일반적인 용접 결함 및 원인 용접 결함의 가장 큰 원인은 부적절한 열 입력, 표면 오염, 불충분한 보호 가스 공급, 그리고 불량한 접합부 맞춤입니다. 기공과 같은 용접 결함은 용융된 용접 풀에 가스 방울이 갇히면서 발생합니다. 급속 응고언더컷은 높은 아크 전압이나 과도한 이송 속도로 인해 적절한 용가재 백필 없이 모재의 끝부분이 녹아 없어질 때 발생합니다. 반대로, 용융 불량은 아크가 용가재를 증착하기 전에 접합부 벽을 녹이지 못할 때 발생합니다. 이러한 근본 원인을 이해하는 것은 구조적 불량을 방지하고 관련 규정을 준수하는 데 필수적입니다. AWS D1.1 사양.

주요 용접 결함, 원인 및 예방법

핵심 요약: 용접 결함은 주로 열 균형, 보호막 손실 및 접합부 간격 문제에서 비롯되지만, 적절한 전압 범위 설정, 가스 유량 및 세척 공정을 통해 작업 현장에서 발생하는 대부분의 용접 문제를 해결할 수 있습니다.

결함 유형	근본 원인	중요 매개변수	예방 규칙
다공성	가스 난류 또는 표면의 기름이 수소를 방출합니다.	가스 순도 ≥99.99%, 유량 12–18 L/min	접합부에서 25mm 이상 떨어진 모재 표면을 깨끗하게 유지하고, 2m/s 이상의 측풍으로부터 보호하십시오.
언더컷	높은 아크 전압과 빠른 이동 속도로 플레이트 가장자리를 연마합니다.	전압 허용 오차 ≤±1.5V, 각도 10°–15°	이동 속도를 줄이고, 접합부 가장자리에서 0.5~1.0초간 멈추십시오.
융합 부족	좁은 경사각, 제로 루트 갭 또는 낮은 열 입력	열 입력 ≥0.8 kJ/mm, 홈 각도 ≥60°	루트면 두께를 1.5mm 이하로 유지하고, 층간 스케일과 슬래그를 깨끗하게 연마하십시오.

산업 제조에서 흔히 발생하는 용접 결함과 그 원인은 무엇일까요?

흔한 용접 결함 및 원인 냉각 과정에서 용융 풀 내부의 열적, 화학적, 물리적 불균형으로 인해 발생합니다. 실제 아크 값과 명시된 값 사이의 차이는 다음과 같습니다. 용접 절차 사양 냉각 속도에 매우 큰 영향을 미칩니다. 열 불균형은 가스 포집, 측벽 용융 불량 또는 모재 끝단 손상까지 유발할 수 있습니다. 일정한 이송 속도, 적절한 전압, 그리고 양호한 접합면 맞춤을 유지하면 용접 실패의 90% 이상을 방지할 수 있습니다.

엔지니어는 다음 사항을 기준으로 용접 결함의 범주를 결정합니다. AWS A3.0 표준 용어 및 정의용접부의 기계적 또는 야금학적 구조의 변화로 설명되는 불연속성은 다음과 같은 경우 결함으로 간주됩니다. 설계 도면에 규정된 허용 오차를 초과합니다.검토하세요 금속 용접 공정.

용접 불량을 유발하는 세 가지 근본적인 물리적 과정

용접 부위가 온전한지 여부를 결정하는 세 가지 기본적인 물리적 현상이 있습니다.

• 표면 장력 기울기(마랑고니 대류): 아크 중심과 용접 측면 사이의 온도 차이로 인해 유동 순환이 발생합니다. 높은 유속은 액체 금속을 접합부 경계와 반대 방향으로 이동시켜 빈 공간을 만듭니다.
• 기체 용해도 감소 (시버츠 법칙): 용융된 금속 풀은 수소, 산소, 질소로 고도로 포화되어 있습니다. 냉각될 때 용해도는 급격히 감소합니다. 응고 속도가 기포 상승 속도보다 빠르면 기포가 갇히게 됩니다.
• 열영향부(HAZ) 열충격: 열영향부(열에 노출되어 구조적 변화를 겪지만 녹지는 않는 영역)는 열충격을 받습니다. 부적절한 예열은 다음과 같은 결과를 초래합니다. 마르텐사이트의 경화 구조수축 응력 및 미세 균열.

용접 결함은 용접 금속이 갇힌 가스를 방출하지 않고 굳어지면서 접합부 모서리를 채우고 모재에 녹아드는 상황에서 발생합니다.

용접 기공의 주요 원인과 예방 방법은 무엇입니까?

용접 기공은 다음과 같은 원인을 유발합니다. 일반적으로 휘발성 가스가 용융 풀에 용해되어 급속 응고 전에 빠져나가지 못하는 현상이 발생합니다. 윤활유, 공기 중의 습기 또는 20L/min을 초과하는 난류 차폐 가스 흐름(유체 난류 유발)은 구형 또는 웜홀 형태의 기포를 가둘 수 있으며, 이슬점은 -40°C 이하이고 화학적 탈지는 밀도가 도달하도록 합니다. ISO 5817 레벨 B 표준열 입력 균형을 유지하면서 피하는 것을 방지합니다. 용접 열 변형 및 DFM 얇은 판금 가공 시 발생하는 문제점.

다공성의 물리적 외관

기공은 용접부의 하중 지지 단면적을 감소시켜 피로 하중에 의한 응력 집중을 유발합니다.

• 균일하게 분포된 다공성: 전극의 젖음 또는 차폐막의 불완전한 덮임으로 인해 미세한 구멍들이 흩어져 있습니다.
• 군집형 다공성: 아크의 불안정한 시작 및 정지 또는 전극이 차폐 영역 밖으로 끌려나가는 현상으로 인해 구멍들이 밀집되어 생성됩니다.
• 선형 배관 다공성(웜홀): 급속 냉동 과정에서 과도한 가스 생성으로 인해 긴 가스 터널이 형성되었습니다.

수소 및 수분에 의한 오염

수소는 탄소강 및 알루미늄 용접부에서 기공 발생의 주요 원인입니다. 수분은 아크 열에 의해 분해되어 수소와 산소를 생성하는데, 이 둘 모두 용융 풀에 쉽게 용해됩니다.

• 보관 습도: 생고기는 상대습도 60% 미만에서 보관하십시오.
• 소비 가능한 베이킹: 아크를 발생시키기 전에 스틱 전극(SMAW)을 250°C~350°C로 1시간 동안 예열하십시오.
• 기계적 준비: 각 홈 가장자리에서 최소 25mm 이내의 밀 스케일, 녹, 기름, 페인트를 제거하십시오.

보호 가스의 유속 및 난류

아크는 대기 오염을 방지하기 위해 지속적인 가스 차폐가 필요합니다.

• 저유량(10L/분 미만): 외부 공기가 아크 경로로 유입되어 질소 기공과 산화철이 생성됩니다.
• 높은 유량(20L/분 이상): 기체 흐름의 빠른 속도는 낮은 압력을 초래하여 진공 상태(벤투리 효과)를 만들고, 이로 인해 공기가 수영장 안으로 빨려 들어갑니다.
• 크로스윈즈 제품 구매하기: 초속 2m 이상의 공기 흐름은 보호 가스 기둥을 아크에서 멀어지게 합니다. 물리적 차단막을 사용하여 작업대를 보호하십시오.

기공은 기름, 물 또는 공기가 액체 강철 내부에서 기체 상태로 변하여 금속이 응고되는 동안 끼어들 때 발생합니다.

난류 보호 가스 흐름 및 주변 공기 침투로 인한 용접 기공 발생 원인을 보여주는 단면도 (AI 생성).

언더컷 용접의 원인과 공정 개선 방법은 무엇입니까?

언더컷 용접은 다음과 같은 문제를 야기합니다. 과도한 아크 전압과 극단적인 용접 속도가 모재를 긁어내고 적절한 용가재로 채우지 못하는 것이 주요 원인입니다. 과도한 전기기계적 아크 힘으로 인해 용융 금속이 용접부에서 밀려나 홈이 생깁니다. 깊이가 0.5mm를 초과합니다.250~350mm/min의 안정적인 이동 속도 토치 각도 10°-15° 발가락 홈이 조기에 생기는 것을 방지합니다.

용접 흠집으로 인한 기하학적 손상 위험

언더컷은 용접 이음매 주변에 존재하는 날카로운 기계적 홈입니다. 반복적인 하중이 가해지면 국부적인 응력 집중이 급격히 증가합니다. (Kt ≥ 2.5)이는 피로 균열 형성을 조기에 유발합니다.

용접부 언더컷 방지를 위한 권장 GMAW 공정 윈도우

중요 사항: 지정된 값 이하로 이동 속도를 제한하고 전압을 선택하면 아크로 인한 손상이 발생하지 않습니다.

판 두께(t)	용접 전류(A)	아크 전압(V)	최대 안전 주행 속도	ISO 5817 제한(최대 깊이)
1.5mm 시트	70–95 A	16.5–18.0V	400mm/분	짧은 결함 허용: 깊이 ≤0.2mm
3.0mm 판	130~160 A	19.0–21.0 V	350mm/분	B등급 제한: 깊이 ≤0.05 t (최대 0.3 mm)
6.0mm 판	210~250 A	23.5–25.5V	280mm/분	B등급 제한: 깊이 ≤0.05 t (최대 0.5 mm)
≥10.0 mm 단면	280~340 A	27.0–30.0 V	220mm/분	매끄러운 전환이 필요하며, 최대 깊이는 0.5mm입니다.

전압, 열 및 아크 플라즈마 힘

아크 전압은 전기 아크의 실제 크기를 결정합니다. 전압이 높을수록 아크는 더 넓어집니다.

• 아크 확장: 넓은 호는 홈 상단의 어깨 부분이 조기에 녹는 현상을 유발합니다.
• 용융 치환: 녹은 금속은 아크에서 밀려나 용접 풀의 중앙으로 들어갑니다.
• 조기 냉동: 액체 금속이 다시 흘러나와 발가락 가장자리를 채우기 전에 웅덩이가 얼어붙습니다.
• 수정 기간: 아크 발생 지점을 접합부에 집중시키기 위해 전압을 1.5V에서 2.5V 낮추십시오.

토치 각도와 이동 속도 역학

• 주행 속도 제한: 용접 속도가 450mm/min를 초과하면 뒤쪽에 용융된 금속 덩어리가 생깁니다. 이때 용융된 홈은 용가재가 완전히 채워지기 전에 식어버립니다.
• 토치 작업 각도: 2F 자세로 용접할 때 토치를 위쪽으로 기울이면 수직 판재가 절단됩니다. 토치를 45도의 절반 각도로 유지하세요..
• 직조 일시 정지 시간: 용접하는 동안 토치를 각 측면에서 0.5~1.0초 동안 고정하여 접합부 끝부분에 필러 금속이 완전히 채워지도록 하십시오.

언더컷은 토치의 높은 온도와 빠른 속도로 인해 발생하며, 이로 인해 판재에 빈 홈이 생기고 그 안에 충분한 용가재가 채워지지 않습니다.

용접 불량 및 슬래그 혼입은 어떻게 발생하는가?

용접 불량 및 슬래그 혼입 결함은 열이 접합면을 완전히 관통하지 못하거나 용융된 플럭스가 연속적인 비드 사이에 갇힐 때 발생합니다. 50도 미만의 부적절한 경사각 또는 물리적인 밀 스케일의 존재도 결함의 원인이 될 수 있습니다. 원자 결합을 억제합니다루트 갭을 1.5~2.5mm까지 적절히 열고 용접 패스 사이에 슬래그를 제거하면 두꺼운 강재 접합부를 관통하는 용접 침투를 확보할 수 있습니다. 자세한 내용은 다음을 참조하십시오. 용접 이음매 설계 및 맞춤 매개변수를 통해 이러한 접합부 연결 문제를 방지할 수 있습니다.

불완전 융합의 세 가지 주요 유형

표면 다공성이나 언더컷과는 달리, 융접 부족 내부적으로 야금학적 결합이 0인 평면을 나타냅니다.

• 측벽 융합 불량: 이 경우, 용접봉은 모재를 녹이지 않고 경사면 위로 미끄러져 들어갑니다.
• 인터패스 융합 부족: 새로운 용접 부위는 기존 용접 부위를 녹이지 않고 그 위를 지나갑니다.
• 근본적인 융합 부족: 이는 루트 비드가 베이스 재료의 바닥 가장자리를 녹이지 못할 때 발생합니다.

기공, 언더컷 및 용융 불량 결함의 단면을 보여주는 매크로 사진 비교(AI 생성).

냉충전 및 불충분한 열 입력

냉간 충전(용접재가 고체 기판 재료 위로 흐르는 현상)은 단락 가스 금속 아크 용접(GMAW-S)에서 흔히 발생합니다.

• 저전류 설정: 작업자는 얇은 판재의 튀거나 타는 것을 방지하기 위해 전류 값을 낮춥니다.
• 낮은 열에너지: 전선이 타서 물방울이 되지만, 기판을 녹일 만큼의 에너지는 없습니다.
• 융합 없는 접착: 녹은 금속은 마치 유리판 위를 굴러가는 왁스처럼 기판을 따라 흘러내립니다. 육안으로는 균일해 보이지만, 빛을 비추어 구부리면 분리됩니다.
• 매개변수 대상: 계산된 열 입력량(kJ/mm)이 판 두께에 충분한지 확인하십시오.

접합부 경사각 및 슬래그 혼입

좁은 이음매는 아크 에너지가 이음매 모서리 깊숙이 스며드는 것을 방지합니다.

• V자형 경사각: 경사면을 50° 미만의 각도로 절단하면 호가 윗부분만 덮고 뿌리 부분까지 도달하지 못합니다. 경사면 각도는 60° 이상으로 하십시오.
• 뿌리 간격: 클램핑 플레이트 사이에 뿌리 틈이 없으면 관통이 방지됩니다. 임시 스페이서를 사용하여 뿌리 틈을 1.5mm~2.5mm로 유지하십시오.
• 갇힌 슬래그: FCAW 또는 SMAW 용접 과정에서 슬래그는 뜨거운 용접 비드 위에 형성되는 유리질 층 형태의 불순물입니다. 슬래그를 제거하지 않고 다음 비드를 만들면 슬래그가 비드에 갇히게 됩니다. 와이어 브러시나 니들 스케일러를 사용하여 각 비드를 깨끗하게 청소하십시오.

용접 불량은 모재가 녹지 않고 용접 와이어 위에 그냥 놓여 있을 때 발생하며, 슬래그 혼입은 유리질 슬래그를 제거하지 않고 다음 비드를 만들 때 묻어버릴 때 발생합니다.

표준 제어 방식이 용접 결함의 근본 원인을 제거하는 이유는 무엇일까요?

용접 결함의 체계적인 예방은 적격 용접 절차 사양(WPS)과 용접 전, 용접 중, 용접 완료 후의 엄격한 품질 검사를 결합하는 데 달려 있습니다. 베벨 형상 표준화, 용접봉 청결도 확보, 비파괴 검사(NDT) 적용을 통해 작업자 편차를 최소화할 수 있습니다. 고정 장치 및 열 매개변수에 대한 엄격한 공정 제어를 유지함으로써 까다로운 생산 환경에서도 무결점 구조 조립품을 보장할 수 있습니다.

1단계: 용접 전 준비 및 소모품

• 조인트 표면 세척: 녹, 레이저 산화물 및 습기를 제거하십시오. 용접 부위를 아세톤으로 세척하십시오.
• 조립 상태 점검: 뿌리면의 두께가 1.0mm에서 1.5mm 사이인지 확인하고, 뿌리 간격이 도면에 따라 적절한지 검증하십시오.
• 상점 소모품: 저수소봉은 120°C 이상의 가열 오븐에 보관해야 합니다.

2단계: 용접 공정 중 관리

• 모니터 열 입력: 표준 매개변수를 사용하여 열 입력량을 계산합니다.

• 통로 간 온도 제어: 스테인리스강의 층간 온도는 탄화물 생성을 방지하기 위해 200°C 이하로 유지해야 합니다. 구조용 강재는 수소 취성을 방지하기 위해 100°C 이상으로 유지해야 합니다.
• 가스 공급량을 확인하세요: 용접 토치 노즐의 가스 흐름을 확인할 때는 가스통 조절기 대신 휴대용 유량계를 사용하십시오.

3단계: 용접 후 비파괴 검사(NDT)

용접부 결함 식별을 위한 비파괴 검사 기법 선정

핵심 요약: 표면 검사와 체적 초음파 또는 방사선 검사를 결합하면 표면 및 표면 아래 용접 결함을 모두 식별할 수 있습니다.

비파괴검사 방법	목표 용접 결함	탐지 감도	주요 작업 현장 제한 사항
시각 검사(VT)	표면 언더컷, 표면 다공성, 오버랩	높음 (표면 결함 ≥0.2mm)	표면의 불연속성만 감지합니다.
침투 탐상 검사(PT)	표면 균열, 미세 기공, 발가락 균열	높음(표면 개구부 ≥1 μm)	표면만 깨끗한 화학 약품으로 사전 세척해야 합니다.
초음파 검사(UT)	측벽 융합 불량, 깊은 적층	높은 (체적 및 평면 결함)	프로브 각도와 기술자의 숙련도에 따라 다릅니다.
방사선 검사(RT)	내부 배관 다공성, 조밀한 슬래그 포켓	높음 (체적 공극 ≥1% 두께)	방사선 차폐가 필요하며, 좁은 평면 균열은 차단하지 못합니다.

용접 결함 제거는 강재 세척, 높은 수준의 전기 규격 유지, 그리고 마지막으로 적절한 시험 장비를 통한 용접 검사 과정을 포함합니다.

용접 결함 및 원인에 대한 시정 조치를 보여주는 산업 현장 문제 해결 흐름도 (AI 생성).

자주 묻는 질문

용접 시 기공이 발생하는 원인은 무엇입니까?

다공성은 다음과 같은 이유로 발생합니다. 질소, 수소 또는 산소 기포 얼어붙은 물웅덩이 안에 갇힌다. 기공의 주요 원인은 습기, 판의 기름진 가장자리, 젖은 전극, 그리고 차폐층에서 가스를 끌어내는 2m/sec 이상의 기류이다. 탈지 처리뿐만 아니라 판의 배치, 베이킹, 그리고 드래프트 스크린 사용은 기포 포집을 방지한다.

용접 시 언더컷 현상이 발생하는 이유는 무엇입니까?

높은 아크 전압과 빠른 용접 속도는 용접봉이 채우는 속도보다 모재 가장자리가 더 빨리 녹게 만듭니다. 빠른 아크는 용접봉 끝부분에서 금속을 날려버립니다. 아크 전압과 용접 속도를 1~2볼트 낮추면 가장자리 긁힘을 방지할 수 있습니다.

융합 불량을 방지하는 방법은 무엇일까요?

용접 전류를 높이고 홈 각도를 최대 60°까지 넓혀야 합니다. 뿌리 벌림은 1.5~2.0mm로 유지해야 합니다.용접 시 아크는 모재의 가장자리를 향해야 모재를 완전히 녹일 수 있습니다.

보호 가스 유량은 용접 기공에 어떤 영향을 미칩니까?

보호 가스의 유량은 다음 범위 내로 유지해야 합니다. 12~18L/분 표준 노즐의 경우, 유량이 낮으면 아크 내부에 공기가 유입될 수 있고, 유량이 22L/min를 초과하면 난류가 발생하여 대기 중의 공기가 유입되어 용융 풀 내부에 구멍이 생깁니다.

시각적 검사(VT)로 내부 융합 부전을 감지할 수 있을까요?

융합 부족은 발가락이 열려 있거나 뿌리 부분이 통과하는 부위에서 결함이 발생할 경우 육안 검사(VT)를 통해서만 감지할 수 있지만, 측벽 융합 부족은 다중 통과 관절 내에 존재하므로 초음파 검사(UT) 또는 방사선 검사(RT)가 필요하기 때문에 육안 검사로는 감지할 수 없습니다.

슬래그 혼입물과 다공성의 주요 차이점은 무엇입니까?

기공은 가스로 인해 생성된 빈 공간으로 구성되며, 슬래그 혼입 결함은 유리질 물질의 고체 입자입니다. 기공은 대기 오염으로 인해 발생하고, 슬래그 혼입은 슬래그 제거 불량으로 인해 발생합니다.

결론: 정밀 가공에서의 용접 결함 제어

기공, 언더컷, 용융 불량 등의 문제는 용접 후 검사에서 공정 매개변수 제어로 전환함으로써 해결할 수 있습니다. 열 입력, 접합부 치수, 가스 순도를 제어함으로써 용접 불량 발생률을 1.5% 미만으로 유지할 수 있습니다. 용접 절차 규격을 채택하면 용접공 간의 불일치를 방지하고 용접 제품이 기계적 특성을 충족하도록 보장할 수 있습니다.

이러한 허용 오차와 접합 표준을 실제로 적용하려면 현장 작업에서 규율 있는 실행이 필수적입니다. 당사 팀이 엄격한 용접 기준과 조립 사양을 어떻게 처리하는지 알아보려면 다음 자료를 참조하십시오. 판금 용접 서비스.

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