スパイラル鋼管の溶接時の注意点

スパイラル鋼管構造の溶接と切断は、スパイラル鋼管スパイラル鋼管自体の特性上、通常の炭素鋼と比較して、スパイラル鋼管の溶接や切断には特殊性があり、溶接継手や熱影響部（HAZ）にさまざまな欠陥が発生しやすい。スパイラル鋼管の溶接性能は、主に以下の点で現れる。高温割れここで言う高温割れとは、溶接に関連する割れのことを指す。高温割れは、凝固割れ、微小割れ、HAZ（熱影響部）割れ、再熱割れに大別される。

スパイラル鋼管では低温割れが発生することがあります。その主な原因は水素の拡散であり、溶接継手の拘束度と内部の硬化組織に影響を及ぼすため、解決策としては、主に溶接工程中の水素の拡散を低減し、適切な予熱および溶接後熱処理を行い、拘束度を低減することが挙げられます。

スパイラル鋼管の高温割れ感受性を低減するため、溶接継手の靭性は通常、5%～10%のフェライトが残留するように設計されます。しかし、これらのフェライトの存在は低温靭性の低下につながります。

スパイラル鋼管を溶接すると、溶接継手部のオーステナイト量が減少し、靭性に影響を与えます。また、フェライトの増加に伴い、靭性値は著しく低下する傾向があります。高純度フェライト系ステンレス鋼の溶接継手の靭性が著しく低下する原因は、炭素、窒素、酸素の混入であることが証明されています。

これらの鋼の一部では、溶接継手における酸素含有量の増加により酸化物系介在物が形成され、これが亀裂の発生源または亀裂伝播経路となり、靭性の低下を招きました。また、一部の鋼では、保護ガス中の窒素含有量の増加により、母相劈開面の{100}面にラス状のCr2Nが形成され、母相が硬くなり、靭性が低下しました。

σ相脆化：オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、および二相鋼はσ相脆化を起こしやすい。組織中に数パーセントのα相が析出するため、靭性が著しく低下する。「α相は一般的に600～900℃、特に75℃付近で析出しやすい。α相が最も析出しやすい。α相の予防策として、オーステナイト系ステンレス鋼中のフェライト含有量を最小限に抑える必要がある。

475℃における脆化：Fe-Cr合金を475℃で長時間（370～540℃）保持すると、低クロム濃度のα固溶体と高クロム濃度のα'固溶体に分解します。α'固溶体中のクロム濃度が75%を超えると、変形はすべり変形から双晶変形へと変化し、475℃脆化を引き起こします。