ホットロールスチールパイプの溶接に不可欠な要件

溶接ホットロールスチールパイプには、構造的完全性と寿命を確保するために、特殊な手順を厳密に順守する必要があります。溶接されたジョイントの品質は、特に石油とガスの輸送、圧力容器、構造サポートなどの重要な用途で、これらの高価値産業コンポーネントの全体的な性能に大きく影響します。この包括的なガイドは、スチールパイプで最適な溶接結果を達成するための重要な要件の概要を示しています。

事前に耐える準備要件

適切な準備は、鋼管の溶接操作を成功させるための基礎です。溶接が始まる前に、いくつかの重要な手順に従う必要があります。

表面の準備と洗浄

溶接の完全性を損なう可能性のあるすべての汚染物質を除去するには、ホットロールパイプ表面を徹底的に洗浄する必要があります。これには次のものが含まれます。

• 表面の錆を除去するためにワイヤーブラシまたはグラインダーを使用した機械的クリーニング

• オイルやグリースを除去するための化学洗浄

• サンドブラストまたは漬物プロセスを介したミルスケールの除去

• 水素包含を引き起こす可能性のある水分の除去

予熱プロトコル

予熱は、厚い壁のパイプ（通常19mmを超える）およびより高い炭素含有量を含む合金鋼のグレードに不可欠です。このプロセス：

• 熱衝撃を減らし、コールドクラッキングを防ぎます

• 熱に影響を受けるゾーン（HAZ）の冷却速度を低下させる

• 変形につながる可能性のある残留応力を最小化します

• 溶接領域からの水素拡散を有効にします

予熱温度は通常、材料の仕様と壁の厚さに応じて、100°Cから300°Cの範囲です。たとえば、API 5L X65材料は、通常、25mmを超える壁の厚さで150°Cに予熱する必要があります。

共同設計上の考慮事項

適切なジョイント設計は、パイプ溶接操作にとって重要です。構成は次のことを説明する必要があります。

• 材料の厚さとグレードの仕様

• 適切な溝角（通常60〜75°）

• ルート面の寸法とルートギャップ測定

• 溶接機器のアクセシビリティ

溶接プロセスの選択

適切な溶接方法を選択すると、最終ジョイントの品質と耐久性に直接影響します。いくつかのプロセスは、ホットロールパイプに適しています。

鋼管の一般的な溶接方法

• SMAW（シールドメタルアーク溶接） ：フィールドアプリケーションには汎用性がありますが、堆積速度が低い

• GTAW/TIG（ガスタングステンアーク溶接） ：ルートパスと薄壁パイプに精度を提供します

• GMAW/MIG（ガスメタルアーク溶接） ：厚い材料の堆積速度が高い

• FCAW（フラックスコードアーク溶接） ：堆積速度が高いフィールドアプリケーションに適しています

• のこぎり（水没したアーク溶接） ：より大きな直径パイプのショップ製造に最適

溶接パラメーターの最適化

重要なパラメーターは、パイプ仕様に従って正確に制御する必要があります。

• アンページ：材料の厚さと位置に一致する必要があります（通常、SMAWの80〜250A）

• 電圧：アークの長さと浸透に影響します（通常、GMAWの場合は20〜30V）

• 移動速度：熱入力と溶接プロファイルに影響を与えます

• インターパス温度：通常、100〜250°Cの間に維持されます

溶けた熱処理要件

特にASME、API、またはISO標準に準拠した高圧アプリケーションの場合、溶接後の熱処理はしばしば必須です。

ストレス緩和手順

溶接後の熱処理（PWHT）はいくつかの重要な機能を実行します。

• ストレス腐食亀裂につながる可能性のある残留応力を減らす

• 潜在的に脆性の微細構造を潜在的に脆い微細構造を感じます

• 溶接接合部の延性と靭性を改善します

• 高温サービスの寸法の安定性を高めます

炭素鋼パイプ（ASTM A106グレードBなど）の場合、典型的な応力緩和温度は550°Cから650°Cの範囲で、材料の厚さに基づく保持時間（25mmあたり約1時間）に基づいています。

消耗品の選択と互換性

溶接材料は、ベースメタル特性と慎重に一致する必要があります。

フィラー金属要件

選択基準は次のとおりです。

• 鋼管材料と互換性のある化学組成

• 基本材料と比較して等しいまたはそれ以上の引張強度

• サービス温度の適切な衝撃特性

• 腐食抵抗マッチングまたはそれを超える基本材料（特にNACE MR0175あたりの酸味サービスアプリケーションの場合）

炭素鋼パイプの一般的なフィラー金属には、SMAWのE7018とGMAWプロセスのER70S-6が含まれます。

ガス選択のシールド

外部ガスシールドを必要とするプロセスの場合：

• Argon：GTAWに優れたアーク安定性を提供します

• Argon/CO2混合物（通常75％/25％）：炭素鋼のGMAWの標準

• Helium/Argon混合物：より高い熱入力を必要とする特殊な用途向け

品質管理と検査

厳密なテストにより、溶接されたジョイントが業界の基準を満たすことが保証されます。

非破壊検査方法

• X線撮影テスト（RT） ：API 1104またはASME B31.3あたりの重要なジョイントに必要

• 超音波検査（UT） ：厚壁のパイプよりも好ましい

• 磁気粒子検査（MPI） ：表面亀裂検出用

• 液体浸透試験（PT） ：非磁性材料の表面欠陥を識別するため

機械的テスト要件

共同整合性の検証には通常、以下が含まれます。

• 適切な強度を確認するための引張試験

• 延性を確認するためにテストを曲げます

• 低温サービスを備えたアプリケーションのインパクトテスト

• 硬度テスト値が許容範囲内に残るようにするためのテスト

変形制御戦略

溶接中の歪みを最小化するには、慎重な計画が必要です。

• 溶接パスの戦略的シーケンス（通常、バランスの取れた溶接パターンを使用）

• 適切な固定およびアライメントツールの適用

• 大きなアセンブリの断続的な溶接技術

• より均等に熱入力を分配するためのバックステップ溶接方法

合金鋼パイプの特別な考慮事項

高合金パイプには追加の予防措置が必要です。

• 予熱とパスの温度の厳格な制御

• 低水素溶接プロセスの選択

• より正確な溶接後の熱処理サイクル

• 溶接中の大気汚染に対する保護の強化

• 基本材料の正確な組成に一致する特殊なフィラー金属

結論

溶接ホットロールスチールパイプには、準備、プロセス選択、材料の互換性、および溶接後の治療に細心の注意が必要です。これらの要件を順守することで、重要な産業用途に必要な強度、腐食抵抗、およびサービス寿命を提供しながら、パイプ構造の固有の利点を維持するジョイントが保証されます。特定のパイプラインアプリケーションの溶接手順を開発する際には、API 1104、ASME B31.3、またはISO 15614などの該当するコードを必ず相談してください。