JP2001025865A - 小口径管の溶接方法 - Google Patents
小口径管の溶接方法Info
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- JP2001025865A JP2001025865A JP11195826A JP19582699A JP2001025865A JP 2001025865 A JP2001025865 A JP 2001025865A JP 11195826 A JP11195826 A JP 11195826A JP 19582699 A JP19582699 A JP 19582699A JP 2001025865 A JP2001025865 A JP 2001025865A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小口径管同士の突き合わせ溶接を容易且つ効
率的に行うことができる新規な小口径管の溶接方法の提
供。 【解決手段】 小口径管１の突き合わせ端部をそれぞれ
Ｉ型開先に加工し、この開先同士を突き合わせた状態で
保持してその突き合わせ部の外側に活性化フラックス５
を塗布・乾燥させた後、この活性化フラックス塗布部の
上からその突き合わせ部をプラズマアークで溶接し、そ
の後、さらにこの溶接部を再溶融してその溶接部に余盛
りを形成する。これによって小口径管１，１同士の突き
合わせ溶接を容易且つ効率的に行うことができる。
率的に行うことができる新規な小口径管の溶接方法の提
供。 【解決手段】 小口径管１の突き合わせ端部をそれぞれ
Ｉ型開先に加工し、この開先同士を突き合わせた状態で
保持してその突き合わせ部の外側に活性化フラックス５
を塗布・乾燥させた後、この活性化フラックス塗布部の
上からその突き合わせ部をプラズマアークで溶接し、そ
の後、さらにこの溶接部を再溶融してその溶接部に余盛
りを形成する。これによって小口径管１，１同士の突き
合わせ溶接を容易且つ効率的に行うことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種金属配管や熱
交換器の伝熱管等を構成する小口径管の溶接方法に関す
るものである。
交換器の伝熱管等を構成する小口径管の溶接方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
外径が５０ｍｍ以下の小口径管を突き合わせ溶接する方
法としては、例えば、図７に示すように、その小口径管
１，１同士の突き合わせ端部にＶ型の開先を形成すると
共に、その開先の間に裏波を出すためのリング状のイン
サート２を挿入し、その外側からＴＩＧ溶接機４等によ
ってその開先内に溶加材３を肉盛りしながら溶接する方
法が一般的である。
外径が５０ｍｍ以下の小口径管を突き合わせ溶接する方
法としては、例えば、図７に示すように、その小口径管
１，１同士の突き合わせ端部にＶ型の開先を形成すると
共に、その開先の間に裏波を出すためのリング状のイン
サート２を挿入し、その外側からＴＩＧ溶接機４等によ
ってその開先内に溶加材３を肉盛りしながら溶接する方
法が一般的である。
【０００３】しかしながら、このような従来の溶接方法
にあっては、溶加材３を使用することから溶着金属量が
多くなって溶接変形が大きくなったり、また、健全な裏
波ビートを確保するためには高度な溶接技術を要すると
いった欠点がある。
にあっては、溶加材３を使用することから溶着金属量が
多くなって溶接変形が大きくなったり、また、健全な裏
波ビートを確保するためには高度な溶接技術を要すると
いった欠点がある。
【０００４】しかも、溶接開始前に、小口径管１，１の
端面にその口径に応じたＶ型開先を加工したり、その小
口径管１，１の材質に応じたインサートリング２や溶加
材３を用意してセットしなければならない等といった煩
わしい段取りが必要となるため、溶接効率も低いといっ
た欠点がある。
端面にその口径に応じたＶ型開先を加工したり、その小
口径管１，１の材質に応じたインサートリング２や溶加
材３を用意してセットしなければならない等といった煩
わしい段取りが必要となるため、溶接効率も低いといっ
た欠点がある。
【０００５】そこで、本発明はこのような課題を有効に
解決するために案出されたものであり、その目的は、小
口径管同士の突き合わせ溶接を容易且つ効率的に行うこ
とができる新規な小口径管の溶接方法を提供するもので
ある。
解決するために案出されたものであり、その目的は、小
口径管同士の突き合わせ溶接を容易且つ効率的に行うこ
とができる新規な小口径管の溶接方法を提供するもので
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、小口径管の突き合わせ端部をそれぞれＩ型
開先に加工し、この開先同士を突き合わせた状態で保持
してその突き合わせ部の外側に活性化フラックスを塗布
・乾燥させた後、この活性化フラックス塗布部の上から
その突き合わせ部をアークで溶接し、その後、さらにこ
の溶接部をアークで再溶融してその溶接部に余盛りを形
成するようにしたものである。
に本発明は、小口径管の突き合わせ端部をそれぞれＩ型
開先に加工し、この開先同士を突き合わせた状態で保持
してその突き合わせ部の外側に活性化フラックスを塗布
・乾燥させた後、この活性化フラックス塗布部の上から
その突き合わせ部をアークで溶接し、その後、さらにこ
の溶接部をアークで再溶融してその溶接部に余盛りを形
成するようにしたものである。
【０００７】すなわち、活性化フラックスを用いてアー
ク溶接することによって、アークの広がりが抑えられて
アークが絞られ、電流密度が上がって母材の溶け込みが
深くなるため、母材への入熱が低くなって母材の熱影響
が少なくなる。また、溶加材を用いることなく余盛りを
形成することができるため、溶融部の体積も小さくなっ
て熱変形も少なくなる。
ク溶接することによって、アークの広がりが抑えられて
アークが絞られ、電流密度が上がって母材の溶け込みが
深くなるため、母材への入熱が低くなって母材の熱影響
が少なくなる。また、溶加材を用いることなく余盛りを
形成することができるため、溶融部の体積も小さくなっ
て熱変形も少なくなる。
【０００８】この結果、良好な裏波ビードが形成されて
良質な溶接を容易に施すことが可能となる。
良質な溶接を容易に施すことが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明を実施する好適一形
態を添付図面を参照しながら説明する。
態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１０】図１は、本発明に係る小口径管１，１の溶
接方法の実施の一形態を示したものである。
接方法の実施の一形態を示したものである。
【００１１】図示するように、本発明に係る小口径管
１，１の溶接方法は、先ず、口径及び肉厚が同一の小口
径管１，１の端部をそれぞれＩ型開先に加工し、その開
先同士を直線状に突き合わせる。尚、通常、本発明に用
いられるような小口径管１，１の突き合わせ端部は、加
工製作上その殆どがＩ型開先になっているため、特に本
発明を実施するために開先加工を施すことは少なく、そ
の加工工程は殆ど省略することができるか、あるいはバ
リ等や汚れを除去する程度の軽作業となると考えられ
る。また、この小口径管１，１の外径としては、一般に
６〜５０ｍｍであり、肉厚は２〜６ｍｍ程度のものを対
象とするが、場合によっては、この範囲を外れるもので
あっても良い。また、この小口径管１，１の材質として
は突き合わせ溶接可能な金属であれば、特に限定される
ものではないが、例えば、耐食性に優れたステンレス鋼
や炭素鋼等が最も多く適用されるものと考えられる。
１，１の溶接方法は、先ず、口径及び肉厚が同一の小口
径管１，１の端部をそれぞれＩ型開先に加工し、その開
先同士を直線状に突き合わせる。尚、通常、本発明に用
いられるような小口径管１，１の突き合わせ端部は、加
工製作上その殆どがＩ型開先になっているため、特に本
発明を実施するために開先加工を施すことは少なく、そ
の加工工程は殆ど省略することができるか、あるいはバ
リ等や汚れを除去する程度の軽作業となると考えられ
る。また、この小口径管１，１の外径としては、一般に
６〜５０ｍｍであり、肉厚は２〜６ｍｍ程度のものを対
象とするが、場合によっては、この範囲を外れるもので
あっても良い。また、この小口径管１，１の材質として
は突き合わせ溶接可能な金属であれば、特に限定される
ものではないが、例えば、耐食性に優れたステンレス鋼
や炭素鋼等が最も多く適用されるものと考えられる。
【００１２】次に、このようにしてその端部を突き合わ
せたならば、図示しない治具等によってその状態を保持
したまま、その突き合わせ端部に沿ってその外側に、液
状の活性化フラックス５を一定の厚さで帯状に塗布し、
これに熱風をあてるかそのまましばらく放置して自然乾
燥させる。ここで、活性化フラックス５の塗布方法とし
ては特に限定されるものではないが、例えば、刷毛塗り
あるはスプレーガン等を用いて塗布する方法が適当であ
る。また、この活性化フラックス５は、活性化フラック
ス粉末をアルコール等の有機溶剤に溶かして練り合わせ
たものであり、上述した塗布方法によって容易に突き合
わせ端部に沿って塗布することができる。また、この活
性化フラックス粉末は、ＳｉＯ2 ，ＮａＦ，ＴｉＯ2 ，
Ｔｉ，Ｃｒ2 Ｏ3 を主成分とする粉末であり、その成分
比率としては、例えば、ＳｉＯ2，：５７．３％，Ｎａ
Ｆ：６．４％，ＴｉＯ2 ：１３．６％，Ｔｉ：１３．６
％，Ｃｒ2 Ｏ3 ：９．１％が適当である。
せたならば、図示しない治具等によってその状態を保持
したまま、その突き合わせ端部に沿ってその外側に、液
状の活性化フラックス５を一定の厚さで帯状に塗布し、
これに熱風をあてるかそのまましばらく放置して自然乾
燥させる。ここで、活性化フラックス５の塗布方法とし
ては特に限定されるものではないが、例えば、刷毛塗り
あるはスプレーガン等を用いて塗布する方法が適当であ
る。また、この活性化フラックス５は、活性化フラック
ス粉末をアルコール等の有機溶剤に溶かして練り合わせ
たものであり、上述した塗布方法によって容易に突き合
わせ端部に沿って塗布することができる。また、この活
性化フラックス粉末は、ＳｉＯ2 ，ＮａＦ，ＴｉＯ2 ，
Ｔｉ，Ｃｒ2 Ｏ3 を主成分とする粉末であり、その成分
比率としては、例えば、ＳｉＯ2，：５７．３％，Ｎａ
Ｆ：６．４％，ＴｉＯ2 ：１３．６％，Ｔｉ：１３．６
％，Ｃｒ2 Ｏ3 ：９．１％が適当である。
【００１３】そして、このようにして活性化フラックス
５を塗布し、これが乾燥したならば、その上からその突
き合わせ線に沿って電極４を位置させ、プラズマアーク
溶接を施すことで、従来の熟練工が行った溶接と同様な
健全な溶接を行うことが可能となる。
５を塗布し、これが乾燥したならば、その上からその突
き合わせ線に沿って電極４を位置させ、プラズマアーク
溶接を施すことで、従来の熟練工が行った溶接と同様な
健全な溶接を行うことが可能となる。
【００１４】具体的には、その突き合わせ端部の内側に
安定した裏波ビード形状が形成されると共に母材の熱影
響や熱変形が少なくなり、優れた機械的特質を得ること
ができる。
安定した裏波ビード形状が形成されると共に母材の熱影
響や熱変形が少なくなり、優れた機械的特質を得ること
ができる。
【００１５】これは、図２に示すように、溶接前に塗布
した活性化フラックスから溶接時に蒸発した分子がタン
グステン電極から放射された電子と結合してアークの周
囲にバリアを形成し、アークの広がりを抑えながら溶接
を行うからである。すなわち、アークが絞られることに
より、電流密度が上がって母材の溶け込みが深くなり、
その結果、母材への入熱が低くなるため母材の熱影響が
少なくなる。
した活性化フラックスから溶接時に蒸発した分子がタン
グステン電極から放射された電子と結合してアークの周
囲にバリアを形成し、アークの広がりを抑えながら溶接
を行うからである。すなわち、アークが絞られることに
より、電流密度が上がって母材の溶け込みが深くなり、
その結果、母材への入熱が低くなるため母材の熱影響が
少なくなる。
【００１６】従って、本発明方法によれば、従来の溶接
方法のように高度な溶接技術を要することなく、健全な
裏波ビートを容易に確保することが可能となる。しか
も、溶接開始前に、小口径管１，１の端面にその口径に
応じたＶ型開先を加工したり、その小口径管１，１の材
質に応じたインサートや溶加材等を用意してセットする
等といった煩わしい段取りも不要となり、優れた溶接作
業効率を発揮することができる。
方法のように高度な溶接技術を要することなく、健全な
裏波ビートを容易に確保することが可能となる。しか
も、溶接開始前に、小口径管１，１の端面にその口径に
応じたＶ型開先を加工したり、その小口径管１，１の材
質に応じたインサートや溶加材等を用意してセットする
等といった煩わしい段取りも不要となり、優れた溶接作
業効率を発揮することができる。
【００１７】そして、さらに、この溶接部の外側に新た
な活性化フラックスを塗布し、同様な再溶融を少なくと
も２度以上繰り返すことにより、溶接部外面が盛り上が
って余盛りが形成され、適正な余盛りを確保することが
できる。すなわち、２度以上再溶融を繰り返すことで、
従来のように溶加材を使用しなくとも再溶融による熱収
縮で所定の余盛りを確保することが可能となる。この結
果、従来のように溶加材を用いる必要がなくなるため、
溶融部の体積も小さくなって熱変形も少なくなる。
な活性化フラックスを塗布し、同様な再溶融を少なくと
も２度以上繰り返すことにより、溶接部外面が盛り上が
って余盛りが形成され、適正な余盛りを確保することが
できる。すなわち、２度以上再溶融を繰り返すことで、
従来のように溶加材を使用しなくとも再溶融による熱収
縮で所定の余盛りを確保することが可能となる。この結
果、従来のように溶加材を用いる必要がなくなるため、
溶融部の体積も小さくなって熱変形も少なくなる。
【００１８】尚、本発明方法において使用する溶接機械
としては、特に限定されるものではないが、例えば、Ｔ
ＩＧ溶接による水冷式溶接ヘッドを用いることでより簡
単且つ正確に小口径管同士の突き合わせ溶接を施すこと
が可能となる。
としては、特に限定されるものではないが、例えば、Ｔ
ＩＧ溶接による水冷式溶接ヘッドを用いることでより簡
単且つ正確に小口径管同士の突き合わせ溶接を施すこと
が可能となる。
【００１９】
【実施例】（実施例１）端部をＩ型開先加工したＳＵＳ
３０４配管（外径２５ｍｍ，肉厚４ｍｍ）同士を突き合
わせ、その突き合わせ部外側に活性化フラックスを幅約
１ｃｍで刷毛塗りした後、これを熱風で完全に乾燥した
後、この活性フラックスの上から開先線に沿ってアーク
溶接を施して両者を突き合わせ溶接した。
３０４配管（外径２５ｍｍ，肉厚４ｍｍ）同士を突き合
わせ、その突き合わせ部外側に活性化フラックスを幅約
１ｃｍで刷毛塗りした後、これを熱風で完全に乾燥した
後、この活性フラックスの上から開先線に沿ってアーク
溶接を施して両者を突き合わせ溶接した。
【００２０】尚、この活性フラックスは、ＳｉＯ2 ，：
５７．３％，ＮａＦ：６．４％，ＴｉＯ2 ：１３．６
％，Ｔｉ：１３．６％，Ｃｒ2 Ｏ3 ：９．１％の成分か
らなる活性フラックス粉末をアルコールに溶かして液状
にしたものを用いた。また、溶接条件としては、チュー
ブウェルダーを使い活性フラックスを塗布し、ノンフィ
ラーで２度パスで溶接を行った。
５７．３％，ＮａＦ：６．４％，ＴｉＯ2 ：１３．６
％，Ｔｉ：１３．６％，Ｃｒ2 Ｏ3 ：９．１％の成分か
らなる活性フラックス粉末をアルコールに溶かして液状
にしたものを用いた。また、溶接条件としては、チュー
ブウェルダーを使い活性フラックスを塗布し、ノンフィ
ラーで２度パスで溶接を行った。
【００２１】そして、このＳＵＳ３０４配管を縦方向に
切断してその内側を観察した結果、図３に示すようにそ
の開先線の内側には均質な裏波ビードが形成されるのが
確認された。また、その溶接部を切断し、その断面マク
ロを観察したところ、図４に示すように、その溶融部は
一定の幅で完全に内側まで達し、しかもその溶融体積は
小さいものであった。
切断してその内側を観察した結果、図３に示すようにそ
の開先線の内側には均質な裏波ビードが形成されるのが
確認された。また、その溶接部を切断し、その断面マク
ロを観察したところ、図４に示すように、その溶融部は
一定の幅で完全に内側まで達し、しかもその溶融体積は
小さいものであった。
【００２２】これに対し、活性化フラックスを用いない
他は、上記と同様な条件で溶接した比較例では、図５及
び図６に示すように、その溶融部が開先線の内側にまで
達することなく、不完全な溶接になってしまった。
他は、上記と同様な条件で溶接した比較例では、図５及
び図６に示すように、その溶融部が開先線の内側にまで
達することなく、不完全な溶接になってしまった。
【００２３】この結果からもわかるように、同じ溶接条
件であっても活性化フラックスを用いた場合と用いない
場合とではその溶接結果が大きく異なることが判明し
た。すなわち、上述したように活性化フラックスを用い
ると、アークが絞られて溶け込み深さが深くなり、その
結果健全な裏波ビードが形成されると共に溶融体積が小
さくなって母材の熱変形が小さくなることが確認され
た。
件であっても活性化フラックスを用いた場合と用いない
場合とではその溶接結果が大きく異なることが判明し
た。すなわち、上述したように活性化フラックスを用い
ると、アークが絞られて溶け込み深さが深くなり、その
結果健全な裏波ビードが形成されると共に溶融体積が小
さくなって母材の熱変形が小さくなることが確認され
た。
【００２４】（実施例２）ステンレス鋼からなる小口径
管と炭素鋼からなる小口径管をそれぞれ本発明の方法に
よって突き合わせ溶接し、その溶接金属部の化学成分を
調査し、その結果を表１に示す。
管と炭素鋼からなる小口径管をそれぞれ本発明の方法に
よって突き合わせ溶接し、その溶接金属部の化学成分を
調査し、その結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】この結果、表１からもわかるように、ステ
ンレス鋼及び炭素鋼のいずれの小口径管であっても溶接
による化学成分の変化は極僅かであり、母材に与える影
響は殆どないことがわかる。
ンレス鋼及び炭素鋼のいずれの小口径管であっても溶接
による化学成分の変化は極僅かであり、母材に与える影
響は殆どないことがわかる。
【００２７】（実施例３）ステンレス鋼からなる小口径
管に対し、活性フラックスを用いて溶接した場合とその
溶融回数が母材の化学成分に及ぼす影響を調べ、その結
果を表２に示す。
管に対し、活性フラックスを用いて溶接した場合とその
溶融回数が母材の化学成分に及ぼす影響を調べ、その結
果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】この結果、表２からもわかるように、化学
成分の変化は極僅かであるか、計量誤差の範囲であり、
溶融回数が母材に与える影響は殆どないことがわかる。
成分の変化は極僅かであるか、計量誤差の範囲であり、
溶融回数が母材に与える影響は殆どないことがわかる。
【００３０】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、高度な溶
接技術を要することなく、良質で健全な小口径管の溶接
を行うことができる。また、煩わしい溶接前作業が簡略
化され、溶接作業効率も向上する等といった優れた効果
を発揮することができる。
接技術を要することなく、良質で健全な小口径管の溶接
を行うことができる。また、煩わしい溶接前作業が簡略
化され、溶接作業効率も向上する等といった優れた効果
を発揮することができる。
【図１】本発明に係る小口径管の溶接方法の実施の一形
態を示す工程図である。
態を示す工程図である。
【図２】活性化フラックスによるアークの作用を示す説
明図である。
明図である。
【図３】本発明方法によって得られた小口径管の溶接部
内面を示す平面図である。
内面を示す平面図である。
【図４】本発明方法によって得られた小口径管の溶接部
断面を示す顕微鏡写真図である。
断面を示す顕微鏡写真図である。
【図５】活性化フラックスを用いないで溶接された小口
径管の溶接部内面を示す平面図である。
径管の溶接部内面を示す平面図である。
【図６】活性化フラックスを用いないで溶接された小口
径管の溶接部断面を示す顕微鏡写真図である。
径管の溶接部断面を示す顕微鏡写真図である。
【図７】従来の小口径管の要請方法の一例を示す工程図
である。
である。
１ 小口径管 ２ インサートリング ３ 溶加材 ４ 電極 ５ 活性化フラックス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB06 BB07 CA01 CC03 CC04 DC05 DC06 DD01 EA07 4E081 AA12 AA14 BA02 BA19 BA23 BA27 BB03 BB13 BB15 CA07 CA11 DA01 DA11 FA01
Claims (3)
- 【請求項１】 小口径管の突き合わせ端部をそれぞれＩ
型開先に加工し、この開先同士を突き合わせた状態で保
持してその突き合わせ部の外側に活性化フラックスを塗
布・乾燥させた後、この活性化フラックス塗布部の上か
らその突き合わせ部をアークで溶接し、その後、さらに
この溶接部をアークで再溶融してその溶接部に余盛りを
形成するようにしたことを特徴とする小口径管の溶接方
法。 - 【請求項２】 上記小口径管として、外径が６〜５０ｍ
ｍであり、かつ肉厚が２〜６ｍｍのものを用いることを
特徴とする請求項１に記載の小口径管の溶接方法。 - 【請求項３】 上記活性化フラックスとして、Ｓｉ
Ｏ2 ，ＮａＦ，ＴｉＯ2，Ｔｉ，Ｃｒ2 Ｏ3 を主成分と
する粉末を有機溶剤で溶かして液状としたものを用いる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の小口径管の溶
接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11195826A JP2001025865A (ja) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | 小口径管の溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11195826A JP2001025865A (ja) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | 小口径管の溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001025865A true JP2001025865A (ja) | 2001-01-30 |
Family
ID=16347658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11195826A Pending JP2001025865A (ja) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | 小口径管の溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001025865A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007196266A (ja) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Hitachi Ltd | 両面溶接方法及びその溶接構造物 |
| JP2009066659A (ja) * | 2007-09-10 | 2009-04-02 | Snecma | 金属部品のｔｉｇ溶接への活性フラックスの使用 |
| KR100895348B1 (ko) * | 2007-06-19 | 2009-04-29 | 대우조선해양 주식회사 | 활성플럭스를 이용한 가스 텅스텐 아크 용접 방법 |
| CN101890555A (zh) * | 2010-06-29 | 2010-11-24 | 湖北省电力试验研究院 | 45°固定十字障碍小径管连弧盖面焊的焊接方法 |
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| CN112756747A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-05-07 | 陈潮强 | 一种铝镁合金板材的焊接工艺 |
-
1999
- 1999-07-09 JP JP11195826A patent/JP2001025865A/ja active Pending
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