風力発電タワーの溶接に関する注意事項

風力発電タワーの製造工程において、溶接は非常に重要な工程です。溶接の品質はタワーの生産品質に直接影響するため、溶接不良の原因と様々な予防策を理解しておくことが不可欠です。

1. 気孔およびスラグ介在物
気孔率：気孔率とは、溶融池内のガスが金属凝固前に排出されずに溶接部に残存することで形成される空洞のことです。このガスは、溶融池外部から吸収される場合もあれば、溶接冶金プロセスにおける反応によって生成される場合もあります。
（１）気孔が発生する主な原因：母材または溶加材の表面に錆、油染みなどがあり、溶接棒とフラックスが乾燥していないと、高温で錆、油染み、溶接棒のコーティングとフラックス中の水分がガスに分解し、高温金属中のガス含有量が増加するため、気孔の量が増加します。溶接線エネルギーが小さすぎると、溶融池の冷却速度が大きくなり、ガスの排出に不利になります。溶接金属の脱酸が不十分な場合も、酸素多孔性が増加します。
（２）ブローホールの害：ブローホールは溶接部の有効断面積を減少させ、溶接部を緩めるため、接合部の強度と塑性を低下させ、漏れを引き起こします。気孔は応力集中を引き起こす要因でもあります。水素気孔は低温割れの原因にもなります。

予防策：

a. 溶接ワイヤ、作業溝、およびその周辺表面から、油汚れ、錆、水、その他の異物を取り除きます。
b. アルカリ溶接棒およびフラックスを使用し、十分に乾燥させること。
c. 直流逆接続および短アーク溶接を採用する。
D. 溶接前に予熱して冷却速度を遅くする。
E．溶接は比較的厳しい仕様に基づいて実施するものとする。

パチパチという音
結晶のひび割れを防ぐための対策：
a. 硫黄やリンなどの有害元素の含有量を減らし、炭素含有量の少ない材料で溶接する。
b. 柱状結晶や偏析を低減するために、特定の合金元素が添加される。例えば、アルミニウムや鉄は結晶粒を微細化することができる。
c. 熱放散条件を改善するために、溶け込みの浅い溶接を使用し、低融点材料が溶接表面に浮遊し、溶接部内に存在しないようにする。
d. 溶接仕様は適切に選択し、冷却速度を低減するために予熱および後熱を採用しなければならない。
e. 溶接応力を低減するために、適切な組み立て手順を採用する。

再加熱によるひび割れを防ぐための対策：
a. 冶金元素の強化効果と、それらが再加熱割れに及ぼす影響に注意する。
b. 適度に予熱するか、後熱を利用して冷却速度を制御する。
c. 残留応力を低減し、応力集中を回避する。
d. 焼き戻し中は、再加熱割れが発生しやすい温度帯を避けるか、その温度帯での滞留時間を短縮する。

低温によるひび割れを防ぐための対策：
a. 低水素型アルカリ溶接棒を使用し、厳密に乾燥させ、100〜150℃で保管し、使用する際は、
b. 予熱温度を上げ、後加熱措置を講じ、層間温度は予熱温度以上とする。溶接部に脆性組織や硬質組織が生じないよう、適切な溶接仕様を選択する。
c. 溶接変形と溶接応力を低減するために、適切な溶接順序を選択する。
d. 溶接後、速やかに水素除去熱処理を実施する。