2026年版 溶接欠陥:16タイプ、原因、実証済み解決策でゼロトレランスを実現
溶接は板金製造における金属部品接合の核心技術ですが、不適切なプロセス、材料ミスマッチ、古い設備による溶接欠陥は構造的完全性にリスクをもたらし続けています。2026年、高リスク用途(EVシャーシ、航空宇宙部品、医療機器)の台頭により、クリティカルな溶接欠陥に対するゼロトレランスが業界標準となっています。
一般的な溶接欠陥、その根本原因、プロアクティブな予防法を理解することは、製品故障の回避、リワークコスト削減、最新品質基準(ISO 5817:2024更新版)への準拠に不可欠です。この記事では16の主要溶接欠陥と、見えない欠陥を検出する更新された非破壊検査(NDT)技術をカバーします。さあ、始めましょう!
溶接欠陥とは?
溶接欠陥とは、与えられた溶接部に形成される欠陥、不規則性、不完全性で、その意図された用途や美観を損なうものです。溶接を損なう不規則性はISO 6520に従って溶接欠陥として分類されます。対照的に、溶接を損なわない欠陥は溶接ディスコンティニュイティ(不連続)として分類されます。それらの許容限界はISO 5817と10042の下にあります。
欠陥は金属構造と溶接プロセスに基づき、サイズ、形状、程度が異なることがよくあります。主な原因は間違った溶接方法の選択や不正確な溶接パターンですが、他にも多くの原因が特定の溶接欠陥を引き起こす可能性があります。
溶接欠陥は金属の内部または外部で発生し、継手を弱めたり外観に影響を与えたりします。一部の欠陥は許容限界内にあるかもしれませんが、他は製品不合格につながる可能性があります。したがって、溶接失敗を避けることが不可欠です。
溶接欠陥のタイプ
溶接欠陥は位置(外部/内部)とクリティカリティで分類されます——2026年の業界トレンドでは、安全関連コンポーネント(EVバッテリーエンクロージャ、航空機構造部品など)に対して「ゼロクリティカル欠陥」基準が優先されています。詳細な内訳は以下の通り:
外部溶接欠陥
これらは表面的または視覚的な欠陥です。金属溶接部の表面に現れます。外部溶接欠陥は通常、目視検査や磁粉検査(MPI)、浸透探傷検査(DPI)などの他の方法で検出可能です。典型的な例はクラック、アンダーカット、オーバーラップ、気孔、スパッタなどです。
内部溶接欠陥
内部欠陥は金属材料内部で発生し、通常は溶接表面に開いていません。目視検査と一部の非破壊検査ではこれらの欠陥を検出するのが困難です。しかし、超音波探傷試験と放射線透過試験(RT)で検出可能です。一般的な例にはスラグインクルージョン、不完全溶け込み、不完全融合などがあります。
16の一般的な溶接欠陥タイプ
板金製造において、不適切な溶接はいくつかの欠陥を引き起こす可能性があります。この概要では一般的な問題、原因、対策をカバーし、品質と耐久性を確保します。
#1 溶接クラック
出典:welding.org.au
主要な溶接失敗をしばしば生むクラック——溶接部または母材の平面亀裂——は間違いなく最も望ましくない溶接欠陥です。内部と外部の両方で発生し、これらの不完全性は応力と冷却、熱影響部(HAZ)での凝固時の収縮と粒成長による局所的破壊から生じます。その幾何学によりクラック先端近くで応力集中が発生し、溶接部が破断しやすくなります。溶接クラックにはさまざまなサイズ、形状、タイプがあります:
- 縦方向
- 横方向
- クレーター
- 放射状
- 分岐
発生温度によって、クラックは以下に分類されます:
ホットクラック
これらは溶接継手の凝固と結晶化中に発生します。この段階では温度がしばしば10,000度セルシウスを超えます。凝固クラックまたはリクエーションクラックのいずれかです。前者は金属に高い不純物や炭素含有量がある場合、または熱流に乱れがある場合に発生。後者は加熱温度の上昇により、低融点成分が液化することで発生します。
コールドクラック
これらは溶接金属の凝固後に発生する「遅延」クラック欠陥です。溶接完了から数日後に発生することもあります。これらのクラックは融合境界と平行に存在することが多く、残留引張応力により融合境界から離れて成長することもあります。コールドクラックは主に予熱不足、高応力、低温、高水素含有量、感受性のある材料構造などが原因です。
溶接クラックの原因
- ベースメタルの延性不足や汚染
- 高溶接速度と低電流の組み合わせ
- 収縮による高残留応力凝固
- 溶接前の予熱不足
- ベースメタルの高硫黄・高炭素含有量
- 鉄系金属溶接で水素をシールドガスとして使用
- 過度な継手拘束、冷却時の移動制限
- 溶接ビードの不適切な深さ/幅比
- 不適切な消耗品選択(間違ったフィラーメタル、不正確な電極サイズ)
溶接クラックの予防
- 互換性のあるフィラー材料と溶接プロセスを使用し、ベースとフィラーメタル表面を清潔に保つ
- 適切な溶接速度と電流を使用
- ベースメタルを予熱し、継手の冷却速度を低減
- 適切な硫黄と炭素の配合を使用
- 溶接継手のギャップを縮小
- 正しい溶接ビード深さ/幅比を維持
- 鉄系金属で水素をシールドガスとして使用しない
#2 クレーター
クレーターは、溶接ビードの末端近くでアーク終了後に通常発生するクレーター状のクラックで、溶接プロセス後だが溶接継手が完全に形成される前に発生することが多いです。クレーターがアーク遮断前に適切に充填されないことが原因でよく発生します。これにより外縁がクレーターより速く冷却されます。溶接の体積が不十分で金属収縮を克服できない場合、溶接プロセスでクレータークラック欠陥が形成されます。
クレーターの原因
- クレーターの不適切な充填
- 不正確なトーチ角度
- 間違った溶接技術の選択
- 溶接プロセスの急激な終了、不十分な補強
クレーターの予防
- クレーターの適切な充填を確保
- 金属への応力を低減する適切なトーチ角度を使用。ワイヤ溶接では溶接方向に10〜15度。スティック溶接ではドラッグ方向に20〜30度。フィレット溶接では金属ピース間で45度でワイヤ/ロッドを保持
- 小径電極を使用
- アーク終了前に溶接電流を徐々に減少
- 正しい溶接技術を選択
#3 アンダーカット
出典:welding.org.au
アンダーカット欠陥は、ノッチの形でベースメタルに形成される不規則な溝です。溶接ゾーンから離れたベースメタルの溶融によって発生し、長さ、深さ、鋭さで特徴付けられます。溶接におけるアンダーカット欠陥は溶接部と平行に走り、厚みの損失を引き起こします。その結果、溶接継手が疲労に対してより敏感になります。アンダーカットのタイプ:
- 連続アンダーカット
- インターランアンダーカット
- 中間アンダーカット
アンダーカットの原因
- 過度な電圧または過速な溶接速度、トップエッジでの溶融を引き起こす
- 高アーク電圧
- 間違った電極角度または過大な電極
- 間違ったフィラーメタルの使用
- シールドガスの不適切な選択
アンダーカットの予防
- 移動速度と電力入力を低減
- アーク電圧を下げるかアーク長を短縮。電圧は通常15〜30ボルト。溶接アーク長は電極コア直径を超えないように
- 立て脚で電極角度を30〜45度に維持
- ベースメタルタイプと厚みに基づき適切なガス混合とフィラーメタルを使用
- フラットポジションで溶接
#4 気孔(ポロシティ)
ワームホール溶接としても知られ、溶接に空気やガス泡が閉じ込められるときに発生します。溶接プロセスでは水素、二酸化炭素、水蒸気などのガスが発生することがよくあります。多孔性溶接ビードの断面は、閉じ込められた空気泡の蓄積によりスポンジに似た外観を呈することがあります。
閉じ込められたガスは特定の場所に局在化するか、溶接全体に均一に分布する場合があります。これらのガス泡は溶接金属の継手を弱め、疲労と損傷の素因となります。形成により、これらの軌道溶接エラーは以下のように発生します:
出典:welderportal.com
- ガスポロシティ。 閉じ込められたガスから生成される小さな球状キャビティ。表面気孔、細長いキャビティ、直線気孔などさまざまな形態を含む
- ワームホール。 閉じ込められたガスの凝固時に形成される細長いまたは管状のキャビティ。溶接表面全体で単一の穴または穴のグループとして見える
- 表面ポロシティ。 溶接金属の表面を破るタイプのポロシティ
気孔の原因
- 電極の不十分なコーティングまたは腐食した電極の使用
- 溶接表面へのグリース、油、水、錆、炭化水素の存在
- 不適切なシールドガスの使用
- 過度なアーク電圧またはガス流量。電圧は通常15〜30ボルト
- ベースメタルの不良な表面処理
気孔の予防
- 適切な電極とフィラー材料を選択
- ベースメタルの適切な清掃を確保し、汚染物質が溶接エリアに入らないようにする
- 溶接速度の調整はガス逃げを促進し溶接プロセスを向上させるため重要。溶接技術によって異なる。例:MIG溶接は14〜19インチ/分(IPM)で最も効果的、TIG溶接は4〜6 IPMの遅いペースで最適
- ガス流量計を正しい流量設定に構成。溶接技術によりガス流量は22〜30立方フィート/時(CFH)の間で調整
- 溶接前の金属予熱
- 溶接電流の調整
- 高純度シールドガスの使用
#5 スパッタ
スパッタは溶接アークから飛散する金属粒子で、アーク、ガス、タック溶接プロセスで一般的。MIG溶接でもまれに発生。これらの粒子は通常、溶接ビードに沿ってまたは継手設計内に付着し、明確なタイプの溶接欠陥を示します。
ノズルに蓄積したスパッタが剥離して溶接ビードを損傷する可能性があります。また、スパッタ投射が鋭利な場合、ハンドラーの事故を引き起こすこともあります。
スパッタの原因
- 電圧が低すぎ、アンペア電流が高すぎる設定
- 間違ったシールドガスの選択
- 硬直した電極作業角度
- 湿った電極と過大なアーク長の使用
- 金属表面の汚染
スパッタの予防
- 適切な極性を使用し溶接電流を調整
- 適切なシールドガスを使用
- 電極角度を増やしアーク長を減らす
- 溶接前の金属表面清掃
#6 オーバーロール/オーバーラップ
出典:theweldingmaster.com
溶接オーバーラップは、溶接のトウでのフィラー材料が結合せずに母金属を覆う欠陥です。この場合、溶融プールが過度に流れトウを超えて延びます。この状態が発生すると、溶接金属は90度未満の角度を形成します。
オーバーラップの原因
- 間違った溶接技術の使用
- 電極角度の変動と不正確なトーチ角度
- 大型電極の使用
- 高溶接電流または熱入力
- 低移動速度
オーバーラップの予防
- 最適なアーク長で適切な溶接技術を選択
- 正しい電極角度を維持
- 大型電極の使用を回避
- フラットポジションでの溶接を試みる
- 低熱入力または溶接電流を使用
- 適切な移動速度を維持
- 正しいトーチ角度を使用
#7 ラメラティアリング
ラメラティアリング溶接欠陥は、通常溶接圧延鋼板の底部で発生します。その特徴はテラス状外観のクラックです。ラメラティアリングは鋼板内の熱収縮時に発生。熱影響部外部でも、溶接融合境界と平行に見つかることがあります。
ラメラティアリングの原因
- 最適な凝集力を持つ表面への溶接金属堆積
- 不適切な材料選択と溶接方向
ラメラティアリングの予防
- 溶接を製造の最終段階で実施
- 最高品質材料を選択し、正しい溶接方向を使用
#8 スラグインクルージョン
スラグは、シールドメタルアーク、スティック、フラックスコアアーク、サブマージドアークなどのさまざまなプロセスで発生する有害な副産物です。溶接領域の表面または内部に閉じ込められた不純物として現れることがよくあります。
出典:leniran.blogspot.com
溶接中にフラックス(固体シールド材料)を使用すると発生します。フラックスが溶接表面または溶接領域内で溶融すると、これらの溶接欠陥が発生します。スラグの存在は金属の溶接性と靭性に影響し、溶接の構造的性能を低下させます。
スラグインクルージョンの原因
- 不正確な電極角度
- 非常に小さな溶接電流密度の使用
- 溶接の過度な急速冷却
- 前溶接層の不適切な清掃
- 溶融溶接プードルのための不十分なスペース
- 過速な溶接速度
スラグインクルージョンの予防
- 電極角度と移動速度を調整
- 適切な値に電流密度を増加
- 急速冷却を防止
- 次の層堆積前に溶接床面を清掃
- 溶融溶接プードルの適切な使用のため十分なスペースを確保するよう継手を再設計
- 最適な溶接速度を確保
#9 不完全融合
出典:pixazsexy.com
不正確な溶接による未充填ギャップの結果として発生する、融合不足としても知られる溶接欠陥です。以下が原因となる場合があります:
- 溶接ルートでの母材と溶接金属間の融合不足
- 側壁での母材と溶接金属間の側壁融合不足
- マルチラン溶接中の隣接溶接金属層間のラン間融合不足
これは内部溶接欠陥ですが、外側側壁が母材と不適切に融合している場合、溶接の外側表面でも不完全融合を見ることができます。
不完全融合の原因
- 低熱入力
- 金属表面の汚染
- 特定材料厚に対する不正確な電極径の使用
- 過速な移動速度
- アークより前方に大きな溶接プールが移動
不完全融合の予防
- 適切な熱入力を使用
- 溶接前の溶接エリアと金属表面の清掃
- 材料厚に適した電極径を選択
- 移動速度を最適化
- アークをフラッディングしない適切な溶接プールを使用
- 適切な継手形状を確保
#10 不完全溶け込み
出典:mechasource.blogspot.com
溶接において、溶け込みはベースメタルの上部表面から最大溶け込み範囲までの距離です。不完全溶け込みは、金属グルーブが狭すぎて充填されないときに発生。その結果、溶接金属が溶接継手の底まで完全に広がらず、到達しません。これにより溶接継手の強度が低下し、溶接失敗を引き起こします。
不完全溶け込みの原因
- 不適切な継手アライメント
- 溶接間の過度なスペース
- 溶接ビードを過速に移動、金属堆積が少ない結果に
- 過度に低いアンペア設定、金属の適切な溶融を妨げる
- 電極の不正確な位置決め
不完全溶け込みの予防
- 正しい継手形状と適切なアライメントを使用
- 十分な溶接金属堆積を確保
- 適切なアンペア設定を使用
- アーク移動速度を低減
- 電極の正確な位置決めを確保
#11 歪み(ディストーション)
出典:designlooter.com
歪みまたはワーページは、溶接中の過度な熱適用により金属プレートの位置と寸法が変化することから生じます。歪みは角度、縦方向、フィレット、中立軸の4タイプに分類されます。この欠陥は薄板でより顕著で、限定された表面積が効果的な熱放散を妨げるためです。
歪みの原因
- 溶接中の変動する温度勾配
- 不正確な溶接順序の使用
- 低アーク移動速度
- 小径電極での多数の溶接パス
- 溶接される金属プレートの高残留応力
歪みの予防
- 溶接に適した温度勾配を維持
- 正しい溶接順序を使用
- 回転ワークピースで10〜20インチ/分、軌道溶接装置で4〜10インチ/分のアーク移動速度を維持
- 板金部品の設計を最適化し、適切な溶接パス数を確保
- 収縮力を減らすため適切な量の溶接金属を使用
#12 バーンスルー
溶接中の過度な熱適用により、プロセスが金属の中心を貫通して穴を開けることがあります。このタイプの溶接欠陥をバーンスルーと呼びます。厚み1/4インチ未満の薄い金属シートで一般的な溶接欠陥です。溶接設定が高すぎるかトーチ移動が遅すぎる場合、より厚い金属ストックでも発生する可能性があります。
バーンスルーの原因
- 厚い金属ストックに対する過度なウェルダー設定
- 金属ピース間の著しく大きなギャップ
- トーチの過度に遅い移動
- 不正確なワイヤサイズの使用
バーンスルーの予防
- 過度に高い電流やウェルダー設定の使用を回避
- 金属プレート間の過度なギャップを防止
- 最適な移動速度が鍵:MIG溶接で14〜19インチ/分、軌道溶接装置で4〜10インチ/分で運転
- 大ベベル角度を回避
- タイトなワイヤサイズを使用
- 適切な金属クランプとホールドダウンを確保
#13 機械的損傷
機械的損傷は、母材または溶接部へのへこみとして現れ、溶接プロセスでの事故から生じることがよくあります。これらの問題は、不正確な溶接技術選択や溶接ツールの不適切な使用から生じる可能性があります。
機械的損傷の原因
- 電極ホルダーの不適切な取り扱い
- チッピング時の追加力の適用
- 非効率的なグラインダー使用
- アークを金属に係合させない失敗
機械的損傷の予防
- 溶接後の電極ホルダーの適切な取り扱いを確保
- 溶接ツールをプロフェッショナルに操作
- 必要な場合、ハンマー操作は適度に
- 溶接前のアーク係合
#14 過剰補強
この溶接欠陥は、溶接継手に過剰なフィラー材料があることで発生。過剰補強は狭く急峭なサイドビードとして発生することがあります。通常、フィードワイヤの不十分なフラックスコーティングが原因。さらに、過剰補強はギザギザで不均一——マウンテンレンジ補強——になることがあります。この場合、過剰フラックスまたは不均一な移動速度が原因で欠陥が発生します。
過剰補強の原因
- フィードワイヤの不十分または過剰なフラックス
- 過速または不均一なフィードワイヤ移動速度
- 変動する電圧設定
- 溶接ピース間の大きなギャップ
過剰補強の予防
- トーチを適切な速度で移動し続ける
- アンペアを正しく設定し過剰熱を防止
- 最適であることを確認するため電圧を調整
- 溶接ピースをアライメントし大きなギャップを防止
#15 ウィスカー
ウィスカー欠陥は通常MIG溶接プロセスで発生し、溶接継手のルート側で溶接から突き出る短い電極ワイヤです。溶接プールの先端から突き出る電極ワイヤが原因です。
これらの電極ワイヤは溶接の美観品質と機械的特性を損ないます。例えば、ウィスカーは溶接継手を弱めるインクルージョンとして見なされることがよくあります。配管用途で使用すると流れを阻害したり、設備損傷を引き起こしたりする可能性があります。
ウィスカーの原因
- 電極ワイヤの高フィード速度
- 過剰な移動速度
- 電極が溶接プールの先端より前方に位置
ウィスカーの予防
- 電極ワイヤのフィード速度を低減
- 移動速度が最適なままであることを確認;過速を回避
#16 ミスアライメント
この溶接欠陥は、フィラー材料が溶接継手で分解するときに発生します。溶接金属とベースメタルの外部および/または内部高さの差です。溶接部表面で波打ちや曲がったスポットとして見えることがあります。ミスアライメント欠陥は溶接を弱め、高疲労環境での対応能力を低下させます。
ミスアライメントの原因
- 過度に速い溶接プロセス
- 不適切な技術選択や取り扱い
- 溶接ワイヤの不適切な配置
ミスアライメントの予防
- 着実かつ効率的な溶接プロセスを適用
- 熟練エキスパートを使用し、溶接前の適切なチェックを実施
- 溶接ワイヤを正しい位置に保持
見えない溶接欠陥の検出方法 — 非破壊溶接試験と検査
溶接は2つ以上の金属の融合を伴うため、目視検査で内部溶接欠陥を検出するのは困難な場合があります。この場合、非破壊検査(NDT)は溶接の完全性を示す貴重なオプションです。このプロセスはツールを損傷せずに作業をスムーズに継続できます。
磁粉検査
これは、目視検査では検出できないほど小さな表面クラックと溶接欠陥を検出する最良の方法の一つです。溶接部のサブサーフェス不連続にも優れた選択肢です。電磁粒子検査プロセスではワークピースを磁化し、蛍光溶液を使用して欠陥をハイライトして適切な文書化を行います。
超音波検査
この検査方法は高周波音波を使用して溶接金属の内部と外部をチェックします。溶接の欠陥と不連続を発見するだけでなく、欠陥の正確な位置も測定します。装置が高周波ビームを金属に送信。溶接欠陥を検出すると、超音波溶接機に跳ね返り、潜在的欠陥とその位置の明確な画像を提供。これにより迅速かつ容易な故障修正が可能になります。
放射線透過検査
この技術はさまざまな状況に適応可能です。ガンマ線またはX線を使用して溶接内部を検査。セットアップはシンプルで高速、X線機の画面に欠陥の鮮明な画像を表示します。
溶接ディスコンティニュイティと溶接欠陥の区別
溶接ディスコンティニュイティは、溶接部構造の正常な流れの中断です。これは母材または溶接金属のいずれかにあり、間違った溶接方法やパターンによって発生します。これらの不規則性は、所望の溶接ビードサイズ、形状、意図された品質から異なることがよくあります。これらも内部または外部の場合があります。
溶接ディスコンティニュイティ vs 溶接欠陥
以下のポイントで溶接欠陥とディスコンティニュイティを区別します:
- 品質管理部門が製品を完全に拒否する場合、溶接は欠陥となります
- ディスコンティニュイティはフィールドテストを生き残る可能性がありますが、欠陥は生き残れません
- ディスコンティニュイティには拒否前の許容限界の定義済みリストがあることが多い
- 溶接ディスコンティニュイティは通常許容製造誤差範囲内ですが、欠陥は修復または拒否が必要
つまり、ディスコンティニュイティが規定プロジェクト限界を超える場合、溶接欠陥になる可能性があります。最終的に、効率的な方法で溶接プロセスを検査することが不可欠です。
FAQ
他にどんな溶接欠陥タイプがありますか?
議論した16の欠陥が多くの一般的な溶接欠陥をカバーしていますが、他の頻度の低い欠陥も溶接品質を損なう可能性があります。2つの例:
アークブロー: 磁力が溶接アークを意図した経路から逸らし、不均一な溶け込み、浅い溶接、おそらく気孔や不完全融合などの他の欠陥を生成。これはDC溶接でより一般的で、厚板溶接や高電流実行時に特に困難です。
溶接ティア: ラメラティアリングに類似ですが、溶接金属またはHAZ自体で発生。高応力と低延性の組み合わせによるティアリング。通常、収縮した溶接金属が材料に十分な延性がない場合、冷却時にティアする可能性があります。
溶接ディスコンティニュイティか溶接欠陥かどう判断する?
ビード形状、サイズ、プロファイルの変化を含む溶接の通常構造への中断はすべて溶接ディスコンティニュイティと呼ばれます。これらのディスコンティニュイティはISO 5817と10042のような基準で設定された所定の限界内で許容される可能性があります。逆に、溶接欠陥はこれらの合理的な限界を超え、溶接の構造的完全性や意図された用途を脅かすディスコンティニュイティです。ディスコンティニュイティが欠陥を構成するかどうかは、そのサイズ、位置、アプリケーション要求に依存。非クリティカル用途ではディスコンティニュイティが受け入れられるかもしれませんが、高応力・安全クリティカルコンポーネントでは欠陥と見なされます。非破壊検査(NDT)手法は、ディスコンティニュイティを評価し、それが欠陥を構成するかどうかを判断するためによく使用されます。
結論
2026年、溶接品質はもはや「検査パス」だけでなく、高価値用途向けのゼロクリティカル欠陥基準を満たすことです。16の一般的な溶接欠陥を理解し、更新されたNDT技術を活用し、現代の溶接技術を採用するプロバイダーと提携することで、リワークを回避し、コストを削減し、製品信頼性を確保できます。
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