문제] 철골공사에서 용접 시 용접부에 발생하는 결함과 방지대책에 대하여 설명하라.
답]
Ⅰ. 개요
① 용접 접합은 재료, 운봉, 용접봉, 전류 등의 외적인 영향에 의해 결함이 발생한다.
② 용접부의 결함은 건물 구조체의 내구성을 저하시키므로 결함의 원인을 분석하여 품질관리를 철저히 해야 한다.
Ⅱ. 결합의 원인
① 용접 시 전류의 높낮이가 고르지 못한 경우
② 용접 속도가 일정치 못할 경우
③ 미숙련공에 의한 시공
④ 용접재료의 보관 불량 및 선정 미흡
⑤ 용접부의 개선 정밀도 및 청소 상태 불량
⑥ 용접방법 및 순서의 부적절
Ⅲ. 결함의 종류
1) Crack
• 용착금속과 모재에 생기는 균열로 대표적인 결함.
2) blow hole.
• 용융금속 응고시 방출가스가 남아 길쭉하게된 구멍이 남아 혼입되어있는 현상.
3) slag 감싸돌기
• Slag가 융착 금속 내 혼입된 것.
4) Crater
• 용접 시 bead 끝에 항아리 모양처럼 오목하게 파인 현상
5) Under Cut
• 모재 표면과 용접 표면이 교차 되는 점에 모래가 녹아 용착금속이 채워지지 않은 현상.
6) Pit
• 작은 구멍이 용접부 표면에 생기는 현상.
7) 용입 불량
• 몽입깊이 불량, 모재와의 융합이 불량한 것
8) fish eye
• Blow hole 및 slag가 모여서 둥근 은색반점이 생기는 결함
9) over lap
• 부재의 가장자치에 모재와 융합되지 않고 겹쳐지는 것.
10) over hung
• 상향 용접 시 용착금속이 아래로 흘러내리는 현상.
11) Throat (목두께) 불량
• 용접의 최소두께가 부족한 경우
Ⅳ. 방지 대책
1) 적종 재료 선정
① 적정한 용접봉을 선택하여 사용.
② 재료의 취급, 보관, 건조 등에 유의.
2) 용접방법
① 용접자세와 개선부 유지.
② 각구조물에 대한 용접방법 선정. (용접성을 고려함)
3) 기능 인력의 숙련도
① 기능공의 숙련도 파악하여 적절한 배치
② 용접 기술 교육 및 작업 전 용접 시 주의사항 교육.
4) 기온 기후의 영향 대처
① 고온, 저온, 고습도, 강풍, 야간 시 작업중단
② 0℃ 이하 작업중단
5) 적정 전류
① 안전상 과전류 방지기를 설치
② 작업자의 과전류 유입에 대한 주의 필요.
6) 용접속도
① 용접속도를 일정한 속도 유지.
7) 용접봉 선택
① 모재의 재질에 맞는 적정 재질 사용.
8) 개선 정밀도 확보.
① 도면 표기에 맞게 개선하고, 평활도 유지.
② 개선 정밀도가 확보되지 않으면 용접 힘들고, 결함 발생이 큼.
9) 청소상태
① 용접면에 slag. 수분 제거.
② 용접부위 녹 제거. 오염, 청소상태 등.
10) 예열
① 급격한 용접에 의하여 변형, 팽창, 수축 발생.
② 미치 예열하여 응력에 의한 변형 방지
11) 잔류응력
① 용접 후 잔류응력을 최소화
12) 돌림 용접
① 돌림 용접은 모재의 변형을 최소화
② 결함인 crack 방지
13) 리벳과 고력 bolt와 병용.
① 개선 정밀도 확보하고 변형 방지 및 잔류응력 분산
③ 용접과 고력 bolt의 병용은 접합의 합리화 방안.
14) 수축력제거
① 냉각법 및 가열법.
15) 대칭 용접 및 역변형법.
16) End tab
V. 용접결함 부위 보완 방법
1) 균열 발생시 용착금속 제거후, 재용접
2) 모재 균열 시 모재 교체
3) 용접크기 부족 시 용착 금속 첨가용접으로 보강.
4) 결함수정 용접봉은 작은 지름의 용접봉 사용.
5) 변형 수정 시 가열온도 650℃ 이하로 재질 손상시키지 않게 수정.
VI. 결론
1) 용접 결함은 재료, 기후, 전류, 용접방법, 순서, 숙련도 등의 원인으로 발생하게 되는데, 구조체 전체의 내구성을 저하시키게 되므로 접합부의 품질확보를 위해서는 용접 전, 중, 후 검사를 철거.
2) 결함을 최소화하기 위해서는 제품생산의 자동화, 용접 시공의 robot 개발이 필요하며, 검사기기의 개발로 결함을 파악, 분석하는 것이 무엇보다 중요하다.
2024.04.30 - [건축시공기술사 Sub Note] - 건축시공기술사 서브노트 : RCS (Rail Climbing System) : 레일 일체형 거푸집 시스템