低温割れ | 溶接の技術と知識

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低温割れ（Cold Crack / Delayed Crack）とは、主に溶接金属またはその周囲の熱影響部（HAZ）で発生する割れの一種であり、溶接直後ではなく、冷却後数時間〜数日経ってから発見される遅れ割れ（遅延割れ）です。

一般的には、鋼材（特に高強度鋼や炭素鋼）を溶接した際に、溶接部が常温付近に冷却された後に発生することから、「低温割れ」と呼ばれています。この割れは非常に細かく目視では発見しにくく、内部に進展して最終的に構造物の破壊に至ることもあります。

低温割れが発生するためには、以下の4つの条件が同時に存在する必要があります。これを「低温割れの4要因」と呼びます。

溶接時に溶接金属やHAZに水素が取り込まれると、冷却後に材料内部に拡散性水素（ディフューザブル水素）が残留します。この水素が内部応力によって凝縮し、割れの起点となります。

溶接部は急激な加熱と冷却によって内部応力（拘束力）が発生します。構造物の形状や取り付け状態によっては、この応力が高まり、割れの進展を助長します。

冷却過程で母材やHAZがマルテンサイト化などの硬化組織になると、靱性が低下し割れが発生しやすくなります。これは特に炭素含有量の多い鋼や高強度鋼で顕著です。

溶接部が大気温度にまで冷却されたとき、材料の延性が低下して割れやすくなることがあります。溶接後の冷却速度が早いと、特に低温割れの危険性が高まります。

低温割れを防止するためには、上記の4要因をコントロールすることが基本です。主な対策を以下に示します。

低温割れは肉眼で確認できないため、溶接後には非破壊検査（NDT）を行う必要があります。よく使われる検査方法は以下の通りです。

たとえば、造船や橋梁のような大規模鋼構造物では、溶接部が極めて多く、しかも厚板や高張力鋼が多用されるため、低温割れが構造物全体の安全性に直結します。過去には低温割れによって橋桁が破断した事例や、圧力容器の破損が報告されており、非常に重大な問題です。

低温割れは、溶接作業において不可視かつ遅延して発生する非常に危険な現象です。しかし、原因が明確であり、水素、拘束力、母材特性、温度の4つの要素を適切に管理することで、その発生を予防できます。

溶接作業の安全性と品質を担保するためには、以下の点を徹底することが重要です：

正しい知識と計画的な施工管理により、低温割れは予測・防止可能な欠陥となります。