JP2000288734A - 横向多層盛り炭酸ガスシールドアーク溶接方法 - Google Patents
横向多層盛り炭酸ガスシールドアーク溶接方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鉄骨建築構造物等の横向炭酸ガスシールドア
ーク多層盛り溶接において、高能率で溶接欠陥がなく、
ビード外観良好な溶接部を提供する。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．０２〜０．１０％、
Ｓｉ：０．５〜１．５％、Ｍｎ：０．７〜２．０％、
Ｓ：０．００５％以下、Ｏ：０．００９％以下を含有
し、パス間温度が７００℃以下で溶接することを特徴と
する横向多層盛り炭酸ガスシールドアーク溶接方法。
ーク多層盛り溶接において、高能率で溶接欠陥がなく、
ビード外観良好な溶接部を提供する。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．０２〜０．１０％、
Ｓｉ：０．５〜１．５％、Ｍｎ：０．７〜２．０％、
Ｓ：０．００５％以下、Ｏ：０．００９％以下を含有
し、パス間温度が７００℃以下で溶接することを特徴と
する横向多層盛り炭酸ガスシールドアーク溶接方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄骨建築鋼構造物
などの横向溶接方法に係わり、高能率で溶接欠陥がな
く、ビード外観良好な溶接部が得られる、横向多層盛り
炭酸ガスシールドアーク溶接方法に関するものである。
などの横向溶接方法に係わり、高能率で溶接欠陥がな
く、ビード外観良好な溶接部が得られる、横向多層盛り
炭酸ガスシールドアーク溶接方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、鉄骨建築鋼構造物の溶接はガスシ
ールドアーク溶接が適用され、高能率化されている。そ
の溶接姿勢は、下向（水平隅肉も含む）、横向姿勢で溶
接されることが多い。下向溶接では能率を向上させるた
め、溶接入熱２０〜５０ｋＪ／ｃｍの比較的広い溶接条
件で高入熱・高パス間温度で溶接されているのが実状で
ある。しかし、横向溶接ではビードが垂れやすいため、
溶接条件は限定され、溶接入熱１０〜２０ｋＪ／ｃｍで
パス間１５０℃以下の小入熱・低パス間温度で積層する
多層盛り溶接が行われ、横向溶接の能率向上は難しかっ
た。
ールドアーク溶接が適用され、高能率化されている。そ
の溶接姿勢は、下向（水平隅肉も含む）、横向姿勢で溶
接されることが多い。下向溶接では能率を向上させるた
め、溶接入熱２０〜５０ｋＪ／ｃｍの比較的広い溶接条
件で高入熱・高パス間温度で溶接されているのが実状で
ある。しかし、横向溶接ではビードが垂れやすいため、
溶接条件は限定され、溶接入熱１０〜２０ｋＪ／ｃｍで
パス間１５０℃以下の小入熱・低パス間温度で積層する
多層盛り溶接が行われ、横向溶接の能率向上は難しかっ
た。
【０００３】図１に板厚１６ｍｍの鋼板の溶接後の冷却
曲線の一例を示す。図１から溶接後６００℃までの冷却
に要する時間は約３０秒であるのに対し、１５０℃まで
の冷却時間は約５分間必要である。このように溶接によ
って加熱された鋼板の冷却過程において、冷却速度は高
温時には急速に温度が低下するが、低温では更に温度が
低下するまでの時間を要する。したがって、多層盛り溶
接ではパス間温度が高ければ、パス間待ち時間が少なく
なり、飛躍的に溶接時間は短縮できる。しかし、パス間
温度が高くなりすぎると、ビードが垂れ、溶け落ちやア
ンダーカットが著しく、ビード形状が悪くなる。
曲線の一例を示す。図１から溶接後６００℃までの冷却
に要する時間は約３０秒であるのに対し、１５０℃まで
の冷却時間は約５分間必要である。このように溶接によ
って加熱された鋼板の冷却過程において、冷却速度は高
温時には急速に温度が低下するが、低温では更に温度が
低下するまでの時間を要する。したがって、多層盛り溶
接ではパス間温度が高ければ、パス間待ち時間が少なく
なり、飛躍的に溶接時間は短縮できる。しかし、パス間
温度が高くなりすぎると、ビードが垂れ、溶け落ちやア
ンダーカットが著しく、ビード形状が悪くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するためになされたものであって、横向溶接にお
いて高能率で溶接欠陥がなく、ビード外観良好な溶接部
が得られる、横向多層盛り炭酸ガスシールドアーク溶接
方法を提供することを目的とする。
を解決するためになされたものであって、横向溶接にお
いて高能率で溶接欠陥がなく、ビード外観良好な溶接部
が得られる、横向多層盛り炭酸ガスシールドアーク溶接
方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、重量％
で、Ｃ：０．０２〜０．１０％、Ｓｉ：０．５〜１．５
％、Ｍｎ：０．７〜２．０％、Ｓ：０．００５％以下、
Ｏ：０．００９％以下を含有し、パス間温度が７００℃
以下で溶接することを特徴とする横向多層盛り炭酸ガス
シールドアーク溶接方法にある。なお本発明にいうパス
間温度測定点は溶接位置から溶接方向の１００〜２００
ｍｍ先で、開先エッジ部から約２０ｍｍ上方の位置をい
う。以下に、本発明について詳細に説明する。
で、Ｃ：０．０２〜０．１０％、Ｓｉ：０．５〜１．５
％、Ｍｎ：０．７〜２．０％、Ｓ：０．００５％以下、
Ｏ：０．００９％以下を含有し、パス間温度が７００℃
以下で溶接することを特徴とする横向多層盛り炭酸ガス
シールドアーク溶接方法にある。なお本発明にいうパス
間温度測定点は溶接位置から溶接方向の１００〜２００
ｍｍ先で、開先エッジ部から約２０ｍｍ上方の位置をい
う。以下に、本発明について詳細に説明する。
【０００６】
【発明の実施の形態】高パス間温度での多層盛り溶接の
問題としては、ビードの垂れによる外観不良である。そ
こで本発明者らは種々検討した結果、溶接金属の表面活
性元素で表面張力を低下させるワイヤ成分のＳおよびＯ
に着目し、この量を極力下げることが有効であることを
見い出した。以下に、本発明に用いる鋼ワイヤの成分限
定理由を述べる。 Ｃ：０．０２〜０．１０％ Ｃはアーク長を短くすると共に溶融メタルの表面張力を
減少させる元素であり、０．１０％を超えるとアーク長
が短くなり短絡が増加し作業性が悪化する。また表面張
力が低くなってビード形状が悪化する。０．０２％未満
ではアーク状態が不安定になるとともに、アーク吹き付
け強さも弱まり溶け込み不良が生じる。
問題としては、ビードの垂れによる外観不良である。そ
こで本発明者らは種々検討した結果、溶接金属の表面活
性元素で表面張力を低下させるワイヤ成分のＳおよびＯ
に着目し、この量を極力下げることが有効であることを
見い出した。以下に、本発明に用いる鋼ワイヤの成分限
定理由を述べる。 Ｃ：０．０２〜０．１０％ Ｃはアーク長を短くすると共に溶融メタルの表面張力を
減少させる元素であり、０．１０％を超えるとアーク長
が短くなり短絡が増加し作業性が悪化する。また表面張
力が低くなってビード形状が悪化する。０．０２％未満
ではアーク状態が不安定になるとともに、アーク吹き付
け強さも弱まり溶け込み不良が生じる。
【０００７】Ｓｉ：０．５〜１．５％ Ｓｉは脱酸元素として添加し溶融金属の酸素量を低下さ
せ、ビード垂れを抑制する。１．５％を超えるとアーク
が不安定になりスパッタ量が増え、スラグ生成量が増え
るためスラグ除去作業に時間を要し溶接効率が悪くな
る。また０．５％未満では脱酸不足により酸素量過多と
なりビード垂れが助長される。 Ｍｎ：０．８〜２．０％ ＭｎはＳｉと同様の効果を示し、２．０％を超えるとア
ーク不安定となりスパッタが増加し、さらにスラグ生成
量が増えるためスラグ除去作業に時間を要し溶接効率が
悪くなる。また０．８％未満であると脱酸不足により酸
素量過多となりビード垂れが助長される。
せ、ビード垂れを抑制する。１．５％を超えるとアーク
が不安定になりスパッタ量が増え、スラグ生成量が増え
るためスラグ除去作業に時間を要し溶接効率が悪くな
る。また０．５％未満では脱酸不足により酸素量過多と
なりビード垂れが助長される。 Ｍｎ：０．８〜２．０％ ＭｎはＳｉと同様の効果を示し、２．０％を超えるとア
ーク不安定となりスパッタが増加し、さらにスラグ生成
量が増えるためスラグ除去作業に時間を要し溶接効率が
悪くなる。また０．８％未満であると脱酸不足により酸
素量過多となりビード垂れが助長される。
【０００８】Ｓ：０．００５％以下 Ｓは表面活性元素であるためＣと同様に表面張力を低下
させる元素である。その影響はＣ以上であり、０．００
５％を越えるとビード垂れを助長する。また、溶け込み
を減少させ、溶け込み不良を生じる。 Ｏ：０．００９％以下 ＯはＳと同様に表面張力を低下させる元素でありその影
響はＳと同等であり、０．００９％超ではビード垂れを
助長する。
させる元素である。その影響はＣ以上であり、０．００
５％を越えるとビード垂れを助長する。また、溶け込み
を減少させ、溶け込み不良を生じる。 Ｏ：０．００９％以下 ＯはＳと同様に表面張力を低下させる元素でありその影
響はＳと同等であり、０．００９％超ではビード垂れを
助長する。
【０００９】上記ワイヤを用いて横向多層盛り炭酸ガス
シールドアーク溶接する場合の溶接位置から溶接方向の
１００〜２００ｍｍ先で開先エッジ部から約２０ｍｍ上
方で測定したパス間温度は７００℃以下とする。横向多
層盛り溶接の溶接効率を考えれば高入熱で、パス間を考
慮せずに、最終パスまで連続溶接するのが最も効率的で
ある。しかし、一般的に２パス目以降を連続的に溶接し
た場合、パス間温度が高くなりすぎ、ビードが垂れビー
ド形状が悪くなる。表面張力を高くした前述のワイヤを
用いることによって、パス間温度が７００℃以下で、良
好なビード形状が得られる。しかし７００℃を超えると
ビードが垂れ、溶け落ちやアンダーカットが著しく、ビ
ード形状が悪くなる。
シールドアーク溶接する場合の溶接位置から溶接方向の
１００〜２００ｍｍ先で開先エッジ部から約２０ｍｍ上
方で測定したパス間温度は７００℃以下とする。横向多
層盛り溶接の溶接効率を考えれば高入熱で、パス間を考
慮せずに、最終パスまで連続溶接するのが最も効率的で
ある。しかし、一般的に２パス目以降を連続的に溶接し
た場合、パス間温度が高くなりすぎ、ビードが垂れビー
ド形状が悪くなる。表面張力を高くした前述のワイヤを
用いることによって、パス間温度が７００℃以下で、良
好なビード形状が得られる。しかし７００℃を超えると
ビードが垂れ、溶け落ちやアンダーカットが著しく、ビ
ード形状が悪くなる。
【００１０】なお、溶接の対象物の大きさにより、各パ
スのパス間温度の上昇特性は変わる。対象物が大きく溶
接長が長い場合には、各パスの溶接開始部や中央部は、
溶接中に冷却が進み鋼板の温度は上昇しにくい。したが
って、対象物の大きさや溶接長によっては、連続溶接し
てもパス間温度が７００℃を超えない。溶接の対象物が
小さく溶接長が短い場合でも、従来方法に比べ、パス間
温度が高いため、連続溶接が可能なパス数が多く、ま
た、鋼板が過熱した場合、パス間温度７００℃まで冷却
させるパス間待ち時間は短時間で能率が良い。
スのパス間温度の上昇特性は変わる。対象物が大きく溶
接長が長い場合には、各パスの溶接開始部や中央部は、
溶接中に冷却が進み鋼板の温度は上昇しにくい。したが
って、対象物の大きさや溶接長によっては、連続溶接し
てもパス間温度が７００℃を超えない。溶接の対象物が
小さく溶接長が短い場合でも、従来方法に比べ、パス間
温度が高いため、連続溶接が可能なパス数が多く、ま
た、鋼板が過熱した場合、パス間温度７００℃まで冷却
させるパス間待ち時間は短時間で能率が良い。
【００１１】
【実施例】以下の実施例により本発明を具体的に説明す
る。表１に示す成分の鋼ワイヤ（ワイヤ径１．４ｍｍ
φ）を用い、図２に示す開先形状に加工した試験体を、
表２に示す溶接条件、図３に示す積層要領で、表１に示
すパス間温度で横向多層盛り溶接を行い、そのビード外
観、溶接時間、溶接欠陥調査を行った。なおパス間温度
測定点は溶接線方向中央部で開先加工エッジ部から２０
ｍｍ上方の位置１に熱電対２を取り付けて行った。多層
盛りの溶接ビードの外観基準は目視により行い、〇はビ
ード垂れや最終パスにアンダーカット、オーバーラップ
のないもの、×はビード垂れやアンダーカット、オーバ
ーラップがあるもの。溶接効率はトータル溶接時間が１
５分以内を〇それを超えるものを×とした。また内部健
全性はＪＩＳ Ｚ ３１０４に準拠しＸ線透過試験を行
いビード全長に融合不良やブローホール等の溶接欠陥が
無いものを〇、溶接欠陥があるものを×とした。これら
の結果を表１にまとめて示す。
る。表１に示す成分の鋼ワイヤ（ワイヤ径１．４ｍｍ
φ）を用い、図２に示す開先形状に加工した試験体を、
表２に示す溶接条件、図３に示す積層要領で、表１に示
すパス間温度で横向多層盛り溶接を行い、そのビード外
観、溶接時間、溶接欠陥調査を行った。なおパス間温度
測定点は溶接線方向中央部で開先加工エッジ部から２０
ｍｍ上方の位置１に熱電対２を取り付けて行った。多層
盛りの溶接ビードの外観基準は目視により行い、〇はビ
ード垂れや最終パスにアンダーカット、オーバーラップ
のないもの、×はビード垂れやアンダーカット、オーバ
ーラップがあるもの。溶接効率はトータル溶接時間が１
５分以内を〇それを超えるものを×とした。また内部健
全性はＪＩＳ Ｚ ３１０４に準拠しＸ線透過試験を行
いビード全長に融合不良やブローホール等の溶接欠陥が
無いものを〇、溶接欠陥があるものを×とした。これら
の結果を表１にまとめて示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】本発明例である試験Ｎｏ．１〜６は、使用
したワイヤ成分が本発明範囲にあり、パス間温度が７０
０℃以下であるので、ビード垂れが無くトータル溶接時
間も１５分以内であり、溶接欠陥もなく極めて良好な結
果であった。比較例中、試験Ｎｏ．７は、Ｃが低いので
アークが不安定となり溶け込み不良が発生した。試験Ｎ
ｏ．８は、Ｓｉが低く、また試験Ｎｏ．９は、Ｍｎが低
いので、脱酸不足により溶融金属の酸素量過多となりビ
ード垂れが発生した。
したワイヤ成分が本発明範囲にあり、パス間温度が７０
０℃以下であるので、ビード垂れが無くトータル溶接時
間も１５分以内であり、溶接欠陥もなく極めて良好な結
果であった。比較例中、試験Ｎｏ．７は、Ｃが低いので
アークが不安定となり溶け込み不良が発生した。試験Ｎ
ｏ．８は、Ｓｉが低く、また試験Ｎｏ．９は、Ｍｎが低
いので、脱酸不足により溶融金属の酸素量過多となりビ
ード垂れが発生した。
【００１５】試験Ｎｏ．１０は、Ｓが上限が高いのでビ
ード垂れ発生と共に溶け込みが浅くなり融合不良も発生
した。試験Ｎｏ．１１は、Ｏが高いのでビード垂れが発
生した。試験Ｎｏ．１２は、Ｃが高いのでビード垂れが
発生し、また、アークが不安定となりプローホールも発
生した。試験Ｎｏ．１３は、Ｓｉが高く、また試験Ｎ
ｏ．１４は、Ｍｎが高いので、スパッタ発生量、スラグ
生成量が増え除去作業に時間を要し溶接効率が悪化し
た。
ード垂れ発生と共に溶け込みが浅くなり融合不良も発生
した。試験Ｎｏ．１１は、Ｏが高いのでビード垂れが発
生した。試験Ｎｏ．１２は、Ｃが高いのでビード垂れが
発生し、また、アークが不安定となりプローホールも発
生した。試験Ｎｏ．１３は、Ｓｉが高く、また試験Ｎ
ｏ．１４は、Ｍｎが高いので、スパッタ発生量、スラグ
生成量が増え除去作業に時間を要し溶接効率が悪化し
た。
【００１６】試験Ｎｏ．１５は、試験Ｎｏ．１０と同じ
ワイヤでＳが高いので、ビードの垂れを防ぐためにパス
間温度を１００℃に低下して溶接した。したがって、ビ
ードの垂れ、溶け込み不良は改善されたが、溶接時間が
１５分をはるかに超え溶接効率が悪くなった。試験Ｎ
ｏ．１６は、ワイヤ成分は本発明範囲であるが、パス間
温度が高いので、ビード垂れが生じ外観不良となり、ま
たオーバーラップにより溶接欠陥が発生した。
ワイヤでＳが高いので、ビードの垂れを防ぐためにパス
間温度を１００℃に低下して溶接した。したがって、ビ
ードの垂れ、溶け込み不良は改善されたが、溶接時間が
１５分をはるかに超え溶接効率が悪くなった。試験Ｎ
ｏ．１６は、ワイヤ成分は本発明範囲であるが、パス間
温度が高いので、ビード垂れが生じ外観不良となり、ま
たオーバーラップにより溶接欠陥が発生した。
【００１７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の横向炭酸
ガスシールドアーク溶接方法によれば、高能率で溶接欠
陥がなく、ビード外観良好な溶接部が得られる。今後、
建築用鉄骨の柱梁継手部や柱柱継手部の横向溶接に適用
し、溶接能率と品質を飛躍的に改善できる。
ガスシールドアーク溶接方法によれば、高能率で溶接欠
陥がなく、ビード外観良好な溶接部が得られる。今後、
建築用鉄骨の柱梁継手部や柱柱継手部の横向溶接に適用
し、溶接能率と品質を飛躍的に改善できる。
【図１】板厚１６ｍｍの鋼板に溶接した後の冷却曲線の
一例を示す図。
一例を示す図。
【図２】本発明実施例における溶接試験体形状および熱
電対によるパス間温度測定点を示す図。
電対によるパス間温度測定点を示す図。
【図３】本発明の実施例における積層要領を示す図であ
る。
る。
１ パス間温度測定位置 ２ 熱電対
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｋ 103:04 (72)発明者 小山 汎司 東京都中央区築地三丁目５番４号 日鐵溶 接工業株式会社研究所内 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB06 BB09 CA01 DA02 DC01 DD04 EA05 EA10 4E081 AA02 AA04 AA09 BA02 BA34 BA37 BA40 BB03 BB17 CA07 CA10 DA05 DA10 DA19 DA40 DA45 FA14 YB00
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ：０．０２〜０．１０％、 Ｓｉ：０．５〜１．５％、 Ｍｎ：０．７〜２．０％、 Ｓ ：０．００５％以下、 Ｏ ：０．００９％以下 を含有する鋼ワイヤを用いて、パス間温度が７００℃以
下で溶接することを特徴とする横向多層盛り炭酸ガスシ
ールドアーク溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10344799A JP2000288734A (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 横向多層盛り炭酸ガスシールドアーク溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10344799A JP2000288734A (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 横向多層盛り炭酸ガスシールドアーク溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000288734A true JP2000288734A (ja) | 2000-10-17 |
Family
ID=14354294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10344799A Withdrawn JP2000288734A (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 横向多層盛り炭酸ガスシールドアーク溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000288734A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003004550A (ja) * | 2001-06-20 | 2003-01-08 | Nichiyu Giken Kogyo Co Ltd | 固形状の温度表示材 |
| JP2005219058A (ja) * | 2004-02-03 | 2005-08-18 | Jfe Steel Kk | 横向き炭酸ガスシールドアーク溶接方法 |
| JP2011189363A (ja) * | 2010-03-15 | 2011-09-29 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | 横向ガスシールドアーク溶接方法 |
| CN104227192A (zh) * | 2014-09-18 | 2014-12-24 | 长江精工钢结构(集团)股份有限公司 | 建筑钢结构二氧化碳气体保护焊小坡口焊接工艺 |
-
1999
- 1999-04-12 JP JP10344799A patent/JP2000288734A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003004550A (ja) * | 2001-06-20 | 2003-01-08 | Nichiyu Giken Kogyo Co Ltd | 固形状の温度表示材 |
| JP2005219058A (ja) * | 2004-02-03 | 2005-08-18 | Jfe Steel Kk | 横向き炭酸ガスシールドアーク溶接方法 |
| JP2011189363A (ja) * | 2010-03-15 | 2011-09-29 | Nippon Steel & Sumikin Welding Co Ltd | 横向ガスシールドアーク溶接方法 |
| CN104227192A (zh) * | 2014-09-18 | 2014-12-24 | 长江精工钢结构(集团)股份有限公司 | 建筑钢结构二氧化碳气体保护焊小坡口焊接工艺 |
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