FCAWを用いたステンレス鋼の単層溶接が検査に一貫して不合格となるのはなぜか？デビッド・マイヤーとロブ・コルツが、これらの不合格の理由を詳しく検証する。Getty Images
Q: 湿潤環境の乾燥システムで溶接鋼製スクレーパーの修理を行っています。溶接部の気孔、アンダーカット、および溶接部の亀裂により、検査に不合格となりました。耐摩耗性を向上させるため、直径0.045インチ、全姿勢溶接、コア付き309L、75%アルゴン/25%二酸化炭素ガスを使用してA514をA36に溶接しています。
炭素鋼電極を試しましたが、溶接部の摩耗が早すぎたため、ステンレス鋼の方が性能が良いことがわかりました。すべての溶接は水平姿勢で行われ、長さは3/8インチです。時間の制約により、すべての溶接は一度に行われました。溶接不良の原因として考えられることは何ですか？
アンダーカットは通常、仕様外の溶接パラメータ、不適切な溶接技術、またはその両方によって発生します。溶接パラメータについては不明なため、コメントできません。1F で発生するアンダーカットは通常、溶融池の操作が過剰であるか、または移動速度が速すぎるか遅すぎることが原因です。
溶接工は 3/8 インチの厚さを溶着しようとしているため、トーチの過剰な操作が、小径のフラックス入りワイヤを使用した単一パスのすみ肉溶接の一因となっている可能性があります。しかし、技術的な問題というよりは、作業中に間違ったツールを使用しているように思われます。
気孔は、溶接部の不純物、シールドガスの不足または過剰、あるいはフラックス入りワイヤの過剰な吸湿によって引き起こされます。これは乾燥機内部の湿った媒体の修理作業とのことですので、溶接部が十分に洗浄されていない場合、これが気孔の主な原因である可能性があります。
使用されている溶加材は全姿勢フラックス入りワイヤで、これらのワイヤタイプは急速凝固スラグシステムを備えています。これは、垂直上向きまたは頭上溶接時に溶融池を支えるために必要です。急速凝固スラグの欠点は、その下の溶融池よりも先に凝固してしまうことです。ガスがまだ放出されている場合、通常はガスが閉じ込められ、後で気孔や表面のワームトラックとして現れます。これは、お客様の用途のように、小径ワイヤを使用して水平姿勢で溶接し、1回のパスで大きな溶接を行おうとする場合に顕著になります。
溶接の開始時と終了時に溶接割れが発生する原因はいくつか考えられます。細いワイヤで大きなビードを溶接しているため、溶接ルートで溶融不足（LOF）が発生する可能性が高くなります。溶接割れは、高い残留溶接応力とルートでのLOFが原因でよく発生する現象です。
このワイヤサイズの場合、3/8 インチを完了するには 2 回または 3 回パスする必要があります。すみ肉溶接は、誰も使用しません。欠陥のある溶接を 1 回作成して修正するよりも、欠陥のない溶接を 3 回作成する方が早い場合があります。
しかし、溶接割れにおいてより大きな役割を果たす可能性のあるもう1つの問題は、溶接部のフェライトの量が不適切であることであり、これはしばしば割れの主な原因となります。309Lワイヤは、炭素鋼同士ではなく、ステンレス鋼と炭素鋼の溶接用に開発されました。この製品の特定の溶接化学は、両方の母材の母材希釈も考慮に入れています。したがって、ステンレス鋼と炭素鋼の用途では、ステンレス鋼から派生したいくつかの合金が化学組成のバランスを取り、許容量のフェライトを生成するのに役立ちます。312や2209など、フェライトが約50%の溶加材を使用すると、フェライト含有量が低いことによる割れの可能性がなくなります。
優れた耐摩耗性を実現する最良の方法は、標準的な炭素鋼またはステンレス鋼の溶接棒で接合部を溶接し、その後、肉盛溶接棒の層を追加することです。ただし、時間的な制約が非常に厳しいため、多層溶接は不可能であるとのことです。
1/16 インチ以上の太さのワイヤに変更してみてください。ガスシールド付きフラックス入りワイヤは、フラックスなしワイヤよりも溶接部の洗浄性と気流保護に優れているため、理想的です。ただし、全姿勢ワイヤではなく、平らな水平姿勢ワイヤのみで気孔やワームトラッキングを最小限に抑えることができます。また、溶加材を 309L から 312 または 2209 に変更する必要があります。
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