サーモウェル部材の溶接部クラックが起こる原因

サーモウェル部材の溶接部クラックが起こる原因と現場目線での対策

はじめに―サーモウェルとその重要性

サーモウェルは温度センサなどの保護管として用いられ、配管やタンク内の媒体からセンサを守る非常に重要な役割を担っています。

製造業現場での長期安定運用には、溶接品質が製品の生命線となります。

ところが、「サーモウェルの溶接部でクラック（ひび割れ）が発生した」というトラブルは今も一定数見受けられます。

本記事では、現場で起こりがちな“サーモウェル部材の溶接クラックが発生する根本要因”を、時代背景や業界事情も踏まえつつ深掘りし、対策のヒントを提供します。

サプライヤー、現場の設計・製造担当、バイヤー―それぞれの立場でも役立つ内容を、実践目線でまとめました。

現場で頻発する！溶接クラックの典型パターン

サーモウェルの溶接部におけるクラック発生パターンには、実は一定の“業界あるある”が存在します。

その背景には、昭和時代から続く設計思想や作業慣習、デジタル化が遅れているアナログ現場特有の問題が根深く関係しています。

1. 材質違い・成分差による応力集中

サーモウェルの筒部（シース）とフランジやネジ山などの接続部分では、異なる金属や相違するロット材を組み合わせることが珍しくありません。

この結果、両部材の熱膨張率や硬さのわずかな差異が、化学組成のちょっとした違いも含めて、溶接部に大きな残留応力を生み出します。

特に高温工程や急冷工程を経ると、応力の歪みが顕在化しやすく、運用中の微小振動や圧力変動でクラックの起点となります。

これは部材調達の際の“歩留り重視”“予算制約”といった現場事情と絡む事象です。

2. 溶接作業の属人化・技量落差

中小工場・下請け業者ほど作業スタッフの“ベテラン頼り”になりがちです。

マニュアルや溶接WPS（溶接施工要領書）は形骸化、溶接条件設定も「感覚」や「勘」に偏る傾向があります。

ときに、忙しさや納期プレッシャーから工程飛ばし・時短作業が横行し「合せ面の管理」「予熱・後熱の徹底」など繊細な部分への配慮が抜けるケースが多々あります。

この属人性ゆえに、溶接肉盛りの厚みムラ、内部に微細な空洞（ポロシティ）の発生、急激な冷却による硬化割れ――こうした初歩的要因が現場で頻発しています。

3. 設計・図面指示の曖昧さ

製造業の“紙文化”や前例踏襲型設計、それに伴う「図面の曖昧指示」がいまだ根強く残っています。

例えば、「JIS規格でOK」「いつものやり方で頼む」といった指示は、現場にとっては判断の余地が広くなりすぎ、品質の一貫性を損ねます。

溶接前処理（開先角度、板厚、クリアランス等）の設計指定が曖昧だったり、現物サンプルがバラついたまま再現されたりしやすいのです。

しかも、設計・図面作成者と現場溶接者のコミュニケーション不足が常態化し、トラブル再発の温床になっています。

サーモウェル溶接クラックの主因を科学的に整理する

では、溶接部クラックはどのようなメカニズムで起こるのでしょうか？ここでは材料科学や溶接工学の視点から整理します。

材料応力・耐力を超える「脆性破壊」

金属溶接部は母材に比べて結晶粒が粗大化しやすく、非金属介在物（スラグ等）が巻き込みやすい構造です。

急激な加熱冷却（特にステンレスや合金鋼系）では溶接金属が硬く脆くなり、運用中の熱サイクルや振動、応力集中部でミクロクラックが進展。

さらには、圧力脈動や化学腐食要因が重なると、割れ易さ（脆性破壊靱性）が急激に落ちて破断します。

「溶接熱割れ」＆「冷却割れ」

溶接中・直後に発生する「熱割れ」と、冷却段階（溶接後数時間～数日）で進行する「冷却割れ」も見逃せません。

低温割れは水素の影響が大きく、「乾燥不十分な溶接棒」「脱脂不備」「防湿不備」などの管理不十分が直接要因となります。

長期間の「クリープ割れ」や「疲労割れ」も溶接技術・材料管理の影響を色濃く受けます。

現場で誤解されやすい「溶接外観」の落とし穴

見た目がきれいなビード（盛り上がり）＝良品、という固定観念も要注意です。

内部まで高温が伝わらず内部に未融合・スラグ巻き込みが発生すると、いくら外観が美麗でもサービス中にクラックへとつながります。

非破壊検査の省略や簡素化が、時間差トラブルの引き金にもなります。

業界動向とクラック低減への「現場発」アプローチ

日本の製造業は、サーモウェルひとつを例に取っても“昭和的な暗黙知”が色濃く残っています。

「なぜクラックが根絶できないのか？」――その答えは、単なる技術の問題だけではありません。ここでは最新動向および現場主導の変革へのヒントを共有します。

1. DX化・デジタル監視技術の導入遅れ

製造工程の可視化・一元監視は、大手では進みつつあれど、中小や下請け現場では「帳簿・日報手書き」や「紙の工程管理」が未だ主流です。

ロット番号・工程データ・溶接士の実績をデジタル記録しPDCAサイクルを回せるかどうかが、品質安定の大きな分岐点となります。

2. サプライヤーとバイヤーの「現場ギャップ」

バイヤー側はコスト・納期・工程管理の三拍子で要求を高める一方、サプライヤー側は「現場の限界」を背景にやりくりせざるを得ません。

このギャップが溶接部クラックの温床となることも多く、両者が現場実態を共有する場・風通しの良いコミュニケーション環境づくりが不可欠です。

3. 予防保全・事後保全の意識改革

サーモウェルの設計・検査・補修は「壊れてから直す」事後保全から、「先回りして点検する」予防保全へシフトすることが世界的な潮流です。

非破壊検査（PT検査、UT検査）を正規工程に組み込み、1点モノの溶接記録もルーチン化することで、トラブルの芽を未然に摘む“仕組み作り”が成果を上げ始めています。

実践的なクラック防止策―工場目線の具体的提案

ハイレベルな理論や高価な設備投資だけでは、現実の工場は変わりません。

昭和的な暗黙知と現代的な品質管理をどう両立させるか。その現場感覚を重視した防止策を紹介します。

1. 材料トレース管理の再徹底

ロット混入・交換事故が起きやすい点を踏まえ、材料の入荷・検品から製品番号での一元管理を推進します。

トレーサビリティ記録を紙だけでなく最小限のデジタル化で残し、どの材料ロットがどの製品に使われたか、万一のトラブル時にすぐ追跡できる体制をつくります。

2. 溶接技能者の技術画一化と研修機会の拡充

ベテランへ依存しすぎず、WPS（溶接施工要領書）とトレーニング記録を明文化。

工程段取りや予熱温度なども都度「見える化」し、若手・中核技術者の育成を進めます。

QCサークルや現場勉強会の場を活用し、「なぜ？」から振り返る文化を根付かせます。

3. 設計・品質部署と現場の連携強化

図面指示や仕様情報の“伝言ゲーム化”を排し、設計者自ら現場に足を運んで打ち合わせるスタイルを復活させます。

チャットツールやオンライン会議での“リアルタイム情報共有”も近年は効果的です。

現場からの「些細な声」を設計変更や改善活動につなげる、双方向の風土づくりが重要です。

まとめ ― 業界の未来を切り開くために

サーモウェル部材の溶接部クラックという一見ニッチなテーマにも、製造業現場の課題が凝縮されています。

溶接クラックの発生要因は、「材料の違い、溶接技術、設計指示の甘さ」だけではなく、アナログ志向や現場主義に根差した文化的要素も大きく作用しています。

それを現場目線で打開するには、「材料・工程・設計・現場」の枠を超えた共創と、ちょっとしたDX、コミュニケーションの再構築が不可欠です。

サプライヤーもバイヤーも、“今ある知”と“新しい知”の両輪で挑めば、誰もがトラブルに悩まされない「次世代のものづくり現場」がきっと実現すると信じています。

製造業に携わるあなたの現場でも、ぜひこの記事の視点をヒントに、着実な一歩を踏み出してみてください。