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溶接品質検査：10大代表的欠陥と検出のポイント

溶接品質検査

溶接構造物の満足できる性能を確保するには、適切な試験手順で溶接品質を判定する必要があります。したがって、現場で溶接構造物が遭遇する条件と同等、またはより厳しい条件下で証明試験を行います。

本ページでは目視検査のヒントを掲載。以降のページでGMAW検査法と物理的溶接試験を解説します。

これら試験は、現場投入前に弱点・欠陥箇所を発見・是正するためのものです。また、兵器装備の適切な溶接設計を決定し、人員の怪我・不便を未然に防ぎます。

NDTは非破壊検査を指します。溶接部を損傷せずに評価するアプローチで、時間・コスト節約になります。遠隔目視検査（RVI）、X線、超音波探傷、浸透探傷などが含まれます。

ほとんどの溶接では、意図された機能に基づいて品質判定されます。機械部品修理で機械が正常動作すれば溶接は概ね合格とみなされます。溶接が正しいか判断するいくつかの指標：

目視法によるその他チェック：溶接前（ルートフェイス、隙間、ベベル角、継手フィット）、溶接中（電極消費率、金属流れ、アーク音・光）、溶接後（アンダーカット、ルート融合不良、ピンホール、過剰スパッタ、溶接寸法）。

目視検査（VT）

目視検査は、肉眼で溶接部を観察し表面不連続を判定する非破壊検査（NDT）溶接品質検査プロセスです。最も一般的な溶接品質検査方法です。

非破壊溶接品質検査のメリット：

デメリット：

目視溶接品質検査の手順

一貫したアプローチ適用のための手順を練習・策定

  1. 溶接前の材料検査
  2. 溶接中の品質検査
  3. 溶接完了時の検査
  4. 問題箇所をマーキングし溶接修復

溶接中の目視検査

溶接後の検査

知っておくべき10大代表的溶接欠陥

溶接欠陥とは

溶接欠陥とは、間違った溶接プロセスや不適切な溶接パターン等により、与えられた溶接金属に形成される不正状態です。欠陥は望ましい溶接ビード形状・サイズ・意図品質から逸脱します。

溶接欠陥は溶接金属の外部・内部いずれにも発生し得ます。一部欠陥は許容限度内なら許容されますが、クラック等は決して許容されません。

エンジニアリングは常に不完全性の存在を認め、許容差（トレランス）で対処してきました。トレランスは不完全性を許容する度合いを定義する用語です。したがって、トレランスは特定用途・プロセス・材料に対してのみ定義すべきです。

不完全性とは構造物プロジェクトに関するあらゆる差異です。工学では避けられませんが、すべてを不可とすべきではありません。

溶接不連続とは

不連続とは、材料の典型的物理構造が途切れ、特性が急変することです。単純な特性変化は不連続を特徴づけません。しかし、許容限度を超える不連続のみを溶接欠陥と見なします。したがって、特定クラックを持つ溶接が、用途によって合格・不合格どちらにもなり得ます。

溶接欠陥の種類

溶接欠陥の発見方法が分かったところで、どの種類の欜陥か特定する方法を学びます。各欠陥は固有の特性を持ち、修復アプローチも異なります。

1. 不完全溶け込み（ラックオブペネトレーション）

溶接ビードの根部が継手根部まで達せず、反対面を溶接できていない状態。是正：電流増加、溶接速度低下、継手形状変更。

原因：

対策：

2. 未溶融・不完全溶融（ラックオブフュージョン）

継手エッジまたは先行堆積ビード面での局所的未溶融。是正：電流増加、溶接速度低下、継手形状変更、磁気吹き対策。

原因：

対策：

3. アンダーカット

溶接トウ部に切り欠き状の窪みが生じ、母材断面厚を減少させ溶接部・ワークを弱める欠陥。是正：電流低減または溶接速度低減。

原因：

対策：

4. スラグ混入

金属・非金属固形物が溶接金属内に残留。原因：パス間の溶接面清掃不十分。単パスでもスラグがルート・トウにトラップされ発生。溶接欠陥として比較的容易に目視確認可能。スラグはスティック溶接、フラックスコアアーク溶接、サブマージドアーク溶接の副産物であるガラス質物質。溶接時フラックス（固体シールド材）が溶接部または溶接ゾーン表面で溶融すると発生。

原因：

対策：

5. スパッタ

溶接ビードから溶融微粒子が飛散・付着。是正：電流低減と金属移行不安定性制御。ガスメタルアーク溶接で特に頻発。完全除去不可能だが最小限に抑制可能。

原因：

対策：

6. 溶接クラック

冶金学的起因の不連続としてクラックがあり、溶接影響域（溶融域・熱影響域）に、凝固金属収縮・結晶粒成長等複数要因で発生。低温クラック、凝固クラック、再熱クラックに分類。最も深刻な溶接欠陥で、ほぼ全業界規格で不合格。

表面、溶接金属内部、熱影響域のいずれにも出現。発生温度により以下に分類：

原因：

対策：

7. 気孔（ポロシティ）

溶融域内にガス気泡が残留。内部・表面双方に発生。是正：シールドガス流量修正、高純度ガス使用。

溶接金属汚染の結果発生。閉じ込められたガスが気泡だらけの弱い溶接を形成、時間経過で崩壊リスク。

原因：

対策：

8. オーバーラップ

溶接面が溶接トウを大きく越えて延びる欠陥。主原因：過大電極使用または不良溶接技術。

原因：

対策：

9. 歪み（ワーページ）

金属部品の形状・位置に生じる望ましくない変化。熱使用誤りによる収縮・膨張が原因。

原因：

対策：

10. バーンスルー（溶け抜け）

溶接金属が母材を貫通する欠陥。薄板溶接で頻発。ルート開き過大または過大電圧使用時に発生。

溶接不連続と溶接欠陥の見分け方

溶接不連続は正常フローの中断に見えるため容易に認識可能。溶接不完全とも呼ばれ、溶接金属または母材に存在。間違った溶接パターン・技術により溶接金属に発生。ビード形状・厚み・品質から逸脱。

原則として不連続は回避・対処すべきだが、溶接欠陥より限定的に軽微。それでも不連続発見時は修正必要。

ただし、プロジェクト規定限度を超える不連続群は溶接欜陥となり得ます。これは国・材料・環境に準拠します。

究極的に、特に狭い空間での溶接検査で最も効果的なのは溶接カメラ使用です。動画例で仕組みを確認できます。

手遅れになる前に溶接欠陥を特定する

溶接欠陥を適時に発見する重要性は強調しすぎることはありません。わずかな欠陥でも壊滅的結果を招きます。溶接技術から電流・管理まで、溶接は最大限の注意を要する複雑な技術です。

適切ツール投資で作業を容易・安全に。石油・ガス・鉱業企業にとって、最も一般的な溶接欠陥の特定方法を理解し、迅速に対処することは極めて重要です。

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