溶接施工の管理

どが溶接部表面に現れるため，組立終了時までにはスラグを除去し，溶接部表面に溶接割れがないことを確認す るのが望ましい．なお，溶接割れが確認された場合は，溶接割れが生じた溶接部を全て除去する必要がある．ま た溶接割れの原因を究明し，防止方法を試験などで確認し適切な対策を講じることが重要である．部材の組立に おいて一時的に鋼板を固定するためなどやむを得ずショートビードにて溶接した場合は，組立完了後にそのショ ートビードを除去し，溶接割れがないことを確認するのが望ましい．

図-解5.5.1  部材端部の組立溶接位置 

【解  説】  最終的な溶接継手の性能は，溶接後の非破壊検査による品質検査によって

100％保証することはで

きず，また破壊試験などにて性能上問題があると確認されても再製作などの是正処置が困難である．このため，

最終的に設計で要求された溶接継手の性能を確保するためには，溶接過程において適切な管理を行うことが重要 であり，鋼構造物の溶接に関する知識や経験が豊富である者を溶接管理者として配置し，溶接の管理を行うのが 望ましい．溶接に関する知識や経験を証明する資格として

JIS Z 3410

「溶接管理−任務および責任」で推奨して

いる

WES8103「溶接管理技術者認証基準」があり，この有資格者を溶接管理者として配置するのが望ましい．

また，国際的な資格として

IIW

溶接技術者資格制度がある．

溶接施工にあたっては，溶接継手の性能を確保するために必要な方法や管理項目を記載した溶接施工要領書

（WPS）を作成し，これに従って正しく施工されているかを管理することが重要となる．溶接施工要領書には 最低限下記項目を記述するのが望ましく，さらに詳細な項目や内容については

JIS Z 3421-1

「金属材料の溶接施 工要領およびその承認−アーク溶接の溶接施工要領書」が参考にできる．

   

溶接施工要領書の項目       ①適用範囲

      ②鋼材の種類・板厚       ③溶接方法

      ④使用溶接設備       ⑤開先形状       ⑥溶接前の処理       ⑦溶接材料の管理       ⑧溶接環境の管理

      ⑨入熱量およびパス間温度の制限

30 ㎜以上 

5.6

  溶接施工の管理   

溶接施工は，設計で要求された溶接継手の性能が確保できるように管理し，施工しなければならない．

      ⑩溶接姿勢       ⑪裏当材       ⑫エンドタブ       ⑬裏はつり       ⑭溶接施工

(1)

溶接前の処理

組立溶接および本溶接に先立って，溶接継手近傍は清掃および乾燥を行う必要がある．溶接継手近傍の黒皮，

錆，塗料，油等は溶接割れやブローホールなどの原因となるため，グラインダーやワイヤブラシなどで清掃を行 うのがよい．なお，プライマーや溶接するまでに期間が空く現場溶接などに用いられる開先防錆塗料もブローホ ールなどの原因となるが，プライマーおよび開先防錆塗料の種類や塗膜厚，溶接材料や溶接条件によっては溶接 品質に影響しないこともある．溶接施工試験などにより溶接品質に影響しないことが確認されている場合は，プ ライマーや開先防錆塗料の剥離を省略してもよい．溶接継手近傍の結露などによる水分は溶接品質に悪影響を及 ぼすため，溶接継手近傍を加熱するなど適切な方法にて水分を除去する必要がある．

 

(2)

溶接材料の管理

溶接材料は，その性能が損なわれないように適切に保管しなければならない．マグ溶接用ワイヤやサブマージ アーク溶接用ワイヤは，ワイヤ表面に錆が付着していると溶接欠陥の原因となるため，雨水に当たらないように 屋内に保管するのがよい．現場溶接のように屋外でワイヤ送給装置に装着したままとなるものについては，雨天 や結露の恐れがある場合はワイヤ送給装置から外し屋内に保管するのがよい．特にフラックス入りワイヤについ てはワイヤ内に充填されているフラックスが吸湿する恐れがあるため注意が必要である．また，被覆アーク溶接 棒およびサブマージアーク溶接用フラックスは吸湿しやすいため乾燥管理が重要であり，そのほか被覆アーク溶 接棒では保温や大気中の放置時間の管理も重要である．その方法は「

2.6

  溶接材料および保管方法」に示して いる．片面裏波溶接で使用される裏当材も雨水に当たると溶接欠陥の原因となるため，開封後のものは屋内に保 管しておくのがよい．

 

(3)

溶接環境の管理

溶接作業は，溶接継手の性能が確保できる作業環境にて施工しなければならない．天候や風速については屋内 での溶接作業では問題ないが，屋外での溶接作業では雨や雪の場合はもちろんのこと強風の場合も溶接作業を中 止するがよい．一般に溶接品質に影響がない風速は，被覆アーク溶接では

10m

以下，マグ溶接は

2m

以下，サ ブマージアーク溶接はフラックスが飛散しない程度である．ただし，被覆アーク溶接で低温じん性を考慮する場 合は

4m

以下とするのがよい．これらを超える風速の時は防風設備を設置するのが望ましい．参考に被覆アーク 溶接における風速と溶接部のじん性との関係を図-解

5.6.1

[神戸製鋼所,1985]に，マグ溶接における風速とブローホ ール発生量との関係を図

-

解

5.6.2

[神戸製鋼所,1998]に示す．気温および湿度は，本州四国連絡橋公団の「鋼橋等製 作基準」が参考にでき，気温

0

℃未満，湿度

80

％を超える場合は溶接作業を禁止している．ただし，湿度

80

％ を超える場合でも大気中の水分の絶対量を示す水蒸気分圧が

25

㎜

Hg

以下の場合は予熱温度を上げるか，被覆 アーク溶接棒の放置時間を短縮するなどの配慮を行えば溶接作業を行ってもよいものとしている[本州四国連絡橋

公団,1993]．なお，気温が

0℃以上でも鋼板温度が低いと溶接熱により雰囲気温度が上がり鋼板が結露する恐れが

あるため，

5℃以下の場合はウォームアップ（溶接時に 20℃程度になるように加熱）を行うのが望ましい．

図-解5.6.1  被覆アーク溶接における風速と溶接部のじん性との関係 

図-解5.6.2  マグ溶接における風速とブローホール発生量との関係 

(4) 入熱およびパス間温度の制限   溶接入熱量は下記の式で求められる．

        Ｑ＝Ｉ

×

Ｅ

×60/

ｖ     ここに，

      Ｑ：溶接入熱量（

J/

㎜）

      Ｉ：溶接電流（Ａ）

      Ｅ：溶接電圧（Ｖ）

      ｖ：溶接速度（㎜

/min

）

この溶接入熱量が高くなると溶接部の冷却速度が遅くなるため，一般に溶着金属や熱影響部の強度やじん性が低 下する．よって，設計で要求された溶接継手の性能が確保できるように，鋼材や溶接方法に応じて溶接入熱量の 上限を設定する必要があり，溶接施工試験などにて入熱量の上限を確認しておくのがよい．特に多電極でのサブ マージアーク溶接やエレクトロガスアーク溶接では大入熱となるため注意が必要である．参考に，道路橋示方 書・鋼橋編では

SM570， SMA570W， SM520

およびSMA490Wの場合，

1

パスの入熱量を

7,000J/㎜以下， SM490，

SM490Y

の場合，

1

パスの入熱量を

10,000J/

㎜以下に管理することを原則としている[日本道路協会,2002a]．なお，

溶接継手の板厚が薄いと溶接部の冷却速度は遅くなるため，溶接継手の板厚にも配慮が必要である．また，建築 鉄骨の分野では，ガスシールドアーク溶接による溶着金属の機械的性質を確保するために入熱量の上限値が規定 されている[日本建築学会,2007]．

溶接施工の能率の面などから入熱量が高い溶接方法を採用する場合は，使用する鋼材や溶接材料に配慮が必要 である．最近では，大入熱対応鋼など大入熱溶接でも溶接熱影響部のじん性が良好な鋼材が開発されており，入 熱量に応じて適用することが望ましい．また，溶接材料においても溶着金属の性能を確保できるものを選定する 必要がある．

入熱量は下限側にも注意する必要があり，入熱量が極端に低いと溶着金属や熱影響部が硬化し低温割れが生じ る恐れがある．よって，必要により鋼材や溶接方法，および溶接材料に応じて入熱量の下限も設定するのがよい．

  パス間温度は，開先溶接など多層溶接となる場合，前パスの溶接熱により溶接部が高温の状態で溶接すると溶 着金属や熱影響部の強度やじん性が低下する．よって，入熱量と同様に鋼材に応じてパス間温度の上限を設定す る必要があり，溶接施工試験などにてパス間温度の上限を確認しておくのがよい．本州四国連絡橋公団の「鋼橋 等製作基準」では

SM570

は

230℃以下としており

[本州四国連絡橋,1993]，これが参考にできる．また，建築鉄骨の 分野では，ガスシールドアーク溶接の入熱量と同様にパス間温度の上限値も規定している[日本建築学会,2007]．

パス間温度の測定は温度チョークや示温ペイントなどの感温材，接触式表面温度計，非接触式温度計などがあ り，溶着金属部にて測定する場合は欠陥を防止するために接触式表面温度計，非接触式温度計がよい．測定位置 については

JIS Z 3703

「溶接−予熱温度，パス間温度および予熱保持温度の測定方法の指針」が参考にでき，溶 着金属部または母材の開先の縁から

10

㎜の位置とするのがよい．

(5)

溶接姿勢

  溶接姿勢による溶接品質への影響は小さくなく，実際に行う溶接姿勢での十分な技量を有する溶接作業者を従 事させる必要がある．工場溶接でクレーンや反転装置にて部材を反転することができる場合は，溶接作業がしや すく溶接欠陥も生じにくい下向き姿勢や水平姿勢にて溶接するのが望ましい．現場溶接では部材の反転が困難で あるため，各溶接姿勢において溶接継手の性能が確保できる溶接条件を設定する必要があり，溶接姿勢は部材形 状，作業スペース，溶接方法を考慮して設定するのがよい．参考に，鋼橋の現場全断面溶接の溶接施工方法例を 図

-

解

5.6.3

に，溶接施工状況を写真

-

解

5.6.1

〜

4

に示す[日本橋梁建設協会,2005]．

図-解5.6.3  鋼橋現場全断面溶接の施工例  サブマージアーク溶接

またはガスシールドアーク溶接

ガスシールドアーク溶接 エレクトロガスアーク溶接

箱桁内面からの下向きガスシールドアーク溶接 または箱桁外面からの上向きガスシールドアーク溶接

ドキュメント内 untitled (ページ 75-81)