アークスタッド溶接の留意点と施工管理の重要ポイント

アークスタッド溶接の留意点と正しい施工管理を押さえよう

溶接後に「15度だけ曲げたスタッドは、そのまま本構造に使える」と知らず、全数打ち直しをして工期を大幅に遅らせた現場がある。

アークスタッド溶接の留意点①：施工前に確認すべき資格と専用電源

アークスタッド溶接は、「誰でもボタン一つで打てる」という印象を持たれがちな工法です。しかし、この認識が施工不良や法令違反の温床になっています。

一般社団法人スタッド協会が実施する「スタッド溶接技術検定試験」に合格した有資格者でなければ、正式な施工に従事できません。資格の種別は3つあり、A級（基本級）はスタッド軸径22mm以下の下向き溶接のみ、F級（専門級・太径）は軸径25mm以下の下向き溶接、B級（専門級・全姿勢）は軸径16mm以下の全姿勢溶接と、それぞれ施工できる範囲が異なります。専門級のF級・B級は、A級取得後1年以上の実務経験がないと受験資格すら得られません。資格種別が条件です。

施工現場でよく見落とされるのが、電源の問題です。アークスタッド溶接は1本あたり数百アンペアの大電流を瞬間的に繰り返し使用します。電源容量が不足すると、電流値が安定せず溶け込み不良を招きます。スタッド溶接専用電源の使用が原則で、電源から溶接ガンまでのケーブルも適正な太さと長さを守らなければなりません。例えばスタッド軸径19mmの場合、溶接電流は1,200A前後が必要で、ケーブルが細すぎると電圧降下が起きてまったく意図した溶接ができなくなります。これは使えそうです。

また、施工開始前には必ず「試験溶接」を実施してください。午前・午後それぞれの作業開始前、溶接装置の移動・交換時、スタッドの径が変わるたびに、2本以上の試験溶接を行い、外観確認と30度打撃曲げ試験で溶接条件を確認します。この試験溶接を省略したまま本施工に進む現場が後を絶ちませんが、後から全数やり直しになるリスクを考えれば、手間を惜しむべきではありません。

| 資格種別 | 軸径 | 施工可能姿勢 | 受験条件 |
|---|---|---|---|
| A級（基本級） | 22mm以下 | 下向きのみ | なし |
| F級（専門級） | 25mm以下 | 下向きのみ | A級取得後1年以上 |
| B級（専門級） | 16mm以下 | 全姿勢 | A級取得後1年以上 |

スタッド協会の資格情報と最新の検定スケジュールは、公式サイト（一般社団法人スタッド協会）で確認できます。

アークスタッド溶接の留意点②：溶接面の清掃とフェルール管理

「溶接前に少しくらい汚れていても、強い電流が流れれば焼き飛ぶ」。こう考えて清掃を軽視すると、取り返しのつかない溶接欠陥を招きます。

母材（フランジ面）に水分・著しい錆・塗料・亜鉛めっき・油分が付着している場合は、スタッド軸径の2倍以上の範囲をワイヤブラシやグラインダーで丁寧に除去・清掃しなければなりません。例えば軸径19mmのスタッドを施工するなら、溶接予定点を中心に直径38mm（一円玉約4枚分の直径）以上の範囲を清掃する計算です。塗装や油性ペンのマーキングも、必ず拭き取ってから施工に入ります。清掃が条件です。

特に見落とされやすいのが、フェルール（セラミック製の保護具）の状態管理です。フェルールはアーク発生中に外気を遮断し、スパッタの飛散を防ぎながら溶融金属を整形する重要な部材です。欠けているもの、吸湿しているもの、水漏れの痕跡があるものは、絶対に使用してはなりません。フェルールが吸湿していると、加熱時に水蒸気が発生し、ブローホール（気泡状の溶接欠陥）の原因になります。

さらに忘れやすいのが、スタッド本体の脱酸材（スタッドベースに充填されている小さな金属粒）の確認です。脱酸材は溶接部の冶金作用を促進するもので、脱落しているスタッドを使用すると溶着品質が著しく低下します。保管中に脱酸材が落ちていないか、施工前に目視確認する習慣をつけてください。意外ですね。

デッキプレート貫通溶接を行う場合は、さらに厳格な条件があります。デッキプレートの厚さ・亜鉛めっき量・塗膜厚・デッキと梁フランジのクリアランスの4因子を「TDW値」という判別式に当てはめて溶接可否を事前に判断する必要があります。TDW値が1.0以下なら溶接可能（グレードA）、1.0〜2.0は施工注意（グレードB）、2.0以上は溶接困難または不可能（グレードC）とされています。また、2枚重ね部分への貫通溶接は禁止です。

なお亜鉛めっきは沸点が918℃と低いため、溶接中にフェルール内部のガス圧が急上昇し、スパッタの飛散、カラー不揃い、アンダーカットが生じやすくなります。亜鉛めっき量は120g/㎡（Z12）以下を推奨します。

参考：デッキ貫通溶接のTDW値判別式と施工要領（合成スラブ工業会 Q&A）
【PDF】頭付きスタッド デッキ貫通溶接 アークスポット溶接 施工 Q&A（合成スラブ工業会）

アークスタッド溶接の留意点③：気温・天候による施工制限と磁気吹き対策

天候や気温の管理を「なんとなく対応」している現場は少なくありません。しかし基準を正確に知らないと、知らないうちに規格違反の施工をしてしまいます。

気温が0℃以下の場合は原則施工禁止です。ただし例外があります。溶接部から100mmの範囲（はがきの長辺とほぼ同じ幅）の母材部分をガスバーナー等で36℃以上に加熱した上で溶接する場合は、この限りではありません。逆に言えば、前処理さえ行えば冬季の低温下でも施工継続が可能ということです。この例外を知らずに「冬は施工できない」と思い込んでいると、工期に不要なロスが生じます。

降雨・降雪時は母材が濡れるため施工禁止が原則です。また、溶接に影響するほどの強風時も同様です。デッキプレート貫通溶接の場合は特に注意が必要で、デッキプレートと梁の間に残留している雨水が完全になくなってから施工しなければなりません。見た目で「乾いた」と判断するのは危険で、必ず手を触れて確認してください。雨水が残っていると水蒸気が発生し、重大な溶接欠陥の原因になります。

もうひとつ、現場でしばしば発生するのが「磁気吹き」の問題です。磁気吹きとは、母材に残留磁気がある場合、アーク電流が磁場の影響を受けて偏向し、正常なアークが維持できなくなる現象です。鉄骨部材を搬送するクレーンの電磁石や、周辺で使用する溶接機のアースの取り方によって発生することがあります。磁気吹きが疑われる場合は、アース位置を変更する・交流電源を使用する・消磁処理を行うなどの措置が必要です。磁気吹きへの対策は施工前の確認事項です。

| 条件 | 対応 |
|---|---|
| 気温0℃以下 | 溶接部周囲100mmを36℃以上に加熱すれば施工可 |
| 降雨・降雪 | 原則施工禁止（デッキ内残水の確認も必須） |
| 強風 | 溶接に影響する場合は施工禁止 |
| 磁気吹き | アース位置変更・消磁処理等の措置 |

アークスタッド溶接の留意点④：打撃曲げ試験の正しいやり方と合否判定

「打撃曲げ試験で曲げてしまったスタッドは、全部やり直し」と思っている方が多いようです。しかし正確には違います。これが冒頭でお伝えした「知らないと損する」ポイントです。

施工完了後の検査は3段階で行います。まず①外観検査（全数）、次に②仕上がり高さ・傾きの寸法検査（抜き取り）、そして③15度打撃曲げ試験（抜き取り）です。外観検査は全数対象ですが、寸法検査と打撃曲げ試験は100本または主要部材1個に溶接した本数の少ない方を1ロットとして、1ロットあたり1本を検査すれば足ります。

打撃曲げ試験は、ハンマーで打撃してスタッドを15度まで曲げ、溶接部に割れや欠陥が生じなければそのロットは合格です。そして重要なのはここです。欠陥がなければ、曲げたままのスタッドをそのまま使用して構いません。元の位置に戻す必要はないのです。つまり15度曲げたままが正解です。

不合格となった場合は、同一ロットからさらに2本を検査します。その2本がともに合格であればロット全体が合格となります。しかし2本のうち1本でも欠陥があれば、そのロットは全数検査が必要です。不合格スタッドの補修は、原則として隣接部への打ち直しを行います。欠陥が母材内部に及んでいる場合は、スタッドを除去後に予熱して補修溶接を行い、グラインダーで母材表面を平滑に整えてから打ち直します。

また、試験溶接時の打撃曲げ角度は「30度」ですが、施工後の製品検査は「15度」と角度が異なる点も要注意です。現場でよく混同されますが、試験溶接（施工前）は30度で確認し、施工後の品質検査は15度での確認が基準です。

参考：スタッド溶接の施工・検査・補修の詳細規定（日本スタッド工業）
スタッド溶接の施工と管理 技術資料（日本スタッド工業株式会社）

アークスタッド溶接の留意点⑤：溶接ヒューム対策と法令遵守（2021年改正）

「マスクをしていれば大丈夫」と思っている方は、法令改正を知らないと重大な法令違反になっている可能性があります。

2021年4月から、溶接ヒュームは「特定化学物質障害予防規則（特化則）」における特定化学物質（第2類物質）に指定されました。溶接ヒュームには塩基性酸化マンガンが含まれており、長期間吸入すると神経機能障害・肺疾患・発がんリスクが高まることが明らかにされています。ヒューム対策は必須です。

この改正により、金属アーク溶接等作業に対して以下の措置が法令上義務付けられています。

- 屋内作業では全体換気装置または局所排気装置の設置
- 作業に応じた呼吸保護具（防じんマスク等）の使用
- 特定化学物質作業主任者の選任（「特定化学物質及び四アルキル鉛等作業主任者技能講習」修了者）
- 常時従事する労働者への特定化学物質健康診断の実施

特に重要なのが「特定化学物質作業主任者の選任」の義務化です。アークスタッド溶接を含む金属アーク溶接作業を常時行う屋内作業場では、この資格を持つ作業主任者を必ず選任しなければなりません。選任漏れは労働安全衛生法違反となり、事業主が罰則の対象になります。厳しいところですね。

なお、アークスタッド溶接は1本あたりの溶接時間が約1秒以内と非常に短いですが、1現場あたりの施工本数が数百〜数千本に及ぶ場合には、累積のヒューム発生量が相当量になります。作業前には必ず換気設備の動作確認を行い、呼吸保護具は面体密着型の防じんマスク（DS2等級以上）を選択してください。

また、スタッドやフェルールは吸湿しないよう乾燥した場所で保管し、直射日光・高温多湿の環境への放置は避けます。現場搬入後はできるだけ当日中に使い切り、残材は密閉容器に戻す管理が品質維持と安全の両面から理想的です。

ヒューム規制に関する法令の詳細と事業者向けパンフレットは、スタッド協会の以下のページからも確認できます。

溶接時に発生するヒュームについて（一般社団法人スタッド協会）

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