圧力容器溶接の修正要求事項

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溶接の修正 製造過程における溶接の修正は、完全に避けることは不可能である。溶接の修正品質を保証するために、以下のような要件があります。 修理条件 焊接接合部に規格を超える欠陥がある場合、その欠陥を除去した後に溶接による修理が行われることが多い。溶接部の表面欠陥に対しては、サンドペーパーによる研磨などの方法で欠陥を除去することが望ましい。研磨の深さが規格で定められた許容値を超えなければ、溶接の再施工は不要となる。 これは、現場で使用されている圧力容器にとって特に重要です。なぜなら、溶接が行われる現場の条件（溶接位置、溶接環境、予熱や緩冷など）や溶接工の技術レベルは、製造企業のものと必ずしも一致せず、溶接の修正作業の過程で他のリスクが生じる可能性があるからです。 修正要求：超過欠陥が生じた原因を丁寧に分析し、防止策を検討することは、溶接の修正を適切に行うための前提条件である。一般的に、溶接の修正作業は以下の数つの工程で構成されます：(1)まず最初に欠陥の除去です。欠陥の除去には、冷却法（例えばサンドブラスト）や加熱法（例えばカーボンアークガスカッティング）といった2つの加工方法が用いられます。除去方法の選択は、材料の強度レベルおよび合金含有量に関連しています。 標準引張強度の下限値Rm≥540MPaの鋼材およびCr-Mo低合金鋼材において、熱間加工法により欠陥を除去する際には、表面の硬化層が存在することで既存の欠陥が拡大したり新たな欠陥が発生したりするのを避けるよう注意する必要がある。 冷間加工と熱間加工を組み合わせた方法も用いられ、すなわちカーボンアークガス切断後に砥石で表面の硬化層を研ぎ取るのである。 (2)欠陥除去の検査 欠陥除去後は、一般的に磁気探傷や浸透探傷などの非破壊検査法を用いて、欠陥が完全に除去されたかを確認する。これは溶接の再加工品質に関わる重要な要素である。 (3)溶接の修正前の工程評価 修正時の工程は製品の溶接時の工程と異なる場合があるため、例えば溶接時には自動溶接を用いていたのに、修正時には手動の棒状電極アーク溶接を用いるような場合、修正前に溶接工程の評価を行うことが必要である。既に評価が合格している工程がNB/T 47014の関連規定に基づき再加工工程をカバーできる場合、再加工前にすでに工程評価が行われたものとみなされる。 (4)溶接修正後の検査 修正品質を保証するため、溶接時と同じ非破壊検査方法（内部RTまたはUT、表面MTまたはPT）および合格基準を用いて修正溶接部を検査し、規格を超える欠陥がないことを確認する必要がある。 修理のタイミング 焊接後の熱処理は過大な溶接応力を除去することを目的としているため、熱処理が必要な容器は一般的に、熱処理前に溶接の修正を行うべきである。 圧力試験後に溶接による修正が必要な場合、修正の深さが壁厚の1/2を超えると、我が国の関連法規や規格（例えばGB/T150）に基づき、再度耐圧試験を行う必要がある。 修理回数：以前は、溶接部の同じ箇所を何度も修理することで、繰り返し加熱されることにより結晶粒が成長し、容器の安全な運用に影響を与えるのではないかと懸念されていました。しかし、何度もの試験を経て、何度も修理を行っても結晶粒が成長する傾向は顕著ではなく、容器の安全な運用に危険をもたらすことはないことが証明されました。 したがって、溶接部の同じ位置での修正回数が2回を超えたからといってその溶接部を不良と判断するのは根拠がない。上記の理由から、我が国の規格では溶接部の同じ箇所に対する再溶接回数については強制規定が設けられておらず、「2回を超えないことが望ましい」という表現が用いられている。2回を超えた場合には、以下のような警告措置が定められている。すなわち、「再溶接を行う際には必ず製造元の技術責任者の承認を得ること、また再溶接の回数や部位、状況は容器の品質証明書に記載しなければならない」とされており、これは溶接工程の規律を厳格に守るためのものである。 ステンレス容器の溶接修正 金属の結晶粒界に沿って発生する腐食を粒間腐食と呼びます。粒界腐食はステンレス鋼の主要な腐食形態の一つであり、その溶接部の溶接痕や熱影響部にもしばしば粒界腐食が発生する。その原因は、ステンレス鋼が500℃～700℃の温度で一定時間保持されると、クロム炭化物が析出することによって粒界部のクロムが減少し、それが粒界腐食を引き起こすためである。 粒界腐食は、ステンレス製容器における極めて危険な破壊形態であり、外観寸法や金属光沢はほとんど変わらないものの、材料の機械的性質が大幅に低下するのが特徴です。 粒間腐食を防ぐためには、ステンレス鋼の粒間腐食感受性試験方法に関する規格から適切な方法を選定し、材料（溶接材を含む）を厳しく選別して、粒間腐食に対する耐性が確保されるようにしなければならない。溶接の修正時に材料の選定や作業の不備により、元々持っていた粒間腐食抵抗性が損なわれる可能性がある。そのため、GB 150などでは「特別な耐腐食性が求められる容器や圧力部品においては、修正部分でも元の耐腐食性能を維持しなければならない」と規定されている。 したがって、修正溶接時にはできるだけ低い溶接熱入力を用い、複数回の溶接を行う際には層間温度を厳格に管理し、前の溶接層が約60℃まで冷却されてから次の溶接を行うことで、溶接部が感受性温度範囲内に留まる時間を短縮する；また、強度を確保する条件のもとで、炭素の析出や結晶間のクロム欠乏の可能性を低減するため、できるだけ超低炭素のオーステナイト系ステンレス鋼用ワイヤーを使用する。