溶接ガス：知っておくべきこと
ガスのない溶接を想像してみてほしい。溶接ガスは、溶接部を汚染物質から保護し、アークを安定させ、強力な接合部を確保するために不可欠な、沈黙のチャンピオンである。この記事では、...
溶接ガスが必要不可欠でありながら複雑なのはなぜか、不思議に思ったことはないだろうか。この記事では、溶接ガスの多様な種類、溶接部の保護と安定化における役割、溶接工程に与える重要な影響について説明します。アルゴン、二酸化炭素、アセチレンといったガスのユニークな特性を発見し、さまざまな溶接および切断用途に適したガスの選択方法を学ぶことができる。最後には、各ガスの重要性と、それが溶接の効率と品質をどのように向上させるかを理解することができます。
溶接ガスとは、主にガス・シールド溶接（炭酸ガス・シールド溶接、不活性ガス・シールド溶接など）に使用される保護ガス、および、溶接に使用されるガスを指す。 ガス溶接 や切断に使用されます。これには、二酸化炭素（CO2)、アルゴン(Ar)、ヘリウム(He)、酸素(O2)、可燃性ガス、混合ガスなど。
溶接中、シールド・ガスは溶接領域の保護媒体としてだけでなく、アークを発生させるガス媒体としても機能する。
ガス溶接と切断は、主にガス燃焼中に発生する集中熱を持つ高温の炎に依存している。
したがって、ガスの物理的および化学的特性は、保護効果に影響するだけでなく、アークの点火や溶接・切断プロセスの安定性にも影響する。
溶接ガスとは、溶接や切断に使用される様々なガスを指す。溶接ガスは、そのプロセスにおける役割によって2種類に分類される： シールドガス およびガス溶接・切断用ガス。
(1) シールドガス：
シールドガスは ガスシールド溶接 周囲の大気から溶接プールを保護するため のものである。一般的に使用されるシールド・ガスには、炭酸ガス （CO2)、アルゴン(Ar)、ヘリウム(He)、酸素(O2)、窒素(N2)、水素(H2など）、およびそれらの混合物（Ar + He、Ar + CO2Ar + CO2 + O2など）。
国際溶接学会では、シールド・ガスをその酸化電位に基づいて、不活性ガスまたは還元性ガス（クラスI）、弱酸化性ガス（クラスM1）、中酸化性ガス（クラスM2）、強酸化性ガス（クラスM3およびC）に分類している。
(2) ガス溶接・切断用ガス：
ガス溶接・切断用ガスは、その性質から燃焼補助ガス（O2)と可燃性ガスの混合物である。可燃性ガスと酸素が混合して燃焼すると、大量の熱を放出して高温の炎となり、金属を溶かすことができる。
アセチレン (C2H2)は、ガス溶接や切断で最も一般的に使用される可燃性ガスである。3H8)、プロピレン(C3H6)、天然ガス(主にメタンCH4)、液化石油ガス(主にプロパン)。
溶接や切断のプロセスによってガスの役割は異なり、ガ スの選択は溶接材料の種類によって異なる。そのため、特定の物理的または化学的特性を持つガスを選択する必要があり、場合によっては複数のガスを混合して使用することもある。
表1は、溶接と切断で一般的に使用されるガスの主な特性と用途の概要を示している。 溶接工程.
表1 一般的な溶接ガスの主な特徴と用途
| ガス | シンボル | 主な物件 | 溶接への応用 |
|---|---|---|---|
| 二酸化炭素 | CO2 | 安定した化学的特性;非燃焼および非燃焼サポート； 高温でCOとOに分解し、金属に対して一定の酸化力を持つ； 液体の二酸化炭素が蒸発するとき、多くの熱を吸収し、一般にドライアイスとして知られている固体の二酸化炭素に固化することができる。 | 溶接ワイヤは、CO2ガスシールド溶接やCO2 + O2、CO2 + 混合ガスシールド溶接など、溶接時のシールドガスとして使用できます。 |
| アルゴン | アー | 不活性ガス；化学的性質は活性ではなく、常温および高温では他の元素と化学的役割を果たさない。 | アーク溶接時の機械的保護のためのシールド・ガスとして使用される、 プラズマ溶接 そしてカッティング。 |
| 酸素 | O2 | 無色のガスで、燃焼をサポートする。高温で非常に活性で、多くの元素と直接結合する； 溶接中、溶融プールに入り込んだ酸素は、以下のよう に酸化する。 金属元素 そして有害な役割を果たす。 | 酸素と可燃性ガスの混合燃焼は、酸素アセチレン火炎や水素酸素火炎のような溶接や切断のための非常に高い温度を得ることができます。アルゴン、炭酸ガスとの混合ガスシールド溶接も可能です。 |
| アセチレン | C2H2 | 水に溶けにくく、アルコールに溶け、アセトンに多量に溶ける。空気や酸素と混合して爆発性の混合ガスを形成する； 酸素中で燃焼し、3500℃の高温と強い光を発する。 | オキシアセチレン用 フレーム溶接 切断 |
| 水素 | H2 | 金属鉱石および金属酸化物の還元剤として使用することができる； 溶接中、冷却中に多量の溶融金属が析出することがあり、気孔が形成されやすい。 | 水素は、溶接時の還元性シールド・ガスとして使用される。酸素との混合燃焼は、ガス溶接の熱源として使用できる。 |
| 窒素 | N2 | 不活性化学的性質;高温で水素や酸素と直接結合することができる;溶接中に溶融池に入ると有害である； 基本的に銅とは反応せず、保護ガスとして使用できる。 | 窒素アーク溶接の場合、窒素をシールド・ガスとして銅やステンレスを溶接することができる。窒素はまた、一般的に プラズマアーク切断 外側の保護ガスとして。 |
表2 溶接中の各種ガスの特性
| ガス | ピュア | カラム位置勾配 | アークの安定性 | 金属転移特性 | 化学的性質 | 溶接溶け込み 形状 | 加熱特性 |
| CO2 | 99.90% | 高い | 満足 | 満足はしているが、若干の飛沫 | 強い酸化 | フラットな形状、大きな貫通力 | |
| アー | 99.995% | ロー | 良い | 満足 | マッシュルーム型 | ||
| 彼は | 99.99% | 高い | 満足 | 満足 | フラットな形状 | 突合せ溶接の入熱は、純粋なアーク溶接の入熱よりも高い。 | |
| N2 | 99.90% | 高い | 悪い | 悪い | 鋼に気孔と窒化物が生じる | フラットな形状 |
には適切なガスを使用すべきである。2 ガス・シールド溶接、不活性ガス・シールド溶接、混合ガス・シールド溶接、プラズマ・アーク溶接、 ろう付け 保護雰囲気下での酸素アセチレンガス溶接、切断。
溶接ガスの選択は、主に採用する溶接および切断 方法に依存する。加えて、溶接金属の特性や、溶接ガスの品質基準にも影響される。 溶接継手溶接構造物の厚さ、溶接位置、利用されるプロセス。
3.1.溶接方法に応じてガスを選択する
溶接、切断、またはガス・シールド溶接に使用されるガスは、溶接中に利用されるさまざまな溶接方法によって異なる。 溶接工程.
表3は、溶接方法とそれに対応する溶接ガスの選 択に関する情報である。一方、表4は、一般的な溶接方法とそれに対応する 溶接ガスの選択の概要を示している。 ろう付け 保護雰囲気に使用されるガス。表5は、プラズマ・アーク切断に対する各種ガスの適合性を示している。
表3 溶接方法と溶接ガスの選択
| 溶接方法 | 溶接ガス | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| ガス溶接 | C2H2+O2 | H2 | ||||
| ガス切断 | C2H2+O2 | 液化石油ガス＋O2 | 石炭ガス＋O2 | 天然ガス＋O2 | ||
| プラズマアーク切断 | 空気 | N2 | Ar+N2 | Ar+H2 | N2+H2 | |
| タングステンイナートガス溶接（TIG） | アー | 彼は | Ar+He | |||
| ソリッドワイヤー | 不活性ガス メタルアーク 溶接（MIG） | アー | 彼は | Ar+He | ||
| アクティブ・ガス・メタル・アーク溶接（MAG） | Ar+O2 | Ar+CO2 | Ar+CO2+O2 | |||
| CO2 ガスシールド溶接 | CO2 | CO2+O2 | ||||
| フラックス入りワイヤ | CO2 | Ar+O2 | Ar+CO2 | |||
表4 保護雰囲気における一般的なろう付けガスの選択
| ガス | 自然 | 化学組成および純度要件 | 目的 |
| アルゴン | 惰性 | アルゴン > 99.99% | 合金鋼耐熱合金、銅、銅合金 |
| 水素 | 還元性 | 水素 100% | 合金鋼、耐熱合金、無酸素銅 |
| アンモニアの分解 | 還元性 | 水素 75% 窒素 25% | 炭素鋼、低合金鋼、水素フリー銅 |
| 圧縮が不十分なアンモニアの分解 | 還元性 | 水素 7%～20%、その他窒素 | 軟鋼 |
| 窒素 | 銅に対して不活性である。 | 窒素 100% | 銅および銅合金 |
表5 プラズマアーク切断における各種ガスの適用性
| ガス | 主な目的 | 備考 |
| Ar、Ar+H2Ar+N2， Ar+H2+N2 | ステンレス鋼の切断非鉄金属または合金 | Arは薄い金属の切断にのみ使用される |
| N2, N2+H2 | N2水再圧縮プラズマアークの作動ガスとして、炭素鋼の切断にも使用できます。 | |
| O2, 空気 | 炭素鋼と低合金鋼の切断、ステンレス鋼とアルミニウムの切断にも使用。 | 重要なアルミニウム合金の構造部品は通常使用されない |
| 二酸化炭素 | アンモニアの分解 | Ar+CO2 |
| 窒素 | C2H2+O2 | CO2+02 |
| アルゴン | LPG + O2 | Ar+O2 |
| 酸素 | Ar+N2 | Ar+H2+N2 |
| アセチレン | N2+H2 | 溶接混合物 |
| 水素 | Ar+H2 | Ar+He |
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