スパイラル鋼管の溶接時の注意点

溶接と切断は避けられないスパイラル鋼管スパイラル鋼管の用途における構造。スパイラル鋼管自体の特性により、通常の炭素鋼と比較して、スパイラル鋼管の溶接、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。ここで言う高温割れとは、溶接に関連する割れを指す。高温割れは、凝固割れ、微小割れ、HAZ（熱影響部）割れ、再加熱割れに大別される。

低温割れ　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。その主な発生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、溶接中の水素の拡散を低減し、予熱と溶接後の熱処理を適切に行い、拘束度を低減することが主に挙げられます。

溶接継手の靭性 スパイラル鋼管の高温割れ感受性を低減するため、通常、成分設計において5～10%のフェライトが残されます。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。さらに、フェライトの増加に伴い、靭性値は顕著に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は、炭素、窒素、酸素の混入により靭性が著しく低下することが実証されています。

一部の鋼材では、溶接継手中の酸素含有量が増加すると酸素系介在物が発生し、これが割れの発生源または割れの伝播経路となり、靭性を低下させます。また、一部の鋼材では、保護ガスに空気が混入することで窒素含有量が増加し、母相の{100}劈開面にラス状のCr2Nが生成し、母相が硬化して靭性が低下します。

シグマ相脆化：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、二相鋼はシグマ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、靭性が低下する。「α相」は一般的に600～900℃、特に75℃付近で析出する。「α相」の発生を防ぐ対策として、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可能な限り低減する必要がある。

475℃における脆化：Fe-Cr合金を475℃（370～540℃）で長時間保持すると、クロム濃度の低いα固溶体とクロム濃度の高いα'固溶体に分解します。α'固溶体のクロム濃度が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℃で脆化が発生します。