鋼構造用ボルトの溶接後熱処理の機能と施工上の注意点

溶接中鋼構造用ボルト不均一な加熱と冷却は、内部構造上の制約や外部アセンブリの制約とともに、溶接後のコンポーネント内部に残留溶接応力をもたらします。残留溶接応力は溶接継手の実際の支持力を低下させ、塑性変形を引き起こします。過剰な残留応力はさらに部品の変形、亀裂、さらには構造損傷を引き起こす可能性があり、鉄骨構造の安全性と安定性に重大な影響を及ぼします。

1. 溶接後水素除去熱処理の機能

溶接後の水素除去は低温熱処理プロセスであり、溶接温度が 100 度未満に下がる前に実行する必要があります。標準的なプロセスパラメータは、加熱温度 200 度から 350 度、保持時間 2 から 6 時間です。このプロセスにより、溶接部や熱影響部からの遊離水素の放出が促進され、低合金鋼溶接部の低温割れや遅れ割れが効果的に防止され、溶接継手の安定性が大幅に向上します。

2. 溶接後歪取り熱処理の機能

応力除去熱処理は、残留溶接応力を解放して均一化するために、高温での鋼の降伏強度を低下させ、鋼構造の製造に不可欠な溶接後プロセスとして機能します。大きく分けて「全体高温焼戻し」と「局部高温焼戻し」の2つの方法があります。

全体高温焼戻し：溶接部品全体を加熱炉に入れ、指定温度まで徐々に加熱し、一定温度に保持した後、炉内または大気中で冷却します。この方法により溶接残留応力を80～90％除去でき、優れた応力除去効果が得られます。

局部高温焼戻し: 溶接シームと隣接する熱影響を受ける領域のみを局部的に加熱し、ゆっくりと冷却します。局所的な応力ピークを軽減し、応力分散のバランスをとり、部分的な応力緩和を実現します。加熱炉に一体的に設置できない大型の鋼構造部品に適した工法です。

3. 熱処理による溶接継手の性能向上

特定の合金鋼の溶接後、溶接部や熱影響部に硬化した微細構造が容易に形成され、その結果、接合部の可塑性、靭性が低下し、機械的特性が低下します。さらに、残留応力と水素脆化の複合効果により、硬化した溶接継手に重大な損傷が生じる可能性があります。標準化された溶接後熱処理により、金属組織が最適化され、溶接粒が微細化され、溶接継手の可塑性、靭性、総合的な機械的特性が大幅に向上し、鋼構造の接続強度と長期使用安定性が確保されます。

4. 高張力鋼構造用ボルトの分類

高張力鋼構造用ボルト 大きく分けて、大形六角高力ボルトとせん断ねじり高力ボルトの2種類に分かれます。大型六角高力ボルトは従来の高力ねじ締め具です。せん断ねじり高力ボルトは、大型六角ボルトをベースに最適化・改良されており、施工適応性の向上、正確な予圧制御、手作業による施工ミスの最小化を特長としています。

5. 鋼構造用ボルトの施工仕様書と注意事項

高張力鋼構造用ボルトの締め付けは、仮締めと本締めの2段階の手順で行うのが一般的です。 1段階での本締めは厳禁です。インパクト電動レンチや調整式トルク電動レンチによる仮締めが可能で、連結プレート間の隙間をなくし予圧を均一に分散します。

本締めにはボルトの種類に応じた専用工具を使用します。せん断ねじり高力ボルトは専用のせん断ねじり電動レンチを使用し、テールブレイクを基準とした締付けとなります。大型六角高力ボルトは、トルク電動レンチを使用し、設計トルク値を厳守して仕上げる必要があります。

構造構成の観点から: 大きな要素の完全なセット六角高力ボルト アセンブリはボルト 1 つ、ナット 1 つ、ワッシャー 2 つで構成されます。せん断ねじり高力ボルトアセンブリは、ボルト 1 つ、ナット 1 つ、ワッシャー 1 つで構成されます。取り付けの際は、適合するオリジナルのアクセサリを使用する必要があり、異なるアクセサリを混合して組み立てることは禁止されています。