一般的な鋼管溶接方法の紹介

現在、鋼管の溶接に一般的に使用されている方法には、メタルアーク溶接（SMAW）、サブマージアーク溶接（SAW）、ガスタングステンアーク溶接（GTAW）、ガスメタルアーク溶接（GMAW）、フラックス入りアーク溶接（FCAW）、下向き溶接などがあります。

（1）金属アーク溶接の利点は、設備が簡単で軽量、操作が柔軟であることです。メンテナンスや組立工程における短い継ぎ目の溶接、特に手の届きにくい箇所の溶接に使用できます。欠点は、溶接工への技術要件が高く、溶接工の訓練コストが高く、作業環境が悪く、生産効率が低く、特殊金属や薄板の溶接には適していないことです。適切な電極を使用した金属アーク溶接は、ほとんどの工業用炭素鋼、ステンレス鋼、鋳鉄、銅、アルミニウム、ニッケル、およびそれらの合金の溶接に使用できます。

（2）サブマージアーク溶接は、より大きな電流を使用できます。アーク熱の作用により、フラックスの一部は溶融スラグに溶解し、溶融冶金中の液体金属と反応します。スラグの残りの部分は金属プールの表面に浮かんでいます。一方では、溶接金属を保護し、大気汚染を防ぎ、溶融金属と物理化学反応を起こして溶接金属の組成と特性を改善します。他方では、溶接金属をゆっくり冷却して、割れや気孔などの欠陥を防ぐこともできます。アーク溶接と比較して、溶接品質が高く、溶接速度が速く、作業環境が良好であることの利点があります。そのため、大型ワークピースの直線シームと円周シームの溶接に特に適しており、機械溶接が主に使用されます。欠点は、一般的にフラットシームとアングルシームの溶接にしか適していないことです。他の姿勢で溶接する場合は、フラックスが溶接領域を覆い、溶融プールの金属が漏れないようにするための特別な装置が必要です。溶接中にアークと開先との相対位置を直接観察することはできず、溶接トーチが溶接偏差なしに溶接部と位置合わせされていることを確認するために自動溶接追跡システムが必要です。電流が大きく、アークの電界強度が高く、電流が100A未満の場合、アークの安定性が悪く、厚さ1mm未満の薄肉部品の溶接には適していません。サブマージアーク溶接は、炭素鋼、低合金構造用鋼、ステンレス鋼の溶接に広く使用されています。スラグは溶接継手の冷却速度を低下させる可能性があるため、一部の高強度構造用鋼や高炭素鋼もサブマージアーク溶接で溶接できます。

（3）ガスタングステンアーク溶接は、入熱制御性に優れているため、薄板金属の接合や母材溶接に優れた方法です。ほぼ全ての金属の溶接に使用でき、特にアルミニウムやマグネシウムなどの難溶性酸化物を形成する金属や、チタンやバークリウムなどの活性金属の乾式溶接に適しています。この溶接方法は溶接品質が高いですが、他のアーク溶接と比較して溶接速度が遅く、生産コストが高く、周囲の気流の影響を受けやすいため、屋外での作業には適していません。

（4）ガスタングステンアーク溶接では、通常、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、またはこれらのガスの混合物が使用されます。シールドガスとしてアルゴンまたは窒素を使用する場合は、金属不活性ガスシールド溶接（国際的にはMIG溶接と呼ばれます）と呼ばれます。シールドガスとして不活性ガスと酸化ガス（O2、CO2）の混合物、またはCO2とCO2 + O2の混合物を使用する場合は、総称して金属活性ガスシールド溶接（国際的にはMAG溶接と呼ばれます）と呼ばれます。金属活性ガスシールド溶接の主な利点は、さまざまな姿勢で溶接しやすいことであり、溶接速度が速く、堆積速度が高いという利点もあります。金属活性ガスシールド溶接は、炭素鋼や合金鋼など、ほとんどの主要金属の溶接に適用できます。金属不活性ガスシールド溶接は、ステンレス鋼、アルミニウム、マグネシウム、銅、チタン、ジルコニウム、ニッケル合金に適しています。この方法はアークスポット溶接に使用できます。

（5）フラックス入りアーク溶接は、金属活性ガスシールド溶接の一種であると考えられます。使用される溶接ワイヤはフラックス入りであり、溶接ワイヤの芯には様々な成分のフラックス粉末が充填されています。溶接中は、主にCO2ガスなどの外部シールドガスが添加されます。粉末は熱によって分解または溶融し、ガス化とスラグ形成の役割を果たして溶融プールの保護、合金の浸透、アークの安定化を行います。シールドガスを追加せずにフラックス入りアーク溶接を行う場合、自己シールドフラックス入りアーク溶接と呼ばれます。粉末の分解によって発生したガスをシールドガスとして使用します。この溶接方法における溶接ワイヤの乾燥伸長長さの変化は保護効果に影響を与えず、その変化範囲は比較的大きくなります。フラックス入りアーク溶接には、優れた溶接プロセス性能と美しい溶接ビード形状、堆積速度が速く生産性が高く、連続自動および半自動溶接を実行できるなどの利点があります。合金系の調整が容易で、溶着金属の化学組成は金属シースとフラックス入りワイヤの2つの方法で調整できます。また、エネルギー消費量が少なく、総コストも低くなります。欠点は、製造設備が複雑であること、製造プロセス技術に対する要求が高いこと、フラックス入りワイヤの保管要件が高いこと、そしてワイヤが湿気の影響を受けやすいことです。フラックス入りアーク溶接は、様々な厚さや様々な継手のほとんどの鉄系金属の溶接に適用できます。

（6）下向き溶接は、海外から導入された鋼管の円周シーム溶接に適した工法です。鋼管溶接部の上部にアークを照射し、下向きに溶接する工法を指します。下向き溶接は、生産効率が高く、溶接品質が良好であるという利点があります。