조선소 입니다. t/top 과 T/BHD 연결 용접부 입니다. AUTO FILLET 자동용접부인데 CRACK이 발생되었네요. 용접봉은 현대 SF-70MX입니다. 사전검사시 발견되어 약 2mm정도 그라인딩을 했는데도 CRACK이 없어지지않아 더깊게 가우징작업을 하려는데 결함의 원인이 궁금합니다. 일단 WIDE GAP은 아닌 상태입니다.
Crack이라기 보다는 거의 Lack of Fusion이나 Incomplete Penetration처럼 보입니다.
모재와의 연결부위에 PMZ 혹은 Fusion Boundary에서 발생한 것으로 봐서는 용접시 조건(토치 방향, 속도, 전류)의 문제일것으로 예상합니다. 사진만으로는 뭐라고 얘기하기 어렵고 실물과 실제 용접조건을 봐아 원인과 대안을 제대로 제시할 수 있겠습니다.
첨부해주신 자료를 보니 한쪽은 필릿 용접이고 반대쪽은 부분용입용접부이네요. 균열은 그 중에서 부분용입용접부의 Weld toe에서 발생한 전형적인 HAZ 균열(저온균열)로 보입니다.
HAZ 저온균열에 영향을 미치는 인자는 용접부의 확산성 수소량, HAZ에 생성된 경화조직 그리고 용접부에 작용하는 잔류응력입니다. 이 중에서 제어가 현실적으로 가능한 것은 확산성 수소량과 경화조직입니다. 제대로 관리된 용접재료를 가져다 쓰고 용접 전 표면 청결상태나 예열을 잘 준수한다면 크게 문제가 될 것이 없다는 의미입니다. 그런데 용접 후 발생하는 잔류응력은 통제하기가 어렵습니다. 설계 단계에서 이미 개선이 반영되었고 또 실제 용접할 때 잔류응력을 최소화할 수 있는 순서로 작업을 하지 않았을 가능성이 크기 때문이죠.
그렇기 때문에 균열이 발생한 모든 가능성 있는 이유를 아래와 같이 정리할 수 있겠습니다.
- 대기 중에 장기 노출된 용접재료의 사용(플럭스 코어드 와이어)
- 용접 전, 표면 청결상태 불량
- 예열 미준수
- 입열량 초과
- 국부적인 잔류응력 초과
- Weld Toe에서의 언더컷 -> 노치로 작용
기본적으로 탑재 조인트는 주변에 큰 구속이 존재한다고 봐야합니다. 위의 가능성을 다 없앤다고 하더라도 균열이 발생할 가능성은 다분히 존재합니다. 이렇게 복잡미묘한 응력의 분포때문에 용접부 균열은 100% 완벽한 분석이 어렵다고 봐야 합니다.
대안으로는 균열을 완벽하게 제거를 하고 예열을 충분히 한 다음(WPS에 언급되어 있는 것 보다 더 높은 수준으로), 용접을 하고 Weld toe에 눈에 띠는 언더컷이 발견될 경우에는 용접후 바로 토 그라인딩을 통해 응력이 집중되지 않게 스무스하게 처리해주는 것이 도움이 될 것입니다.
제가 자료를 제대로 분석하였는 지 모르겠지만 부분용입용접부의 하부 flat한 부위에서 균열이 발생한 것 맞는지요? 그렇다면 위에 관리자님께서 말씀하신 LF(융합부족)의 가능성도 배제할 수는 없습니다. 개선 쳐져있는 면 보다 Flat한 부위는 토치를 기울여 제대로 녹이기가 쉽지 않습니다. 자동용접이라면 캐리지를 세팅한 뒤에 중간에 특별한 토치 각의 변동없이 연속용접할 것이기 때문에 그 가능성은 더욱 커질 수 있겠지요.