実践的な問題解決に役立つ49の溶接知識
強靭で耐久性のある溶接を毎回確実に行うには、どうすればよいでしょうか？溶接の重要な原理と技術を理解することは非常に重要です。このガイドでは、溶接可能性の評価から、溶接...
溶接は多くの産業で重要な技術だが、溶接の成否を分ける微妙な違いをご存知だろうか。溶接継ぎ目の結晶構造の理解から、異種金属溶接に適した材料の選択まで、この記事は豊富な知識を提供します。これらの専門家の答えに飛び込んで、溶接の熟練度を高め、よくある問題を防ぐ方法を学び、プロジェクトの構造的完全性を確保しましょう。初心者の方でも、熟練した溶接技師の方でも、きっと貴重な発見があるはずです。
答えてくれ：
溶接溶融池の凝固もまた、結晶核の形成とその成長を伴う、一般的な液体金属の凝固の基本原理に従っている。
溶接プールの液体金属が冷却され凝固すると、溶融ゾーンの母材上の部分的に溶融した結晶粒が、一般的に結晶核生成のサイトとして機能する。
これらの結晶核はその後、周囲の液体の原子を引き寄せて吸収し、結晶成長につながる。
結晶は熱伝導方向と反対方向に成長するが、隣接する成長結晶に妨げられるため、結果として柱状の形状になり、柱状結晶と呼ばれる。
特定の状況下では、溶融プール内の液体金属も凝固中に自発核形成を起こすことがある。
熱放散が全方向に行われれば、結晶は全方向に均一に成長し、等軸結晶を形成する。
一般的に柱状結晶が観察されるのに対し 溶接継ぎ目また、特定の条件下では、溶接部の中心に等軸晶が現れることもある。
答えてくれ：
一次晶析後、溶接金属は相変態温度以下に冷却 され続け、金属組織の変化を引き起こす。
例えば 低炭素鋼の溶接温度が変態点より下がると、主結晶粒はオーステナイト系になる。温度が変態点より下がると オーステナイト はフェライトとパーライトに分解する。その結果、二次結晶化後の構造は、ほとんどがフェライトで構成され、少量のパーライトが含まれる。
しかし、溶接部の冷却速度が速いため、 得られたパーライト含有量は、一般に平衡組織で見ら れる含有量よりも高くなる。冷却速度が速いほど、パーライト含有量は顕著になる。
フェライトの含有量を減らすと、より高くなる。 硬さと強さしかし、塑性と靭性は低下する。室温での実際の構造は、二次結晶化後に得られる。
さまざまな溶接条件と 鋼種 は、様々な溶接組織を生成する可能性がある。
答えてくれ：
低塑性鋼を例にとると、オーステナイト系の第一結晶構造を持つ。
溶接金属の固相変態プロセスは、溶接金属の二次晶析として知られ、その結果、フェライトとパーライトの微細組織が形成される。
低炭素鋼の平衡構造では 炭素含有量 は非常に低く、その結果、少量のパーライトを 含む粗大な柱状フェライト組織となる。
しかし、溶接時の冷却速度が速いため、鉄-炭素相図に従ってフェライトを完全に析出させることができず、その結果、パーライトの含有量が平坦組織よりも多くなる。
溶接時の冷却速度は、金属の結晶粒径、硬度、 強度も左右する。冷却速度が速いほど結晶粒は微細になり、硬 度および強度が向上するが、フェライト相の減少 やパーライト相の増加は塑性の低下につながる。
したがって、溶接部の最終的な微細組織は、金属 の組成と溶接時の冷却条件によって決定される。
その性質上 溶接工程その結果、溶接金属の組織が微細になり、鋳造状態よりも優れた組織と特性が得られる。
答えてくれ：
1）「ヴェニスの特徴 異材溶接 は主に、析出金属と溶接部の合金組成の著しい 違いによって定義される。溶接プールの挙動は、溶接部の形状、母材 の厚さ、電極の被覆またはフラックス、および溶接部 の種類によって異なる。 シールドガス を使用した。
その結果、母材の溶融量が異なり、溶着金属と母材の溶融部における化学成分濃度の相互希釈にも影響を及ぼす。したがって、異種金属の不均一度 溶接継手 地域的な化学成分に関しては、溶接物と溶加材 の元々の組成だけでなく、使用される溶接プロセス にも依存する。
注2）この後 溶接熱サイクル溶接継手の各領域では、組織の不均一性によ り、異なる金属組織が現れる。これは、母材と溶加材の化学組成、溶接方法、溶接層、溶接プロセス、熱処理に関係している。
3）継手の化学組成と金属構造の違いから生じる性能の不均一性は、継手の機械的特性に大きな違いをもたらす。
接合部に沿った各領域の強度、硬度、塑性、靭性 は、大きく異なる可能性がある。溶接部の両側の熱影響部では、衝撃値が数 倍異なることがある。高温下でのクリープ限界や耐久強度も、成分や構造の違 いによって大きく異なることがある。
4）応力場分布の不均一性と 残留応力 異種金属接合部における分布は、主に接合部の各領域の塑性の違いによって決定される。
さらに、材料の熱伝導率の違いが溶接熱サイクル温度場の変化を引き起こす。各領域の線膨張係数の違いなどが、応力場の不均一な分布の原因となる。
答えてくれ：
異種鋼の選択原則 溶接材料 主に以下の4点である：
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答えてくれ：
パーライト鋼とオーステナイト鋼は、構造も成分 も異なる2つの異なるタイプの鋼である。この2種類の鋼を溶接する場合、溶接金属は2つの異なるタイプの母材と溶加材を融合して作られるため、溶接性に課題が生じる可能性がある。
1) 溶接部の希釈。
パーライト鋼には低合金元素が含まれ、溶接金属合 金全体を希釈する可能性がある。
パーライト鋼の希釈効果は、溶接部中のオーステナ イト形成元素の含有量を減少させる。
その結果、溶接部に マルテンサイト組織これは接合部の品質に悪影響を及ぼし、ひび割れにつながることさえある。
2) 遷移層の形成。
溶接の熱サイクル中、溶融した母材と溶加材の混合の程度は、溶融池の縁で変化する。
この場所では、液体金属は低温で流動性が悪く、液体状態での滞留時間が短いという特徴がある。
パーライト鋼とオーステナイト鋼では化学組成が大きく異なるため、溶融した母材と溶加材は、パーライト側の溶融池の端部では十分に融合できない。
その結果、パーライト鋼側の溶接部には、パー ライト母材がかなりの割合で含まれ、その割合は 融合線に近いほど高くなる。
これにより、溶接金属の内部成分が異なる遷移層が形成される。
3) 拡散層 フュージョンゾーン が形成される。
これら2種類の鋼から成る溶接金属では、パー ライト鋼の方が炭素含有量が高いが、炭素含有 量は低い。 合金元素 オーステナイト鋼よりも。
逆に融合部では、オーステナイト鋼の場合、パーライト鋼側の両側に炭素と炭化物形成元素の濃度差が形成される。
すなわち、パーライト鋼側からオーステナイト溶接部へ、融合部を介して炭素が拡散する。
その結果、パーライト鋼の母材には、融着部近傍に脱炭軟化層が形成され、この脱炭軟化層に対応する脱炭層は、融着部近傍に形成される。 脱炭 はオーステナイト系溶接の片側に形成される。
4) パーライト鋼とオーステナイト鋼の物理的性質は大きく異なるため、溶接部の組成も大きく異なる。
この種の継手は、溶接応力を除去するために熱処理することはできない。熱処理は応力の再分配を引き起こすだけで、同じ金属を溶接するのとはまったく異なる。
5) 遅延クラッキング。
結晶化の過程で、異種鋼を溶接する際に生じる溶融池には、以下の両方が含まれる。 オーステナイト とフェライト構造は互いに密接な関係にある。
このプロセスではガスが拡散しやすいため、拡散性水素が蓄積し、クラッキングの遅延につながる可能性がある。
答えてくれ：
(1) 溶接前の予熱 溶接後の冷却が遅い
溶接前に溶接部を全体的または部分的に予熱し、 溶接後に徐冷することで、以下のような傾向を抑える ことができる。 溶接気孔率 溶接応力を最小化し、溶接部の割れを防ぐ。
(2) アーク 冷間溶接 を採用し、溶接応力を低減している。
亀裂を防ぐため、ニッケル、銅、ニッケル銅、高 バナジウム鋼など、塑性変形に優れた溶接材料が溶加 金として選択される。これにより、溶接金属は塑性変形によって 応力を緩和することができる。
溶接応力の低減は、細径電極の使用、小電流、断続溶接、散点溶接によって達成できる。 溶接技術 溶接部と母材との温度差を減少させるためである。さらに、溶接部をハンマーで叩くことで、 応力を除去し、亀裂を防ぐことができる。
(3) その他の対策：溶接金属の化学組成を調整し、脆性温度範囲を狭める；
溶接部での脱硫および脱りん の冶金反応を高めるには、希土類元素を添加す る必要がある。さらに、ゼンナの精錬粒元素を添加することで、 溶接粒を精錬することができる。
場合によっては、溶接部を補修する部分の応力を軽減するために、加熱応力帯法が用いられる。この方法は、亀裂の発生防止にも有効である。
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答えてくれ：
溶接継ぎ目形状および溶接継ぎ目自体の未知の特性により、集合形状に不連続性があり、荷重がかかったときに応力集中が生じる。この応力集中は、溶接継手の作業応力の不均一な分布を引き起こし、平均応力σmよりもはるかに高い局所的なピーク応力σmaxをもたらす。
溶接における応力集中には多くの理由があるが、 工程欠陥が大きな原因となっている。溶接部の空気流入口、スラグ介在物、亀裂、不完全 な溶け込みは、応力集中を引き起こす可能性があ る。 溶接クラック 不完全な浸透が最も深刻である。
応力集中の原因となるその他の要因には、突合せ溶接部の過剰な補強や、溶接部の高いトーなど、不合理な溶接外観がある。 隅肉溶接また、道路界面の急激な変化や、カバープレートを使用した突合せ継手道路の使用など、不合理な道路設計が行われている。
不合理な溶接継手の配置も応力集中の原因となる。例えば、店溶接だけのT字継手は応力集中の原因となる。
答えてくれ：
塑性破壊は、塑性不安定性（降伏または著しい塑性変形）または塑性破壊（端部破壊または延性破壊）をもたらす。
そのプロセスは、まず弾性変形から始まる。 溶接構造 荷重を受けると、降伏、塑性変形（塑性不安定性）、マイクロクラックやボイド、マクロクラック、不安定成長、そして最終的には破壊へと進む。
脆性破壊に比べ、塑性破壊は以下の理由から低温環境では起こりにくい：
(1)降伏後に回復不可能な塑性変形が発生し、寸法要求の高い溶接構造物が使用できなくなる。
(2)高靭性低強度材料で作られた圧力容器の破損は、材料の破壊靭性によって制御されるのではなく、強度不足による塑性不安定によって引き起こされる。
塑性の損傷は溶接構造を無効にし、企業の生産に影響を与え、不必要な死傷者を出し、国の経済発展を著しく妨げる大惨事につながる。
答えてくれ：
脆性破壊とは一般に、ある結晶面に沿って割れる解離破壊（準解離破壊を含む）と粒界（粒間）破壊を指す。
一方、劈開破壊は粒内破壊の一種で、結晶内の特定の結晶面に沿って材料が分離するときに起こる。
低温、高ひずみ速度、高応力集中などの特定の条件下では、金属材料は応力がある値に達すると劈開破壊を起こすことがある。
劈開破壊の発生を説明するモデルはいくつかあるが、そのほとんどは転位理論に関連したものである。
一般に、材料の塑性変形過程が著しく阻害されると、材料は変形によって外部応力に適合できなくなり、その代わりに分離が起こり、劈開亀裂が生じると考えられている。
金属中の介在物、脆性析出物、その他の欠陥も、劈開き裂の発生に重要な役割を果たしている。
脆性破壊は通常、応力が構造物の設計許容応力より高くなく、大きな塑性変形がない場合に発生する。脆性破壊は構造物全体に素早く伝播し、事前の発見や防止が困難な突発的な損傷を引き起こし、多くの場合、人身事故や物的損害をもたらします。
答えてくれ：
あらゆる欠陥の中で、き裂は最も危険なものである。外部からの荷重を受けると、き裂の前面付近でわずかな塑性変形が起こり、先端部ではある程度の開口変位が起きて、き裂が徐々に進展する。
外部荷重が臨界レベルまで増加すると、亀裂は高速で拡大する。このとき、き裂が高価な引張応力域に位置していると、構造物全体が脆性破壊することが多い。
しかし、伸びた亀裂が引張応力の低い領域に入った場合、亀裂のさらなる拡大を維持するのに十分なエネルギーがあるか、あるいは亀裂がより靭性の高い材料（または同じ材料でも温度が高くなり靭性が高まった材料）に入り、そこでより大きな抵抗を受けることになる。
クラックが拡大し続けることがなければ、クラックによるダメージはそれに応じて軽減される。
答えてくれ：
骨折の原因は3つの側面に要約できる：
(1) 素材の人間性が不十分
特に切欠きの先端では、材料の微小弾性変形能力が低い。
低応力下での脆性破壊は通常低温で起こり、材料の靭性は温度が下がるにつれて急激に低下する。
さらに、低合金高強度鋼の進歩に伴い、強度指数は上昇する一方で、塑性と靭性は低下している。
多くの場合、脆性破壊は溶接部から発生するため、溶接部と熱影響部の靭性不足が低応力下での脆性破壊の主な原因となる。
回答:
の主な検討事項 溶接継手 は以下の通りである：
答えてくれ：
の基本要件である。 ガス切断 は以下の通りである：
(1) 金属の発火点は融点より低くなければならない。
(2) 金属酸化物の融点は、金属そのものの融点よりも低くなければならない。
(3)酸素中で金属を燃焼させると、相当量の熱が発生するはずである。
(4) 金属の熱伝導率が低いこと。
赤銅は酸化銅（CuO）の発熱量が非常に小さく、銅の熱伝導率が非常に高いため、酸素アセチレン炎では切断できない。その結果、切り込み付近に熱を集中させることができず、ガスによる切断が不可能になる。
答えてくれ：
溶接粉の主な用途は、金属酸化物や金属と反応してスラグを生成することである。 非金属 溶融池に存在する不純物は、それによってスラグ化のプロセスを容易にする。
同時に、生成されたスラグが溶融池の表面を覆い、周囲の空気から溶融池を断熱するバリアとして機能する。この断熱により、溶融池に存在する金属が高温で連続的に酸化するのを防ぐ。
答えてくれ：
(1) 溶接棒及びフラックスは、乾燥した環境で保管し、必要に応じて使用前に乾燥させること。
(2) 溶接ワイヤおよび溶接部の表面は、水、油、さび、その他の汚染物質がなく、清潔に保たれていなければならない。
(3) 適切な溶接電流や溶接条件などを考慮して、溶接仕様を正確に選択する。 溶接速度.
(4) 手動溶接にはアルカリ電極を使用するなど、正しい溶接方法を採用すること。 アーク溶接 電極のスイング・レンジを小さくし、電極の移動速度を遅くし、ショート・アークの始動と停止を制御する。
(5) コントロール・ウェルドメントの組立クリアランスは大きすぎないこと。
(6) 溶接棒は、被覆の割れ、はがれ、劣化、偏肉、芯金の腐食のあるものは使用しない。
答えてくれ：
(1) 黒鉛化電極の使用を強く推奨する。黒鉛化電極とは、黒鉛化元素（炭素、ケイ素など）を高濃度に添加した鋳鉄製の被覆または溶接ワイヤのことである。あるいは、ニッケルまたは銅ベースの鋳鉄電極も使用できる。
(2) 溶接に先立ち、材料を準備するために予熱が必 要である。溶接中は保温が重要であり、溶接後は溶接部の冷却速度を下げるために徐冷を推奨する。そうすることで、溶融部が赤熱状態にある時間を延ばし、黒鉛化を十分にして熱応力を軽減することができる。
(3) ろう付け工程 最適な結果を得るために。
答えてくれ：
フラックスが重要な役割を果たしている。 溶接品質.以下のような機能を果たす：
答えてくれ：
(1) 溶接機は定格溶接電流と負荷時間に従って運転し、過負荷にならないこと。
(2) 溶接機の長時間の短絡は避けること。
(3) 調整電流は無負荷で動作させること。
(4) ワイヤーコンタクト、ヒューズ、アース、調整機構を定期的に点検し、それらが良好な状態であることを確認する。
(5) 粉塵や雨の侵入を防ぐため、溶接機を清潔に保ち、乾燥させ、換気をよくする。
(6) 使用後は安定した場所に置き、電源を切ってください。
(7) 溶接機の定期的な保守点検が必要である。
答えてくれ：
脆性破壊は突発的な現象であり、発見や防止が間に合わない。ひとたび脆性破壊が発生すると、その結果は深刻なものとなり、多大な経済的損失と人命の安全を脅かすことになる。
その結果、溶接構造物の脆性破壊の問題は、より注目されるべきである。
答えてくれ：
プラズマ溶射は高いプラズマ火炎温度が特徴で、ほぼすべての耐火物を溶かすことができ、幅広い溶射用途に適しています。また、プラズマ火炎の流速が速く、粉末粒子の加速効果に優れ、コーティングの接合強度にも優れています。
プラズマ溶射はその汎用性から、さまざまなセラミック材料に最適で、応用範囲も広く、セラミック材料溶射に最適な方法です。
答えてくれ：
溶接手順カードを作成するには、対応する溶接手順資格を確認し、製品組立図、部品加工図、および技術要件に基づいて接合スケッチを描かなければならない。
溶接手順カードには、溶接手順資格番号、溶接手順カード番号、図面番号、継手名、継手番号、溶接士証明書の項目を記載する。
溶接順序は、溶接手順資格、実際の生産条件、技術者、生産経験に基づいて作成されるべきである。
具体的 溶接工程 パラメーターも、溶接工程の適格性に基づいて含める必要がある。
製品の検査権限、検査方法、検査比率は、製品図面や製品規格の要求事項に従って決定されるべきである。
回答:
炭酸ガスは酸化性ガスで、溶接工程中に溶接シーム の合金成分を燃焼させ、溶接部の機械的特性を 大幅に低下させる。この酸化は、気孔や飛沫の形成につながる。
こうした問題に対処するため、シリコンとマンガンを溶接ワイヤに添加して脱酸の役割を果たし、溶接の酸化と飛散を防ぐことができる。
答えてくれ：
爆発を引き起こす可能性のある可燃性混合物中の可燃性ガス、蒸気、粉塵の濃度範囲を爆発限界という。
濃度の下限は爆発下限界、上限は爆発上限と呼ばれる。
温度、圧力、酸素含有量、容器の直径など、いくつかの要因が爆発限界に影響する。温度が上昇すると爆発限界は低下し、圧力が上昇しても同様である。
さらに、混合ガス中の酸素濃度の増加は、爆発下限界の低下を引き起こす。
可燃性粉塵の場合、分散、湿度、温度などの要因も爆発限界に影響する。
答えてくれ：
(1) 溶接作業者は、次の作業中は鉄製部品との接触を避けなければならない。 電気溶接.ゴム製の断熱パッドの上に立つか、ゴム製の断熱靴を履き、乾いた作業着を着用する。
(2) 船外に、溶接士の作業を見聞きできる監督者を置くこと。溶接士の合図で電源を遮断するスイッチを設置すること。
(3) コンテナで使用する携帯ランプの電圧は12Vを超えないこと。携帯ランプ用変圧器の外殻は確実に接地されなければならず、自動変圧器の使用は禁止される。
(4) 携帯ランプ用変圧器および溶接用変圧器は、ボイラーおよび金属容器内に持ち込まないこと。
答えてくれ：
核融合溶接は、溶接材間の原子の結合を伴う。 ろう付け 溶加材は、溶接材よりも融点の低い中間媒体である。
溶融溶接には、溶接継手の高い機械的特性や、厚くて大きな部品を接続する際の高い生産性など、いくつかの利点がある。しかし、大きな応力や変形、熱影響部の組織変化といった欠点もある。
一方、ろう付けには、加熱温度が低い、接合部が平らで滑らか、外観が美しいなどの利点がある。また、応力や変形も小さい。しかし、接合強度が低く、組立時のクリアランスが大きいという欠点がある。
答えてくれ：
二酸化炭素は酸化性ガスである。溶接のシ ールド・ガスとして使用すると、溶滴やプール・メタル の激しい酸化を引き起こし、合金元素の焼損を招 く。さらに、加工性が悪く、気孔や大きな飛沫の原因となる。
そのため、現在のところ、低炭素鋼と低炭素鋼の溶接にのみ適している。 合金鋼高合金鋼や非鉄金属には推奨されない。特にステンレス鋼を溶接する場合、溶接部の炭化を引き起こし、溶接部の耐性を低下させることがある。 粒界腐食そのため、あまり使われなくなった。
一方、アルゴンは不活性ガスであり、溶融金属といかなる化学反応も起こさないため、溶接シームの化学組成の変化は最小限に抑えられる。アルゴンを使用した溶接継ぎ目は品質が良く、各種合金鋼、ステンレス鋼、非鉄金属に使用できます。
アルゴンの価格が徐々に下がっているため、多くの低炭素鋼の溶接にアルゴンがよく使われるようになっている。
答えてくれ：
16Mn鋼はQ235A鋼に加えて約1%のMnを含み、炭素当量は0.345%~0.491%となる。その結果、この鋼は良好な溶接性能を持つ。しかし、16Mn鋼の硬化傾向はQ235A鋼より若干高いため、厚くて剛性の高い構造物を溶接する場合は、特に低温での割れを避けるために、より小さなパラメータを使用する必要がある。このような場合、溶接前に適切な予熱を施すことができる。
手動アーク溶接の場合は、E50 溶接棒の使用を推奨する。サブマージアーク自動溶接で開先ができない場 合は、フラックス431入りのH08MnA溶接ワイヤを使 うことができる。開先加工を行う場合は、フラックス431を使 用したH10Mn2溶接ワイヤを使用する。CO2ガスシールド溶接では、溶接ワイヤH08Mn2SiAまたはH10MnSiを使用する。
MachineMFGの創設者として、私は10年以上のキャリアを金属加工業界に捧げてきました。豊富な経験により、板金加工、機械加工、機械工学、金属用工作機械の分野の専門家になることができました。私は常にこれらのテーマについて考え、読み、執筆し、常にこの分野の最前線にいようと努力しています。私の知識と専門知識をあなたのビジネスの財産にしてください。
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