酸化物巻き込み

物理化学的作用メカニズム

酸化物介在物は、溶融池内の酸素がアルミニウム、ケイ素、マンガン、チタンなどの元素と反応すると発生する。この反応で固体の酸化物粒子が形成される。通常、これらの粒子はスラグとして表面に浮上する。溶融金属が急速に凝固したり、スラグが完全に除去されないと、粒子は溶接部内に閉じ込められたままになる。粒子はもろく、鋼とは熱膨張が異なる。そのため、粒子境界に応力集中が生じる。

冶金学的な重要性と溶接時のリスク

酸化物介在物は内部ノッチとして作用する。これらは溶接部の切欠靭性と疲労強度を低下させる。動的荷重が加わると、これらの介在物から割れが発生する可能性がある。特に危険なのは線状または面状の介在物で、断面を弱めるからだ。高張力鋼では、酸化物介在物が脆性破壊を引き起こすことがある。また、介在物が局部腐食の起点となるため、耐食性も低下する。

現場実務と作業指示

酸化物介在物を避けるには、きれいな開先面を確保すること：研削やブラシがけで錆、スケール、油、塗料を徹底的に除去する。酸素の侵入を防ぐため、適切なシールドガスを十分な流量で使用する（例：Arまたは混合ガス、10–15 l/min）。溶接棒またはワイヤを均一に動かし、スラグが浮上できるようにする。多層盛りでは、各パス後にスラグハンマーとワイヤブラシでスラグを完全に除去する。予熱温度とパス間温度を規定範囲内に保ち、急速凝固を避ける。溶接後は、目視および非破壊検査で溶接部に介在物がないか確認する。