용접 다공성(용접 공극)이란 무엇이며 어떻게 방지할까?

용접공극(다공성)이란?

Weld porosity는 용융된 용접 웅덩이에 갇힌 질소, 산소 및 수소 가스의 흡수 및 응고 중 방출로 인해 발생하는 용접 결함으로, 표면 또는 비드 내부에 포켓 또는 기공이 발생합니다. 다공성은 용접 표면이나 용접 비드 내부에서 발생할 수 있습니다.

용접 풀에서 질소와 산소의 흡수는 일반적으로 열악한 가스 차폐로 인한 것입니다. 다공성은 무작위일 수 있습니다: 무작위로, 고르지 않은 거리로 배향됩니다. 그것은 또한 분리될 수 있습니다: 모든 면에서 1인치 떨어져 있습니다.

다공성은 응고될 때 용접 풀에서 방출된 가스의 동결로 인해 용접 금속에 공동이 존재하는 것입니다. 다공성은 여러 형태를 취할 수 있습니다.

▷ 분포된 다공성 – 용접 전체에 분포된 기공.
▷ 표면 파괴 모공 - 표면을 파괴하는 모공.
▷ 웜홀 – 방사선 사진에서 헤링본 패턴과 비슷하게 나타나는 기다란 모공
▷ 크레이터 파이프 – 응고 중 수축으로 인해 용접 실행이 끝날 때 발생하는 수축 공동.

 

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용접 불량의 원인과 예방

1. 분산된 기공과 표면 기공
분포된 다공성은 일반적으로 용접 비드 전체에 미세한 기공으로 발견됩니다. 표면 파괴 기공은 일반적으로 다량의 분포된 기공을 나타냅니다. 이는 용융된 용접 풀에서 질소, 산소 및 수소의 흡수로 인해 발생하며 응고 시 방출되어 용접 금속에 갇히게 됩니다.

용접 풀의 질소 및 산소 흡수는 일반적으로 열악한 가스 차폐로 인해 발생합니다. 차폐 가스의 1% 정도의 공기 비말동반은 분산된 다공성을 일으키고 1.5%를 초과하면 표면을 파괴하는 기공을 생성합니다. 가스 라인의 누출, 너무 높은 가스 유속, 외풍 및 용접 풀의 과도한 난류는 다공성의 빈번한 원인입니다.

수소는 부적절하게 건조된 전극, 플럭스 또는 공작물 표면의 수분을 비롯한 여러 소스에서 발생할 수 있습니다. 공작물 또는 필러 와이어 표면의 그리스 및 오일도 일반적인 수소 공급원입니다.

프라이머 페인트와 같은 표면 코팅 및 아연 코팅과 같은 표면 처리는 용접 중에 다량의 흄을 생성할 수 있습니다. 방출된 가스를 가두는 위험은 특히 양쪽에서 필렛 용접할 때 맞대기 접합보다 T 접합에서 더 큽니다.

소위 용접 가능한(저아연) 프라이머에 대해 특별히 언급해야 합니다. 프라이머를 제거할 필요는 없으나, 프라이머 두께가 제조사 권장사항을 초과하면 특히 MMA 이외의 용접 공정을 사용할 때 다공성이 발생할 수 있습니다.

 

▣ 분산된 기공과 표면 기공을 방지하는 방법?

가스 소스는 다음과 같이 식별하고 제거해야 합니다.

Air entrainment
▷ 공기 누출을 밀봉하십시오
▷ 용접 풀 난류 방지
▷ 적절한 수준의 탈산소제가 있는 충전제 사용
▷ 지나치게 높은 가스 흐름 감소
▷ 초안 피하기

수소
▷ 전극 및 플럭스 건조
▷ 공작물 표면 청소 및 탈지

표면 코팅
▷ 용접 직전에 조인트 가장자리를 청소하십시오.
▷ 용접 가능한 프라이머가 권장 최대 두께 미만인지 확인하십시오.

 

2. 웜홀
특징적으로 웜홀은 방사선 사진에서 헤링본 모양을 생성하는 기다란 구멍입니다. 웜홀은 다량의 가스가 형성되어 응고되는 용접 금속에 갇히게 됨을 나타냅니다.
심한 표면 오염이나 매우 두꺼운 페인트 또는 프라이머 코팅으로 인해 과도한 가스가 형성됩니다. 갇힘은 양쪽이 필렛 용접된 수평-수직 T 조인트의 수직 부재 아래 틈과 같은 틈새에서 더 잘 발생합니다.
프라이밍된 플레이트에서 T 조인트를 용접할 때 수직 부재 가장자리의 코팅 두께가 과도한 스프레이를 통해 제조업체 권장 최대값(일반적으로 20μm)을 초과하지 않는 것이 중요합니다.

▣ 웜홀을 방지하는 방법?
가스와 충치를 제거하면 웜홀이 방지됩니다.

가스 발생
▷ 용접이 이루어질 위치와 그에 인접한 공작물 표면을 청소하십시오.
▷ ndt 작업에서 특히 오일, 그리스, 녹 및 잔류물과 같은 표면 오염을 제거하십시오.
▷ 밝은 재료를 노출시키기 위해 조인트 영역에서 표면 코팅을 제거하십시오.
▷ 프라이머 두께가 제조사의 최대치 이하인지 확인하십시오.

조인트 기하학
▷ 캐비티를 생성하는 조인트 지오메트리 피하기

3. 분화구 파이프
분화구 파이프는 용접 풀의 최종 응고 중에 형성되며 종종 일부 가스 다공성과 관련됩니다.
이 불완전성은 용접 풀 응고 시 수축으로 인해 발생합니다. 결과적으로 액체에서 고체로의 부피 변화를 과장하는 조건은 그 형성을 촉진할 것입니다. 용접 아크를 없애면 용접 풀이 빠르게 응고됩니다.
TIG 용접에서 자동 기술 또는 용접 아크를 끄기 전에 용접 풀에 들어가는 용접 와이어를 중지하면 분화구 형성에 영향을 미치고 파이프 불완전성을 촉진할 수 있습니다.

▣ 분화구 파이프를 방지하는 방법?
크레이터 파이프의 불완전성은 용접 아크가 소멸되는 속도를 제어하거나 용접기 기술로 용접 아크와 용접 와이어를 조작하여 방지할 수 있습니다.

정지 해제
▷ 런오프 태그를 사용하여 용접된 조인트 외부에서 용접 아크가 소멸되도록 합니다.
▷ 다음 전극으로 계속 진행하거나 후속 용접 작업을 증착하기 전에 용접 작업 중지 분화구를 갈아냅니다.

용접기 기술
▷ 용접 전류를 점진적으로 줄여 용접 풀 크기를 줄입니다(경사 또는 분화구 채우기 기능 사용).
▷ 용접 풀 수축을 보상하기 위해 필러(tig) 추가

 

용접에서 다공성을 수정하는 방법

다공성을 방지하는 다양한 방법을 사용하더라도 용접부에 나타날 가능성은 항상 적습니다. 고맙게도 특정 상황에서는 다공성을 고칠 수 있습니다.

먼저 침투제 또는 방사선 촬영 또는 초음파 검사(표면 결함의 경우)와 같은 자성 입자 검사 기술을 사용하여 다공성의 존재를 감지해야 합니다. 특히 두꺼운 부분의 작은 구멍은 감지하기 어렵습니다.

다공성 자체는 정확히 고정될 수 없습니다. 대신, 국부적인 가우징을 제거하거나 연마하여 용접부를 고칠 수 있습니다. 단, 다공성이 포함된 경우에만 해당됩니다. 널리 퍼진 경우에는 전체 용접부를 제거하고 접합부를 다시 준비하고 용접 절차에 따라 용접해야 합니다.