前回の記事では、ステンレス鋼溶接管の欠陥の原因と予防策の一部について説明しました。本日は、残りの欠陥について概説します。
6. クレーター
ステンレス鋼溶接管の溶接端部に生じる陥没部は、アーククレーターと呼ばれます。アーククレーターは、溶接部の強度を著しく低下させるだけでなく、不純物の濃縮によりアーククレーター割れを引き起こします。
原因：主な原因は、アーク消弧の滞留時間が短すぎること、薄板溶接時の電流が大きすぎることです。
予防策：電極アーク溶接を閉じるときは、電極を溶融池にしばらく留まらせたり、円運動をさせたりして、溶融池に金属が満たされた後に片側に誘導し、アークを消火します。タングステンアルゴンアーク溶接の場合は、十分な滞留時間が必要です。溶接が満たされた後、滞留時間を短縮してアークを消火します。
7. 気孔
衛生ステンレス鋼溶接管の溶接において、溶融池内のガスは凝固時に逃げることができず、残留して形成された空洞を気孔と呼びます。気孔は一般的な溶接欠陥であり、溶接部の内部気孔と外部気孔に分けられます。気孔は円形、楕円形、昆虫形、針状、密集した形状をしています。気孔の存在は、溶接部の緻密性に影響を与えるだけでなく、溶接部の有効面積を減少させ、溶接部の機械的特性を低下させます。
原因：衛生ステンレス鋼溶接管の表面や溝に油、錆、湿気などの汚れが付着している。アーク溶接中に電極のコーティングが湿っていて、使用前に乾燥していない。アークが長すぎるか部分的に吹き飛んでいるため、溶融池の保護効果が良くなく、空気が溶融池に侵入する。溶接電流が高すぎるため、電極が赤くなり、コーティングが早く剥がれ落ち、保護効果が失われる。操作方法が不適切で、アークの閉じる動作が速すぎるため、ひけ巣が発生しやすく、接合部のアークの打撃動作が正しくないため、密な気孔などが発生しやすい。
予防措置：溶接前に、溝の両側20〜30mm以内の油、錆、湿気を除去します。電極マニュアルに指定された温度と時間に厳密に従って焼き付けます。溶接プロセスのパラメータを正しく選択し、正しく操作します。可能な限り短いアークを使用します。溶接、現場工事には防風設備が必要です。溶接コアの腐食、コーティングのひび割れ、剥離、過度の偏心など、無効な電極は許可されません。
8. 介在物とスラグ介在物
介在物は、冶金反応によって溶接金属に残留する非金属介在物および酸化物です。スラグ介在物は、溶接部に残留する溶融スラグです。ステンレス鋼溶接管のスラグ介在物は、スポットスラグ介在物とストリップスラグ介在物の2種類に分けられます。スラグ介在物は溶接の有効断面を弱め、それによって溶接の機械的特性が低下します。スラグ介在物は応力集中を引き起こす可能性があり、負荷がかかったときに溶接構造を簡単に損傷する可能性があります。原因：溶接プロセス中に層間スラグがきれいでない、溶接電流が小さすぎる、溶接速度が速すぎる、溶接プロセス中の操作が不適切、溶接材料と母材の化学組成が適切に一致していない、
予防策：スラグ除去性能の優れた電極を選択し、層間スラグを慎重に除去し、溶接プロセスパラメータを適切に選択し、電極の角度と輸送方法を調整します。
溶接管生産ラインを選定する際には、インテリジェントPLCシステムの導入をご検討ください。ハンガオ テック（セコ 機械）のPLCシステムは、生産データをリアルタイムで監視できるだけでなく、様々な仕様の溶接管の生産配合表を保存するデータベースを構築できるため、生産工程からいつでもデータベースの記録にアクセスできます。
9. 燃え尽きる
溶接工程において、溶融金属が溝の奥から流出し、ステンレス鋼溶接管に生じる貫通欠陥を「溶け落ち」といいます。溶け落ちは、アーク溶接においてよく見られる欠陥の一つです。
原因: 溶接電流が大きい、溶接速度が遅い、溶接管が過度に加熱されている、開先ギャップが大きい、刃先が薄すぎる、溶接作業者のスキルが低いなど。
予防策：適切な溶接プロセスパラメータと適切な溝サイズを選択する、溶接工の操作スキルを向上させるなど。
10. ひび割れ
衛生ステンレス鋼溶接管の割れは、発生する温度と時間によって、冷割れ、熱割れ、再熱割れに分類されます。また、縦割れ、横割れ、溶接ルート割れ、アーククレーター割れ、溶融線割れ、熱影響部割れなどにも分類されます。割れは溶接構造物の中で最も危険な欠陥であり、製品を廃棄するだけでなく、重大な事故を引き起こす可能性もあります。
（１）ホットクラック
溶接工程において、溶接継手と熱影響部の金属が固相線付近の高温域まで冷却することで発生する溶接割れを高温割れといいます。これは存在が許されない危険な溶接欠陥です。溶接管の熱割れは、発生メカニズム、温度域、形状によって、結晶化割れ、高温液状化割れ、高温低塑性割れに分類されます。
原因：主な原因は、溶融池金属中の低融点共晶元素と不純物が結晶化プロセス中に深刻な粒内および粒界偏析を形成し、同時に溶接応力の作用を受けることです。粒界に沿って引き裂かれ、高温割れを形成します。高温割れは、一般的にオーステナイト系ステンレス鋼、ニッケル合金、アルミニウム合金で発生します。低炭素鋼は一般的に溶接中に高温割れが発生しにくいですが、鋼の炭素含有量が増加するにつれて、高温割れの傾向も増加します。予防策：ステンレス鋼溶接管および溶接材料中の硫黄、リンなどの有害な不純物の含有量を厳密に管理し、高温割れの感受性を低減します。溶接金属の化学組成を調整し、溶接組織を改善し、結晶粒を微細化し、可塑性を向上させ、偏析度を低減または分散させます。アルカリ性溶接材料を使用して、溶接部の不純物含有量を減らし、偏析度を向上させます。適切な溶接プロセスパラメータを選択し、溶接形成係数を適切に高め、多層およびマルチパス溶接法を採用します。母材と同じリードアウトプレートを使用するか、アークを徐々に消火し、アーククレーターを埋めて、アーククレーターでの熱亀裂を回避します。
（２）冷間ひび割れ
溶接継手が低温（鋼の場合はM点以下）に冷却された際に発生する割れは、冷間割れと呼ばれます。冷間割れは溶接直後に発生する場合もあれば、一定期間（数時間、数日、あるいはそれ以上）を経た後に発生する場合もあります。この種の割れは遅れ割れとも呼ばれ、非常に危険です。
原因：マルテンサイト変態により形成された硬化組織、大きな拘束度により形成された溶接残留応力、および溶接部に残留する水素が、冷間割れを引き起こす3つの主な要因です。
予防策：低水素溶接材料を選択し、使用前に指示に従って厳密に焼き入れします。溶接前に溶接部の油分と水分を除去し、溶接部の水素含有量を減らします。適切な溶接プロセスパラメータと入熱量を選択して、溶接シームの硬化傾向を低減します。溶接直後に水素除去処理を行い、溶接継手から水素を排出します。硬化傾向の高いステンレス鋼溶接管の場合、溶接前に予熱し、溶接後に適時に熱処理することで、継手の構造と品質を向上させることができます。性能：溶接応力を低減するためのさまざまな技術的対策を採用します。
（３）再加熱によるひび割れ
ステンレス鋼溶接管は溶接後、一定の温度範囲で再加熱（応力除去熱処理またはその他の加熱処理）され、その際に生じる割れを再加熱割れといいます。
原因：再熱割れは、一般的に低合金高張力鋼、パーライト系耐熱鋼、およびバナジウム、クロム、モリブデン、ホウ素などの合金元素を含むステンレス鋼で発生します。溶接熱サイクル後、これらの鋼は感応部（550～650℃）まで加熱されます。割れの多くは溶接熱影響部の粗粒層から発生します。再熱割れの多くはステンレス鋼溶接管や応力集中箇所で発生し、多層溶接部でも再熱割れが発生することがあります。
予防策：設計要件を満たすことを前提に、低強度の溶接材料を選択し、溶接強度が母材より低く、溶接部の応力が緩和されて熱影響部の亀裂が発生しないようにします。溶接残留応力と応力集中を最小限に抑えます。溶接管の溶接入熱を制御し、予熱および熱処理温度を合理的に選択し、敏感な領域をできるだけ避けます。
