溶接システムにおけるステンレス配管の故障のほとんどは溶接部から始まります。溶接金属が弱いからではなく、ステンレス溶接の規則に従わなかったことが原因です。オーステナイト系ステンレスは炭素鋼のような予熱や溶接後の熱処理を必要としません。その代わりに、適切なフィラー、制御された入熱、低いパス間温度、接合部の両側のシールドという 4 つの静かな規律が必要です。
どれかが破損すると、その結果、鋭敏化、高温亀裂、または周囲のパイプよりも早く腐食する溶接部分が発生します。このガイドでは、ルール、フィラー選択ロジック、および探すべき欠陥について説明します。
製品形態
バー＆ロッド
プレート＆シート
コイル＆ストリップ
パイプ＆チューブ
継手：フランジ、ティー、エルボ、レデューサーなど
鍛造品：リング、シャフト、サークル、ブロック等
ステンレス溶接が違う理由
炭素鋼の溶接は、水素割れを回避し、靭性を回復することを目的としています。ステンレス溶接は、熱によって破壊される耐食性を維持することを目的としています。オーステナイト系ステンレスが 425 ～ 870 度の範囲に保持されると、まさに溶接の熱影響部で起こることですが、炭化クロムが粒界で析出し、その隣の金属はクロムが枯渇して保護できなくなります。
したがって、その帯域での時間が最小限になるように溶接を行う必要があり、溶接金属自体が耐食性を維持できるようにフィラーを選択する必要があります。これら 2 つの目的により、以下のすべてのルールが推進されます。
ルール 1: フィラーを親金属と一致させ、低炭素バージョンを優先する
| 卑金属 | 好ましい充填剤 | なぜ |
| 304 / 304L | 308L / 308L型 | 低炭素により溶接鋭敏化を防止 |
| 316 / 316L | 316L型 | フィラー中のモリブデンは耐孔食性に匹敵します |
| 321 / 347 | 347型 | ニオブは溶接を安定させ、安定したベースと一致します |
| デュプレックス 2205 / 2507 | オーバーアロイ二相フィラー（22/25Crタイプ） | 溶接部のオーステナイトとフェライトのバランスを確保します |
| ニッケル合金 (625、C276) | 適合ニッケルフィラー (ERNiCrMo-3、ERNiCrMo-4) | 溶接金属は下地耐食性を満たします |
低炭素フィラーのルールは最も単純であり、最も違反されているルールです。316 ベースを 316L フィラーで溶接すると、ベースが 316 であっても溶接金属の炭素が低く抑えられ、溶接部は 316 溶接金属よりも鋭敏化に対する耐性が高くなります。コストはかからず、マージンを購入できます。
ルール 2: 入熱を制御する
入熱量が多いということは、熱の影響を受けるゾーンが広く、感作帯域に留まる時間がより長いことを意味します。基準となるのは、適度な移動速度、幅広の織りではなくストリンガー ビード、そして健全な溶接を実現する最低の入熱です。これは、温度への曝露が比例して大きくなる、薄いセクションと最初のパスで最も重要です。
ルール 3: パス間温度を低く保つ
オーステナイト系ステンレスの場合、パス間温度は通常約 150 度に制限されます。蓄積された熱が継手を感作帯を長時間通過させないように、パス間でマルチパス溶接を冷却する必要があります。
二相グレードはさらに厳しく、過熱により位相バランスが狂い、シグマ位相が形成される可能性があるため、多くの場合 150 度未満、場合によっては 100 度近くに制限されます。ステンレスを炭素鋼と同様に扱い、接合部が熱いまま溶接を繰り返すフィッターは、パイプに腐食破壊を引き起こします。
ルール 4: ジョイントの両側をシールドする
オーステナイト溶接のルートパスは、シールドされていないと内側が酸化し、酸化したルートが腐食や汚染の場所となり、外側から修復するのはほぼ不可能になります。
腐食が重要な配管内の GTAW ルート パスでは、ジョイントの内側にアルゴンによるバック パージが行われ、ルートが保護されるまでパージが保持されます。パージがスキップされた証拠は、黒く鱗状になった根です。そのため、内部の熱ティントの除去が酸洗いガイドの表面的な話の一部になっています。
検査官が探す欠陥
| 欠陥 | 原因 | 無視された場合の結果 |
| 溶接金属の高温割れ | 高入熱、拘束されたジョイント、不純物 | 負荷がかかった状態での溶接破損 |
| 熱影響部の過敏化 | 過熱、高いパス間、間違ったフィラー | 使用中の粒界腐食 |
| 酸化した根 | バックパージなし | 根元の穴あきと汚れ |
| シグマフェーズ（二重） | 過度の熱、冷却の遅さ | 脆くて靭性の低い溶接部 |
| 鉄汚染 | カーボンスチール製のブラシとツール | ステンレス表面の局所的な錆と孔食 |
注文書に指定する内容
- 溶接規格と手順: ASME IX または同等の認定を受けた WPS
- フィラー: 呼び出されたグレード (例: 316 パイプの . 316L フィラー)
- 腐食サービスのためのパス間温度制限とバックパージ要件
- 溶接後検査: VT、およびサービスが要求する場合は RT または UT
- 表面: 塩化物処理のための溶接部の熱着色除去と酸洗
よくある質問
Q: ステンレスは炭素鋼と同様に予熱および溶接後の熱処理が必要ですか?
A: いいえ。オーステナイト系ステンレスは予熱を必要とせず、ほとんどのサービスでは PWHT も必要ありません。重要な処理はその逆です。熱を低く保ち、感作帯域を避けるためにパス間で冷却します。
Q: 316 パイプに 316L フィラーを使用するのはなぜですか?
A: フィラーの炭素が少ないため、溶接金属の耐鋭敏性が保たれます。これはコストがほとんどかからず、塩化物サービスの溶接部を保護する標準的な方法です。
Q: ルート パスがバックパージされない場合はどうなりますか?
A：根の内部が酸化します。鱗状の根は汚染箇所であり、使用中に穴が開く可能性があり、設置されたパイプを掃除するのは困難です。このため、腐食の危険があるラインではバックパージが指定されます。
Q: 二相ステンレスはオーステナイトよりも溶接が難しいですか?
A: はい - 位相バランスを保護する必要があります。入熱とパス間温度はより厳格になり、オーステナイトとフェライトの比率を維持するためにフィラーは過剰合金化されます。良好な結果を得るには、適格な両面手順が必須です。
