大型金屬容器でも、數(shù)百キロに及ぶ流體輸送パイプでも、溶接によって接続されています。溶接方法により、機(jī)械性能に優(yōu)れた溶接継手を得ることができる。しかしながら、溶接の過(guò)程において、人為的要因及びその他の自然要因の影響により、溶接形成過(guò)程において種々の欠陥が避けられない。溶接に発生する漏れ現(xiàn)象の相當(dāng)部分は、溶接中に殘された溶接欠陥によるものである。
最も一般的な溶接方法は電気溶接とガス溶接である。両者によく見(jiàn)られる溶接欠陥の概要は以下の通りである。
1.溶接欠陥
電気溶接は、電気エネルギーによって発生する高溫アークによって全體の金屬継手を得る過(guò)程である。溶接溶接によく見(jiàn)られる欠陥は主に以下のいくつかある。
（1）図6?6に示すように、溶接されていない部品の隙間または縁が溶けていない場(chǎng)合、殘された隙間を溶接されていないという。溶接されていないため、圧力媒體は層間の微小な隙間に沿って漏れ、ひどい場(chǎng)合は噴射狀の漏れも発生する。
（2）溶接中にスラグが存在する非金屬物質(zhì)を、図6?図7に示すようにスラグと呼ぶ。スラグは主に操作技術(shù)の不良により、溶融池中のスラグが浮上せずに溶接中に存在し、スラグは母材の汚れからも発生する可能性がある。
スラグは外欠陥と呼ばれるものがある。溶接の奧に存在し、肉眼では見(jiàn)えないものもあり、無(wú)損探傷で見(jiàn)ることができ、內(nèi)欠陥と呼ばれている。內(nèi)欠陥であろうと外欠陥であろうと、溶接に対する危害は大きく、それらの存在は溶接の機(jī)械的性質(zhì)を低下させる。針狀の微細(xì)な介在物の中には、スラグの先端角が応力集中を引き起こし、クラックとほぼ等しいものもある。溶接中の針狀窒化物やリン化物は、金屬を脆くし、酸化鉄や硫化鉄に亀裂を形成する。
スラグによる溶接漏れも比較的よく見(jiàn)られるが、特に溶接品質(zhì)が要求されない流體輸送管路や容器では、スラグが存在する溶接セグメント內(nèi)に局所領(lǐng)域內(nèi)の応力集中をもたらし、スラグ先端の微小亀裂を拡張させ、この亀裂が管壁厚を貫通すると漏れ現(xiàn)象が発生する。
（3）気孔は、金屬溶接中に、何らかの理由により溶融槽內(nèi)のガスを逃がすことなく溶融槽內(nèi)に殘し、溶接中の流體金屬が凝固して孔を形成し、図6?8に示すように気孔と稱(chēng)する。気孔の形狀、大きさ及び數(shù)量は母材鋼種、溶接棒の性質(zhì)、溶接位置及び電気溶接工の操作技術(shù)レベルと関係がある。気孔を形成するガスには、母材または溶接棒鋼芯に溶解したガスがある。薬の皮が溶けたときに発生するガスがある。母材の油錆、垢などが熱を受けた後に分解して発生したものもある。大気から來(lái)たものもある。低炭素鋼溶接における気孔は主に水素または一酸化炭素気孔である。
気孔発生部位によっては、表面気孔と內(nèi)部気孔に分けられる。分布狀況によっては、疎開(kāi)気孔、密集気孔、連続気孔などに分けられる。これらの気孔の発生の原因は多種多様であり、形成される気孔の形狀の大きさもそれぞれ異なり、球形、楕円形、渦形、毛蟲(chóng)狀などがある。
気孔は溶接の強(qiáng)度に大きな影響を及ぼし、溶接の有効な作動(dòng)荷重を減少させ、溶接の機(jī)械的性質(zhì)を低下させ、特に曲げと衝撃靭性に最も影響を及ぼし、溶接の緻密性を破壊することができる。連続気孔は溶接構(gòu)造の破壊をもたらす。
単一の小気孔は一般的に漏れを引き起こさない。しかし、長(zhǎng)形気孔の先端は溫度差応力、取付応力またはその他の自然力の作用の下で、応力が集中する現(xiàn)象が発生し、気孔の先端に亀裂が発生し、絶えず拡張し、最後に漏れを招く。いくつかの連続ハニカム狀気孔は點(diǎn)狀漏れを引き起こす。このような溶接気孔による漏れを処理するには、帯圧接著シール技術(shù)で紹介された簡(jiǎn)便で実行しやすい方法で除去することができる。漏れ圧力及び漏れ量が大きく、人員が漏れ部位に近づきにくい場(chǎng)合、往剤式帯圧密封技術(shù)を採(cǎi)用して除去することができる。発火を許容する部位は、強(qiáng)度および使用壽命がより高く、より長(zhǎng)い圧縮溶接シール技術(shù)で紹介された方法で除去することも考えられる。
(4)クラッククラックは金屬中で最も危険な欠陥である。各種材料の溶接過(guò)程でよく発生する問(wèn)題でもある。この金屬中の危険欠陥は絶えず広がり,延びる傾向があり,シールの観點(diǎn)からクラックの広がりは最終的に被シール流體媒質(zhì)の漏れを引き起こす。
クラックは、その存在する部位によって、縦クラック、橫クラック、溶接中心クラック、根部クラック、アークピットクラック、熱影響領(lǐng)域クラックなどに分けられる。
亀裂が溶接の表面に現(xiàn)れることもあり、溶接の內(nèi)部に現(xiàn)れることもある。時(shí)にはマクロ的で、時(shí)にはミクロ的で、顕微鏡でしか観察できない。よく見(jiàn)られるひび割れは以下のようなものがあります。
1）溶接金屬の熱割れ。このクラックの特徴は、切斷口が青黒色、すなわち金屬が高溫で酸化される色であり、クラックは常に溶接の正中心または溶接魚(yú)鱗に垂直な波紋を生じ、溶接表面に見(jiàn)える熱クラックは明らかでない鋸歯形を呈し、アークピットの模様狀またはやや鋸歯狀の直線(xiàn)クラックも熱クラックに屬する。
2）溶接金屬のコールドクラック。冷間クラックは熱クラックとは異なり、溶接後のより低い溫度で発生し、溫度は一般的に200?300°Cである。コールドクラックは溶接の冷卻中に直ちに現(xiàn)れることができ、數(shù)時(shí)間、數(shù)日、さらには1、2ヶ月後に現(xiàn)れることもあるので、コールドクラックは遅延クラックとも呼ばれる。遅延クラックの多くは、基本金屬上または基本金屬と溶接との境界の溶融線(xiàn)上に発生し、多くは縦分布であり、少數(shù)の場(chǎng)合は橫クラックである可能性がある。その外観特徴は、溶接金屬表面に現(xiàn)れる冷割れ斷面に明らかな酸化色がなく、切り欠きが明るいことである。その金相の特徴は、冷卻クラックが結(jié)晶粒界で発生する可能性があり、結(jié)晶粒體內(nèi)を貫通する可能性があることである。
以上、一般的な溶接溶接の欠陥と発生の原因をいくつか紹介した。もちろん、他の要因も溶接欠陥をもたらします。総じて言えば、どの溶接欠陥が午溶接に存在しても、溶接の品質(zhì)に影響し、溶接の強(qiáng)度を弱め、設(shè)備、パイプ內(nèi)の危険化學(xué)品媒體の漏れをもたらす重要な原因でもある。
2.溶接欠陥
ガス溶接は、トーチから噴出した可燃ガスと酸素とを混合燃焼させた後、その熱で両溶接材の継ぎ目を溶融狀態(tài)に加熱し、充填材を用いずに溶接材を接続し、全體の溶接継手を得る過(guò)程である。ガス溶接を採(cǎi)用する過(guò)程で、電気溶接と同様に、いくつかの原因により、溶接中に溶接欠陥が発生することもある。
(1)過(guò)熱と過(guò)熱と過(guò)熱とは、一般に、鋼がガス溶接時(shí)に金屬がある程度熱された後に金屬組織に生じる変化を指す。金屬が過(guò)熱する特徴は、金屬表面が黒くなり、酸化皮が現(xiàn)れることである。組織的に結(jié)晶粒が粗大であることを示した。一方、過(guò)焼時(shí)には、結(jié)晶粒が粗大であるほか、結(jié)晶粒境界も強(qiáng)く酸化され、溶接の巨視的特徴は「スラグ」である。過(guò)熱した金屬は脆くなり、焼きすぎるともっと脆くなります。このような欠陥の主な原因は:
1）火炎のエネルギー率が大きすぎる；
2）溶接速度が遅すぎる；
3）溶接トーチが一箇所に留まる時(shí)間が長(zhǎng)すぎる。
また,酸素過(guò)剰の酸化炎の採(cǎi)用,ワイヤ成分の不合格,風(fēng)力過(guò)大箇所での溶接などの客観的要因にも関係している。明らかに、このような溶接欠陥の存在は必然的に溶接の品質(zhì)に影響し、
(2)気孔気孔は、溶接中に殘存する気泡である。溶接による気孔発生の主な原因は以下の通りである。
1）ワークとワイヤの表面が不潔で、油、錆、漆及び酸化鉄皮などがある；
2）溶接ワイヤと母材の化學(xué)成分が要求に合わない；
3）溶接速度が速すぎる；
4）溶接ワイヤと母材の加熱溶融との配合が不調(diào)和である。
気孔の存在は溶接の有効斷面積を減少させ、溶接の緻密性を破壊し、溶接継手の機(jī)械的性質(zhì)を低下させる。
（3）スラグは、被溶接ワークとワイヤに油汚れ、ペンキ、鉄錆などの汚れが殘っているが、組対溶接を行う場(chǎng)合、必要な手段を講じて清掃することなく、スラグが発生するおそれがある。このようなスラグは、電気溶接時(shí)に生じるスラグによる危害と同様である。
(4)かみ合いかみ合いは、基本金屬と溶接金屬との境界に形成されたピットまたは溝である。橫溶接の場(chǎng)合、溶接上部が最も噛み合い現(xiàn)象を形成しやすい。なぜなら、溶接ノズルの傾斜角度が間違っていることや、溶接ノズル、溶接ワイヤの揺れが適切でないこと、火炎エネルギー率が大きすぎることなどが原因である。
溶接が咬辺欠陥を形成すると、金屬の有効斷面積が減少するとともに、咬辺に応力集中が形成され、この応力集中は同様に溶接中の微小亀裂の拡張を引き起こし、漏れ現(xiàn)象が発生する。
（5）クラック溶接中にクラックが発生する主な原因は：
1)溶接部品と溶接ワイヤの成分、組織不合格(例えば金屬中の炭素含有量が高すぎ、硫黃リン不純物が多すぎ、組織不均一など);
2)溶接時(shí)の応力が大きすぎて、溶接の強(qiáng)化高さが足りない或いは溶接の溶接不良；
3）溶接長(zhǎng)溶接の場(chǎng)合、溶接順序が不適切である；
4）點(diǎn)固溶接の場(chǎng)合、溶接が短すぎる或いは溶接不良；
5）作業(yè)場(chǎng)所の気溫が低い；
6)終端時(shí)に溶接口が埋まっていないなど。
金屬にとって、クラックは最も危険な溶接欠陥であり、その存在は溶接部材の荷重能力を著しく低下させ、クラックの先端に応力集中が避けられない。応力集中はまたクラックを絶えず拡張させ、クラックが一定の深さに達(dá)するとパイプ、設(shè)備の閉鎖性能を破壊し、流體媒體はこれらのクラックに沿って漏れ出す。
電気溶接溶接欠陥であろうと、ガス溶接欠陥の存在であろうと、溶接漏れを引き起こす根本的な原因である。治本の観點(diǎn)から、溶接品質(zhì)の向上は完全に必要である。しかし、すでに生産運(yùn)転を開(kāi)始した設(shè)備、パイプ溶接に現(xiàn)れた漏れは、生産の安全を保証するために、ベルトシール技術(shù)を採(cǎi)用して除去しなければならない。
