溶接割れ感受性組成（Weld Cracking Susceptibility Composition）は、溶接時に発生する割れの可能性を示す指標の一つで、特に高温割れ（ホットクラック）や低温割れ（コールドクラック）のリスク評価に用いられます。
金属材料の化学組成や溶接条件が影響するため、これを適切に理解することで、溶接欠陥の発生を防ぐことが可能です。
溶接割れの種類
高温割れ（ホットクラック）
- 発生原因
溶接金属が高温で凝固中に引っ張り応力が作用すると、割れが発生します。特に硫黄（S）やリン（P）の影響が大きいです。 - 影響要因
- 化学組成：不純物の含有量
- 凝固挙動：凝固末期の液膜の存在
- 応力状態：溶接部の熱膨張と収縮による応力
低温割れ（コールドクラック）
- 発生原因
溶接後の冷却過程で、残留応力や水素の拡散が主な原因です。特にマルテンサイト組織の形成と関係があります。 - 影響要因
- 水素含有量：溶接中の水分や塗料の影響
- 冷却速度：急冷による硬化組織の生成
- 残留応力：溶接熱影響部（HAZ）での応力集中
各溶接割れ感受性の比較
| 項目 | 高温割れ | 低温割れ |
|---|---|---|
| 発生温度 | 高温（凝固中） | 低温（冷却後） |
| 主な要因 | 不純物（S, P） | 水素、冷却速度、残留応力 |
| 影響を与える組織 | 凝固末期の液膜 | 硬化組織（マルテンサイト） |
| 防止策 | 化学組成の管理、適切な溶接条件 | 低水素溶接材、予熱、徐冷 |
割れ感受性を低減するためのポイント
- 化学組成の管理
- 材料選択時に炭素当量を確認する。
- 不純物含有量を可能な限り低減する。
- 適切な溶接条件
- 高温割れ防止のために、溶接速度や電流値を調整する。
- 低温割れ防止のために、予熱や後熱を適用する。
- 水素管理
- 低水素型の溶接棒やワイヤーを使用する。
- 湿気対策を徹底し、溶接材の乾燥を行う。
Q&A: よくある質問
Q: 炭素当量が高いとどうなりますか？
A: 炭素当量が高いと、低温割れのリスクが増加します。特に高強度鋼では注意が必要です。
Q: 不純物の管理が難しい場合の対策はありますか？
A: フラックスや保護ガスを適切に選択し、溶接条件を最適化することでリスクを低減できます。
Q: 高温割れと低温割れは同時に発生しますか？
A: 発生条件が異なるため、同時に発生することは稀です。ただし、両方を防ぐ対策を講じる必要があります。
まとめ
溶接割れ感受性組成を理解することは、溶接の品質管理に不可欠です。
高温割れと低温割れは、それぞれ異なる要因で発生し、適切な防止策が求められます。特に炭素当量や不純物の管理、水素対策が重要です。溶接条件を最適化することで、安全で高品質な溶接を実現できます。