1. 용접품질시스템
ISO 14731, Welding Coordination - Tasks and Responsibility에 보면 이런 말이 있습니다.
"Welding is a special process, which requires the coordination of welding operations

in order to establish confidence in welding fabrication and reliable performance in service."

제조업에 있어서 용접생산 관리가 그만큼 중요하다는 것을 의미합니다.
용접은 아무렇게나 해서는 안되며

정형화된 표준 안에서 제대로 행해져야 한다는 의미와도 상통합니다.

 

많은 기업이 ISO 9001에 따라 품질시스템을 인증받고 그에 맞게 운영하고 있는데,

이와 별도로 용접과 관련한 별도의 품질시스템이 있습니다.
ISO 3834, "Quality REquirements for Fusion Welding of Metallic Maerials"가 그것인데요~
Standard에 따르면,

용접과 관련된 모든 인적/물적 자원과 설비 및 절차 등은 특정 표준의 테두리 내에서 운영이 되어야 합니다.
용접작업에 안전/품질 측면에서 적합한 설비와 장비 등을 구비하고 있어야 하고
관리자와 용접사는 해당 업무를 수행할만한 자격과 기량을 겸비하여야 합니다.
또한, 용접시공기준서(WPS)외 용접작업과 관련된 모든 절차와 지침도 표준에 맞게 제,개정되어야 하며
용접부 품질을 확보하기 위한 파괴 및 비파괴 검사를 담당하는 시설이나 검사원도

그 적합성이 입증이 되어 있어야 합니다.
공장인증, 용접관리자 및 용접사 자격인정, 비파괴 검사원 인정 등으로 알려져있고

일반적으로 공인검사기관을 통해서 인정을 받습니다.

 

그렇다면 ISO 3834 인증은 어떤 의미가 있을까요?

쉽게 말하면, '인증된 용접품질시스템이 있으니 생산과 관련해서 자체 관행을 전적으로 인정해 달라!' 

이런 의미가 아닐까 생각합니다.

(왜 이렇게 생각을 하냐면, ISO 17025 인증을 받은 시험기관은 공인기관 감리/감독의 입회없이 

자체적으로 테스트를 수행하고 성적서를 발행할 수 있기 때문에 같은 맥락으로 이해를 하였습니다.) 

대다수의 기업은 공사를 수주한 경우, 발주처에서 파견하는 감리/감독들로부터 

각종 작업절차서 승인과 품질검사의 입회를 요구받습니다.

ISO 3834 인증이 되어있는 경우라고 할 지라도요~

그렇다면 ISO 3834 인증, 애써 비용 들여서 받을 필요가 있나 싶습니다.

그래서였는지 제가 소속되어 있는 회사는 ISO 3834 인증을 받지 않았습니다.

  
이번 컬럼에서는 ISO 3834의 인증 항목 중에서도 실질적인 Welding Actvity와 관련된

주요 2가지 인정(qualification), 용접절차 및 용접사 자격인정에 대해서 말씀을 드려볼까 합니다.   

 

2. 용접절차 및 용접사 자격인정

용접생산 전에 용접절차 즉, 용접시공기준과 용접사는 사전에 준비가 되어있어야 합니다.

물론, 공사를 진행하는 중에 새로운 아이템이 발생할 경우 추가로 준비하는 경우도 더러 있긴 합니다.

쉽게 말해, 용접절차인정은 WPS를 공인기관이나 발주처로부터 사용해도 됨을 허가받는 것이고

용접사 자격인정은 용접사가 특정 WPS에 따라 용접작업을 할 수 있는 지를 검증받는 것입니다. 

그러므로 절차 인정은 특정 용접조건으로 용접을 하였을 때, 물성을 만족하는 지의 여부로 판단되며

용접사 자격인정은 WPS의 조건대로 무결한 비드를 만들어낼 수 있는 기량이 있는 지의 여부로 판단됩니다.

 

용접절차 및 용접사 자격인정의 기본룰은,,

첫째, 특정 조건으로 시험에 합격한 경우에 특정 범위까지 인정을 받을 수 있고

둘째, 상위 Qualification은 하위 Qualification을 커버한다는 것입니다.

       상위의 재질, 어려운 용접자세 그리고 더욱 까다로운 조건으로 얻은 WPS나 Welder Certificate는

       그보다 낮은 등급의 재질, 쉬운 자세와 여건의 용접을 다 할 수 있다는 것입니다.    

 

[용접절차 인정]

용접시공기준 즉, WPS(Welding Procedure Specification)은 PQR(Procedure Qualification Record)이라는

문서를 근거로 만들어지며, PQR은 WPQT(Welding Procedure Qualification Test)를 통해 만들어집니다.

WPQT의 순서는 우선, Preliminary WPS(일종의 예비 WPS)를 포함하여 플랜(plan)을 세웁니다.  

사용할 재료(모재와 용접재료)를 확인받고, MI(Material Identification)라고 합니다. 

플랜에 맞게 모재를 절단하여 개선 가공을 하고 용접을 하죠.

육안검사를 하고 내부의 결함 유무를 확인하기 위해 비파괴 검사(UT 혹은 RT)를 하구요~

문제가 없으면 요구되는 물성이 나오는 지의 유무를 확인하기 위해 파괴시험을 이어서 진행합니다.

파괴시험으로는 대표적으로 인장, 굽힘, 충격인성, 경도, 마크로 단면관찰 등이 있습니다.

특히, 충격인성의 경우에는 용접부 부위별로 각기 다른 열 이력을 받기 때문에 

용착금속(WM, Weld Metal), 용융경계(FL, Fusion Line) 및 열영향부(HAZ, Heat Affected Zone)의 

크게 세 부위로 나누어 평가합니다.

 

모든 테스트가 완료되고 테스트의 내용이 공사의 요구사항을 만족하면

그때서야 비로소 PQR 문건을 작성할 수가 있습니다.

PQR 문건에는 다음의 내용이 포함됩니다.

- 사용한 모재와 용접재료의 규격/등급/사이즈(자재성적서) 그리고 실드가스(종류 및 유량)

- 용접자세 및 용접조건(전류/전압/속도/입열량)

- 예열, 층간온도 및 후열처리

- 개선형상 및 패스수/적층순서

- 파괴 및 비파괴검사 결과(성적서)

 

WPS는 PQR을 근거로 작성이 됩니다. 인정범위(qualification range)라는 개념이 있어요.
WPQT 시에 적용하였던 조건에 대해서 일정범위까지 허용을 해주겠다는 의미입니다.

딱 그 조건만 허용해준다면 몇 장의 WPS를 만들어야 할 지 상상하기도 싫네요~^^;

인정범위에 관한 것은 각 규격에 언급이 되어있습니다.

각 규격별로 내용에 차이가 있기 때문에 공사에서 어떠한 규격을 채택하는 지를 사전에 파악해둬야 합니다.

WPS에는 이런 조건들 외에도 시공 상의 노하우나 주의사항을 노트에 별도 기재하기도 합니다.

 

WPS는 발주처나 공사사양이 바뀌면 언제든지 변경될 수 있는 문건입니다. 

그러나 PQR은 한번 작성되면 (기술의 진보로 인하여 크게 내용이 바뀌지 않는다면)

적용규격을 만족하는 범위 내에서 오랜 기간 반복 사용이 가능합니다. 

WPS 자체만으로는 의미가 없고 오히려 기술 및 재산으로써의 가치는 PQR이 높다는 의미입니다. 

신규 기술을 PQR을 통해서 상용화하였다면 보안대상이 되기도 하죠. 

 

[용접사 자격인정]

용접사 자격인정과 관련된 많은 코드와 스텐다드에 자격인정의 범위와 대상에 대해 다음과 같이 언급합니다.

* 기량인정의 범위 (EN287/ISO9606)

  - WPS를 이해하고 내용에 맞게 용접작업을 준비/수행하여 건전한 비드를 만들 수 있어야 하고

  - 용접과 관련된 장비를 능숙하게 다룰 수 있어야 한다.

* 자격취득 대상

  - 취부사(tack welder), 용접사(welder), 장비 운용자(welding operator) 

 

용접사 기량시험은 용접시공승인시험(WPQT)에 비해서 간소합니다. 

WPS 조건대로 용접해서 기준을 만족하는 용접비드를 만들어내면 되기 때문에 

육안검사에 이어 굽힘시험 혹은 비파괴검사 둘 중의 하나만 통과하면 됩니다.    

(물론, 예외는 있습니다. 티타늄 용접이나 GMAW 용접은 굽힘 테스트를 우선 적용하기도 합니다.)

이렇게 요구되는 모든 시험에 통과하면 용접사 자격이 발급됩니다.

운전 면허증이 발급되면 주기적으로 신체(시력)검사를 통해 갱신하듯이,

용접사 자격 역시도 필요에 따라서 실제 용접한 실적을 근거로 자격을 주기적으로 갱신하게 됩니다. 

 

관련 코드나 스텐다드의 목적은 최소한의 테스트를 통해 기술적으로 문제가 없다면

가급적 넓은 범위(인정범위)까지 용접할 수 있도록 허용하기 위함입니다.

그런데, 기술적으로 반드시 검증이 필요하다고 생각되는 경우에는 그 이상을 요구받을 수 있습니다.

그러니 절대 '코드/스텐다드만 만족하면 무조건 된다.'라는 생각은 바람직하지 않습니다.

가령, ASME 코드에 따르면 Carbon steel 용접사는 Stainless steel을 용접할 수가 있습니다.

반대는 허용되지 않습니다. 쉽게 납득이 되시나요?

오히려 반대가 맞는 것이 아닌가 생각하시는 분들이 제법 있습니다. 

분명 나름의 기술적인 설명은 있습니다. 그러나 그것은 어디까지 기술적인 설명일 뿐, 

재질에 대한 경험이 부족한 용접사가 불량을 많이 낸다면 비록 공식적으로는 추가 검정이 필요가 없더라도

교육의 측면에서라도 추가적인 기량검정은 필요하다고 여깁니다.

코드나 스텐다드는 최소한이에요~

 

추가적인 검증이 필요하다 필요하지 않다의 여부를 결정하는 것도 엔지니어의 몫이지 않을까요? 

    
3. WPS의 적용과 용접사의 투입

WPS와 Welder Certificate는 누가봐도 쉽게 이해할 수 있도록 작성이 되어야 합니다.

이렇게 WPS와 Welder가 준비되면 내용에 맞게 잘 적용을 해야겠지요. 

WPS와 Welder Certificate에 인정범위 내의 모든 것들이 일목요연하게 정리되어 있긴 하지만

안타깝게도 실제의 모든 경우를 다 대변하지는 못합니다.

그러므로 각 항목의 이면에 숨어있는 기술적인 백그라운드를 잘 이해해야

WPS나 Welder Certificate를 십분 잘 활용할 수 있습니다.

 

여담이기도 하고 안타까운 현실이기도 합니다만 

WPS나 Welder Certificate가 그저 작업허가서 정도로만 인식되고 있는 것 같습니다. 

정확하게 어느 부위에 적용해야 할 지 몰라서 WPS 전체를 작게 출력해서 소지하고 있습니다.

자신이 어떤 자격을 취득하고 있는 지 정확하게 몰라서 동일한 자격을 중복 취득하기도 합니다.   

힘들게 얻어지는 문건이고 비용과 각고의 노력이 필요한 자격입니다.

WPS나 Welder Certificate의 가치를 높이는 것은 조그만 관심입니다.

 

WPS나 Welder Certificate로 커버하지 못하는 부위가 발생할 수 있습니다.

그 경우에는 보완해야 하겠지요.

WPS나 Welder Certificate를 추가/보완할 수 밖에 없는 변화/차이를

AWS/ASME에서는 필수 변수(essential variables)라고 합니다.

필수변수에서 차이가 발생할 경우, 기존의 것을 업그레이드 하거나 신규로 준비해야 한다는 것이죠. 

구지 기존의 것을 바꿀 필요가 없는 변화도 있어요.

구분하기 위해 비필수 변수(non-essential variables)라고 합니다.

충격인성이 요구되는 경우 등과 같이 추가요건에 따라서 필수변수가 되는 항목도 있습니다.  

조건부 필수변수(supplementary essential variable)라고 합니다.

 

여기서 잠깐! 조건부 필수변수는 왜 필요한 것일까요?

인성이 요구되지 않는 덜 중요한 용접부가 있을 수 있습니다.

그런 용접부는 입열량을 철저히 관리할 필요가 없습니다. 소위, 결함없이 용접만 잘되면 되죠.

이 둘의 차이를 구분하겠다는 의도입니다.

중요한 부위에 필요한 WPS만 좀 더 구속하겠단 것이죠.

 

절차승인과 자격검정에 참고하는 자료로써 코드와 스텐다드 혹은 선급 룰 등이 있습니다.

발행한 기관과 표현하는 방식은 다를 수 있어도 기본적으로 포함해야 할 내용들은 거의 유사합니다.

하나만 잘 봐두면, 나머지는 금방 파악할 수 있습니다.

 

위에서 언급한 것 이외에,

어떤 테스트가 요구가 되고 시험재/시험편은 어떻게 준비를 해야하며

합격기준은 어떠한 지 등등은 각 코드나 스텐다드에 언급이 되어있으니

필요에 따라서 참고하면 되겠습니다.