図面にはどの溶接品質レベルを指定すべきか
ISO 5817 は、溶接部が合格かどうかを決める規格です。鋼、ニッケル、チタンおよびそれらの合金の溶融溶接継手を対象とし、溶接の不完全部を列挙して、3つの品質レベルごとにそれぞれの数値的な限度を定めています。
レベルは、厳しいものから緩いものの順に次のとおりです。
- B 厳格
- C 中間
- D 緩やか
図面にレベルを指定することで、「良い溶接」という言葉が、双方が合意できるものに変わります。
各レベルが実際に管理していること
規格は不完全部を列挙し、それぞれに限度を定めています。実務上特に重要なものは次のとおりです。
アンダーカット。 溶接止端部で母材が溶けてできた溝です。応力集中の原因になります。許容される深さはDからBに向かうほど厳しくなり、動的荷重を受ける継手のレベルBでは非常に厳しく制限されます。
余盛とビード形状。 余盛がどれだけ盛り上がっているか、母材とどれだけ急な角度で接しているか。止端角が急だと応力が集中するため、上位のレベルほど限度が厳しくなります。
ブローホール。 溶接金属内に閉じ込められたガスです。個々の気孔の大きさと、影響を受ける面積の合計割合で制限されます。
融合不良と溶込み不良。 レベルBでは許容されず、下位のレベルでも制限されます。これらは実際に構造上の破損を引き起こす欠陥です。
割れ。 どのレベルでも許容されません。
目違い。 継手を挟んで2つの部材がどれだけずれてよいか。
段階的な体系の要点は、溶接部が単純に良いか悪いかではないということです。選んだレベルに照らして判定されます。
各レベルのコスト
DからBへの変更は無料のアップグレードではありません。次の点が変わります。
溶接速度。 ビード形状とアンダーカットの限度が厳しくなると、ウィービングや運棒速度により注意を払い、パス間温度を管理しながら、慎重にゆっくり作業することになります。
仕上げ。 止端角と余盛の限度を満たすため、グラインダーでの研削となじませ作業が増えます。
手直し率。 合否基準が厳しいほど、不合格になり補修される溶接部が増えます。補修とは、はつり、再溶接、再検査のことで、溶接量の多い部品ではさらに熱を加え、ひずみも増やします。
検査時間。 測定が増え、書類が増え、やり取りも増えます。
いずれも水増しではなく、数百の継手を持つフレームではその影響は相当なものになります。
レベルは使い分ける
多くの図面が間違えているのはこの部分です。「全溶接部 ISO 5817 レベルB」という注記を1行書くのは簡単ですが、それを実現するには費用がかかります。
より良いパターンは次のとおりです。
- レベルB：主要な荷重を受ける溶接部、疲労荷重を受ける溶接部、規格が要求する溶接部。
- レベルC：二次構造。一般的な製缶で主力となるレベルです。
- レベルD：安全カバー、カバー、ブラケットなど、溶接が2つの部材をつないでおくだけでよいもの。
溶接記号の尾の部分や溶接マップを使って、継手ごとまたは継手のグループごとに指示してください。「原則レベルC、溶接マップの W1 から W6 はレベルB」と書くのは1行で済み、見積を大きく動かすことがあります。
静的荷重と疲労荷重
ISO 5817 は、主に静的荷重を受ける継手と疲労荷重を受ける継手を区別しており、一部の限度が異なります。
構造物が移動するガントリー、プレスフレーム、振動ふるいのように繰返し荷重を受ける場合は、そう明記してください。静的荷重では問題のない継手でも、レベルCなら許容されていた応力集中部で、数百万回の繰返しによって破損することがあります。
ISO 5817 がしないこと
これは合否判定の規格です。不完全部をどう見つけるかは誰にも教えてくれません。
どの検査方法をどの溶接部にどの範囲で適用するかは、別途指定する必要があります。目視検査しか行わない溶接部にレベルBを指定しても、それは目視検査で見えるものについてのレベルBであり、全面的に検査された溶接部と同じではありません。
また、溶接の方法も定めていません。それは溶接施工要領の役割で、WPS と資格認定のガイドで解説しています。
図面に書くべき3行
- 品質レベル。継手ごとまたはグループごとに、既定のレベルも明記する。
- 荷重が静的か疲労か。
- 目視以上の検査が必要な継手について、検査方法とその範囲。
この3行があれば、返ってくる見積を比較できるようになります。全員が同じ溶接に価格を付けることになるからです。
レベルを明記した図面をお送りください。そのレベルで日常的に作業している工場をご紹介します。
よくある質問
ISO 5817 と AWS D1.1 の合否基準の違いは何ですか？
同じ役割を果たす2つの異なる体系です。ISO 5817 は、不完全部の種類ごとに限度値を持つ品質レベルB、C、Dを定めています。AWS D1.1 は、継手が静的荷重を受けるか繰返し荷重を受けるかに応じて、独自の条項で外観の合否基準を定めています。プロジェクトが準拠する規格に合ったほうを使ってください。
レベルBは常に最も安全な選択ですか？
最も厳格ではありますが、プロジェクトにとって最も安全とは限りません。フレーム全体にレベルBを適用すると、誰も心配していなかった継手でもコストと手直しが増えます。安全な選択は、荷重を受ける継手にレベルBを、それ以外にはより低いレベルを指定することです。
品質レベルを指定すれば、工場はどの検査方法を使うかわかりますか？
いいえ。ISO 5817 は合否判定の規格であり、検査の規格ではありません。どの指示が許容されるかを定めているだけです。どの方法でそれを見つけ、どの溶接部に適用するかは別途指定します。