CN110177643A - 单面埋弧焊接方法以及单面埋弧焊接装置 - Google Patents

Abstract

在通过利用多个电极的来自一方的面侧的埋弧焊接将对接的两片钢板接合的单面埋弧焊接方法或装置中，所述埋弧焊接中，在所述钢板的末端侧区域变更相邻的所述电极间的各极间距离的至少一者。由此能适用于大范围的板厚的钢板，能抑制转动变形来防止接缝末端部中的焊接金属的开裂且减低焊接后的返工。

Description

单面埋弧焊接方法以及单面埋弧焊接装置

技术领域

本发明涉及单面埋弧焊接方法以及单面埋弧焊接装置。

背景技术

单面埋弧焊接是作为拼板焊接以造船为中心适用于广泛领域的高效率的焊接施工方法。另一方面，在单面埋弧焊接中，有在接缝末端部产生开裂的情况，作为其防止策而进行了各种提案。

例如在专利文献1中记载了从焊接接缝末端部的接缝最末端向始端侧使用多层且由阶梯状构成的密封阶叠焊道来防止自动焊接的末端开裂的技术。

在专利文献2中公开了通过规定对接部的坡口形状、各电极的电流值等，而能对大范围的接缝板厚得到坚实的焊接接缝的多电极埋弧焊接方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平08-99177号公报

专利文献2：日本特开2007-268551号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而在利用密封阶叠焊道的专利文献1的技术中，通过用密封阶叠焊道抑制焊接接缝末端部的变形来谋求开裂防止。但在形成密封阶叠焊道的部位，由于未形成背面焊道，因此需要在焊接后进行返工。另外，由于需要预先形成密封阶叠焊道，因此有焊接工时增大这样的课题，尚有改善的余地。

另外，在专利文献2记载的多电极埋弧焊接方法中，未考虑与具体的焊接速度相应的焊接条件的设定，可谋求更加良好焊接品质。

本发明鉴于前述的课题而提出，其目的在于，提供单面埋弧焊接方法以及单面埋弧焊接装置，能适用于大范围的板厚的钢板，能抑制转动变形来防止接缝末端部中的焊接金属的开裂，且能降低焊接后的返工。

用于解决课题的手段

本发明的上述目的通过下述的结构达成。

本发明是通过利用多个电极的来自一方的面侧的埋弧焊接将对接的两片钢板的单面埋弧焊接方法，在所述埋弧焊接中，在所述钢板的末端侧区域变更相邻的所述电极间的各极间距离的至少一者。

另外，在上述方法中，优选地，使所述末端侧区域中的所述极间距离与比所述末端侧区域更靠跟前的区域中的所述极间距离相比缩小。

另外，在上述方法中，优选地，所述多个电极包含第1电极、第2电极和第3电极，在10mm～250mm的范围内变更所述第1电极与所述第2电极的极间距离，在10mm～250mm的范围内变更所述第2电极与所述第3电极的极间距离。

另外，在上述方法中，优选地，所述多个电极包含第1电极、第2电极、第3电极和第4电极，在10mm～250mm的范围内变更所述第1电极与所述第2电极的极间距离，在10mm～250mm的范围内变更所述第2电极与所述第3电极的极间距离，在10mm～250mm的范围内变更所述第3电极与所述第4电极的极间距离。

另外，在上述方法中，优选地，以相对于比所述末端侧区域更靠跟前的区域的焊接速度为75％以下的焊接速度进行所述末端侧区域中的焊接。

另外，在上述方法中，优选地，所述埋弧焊接以将两片引板的一端缘焊接在所述各钢板的末端的状态进行，若将所述钢板的板厚设为t1，将所述引板的板厚设为t2，则所述钢板与所述引板的板厚的关系为t2≥t1，所述两片钢板的板宽B1为B1≥300mm，所述两片引板的板宽B2为B2≥10×t1且100mm≤B2≤2000mm，使将所述两片钢板以及所述两片引板分别对接而形成的所述钢板的坡口以及所述引板的坡口为相同坡口形状，将所述钢板的坡口以及所述引板的坡口至少从所述钢板的末端侧延续到所述引板的一端部侧来进行定位焊。

本发明是通过来自一方的面侧的埋弧焊接将对接的两片钢板接合的单面埋弧焊接装置，具备多个电极和对该多个电极提供电力的多个电源，具有：焊接组件，其能在给定的方向上移动，以使得通过该多个电极从所述各钢板的始端焊接到末端；驱动机构，其配置于所述焊接组件内，能使所述多个电极当中至少一者相对于所述焊接组件在进退方向上移动；和控制部，其在所述埋弧焊接中控制所述驱动机构，来在所述钢板的末端侧区域变更相邻的所述电极间的距离的至少一者。

发明的效果

根据本发明的单面埋弧焊接方法，在埋弧焊接中，在钢板的末端侧区域中变更相邻的电极间的各极间距离的至少一者。由此，由于控制末端部区域中的熔深形状以及应变速率，因此能适用于大范围的板厚的钢板，能抑制转动变形来防止接缝末端部中的焊接金属的开裂且能减低焊接后的返工。

根据本发明的单面埋弧焊接装置，控制部在埋弧焊接中控制驱动机构，使得在钢板的末端侧区域变更相邻的电极间的距离的至少一者。由此，由于控制末端部区域中的熔深形状以及应变速率，因此能适用于大范围的板厚的钢板，能抑制转动变形来防止接缝末端部中的焊接金属的开裂且能减低焊接后的返工。

附图说明

图1是适用于本发明的单面埋弧焊接方法的焊接装置的概略图。

图2是用本发明的单面埋弧焊接方法进行焊接的钢板的俯视图。

图3是表示进行单面埋弧焊接时的样子的钢板周边的概略说明图。

图4是表示进行单面埋弧焊接时的样子的钢板周边的概略说明图。

图5A是是表示变更以2电极进行埋弧焊接的情况下的极间距离的状态的示意图。

图5B是表示变更以3电极进行埋弧焊接的情况下的极间距离的状态的示意图。

图5C是表示变更以4电极进行埋弧焊接的情况下的极间距离的状态的示意图。

图6A是用于说明应变速率的测定方法的主要部分俯视图。

图6B是用于说明应变速率的测定方法的概略截面图。

图7是为了求取应变速率而用的图表。

图8是表示表面焊道和背面焊道的焊接接缝的截面图。

图9是本发明的第3实施方式所涉及的被定位焊的钢板以及引板的放大俯视图。

图10是第3实施方式的变形例所涉及的被定位焊的钢板以及引板的放大俯视图。

图11是定位焊部的截面图。

具体实施方式

(第1实施方式)

以下基于附图来详细说明本发明的第1实施方式所涉及的单面埋弧焊接方法以及单面埋弧焊接装置。

首先说明单面埋弧焊接装置10(以下也称作焊接装置10)的主要部分的概略。

如图1所示那样，焊接装置10主要具备架台框架11、焊接机(焊接组件)12、焊接机横梁13和控制部18。架台框架11以钢制的方棒料为架构形成为上方开放的截面观察凹状，在内部被衬垫装置50a或衬垫装置50b(参考图3、图4)支承。并且在衬垫装置50a的衬垫铜板55或衬垫装置50b的耐火性帆布56上载置钢板20。

焊接机横梁13使焊接机12沿着钢板20的长边方向移动。

焊接机12，各自在筐体12a内沿着钢板20的长边方向配置，具有：焊接时先行的第1电极15a和追随第1电极15a追随而后行的第2电极15b。这些电极15a、15b分别内插配置于第1焊枪16a、第2焊枪16b。另外，这些焊枪16a、16b经由电缆与以给定电压提供电流的第1电源(未图示)以及第2电源(未图示)连接。第1电极15a以及第2电极15b分别经由第1焊枪16a、第2焊枪16b被提供电流。另外，电极15a、15b是焊丝。

并且焊接机12具有：使第1焊枪16a相对于筐体12a沿着钢板20的长边方向移动的第1驱动机构(滑动器)17a；和使第2焊枪16b相对于筐体12a沿着钢板20的长边方向移动的第2驱动机构(滑动器)17b。第1驱动机构17a以及第2驱动机构17b分别配置于筐体12a内。通过这些第1驱动机构17a以及第2驱动机构17b让第1焊枪16a以及第2焊枪16b移动，由此第1电极15a以及第2电极15b也移动。

焊接机12配置于架台框架11的上方(钢板20的上方)，通过一边沿着焊接机横梁13的延伸方向(给定的方向)以给定速度移动一边从钢板20的坡口M(参考图3)的表侧由电极15a、15b以单面埋弧焊接焊接钢板20。

进而，焊接机12通过由控制部18驱动控制第1驱动机构17a和第2驱动机构17b，而能使第1电极15a和第2电极15b沿着焊接机横梁13移动，能改变第1电极15a与第2电极15b的极间距离L1(参考图5A)。另外，焊接机12可以仅设于驱动机构17a、17b的一方。另外，在本实施方式中，所谓极间距离，是被焊接的钢板的表面高度上的电极间彼此的距离。

另外，在图1以及图5A中，作为电极(焊接焊枪)而仅图示了第1电极15a、第2电极15b这2根，但电极数对应于电弧焊接的钢板20的板厚适宜选择，设置这以上的根数是任意的。关于电极数，若电极为1电极，并不适于厚板钢板的焊接，若为5电极以上，虽然能使焊接高效率化，但存在与焊接品质的兼顾的进一步的改善的余地。只要电极数为2电极以上就能适用于厚板钢板的焊接。另一方面，若电极数为4电极以下，就能谋求焊接的高效率化且焊接品质也更加良好。如此地，通过设为2～4电极，也能适用于厚板，更易于兼顾高效率化和焊接品质。

因此，焊接机12例如可以如图5B所示那样具有第1～第3电极15a、15b、15c，也可以如图5C所示那样具有第1～4电极15a、15b、15c、15d。另外，在具有3根以上的电极的焊接机中，也能对各电极分别设置电源以及驱动机构。

所谓单面埋弧焊接方法(以下也称作「正式焊接」)，如图3、4所示那样，是从对接的钢板20、20的背面用空气软管59等上顶机构按压层状散布在衬垫铜板55上的衬垫焊剂52或收容于耐火性帆布56内的衬垫焊剂52来进行焊接的方法。在单面埋弧焊接方法中，从钢板20的表侧使用表面焊剂51进行埋弧焊接，在钢板20的表面和背面同时形成焊道。另外，图中附图标记53是熔渣，附图标记54是焊接金属，附图标记57是焊剂袋，附图标记58是垫底焊剂。

适用本实施方式的单面埋弧焊接方法的钢板20例如是造船用钢板。如图2以及图3所示那样，钢板20的板厚t1为5mm以上、40mm以下，优选10mm以上、30mm以下，进一步优选18mm以上、25mm以下。另外，对接的两片钢板20的合计的板宽B1为300mm以上。进而，钢板20的长度La为1000mm以上、35000mm以下。

在使两片钢板20对接的接合面22形成坡口M。坡口M的形状能设为Y坡口、V坡口等任意的形状。

另外，在本实施方式中，在钢板20的接合面22进行断续或连续的面内定位焊。即，在本实施方式中，不形成密封阶叠焊道。

进而，在钢板20的始端28以及末端29安装引板30。引板30以使单面埋弧焊接中最后凝固的熔池(弧坑)从焊接接缝逃逸为目的而用，另外，为了更有效果地防止单面埋弧焊接引起的接缝末端部中的焊接金属的开裂(裂纹)而用。特别通过引板30在接缝末端部约束钢板20来抑制焊接引起的热变形，防止接缝末端部中的开裂。

之后，将钢板20的正式焊接(单面埋弧焊接)从钢板20的始端28进行到末端29。作为正式焊接速度，例如是300～1500mm/min(30～150cpm)。若正式焊接速度为300～1500mm/min，就能对5mm以上、40mm以下的板厚的钢板20稳定地确保焊接品质。

另外，所谓「正式焊接」，是对进行过定位焊的钢板20进行的焊接。另外，所谓「正式焊接速度」，是在过去通常进行的埋弧焊接的速度。通常正式焊接中的焊接速度成为固定，为了焊接处理的方便，有根据焊接部位的不同而让速度稍微降低的情况。其中正式焊接的焊接速度为正式焊接条件的最佳速度即预先设定的正式焊接速度。

这时，若从始端28到末端29为止都以相同焊接条件(例如给定的电极数、焊接速度、总热输入量、极间距离)进行焊接，就会有在接缝末端部出现开裂的情况。例如在正式焊接速度快的条件下，有在接缝末端部从钢板20的内侧向外侧出现转动变形、出现末端开裂的情况。具体地，钢板20从内侧向外侧扩展的应变速率增加而开裂的方向的驱动力增加。另外，根据焊接条件，有在接缝末端部成为耐开裂性差的熔深形状的情况。

在此，在本实施方式中，如图1以及图5A所示那样，在接缝末端部应变速率低，为了得到耐开裂性良好的熔深形状，在埋弧焊接中，在从钢板20的末端29跟前至少300mm以上的位置到末端29为止之间的末端侧区域D2、和比该末端侧区域更靠跟前的区域D1(设为包含始端28)变更相邻的电极15a、15b间的极间距离L1(变窄或变宽)。即，通过在筐体12a正沿着坡口M移动的期间由控制部18控制驱动机构17a、17b来使第1以及第2电极15a、15b相对移动，能执行极间距离的变更。

即，在本实施方式中，通过将末端侧区域D2中的极间距离变更成与比末端侧区域更靠跟前的区域D1中的电极数、焊接速度、热输入量等焊接条件相应的给定值，使应变速率降低，并通过第1以及第2电极15a、15b使熔深形状变化，确保耐开裂性良好的熔深形状。由此能谋求开裂防止并能制作具有良好的表面焊道外观的焊接接缝。特别是虽然在焊接速度快的情况下，易于出现术端开裂，但根据本实施方式的焊接方法，在焊接速度快的情况下，也能使熔深形状良好并能减低应变速率，能实现末端开裂的防止。在现有的埋弧焊接方法中，没有在焊接中改变极间距离这样的观点，本实施方式所涉及的埋弧焊接方法，是着眼于熔深形状以及应变速率并由发明者们锐意研讨的结果而创作出的方案。

更具体地，例如通过使末端侧区域D2中的极间距离与比末端侧区域D2更靠跟前的区域中的极间距离更缩小，能得到在末端侧区域D2耐开裂性良好的熔深形状，能谋求开裂防止。

另外，在本实施方式中，关于作为表征开裂的驱动力的指标的钢板的应变速率的评价，如图6A所示那样，将变形测定用的棒41固定设于钢板20的末端29近旁，如图6B所示那样，用电子摄像机42拍摄并观察焊接中出现的末端29的变形所引起的棒41的位移(从相对距离m向m’的放大)。对从电子摄像机42得到的图像数据进行分析，描绘到纵轴为应变、横轴为时间的图表上(参考图7)，将接缝开口的方向的位移速度的最大值测定为应变速率(mm/s)。在此，在应变速率超过0.10mm/s的情况下，易于出现开裂。为此，应变速率可以为0.10mm/s以下，更优选为0.03mm/s以下。

另外说明作为表示针对开裂的材料的强弱的指标的熔深形状的评价。在成为评价对象的焊接部，在与焊接方向垂直的方向的面进行切出，进行研磨以及合适的蚀刻处理，来得到图8那样的截面。在此，将从构成由第2电极形成的表面焊道的焊接金属MT1与构成由第1电极形成的背面焊道的焊接金属MT2的交叉面CL到钢板20的背面的距离设为H，将焊接金属MT1、MT2的交叉面CL的宽度设为W，H/W的值为0.1以上、0.8以下，在该情况下，是相对于耐开裂性的良好的熔深形状。在H/W的值不足0.1的情况下，背面焊道形状的稳定性劣化，因而不优选。另一方面，若H/W的值超过0.8，就易于出现开裂，因此熔深形状成为不良。进而，H/W若为0.3以上、0.6以下，就成为更加良好熔深形状。

根据第1电极进行焊接起到第2电极到达为止的时间(焊接速度和极间距离)和热输入(线能量)，第2电极进行焊接时的熔池的温度发生变化，这点影响到熔深形状(H/W)。若该熔池的温度变化，则第2电极的熔深深度变化，因此H/W变化。

另外，在图5B所示的电极数为3电极的情况下，构成表面焊道的焊接金属MT1由第3电极15c形成，构成背面焊道的焊接金属MT2由第1以及第2电极15a、15b形成。在该情况下，优选改变第2电极15b与第3电极15c的极间距离。

另外，在图5C所示的电极数为4电极的情况下，构成表面焊道的焊接金属MT1由第3以及第4电极15c、15d形成，构成背面焊道的焊接金属MT2由第1以及第2电极15a、15b形成。为此，不管电极数为3电极或4电极的哪一者，都给出焊接金属MT1、MT2的交叉面CL。另外，在该情况下，优选改变第2电极15b与第3电极15c的极间距离。

第1以及第2电极15a、15b间的极间距离L1的变更，在钢板20的末端跟前的任意的位置到末端29之间进行即可。其中，期望对应于钢板20的长度La从变形量小的位置起使极间距离L1变更。例如极间距离L1的变更优选设为钢板20的末端29跟前150mm以上的位置，更优选设为钢板20的末端29跟前300mm以上的位置，进一步优选设为钢板20的末端29跟前500mm以上的位置，特别优选设为钢板20的末端29跟前1000mm以上的位置。

另外，极间距离L1的变更在比末端侧区域更靠跟前的区域D1与末端侧区域D2之间的移行区域D3进行即可。

即，在本实施方式的钢板20的焊接中，在第1以及第2电极15a、15b来到比钢板20的末端29跟前至少150mm以上的位置稍微靠始端28侧的移行区域D3时，开始慢慢控制驱动机构17a、17b，在第1以及第2电极15a、15b来到末端侧区域D2时，极间距离L1的变更完毕。该移行区域D3的长度并没有特别规定，例如是50～500mm。

另外，在焊接机12具有第1电极和第2电极这2根电极的情况下，极间距离的变更在10mm～250mm的范围内变更第1电极与第2电极的极间距离L1。例如在正式焊接的极间距离为30mm～140mm的情况下，可以在末端侧区域进行焊接，使得极间距离为20mm～80mm。

另外，在焊接机12具有第1电极、第2电极和第3电极这3根电极的情况下，优选在10mm～250mm的范围内变更第1电极与第2电极的极间距离L1，在10mm～250mm的范围内变更第2电极与第3电极的极间距离L2。例如在正式焊接的第2电极与第3电极的极间距离为10mm～170mm的情况下，在末端侧区域，可以进行焊接，使得第2电极与第3电极的极间距离成为35mm～140mm。

进而，在焊接机12具有第1电极、第2电极、第3电极和第4电极这4根电极的情况下，优选在10mm～250mm的范围内变更第1电极与第2电极的极间距离L1，在10mm～250mm的范围内变更第2电极与第3电极的极间距离L2，在10mm～250mm的范围内变更第3电极与第4电极的极间距离L3。

另外，在电极数为3根或4根的情况下，变更多个极间距离的至少一者即可。例如在电极数为4根的情况下，在正式焊接的第2电极与第3电极的极间距离为30mm～200mm的情况下，可以在末端侧区域进行焊接，使得第2电极与第3电极的极间距离成为30mm～170mm。在该情况下，第1电极与第2电极的极间距离、第3电极与第4电极的极间距离可以固定。

在3电极的情况下，如上述那样，构成表面焊道的焊接金属MT1由第3电极15c形成，构成背面焊道的焊接金属MT2由第1以及第2电极15a、15b形成，因此优选变更给交叉面CL的位置带来影响的第2电极15b与第3电极15c的极间距离L2。

另外，在电极数为4电极的情况下，构成表面焊道的焊接金属MT1由第3以及第4电极15c、15d形成，构成背面焊道的焊接金属MT2由第1以及第2电极15a、15b形成，因此在该情况下也优选变更给交叉面CL的位置带来影响的第2电极15b与第3电极15c的极间距离L2。

(第2实施方式)

接下来说明第2实施方式的单面埋弧焊接方法。另外，本实施方式中使用的焊接装置10与第1实施方式同样。

在本实施方式的单面埋弧焊接方法中，与从钢板20的始端28到末端29设为固定的焊接速度的第1实施方式不同，以相对于正式焊接的焊接速度(以下适宜称作正式焊接速度)75％以下的焊接速度(以下适宜称作减速焊接速度)进行从钢板20的末端跟前300mm以上的位置到末端29的焊接。

另外，这时，在将正式焊接的总热输入设为Q(kJ/mm)、将75％以下的焊接速度下的焊接的总热输入设为Q’(kJ/mm)时，设为「Q’/Q＝0.60～1.30」。

通过让末端侧区域D2中的减速焊接速度相对于正式焊接速度为75％以下，在末端侧区域D2，能降低应变速率，能降低开裂的驱动力，根据情况的不同，成为从钢板20的外侧向内侧出现转动变形的收缩变形。另外，减速焊接速度优选相对于正式焊接速度为60％以下，更优选为50％以下。另外，若减速焊接速度相对于正式焊接速度为40％以上，就不会明显阻碍焊接效率。另外，若减速焊接速度相对于正式焊接速度为40％以上，则用于确保坚实的焊接金属的电流值变高，不会难以持续电弧，焊道外观变得良好。

另外，在钢板20的焊接中使焊接速度变化的情况下，成为过剩的热输入，难以确保低速下的开裂防止的效果和焊接品质。即，若减速焊接速度下的焊接的总热输入相对于正式焊接速度下的总热输入超过1.30倍，就看不到开裂防止效果，关于焊接品质，也是背面焊道的余高变得过剩，不会成为坚实的焊接金属。另一方面，在减速焊接速度下的焊接的总热输入相对于正式焊接速度下的总热输入不足0.60倍时，虽然看得到开裂防止效果，但难以持续电弧，不能在表面以及背面焊道都得到坚实的焊接金属。因此，在将正式焊接的总热输入设为Q(kJ/mmcm)、将75％以下的焊接速度下的焊接的总热输入设为Q’(kJ/mm)时，设为「Q’/Q＝0.60～1.30」。

另外，从更易于得到坚实的焊接金属的观点出发，Q’/Q的值优选0.70以上，更优选0.80以上。另外，从更易于得到末端侧区域D2的开裂防止效果以及坚实的焊接金属的观点出发，Q’/Q的值优选为1.20以下。

另外，总热输入Q能以下述计算式算出。

【数1】

在所述式中，Q表示总热输入(kJ/mm)，Ei表示电压(V)，Ii表示电流(A)，vi表示焊接速度(mm/min)，i＝1、2、3、…n、i表示各电极。另外，关于所述式，关于Q’也同样。另外，这里所谓总热输入，是指各电极15a、15b、…的热输入的合计。另外，总热输入可以是在上述计算式算出的值，也可以是实测值(测量值)。

另外，在本实施方式中，作为焊接速度的变更范围，从接缝末端部中的变形量的观点出发，也是优选设为从钢板20的末端跟前300mm以上的位置到末端29为止的末端侧区域D2。另外，从正式焊接速度向减速焊接速度的移行区域D3也是在50～500mm的范围内适宜设定即可。

进而，极间距离的变更和焊接速度的变更可以同时进行，只要是上述范围内，则也可以分开进行。因此，极间距离的变更在从钢板20的末端跟前的任意的位置到末端29为止之间进行即可。

由于通过如此地使焊接速度(筐体12a的移动速度)低速化而钢板20的应变速率降低，因此能降低开裂的驱动力，因此有同时招致耐开裂性差的熔深形状的情况。与此相对，通过如本实施方式那样变更极间距离，使钢板20的应变速率降低且确保耐开裂性良好的熔深形状(H/W)，能谋求开裂防止。

例如在热输入固定而降低焊接速度时，由于形成焊接金属MT1(参考图8)的电极进行焊接的时间点的熔池的温度低，因此该电极的熔深变浅，H/W变大而耐开裂性劣化。这时，若缩短极间距离，则形成焊接金属MT1的电极进行焊接的时间点的熔池的温度高，因此该电极的熔深变深，H/W的耐开裂性能保持良好的范围。

特别是，从焊接效率的观点出发优选焊接速度的降低小，通过与极间距离的变更一并进行焊接速度的变更，例如能使减速焊接速度相对于正式焊接速度比70％高，并能谋求开裂防止。

关于其他结构以及作用，与第1实施方式同样。

(第3实施方式)

接下来参考图9～图11来说明第3实施方式的单面埋弧焊接方法。另外，本实施方式中使用的焊接装置10与第1实施方式同样。

在本实施方式中，对具有与第1实施方式同样的板厚、板宽以及长度的钢板20规定使用的引板30。即，在本实施方式中，在钢板20的末端29，在进行正式焊接前，两片引板30、30的一端缘35相互对接而接合。两片引板30、30在对相互的末端部33实施余高焊接(余高焊接部34)而接合后，钢板20的接合面22和引板30的接合面32直线状连续，在定位焊平台上使两片钢板20、20的末端29和两片引板30、30的一端缘35抵接配置。然后对两片钢板20、20的末端29和两片引板30、30的一端缘实施余高焊接(余高焊接部31)，并对两片引板30、30的端部R实施包角焊接，进而对钢板20的接合面22和引板30的接合面32实施后述的定位焊(定位焊部25、25A)。

另外，将两片引板30、30接合到钢板20的接合顺序并不限定于上述。

引板30的板厚t2与钢板的板厚t1相同或比其更厚(t2≥t1)。两片引板30的合计的板宽B2小于钢板的板宽B1(B2＜B1)，设为钢板的板厚t1的10倍以上(B2≥10×t1)且100mm以上、2000mm以下。另外，引板30的长度Lb为100mm以上、1000mm以下。

引板30如上述那样，以单面埋弧焊接中使弧坑从焊接接缝逃逸为目的而用，另外，为更有效果地防止接缝末端部中的焊接金属的开裂而用。

在单面埋弧焊接中，需要伴随钢板20的板厚的增大而加大焊接热输入，热变形也增大。因此，为了抑制热变形，需要伴随钢板20的板厚的增大而强化约束力。但由于在进行过剩的约束的情况下也会出现开裂，因此赋予合适的约束力是重要的。

引板30的对钢板20的约束力能通过加大向与焊接方向垂直的方向的引板30的刚性来进行强化，能根据引板30的宽度以及引板30的板厚控制。即，通针对钢板20的板厚适合地规定引板30的宽度和板厚，能使热变形力<约束力，能防止接缝末端部中的开裂。

另外，在本实施方式中，引板30不设现有的引板那样的狭缝。在引板30形成狭缝的情况下，因狭缝而对钢板20的约束力变弱，因此与没有狭缝的引板30相比需要加大引板30。这是因为，特别在需要高热输入的厚板的焊接时，由于需要具有对钢板20的充分的约束力，有可能引板30巨大化而实际的运用变得困难。

另外，在使两片引板30对接的端面，也形成坡口M1。坡口M1的形状只要是与钢板20的坡口M大致相同的形状即可，没有特别限定，能设为Y坡口、V坡口等任意的形状。另外，在钢板20和引板30的坡口M、M1，Y坡口、V坡口的坡口角度可以在工业上容许的范围内存在偏差。

例如，在引板30以1片构成的情况下，在两片引板30形成与钢板20不同的坡口M1的情况下，或在两片引板30不形成坡口M1的情况下，由于钢板20和引板30的坡口形状不同，因此焊接接缝末端部变得不连续，因此有可能产生高温开裂、夹渣、背面焊道形状不良、熔深不足等。

另一方面，通过如本实施方式那样，使用两片引板30，在钢板20和引板30分别形成大致相同形状的坡口M、M1，能确保钢板20和引板30的连续性，确实地进行从钢板20的后端部侧延续到引板30的一端部侧的定位焊。

另外，在本实施方式中，对钢板20的接合面22与引板30的接合面32实施定位焊。定位焊在钢板20的接合面22从正式焊接中的始端部(图9的钢板20的左端部)侧向末端部(图9的钢板20的右端部)断续地实施数处，进而对钢板20的末端29从300mm以上前方的位置P到引板30的末端部33从钢板20跨到引板30而连续进行，形成定位焊部25A。

另外，本发明的定位焊如图10所示那样，至少从钢板20的末端部侧延续到引板30的一端部侧形成定位焊部25A即可。为此，可以在引板30的接合面32也断续地实施定位焊。

由于通过从钢板20的末端部侧延续到引板30的一端部侧形成定位焊部25A，在正式焊接时，将要焊接的未接合部一体化，因此能减低热变形。由此能防止接缝末端部中的开裂。

在利用现有的引板的焊接中，由于在钢板20的末端29停止定位焊，即未延续到引板30的一端部侧实施定位焊，因此易于产生接缝末端部中的开裂。

在此，若将定位焊部25A当中相对于钢板20的末端29的钢板20的末端部侧的定位焊的长度设为A，将相对于钢板20的末端29的引板30的一端部侧的定位焊的长度设为B，则如果20mm≤A且20mm≤B，就能更确实地起到上述效果。

另外，从防止接缝末端部中的开裂的观点出发，更优选70mm≤A且70mm≤B，进一步优选100mm≤A且100mm≤B。

另外，对于定位焊，也可以从钢板20的始端部侧延续到引板30的末端部33让钢板20以及引板30的接合面22、32连续接合。

在图11中，定位焊部25以与仅由1层构成的密封焊道同等的单层形成。优选定位焊部25的熔深深度d为2mm以上(d≥2mm)，焊喉厚度h为7mm以下(h≤7mm)。

若定位焊部25的熔深深度d不足2mm，则正式焊接时在将要焊接的未接合部定位焊部25的接合效果变弱，有可能会在正式焊接中破断。为此优选熔深深度d为2mm以上。进而，若将定位焊部25的焊喉厚度h设为7mm以下(不问单层、层叠)，则正式焊接时更易于在定位焊部25形成背面焊道，减低返工而作业效率提升。

然后，对上述那样实施了定位焊的钢板20以及引板30使用具备多个电极15a、15b的焊接装置10，与第1或第2实施方式同样地实施单面埋弧焊接方法，能更有效率地防止末端开裂。

关于其他结构以及作用，与第1或第2实施方式同样。另外，在第3实施方式所涉及的埋弧焊接方法中，可以如第2实施方式所涉及的埋弧焊接方法那样在末端侧区域使焊接速度降低。在该情况下，能进一步使熔深形状良好且能使应变速率降低。

另外，本发明并不限定于前述的实施方式以及实施例，能进行适宜、变形、改良等。

在上述各实施方式中，说明为在钢板20的始端28以及末端29安装引板30，但本发明也可以是在不使用引板30的情况下进行埋弧焊接方法。

【实施例】

(试验1)

为了确认本发明的效果，在试验1中进行试验，在末端部区域仅变更极间距离来进行单面埋弧焊接，评价接缝末端部中的熔深形状、钢板的应变速率、焊接金属的开裂。表1将各实施例以及各比较例中的电极数、对各电极施加的电流、电压、焊接速度、热输入量、极间距离和接缝末端部中的熔深形状、钢板的应变速率、焊接金属的开裂的评价结果一起示出。

另外，供试验1的钢板20使用焊接结构用压延钢材SM400B，其尺寸设为厚度20mm、宽度750mm×2、宽度1200mm。另外，在试验1中，不使用引板，在两片钢板20的接合面22以600mm间距进行定位焊。

进而在No.1～No.19，在钢板20的末端29跟前的2000mm～1000mm的范围变更极间距离。

【表1】

另外，关于钢板的应变速率的评价，如第1实施方式中说明的那样，将应变速率0.10mm/s以下设为合格，将0.03mm/s以下设为更期望的值。另外，关于相对于开裂的熔深形状的评价，如第1实施方式说明的那样，在H/W的值为0.1以上、0.8以下的情况下评价为熔深形状良好。进而若H/W为0.3以上、0.6以下则设为更期望的值。

另外，关于开裂评价，在焊接完成后，在从钢板的末端到跟前400mm的范围内用X射线透过试验(JISZ3104)确认内部开裂的有无，若看不到开裂就将评价设为○，若看得见开裂但却是能供实用的等级，则将评价设为△，在看得见无法供实用的开裂的情况下，将评价设为×。

在表1中，No.1～No.18是实施例，No.19～No.36是比较例。即，在从始端到末端以相同焊接条件进行埋弧焊接的No.19～36中，在接缝末端部中的熔深形状、应变速率得不到良好的评价结果。另一方面，在No.19～No.36和使电极数、对各电极施加的电流、电压、焊接速度、热输入量为相同条件且变更了接缝末端部中的极间距离的No.1～No.18，在接缝末端部中的熔深形状、应变速率都能得到良好的评价结果。另外，在No.10～No.12以及No.16～No.18，X射线透过试验的开裂评价虽然仍然是能供实用的等级不变，但在No.1～No.9以及No.13～No.15，在X射线透过试验的开裂评价中能看到改善。

(试验2)

在试验2中进行试验，在末端部区域变更焊接速度以及极间距离来进行单面埋弧焊接，评价接缝末端部中的熔深形状、钢板的应变速率、焊接金属的开裂。表2除了示出各实施例中的电极数以外，还示出变更前以及变更后的对各电极施加的电流、电压、焊接速度、热输入量、极间距离，并进一步示出接缝末端部中的熔深形状、钢板的应变速率、焊接金属的开裂的评价结果。

另外，供试验2的钢板20也使用焊接结构用压延钢材SM400B，其尺寸设为厚度20mm、宽度750mm×2、宽度1200mm。另外，在试验2，不使用引板，在两片钢板20的接合面22以600mm间距进行定位焊。

进而在试验2，在钢板20的末端29跟前的2000mm～1000mm的范围变更焊接速度以及极间距离。

【表2】

如表2所示那样，在No.37～No.56，均使接缝末端部中的焊接速度相对于比末端侧区域更靠跟前的区域(变更前)的焊接速度降低到75％以下的焊接速度，并且控制各电极的电流、电压，使得热输入量在焊接速度的变更前和变更后不改变。另外，在No.37～No.56，均变更接缝末端部中的极间距离。其结果，在No.37～No.56，都是在接缝末端部，H/W的值为0.3以上、0.6以下，应变速率也为0.03mm/s以下，X射线透过试验中也看不见内部开裂，都能得到良好的评价结果。

因此，从试验2的结果可知，通过相对于正式焊接时在末端侧区域焊接时降低焊接速度，耐开裂性提升。

(试验3)

在试验3进行试验，分别准备板宽不同的钢板和尺寸不同的引板，在末端部区域变更极间距离来进行单面埋弧焊接，评价接缝末端部中的熔深形状、钢板的应变速率、焊接金属的开裂。表3将各实施例中的电极数、对各电极施加的电流、电压、焊接速度、热输入量、极间距离以及引板的板厚、板宽、和钢板的板宽和接缝末端部中的熔深形状、钢板的应变速率、焊接金属的开裂的评价结果一起示出。另外，在试验3中，除了No.68-2以外，变更电极间距离后的各电极的电流以及电压值、焊接速度、热输入与变更前相同。No.68-2的电极间距离的变更后的各电极的电流以及电压值、焊接速度、热输入如以下那样。

[No.68-2中的电极间距离的变更后的焊接条件]

第一电极：电流1250A、电压34V

第二电极：电流1050A、电压37V

第三电极：电流800A、电压35V

第四电极：电流900A、电压36V

焊接速度：740mm/min

热输入：11.5kJ/mm

另外，供试验3的钢板20也使用焊接结构用压延钢材SM400B，钢板的板厚以20mm固定。

另外，引板30使用焊接结构用压延钢材SM400B，所谓板宽200mm，是指板宽100mm×两片，进而长度使用300mm。

进而在试验3，都是使将两片钢板20以及两片引板30分别对接而形成的钢板20的坡口以及引板30的坡口为相同坡口形状，将钢板20的坡口以及引板30的坡口至少从钢板20的末端侧延续到引板30的一端部侧来进行定位焊。

另外，在试验3的任一个实施例中，都是在钢板20的末端29跟前的2000mm～1000mm的范围内变更极间距离。

【表3】

如表3那样，在No.57～No.77，都是合适地变更接缝末端部中的极间距离，接缝末端部中的熔深形状、应变速率、X射线透过试验的开裂评价示出合格等级。

这当中，No.57～No.68、No.68-2满足引板的板厚t2≥钢板的板厚t1、两片钢板20的板宽B1为300mm以上且两片引板30的板宽B2为B2≥10×t1、且100mm≤B2≤2000mm，如上述那样满足第3实施方式记载的引板的条件。在这样的No.57～No.68、No.68-2，都是应变速率降低到0.03mm以下。因此可知，在No.57～No.68、No.68-2中，与不满足引板、钢板的某个条件、且这以外的条件为相同的焊接条件即No.69～No.77比较，在末端开裂中能看到改善。

进而在试验3中，如表4的No.78～No.89所示那样，在单面埋弧焊接中除了极间距离的变更和利用引板以外，还在中途变更试验2说明那样的焊接速度。极间距离的变更位置、焊接速度的变更位置是与试验1以及试验2同样的位置。在No.78～No.89，熔深形状良好且应变速率也低，对于末端开裂能确认到改善。

【表4】

(试验4)

接下来在试验4进行试验，在末端部区域仅变更极间距离来进行单面埋弧焊接，评价接缝末端部中的熔深形状、钢板的应变速率、焊接金属的开裂，且评价表面焊道外观。表5将各实施例中的电极数、对各电极施加的电流、电压、焊接速度、热输入量、极间距离和接缝末端部中的熔深形状、钢板的应变速率、焊接金属的开裂的评价结果、表面焊道外观的评价一起示出。关于表面焊道外观的评价，通过目视确认焊接后的接缝，在有咬边、凹痕、夹渣时设为×，在看不到这些时设为○。

另外，供试验4的钢板20与试验1同样，不使用引板，在两片钢板20的接合面22以600mm间距进行定位焊。另外，在试验4的任何实施例中都在钢板20的末端29跟前的2000mm～1000mm变更极间距离。

【表5】

在表5中，在No.90～No.92，都是合适地变更接缝末端部中的极间距离，接缝末端部中的熔深形状、应变速率、X射线透过试验的开裂评价为合格等级，另外可知表面焊道外观也良好。

本发明基于2017年1月17日申请的日本专利申请(特愿2017-005871)，将其内容在此作为参考而引入。

附图标记的说明

10 单面埋弧焊接装置

11 架台框架

12 焊接机(焊接组件)

12a 筐体

13 焊接机横梁

15a 第1电极

15b 第2电极

15c 第3电极

15d 第4电极

16a 第1电源

16b 第2电源

17a 第1驱动机构(滑动器)

17b 第2驱动机构(滑动器)

18 控制部

20 钢板

22 接合面

25 定位焊部

25A 定位焊部

28 始端

29 末端

30 引板

Claims (7)

1.一种单面埋弧焊接方法，通过利用多个电极的来自一个面侧的埋弧焊接将对接的两片钢板接合，所述单面埋弧焊接方法的特征在于，

在所述埋弧焊接中，在所述钢板的末端侧区域变更相邻的所述电极间的各极间距离的至少一者。

2.根据权利要求1所述的单面埋弧焊接方法，其特征在于，

使所述末端侧区域中的所述极间距离与比所述末端侧区域更靠跟前的区域中的所述极间距离相比缩小。

3.根据权利要求1或2所述的单面埋弧焊接方法，其特征在于，

所述多个电极包含第1电极、第2电极和第3电极，在10mm～250mm的范围内变更所述第1电极与所述第2电极的极间距离，在10mm～250mm的范围内变更所述第2电极与所述第3电极的极间距离。

4.根据权利要求1或2所述的单面埋弧焊接方法，其特征在于，

所述多个电极包含第1电极、第2电极、第3电极和第4电极，在10mm～250mm的范围内变更所述第1电极与所述第2电极的极间距离，在10mm～250mm的范围内变更所述第2电极与所述第3电极的极间距离，在10mm～250mm的范围内变更所述第3电极与所述第4电极的极间距离。

5.根据权利要求1或2所述的单面埋弧焊接方法，其特征在于，

以相对于比所述末端侧区域更靠跟前的区域的焊接速度为75％以下的焊接速度进行所述末端侧区域中的焊接。

6.根据权利要求1或2所述的单面埋弧焊接方法，其特征在于，

所述埋弧焊接以将两片引板的一端缘焊接在所述各钢板的末端的状态进行，

若将所述钢板的板厚设为t1，将所述引板的板厚设为t2，则所述钢板与所述引板的板厚的关系为t2≥t1，

所述两片钢板的板宽B1为B1≥300mm，

所述两片引板的板宽B2为B2≥10×t1且100mm≤B2≤2000mm，

使将所述两片钢板以及所述两片引板分别对接而形成的所述钢板的坡口以及所述引板的坡口为相同坡口形状，

使所述钢板的坡口以及所述引板的坡口至少从所述钢板的末端侧延续到所述引板的一端部侧来进行定位焊。

7.一种单面埋弧焊接装置，通过来自一方的面侧的埋弧焊接将对接的两片钢板接合，所述单面埋弧焊接装置的特征在于，具备多个电极和对该多个电极提供电力的多个电源，

所述单面埋弧焊接装置具有：

焊接组件，其能在给定的方向上移动，以使得通过该多个电极从所述各钢板的始端焊接到末端；

驱动机构，其配置于所述焊接组件内，能使所述多个电极当中至少一者相对于所述焊接组件在进退方向上移动；和

控制部，其在所述埋弧焊接中控制所述驱动机构，以使得在所述钢板的末端侧区域变更相邻的所述电极间的距离的至少一者。