
欠陥治療
1.欠陥の除去
工場では一般に、カーボンアークによるエアガウジングで鋳造欠陥を吹き飛ばし、ポータブルのアングルグラインダーで欠陥部分を研磨して金属光沢を浮かび上がらせる。しかし、生産現場では、炭素鋼電極を用いて大電流で直接欠陥を除去し、アングルグラインダーで金属光沢を研磨する。一般に鋳造欠陥は、<4mm-J422>の溶接棒を用い、160~180Aの電流で欠陥を除去し、アングルグラインダーで欠陥をU字型に研磨して溶接応力を軽減する。欠陥は徹底的に除去され、補修溶接の品質は良好です。
2.欠陥判定
製造実務では、貫通亀裂、貫通欠陥(底部貫通)、ハニカム気孔、除去できない砂やスラグ、面積が65cm2を超える引けなど、一部の鋳造欠陥については補修溶接を行うことができない。その他の重大な欠陥で、溶接補修契約書において合意された補修が不可能なもの 補修溶接の前に欠陥の種類を判断する必要がある。
3.欠陥部品の予熱
炭素鋼およびオーステナイト系ステンレス鋼鋳物で、補修溶接部の面積が65cm2未満、深さが鋳物の厚さの20%未満または25mm未満の場合、一般に予熱は必要ない。しかし、ZG15Cr1Mo1V、ZGCr5Moなどのパーライト鋼鋳物は、硬くなる傾向が高いため、予熱が必要である。しかし、ZG15Cr1Mo1V、ZGCr5Moなどのパーライト鋼鋳物は、鋼の硬化傾向が強く、冷間溶接で割れやすいため、予熱が必要である。予熱温度は200~400℃である(ステンレス鋼電極を使用する補修溶接では、温度は小さい値である)。保持時間は60分以下であってはならない。鋳物全体が予熱できない場合は、酸素-アセチレンで欠陥部を20mm拡げ、300~350℃に加熱する(暗部の薄紅色を観察)。大型トーチの中性トーチは、まず欠陥とその周辺に作ることができる。円周を素早く数分間振り、次にゆっくりとした動きに変えて10分間(欠陥の厚さによる)保ち、欠陥部分が十分に予熱された後、素早く修理する。
補修溶接方法
1.請求
オーステナイト系ステンレス鋼鋳物を補修溶接する場合は、風通しのよい場所で急冷すべきである。補修溶接面積が大きすぎるパーライト系低合金鋼鋳鋼および炭素鋼鋳鋼の場合は、急冷による亀裂を避けるため、風下側の位置または風防を選択すべきである。肉盛補修溶接では、補修溶接後直ちにスラグを除去し、補修溶接応力を軽減するため、欠陥中心に沿って外側に均一に打ち込む。補修溶接を数層(一般に3~4mmを補修溶接層とする)に分けて行う場合は、各層の補修溶接後、スラグおよびハンマーによる補修溶接部の除去が間に合うようにしなければならない。冬季に溶接を行う場合、ZG15Cr1Mo1Vパーライト合金鋼鋳物では、各補修溶接層ごとに酸素アセチレンを繰り返し加熱し、溶接割れを避けるために迅速に補修する必要があります。
2.電極処理
補修溶接の前に、まず電極が予熱されているかどうかを確認する。一般に電極は150~250℃で1時間乾燥させる。予熱した溶接棒はインキュベーターに入れておき、使用したらすぐに取り出せるようにしておく。電極は3回繰り返し予熱する。電極表面の皮膜がはがれたり、ひび割れたり、錆びたりした場合は使用しない。
3.修理溶接時間
弁のハウジングのような圧力に耐える鋳物で、水の浸透のために圧力試験が行われたものについては、一般的に、同じ部品の補修は1回しか認められず、補修溶接を繰り返すことはできない。なぜなら、溶接後に鋳物を再熱処理することができない限り、何度も補修溶接を行うと、鋼の結晶粒が粗くなり、鋳物の圧力に耐える性能に影響を与えるからである。同じ部品の他の非耐圧補修溶接については、一般に補修溶接は3回を超えてはならないと規定されている。同じ部分に2回以上の補修溶接がある炭素鋼鋳物については、溶接後に応力除去処理を行う必要がある。
4.補修溶接層の高さ
鋳物の補修溶接の高さは、機械加工を容易にするため、一般に鋳物の平面より2mm程度高い。補修溶接層が低すぎて、機械加工後に溶接痕が露出しやすい。補修層が高すぎて、時間と労力と材料がかかる。
修理後の溶接
1.重要な補修溶接
ASTMA217/A217M-2007では、水圧試験で漏れのある鋳物、補修溶接面積が65cm2以上の鋳物、深さが鋳物肉厚の20%または25mm以上の鋳物を重要な補修溶接とみなしている。この重要な補修溶接について、A217規格では応力除去処理または完全な再加熱処理を行うことが提案されており、この応力除去処理または完全な再加熱処理は承認された方法で行わなければならない。ASTMA352/A352M2006では、重要補修溶接後の応力除去または溶接後熱処理が必須と規定されている。我が国のA217/A217Mに対応する業界標準JB/T5263-2005では、重要補修溶接を "heavy defects "と定義している。しかし実際には、完全に再加熱できる鋳造ブランク以外に、仕上げ工程で多くの欠陥が見つかり、完全に熱処理できなくなることが多い。そのため、生産現場では、圧力容器溶接の資格を持つ経験豊富な溶接士がその場で解決するのが一般的です。
2.ストレス解消
仕上げ溶接後に発見された欠陥を補修した後は、全体的な応力除去焼戻し処理を行うことができなくなる。一般に、欠陥部位に酸素-アセチレン炎を当てる部分加熱焼戻し法を用いることができる。大型切断トーチの中性の炎を前後にゆっくり揺らしながら、鋳物の表面が目に見える暗赤色(約740℃)になるまで加熱し、保温(2分/mm、ただし30分以上)する。応力除去処理後、直ちにアスベスト板を欠陥部に被せる。パーライト鋼バルブの直径の欠陥については、アスベスト板を直径の内部空洞に充填し、溶接補修時にゆっくりと冷却させる。このような作業は簡単で経済的であるが、溶接工には一定の実務経験が必要である。
ステンレス鋼鋳物は、一般に補修溶接後は処理しないが、補修溶接部を速やかに冷却するため、換気の良い場所で溶接を行う必要がある。補修溶接がオーステナイト組織の変化を引き起こしたか、重大な欠陥であることが判明しない限り。契約と条件が許せば、溶体化処理をやり直すべきである。過度に大きく深い欠陥部を持つ炭素鋼鋳物および各種パーライト鋳物で、鋳物の洗浄段階にあり、粗加工に入ったが仕上げ代があるものは、補修溶接後に応力除去処理を行うべきである。炭素鋼の応力除去焼戻し温度は600~650℃、ZG15Cr1Mo1VとZGCr5Moの焼戻し温度は700~740℃、ZG35CrMoの焼戻し温度は500~550℃に設定できる。すべての鋼鋳物について、応力除去焼戻し時間は120分以上で、炉で100℃以下に冷却します。
3.非破壊検査
ASTMA217A217M-2007規格では、バルブ鋳物の「重欠陥」及び「重要補修溶接」について、鋳物の製造がS4(磁粉探傷)補足要求事項を満たす場合、補修溶接は鋳物の検査と同じ品質基準の磁粉探傷で検査する必要があると規定している。.鋳物の製造がS5(X線検査)の補足要件に適合している場合、水圧試験で漏洩した鋳物、または補修するピットで、その深さが肉厚の20%または1in1(25mm)を超える鋳物については、鋳物は補修溶接のために準備される。約10in2 (65cm2)を超えるピット面積を持つ鋳物の補修溶接は、鋳物と同じ標準X線検査で検査されなければならない。JB/T5263-2005規格は、重欠陥の補修後にX線透視検査または超音波検査を実施すべきであると規定している。つまり、重欠陥や重要な補修溶接については、効果的な非破壊検査を実施し、適格性を確認した上で使用することができる。