N7-0625분
용접 시공 순서법과 운봉법
전진법·후퇴법·대칭법·스킵법, 운봉 패턴
🟡Referenced — 전문가 참조
🟡 Referenced
용접 시공에서 가장 중요한 실전 기술 중 하나가 용접 순서법(Welding Sequence)입니다.
용접 순서는 잔류응력과 변형을 최소화하기 위해 용접 진행 방향과 순서를 계획하는 것입니다. 잘못된 순서로 용접하면 과도한 변형, 잔류응력 집중, 균열 발생의 원인이 됩니다.
용접 순서 결정 시 고려 사항:
- 이음 형태(맞대기/필릿/T형)
- 구속도(강성이 높을수록 잔류응력 증가)
- 판 두께와 이음 길이
- 수축 방향과 자유도
- 다층 용접(Multi-pass) 시 층간 순서
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5대 용접 순서법
1. 전진법(Forward Welding / Forehand Sequence)
- 용접 방향과 같은 방향으로 연속 진행
- 가장 단순하고 빠른 방법
- 수축이 한 방향으로 누적되어 변형이 큼
- 짧은 이음, 변형이 문제되지 않는 경우에 적합
2. 후퇴법(Backstep Welding / Backstep Sequence)
- 용접 전체 진행 방향과 반대로 각 비드를 놓음
- 예: 전체 진행은 →이지만, 각 비드는 ← 방향으로 용접
- 각 비드의 끝이 앞 비드의 시작부와 연결
- 잔류응력과 변형이 전진법보다 적음
- 가장 널리 사용되는 순서법
3. 대칭법(Symmetric Welding)
- 이음의 중심에서 양쪽으로 동시에 또는 교대로 용접
- 수축이 양쪽으로 균등하게 분산
- 2명의 용접사가 동시 작업 시 효과적
- 긴 이음의 변형 최소화에 효과적
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4. 스킵법(Skip Welding / Skip Sequence)
- 이음 전체를 여러 구간으로 나누고, 건너뛰면서 용접
- 예: 1구간→5구간→3구간→7구간→2구간→6구간→4구간
- 열이 분산되어 열 집중과 변형이 최소
- 긴 이음, 얇은 판, 변형이 민감한 구조물에 적합
- 블록법(Block Sequence)이라고도 함
5. 비석법(Cascade/Step-back Sequence)
- 후퇴법의 변형으로, 각 비드를 계단식으로 순차 진행
- 다층 용접에서 층간 온도를 균일하게 유지
- 변형 제어와 층간 온도 관리를 동시에 달성
실무 적용 원칙:
- 맞대기 이음: 후퇴법 또는 대칭법 우선
- 긴 필릿 이음: 스킵법 우선
- T형·십자형 이음: 대칭법(양면 교대)
- 원주 이음(파이프): 대칭법(180° 대향 용접)
후퇴법 vs 스킵법 선택 기준: 후퇴법은 연속 비드를 역방향으로 놓으므로 비교적 짧은 이음(~1m 이하)에 적합합니다. 스킵법은 이음 전체를 분할하므로 긴 이음(수 미터 이상)에서 열 분산 효과가 큽니다. 두 방법을 조합하여 "스킵+후퇴"를 사용하기도 합니다.
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운봉법(Weaving Technique)
운봉법은 용접 토치를 횡방향으로 움직이는 패턴입니다. 비드 폭, 용입, 열 분포를 제어합니다.
주요 운봉 패턴:
| 패턴 | 적용 | 특징 |
|---|---|---|
| 스트링거 비드(Stringer Bead) | 루트 패스, 저입열 | 횡 운동 없이 직선 진행. 운봉폭 ≤ 전극직경×3 |
| 위빙 비드(Weave Bead) | 필러/캡 패스 | 횡으로 왕복하며 진행. 넓은 비드 형성 |
| 삼각 위빙(Triangular) | 수직상진 | 삼각형 패턴으로 용융풀 지지 |
| 반달 위빙(Crescent) | 아래보기 다층 | 반달 모양으로 양쪽 끝에서 잠시 멈춤 |
| 원형 위빙(Circular) | 아래보기 후판 | 원을 그리며 진행 |
운봉 폭 제한: ASME Sec.IX, AWS D1.1 등 대부분의 코드에서 운봉 폭을 전극 직경의 3배 이내 또는 특정 mm 이내로 제한합니다. 과도한 운봉은 입열량 증가, 융합불량, 슬래그 혼입의 원인이 됩니다.
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다층 용접(Multi-pass Welding) 순서
두꺼운 판재의 맞대기 용접에서는 여러 층(Layer)을 쌓아야 합니다.
다층 용접 원칙:
1. 루트 패스(Root Pass): 가장 중요. 완전 용입 확보. 낮은 전류, 작은 전극
2. 핫 패스(Hot Pass): 루트 패스 직후 빠르게 시공. 루트 결함(수축 균열, 기공) 제거
3. 필러 패스(Filler Pass): 개선을 채우는 중간층. 후퇴법으로 변형 관리
4. 캡 패스(Cap Pass): 최종 외관 비드. 언더컷, 오버랩 방지에 주의
층간 온도(Interpass Temperature) 관리:
- 최소 층간 온도: 예열 온도 이상 유지 (수소 확산 촉진)
- 최대 층간 온도: 코드별 규정 (ASME 일반탄소강 315°C, 저합금강 230°C)
- 과도한 층간 온도: 결정립 조대화, 인성 저하
비드 배치(Bead Placement):
- 각 비드는 이전 비드의 1/3~1/2을 겹치도록 배치
- 비드 간 계곡(Valley)에 슬래그가 남지 않도록 철저한 슬래그 제거
- 양쪽 개선면에 확실히 융합되도록 토치 각도 조정
핫 패스(Hot Pass)는 루트 패스 완료 후 가능한 빨리 시공해야 합니다. 루트 패스가 냉각되면 수축 균열이 발생할 수 있으며, 핫 패스의 열이 루트 비드를 재가열하여 수소를 확산시키고 균열을 방지합니다. 파이프라인 용접에서는 핫 패스 지연 시간이 규정으로 관리됩니다.
시험 빈출: "용접 변형을 최소화하기 위한 순서법 3가지를 설명하시오" → ① 후퇴법: 전체 진행 방향과 반대로 각 비드를 놓아 수축 방향을 분산 ② 대칭법: 중심에서 양쪽으로 교대 용접하여 수축을 상쇄 ③ 스킵법: 이음을 분할하여 건너뛰며 용접하여 열 집중을 방지
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이음 분석 및 순서법 결정
이음 형태(맞대기/필릿/T형), 길이, 판 두께, 구속 조건을 분석합니다. 짧은 이음은 후퇴법, 긴 이음은 스킵법, 대칭 구조는 대칭법을 선택합니다.
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운봉 패턴 선택
루트 패스는 스트링거 비드(직선), 필러/캡 패스는 위빙 비드를 기본으로 합니다. 운봉 폭은 전극 직경의 3배 이내로 제한합니다. 수직상진은 삼각 위빙을 적용합니다.
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다층 용접 실행
루트→핫→필러→캡 순서로 다층 용접을 실행합니다. 각 패스 사이 슬래그를 완전 제거하고, 층간 온도를 코드 범위 내로 관리합니다. 비드 겹침은 1/3~1/2로 유지합니다.
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변형·온도 모니터링
용접 중 변형 발생 여부를 주기적으로 확인합니다. 층간 온도는 접촉식 온도계 또는 템필스틱으로 측정하여 최소(예열온도 이상)·최대(코드 규정) 범위를 유지합니다.
순서법·운봉법 시험 함정 5종 1. "후퇴법(Back-step)이란?" → 전체 진행 방향과 반대 방향으로 짧은 비드를 차례로 놓는 법. 박판 변형 최소화. 2. "대칭법(Symmetric)이란?" → 중심에서 양쪽으로 교대 용접. 수축이 양쪽에서 상쇄. 긴 부재. 3. "스킵법(Skip)이란?" → 이음을 분할 + 건너뛰며 용접. 열 집중 방지. 긴 이음 효과적. 4. "운봉 폭 한계?" → 전극 직경의 3배 이내. 과도한 운봉 시 입열↑·LOF·슬래그 혼입. 5. "핫 패스(Hot Pass) 목적?" → 루트 패스 냉각 전 빠른 시공 → 수축 균열 방지 + 수소 확산. 파이프라인에서 시간 규정.
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