溶接は建造物などの組み上げの際に非常に重要な工程ですが
完全な自動化が難しいため、作業者の技量や器具の使用
設定により完成度が左右されやすい工程でもあります。

欠陥の発生は製品の安全性にも大きな影響を及ぼすことがあるため
溶接を行う際には事前に起こり得る欠陥と原因を把握し、発生した際には原因に応じた対策などが必要です。

ここでは、溶接で起こり得る割れの種類や原因、対策をご紹介します。

高温割れ

高温割れは溶接金属あるいは熱影響部が高温にあるときに発生する割れで
一般的に凝固割れと液化割れに分けられます。

一般的に柱状晶や樹枝状晶（デンドライト）の境界を含めた結晶粒の粒界を起こることが多く
割れ面は酸化が激しいという特徴があります。

凝固割れ

溶接金属が凝固時の収縮応力に耐えきれずに開口することによって起こる割れです。
一般的に高温割れというと凝固割れを意味しています。

凝固の課程で成長してきた柱状晶の境界面に残留する液相が
溶接金属の凝固完了直前で収縮歪に抵抗できずに開口してしまうことで発生します。

液化割れ

熱影響部の結晶粒界の低融点化合物が
局部的に溶融して加工することによって発生する割れです。

HAZ（熱影響部）粗粒域の高温に加熱された粒界が
低融点化合部or共晶の生成、成分偏析などで局部的に融解し、収縮時に開口することで発生します。

主な高温割れにはクレーター割れ、縦割れ、梨型ビード割れなどがあります。

高温割れの防止対策

溶接中に高温割れを起こさせないためには以下のことに注意します。

・ビードの溶け込み形状を適正にする
・板厚、開先形状、ルーと感覚などを過大な高速応力を生じないようにする
・溶接電流、アーク電圧、溶接速度、予熱温度、トーチ操作を適正に行う
・クレーターやビードの継ぎ目処理に注意して行う
・ピーニングを利用する

低温割れ（溶接遅れ割れ）

低温割れとは

低温割れは200～300℃より低い温度域で発生する溶接割れを指します。

高張力鋼や低合金鋼などの溶接部又はHAZで見られる現象です。
溶接後約24時間程度～約72時間後程度に起こる事が多いことから
「溶接遅れ割れ」とも呼ばれています。

低温割れの原因は拘束（引張応力）、材料の硬化、拡散性水素の3つの原因が重なった時に発生しやすくなります。
したがって、このどれかの要因を取り除くことで低温割れを防止することが可能です。

低温割れの防止対策

低温割れ対策は「予熱」「水素源の予防」「後熱処理」がポイントとなります。

予熱は組織の硬化を防止する事と、水素を抜けやすくする為に行います。
予熱で母材の温度を上げておき、材料の冷却速度を遅くすることで
マルテンサイトなどの硬化組織の生成を防ぎ、高温状態を長くして水素が抜ける時間を長くします。

後熱処理は水素が動き抜けやすくする為に300℃程度に熱して水素を抜きます。
300℃前後の温度でおよそ1時間程度の熱処理を行います。

ルート割れ

ルート割れは低温割れに属する溶接割れのうち、割れ状になって発生するもので
ルートそのものが切欠きとして作用し、応力集中を生じて発生するものです。

ルート割れは拡散性水素の作用による低温割れが多いですが、高温割れによって起こることもあります。

ルート割れを防止するにはルートパスに割れが生じる前に次の層を順次溶接することにより
直後熱と同様の加熱硬化が得られて割れが発生しにくくなります。

止端割れ

止端割れも低温割れに属する溶接割れで、割れ状となって発生します。
溶接継手部で母材の面と溶接ビードの表面とが交わる点である「止端」で発生します。

ただ、止端割れは低温割れのほか、多層溶接金属に次パスの熱影響により
生じた高温割れや再熱割れが起こることもあります。

ラメラテア

ラメラテアは低温割れに属する溶接割れで割れ状となります。

溶接継手部において
熱影響部やその隣接部に母材表面と平行（板厚方向）に剥離状に発生します。

十字形突合せ継手やすみ肉多層盛継手のように、溶着量の多い厚い鋼板の溶接では
溶接の収縮力により母材の厚さ方向に引張力が作用し、ラメラテアが発生します。

ラメラテアの防止には適切な鋼材材質の選定が確実です。
鋼中のS含有量を低減した耐ラメラテア鋼等を使用する方法もあります。

再熱割れ

再熱割れとは

再熱割れは溶接部を再加熱した場合などに発生する割れです。

結晶粒界の脆化、粒内の硬化、もしくはそれらの重畳による材料側の原因と残留応力が関与して起こる粒界割れで
SR割れや応力除去焼きなまし割れとも呼ばれます。

低合金耐熱鋼や高張力鋼溶接部などに溶接後熱処理を行うと止端部などに割れが発生することがあります。
溶接熱影響部の粗粒域に多く発生する傾向があります。

再熱割れの防止対策

再熱割れの対策としては、適切な化学成分を選定すること
割れが生じやすい止端部の形状を滑らかにするなどして応力集中を少なくすること
溶接入熱を高めて硬化を防ぐことなどが有効です。

また、過大入熱を避ける、積層を工夫するなど、溶接熱影響部の組織改善も有効です。

溶接割れの補修では再発が起こらないように注意する

溶接割れの補修はきちんと行わないと、補修部分に再び溶接割れの不良を起こすことがあります。
原因の多くは溶接割れの部分を完全に取り切れていない状態で補修を行ったケースです。

溶接割れを補修する際には溶接割れの原因を究明し、その原因を取り除いたうえで補修を行います。

また、他の溶接箇所にも同様の割れがあるか見落とさないように検査をする必要があります。
割れの確認は目視とPT、MTを用いて割れがないことを確認します。

補修溶接では一般的に初層の急冷を避けるため予熱を行います。
予熱温度は本溶接の予熱温度よりも20～30度高めに設定します。

パス間温度は250℃以上と高温になりがちなため、できるだけ200℃以下に下がるのを待って積層します。

割れの種類と原因を理解して対策できるようにしておく

溶接割れの種類や原因についてご紹介しました。

溶接割れは製品の安全性にも影響しますので、割れを防止するように対策すること
割れが起こってしまった場合には原因を把握して再発防止に努めることが大切です。

工程の前には起こり得る溶接割れを予測して作業にあたるようにしましょう。