JP2000117449A - 小径鋼管の高速プラズマ溶接造管方法 - Google Patents
小径鋼管の高速プラズマ溶接造管方法Info
- Publication number
- JP2000117449A JP2000117449A JP10297383A JP29738398A JP2000117449A JP 2000117449 A JP2000117449 A JP 2000117449A JP 10297383 A JP10297383 A JP 10297383A JP 29738398 A JP29738398 A JP 29738398A JP 2000117449 A JP2000117449 A JP 2000117449A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- gas
- oxygen
- nitrogen
- speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Arc Welding In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小径鋼管の溶接造管において高速でかつ溶接
ビードにアンダカット、ハンピングビード等の欠陥が発
生しない高速プラズマ溶接造管方法を提供する。 【解決手段】 フープを連続的に管状に成形しエッジ面
をプラズマ溶接により溶接する小径鋼管の高速プラズマ
溶接造管方法は、シールドガス９は不活性ガスを主成分
とする酸素１〜５％、窒素２〜１５％を混合すること
で、アンダカット１２、ハンピングビード１３等の溶接
ビード不良の発生を防ぐ。
ビードにアンダカット、ハンピングビード等の欠陥が発
生しない高速プラズマ溶接造管方法を提供する。 【解決手段】 フープを連続的に管状に成形しエッジ面
をプラズマ溶接により溶接する小径鋼管の高速プラズマ
溶接造管方法は、シールドガス９は不活性ガスを主成分
とする酸素１〜５％、窒素２〜１５％を混合すること
で、アンダカット１２、ハンピングビード１３等の溶接
ビード不良の発生を防ぐ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はフープを連続的に管
状に成形し、エッジ面をプラズマ溶接により溶接する小
径鋼管の製造方法に関する。
状に成形し、エッジ面をプラズマ溶接により溶接する小
径鋼管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶接鋼管製造のための溶接方法として、
高周波溶接、ＴＩＧ溶接、サブマージアーク溶接、プラ
ズマ溶接等がある。これらの中で高周波溶接が最も生産
性に優れているが、溶接用フラックス入りワイヤを製造
するための小径鋼管を溶接する際には、電磁力によりフ
ラックス中の磁性成分が溶接部に入り溶接欠陥となるた
め適さない。そこで、主としてＴＩＧ溶接、プラズマ溶
接が用いられるが、溶接速度が遅いため、生産性の低い
のが問題となっている。
高周波溶接、ＴＩＧ溶接、サブマージアーク溶接、プラ
ズマ溶接等がある。これらの中で高周波溶接が最も生産
性に優れているが、溶接用フラックス入りワイヤを製造
するための小径鋼管を溶接する際には、電磁力によりフ
ラックス中の磁性成分が溶接部に入り溶接欠陥となるた
め適さない。そこで、主としてＴＩＧ溶接、プラズマ溶
接が用いられるが、溶接速度が遅いため、生産性の低い
のが問題となっている。
【０００３】従来のＴＩＧ、プラズマ溶接では高速化に
ともない、溶接電流の増加から金属の溶融、凝固に関係
のある溶接ビード形成が溶接速度に対応できず、アンダ
カットの発生、ハンピングビードの生成による不連続ビ
ードが形成され、その時点で溶接速度の限界が定まる。
この対策の一つとして溶接トーチに前進角度を付与する
施工方法が実施されているがアンダカット、ハンピング
ビードの十分な解決方法とはならない。
ともない、溶接電流の増加から金属の溶融、凝固に関係
のある溶接ビード形成が溶接速度に対応できず、アンダ
カットの発生、ハンピングビードの生成による不連続ビ
ードが形成され、その時点で溶接速度の限界が定まる。
この対策の一つとして溶接トーチに前進角度を付与する
施工方法が実施されているがアンダカット、ハンピング
ビードの十分な解決方法とはならない。
【０００４】また、ＴＩＧ溶接において、アンダカッ
ト、ハンピングビードの溶接不良を防止する方法とし
て、特開昭５５−１１７５７６号公報には電極を有する
シールドノズルに電極と母材との間に生成されたアーク
を溶接の進行方向に偏向させるように、アークに偏向ガ
スを吹き付ける偏向ノズルと、母材上に生成された溶融
池を上部から抑圧する抑圧ガスを溶融池に吹き付ける溶
融池抑圧ノズルを設けた溶接装置を使用して、偏向ガス
および抑圧ガスとしてアルゴン、ヘリウム等の不活性ガ
スを用いる溶接方法がある。しかし、上記の従来技術は
ＴＩＧ溶接であり、また、同様の技術をプラズマ溶接に
適用しても溶接の高速化が不十分である。
ト、ハンピングビードの溶接不良を防止する方法とし
て、特開昭５５−１１７５７６号公報には電極を有する
シールドノズルに電極と母材との間に生成されたアーク
を溶接の進行方向に偏向させるように、アークに偏向ガ
スを吹き付ける偏向ノズルと、母材上に生成された溶融
池を上部から抑圧する抑圧ガスを溶融池に吹き付ける溶
融池抑圧ノズルを設けた溶接装置を使用して、偏向ガス
および抑圧ガスとしてアルゴン、ヘリウム等の不活性ガ
スを用いる溶接方法がある。しかし、上記の従来技術は
ＴＩＧ溶接であり、また、同様の技術をプラズマ溶接に
適用しても溶接の高速化が不十分である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高速でかつ
溶接ビードにアンダカット、ハンピングビード等の欠陥
が発生しない小径鋼管の高速プラズマ溶接造管方法を提
供する。
溶接ビードにアンダカット、ハンピングビード等の欠陥
が発生しない小径鋼管の高速プラズマ溶接造管方法を提
供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、フープを連続
的に管状に成形しエッジ面をプラズマ溶接により溶接す
る小径鋼管の高速プラズマ溶接造管方法において、シー
ルドガスは不活性ガスを主成分とし酸素１〜５％、窒素
２〜１５％を含むガスとする。
的に管状に成形しエッジ面をプラズマ溶接により溶接す
る小径鋼管の高速プラズマ溶接造管方法において、シー
ルドガスは不活性ガスを主成分とし酸素１〜５％、窒素
２〜１５％を含むガスとする。
【０００７】不活性ガスに酸素を上記範囲で含ませるこ
とにより、溶融金属の温度を上げてその流動性を上げる
とともに、サーマルピンチ効果により溶融金属の異常流
動を防ぐことができる。また、窒素を上記範囲で含ませ
ることにより、サーマルピンチ効果により溶融金属の異
常流動を防ぐことができる。これらのことより、溶接ビ
ードのアンダカット、ハンピングビードの発生を防ぐこ
とができる。不活性ガスとして、アルゴンガスまたはヘ
リウムガスを使用する。
とにより、溶融金属の温度を上げてその流動性を上げる
とともに、サーマルピンチ効果により溶融金属の異常流
動を防ぐことができる。また、窒素を上記範囲で含ませ
ることにより、サーマルピンチ効果により溶融金属の異
常流動を防ぐことができる。これらのことより、溶接ビ
ードのアンダカット、ハンピングビードの発生を防ぐこ
とができる。不活性ガスとして、アルゴンガスまたはヘ
リウムガスを使用する。
【０００８】本発明は、前記シールドガス条件ととも
に、造管速度３m/min 以上の高速プラズマ溶接造管方法
として用いることができる。さらに、プラズマ溶接前の
成形工程でＵ字状体に溶接用フラックスを充填して造管
する溶接用フラックス入りワイヤの製造に利用すること
ができる。本発明の鋼管とは軟鋼、炭素鋼、またはステ
ンレス鋼からなるものである。
に、造管速度３m/min 以上の高速プラズマ溶接造管方法
として用いることができる。さらに、プラズマ溶接前の
成形工程でＵ字状体に溶接用フラックスを充填して造管
する溶接用フラックス入りワイヤの製造に利用すること
ができる。本発明の鋼管とは軟鋼、炭素鋼、またはステ
ンレス鋼からなるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１（ａ）は溶接トーチの構成な
らびに、パイロットガスおよびシールドガスの流れを示
す模式図で、（ｂ）はアンダカット、ハンピングビード
の模式図である。プラズマ溶接機の陰極はタングステン
が主成分である電極棒２にとり、陽極１は被溶接管３に
とる。
らびに、パイロットガスおよびシールドガスの流れを示
す模式図で、（ｂ）はアンダカット、ハンピングビード
の模式図である。プラズマ溶接機の陰極はタングステン
が主成分である電極棒２にとり、陽極１は被溶接管３に
とる。
【００１０】電極棒２から発生したプラズマアーク４
（以後アーク）は、銅製で内部が水冷されたノズル５に
よるサーマルピンチ効果で絞られ、集中的に被溶接管３
のシーム部６を加熱溶融させる。アーク４および溶鋼７
はノズル５とシールドキャップ８内に送り込まれたシー
ルドガス９により大気からシールドされ、酸化、窒化等
が防止される。なお、パイロットガス１４は、アルゴン
ガスである。
（以後アーク）は、銅製で内部が水冷されたノズル５に
よるサーマルピンチ効果で絞られ、集中的に被溶接管３
のシーム部６を加熱溶融させる。アーク４および溶鋼７
はノズル５とシールドキャップ８内に送り込まれたシー
ルドガス９により大気からシールドされ、酸化、窒化等
が防止される。なお、パイロットガス１４は、アルゴン
ガスである。
【００１１】プラズマ溶接の場合、アーク直下はアーク
力により溶鋼が主に下流側に排出され、穴（キーホー
ル）１０ができる。この穴１０はアークの下流側で上流
側から排出された溶鋼７で次々に充満されることにより
良好な形状の溶接ビード１１が形成される。溶接ビード
１１の形成時に溶鋼が極端に凸ビードになったため、溶
鋼と熱影響部間にくぼみができたのがアンダカット１２
である。アンダカットには、局部的な点状アンダカット
と連続的な線状アンダカットがある。被溶接管３のシー
ム部が均一に溶けない場合、あるいは溶鋼が極端に不十
分な場合は、左右のエッジ部の溶鋼が合流しなかった
り、合流してもこぶ状になるハンピングビード１３とい
うビード不良が発生する。
力により溶鋼が主に下流側に排出され、穴（キーホー
ル）１０ができる。この穴１０はアークの下流側で上流
側から排出された溶鋼７で次々に充満されることにより
良好な形状の溶接ビード１１が形成される。溶接ビード
１１の形成時に溶鋼が極端に凸ビードになったため、溶
鋼と熱影響部間にくぼみができたのがアンダカット１２
である。アンダカットには、局部的な点状アンダカット
と連続的な線状アンダカットがある。被溶接管３のシー
ム部が均一に溶けない場合、あるいは溶鋼が極端に不十
分な場合は、左右のエッジ部の溶鋼が合流しなかった
り、合流してもこぶ状になるハンピングビード１３とい
うビード不良が発生する。
【００１２】小径鋼管の高速プラズマ溶接方法において
は、高速化になるにつれ母材部への熱伝導時間が短くな
るため、溶鋼部の温度勾配が大きくなり、溶鋼の冷却速
度が大きくなるので溶鋼の流動性が悪くなる。特に、溶
接速度が３m/min 以上になると、溶鋼がアークより発生
した穴をきれいに埋めきらなくなる。また、溶接電流が
高くなると、それに伴い水冷ノズルの孔径が大きくなる
こと、および水冷ノズルによるサーマルピンチ効果が減
少することにより、アークの放射角および放射角のばら
つきが大きくなる。この結果、エッジ部の間隔、傾き、
オフセット等の被溶接管のエッジ形状の影響を受けやす
く、アークが不安定になる。小径管の生産向上を目的に
溶接電流が２００A 以上になると、この傾向が強くな
り、溶鋼がこぶ状になりやすくなる。以上のことから、
溶鋼の異常流動が発生し、アンダカットおよびハンピン
グビードが発生する。
は、高速化になるにつれ母材部への熱伝導時間が短くな
るため、溶鋼部の温度勾配が大きくなり、溶鋼の冷却速
度が大きくなるので溶鋼の流動性が悪くなる。特に、溶
接速度が３m/min 以上になると、溶鋼がアークより発生
した穴をきれいに埋めきらなくなる。また、溶接電流が
高くなると、それに伴い水冷ノズルの孔径が大きくなる
こと、および水冷ノズルによるサーマルピンチ効果が減
少することにより、アークの放射角および放射角のばら
つきが大きくなる。この結果、エッジ部の間隔、傾き、
オフセット等の被溶接管のエッジ形状の影響を受けやす
く、アークが不安定になる。小径管の生産向上を目的に
溶接電流が２００A 以上になると、この傾向が強くな
り、溶鋼がこぶ状になりやすくなる。以上のことから、
溶鋼の異常流動が発生し、アンダカットおよびハンピン
グビードが発生する。
【００１３】したがって、本発明では、高速または大電
流溶接において、溶鋼の流動性を保ち、アークの放射角
を小さく保てるよう工夫されている。
流溶接において、溶鋼の流動性を保ち、アークの放射角
を小さく保てるよう工夫されている。
【００１４】アンダカット、ハンピングビードの発生を
防ぐために、アルゴンまたはヘリウムからなるシールド
ガスの不活性ガスを主成分とし、さらに酸素１〜５％、
窒素２〜１５％を混合する理由は、以下のとおりであ
る。酸素は、その混合量１〜５％を主成分の不活性ガス
に所定量の窒素ガスとともに含ませることによって、溶
融金属の温度を上げてその流動性を上げ、またサーマル
ピンチ効果によりアークを集中させて溶融金属の異常流
動を防ぎ、溶接ビードのアンダカット、ハンピングビー
ドの発生を防止する。酸素が１％未満であると、前述の
効果が得られず、また５％を超えると溶融金属の酸化反
応が促進し、溶接ビードにブローホール、ピットが発生
する。
防ぐために、アルゴンまたはヘリウムからなるシールド
ガスの不活性ガスを主成分とし、さらに酸素１〜５％、
窒素２〜１５％を混合する理由は、以下のとおりであ
る。酸素は、その混合量１〜５％を主成分の不活性ガス
に所定量の窒素ガスとともに含ませることによって、溶
融金属の温度を上げてその流動性を上げ、またサーマル
ピンチ効果によりアークを集中させて溶融金属の異常流
動を防ぎ、溶接ビードのアンダカット、ハンピングビー
ドの発生を防止する。酸素が１％未満であると、前述の
効果が得られず、また５％を超えると溶融金属の酸化反
応が促進し、溶接ビードにブローホール、ピットが発生
する。
【００１５】窒素は、その混合量２〜１５％を主成分の
不活性ガスに所定量の酸素ガスとともに含ませることに
よって、サーマルピンチ効果が上がりアークを集中させ
ることで溶融金属の異常流動を防ぎ溶接ビードのアンダ
カット、ハンピングビードの発生を防止する。窒素が２
％未満であると前述の効果が出ず、１５％を超えると窒
化による溶接部の硬化が発生することで造管後の縮径ま
たは後工程の伸線加工時に溶接部の割れが発生しやすい
問題が生ずる。
不活性ガスに所定量の酸素ガスとともに含ませることに
よって、サーマルピンチ効果が上がりアークを集中させ
ることで溶融金属の異常流動を防ぎ溶接ビードのアンダ
カット、ハンピングビードの発生を防止する。窒素が２
％未満であると前述の効果が出ず、１５％を超えると窒
化による溶接部の硬化が発生することで造管後の縮径ま
たは後工程の伸線加工時に溶接部の割れが発生しやすい
問題が生ずる。
【００１６】また、シールドガスに水素ガスを１５％以
下、好ましくは３〜１５％を混合することでサーマルピ
ンチ効果によるアークの絞り込みおよびシールドガス中
の不純物を燃焼する作用から電極棒および水冷ノズルの
寿命を長くする効果がある。しかし、本発明による酸素
の燃焼効果、酸素と窒素のサーマルピンチ効果が十分な
ため必ずしも必要ではない。
下、好ましくは３〜１５％を混合することでサーマルピ
ンチ効果によるアークの絞り込みおよびシールドガス中
の不純物を燃焼する作用から電極棒および水冷ノズルの
寿命を長くする効果がある。しかし、本発明による酸素
の燃焼効果、酸素と窒素のサーマルピンチ効果が十分な
ため必ずしも必要ではない。
【００１７】溶接速度は小径管の生産性を上げるために
は３m/min 以上が必要である。高速溶接におけるアンダ
カット等の欠陥を防止するためには、前述のシールドガ
スの成分条件とともにプラズマ溶接の適切な電流条件が
望ましい。そこで本発明において好ましい溶接電流値の
範囲は１００A 〜５００A である。３m/min 以上の溶接
速度において被溶接剤の外径、板厚との兼ね合いで溶接
電流は決められるが、溶接電流が１００A 未満では３m/
min 以上の高速溶接のビード形成に必要な入熱が得られ
ず、溶け込み不足になり、一方、５００A を超えると薄
肉且つ小径の溶接時に必要以上の入熱となって均一なビ
ードができないか、キーホールが大きくなり過ぎてビー
ドを形成するための溶融金属のブリッジ現象も起こせず
ビードを形成できない。
は３m/min 以上が必要である。高速溶接におけるアンダ
カット等の欠陥を防止するためには、前述のシールドガ
スの成分条件とともにプラズマ溶接の適切な電流条件が
望ましい。そこで本発明において好ましい溶接電流値の
範囲は１００A 〜５００A である。３m/min 以上の溶接
速度において被溶接剤の外径、板厚との兼ね合いで溶接
電流は決められるが、溶接電流が１００A 未満では３m/
min 以上の高速溶接のビード形成に必要な入熱が得られ
ず、溶け込み不足になり、一方、５００A を超えると薄
肉且つ小径の溶接時に必要以上の入熱となって均一なビ
ードができないか、キーホールが大きくなり過ぎてビー
ドを形成するための溶融金属のブリッジ現象も起こせず
ビードを形成できない。
【００１８】図２は、本発明を実施する溶接用フラック
ス入りワイヤの製造装置構成の概略図であり、図３は、
図２に示す製造工程のフープの成形状態からフラックス
充填そしてフラックス入ワイヤまでの過程を示す概要図
である。図２および図３を用いて詳細に説明する。板状
Ａのフープ２１は、アンコイラ２２で巻き戻し、成形工
程２３でＵ字状体Ｂに成形し、サイドロール２４間でフ
ラックス供給装置２５により溶接用フラックスＦを充填
しする。ついで、フィンパスロール、シームガイドロー
ル群２６によりオープンシーム管Ｃとし、プラズマ溶接
装置２７でオープンシーム管のシーム部を溶接、溶接管
Ｄにする。その後、水冷装置２８で水冷、縮径工程２９
で管内のフラックスが移動しなくなる所定外径の小径鋼
管Ｅに縮径し、コイラ３０でコイル状に巻き取る。この
後は、約１mm外径まで１パス当り１０％の減面率で伸線
する。また、必要に応じて伸線の途中で熱処理、酸洗、
めっきを行う。溶接工程３１はＮｏ．１スクイズロール
３２でエッジ間隔をプラズマ溶接に適した０．１mm程度
とし、プラズマ溶接装置２７でエッジを溶解させ、Ｎ
ｏ．２スクイズロール３３で押圧して溶接する。図２に
示す製造装置において、フラックス供給装置２５による
Ｕ字状体Ｂへ溶接用フラックスＦの充填工程を外すこと
で小径鋼管を製造することができる。
ス入りワイヤの製造装置構成の概略図であり、図３は、
図２に示す製造工程のフープの成形状態からフラックス
充填そしてフラックス入ワイヤまでの過程を示す概要図
である。図２および図３を用いて詳細に説明する。板状
Ａのフープ２１は、アンコイラ２２で巻き戻し、成形工
程２３でＵ字状体Ｂに成形し、サイドロール２４間でフ
ラックス供給装置２５により溶接用フラックスＦを充填
しする。ついで、フィンパスロール、シームガイドロー
ル群２６によりオープンシーム管Ｃとし、プラズマ溶接
装置２７でオープンシーム管のシーム部を溶接、溶接管
Ｄにする。その後、水冷装置２８で水冷、縮径工程２９
で管内のフラックスが移動しなくなる所定外径の小径鋼
管Ｅに縮径し、コイラ３０でコイル状に巻き取る。この
後は、約１mm外径まで１パス当り１０％の減面率で伸線
する。また、必要に応じて伸線の途中で熱処理、酸洗、
めっきを行う。溶接工程３１はＮｏ．１スクイズロール
３２でエッジ間隔をプラズマ溶接に適した０．１mm程度
とし、プラズマ溶接装置２７でエッジを溶解させ、Ｎ
ｏ．２スクイズロール３３で押圧して溶接する。図２に
示す製造装置において、フラックス供給装置２５による
Ｕ字状体Ｂへ溶接用フラックスＦの充填工程を外すこと
で小径鋼管を製造することができる。
【００１９】本発明のシールドガスは、各ガスを任意の
混合割合に合せて供給量を制御して溶接装置２７に供給
する。その概略図を図４に示す。シールドガスの主成分
であるアルゴンガスはボンベ４０から、酸素、窒素ガス
および水素ガスはそれぞれボンベ４１、４２および４３
から必要とする混合量に電磁弁で制御されてガス混合器
４４に供給される。各ガスの供給量を制御する電磁弁は
ガス流量制御器４５によって所定量に制御され、その供
給量が制御電磁弁４６〜４９に設けられた流量メータに
表示される。ガス混合器４４では供給されてきたガスを
混合し、シールドガス９としてプラズマ溶接装置２７に
送られる。
混合割合に合せて供給量を制御して溶接装置２７に供給
する。その概略図を図４に示す。シールドガスの主成分
であるアルゴンガスはボンベ４０から、酸素、窒素ガス
および水素ガスはそれぞれボンベ４１、４２および４３
から必要とする混合量に電磁弁で制御されてガス混合器
４４に供給される。各ガスの供給量を制御する電磁弁は
ガス流量制御器４５によって所定量に制御され、その供
給量が制御電磁弁４６〜４９に設けられた流量メータに
表示される。ガス混合器４４では供給されてきたガスを
混合し、シールドガス９としてプラズマ溶接装置２７に
送られる。
【００２０】
【実施例】次に、小径鋼管の高速プラズマ溶接造管方法
に本発明を適用した実施例を説明する。小径鋼管の製造
条件は以下の通りである。 ＜製造条件＞ 使用製造装置 図２に示す。 溶接方法 プラズマ溶接機（定格電流５５０ A） フープ鋼種 表１および表２に記載 溶接外径 表１および表２に記載 溶接肉厚 表１および表２に記載 溶接速度 表１および表２に記載 溶接電流 表１および表２に記載 シームギャップ 約０．１mm パイロットガス成分 Ａｒ＋水素７％ シールドガス成分 Ａｒ＋表１および表２の成分 充填フラックス無し：溶接外径８mmは鋼管径６mm、 溶接外径１３．５mmは鋼管径１０mm、 溶接外径２５．０mmは鋼管径２２mmをそれぞれ２００kg製 造した。 後工程 縮径工程２９にて所定径まで縮径してその後工程は省略し た。製品管外径が径６mmおよび１０mmはコイル鋼管とし、 径２２mmは直管とした。 充填フラックス有り： フラックス組成 表１はルチール系フラックス（鉄粉率３０％） 表２はルチール系フラックス（金属粉率６３％） フラックス充填率 表１は１９％、表２は２５％ フラックス入りワイヤの製造量 各約３０kgとする。 後工程 １．２mmφまで約１０％／１パスの減面率でダイス伸線、 最後に渦流探傷器とＣ断面マクロ検査で長さ４０mm以上の 溶接部割れの有無を検査した。 また、上記の条件での製造結果を表１および２に示す。
に本発明を適用した実施例を説明する。小径鋼管の製造
条件は以下の通りである。 ＜製造条件＞ 使用製造装置 図２に示す。 溶接方法 プラズマ溶接機（定格電流５５０ A） フープ鋼種 表１および表２に記載 溶接外径 表１および表２に記載 溶接肉厚 表１および表２に記載 溶接速度 表１および表２に記載 溶接電流 表１および表２に記載 シームギャップ 約０．１mm パイロットガス成分 Ａｒ＋水素７％ シールドガス成分 Ａｒ＋表１および表２の成分 充填フラックス無し：溶接外径８mmは鋼管径６mm、 溶接外径１３．５mmは鋼管径１０mm、 溶接外径２５．０mmは鋼管径２２mmをそれぞれ２００kg製 造した。 後工程 縮径工程２９にて所定径まで縮径してその後工程は省略し た。製品管外径が径６mmおよび１０mmはコイル鋼管とし、 径２２mmは直管とした。 充填フラックス有り： フラックス組成 表１はルチール系フラックス（鉄粉率３０％） 表２はルチール系フラックス（金属粉率６３％） フラックス充填率 表１は１９％、表２は２５％ フラックス入りワイヤの製造量 各約３０kgとする。 後工程 １．２mmφまで約１０％／１パスの減面率でダイス伸線、 最後に渦流探傷器とＣ断面マクロ検査で長さ４０mm以上の 溶接部割れの有無を検査した。 また、上記の条件での製造結果を表１および２に示す。
【００２１】
【表１】
【表２】
【００２２】表１においてＮｏ．１〜１０は本発明であ
り、夫々、Ｎｏ．１は溶接時の鋼管寸法が外径８．０mm
×肉厚１．２mm（以下同様に表示する）、造管速度が３
m/min および溶接電流が２００A であるとき、シールド
ガスのアルゴンガスに酸素１．５％および窒素５％を混
合した場合、アンダカット、ハンピングビードのビード
不良および伸管後の溶接割れは無い。Ｎｏ．２は、溶接
速度および溶接電流を上げ、シールドガスのアルゴンガ
スに酸素５％および窒素１０％を増量混合した場合、Ｎ
ｏ．１と同様に、アンダカット、ハンピングビードのビ
ード不良、酸化によるピットの発生、および窒化による
溶接部割れはなく、伸管後の溶接割れも発生しない。Ｎ
ｏ．３、Ｎｏ．４は、さらに造管速度を５m/min 、８m/
min 、溶接電流を３００A 、４５０A に上昇した場合、
シールドガスのアルゴンガスに酸素２％および窒素８％
を混合すれば、良好な溶接結果を得る。また、Ｎｏ．６
は、造管速度８m/min 、溶接電流４５０A の場合、酸素
２％および窒素１５％を混合すれば、Ｎｏ．２と同様に
良好な溶接結果を得る。
り、夫々、Ｎｏ．１は溶接時の鋼管寸法が外径８．０mm
×肉厚１．２mm（以下同様に表示する）、造管速度が３
m/min および溶接電流が２００A であるとき、シールド
ガスのアルゴンガスに酸素１．５％および窒素５％を混
合した場合、アンダカット、ハンピングビードのビード
不良および伸管後の溶接割れは無い。Ｎｏ．２は、溶接
速度および溶接電流を上げ、シールドガスのアルゴンガ
スに酸素５％および窒素１０％を増量混合した場合、Ｎ
ｏ．１と同様に、アンダカット、ハンピングビードのビ
ード不良、酸化によるピットの発生、および窒化による
溶接部割れはなく、伸管後の溶接割れも発生しない。Ｎ
ｏ．３、Ｎｏ．４は、さらに造管速度を５m/min 、８m/
min 、溶接電流を３００A 、４５０A に上昇した場合、
シールドガスのアルゴンガスに酸素２％および窒素８％
を混合すれば、良好な溶接結果を得る。また、Ｎｏ．６
は、造管速度８m/min 、溶接電流４５０A の場合、酸素
２％および窒素１５％を混合すれば、Ｎｏ．２と同様に
良好な溶接結果を得る。
【００２３】Ｎｏ．７、Ｎｏ．８は鋼管寸法がφ１３．
５×ｔ２．０mmの場合、およびＮｏ．９、Ｎｏ．１０は
鋼管寸法がφ２５．０×ｔ２．２mmの場合と外径および
肉厚の鋼管寸法が大きくなった場合でＮｏ．１〜Ｎｏ．
６と同様にシールドガスのアルゴンガスに酸素１〜５％
および窒素２〜１５％を混合することによって良好な溶
接結果を得る。
５×ｔ２．０mmの場合、およびＮｏ．９、Ｎｏ．１０は
鋼管寸法がφ２５．０×ｔ２．２mmの場合と外径および
肉厚の鋼管寸法が大きくなった場合でＮｏ．１〜Ｎｏ．
６と同様にシールドガスのアルゴンガスに酸素１〜５％
および窒素２〜１５％を混合することによって良好な溶
接結果を得る。
【００２４】Ｎｏ．５およびＮｏ．１０は、シールドガ
スのアルゴンに酸素および窒素のほか水素を混合した場
合であるが、良好な溶接結果を得る。また、Ｎｏ．４、
Ｎｏ．６、Ｎｏ．７、Ｎｏ．１０は、溶接用フラックス
を充填した場合であるが、同様に良好な溶接結果を得、
溶接用フラックス入りワイヤとして製品径１．２mmまで
伸線加工して割れ、断線することなく問題は発生しなか
った。また、Ｎｏ．１０における溶接用ワイヤは、溶接
試験の結果は溶接金属の拡散性水素は通常値３cc／１０
０g で問題はなかった。
スのアルゴンに酸素および窒素のほか水素を混合した場
合であるが、良好な溶接結果を得る。また、Ｎｏ．４、
Ｎｏ．６、Ｎｏ．７、Ｎｏ．１０は、溶接用フラックス
を充填した場合であるが、同様に良好な溶接結果を得、
溶接用フラックス入りワイヤとして製品径１．２mmまで
伸線加工して割れ、断線することなく問題は発生しなか
った。また、Ｎｏ．１０における溶接用ワイヤは、溶接
試験の結果は溶接金属の拡散性水素は通常値３cc／１０
０g で問題はなかった。
【００２５】比較例のＮｏ．１１は鋼管寸法がφ８．０
×ｔ１．２mm、溶接速度２m/min 、溶接電流１８０A で
あるとき、シールドガスのアルゴンガスに酸素および窒
素を混合しなくても良好な溶接結果を得られるが速度が
遅く生産性が悪い（表１の判定欄で△で示す）。Ｎｏ．
１２は、鋼管寸法がφ８．０×ｔ１．２mm、造管速度が
３．５m/min であるが溶接電流が２５０A であるとき、
シールドガスに酸素および窒素を混合しなければアンダ
カット、ハンピングビードが発生し、良好な溶接結果を
得ることができなかった。Ｎｏ．１３は造管速度および
溶接電流がＮｏ．１２と同じであるとき、シールドガス
のアルゴンガスに酸素０．５％および窒素１％混合して
も、アンダカット、ハンピングビードが発生し、良好な
溶接結果を得ることができなかった。Ｎｏ．１４は、シ
ールドガスに酸素が７％、窒素が５％混合させた場合で
あるとき、アンダカット、ハンピングビードの発生は無
くなったがピットが発生し、良好な溶接を得ることがで
きなかった。Ｎｏ．１５は、シールドガスに酸素が１
％、窒素が１８％混合させた場合であるとき、アンダカ
ット、ハンピングビードの発生は無くなったが溶接後の
縮径および伸線工程で溶接部割れが発生した。Ｎｏ．１
６は、シールドガスに酸素３％、窒素０．５％混合した
場合およびＮｏ．１７はシールドガスに酸素０．５％、
窒素２％混合した場合であるが、アンダカット、ハンピ
ングビードの発生を防ぐことができず、良好な溶接結果
を得ることができなかった。
×ｔ１．２mm、溶接速度２m/min 、溶接電流１８０A で
あるとき、シールドガスのアルゴンガスに酸素および窒
素を混合しなくても良好な溶接結果を得られるが速度が
遅く生産性が悪い（表１の判定欄で△で示す）。Ｎｏ．
１２は、鋼管寸法がφ８．０×ｔ１．２mm、造管速度が
３．５m/min であるが溶接電流が２５０A であるとき、
シールドガスに酸素および窒素を混合しなければアンダ
カット、ハンピングビードが発生し、良好な溶接結果を
得ることができなかった。Ｎｏ．１３は造管速度および
溶接電流がＮｏ．１２と同じであるとき、シールドガス
のアルゴンガスに酸素０．５％および窒素１％混合して
も、アンダカット、ハンピングビードが発生し、良好な
溶接結果を得ることができなかった。Ｎｏ．１４は、シ
ールドガスに酸素が７％、窒素が５％混合させた場合で
あるとき、アンダカット、ハンピングビードの発生は無
くなったがピットが発生し、良好な溶接を得ることがで
きなかった。Ｎｏ．１５は、シールドガスに酸素が１
％、窒素が１８％混合させた場合であるとき、アンダカ
ット、ハンピングビードの発生は無くなったが溶接後の
縮径および伸線工程で溶接部割れが発生した。Ｎｏ．１
６は、シールドガスに酸素３％、窒素０．５％混合した
場合およびＮｏ．１７はシールドガスに酸素０．５％、
窒素２％混合した場合であるが、アンダカット、ハンピ
ングビードの発生を防ぐことができず、良好な溶接結果
を得ることができなかった。
【００２６】Ｎｏ．１８は鋼管寸法がφ１３．５×ｔ
２．０mmで造管速度１．５m/min 、溶接電流２１０A の
とき、シールドガスに酸素０．５％および窒素１％を混
合させてもアンダカット、ハンピングビードの発生を防
ぐことができず、良好な溶接結果を得ることができなか
った。Ｎｏ．１９は、シールドガスの混合ガス条件は満
足しているが溶接電流が高くてキーホール溶接が継続で
きず連続した溶接ビードに成らなかった。
２．０mmで造管速度１．５m/min 、溶接電流２１０A の
とき、シールドガスに酸素０．５％および窒素１％を混
合させてもアンダカット、ハンピングビードの発生を防
ぐことができず、良好な溶接結果を得ることができなか
った。Ｎｏ．１９は、シールドガスの混合ガス条件は満
足しているが溶接電流が高くてキーホール溶接が継続で
きず連続した溶接ビードに成らなかった。
【００２７】表２は鋼種がステンレス鋼・ＳＵＳ３０４
であり、ステンレス鋼管およびステンレス鋼溶接用フラ
ックス入りワイヤの実施例および比較例を示す。ステン
レス鋼においても、３m/min 以上の高速溶接で不活性の
シールドガスに所定量の酸素および窒素ガスを添加混合
したガスを使用することによって良好な溶接結果が得ら
れ、小径鋼管およびフラックス入りワイヤが製造でき
た。
であり、ステンレス鋼管およびステンレス鋼溶接用フラ
ックス入りワイヤの実施例および比較例を示す。ステン
レス鋼においても、３m/min 以上の高速溶接で不活性の
シールドガスに所定量の酸素および窒素ガスを添加混合
したガスを使用することによって良好な溶接結果が得ら
れ、小径鋼管およびフラックス入りワイヤが製造でき
た。
【００２８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、不活性ガ
スに酸素と窒素を含んだシールドガスを使用すること
で、アークの集中性、溶融金属の流動性を良くすること
から、溶接ビードの異常流動を防ぎ、アンダカット、ハ
ンピングビードを防止することで、造管速度３m/min 以
上、１００A 以上のプラズマ電流を用いることが可能に
なり、生産性の高い小径鋼管の高速プラズマ溶接方法を
提供することができる。
スに酸素と窒素を含んだシールドガスを使用すること
で、アークの集中性、溶融金属の流動性を良くすること
から、溶接ビードの異常流動を防ぎ、アンダカット、ハ
ンピングビードを防止することで、造管速度３m/min 以
上、１００A 以上のプラズマ電流を用いることが可能に
なり、生産性の高い小径鋼管の高速プラズマ溶接方法を
提供することができる。
【図１】高速プラズマ溶接造管時のプラズマ溶接時の概
略図を示す。
略図を示す。
【図２】本発明を実施する装置の構成の概略図である。
【図３】フープの成形、フラックス充填、フラックス入
りワイヤ仕上げまでの過程を示す概要図である。
りワイヤ仕上げまでの過程を示す概要図である。
【図４】プラズマ溶接用シールドガスのアルゴンに酸
素、窒素および水素ガスを混合供給する装置の概要図で
ある。
素、窒素および水素ガスを混合供給する装置の概要図で
ある。
１ プラズマ溶接機 ２ 電極棒 ３ 被溶接管 ４ プラズマアーク ５ 水冷ノズル ６ シーム部 ７ 溶鋼 ８ シールドキャップ ９ シールドガス １０ 穴（キーホール） １１ 溶接ビード １２ アンダカット １３ ハンピングビード １４ パイロットガス ２１ フープ ２２ アンコイラ ２３ 成形工程 ２４ サードロール ２５ フラックス供給装置 ２６ フィンパスロール、シームガイドロール群 ２７ プラズマ溶接装置 ２８ 水冷装置 ２９ 縮径工程 ３０ コイラ ４０ アルゴンガスボンベ ４１ 酸素ガスボンベ ４２ 窒素ガスボンベ ４３ 水素ガスボンベ ４４ ガス混合器 ４５ ガス流量制御器 ４６〜４９ 流量メータ Ａ：フープ Ｂ：Ｕ字状体のフープ Ｃ：オープンシーム管 Ｄ：溶接管 Ｅ：小径鋼管 Ｆ：溶接用フラックス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栢森 雄己 東京都中央区築地三丁目５番４号 日鐵溶 接工業株式会社内 (72)発明者 楠 康樹 東京都中央区築地三丁目５番４号 日鐵溶 接工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB11 CC03 DC05 DD01 DD05 DD09 EA03 QA02 4E028 CA02 CA13 CA18
Claims (3)
- 【請求項１】 小径鋼管の高速プラズマ溶接造管方法に
おいて、プラズマ溶接のシールドガスは不活性ガスを主
成分とし、さらに酸素１〜５％、窒素２〜１５％を含む
ことを特徴とする小径鋼管の高速プラズマ溶接造管方
法。 - 【請求項２】 造管速度が３m/min 以上であることを特
徴とする請求項１記載の小径鋼管の高速プラズマ溶接造
管方法。 - 【請求項３】 プラズマ溶接前のＵ字状体に溶接用フラ
ックスを充填することを特徴とする請求項１または２記
載の小径鋼管の高速プラズマ溶接造管方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29738398A JP3566863B2 (ja) | 1998-10-19 | 1998-10-19 | 小径鋼管の高速プラズマ溶接造管方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29738398A JP3566863B2 (ja) | 1998-10-19 | 1998-10-19 | 小径鋼管の高速プラズマ溶接造管方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000117449A true JP2000117449A (ja) | 2000-04-25 |
| JP3566863B2 JP3566863B2 (ja) | 2004-09-15 |
Family
ID=17845788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29738398A Expired - Fee Related JP3566863B2 (ja) | 1998-10-19 | 1998-10-19 | 小径鋼管の高速プラズマ溶接造管方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3566863B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2941880A1 (fr) * | 2009-02-11 | 2010-08-13 | Air Liquide | Procede de soudage a l'arc sous double flux gazeux |
| CN117245178A (zh) * | 2023-11-20 | 2023-12-19 | 西安钢研功能材料股份有限公司 | 一种高流动性因瓦合金工件焊接装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101941116B (zh) * | 2010-09-07 | 2012-05-23 | 济南海通焊接技术有限公司 | 双脉冲全位置等离子焊机 |
-
1998
- 1998-10-19 JP JP29738398A patent/JP3566863B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2941880A1 (fr) * | 2009-02-11 | 2010-08-13 | Air Liquide | Procede de soudage a l'arc sous double flux gazeux |
| WO2010092279A1 (fr) * | 2009-02-11 | 2010-08-19 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Procede de soudage a l'arc sous double flux gazeux, avec flux central contenant de l'argon et de l'hydrogene et le flux de gainage comprenant de l'argon et soit du dioxyde de carbone, soit de l'oxygene |
| US9868173B2 (en) | 2009-02-11 | 2018-01-16 | L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Method for arc welding with a dual gas flow, with a central flow containing argon and hydrogen, and with a sheath flow including argon and either carbon dioxide or oxygen |
| CN117245178A (zh) * | 2023-11-20 | 2023-12-19 | 西安钢研功能材料股份有限公司 | 一种高流动性因瓦合金工件焊接装置 |
| CN117245178B (zh) * | 2023-11-20 | 2024-01-16 | 西安钢研功能材料股份有限公司 | 一种高流动性因瓦合金工件焊接装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3566863B2 (ja) | 2004-09-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Palani et al. | Selection of parameters of pulsed current gas metal arc welding | |
| US3272962A (en) | Electric arc working process | |
| US5599469A (en) | Plasma welding process | |
| US4034179A (en) | Method of multiple electrode gas shielded arc welding | |
| US5750955A (en) | High efficiency, variable position plasma welding process | |
| JP3566863B2 (ja) | 小径鋼管の高速プラズマ溶接造管方法 | |
| US3131284A (en) | Non-consumable electrode arc welding of tubing | |
| DE60235804D1 (de) | Verfahren zum schweissen zwei werkstücke aus duktilem eisen zur herstellung einer hochduktilen, fehlerreduzierten schweissnaht | |
| US4161645A (en) | Arc welding apparatus and method | |
| JP2000237875A (ja) | 小径鋼管の高速プラズマ溶接造管方法 | |
| JPS597545B2 (ja) | 鋼の消耗電極式ア−ク溶接方法 | |
| US3739134A (en) | Process for tack welding and finishing spiral weld pipe | |
| JPS5813269B2 (ja) | 直流ガスシ−ルドア−ク溶接方法 | |
| US3854028A (en) | High speed vertical electro-slag welding | |
| JP6036773B2 (ja) | 電縫鋼管の素管被溶接部シールド装置および素管被溶接部シールド方法 | |
| US4100389A (en) | Method of high speed gas shielded arc welding | |
| US2950377A (en) | Metal arc welding | |
| US3473002A (en) | Triply shielded arc welding method | |
| EP0824987A1 (en) | Plasma welding process | |
| JPS62166074A (ja) | 肉盛製スリ−ブの製造方法 | |
| JP2000158187A (ja) | ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤおよびその製造方法 | |
| JPH11226781A (ja) | 溶接用フラックス入りワイヤの製造方法 | |
| CA1105568A (en) | Method for manufacturing spiral-seam-welded steel pipe with the use of a plurality of electrodes in tandem | |
| Dean et al. | Evaluation of control techniques for dip transfer gas metal arc welding | |
| JPH0976094A (ja) | 造管溶接における溶接部のガスシールド方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040514 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040601 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040611 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090618 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100618 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110618 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110618 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120618 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120618 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130618 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130618 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140618 Year of fee payment: 10 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |