용접절차사양서(WPS)

왜 배우는가: 용접절차사양서(WPS)는 용접 작업 전에 품질을 보증하는 기본 문서이므로 실무에서 용접 계획과 검사의 기준이 된다. 승인 절차, 필수변수, 인정기록과의 관계가 여러 교시에서 반복 출제되므로 체계적으로 정리해 두어야 한다.

출제 이력: 제137회 1교시 10번, 제134회 3교시 6번, 제132회 4교시 5번, 제111회 3교시 5번, 제101회 1교시 4번, 제99회 1교시 11번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

용접절차사양서(WPS)는 용접 작업의 계획과 용접 중 품질관리에 필요한 변수를 기재한 서면 문서이다. 생산 용접에 앞서 절차를 확정해 두고, 같은 조건으로 같은 품질을 반복하기 위해 작성한다. 문제에 따라 용접시공설명서라는 이름으로도 출제되므로, 두 이름이 같은 문서를 가리킨다는 점을 알아 두어야 한다.

용접절차사양서(WPS)는 인정된 용접 변수를 기재하여 생산 용접의 재현성을 확보하는 서면 절차 문서이다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 용접절차사양서(WPS)
• 예비용접절차사양서(PWPS)
• 용접절차 인정시험 기록서(PQR)
• 용접절차 인정기록서(WPAR)
• 필수변수
• 재현성
• 생산용접

WPS는 용접 품질을 문서로 고정하는 장치이다. 용접사의 숙련도에만 기대지 않고, 승인된 변수 범위 안에서 작업하도록 만드는 것이 핵심이다. 답안에서는 정의 문장 뒤에 구성 요소와 인정 절차를 이어 쓰면 된다.

2. 개념 풀이

정식 정의는 다음과 같다. 용접절차사양서는 용접 절차 인정 시험으로 검증된 용접 변수를 규정하여, 그 변수를 따를 때 생산 용접에서 요구 품질이 재현되도록 한 문서이다. 여기서 용접 변수는 모재와 용접재료, 이음 형상, 용접 자세, 예열과 층간온도, 용접 후 열처리, 보호가스, 입열량처럼 용접 결과에 영향을 주는 조건을 뜻한다.

원리는 다음과 같다. 용접부의 기계적 성질과 건전성은 이러한 변수의 조합에 따라 달라진다. 따라서 WPS는 변수의 허용 범위를 정하고, 그 범위를 대표하는 조건으로 시험 용접을 수행해 요구 성능을 만족함을 입증한다. 모재 종류, 두께 범위, 용접 위치처럼 적용 범위를 WPS에 명시하는 이유도 인정된 조건 밖에서 품질을 보증할 수 없기 때문이다.

입증되지 않은 조건으로 생산하면 용접 품질을 보증할 수 없다.

WPS는 처음부터 완성되지 않는다. 먼저 예비용접절차사양서(PWPS)를 작성하고, 이를 시험 용접과 검사로 검증한다. 검증 결과는 용접절차 인정시험 기록서(PQR)에 기록되며, 이 기록을 근거로 용접절차 인정기록서(WPAR)를 작성하면 승인된 WPS가 된다. 인정되기 전의 WPS는 PWPS로 분류되어야 한다.

필수변수는 변경되면 기계적 성질이나 접합부 건전성에 영향을 줄 수 있는 변수이다. 필수변수의 값이 바뀌면 변경 시 재인정이 필요하며, 절차를 처음부터 다시 인정받아야 한다. 영향이 작은 비필수변수는 재인정 없이 조정할 수 있으므로, 두 변수를 구분해 WPS에 기재하는 것이 실무의 기본이다.

용접사의 기량 검증은 WPS 인정과 별개의 절차이다. 절차를 인정받더라도 그 절차를 수행하는 용접사는 별도로 자격을 검증받아야 한다. 두 검증을 같은 것으로 생각하는 것은 흔한 오류이다.

3. 등장 배경과 필요성

용접은 품질시스템에서 특수공정으로 구분된다. 특수공정은 서면으로 된 절차 시방서에 따라 수행되어야 하는 것으로 규정되어 있으며, 이 요구가 WPS를 작성하는 근본 배경이다. 용접부는 구조물과 설비의 안전에 직접 관여하므로, 절차와 용접사의 기량을 작업 전에 검증해 두어야 한다.

모든 용접 작업은 생산하기 전에 계획되어 있어야 하며, 용접계획은 모든 용접 이음에 대한 WPS를 포함해야 한다. 이는 설계 단계에서 이음별 절차를 빠짐없이 준비해야 함을 뜻한다. 시방서의 수준은 선택된 인정 방법과 맞아야 하므로, 인정 방법을 먼저 정하고 그에 맞게 WPS의 수준을 정하는 것이 순서이다.

절차 인정의 기준은 규격마다 다르다. 미국에서는 ASME Section IX가 용접절차와 용접사 자격의 기준을 규정한다. 유럽에서는 ISO 15607~15614 계열이 EN 288을 대체하였다. 계약이나 발주 단계에서 인정 방법이 정해지지 않은 경우에는 계약 당사자 간 합의로 방법을 결정한다.

ISO 계열은 표준 인정시험 외에 시험된 용접재료, 이전 용접 경험, 표준 용접절차, 생산 전 용접시험에 의한 대체 인정 방법도 규정한다. 대상 재료와 생산 여건에 따라 적합한 방법을 고르는 것이 실무의 출발점이다. 이 때문에 WPS는 단순한 작업 지침이 아니라 인정 방법과 함께 설계되는 문서이다.