ステンレス鋼溶接の基礎知識：割れ・腐食対策から溶接法まで徹底解説

ステンレス鋼は、その美しい外観と優れた耐食性から、様々な産業分野で広く利用されています。
しかし、溶接時には特有の注意点があり、適切な対策を講じないと、割れや腐食などの問題が
発生する可能性があります。

この記事では、ステンレス鋼溶接時の注意点と歪み防止策について、学会の講習会資料や
文献を参考に解説します。

オーステナイト系ステンレス鋼は、炭素鋼に比べて比較的容易に溶接できます。
しかし、溶接条件や環境によっては、**高温割れ（凝固割れ）、粒界腐食、
応力腐食割れ（SCC）**などが生じることがあります。

オーステナイト系ステンレス鋼溶接時に最も発生しやすいのが高温割れです。
これは、溶接収縮歪みが原因で発生し、割れの形態としては縦割れやクレータ割れなどがあります。

溶接金属中のリン（P）と硫黄（S）の含有量が多いほど高温割れ感受性は高まりますが、
フェライト量が多くなると高温割れの発生を抑制できます。
オーステナイト系ステンレス鋼溶接金属の凝固割れ感受性は、フェライト量と密接な
関係があると言われています。

一般的に、ステンレス鋼は腐食しにくいと思われていますが、それは**クロム（Cr）**を
12%以上含むステンレス鋼が、腐食環境下で優れた耐食性を示すためです。

Crは腐食環境下で酸化し、水と反応して緻密な水酸基皮膜を形成します。この皮膜が腐食の進行を阻止し、ステンレス鋼の耐食性の根源となっています。この膜は不動態皮膜と呼ばれています。

応力腐食割れは、以下の3つの条件が満たされた場合に発生する現象です。

応力腐食割れは、**活性溶解型（APC）と水素脆化型（HE）**に大別されます。
狭義の応力腐食割れは、活性溶解型のみを指します。

溶接熱影響部は、1000℃以上に加熱された溶体化部と、500～850℃程度に加熱された
炭化物析出部に分けられます。

炭化物析出部では、オーステナイト粒界にCr炭化物が析出し、粒界近傍のCr固溶濃度が
低下するため、粒界腐食を起こしやすくなります。

このようにCr炭化物が析出し、粒界腐食感受性が増す現象を鋭敏化といいます。
腐食環境中では、この部分にウェルドディケイと呼ばれる溝状腐食を生じることがあります。

鋭敏化防止策：

溶接方法および溶接条件の適切な選定により溶接入熱を小さくするか、水冷しながら溶接し、
Cr炭化物が析出しやすい鋭敏化温度域（500～850℃）の冷却速度を速くする。
0.03%C以下の低炭素ステンレス鋼（SUS304L、SUS316Lなど）を使用する。
Ti、Nbなどを添加した安定化ステンレス鋼（SUS321、SUS347）を使用する。
粒界析出を起こした材料は溶接後、炭化物を固溶させるため固溶化処理（1000～1100℃加熱後
急冷）を施す。