消耗品コーナー：垂直戦略

Apr 25, 2024

消耗品コーナーの寄稿者である Rob Koltz と Nino Mascalco は、読者がステンレス鋼の垂直上向き用途にガスメタル アーク溶接 (GMAW)、ガス タングステン アーク溶接 (GTAW)、およびフラックスコア アーク溶接 (FCAW) を使用する際のパフォーマンスの問題を解決するのに役立ちます。 。 ゲッティイメージズ

Q: ステンレス鋼の垂直溶接についての情報があれば知りたいです。 六価クロムの制限により、ほとんどの場所でフラックスコアアーク溶接 (FCAW) の使用が妨げられており、ガスメタルアーク溶接 (GMAW) は開先溶接のどちらの方向でもあまり良好なパフォーマンスを発揮しません。 他の製造業者はより良いパフォーマンスと信頼性を得るために何をしていますか?

A: ステンレス鋼 (SS) は一般に、材料の取り扱いから切断、溶接に至るまで、製造上いくつかの困難を伴います。 何が鋼をステンレスにするのかを簡単に復習してみましょう。

SS にはいくつかの異なるグループが存在しますが、一般に、炭素鋼は重量で 10.5% のクロムを最低添加するとステンレス鋼になります。 ステンレス鋼の最も一般的なバージョンはオーステナイト SS で、重量で約 8% のニッケルが含まれています。 これにより耐食性が向上し、オーステナイト触媒として機能し、極低温用途の靭性が大幅に向上します。

オーステナイト系 SS ファミリーは、18% クロム/8% ニッケル材料として分類され、環境または化学的性質の酸化 (錆び) や腐食に対して効果的な耐性を備えています。 特定のタイプの SS を選択するかどうかは、使用条件に必要な機械的特性を提供できるかどうかによって異なります。 これらは、製品の濃度、使用温度範囲、または粘度によって異なります。 摩耗による攻撃は、動作温度に応じて特定のグレードまたはタイプの SS の有効性を大幅に低下させる可能性があります。

溶接に関しては、クロムとニッケル、その他の合金元素の添加により、SS の溶接がさらに難しくなります。 これらの要素は溶接溜まりのダイナミクスを変化させます。その 1 つは流動性であり、これはアーク エネルギー伝達と溶融溶接池の表面張力の変動によって引き起こされます。 これらの理由により、垂直上向き溶接 (3G/F) または垂直下向き溶接はより困難になります。

SS 溶接製造の最初の目標は、意図した使用条件を満たす適切な溶加材を見つけることです。

必要に応じて、必要な使用条件に関してシールドガスを考慮する必要があります。 これらの条件がすべて満たされていると仮定すると、次の目標は、欠陥のない溶接を実現し、溶接プロセスの溶着速度を最適化できる溶接プロセスと溶加材を使用することです。

ほとんどのアプリケーションでは、手動溶接プロセスの場合、ガス タングステン アーク溶接 (GTAW)、GMAW、または FCAW が選択されます。 GTAW は最高品質の溶接を生成しますが、堆積速度と移動速度の点で非常に遅いため、現時点では検討しません。 もちろん、フィールドサービス溶接には、機器の簡素化を目的とした潜在的な頼りになるシールド金属アーク溶接 (SMAW) もありますが、ここでは社内製造に焦点を当てます。

SS には炭素鋼よりもはるかに多様な化学組成があるため、あるグレードまたはタイプで機能するものが、別のグレードでは同様に機能しない場合があります。 使用条件に必要な特定グレードの SS 母材には、必要な機械的特性と一致するかそれを上回る溶加材を選択する必要があります。

垂直下向き溶接の一般的な問題は、溶接ビードの外観が悪く、過剰なスパッタが発生し、溶接止端の結合が不十分で、溶融が欠如し、色褪せた (または凹状の) 外観になることです。 薄い材料でも構造的に健全で漏れのない溶接を作成することはできますが、全体的にこれらの変数が組み合わさって、メーカーが他の解決策を模索する可能性があります。 3/16 インチより薄い材料の場合、垂直下向き溶接が最も一般的な技術であることに留意してください。

溶接する部品を安全に配置して溶接部を平らまたは水平の位置 (1G/F または 2G/F) に配置できない場合は、3G/F (垂直上向き) が唯一の選択肢となる可能性があります。