【黒皮除去】ステンレスや鉄板から除去しよう！黒皮発生の原因とは？

鋼材に発生するサビ

鋼材に発生するサビは赤サビと黒サビの2つがあります。赤サビは自然発生するサビであり、鋼材が空気に触れると時間とともに発生します。鉄に浸食して腐食させるので、赤サビは好まれません。黒サビは熱間圧延の工程で発生するサビであり、鉄の表面を酸化膜で覆います。そのため、黒サビは赤サビなどから材料を守る働きを担っているのです。ただし、黒サビには小さな穴が開いており、そこから赤サビが発生する危険性があります。

黒皮の特徴

黒皮の厚みは不均一であり、場所によってはピンホールのような小さな穴が開いています。肉眼で見えないような小さな穴ですが、そこから鋼材表面が酸素に触れてサビてしまうのです。黒皮は防腐効果がありますが、剥がれやすく小さな穴が空いているので、防錆目的に使うには不十分です。見た目が悪く、厚みが一定でないので寸法精度もあまりよくないため、多くの場合には黒皮を除去してから使用します。

塗装前や溶接前に、ステンレスや鉄板に黒皮があれば除去するのが一般的です。小さな粒子をぶつけるショットブラスト加工、酸で溶かして除去する酸洗い、グラインダーなどで削って除去する方法があります。

黒皮がある状態で溶接すると溶接部分の強度が下がる

黒皮があるまま溶接すると、除去してから溶接した場合に比べて、大幅に強度が下がります。酸化鉄である黒皮が溶接部分に残っていると赤サビが発生しやすくなり、溶接部分の密着性や強度を低下させます。ただし、溶接部分の範囲が広いと、それだけ黒皮を除去する部分も多くなります。その場合、コストが高くなる可能性も考慮しなければなりません。

ピットやブローホールを発生させる

黒皮があるまま溶接すると、溶接部分にピットやブローホールが発生します。作業の際、溶接部分に付着した黒皮がガスを発生させ、溶接部分に閉じこめられます。そうなるとガス部分が空洞となり、ピットやブローホールが発生するのです。これらがあると溶接欠陥といわれ、溶接部の強度を下げます。また、溶接欠陥がある場合、レントゲン検査でその部材は不合格となってしまいます。

Tig溶接だと溶接できない

Tig溶接はアーク溶接の一種であり、空気中のアーク放電である放電現象を利用して金属同士をつなぎ合わせる方法です。溶接する部材に黒皮が残っていると、Tig溶接ができません。黒皮を取らずに無理に溶接すると、黒皮の炭素が混ざって硬化し、金属が割れやすくなります。

どのような溶接でも、溶接部分に黒皮がとけ込むのを防ぐために、最低でも20mmは黒皮を除去します。つまり溶接部分の中心から左右10mmは黒皮を取り除くということです。グラインダーで磨いて黒皮を除去する場合は、磨きすぎないようにすることが大切です。磨きすぎると金属が摩耗し、厚みが薄くなるので注意が必要です。精度のいる部材では、0.1mm単位で寸法が設計図と同じかどうかチェックされます。