중요 이음부(응력이 크게 작용하는 맞대기 용접부 등)는 관계 기준에 따라 전수 또는 높은 비율의 비파괴검사를 실시하며, 결함의 종류·크기별 합격 판정기준은 관련 시방기준(KCS 41 31 00 등)에 따른다.
📝 예상문제 & 모범답안
용어예상언더컷(Under Cut)에 대하여 설명하시오. (10점)
1. 정의
용접 시 모재가 과도하게 용융되어 비드 가장자리(토우)를 따라 모재가 패이고 채워지지 않은 홈 형태의 결함이다.
2. 종류·발생원인
용접전류 과대, 운봉속도 과속, 아크길이 부적정, 작업자세 불량 등이 원인이 되며, 수직·상향 자세에서 특히 발생하기 쉽다.
3. 유의사항
적정 전류·속도 관리와 운봉 기술 숙련이 필요하며, 발생 시 그라인딩으로 결함부를 완전히 제거한 후 보수용접을 실시해야 한다.
용어예상용입부족(미용입)에 대하여 설명하시오. (10점)
1. 정의
용접 개선부 루트(최하단)까지 모재가 충분히 녹아 붙지 못해 접합 단면적이 부족한 결함이다.
2. 종류·발생원인
전류 부족, 운봉속도 과속, 루트간격·개선각 부적정, 용접자세 불량 등이 주된 원인이다.
3. 유의사항
단면 결손으로 내력이 저하되고 응력집중에 의한 파단 기점이 되므로, UT 등 비파괴검사로 검출한 후 완전 제거·재용접해야 한다.
용어예상초음파탐상검사(UT)에 대하여 설명하시오. (10점)
1. 정의
탐촉자에서 초음파를 모재·용접부에 입사시켜, 내부 결함면에서 반사되어 돌아오는 초음파를 분석해 결함의 위치·크기를 판정하는 비파괴검사법이다.
2. 특징·적용
방사선투과(RT)에 비해 방호설비가 불필요하고 현장 적용성이 높으며, 맞대기 용접부의 내부결함(기공·슬래그·용입부족) 검출에 널리 사용된다.
3. 유의사항
검사원의 숙련도에 따라 판독 신뢰도가 크게 좌우되므로 자격을 갖춘 검사원이 수행해야 하며, 탐촉자 접촉면(커플런트) 관리도 정확도에 영향을 준다.
용어예상표면결함 검사법인 자분탐상검사(MT)와 침투탐상검사(PT)를 비교 설명하시오. (10점)
1. 정의
둘 다 용접부 표면 및 표층의 개구 결함을 검출하는 비파괴검사법이나, 원리와 적용 재질에 차이가 있다.
2. 종류·특징
① 자분탐상검사(MT): 시험체를 자화시켜 결함부에서 발생하는 누설자속에 자분이 흡착되는 원리를 이용, 강자성체의 표면·표층 균열 검출에 적합하다. ② 침투탐상검사(PT): 침투액을 표면에 도포·침투시킨 뒤 세척, 현상액으로 개구 결함을 부각시켜 확인하는 방법으로 비자성체를 포함한 모든 재질의 표면 개구 결함에 적용 가능하다.
3. 유의사항
MT는 강자성체에 한정되나 검사가 신속하고, PT는 재질 제한이 없으나 표면처리(세척·건조)에 시간이 소요되므로 대상 재질과 공정 여건에 맞춰 선정해야 한다.
서술형예상철골공사 용접부 결함의 종류와 발생원인, 방지대책에 대하여 설명하시오. (25점)
Ⅰ. 개요
철골 용접은 부재를 일체화하는 우수한 접합방식이나 열영향에 의한 결함이 발생하기 쉽고 육안으로 드러나지 않는 경우가 많아, 결함의 종류·원인을 정확히 이해하고 체계적으로 관리해야 한다.
Ⅱ. 용접부의 결함 발생 구조/원리
용접결함은 크게 용접조건(전류·전압·속도) 부적정에 의한 결함, 개선부(루트간격·각도) 가공 불량에 의한 결함, 재료·환경 요인(수분·가스·구속응력)에 의한 결함으로 구분되며, 특히 저온균열은 확산성 수소·구속응력·경화조직 세 요소가 겹칠 때 급격히 발생 확률이 높아진다.
Ⅲ. 결함의 종류 및 원인 (두문자 기·슬·언·오·용·융·균)
① 기공 : 용접봉 습기, 모재 녹·이물질, 보호가스 부족(급격한 아크길이 변화·바람).
② 슬래그 혼입 : 다층 용접 시 층간 슬래그 제거 불충분, 운봉 부적정.
③ 언더컷 : 전류 과대, 속도 과속, 아크길이 부적정.
④ 오버랩 : 전류 과소, 운봉속도 과속(용착금속이 모재에 미융합).
⑤ 용입부족 : 전류 부족, 루트간격·개선각 부적정.
⑥ 균열 : 저온균열(수소·구속·경화조직), 고온균열(응고 편석), 예열·후열 미실시.
Ⅳ. 방지대책
① 용접조건 관리 : WPS(용접절차사양)에 따른 전류·전압·속도 관리 및 준수 확인.
② 개선 정밀도 : 루트간격·개선각·루트면 정확한 가공, 가접 관리.
③ 예열·후열 : 판두께·강종별 예열·후열로 저온균열 예방.
④ 재료·환경관리 : 용접봉 건조 보관, 강풍·강우 시 방풍막 설치 또는 작업중지.
⑤ 검사체계 : 결함 종류별 적합한 NDT 선정(내부=UT·RT, 표면=MT·PT), 결함 발견 시 완전 제거 후 재용접.
용접 결함 중 저온균열(수소균열)은 용착금속 중 확산성 수소, 용접부 구속응력, 마르텐사이트 등 경화조직 세 요소가 겹칠 때 발생이 급격히 증가하므로, 예열로 냉각속도를 늦추고 후열로 수소를 방출시키는 것이 이론적 대책이다.
외관상 정상으로 보였던 용접부에서 UT 검사로 내부 용입부족이 다수 검출되어 전면 재시공한 사례가 있으며, 이는 육안검사만으로는 내부결함을 판별할 수 없음을 보여준다.
Ⅴ. 맺음말
용접 결함은 사후 검사보다 시공 중 조건관리(전류·속도·예열후열)로 예방하는 것이 근본이며, 비파괴검사는 이를 보완하는 최종 확인 수단으로 병행되어야 한다.
서술형예상철골 용접부의 비파괴검사(NDT) 방법의 종류와 특징, 적용기준에 대하여 설명하시오. (25점)
Ⅰ. 개요
용접부 결함은 육안으로 확인하기 어려운 내부결함이 많아, 결함의 위치·성상에 따라 적합한 비파괴검사법을 선정·적용하는 것이 품질관리의 핵심이다.
Ⅱ. 비파괴검사의 구조/원리
비파괴검사는 검사대상 결함의 위치(표면/내부)와 재질(자성/비자성)에 따라 선택되는 것이 원칙이며, 내부결함은 파동(초음파·방사선)의 투과·반사 특성을 이용하고 표면결함은 누설자속이나 침투성을 이용하는 것으로 원리가 크게 양분된다.
Ⅲ. 비파괴검사 종류 및 특징 (두문자 외·초·방·자·침)
① 외관검사(VT) : 육안·게이지로 비드 형상 확인, 전수 실시하는 기본검사.
② 초음파탐상(UT) : 초음파 반사로 내부결함 탐지, 현장 적용성 우수.
③ 방사선투과(RT) : X선·감마선 투과, 필름으로 결함 형상 영구 기록 가능하나 방호구역 필요.
④ 자분탐상(MT) : 강자성체 표면·표층 균열 검출.
⑤ 침투탐상(PT) : 비자성체 포함 표면 개구 결함 검출.
Ⅳ. 적용기준 및 시공관리
① 검사물량 : 응력이 크게 작용하는 중요 이음부는 전수 또는 높은 비율로 실시, 일반부는 표본검사 병행(관계 시방기준에 따름).
② 검사시기 : 용접 완료 후 및 규정된 냉각시간 경과 후 실시(지연균열 검출 위해).
③ 판정기준 : 결함의 종류·크기별 합격기준은 관련 기준(KCS 41 31 00 등)에 따라 판정.
④ 검사원 자격 : 공인 자격을 갖춘 비파괴검사 기술자가 수행하고 결과를 기록·보관.
외관상 정상으로 보였던 용접부에서 UT 검사로 내부 용입부족이 다수 검출되어 전면 재시공한 사례가 있으며, 이는 육안검사만으로는 내부결함을 판별할 수 없음을 보여준다.
Ⅴ. 맺음말
비파괴검사는 결함의 종류에 따라 적합한 방법을 조합 적용해야 실효성이 있으며, 검사 결과에 대한 이력관리와 보수용접 절차의 표준화가 병행되어야 한다.