ステンレス鋼管や配管の溶接では、ガスタングステンアーク溶接（GTAW）や被覆アーク溶接（SMAW）などの従来の方法を用いる場合、アルゴンによるバックパージが必要となることが多い。しかし、特にパイプの直径や長さが大きくなるにつれて、ガスのコストやパージ工程の準備時間が重要になる場合がある。
300系ステンレス鋼を溶接する場合、請負業者は従来のGTAWまたはSMAWから改良された溶接プロセスに切り替えることで、開放根管溶接におけるブローバックを排除できます。同時に、高い溶接品質を実現し、材料の耐食性を維持し、溶接手順仕様書（WPS）で要求される短絡ガス金属アーク溶接（GMAW）プロセスを満たすことができます。改良された短絡GMAWプロセスは、生産性、効率、使いやすさにおいてさらなる利点をもたらし、利益の向上にも役立ちます。
耐食性と強度に優れていることから、ステンレス鋼合金は石油・ガス、石油化学、バイオ燃料など、多くのパイプやチューブ用途で使用されています。従来、多くのステンレス鋼用途でGTAWが使用されてきましたが、改良された短絡GMAWによって解決できるいくつかの欠点があります。
第一に、熟練溶接工の不足が続く中、GTAWに精通した作業員を見つけることは依然として課題となっています。第二に、GTAWは最速の溶接方法ではないため、顧客の要求に応えるために生産性を向上させようとする企業にとって障害となっています。第三に、ステンレス鋼管の逆洗に時間と費用がかかります。
ブローバックとは何ですか？パージとは、溶接工程中にガスを導入して汚染物質を除去し、溶接部を支えることです。裏面パージは、酸素の存在下で溶接部の裏面に重酸化物が形成されるのを防ぎます。
根管開放溶接中に裏側が保護されていない場合、基質に損傷が生じる可能性があります。この分解は糖化と呼ばれ、溶接部内部の表面が砂糖のように見えることからそのように名付けられました。潰れを防ぐために、溶接者はパイプの一方の端にガスホースを挿入し、パイプの端をパージダムで塞ぎます。また、パイプのもう一方の端にベントを作成しました。また、通常はジョイント開口部の周りにテープを貼ります。パイプを清掃した後、ジョイントの周りのテープの一部を剥がし、溶接を開始し、根管ビードが完成するまで剥離と溶接のプロセスを繰り返します。
ブローバックを排除します。リトレースには多くの時間と費用がかかり、場合によってはプロジェクトに数千ドルが追加されることもあります。改良された短絡 GMAW プロセスへの移行により、同社は多くのステンレス鋼用途でバックフラッシュなしでルートパスを完了できるようになりました。300 系ステンレス鋼の溶接用途はこの方法によく適していますが、高純度二相ステンレス鋼の溶接用途では現在ルートパスに GTAW が必要です。
熱入力をできるだけ低く抑えることで、ワークピースの耐食性を維持するのに役立ちます。溶接パス数を減らすことは、熱入力を減らす方法の1つです。RMD®（Regulated Metal Deposition）などの改良された短絡GMAWプロセスでは、精密に制御された金属転送を使用して、均一な液滴堆積を実現します。これにより、溶接工は溶融池を制御しやすくなり、ひいては熱入力と溶接速度を制御できるようになります。熱入力が低いほど、溶融池はより速く凝固します。
金属の移行を制御し、溶融池の凝固を速めることで、溶融池の乱流が軽減され、シールドガスがGMAW溶接ガンから比較的スムーズに排出されます。これにより、シールドガスが開いたルート部を通過し、雰囲気を押し出して溶接部の裏側の糖化や酸化を防ぎます。溶融池は非常に速く凝固するため、このガスによる被覆は短時間で完了します。
試験の結果、改良型短絡GMAWプロセスは、GTAWでルートビードを溶接した場合と同様に、ステンレス鋼の耐食性を維持しながら溶接品質基準を満たすことが示された。
溶接工程の変更には、企業が溶接手順仕様書（WPS）を再認証する必要があるが、そのような変更は、新規製造や修理作業において、大幅な時間短縮とコスト削減につながる可能性がある。
改良された短絡GMAWプロセスを用いた根管開放溶接は、生産性、効率性、溶接工のトレーニングにおいて、以下のような追加的な利点をもたらします。
ルートチャネルの厚みを増すために金属の堆積量を増やすことができるため、ホットチャネルが発生する可能性を排除します。
パイプセクション間の大きなずれや小さなずれに対する許容度が非常に優れています。スムーズな金属転送により、このプロセスは最大3/16インチの隙間を容易に埋めることができます。
アーク長は電極の突き出し量に関わらず一定であるため、突き出し量を一定に保つのが難しい作業者にとって大きな利点となります。溶融池の制御が容易になり、金属の移行が安定することで、新人溶接工の訓練時間を短縮できます。
工程変更時のダウンタイムを削減します。ルート、フィル、キャップの各チャネルに同じワイヤとシールドガスを使用できます。チャネルが少なくとも80%のアルゴンシールドガスで充填およびキャップされている場合は、パルスGMAWプロセスを使用できます。
ステンレス鋼溶接におけるバックフラッシュ現象を解消しようとする企業にとって、改良型短絡GMAWプロセスへの切り替えを成功させるための5つの重要なヒントに従うことが重要です。
パイプの内側と外側を清掃し、付着物を取り除きます。ステンレス鋼用のワイヤーブラシを使用して、継ぎ目の裏側を端から少なくとも1インチ（約2.5cm）離れたところまで清掃します。
シリコン含有量の高いステンレス鋼溶加材（例えば316LSiや308LSi）を使用してください。シリコン含有量が高いほど溶融池の濡れ性が向上し、脱酸剤としても機能します。
最高の性能を発揮させるには、90%ヘリウム、7.5%アルゴン、2.5%二酸化炭素など、溶接プロセス用に特別に配合されたシールドガス混合物を使用してください。別の選択肢としては、98%アルゴンと2%二酸化炭素があります。溶接ガス供給業者によっては、他の推奨事項がある場合もあります。
最適な結果を得るには、ガスの分布範囲を特定するために、根元にテーパー状の先端とノズルを使用してください。ガス拡散器を内蔵した円錐形ノズルは、優れたガス分布を実現します。
バックガスを使用しない改良型短絡GMAW溶接プロセスでは、溶接部の裏面に少量のスケールが発生することに注意してください。これは通常、溶接部が冷却されるにつれて剥がれ落ち、石油、発電所、石油化学プラントなどの用途における品質基準を満たします。
ジム・バーンは、ミラー・エレクトリック・マニュファクチャリングLLC（住所：1635 W. Spencer St., Appleton, WI 54912、電話番号：920-734-9821、ウェブサイト：www.millerwelds.com）の営業・アプリケーションマネージャーです。
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