高強度焼入れ・焼戻し鋼（S690–S960）の溶接：冷却時間がすべてを支配する

これらの鋼が異なる点

S690QL、S890QLおよびS960QL（EN 10025-6）は、合金の豊富さからではなく焼入れ・焼戻しされた組織から690–960 MPaの降伏強さを得ており、その炭素当量は意外に中程度です。したがって溶接性の問題は化学的ではなく熱的なものです。誤った冷却サイクルは、熱影響部（HAZ）を硬化させて割れ感受性の高い状態にするか、焼戻して軟化域とし最弱の連結部にします。

t8/5の概念

これらの鋼における溶接冷却はt8/5で規定されます。これは溶接部が800 °Cから500 °Cまで冷却するのにかかる時間です。この区間は、HAZの硬さと靭性を決める相変態範囲をカバーします。

• 過度に短い場合（入熱が非常に小さい、厚板で予熱なし）：硬くて脆いHAZとなり、水素割れのリスクがあります。
• 過度に長い場合（入熱大、過度の予熱／層間温度）：結晶粒成長と過焼戻しにより、HAZ軟化と靭性低下が生じます。

鋼材メーカーは通常、およそ5–20秒の範囲のt8/5（S960ではより狭い）を推奨し、これは予熱温度、入熱および板厚という三つの変数を一緒に調整することで達成します。手順は入熱単独ではなく、この範囲に対して認定されます。

入熱と温度

目安となる実務は次のとおりです（ミルのデータシートが優先します）。

• 入熱は一般におよそ0.5–1.5 kJ/mmに制限され、鋼種レベルが上がるにつれて低下します。
• 予熱は控えめで、板厚と継手の合計板厚に応じてしばしばなしから~125 °C程度です。過度の予熱はt8/5を長くしHAZを軟化させるためです。
• 層間温度には上限があり、鋼種に応じて頻繁に150–250 °Cとされます。パスごとに温度が上昇し続ける継手は範囲から外れていきます。

溶加材：整合か低整合か

どちらの方針も正当です。

• 整合溶加材（例えば690-級または890-級ワイヤ）は、継手が母材の完全な強度を発揮しなければならない箇所で用いられ、厳格な水素管理（H5級溶接材料、清浄で乾燥した保管）を伴います。
• 低整合（柔らかい）溶加材は、すみ肉溶接や完全強度を要しない継手に広く用いられます。延性のある溶着金属が拘束応力を緩和し、開先のばらつきや割れリスクに対してはるかに寛容ですが、設計者が承認しなければならない強度低下を受け入れます。

どちらを選んでも、低水素は交渉の余地がありません。これらの鋼種は、S355ならやり過ごせる水素量でも割れます。

工場での規律

• 実際のt8/5に関連するパラメータを記録した認定WPSに従ってください。電流を上げて溶接者に「速く」させないでください。溶接速度は入熱に直接入ります。
• 予熱を均一に行い測定してください。開始時だけでなく、パス間で層間温度を監視してください。
• メーカーが承認しない限り溶接後熱処理は行わないでください。通常の応力除去サイクルは部品全体を焼戻し、納入強度未満にしてしまいます。
• 熱切断による端部は仕上げし、仮付け溶接は継手自体と同じ予熱と溶接材料で行ってください。寸法不足で予熱のない仮付けは、典型的な割れの起点です。