溶接・接合技術入門
一般社団法人溶接学会および一般社団法人日本溶接協会
『新版溶接・接合技術入門』改訂編集委員会
委員長
高橋邦夫
副委員長
小川和博
委員
高橋雅士
委員(執筆者)
第1章 田中学
第2章 才田一幸
第3章 田川哲哉
第4章 安西敏雄
委員(查読者)
第1章
浅井知
三田常大
第2章
大北茂
小溝裕一
第3章
大畑充
野原和宏
南二三吉
第4章
北側彰一
高野元太
まえがき
溶接・接合は、建築鉄骨、橋梁、造船・海洋構造物、自動車、車両、重機械、圧力容器、発電機器などの産業にとって欠かすことのできない技術です。生産技術が高度化していく現在、溶接・接合技術には、十分な基礎知識に基づく設計と、施工および品質に対する信頼性の高い管理体制が求められています。
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ISO 9000シリーズで求められるような溶接品質の確保には、溶接法、溶接機器、材料、力学や設計、品質管理・施工管理といった溶接技術の基礎知識はもちろんのこと、溶接ロボットに代表される完全自動化溶接技術などの最新の溶接技術の知識を有し、経験に裏打ちされた十分な職務能力を有する溶接技術者と優れた溶接技能者の従事が不可欠です。その一助として、一般社団法人日本溶接協会ではISO 14731/JIS Z 3410/WES 8103に基づく溶接管理技術者の認証を行っています。
この認証制度は、1972年(昭和47年)に溶接施工技術者として発足し、1998年(平成10年)より溶接管理技術者と改称され、現在に至っております。2019年(平成31年)1月現在で、約1,300名の特別級溶接管理技術者、約8,200名の1級溶接管理技術者、約25,800名の2級溶接管理技術者が国内外で活躍しています。また、40年以上にわたる溶接管理技術者の認証実績は、国外、特に東南アジア地域においても高く評価され、2019年1月現在、タイ、フィリピン、インドネシア、マレーシア、シンガポール、台湾、ミャンマーの7つの国・地域でも認証活動が行われています。
日本溶接協会では国内外で活躍できる溶接管理技術者の育成を目的として、溶接・接合技術の教育を行っており、1級および特別級のテキストとして『新版 溶接・接合技術総論』を、2級のテキストとして『新版 溶接・接合技術入門』を採用しています。絶えず進歩する溶接技術や国内外規格の最新動向に対応するため、この度、『新版 溶接・接合技術入門』を見直し、本書を発刊することとなりました。
上記認証制度における教育内容は日本溶接協会 溶接管理技術者教育委員会において絶えず検討されております。本書は、その知見を踏まえ、溶接技術の基礎知識を学ぶ技術者の教科書として、溶接学会 教育委員会と合同で編集委員会を設置し、編纂したものです。溶接・接合技術の基盤となる構成はそのままに、この10年間で進歩した溶接技術や改正された国内外の規格類への対応を盛り込みました。
執筆ならびに査読は、溶接管理技術者認証制度に精通された方々にお願いし、著者ならびに査読者をメンバーとする編集委員会で討論を重ね、執筆から出版に至るまで、短期間で完成に至ることができました。ひとえに執筆者ならびに査読者諸氏のご熱意とご尽力よるものと感謝申し上げます。また、出版にあたり、本書の出版に快諾・ご尽力を頂いた、溶接学会関係各位、日本溶接協会関係各位、産報出版株式会社関係各位に厚く御礼申し上げます。
昭和から平成、そして新しい時代が始まろうとする現在、産業はグローバル化し、技術は高度化・複雑化する一方、老朽化した溶接構造物の建て替えや補修のニーズも国内外で増えています。溶接・接合はそれらの信頼性を担保するためのコア技術としてますます重要になっています。本書がそれらに対応する溶接管技術者に大いに役立つことを期待します。
2019年(平成31年)1月
溶接学会・日本溶接協会合同編集委員会
委員長 高橋邦夫
目次
第1章 溶接法および溶接機器
1.1 溶接法とその分類
1.2 アーク溶接の基礎
1.2.1 アーク溶接の分類と基本的事項
1.2.2 アークの性質
1.2.3 溶接アーク現象
1.2.4 溶滴移行の形態
1.2.5 溶接ビードの形成
1.3 アーク溶接機器
1.3.1 アーク溶接電源の外部特性
1.3.2 溶接電源の種類
1.3.3 ワイヤ送給方式
1.3.4 溶接電源とワイヤ送給制御の組合せ
1.3.5 溶接電源の取扱い
1.4 アーク溶接法の原理と特徴
1.4.1 非溶極式ガスシールドアーク溶接
1.4.2 溶極式ガスシールドアーク溶接
1.4.3 被覆アーク溶接
1.4 4 サブマージアーク溶接
1.4.5 その他のアーク溶接法
1.5 その他の溶接法の原理と特徴
1.5.1 エレクトロスラグ溶接
1.5.2 抵抗溶接
1.5.3 電子ビーム溶接
1.5.4 レーザ溶接
1.5.5 摩擦を利用した溶接
1.6 アーク溶接ロボットと溶接の自動化
1.6.1 アーク溶接ロボット
1.6.2 アーク溶接用センサ
1.7 切断法
1.7.1 切断法の分類
1.7.2 ガス切断
1.7.3 プラズマ切断
1.7.4 レーザ切断
1.7.5 ウォータージェット切断
第2章 金属材料の溶接性ならびに溶接部の特性
2.1 溶接用鋼材の種類と性質
2.1.1 炭素鋼の基礎
2.1.2 溶接構造用鋼
2.1.3 鋼のじん性
2.2 炭素鋼および低合金鋼溶接部の組織と特性
2.2.1 溶接入熱と冷却速度
2.2.2 溶接金属の成分と凝固組織
2.2.3 溶接熱影響部の組織と性質
2.3 溶接欠陥とその制御
2.3.1 溶接欠陥の種類
2.3.2 低温割れ
2.3.3 高温割れ
2.3.4 再熱割れ
2.3.5 その他の溶接割れ
2.3.6 ポロシティ(気孔)とその対策
2.3.7 溶接性と試験方法
2.4 溶接材料の種類と選定
2.4.1 被覆アーク溶接材料
2.4.2 ガスシールドアーク溶接材料
2.4.3 サブマージアーク溶接材料
2.5 ステンレス鋼の溶接
2.5.1 ステンレス鋼の種類と性質
2.5.2 オーステナイト系ステンレス鋼の溶接
2.5.3 マルテンサイト系、フェライト系ステンレス鋼の溶接
2.5.4 二相ステンレス鋼の溶接
2.5.5 異材溶接と肉盛溶接
2.6 アルミニウムおよびアルミニウム合金の溶接
2.6.1 アルミニウム合金の種類と溶接材料
2.6.2 アルミニウム合金の溶接性
2.6.3 アルミニウム合金の溶接施工
第3章 溶接構造の力学と設計
3.1 材料力学の基礎
3.1.1 荷重と内力、応力
3.1.2 ひずみの定義と応力との関係
3.2 静的強度
3.2.1 引張試験
3.2.2 様々な外力を受ける部材の応力
3.2.3 溶接継手の静的強度
3.3 ぜい性破壊
3.3.1 鋼材のぜい性破壊
3.3.2 延性―ぜい性遷移とじん性
3.3.3 溶接継手のぜい性破壊とその防止
3.4 疲労強度
3.4.1 疲労
3.4.2 疲労試験
3.4.3 溶接継手の疲労
3.5 クリープと腐食
3.6 残留応力と溶接変形
3.6.1 熱応力と溶接残留応力
3.6.2 残留応力分布
3.6.3 溶接変形
3.6.4 残留応力の影響
3.6.5 残留応力の除去(溶接後熱処理)
3.6.6 溶接変形の影響と防止方法
3.7溶接継手の種類と表示方法
3.7.1 溶着金属形状と部材形状の関係に基づく溶接種類の分類と名称
3.7.2 溶接継手の種類
3.7.3 溶接記号
3.8 溶接継手設計の基礎
3.8.1 継手設計
3.8.2 強度計算
3.8.3 溶接継手の強度計算例
3.9 設計規準の実例
3.9.1 すみ肉溶接のサイズ、長さの必要値に関する規定
3.9.2 理論のど厚、有効溶接長さの定義に関する規定
3.9.3 許容応力に関する規定
3.9.4 溶接構造の疲労設計
3.10 溶接構造の力学・設計に関連する参考知識
第4章 溶接施工・管理
4.1 溶接の品質マネジメントシステム
4.1.1 溶接施工・管理の重要性
4.1.2 品質マネジメントシステムの歴史
4.1.3 設計品質と製造品質
4.2 溶接施工計画
4.2.1 溶接施工要領の決定およびその承認
4.2.2 溶接作業量の見積り
4.2.3 日程計画
4.2.4 溶接設備計画
4.2.5 要員計画
4.2.6 試験、検査計画
4.2.7 溶接コスト計画
4.3 溶接施工管理
4.3.1 材料の管理
4.3.2 溶接材料の管理
4.3.3 溶接設備の管理
4.3.4 溶接技能者の管理
4.3.5 材料加工と溶接準備の確認
4.3.6 溶接作業の管理
4.3.7 溶接結果の確認と記録
4.4 溶接変形の防止と矯正
4.4.1 溶接変形の防止対策
4.4.2 溶接変形の矯正方法
4.5 溶接欠陥の防止
4.5.1 溶接欠陥とその影響
4.5.2 溶接欠陥の防止対策
4.6 補修溶接
4.6.1 補修溶接の手順
4.6.2 溶接欠陥の除去
4.6.3 補修溶接の施工条件
4.6.4 補修溶接部の検査
4.7 安全、衛生
4.7.1 溶接の安全、健康障害
4.7.2 熱・光・飛散物、ヒュームおよび有害ガスからの保護
4.7.3 感電の防止
4.7.4 火災、ガス爆発などの防止
4.7.5 作業環境に応じた安全衛生対策
4.7.6 ロボット溶接の安全
4.7.7 レーザ溶接・切断の安全
4.8 溶接部の非破壊試験法と検査
4.8.1 非破壊試験と非破壊検査
4.8.2 溶接部の外観試験(目視試験)
4.8.3 溶接部の表面および表面直下の非破壊試験
4.8.4 溶接内部の非破壊試験
4.8.5 非破壊試験法の特性と適用
4.8.6 新しい非破壊試験技術
索引
