ステンレス鋼は必ずしも加工が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。ベストプラクティスは耐食性を維持するのに役立ちます。画像: ミラー・エレクトリック
ステンレス鋼の耐食性は、高純度の食品や飲料、医薬品、圧力容器、石油化学用途など、多くの重要なパイプ用途にとって魅力的な選択肢となります。ただし、この材料は軟鋼やアルミニウムのように熱を放散せず、溶接が不適切であると耐食性が低下する可能性があります。熱を加えすぎることと、間違った溶加材を使用することが 2 つの原因となります。
いくつかの最良のステンレス鋼溶接手法に従うことは、結果を改善し、金属の耐食性を確実に維持するのに役立ちます。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。
ステンレス鋼を溶接する場合、炭素含有量を制御するには溶加材の選択が重要です。ステンレス鋼管の溶接に使用される溶加材は、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」指定の溶加材を探してください。これは、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を維持するのに役立ちます。低炭素母材を標準の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」とマークされたフィラーメタルは、より高い炭素含有量を提供し、高温でより高い強度を必要とする用途を目的としているため、避けてください。
ステンレス鋼を溶接する場合、微量元素 (不純物とも呼ばれる) の少ない溶加材を選択することも重要です。これらは、フィラーメタルの製造に使用される原材料に残留する元素で、アンチモン、ヒ素、リン、硫黄などが含まれます。そ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が熱を制御して材料特性を維持する上で重要な役割を果たします。部品間の隙間や不均一な嵌合があると、トーチを 1 か所に長く留まらせる必要があり、これらの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。これにより、影響を受ける領域に熱が蓄積し、部品が過熱する可能性があります。適合性が低いと、隙間を埋めて溶接に必要な溶け込みを得ることが困難になる場合もあります。部品をステンレス鋼にできるだけ近づけるよう注意してください。
この材料の純度も非常に重要です。溶接接合部に微量の汚染物質や汚れがあると、最終製品の強度や耐食性を低下させる欠陥が発生する可能性があります。溶接前に基板を洗浄するには、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。
ステンレス鋼では、鋭敏化が耐食性の損失の主な原因です。これは、溶接温度と冷却速度が大きく変動し、材料の微細構造が変化した場合に発生する可能性があります。
このステンレス鋼パイプの外部溶接は、根元逆洗なしで GMAW と制御蒸着金属 (RMD) を使用して溶接されており、外観と品質は GTAW 逆洗で行われた溶接と同様です。
ステンレス鋼の耐食性の重要な部分は酸化クロムです。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。これらはクロムと結合し、目的の酸化クロムの形成を防ぎ、ステンレス鋼に耐食性を与えます。酸化クロムが不足すると、材料に望ましい特性が得られず、腐食が発生します。
鋭敏化の防止は、溶加材の選択と入熱の制御にかかっています。前述したように、ステンレス鋼を溶接する場合は、炭素含有量の少ない溶加材を選択することが重要です。ただし、特定の用途では強度を提供するためにカーボンが必要になる場合があります。低炭素フィラー金属が適さない場合、温度制御は特に重要です。
溶接部と熱影響部が高温、通常は 950 ～ 1500 度 (摂氏 500 ～ 800 度) に留まる時間を最小限に抑えます。この範囲ではんだ付けにかかる時間が短いほど、発生する熱も少なくなります。はんだ付けプロセス中は、パス間の温度を常に確認して観察してください。
別のオプションは、炭化クロムの形成を防ぐために、チタンやニオブなどの合金成分を含む溶加材を使用することです。これらの成分は強度や靱性にも影響するため、これらの溶加材を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、ステンレス鋼パイプを溶接するための伝統的な方法です。これには通常、溶接の下側の酸化を防ぐためにアルゴンのバックフラッシュが必要です。しかし、ステンレス鋼パイプでのワイヤ溶接プロセスの使用はより一般的になりつつあります。このような場合、さまざま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) を使用してステンレス鋼を溶接する場合、従来はアルゴンと二酸化炭素、アルゴンと酸素の混合物、または 3 つのガス混合物 (ヘリウム、アルゴン、二酸化炭素) が使用されていました。通常、これらの混合物には主にアルゴンまたはヘリウムが含まれており、二酸化炭素は溶接池に炭素を供給し、鋭敏化のリスクを高めるため、二酸化炭素は 5% 未満です。純粋なアルゴンは、ステンレス鋼上の GMAW には推奨されません。
ステンレス鋼用コアワイヤーは、アルゴン 75% と二酸化炭素 25% の従来の混合物で動作するように設計されています。フラックスには、シールドガスの炭素による溶接部の汚染を防ぐように設計された成分が含まれています。
GMAW プロセスが進化するにつれて、ステンレス鋼パイプ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 プロセスが必要な場合がありますが、高度なワイヤ加工プロセスにより、多くのステンレス鋼用途で同等の品質とより高い生産性を実現できます。
GMAW RMD で作成された ID ステンレス鋼溶接は、対応する OD 溶接と品質および外観が似ています。
ミラー制御金属蒸着 (RMD) などの修正された短絡 GMAW プロセスを使用したルートパスにより、一部のオーステナイト系ステンレス鋼の用途での逆洗が排除されます。RMD ルートパスの後にパルス GMAW またはフラックス入りアーク溶接を行うことができるため、バックフラッシュ GTAW と比較して、特に大径パイプの場合に時間とコストを節約できます。
RMD は、正確に制御された短絡金属移動を使用して、静かで安定したアークと溶接池を生成します。これにより、冷間慣らしや非溶融の可能性が減り、スパッタが減少し、パイプルートパスの品質が向上します。正確に制御された金属転写により、均一な溶滴の堆積が保証され、溶接池、つまり入熱と溶接速度の制御が容易になります。
従来とは異なるプロセスにより、溶接の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。このプロセスでは部品を追加加熱することなく生産性が向上するため、ステンレス鋼の特性と耐食性の維持に役立ちます。プロセスの入熱を減らすことも、基板の変形を制御するのに役立ちます。
このパルス GMAW プロセスは、従来のパルス スプレー転写よりもアーク長が短く、アーク コーンが狭くなり、入熱が少なくなります。プロセスが閉じられているため、アークドリフトやチップとワーク間の距離の変動は事実上排除されます。これにより、現場での溶接の有無にかかわらず、溶接池の管理が簡素化されます。最後に、充填用のパルス GMAW とルート ロール用の RMD を備えたトップ ロールの組み合わせにより、単一のワイヤと単一のガスを使用して溶接手順を実行できるため、プロセス切り替え時間が短縮されます。
1990 年の Tube & Pipe Journal は、金属管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 Tube & Pipe Journal が 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になりました。現在でも、これは北米で唯一の業界出版物であり、パイプ専門家にとって最も信頼できる情報源となっています。
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