◎ 결함의 종류

1. 강판의 결함

1) 라미네이션 (Lamination)

압연방향으로 얇은 층이 발생하는 내부결함으로, 강괴내에 수축공, 기공, 슬래그 또는 내화물이

잔유하여 미압착 부분이 생기게되고, 이것이 분리되어 중공(中空) 부분이 형성된 것이다.

2) 비금속 개재물 (Nonmetallic Inclusion)

강괴의 제조시 슬래그, 탈산 생성물 등의 불순물이 들어간 것으로, 미세한 크기로 존재한다. 이들

미세한 비금속 개재물은 존재위치, 크기, 밀도 등에 따라서 용접결함의 발생원인이 되기도 하고

기계적 성질에 영향을 미치기도 하지만 강재의 용도에 따라 유해성의 정도가 다르기 때문에 하나의

개념으로 양부를 판단하기는 어렵다.

3) 표면결함 (Surface Defect)

부풀음, 각종균열, 강괴 제조시의 비말입이나 기공이 존재하는 경우에 발생하는 스캐브, 큰 줄무늬

홈등이 있다.

2. 주강품의 결함

1) 균 열 (Crack)

- 열간균열 : 응고직후에 생기는데 결정입계에 존재하는 불순물이 약하여 결정입자 간에 인장력이                         작용하면 생긴다.

- 냉간균열 : 금속의 냉각 도중에 주형 강도의 과대 등으로부터 자유수축이 방해를 받아 주물의

응고중 수축응력이 과대해져서 생긴다.

2) 수축공 (Shrinkage)

압탕(riser),주형(mould),냉금(chill) 등의 설계불량에 의해 수축공이 주물 본체 속에서 생긴 것이다.

3) 모래혼입 및 개제물 (Inclusion)

모래혼입은 사형의 탈락에 의해 모래입자가 주물 속에 혼입 되어 발생하는 것이고, 개제물은 슬래그           가 탕구로부터 혼입되어 주물의 표면 및 내부에 나타나는 것이다.

4) 브로우홀 (Blowhole)

용강의 탈산, 탈수소가 불충분한 경우나 주물사의 수분이 많은 경우, 또는 주형의 불량 등으로 응고           시 강 중의 가스가 빠져나가지 못하는 경우에 생긴다.

3. 단강품의 결함

1) 퀜칭균열 (Quenching Crack)

퀜칭을 하면 표면이 먼저 마르텐사이트 상태로 경화하고, 그보다 다소 늦게 내부가 마르텐사이트 변           태를 한다.  마르텐사이트 변태는 상당히 큰 체적팽창을 일으키기 때문에 이미 경화해 있는 외면에           의해서 강한 인장응력이 작용한다. 특히 모서리나 두께의 차가 있는 부분 등에서는 이와 같은 강한           인장응력이 집중하여 균열을 발생하게 한다.

2) 다공질 기공 (Loose Structure Porosity)

강괴 중심 부근에는 미세한 입계균열 또는 입계에서 발생한 미소한 공동에 의해 결정립의 결합력이           약해진 부분이 존재한다.     이와같은 부분은 단조시에 충분히 단련되고 압착된 것이 보통이지만            공극(空隙)이 현저하면 단련이 불충분할 때에 압착되지 않고 일부가 남아 결함이 된다.

3) 비금속 개제물, 모래흠 (Sand Mark)

강괴의 내부에 존재하는 비금속 개제물은 일반적으로 상당히 미세한 것이다. 그러나 불순물이 많고           냉각 응고 과정을 천천히 거치면 집합하여 조대화 하게된다. 또 주형의 일부가 탈락되어 혼입되는            것이 있다. 육안으로 볼 수 있을 정도의 큰 것을 모래흠 이라 하고, 이들 결함은 단조에 의해 가늘           고 길게 늘어나가도 하지만 평판형으로 되어 있는 것이 일반적이다.

4. 용접부 결함

1) 아크 스트라이크 (Arc Strike)

용접봉과 모재가 순간적으로 접촉하여 단시간에 아크가 발생했을 때 생긴 모재 표면이 작게 파인 것           으로서 이 홈은 노치가 되고 단시간에 발생한 아크 때문에 급열, 급냉에 의한 취화로 균열이 발생하           거나 균열발생의 기점이 될 가능성이 있다.

2) 기공 (Porosity), 피트(Pit)

용융금속 내부의 가스가 응고할 때 부상하는 시간의 부족으로 용접금속 내부에 갇혀 있던 Co, H2           등의 가스가 빠져나가지 못한 상태에서 내부에 응고된 공동을 기공이라 하고, 표면에 나타난 것을            피트라 한다. 구형에 가까운 형태로 노치로는 그다지 예리하지 않은 경우가 많다.

3) 슬래그 혼입 (Slag Inclusion)

슬래그가 응고할 때 부상할 시간이 부족하여 슬래그의 일부가 부상하지 못하고 용접금속중에 남는            것 또는 하층 비드의 표면에 부착한 슬래그가 충분히 제거되지 않은 경우에 상층 비드의 용접에서            용융되지 않고 남아 있는 결함으로, 전자는 비교적 작고 한가지 형태로 분산해 있는데에 비해 후자           는 크고 불규칙한 형상을 하여 연속하고 잇는 경우가 많다.

4) 융합불량 (Lack of Fusion)

다층 비드의 층과 층 또는 홈면과 비드와의 용접계면이 충분히 용융 되지 않은 것으로, 균열 상이            된 경우는 응력 집중이 크다. 또한 루트면 이외의 부분이 용융 되지 않고 남아있는 것을 총칭하여            융합불량이라 한다.

5) 용입부족 (Incomplete Penetration)

완전히 용입되어야 하는 루트면이 용융되지 않고 남아 잇는 것으로, 홈각도가 지나치게 작은 경우나           백가우징이 불충분한 경우에 루트면이 미용융 상태로 남아 발생한다. 루트  간격이 작은 경우에는            균열상이 되어 응집력이 크다.

6) 언더컷 (Undercut)

용접살끝(weld toe)에 인접하여 모재가 파인 후 용착 금속이 채워지지 않고 남아 잇는 부분으로            노치가 되어 이것의 반경이 작을 경우 응력 집중이 크다. 또한 이 부분은 취화 되기 때문에 균열이           발생하기 쉽다.

7) 오버랩 (Overlap)

용접금속이 용접살 끝에서 모재와 융합하지 않고 덮여 있는 부분을 말하며, 융합불량과 내용적으로           유사한 결함이다.

8) 텅스텐 혼입 (Tungsten Inclusion)

TIG용접에서 전극의 텅스텐이 용융하여 용접금속 중에 들어가 혼입 되어 발생한다.

9) 균   열 (Crack)

예리한 노치로서 큰 응력집중이 생기고 강도면에서도 가장 나쁜 결함중의 하나로서

- 발생온도에 따라 고온균열(Hot Crack), 저온균열(Cold Crack)

- 발생장소에 따라 용착금속부, 열영향부(Heat Affected Zone : HAZ)

- 발생시기에 따라 용접시공시, 용접후 열처리시, 사용중 등으로 분류한다.

① 고온균열

주로 용접금속 또는 열영향부가 응고하는 과정이 온도가 높고 연성이 부족한 상태에 있을 때 수축             력에 의해 발생하는 것이다.

○ 용접 금속 부의 고온균열

용융된 용접금속이 응고할 때 응고가 완료되기 직전에 응고된 결정립의 사이에 용융 금속이

박막상으로 존재한다. 이때 외부로 부터의 구속에 의해 인장응력이 작용하면 결정입계에서

분리하여 고온균열이 된다.

○ 열영향부의 고온균열

결정입계에 저융점 석출물이 존재하면 가열시 입계가 용융하고 냉각할 때 앞의 용접금속부의                 고온균열과 똑같은 발생기구로써 입계균열이 발생한다.

② 저온균열

용접부가 약 300℃이하에서 발생하며, 입계균열과 입내균열이 있고 원인은 용접부에 침입한 수소             에 의해 발생하나 저온에서 생기는 수축응력, 용접금속 또는 열영향부의 경화나 연성저하에 의해             서도 발생이 된다. 이 중 수소가 원인이 되어 용접 후 장시간 경과하고 나서 발생하는 균열을

특히 지연균열이라 부른다. 지연균열을 검출하기 위해서는 용접 종료후 적어도 24시간 경과하고             비파괴시험을 실시할 필요가 있으며, 용접시공시 발생하는 균열의 대부분은 저온균열이며 발생의             중요한 요인은

- 열영향부의 조직 (경화 = 취화)

- 용접부의 확산성 수소

- 용접부에 생기는 응력 (주로 구속응력)

③ 용접시공중에 발생하는 균열

○ 루트균열 (Root Crack)

열영향부의 루트균열은 특히 고장력강의 초층 용접을 했을 때 용접 종료 후 용접부의 온도가                 90℃ 이하가 되어 발생하는 수소 확산에 지배되는 균열로 구속 응력이 큰 경우에 발생하는

경향이 있다. 냉각속도가 빠른 경우에는 경화조직이 되어 구속응력에 의해 루트균열이 생긴다.                이를 방지하기 위해서는 저수소계 용접봉을 사용하고 용접봉을 사용하기 전에 충분히 건조할                 필요가 있다.

○ 힐균열 (Heel Crack)

필렛용접의 초층 비드에 발생하는 일종의 루트균열로 확산성 수소에 의한 지연균열 이다.

○ 미세균열 (Micro Crack)

수소가 많은 용접 금속이나 용접금속에서 확산된 수소가 많은 열영향부에 발생하는 다수의

미세한 균열로 용접부의 냉각속도나 합금성분의 영향을 받으며, 일반적으로 수소가 많으면

발생하기 쉽다.

○ 라멜라티어 (Lamellar Tear)

강판이 판두께 방향으로 큰 인장응력을 받고있는 용접 이음부에서 강판 표면에 평행으로 발생                하는 층상의 균열로 열영향부나 모재에 발생한다. 그 원인으로는 판두께 방향의 인장응력, 재                료 중의 비금속 개제물, 변형시효, 수소취화 등이 있다.