一般的な溶接欠陥: 原因と解決策

溶接欠陥を理解する

溶接欠陥の種類

溶接は堅牢な製造方法ではありますが、溶接構造の完全性を損なう可能性のあるさまざまな欠陥が発生しやすいです。これらの欠陥は、溶接パラメータの誤った選択、溶接装置の欠陥、不適切な溶接技術など、さまざまな要因によって発生する可能性があります。大まかに、これらの欠陥は次の 4 つのカテゴリに分類できます。

1. 気孔率: この欠陥は、溶接部が凝固する際にガスポケットが溶接部に閉じ込められ、多孔質構造が生じることで発生します。不適切なシールドガス、ベースまたはフィラー材料の汚染、高い溶接速度などの要因が気孔率の原因となる可能性があります。
2. アンダーカット: アンダーカットとは、溶接止端部または溶接底部に形成され、溶接金属で埋まっていない溝のことです。多くの場合、過剰な入熱、高い溶接速度、または不適切な電極角度が原因で発生します。
3. 不完全な浸透: この欠陥は、マルチパス用途で溶接金属が母材または先行する溶接ビードと完全に融合できない場合に発生します。これは、不適切な入熱、不適切な接合設計、不適切な電極サイズによって発生する可能性があります。
4. ひび割れ: 残留応力、水素閉じ込め、冶金学的変態などの理由により、溶接金属または熱影響部に亀裂が発生する可能性があります。それらは溶接構造の性能に悪影響を与える可能性があります。

それぞれの欠陥タイプには固有の課題があり、特定の修復措置が必要です。後続のセクションでは、原因について詳しく説明し、適切な解決策を提案します。

一般的な溶接欠陥の種類

スラグ介在物

スラグ介在物は、溶接金属内、または溶接金属と母材の間に閉じ込められた非金属固体物質です。溶接プロセス中に、使用されるフラックス材料が溶けてスラグが形成される可能性があります。次のパスの前にスラグが正しく除去されないと、溶接部にスラグが閉じ込められ、この欠陥が発生する可能性があります。スラグの混入は溶接の品質を低下させ、応力下での破損につながる可能性があります。

ねじれ

歪みは溶接構造における一般的な欠陥であり、溶接後のワークピースの形状と寸法の変化を特徴とします。溶接部や周囲の母材の不均一な加熱と冷却が原因で発生します。溶接中の局所的な温度が高いと、加熱された領域で膨張が発生します。金属が冷えて収縮すると、歪みが生じる可能性があります。予熱、制御された入熱、溶接後の熱処理などの技術は、歪みを最小限に抑えるのに役立ちます。

融合の欠如

溶融の欠如はコールド ラップまたはコールド シャットとも呼ばれ、溶接が母材または以前の溶接ビードと適切に溶融しない状態です。この欠陥は通常、不十分な熱、不適切な溶接手順、またはワークピースの表面の汚染によって発生します。融合が不足するとジョイントが弱くなり、負荷がかかると早期に破損する可能性があります。

これらの溶接欠陥はそれぞれ、特定するために慎重な検査とテストが必要であり、その防止は適切な溶接手順、熟練した職人技、および技術に依存します。 品質管理 対策。

溶接欠陥の原因と対策

溶接欠陥は、不適切な溶接技術、不十分な熱、不適切な溶接手順、表面の汚染など、さまざまな原因によって発生することがよくあります。これらを軽減するには、いくつかの救済策を採用できます。

• 気孔率: この欠陥は、溶接雰囲気中の汚染物質や水分の存在、不適切なシールドガス、または高い溶接速度によって発生する可能性があります。これらの原因を回避し、適切なシールドガスを使用し、適切な溶接速度を維持し、クリーンな溶接環境を確保することで、ポロシティを防ぐことができます。
• アンダーカット：これは、過剰な入熱、高すぎる溶接速度、または不適切な電極角度によって発生します。解決策としては、入熱の制御、適切な溶接速度の維持、正しい電極角度の使用などが挙げられます。
• ひび割れ: これは、高い残留応力、不適切な接合設計、または急速な冷却が原因で発生する可能性があります。亀裂を防ぐには、接合部を予熱し、接合部を正しく設計し、徐々に冷却することが効果的です。
• 不完全な浸透：溶接金属が接合部に完全に浸透していない場合に発生します。原因には、低い溶接電流、速い移動速度、または不適切な継手の設計が含まれます。これを解決するには、溶接電流と移動速度を調整し、適切な共同設計を確保します。

溶接欠陥の原因と改善策を理解することは、溶接構造の構造的完全性を維持するために非常に重要です。溶接技術と品質管理手段に関する適切なトレーニングにより、これらの欠陥の発生を大幅に減らすことができます。

溶接欠陥の種類

溶接部の亀裂

亀裂は重大な溶接欠陥であり、構造の強度を損ない、致命的な故障につながる可能性があります。これらは多くの場合、高い残留応力、不適切な接合設計、または急速冷却の結果として発生します。毎日の目視検査、染料浸透検査、超音波検査技術は、溶接部の亀裂を特定して制御するのに役立ちます。

気孔率とその影響

溶接における気孔とは、ガスの閉じ込めにより溶接部内に現れる空洞または空洞のことを指します。この欠陥は、溶接部の強度と耐久性に大きな影響を与える可能性があります。

• 構造的な弱点: 多孔性は、特に高負荷の用途において、構造の安定性の低下につながる可能性があります。これは、溶接部の有効断面積が減少するためです。
• 腐食感受性: 多孔性のある溶接部は、小さな穴が腐食が始まるのに理想的な環境を提供するため、腐食攻撃を受けやすくなります。
• 外観: 多孔性により溶接部の形成が損なわれ、不均一で専門的ではないように見えることがあります。
• 亀裂の伝播：細孔は応力集中源として機能し、亀裂の発生と伝播につながります。

定期的な検査、正しいガスシールド技術、および適切な溶接パラメータは、気孔の発生を回避し、その後の溶接の品質を確保するのに役立ちます。

不完全融合の意義

不完全溶融は、溶接材料が母材または先行する溶接ビードと完全に溶融していない溶接欠陥です。この欠陥は、次のような重大な影響を与える可能性があります。

• 構造的完全性: 不完全な融合により溶接材料と母材間の結合が弱まり、溶接アセンブリの構造強度が著しく損なわれます。
• 応力集中: 未溶融領域は荷重条件下で応力集中点として機能し、亀裂の発生につながる可能性があります。
• 腐食の開始: 不完全な融合領域は腐食の開始点となる可能性があり、溶接アセンブリの早期破損の可能性をもたらします。
• 美的懸念: 融合が不完全な場合、表面が不規則で見た目に見栄えの悪い溶接が発生する可能性があります。

不完全な融合を防ぐには、接合部の正しい準備、適切な溶接パラメータ、および適切な品質を確保することが不可欠です。この欠陥を早期に発見し、修正するには、超音波検査や X 線検査などの非破壊検査 (NDT) 法を使用した定期検査が不可欠です。

溶接継手のアンダーカットの特定

アンダーカットは、溶接の先端に溝が形成されることを特徴とする溶接欠陥です。これは、過剰な入熱、高い溶接速度、または不適切な電極角度によって発生します。母材金属の断面厚さが薄くなる可能性があり、構造的脆弱性を引き起こす可能性があります。効果的な熱制御と適切な電極の使用により、この欠陥を防ぐことができます。

溶接部におけるスラグの混入について

スラグ混入は、非金属固体材料が溶接内部に閉じ込められる溶接欠陥です。これは通常、溶接中に形成されたスラグが次の溶接ビードが設置される前に完全に除去されなかった場合に発生します。溶接の強度と耐久性に重大な影響を与える可能性があります。溶接パスの間に適切な洗浄を行うと、この欠陥を防ぐことができます。

一般的な内部溶接欠陥

非破壊検査の影響

非破壊検査 (NDT) は、内部溶接欠陥の検出と軽減において極めて重要な役割を果たします。損傷を引き起こすことなく、材料、コンポーネント、または構造の完全性を評価するために設計された一連の技術を提供します。以下に、溶接欠陥の評価に使用される標準的な NDT 手法をいくつか示します。

• 超音波検査（UT）: UT は高周波音波を使用して、材料内の欠陥や特性の変化を検出します。特に表面下の欠陥の検出に有効です。
• 放射線検査 (RT): RT では、X 線またはガンマ線を使用して、X 線写真上に溶接の画像を生成します。これは、表面欠陥と表面下の欠陥の両方を検出する優れた方法です。
• 磁粉試験（MT）: MT は、表面および表面近くの欠陥を検出するために使用されます。これは、検査対象の領域を磁化し、磁気漏れのある領域に引き寄せられる鉄粒子を適用することで機能し、故障を示します。
• 液体浸透探傷試験 (PT): PT では、表面湿潤特性の高い液体を部品の表面に塗布します。この液体は表面破壊欠陥に入り込み、現像液によって引き出されてその存在が明らかになります。主に非鉄材料、非磁性鋼に使用されます。

これらの NDT 技術は、溶接構造の寿命と安全性を確保する上で重要な役割を果たし、欠陥の早期検出と修正を可能にします。

超音波検査の重要性

超音波検査 (UT) は、溶接分野における重要な非破壊検査方法であり、いくつかの重要な利点があります。

1. 高感度: UT は、他の NDT 手法と比較して、より小さな欠陥や詳細を検出できるため、最も小さな欠陥でも致命的な障害につながる可能性がある重要なアプリケーションに適しています。
2. 深さ測定: 表面検査技術とは異なり、UT は内部欠陥の深さを測定し、溶接部の完全性の包括的な画像を提供します。
3. 無害: 電離放射線を使用しないため、作業者や環境に安全です。
4. さまざまな材質に適用可能: UT は多用途であり、金属やプラスチックから複合材料に至るまで、幅広い材料を試験できます。
5. リアルタイムの結果: UT は結果を即座に提供するため、迅速な意思決定と検出された欠陥の迅速な修正に役立ちます。

不完全な浸透への対処

不完全溶け込みは、溶接金属が継手の全厚を貫通できず、未溶融領域が残る一般的な溶接欠陥です。これにより、溶接部の構造的完全性が損なわれる可能性があり、応力や負荷がかかると破損しやすくなります。

不完全な浸透に対処するには、次の戦略を採用できます。

• 正しい溶接パラメータ: アンペア数、電圧、移動速度などのパラメータを調整すると、溶接が接合部の厚さ全体に確実に浸透するようになります。
• 適切なジョイント設計: V ジョイントや U ジョイントなどの完全貫通を可能にするジョイント設計を採用すると、この問題を軽減できます。
• 適切な電極の選択: 材質と厚さに応じて、適切な種類とサイズの電極を使用することが重要です。
• スキル強化: 溶接工の適切なトレーニングとスキル向上により、不完全溶け込みの発生を大幅に減らすことができます。

最後に、超音波検査などの非破壊検査方法は、そのような欠陥の早期発見と修正に非常に効果的であり、溶接構造の安全性と寿命を確保します。

不適切な溶接溶融への対処

不十分な溶融は、溶接金属と母材の間、または溶接金属の連続した層の間の溶融の欠如を特徴とする溶接欠陥です。これは、不適切な溶接角度、急速な冷却、不適切なサイズや種類の電極の使用などの要因によって発生します。

不適切な溶接融合に対処するには、次の戦略を実行できます。

• 十分な熱入力: 適切なレベルの入熱を維持することで、金属層が適切な温度に到達し、効果的な融合が促進されます。
• 正しい溶接角度: 電極またはトーチの角度を調整して、熱が溶接領域全体に均一に分散されるようにすることで、この欠陥を防ぐことができます。
• 適切な電極の選択と取り扱い: 材料に対して正しいタイプとサイズの電極を使用し、正しく配置されていることを確認すると、融合を強化できます。
• 規制旅行速度: 移動速度は、金属が溶融状態に留まる時間に影響します。最適な速度を維持すると、溶接金属が母材と正しく融合するのに十分な時間が確保されます。
• 溶接工のトレーニング: さまざまな材料、厚さ、溶接位置に対応できるように溶接士のスキルセットを強化すると、不十分な融合のリスクを大幅に軽減できます。

不完全溶け込みの場合と同様、超音波検査などの非破壊検査方法は、不適切な溶融の早期発見と修正に役立ち、溶接部の全体的な品質と安全性に貢献します。

溶接継手のスラグの混入を修正する

一般的な溶接欠陥であるスラグの混入は、溶接プロセスの副産物であるスラグが溶接金属内または溶接金属と母材の間に閉じ込められると発生します。スラグの混入を修正および防止するには、次の戦略を実行できます。

• 効果的なスラグ除去: 後続の溶接パスを配置する前に、前のキーから残留スラグを除去することが重要です。これは、ワイヤーブラシや研磨などの手段によって実現できます。
• 適切な溶接技術: 適切な溶接技術を選択することが重要です。ストリンガービーズなど、スラグを簡単に除去できる技術を採用する必要があります。
• 正しい電極角度と移動速度: 電極の角度と溶接機が電極を動かす速度は、スラグの形成に影響を与える可能性があります。適切なピッチと移動速度の制御により、スラグを完全にカバーし、除去が容易になります。
• 溶接工のトレーニング: 溶接工向けの包括的なトレーニングに投資すると、スラグ混入の発生を大幅に減らすことができます。溶接工は、スラグの混入につながる可能性のある潜在的な問題を特定し、修正することに熟達している必要があります。
• 非破壊検査: 他の欠陥と同様に、放射線透過検査や磁気粒子検査などの非破壊検査方法は、スラグ混入の早期検出に役立ち、迅速な是正措置を可能にします。

これらのガイドラインに従うことで、溶接継手内のスラグの混入を大幅に軽減し、溶接部の全体的な品質、耐久性、安全性を向上させることができます。

外部溶接の欠陥と解決策

不適切な溶接技術の落とし穴

不適切な溶接技術は、最終的な溶接の完全性、安全性、美観を損なうさまざまな外部欠陥を引き起こす可能性があります。これらの欠陥は、次のタイプに大別できます。

• アンダーカット: 溶接金属が継手の溝を満たしていない場合に発生し、亀裂が発生しやすい弱い領域が生じます。これは多くの場合、過剰な電流または不適切な電極角度が原因です。
• 重複: この欠陥は、溶接止端または溶接ルート上に溶接金属が突出するのが特徴です。これは通常、移動速度が遅いか、電極の角度が正しくないことが原因です。
• スパッタ: 材料の表面に凝固した溶接の飛沫が飛散したものです。スパッタは、過剰な電流、不適切な電極、またはシールドガスの問題によって発生する可能性があります。
• アークストライク: これらは、意図した溶接領域の外側のアークによって引き起こされる局所的な過熱領域であり、潜在的な応力点や亀裂につながる可能性があります。

これらの落とし穴はそれぞれ、正しい溶接技術とパラメータを適用し、適切な機器を利用し、溶接担当者の適切なトレーニングと教育を確保することによって軽減または回避できます。これらの要素を確実に遵守することで、溶接の品質と安全性を大幅に向上させることができます。

溶接部の欠陥の検査

溶接領域の欠陥を徹底的に検査することは、溶接の完全性と安全性を維持する上で重要なステップです。このプロセスには、目視検査、破壊検査、非破壊検査が含まれます。

• 外観検査: これは最も簡単で最も一般的な方法です。これには、亀裂、表面の凹凸、変色、サイズや形状の不一致などの目に見える欠陥がないか溶接部を検査することが含まれます。
• 破壊試験: これらには、溶接サンプルを破損点までテストして、さまざまな条件下でのパフォーマンスを測定することが含まれます。例としては、引張試験、曲げ試験、硬さ試験などがあります。
• 非破壊検査: これらの方法は、溶接部に損傷を与えることなく内部および表面の欠陥を検出するために使用されます。これらには、磁粉検査、液体浸透検査、超音波検査、X線検査などが含まれます。

これらの各技術は、溶接の品質についてのさまざまな洞察を提供し、それらを組み合わせることで、溶接の完全性の包括的な全体像を提供します。したがって、すべての潜在的な問題を確実に特定し、効果的に対処するには、調査プロセスでこれらの方法を組み合わせて適用することが不可欠です。

一般的な溶接欠陥の防止

一般的なタイプの溶接欠陥を防止するには、溶接プロセスの包括的な理解、細部への細心の注意、定期的な検査とメンテナンス活動が必要です。

• 気孔率: 気孔を避けるには、溶接雰囲気を注意深く制御する必要があります。溶接エリアに湿気、錆、油、汚れなどの汚染物質がないことを確認してください。適切なシールドガス混合物を使用することも、気孔率を減らすのに役立ちます。
• アンダーカット: アンダーカットを防ぐには、適切な移動速度と電流設定で正しい溶接技術を使用することが重要です。電極の角度を適切にすると、アンダーカットの可能性を減らすことができます。
• 不完全な浸透: これは、材料の厚さと種類、および適切な電極サイズに応じた正しい溶接手順を使用することで回避できます。
• 融合の欠如: ベースメタルが適切に準備および洗浄されていることを確認し、適切な入熱を使用し、適切な移動速度を維持することは、溶融の欠如を防ぐのに役立ちます。
• ひび割れ: 溶接入熱を制御し、必要に応じて材料を予熱し、溶接後に適切に冷却することで、割れを防ぐことができます。

これらの予防措置を実施し、溶接領域に欠陥がないか定期的に検査することで、溶接工は溶接の品質と完全性を大幅に向上させることができます。

不適切な溶接の問題

不適切な溶接は重大な問題を引き起こし、重大な結果につながる可能性があります。これらの課題には、構造の完全性の問題、安全上の危険、および財務への影響が含まれます。

• 構造的完全性: 溶接部が不適切に形成されると、構造接合部が脆弱になり、応力下で破損する可能性があり、構造物、車両、機械に致命的な故障を引き起こす可能性があります。
• 安全上の危険: 溶接欠陥も安全上のリスクを引き起こす可能性があります。亀裂や不完全な融合などの欠陥は、突然の予期しない機器の故障につながる可能性があり、オペレーターや傍観者が負傷する危険があります。
• 財務上の影響: 欠陥の検出、修復、防止に関連するコストは多額になる可能性があり、プロジェクトの予算とスケジュールを圧迫します。さらに、機器の故障による製品のリコールや賠償責任訴訟は、経済的に重大な影響を与える可能性があります。

本質的に、不適切な溶接に伴う潜在的な課題やリスクを考慮すると、適切な溶接技術の重要性はいくら強調してもしすぎることはありません。

溶接の不連続性への対処

溶接の不連続性に対処するには、体系的なアプローチが必要です。まず、非破壊検査技術を使用して不連続性の種類を特定します。重大度を評価し、それが許容範囲内であるかどうかを判断します。そうでない場合は、研削または欠けを起こし、再溶接するなどの処置を行ってください。場合によっては熱処理が必要になる場合があります。最後に、有効な解決策を確認するために再検査します。このプロセスにより、溶接構造の構造的完全性と安全性が確保されます。

よくある質問

Q: 一般的な溶接欠陥とは何ですか?

A: 一般的な溶接欠陥は、気孔、亀裂、不完全な融合、歪みなど、溶接プロセス中に発生する欠陥です。

Q: 溶接欠陥の原因は何ですか?

A: 溶接欠陥は、間違った溶接パターン、間違った溶接パラメータ、不十分な溶接準備、不適切なシールドガスなど、さまざまな要因によって発生する可能性があります。

Q: 溶接部の気孔はどのようにして改善できますか?

A: 溶接部の気孔は、母材を適切に洗浄し、適切なシールド ガスを使用し、過剰なガスの閉じ込めを防ぐために溶接パラメータを調整することで改善できます。

Q: 溶接部に発生する可能性のある亀裂にはどのような種類がありますか?

A: 溶接部に発生する亀裂の種類には、低温割れ、高温割れ、および応力損傷があり、これらは急速冷却、水素脆化、過度の残留応力によって発生する可能性があります。

Q: 溶接部の不完全な溶融を防ぐにはどうすればよいですか?

A: 溶接部の溶融不完全は、適切な溶接技術を使用し、適切な入熱を確保し、母材と溶加材の溶融を促進する適切な溶加材を選択することによって防ぐことができます。

Q: 溶接欠陥を引き起こす可能性のある標準的な溶接方法は何ですか?

A: 溶接欠陥を引き起こす可能性のある一般的な溶接方法には、アーク溶接が含まれます。 ミグ溶接、TIG溶接、サブマージアーク溶接、レーザー溶接。

Q: 溶接池の欠陥の一般的な原因は何ですか?

A: 溶接池の欠陥は、過剰な入熱、不適切な電極操作、不適切なシールド、不十分な溶加材の溶着などの要因に起因する可能性があります。

Q: 溶接部の表面欠陥はどのように軽減できますか?

A: 溶接部の表面欠陥は、溶接パラメータを制御し、適切な洗浄および準備技術を使用し、ガスメタル アーク溶接などの適切な溶接技術を採用することによって軽減できます。

Q: 溶接品質が低いとどのような影響がありますか?

A: 溶接品質が低いと、構造的に脆弱になり、故障しやすくなり、機械的特性が損なわれ、費用のかかる再加工や修理が必要になる可能性があります。

Q: 溶接欠陥はどのように検出および検査できますか?

A: 溶接欠陥は、溶接の完全性を確認するための目視検査、X線撮影、超音波検査、染料浸透検査などのさまざまな非破壊検査方法を使用して検出および検査できます。

参考文献

1. SLV の溶接欠陥に関するガイド (https://slv.co.id/7-common-welding-defects-causes-remedies/): このガイドでは、最も一般的な 7 つの溶接欠陥と、溶接亀裂や気孔などの原因と解決策について説明します。
2. 溶接欠陥に関する RapidDirect のブログ (https://www.rapiddirect.com/blog/types-of-welding-defects/): このブログ投稿では、柔軟性の低下や母材の汚染による低温割れなど、16 種類の溶接欠陥とその原因について詳しく説明します。
3. 溶接欠陥に関するFractoryの記事 (https://fractory.com/welding-defects-types-causes-prevention/): この記事では、間違った溶接パターン、材料の選択、スキル、機械の設定による溶接欠陥の一般的な原因について説明します。
4. 溶接欠陥に関するQuoraディスカッション (https://www.quora.com/What-are-welding-defects): このスレッドでは、気孔率、溶融の欠如、不完全な溶け込み、亀裂、歪みなどの一般的な溶接欠陥の概要を提供します。
5. WeldFabWorld の溶接欠陥に関するガイド (https://www.weldfabworld.com/welding-defects/): このガイドでは溶接亀裂の種類について詳しく説明し、溶接電流や移動速度の変更などの解決策を提案します。
6. TechnoWeld の溶接欠陥に関する記事 (https://technoweld.com.au/2019/11/13/the-most-common-welding-defects-causes-and-remedies/): この情報源では、介在物、溶融の欠如、気孔率、アンダーカット、アンダーフィル、亀裂など、溶接におけるさまざまな種類の欠陥について説明します。
7. AllGas の溶接欠陥の定義 (https://allgas.us/b/what-are-welding-defects–types-causes-and-remedies): この情報源では、溶接欠陥を、技術要件および設計要件に関する特定の金属構造のサイズと形状の偏差として定義しています。
8. 溶接欠陥に関するバーン・ルイスのレビュー (https://vernlewis.com/common-welding-defects/): このレビューでは、スラグの混入、不完全な溶け込み、不完全な融合などの一般的な溶接欠陥を特定します。
9. 溶接欠陥に関するOMSの記事 (https://www.omsmeasure.com/blog/weldingdefects): この記事では、大きな接合ギャップ、小さなルート面、または高い入熱がどのようにしてエロージョンや腐食につながる溶接欠陥を引き起こす可能性があるかについて説明しています。
10. 溶接技術者のための溶接欠陥に関するガイド (https://weldingengineer.org/welding-defects-types-causes-and-prevention/): このガイドでは、さまざまな種類の溶接欠陥、その原因、効果的な防止戦略について詳しく説明します。