[용접 시공 #42] 층간온도(Interpass Temperature) 완벽 정리

다층용접 품질을 결정하는 온도 관리 기준

층간온도(Interpass Temperature)는 다층용접의 품질을 좌우하는 핵심 관리 항목입니다. 냉각속도와 열 누적을 적절히 제어해 수소균열을 예방하고 조직과 기계적 성질을 유지해야 합니다. 이번 글에서는 층간온도의 개념부터 측정 방법, WPS 관리 기준까지 쉽게 정리했습니다.

📌 목차
1. 층간온도란?
2. 층간온도를 관리하는 이유
3. 최저 층간온도와 최고 층간온도
4. 층간온도가 너무 낮을 때
5. 층간온도가 너무 높을 때
6. 층간온도 측정 방법
7. 예열온도와 층간온도의 차이
8. 공정별 층간온도 관리
9. 시험 핵심 포인트
10. 현장 관리 포인트

다층용접에서는 첫 번째 비드를 용접한 뒤 바로 다음 비드를 용접하지 않습니다.

다음 패스를 시작하기 전에 반드시 확인해야 하는 온도가 있습니다.

바로 층간온도(Interpass Temperature)입니다.

층간온도는 단순히 용접부가 뜨거운지 확인하는 온도가 아닙니다. 다층용접 중 발생하는 누적 열을 관리하고, 용접부와 열영향부의 조직, 경도, 강도, 인성 및 균열 위험을 제어하는 중요한 시공 변수입니다.

온도가 너무 낮으면 냉각속도가 빨라져 경화와 수소균열 위험이 증가할 수 있고, 반대로 너무 높으면 결정립 조대화, 강도 저하, 변형 증가 등의 문제가 발생할 수 있습니다.

따라서 층간온도는 단순한 권장사항이 아니라 WPS에서 정한 범위 안에서 반드시 관리해야 하는 품질관리 항목입니다.

🔷 1. 층간온도란?

층간온도란 다층용접에서 한 패스를 완료한 후 다음 패스를 시작하기 직전에 측정하는 용접부 주변의 온도입니다.

✔ 층간온도의 정의
다층용접에서 이전 패스를 완료한 뒤, 다음 패스를 시작하기 직전에 측정하는 용접부와 주변 모재의 온도

예열온도가 첫 번째 패스를 시작하기 전의 온도라면, 층간온도는 두 번째 패스부터 마지막 패스까지 계속 관리하는 온도입니다.

예를 들어 5 패스 용접을 실시한다면 첫 번째 패스를 시작하기 전에는 예열온도를 측정하고, 두 번째부터 다섯 번째 패스를 시작하기 전에는 층간온도를 확인합니다.

층간온도는 보통 용접부 표면 또는 용접선에서 일정 거리 떨어진 모재 표면에서 측정합니다. 정확한 측정 위치와 방법은 적용 규격과 WPS를 따라야 합니다.

🔷 2. 층간온도를 관리하는 이유

다층용접은 패스를 반복할수록 용접부 내부에 열이 누적됩니다.

첫 번째 비드에서 발생한 열이 충분히 빠져나가기 전에 두 번째, 세 번째 비드를 연속으로 용접하면 용접부 온도는 계속 상승하게 됩니다.

반대로 작업이 오랫동안 중단되거나 주변 온도가 매우 낮으면 용접부가 과도하게 냉각될 수 있습니다.

층간온도를 관리하는 주요 목적은 다음과 같습니다.

관리 목적	주요 효과
냉각속도 제어	HAZ 경화와 취성조직 형성을 억제
수소균열 방지	저온 상태에서 발생하는 지연균열 위험 감소
조직 안정화	용접금속과 HAZ의 조직 변화 제어
기계적 성질 유지	강도, 경도, 인성의 과도한 변화를 방지
변형 관리	누적 열입력에 의한 변형과 수축을 감소
WPS 준수	승인된 시공조건을 유지하여 품질을 확보

즉, 층간온도는 다층용접에서 발생하는 열의 누적과 냉각을 동시에 관리하는 기준입니다.

🔷 3. 최저 층간온도와 최고 층간온도

층간온도는 단순히 일정 온도 이상으로만 유지하는 것이 아닙니다.

재질과 WPS에 따라 최저 층간온도와 최고 층간온도를 모두 관리해야 할 수 있습니다.

구분	의미	관리 목적
최저 층간온도	다음 패스를 시작하기 위해 필요한 최소 온도	급속 냉각, 경화, 수소균열 방지
최고 층간온도	다음 패스를 시작할 수 있는 최대 허용 온도	입자 조대화, 강도 저하, 변형 증가 방지

최저 층간온도는 예열온도와 동일하게 설정되는 경우도 있지만, 재질과 적용 규격에 따라 별도의 기준이 설정될 수 있습니다.

최고 층간온도는 특히 고장력강, 저합금강, 스테인리스강, 알루미늄 합금 및 조질강 용접에서 중요합니다.

⚠️ 핵심
층간온도는 높기만 하면 좋은 것이 아닙니다.

최저온도보다 낮아도 문제이고, 최고온도보다 높아도 품질 저하가 발생할 수 있습니다.

🔷 4. 층간온도가 너무 낮을 때

층간온도가 WPS에서 정한 최저온도보다 낮은 상태에서 다음 패스를 용접하면 냉각속도가 지나치게 빨라질 수 있습니다.

특히 두꺼운 모재와 고장력강은 열을 빠르게 빼앗기기 때문에 층간온도 부족에 더욱 민감합니다.

• HAZ 경도 증가
• 마르텐사이트와 같은 경화조직 형성
• 수소균열 및 저온균열 위험 증가
• 융합불량 가능성 증가
• 용접부의 인성 저하
• 패스 간 온도 차이에 의한 열응력 증가

용접 작업이 중단되어 온도가 떨어졌다면 작업을 바로 재개해서는 안 됩니다.

다시 온도를 측정하고, 필요한 경우 WPS에서 정한 최저 층간온도 이상으로 재가열 한 후 다음 패스를 진행해야 합니다.

🔷 5. 층간온도가 너무 높을 때

작업 속도를 높이기 위해 패스 사이의 대기시간을 줄이거나 과도한 위빙과 높은 열입력을 사용하면 층간온도가 계속 상승할 수 있습니다.

층간온도가 지나치게 높으면 용접부가 오랫동안 고온에 노출되어 조직과 기계적 성질이 변할 수 있습니다.

• 용접금속 및 HAZ의 결정립 조대화
• 인장강도와 항복강도 저하 가능성
• 충격인성 저하
• 용접 변형과 수축 증가
• HAZ 확대
• 스테인리스강의 예민화 가능성 증가
• 조질강의 열처리 효과 저하 가능성

최고 층간온도를 초과했다면 물을 뿌리거나 압축공기를 직접 분사하여 급속 냉각해서는 안 됩니다.

급격한 냉각은 새로운 경화조직과 잔류응력을 만들 수 있으므로 일반적으로 자연 냉각을 통해 WPS 허용범위까지 온도를 낮춘 후 작업을 재개합니다.

🚨 현장 주의사항
층간온도 초과 시 임의로 물을 뿌려 냉각하면 안 됩니다.
냉각 방법 역시 WPS와 작업절차서에 따라야 합니다.

🔷 6. 층간온도 측정 방법

층간온도는 반드시 다음 패스를 시작하기 직전에 측정해야 합니다.

이전 패스가 끝난 직후 측정한 온도는 다음 패스 시작 시점의 실제 층간온도와 다를 수 있습니다.

측정 장비	특징	주의사항
온도 크레용	간편하고 현장 사용이 쉬움	설정 온도별 크레용을 구분하여 사용
접촉식 온도계	표면온도를 비교적 안정적으로 측정	센서가 표면에 충분히 접촉해야 함
적외선 온도계	빠르고 비접촉 측정 가능	방사율, 거리, 각도, 표면상태에 영향받음
열전대	연속 측정과 기록에 적합	자동용접과 중요 구조물 관리에 유리

온도는 용접금속 표면의 가장 뜨거운 지점만 측정해서는 안 됩니다.

WPS 또는 적용 규격에서 정한 측정거리와 위치를 따라야 하며, 필요한 경우 용접선 양쪽과 시작부, 중간부, 끝부분을 확인해야 합니다.

✔ 층간온도 측정 순서
이전 패스 완료 → 슬래그와 스패터 제거 → 용접부 상태 확인 → 측정 위치 선정 → 온도 측정 → WPS 범위 확인 → 다음 패스 용접

🔷 7. 예열온도와 층간온도의 차이

예열온도와 층간온도는 모두 용접부의 냉각속도와 균열을 관리하지만, 측정 시점과 관리 목적에서 차이가 있습니다.

구분	예열온도	층간온도
측정 시점	첫 번째 패스 시작 전	두 번째 패스 이후, 다음 패스 시작 전
적용 대상	단층 및 다층용접	주로 다층용접
주요 목적	초기 냉각속도와 수소균열 관리	다층용접 중 열 누적과 조직 변화 관리
관리 기준	주로 최저온도 관리	최저 및 최고온도 관리

현장에서는 예열온도만 확인한 뒤 이후 패스의 온도를 확인하지 않는 경우가 있습니다.

하지만 다층용접에서는 패스가 진행될수록 열이 누적되므로 층간온도를 별도로 지속해서 관리해야 합니다.

🔷 8. 공정별 층간온도 관리

층간온도 관리의 기본 원리는 동일하지만 용접 공정에 따라 열 누적 특성이 달라집니다.

용접 공정	층간온도 관리 특징
SMAW	용접봉 교체와 슬래그 제거 시간 때문에 온도가 떨어질 수 있음
FCAW	용착속도가 높아 연속작업 시 열 누적에 주의
GMAW	고속 연속용접 시 최고 층간온도를 초과하기 쉬움
TIG	용접속도가 느리고 열집중 시간이 길어 박판 변형에 주의
SAW	대전류와 높은 용착량으로 후판 다층용접 시 열 누적이 큼

특히 FCAW와 SAW처럼 용착량이 큰 공정은 작업생산성이 높지만 층간온도 상승이 빠를 수 있습니다.

반대로 SMAW는 용접봉 교체와 슬래그 제거 과정에서 용접부가 식어 최저 층간온도 아래로 내려갈 수 있습니다.

따라서 작업자는 공정 특성에 맞게 용접속도, 패스 순서, 대기시간 및 작업인원을 조정해야 합니다.

🟩 9. 시험 핵심 포인트

📌 시험 포인트
- 층간온도는 다음 패스를 시작하기 직전에 측정하는 온도이다.
- 예열온도는 첫 패스 전, 층간온도는 다음 패스 전 측정한다.
- 최저 층간온도 미만에서는 급속 냉각과 수소균열 위험이 증가한다.
- 최고 층간온도 초과 시 입자 조대화와 기계적 성질 저하가 발생할 수 있다.
- 층간온도는 WPS에 규정된 범위 안에서 관리한다.
- 온도가 높다고 무조건 좋은 것은 아니다.
- 층간온도 초과 시 물을 뿌려 급속 냉각하면 안 된다.
- 다층용접에서는 패스마다 온도를 확인해야 한다.

🛠️ 10. 현장 관리 포인트

• 작업 전에 WPS의 최저 및 최고 층간온도를 확인합니다.
• 다음 패스를 시작하기 직전에 온도를 측정합니다.
• 시작부, 중앙부, 끝부분 등 여러 위치를 확인합니다.
• 슬래그와 스패터를 제거한 후 온도를 측정합니다.
• 작업이 중단되면 재개 전에 온도를 다시 확인합니다.
• 최저온도 미만이면 WPS에 따라 재가열합니다.
• 최고온도를 초과하면 자연 냉각 후 작업을 재개합니다.
• 물이나 압축공기를 이용한 임의의 급속 냉각을 금지합니다.
• 온도계 교정상태와 온도 크레용의 사용기한을 확인합니다.
• 중요 구조물은 측정 위치, 시간, 온도를 기록으로 남깁니다.

🔎 현장 사례
후판 FCAW 다층용접에서 생산성을 높이기 위해 작업자가 패스 간 대기시간을 지나치게 줄이면 층간온도가 빠르게 상승할 수 있습니다.

외관상 비드는 정상적으로 보여도 높은 층간온도로 인해 HAZ가 넓어지고 충격인성이 저하될 수 있으므로, 작업속도보다 WPS의 최고 층간온도 준수가 우선입니다.

📊 핵심 정리
✔ 층간온도는 다층용접에서 다음 패스를 시작하기 전의 온도입니다.
✔ 최저온도는 급속 냉각과 수소균열을 방지하기 위해 관리합니다.
✔ 최고온도는 입자 조대화와 기계적 성질 저하를 방지하기 위해 관리합니다.
✔ 온도는 패스마다 WPS에서 정한 위치와 방법으로 측정해야 합니다.
✔ 층간온도 관리는 용접부의 조직, 강도, 인성, 변형을 결정하는 핵심 시공관리입니다.

🎯 한 줄 정리
👉 층간온도 관리는 다층용접에서 열이 부족하지도, 과도하게 쌓이지도 않도록 제어하는 품질관리 기술입니다.

🎥 영상으로도 보실 수 있습니다
아래 영상으로 핵심만 빠르게 확인해보세요.
듣기 쉽게 정리했습니다.

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용접은 단순 기술이 아니라 이해가 필요한 공학입니다.

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더 좋은 정보로 찾아뵙겠습니다.

감사합니다.

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