현장 감독관을 위한 안내서실패한 발열 용접— 다섯 가지 공정 원인, 진단 절차, 그리고 절단 작업 전에 실행할 수 있는 대화형 용접 불량 진단 도구가 포함되어 있습니다.

3주 전, 세부의 한 시공업체가 현지 시간으로 밤 11시에 사진을 보내왔습니다. 33kV 변전소 접지망에 지난 분기 동안 200개의 발열 접합부가 시공되었는데, 다음 날 아침 시운전이 예정되어 있었습니다. 접합부 절반은 완벽해 보였지만, 나머지 절반은 도체 출구 부분에 미세한 기포가 발생하여 저항이 600~900 마이크로옴으로 측정되었습니다. 반면, 양호한 접합부의 저항은 30~50 마이크로옴으로 정상적인 수치를 보였습니다. 문제는 공급업체(저희가 아닌)가 있었습니다.용접 금속 분말마닐라 부두에 정박해 있던 배 안에서 사흘 동안 비가 내렸지만, 아무도 탄피를 한 장도 열어보지 않았다.

이 기사는 바로 그 전화 한 통 때문에 쓰게 된 것입니다. 17년간의 기계 가공 경력 끝에발열 용접 금형해외 구매자들을 대상으로 12년간 시운전 보고서를 검토해 온 결과, 저는 갑작스러운 고장이라는 것을 더 이상 믿지 않게 되었습니다. 갑작스럽게 보이는 고장은 거의 대부분 사양서에 언급되지 않아 아무도 발견하지 못한 공정상의 오류입니다. 이제 "원인 불명의" 고장으로 저에게 연락하는 모든 시공업체에게 제가 현장에서 점검하는 순서대로 다음과 같은 내용을 보내드립니다.

테르밋 용접 실패가 예상과 다른 방식으로 발생하는 경우가 거의 없는 이유

저는 먼저 골조 상태를 점검해야 합니다. 왜냐하면 골조 상태가 시공팀의 모든 문제 해결 결정에 영향을 미치기 때문입니다. 시공업자가 "용접 불량"을 이유로 저에게 연락하면, 저는 다른 어떤 질문을 하기 전에 먼저 한 가지 질문을 합니다.해당 연결부는 저항 테스트를 통과한 적이 있습니까, 아니면 최초 측정 시 시운전 단계에서 불합격 판정을 받은 것입니까?그 답은 모든 것을 바꿔놓습니다. 사용 중에 열화된 접합부와 타설 당일부터 결함이 있었던 접합부는 완전히 다른 문제이며, 근본 원인도 완전히 다르기 때문입니다.

미국 전력 회사들이 참고하는 매설 전기 연결부의 노후화 관리 관련 문헌(NUREG-1800, 수십 년간의 설비 수명 연장을 정당화하는 데 사용되는 일반 노후화 교훈 보고서)에 따르면, 모든 매설 접합부의 열화 메커니즘은 열 순환, 옴 발열, 진동 및 부식이며, 이 보고서는 이러한 메커니즘이 접합면에서 작용한다는 점을 명확히 밝히고 있습니다.발열 용접은 노화와 관련이 없습니다.그 이유는 반응 과정에서 도체와 용융된 구리가 하나의 연속적인 금속 덩어리가 되기 때문입니다. 따라서 제대로 주조된 발열 용접부가 사용 중에 고장나는 경우, 고장의 원인은 용접 금속 자체에 있는 경우가 거의 없습니다. 오히려 용접이 실제로 닿지 않은 도체 부분이나, 주조 당일 분말 장입량이 잘못되어 용접 부위에 생긴 열 순환으로 인한 미세 틈에서 고장이 발생합니다.

콘크리트 타설 당일 발생한 결함이 정밀 분석에서 실제로 어떤 모습으로 나타나는가?

세부에서 발견한 200개의 접합부는 제가 그 이후로 살펴본 거의 모든 다중 접합부 파손 사례에서 공통적으로 나타나는 한 가지 패턴을 가르쳐 주었습니다. 파손된 접합부를 잘라 단면을 연마하면 다섯 가지 주요 미세 구조 중 하나가 나타나는데, 각각의 구조는 이 글의 나머지 부분에서 설명하는 다섯 가지 원인 중 하나와 명확하게 연결됩니다.

• 도체 표면 근처에 기포가 밀집되어 있습니다.갇힌 습기에서 발생하는 증기 - 대부분 젖은 분말이며, 때로는 습한 전도체이고, 드물게 차가운 틀에서 응축되기도 합니다.
• 도체 축과 평행한 산화물 적층 구조.도체와 용접 금속 사이의 오염 - 지문의 기름, 제대로 세척되지 않은 케이블의 잔류 산화물, 또는 예열되지 않은 금형의 이형제 막 등이 원인이 될 수 있습니다.
• 표면이 오목한, 충전이 덜 된 공동.흑연 주형이 수명을 다해 마모되었거나, 분말 장입량이 주입하려는 도체 단면적에 비해 너무 작았을 수 있습니다.
• 금속 표면 두 개가 제대로 접합되지 않아 생긴 냉간 폐쇄 라인.점화 시기가 금형 온도에 맞지 않았던 경우가 많았는데, 이는 거의 대부분 작업자들이 에어컨이 가동 중인 매장에서 꺼낸 금형에 추운 아침에 바로 불을 붙이려고 했기 때문입니다.
• 크로스오버에서 두 도체 중 하나에만 용접 비드가 접합된 상태.금형 닫힘 시 정렬 불량 또는 점화 중 분말 디스크가 탭 구멍에서 벗어난 경우.

이 다섯 가지 미세 구조를 읽는 법을 배우면 문제 해결 과정이 더 이상 추측에 의존하지 않게 됩니다. 이 가이드의 나머지 부분에서는 현장에서 조사할 순서대로 각 원인을 설명하고, 접합부를 절단하기 전에 원인을 확인하는 단계를 포함합니다.

열전도 용접 불량의 진짜 원인은 습기일까요?

습기는 제가 실패 원인으로 가장 먼저 꼽는 요소입니다. 가장 흔하고, 변명으로 삼기에도 가장 쉬운 원인이기 때문입니다. 발열 반응으로 녹은 구리는 약 1,083°C(구리의 융점)의 온도를 유지하는데, 물과 접촉하는 순간 물이 순식간에 끓어오르면서 부피가 약 1,700배로 팽창합니다. 이 증기는 아직 녹고 있는 용접 금속을 통해 다시 빠져나가면서 기포를 남기고, 용접 부위는 식기도 전에 손상됩니다.OSHA의 열 용접 작업 관련 사고 조사이 단일 메커니즘은 다른 어떤 발열 공정 오류보다 더 많은 발화 부상과 승무원 화상을 초래했습니다.

이 방법이 조용히 실패하는 이유는 습기가 숨을 곳이 세 군데나 있는데, 그중 눈에 띄는 곳은 하나뿐이기 때문입니다.

• 젖은 가루.대량 생산 실패의 가장 흔한 원인입니다. 분말이 밀봉된 용기에 담겨 배송되는 데에는 이유가 있습니다. 용기가 열리면 내용물이 흡습성이 있어 해안 지역의 경우 몇 시간 내에 주변 습기를 흡수합니다. "겉보기에 마른" 카트리지도 실제로는 마르지 않은 것입니다.
• 습기가 있는 전도체.구리 연선과 구리 피복 강선 모두 연선 사이의 틈새에 습기를 머금고 있습니다. 비가 오는 동안 덮개 없이 현장에 보관된 케이블은 겉보기에는 건조해 보여도 내부는 젖어 있으며, 토치로 건조된 표면이라도 습한 공기 중에서는 몇 분 안에 다시 습기를 흡수합니다.
• 냉곰팡이 결로.18°C의 에어컨이 가동되는 창고에서 꺼내 32°C, 습도 85%의 아침에 내놓으면 작업자가 도체를 제자리에 놓기도 전에 주형 벽면에 수막이 형성됩니다. 그런 다음 용융 금속을 부으면 그 수막이 주형 벽과 용융 금속 사이에 갇히게 됩니다.

세부 부검 결과를 세 줄로 요약

세부 지역의 콘크리트 타설 작업이 실패한 이유는 분말이 비에 젖은 부두에 방치되어 있었고, 작업자들이 타설 당일 아침에 캔을 열었기 때문입니다. 그들은 분말이 건조해 보인다는 이유로 그대로 사용했는데, 실패한 모든 타설 부위의 비드 밑면에는 습기로 인해 발생하는 증기 기포가 뭉쳐 있는 패턴이 그대로 나타났습니다. 타설 전에 샘플 카트리지 3개에 20분간 제습제를 넣어 점검했더라면 전체 분말을 발견할 수 있었고, 작업자들은 나머지 분말을 격리 조치했을 것입니다.

귀사의 흑연 주형은 적정 수명을 다할 정도로 마모되었습니까?

이는 공급업체가 가장 어려워하는 원인인데, 고장 모드가 구매자에게는 보이지 않고, 발생 주기 횟수는 공급업체만 알 수 있기 때문입니다.nVent ERICO의 Cadweld 제품 설명서흑연 주형은 약 50~100회 사용 주기를 견딜 수 있으며, 저희 생산 라인에서는 이러한 수명을 기준으로 평가합니다.테르밋 용접 금형동일한 50~100 사이클 동안, 일반적인 현장 사용 환경에서 80~100개의 접합부를 사용할 수 있습니다. 그 후에는 공동이 충분히 침식되어 탭 홀을 통해 용융 금속이 접합부에 깨끗하게 주입되지 않습니다.

마모된 금형의 진정한 징후는 눈에 보이는 균열이 아니라, 용접 비드가 베개 모양을 잃고 중앙 부분이 안쪽으로 오목해지는 현상입니다. 새 금형은 화약이 캐비티를 약간 넘치도록 채워지고, 넘치는 화약은 라이저에 용접되기 때문에 도체 위로 부드럽게 돔 모양을 이루는 용접 비드를 생성합니다. 반면 마모된 금형은 캐비티가 충분히 커져서 동일한 화약량으로는 돔 모양을 만들기에 충분한 여유가 없어 비드가 부족하게 채워집니다. 작업자들은 이를 보완하기 위해 화약을 추가하는데, 이로 인해 캐비티가 과열되고 마모가 가속화됩니다. 이러한 악순환은 약 20번의 잘못된 용접 작업으로 금형을 완전히 파괴하는 결과를 초래합니다.

저희에게서 구매하지 않은 금형의 등급을 매기는 방법

다른 공급업체로부터 금형을 인수한 경우, 동일한 형상의 정상 작동하는 금형과 무게를 비교해 보십시오. 흑연 금형은 열 침식과 세척으로 인해 사이클당 약 3~8g씩 무게가 줄어듭니다. 초기 무게보다 50g 정도 가벼워진 금형은 정격 용량을 초과하여 사이클을 거친 것입니다. 둘째, 최근 5회 주조 과정에서 용접 비드 모양을 살펴보십시오. 용접 비드가 안쪽으로 오목하게 들어간 부분이 있다면 금형의 수명이 다한 것입니다.IEEE 표준 837-2014영구 변전소 접지 연결에 대한 자격 프레임워크에서 용접 공동의 형상은 자격 증명의 일부이므로 마모된 금형은 품질 위험일 뿐만 아니라 접합부가 지정된 표준에 대한 규정 준수 위험이기도 합니다.

화약량이 부족하면 용접 부위가 서서히 약해질 수 있을까요?

화약이 표준화된 카트리지 크기로 나오는 데에는 이유가 있습니다.분말과 구리의 질량비는 반응이 도체 단면을 완전히 녹일 만큼 충분한 열을 발생시키는지 여부를 결정하는 변수이기 때문에, 카트리지 크기가 작으면 외부에서는 고체로 부어지지만 도체 접합면에서는 완전히 녹지 않는 접합부가 생성됩니다.비드는 겉보기에는 괜찮아 보입니다. 하지만 6개월 후 첫 번째 단락 전류로 인해 접합부가 가열될 때 저항값이 진실을 말해줍니다.

이러한 문제의 솔직한 설명은 작업자들이 적절한 크기의 카트리지가 품절되었을 때 "금속 양은 거의 같을 것"이라는 생각으로 더 작은 카트리지를 사용하는 경우가 있다는 것입니다. 하지만 꼼수 부리는 설명은 일부 공급업체가 계약자의 주문서에 전체 도체 쌍을 명시하지 않고 "케이블 간 거리 50mm²"라고만 적혀 있으면 #115 카트리지를 #150 가격으로 판매한다는 것입니다. 결국 두 경우 모두 깔끔한 접합부와 도체 사이의 미세한 틈, 그리고 해마다 증가하는 저항이라는 동일한 문제점을 안게 됩니다.

도체 준비 과정에서의 편법이 고저항 접합부의 숨겨진 원인일까요?

저는 작업자들이 구리선의 보이는 부분을 20분 동안 청소하면서 금형 캐비티 안으로 들어가는 부분은 건너뛰는 것을 본 적이 있습니다. 사양서에 "깨끗하고 밝은 금속이 될 때까지 청소하라"고만 적혀 있고 구체적인 방법은 명시되어 있지 않기 때문입니다.접합은 주입 순간에 공동 내부에 있는 도체 표면에서 형성되기 때문에 공동 아래의 오염된 부분은 외부에서는 야금학적으로 연속적이고 내부에서는 산화물 적층된 접합부를 생성합니다.

제가 감식 과정에서 가장 흔히 보는 오염 물질은 먼지가 아니라 지문입니다. 작업자들이 금형 내부에 들어가는 도체 부분을 다루면서 손에 묻은 얇은 기름막이 남게 되는데, 녹은 구리가 이 기름막을 뚫고 모재에 제대로 접합되지 못합니다. 그 결과 용접 금속과 도체 사이에 연속적인 산화층이 형성되는데, 이 산화층은 NUREG-1800에서 열 순환 과정에서 열화 경로로 규정하는 바로 그런 종류의 계면입니다.

• 도체 재질(구리, 구리 피복 강판, 아연 도금 강판)마다 전용의 날카로운 강철 브러시를 사용하십시오.
• 청소한 부분은 장갑을 끼지 말고, 이소프로필 알코올을 적신 보풀 없는 천으로 닦으십시오.
• 도체가 주조 전 15분 이상 공기 중에 노출된 경우, 해안 및 산업 환경에서 새 구리가 빠르게 재산화되므로 다시 세척해야 합니다.
• 세척한 부위는 깨끗한 펜치나 깨끗한 천으로 잡고 그 부분부터는 피부에 닿지 않도록 하십시오.

냉간 시동 타이밍 문제가 아침 근무조의 고장 원인인가요?

아무도 이 원인을 문서화하지 않는데, 그 이유는 공정 오류보다는 작업자 오류처럼 들리기 때문입니다. 실제로는 발열 반응이 특정 온도 범위에 맞춰져 있는데, 점화 순간 온도가 약 25°C 미만인 주형은 미리 예열된 주형과는 다르게 작용합니다. 출발 분말이 점화되고 반응 전선이 장입물을 통해 전파되지만, 용융된 구리는 반응으로 보충되는 열보다 차가운 흑연에 열을 더 빨리 방출하고, 금속은 융점 이하의 온도에서 도체 공동에 도달합니다. 그럼에도 불구하고 비드는 형성되지만, 융착이 불완전한 것입니다.

이 문제는 온대 또는 한랭 기후 지역에서는 주로 아침 근무조에서 발생하며, 열대 지역에서는 작업자들이 금형을 "보존"하기 위해 에어컨이 설치된 보관소에서 미리 냉각시키는 경우 주로 오후 근무조에서 발생합니다. 두 경우 모두 동일한 파손 패턴을 나타냅니다. 즉, 두 금속면이 만났지만 완전히 융합되지 않은 부분에 냉간 접합선이 생기고, 단면에서 공동 벽과 평행한 결정 구조의 날카로운 불연속면으로 나타납니다.

법의학적 점검 목록: 합판 시운전 실패 시 해야 할 일

타설 직후 접합부가 시운전 중 불량 판정을 받으면 다음 순서대로 조사를 진행하십시오. 처음 세 가지 점검은 현장에서 1시간도 채 걸리지 않으며, 절단 작업 없이 다중 접합부 불량의 약 80%를 해결할 수 있습니다.

1. 분말 배치 이력을 확인하십시오.분말은 언제 배송되었고, 어떻게 보관되었으며, 붓기 전에 캔을 개봉한 적이 있습니까? "예"라고 답한 경우 습기가 원인일 가능성이 높습니다(원인 1).
2. 곰팡이 기록부를 꺼내세요.금형이 몇 사이클을 거쳤습니까? 50~100 사이클 등급과 비교해 보십시오. 등급을 초과한 금형은 다음 타설 전에 교체해야 합니다(원인 2).
3. 분말 입자 크기를 도체 규격과 비교하여 확인하십시오.각 캔의 카트리지 크기를 접합부의 도체 조합과 일치시키십시오. 맞지 않는 경우 올바른 카트리지로 다시 부어 넣습니다(원인 3).
4. 파손된 접합부 세 곳을 단면으로 검사하십시오.밴드톱 절단과 연마만으로도 기포 발생 패턴(원인 1), 산화물 박리(원인 4), 불완전 충전(원인 2 및 3) 또는 냉간 폐쇄선(원인 5)을 식별할 수 있습니다.
5. 주입 순서에 따른 실패 사례를 지도에 표시하세요.교대 근무 시작 시점에 집중되는 고장은 거의 항상 원인 5(냉각 곰팡이)를 나타냅니다. 분말 배치 작업 종료 시점에 집중되는 고장은 원인 1(습식 분말)을 나타냅니다. 교대 근무 시간 동안 고장이 고르게 분포되는 경우는 원인 2 또는 4를 나타냅니다.

만약 다섯 가지 검사를 모두 통과했는데도 문제가 해결되지 않는다면, 그 원인은 거의 확실히 환경적인 요인, 즉 토양 화학 성분, 누설 전류, 또는 용접 부위에서 발생하는 전기 부식과 같은 것일 가능성이 높습니다. 따라서 논의의 초점을 공정에서 설계로 옮겨야 합니다. 이 부분은 별도의 기사로 다룰 만한 가치가 있습니다.

재시공 시 유의사항: 재용접이 아닌, 불필요한 부분을 제거하는 방법

용접 부위가 파손되면, 유일하게 올바른 수리 방법은 열영향부를 지나쳐 도체를 처음부터 다시 제작하는 것입니다. 파손된 용접 부위에 새 용접 금속을 부어 넣는다고 해서 새 금속과 기존 금속이 확실하게 접합되지 않습니다. 기존 접합면은 이미 자체적인 금속 조직을 형성했고, 그 안에 남아 있는 기공은 다음 파손의 원인이 될 수 있기 때문입니다. 절단할 부분은 기존 용접 부위 양쪽으로 최소 50mm 이상의 깨끗한 도체 영역이어야 하며, 새 금형은 사용 주기 횟수 내에 있어야 하고, 사용되는 분말은 새로 개봉하여 건조 상태를 확인한 용기에서 가져와야 합니다.

두 번째 주조는 금형 마모가 원인일 경우 금형을 업그레이드하기에 적절한 시기이기도 합니다. 저희는 제품을 배송해 드립니다.발열 용접 금형구매자가 프로젝트 전반에 걸쳐 각 금형의 이력을 추적할 수 있도록 일련번호가 부여된 주기 기록부를 사용해야 하며, 현장 간 이동하는 금형에도 동일한 기록부를 함께 보관해야 합니다. 기록이 없는 금형은 신뢰할 수 없습니다.

누구에게도 불쾌감을 주지 않고 현재 공급업체를 감사하는 방법

이 주제에 대한 제 문의 전화는 대부분 실패 사례에서 시작되지 않습니다. 새로운 공급업체를 검증해야 하는 구매 담당자나 자신이 설계하지 않은 공정을 물려받은 엔지니어가 다음 실패가 발생하기 전에 어떤 질문을 해야 할지 묻는 것으로 시작됩니다. 솔직히 말해서, 거의 모든 공급업체는 주조 당일에 제대로 작동하는 금형을 납품할 수 있습니다. 더 어려운 질문은 그들이 자사 제품이 왜 제대로 작동하는지 문서화할 수 있는지, 그리고 문제가 발생했을 때 그 원인에 대해 책임을 질 것인지입니다.

이 특정 문제 상황에서 진정한 공급업체와 가격 할인 업체를 구분하는 세 가지 질문이 있으며, 저는 모든 구매자에게 이 순서대로 질문을 설명할 것입니다.

1. "금형 주기 기록 템플릿을 보여주세요."생산 주기 횟수를 추적하는 공급업체는 금형이 마모된다는 사실을 알고 있는 공급업체입니다. 그렇지 않은 공급업체는 단 한 번의 불량 주조로 당신의 문제가 그들의 문제로 번질 수 있습니다.
2. "귀사의 분말 제품 배치 추적 시스템은 어떻게 되나요?"모든 캔에는 배치 번호, 제조일자 및 밀봉 여부를 나타내는 표시가 있어야 합니다. 대량 분말을 표시가 없는 캔에 재포장하는 공급업체는 캔 내부의 습기 문제를 야기할 수 있습니다.
3. "크기가 작은 탄약통 교체에 대한 당신의 입장은 무엇입니까?"솔직한 답변은 "도체 크기를 확인해 주실 때까지 주문을 거부하겠습니다."입니다. 위험한 답변은 "더 작은 캔은 오늘 배송해 드릴 수 있습니다."입니다.

저희는 수출 서류를 작성할 때 이 세 가지 질문을 중심으로 구성했습니다. 왜냐하면 저희 자체적인 문제 조사에서 계속해서 이 질문들로 되돌아오기 때문입니다. 또한 제가 구매자라면 저희에게 똑같은 질문을 할 것입니다.

용접 불량 진단 — 현장에서 보이는 증상을 선택하세요

이음매를 하나라도 잘라내기 전에 이 진단 도구를 실행하세요. 현장에서 실제로 관찰되는 증상(시각적, 전기적 또는 시간 패턴)과 일치하는 증상을 선택하면, 이 도구가 위에서 언급한 다섯 가지 원인 중 가장 가능성이 높은 원인을 알려주고, 진단 성공 확률을 제시하며, 다음 타설 전에 즉시 취해야 할 조치들을 나열합니다. 이는 제가 타설 불량 신고가 들어왔을 때 구매 담당자에게 전화로 설명하는 것과 동일한 의사결정 트리입니다.

발열 용접 실패에 대한 자주 묻는 질문

제인 양• 신창시방신소재유한공사 영업관리자
낙뢰 보호 및 접지 분야 12년 해외 무역 경력과 17년 공장 생산 경험을 바탕으로 모든 추천을 제공합니다.
링크드인 · 페이스북 · X