サブマージアーク溶接（SAW）完全ガイド：原理から応用まで

サブマージアーク溶接（SAW）とは？

サブマージアーク溶接（SAW）は、連続供給される電極と溶接対象ワークピースの間に電気アークを形成する接合プロセスです。粉末フラックスのブランケットがアークを包囲・覆い、溶融時には接合対象金属と電極間の電気伝導を提供します。

最初のSAW特許は1935年に取得されました。このプロセスには連続供給される消耗性固体またはチューブラー（メタルコア）電極が必要です。溶融溶接部とアークゾーンは、石灰、シリカ、酸化マンガン、フッ化カルシウム、その他化合物からなる粒状溶融性フラックスのブランケットによって「サブマージ（水没）」され、大気汚染から保護されます。

溶融するとフラックスは導電性になり、電極とワーク間の電流パスを提供します。この厚いフラックス層が溶融金属を完全に覆うため、スパッタとスパークを防ぎ、シールドメタルアーク溶接（SMAW）プロセスの一部である強烈な紫外線放射とヒュームを抑制します。

サブマージアーク溶接の仕組み

サブマージアーク溶接（SAW）は、連続供給電極とワークピースの間にアークを形成する一般的なアーク溶接プロセスです。粉末フラックスブランケットが保護ガスシールドとスラグを生成し（溶接プールに合金元素を添加することも可能）、溶接ゾーンを保護します。

シールドガスは不要です。アークはフラックスブランケットの下に水没しており、溶接中は通常見えません。これは確立され、極めて汎用性の高い溶接方法です。

電極は固体ワイヤ、コアードワイヤ、または焼結材料シートから作られたストリップの場合があります。フラックスは成分を溶融させてガラス質スラグを形成し（その後粉砕して粉末化）、またはバインダーとコーニングプロセスで成分を凝集させて製造されます。フラックスの化学的性質と粒度分布はアーク安定性を助け、溶接金属の機械的特性とビード形状を決定します。

SAWは通常機械化プロセスとして操作されます。溶接電流（典型的に300〜1000アンペア）、アーク電圧、移動速度はすべてビード形状、溶け込み深さ、堆積溶接金属の化学組成に影響します。オペレーターが溶接プールを観察できないため、パラメータ設定とフィラーワイヤ位置決めに大きく依存しなければなりません。

SAWは通常単一ワイヤでACまたはDC電流で操作されますが、2本以上のワイヤ使用、溶接前のジョイントへチョップドワイヤ添加、金属粉末添加など多数のバリエーションがあります。

細径非導電ワイヤを溶接プール前縁に供給することで生産性向上が可能です。これにより堆積率を最大20%向上できます。これらのバリエーションは堆積率と/または移動速度増加による生産性向上のため、特定状況で使用されます。ワイヤを厚さ0.5mm、典型的に幅60mmのストリップに置き換えることで、コンポーネント表面処理へのプロセス使用が可能になります。

サブマージアーク溶接の用途

サブマージアーク溶接の用途には以下が含まれます：

• ボイラーなどの圧力容器溶接に使用可能
• 多くの構造物、配管、建設機械、造船、鉄道建設、車両
• 機械部品修理に使用可能

サブマージアーク溶接の利点

サブマージアーク溶接の利点には以下が含まれます：

• 強力で健全な溶接が容易に作成可能
• 溶接ヒューム排出が最小限
• アーク光放出が最小限
• SAWは屋内外両方の作業に適する
• 歪みが少ない
• 深い溶け込み
• 最小限のエッジ準備
• 高堆積率が可能
• 厚肉材料溶接可能
• フラックスの半分以上が回収可能

サブマージアーク溶接の欠点

サブマージアーク溶接が提供する良いメリットがあるにもかかわらず、いくつかの制限も存在します。以下はサブマージアーク溶接の欠点です：

• 鋼、ステンレス鋼など一部の鉄系金属に限定
• 長い直線継手または回転管・容器に限定
• 適切な溶け込みにはバッキングストリップが必要
• 厚肉材料に限定