 특정 유형의 중요한 정보를 확인하기 위해 용접을 파괴합니다.

비파괴 및 파괴 용접 검사는 일반적으로 용접이 완료된 후에 수행됩니다.

 

1) 비파괴 용접 검사

비파괴 용접 검사는 완성된 조각을 변경하거나 파괴하지 않고 불연속성을 찾기 위해 수행됩니다. 응용 프로그램, 가격 및 작업자 지식에서 매우 다양합니다. 경우에 따라 별도의 검사관이 아닌 용접공이 직접 수행 할 수 있습니다.

 

1-1) 육안 검사

육안 검사는 가장 쉽고 빠르며 비용이 적게 드는 용접 검사 유형이며 널리 사용됩니다. 육안 용접 검사에서 용접 기술자는 번스루(burn-through) 또는 균열과 같은 눈에 띄는 불연속성을 찾습니다. 또한 모든 장비와 재료에 대해 정기적으로 육안 검사를 수행해야 합니다. 물론 육안 용접 검사에는 몇 가지 단점이 있습니다. 사람의 시력은 오류가 있을 수 있으며 육안 용접 검사로는 다공성 또는 슬래그 개재물과 같은 내부 중단을 식별할 수 없습니다.

 

1-2) 액체 침투 표면 균열 검사

염료 침투 검사라고도 하는 이 유형의 용접 검사는 육안으로 보이지 않을 수 있는 용접 표면의 미세한 균열을 식별하도록 설계된 용접 검사 유형입니다. 액체 침투 용접 검사에서는 밝은 색상의 염료 또는 형광 염료를 용접 표면 전체에 펴 바르고 건조시킵니다. 그런 다음 염료와 용접 재료의 선명한 대비로 인해 작은 결함을 볼 수 있습니다.

육안 검사와 마찬가지로 표면 균열 감지는 표면의 결함만 식별하고 내부 용접 실패는 식별할 수 없습니다.

 

액체 침투 탐상 시험

1-3) 자기 입자 용접 검사

자기 입자 접검사는 용접 주위에 자기장이 설정되고 자기 프로브가 용접부 표면에 적용됩니다. 이러한 자석 끝단에 입자가 축적되면 특정 종류의 용접 불연속성을 나타낼 수 있습니다. 자석 끝이나 극에 입자가 쌓이지 않으면 용접부에 균열이 없을 수 있습니다.

자기 입자 용접 검사는 특정 상황에서 특정 종류의 재료에만 사용할 수 있지만 사용 가능한 가장 효과적이고 정확한 종류의 비파괴 용접 검사 중 하나입니다.

 

자기 입자 테스트

 

 

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1-4) 방사선 촬영 용접 검사

방사선 용접 검사는 제품 표면뿐만 아니라 부품 자체 내에서 불연속성 및 용접 결함을 감지하는 방법 중 하나입니다. 방사선 촬영 용접 검사에서 X-ray는 용접 부품의 내부 구조를 사진 필름에 표시하는 데 사용됩니다. 이 과정은 인체에 대한 의료용 X선을 수집하는 방법과 다르지 않습니다.

 

필름의 모양과 색상의 변화는 슬래그 포함, 다공성 및 균열을 포함한 다양한 유형의 용접 불연속성을 나타낼 수 있습니다. 의료용 방사선 사진과 마찬가지로 이 프로세스에는 건강 및 안전 위험이 포함되며 교육을 받은 전문가만 이러한 유형의 용접 검사를 수행해야 합니다.

 

방사선 촬영 용접 검사

 

1-5) 초음파 용접 검사

초음파 검사에서는 고출력 기계적 주파수가 용접 조각에 빔으로 전달되고이 빔이 조각 내의 불연속성에 부딪히면 변환기로 알려진 수신기로 다시 반사됩니다.반사된 신호는 용접 실패의 크기, 모양 및 특성을 결정하는 데 도움이 되도록 해석될 수 있는 다양한 방법으로 측정할 수 있습니다.

 

이 비파괴 방법은 내부 불연속성의 정확한 위치를 파악하는 데 매우 효과적이지만 높은 수준의 작업자 지식과 종종 값비싼 장비가 필요합니다.

 

초음파 용접 검사

 

 

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2) 파괴 용접 검사

파괴 용접 테스트는 조각의 기계적 및 내부 물리적 특성을 검사하고 분석하기 위해 용접 된 조각을 분리하는 것을 포함합니다. 파괴 용접 검사는 용접 실패 분석, 연구 검사, 샘플링 검사 또는 인증 교육을 포함하여 여러 가지 이유로 수행할 수 있지만 후자가 가장 일반적입니다.

 

2-1) 매크로 에칭 용접 검사

매크로 에칭 용접검사는 용접 조인트에서 작은 샘플을 제거한 다음 조심스럽게 연마합니다. 그런 다음 이 조각은 사용된 모금속에 따라 달라지는 약산성 혼합물로 중앙에 에칭됩니다.

 

그런 다음 산성 에칭 샘플은 내부 융합 실패 또는 균열을 포함하여 용접부의 내부 구조에 대한 시각적 스냅샷을 제공할 수 있습니다. 절단 및 에칭 검사라고도 합니다.

 

매크로 에칭 파괴 테스트

2-2) 횡방향 인장 용접 검사

횡방향 인장 용접검사는 용접 된 조각의 단면적에서 단위 당 장력 또는 단순히 다른 금속으로 만들어진 특정 용접의 파괴 점을 결정하는 데 도움이되는 용접 검사 방법입니다.

횡 장력 용접 검사에서는 시편이 파손됩니다. 그렇게 하는 데 필요한 최대 하중은 단면적으로 나뉩니다. 횡방향 인장 용접 검사는 새롭거나 다른 종류의 재료로 작업할 때 한계와 최소 요구 사항을 결정하는 좋은 방법입니다.

 

2-3) 유도 굽힘 테스트 용접 검사

유도 굽힘 테스트 용접검사 방법은 용접 부품을 미리 결정된 굽힘 반경으로 굽히는 것을 포함합니다. 유도 굽힘 시험은 특정 종류의 용접 접합부의 연성과 구조적 무결성을 평가하는 데 사용됩니다.

 

굽힘 테스트에는 다양한 종류가 있지만 교육 및 자격 테스트에 가장 자주 사용됩니다. 용접물을 현장에서 거의 확실하게 노출될 응력 한계까지 밀어붙임으로써 용접 검사관은 용접공이 "실제" 물체에서 기술을 연습할 준비가 되었는지 확인할 수 있습니다.