溶接欠陥の種類・原因・対策完全ガイド：内部欠陥と外部欠陥

溶接欠陥とは

溶接欠陥とは、不適切な溶接パターンや誤った溶接プロセスによって溶接継手に生じる不規則性や望ましくない現象です。欠陥は溶接金属の内部または外部のいずれかに発生し、様々なタイプに分類されます。これらを理解し予防することが重要です。

溶接欠陥の分類

溶接欠陥は「内部欠陥」と「外部欠陥」に大別されます。内部欠陥は溶接内部に発生し、外部欠陥は溶接表面に発生して目視可能です。

内部溶接欠陥

1. スラグインクルージョン（スラグ混入）

材料の靭性と溶接性、構造性能を低下させます。溶接表面にスラグが形成されます。原因：溶接電流密度が小さく十分な熱量が得られない、溶接表面のエッジ清掃不良、溶接速度が速すぎる、適切でない溶接角度、ロッドの不適切な移動速度。

対策：電流密度を増加、溶接エッジの清掃、前層のスラグ除去、適切な電極角度と移動速度、溶接速度の調整でスラグと溶融プールの混合を防止。

2. 不完全溶融（インコンプリートフュージョン）

溶接作業者が正確に溶接を行わないことで発生。金属が予め凝固し、隙間が埋まらない状態。原因：溶融プールが大きくアークより先行、熱入力不足、継手角度が小さい、ビード位置不適切、電極・トーチ角度の誤り。

対策：堆積率を低減、溶接電流増加、移動速度低減、継手角度拡大、適切なビード位置。

3. ネックレスクラッキング

電子ビーム溶接で溶け込みが不適切な場合に発生。溶融金属がキャビティに流れ込まない。原因：不適切な溶接技術、電子ビーム溶接の高速化。ニッケル基合金、ステンレス鋼、炭素鋼、スズ合金で多発。

対策：適切な溶接技術、一定速度の維持、適切な材料選定。

4. 溝不完全充填・不完全溶け込み

突合せ溶接で溝が完全に充填されない状態。原因：溶接金属の堆積不足、不適切な溶接技術、不適切な電極サイズ。

対策：適切な電極サイズ、適切な溶接技術、溶接金属の堆積量増加。

外部溶接欠陥

1. 溶接クラック（割れ）

表面、溶接金属内部、熱影響部のいずれにも発生し得る重大欠陥。高温割れ（結晶化時、10,000℃超）と低温割れ（溶接終了後の低温、数時間〜数日後に顕在化）がある。

原因：

• 溶接金属の残留応力
• 母材の延性不足
• フェライト系金属溶接時に水素をシールドガスとして使用
• 継手の剛性による膨張・収縮拘束
• 硫黄・炭素含有量過多

対策：割れにくい材料選定、継手隙間の縮小、予熱実施、冷却速度低減。

2. アンダーカット

ベースメタルの一部が溶接ゾーンから溶け出し、ノッチ状の溝が形成される欠陥。接合部の疲労強度を低下させる。

原因：アーク電圧過大、不適切な電極、電極角度誤り、大径電極、高速電極移動。

対策：アーク長・電圧の低減、電極径の縮小、移動速度低減、電極角度30〜45度維持。

3. スパッタ

溶接から母材表面に飛散する微細な金属滴。原因：溶接電流過大、極性不適切、不適切なシールドガス、アーク長過大。

対策：アーク長・電流低減、プレート角度拡大、適切なシールドガス、条件に合った極性選定。

4. ピット・気孔（ポロシティ）

ガスや微小気泡が溶接ゾーンに閉じ込められる欠陥。原因：電極被覆不良、母材表面の錆・油、アーク長過大、溶接電流過大。

対策：適切な電極選定、電流低減、アーク短縮、ガス逃げのための低速化、母材表面の油除去・錆取り。

5. オーバーラップ

溶接フェースが溶接トウを越えて延び、金属がロールして90度未満の角度を形成。原因：不適切な溶接技術、電流過大、大径電極。

対策：適切な溶接技術、電流低減、小径電極使用。

6. クレーター

アーク断絶前にクレーターが充填されないことで発生。外縁がクレーターより速く冷却され、応力が生じてクラックとなる。原因：大径電極、不適切なトーチ角度、不適切な溶接技術。

対策：適切な溶接技術、小径電極、適切なトーチ角度で応力低減。

溶接欠陥の理解は品質確保の第一歩です。現場でのトラブル防止にお役立てください。