その溶接、誰が決めた？

今日は珍しく、新製品も新しいロボットも出てきません。テーマは「決め方」です。まずハジメくん、率直にどう思いますか。レーザーの方が楽だと分かっていて、なぜ変わらないんでしょう。

正直、不思議でした。うちみたいな小さいところでも「あれ便利らしいよ」という話は出るんです。でも誰も買わない。値段の問題かなと思っていたんですが、中国製なら 200 万円くらいですよね。ロボットを入れるより全然安い。

値段は理由じゃないです。もっと厄介なものが挟まっています。説明のコストです。

説明、ですか。

新しい工法で作ったものを、誰かに納得させないといけない。元請けかもしれないし、設計部かもしれないし、お客さんかもしれない。「今までと違う方法でやりました、大丈夫です」を証明する。この手間が、レーザーで得られる楽さより大きいと、人は動きません。

そこは俺も見てきた。電力の仕事をやってる知り合いに「レーザー使わねえのか」と聞いたことがある。返ってきたのは「図面にそう書いてあるから無理だ」だ。図面がアークで指定してりゃ、現場の判断でレーザーには変えられねえ。

図面って、そこまで書いてあるんですか。

仕事によるな。ちゃんとしたところは工法まで指定してくる。溶接屋は指定された通りにやる。それが仕事だ。

補足すると、技術側は既にかなり解けているんです。出力は足りています。強度も、理屈の上では問題ありません。

強度、大丈夫なんですか。レーザーって細いですよね。アークみたいに幅が出ないのに。

そこは誤解されやすいところで、強度を担保しているのは「幅」ではなく「のど厚」です。 すみ肉溶接の断面で一番薄いところの寸法。これに溶接長を掛けたものが、強度計算の基礎になります。

のど厚って、溶け込みの深さのことですか。

違います。ここは混同しやすいんですが、のど厚は断面の寸法、溶け込みは入り方です。等脚のすみ肉なら、のど厚は脚長の約 0.7 倍。そして溶接法と試験で裏付けた場合には、ルートを超えて入った溶け込みの分を有効のど厚として上乗せできます。

それ、規格でも認められてるんですか。

認められています。アメリカの鋼構造の設計仕様には、サブマージアーク溶接の深い溶け込みを認めて、有効のど厚を上乗せする規定が既にあります。つまり「深く入った分を強度として数える」枠組み自体は、もう存在するんです。

じゃあ何が問題なんだ。

2 つあります。1 つ目は日本の設計が脚長ベースだということ。板厚に応じて最小の脚長が決まる作りになっている。細くて深いビードは、この物差しに素直に載りません。 載せるには、施工法の確認試験で個別に裏付ける必要があります。

出た。それが説明コストの正体ですね。

2 つ目は疲労です。静的な強度は断面で決まりますが、繰り返し荷重で壊れるかどうかは、形で決まります。

形、ですか。

止端、つまりビードと母材が交わる際のところです。そこの曲がりが急だと、応力が集中します。 研究では、止端の半径にはある臨界値があって、それを下回ると今度は表面の細かい波が主な応力集中源になることまで分かっています。

細くて急な山ができると、そこから割れるってことか。

はい。そして、もう 1 つ見るべき場所があります。反対側、ルートです。

根元の方ですか。

荷重を伝えるすみ肉継手で溶け込みが足りないと、ルート側が亀裂の起点になりえます。 継手に沿って連続した内部の切欠きができるからです。面状の未融合は、応力の下で亀裂と同じように振る舞う。疲労設計の国際的な等級分けでも、この形のルート破壊は最も低い等級に置かれています。

それは怖えな。しかも見えねえだろ、それ。

表面の目視では分かりません。外はきれいに仕上がります。

……そこだよ。俺が「幅が要る」って言いたくなるのは、そこなんだ。幅があれば、根元を確実に舐める。細けりゃ、狙いを外さねえことが前提になる。

つまり「幅」は強度そのものじゃなくて、外さないための保険だったということですか。

そういうことだ。図面通りの鉄なんか来たことがねえからな。

実は、そこを機械なら解決できるんです。加工ビームと同軸に計測光を入れて、穴の底までの深さを溶接しながら測る。 最大 70kHz で読みながら、その場でレーザーの出力を上げ下げする装置が既に売られています。

えっ、深さが見えるんですか。溶接しながら。

見えます。深さ 40mm 超をミクロン精度で読むものもあります。アークにはこれに相当するものがありません。

……じゃあ、それを付ければいいじゃねえか。

手には付きません。

は？

同軸の光学系が要るので、手で持って動かすトーチには載らないんです。 深さを測れるのは、機械が持ったときだけです。

……つまり、目が付いてるのは機械の方で、手に持ったら見えねえまま溶接するってことか。

そうなります。

だったらなおさら幅だよ。見えねえなら、外さねえようにするしかねえだろ。

ここ、整理すると効いてきますね。手に持つと安いし、どこでも行ける。でも見えない。機械に持たせると見えるようになるが、置き場所も治具も要る。 同じレーザーでも、持ち手が変わると別の道具になる。

ここで話を一段戻します。実は工法以前に、図面そのものが違うという指摘がありました。

板厚があるなら、アークはクリアランスを取る。開先も取る。取らねえで溶接したら、反って割れる。多層盛りのビードに合わせて、寸法から段取りまで全部組んである。

レーザーは逆です。入熱が小さいので反りの問題はほとんど出ません。代わりに、隙間があると成立しない。

真逆じゃないですか。

真逆です。だからアーク前提で描かれた図面をそのままレーザーに持っていくと、レーザーの良さが消えます。 隙間を前提にした設計と、隙間がないことを前提にした設計は、別物なんです。

そこが一番おもしろいところですね。工法を変えるというのは、実は図面を変えるということだった。 そして図面を変えられる人と、変えられない人がいる。

編集部が実際に見てきたのは、まさにその分かれ目でした。

機械を作っているメーカー側なら、自社製品の図面なので自分で判断して変えられるんです。実際、「歪みがこれだけ少ないなら設計まで変えられる」と気づいて、TIG からレーザーに切り替えた例があります。前後の工程の調整が一番大変なので、そこを変えたいという動機は強い。

だが下請けは変えられねえ。図面が来て、その通りにやる。

ここが構造です。説明コストは、技術で決まっていない。立場で決まっている。 発注元は説明する相手が社内なのでコストがほぼゼロ。下請けは説明する相手が元請けなので、コストが跳ね上がる。

じゃあ、溶接する人は何も決められないってことですか。

そりゃ言い過ぎだ。

えっ。

うちみたいな町工場は、そんな厳しい指定なんか来ねえ仕事の方が多い。「これ直しといて」で終わりだ。どうやるかは俺が決める。 40 年やってきた勘で決める。だからレーザーの方がいいと思えば、俺の判断で変えられるんだよ。

なるほど。裁量は「ある / ない」じゃなくて、仕事によって違うわけですね。整理するとこうなります。人命に関わる重要部品は仕様書が全部決める。元請けのいる仕事は図面が決める。そして縛りのない仕事は、溶接する人が決める。

面白いのは、規格が厳しいほど工法は動かず、規格が緩いほど職人が決められるという点です。

でも、その町工場でも置き換わってないですよね。裁量があるのに。

……痛えとこ突くな。

それも説明コストで説明がつきます。元請けがいなくても、お客さんはいる。「今までと違うやり方でやりました」を納得させるコストは、規格がなくても発生する。

そうだ。長年やってきた客に「今回から新しい機械で溶接します」って言うのは、それなりに勇気が要る。何かあったら全部こっちの責任だからな。

そして、ここが構造の一番厄介なところです。楽になるのは現場。説明して回るのも現場。しかも苦労の方が先に来る。 これでは動きません。

ここまでは規格を「止めているもの」として話してきました。でも、逆の顔があります。

これ、構造としては医薬品で見たやつです。新しい薬を通すのは死ぬほど大変です。試験の連続で、何年もかかる。でも通って処方の対象になった瞬間、今度はその薬が処方され続ける。

入るまでが大変で、入ったら強い。

そうです。溶接でも同じことが起きています。ある補修の現場で、それまで TIG でやっていた仕事をレーザーに置き換えた例があります。腐食した環境で使われる鋳造部品の補修で、鋳物なので難しく、腐食した箇所の溶接は難易度が高い。

それは厄介な仕事だな。

壊れると影響の大きい部品なので、置き換えには相当なプロセスがありました。試験を重ねてクリアして、ようやく承認を得た。そしてメーカーの補修仕様書に載ったんです。

仕様書に載ると、どうなるんですか。

その方法でしか作業できなくなります。 使う機種も、材料も、線径も、出力条件も、全部指定される。

……ってことは、後から入ろうとしたら大変ってことか。

ハードルは段違いに上がります。入るのは死ぬほど大変。でも入ったら、今度は規格が自分を守ってくれる。 外にいる者にとっては壁、中に入った者にとっては堀です。

制度には二面性があるということですね。共通言語を作れば説明コストが下がって普及が進む。人の門番を作れば参入コストが上がって減速する。 どちらになるかは、規格の書かれ方次第です。

そこで冒頭の話に戻ります。レーザー溶接の安全の規格は、揃ってきました。去年、安全衛生規格の第 7 部としてレーザ溶接・切断が制定されています。施工法の承認も、国際規格に枠組みがあります。それでも、「その人がレーザー溶接をできる」ことを証明する国内の技能資格は、見当たりません。

資格がないんですか。

アークにはあります。国内の溶接技能者の評価試験は、手溶接や半自動といったプロセスと姿勢で区分されていて、そこで技量が認証される。レーザーの区分は、探しても出てきませんでした。

教育の形も非対称です。レーザー業務にも、厚生労働省の通達で安全衛生教育とレーザー機器管理者の選任が求められています。ただしアーク溶接には、その上に法令で時間数まで決まった特別教育があります。学科と実技で計 21 時間。レーザー溶接に、これに相当する法定の特別教育は確認できませんでした。

おいおい。アークより危ねえだろ、あれ。

危険の種類が違います。そしてレーザーの方が、気づきにくい。

気づきにくい？

ハンドヘルドレーザーが使う近赤外の光は、目に見えません。そして水晶体がそれを網膜に集めてしまう。 熱による損傷は、ごく短い時間で起きます。

一瞬ってことですか……。

問題はその後です。痛みも、視力の低下も、すぐには出ません。 そして損傷は元に戻りません。

……アーク眼は、夜中に痛くて目が覚める。あれで「やっちまった」と分かる。

はい。アーク眼は教えてくれます。レーザーは、何も教えてくれません。

それが一番こええな。