ステンレス鋼の加工は必ずしも難しいわけではありませんが、溶接には細心の注意が必要です。軟鋼やアルミニウムのように熱を放散しないため、加熱しすぎると耐食性が低下する可能性があります。適切な処置を講じることで、耐食性を維持することができます。画像：ミラー・エレクトリック
ステンレス鋼は耐食性に優れているため、高純度食品・飲料、医薬品、圧力容器、石油化学産業など、多くの重要な配管用途において魅力的な選択肢となっています。しかし、ステンレス鋼は軟鋼やアルミニウムのように熱を放散せず、不適切な溶接は耐食性の低下を招く可能性があります。過度の加熱と不適切な溶接金属の使用が、その原因となります。
ステンレス鋼の溶接において、最適な溶接手順を遵守することで、結果を向上させ、金属の耐食性を維持することができます。さらに、溶接プロセスをアップグレードすることで、品質を犠牲にすることなく生産性を向上させることができます。
ステンレス鋼の溶接では、炭素含有量を制御するためにフィラーメタルの選択が重要です。ステンレス鋼管の溶接に使用するフィラーメタルは、溶接性能を向上させ、用途に適したものでなければなりません。
ER308Lなどの「L」表示の溶加材をお探しください。これらの溶加材は最大炭素含有量が低く、低炭素ステンレス鋼合金の耐食性維持に役立ちます。低炭素母材を標準的な溶加材で溶接すると、溶接継手の炭素含有量が増加し、腐食のリスクが高まります。「H」表示の溶加材は炭素含有量が高く、高温で高い強度が求められる用途に使用されているため、避けてください。
ステンレス鋼を溶接する際には、微量元素（不純物とも呼ばれます）の含有量が少ない溶接金属を選択することも重要です。これらは、溶接金属の製造に使用される原材料に含まれる残留元素で、アンチモン、ヒ素、リン、硫黄などが含まれます。これらは材料の耐食性に大きな影響を与える可能性があります。
ステンレス鋼は入熱に非常に敏感であるため、接合部の準備と適切な組み立ては、材料特性を維持するために熱を制御する上で重要な役割を果たします。部品間に隙間があったり、接合部が不均一だったりすると、トーチを同じ場所に長時間当てる必要があり、隙間を埋めるためにより多くの溶加材が必要になります。その結果、影響を受けた部分に熱が蓄積され、部品が過熱する可能性があります。また、接合部が不均一だと、隙間を埋めるのが難しくなり、必要な溶け込みを得るのも難しくなります。部品とステンレス鋼をできるだけぴったりと合わせるように注意してください。
材料の純度も非常に重要です。溶接継手に微量の汚染物質や汚れが混入すると、最終製品の強度と耐食性を低下させる欠陥が発生する可能性があります。溶接前に母材を洗浄するには、炭素鋼やアルミニウムには使用されていない特殊なステンレス鋼ブラシを使用してください。
ステンレス鋼において、耐食性の低下の主な原因は鋭敏化です。これは、溶接温度と冷却速度の変動が大きすぎる場合に発生し、材料の微細構造の変化を引き起こします。
このステンレス鋼管の外側溶接は、ルートバックウォッシュなしで GMAW と制御堆積金属 (RMD) を使用して溶接されており、外観と品質は GTAW バックウォッシュ溶接に似ています。
ステンレス鋼の耐食性において重要な要素は酸化クロムです。しかし、溶接部の炭素含有量が高すぎると、炭化クロムが形成されます。炭化クロムはクロムと結合し、ステンレス鋼の耐食性を高めるために必要な酸化クロムの形成を阻害します。酸化クロムが不足すると、材料は期待される特性を発揮できず、腐食が発生します。
鋭敏化の防止は、溶加材の選択と入熱制御にかかっています。前述の通り、ステンレス鋼の溶接では炭素含有量の低い溶加材を選択することが重要です。しかし、用途によっては強度を確保するために炭素が必要となる場合もあります。特に、低炭素溶加材が適さない場合は、温度制御が重要です。
溶接部と熱影響部が高温（通常は950～1500°F（500～800°C））に留まる時間を最小限にしてください。この温度域でのはんだ付け時間が短いほど、発生する熱も少なくなります。はんだ付け工程中は、パス間温度を常に確認し、注意深く観察してください。
もう一つの選択肢は、炭化クロムの生成を防ぐために、チタンやニオブなどの合金成分を含むフィラーメタルを使用することです。これらの成分は強度と靭性にも影響を与えるため、これらのフィラーメタルはすべての用途に使用できるわけではありません。
ルート溶接タングステンアーク溶接（GTAW）は、ステンレス鋼管の溶接における伝統的な方法です。この方法では通常、溶接部裏面の酸化を防ぐため、アルゴンバックフラッシュが必要です。しかし、ステンレス鋼管ではワイヤー溶接法が一般的になりつつあります。このような場合、様々なシールドガスが材料の耐食性にどのような影響を与えるかを理解することが重要です。
ガスアーク溶接（GMAW）を用いたステンレス鋼の溶接では、従来、アルゴンと二酸化炭素、アルゴンと酸素の混合ガス、または3種の混合ガス（ヘリウム、アルゴン、二酸化炭素）が使用されていました。これらの混合ガスは通常、アルゴンまたはヘリウムが主成分で、二酸化炭素は5%未満です。二酸化炭素は溶接プールに炭素を取り込み、鋭敏化のリスクを高めるためです。ステンレス鋼のGMAWには、純アルゴンは推奨されません。
ステンレス鋼用コアードワイヤは、従来のアルゴン75%と二酸化炭素25%の混合ガスで溶接するように設計されています。フラックスには、シールドガスからの炭素による溶接部の汚染を防ぐための成分が含まれています。
GMAWプロセスの進化により、チューブやステンレス鋼管の溶接が容易になりました。一部の用途では依然としてGTAWプロセスが求められる場合もありますが、高度なワイヤー加工プロセスにより、多くのステンレス鋼用途において同等の品質と高い生産性を実現できます。
GMAW RMD で行われた ID ステンレス鋼溶接は、対応する OD 溶接と品質と外観が同様です。
ミラー社の制御金属堆積（RMD）などの改良型短絡GMAWプロセスを用いたルートパスは、一部のオーステナイト系ステンレス鋼用途において逆洗を排除します。RMDルートパスの後には、パルスGMAWまたはフラックス入りアーク溶接による充填・閉口を行うことができ、特に大口径パイプにおいては、逆洗GTAWと比較して時間とコストを節約できます。
RMDは、精密に制御された短絡金属移行により、静かで安定したアークと溶融池を生成します。これにより、冷間慣らしや未溶融の発生が低減し、スパッタが低減し、パイプルートパスの品質が向上します。また、精密に制御された金属移行により、均一な溶滴堆積が保証され、溶融池の制御が容易になり、入熱量と溶接速度が向上します。
非伝統的なプロセスは溶接生産性を向上させることができます。RMDを使用する場合、溶接速度は6～12インチ/分です。このプロセスは部品を追加加熱することなく生産性を向上させるため、ステンレス鋼の特性と耐食性を維持するのに役立ちます。また、プロセスへの入熱量を低減することで、基材の変形を抑制することもできます。
このパルスGMAWプロセスは、従来のパルススプレー移行よりもアーク長が短く、アークコーンが狭く、入熱量も少なくて済みます。プロセスが密閉されているため、アークドリフトやチップとワークピース間の距離の変動は実質的に排除されます。これにより、現場での溶接の有無にかかわらず、溶接プールの管理が簡素化されます。さらに、フィルロールとトップロール用のパルスGMAWとルートロール用のRMDを組み合わせることで、単一のワイヤと単一のガスで溶接工程を実行でき、プロセスの切り替え時間を短縮できます。
1990 年の Tube & Pipe Journal は、金属管材料の輸送に使用される最初の雑誌です。 チューブ＆パイプジャーナル 1990年 チューブ & パイプ ジャーナルは 1990 年に出版されました。 Tube & Pipe Journal は、1990 年に金属パイプ業界に特化した最初の雑誌となりました。現在、この雑誌は北米で唯一の業界出版物であり、配管専門家にとって最も信頼できる情報源となっています。
The FABRICATOR デジタル版へのフルアクセスにより、貴重な業界リソースに簡単にアクセスできるようになりました。
The Tube & Pipe Journal のデジタル版が完全にアクセス可能になり、貴重な業界リソースに簡単にアクセスできるようになりました。
金属スタンピング市場の最新技術、ベストプラクティス、業界ニュースを特集した STAMPING Journal にフルデジタルでアクセスできます。
The Fabricator en Español への完全なデジタル アクセスにより、貴重な業界リソースに簡単にアクセスできるようになりました。