鋼構造溶接は、建設や製造において重要なプロセスで、鋼部品を強度と耐久性のためにシームレスに接合します。このガイドでは、鋼構造溶接の基本について詳しく説明します。あなたは、すべての溶接の完全性を保証するための検査基準について学ぶことができます。この記事では、BMB Steelと一緒に詳細を探究しましょう！

1. 鋼構造溶接とは何ですか？

溶接は、炎または電気アークからの熱を使用して、金属の接触点の小さな部分を加熱し、金属が溶けて一体化するプロセスです。冷却すると、金属は固化し、強く耐久性のある溶接を形成します。

鋼構造 溶接は、鋼部品を接合するために建設および製造業で適用される技術的プロセスです。

2. 鋼構造溶接方法

2.1. 手動アーク溶接

手動アーク溶接は、電流を使用して溶接電極と溶接対象の金属表面との間に電気アークを生成する一般的な方法です。電気アークによって生成された熱は2000°C以上の温度に達し、溶接電極と基材の鋼端を溶かします（溶解深さは約1.5-2mmです）。

溶接電極からの溶融金属は小さな滴を形成し、電場によって溶接溝に引き寄せられ、溶融基材鋼と混ざります。混合物が冷えると、固化して溶接を形成します。

溶接の本質は、溶融金属間の緊密な分子結合にあります。この溶接は、元の鋼と同等の強度と荷重容量を持っています。

2.2. 自動および半自動アーク溶接

自動および半自動アーク溶接法は、高い生産性を提供し、溶接の機械的特性を保証し、電力を節約します。

2.2.1. 自動アーク溶接

自動溶接法は、手動溶接と同じ原理で動作しますが、フラックスコーティングされた電極の代わりに素の溶接ワイヤを使用します。フラックスは、溶接溝に厚い層として事前に塗布されます。溶接機が安定して移動するにつれて、ワイヤは適切な速度で機械によって徐々に供給されます。

主な利点：

• 高い溶接速度： 高電流強度（600-1200アンペア）で、溶接速度は手動溶接の5-10倍になります。
• 高い溶接品質： 深い溝により、なめらかな表面を持つ強い溶接が確保されます。溶融金属は厚いフラックス層で覆われ、ガスバブルが逃げやすく、密度の高い耐久性のある溶接が形成されます。
• 作業安全： 電気アークはフラックス層の下で燃焼し、溶接工の健康リスクを最小限に抑えます。

2.2.2. 半自動アーク溶接

半自動溶接は、軟管状または平らな溶接ワイヤで広く使用されています。溶接ワイヤの金属ケースは0.2-0.5mm厚で、内部にフラックスが充填されています。この方法は、構造鋼の製造にとって便利で非常に効率的です。

3. ステンレス鋼とは？

ステンレス鋼は鉄と炭素の合金です。特徴的なのは、少なくとも10.5%のクロムが加えられており、これが材料に特有の耐腐食性を与えています。これにより、ステンレス鋼は耐久性や錆や汚れに対する抵抗が重要な用途に最適です。

ステンレス鋼には主に5つのタイプがありますが、製作工場では一般的に3つのタイプ（オーステナイト系、マルテンサイト系、フェライト系）を扱います。この中で、オーステナイト系ステンレス鋼が最も広く使用されています。マルテンサイト系ステンレス鋼は、耐摩耗用途に好まれ、費用対効果の高いことで知られるフェライト系ステンレス鋼は、消費財に頻繁に使用されます。

4. 一般的なステンレス鋼の溶接方法

4.1. 金属不活性ガス溶接法 (MIG)

• 金属不活性ガス（MIG）溶接は、比較的低い初期投資コストで人気のある溶接技術の1つです。主な機材には、ガスシリンダー、レギュレーター、ワイヤー供給ユニット、電源、MIGトーチが含まれます。
• 成功する溶接を達成するためには、適切な溶接溝を準備する必要があります。この溝は、溶融溶接金属が満たされるためのスペースを提供します。また、電流を送る溶接電極は、油などの汚染物質がない清浄なものである必要があります。
• MIGプロセスでは、ワイヤー溶接電極が溶接ガンを通じて自動的に供給され、工作物とアークを生成します。アークからの熱が材料を溶かし、溶接を形成します。このプロセスは、アルゴン、二酸化炭素、ヘリウムなどの不活性シールドガスの保護下で実施され、周囲の大気からの汚染を防ぎます。
• MIG溶接は多用途で、ステンレス鋼、軟鋼、低炭素鋼、アルミニウム、薄板金属や厚板金属の結合に効果的です。

4.2. ガスタングステンアーク法 (TIG)

• ガスタングステンアーク溶接（TIG）は非常に人気のある技術です。今日、TIG溶接は、ステンレス鋼、真鍮、アルミニウム、ブロンズ、さらには金などの貴金属にも使用されます。
• MIG溶接と同様に、TIG溶接は、溶接部分を汚染から保護するために不活性シールドガスを使用します。ただし、主な違いは、TIG溶接が消耗品のワイヤーの代わりに消耗しないタングステン電極を使用する点です。
• このプロセスでは、電流がタングステン電極を通り、ベース素材を溶かす熱を生じます。作成されたアークがフィラーワイヤを溶かし、溶接プールを形成します。TIG溶接は、他の方法よりも低い熱を生成するため、薄い工作物や精密な溶接に最適です。一般的に溶接される材料には、ステンレス鋼、合金鋼、アルミニウム、マグネシウム、銅合金などの非鉄金属が含まれます。

4.3. スティックまたはシールド金属アーク溶接法 (SMAW)

• シールド金属アーク溶接、一般にスティック溶接として知られる方法は、最も古く、手動の溶接方法の1つです。そのシンプルさと費用対効果の高さから広く使用されています。
• スティック溶接では、フラックスでコーティングされた消耗可能な電極が使用されます。フラックスコーティングは、アークの不安定化を防ぎ、溶接部分を大気中の汚染物質から保護します。この特性により、スティック溶接は特にアウトドアや風通しの良い環境に適しています。
• スティック溶接は、18ゲージよりも薄い金属への適用が制限され、溶接後の清掃が通常必要です。 
• MIGやTIG溶接とは異なり、スティック溶接ではシールドガスが不要なため、最も手頃な方法とされています。ただし、一般的には、大規模な産業プロジェクトよりも修理やメンテナンスに適しています。

5. 鋼の溶接検査方法

完成後、構造鋼溶接は以下の6つの標準検査方法を受けなければなりません：

5.1. 視覚検査

• 溶接部は表面の亀裂や溶融金属エリアの欠陥がないこと。
• バンプ、アンダーカット、燃え抜け、融合不足、ずれたエッジなどの欠陥があってはなりません。
• 溶接のサイズ、形状、強化が標準仕様を満たし、許容限度を超える逸脱がないこと。

5.2. 金属組織検査

• 溶融金属ゾーンや熱影響ゾーンに亀裂がないこと。
• 溶接層間およびエッジ間の融合不足が生じてはいけない。
• 溶接根元の浸透不足が、壁の厚さの15%または3mm（壁厚が20mmを超える場合）を超えないこと。
• 孔の数は1cm²あたり5個を超えず、個々の孔の直径は1.5mmを超えず、総サイズは3mmを超えないこと。
• 溶接の弾性および延性を低下させる亀裂や割れがあってはならない。

5.3. 水圧試験

• 溶接部には亀裂や水漏れの兆候がないこと。
• テスト中に重大な変形があってはいけない。

5.4. 引張強度試験

• 試験サンプルの平均引張強度値は、対応する鋼の最小引張強度を下回ってはいけません。
• 試験サンプルの結果が鋼の最小引張強度の10%を下回ることは許可されません。

5.5. 曲げ試験

5.6. 衝撃靭性試験

鋼構造溶接は、さまざまな産業において重要な役割を果たします。ステンレス鋼用の手動、自動、特化した方法（MIGやTIGなど）を使用するかにかかわらず、技術や検査プロセスを理解することが重要です。鋼構造溶接を習得することは、長持ちし効率的な構造設計を実現する鍵となります。

この記事が鋼構造溶接に関する貴重な情報を提供できたことを願っています。私たちの専門家チームからのサポートが必要な場合は、BMB Steelまでお気軽にお問い合わせください。