Table 8.1 Item (1) · Zero ToleranceWeld 割れ — 種類, 原因 & D1.1:2025 Zero Tolerance
溶接割れは、D1.1:2025において絶対的に許容されない唯一の不連続です。表 8.1の項目(1)では、溶接割れはサイズや位置に関わらず許容されないと規定されています — 最小長さ、深さの閾値、静的または周期的荷重に対する例外はありません。
一切許容しない原則
D1.1:2025 Table 8.1 organizes 目視 受入基準 into eight 不連続 categories. Seven of those categories have quantitative 限界値 — a 最大 depth, a maximum length, a percentage of 溶接長さ. Cracks are different. Item (1) 溶接割れ Prohibition reads: “Any crack shall be unacceptable, regardless of サイズ or location.”
静的荷重および周期的荷重の列にある「X」は、この基準がD1.1でカバーされるすべての構造接合タイプに適用されることを意味します。溶接割れが許容される接合タイプ、荷重条件、溶接サイズは存在しません。拡大鏡でしか見えないヘアラインクラックも、溶接断面を貫通する完全溶込み溶接割れと同じ基準で扱われます。
この絶対的な基準は、破壊力学の現実を反映しています。周期的荷重の下では、非常に小さな溶接割れであっても応力集中点となり、伝播します。静的荷重の下では、溶接割れは溶接工程における不具合を示し、他の品質問題を示唆する可能性があります。一切許容しない原則は、溶接割れが「十分に小さい」かどうかについての判断を排除します。
構造溶接における溶接割れの種類
- 高温割れ（凝固割れ）
- 溶接金属がまだ高温である凝固中に形成されます。低融点不純物 — 主に硫黄とリン — が金属の凝固時に粒界に偏析します。周囲の溶接金属が冷却収縮すると、これらの弱った粒界が引き裂かれます。高温割れは通常、溶接中心線に沿って縦方向に、または溶接終端のクレーターを貫通して発生します。これらは溶接直後に目視可能です。
- 低温割れ（水素誘起割れ）
- 溶接部が約300°F以下に冷却された後に形成され、拡散性水素、感受性ミクロ組織（硬い熱影響部）、および残留引張応力の3つの要因が同時に作用することで発生します。低温割れは、溶接後数時間から数日経過するまで現れないことがあります — このため、D1.1 Table 8.1項目(5)では、A514、A517、およびA709 HPS 100W溶接の外観検査を48時間遅らせることを要求しています。低水素電極（H8、H4）の使用と適切な予熱が主要な予防方法です。
- クレーター割れ
- 溶接終端の未充填クレーターに形成されます。アークを消す際にクレーターを埋めずにいると、小さな溶融池（溶接プール）が高拘束下で急速に凝固し、星形の溶接割れパターンを形成します。D1.1 Table 8.1項目(3)は、すべてのクレーターが指定された溶接サイズまで充填されることを要求しています。クレーター割れは最も予防可能な溶接割れタイプの一つです — 適切なアーク終端技術によってこれらは排除されます。
- ラメラテア
- 溶接金属の溶接割れではなく、母材の溶接割れモードです。T継手や角継手構成における溶接収縮による板厚方向の引張応力によって、板表面に平行な低延性硫化物介在物平面が分離される圧延板で発生します。溶接部の下に階段状の溶接割れとして現れます。硫黄含有量の高い古い鋼材でより一般的です。硫黄含有量が管理された現代の鋼材（ASTM A770によるZグレード鋼）は、著しく耐性が高くなっています。
- 溶接止端割れ
- 溶接止端 — 溶接表面（ビード表）と母材表面の接合部 — で発生します。溶接止端は幾何学的応力集中部であり、溶接金属からの水素が熱影響部に拡散する場所です。溶接止端割れは水素誘起割れの一種であり、低水素溶接工程、適切な予熱、過度な拘束の回避といった同じ方法で予防されます。
- 溶接ルート割れ
- 開先溶接の溶接ルートで発生し、通常は断面積が最も小さく拘束が最も高い最初のパスで発生します。溶接ルートでの融合不良が水素と残留応力と組み合わさることで、溶接ルート割れの条件が生まれます。裏はつりを行い、2面目から再溶接することで、完成した溶接部に閉じ込められる前に溶接ルート割れを排除します。
予防：4つの管理策
低水素電極。拡散性水素は低温割れの主要な原因です。低水素指定（H8 = 最大8 mL/100g、H4 = 最大4 mL/100g、H2 = 最大2 mL/100g）の電極を使用し、乾燥状態を保つことで水素源を除去します。D1.1 Table 5.11では、いくつかの母材カテゴリーに対してH8以上、A913 Grade 80（カテゴリーG）に対してはH4を要求しています。
予熱とパス間温度。予熱は冷却速度を遅くし、熱影響部の硬度を低減させ、ミクロ組織が感受性になる前に水素が溶接部から拡散する時間を長くします。D1.1:2025 条項 5.7およびTable 5.11は、事前認定されたWPSに対する必須の「shall」要件として、最小予熱温度を定めています — これは推奨事項ではありません。
適切な母材の清浄度。ミルスケール、湿気、油、塗料は、水素含有量を増加させ、高温割れを促進する汚染物質を導入します。D1.1 Clause 7.14は、溶接前の母材準備を要求しています。
正しいアーク終端処理。アークを消す前にクレーターを埋めることで、クレーター割れを防ぎます。溶接終端でのエンドタブまたはバックステップ技術は、クレーターが確実に埋められるようにします。D1.1 Clause 7.30は、溶接タブの使用と除去について述べています。
検査員シナリオ：モーメント接合のVT中に、完全溶込み開先溶接の溶接中心線に沿って線状の指示を観察しました。長さは約1/4インチです。D1.1:2025 Table 8.1項目(1)に基づき、これは長さに関わらず不合格となる溶接欠陥です。溶接を不合格とし、Clause 7.25に従って修理を開始します。測定は不要です — 溶接割れであれば不合格です。
修理
D1.1:2025 Clause 7.25 governs 補修 of defective welds including cracks. The sequence: identify and mark the full extent of the crack (磁粉探傷試験 or dye 浸透探傷 試験 helps define crack ends), then per Clause 7.25.1.4 remove the crack and sound metal 2 in [50 mm] beyond each confirmed crack tip by grinding or gouging. This 2-inch extension is mandatory — crack tips are often not visible and may extend further than they appear. Inspect the excavated cavity to confirm removal, then re-溶接 using an approved WPS with appropriate preheat. The repaired area is re-inspected by VT against Table 8.1 item (1).
低温割れの場合、修理WPSは根本原因に対処する必要があります — 通常は予熱を最小値以上に増やすか、より低水素の電極に切り替えることによって行われます。元の溶接割れを引き起こした水素または拘束条件に対処せずに再溶接すると、再発を招く可能性があります。
よくある質問
いいえ。D1.1:2025 Table 8.1項目(1)は、いかなる溶接割れもサイズや位置に関わらず許容されないと規定しています。これは静的荷重および周期的荷重を受ける非管状接合の両方に適用されます。最小溶接割れ長さ、深さの閾値、例外はなく — いかなるサイズ、いかなる位置の溶接割れも、修理を要する不合格溶接欠陥です。
高温割れは、溶接金属の凝固中に高温で形成され、通常、溶接が冷却される際に低融点不純物（硫黄、リン）が粒界に偏析することによって引き起こされます。低温割れ — 水素誘起割れ（HIC）または遅延割れとも呼ばれます — は、溶接が冷却された後、時には数時間から数日後に形成され、拡散性水素、残留応力、および感受性ミクロ組織によって引き起こされます。高温割れは溶接直後に現れますが、低温割れは初期検査では目視できない場合があります。
D1.1:2025 Table 8.1項目(5)は、ASTM A514、A517、およびA709 Grade HPS 100W鋼の溶接の外観検査を、溶接完了後48時間以上経過してから実施することを要求しています。これらの高強度低合金鋼は、遅延水素誘起割れに感受性があり、溶接が周囲温度まで冷却された後に発生し、伝播する可能性があります。早期に検査しすぎると、まだ形成されていない、または完全に伝播していない溶接割れを見逃す可能性があります。
はい。D1.1:2025 Clause 7.25は、溶接割れのある溶接部の修理を許可しています。Clause 7.25.1.4に従い、溶接割れおよび確認された各溶接割れ先端から2 in [50 mm]を超えて健全な金属を、研削またはガウジングによって除去する必要があります — 目視できる溶接割れだけではありません。掘削された空洞は完全な除去を確認するために検査され、修理溶接は承認されたWPSに従って行われます。修理された領域は、同じ受入基準 — Table 8.1項目(1)に対する外観検査 — を用いて再検査されなければなりません。母材がA514、A517、またはHPS 100Wである場合、溶接割れのある領域の修理溶接も、完全な48時間の検査期間を待つ必要があります。