脱酸

物理化学的作用メカニズム

溶融鋼中では酸素は原子状に溶解している。凝固時に酸素の溶解度は急激に低下する。酸素はガスとして逃げようとするか、鉄と結合して酸化鉄となる。どちらも溶接部を損傷する。脱酸では、酸素親和性のより高い元素、例えばケイ素、マンガン、アルミニウムを添加する。これらの元素は酸素を直ちに固体または液体の酸化物として結合する。酸化物は密度が低いため浮上し、スラグとして取り除かれる。これにより、鋼中に自由酸素はほとんど残らない。

溶接における冶金的関連性とリスク

十分な脱酸がないと、凝固時にガス泡が形成される。これらの気孔は溶接部を弱め、漏れの原因となり得る。同時に、硬く脆い酸化物介在物が生じ、ノッチとして作用して靭性を低下させる。動的負荷がかかると、そのような溶接部は早期に破断する。脱酸剤の過剰も有害である：ケイ素やマンガンの過剰は組織をより高い硬さに移行させ、高温割れを促進する可能性がある。

現場実務と作業指示

実務者は、母材と表面に応じて溶加材を選択する。非合金鋼には、十分なマンガンとケイ素を含むワイヤまたは棒電極（例：G3Si1で1.5 % Mnおよび0.8 % Si）を使用する。錆びたまたはスケールの付いた板では、脱酸成分を増やすか、溶接縁を事前に機械的に清掃する。各パス変更後にスラグを完全に除去し、酸化物が巻き込まれないようにしなければならない。