용접물에 대한 안정성을 증명하기 위해서는 용접검사가 이뤄져야 한다. 그리고 용접에 대한 검사는 사람이 육안상 주관적으로 하는 것이 아니라 검증된 장비를 이용해서 객관적으로 이뤄져야 한다.
용접에 대한 검사는 여러 가지 방법으로 미뤄지게 된다. 용접부를 측정하거나 검사하는 방법은 용접부 검사시 용접 전에 검사하느냐, 용접 중에 검사하느냐, 용접 후에 검사하느냐로 구분하는 방법 등 여러 가지가 있으며, 각각 방법에 따라 검사 결과도 다르게 나오는 것으로 알려진다.
 

용접검사의 종류
① 용접 전 검사: 용접할 재료의 단면 형상이나 용접 부재의 직선도 및 청소상태를 검사해 용접하는 데에서 최고 상태의 조건 용접으로 실시함으로써 최대한 결함이 발생하지 않도록 하는 방법이다. 트임새 모양, 구속법, 모아대기법, 자세의 적부 등에 대해 검사한다.

② 용접 중 검사: 용접의 재료와 장비로 인해 결함이 발생하는지를 용접 도중에 검사하는 방법이다. 용입 상태와 용접폭, 표면 형상 등을 체크한다. 용접봉, 운봉, 전류 등에 대해 검사한다.

③ 용접 후 검사: 용접이 완료된 상황에서 구조적으로 용접 내·외부에 결함이 있는지를 체크하는 검사로, 흔히 생각하는 용접측정 및 검사가 대부분 이에 속한다. 외관검사, 절단검사, 비파괴검사(방사선 투과법, 초음파 탐상법, 자기분말 탐상법) 등으로 이뤄진다.

1) 파괴 검사
파괴검사는 검사자의 육안으로 확인이 불가능하거나 비파괴 검사장비로도 확실한 결과를 분석하기 어려울 경우 이를 절단해서 절단부위의 용접상태를 분석함으로써 결함을 예상하고, 결함이 추정된다면 이를 토대로 수정할 수 있도록 하는 검사방법이다.

2) 비파괴 검사
보통 용접검사라고 하면 외부검사, 즉 비파괴검사가 많이 거론된다. 비파괴검사는 가장 일반적으로 이뤄지는 용접 검사방법으로 방사선, 초음파, 전자기, 유체, 열, 빛 등을 이용해 재료, 기기 구조물 등의 성질과 내부 조직을 변화시키거나 파괴하지 않고 시험체 내·외면의 결함 존재 유무, 음력상태, 특성, 재질변화, 건전도 등을 검사하는 안전성 평가기술이다. 다음 <표1>에서 비파괴 검사 방법 중 치주 및 재질 등을 탐지하는 방법에 대해 분류했다.
비파괴 검사는 방사선, 초음파, 전자기, 유체, 열, 빛 등을 이용해 재료, 기기 구조물 등의 성질과 내부 조직을 변화시키거나 파괴하지 않고 시험체 내·외면의 결함 존재 유무, 응력 상태, 특성, 재질 변화, 건전도 등을 검사하는 안전성 평가 기술로, 제품의 신뢰성 향상과 제조 기술의 개량 및 제조 원가 절감에 크게 기여한다.
선진국의 경우 20세기 초부터 널리 사용되기 시작했으며, 석유 화학 설비의 건설 및 가동 중의 유지 보수 검사, 상하수도관의 누수, 누출을 방지하기 위한 검사, 발전소의 안전성 확보를 위한 가동 전 및 가동 중 검사, 가스 공급 배관 및 설비의 건설 및 유지 보수 검사, 지역 난방 열 배관의 건설 및 유지 보수 검사, 각종 교량과 토목 구조물의 건설 및 유지 보수를 위한 정밀 안전 진단뿐 아니라 모든 산업 설비, 교량, 터널, 항만, 수리 시설, 토목, 건축 구조물, 부품, 소재 등까지 광범위하게 적용되고 있다.

① 방사선 투과 검사(Radiographic Testing: RT): 가장 널리 사용되는 방법으로 X선, r선 등을 시험체로 조사해 그 흡수 특성의 차이로부터 내부의 손상 및 치수, 재질 등을 탐지하며 보통은 사진 필름 촬영으로 결함 여부를 판정한다. 주로 강재, 철강 부품 및 구조물 등의 결함 판정에 쓰인다.
방사선 투과 검사는 검사 장소의 제한이 있으며, 인체에 유해하고 검사관의 판단에 개인판정 차이가 크다는 단점이 있지만 검사한 상태를 기록으로 보존이 가능하고 두꺼운 부재의 검사가 가능하다는 장점을 안고 있다.

② 초음파 탐상 시험법(Ultrasonic Testing: UT): 용접검사는 역사적으로 초음파 flaw detector와 phased array 시스템의 가장 중요한 활용 분야였으며 절차도 잘 정립돼 있다. 대부분의 파이프라인, 플레이트, 그리고 맞대기 용접, T-joints, 겹이음, 노즐 용접, 그리고 필릿 용접 중의 특정 타입에 사용할 수 있다.
초음파 탐상 시험법은 초음파 탐상 장비를 이용해 초음파를 용접부에 입사시켜 그 반사파의 세기 및 위치 등을 측정해 손상 유무와 치수 등을 탐지하는 방법으로, 금속 재료 및 제품과 세라믹, 플라스틱에 사용된다. 그리고 초음파 탐상 시험법은 넓은 면을 판단할 수 있으므로 빠르고 경제적이지만, T형 접합부 검사는 가능하나 복잡한 형상의 검사는 불가능하고, 기록성이 없으며 검사관의 기량에 판정을 의존해야 한다는 단점이 있다.(그림 1 참조)

③ 액체 침투 탐상 시험법(Liquid Penetrant Testing: PT): 침투성이 좋은 액체를 시험체 내부에 적용해 표면의 손상 내부에 침투한 액체로 손상을 탐지하는 방법으로 주로 금속재료, 플라스틱, 세라믹 재료에 적용하며 시험툴로는 침투액과 세정액, 현상제를 사용한다. 검사가 간단하며, 1회에 넓은 범위를 검사할 수 있고 비철금속도 가능하다. 또한 표면 결함 분석이 용이하다는 장점이 있다.

④ 자분 탐상 시험법(Magnetic Particle Testing: MT): 자화기, 자분, 블랙라이트를 사용해 강자성 재료를 자화하고 균열 등 불연속 부위에서 누설하는 자계에 자분을 흡착시켜 손상을 탐지하며, 강자성재 및 제품에 사용된다.
육안으로 외관 검사시 나타나지 않은 균열, 흠집, 검출 가능하고 검사결과의 신뢰성이 양호하지만 용접부위의 깊은 내부에 결함 분석이 미흡하다는 단점이 있다.

⑤ 와전류 탐상 시험법(Eddy Current Testing: ET): 와전류 장비는 통상적으로 전세계의 시장에서 용접의 무결성과 품질 검사를 위해 초음파와 함께 사용된다. 와전류 탐상 장비로 교류 자장을 가한 금소 재료 표면에 생기는 와전류의 변화를 측정해 손상, 재질, 치수 등을 탐지하며 금속재료의 결함 여부 측정에 쓰인다.

⑥ 누설 자속 탐상 시험법: 누설 자속 탐상 장비로 강자성 재료 및 제품에서의 손상을 탐지하며, 자화된 강재 등의 손상 부분에서 누설하는 자계의 세기로부터 균열과 치수 등을 측정하는 방법이다.

⑦ 전위차법: 주로 금속 재료, 카본 재료 및 제품의 결함 여부 판단을 위해 쓰이며 시험 물체 표면에 전류가 흐르게 한 후 표면의 국부적인 전위차로 표면의 균열 등을 탐지하는 방법이다.

⑧ 산업용 내시경 검사: 식품 및 의약품 시설의 용접검사는 제품 생산전에 시설배관의 청정도를 점검하기 위해 중요하다. 산업용 내시경 검사는 용접비드의 품질과 색상, 그외 용접부위를 삽입부가 긴 videoscope를 이용하여 시각 검사를 할 수 있다.

⑨ 적외선 서모그래피법: 적외선 서모 카메라를 사용해 고체 재료 및 구조물에서 나오는 적외선 방사를 받아 표면 온도의 2차원 화상으로 변환해 건전성을 탐지하는 방법이다.(그림2 참조)

⑩ 고속카메라: 고속카메라를 이용해 용접공정(방울형성 및 용접부 활용)을 확인할 수 있다. 용접공정은 자가발광하기 때문에 눈부심으로 인한 image flare 가 발생되지 않도록 특정필터가 필요하다. 대안으로 사용자는 IR 레이저 조명을 사용해 렌즈필터와 함께 장착된 고속카메라를 통해 용접공정을 검사할 수 있는 방법이다.

⑪ 레이저 용접 검사: 용접 내부의 품질에는 아무런 결함에 없다는 전제 하에, 레이저 빔을 이용해 외관의 형상으로부터 용접의 결함을 검출하는 방법이다. 자동 레이저 용접선 추적 검사, 레이저 비전 센서를 이용한 용접 품질 검사, 레이저 용접 비드 검사 등이 있다. (그림 3 참조)

⑫ 육안 시험: 인간의 눈을 통해 표면 손상을 탐지하는 방법으로, 광학기기 등 보조 수단을 사용하는 경우도 있다. 단, 시력과 검사자의 경험이 결과에 커다란 영향을 끼치게 된다.

용접 모니터링
용접 모니터링 시스템은 용접 작업 시 실시간으로 용접 결함을 판단해 알려주는 장치다. 용접 관련 분야에서 용접 기술의 선진화 및 품질 향상을 위해 반드시 필요한 용접 품질 평가, 용접 데이터의 체계적인 구성, 선급, ISO 등의 각종 인증, 6시그마 등의 품질관리, 장비 및 재료의 개발, 교육 및 각종 연구 등에 최적화돼 적용되고 있다.

① 아크 모니터링 시스템
CO2, Mig, Mag, 펄스 용접기 및 교류 피복 아크 용접기 등에 연결해 용접물의 상태와 품질에 영향을 미치는 주요 인자인 용접 전류 파형과 용접 전압 파형 및 와이어 송급 속도 등을 동시에 모니터링해 같은 시간축에서 검토 및 분석이 가능하다. 자동 계측 기능과 단락 횟수의 계산 기능 및 파형의 축소, 확대 기능을 비롯한 다양한 분석 기능을 이용해 아크 안정성이나 용접 장치의 상태 및 용접 품질 등을 보다 신속하고 정확하게 평가할 수 있으며, 이를 통해 용접 불량률을 최소화시킬 수 있는 시스템이다.(그림 4 참조)

② 스팟 모니터링 시스템
단상교류, 소형 인버터 직류, 대형 인버터 직류, 컨덴서 저항 용접기 등에 연결해 저항 용접 장치의 상태와 품질에 영향을 미치는 주요 인자인 전류, 전압 및 가압력을 동시에 모니터링해 같은 시간 축에서 검토할 수 있으며, 저항 용접 장치의 상태와 용접 품질을 보다 신속하고 정확하게 평가해 저항 용접 불량률을 최소화할 수 있는 시스템이다.
대부분의 스팟 용접기에서 채용하는 교류전원으로부터 모니터링한 전류와 전압의 파형은 실효치의 형태로 전환할 수 있으며, 이를 이용해 저항의 연속적인 변화를 알 수 있을 뿐 아니라, 직류 인버터 전원의 경우에도 저항의 변화를 연속적으로 알 수 있는 시스템이다.

③ 레이저 용접 모니터링 시스템
레이저 용접 모니터링 장치란 레이저 용접 현상을 다양한 센서들을 이용해 계측하고, 이를 통해 용접부의 품질을 평가하는 장치를 말한다. 레이저 용접에서 발생되는 키홀이나 용융풀, 상변화의 상태를 카메라(CCD, CMOS, IR 카메라 등), 포토 다이오드, AE Transducer 및 마이크로 폰 등을 이용해 관찰하며, 용접의 입력 변수와의 계측된 결과 간의 상관관계 분석을 통해 용접부의 품질을 예측하는 방법을 사용한다.

(3) 용접 검사부의 위치
1)외부검사
용접부를 손상시키지 않는 범위 내에서 용접부를 주로 육안으로 분석하는 방법으로, 외관검사 만으로 용접 결함의 70~80%까지 분석할 수 있으므로 숙련된 기술자의 철저한 검사가 필요하다.

2)내부검사
용접면의 내부를 측정 검사해 결함 여부를 판단한다. 육안으로는 확인할 수 없으므로 ‘비파괴 검사’와 같은 장비를 사용해 장비에 의한 데이터로 결함 여부를 판단할 수 있으며 ‘파괴검사’ 또한 일종의 이 검사에 속한다고 할 수 있다.

출처: 메탈넷코리아