亜鉛メッキ鋼管の溶接時に注意すべき点

1. 前提を磨く必要がある
溶接接合部の亜鉛メッキ層は研磨して除去する必要があります。研磨しないと、気泡、トラコーマ、溶接不良などが発生し、溶接部が脆くなり、剛性が低下します。

2. 亜鉛メッキ鋼の溶接特性
亜鉛メッキ鋼板は、一般的に低炭素鋼の外側に亜鉛層をコーティングしたもので、亜鉛メッキ層の厚さは通常20μmです。亜鉛の融点は419℃、沸点は約908℃です。溶接中、亜鉛は液体に溶け、溶融池の表面または溶接部の根元に浮かびます。亜鉛は鉄に対して大きな固溶度を持っています。亜鉛液体は溶接金属を粒界に沿って深くエッチングし、低融点の亜鉛は「液体金属脆化」を形成します。同時に、亜鉛と鉄は金属間脆性化合物を形成する可能性があります。これらの脆い相は溶接金属の可塑性を低下させ、引張応力の作用下で割れを引き起こします。隅肉溶接、特にT字型継手を溶接する場合、浸透割れが発生する可能性が最も高くなります。亜鉛メッキ鋼板を溶接する際、アーク熱の影響で開先表面や端面の亜鉛層が酸化、溶融、蒸発し、白煙や水蒸気を揮発させることで、溶接部の気孔が発生しやすくなります。酸化によって生成されるZnOは融点が高く、約1800℃以上です。溶接工程でパラメータが小さすぎると、ZnOスラグ介在物が発生します。Znは脱酸剤となるため、FeO-MnOまたはFeO-MnO-SiO2系の低融点酸化物スラグ介在物が生成されます。また、亜鉛の蒸発により大量の白煙が発生し、刺激性があり人体に有害です。そのため、溶接継手の亜鉛メッキ層は研磨して除去する必要があります。

3. 溶接プロセス制御
亜鉛めっき鋼板の溶接前準備は、通常の低炭素鋼と同様です。開先サイズと近傍の亜鉛めっき層を慎重に処理する必要があることに注意してください。溶接の溶け込みを確保するには、開先サイズを適切に設定し、通常60～65°とし、一定の隙間（通常1.5～2.5mm）を残す必要があります。亜鉛の溶接部への溶け込みを抑えるため、溶接前に開先内の亜鉛めっき面を剥離してから溶接することができます。実際の作業では、集中開先加工、鈍角部を残さない集中制御、二層溶接プロセスを採用することで、溶接不良の可能性を低減しています。溶接棒は、亜鉛めっき鋼管の母材に合わせて選択する必要があります。一般的に、低炭素鋼では作業性の観点からJ422が一般的に使用されています。溶接技術：多層溶接を行う場合は、亜鉛層を溶融させて気化させ、溶接部から排出させるようにすることで、溶接部に残留する溶融亜鉛を大幅に減らすことができます。すみ肉溶接では、初層の亜鉛層を溶融させ、蒸発させて溶接部から逃がすように工夫します。その方法は、まず溶接棒の先端を5～7mm程度前進させます。亜鉛層が溶融したら元の位置に戻り、前進溶接を続けます。水平溶接および垂直溶接では、J427などの短いスラグ電極を使用すれば、アンダーカットの傾向が非常に小さくなります。また、往復移動式溶接棒搬送技術を用いることで、欠陥のない溶接品質が得られます。