용접선에 작은 기포(방울 모양)가 여러 개 생기는 원인
용접 실습에서 용접선을 따라 동그란 기포나 방울 모양이 군데군데 나타나는 현상은 초보자뿐 아니라 경험 많은 작업자도 종종 겪는 문제입니다. 이런 기포는 ‘포로시티(Porosity)’ 혹은 ‘기공’이라고 불립니다. 왜 이런 현상이 발생할까요?
1) 포로시티(기공)의 주요 원인
* 습기, 오염, 기름: 가장 흔한 원인은 용접봉이나 모재(금속)에 남아 있는 습기와 오염물입니다. 습기나 기름이 남아 있으면 용접 중에 수분이 기화하면서 작은 기포가 생깁니다. 예를 들어, 비에 젖은 우산을 접어 방 안에 두면 습기가 벽에 맺히듯, 금속 표면의 수분이 열에 의해 갑자기 증발하면서 비드(용접선) 안에 기포를 만듭니다.
* 용접봉의 보관 불량: 오랫동안 공기 중에 방치하거나, 습한 곳에 둔 용접봉은 피복이 습기를 머금어 포로시티가 잘 생깁니다.
* 부적절한 용접 조건: 아크 길이가 너무 길거나, 전류가 약해서 금속이 충분히 녹지 못할 때도 기포가 발생할 수 있습니다. 바람이 많이 부는 곳에서 가스 용접을 하면 보호가스가 날아가 기포가 잘 생깁니다.
* 가스 공급 문제(가스용접의 경우): CO₂, MIG, TIG 등 가스 보호용접에서는 가스량이 부족하거나 토치 각도가 잘못되면, 대기 중의 산소가 침투해서 포로시티가 증가합니다.
2) 일상적 비유
이 현상은 마치 팬케이크 반죽에 물이나 우유가 골고루 섞이지 않아 덩어리(기포)가 생기는 것과 비슷합니다. 용접도 ‘모재 표면 준비’, ‘재료 보관’, ‘적정 온도 유지’가 안 되면 ‘반죽 속 기포’처럼 용접 비드 속에 방울이 생깁니다.
3) 예방법
* 실습 전에 금속과 용접봉을 꼭 깨끗하게 닦고, 습기를 완전히 말려야 합니다.
* 용접봉은 건조하고 밀폐된 용기에서 보관해야 하며, 오랜 시간 공기 중에 노출된 것은 사용하지 않는 것이 좋습니다.
* 전류, 아크 길이 등 조건을 잘 맞추고, 바람이 강한 환경에서는 차단막을 설치하는 것이 좋습니다.
정리하면, 비드에 기포가 생기는 주된 원인은 습기, 오염, 가스 관리 불량, 그리고 작업 조건 미흡 때문이며, 관리와 예방법을 잘 지키면 예방할 수 있습니다.
비드가 중간에 끊긴 자리와 이어진 자리가 눈에 보일 때 품질에 미치는 영향
용접선(비드)을 만들 때 한 번에 길게 이어서 완성하지 못하면, 중간에 잠깐 멈추었다가 다시 이어서 작업하는 경우가 생깁니다. 이럴 때 이어진 자리가 눈으로 구분될 정도로 표시가 나면, 실제 품질에 영향이 있을까요?
1) 끊긴 자리와 이어진 자리의 문제점
* 접합 불량 가능성: 이어진 자리(‘스타트’와 ‘스톱’ 구간)는 용접이 연속적으로 이뤄진 부분에 비해 열 분포와 냉각 속도가 다르기 때문에, 내부에 기공, 슬래그 혼입, 균열 등 결함이 발생하기 쉽습니다.
* 불균일한 용입(융입): 다시 시작할 때 모재와 용접봉이 완전히 섞이지 않거나, 아크가 바로 안정적으로 형성되지 않으면 이음매에 빈틈(용입부족)이 남을 수 있습니다.
* 표면 미관과 구조적 강도: 표면에서 볼 때 이어진 부분이 눈에 띄게 튀어나오거나 움푹 들어간 형태라면, 그 부분의 강도가 약해질 수 있습니다.
2) 일상적 비유
이 현상은 마치 연필로 긴 선을 그릴 때, 중간에 멈췄다가 다시 그리면 이어진 부분이 진하거나 겹쳐져 보이는 것과 비슷합니다. 그림에서는 미관상만 문제일 수 있지만, 용접에서는 구조적 결함이 될 수 있습니다.
3) 실제 영향
* 강도가 약해져 충격, 진동, 하중이 걸릴 때 이어진 부분에서 파손이 시작될 수 있습니다.
* 방수, 기밀성이 중요한 용접(탱크, 파이프 등)에서는 이음매 부분에서 누수나 가스 누출이 발생할 위험이 있습니다.
* 외관상 좋지 않을 뿐 아니라, 내부 결함이 숨어 있을 수 있으므로, 작업 후 비파괴 검사(초음파, X-ray 등)에서 불합격 판정을 받기도 합니다.
4) 예방법
* 되도록 한 번에 작업을 마치고, unavoidable(불가피)하게 멈췄을 경우 이어서 작업할 때 시작점과 끝점을 1~2cm 겹치게 하여 충분히 녹여줘야 합니다.
* 중간에 멈췄던 부분의 슬래그나 불순물을 깨끗이 제거한 뒤 다시 시작해야 합니다.
정리하면, 비드가 중간에 끊긴 자리는 눈에 보이지 않는 내부 결함이 발생할 가능성이 높으므로, 되도록 연속적으로 작업하고, 불가피할 때는 이어진 부위를 꼼꼼히 처리해야 합니다.
용접한 부분이 다른 금속보다 유난히 밝거나 어둡게 보일 때 성능 차이가 있나요?
용접 실습을 하다 보면, 어떤 비드는 밝고 반짝거리며, 또 어떤 비드는 어둡고 탁하게 보이는 경우가 있습니다. “색깔 차이로 성능 차이가 있나요?”라는 질문은 초보자에게 매우 좋은 관찰력에서 나오는 궁금증입니다.
1) 색깔 차이가 생기는 주요 원인
* 산화와 표면 처리: 용접 중 산소가 많이 노출되거나 가스가 충분하지 않을 때, 표면이 산화돼 색이 어두워질 수 있습니다. 반대로, 보호가스가 충분히 공급되고, 슬래그가 잘 제거된 깨끗한 표면은 밝게 반짝거릴 수 있습니다.
* 재료와 열분포의 차이: 열이 과도하게 가해진 부분은 표면이 무지갯빛, 황금색, 회색 등으로 변색될 수 있습니다. 이는 미세한 산화막이 두꺼워지거나, 금속 결정구조가 변했기 때문입니다.
2) 색에 따른 성능 변화
* 색만으로는 품질을 100% 판단할 수 없습니다. 색이 밝다고 반드시 좋은 품질, 어둡다고 나쁜 품질이라고 단정할 수는 없습니다.
* 하지만, 어두운(탄화, 산화) 부분은 표면에 불순물이나 산화물이 많이 남아 있을 수 있으므로, 장기적으로 보면 부식이나 강도 저하의 원인이 될 수 있습니다.
* 지나치게 변색(무지갯빛, 검은색 등)이 심하다면, 보호가스 공급 부족, 과도한 열입력, 표면 오염, 슬래그 미제거 등 문제를 의심할 필요가 있습니다.
3) 일상적 비유
달걀을 삶을 때 적당히 삶으면 흰자가 하얗고 탱탱하지만, 너무 오래 삶으면 노란색이 짙어지고 표면이 거칠어지는 것처럼, 금속도 열과 산소 노출 정도에 따라 표면 색이 달라집니다.
4) 예시와 권장 방법
* 밝고 깨끗한 용접부는 산화, 슬래그, 불순물이 잘 제거됐을 가능성이 높으며, 부식에 강할 수 있습니다.
* 어둡거나 무지갯빛으로 변한 경우, 슬래그를 꼼꼼히 제거하고, 과도한 열이나 가스 부족 문제를 점검해야 합니다.
결론적으로, 색깔이 극단적으로 어둡거나 밝으면 작업 조건을 점검할 필요가 있으며, 표면 상태와 슬래그 제거 상태를 꼭 확인해야 좋은 품질의 용접을 할 수 있습니다. 용접 실습에서 보이는 기포, 이음매, 색상 변화는 모두 ‘작은 결함이나 실수’에서 출발하지만, 이런 부분을 꼼꼼히 관찰하고 이해하는 것이 바로 ‘실력자의 시작’입니다. 앞으로도 작은 차이와 변화에 주목하며 실습한다면, 실력이 빠르게 늘어나고 더 안전한 작업이 가능합니다.