2. 용어와 정의 다음의 정의들은 BS 499-1:1991 “Welding terms and symbols-Glossary for welding, brazing and thermal cutting”에서 발췌된 것이다. Welding (용접, 용접작업): 두 개 또는 그 이상의 부재를 열을 가하거나 압력을 주거나 혹은 열과 압력을 가하여서 하나가 되도록 하는 작업으로 이런 부재들 사이에 금속의 성질이 연속되도록 하는 방법이다. Brazing (브레이징): 금속들을 접합하는 방법의 하나로서 열을 가하는 중이나 가한 후에 용융된 용가재가 서로 아주 가까이 접하고 있는 금속들의 틈 속으로 모세관현상에 의해서 흘러 들어가도록 한다. 일반적으로 용가재 금속의 용융온도는 450°C 이상이지만 모재 금속의 용융점 이하에서 이루어진다. Brazing welding (브레이징 용접): 용융 용접 (fusion welding)과 유사한 기술을 사용하는 금속의 접합방법의 하나로 모재금속보다 낮은 용용 온도의 용가재를 사용한다. 그러나 브레이징과 같은 모세관현상이나 모재 사이에서 용융이 일어나는 것은 아니다. Weld (용접): 용접에 의해서 만들어진 금속의 조각들의 이음이다. Joint (조인트: 한글번역 없음): 개별적인 부품이 적절한 개선과 조합이 된 연결을 용접이나 브레이징으로 이음으로 만든 것이다.

Type of Joint Sketch Definition Butt joint (맞 기 이음)

두 개의 부재가 서로의 끝이나 모서리가 조인

트 부분에서 135° 에서 180° 각도의 연결을 말한다.

T-joint (티 이음)

한 부재의 끝 단이나 모서리가 다른 부재의

면과 연결되고, 조인트 부분에서 서로 이루는 각도가 5°에서 90°까지의 각도를 갖는 연결을 말한다.

Corner joint (모서리 이음)

한 부재의 끝단이나 모서리가 다른 부재와 이

루는 각도가 30°에서 135°까지의 각도를 갖는 연결을 말한다.

Edge joint (엣지 이음)

서로 만나는 부재의 끝단이나 모서리가 다른

부재와 이루는 각도가 0°에서 30°까지의 각도를 갖는 연결을 말한다.

Cruciform joint (십자 이음)

두 개의 부재가 다른 하나의 평판에 서로 반

방향에서 십자 모양으로 같은 축선에서 만나는 연결을 말한다.

Lap joint (겹치기 이음)

서로 겹쳐지는 두개의 부재가 0°에서 5°까지의 각도를 갖는 연결을 말한다.

2.1 용접의 형태

2.1.1 형상의 관점에서 본 용접의 형태

Autogenous weld (한글번역 없음): 용가재 없이 만들어지는 용융 접합. 이 용접은 TIG나 산소가스용접으로만 가능하다. Slot weld (홈 용접): 겹쳐진 두 부재를 필렛용접으로 접하는 방법으로 한 부재의 구멍에 원주로 필렛용접을 시공한다. 한 부재의 표면을 용접하기 위해서 다른 부재에 구멍을 뚫어서 서로 접촉면을 만든다.

Plug weld (플러그 용접: 한글번역 없음): 홈 용접과 같은 부재의 연결로 구멍과 홈을 용접으로 완전히 채우는 방법이다.

2.1.2 용입의 관점에서 본 용접 형태 Full penetration weld (완전용입 용접): 용접금속이 조인트의 루트부분까지 완전히 녹여서 용입이 된 용접 조인트. 미국 규격에서는 CJP (Complete joint penetration)용접이라고 부른다 (AWS D1.1).

Partial penetration weld (부분용입 용접): 조인트의 루트가 완전히 용입되지 않은 용접으로 미국 규격에서는 PJP (Partial penetration weld)용접이라고 부른다.

2.2 조인트의 형태 (BS EN ISO 15607) Homogeneous joint (한글번역 없음): 용접 조인트에서 모재와 용접금속의 물리적 성질이나 화학성분이 크게 차이 나지 않는 경우의 조인트이다. 예를 들어 탄소강으로 된 두 부재와 탄소강의 용접봉의 조합. Heterogeneous joint (한글번역 없음): 용접 조인트에서 모재와 용접금속의 물리적 성질이나 화학성분이 크게 차이 나는 경우의 조인트이다. 예를 들어 주조품에 니켈이 함량이 높은 용접봉을 사용하는 경우. Dissimilar joint (한글번역 없음): 용접 조인트에서 두 모재의 물리적 성질이나 화학성분이 크게 다른 경우의 조인트이다. 예를 들어 스텐레스 압력용기에 부착되는 탄소강 리프팅 러그의 경우.

2.3 완성된 용접의 형상 Parent metal (모재): 용접, 브레이징용접, 또는 브레이징으로 연결되거나 표면에 용접금속이 용착된 금속. Filler metal (용가재): 용접, 브레이징용접 또는 브레이징이나 표면용접에 접합해주는 금속. Weld metal (용접금속): 용접이 진행되는 동안 용융되고, 용접을 유지하고 있는 모든 금속. Heat-affected zone (HAZ) (열영향부): 용접 중에 발생하는 열의 영향으로 금속학적인 변화를 입은 모재로 용융은 되지 않은 부분이다. 가스절단의 경우도 포함한다. Fusion line (용융선): 용접에서 용접금속과 열영향부 사이의 경계선. Weld zone (용접부): 용접금속과 열영향부를 포함하는 부분. Weld face (용접면): 용접 작업이 이루어진 부분에서 바깥으로 노출된 융합된 표면. Root (루트: 한글번역 없음): 용접작업 중에 용접이 되는 모재 중에 용접사로부터 가장 멀리 떨어져 있는 첫번째 용접패스가 이루어지는 부분. Toe (토우: 한글번역 없음): 용접면과 모재 사이의 경계 또는 각 용접패스와의 경계. 이 부분은 아주 중요한 용접형상으로 이 곳은 높은 피로가 집중되므로 용접균열이 시작되는 경우도 있다 (예를 들어 반복하중균열, 냉간균열). 피로집중을 줄이기 위해서는 모재와 이어지는 토우부분을 부드럽게 연결되도록 만들어야 한다.

Excess weld metal (과 여성): 토우가 이어지는 평면의 바깥에 쌓여진 용접금속. 다른 표현으로는 reinforcement 또는 overfill이라고도 한다.

2.4.1 용접그루브의 형상 Angle of bevel (개선각도): 용접이 될 부재의 모서리에 용접을 할 수 있도록 준비하는 모서리의 각도이다. MMA(manual metal arc: SMAW)용접을 이용한 탄소강 용접을 위한 V-그루브인 경우의 각도는 30°이고, U-그루브인 경우는 8°-12°이다. 또 한면 개선용접의 경우는 50°이고, J-그루브의 경우는 10°-20°이다. Included angle (그루브각도): 용접이 될 부재의 용융면과 용융면 사이의 각도이다. 한면 V, U-그루브와 양면 U-그루브의 경우는 개선각도의 두배가 된다. 단면개선, 단면 J-그루브, 양면 개선과 양면 J-그루브의 각도는 개선각도와 동일한 값이다. Root face (루트면): 루트부분에서 개선이 되지 않았거나 그루브로 만들어지지 않은 용융면에 존재하는 부분. 그 크기는 용접기법과 모재에 따라 달라질 수 있다. 탄소강 소재의 완전용입용접을 위해서는 1-2mm 정도가 된다. Gap (간극): 용접부재 간의 단면에서 두 부재의 끝이나 모서리 또는 표면에서 어떤 값이든 가장 가까운 거리를 의미하며, 탄소강의 완전용입용접의 경우에는 1-4mm 정도가 된다. Root radius (루트 반경): 개선 중 단면-J, U, 양면-J 또는 U그루브 용접에서 용융면의 곡선이 되는 부분의 반경. MMA, MIG/MAG 그리고 산소가스용접의 단면 또는 양면-U의 경우의 루트반경은 6mm 정도이고, 단면 또는 양면-J 의 경우는 8mm 정도가 된다.

Land (랜드): J 또는 U 그루브 부분에서 곡선이 되는 분과 루트면 사이의 용융면의 직선 부분. 0가 될 수도 있다. 알미늄 합금의 MIG 용접을 위한 그루브의 경우에 만들 수 있다. (AWS에서는 언급되어 있지 않다.) 2.4.2 용접그루브의 형태 Open square butt preparation (무개선 그루브) 이 그루브는 얇은 부재의 용접에 사용되고, 한 쪽면이나 양쪽 면에 적용할 수 있다. 만약 루트간극이 “0” 즉, 간극이 없다면 (예를 들어 부재가 직접 닿는 경우) 이 그루브는 closed square butt preparation (여기서는 open과 close를 나누고 있다)이 된다 (용입이 어렵기 때문에 추천되지 않는다).

Single V preparation (한면 V 그루브) V그루브는 가장 일반적으로 사용되는 그루브 중의 하나이다. 산소절단이나 프라즈마절단을 이용해서 만들 수 있고, 경제적이고 빠른 방법이다. 두꺼운 부재의 경우에는 양면 V그루브가 사용되는데 용착량을 줄일 수 있고, 양쪽에서 용접하므로 잔류응력의 균형을 맞추어서 용접변형 (angular distortion)을 줄일 수 있다.

Double V preparation (양면 V그루브) 그루브의 깊이는 양쪽이 동일하다 (symmetric double V preparation). 어떤 경우는 깊이를 어느 한쪽이 더 깊게 할 수 있다 (asymmetric double V preparation). 보통 이런 경우는 한쪽을 두께의 1/3로 하고 그 반 쪽은 2/3으로 그루브를 만든다. 이런 칭 그루브는 루트의 뒷면에 백가우징을 하므로서 용접변형을 줄일 수 있다. 단면 V그루브는 한면에서만 용접을 시공하도록 하고, 양면 V그루브는 양쪽에서 용접을 시공할 수 있도록 한다 (같은 방법이 모든 양면 용접에 적용된다).

Single U preparation (한면 U그루브) U그루브는 오직 기계가공 (공정시간이 많이 걸리고 비용이 비싸다)으로만 작업이 가능하다. 그렇지만 이 경우는 취부작업에서 V그루브보다 더 적은 치수 허용값을 얻을 수 있다. 보통 한면 V그루브에 비해서 두꺼운 모재에 적용되고 (U그루브는 V그루브에 비해 요구되는 용착량이 적고, 잔류응력과 변형이 적다). V 그루브와 비슷하게 아주 두꺼운 모재에는 양면 U그루브를 사용할 수 있다.

Double U preparation (양면 U그루브): 보통은 이런 그루브는 랜드가 요구되지 않는다 (단, 알루미늄 합금은 예외).

Single V preparation with backing strip (백킹판 부착 단면 V그루브): 백킹판(백킹재와 구별하기 위해서 백킹판으로 표현함)은 모재와 동일한 소재를 사용한다. 백킹판의 두께는 최소 6mm로 한다. 이것은 전류를 증가시켜서 완전용입용접이 가능하도록 하고 용락이 없이 용착량을 증가 시킬 수 있어서 생산성을 높일 수 있다. 보통 백킹판은 부재의 뒷면에 필렛용접으로 취부용접(tack weld)된다. 이런 형태의 용접의 주된 문제는 피로저항이 좋지 못하고, 모재와 백킹판 사이의 crevice corrosion (한글번역 없음)의 가능성이 있다. 이것은 모재와 백킹판 사이에서 형성되는 틈새(built-in crevice) 때문에 비파괴검사로서 확인하기 어렵다. 여기에는 루트면이 없다는 것을 알아야 한다.

Single bevel preparation (한면개선그루브): Double bevel preparation (양면개선그루브): Single J preparation (한면J 그루브): Double J preparation (양면 J그루브): 위의 모든 그루브 (한면/양면 개선 그리고 한면/양면 J)는 T-조인트에도 사용될 수 있다. 양면그루브는 두꺼운 부재에 추천된다. 이런 그루브의 주된 잇점은 한쪽 부재에만 개선을 시공하기 때문에 (시공의 비용이 적고, 부재의 단차 발생의 우려가 적다). 용접 그루브에 한 자세한 정보는 BS EN ISO 9692를 참조할 것.

2.5 Size of Butt Welds (맞 기 용접의 크기)

Full penetration butt weld (완전용입 맞 기용접)

Partial penetration butt weld (부분용입 맞 기용접)

일반적인 계산방법은:

실제 목두께= 설계 목두께 + 용접여성고 Full penetration butt weld ground flush (비드를 제거한 완전용입 맞 기용접)

Butt weld between two plates of different thickness (두께가 다른 맞 기 용접)

Run (pass) 패스:용접봉이 한번 지나가는 동안에 용착되거나 용융된 금속

Layer (용접층): 한 패스나 여러 패스로 만들어진 용접금속의 층

2.6 Fillet Weld 용융 용접에서 맞 기용접, 모서리용접 또는 점용접과 달리 용접된 단면이 거의 삼각형을 이루게 된다.

2.6.1 Size of Fillet Welds 맞 기용접과 달리 필렛용접은 여러 가지 치수를 이용해서 정의된다. Actual throat thickness (실제 각목): 두 선 사이에서 직선 거리로 바깥 토우에 연결되는 선에 평행을 이루는 선과 용접면에서 접선을 이루고 가장 먼 곳에 용융된 용입부분. Design throat thickness (설계 각목): 설계 목적으로 사용되는 목두께의 최소 치수. 또한 유효 목두께라 부른다. 도면에서는 “a”로 표기한다. Leg length (각장): 필렛용접의 토우와 용융면의 실제 또는 투영된 교차점으로부터의 거리로 용융면을 가로 질러서 측정된다. 도면에서는 “z”로 표기한다.

2.6.2 Shape of fillet welds (필렛용접의 형상) Mitre fillet weld (등각장 필렛용접): 평편한 용접면을 가진 필렛용접으로 각장의 길이가 허용공차 안의 범위 안에서 서로 같다. 이 형상의 설계목두께 “a”와 각장 “z”가 되는 용접단면적은 정이등변삼각형이다. 설계목두께와 각장과의 관계는 a=0.707 x z or z=1.41 x a

Convex fillet weld (볼록 필렛용접): 용접표면이 볼록한 필렛용접. 마이터 필렛용접의 경우에 각장과 설계목두께 사이의 관계에서 이런 용접은 유효하다. 이 경우에 용접금속의 여성이 존재하므로 실제 목두께가 설계목두께보다 더 크다.

Concave fillet weld (오목필렛용접):용접표면이 오목한 필렛용접. 마이터 필렛용접의 경우에 각장과 설계목두께 사이의 관계에서 이런 용접은 유효하지 못하다. (역자주: 번역 상 약간의 오해가 있을 수 있을 것 같아서 부가해서 설명한다면, 실제각장이 설계값을 만족한다면 그 필렛용접은 불합격이라 볼 수 없

을 것이다.) 또한 설계목두께는 실제목두꼐와 동일하다. 용접면과 모재 주변이 스무스하게 연결되기 떄문에 용접의 토우에서 앞의 볼록필렛용접과 비교해서 응력집중이 줄어든다. 이런 이유로 피로현상으로 인해서 파괴가 일어 날 수 있는 반복하중을 받는 부재에 강하게 요구되는 형태이다. (역자주: 필렛용접의 경우는 반드시 각목을 만족해야 하면 설계강도를 만족할 수 있어 반복하중에 작용하는 부재에 사용할 수 있으나, 이런 경우는 필렛용접보다는 완전용입용접으로 시공하는 것이 바람직할 것으로 보인다. 필렛용접은 기본적으로 루트 안 쪽으로 결함을 갖고 있고, 루트에 응력이 집중될 수 있기 때문에 반복피로하중이 작용하는 부재에는 부적합한 것으로 사료된다. 특정한 기술적은 근거를 갖고 언급하는 의견이 아니므로 학술적으로는 논란의 소지가 있는 개인적은 의견입니다.)

Asymmetrical fillet weld (부등각장 필렛용접): 수직각장과 수평각장이 서로 같지 않는 필렛용접. 마이터 필렛용접의 경우에 각장과 설계목두께 사이의 관계에서 이런 용접은 유효하지

못하다. 그 이유는 용접의 단면이 이등변삼각형이 되지 않기 때문이다. (역자주: 번역 상 약간의 오해가 있을 수 있을 것 같아서 부가해서 설명한다면, 실제각장이 설계값을 만족한다면 그 필렛용접은 불합격이라 볼 수 없을 것이다.)

Deep penetration fillet weld (깊은용입 필렛용접): 통상의 용입보다 더 깊은 필렛용접. 이런 용접은 고입열의 용접기법으로 만들어진다 (예를 들어 SAW 또는 스프레이 이행을 이용한 MAG). 이런 용접형태는 요구되는 목두께을 얻는 반면에 용착금속의 양을 줄이기 위해서 더 큰 아크 용접의 이점을 이용하여 잔류응력의 수준을 낮추도록 유도한다. 지속적이고 일정한 용입을 얻기 위해서 이송속도는 일정하고 유지되어야 한다. 결과적으로 이 용접은 일반적으로 기계화용접 (mechanized welding) 또는 자동용접(automatic welding) 기법을 사용한다. 또한 비드폭에 비해 아주 깊은 비드(high depth-to-width ratio)가 되므로 응고균열이 비드 중앙(solidification centerline cracking)에서 발생할 가능성이 증가된다. 이런 용접이 앞에서 서술한 종류와 달리 표현하기 위해서 목두께를 “a” 신 “s”로 표시한다.

2.6.3 Compound of Butt and Fillet Welds (맞 기와 필렛의 조합용접) T-조인트에 사용되는 맞 기와 필렛용접의 조합용접은 완전용입, 부분용입 또는 두께가 다른 두 판재의 맞 기이음으로 이루어질 수 있다. 그루부용접의 꼭 기에 필렛용접을 추가하여 용접면에서 모재를 자연스럽게 이어지도록 해주어 용접 토우에서 응력집중을 줄여준다.

2.7 Welding Position, Weld Slope and Weld Rotation (용접자세, 용접기울기 그리고 각도) Weld Position (용접자세): 용접의 방향을 표현한다 (자세한 내용은 ISO 6947을 참조할 것). Weld Slope (용접기울기): 루트의 선과 수평선의 양의 X축이 이루는 각도, 수학적으로 양의 방향으로 측정된다 (예, 반시계방향).

Weld Rotation (용접각도): 용접의 중심선과 양의 Z-축 또는 Y-축에 평행한 선 사이의 각도로 용접의 횡단면의 면에서 수학적으로는 양의 방향 (예, 반시계방향)으로 측정된다.

Welding Position Sketch Definition

Flat (아래보기)

용접의 중심선이 수직이 되게 수평으로 용접하는 자세. ISO 6947에 따라 PA로 표시.

Horizontal-Vertical (수평-수직)

수평으로 용접하는 자세로 (필렛용접에 적용된다). ISO 6947에 따라 PB로 표시.

Horizontal (수평)

용접의 중심선이 수평이 되게 수평으로 용접하는 자세. ISO 6947에 따라 PC로 표시.

Vertical up (수직 상진)

용접을 수직 윗 방향으로 용접하는 자세, ISO 6947에 따라 PF로 표시.

Vertical down (수직 하진)

용접을 수직 아래 방향으로 용접하는 자세, ISO 6947에 따라 PG로 표시.

Overhead (윗보기)

용접의 중심선이 수직이 되게 수평으로 윗보기로 용접하는 자세. ISO 6947에 따라 PE로 표시.

Simplified view

Tolerances for welding position (PA)

Tolerances for welding position (PC)

Tolerances for welding position (PF or PG)

2.7 Weaving (위빙) 용접금속을 용착시키는 동안 용접전극이나 노즐을 용접방향의 횡방향으로 반복하여 움직여서 비드를 만드는 방법으로 보통 수직 상진용접에 사용되는 기술이다.

Stringer bead (스트링거 비드): 용접금속을 용착시키는 동안에 위빙을 자주 작게 하거나 하지 않고 만든 용접비드