ステンレス鋼タンク用ダブルサイドアルゴンアーク溶接プロセス
ステンレス・タンク溶接をより効率的かつ正確に行うにはどうすればよいでしょうか？ダブルサイド・アルゴン・アーク溶接プロセスは、スパッタを減らし、変形を最小限に抑え、溶接品質を向上させることで、業界に革命をもたらしています。
溶接が毎回完璧にできるとしたらどうだろう？この記事では、溶接技術をテストし、改良するための重要な方法である溶接工程評価について説明します。高品質の基準を満たすための溶接の準備、試験、評価方法をご覧いただけます。製造に携わる方でもメンテナンスに携わる方でも、このプロセスを理解することで、溶接の効率と製品の信頼性を高めることができます。溶接プロセス評価の重要なステップと利点を学んでください。
溶接工程評価は、溶接作業全体における重要な前段階 であり、提案された溶接手順が特定の溶接物および関 連製品に適しているかを総合的に評価する。この体系的な評価は、溶接の品質、信頼性、 および業界標準への準拠を確保するための礎石 となる。
評価プロセスにはいくつかの重要な段階がある：
溶接プロセス評価は、単なる理論的な演習ではなく、製造における重要な実用化である。それは、特定の前提条件（材料仕様や溶接機器の能力など）、明確に定義された目的（特定の機械的特性や耐食性の達成など）、および意図された用途に合わせた限定された範囲によって支配される。
この評価の主な目標は、提案された溶接方法を用 いて製造された溶接継手が、すべての技術要件と性能 仕様を満たしているか、あるいは超えているかを 判断することである。これには、溶接溶け込み、融 着、機械的強度、延性、用途に関連した様々 な種類の故障モードに対する耐性などの要 因の評価が含まれる。
評価プロセス全体を通じて、すべての溶接プロセス・パラメーター、材料データ、機器設定、環境条件、および試験結果を記録した細心の文書が維持される。この包括的なデータ・セットを分析し、正式な「溶接手順適格性評価記録」（WPQR）または「溶接プロセス評価報告書」にまとめる。この文書は、将来の生産溶接のための有効な青写真として機能し、一貫性、品質、および関連法規と規格への準拠を保証します。
溶接工程評価は、ボイラー、圧力容器、圧力 配管システムの溶接継手の品質と完全性を確保す る上で重要な要素である。この評価は、技術的な準備作業の 不可欠な部分として機能し、これらの重要 な用途で溶接作業を成功させるための基礎を 築く。
溶接プロセス評価の意義は多面的である：
このような利点を達成するため、溶接プロセス評価では 様々な実験技術や分析が用いられている。これには、機械的試験、非破壊検査、微細構造 分析、使用条件の模擬試験などが含まれる。これらの評価結果は、溶接工程の適合性と有効性を示す具体的な証拠となる。
溶接プロセス評価は、耐圧機器の製造とメンテナンスにおいて複数の重要な機能を果たします：
IV.溶接プロセス評価の適用範囲
溶接プロセス評価は、幅広い産業分野、特に重要な鉄鋼設備の製造、設置、メンテナンスに適用される重要な品質保証手段である。これには、ボイラー、配管システム、圧力容器、耐荷重鉄骨構造物などが含まれますが、これらに限定されるものではありません。さらに、溶接工の訓練プログラムや技術評価においても重要な役割を果たし、溶接工の能力を保証します。
評価にはさまざまな溶接法が含まれ、それぞれに特有の用途と課題がある：
溶接作業を開始する前に、溶接工程評価を実施し、 提案された溶接手順仕様（WPS）を検証し、要求され る品質基準とプロジェクト仕様に適合していることを 確認することが不可欠である。
評価プロセスは、以下のような多様な産業分野に適用可能である：
溶接プロセス評価は本質的に製品に特化したものであり、異なる製品には固有の技術要件と品質基準があることを認識している。例えば
溶接工程評価の主な目的は、製品または構造物 の特定の技術要件を満たすか、それを上回る溶接部 を、溶接手順によって一貫して製造できることを 確実にすることである。これには、意図された使用条件下での機械的 特性、耐食性、疲労性能などが含まれる。
さらに、評価プロセスでは、以下のような要素も考慮すべきである：
溶接プロセス評価は、あらゆる鋼材の特定条件下で、溶接プロセス の課題を解決することを目的とした重要な方法論である。その主な目的は、最適なプロセス・パラメーターを特定することではなく、幅広いシナリオにわたって一般的に受け入れられ、適用可能な解決策のスペクトルを提供することである。
この評価は、特定のプロセス条件下での性能問題に対処するものであるが、その限界に注意することが重要である。残留応力の緩和、変形の最小化、溶接欠陥の防止な ど、包括的な品質問題を直接解決することはできない。このような広範な問題には、追加の技術的管理 や溶接後の処理が必要になることが多い。
効果的な溶接プロセス評価の基礎は、原材料の 溶接性を徹底的に評価することである。生産前に信頼性の高い技術的条件試験を実施すれ ば、実際の製品を試験片として使用するようなリ スクが高く、費用もかさみがちな方法を回避するこ とができ、貴重な指針となる。このアプローチは、資源を節約するだけでなく、より管理された評価環境を提供する。
評価プロセスでは、客観性を維持するため に、人的要因を分離して除外することが極めて重 要である。溶接工程の評価は、溶接士の熟練度評価と混同 してはならない。溶接工程の評価を行う担当者は、観察された 欠陥が工程に関連した問題によるものか、技能に基 づく欠点によるものかを見分ける専門知識を持た なければならない。技能の不足が確認された場合、適切な対応は、 工程の修正よりも、むしろ目標とする溶接工の 訓練である。
従来の溶接プロセス評価手順は、一般的に 溶接継手の室温機械試験に依存している。目視検査、非破壊検査 (NDT)、室温機械試験に合格した継手は、 一般的に溶接プロセス要件を満たしていると見 なされる。しかし、この標準的な一連の試験では、特に 発電産業などの高温・高圧パイプラインに使用され る新しい鋼合金に対する包括的な信頼性データが得 られない場合がある。これらの重要なコンポーネントの完全性と寿命を保証するために、補足的な試験体制を検討すべきである。これには、運転条件をシミュレートするための高温耐久試験、一定応力下での長期変形を評価するためのクリープ試験、環境支援割れに対する感受性を評価するための応力腐食試験などが含まれる。
このような高度な試験手法を取り入れることで、 溶接プロセス評価は、特に従来の溶接手法の限界 を超える材料や用途について、接合部の性能をよ り総合的に評価することができる。この包括的なアプローチは、評価の信頼性を高めるだけでなく、要求の厳しい産業環境における溶接構造物の全体的な安全性と効率性にも貢献します。
溶接工程評価課題の作成と発行 - 溶接工程評価計画の作成 - 試験片の溶接と検査 - 溶接工程評価報告書の作成 - 溶接工程評価報告書に基づいて溶接作業ガイド（または溶接工程カード）を作成する。
課題の主な目的は、評価課題を出すことである。従って、その主な内容は、評価の目的、評価指標、評価項目、評価業務を担当する部門および担当者の資格条件などである。
(1) 評価指標の決定
技術的指標は、法規や鋼材（溶接性）などの理論的知見に基 づいて決定される。溶接プロセス評価手順」DL/T869によると、溶接金属の化学成分および機械的性質（強度、塑性率、靭性など）は、母材の下限と同等かそれ以下でなければならない。
(2) 評価項目の決定
プロジェクトの実際の作業要件を考慮し、規定の範囲に従って関連項目を網羅し、評価項目を決定する。溶接工程の評価項目の決定には、以下の点を考慮する必要がある：
スチール：
(1) スティール・レベルの分類；
(2)「評価」における鋼種レベルの基本ルール；
(3)部門 鋼鉄の種類.異なる種類の鋼鉄の溶接継手の意味は、次のとおりである：
鋼鉄の種類の分類 溶接継手 一つは、低炭素鋼と低合金鋼の溶接継手のように、金属組織は同じだが化学組成が異なるもので、どちらもパーライト組織タイプに属し、物性の違いは小さいが化学組成が異なるものである。もう一つは、低合金パーライト鋼と高合金マルテンサイト鋼またはオーステナイト系ステンレス鋼の溶接継手のように、金属組織と化学組成が異なり、物性の違いが大きいものである。
さまざまなタイプの鋼溶接継手の主な特徴は、化学組成、金属組織、機械的特性、および溶接の不均一な分布である。 残留応力.溶接工程では、これらの問題に対処し、解決するために必要な技術的手段を採用しなければならない。
タイプAの異種鋼継手：溶接継手の片側がオーステナイト鋼で、もう片側がその他の組織の鋼。具体的なタイプは以下の通り：A+M、A+B、A+Pなど。
タイプMの異種鋼継手：溶接継手の片側がマルテンサイト鋼、もう片側がその他の組織の鋼。具体的なタイプとしてはM+B、M+Pなど。
タイプBの異種鋼継手：溶接継手の片側がベイナイト鋼、もう片側がパーライト銅。1種類しかない：B+P。
(1)ワークの厚さに対応する突合せ溶接
評価試験片の厚さが1.5≦δ＜8(mm)の場合、下限1.5mm、上限2δ、但し12mm以下とする。
評価試験片の厚みが8≦δ≦40(mm)の場合、適用できるワーク厚みの範囲は、下限0.75δ、上限1.5δとする。評価用試験片の厚さが40mm以上の場合は、上限の制限はありません。
(2) 隅肉溶接 ワークピースの厚さに対応
評価したフィレット継手厚みδに適用できるワーク厚みの範囲は突合せ継手厚みと同じであるが、テストピース厚みは以下のルールに従って算出する：
板と板のすみ肉溶接試験片の厚さは、ウェブ板の厚さである。
管-板すみ肉溶接試験片の厚さは管壁の厚さである。
チューブシート隅肉溶接試験片の肉厚は、枝管の肉厚とする。
また、サブマージアーク溶接の両面溶接や小径厚肉溶接などは、規定をよく確認し、規定に従って実施する。
各溶接法は個別に評価されるべきであり、互いに置き換えることはできない。複数の溶接方法を組み合わせて「評価」を行う場合は、各溶接方法を個別に、または組み合わせて「評価」することができる。
各溶接方法の溶接金属の厚さは、それぞれの "評価 "の範囲内に収まるべきである。例えば、ルート層の溶接が TIG溶接 (厚さ3mm)、充填・被覆工程を棒溶接(合計厚さ8mm)で行う溶接工程評価(その他の条件)では、2つの溶接方法の組み合わせの評価とみなされる。承認された溶接方法は、以下の場合に適している：
(1) 個別のTIG溶接：
評価される溶接金属の厚さは3mmで、適用可能な厚さの範囲は(1.5~6)mmである。
(2) 個々の棒溶接：
評価される溶接金属の厚さは8mmで、適用可能な厚さの範囲は(6~12)mmである。また、上記のDs/Ws溶接法は、審査合格後、TIG溶接と棒溶接を別々に使用し、その後組み合わせることも可能である。の「評価」は ガス溶接 の方法は、溶接部品の最大厚みが「評価」試験片の厚みと同じである場合に適用される。
(1) 平板試験片の「評価」で承認された工程は、管状試験片にも適用できる。ただし、さまざまな溶接位置を考慮する必要がある。例えば、垂直平板溶接は水平固定管溶接に取って代わることができ、垂直平板溶接は垂直管溶接に取って代わることができる。
(2) 突合せ継手試験片の「評価」は、コーナー継手試験片にも適用する。
(3) 評価 完全浸透 試験片は、非完全侵入試験片に適用される。
(4) フラットコーナー溶接試験片の「評価」によって承認された溶接プロセスは、管と板、管と管のコーナー溶接に適用できる。
(1) 溶接材料 溶接棒、ワイヤー、フラックスなどの 溶接材は、溶接プロセス中に溶融し、溶加材 の形で溶接金属に溶け込む。これらは溶接金属の主成分である。これらの選択と変更は、溶接継手の溶接 特性に大きな影響を与える。
しかし、その多様性は "評価 "に大きな困難をもたらす。評価の回数を減らし、合理的に実施するために、溶接材料の選定は鋼材の選定と同じ原則に従うべきであり、"評価 "を容易にするために、クラス・レベル別に分ける（手順の表を参照）。
(2) 外国産の溶接棒、ワイヤ、フラックスについては、使用前に関連資料を参照するか、試験を行って適合性を確認することができる。化学成分および機械的性質は、国内の溶接材料表に記載されているものと同様であることが望ましい。これらは、対応するクラスレベルに分類し、国内の溶接材料と同じように扱うことができる。
溶接材料表に記載されていない溶接棒、ワイヤ、およびフラックスは、化学組成、機械的特性、およびプロセス特性が記載されているものと類似していれば、対応するクラス・レベルに分類して使用することができる。分類できないものは、別途「評価」する必要がある。
(3)溶接棒及びワイヤは、区分ごとに分けて評価する。同じ区分でレベルが異なるものは、高いレベルの評価を低いレベルに適用する。同じレベルの溶接棒のうち、酸性溶接棒で評価されたものは、基本的な評価を免除することができる。 溶接棒 を評価した。
(4) フィラーメタルをソリッドワイヤからフラックス入りワイヤに、またはその逆に変更すること。
(5) 可燃性ガスの変化または シールドガス タイプ、裏面シールドガスのキャンセル。
(6) 異種材料の選択 スチール溶接 はDL/T752の原則に従うべきである。
(7)異物、特に高電圧用の溶接材料について 合金鋼その材料の基本的な特性を十分に理解する必要がある。製品の性能に直結する重要な指標は、使用前に試験で確認する必要がある。
一般的なガイドラインは、パイプ径の「評価」を厳密に指示するものではない。多種多様な パイプ仕様 電力業界では、大幅なプロセスの変動を考慮して、以下のような規定が設けられている：
(1) 外径Doが60mm以下の試験片を「評価」する場合、溶接は、以下の方法で行う。 アルゴンアーク溶接 法では、溶接管の外径に関係なく適用できる。
(2)その他の管径については、下限0.5D0から不特定の上限までの溶接管外径について「評価」を適用する。
電力業界は、特定の業界特性を考慮し、溶接位置の「評価」とその適用性について、特定の規定を設けている（ガイドラインの表を参照）。また、以下の場合には、以下の規定を遵守する必要がある：
(1) 立向溶接の場合、ルート溶接部が上向き溶接から下向き 溶接に変わったとき、またはその逆のときは、新たに評 価を行う必要がある。
(2) 直径60mm以下のパイプのガス溶接およびタングステン電極アルゴン・アーク溶接では、溶接プロセス・パラメーターに特別な要件がない限り、一般に水平パイプのみが「評価」され、これはワークのすべての溶接位置に適用される。
(3) パイプの全姿勢自動溶接では、「評価」には管状の試験片を使用しなければならず、板状の試験片で代用することはできない。
そのとき 予熱温度 試験片の評価値が意図したパラメータを超えた場合は、新たな評価を行う必要がある：
(1) 試験片の予熱温度が 50℃以上低下した場合；
(2) 衝撃靭性が要求される溶接部品では、層間温度が50℃以上上昇する場合。
(1) 工程中に検査が必要で、試験片を一度に溶接できない場合は、溶接後の熱処理を行わなければならない。
(2) 溶接後の熱処理から溶接作業完了までの 間隔は、各種鋼の熱処理仕様に厳密に従うべき で、DL/T 819およびDL/T 868の規定に従う。例えば、P91マルテンサイト鋼の場合、 溶接終了後、溶接部が100℃まで冷却してから、 溶接を終了する必要がある。 オーステナイト がマルテンサイトに変化した後、溶接後熱処理のために温度を上げる。
溶接仕様のパラメーターや操作技術に変更が生じた場合は、パラメーターの種類に基づいて評価をやり直すか、工程指示を変更する必要がある。
(1)ガス溶接における火炎特性の変化；
(2) 自動溶接では、導電ノズルとワークの距離の変化；
(3) 変更 溶接速度 評価値の10%より大きい；
(4) 片面溶接から両面溶接への変更；
(5) 手動溶接から自動溶接への変更；
(6) マルチパス溶接からシングルパス溶接への変更など。
これらの点やその他の特殊な条件を総合的に考慮して、溶接工程評価項目の特定方法を決定することができる。
1.テストピースの製造は、効果的な監督の下で、工程評価スキームの要件と規則に従って厳密に実施されなければならない。
2.溶接工程中の各工程を注意深く記録する専任の担当者 を置き、記録したデータを保存できるパラメーター・レコーダー を装備すべきである。記録は、レビューのために適切に保存されなければならない。
3.検査項目は、関連規則に従って実施された完全なものでなければならない。
主な検査項目は以下の通り：
(1) 溶接シーム 外観検査：溶接金属の残り高さが母材より低くてはならず、ア ンダーカットの深さと長さが基準を超えてはなら ず、溶接面に亀裂、未溶融部、スラグ介在物、アーク・ ピット、ポロシティがあってはならない。
(2) 溶接継目の非破壊検査：管状試験片のX線透視検査は、DL/T821の要求事項 に従って実施し、溶接部の品質はレベルII基準を 下回ってはならない。非破壊検査は、溶接継手の機械的特性とは相関性がないが、「評価」における溶接欠陥の把握は非常に必要である。また、テストピースを切断する際には、これらの部位を避けるように考慮すべきである。したがって、検査項目に含めるべきである。
(3) 引張試験（寸法試験片）：
試料の残りの高さを機械的に除去し、母材と水平にする。
試験片の厚さ：試験片の厚さ：厚さが30mm以下の場合は、全厚試験片を使用することができる。厚さが30mmを超える場合は、2枚以上の試験片に加工することができる。
各試験片の引張強さは母材の下限値を下回ってはならない。
異種鋼試験片の引張強さは、下側の母材の下限値を下回ってはならない。
複数の試験片を引張試験に供する場合は、各試験片群の平均値が母材で規定される値の下限を超えないこと。
(4) 曲げ試験：
曲げ試験片は、横フェース曲げ（背面）、縦フェース曲げ（背面）、横サイド曲げに分けられる。
Tが10より小さいときはT＝t、Tがtより大きいときはt＝10。試験片の幅：40、20、10（単位：mm）。
試験片の残りの高さは機械的に除去され、母材 の元の表面は保持され、アンダーカットと溶接ルート の切り欠きは除去できない。
横方向の曲げ面の欠陥は引張面とみなす。
曲げ試験に影響する3つの主な要因は、試験片の幅と厚さの比、試験片の幅と厚さの比、試験片の幅と厚さの比、試験片の幅と厚さの比、試験片の幅と厚さの比である。 曲げ角度および曲げ軸の直径。SD340-89規定の曲げ試験方法と関連規定は、材料自体の伸びに対応していない。そのため、曲げ試験片の外面の伸びは、一部の鋼材について規定された伸びの下限を超えており、これは全く合理的ではありません。
曲げ試験における塑性の判定をより合理的に行うため、新規則では曲げ試験方法をGB/T232に従って実施するよう規定している。 金属曲げ 試験方法。
曲げ試験条件は以下の通り：試験片の厚さは10以下、曲げ軸の直径（D）は4t。支持部間の距離（Lmm）は6t+3、曲げ角度は180度。
規格および技術条件に伸びの下限が20%未満と規定されている鋼材については、曲げ試験が不適格であり、測定された伸びが20%未満である場合、試験のために曲げ軸の直径を大きくすることが認められる。
規定の角度に曲げた後、各試験片の引張面上で、溶接部および熱影響部内に、いかなる方向にも長さ3mmを超える亀裂があってはならない。端部の亀裂は除くが、スラグ介在物による亀裂は数える。
(5) 衝撃試験：(5)衝撃試験：耐圧部品及び耐荷重部品は、衝撃試験片の条件を満たす限り、衝撃試験を受ける必要がある。したがって、次の条件を満たす場合に実施する：
溶接部の厚さがサンプリングに十分でない場合（5x10x5mm）、サンプリングが不要な場合がある。
溶接部の厚さが 16mm 以上の場合は、10x10x5mm の衝撃試験が必要。
評価合格基準評価合格基準：3 個の試験片の平均値が、関連する技術文書に規定された下限値を下回らず、かつ 1 個が規定値の 70% を下回らないこと。
(6) 金属組織検査：管状のコーナー・ジョイントは、同じ切断面に2つの検査面があってはならない。
(7) 硬度試験：溶接継ぎ目と熱影響部の硬さは、硬さ値の90% を下回ってはならない。 ブリネル硬度 母材に100HBを加え、以下の仕様を超えないこと：
全合金含有量が3%未満の場合、硬度は270HB以下でなければならない；
全合金含有量が3～10の場合、硬度は300HB以下でなければならない；
全合金含有量が10を超える場合、硬度は350HB以下でなければならない；
P91鋼の場合、220～240が最適だ。
(8) 上記試料の調製、切断および評価は、関連規格に従って実施すること。
(9) 検査後、有資格者により正式な報告書が発行されなければならない。
(10) 検査の手順および要件は、規則に準拠していなければならない。
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