강구조물 시공 및 품질관리

박  창  철  講師

• 부산대학교 기계설계학과 졸업(‘1977)

• 대우중공업(주) 산기설계팀장

• 한국선급협회 산업기술센타 소장 역임

• 한국선급엔지니어링 기술본부장(상무) 역임

• 현, 코리아테크(주)(강구조사업부) 대표/산업기계기술사

• 현, 국토해양부(대전지방국토관리청) 설계자문위원

• 현, 국토해양부(익산지방국토관리청) 설계자문위원

• 현, 인천지방해양수산청 설계심의위원(항만장비)

• 현, 부산지방해양수산청 설계심의위원(항만장비)

• 현, 국토해양부 설계심의위원(항만장비)

• 현, 시설안전기술공단 강사(강재)

• 현, 건설기술교육원 강사(강구조물)

한국기술사회

-  목    차 -

Ⅰ. 서론	3

1. 강구조물의 수명연장 및 내구성 확보의 필요성 증대	3

2. 강재의 수요변화	3

3. 국내 강교량 현황	4

Ⅱ. 강재의 특성	5

1. 철강재료의 일반적 분류방법	5

2. 압연강재란	6

3. 강재의 장․단점	6

4. 강재의 원소가 미치는 영향	6

5. 강의 열처리	6

6. 구조용 강재의 기계적 성질 관련 용어 해설	7

7. 구조용 강재의 종류별 구조 특성 및 분류체계	8

8. 교량용 강재의 종류 및 특성	11

Ⅲ. 강구조물 용접시공 및 품질관리 실무	22

1. 용접 재료의 분류	22

2. 용접 재료의 현장 품질관리 요령	23

3. 각 용접 재료의 특성	25

4. 용접 이음의 종류 및 특성	25

5. 용접 작업 일반	30

6. 절단 및 가공	34

7. 가붙임 용접(조립용접)	35

8. 재편의 조립	36

9. 용접 실시(본용접)	37

10. 예열 및 후열처리	39

11. 가우징	41

Ⅳ. 강구조물의 주요 용접법	41

1. 피복 아크용접(SMAW)	41

2. 서브머지드 아크용접(SAW)	42

3. 불활성가스금속 아크용접(GMAW)	43

4. 플럭스코어드 아크용접(FCAW)	46

5. 아크스터드 용접	47

Ⅴ. 용접부의 결함 및 방지대책	48

1. 용접결함의 개요	48

2. 용접결함의 분류	48

3. 용접균열의 개요 및 분류	49

4. 완전용입과 부분용입	53

5. 용접 야금 측면에서의 검토	54

6. 용접부 외부형상 측면에서의 검토	54

Ⅵ. 비파괴 검사(NDT)	55

1. 비파괴검사의 개요	55

2. 방사선투과시험(RT)	56

3. 초음파탐상시험(UT)	57

4. 자분탐상시험(MT)	58

5. 침투탐상검사(PT)	58

Ⅶ.. 결론	60

Ⅰ. 서 론

1. 강구조물의 수명연장 및 내구성 확보의 필요성 증대

최근 산업 물동량의 급격한 증가와 더불어 대형 구조물 공사가 증가하는 추세에 있고 특히, 연육교, 연도교 등의 장대화된 특수교량과 초고층 철골 건축물이 많이 시공되고 있어 건설기술자들의 강구조물의 안정성 품질확보 및 내구성에 대한 관심이 고조되고 있는 실정이다. 특히, 근년에는 장대교량 중 경간장이 기존 장대교량(지간장 500～2000m급) 기술의 한계를 넘어 획기적인 기술진보가 이루어지는 초장대교량(지간장 3000m) 건설이 요구되고 있어 현수교, 사장교 중의 핵심 엔지니어링 기술개발(컨버전스형 장대교량 등)에 박차를 가하고 있다.

신행주대교 붕괴(1990), 성수대교 붕괴사고(1994.10), 당산철교 전면교체, 삼풍백화점 붕괴사고(1995.1), 일본 고베지방의 철골구조물의 피해사례(1995.1)등 돌이켜 보면 대부분 부실시공이라는데 그 공통점이 있으며, 이런 부실시공에 의한 구조물의 재 시공 및 보수보강 등으로 국가적인 재정적 손실을 초래하고 있다. 강구조물, 건축물 등 각종 시설물은 국민생활에 없어서는 안될 중요한 사회기반시설로 자리잡고 있다. 2000년대 들어 급격한 물동량의 증가로 물류의 효율성 제고를 위해 더욱 다양하고 장대화된 강구조물이 증가하고 있고 주거와 업무 등을 위한 주상복합 건축물도 초고층화되는 추세를 보이고 있어 강구조물의 수명과 내구성의 중요성이 날로 증대되고 있다. 내구성 제고 노력은 막대한 예산을 들여 구축해 놓은 시설물이 경제적 비용을 투입한 만큼 효과를 발휘하지 못하고 조기에 노후화될 경우 국가적인 재정낭비가 되기 때문이다. 더구나 시설물을 사용하는 국민의 안전을 보장하기 위해 국가로서는 시설물의 내구성 제고에 앞장서야 하는 책무를 소홀히 할 수 없다. 건설산업 측면에서 볼 때 시설물의 내구성을 재대로 발현시키지 못해 선진국에 비해 기술수준이 훨씬 뒤진다는 평가를 받아서는 국제 경쟁력 확보가 힘들다고 할수 있다. 첫째, 건축구조물의 경우 준공후 30년에도 못미쳐 헐어내는 주거시설이라는 오명을 벗기 위해 내구성을 더욱 보강한 장수명화 100년 아파트 개념이 도입되고 있고 환경 친화적인 공법 개발과 웰빙(Well-being)을 가미한 기술력이 확대되고 있다. 둘째, 토목 시설물에서도 교량의 내구수명 200년을 목표로 하는 연구가 시작되고 막대한 비용이 투입된 원자력 발전소의 수명 연장방안이 모색되는 등 건축과 토목분야 공히 수명연장과 내구성 증진방안에 대한 논의가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 사회적 환경을 돌아보면 20년이 채 지나지 않은 아파트를 재 건축하려는 인식이 팽배해 있는 데다 다른 건축물과 토목구조물은 태풍이나 홍수 등 자연재해를 극복하지 못하는 사례들을 현실에서 어렵지 않게 마주할 수 있다.

또 개발연대에 지어진 각종 구조물은 수십년의 세월을 겪으며 노후화돼 해마다 막대한 비용을 들여가면서 땜질식 처방으로 수명을 연장하고 있거나 아예 철거되는 운명을 맞는 사례도 나타난다. 대부분의 설계기준과 표준시방서는 시설물의 기본 유지관리기간을 50년 정도로 정하고 있으나 이를 충족할 수 있는 지에 대해 의문이 제기되고 있다.

교량만 해도 도로교시방서에서는 교량의 설계수명을 75년으로 설정하고 자산가치의 기준이 되는 법인세법 시행령에서는 40년으로 설정하고 있지만 실제 사용중인 교량수명은 이보다 훨씬 짧아 구조부재별로 짧게는 7～14년만에 이상이 생겨 보수․보강에 의존해야 하는 등 전반적으로 시설물에 대한 내구성 배가의 당위성이 힘을 얻고 있다.

2. 강재의 수요변화

최근 건설공사의 강구조물 양상을 보면 초고층화, 장대화, 첨단화 추세에 있으며 이에 따른 건설용 강재의 수요 패턴은 제작의 용이성, 고인성, 장수명, 재활용성 등 필수적인 요구성능뿐 아니라, 고성능, 고강도, 극후판화 등 신강재의 요구가 증대되고 있다.

그림1 건설용 강재의 수요패턴	그림2 대형구조물에의 고강도강 활용화

표1 국내 건설용 강재의 요구특성 및 개발추이(국내)

구 분		‘70년대	‘80년대	‘90년대	2000년대
배경	환경	-	・건축물 고층화	・초고층화 ・長 Span화	・안정성 강화 ・환경친화 요구
	수요 사업	-	・고생산성(용접자동화) ・고장력제품 채용	・장수명 요구	・경제성,작업성개선 ・환경친화성
요구특성		・내부품질 ・가공성 (굴곡)	・고용접성 ・고강도-고인성	・고강도 고용접성	・고강도 및 신기능화
제품개발		・일반강 (NOR'강)	・건축용 TMCP강 (50㎏/㎟,53㎏/㎟급)	・내진강(60㎏/㎟급) ・무도장내후성강 ・Z-Plate	・고강도(80㎏/㎟급) ・저YR강, FR강 ・극후물재(극후판)

3. 국내 강교량 현황

Ⅱ. 강재의 특성

1. 철강재료의 일반적 분류방법

공업용 철강재료는 화학적으로 순수한 Fe가 아니고 Fe를 주성분으로 하여 각종의 성분 즉 C, Si, Mn, P, S등을 함유하고 있는데 이를 철강의  5대 원소라 한다. 이들 중 C, Mn은 철강의 성질에 중요한 영향을 준다.

탄소함량 2.0% 이하를 강(Steel), 탄소함량 2.0%이상을 주철(Cast Iron)이라 한다.

탄소강(Carbon Steel)은 탄소함유량이 적어 유연성이 풍부하여 가공에 적합하다.

철강 5대 성분 외에 특수한 성질을 얻기 위해서 합금원소인 Ni, Cr, Mo 등을 철강 중에 부가하거나 5대 원소에 속하는 것이라도 특수성질 부여를 목적으로 함유량을 많게 한 것을 “특수강” 또는 “합금강”이라 하고 이에 반한 것을 “보통강” 또는 “탄소강”이라 부른다.

2. 압연강재란?

강에는 연성과 전성이 있으므로 힘을 가하면 상온에서 길게 늘리거나 얇게 넓힐 수가 있으며 빨갛게 가열하면 상온에서 보다 쉽게 형태를 바꿀 수가 있다. 이런 특성을 이용하여 사용 목적에 맞도록 편리한 모양으로 가공 변형한 것이 압연강재이다. 강괴를 1차가공하여 필요한 강재로 제조하는 방법에는 압연, 단조, 주조, 압출, 인발 등 5가지 방법이 있으나 압연강재의 생산량이 압도적으로 많기 때문에 일반적으로 강재하면 압연강재를 지칭하는 경우가 많다. 압연공정은 마치 밀가루 반죽을 방망이로 미는 것과 같은 원리이며 이 방법으로 만들어진 제품을 압연강재라 한다.

3. 강재의 장․단점

가. 장점	나. 단점
(1) 강도성, 균일성 유지	(1) 비나 공기에 노출시 부식 우려
(2) 고내구성, 연성 유지	(2) 내화성이 약하므로 내화피복 요구
(3) 철골 증축시 접합의 편이성	(3) 좌굴방지를 위한 보강 대책 필요
	(4) 반복응력에 의한 강도저하를 위한 검토필요

4. 강재의 원소가 미치는 영향

원소종류	기계적 성질에 미치는 영향
탄소(C)	증가할수록 인장강도, 항복점, 탄소당량, 소입성, 경도 향상 반면, 연신률, 용접성, 단면수축율, 충격치 등은 저하
망간(Mn)	강도, 내마모성 향상. 용접성과 연성 개선
규소(Si)	강한 탈산제로 사용. 강도는 약간 높이는 대신, 연신율,충격치 감소.
인,황(P,S)	용접에 가장 해로운 원소, 설퍼크랙,적열취성,라멜라테어링의 원인
질소(N)	미량존재로 강의 기계적 성질에 큰 영향을 준다. 항복강도 증가, 연신율 저하, 청열취성의 원인
수소(H)	확산속도가 빨라 강재 속을 자유로이 이동.저온균열,선상조직등의 원인
산소(O)	연신과 충격치 저하. 탈산정도에 따라 킬드강, 세미킬드강, 림드강으로 구분

5. 강의 열처리(Heat Treatment)

금속재료는 가열온도를 유지하는 시간 및 냉각온도에 따라 금속조직이 변하는데 금속의 내부조직을 변화시켜 필요로 하는 기계적 성질을 얻고자 행하는 가열 및 냉각과정을 열처리라고 한다.

가. 풀림(Annealing, 소둔) : 일반적으로 강을 연화하고 내부 응력을 제거할 목적으로 실시한다. 강을 적당한 온도(A1 변태점이상, 약 800～1000℃)로 일정시간 가열하여 오스테나이트(Austenite)화한 다음 爐안에서 천천히 냉각시키는 것이다.

나. 불림(Normalizing, 소준) : 강재 결정립의 미세화, 조직의 균일화 및 소둔보다 강한 조직등을 얻기 위한 목적으로 A3(910℃) 또는 Acm(1145℃) 변태점보다 약 30～50℃ 높게 강재를 가열한 후 공기 중에 냉각시키는 것이다.

다. 담금질(Quenching, 소입) : 강재의 탄소량에 따라 A3 이상 또는 A1점 이상의 고온으로 가열한 후 물 또는 기름 중에 급냉하여 강재를 매우 단단한 조직을 얻기 위한 처리이다.

라. 뜨임(Tempering, 소려) : 담금질 처리로 생성된 마르텐사이트는 매우 단단하고 취성이 대단히 많아 소입 즉시 A1점 이하의 온도로 재 가열하여 냉각함으로써 내부응력을 제거하고 경도 및 강도가 감소되어 연신율, 단면수축율 및 충격값(인성)을 증가한다.

6. 구조용 강재의 기계적 성질 관련 용어 해설

가. 탄소당량(Ceq.) : 해당 강재의 용접성을 나타내는 기술적 지표로서 주로 탄소함량에 관계하여  탄소당량이 높으면 용접성이 떨어진다.

나. 단면수축율(Reduction of Area) : 인장시험시 하중이 증가함에 따라 단면적은 감소하게 되며 파단직전 국부적인 단면적 감소가 일어나 곧 파단된다. 연신율과 함께 재료의 연성을 나타내는 척도로서 중요하다.

다. 충격치(Impact Value) : 충격시험에 있어서 시험편이 흡수한 에너지. 노치 아래의 단면적으로 나눈 값(단위: kg·m 또는 Joule). 샤르피 충격치에서 2mm/V notch 또는 5mm/U notch 시험편이 널리 사용됨

라. 연성(Ductility) 및 연신율 : 재료를 가는 선으로 늘일 수 있는 성질. 강재가 항복한 후의 변형능력을 나타내는 중요한 지표로서 하중을 받아 파괴에 이르기까지 소성변형을 수행할 수 있는 재료의 능력을 말하며 그 정도를 연신율이라 한다.

마. 소입성 : 강재의 탄소량에 따라 일정 온도 이상의 고온으로 가열한 후 물 또는 기름 중에 급냉하여 강재를 매우 단단한 조직을 얻기 위한 열처리 효과를 말한다.

바. 인성(Toughness) : 충격에 대한 저항성. 충격에 대한 저항(샤르피 흡수에너지등)은 같은 재료일 때는 인장시험시 연신율이 큰 것이 일반적으로 크다

사. 적열취성(Hot Shortness) : 일반적으로 강은 가열하면 연화하여 가공은 쉽게 되지만,불순물이 많은 강은 열간 가공중 900～1200℃의 범위에서 갈라지는 경우를 적열취성이라 한다. 적열취성의 주원인은 유황(S)(저융점의 FeS의 형성에 의한 것)이다.

아. 청열취성(Blue Shortness) : 저탄소강을 저온에서 인장시험을 하면, 200～300℃에서 인장강도는 매우 증가하고, 연성이 저하되는 현상을 청열취성이라 한다. 주 원인은 질소이다.

자. 항복비(YR, Yield Ratio) : 항복점(내력)과 인장강도의 비를 말한다. 강구조에서 흔히 사용되는 인장강도 41kg/㎟ 강재의 경우 0.6~0.7,  80kg급 경우 0.9정도로 커지고 항복비의 대소는 강재가 항복하고 파단에 이르기까지를 나타내는 기계적 성질의 한 지표이다.

차. 취성(Brittleness) : 재료가 외부의 충격적인 하중에 쉽게 깨어지는 현상을 말한다.

카. 취성파괴

(1) 취성파괴는 구조용 강재에 일반적으로 존재하는 취성거동 조건하에서 강재부재가 파괴되는 것으로 강재는 사용조건하에서 취성파괴가 일어나지 않도록 충분한 인성을 지녀야 한다.

(2) 취성파괴의 가능성을 높이는 몇가지 요인

(가) 고강도 강재의 사용	(나) 강재두께의 증가
(다) 사용온도의 저하	(라) 안전계수의 감소
(마) 응력집중의 가능성을 증가시키는 부재들의 복잡한 배열
(바) 용접사용의 증가

(3) 미숙한 용접으로 인한 초기의 흠이 취성파괴의 주 원인이 될 수 있다.

(4) 취성파괴는 여러 종류의 결함으로부터 시작된다. 복잡한 대형구조물에서는 균열이 존재할 수 있는데, 제조과정 및 검사를 철저히 함으로써 초기에 결함의 크기를 줄이는 것이 중요하다.

(5) 만일 균열의 크기가 시간 및 용접에 따라 커진다면 취성파괴는 균열로부터 시작됐다고 간주할 수 있으므로 설계자․감리자․제작자 모두는 균열의 크기가 미소하도록 주의를 기울여야 한다.

(6) 취성파괴 방지를 위한 설계 및 제조과정에 필요한 요소

(가) 최종적으로 처리된 강재에는 결함이 없어야 하므로 세심한 제조과정 및 검사가 필요하다.

(나) 모든 강재는 파괴인성이 충분해야 하며 실 구조물에 사용되기 전에 반드시 시험을 거쳐야 한다.

(다) 결함부에서 응력확대계수가 클수록 전파가 빨라지기 때문에 잔류응력과 마찬가지로 응력의 크기는 응력집중으로 인하여 커진다.

취성파괴를 가져오는 3대요인	설계, 기준에의 반영
그림3 용접구조물의 취성파괴에 관여하는 인자와 구조설계

타. 피로(Fatigue)

피로라고 하는 것은 하중의 반복 작용에 의해 균열이 발생․진전하여 부재가 파단하는 현상을 말한다.

7. 구조용 강재의 종류별 구조특성 및 분류체계

가. 구조용 후판강재의 종류별 구조특성

강재의 명칭	관련 규격	강판 / 강관	특징
일반 구조용 압연강재 (Rolled steels for general structure)	KS D 3503 (‘07.3개정)	SS330, 400	용접성 보다 기계적 성질(기계가공성)에 중점. 화학성분으로 P,S의 양만 규정하고 용접성 확보를 위한 화학성분은 규정하지 않아 판두께 22mm 이상 및 한냉지, 주요 부재 등의 용접에는 가능한 억제해야 함.
		SS490
		SS540, 590
용접 구조용 압연강재 (Rolled steels for welded structure)	KS D 3515	SM400 A,B,C	강도구분은 SS재와 동일하나, 용접성을 고려(C 및 Mn 조정)하여 제조한 강재. 저온인성 기준이 되는 샬피 흡수에너지 양에 따라 A, B, C종으로 구분. 교량용 강재로 가장 많이 사용
		SM490 A,B,C
		SM520 B,C
		SM570
열가공 제어강 (Thermo-Mechanical Control Process)	KS D 3515	SM490 C-TMC	기존 SM 강재의 내진성, 용접성을 개선한 열가공 제어강
		SM520 C-TMC
		SM570-TMC
용접 구조용 내후성 열간 압연강재 (Hot-rolled atmospheric corrosion resisting steels for welded structure)	KS D 3529	SMA400 A,B,C	일반강에 내식성이 우수한 원소(Cu,Cr, P,Ni)를 소량 첨가한 저합금강. 일반강에 비해 4~8배의 내식성을 갖는 강재. 재도장의 강재단점을 극복하여 경제성 및 유지보수에 유리
		SMA490 A,B,C
		SMA570 A,B,C
교량구조용 압연강재 (Rolled steels for bridge structure)	KS D 3868 (‘07.8개정)	HSB 500 HSB 500L HSB 500W	기존 강종대비 강도, 인성, 용접성, 내부식성 등을 종합적으로 개선한 교량 맞춤형 강재. 높은 저온인성 확보로 한랭지역 취성파괴 위험 감소. 화학성분 첨가원소, 탄소당량, 용접균열 감수성 등을 엄격히 제한한 교량용 고성능 압연강재임.
		HSB 600 HSB 600L HSB 600W

나. 구조용 후판강재의 규격체계

다. 구조용 후판강재의 소재 특성 비교

8. 교량용 강재의 종류 및 특성

가. 교량용 강재의 요구성능

나. 고성능 강(HPS, High Performance Steel)

다. 고장력 강(High Strength Steel)

(1) 고장력 강(High Strength Steel)의 개요

- 국내 교량 적용 실적

강종	광안대교(15,625T)		영종대교(5,508T)			방화대교
	현수교	트러스교	현수교		트러스교	트러스 아치교
			주탑	보강형
SM570	11,443 (주탑+보강형)	4,182	1,212	2,484	1,812	5,704

- 국내 교량 적용 효과

• 교량 구조의 합리화 및 경량화 도모

• 기계 가공 및 용접 작업 용이

• 안정적 제작 품질 확보 가능

(2) 고장력강의 특성

- 설계상 유의점

- 제작상 유의점

-고장력강의 용접성

라. 耐 Lamellar Tear 강

(1) 개요

최근 용접구조물이 대형화 및 고층화에 따라 사용되는 후판의 경우 용접작업시 강판두께 방향(Z 방향)으로 큰 구속응력이 작용하여 층상의 용접균열이 발생할 우려(취성파괴)가 있는데 이러한 강판 두께방향의 용접균열을 Lamellar Tear(층상균열) 이라고 함. 이러한 Lamellar Tear 발생방지를 위해 판두께방향의 연성을 향상시킨 강을 말한다.

(2) 품질 특성

일반강 대비 S 성분을 낮게 관리하고 비금속개제물 구상화처리 공정(PI : Powder Injection)이 추가로 요구되며, 특히 엄격한 용도의 경우 후판 열처리(소준등)을 실시해야 한다. 일반재 대비 두께방향의 연성(단면수축율, 연신율, 인성)이 우수하여 Lamellar Tear를 방지할 수 있다. (두께방향 인장시험 : KS B 0802)

◎ 제조과정에서 고온의 압연작업의 결과로서, 철단면은 압연방향에 평행한 방향, 직각방향, 두께방향으로 서로 다른 기계적 성질을 갖는다.

⇒ 비등방성, 불균질성

◆ 탄성 범위내에서 강재의 기계적성질 차이는 압연 및 그 직각 방향에 대해 그다지 크지 않지만 두께방향으로의 연성(약 10～15%), 단면수축률(5～15%), 사르피충격치(약 1/2정도)는 압연방향보다 매우 낮다.

⇒ 주부재의 절단은 주된 응력방향과 압연방향을 같게 할 것이며, Z방향 응력발생은 가능한 억제해야 함.

(3) 강판의 적용범위 및 등급

(가) 적용범위 : 후판 전 규격에 대해 적용 가능. 기본적 품질보증과 동시에

두께방향의 연성을 추가적으로 보증(적용두께는 25mm 이상)

(나) 강판등급 : 두께방향의 연성 보증수준에 따라 아래의 3종류로 분류.

규격의 표기방법의  예 : SM490B-ZB, 또는 SM490B-K25

표2 내 라멜라테어강의 등급 규정

등급	진공탈GAS (RH)	S함유량 (%)	두께방향 단면수축율(%)		적용	비고
			평 균 (3개시험편)	최 소
ZA	필요시 실시	≤ 0.010	15이상	10이상	LT 가능성이 있는 구조부재	KS D 0276 참고
ZB	실시 필요시 PI처리	≤ 0.008	25이상	15이상	LT 가능성이 높은 구조부재
ZC		≤ 0.006	35이상	25이상	LT 가능성이 높고, 안전성이 특별히 요구되는 구조부재

(자료 : ‘1998 건교부 발행 “강도로교 용접 및 도장요령”에서 발췌)

(4) 라멜라테어링(Lamellar Tearing) 방지 대책

Lamellar Tearing은 이음부의 모재가 판재의 두께 방향으로 적은 연성을 가질 때 쉽게 형성되는데 올바른 재료선택과 시공방법을 통해 방지할 수가 있다.

(가) 재료의 선택시 고려사항

Lamellar Tearing은 모재금속의 두께방향으로의 각종 성질에 의존하며, 열연한 판재의 경우 통상 길이나 폭방향으로는 매우 큰 강도의 연성을 갖지만, 두께 방향으로는 상대적으로 매우 적은 연성치를 나타낸다. 또한, Lamellar Tearing에 대한 저합금강이나 탄소강의 민감도는 두께방향의 연성 감소에 크게 좌우되며, 기지조직의 각종 성질 뿐만 아니라 강중에 내재해 있는 비금속 개재물의 크기, 분포 및 수에 의존되는 것으로 알려져 있다. 특히 이들 비금속 개재물이 판재의 압연면에 평행하게 놓일 때 현저한 두께방향으로의 연성저하를 초래하기 쉽다. 이 때문에 Lamellar Tearing 발생 방지책으로 판재 두께방향으로 단면감소율(R.A)을 25%이상(이 경우 Lamellar Tear의 발생이 현저히 감소됨)으로 추천하는데 이를 위해 황(S)의 함량을 0.008%이하로 유지시켜야 한다.

(나) 용접 시공 및 상세 설계시 고려사항

Lamellar Tearing은 통상 용접구조물의 이음부에서 구속도가 클 때 발생하며, 보강재를 덧붙일 경우 발생 위험성은 점차 증가한다. Lamellar Tearing에 민감하면서도 기본이 되는 이음부의 배열로는그림4과 같이 "T"형이나 모서리 이음부를 들 수 있다. 그러나 십자형 이음부는 용접물에 대해 모재의 구속력이 한 층 높기 때문에 "T"형 이음부 보다 훨씬 더 Lamellar Tearing의 발생 민감도가 커지게 된다.  십자형 이음부는 제외하더라도, 편면 혹은 양면을 완전용입용접한 T형 이음부는 Lamellar Tearing의 발생이 현저하게 나타나는데 같은 형상의 이음부라 하더라도 단순 Fillet 용접이나 부분용입 방법(Partial Penetration)으로 용접하면 상기한 완전용입용접시 보다 Lamellar Tearing의 발생 위험성이 크게 감소된다. 편면에만 다량으로 용접하는 것 보다는 양면에 골고루 용착금속이 놓이도록 용접하는 것이 Lamellar Tearing의 발생을 줄이는데 유리하다.

그림4 Lamellar Tear가 발생하기 쉬운 이음형태

용접부 상세 설계시 개선면의 형상에 따라 라멜라테어를 방지/저감 할 수 있다. 그림5 Type D는 B나 C에 비해 라멜라테어가 발생할 가능성이 높다. 용접구속이 발생되는 부재의 용접상세설계시에는 Type B나 Type C로 설계할 필요가 있다.

그림5 박스 기둥 모서리 용접부의 Lamellar Tear 저감 설계 예

마. TMC 강(Thermo-Mechanical Control Process)

(1) 개요

(2) TMC 강재의 품질특성

(3) TMC 강재의 교량 적용 장점

바. 내후성강(Weathering Steel)

(1) 개요

耐候性이란 대기중에서 부식에 잘견디는 성질을 말하며 내후성 강(Weathering Steel)이란 일반강에 Cu, Cr, P, Ni 등의 내식성이 우수한 원소를 소량 첨가한 저합금강으로서, 스테인레스 등의  고합금강에 비해서는 뒤지지만 일반강에 비해서는 4～8배의 내식성을 갖고 있는 강재이다.

(2) 종류

[내후성 강의 분류]

(3) 방식 원리

내후성강이 대기에 노출되면 초기에는 일반강과 유사하게 녹이 발생하지만 시간의 경과에 따라서 Cr 성분을 함유한 녹층이 모재에 빈틈없이 밀착하여 안정 녹층(보호 산화피막)을 형성하고, 이 안정 녹층이 대기부식에 대한 보호막(산소와 물의 차단작용)이 되어 도장과 같은 역할을 하게 되어 더 이상의 부식진행을 억제하게 됨.

(4) 무도장 내후성강의 장,단점

구분	항목	비고
장점	∎경제성 ∎유지관리 ∎환경보호 및 교통통제 ∎작업성 ∎강교제작 단순화	∎수명기간 유지관리비용(LLC Life Cycle Cost)측면 ∎재도장 작업성이 난해하고 위험한 장소 ∎재도장 불필요, 재료 Recycling 가능. 환경친화적 ∎운반 및 거치시 취급이 용이 ∎초기 도장 불필요
단점	∎초기외관 불리 ∎사용제한 초기외관 불리	∎미관이 중요한 장소는 녹안정화처리 방안 고려 ∎해변 등 비래염분의 직접적 영향지역 사용 곤란

(5) 내후성강의 색상변화 과정

① 대기 노출 초기 단계

색상 : 오렌지색

조직 : 가루형상으로 문지르면 쉽게 떠러짐

② 안정녹 형성 초기 단계

색상 : 밝은 갈색

조직 : 가루형상으로 문질러도 떨어지는 양이 적음

③ 안정녹 형성 완료 단계

색상 : 짙은 갈색(암갈색)

조직 : 단단히 부착되어 문질러도 잘 떨어지지 않음

사. LP강판

(1) LP강(Longitudinally-Profiled Steel Plate)의 정의

(2) 기존 Plate와 LP강판의 비교

(3) LP강판의 장점

(4) LP강의 적용범위

(5) 적용실적

- 제2진도대교(사장교 건설공사) 주탑부

- 독일 Haute Colme Viaduct TGV-Nord/ 2주형 강합성교, 1827m 연장

아. 교량 맞춤형 고성능강 HSB

- 도로교 설계기준[2005]개정(2008년 9월 1일 “도로교 설계기준 개정” 고시

- 도로교 설계기준[2005]해설판에 HSB 추가(‘07.12/E)

자. 콘크리트충전 강관거더교(CFT거더교, Concrete Filled Tube)

(1) CFT거더교의 특징

(2) CFT거더 공법

(3) CFT거더의 적용범위

Ⅲ. 강구조물 용접시공 및 품질관리실무

1. 용접재료(FILLER METAL)의 분류

가. AWS(미국용접학회)에 의한 용접자재 분류번호 해설

(1) 피복아크용접(AWS A5.1)

E			70			1			8			-		A1
																용착금속의 화학 성분(“예”A : Moly, B : Chrome Moly등)
:																피복 플럭스 종류 및 용접전류주3)
																용접 자세주2)
																최소 인장강도
																용접봉(Electrode)주1)

참 고)	한국		→		일본		→		미국
	E 4313				D 4313				E 6013
	D 5016				D 5016				E 7016

(2) 서브머지드 아크용접(AWS A5.17)

F			7			A			2			-		E			L			8			K
																										원소재의 탄산처리 유무
																										일반적인 C함량
																										Mn함량(L:저Mn, M:중Mn, H:고Mn)
:																										Electrode(용접봉)의 첫자
																										충격치 27J의 최저온도
																										후열처리유무(A : 용접된그대로, B : 용접후 열처리)
																										최소 인장강도(7× 10ksi)
																										플럭스(Flux)의 첫자

주) 용접와이어는 용착금속의 화학조성에 큰 영향을 주는 반면 플럭스는 충격 및 용접

작업성과 밀접한 관계가 있다.

(3) 플럭스코어드 아크용접(AWS A5.20)

E			7			1			T			-		1
																용착금속의 화학성분, 보호가스 사용유무 및 종류, 사용전류
:																Tubular Wire의 첫자
																용접 자세
																용접부의 최소 인장강도(7× 10ksi)
																용접봉(Electrode)의 첫자

주1)용접봉 : Electrode의 머리글자

2)용접자세 : 1 - 전자세(F, H, V, OH)         3 - 아래보기

2 - 아래보기, 수평필릿(F, H)     4 - 특정자세

3) 피복 플럭스 및 용접 전류

표3 피복제의 종류 및 용접전류

4째 숫자	코팅 종류	용접 전류
0	철분고셀룰로이스계	DCRP
1	고 셀룰로이스계	AC or DCRP
2	고 티탄계	AC or DCRP
3	고산화 티탄계	AC or DCSP or DCRP
4	철분 티탄계	AC or DCSP or DCRP
5	저 수소계	DCRP
6	저 수소계	AC or DCRP
7	철분 산화철계	AC or DCRP
8	철분 저수소계	AC or DCSP or DCRP

2. 용접재료의 현장 품질관리 요령

가.  피복아크 용접봉(Welding Electric Rod)

(1) 피복아크 용접봉 건조 철저              [건교부 ‘2005.도시 P87]

(2) 용접봉 반출 직후 최소한 120℃가 유지될 수 있는 휴대용 저장로에 보관, 사용

(3) 저수소계 용접봉의 대기노출 허용한도 준수

(4) 용접봉은 한번 이상 재건조 및 젖은 용접봉 사용 금지

나. 플럭스(Flux)

(1)	플럭스의 건조 및 먼지/밀  스케일/이물질  등 오염물 제거

(2)	모든 플럭스는 용접작업이 48시간 이상 중단시 새로운 플럭스로 대체한다.      (습기 및 오염물질로부터 보호)

(3)	용융된 플럭스 재사용 금지. 젖은 플럭스 사용 금지

* 피복제 및 플럭스의 작용(수동 및 자동)

다. FC Wire(Flux Cored Wire)

(1)	FC Wire의 흡습방지 및 관리요령

물기가 있는 곳, 고온 다습한 곳에 방치할 경우 표면 녹이 발생되어 Wire 송급성 및 확산성 수소량 증가 또는 기계적 성질 열화의 원인

(2)	권체형식 : Spool, Coil, Pail Pack

(3)	FC Wire의 재건조 온도

(4)	FC Wire의 보관 장소

Wire는 습도가 낮고 통풍이 좋은 곳에 보관

라. 용접재료의 사용상 주의사항             [건교부 ‘2005 도시 P61]

3. 각 용접재료의 특성

가. 개요

관련규격 : KS D 7006(고장력강 피복아크 용접봉, KS D 7004(연강용 피복아크 용접봉)

피복아크용접봉은 상기 표에서와 같이 여러 종류가 있으나 그 중 현장에서 일반적으로 많이 사용하고 있는 일미나이트계 용접봉과, 주요 강구조물공사에 많이 사용하는 저수소계 용접봉에 대해서만 소개한다.

나. 일미나이트계 용접봉(E4301)

(1) 피복재중에 국내 최대 생산품으로 가장 보편적인 용접봉

(2) 아크는 좀 강하나 작업성 및 용접성이 우수하고 가격이 저렴하여 조선, 철도차량, 일반 구조물 및 각종 압력용기 제작에 널리 사용.

(3) 내균열성, 내기공성, 내피트성 및 기계적성질이 양호하여 중요 일반 구조물의 강도부재에 많이 사용.

(4) 전자세 용접이 가능하며 특히 위보기 자세에서의 작업성이 양호.

다. 저수소계 용접봉(E4316)

(1) 용착금속의 수소량이 다른 용접봉에 비해서 대단히 적다(약 1/10 정도)

(2) 강력한 탈산제 때문에 산소량도 적어 용착금속의 인성 및 기계적 성질 양호

(3) 균열에 대한 감수성이 특히 좋아서 응력이 집중되기 쉬운 주강도부재의 초층용접 또는 구속도가 큰 구조물의 용접, 고장력강이나 고탄소강 등의 용접에 사용

(4) 아크가 불안하고 용접시작부에 기공이 발생하기 쉽다. 슬래그유동성이 나쁘며 작업성이 좋지 않으므로 아크를 짧게 유지하고 운봉에 주의.

(5) 피복제는 흡습성이 높아 사용전 300～350℃ 약 2시간 정도 건조필요

4. 용접 이음의 종류 및 특성

가. 용접 이음 설계시 고려사항

(1) 이음의 위치는 작용 응력이 가능한 작은곳을 선정한다.(편심하중, 응력집중, 형상 불연속부 가능한 배제)

(2) 조립작업이나 용접 및 검사를 하는데 지장을 주지 않도록 공간을 남긴다.

(3) 용접 능률이나 용접자세를 고려하여 위치 선정(아래보기 자세, 자동용접 등 고려)

(4) 맞대기 용접의 경우 용입부족을 막기 위해 이면용접이 가능한 구조물이 되도록 설계.

(5) 현장용접 회수를 줄이고 공장 용접을 많이 한다.

(6) 용착량은 강도상 필요한 만큼 최소한으로 한다.

(7) 강도가 요구되는 주요 부재의 이음부는 필릿용접은 피하고 맞대기용접이 좋으며, 잔류응력 및 변형을 최소로 하기 위한 홈의 형상에 유의.

(8) 용접이음 개소는 가능한 적게하고 용접선의 집중은 피한다.

(용접균열, 잔류응력, 재질열화 초래)

(9) 두께가 서로 다른 맞대기 이음부는 1/2.5  또는 1/5 이하의 테이퍼 가공 후 용접.

(10) 용접선의 교차는 최대한도로 줄여야 한다.

(부득이한 경우 스캘럽을 둔다)

(11) 용접부는 가능한 모멘트가 걸리지 않도록 설계하고 필요시 적당한 방법으로 보강.

나. 맞대기 용접(Butt welding)

(1) 맞대기 용접의 형상

비드 폭(B)	더돋기 높이(h)
B<15 15≤B<25 B≥25	h≤3 h≤4 h≤4B/25

<더돋기높이 규정>

(2) 맞대기 용접의 특징

구분	해설 및 특징
맞대기 이음 (Butt-Joint)	동일 평면에 있는 2개의 부재를 서로 마주 붙여 용접하는 이음. 또한 적정한 용입 깊이를 얻기 위해 맞대는 면 사이를 가공한 홈(Groove)을 이용한 용접.응력집중이 작고 하중 전달이 확실하여 안정성,신뢰성이 높아 가능한 한 맞대기 이음구조가 좋다.
그루브 용접의 형상
홈가공의 중요성	∎용접재료의 소비량과 용접소요시간과 밀접한 관련이 있다. ∎용접균열 관점에서 볼 때, 루트간격은 적을수록 좋다. ∎능률면에서 볼 때, 용입이 허용되는 한 홈의 각도를 적게 하고, 용착금속량을 적게하는 것이 좋다. ∎홈모양은 용접방법과 용접조건에 따라 다르다. 용접부의 강도, 뒤틀림에 영향을 준다. ∎홈가공은 가스 절단법에 의하나 정밀한 것을 기계가공을 하는 것이 좋다.

(가) 개선 또는 홈(Groove) : 접합하고자 하는 2부재의 맞대기 단면 사이에 가공을 하는 것을 말하며, 용입(Penetration) 모재의 용착된 부분의 최정점과 용접하려는 원 표면과의 거리이다.

(나)) 용접 토우(Toe of weld) : 모재의 표면과 용접표면과의 교점이다.

(다) 용접 루트(Root of weld) : 용접부의 단면에서 용접의 저면과 부재면과의 교점이다.

(라) 용착금속(Deposited metal) : 용접한 후 용융금속이 응고된 금속이다.

(마) 더돋기(Reinforcement of weld) : 계산 또는 필릿용접의 치수 이상으로 표면 위에 용착된 금속이다.

(바) 이면 비드((Root pass bead : first pass bead) : 개선의 표면에서 용접하여 이면으로 나타난 비드를 말한다.

(사) 목두께(Throat thickness of weld) : 용착금속의 단면에서 용접루트를 통과하는 최소두께로 용접부 응력계산에서 목두께를 사용하므로, 일반적으로 표면 더돋기 및 이면비드를 포함하지 않는다. 즉 더돋기를 계산에 넣으면, 응력단면은 목두께 단면에서 최대가 되고, 토우부분에서 최소가 되어 더돋기 할 의미가 없게 된다. 또 더돋기 및 이면비드표면을 그대로 사용하면, 토우(Toe)에 응력집중이 되어 피로파괴가 생길 위험이 높게 되므로 경우에 따라서 모재의 표면까지 평탄하게 가공하는 것이 이상적이다.

표4 맞대기 용접기호 표시 예
판두께 19mm 그루브 깊이 16mm 그루브 각도 60도 루트 간격 2mm인 경우
그루브 깊이 화살표쪽 16mm, 화살표반대쪽 9mm 그루브 각도 화살표쪽 60도, 화살표반대쪽 90도 루트 간격 3mm인 경우
화살표쪽 그루브 깊이 16mm, 그루브각도 45도 화살표 반대쪽 그루브 깊이 9mm, 그루브각도 45도 루트 간격 2mm인 경우

다. 필릿 용접(Fillet welding)

(1) 필릿용접의 특징

구분	해설 및 특징
필릿 이음 (Fillet-Joint)	직교 또는 서로 경사지게 부재의 교선을 따라서 용접하는 방법. 전단력으로 응력을 전달. 맞대기 용접에 비해 변형이 많고 응력집중 발생이 쉬워 큰 응력 전달을 기대할 수 없다. 연속용접의 경우 과도한 용접입열로 인한 용접변형 발생 및 강도가 과대하게 되는 경우가 있어 용접부 전 길이를 용접하지 않고 단속적으로 용접하여 변형을 적게하고 용접공수를 줄이는 효과도 있다. 그러나, 반복하중이 걸리는 경우 연속용접에 비해 피로강도가 크게 저하하기 때문에 유의해야 함.
	(연속 필릿용접 “예”)	(단속 필릿용접 “예”)
재편의 밀착도	필릿이음시 부재는 가급적 밀착 시공(재편의 밀착도 : 1mm이내)

구분	해설 및 특징
시방기준 (건교부 ‘2005 도로교 설계기준)	-응력을 전달하는 용접이음에는 전단면 용입홈용접, 부분 용입홈용접 또는 연속 필릿용접을 쓰도록 한다. -용접선에 대해 직각방향으로 인장응력을 받는 이음에는 전단면 용입홈용접을 사용함을 원칙으로 하며, 부분 용입홈용접을 써서는 안된다.
T이음 및 U-Rib의 용입깊이 <건교부, ‘2006 강도로교 상세부 설계지침 P188>	T이음에 쓰이는 필릿용접 또는 부분용입홈용점은 이음의 양쪽에 배치해야 한다. 폐단면 세로리브(U-Rib)의 강바닥판의 용접은 세로 리브 6mm일 경우 필릿용접, 8mm일 경우 그루브 용접하여 75%이상의 용입을 확보해야 한다.
	<폐단면 리브의 용접>	<T이음>

(2) 필릿용접의 형상

<필릿 용접의 목두께 및 치수>

(가) 다리길이(脚長 : Leg length) : 필릿의 루트에서 필릿용접이 토우(Toe)까지의 거리로서 위의 그림에서 L을 말한다.

(나) 필릿의 크기(Size of fillet weld) : 필릿용접의 크기를 지정하기 위하여 설계상 이용하는 치수로서 h로 나타낸다. 필릿크기에서 정하는 삼각형은 필릿의 단면내에서 내접하고 있어야 한다.

(다) 목두께(Thickness of throat) : 필릿 용접이음에서의 목두께는 실제 목두께(Actual throat)와 이론 목두께(Theory throat)가 있는데 실제 목두께는 용입을 고려한 용접의 루트(용접금속의 루트부와 모재표면의 교점)부터 필릿용접의 표면까지의 최단거리를 말한다.   또한 이론 목두께는 필릿용접의 가로 단면내에서 이에 내접하는 이등변 삼각형을 생각하여, 약간의 용입을 무시하고, 이음의 루트(두변의 교점)부터 빗변까지의 거리를 말하며,, 용접부의 응력을 계산할 때 사용되며, 유효 목두께(Effective throat)라고도 한다.

(라) 필릿용접의 볼록부 : 凸형상의 용접에서 필릿크기로 정하는 삼각형의 저변에서 필릿용접의 표면까지 거리, 즉 이론 목두께와 삼각형이 변에서 볼록부분의 거리를 말한다.

표5 필릿 용접기호 표시 예
양쪽 다리길이가 6mm인 경우
양쪽 다리길이가 다른 경우
한쪽 연속 용접 한쪽 단속용접 양쪽 다리길이 6mm 단속용접 용접길이 50mm 용접수 3 피치 250mm인 경우

주) 용접하는 쪽이 화살표 반대인 경우 기선의 위쪽에, 화살표 쪽인 경우는 기선의 아래쪽에 기입하고, 양쪽 대칭인 경우는 위쪽에만 치수를 기입한다.

주 : 용접부 또는 각 표면 비이드의 불록성 C는 용접부 표면의 폭 또는 각 비이드의 0.07배에 1.5mm를 더한 것을 초과해서는 안된다.
(가) 필릿 용접부 표준 단면 형상	(나) 허용 가능한 필릿 용접부 단면형상

(다) 불합격 필릿 용접부의 단면 형상

그림6 필릿 용착 금속의 단면 형상

(가) 맞대기 용접부 표준 형상

(나) 허용 불가능한 맞대기 용접부 단면 형상

그림7 맞대기 용접시 용착금속의 단면 형상

5. 용접작업 일반

가. 개요

(1) 용접(Welding) 및 용접성(Weldability)

① 용접(Welding) 이란?

접합하고자 하는 2개 이상의 금속을 열 또는 압축력을 이용하여 용융상태로 하여 접합하는 금속 야금학적 방법(가스용접, 아크용접, 테르밋용접으로 분류)

② 용접성(Weldability) 이란?

‣ 모재 재질의 용접 난이도

‣ 접합성(Joinability)+ 사용성능(Performance)를 의미함

(탄소당량, 모재두께, 합금원소의 량, 열전도, 열팽창 등에 영향)

(2) 용접의 장점

(가) 용접구조물은 강도가 높고, 균질이며, 구조물의 중량을 감소시킬 수 있다.

(나) 이음부형상을 자유롭게 할 수 있고, 제품의 크기 및 두께에 무제한적이다.

(다) 이음부 효율에 대한 신뢰도가 비교적 높다.

(라) 주형이 필요하지 않으므로 적은 수의 제품 제작에도 능률적이다.

(마) 기밀 및 수밀성이 우수하며, 보수가 용이하다.

(바) 용접 작업 준비가 용이하고 자동화 용접이 가능하다.

(사) 공수의 감소에 따른 생산원가가 절감된다.

(3) 용접의 단점

(가) 용접부 재질의 변화.          (라) 수축변형 및 잔류응력 발생

(나) 용접균열이 발생             (마) 용접부에 응력집중이 발생

(다) 품질검사가 곤란             (바) 모재의 재질에 대한 영향이 크다.

나. 용접자세

(1) 아래 보기 또는 하향 용접(Flat welding, 약호 F)

가장 안정된 작업 조건의 자세로서 작업자가 아래를 보면서 위쪽에서 용접하는 자세

(2) 수평 용접(Horizontal welding, 약호 H)

용접선이 수평인 이음을 옆쪽에서 용접하는 자세

(3) 수직 용접(Vertical welding, 약호 V)

용접선이 연직이음을 옆쪽에서 용접하는 자세

(4) 위보기 용접(Overhead welding, 약호 OH)

가장 불안정적인 작업 조건의 자세로서 용접선이 수평인 이음을 작업자가 위를 보며서 용접봉의 상향으로 용접하는 자세

다. 용접사 기량시험(AWS D 1.1 기준)

(1) 용접자세(강판에 한함)

재질	자격심사시험		제작강판용접
	용접부 형태	용접자세	CJP	PJP	FILLET
강판	Plate Gloove (판재홈 용접)	1G 2G 3G 4G 3G, 4G	F F. H F. H. V F. OH ALL	F F. H F. H. V F. OH ALL	F. H F. H F. H. V F. H. OH ALL
	Plate Fillet (판재필릿 용접)	1F 2F 3F 4F 3F, 4F	-		F. H F. H. V F. O. H F. H. OH ALL

(2) 용접 자세에 따른 분류(Welding Position)

(가) 플레이트 필릿 용접 자세

(나) 플레이트 홈 용접 자세

라. 용접시공 시험

(1) 아래 강재는 용접시공시험을 하는 것을 원칙으로 하고 그 결과를 감독원에게 승인을 받아야 한다.

(가) 강판두께가 38mm를 초과하는 용접구조용 압연강재(KS D 3515)나 강판두께가 25mm를 초과하는 내후성 열간압연강재(KS D 3259)의 경우

(나) SM 570, SMA 58에 있어서 한 패스(Pass)의 입열량(入熱量)이 70,000 joule/cm을 초과할 경우

(다) 피복아크용접법(수용접의 경우만), 가스메탈 아크용접법(CO2 가스 혹은 Ar과 CO2의 혼합가스), 서브머지드 아크용접법 이외의 용접을 할 경우

(라) 과거에 사용실적이 없는곳에서 재료공급을 받을 경우

(2) 용접시공시험을 할 경우에 시험강판의 선정, 용접조건의 선정, 기타에 대해서는 아래에 의하는 것을 원칙으로 한다.

(가) 시험강판으로는 같은 용접조건으로 취급하는 강판 중 가장 조건이 나쁜 것을 사용하는 것을 원칙으로 한다.

(나) 용접은 실제로 시공에 사용되는 용접조건으로 하고 용접자세는 실제로 행하는 자세중 가장 불리한 것으로 한다.

(다) 이종 강재의 홈 용접시험은 강도가 큰쪽의 강재로 시험한다. 같은 강종으로 판두께가 다른 이음에 대하여는 판두께가 얇은 쪽의 강재로 시험하여도 좋다.

(라) 재시험은 처음 개수의 2배로 한다.

마. WPS와 PQR

(1) WPS(Welding Procedure Specification)

(가) 강구조물 용접공장 및 전문시공회사가 반드시 보유하여야 하는 용접 작업에 관한 Know-How로서 Shear 또는 Moment Connection 및 Frame구조물의 용접에 대한 용접절차시방을 말한다.

(나) 용접방법 및 종류, 이음형태, 백킹(Backing)유무, 재질, 모재두께, 플럭스와 와이어 사양, 개선형태, 용접자세 등이 고려된 WPS를 작성한다.

(다) 용접사는 모든 용접부위를 이 WPS에 의거, 용접해야하며 Shop Dwg.상에도 이 WPS No.를 기록하여 검토 및 관리되어야 한다.

(라) WPS에 용접개선 세부형상을 그려 넣을 수도 있다. <WPS의 예>

(2) PQR(Procedure Qualification Record)

(가) WPS에 의거 용접된 부위의 시험 시편에 대한 파괴, 비파괴시험을 실시한 결과를 기록한 것으로서 인증시험에 사용된 용접개선 세부형상 및 용접 필수변수값을 기록한다.

(나) PQR은 WPS의 근거를 제시하는 것으로 공장 또는 현장에서 용접인증 기록결과를 보유하여야 한다.

(다) 작성 검토된 용접사양(WPS) 및 용접사양인증기록(PQR)은 공장 및 현장의 용접품질 책임자가 최종 검토 후 승인하여야 한다. <PQR의 예>

바. 용접 조건이 용접품질에 미치는 영향

(1) 아크 길이(전압과 비례)가 미치는 영향

(2) 용접 전류(Welding Current)가 미치는 영향

(3) 용접속도가 미치는 영향

6. 절단(Cutting) 및 가공

가. 강재의 절단은 압연방향이 주된 응력방향과 일치하도록 함을 원칙으로 한다.

나. 주요 부재의 절단은 자동 가스절단을 원칙으로 하며, 절단면 품질은 표6를 만족해야 한다. 채움재, 띠철, 형강, 판두께 10mm 이하의 연결판, 보강재 등은 전단 절단할 수 있다.

표6 절단면의 품질기준

부재의 종류	주 요 부 재	2 차 부 재
표면 거칠기	50S 이하(철골 자유단부 100S 이하)	100S 이하
노치깊이	노치가 없어야 한다.(철골 1mm 이하)	1mm 이하
슬래그	슬래그 덩어리가 점점이 부착되어 있을 경우 흔적을 남지 않게 제거해야함.
상연의 상태	약간의 둥근모양을 하고 있지만 매끄러운 상태의 것

다. Gas 절단면 노치깊이 1mm를 초과하는 것은 덧살용접 후 그라인더로 다듬질한다.

라. 기둥 등의 Metal Touch부는 페이싱머신 등으로 가공하고, 직각도 1.5/1000이하, 표면조도 50S이하로 가공한다.

마. 스캘럽(Scallop)가공

(1) H형 Beam 플랜지의 현장 맞대기부에는 Web에 반경 30～40mm의 스캘럽을 넣어 수동가스 절단에 의한 가공을 하며, 절단면에 노치가 있거나 형상이 일정하지 못할 경우 원형가공 절단기를 사용한다.

(2) 특히, 필릿측 1/4원과 플랜지의 교차점은 노치가 발생하기 쉬우므로 충분히 주의해야 하며 또한 플랜지에 접한 Web의 끝부분은 평탄하게 절단하지 않으면 뒷댐재 등을 취부할 때 플랜지가 밀착되지 못하여 플랜지 용접시 Slag가 잠입되어 용입불량 등 결함이 발생하기 쉬우므로 플랜지면까지 평면 사상한다. (3) 최근 스캘럽 단부를 기점으로 한 파괴가 발생한 사례가 있어 스캘럽을 두지 않는 Non-Scallop공법 연구 및 실험한 예도 보고되고 있다.
	그림8 스캘럽 부위의 파단 위치

바. 부재의 모서리 가공

도장 부착성을 위해 주요 부재의 모서리는 약 2mm 정도로, 2차부재는 약 1mm 정도의 모따기 또는 반경을 갖도록 모서리를 그라인딩 처리한다.

사. 극후판의 가공

두께 50mm를 초과하는 극후판은 압연강재 최외측 10mm 부분은 자동 가스절단하며, 절단면에 Drag Line을 없애는 정도로 절삭 처리한다.

7. 가붙임용접(조립용접)

가. 용접중 부재의 변형 방지를 위해 본 용접을 실시하기 전 좌우 개선부분을 잠정적으로 고정하기 위한 짧은 용접인데 균열, 기공, 슬래그 등의 결함을 수반하기 쉬우므로 원칙적으로 본 용접을 실시할 홈 안에 가접은 바람직하지 않다.

나. 본 용접의 일부가 되는 가붙임 용접에는 본 용접을 실시하는 용접사와 동등한 기술을 가진 자가, 본 용접의 경우와 똑같은 자세로, 본 용접부와 동일한 품질조건으로, 본 용접에 사용되는 동일한 용접봉으로 용접해야 한다.

다. 최종 용접부에 포함되는 가붙임 용접은 본 용접시 충분히 재 용해(Re-melting)되어 본 용접에 포함되도록 해야 한다. 최종 용접에 포함되지 않는 가붙임 용접부는 모재가 손상되지 않도록 유의하여 제거시켜야 한다.

라. 가붙임 용접시 모재의 예열 및 층간온도는 표10에 따른다.

마. 가붙임 용접은 급냉에 의한 저온균열 발생 등의 이유로 Short Bead를 금한다.

바. 가붙임 용접의 관리기준(표7)

관리 항목		관리 기준	비 고
용접길이		80mm(100mm)이상, 철골 40m 이상	자동용접의 경우 충분하게 용접
위치	필릿 용접부	부재단부는 피하는 것을 원칙으로 하고 부득이한 경우 단부를 둥근 돌림용접 또는 30mm 이상 띄워서 용접한다.	용접선당 2개소 이상. 부득이한 경우는 개선면내 용접부는 본 용접전 사상
	완전 용접부	백가우징의 경우 가우징측에 용접, 뒷댐재의 경우 개선면 내에 용접금지
비드간격		400mm(300mm)이하, 철골 300～400mm
용접각장		4mm(5mm) 이상	과다하지 않게 주의
언더컷		0.3mm 이하	자동용접으로 충분히 용융되는 불연속결함허용.
균열		허용되지 않음

주) (  )내는 열처리 고장력 강의 경우임.

8. 재편의 조립(材片組立)

가. 조립일반

(1) 조립은 작업에 적합한 지그(JIG) 등을 이용하여 부재 상호의 위치 및 각도를 정확히 유지하면서 시행한다.

(2) Column과 Bracket 용접 등 주요 용접의 양단부는 엔드탭을 취부한다.

(3) Bracket 용접은 수평하향 자세로 하기 위해 회전치구를 사용해야하며 비틀림변형이 생기지 않도록 용접순서를 준수한다.

(4) Back Bar를 사용하는 용접 부위는 특히 Root부의 용접에 신경을 써야하며 현장 용접시 사용되는 Back Bar 및 용접부 시종점부에 부착하는 엔드탭의 크기는 Shop Dwg.에 반드시 표기해야 한다.

(5) 부재상호의 면의 불일치 유무, 재질 규격치수, 부재의 부호, 맞댐용접 개선의 형상 등을 확인하여 적절하지 않은 경우는 교체, 수정한다.

나. 이음의 정밀도와 수정

(1) 용접이음의 요구 정밀도는 구조물의 사용목적, 적용 용접법에 따라 다르나 기본적인 방법은 공사시방서 등에 표시해야 한다.

(2) 요구 정밀도 허용오차에 적합토록 시공해야 하며 적합하지 않는 경우 처리방법도 제작기준으로 규정해둔다.

표8 재편의 조립정밀도

구 분	형 상	허 용 오 차
홈 용 접	1) 루트 간격 오차 2) 판두께 방향의 재편의 편심 3) 뒷댐재를 사용할때의 밀착도 4) 홈경사 각도	규정치 ±1.0mm 이하 얇은쪽 판두께의 10%이하 0.5mm이하(세라믹), 2mm이하(강재) 규정치 -5°, +10°
필릿용접	재편의 밀착도	1mm 이내

(3) 예를 들어 맞댐용접에서 루트간격이 과대하면 용접결함의 발생, 과대한 변형 및 잔류응력의 원인이 된다. 루트간격이 과대한 경우는 그림9과 같이 뒷댐재(Back Bar)를 부착하여 덧살용접으로 허용규격내의 간격으로 하고 용접 후 뒷댐재를 제거하는 방법이 있다.

그림9 루트간격 과대시 보수방법 (예)

다. 용접 전 부재의 청소와 건조

(1) 용접할 면이나 근처에 수분, 유지, 녹, 밀스케일, 먼지 등이 부착되어 있으면 용접금속에 Blow Hole 및 균열이 발생하기 쉬우므로 제거해야 하며, 재편에 수분이 있는 상태로 용접해서는 안된다.

(2) 특히, Mill Scale, 도료, 아연도금층 등을 주의하여 제거해야 한다. 스테인리스강 등 깨끗한 재료에서 와이어 브러쉬로 제거하는 경우 같은 재질의 Brush Wire를 사용해야 한다.

라. 휨가공

(1) 휨가공은 상온가공(냉간가공) 또는 열간가공으로 한다. 상온가공은 Press, Roller Penta등을 이용하며, 가열가공은 가열 후 프레스 등의 기계에 의하여 행해지나 통상 상온 휨가공이 일반적이다. 주요 부재의 휨 냉간가공을 하는 경우 내측 휨 반지름은 강 판두께 15배 이상이어야 한다.

(2) 가열가공은 적열상태(800～900℃)에서 하고 청열취성역(200～400℃)에서 가공해서는 안되며, 적열상태에서의 수냉은 피한다.

(3) 열처리강(QT) 및 열가공제어강(TMC강)에서의 열간 가공은 원칙적으로 금한다.

9. 용접 실시(본용접)

가. 용접순서

용접순서는 불필요한 변형이나 잔류 응력의 발생을 될 수 있는대로 억제하기 위해 하나의 용접선의 용접을 다음과 같은 기준에 의하여 용접순서를 결정하면 좋다.

(1) 용접물 중립축에 대하여 수축력 모멘트의 합이 영(Zero)가 되도록 한다.

(2) 같은 평면 안에 많은 이음이 있을 때에는 수축은 가능한 한 자유단으로 보낸다.

(3) 용접물 중심에 대하여 항상 대칭으로 용접을 진행시킨다.

(4) 수축이 큰 이음을 가능한 먼저 용접하고, 수축이 작은 이음을 뒤에 용접한다.

(5) 아래 그림 10는 맞대기 이음의 용접순서의 예이다.

그림10 맞대기 이음의 용접순서

나. 용접에 영향을 주는 요소

(1) 용접기후조건

(2) 용접면의 확인

(가) 용접 전 맞대기 이음부의 어긋남, 루트간격, 개선 각도, 브라켓 상태등을 확인한다. 개선면에 징크프라이머 제거가 불충분시 다량의 Porosity를 발생시킬 수 있어 작업 전 청소를 철저히 해야 한다.

(나) Root간격이나 개선각도에 문제가 있는 경우는 Grinder나 가우징으로 넓히거나 개선면을 Buttering시켜 좁히는 등의 조치가 필요하다.

(다) Bracket의 어긋남에 대해서는 용접이 완료된 후에는 보수, 보강이 곤란하므로 용접전에 허용치를 확인하고 허용차를 벗어난 경우는 브라켓을 수정하거나 용접후의 보강대책으로 고려하여 용접해야 한다.

(라) 용접중에는 각 Pass마다 발생된 슬래그, 용접봉을 교환한 개소의 크레이터, 표면 Slag 등을 제거하지 않으면 슬래그 혼입 및 용융불량 등 결함의 원인이 되기 때문에 Chipping Hammer, Jet정, 와이어브러쉬 등의 공구를 사용하여 Slag를 충분히 제거해야 한다.

다. 뒷댐재(Back Bar)

(1) Back Bar를 사용하는 경우, 건전한 Root부의 용입이 될 수 있도록 충분한 Root간격을 유지해야 한다.

(2) Back Bar를 완전히 밀착(2mm 이내)시켜야 하며, 각 용접부 전 길이에 걸쳐 연속시키되, 다음 조건에 적합해야 한다.

•모든 용접은 본 용접과 동일한 방법으로 완전용입 홈용접을 실시한다

•용접부는 초음파 탐상시험 또는 방사선 투과시험을 실시한다.

•뒷댐재의 용접과 시험은 뒷댐재 사용 전에 실시해야 한다.

(3) Box형 Column이나 강관 Column 끼리를 용접하기 위한 Back Bar는 취부시키지 않기 때문에 공장에서 취부시켜야 한다. 강관내부 뒷댐재는 강관의 곡률 반경에 맞춰 정확히 가공하여 밀착 취부해야 하며, 비파괴시 용락으로 인해 판독 미스를 초래할 수 있음에 유의해야 한다.

(4) 현장에서 Back Bar를 취부하는 경우 가능한 한 하향이나 수평 하향자세로 함이 좋다. 상향용접을 하게 되면 언더컷이나 모재에 손상을 줄 우려가 있다. Column Girder 접합부의 하부 플랜지를 용접하기 위한 Back Bar와 Column의 플랜지와의 접점은 구조상 접합부 전체의 인성파괴가 될 수 있으므로 가능한 용접을 피해야만 한다.

(5) Back Bar의 재질은 모재와 동등한 것이 좋지만 SS 400재를 이용할 수도 있다.

(6) 세라믹 뒷댐재는 흡습할 수 있어 비파괴검사시 Porosity, 기공 등을 발생시킬 수 있으므로 가능한 밀착 취부하여(0.5mm 이내) 취부후 즉시 용접해야 한다.

(7) 뒷댐재 제거시(Strong bag, 엔드탭 등 임시 부착물 포함) 모재부 균열이 잔준할 수 있으므로 MT 등의 방법으로 확인후 제거해야 한다.

라. 엔드탭(End Tab)

(1) 일반적으로 용접의 시단에는 용입불량과 가공 등, 종단에는 크레이터 균열 등의 결함이 생기기 쉬운데 이러한 결함들을 유효한 용접부안에 발생시키지 않게 하기 위하여 용접의 시․종단에는 그림11와 같이 원칙적으로 적절한 현상의 엔드탭 강재를 취부하여 용접을 한다.

(2) 용접완료 후 엔드탭은 가스절단법에 의해 모재 및 용접부에 영향을 끼치지 않도록 약 5mm 정도 남기고 가스절단하고 깨끗이 사상처리한다.(응력전달상 특별한 문제가 없는 경우는 용접완료 후에 그대로 남겨둬도 좋다)

(3) 용접의 시단 및 종단부의 처리는 엔드탭 위에서 50mm 이상으로 하여 크레이터가 본체에 들어가지 않는 범위로 해야 한다.

그림11 앤드탭의 설치 예

마. 용접시공

(1) 용접의 취약 부분인 용접 비드의 시, 종단 및 비드 이음에 결함이 발생하지 않도록 특히 유의해야 한다. 자동용접시(SAW) 비드의 개시점과 종료점 처리는 원칙적으로 엔드탭 위에서 실시한다.

(2) 용접 순서, 방향의 선택은 가능한 변형이 적고 잔류 응력을 적게하는 방향으로 한다.

(3) 용접자세와 지그

(가) 조립순서, 적당한 지그 사용 등으로 가능한 한 수평 하향자세가 되도록 한다. 이는 이음의 품질, 작업능률의 관점에서 유리하기 때문이다.

(나) 용접로봇에 의한 시공에서도 포지셔너(Positioner)이 조합에 의해 하향자세를 많이 취하는 쪽이 이음의 품질 및 성능이 향상된다.

(다) 특히, 수직 하진자세는 용입불량이 많이 발생할 수 있으므로 후판용접에 사용해서는 안된다.

(4) SAW용접의 경우 원칙적으로 이음의 도중에서 아크를 끊어서는 안되며, 부득이 아크를 끊을 경우는 비드 단부를 50mm이상 경사로 그라인딩후 용접해야 한다.

(5) 용접봉의 최대 크기

SMAW(6mm이하, 단, 수직 및 위보기자세 4mm이하), SAW(지름 6.4mm이하), GMAW 및 FCAW(아래보기 및 수평자세 4.0mm이하, 수직 2.4mm이하)

(6) 스캘럽이나 각종 브라켓 등의 재편의 모서리부에서 끝나는 필릿용접은 크레이터가 들어가지 않도록 모서리부를 돌려서 연속용접한다.

(7) 용접의 더돋기와 마무리

(가) 설계에서 마무리를 지정하지 않은 그루브용접을 하는 경우는 표9에 표시한 범위내의 더돋기는 용접한 대로 두어도 좋다.(초과시 그라인딩 마무리)

표9 그루브용접의 더돋기(mm)

비드 폭(B)	더돋기 높이(h)
B<15 15≤B<25 B≥25	h≤3 h≤4 h≤4B/25

(나) 필릿용접은 한 용접선의 양단 각 50mm 이외 부분에서 용접길이의 10%까지 -1mm의 오차를 허용하나 비드 형상이 불량한 경우는 결함보수 기준에 따라 덧살용접으로 보수해야 한다.

(8) 결함이 존재하는 경우는 관리 쉬트에 기입하고 “결함의 보수 기준”에 따라 보수한다.

10. 예열(Preheat) 및 후열(Postheat) 처리

가. 예열 및 후열처리의 목적

☞ 용접부 냉각속도를 작게하여 ⇒

나. 예열 및 층간온도(Interpass Temperature)

☞ 강재의 밀시트에서 탄소당량(Ceq)이 0.44%를 초과할 때

※ [eqn: Ceq = C+ {Mn} over {6 } + {Si} over {24 } + {N i} over {40 } + {Cr} over {5} + {Mo} over {4 } + {V} over {14 }+ ( { Cu} over {13} )(%)]

단, (   )항은 Cu≥0.5일때에 더하는 것으로 한다.

☞ 경도 시험에 있어서 예열하지  않고 최고 경도(Hv)가 370을 초과 할 때

☞ 모재 표면온도가 0℃이하일 때(20℃ 이상가열)

다.  예열시 주의사항                          [건교부 ‘2005.도시 P66~P69]

표10 예열온도의 표준(℃)

강종	용접방법	예열온도
		판두께 구분(mm)
		25이하	25～40	40～50	50～100
SM 400	저수소계 이외의 용접봉에 의한 피복아크용접	-	50	-	-
	저수소계 용접봉에 의한 피복아크용접	-	-	50	50
	SAW, 가스실드아크용접	-	-	-	-
SMA 400W	저수소계 용접봉에 의한 피복아크용접	-	-	50	50
	SAW, 가스실드아크용접	-	-	-	-
SM 490 SM 490Y	저수소계 용접봉에 의한 피복아크용접	-	50	80	80
	SAW, 가스실드아크용접	-	-	50	50
SM 520 SM 570	저수소계 용접봉에 의한 피복아크용접	-	80	80	100
	SAW, 가스실드아크용접	-	50	50	80
SMA 490W SMA 570W	저수소계 용접봉에 의한 피복아크용접	-	80	80	100
	SAW, 가스실드아크용접	-	50	50	80

주) 1) “-” 표시는 예열없음을 의미한다.

2) 예열없음에 대하여는 모재의 표면온도가 0℃ 이하일 경우는 20℃정도로 가열한다.

3) 가스실드용접은 GMAW 또는 FCAW를 의미함.

표11 예열온도의 표준을 적용하는 경우의 Pcm 조건

강재두께	SM 400	SMA 400	SM 490 SM 490Y	SM 520 SM 570	SMA 490 SMA 570
t≤25	0.24이하	0.24이하	0.26이하	0.26이하	0.26이하
25<≤50	0.24이하	0.24이하	0.26이하	0.27이하	0.27이하
50<t≤100	0.24이하	0.24이하	0.27이하	0.29이하	0.29이하

주) [eqn: Pcm = C+ { Si} over {30 }+ { Mn} over {20 }+ { Cu} over {20 }+ {N i} over {60 }+ { Cr} over {20 }+ { Mo} over {15}+5B(%)]

표12 Pcm값과 예열온도의 표준

Pcm	용접방법	예열온도
		판두께 구분(mm)
		25이하	25초과 40이하	40초과 100이하
0.21	저수소계 용접봉에 의한 피복아크용접	-	-	-
	SAW, 가스실드아크용접	-	-	-
0.22	저수소계 용접봉에 의한 피복아크용접	-	-	-
	SAW, 가스실드아크용접	-	-	-
0.23	저수소계 용접봉에 의한 피복아크용접	-	-	50
	SAW, 가스실드아크용접	-	-	-
0.24	저수소계 용접봉에 의한 피복아크용접	-	-	50
	SAW, 가스실드아크용접	-	-	-
0.25	저수소계 용접봉에 의한 피복아크용접	-	50	50
	SAW, 가스실드아크용접	-	-	50
0.26	저수소계 용접봉에 의한 피복아크용접	-	50	80
	SAW, 가스실드아크용접	-	-	50
0.27	저수소계 용접봉에 의한 피복아크용접	50	80	80
	SAW, 가스실드아크용접	-	50	50
0.28	저수소계 용접봉에 의한 피복아크용접	50	80	100
	SAW, 가스실드아크용접	50	50	80
0.29	저수소계 용접봉에 의한 피복아크용접	80	100	100
	SAW, 가스실드아크용접	50	80	80

주) 1) “-” 표시는 예열 불필요를 의미함.

2) 가스실드용접은 GMAW 또는 FCAW를 의미함.

11. 가우징(Gouging)

가. 개요

가우징은 두 물체를 결합하는 용접의 종류가 아니고 용접이 잘못된 부분을 수정하기 위해 사용되는 방법으로 Air Arc Gouging은 탄소와 흑연으로된 Cabon Gouging Rod를 전극으로 사용하며 이 전극과 모재사이에 발생하는 Arc의 고온열로 모재를 순간적으로 녹이고 동시에 압축 공기의 강한 바람으로 용해된 금속을 불어낸다. 금속의 절단, 홈파기 등에 널리 이용된다. 가우징 종류는 산소 Gouging, Metal Arc Gouging, Air Carbon Arc Gouging, Plasma Arc Gouging 등이 있다.

나. 설치 준비

(1) 콘크리트와 같이 견고한 바닥에 습기나 먼지 등이 적은 장소를 선택, 벽이나  용접기로부터 30cm 이상 이격하고 직사광선이나 비, 바람 등을 피할 것.

(2) 좁고 밀폐된 공간에서 용접할 경우 산소부족 등 발열(Fume)에 의한 장애가 일어나지 않도록 환기시설 설치

(3) 용접기의 일차측에는 반드시 과부하 차단기 또는 휴즈부 개폐기를 설치

다. 가우징 봉은의 직경 4-19mm, 길이 305-510mm, 사용전류 150-1400A를 사용한다.

라. 가우징후는 그라인더, 와이어포일 등으로 전극카본이나 가우징찌꺼기를 제거해야 한다.

Ⅳ. 강구조물의 주요 용접법

표13 강구조물에 사용되는 주요 용접법의 종류

용접법의 종류	약어	Full Name
피복아크용접 (수동용접)	SMAW	Sheild Metal Arc Welding
서브머지드아크용접(잠호용접, 자동용접)	SAW	Submerged Arc Welding
가스메탈아크용접	GMAW	Gas Metal Arc Welding (MIG, CO2, MAG)
플러스코어드아크용접	FCAW	Flux Cored Arc Welding
일렉트로가스용접	EGW	Electro Gas Welding
일렉트로슬래그용접	ESW	Electro Slag Welding
스터드용접		Stud Welding
테르밋용접 및 플래쉬 버트용접		Thermit, Flash butt Welding

1. 피복아크용접(SMAW)

가. 작동원리 및 용접장치

그림12과 같이 피복재를 입힌 피복아크용접봉과 피용접물(모재) 사이에 전류를 통하여 아크열(3500～5000℃)을 발생시켜 그 에너지를 이용하는 용접방법으로 용착금속은 피복재에 의해 외기로부터 보호된다. 용접 장치는 그림 13과 같이 구성된다.

그림12 피복아크 용접의 원리	그림13 피복아크 용접 장비의 구성

나. 장․단점

(1) 장점

•용접장비가 간단하여 이동이 용이

•전자세 용접 가능

•별도의 보호가스를 사용하지 않아 옥외 용접도 가능

•거의 모든 금속에 적용할 수 있기 때문 가장 광범위하게

(2) 단점

•기계화가 어렵고

•용접봉 교체등으로 소비시간이 많아 아아크율이 낮다.

•단위시간당 용착량(용착속도)이 낮기 때문에 생산성 취약

다. 피복제(Flux)의 작용

(1) 아아크의 안정화                   (2) 산화 및 질화 방지

(3) 용적(녹은 쇳물 방울)의 미세화     (4) 탈산 및 정련 작용

(5) 필요 원소를 첨가                  (6) 냉각율 저하

(7) 슬래그 박리 용이성                (8) 전기절연 작용

2. 서브머지드 아크용접(SAW)

가. 원리

그림14과 같이 용접하고자 하는 부위에 플럭스(용제)를 일정두께로 살포하고, 그 속에 전극와이어를 연속적으로 공급하면서 와이어 선단과 모재사이에 아크를 발생시키는 자동 용접법이다. 용접 아크가 플럭스 내부에서 발생하여 외부로 노출되지 않기 때문에 잠호용접이라고 한다.

나 장․단점

(1) 장점

•용접 중 대기와의 차폐가 확실하여 산화, 질화의 우려가 없다.

•고 전류 사용이 가능하여 용착속도가 빠르고 용입이 깊어 후판에 적합함. 고능률

(SMAW에 비해 두께 12mm에서 2～3배, 25mm에서 5～6배, 50mm에서 8～12배)

•용접사의 기량차이에 의한 품질격차가 없고 강도가 좋아서 이음의 신뢰도가 높다.

•유해광선이나 흄(Fume)이 적게 발생되어 작업환경이 깨끗하다.

•비드외관이 매우 아름답다.(스패터없이 균일하다)

•열효율이 아크용접 공정 중에서 가장 높다.

(2) 단점

•장비가격이 비싸다.

•대전류(대입열) 용접으로 열영향부의 기계적 성질 열화에 유의.

(결정립 조대화 및 낮은 충격치)

•용접자세에 제한을 받는다(대부분 아래보기 자세)

•용접선이 짧거나 복잡한 경우 수동용접에 비해 비능률적이다.

•용접 적부상태를 육안으로 확인할 수 없다.(일단 결함이 발생하면 대량)

•용제는 흡습하기 쉬우므로 건조나 취급을 잘해야 한다.(150～250℃로 30분 정도 건조)

주) Heat Input : 용접부 외부에서 주어진 열량으로 아크가 단위길이 1cm당 발생하는    전기적에너지를 말한다.  [eqn: H={ 60EI} over {V }(Joule)] (V:cm/min, E : Volt, I : Amp.)

그림14 서브머지드 아크 용접(SAW)의 원리	그림15 GMAW의 원리도

참고

수동용접, 반자동용접, 기계화용접, 자동용접의 분류방법을 용접장치들의 구성과 용접시공 조작 항목으로 구분하여 표에 나타내었다.

표. 용접 장치 구성과 용접 시공 조작에 따른 분류

3. 불활성 가스 금속 아크 용접(GMAW)

가. 원리 및 분류

그림16과 같이 소모성전극 와이어와 모재사이의 아크열에 의하여 용접이 이루어지고 용접봉, 용융지, 아크, 모재의 인접한 부위는 토치를 통해서 공급되는 실드가스에 의해 공기의 오염을 막아 용접금속을 보호한다.

(1) 종 류 : 사용되는 보호가스에 따라, 미그(Metal Inert Gas, MIG)용접, CO2용접,

마그(Metal Active Gas, MAG)용접으로 구분한다.

(2) 보호가스종류 : 탄소강(Ar-O2, Ar-CO2, CO2), 스테인리스강(Ar-O2), 알루미늄(Ar, Ar-He)

그림16 보호가스에 따른 비드형상 및 용입깊이의 변화

나. 장․단점

(1) 장점

•용접봉을 갈아 끼울 필요가 없으므로 용접속도가 빠르다

•슬래그가 없으므로 슬래그 제거시간이 절약된다.

•용접재료의 손실이 적고 용착 효율이 약 95% 이상.(SMAW의 경우 약 60%)으로 높다.

•세경와이어(0.9～1.4mm) 사용으로 전류밀도가 높아(SMAW의 약 6배) 용입이 크다.

(2) 단점

•용접장비가 무거워서 이동 곤란, 구조 복잡, 높은 고장율, 장비비 고가이다.

•용접토치가 용접부에 접근 곤란한 경우 용접 불가능하다.

•바람이 부는 옥외에서 보호가스가 보호역할을 충분히 하지 못하므로 방풍막을 필히 설치해야 한다.

다. 보호가스(Shield Gas)의 종류 및 특성

(1) 아르곤(Argon)

Ar보호 가스는 현재 GTAW 용접 방법에서 가장 많이 사용되는 가스로서 완전히 불활성가스이므로 용접부에서 다른 물질과 결합하지 않으며, 공기보다 높은 밀도를 가져 높은 보호 효과를 가지며 arc안정성도 뛰어나다. arc발생이 쉽고 arc 기둥은 원추형을 나타낸다. 아르곤은 열전도성이 낮아서 아크 플라스마가 집중되어 아크 밀도가 커지면 용접부 중심쪽에 비교적 좁고 깊은 젖꼭지 모양의 비드를 만든다.

젖꼭지 모양의 Finger형태 또는 Wine glass형태를 보임.

<Ar보호 가스를 사용한 GMAW 용입 현상>

(2) 헬륨(Helium)

Helium은 화학적으로 완전히 불활성이나 공기보다 낮은 밀도로서 가볍고 또한 높은 가격이라는 단점이 있다. GTAW용접시 arc 발생이 다소 어렵고, Ar에 비하여 전압이 높아서 입열도 높게 된다.

용융성이 매우 좋으며 입열이 높으므로 용접 속도가 매우 빠르다. 높은 열전도성(thermal conductivity)을 갖기 때문에 아르곤일 때보다 용입이 비교적 얕고 비드가 넓게 퍼지는 형태를 보인다.

(3) 아르곤-헬륨

두 가지 가스의 장점 즉, 용입과 아크 안정성의 균형을 이룰 수 있으며, 헬륨에 아르곤 25%를 혼합하면 순 아르곤만 사용할 때 보다 용입도 깊고 아크 안정성은 순 아르곤을 사용할 때와 거의 같다. 또한 아르곤일 때보다 용접 입열이 크고 기공의 발생도 적으며, 헬륨일 때보다 아크가 조용하고 조정이 쉽다.

(4) 아르곤-탄산가스

불활성 가스에 탄산가스 같은 활성 가스를 혼합하면 아크가 안정되고 용융 금속의 이행을 빨리 촉진시키며 스패터를 감소한다. 용입의 형태도 변화시키며 또한 언더컷을 방지한다.

(5) 헬륨-아르곤-탄산가스

주로 단락형 이행이 되고 오스테나이트 스테인리스강을 용접할 때 사용하며 일반적으로 헬륨 90%, 아르곤 7.5%, 탄산가스 2.5%를 혼합한 것을 사용한다. 이 혼합가스를 사용하면 비드 표면 덧살이 아주 작아지며, 주로 스테인리스강 파이프 용접에 많이 이용된다.

(6) CO2

값이 저렴하고 구하기 쉬워 주로 연강 용접에 많이 이용한다. 용접속도가 빠르고 용입도 깊으며, 비드 폭이 넓다. 단점은 아크가 거칠고 스패터 발생이 조금 많다.

(7) 산소(Oxygen)

산소만으로는 보호가스로 사용하지 않는다. 그러나 산소를 다른 보호가스와 함께 사용하게 되면 arc안정성을 높이고, Arc root와 표면에너지에 큰 영향을 준다. 따라서 GMAW용접방법에 Argon가스에 산소를 혼합하면 표면 에너지를 감소시키고 arc root의 안정성을 높여서 용접의 크기를 감소 시켜서 spray 이행 현상으로 바뀌고 spatter는 감소하게 된다. undercut을 방지하여 응력 집중 현상을 감소시킨다.

(8) 아르곤+산소

아르곤은 분무형 이행을 가능하게 하므로 미그 용접에서는 우수한 보호가스이다. 그러나 강이나 스테인리스강을 아래보기나 수평필릿 용접할 때 순 아르곤을 사용하면 비드 가장자리에 언더컷을 야기시키므로 아르곤에 산소를 1～5% 첨가하여 방지할 수 있다. 스테인리스강 용접에서는 일반적으로 많이 사용된다.

[ 스테인리스강의 MIG 용접]

참고

※ 많이 사용하고 있는 가스 혼합 비율

∎GTAW : Ar 또는 He

∎GMAW : 탄소강의 경우(Ar+CO2(20%) 또는 Ar+O2(50%)

스텐레스강의 경우(Ar+CO2(5%) 또는 Ar+O2(2%)

비철금속의 경우(Ar)

∎FCAW : 탄소강의 경우(CO2)

스텐레스강의 경우(CO2)

라. 보호가스의 역할

(1) Shielding Effect(보호효과)

보호가스의 화학적, 물리적 성질에 따라 보호 효율이 달라지는데 보호가스는 용접부와 용접에 있어 가장 해로운 가스인 산소, 질소 및 수소 등의 대기와 접촉을 방지하는 역할을 한다. GTAW용접 방법에서는 텅스텐 용접봉을 대기에 의한 오염으로부터 막아야 하며, GMAW 용접에서는 용접재와 용적을 대기로부터 보호하여야 하며 작업성 등도 우수하게 하여야 한다.

(2) Arc stability(아크의 안정성)

GTAW 용접에서 Arc의 안정성은 이온화 에너지에 따라서 크게 변한다. 이온화 에너지가 낮으면 용접시 arc가 안정화되고 arc의 발생도 매우 쉽다.

GMAW용접 방법에서의 용접재에서 arc root의 안정성은 보호가스에 크게 좌우되는데 산화성 가스를 사용할 경우 안정성이 증가한다. 그러나 Ar에 5% CO2를 첨가하면 안정성이 감소하여 많은 양의 spatter를 발생시킨다.

(3) Weld geometry

용접부의 비드 모양은 보호용 가스에 따라서 형상이 변화한다. Argon가스를 사용할 경우 용접 비드의 형상은 finger 또는 wine glass형태의 용입을 보인다. 그러나 Helium이 첨가되면 용입현상은 넓게 퍼지고 깊어진다. 따라서 용접 비드가 넓고 여성고가 적어지도록 보호가스를 사용하면 용접재의 가격이 비싼 경우 용접재를 절약할 수 있다.

(4) Weld Metal Properties

용접용 보호가스를 사용할 경우 기공의 양, 용융 특성, 합금 성분의 회수 그리고 미세조직을 변화시켜서 미세 조직을 크게 변화시킨다. 기공이 많아지게 되면 기계적 성질이 저하된다. 따라서 기공을 감소시키는 보호 가스의 선정이 매우 중요하다.

용융 결함을 줄일 수 있도록 용접 조건과 입열의 범위를 넓게 쓸 수 있다.

4. 플럭스코어드 아크용접(FCAW)

가. 원리

용접원리는 가스메탈아크용접(Solid Wire)과 유사하나 플럭스코어드 용접봉은 그림 17과 같이 이름 자체가 의미하는 바와 같이 와이어 중심부에 플럭스가 채워져 있는 플럭스코어드 와이어(FC와이어)를 일정 속도로 공급하면서 아크가 발생되도록 하여 용접 비드를 형성하는 용접법이다.

그림 17 FC와이어의 단면형상

나. FCAW의 종류

그림18와 같이 SMAW와 GMAW의 특성을 조합시킨 용접법이다.

(a) 외부의 추가적 보호가스 및 플럭스에서 생성된 가스와 슬래그에 의해 용접부가 보호되는 가스보호 FCAW(GMAW와 유사)

(b) 외부의 추가적 보호가스 공급없이 FC와이어 플럭스에서 발생하는 가스와 슬래그에 의해 용접부가 보호되는 자체보호 FCAW(SMAW와 유사)

(a) 가스보호 FCAW(Dual Shield Type)	(b) 자체보호 FCAW(Self-Shield Type)
그림18 FCAW의 종류

다. FCAW의 장점

GMAW가 가지는 장점외에 다음과 같은 점이 추가된다.

•와이어의 단면적 감소로 인한 전류 밀도 상승으로 용착속도증가(표14)

•플럭스에 의한 용접부의 금속학적 성질향상

•슬래그에 의한 매끄러운 비드 외관 유지

•수직상진용접에서 슬래그에 의한 비드 처짐방지로 고전류 사용가능(높은 용착속도)

표14 용접기법 및 자세에 따른 용착속도 비교

용접법 (용접재료)	용접자세	적정 용접조건		용착속도 (g/min)
		전류(A)	전압(V)
피복아크용접 (D5016, 4mm)	아래보기	170	25	24
	수직상진	140	23	22
CO2 용접 (1.2mm, 솔리드와이어)	아래보기	280	30	87
	수직상진	130	20	28
FCAW (1.2mm, FC 와이어)	아래보기	300	32	88
	수직상진	200	24	45

5. 아크 스터드 용접(Arc Stud Welding)

가. 원리

스터드 용접은 그림19과 같이 볼트나 핀 등의 금속고정구 끝면 돌출부를 용융시키고, 용융된 끝면을 모재에 눌러 융합시키는 용접법으로 탭작업, 구멍뚫기 등이 필요없이 모재에 용접되므로 조선, 강교, 건축 등에 널리사용 된다.

보통 아크용접과 다른점은 스터드 끝에 아크안정제, 탈산제 등의 플럭스가 충전되고, 아크발생부는 내열성 세라믹으로 만든 페룰로 보호된다는 것이다.

그림19  스터드 용접의 과정

나. 장․단점

•급열 및 급랭으로 저탄소강에 유리. 경화성이 큰 모재의 경우 균열 우려로 중요 구조물에는 예열이 필요.

•모재의 용착성이 월등, 인장강도 및 보증하중이 충분히 보장.

•시공비가 획기적으로 절감(인건비 및 용접봉 재료비 등)

•공사기간 획기적 단축.

•재료경감 및 용접량이 작고 기계가공이 불필요.

•용접시간이 짧고 용접금속의 열영향부가 매우좁아 모재의 변형이 매우 적다.

•모재 뒷면에 뒷손질이 불필요.

다. 품질관리 요령

• 스터드가 용접되는 모재표면 이물질(녹, 습기, 기름 도장 등) 제거

• 재료 : 교량용은 KS B 1062 머리붙이 스터드에 따른 B형 사용

• 용접검사 : 원둘레 용접살 높이 1mm 및 목 0.5mm 이상, 균열 및 슬래그 혼입 없어야 함. 언더컷 0.5mm 이하, 기울기 5〫이내, 높이는 설계치의 ±2mm이내

• 해머타격심사 : 15゜굽힘타격, 총 스터드수의 1%발췌.

Ⅴ. 용접부의 결함 및 방지대책

1. 용접결함의 개요

가. 용접구조물의 안전성 및 사용목적을 손상시킬 수 있는 특정한 형태의 불연속 지시하는 것으로 강구조물 용접 작업전, 중, 후 과정에 있어서 용접이음부의 성능(强度, 延性)을 떨어뜨리는 불연속부를 말한다.

나. 용접부는 열에 의해 모재와 용접봉이 녹아 형성되는 과정이지만 짧은 시간에 가열, 냉각을 하게 되므로 용접부가 야금학적인 화학반응과 팽창, 수축 등의 물리적 변화가 일어나는 결과로 변형, 응력집중, 열영향부의 경화, 인성 등의 저하로 구조물의 파손이나 파괴의 원인이 된다. 이 결함의 원인은 용접재료와 시공법의 부적당 또는 용접사의 기능 부족 등의 경우이지만 이들 몇 가지가 복합적으로 영향을 미쳐 일어나는 경우가 많으며 결함의 방지책으로는 그 원인을 잘 알고 그 원인이 일어나지 않게 하는 것이 곧 결함 방지의 대책이 된다.

2. 용접결함의 분류

치수상의 결함	• 변형(각변화, 휨, 좌굴 등) • 형상불량(비드 파형, 불균일, 용입의 과대 등) • 치수불량(더돋기의 과부족, 필릿의 다리길이, 목두께 등)
구조상의 결함	• 균열, 기공, 언더컷, 오버랩, 언더필 • 용입불량, 융합불량 • 슬래그 섞임, 비금속 개재물의 존재 • 스패터링, 아크스트라이크 • 선상조직, 은점 등 • 잔류응력의 과대
성질상의 결함	• 기계적 성질 부족 - 강도, 경도, 고온 크리이프특성, 피로강도, 내열성, 내마모성 부족 등 • 화학적 성질 부족 - 내식성, 인성강도 부족, 조성의 부적당 등 • 물리적 성질 부족 - 전자기적 성질, 융점불량

3. 용접균열의 개요 및 분류

용접균열(Weld Crack)은 용접부에 생기는 결함 중에서도 가장 치명적인 것으로 어떠한 작은 균열도 부하가 걸리면 응력이 집중되어 미세한 균열이 점점 성장하여 커지면서 마침내는 파괴를 가져오는 무서운 것으로 균열을 발견하면 반드시 그 부분을 파내고 정성들려 보수용접하여야 한다. 용접부에 발생되는 균열에는 용접금속의 응고 직후에 발생하는 고온균열(Hot Crack)과 온도 300℃ 이하에서 발생하거나 용접금속 응고후 48시간 이내에 발생하는 저온균열(Cold Crack)이 있는데, 특히 응고후 48시간 이내에 발생하는 균열을 지연 균열(Delay Crack)이라고도 한다.

고온 균열은 탄소가 많은 강재나 오스테나이트계, 스테인리스강에서 자주 볼 수 있는 것으로 강중의 황(S), 인(P) 또는 규소(Si)와 같은 화학성분이 불순물로서 입계(Grain Boundary)에 집결하여 입계가 충분히 고상화되지 못한 상태에서 응력이 작용하여 균열이 발생하는 것으로 알려져 있다. 이와 같은 경우에는 파단면은 산화가 되어 있어, 현미경으로 보면 균열이 입계에 따라 진행된 것이 특징이다. 이에 대해 저온균열은 수축응력(Shrinkage Cracking)이나 열 변형에 의한 응력집중 등의 원인으로 인하여 발생하는 것으로 균열이 입계 내부를 관통하고 있으므로 양쪽의 경우를 구별할 수가 있다.

구분	균열의 종류
발생 기구 및 원리에 따른 분류	고온균열(설퍼균열, 크레이터균열 등), 저온균열, 라멜라테어링, 연성저하균열
발생위치에 따른 분류	용접금속균열, 열영향부균열, 루트균열, 토우균열, 언더비드균열, 크레이터균열
Bead 방향에 따른 분류	횡방향균열, 종방향균열

	① 용착금속에 발생한 크레이터균열 ② 용착금속에 발생한 횡균열 ③ 모재 열영향부에 발생한 횡균열 ④ 용접금속에 발생한 세로균열 ⑤ 토우부분에 발생한 균열 ⑥ 언더비드 균열 ⑦ 본드부에 발생한 균열 ⑧ 루트부에 발생한 균열

가. 발생온도 및 방향에 따른 균열의 종류 및 특징

(1) 발생온도에 따른 균열의 분류

구분	고온균열(Hot Cracking)	저온균열(Cold Cracking)
발생온도	비교적 고온(550℃이상)에서 발생	Ms변태점 또는 약 300℃이하의 비교적 저온에서 용접금속의 수축응력에 의해 발생
특성	응고온도(1000℃) 직하에서 발생하는 응고 균열(Solidification Crack)로서 결정립계에서 발생	수소에 의한 지연성 균열(Delayed Crack) →48시간 이후 비파괴검사 실시
발생장소	용접금속(Weld Metal)	급냉 경화된 열영향부
원인	적열취성(P, S의 편석에 의한 저융점 불순물)에 원인	용접부의 확산성 수소, 과도한 구속응력, 급냉에 기인된 용접부 경화조직
대표적 예	Sulfur Crack, Crater Crack 등	Underbead Crack, Toe Crack, Root Crack, Heel Crack 등
방 지 책	• 황(S),인(P) 등 불순물이 최소화된 소재선택 • 망간(Mn) 등이 충분히 함유된 용접재료사용 • 용접부의 적절한 개선각도(폭 및 깊이) 선택	• 저수소계 용접봉 사용 • 용접재료의 충분한 건조 • 예열 및 층간온도 준수 • 용접직후의 후열처리

(2) 용접축 방향에 따른 균열의 분류

구분	특징
종균열(Longitudinal Crack)	용접부의 축과 평행한 방향(용접선방향)으로 발생한 균열
횡균열(Transverse Crack)	용접부의 축과 수직(용접선직각방향)으로 발생한 균열
특징 : ① 용접비드 길이방향으로 발생한 크랙으로 붓글씨 세로획 끝처럼 양끝이 날카롭게 나타남 ② 횡 크랙은 용접비드와 직각방향으로 발생되며 SAW 용접에서 자주 나타남(H2O가 문제)

1. 블로우홀

(b) 군집  (d) 파이핑

2. 혼입 : (a) 슬래그

3. 용융부족  4. 용입부족   5. 언더컷   6. 언더필(Under Fill)

7. 오버 랩   8. 라미네이션(Lamination) 7. 심 및 랩(Seam & Laps)

10. 층상균열(Lamellar Tears)

12. 균열(Crack) : (a) 종방향 균열  (b) 횡방향 균열  (c) 크레이터 균열

(d) 목균열  (e) 토우 균열  (f) 루트 균열  (g) 언더 비드 균열

그림 20 용접결함의 종류(양면 V-홈용접 맞댐이음의 불연속 형상)

나. 발생위치에 따른 균열의 종류 및 특징

(1) 크레이터 균열(Crater Crack)

발생형태 및 원인	방지대책
• 용접 패스가 끝나는 지점에서 Crater 중심부에 불순물이 있는 경우 발생되는 고온균열로서 용접금속의 수축력에 의해 발생된 별모양의 분화구 모양. • 고장력 강이나 합금원소가 많은 강종에서 자주 나타남.	• 급작스런 아아크 중단의 방지 • 운봉을 멈춘 채 Crater 부분을 채워주고 • Crater 부분을 연삭 후 용접 • End Tab 설치 후 작업

(2) 루트 균열 (Root Crack)

발생형태 및 원인	방지대책
• 저온균열에서 가장 주의해야 하는 것으로그루브용접의 가접(Tack Weld), 본용접 Root Pass(초층용접) 및 Root 부근 열영향부에서 발생. 점차 비드속으로 성장해 들어가 며칠동안 진행되는 수가 많음. • 주요 원인 : ① 용접금속 및 열영향부의 조직의 경화성 ② 용접부에 함유된 수소량 ③ 작용 응력	• 용접작업시 용착 금속으로의 수소 유입 억제 • 유입된 수소의 신속한 방출 • 용접봉의 건조 • 적절한 루트간격 유지 • 모재의 예열 및 후열처리 철저

(3) 토우 균열(Toe Crack)

발생형태 및 원인	방지대책
• 비드표면과 모재와의 경계부(Toe)에 발생하여 반드시 벌어져 있기 때문에 침투탐상검사(PT)로 검출가능하며, 언더컷에 의한 응력집중 원인이 되므로 언더컷 방지에 유의해야 한다. • 주요 원인 : ① 용접시 부재의 회전변형을 무리하게 구속 ② 용접 후 즉시 각 변형 재하	• 용접시 언더컷 방지 • 용접시 모재의 과도한 구속 억제 • 용접후 소정의 강도 확보 후 각 변형 재하 • 예열 또는 강도가 낮은 용접봉 사용도 효과적

(4) 비드 밑 균열 (Under-Bead Crack)

발생형태 및 원인	방지대책
• 용접 비드 바로 밑에서 용접선에 평행하게 모재의 열영향부에 발생되는 균열로서 고탄소강이나 저합금강 같은 담금질 경화성이 강한 재료의 용접시 발생한다. • 주요 원인 : ① 급냉에 의한 용접 열 영향부의 경화 ② 마르텐사이트 생성에 따른 변태 응력 발생 ③ 용접금속 중의 수소 ④ 용접수축응력	• 용접부의 급냉 방지 • 용접금속에 수소 유입 억제 • 예열 및 후열처리 • 마르텐사이트 생성 방지 • 저수소계 용접봉 사용

다. 기공 등 주요 결함에 대한 원인과 방지대책

(1) 기공(Porosity)

발생형태 및 원인	방지대책
• 용접 금속 응고시 용접부 급냉으로 인해 외부로 방산하지 못한 가스에 의해 용접금속에 생기는 미세한 기포. 용접부 내부에 있는 것을 기공, 표면에 있는 것을 피트라고 한다. 이는 재료의 각종 강도 및 연신율을 저하시킨다. • 주요 원인 : ① 용접재료, 용접조건 등의 부적합 ② 가스 실드 불량. 와이어의 탈산제 공급부족 ③ 이음부에 유지, 페인트,녹,두꺼운 아연 피막 등이 부착해 있을 때 ④ 강중에 유황 함유량 과대시	• 적절한 용접조건을 선택 (저수소계 용접봉 사용, 용접봉 건조, 이음부 청소 등) • 용접부에 적절한 후열 처리 및 서냉 • 위이빙(Weaving)을 하여 열량을 늘리거나 예열
특징 : 분산 기공은 용접부 전체적으로 기공이 분산 존재함.

(2) 슬래그 혼입(Slag Inclusion)

발생형태 및 원인	방지대책
• 용융 금속이 응고시 슬래그가 용융 금속의 상부로 떠오르지 못하고 용접금속 내부에 잔존하여 응고한 것으로 다양한 형태로 나타날 수 있다. • 주요 원인 : ① Slag가 많을 경우 용접부 이음강도가 저하 ② 용접전류가 낮을 경우와 속도가 빠를 경우 ③ 매 Pass마다 슬래그 제거작업이 불충분한 경우 ④ 다층용접시 비드 높낮이의 차가 심한 경우	• 적절한 운봉법을 구사할 수 있는 용접공 기량 유지 • 매 Pass마다 용접부 청소 철저 • Root간격을 다소 넓게 • 전류를 약간 세게 용접부 예열 • 슬래그가 앞지르지 않도록 운봉속도 유지
특징 : 선상 슬래그 혼입은(Linear Slag Inclusion) 동일선상에 불균일한 면적으로 존재함.

(3) 용입부족(Incomplete Penetration, IP)

발생형태 및 원인	방지대책
• 용접전류가 너무 낮아 아크열이 홈의 밑부분까지 충분하게 용융시키지 못하여 생기는 용접기술 관리상 중요결함 중 하나. 외부에서 발견할 수 없는 것으로 이음강도 저하 특히, 반복하중 작용시 균열 발생 가능성 높음. • 주요 원인 : ① 홈각도 또는 Root Gap이 과소할 때 ② 용접 속도가 지나치게 빠른 경우 ③ 용접 전류가 너무 낮은 경우에 발생 ④ 용접봉의 선택이 부적합한 경우	• 적절한 용접봉의 선택 및 용접 속도 유지 • 슬래그가 벗겨지지(포피성) 않는 한도 내에서 전류를 높일 것. • Root Gap 또는 홈의 형상을 다소 크게 Back Gouging한 후 용접하여 용입 부족 방지
특징 : 용입부족은 양끝이 세선의 절단모양으로 용접비드 중앙에서 용접선과 평행하게 직선으로 나타남

(4) 융합불량 또는 용융부족(Lack of Fusion, LF)

발생형태 및 원인

부적절한 용접기법으로 인해 용접 비드 상호간 또는 용착 금속과 모재가 완전히 용융 결합하지 못한 상태. 용접 이음부의 강도저하, 응력부식균열의 발생, 용접금속 내부의 노치로서 균열발생의 원인이 될 수 있음.

특징 :

① 일반적으로 슬래그와 가장 혼동하기 쉬운 유형으로 주의 요함. RT필름상에는 직선으로 나타남

② 측면 융합불량은 양끝이 와이어를 절단한 모양으로 용접비드 가장자리에 나타남.

③ Root부의 용융 결함은 Root면을 녹이지 못하여 발생 Back Bead 가장자리에 나타남.

(5) 언더컷 (Undercut)

발생형태 및 원인	방지대책
• 용접 비이드 끝단에 생기는 용접 금속으로 채워 지지 않은 홈으로 기계적 강도 부족 및 노치로서 균열발생 가능성 큼.(피로강도에 큰 영향) • 주요 원인 : ① 용접 전류가 과도하게 높을 때 ② 운봉 속도가 지나치게 빠를 때 ③ 아크 길이가 너무 길 때	• 용접봉의 각도, 운봉 속도, 용접 전류 등을 적정히 조정 • 최종 비이드에서 언더컷 발생시 연삭작업 으로 깊이를 완만하게 감소 • 적절한 더돋기 실시. • 짧은 아크 길이 유지
특징 : ① 용접금속의 주변을 따라서 가늘고 긴 검은선으로 나타남 ② 언더컷은 선상 슬래그와 유사하나 용착금속과 모재의 경계부위에 위치함

(6) 오버랩 (Over Lap)

발생형태 및 원인	방지대책
• 용융된 금속이 모재와 어울리지 못하고 표면위로 용착한계를 넘어 겹쳐진 상태 • 주요 원인 : ① 용접 전류가 너무 약할 때 ② 용접 속도가 너무 느릴 때 ③ 운봉법이 부적절할 경우 ④ 용접봉의 선택불량 시	• 적절한 용접전류와 운봉법에 주의 • 수평필릿의 경우 봉의 각도를 잘 선택 유지.

(7) 스패터 (Spatter)

발생형태 및 원인	대책	형상
• 아크용접, 가스용접에 있어서 용접 중에 비산하는 슬래그 및 금속입자가 용접금속 및 모재에 부착된 것. • 주요 원인 : - 사용전류가 높고 용접봉의 흡습시 슬래그의 점도가 높을 때 - 아크길이가 너무 길거나 아크 블로우가 클 때 - 운봉각도가 부적절할 때 - 모재 온도가 낮은 경우	• 모재의 두께, 봉지름에 맞는 낮은 전류까지 내린다. • 용접봉의 충분한 건조 후 사용한다. • 위이빙을 크게 하지 말고 적당한 아크길이로 한다. • 교류 용접기를 사용하며 아크의 위치를 바꾼다. • 스패터 발생 완전제거 후 도장

(8) 설퍼 크랙 (Sulfur Crack)

발생형태 및 원인	방지대책
강 속의 황(S)이 층상으로 존재하는 설퍼밴드(Sulfur Band)가 심한 모재로서 서브머어지드 아크용접시에 볼 수 있는 대표적 고온균열의 일종	• 황(S)의 영향을 덜받는 와이어와 플럭스의 선택 • 저수소계 용접봉으로 수동용접 실시

(9) 라미네이션(Lamination]

발생형태 및 원인	방지대책
• 모재의 재질 결함으로 강괴에 기포가 압연 되어 설퍼밴드와 같이 띠모양의 층상으로 편재된 강재 내부적 노치. • 강재속에 불순물 및 수소원소 포함시 대전류용접시 균열발생. • 강판의 두께방향(Z)강도를 감소시킨다.	• 홈의 표면의 육안검사후 UT로 Check. • 저수소계 용접봉 사용 • 모재는 킬드강(Killed Steel) 사용

4. 완전용입과 부분용입

가. 개요

<완전용입>	용입의 깊이가 모재두께와 동일한 경우 즉, 용접 이음부 상하가 완전히 용접으로 접합된 것. Full Penetration(FP) 또는 Complete Joint Penetration(CJP)이라고도 함. 현장 용접에서는 중요한 의미로서 자주 거론됨
<부분용입>	상하가 완전히 용접되어 있지 않는 용접을 부분 용입(Partial Penetration) 이라고 함. 용접 설계시 (나)의 경우 S만큼의 용입 깊이로도 이음부의 강도가 충분한 것으로 보면 됨.
∎설계상 완전 용입을 요구하는 것에 대해 부분용입은 절대 허용될 수 없음. ∎피로 파괴가 발생할 우려가 있는 개소는 부분용입을 적용해서는 절대 안됨.

나. 완전용입의 중요성(사례)

형상사진		완전용입용접 미준수로 인한 교량 붕괴사고 사례
	<수직재 붕괴순서> 1. 핀강판과 H빔 플랜지 용접부분 파단 2. 핀강판과 H빔 복부 용접부분으로 수직재무게 지탱 3. H빔 복부 부분에 가로로 피로균열 진행,완전절단	∎개요 1994년 성수대교 10번과 11번 교각사이 현수 트러스에 있어서 게르버 힌지에 연결된 핀강판과 수직재(H형강)플랜지의 맞대기 용접부(두께50mm+18mm)가 설계도면의 X형 완전용입(F.P) 대신 I형 부분용입(P.P)용접으로 시공되어 교량이 붕괴된 사례. ∎불완전용입시 용접부의 유효단면적 감소로 강도 저하 발생. 특히, 용입부족 자체가 균열의 시작점으로 작용하여 파괴인성치의 저하에 따른 피로균열 발생 가능성을 크게 함.
	<개선시공에 의한 완전용입용접모양(a)와 개선시공을 하지 않은 I형 불완전용입용접의 모양(b)>

5. 용접 야금 측면에서의 검토

6. 용접부 외부 형상 측면에서의 검토

Ⅵ. 비파괴검사(NDT, Non-destructive Test)

1. 비파괴검사의 개요

가. 비파괴검사란?

용접부 재질, 형상, 치수에 변화를 주지 않고 그 용접부의 건전성(Soundness)과 신뢰성(Reliability)를 조사하는 방법을 말한다. 비파괴검사 대상 용접부는 육안검사에 합격한 후 시행한다. 육안검사는 용접완료후 대기온도로 냉각된 후에 실시. 단, 조질고장력강에 대해서는 지연성균열 등의 문제로 용접후 48시간이 경과된 후에 실시함이 좋다.

(SM490/SM520 : 24시간 이후, SM570 : 48시간이후 실시)

나. 비파괴검사 방법별 특성 비교(표15)

검사방법	기본 원리	검출대상 및 적용	특 징	적용 Code
방사선(RT, Radiographic Testing)	방사선을 검사체에 照射하여 필름상의 농도 차로 결함 검출	∙용접 부, 주조품 등 內外부 결함 ∙모든 재료적용	∙반영구적 기록보존(필름형태) ∙표면 및 내부 결함 검출 ∙단점 : 방사선 영향	KS B 0845
초음파(UT, Ultrasonic Testing)	초음파를 검사체에 入射시켰을 때 결함으로부터 반사되는 신호를 판독하여 결함 검출	∙용접 주조, 압연, 단조품 등 내부결함 ∙두께 측정	∙균열에 높은 감도 ∙표면감지 양호(내부결함 취약) ∙높은 투과력, 자동화 가능(저렴) ∙단점 : 입자 粗大한 것 곤란	KS B 0896
자기(MT, Magnetic particle Testing)	검사체에 磁束을 흐르게 하고, 자분을 시험체에 살포했을 때 결함부에 형성된 자분모양을 발견하여 결함 검출	∙강자성체 재료 (용접부,주강품 등) ∙내부 결함	∙강磁性體만 적용 가능 ∙장치/방법 단순, 신속 저렴 ∙육안식별 가능 ∙단점 : 외부결함만 가능	KS D 0213
침투(PT, Liquid Penetrant Testing)	검사체표면에 있는 폭이 좁고 작은 결함들을 침투액을 침투시킨 후 현상처리에 의해 피막 표면으로 빨려나오는 것을 보고 결함 검출	∙용접부, 단조품 등의 비기공성 재료 ∙표면開口 결함	∙금속, 비금속 적용 용이 ∙제품크기, 形狀에 무관 ∙단점 : 열린 것(개구)만 가능	KS B 0816
와전류(ECT, Eddy Current Testing)	코일을 사용하여 도체에 시간적으로 변화하는 자계를 주었을 때, 도체에 생긴 와전류가 결함 등에 의하여 변화하는 것을 이용하여 결함 검출	∙파이프, 와이어 등 ∙박막, 두께측정, 재질	∙비접촉, 고속, 자동가능, ∙표면 검출능력 우수 ∙표피효과, 열교환기 튜브 ∙단점 : 비磁性체만 적용가능	KS D 0232 KS D 0251
누설(LT, Leak Testing)	검사 체 내부와 외부 壓力 差에 의해, 유체가 결함 속으로 흘러들어 가거나 결함을 통해 흘러나오는 성질을 이용하여 결함 검출	∙압력용기, 저장탱크, 파이프 라인 등 누설	∙1회 동시검사 완료 ∙微小 누설 량 검출 곤란 ∙檢知제 독성, 폭발성 ∙관통된 불연속만 탐지 가능
음향 (AET)	음향 방출	∙금속, 복합재료, 압력용기 등 내부의 동적 거동파악, 회전체 이상 진단 평가	∙미시 균열의 성장 유무 ∙회전체 이상 진단 등 모니터링 ∙불연속 정적거동은 탐지불가
육안 (VT)	인간의 육안에 의한 결함식별	∙대상체의 결함 유무 식별	∙검사의 신뢰성 확보 어려움
적외선 (IRT)	적외선 에너지 변화	∙표면결함의 고감도검출, 복합재료내부결함 등 열탄성효과에 의한 응력측정	∙방사율 편차가 없도록 배경 잡음 전파경로에 흡수산란 영향 제거
중성자 (NRT)	중성자의 투과성을 이용	∙원자로연료재료, 항공기 부품, 두꺼운 금속용기, 핵연료봉 등 고방사성물질의 결함검사	∙RT검사가 곤란한 것에 유리 (납 등 비중 높은 재료에 적용)

주) 현재 국내 사용 방법은 상기 RT～LT까지 6개 방법이며, 미국, 일본, 유럽 등에서는 중성자(NRT), 적외선(IRT),  음향방출(AET), 레이더(GPR), 육안(VT) 등 10～11개 방법을 사용 중임.

2. 방사선 투과시험(RT, Radiograpic Testing)

가. 원리

x선 및 감마선 등 방사선이 물질을 투과하는 성질을 이용하여 결함의 존재유무를 필름의 이미지로 판단하는 비파괴 검사방법을 말한다.

방사선이 시험체를 투과하는 정도(에너지량)는 재료의 밀도, 결함, 두께변화에 따라 달라진다. 시험체중에 불연속부(그림21의 △χ)가 존재하면 방사선의 흡수가 달라지며, 이는 방사선 투과 사진상에서 명암도(Contrast)로 나타난다.

그림21 방사선 투과시험의 원리

주) I2/I1가 클수록 사진 필름상에 나타나는 검은색의 색도가 커지며 명암도가 증가함.

(I1,2 : 물질1 및 2의 투과후 방사선 강도, △χ : 결함부 크기)

나. 방사선 투과시험의 장・단점

• 품질기록 영구적 보존가능 • 체적형 결함 검출에 우수 • 면상결함에는 조사방향과 평행이어야 함. • 비교적 비싸고, 현상시간 필요	• 재질, 결정구조에 영향을 받지 않음. • 피검사체의 양면에 접근필요 • 후판탐상에는 UT보다 불리 • 방사선 노출에 유의

다. 품질관리시 유의사항

(1) 방사선 안전의식 필요 (방사선 작업구역 설정) (2) 필름판독 오류에 유의 (검사원 자질 부족) (3) 방사선 투과사진 촬영배치 확인 (4) 방사선 투과사진의 필요구비요건 •투과도계의 식별 최소 선지름 확인 •사진의 농도(Density) 확인 •계조계(Constrastmeter)의 값 확인	투과도계 시험부의 유효 길이를 표시하는 기호 투과도계 계조계 방사선투과사진의 식별기호 JC-xxx Txx 촬영일자 Wx 그림22 방사선투과사진 촬영 배치도

그림23 올바른 촬영배치도 선원 투과도계 계조계 시험체 필름	선원 투과도계 계조계 시험체 필름 그림24 잘못된 촬영배치도
•투과도계는 원칙적 선원측면상(Source Side)에 위치(필름측 : 인위적 상질증가) •투과도계, 계조계, 시험유효 범위, 식별기호 등 배치확인

3. 초음파 탐상시험(UT, Ultrasonic Testing)

가. 원  리

초음파(20 KHz 이상의 높은 소리)를 이용한 검사방법으로, 탐촉자(Probe)로부터 1～10 MHz의 초음파 펄스를 시험체에 입사시켜 시험체 내부 결함에 의해 반사되어 돌아오는 초음파(Echo)를 수신하여 내부결함 유무를 판단하는 검출 방법. 결함위치는 송신된 초음파 펄스가 수신될 때까지의 시간, 결함의 크기를 수신된 에코높이로 측정.(수직탐상 및 사각탐상)
	그림25 초음파 탐상시험의 원리

가. 초음파 탐상시험의 장․단점(표16)

장점	단점
•투과능력이 탁월(후판 탐상가능) •균열등 미세결함에도 감도가 높다 (면상결함 검출능력탁월) •결함결과를 신속히 알수있다. (시험결과의 응답성) •검사자 및 주변인에 장애가 없다. •결함위치, 크기, 방향을 어느정도 정확히 측정가능 •이동성 양호	•수동검사시 검사자 고경험 및 지식 요구 •박판 탐상에 부적합 •표면상태에 좌우. •표준시편 또는 대비시험편 필요 •불감대가 존재 •초음파의 전달효율을 높이기 위해 접촉매질이 필요 •결함과 초음파 빔의 탐상방향에 따른 영향이 크다.

나. 방사선 투과시험과 초음파 탐상시험의 비교(표17)

시험방법			방사선투과시험(직접촬영법)	초음파탐상시험(펄스반사법)
원 리			건전부와 결함부에서 투과선량의 차이에 의한 필름상의 농도차	결함에 의한 초음파의 반사
대상 결함	체적결함		◎	○
	명상결함		○(조사방향) △(조사방향의 경사)	◎(초음파빔에 수직) ○(초음파빔에 경사)
결함에 관한 정보	형상		◎	△(여러방향에서 탐상)
	치수	길이	◎(체적결함) ○(면상결함)	○
		높이	△(조사방향을 변화시키는 방법) △(농도차에 의한 방법)	○
위치(깊이)			△(조사방향을 변화시키는 방법)	◎
◎ : 양호, ○ : 가능, △ : 어려움

4. 자분 탐상시험(MT, Magnetic Particle Testing)

가. 원  리

표면 또는 표면직하에 존재하는 결함 검출을 위해 철강재료와 같은 강자성체를 자화시키면 시험체중에 자속흐름이 생기며 이러한 자속의 흐름을 방해하는 결함이 표면에 존재하면 자속의 일부가 누설되므로 결함 양단부에 자극이 형성되는데, 여기에 자분을 뿌리면 자화되어 결함부에 흡착되어 이들의 결함지시 모양을 육안으로 관찰하는 시험방법을 말한다.(그림26참조)
	그림26 자분 탐상시험의 원리

나. 장․단점

•균열등 선상결함 검출능력이 실용화된 다른 시험방법보다 우수

•표면직하의 결함(깊이 2～3mm까지 가능) 및 비금속 개재물도 검출가능

•강자성체에만 적용가능(SUS불가)

•탐상전, 페인트 제거필요

•탈자(필요시)

5. 침투 탐상검사(PT, Liquid Penentrant Testing)

가. 원  리

시험체 표면에 존재하고 있으나 육안으로 볼수 없는 미세결함에 침투액(적색 염료 또는 황록색을 발광하는 형광물질)을 침투시키고 모세관 현상에 의해 침투액을 시험체 표면에 나타나게 함으로써 결함을 검출하는 방법이다.

주) 1. 철, 비철금속에 적용. 특히, MT가 불가한 비자성 재료에 적용가능)

2. 표면결함 검출능력은 MT 보다 다소 떨어지며 검출 가능 결함의 최소 크기는

깊이 1mm, 깊이 20㎛, 폭 1㎛ 정도

나. 각 단계별 시험요령

(1) 전처리 : 시험체 표면 및 결함 내부의 이물질을 제거한다.

(2) 침투처리 : 침투액을 전면에 도포하고, 결함에 침투시킨다.

(3) 세정처리 : 시험체의 표면에 잔존하는 침투액의 잉여분은 닦아낸다.

(4) 현상 : 백색 현상제를 시험체 표면에 도포하여 결함 내부의 침투액이 표면에 들어나게 한다.

(5) 관찰 : 염색 침투액 사용시에는 자연광으로, 형광 침투액의 경우에는 자외선         등으로 조사하여 결함을 관찰한다.

다. 침투탐상검사의 장․단점(표18)

장점	단점
•다공질 재료가 아닌 모든 재료에 적용 가능 •이동이 용이(휴대성) •상대적 비용 저렴 •시험결과 평가 용이 •조명이외 전원 불필요	•코팅, 산화막(녹), 유지 등이 있을 경우 결함 검출 불가 •시험전후 세정 필요 •결함 깊이를 알수 없음.

표19. 도로교표준시방서에 따른 비파괴검사 적용기준(2005.3.개정)

(1) 공장 용접부의 경우

적 용	판정기준	세 부 내 용		방 법
주1) ①완전용입 그루브 용접부 (CJP)	RT (KS B 0845 2류이상) UT (KS B 0896 2류이상)	인장 또는 교번하중을 받는 용접부 검사	․ 시․종점부	RT(2매)
			․ 나머지 길이	UT(전수검사)
		WEB 판	․ 수직 맞대기이음 - 최대 인장점으로부터복부판 높이의 1/2 범위까지 실시 - 교번부에 위치하는 이음부는 100%실시 ․ 수평 맞대기이음 - 용접부의 1/4길이에 대하여 실시	UT (부분검사)
	RT (KS B 0845 3류이상) UT (KS B 0896 3류이상)	․ 압축응력이나 전단응력을 받는 맞대기 이음부는 50%실시 - 크로스빔의 상부플랜지와 주거더의 상부플랜지 또는 스트링거의 상부 플랜지와의 맞대기 이음부는 100%실시		UT
		․ RT or UT의 부분검사는 이음부 전체에 균등히 분포하여야 하며, 이때 결함이 발견될 경우에는 1로트의 나머지 용접부 전길이에 대해 검사 실시(※ 로트 : 동일 용접 조건으로 실시된 용접이음)		RT or UT (부분검사)
	UT (KS B 0896 2류이상 또는 3류이상)	․ T이음부나 모서리이음의 완전용입부 실시		UT
		․ 초음파 탐상검사에서 결함이 발견된 경우에는 보수부와 보수부 양쪽으로 각 50mm씩 추가검사실시		UT
②필 릿 용접부	MT (KS D 0213)	1) 재질 SM520 이하인 경우 ․ 주거더의 복부판과 플랜지간의 필릿 용접부는 단부를 포함하여 매 용접길이 3m당 300mm의 길이에 대해 실시하며 용접길이가 3m가 되지 않는 경우 또는 용접이음형태가 바뀐 곳에서 300mm 검사 실시 2) 재질 SM570 이상인 경우 ․ 주거더의 복부판과 플랜지 또는 플랜지와 종리브간의 필릿용접부는 단부를 포함하여 매 용접길이 3m당 300mm의 길이에 대해 실시 ※ 중대결함 발견 또는 예상시 검사량 증가 가능 3) 중대결함 발견시 ․ 용접의 전체길이 또는 용접 결함이 발견된 위치로부터 양쪽으로 각 1.5m가운데 작은쪽을 선택하여 재검사. 비록 용접결함 구간이 3.0m이하라도 실시. ․ 기타 다른 주요부재의 필릿용접부는 육안검사 원칙이나 균열의심이 있는 경우 상기 기준에 준하여 MT 실시.		MT
주2) ③부분용입 그루브 용접부 (PJP)	UT (KS B 0896 2류이상 또는 3류이상)	․ 단부를 포함하여 매 용접길이 3m당 300mm의 길이에 대해 실시하며 용접길이가 3m가 되지않는 경우, 또는 용접이음형태가 바뀐곳에서도 300mm의 길이에 대해 실시 ․ 용접결함이 발견될 경우 용접의 전체길이 또는 용접결함이 발견된 위치로부터 양쪽으로 각 1.5m가운데 작은쪽을 선택하여 다시 실시. 비록 용접결함 구간이 3.0m이하라도 실시할것		UT

주 1) RT 또는 UT를 기본으로 한다. 다만 RT 적용이 곤란한 경우, 설계도서에 명시된 용접부, 판두께      50mm 이상일 경우 투과력의 문제로 UT를 실시한다.

2) 판정기준은 용입깊이 및 용입길이내의 중요결함을 확인하는 것으로 한다.

(2) 현장 용접부의 경우

적 용	판정기준	세 부 내 용		방 법
현장용접 검사	RT (KS B 0845 2류이상 또는 3류이상) UT (KS B 0896 2류이상 또는 3류이상)	․ 강바닥판을 제외한 주거더의 플랜지, 복부판, 종리브 그리고 강제교각의 보와 기둥의 용접부		RT or UT (전수검사)
		강바닥판의 데크 프레이트간 용접부	․ 시․종단에 연속해서 2매 중간부에서 1m당 1매 또는 용접와이어의 시․종점부에서 1매 검사 - 십자 교차점에서는 사방으로 각 2매씩 검사 ․ 샘플링검사를 할 경우 결함부의 양측 각 1m의 범위에 대하여 추가검사를 실시하고, 이들 개소에서도 결함이 발생된 경우에는 이음부 전체를 검사	RT로 검사할 경우
			․ 용접이음부 전 길이에 대해 실시	UT로 검사할 경우
	MT, UT ((가)항의 ② 및 ③에 따름)	필릿 용접부 및 부분용입 그루브 용접부		MT, UT

그림27 강상판의 NDT 요령

Ⅶ. 결론

용접에 의하여 만들어진 구조물 즉, 용접구조물의 안정성과 신뢰성은 용접 이음부의 품질에 좌우되는 바가 지대하다. 용접이음부의 품질은 무엇보다도 설계와 공작상의 배려 및 감리와 비파괴 검사에 좌우된다.

특히 용접구조물의 설계자는 용접공정을 충분히 이해하고 설계도면에 정확한 기호로 작업내용을 표기하는 것이 필요하며, 더 나아가서 신공정의 도입을 신중하면서도 신속하게 추진하는 지혜와 용기도 요구되는 것이다. 용접시공 현장에서는 설계자의 설계의도를 충분히 이해하고 존중하여 도면에 표기된 대로 충실하게 시공하는 기본적인 마음자세가 가장 중요한 것이다. 또한 용접 구조물의 감리는 강구조물이 안정성과 용접기술에 대한 충분한 전문지식을 보유하도록 하여 전문화시키도록 해야만 늘어나고만 있는 용접구조물의 안정성 확보차원에서 돌파구를 찾을 수 있을 것이다. 또한 현장 감리가 권위적 자세에서 탈피하여 기술적인 지도를 하면서 자연스럽게 감독하는 체제가 선진국의 일부 조선분야에서는 오래전부터 발달하여 경제성도 도모하면서 안정성을 확보하는 조화로운 관계를 정립하기 위하여 노력하고 있는 것이다.

기업의 기본 목적은 이윤추구라고 하지만 경제적 논리가 안정성 확보의 논리를 우선할 수 없다고 하는 것은 인간중심의 경영을 추진하는 현대사회에서 요구되는 기본적인 경영철학이 되어야 할 것이다.

그러나 안정성만을 추구하고 경제성을 무시하게 되면 그 국가사회는 세계시장에서 도태하게 되고 기업은 쇠태해 갈 것이다.

철구기술분야와 용접구조분야에서 이러한 문제점을 극복하기 위해서는 역시 경제적 시공을 기술적으로 지원하면서 안정성 확보를 실현시킬 수 있는 용접구조물 분야의 전문 감리제도가 가장 절실히 요구된다.

현행 건설기술관리법시행령 51조2에 따른 강구조물 용접 비파괴 등의 특수공종에 대한 전문기술자에 의한 감리실시는 바람직한 제도개선이라고 할 수 있다.

끝으로 본 강의가 여러분의 강구조 시공업무에 미력하나마 도움이 되길 간절히 기원합니다.

감사합니다 끝.