溶接時の周辺箇所が受ける影響

溶接を生業にしていたといえる程
毎日していた時期があるにも関わらず
学問的には　全く無知なものです。

日々、溶接もどきをしていて　当時思っていたのが
「これ、近傍部よりは遠い周辺部で　亀裂・破断　起きていないのかな？」
と、云うことです。
（※注：此所で云う近傍部とはwww.naoe.eng.osaka-u.ac.jp/~hase/education/.../H21/.../nakajima.pptで示されている範囲です。　あくまで感覚ですが…　）

溶接をすると必然と溶接周辺部に熱が伝わり、
数分もしない内に　拡散して冷えますよね、

材が液化する程、高温になる訳ですから、
（へ！？、間違った認識かな？）
数mm～十数mm離れていても、
その達する温度と、その変化は、
割と短い時間の中で
結構なものになると思われます。

確かに
材料強度に対する熱応力が
極端に小さい場合、問題ないでしょうが、

高温下では、材料強度も　
変成（含有物移動とう）などによらない、そもそもの範囲でも
変ると思われます。

熱による材の強度低下の中で、
短時間（？）に局部的膨張と収縮が起き、
応力の不均衡（？）が、引き起こされるので、
結果、亀裂・破断が　微細ながらも潜むのかな？

と、感じていたのですが、
これって、危惧でしょうか？

自分でも
何だか取り留めもないことを…
全く定量的でなく、その為一概に言えないはずのことを…
何を云ってるやら…
と、いう感じに　なってしまいましたが、
出来ましたら、ご教示をお願い致します。

No.3 ベストアンサー 回答者： foomufoomu 回答日時： 2013/04/18 10:24

昔の鉄(SS41)は溶接時によく割れたそうです。

最近まで某アジア国産の鉄はやはり割れたそうです。日本は安土桃山時代から鉄鋼に関しては最先端の品質を誇る国でしたが(たとえば日本刀。また種子島銃は国際的ブランド品です)、その鉄が割れるのですから、溶接というのは材料への負荷は大きいのですね。

鉄鋼メーカーと学者さんが、炭素量を調整したり、マンガンを混ぜたりして工夫した結果、今では割れにくくなっていますが、手順を誤るとやはり割れるそうです。

この回答へのお礼

あの時感じた恐怖は
やはりあながち疑心暗鬼ではなかったのですね、
野生の勘？

素材面ではなく溶接技法として、温度を余り上げず溶接する方法は
何か考案されているのでしょうか？

お礼日時：2013/04/18 19:28

No.6 回答者： foomufoomu 回答日時： 2013/04/21 21:48

>鉄骨の性能は溶接で決まる…

＞これは誇りによる言葉なのですか？
＞戒めの言葉なのでしょうか？
う～ん、べつにそんな意味は無くて、たんに事実を言っているだけですが。。。

この回答へのお礼

解りましたご回答有り難うございます。

お礼日時：2013/04/28 18:58

No.5 回答者： foomufoomu 回答日時： 2013/04/19 10:18

私は、建築の設計をしていて、直接溶接をしているわけではないのですが、そういう人たちの話はよく聞き、工事の規準書（JASS6 建築工事標準仕様書 鉄骨編)なども読んでいます。

溶接は、
・鋼材の種類に応じた適切な溶接棒と溶接機の選択
・材料の予熱　（あらかじめ暖めておく）
・溶接の大きさ(太さ)に応じて、何回に分けて溶接するか(細い溶接を何層にも重ねる)
・そのときの各回溶接の間は、ある程度冷やしてから次に移るので、冷やしたときの温度
・溶接時の入熱量(溶接機のパワーと溶接棒を動かす速さ)
といった内容が規定されています。
また、溶接後には超音波を使って(おもに溶融金属についてですが)細かな割れがないか検査します。

鉄骨の性能は、溶接で決まるといっても過言ではないので、とても気を使う部分です。
「溶接割れ」でググルと、いろいろ出てきますよ。

この回答への補足

>鉄骨の性能は溶接で決まる…
と、ありますが

これは誇りによる言葉なのですか？

それとも
戒めの言葉なのでしょうか？

どのように感じられましたでしょうか？

補足日時：2013/04/20 15:42

この回答へのお礼

ありがとうございます。
御心砕きに感謝します。

お礼日時：2013/04/19 19:43

No.4 回答者： spring135 回答日時： 2013/04/18 22:19

#2です。

＞ゲル状になるぎりぎり位までで、熱を入れるのを留めて
平面で合わせるのではなく、
複雑な立体構造（交差状、ファスナー状など）を
持たせて止める。

と、云ったことは
常識なのですか？
非常識なのですか？


ゲルとはコロイドの状態であって、溶けた鉄は決してコロイドにはなりません。


溶接というのは接合の一形態であって金属を溶融させて接合するものというのは広義の溶接の意味で、実際の産業の場では違います。

社会的価値、つまり値段の付くものとして製造・製作・組み立ての場において行われる溶接は法規に従って行われるもののみです。溶接を含む業界はいくつもありますがいずれも業界のルールがあり、これを満たしてないものはルール違反となり実社会にそれを供した場合は処罰の対象となります。
経産省の省令、告示等によって厳格に施工法が定められている業界もあります。

その観点から言えば質問者の質問は非常識というか論外というべきでしょう。

省令で入熱、メインバリアブル、姿勢等が厳格に規定され、それを満たした状態で溶接を行い、そのあと、引っ張り試験、非破壊試験等を行って合格したもののみが溶接として認められます。不合格のものはおしゃかです。

遊びと研究開発では何をやってもよいでしょうが、その結果関連業界の法規、規格基準を満たす技術になることが産業の場においては必要です。

この回答へのお礼

お気を害したなら謝罪します。
謙虚さを感じる、紳士的な方を
ここまでしてしまって
申し訳なく思います。

よく解らないのですが
ご教示通り鋼は狭義のゲルにはならないのですね。
解りました。

まあゲルではなくてゲル状ですので
実際にゲルに分類されなくても
玩具のスライムのようなものは
一般にゲル状と言われる
と、言うことでお許しください。

加熱していく過程での流動性は
ある一点で極端に変わる
0.0001度変わったとたんに
液化する…

そういうわけではなく
指数的にしろ、徐々に粘性が連続的に失われていくものだ
と、思います。

その過程の中で
流れるさまがないのであまり液体とは呼び辛く、
固さか足りないので、個体とは呼びづらい
狭間の状態があると思います。
駄目ですか？
鋼も飴状にはなりますよね？
その手前にゲル状があると思うのですが…

溶接を生半可にすると甚大被害に繋がる
これくらいは私にもわかります。

だからちゃんと管理する。
判ります。

でも、現状として
溶接の不足を素材で補っていますよね？
言わば甘えっぱなし…

もっと溶接側での技術革新で
割れなどを起きなくするアプローチがあってもいいと思うのですが

これって
そんなにお気に障ることなのですか？

本当に「良いひとだな」と、感じていたので
申し訳ないやら悲しいやら…
複雑です。

HAZは気にして
その外側を気にせず
そこが欠損することが
現実にもしあるなら
素材の助けがなければ起こりうるとすれば
現状が方手落ちってことではないのですか？

もっと利便性の高い
生半可な者でも信頼か本当に保てる道が
もし存在するのなら
そちらをも安全管理の元
併用するのも
産業界全体にとって
プラスとなることではないですか？

こういうのを模索したらお気に障るのですか？

お礼日時：2013/04/19 04:20

No.2 回答者： spring135 回答日時： 2013/04/15 08:41

溶接部について、溶融金属、溶接金属、溶着金属などという言葉の使い分けがあって、これを聞いただけでうんざりして勉強やめた！となって何度も放り出した記憶があります。

質問者の言う「近傍」もその意味で厳密に定義しないとこの村の住人から受け入れてもらえないかもしれないと思います。私はもちろん門外漢ですが、仕事の範囲中に溶接部があり、しょうがないのでいやいや付き合っています。

溶けた金属が固まってできる盛り上がっている部分をとりあえず「ビード」とここでは呼ぶことにすると凝固時に周りの既凝固部または最初から解けなかった母材からの拘束によっていわゆる溶接割れ（縦われ、横われ、クレーター割れ等々）が発生しうることは質問の範囲から外れていると思いますが、しいていえばいわゆる熱影響部（HAZ)の割れ（現場用語でいう２番割れ）は近傍部には入っているのでしょう。

溶接熱応力は一般的には降伏点程度といわれています。それが応力として近傍を離れたところまで伝わる状況はあると思いますが、それだけでクラックが入る例は私は聞いたことがありません。

溶接入熱による硬化によって材料の引っ張り破断応力は一般的に高くなり、引張荷重のみによる破壊の可能性はあまりないとされていますが、硬化は一般に脆化を伴うため、脆性破壊の可能性はいつも指摘されるところです。

また、使用中の繰り返し荷重による疲労破壊、環境による腐食と絡み合った応力腐食割れの進展による破壊もHAZでは注意が必要とされています。しかしこれは質問の範囲外でしょう。

この回答へのお礼

有り難うございます。

要は
ＨＡＺの内側は言うまでもなく、

「腕の良くない半人前が溶接をするなど、
理想的な溶接が行われなかった場合、
往々にして熱が入り過ぎたりするので

応力が降伏点、つまり弾性域を超え、
ＨＡＺ以外も怖い」
と、云うことですか？

例えば
ゲル状になるぎりぎり位までで、熱を入れるのを留めて
平面で合わせるのではなく、
複雑な立体構造（交差状、ファスナー状など）を
持たせて止める。

と、云ったことは
常識なのですか？
非常識なのですか？

お礼日時：2013/04/15 19:44

No.1 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2013/04/15 08:31

　鋼(鉄の合金のこと--主に炭素)に関しては、典型的な症状がオーステナイト構造からマルテンサイト構造への変化とか、セメンタイトの生成とかでしょうね。

　⇒鋼のFe-C状態図 Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1% … )
　⇒セメンタイト( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%BB%E3%83%A1% … )
　⇒パーライト( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%91%E3%83%BC% … )
　⇒フェライト( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A7% … )
　⇒オーステナイト( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AA%E3%83%BC% … )
　⇒残留オーステナイト( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%AE%8B%E7%95%99% … )
　⇒加工法( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%8B%BC#.E5.8A.A0 … )

など、鉄だけでとっても複雑怪奇で治金を専門に学んでいても難しいです。

この回答へのお礼

有り難うございます、
あれ？ これ知りたい…
と、思う点の掲載ページに
次々と行き着き
おぉ！！… 、
と思いました。

ところで
やはり積層構造に変形すると
剥がれやすそうで、もろくなるような気がするのですが
合ってますか？


鋼の融点は往々にして1400度を超えてると思うのですが、
拝見した範囲では、700度ちょっとで積層化するとか…
熱拡散が継続していて尚、
1400度に上昇させる熱量が、割と短くない期間与えられ続ければ

総熱量的には
体積が倍になる範囲でも、700度に達しさせるそれよりは　下回らない
つまり
ＨＡＺを割と超えた辺りでも、700度をゆうに超えそう…
と、いう気がします。

非常に怖いです。


かち上げをするのは、
温度降下を緩やかにする狙いも
あるように思えました。
（的外れかも… 汗）

でも逆に
より遠くに、より広範囲に、積層を生みそうですよね？
怖いかも？
（的外れです？）


「700度位に温度上昇を留めて、それでも尚 材を強固に接合する」
的な代替え風の固着方法ってあるのですか？

素人で済みません 汗

お礼日時：2013/04/15 20:16