ステンレスパイプを溶接するには、炭素鋼を扱う場合とは異なる精神的なアプローチが必要です。ステンレス鋼が腐食に耐えられるようにする同じクロムは、熱が加えられると有害です ――そして、すべての溶接は所定の用量です。使用される溶接プロセス、溶加材の選択、パージ方法や試験基準など、溶接されたステンレス鋼管継手を早期に故障させるのではなく、耐食性を持たせるのは次のとおりです。.
クイック スペック
| 一次プロセス | ルートパスのGTAW(TIG);フィル&キャップ用のGMAW/FCAW |
| シールドガス | 100% アルゴン (TIG); Ar + <5% CO2 ブレンド (MIG) |
| フィラーグレード | ER³08L (304 の基盤)、ER316L (316 の基盤)、ER309L (異種) |
| バックパージガス | 99.99% アルゴン ⁄ ターゲット <25 ppm O2 (食品グレード) |
| 主要な標準 | ASTM A312/A312M-22, ASME セクション IX, AWS D18.1:2020 |
| Ma×熱入力 | オーステナイト系グレードの場合は <1.5 kJ/mm |
| インターパス Temp | ASME ガイドラインによる ΜL350° F (177° C) |
ステンレス鋼管溶接が炭素鋼と異なる理由
炭素鋼は貧弱な熱制御を許します ステンレス鋼はそうではありません 溶接ステンレス鋼管を全く新しいプロセスにする3 つの冶金学的側面があります:
クロム感受性。ステンレス鋼はそれに10.5%またはより多くのクロムを(重量によって)持っています。 this deposits a chromium oxide (Cr0) protecting layer on the surface - the reason it is “stainless”.
溶接すると保護層が「破損」し、適切に溶接しないと再形成が停止します。.
増感。 950F (500C) および 1500F (800C) 以上の温度に長時間さらされると、炭素がクロムと合金になり、粒界に沿って炭化クロムが形成されます。これにより、酸化クロムが発生しないようにクロムが「浪費」されます。 * 増感と呼ばれる別の形態の腐食。.
この状況により、数か月以内に穴のピンホール漏れが発生する可能性があります。.
熱伝導率。熱伝導率が炭素鋼よりも 30% 低い鋼の 1 つのクラスは、オーステナイト系ステンレス鋼です。これらは、中心線から遠ざかる方向に膨張するのではなく、中心線に熱を集中させる能力を処理します。.
歪みに対する影響は複合的であり、溶接工の最高のスキルと、違いに関する知識が理解されるまでの「デッドオン」インターパス温度が必要です。どちらも好ましくなく、どちらもどちらのタイプのパイプでも耐食性溶接を達成できなければなりません。.
TIG vs MIG vs Flu x-Core: ステンレス パイプの適切な溶接プロセスの選択
溶接プロセスは、接合部の品質、生産性、そして最終的にはコストに影響を与えます。 ガスタングステンアーク溶接(GTAW)によるTIG溶接ステンレス鋼管は依然としてルートパスの王様です;しかし、変更されたMIGプロセスは、充填およびキャップパスのバランスを崩し始めています。そして場合によっては、ルートパスの場合にも同様です。.
| パラメータ | GTAW (TIG) | GMAW-RMD (短絡法) | FCAW(フラックスコア) |
|---|---|---|---|
| トラベルスピード | 3 ～ 5 ipm | 6 ～ 12 ipm | 8～15ipm |
| バックパージが必要ですか? | はい(いつも) | 場合によっては除去可能(オーステナイトのみ) | いいえ (フラックスはカーボンを捕捉します) |
| シールドガス | 100% アルゴン | Ar + <5% CO2 または Tri-Mix | 75% Ar / 25% CO2 |
| スキルレベル | 高い(数週間のトレーニング) | 中程度(トレーニングの日数) | 中程度 |
| 最高の適用 | 高純度、衛生的、 ■6 ″ ダイア. | 構造、オイル及びガス、 ■8 ″ dia. | フィールド修復、重要ではありません |
プロセス選択決定フレームワーク
- TPP-衛生/食品-to-3aパイプT I Gのみ(壁< 1/8 ″の自動正方形の突合せ溶接、より重いのためのフィラーメタル)
- 構造/産業用 SCH 40 TIG ルート + パルス MIG または FCAW フィルおよびキャップ (良好な生産性バランス)
- しかし...string大口径(>8 ″)非臨界RMDの根(多分パージ フリー)+脈動させたMIGの満ちる.
- 薄肉チューブ、0.4 ″Wgt、 eluntw0.065 ″ TIG、highh.frequencyパルス(35%スピードアップのための250-400 pps)
- ER309Lフィラーを使用したCS接合TIGと異なるSS(希釈制御重要)
ステンレス鋼パイプを溶接する最良の方法は何ですか?
それは本当にアプリケーションに帰着します.AWS D18.1:2020 仕様に準拠する必要がある医薬品および食品グレードの配管を扱う場合、完全なアルゴンバックパージを備えたTIG溶接が唯一のアプローチです.しかし、構造配管およびオイルアンドガス配管を扱う場合、パルスMIGまたはフラックスコア充填およびキャップを備えたTIGルートのハイブリッドプロセスは、品質と生産性の理想的な組み合わせを提供します。.
これにより、TIG でのホットパスが削除されます ERWパイプ そしてより大きい直径、それは40-60%によって溶接の時間を減らすことができます。.
フィラー金属の選択 ⁄ ER308L、ER316L、および「L」グレードルール
ステンレス溶接堆積物の耐食性に対してできる最も有害なことは、間違ったフィラーを使用することです。フィッターアップと溶接条件は、フィラーメタル化学と比較して重要ではありません。ステンレス鋼の正しいフィラー化学は、ほとんどの場合、フィラーよりも炭素が少ない母材の化学です。.
| Base Metal | フィラーメタル (TIG/MIG) | AWS スペック | マックスカーボン % |
|---|---|---|---|
| 304 / 304L | ER308L さん | AWS A5.9 | 0.03% |
| 316 / 316L | ER316L さん | AWS A5.9 | 0.03% |
| 321 (Ti安定化) | ER347 さん | AWS A5.9 | 0.08% |
| 304 に 炭素鋼 | ER309L さん | AWS A5.9 | 0.03% |
でも「L」はどうでしょう?
これは、標準の ER308 には 0.08% が含まれているのに対し、最大 0.03% の範囲の「低炭素」と読むことができます。この概念は重要です。溶接プールには炭素が多すぎる可能性があり、そこでクロムと結合して炭化クロムが生成され、耐食性が不満足になります。.
304L卑金属を従来の308 フィラーと溶接すれば実際に接合箇所の炭素レベルを高め、腐食の危険性を潜在的に高める。 (>99%)食品、飲料、医薬品などの高純度用途では、この低炭素含有量は耐食性のために絶対に不可欠です。.
――MillerWelds 技術記事、米国溶接協会 / 溶接ジャーナル
嬴工注
炭素含有量を制御することに加えて、浮遊元素 (浮遊元素) は、低レベルのいくつかの充填金属で選択できます ⁄ スズ、アンチモン、ヒ素、リン、硫黄。 AWS A5.9 仕様によれば、未加工の充填材料のこれらの残留物は、炭素含有量が仕様にあるにもかかわらず、広い腐食を非常に高くする可能性があります。さらなる流動性と高い移動速度を実現するために、追加のシリコンが ER309LSi に追加されました。.
バックパージ 良好な溶接と故障を分離するステップ
内面を遮蔽せずにステンレス鋼パイプを溶接すると、酸素が溶融した根と結合して重酸化物スケールを生成します。粗い黒色の変色溶接工は「吸引」と呼ばれます。砂糖をまぶした根は化粧品として許容できませんが、クロム損失も表すため、接合部が腐食の開始点になります。アルゴンガスの適切なバックパージはこれに対処します - アークが当たる前に酸素を押し出すことで酸化を防ぎます。.
75/25 Ar/CO をパージ ガスとして決して使用しないでください。業界の経験では、CO を含むガスをパージに使用する習慣は、パージをまったく使用しないよりも多くの問題を引き起こしました。二酸化炭素は分解し、根元への炭素の流入を促進し、溶接部の内部を積極的に感作します。.
3 ゾーンパージテスト ――ストライキ前に確認してください
点火前に、パイプの3 つの位置をテストして、パージ品質が良好であることを確認してください:
- ゾーン1 ――根(溶接継手): 接合部の開口部にO2 アナライザーを使用します。ターゲットの読み取り値はアプリケーションによって異なります:
- ファルマセウティコ: < 10 ppm O (AWS D18.1:2020 に準拠)
- 食品グレード/衛生: <25 ppm O2
- Generelle industri kan: < 500 ppm O (noen verksteder tar imot < 1,000 ppm)
- ゾーン 2 = ミッドパイプ (ダムの位置): パージ ダム シールの純度を確認します。周囲空気を入れるとパージ ゾーンが汚染されます。.
- ゾーン 3-ファーエンド (出口ベント): ガスがファーエンドで逃げることが確認されます。流れがない場合、パージは溶接ゾーンに流れ落ちません。デッドアトモスフィアを溶接しています。.
大径 (16 ″) パイプでは、実際の実用的なパージの配置は重大な影響を与える可能性があります。経験豊富なパイプ溶接工は、最短端でパージ ガスを注入し、上部のベントを向こう側で行うことを提案します。パージ時間を決定するためにパイプの内部容積を計算します。 ~6 つの容積の変化は、レベルを確認する前の経験則です。.
熱入力、感光性、耐食性の維持
すべてのステンレス鋼管の溶接は感作に対する競争です。 HAZ は 950F と 1,500F (50-800C) の間に留まるため、炭化クロムが多くなるほど、接合部の耐食性が損なわれます。入熱の管理はジョブオプションではなく、使用中の故障を防ぐための主要なエンジニアリングパラメータです。.
莠エンジニアリングノート ―― 熱入力計算
熱入力 (kJ/mm) = (ボルトアンペア 60) / (走行速度 mm/分 1,000)
例: 12 V 120A 60 / (150 mm/分 1,000) = 0.576 kJ/mm
目標: オーステナイト系グレードの場合は <1.5 kJ/mm。最高のパフォーマンスを得るには、低い方が良い。 ~ 高周波パルス (250-400 pps) を備えた最新の TIG インバータは、平均アンペア数を低くし、入熱量を低減しながら走行でき、同時に優れた溶接貫通力を実現し、移動速度を 35% も向上させます。.
練習によって感作を緩和する方法.まず,低炭素 (“L” グレード) のフィラー金属とベース金属を選択して,その炭素原料のクロム炭化物反応を飢餓にする.第二に,制限パス間温度 ーあなたのWPSに記載されている最大値を超えない; オーステナイトグレードでは,これは通常350F (177C).第三に,321 (チタン) または347 (ニオビウム) のような安定化されたグレードを採用する.合金元素が炭素と結合して安定な化合物を形成するとき,クロムは自由のまま保護炭化物を形成する.しかし,安定剤は靭性と強度を妥協する可能性があることに注意し,特定のプロジェクトには不適切である.
ルート パス、ホット パス、フィルおよびキャップ ――位置ごとの内訳
マルチパスパイプ溶接は体系的な順序で行われます。各パスには特定の機能があり、さまざまな方法で制御する必要があります。.
ルート (GTAW). initial pass is the most important ia ーこれは、溶接部の貫通力と接合部のバックボーンを完全に提供します。 融着とビードの蓄積をもたらす最低アンペア数を使用します (下記参照); 多くの溶接工は、薄肉スケジュール10 パイプで35-45 アンペアをパルスなしで報告し、6 秒の下り坂、5-8 秒のオフフローガスキック 移動速度は均一である必要があり、溶接部の水たまりを狭く制御したままにします。 このクリティカルパスで最も一般的な間違いは、バーンスルーによって制御不能なルートが生成され、その上に厚い余分な建物が建てられると、衛生的な流れの制限が悪化します。.
ホット (または「暖かい」) パス。 root の直後に、このパスは滑らかにし、ルート プロファイルをスタンプします。, 任意のスラグ介在物を焼き尽くしながら。.root 上の A または B アンペア数比を使用; ルートよりも速く移動します。.tig から RMD に切り替えないときにホット パスをスキップする豚メーカーもあります。これにより、よりきれいなルート プロファイルが成長するため、焼き尽くされるスラグが少なくなります。.
溶接が行われる箇所に充填とキャップが通過し、必要なスロートの厚さに接合部を蓄積します。 flux-cored またはパルス MIG ワイヤは、アイドル時間を抑えるために根元と同じシールドガスとワイヤを使用して構造用ステンレス鋼によく使用されます。; 織りの代わりにストリンガービーズを使用して入熱を最小限に抑えます。次のパスを敷設する前に、各パスをパス間温度制限以下に冷却する必要があります。.
304 ステンレス鋼と 316 ステンレス鋼を溶接した方が良いですか?
溶接性の面では、304と316 は非常に類似している ー どちらもオーステナイトであり、どちらも感作と酸化に対する基本的な予防措置以上のものが必要ない 唯一の実用的な違いは、316 は、孔食や隙間腐食につながる塩化物溶液との合金化を改善するための2-3%モリブデンを有することである 古典的に、溶接しにくい、高い耐食性の用途 (塩水、化学処理、海洋環境) は、ER316L充填剤で316Lパイプを使用する他のすべての用途 ー 構造サポート、水ライン、食品加工ライン ー ER308L充填剤で安価な304Lを使用すると、同一の特性を持つ溶接を生成します。.
ステンレス鋼を炭素鋼に溶接 ――異種金属接合
ステンレスパイプを炭素鋼に接合することは、移行点での一般的なニーズです。たとえば、ステンレス鋼のプロセスラインが炭素鋼の構造ヘッダーに接続される場所です。主な懸念は炭素の移動です。炭素鋼側からの炭素がステンレス鋼の溶接ゾーンに拡散し、炭素含有量が増加し、腐食に対して脆弱な感作バンドが生成されます。.
ER309Lの溶加材はこの問題に対処します。 chromiumおよびニッケルのその上昇されたレベルはステンレス鋼の側で耐食性を維持しながら炭素鋼の側からの薄化に耐える溶接の沈殿物をもたらします。 tigは薄化のレベルに最もよい制御を提供します。 carbon鋼鉄側面からの拾い上がりを最小にするために、ステンレス鋼に向かって円弧をわずかに引きずります。 migはほとんどの適用のために適切な制御を提供します。.
炭素鋼の側面を200-300F (93-149C)に予熱する 3/4 より大きい壁厚のために。 《ステンレス鋼の側面を予熱しないで下さい 》 ″過厚に予熱する感作地帯を厚くして下さい。 《管のサイズおよび圧力クラス、どちらか》によって 突合せ溶接継手 または ソケット溶接継手 が遷移点で用いられる.
ステンレススチールで7018 を使用できますか?
No = E7018 は低水素炭素鋼電極であり、ステンレス鋼からステンレス鋼またはステンレス鋼から炭素鋼の文脈では、溶接プールに炭素鋼の溶接材料を堆積させます。これにより、高炭素でクロムを含まない堆積物と、その後の腐食傾向の高いステンレス鋼接合部が生成されます。ステンレス鋼からステンレス鋼の場合は、E308L-16 (SMAW) または ER308L (TIG/MIG) を選択します。ステンレス鋼から炭素鋼の場合は、E309L-16 (SMAW) または ER309L (TIG/MIG) を選択します。 E7018 は決して適切ではありません。.
WPS、PQR、および ASTM A312 ―― 規格および調達仕様
コード管理されたステンレス鋼管での高品質の溶接には、手順認定記録 (PQR) を通じて認定される溶接手順仕様 (WPS) が必要です。 ASME セクション IX は、認定を必要とする重要な変数を指定する準拠文書です。.
- WPS の重要な変数: P 数値 (母材金属グループ)、F 数値 (溶加材金属グループ)、A 数値 (溶接金属化学)、PWHT 要件、壁厚範囲、位置、およびシールド ガス組成
- PQR: WPS が適切な溶接を生成することを実証するために、試験溶接について説明し、機械的試験 (引張、曲げ、衝撃) および視覚/NDE 検査プロセスの結果を要約します
- 溶接工の資格: 各個々の溶接工は、ASMEセクションIXまたはAWS D1.6 に従って溶接する位置 (2G、5G、6G) で資格試験を実施する必要があります
ステンレス注文時 溶接されたパイプ, 、ASTM A312/A312M-22 を指定して下さい ー溶接され、冷間加工されたオーステナイトのステンレス鋼の管のための現在の指定 典型的なステンレス鋼の管の等級はTP304、TP304L、TP316、TP316L、TP321 からの典型的な直径1/8 ″から30 ″および壁です スケジュール 10S 80S をスケジュールするには。溶接する前に工場から化学組成と機械的特性を確認できるように、EN 10204 タイプ 3.1 に従って MTR/MTC を常に注文してください。.
一般的な溶接欠陥、予防、溶接後の治療
最高の溶接機であっても、ステンレス鋼管に欠陥が生じます。これらの欠陥を早期に認識すると、プロジェクト全体が (せいぜい) 再溶接や使用中の溶接の故障を省くことができます。.
| 不良 | 根本原因 | 予防 |
|---|---|---|
| シュガーリング(酸化物スケール) | バックパージが不十分または不足している | 3 ゾーンパージテスト;溶接前の O2 <25 ppm |
| 感作 | 過剰の熱入力; 高カーボン注入口 | “L” 等級の注入口; インターパスの臨時雇用者 urits350° F; パスを最小にします |
| 熱いひび割れ | フルオーステナイト溶接における低デルタフェライト | 3 ~ 8 FNフェライト; コントロール拘束; 凹面ビーズを避ける |
| 空隙率 | 汚染;不十分なシールドガス | 専用SSブラシ/グラインダー;ガス流量15～25CFHを確認します |
| 融合の欠如 | 低アンペア数; 関節の準備が不十分; 過剰なギャップ | 適切なベベル (37.5° ± 2.5°); フィットアップギャップ<1/16 ″; 適切なアンプ |
ポスト溶接処理 あなたのステンレス鋼の管の溶接が完了したら、あなたはそれを不動態化したいと思うでしょう。. ASTM A380 ステンレスパイプの洗浄、スケール除去、不動態化に関するガイダンスがあります。この緩和ステップは、通常、熱の色合いと遊離第二鉄含有量を除去するための硝酸-フッ化水素酸酸洗ステップまたは同様のプロセスで構成され、硝酸またはクエン酸溶液中でのポスト不動態化で構成されます。この溶接パイプが製薬業界向けである場合、電解研磨を使用したこれらのポスト熱処理ステップで達成できる最も滑らかな内面仕上げ (Ra 0.5 m) は、一般的に使用されている国際規格の最も厳しい医薬品要件を常に満たします。常に目視検査または染料浸透検査を使用し、必要に応じてコード、RT、または PT 検査に基づいて溶接完了を 3 回チェックします。.
ステンレス溶接パイプ市場: 2025 ～ 2026 年に何が変わっているか
需要は急増しています 2025 年から2035 年にかけて、米国の溶接ステンレス鋼管の年間成長率 (CAGR) は、医薬品の製造能力の増加、新しい水処理インフラ、LNG処理能力の増加によって促進される4.3%の成長傾向はさらに急である世界レベルで ~ SEアジアおよび中東産業のニーズの増加によって促進される2026 年から2033 年に予測されるCAGRは12.8%です。.
2 つの進化が注目されています。 1 つは、製薬用途以外での軌道溶接システムの利用可能性の増加であり、これらのシステムは製造配管業界でますます使用されています。 資格のあるパイプ溶接工の慢性的な不足 iabulated pipe welders iaboded in the AWS 2026 溶接 産業 見通し そして、このギャップと溶接機のスキルに対する TIG 溶接の感度を組み合わせると、自動化をより経済的に実行可能にする必要があります。もう 1 つは、非重要な構造用途で TIG を置き換える RMD などの修正された短絡タイプの MIG プロセスを採用することで、設置時間とバックパージの要件が短縮されることです。.
2026-2027 年に配管プロジェクトを検討している場合、今こそこの技術を検討する必要があります。プロジェクトの溶接工の労働率が上昇し、これらのシステムの一貫性が本質的に多数の繰り返し溶接に対して手動 TIG よりも再現性が高いため、回収期間が短縮されました。.
よくある質問
Q: ステンレス鋼管は溶接できますか?
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Q: ステンレスパイプ溶接にはどのようなシールドガスを使用していますか?
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Q: ステンレスパイプ溶接は安全ですか?
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Q: ステンレスパイプを溶接するときの変色を防ぐ方法は?
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Q: ER308 とER308Lのフィラーメタルの違いは何ですか?
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Q: ステンレス管の溶接は、ストレスを軽減する必要がありますか?
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プリキュア ステンレス鋼溶接管 プロジェクト仕様要件へ.
Balingの鋼鉄は1/8 ″からEN 10204 タイプ3.1 ごとの製造所テスト証明書との30 の″ ODへのASTM A312 TP304/TP304L/TP316/TP316Lによって溶接される管を供給します。.
この分析について
Baling Steel は、Edelstahl art 溶接パイプと継手を製造しています。溶接慣行、溶加材仕様、および受け入れ基準は、AWS、ASME、および ASTM が発行した溶接コードから要約され、権威ある溶接技術文献を抽出して相互参照しています。当社は溶接コンサルティング業務ではなく、お客様、製造業者、EPC 請負業者、メンテナンス作業員が Baling Stainless 製品を正確に指定できるように事実を提示します。.
参考文献と情報源
- ASTM A312/A312M-22、オーステナイト系ステンレス鋼管、溶接および冷間加工グレード、ASTM International
- AWS D18.1/D18.1M-2020、衛生用途のためのオーステナイト系ステンレス鋼管およびパイプシステムの溶接に関する仕様、米国溶接協会
- AWS A5.9、ステンレス鋼のフィラー金属分類、米国溶接協会
- 304 オーステナイト系ステンレス鋼溶接継手の耐食性、国立衛生研究所 / PMC
- オーステナイト系ステンレス鋼の熱間亀裂感度係数, 、 トータルマテリア
- 溶接の将来、トレンド、技術と産業の見通し、米国溶接協会
- 米国におけるステンレス鋼溶接パイプの 2025-2035 年の需要の分析、将来の市場洞察
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Baling Steel エンジニアリング グループによるチェック。更新日: 2026 年 4 月。.
