肉盛溶接とは
肉盛溶接とは、金属部品の表面に溶接で金属を盛り付け、耐摩耗性・耐食性・耐熱性などの性能を向上させたり、摩耗した部分を元の形状に復元したりする表面改質技術です。
一般的な溶接は、金属同士を接合することを目的としています。一方、肉盛溶接は部品の表面に肉盛材料を溶接し、新たな機能を付与したり、摩耗や損傷を補修したりすることを目的としています。
設備や機械部品は、長期間の使用によって摩耗・腐食・熱などの影響を受け、性能が低下していきます。肉盛溶接を施すことで、部品を新品に交換することなく再利用できるため、設備の長寿命化やメンテナンスコストの削減、設備停止時間の短縮につながります。
東京ハードフェイシングでは、使用環境や用途に応じて最適な肉盛材料・施工方法を選定し、製鉄設備・石油精製設備・樹脂成形設備など、さまざまな産業分野の部品に肉盛溶接を行っています。
肉盛溶接と一般的な溶接の違い
「溶接」と聞くと、金属同士を接合する技術を思い浮かべる方が多いのではないでしょうか。
一般的な溶接は、複数の部材を一体化させることを目的とした加工技術です。一方、肉盛溶接は部品の表面に金属を盛り付けることで、耐摩耗性・耐食性・耐熱性などの性能を向上させたり、摩耗した部分を補修・復元したりすることを目的とした技術です。
つまり、一般的な溶接が「つなぐ技術」であるのに対し、肉盛溶接は「守る・補修する・性能を高める技術」といえます。
東京ハードフェイシングでは、使用環境や部品の状態に応じて最適な肉盛材料と施工方法を選定し、部品の寿命延長と設備の安定稼働を実現しています。
一般的な溶接との比較
| 項目 | 一般的な溶接 | 肉盛溶接 |
|---|---|---|
| 目的 | 部材同士を接合する | 部品表面の性能向上・補修 |
| 対象 | 新規製作・組立 | 摩耗・腐食・熱で劣化した部品 表面改質を要する部品 |
| 加工内容 | 金属同士を接合 | 表面に肉盛材料を溶接 |
| 効果 | 構造物を組み立てる | 耐摩耗性・耐食性・耐熱性の向上、形状復元 |
| 主な用途 | 建築・橋梁・配管・機械製作 | 製鉄設備・石油精製設備・樹脂成形設備・産業機械 |
肉盛溶接の目的・メリット
肉盛溶接は、単に摩耗した部品を補修するだけではありません。部品が使用される環境や目的に応じて最適な肉盛材料を選定することで、耐摩耗性・耐食性・耐熱性などの性能を向上させ、設備の安定稼働やメンテナンスコストの削減に貢献します。
新品部品へ交換するだけではなく、既存部品を有効活用できることも、肉盛溶接の大きなメリットです。
肉盛溶接の6つのメリット
MERIT.01
相反する特性の共存
母材は硬度を控えて靭性を持たせ、必要な部分のみ高硬度とするなど必要な個所に必要な特性を持たせることが可能となります。
MERIT.02
耐摩耗性の向上
摩擦や衝撃を受ける部品は、使用を続けることで徐々に摩耗していきます。
肉盛溶接によって耐摩耗性に優れた材料を表面に形成することで、摩耗の進行を抑え、部品の寿命を延ばすことができます。
MERIT.03
耐食性の向上
薬品や水分、ガスなどにさらされる環境では、部品が腐食することで性能が低下することがあります。
使用環境に適した肉盛材料を選定することで、腐食を抑制し、設備の信頼性向上につながります。
MERIT.04
耐熱性の向上
高温環境で使用される部品は、熱による変形や劣化が発生しやすくなります。
耐熱性に優れた肉盛材料を用いることで、高温環境下でも安定した性能を維持し、部品の寿命延長に貢献します。
MERIT.05
摩耗部の
補修・形状復元
摩耗や損傷によって寸法が変化した部品も、肉盛溶接によって必要な箇所へ金属を盛り付けることで、元の形状に近い状態へ復元できます。
新品へ交換することなく再利用できるため、修理費用や調達コストの削減につながります。
MERIT.06
コスト削減・
設備の長寿命化
肉盛溶接によって部品を再利用できるため、新品部品への交換頻度を減らすことができます。
必要な部分のみ改質することにより、部品全体を高価な材料とするよりもコストを低減することが可能となります。
東京ハードフェイシングの肉盛溶接技術
東京ハードフェイシングでは、長年にわたり培ってきた肉盛溶接技術をもとに、製鉄・石油精製・樹脂成形など、さまざまな産業分野の部品補修・表面改質を行っています。
部品の材質や形状、使用環境によって求められる性能は異なります。当社では、使用条件に応じて最適な肉盛材料と溶接方法を選定し、耐摩耗性・耐食性・耐熱性などの性能向上を実現しています。
施工時の温度管理
肉盛溶接では、母材の材質や形状、施工条件に応じた適切な温度管理が重要です。
溶接前に適切な予熱を行うことで、母材と溶接部の急激な温度変化を抑え、溶接割れの防止や安定した施工につなげます。
肉盛溶接前の予熱作業
多彩な溶接方法に対応
肉盛溶接では、部品の用途や形状、使用環境に応じて最適な溶接方法を選択することが重要です。
東京ハードフェイシングでは、以下の溶接方法に対応し、それぞれの特長を活かした施工を行っています。
| 溶接方法 | 特徴 |
|---|---|
| ガス溶接 | 比較的熱影響を抑えながら施工でき、補修や肉盛に適した工法です。 母材との希釈を低く抑えることができるため、他の工法よりも少ない肉盛り厚みで肉盛材料本来の性能を発揮させることが可能です。 |
| アーク溶接 | 幅広い材料・製品に対応できる代表的な工法で、耐摩耗肉盛などにも多く採用されています。 |
| プラズマ（PTA）溶接 | 高品質な肉盛層を形成できる工法で、精密性・耐久性が求められる部品に適しています。 |
| レーザー溶接 | 熱影響を最小限に抑え、高精度な肉盛が可能です。薄肉部品や高精度な補修にも対応します。 |
※その他、部品や用途に応じた各種溶接工法にも対応しています。
ロボットによる自動肉盛溶接
当社では、施工対象や数量に応じて、溶接ロボットを使用した自動肉盛溶接にも対応しています。
ロボットによる自動施工により、広範囲への肉盛や同一形状品への連続施工において、安定したビード形状と肉盛厚さを確保し、均一な品質と施工効率の向上を図ることができます。
溶接ロボットによるカッターへの硬化肉盛溶接
サブマージアーク溶接
サブマージアーク溶接は、粒状のフラックス中でアークを発生させて溶接を行う方法です。大電流での溶接が可能で、溶着速度が速く、広範囲を効率的に施工できる特長があります。
当社では、ロールやローラーなどの大型部品への肉盛溶接にもサブマージアーク溶接を活用しています。
サブマージアーク溶接によるロールへの肉盛施工
施工事例
CASE 01FCC（流動接触分解）装置用の心臓とも呼ばれる 排ガス用スライドバルブ
対象設備
約700℃の高温排ガスが流れるスライドバルブのため、バルブボディには大きな熱負荷がかかります。また、排ガスに同伴する触媒の微粒子によるエロージョン（摩耗）も発生するため、耐熱性・耐摩耗性の向上が課題となっていました。
施工内容
高温排ガス用スライドバルブボディの内面に、六角形状の金属製HEXメッシュを溶接固定し、その区画内に耐熱性・耐摩耗性に優れたアルミナ系セラミックスを施工しました。大口径で分岐部を持つ複雑なボディ形状に合わせ、曲面や接続部まで均一な保護層となるよう施工しています。
施工効果
アルミナ系セラミックスによって、金属製ボディへの熱影響と摩耗を抑制し、約700℃の高温環境における長期使用を実現。バルブボディの長寿命化や補修・交換頻度の低減、排ガス設備の安全かつ安定した操業に貢献します。
CASE 02大型ストレート配管
- ストレート配管の内面硬化肉盛施工を行いました。
- この配管は、運転中は流体や同伴物が配管内面に繰り返し接触するため、短期間の使用で非常に激しい摩耗で肉厚減少が発生します。
- そこで今回は、配管内面にクロム（Cr）を20％以上含む高クロム系材料を肉盛溶接し、耐摩耗性に優れた硬化層を形成しました。この肉盛層が母材の表面を保護し、摩耗の進行を抑えます。
- 写真からも分かるとおり、本製品は非常に大口径かつ長尺の大型配管です。内周全面へ均一な肉盛層を形成するため、大型回転装置に据え付け、回転速度や溶接条件、入熱を管理しながら施工しました。大型重量物の内面施工には、高度な設備と熟練した溶接技術が求められます。
- 今回の施工により、配管の長寿命化、交換・補修頻度の低減、メンテナンスコストの削減を図り、安全かつ安定した操業に貢献します。