JP2001121266A - サブマージアーク溶接方法 - Google Patents

サブマージアーク溶接方法

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JP2001121266A
JP2001121266A JP30549299A JP30549299A JP2001121266A JP 2001121266 A JP2001121266 A JP 2001121266A JP 30549299 A JP30549299 A JP 30549299A JP 30549299 A JP30549299 A JP 30549299A JP 2001121266 A JP2001121266 A JP 2001121266A
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welding
submerged arc
arc welding
pass
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JP30549299A
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English (en)
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Shuichi Sakaguchi
修一 阪口
Naoya Hayakawa
直哉 早川
Masaaki Tokuhisa
正昭 徳久
Matsushige Nakajima
松重 中島
Yukio Yamamoto
幸男 山本
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KAWATETSU METAL FAB KK
JFE Steel Corp
Original Assignee
KAWATETSU METAL FAB KK
Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 厚鋼板をサーブマージアーク溶接する場合に
おいて、溶接機の改変を伴わず、溶け込み不良、融合不
良および凝固割れを防止するのに好適なサブマージアー
ク溶接方法を提供する。 【解決手段】 1パス目の溶接を3電極サブマージアー
ク溶接で行うようになっており、先行電極Leのワイヤ
の直径Dを4.8[mm]<D≦5.6[mm]、先行電極
eの電流密度dを80[A/mm2]≦d≦100[A/m
2]とし、先行電極Leから後行電極Teまでの通過時間
tを40[s]≦t≦60[s]とし、電流差ΔI(L
M)、極間距離L(LM)、電流差ΔI(MT)および
極間距離L(MT)が下式を満たすように、1パス目の
溶接条件を設定した。 650[A]≦ΔI(LM)+7.0×L(LM)≦11
20[A] 900[A]≦ΔI(MT)+12×L(MT)≦180
0[A]

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、サブマージアーク
溶接に係り、特に、鉄骨ボックス柱の角継手溶接のよう
な厚鋼板を片面から高能率に溶接施工する場合におい
て、溶接機の改変を伴わず、溶け込み不良および融合不
良を防止するのに好適なサブマージアーク溶接方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年のビルの高層化により、板厚60
[mm]以上の厚鋼板を組み合わせて形成したボックス柱
が普通に使用されるようになり、溶接の高能率化はます
ます重要になっている。ボックス柱角継手の溶接には、
高能率が得られる鉄粉添加フラックスを用いた片面1パ
ス2電極サブマージアーク溶接方法が広く用いられてい
るが、板厚増大に伴い溶接に必要な溶着量は著しく増大
するため、適用可能な板厚が溶接機の電流容量などによ
り制限される。1パス溶接の適用が困難な場合には、C
2溶接による下盛溶接を施した後、サブマージアーク
溶接を行う方法が用いられることが多いが、下盛溶接に
は多大な労力を要するため、1パス溶接の適用が困難な
板厚に対する高能率溶接施工方法の確立は切実な課題と
なっている。
【0003】このような課題に対して、高能率な多電極
サブマージアーク溶接についていくつかの方法が提案さ
れている。3電極サブマージアーク溶接を用いた溶接方
法としては、例えば、特開平6-328254号公報に開示され
たもの(以下、第1の従来例という。)があり、この公
報には、溶接条件を特定することにより厚鋼板の1パス
溶接を可能にする方法が提案されている。また、3電極
サブマージアーク溶接を用いた多層溶接方法としては、
例えば、特開平8-257752号公報に開示されたもの(以
下、第2の従来例という。)があり、この公報には、2
パス目の溶接条件を特定のねらい位置と電流の組み合わ
せにすることで極厚鋼板の高能率溶接を行う方法が提案
されている。
【0004】一方、板厚60[mm]以上の厚鋼板をサブ
マージアーク溶接する場合に、工程上問題となる欠陥の
多くは溶け込み不良であり、従来溶け込みの確保につい
ては、先行電極の溶接電流または電流密度を確保する方
法が採用されている。このような方法としては、例え
ば、特開平2-258191号公報に開示されたもの(以下、第
3の従来例という。)および特開平10-58143号公報に開
示されたもの(以下、第4の従来例という。)がある。
第3の従来例では、大電流溶接条件と特殊なフラックス
を用いることにより、第4の従来例では、溶接電流密度
をワイヤ送給の可能な範囲で大きくすることにより、溶
け込み不良を防止している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
1の従来例にあっては、2500[A]以上の電流を先行
電極に流す必要があり、一般的な溶接機の電源が200
0[A]までしか電流を供給できないことから、安定して
このような電流を供給するためには、溶接機の改変を行
わなければならない。また、上記第2の従来例にあって
も、1パス目では2000[A]を超える電流を先行電極
に流す必要があり、同様の理由から、安定してこのよう
な電流を供給するためには、やはり溶接機の改変を行わ
なければならない。
【0006】一方、上記第3および第4の従来例にあっ
ては、鋼板の板厚が60[mm]以上と極めて厚い場合に
は、溶け込み不良、融合不良または凝固割れが発生しや
すいという問題があった。そこで、本発明は、このよう
な従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされた
ものであって、厚鋼板をサーブマージアーク溶接する場
合において、溶接機の改変を伴わず、溶け込み不良、融
合不良および凝固割れを防止するのに好適なサブマージ
アーク溶接方法を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、1パス溶
接の困難な板厚60[mm]以上の厚鋼板の多層溶接の初
層において溶け込み不良が生じる原因について検討を行
った結果、ボックス柱のように溶接長が長い溶接物をサ
ブマージアーク溶接する場合には、従来の溶接材料と溶
接条件を単に組み合わせただけでは安定した溶け込み、
良好な断面形状を得るのに不十分であり、ワイヤの曲が
り癖の影響を少なくすることが肝要であるという結論に
達した。
【0008】溶け込み形状の変化は、電極のワイヤの曲
がり癖の変化に起因するが、本発明者等は、先行電極の
チップ先端部から鋼板の開先底部までの距離を板厚に応
じて適切に調整することにより、電極のワイヤの曲がり
癖の変化に起因した溶け込み形状の変化を少なくするこ
とができ、溶込みの安定確保とビード外観が改善できる
ことを新たに見い出したのである。
【0009】かかる知見に基づき、本発明に係る請求項
1記載のサブマージアーク溶接方法は、複数の電極を用
いたサブマージアーク溶接方法において、先行電極およ
び後行電極の少なくとも2つの電極を用いて溶接を行う
多電極サブマージアーク溶接で溶接を行うにあたり、少
なくとも1パス目の溶接における先行電極のチップ先端
部から前記鋼板の開先底部までの距離L[mm]が下式
(6),(7)を満たす。
【0010】 (t−d2)[mm]<L<(t+20)[mm] …(6) L<120[mm] …(7) ただし、tは前記鋼板の板厚[mm]、d2は2段目の開
先の距離[mm]である。
【0011】また、本発明者等は、サブマージアーク溶
接機として最も一般的な最大溶接電流2000[A]の3
電極サブマージアーク溶接機を用いて、厚鋼板への1パ
スサブマージアーク溶接の適用限界について検討を行っ
た結果、板厚60[mm]以上の厚鋼板をサブマージアー
ク溶接する場合には、従来の溶接材料と溶接条件を単に
組み合わせただけでは安定した溶け込み、良好な断面形
状を得るのに不十分であり、アーク力の増大を図ること
が肝要であるという結論に達した。
【0012】アーク力の増大には、先行電極の電流密度
を増加させたりアークを絞ってアーク力を集中させるこ
とが必要であるが、従来から用いられているワイヤでは
最適な電流で使用することが困難であり、また従来提案
されている溶接条件は、溶接機の能力をフルに使用して
高能率な溶接を行うという配慮に欠けていた。そこで、
本発明者等は、2000[A]程度の溶接電流を用いた場
合の1パスサブマージアーク溶接の能率を最大限に発揮
させ、板厚60[mm]以上の厚鋼板の1パス溶接で安定
した信頼性の高い溶接を行うための必要条件を検討し
た。その結果、ワイヤ直径、溶接電流、溶接速度、電極
間の電流差および電極間の距離との関係でアーク力を効
果的にかつ安定的に増大させることにより、溶込みの安
定確保とビード外観が改善できることを新たに見い出し
たのである。
【0013】かかる知見に基づき、上記目的を達成する
ために、本発明に係る請求項2記載のサブマージアーク
溶接方法は、複数の電極を用いたサブマージアーク溶接
方法において、1パス目の溶接を、先行電極、中間電極
および後行電極を用いて溶接する3電極サブマージアー
ク溶接で行うにあたり、前記先行電極のワイヤの直径D
が4.8[mm]<D≦5.6[mm]、前記先行電極の電
流密度dが80[A/mm2]≦d≦100[A/mm2]であ
り、前記先行電極から前記後行電極までの通過時間tが
40[s]≦t≦60[s]であり、前記先行電極と前記中
間電極との電流差ΔI(LM)[A]、前記先行電極と前
記中間電極との極間距離L(LM)[mm]、前記中間電
極と前記後行電極との電流差ΔI(MT)[A]および前
記中間電極と前記後行電極との極間距離L(MT)[m
m]が下式(8),(9)を満たす。
【0014】 650[A]≦ΔI(LM)+C(LM)×L(LM)≦1120[A]…(8) 900[A]≦ΔI(MT)+C(MT)×L(MT)≦1800[A]…(9) ただし、C(LM)=7.0[A/mm],C(MT)=
12[A/mm] また、請求項2記載の発明では、先行電極と前記中間電
極との電流差ΔI(LM)および中間電極と後行電極と
の電流差ΔI(MT)が取り得る範囲を特定していない
が、好ましくは、電流差ΔI(LM)および電流差ΔI
(MT)がともに800[A]以下であることである。
【0015】さらに、本発明に係る請求項3記載のサブ
マージアーク溶接方法は、請求項2記載のサブマージア
ーク溶接方法において、2パス目以降の溶接を、2電極
サブマージアーク溶接で行うにあたり、2パス目以降の
溶接入熱H2[J/cm]が1パス目の溶接入熱H1[J/
cm]に対して下式(10)を満たす。 0.2<H2/H1<0.5 …(10) ただし、H1,H2=60×電流×電圧/溶接速度[c
m/min] さらに、本発明に係る請求項4記載のサブマージアーク
溶接方法は、複数の電極を用いたサブマージアーク溶接
方法において、1パス目の溶接を、先行電極、中間電極
及び後行電極を用いて溶接する3電極サブマージアーク
溶接で行うにあたり、前記先行電極のワイヤの直径Dが
4.8[mm]<D≦5.6[mm]、前記先行電極の電流
密度dが80[A/mm2]≦d≦100[A/mm2]であ
り、前記先行電極から前記後行電極までの通過時間tが
40[s]≦t≦60[s]であり、前記先行電極と前記中
間電極との電流差ΔI(LM)[A]、前記先行電極と前
記中間電極との極間距離L(LM)[mm]、前記中間電
極と前記後行電極との電流差ΔI(MT)[A]及び前記
中間電極と前記後行電極との極間距離L(MT)[mm]
が上式(8),(9)を満たし、2パス目以降の溶接
を、2電極サブマージアーク溶接で行うにあたり、2パ
ス目以降の溶接入熱H2[J/cm]が1パス目の溶接入
熱H1[J/cm]に対して下式(10)を満たし、前記先
行電極のチップ先端部から前記鋼板の開先底部までの距
離L[mm]が上式(6),(7)を満たす。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
を図面を参照しながら説明する。この第1の実施の形態
は、本発明に係るサブマージアーク溶接方法を、3電極
サブマージアーク溶接機により、板厚60[mm]以上の
厚鋼板を大入熱の下でサブマージアーク溶接する場合に
ついて適用したものである。
【0017】まず、3電極サブマージアーク溶接機の溶
接条件を図1を参照しながら説明する。図1は、鋼板の
開先形状を示す断面図および3電極サブマージアーク溶
接機と鋼板との位置関係を示す図である。ここで、図1
は、開先角度が2段階で広がる場合であるが、開先角度
が1段階の場合は、d2=0として適用すればよい。
【0018】3電極サブマージアーク溶接機は、図1に
示すように、1パス目の溶接を、先行電極Le、中間電
極Meおよび後行電極Teを用いて溶接する3電極サブマ
ージアーク溶接で行うようになっており、先行電極Le
のワイヤの直径Dを4.8[mm]<D≦5.6[mm]、
先行電極Leの電流密度dを80[A/mm2]≦d≦10
0[A/mm2]とし、先行電極Leから後行電極Teまでの
通過時間tを40[s]≦t≦60[s]とし、先行電極L
eと中間電極Meとの電流差ΔI(LM)[A]、先行電極
eと中間電極Meとの極間距離L(LM)[mm]、中間
電極Meと後行電極Teとの電流差ΔI(MT)[A]およ
び中間電極Meと後行電極Teとの極間距離L(MT)
[mm]が上式(8),(9)を満たすように、1パス目
の溶接条件を設定した。
【0019】ここで、限定理由について詳細に説明す
る。 (1) 先行電極Leのワイヤの直径Dを4.8[mm]
<D≦5.6[mm]として溶接条件を設定する理由 最大溶接電流が2000[A]の場合に、板厚60[mm]
の1パス溶接を実現しようとすると、溶接電流は190
0[A]程度必要となる。このとき、先行電極L eのワイ
ヤの直径Dが4.8[mm]以下では、電流密度が大きく
なりすぎてワイヤの溶融速度が増大するためワイヤ送給
が不安定になり安定した溶接が行えなくなる。一方、先
行電極Leのワイヤの直径Dが5.6[mm]を超える
と、電流密度が小さくなりすぎて十分な溶込みが得にく
くなる。
【0020】したがって、先行電極Leに使用するワイ
ヤの直径Dは、4.8[mm]<D≦5.6[mm]とし
た。 (2) 先行電極Leの電流密度dを80[A/mm2]≦
d≦100[A/mm2]として溶接条件を設定する理由 先行電極Leの電流密度dは、低速度で多量の溶接金属
を生成する大入熱1パス溶接において溶込みを確保する
上で不可欠の因子であり、このためには、80[A/mm
2]以上必要である。一方、電流密度が増加すると、ワイ
ヤの溶融速度が増大するためそれに見合うワイヤ送給が
必要になるが、電流密度が100[A/mm2]を超える
と、一般的な溶接機ではワイヤ送給が不安定となり溶込
み不良が起こりやすくなる。
【0021】したがって、先行電極Leの電流密度d
は、80[A/mm2]≦d≦100[A/mm2]とした。な
お、より好ましくは、85[A/mm2]≦d≦95[A/m
2]である。 (3) 先行電極Leから後行電極Teまでの通過時間t
を40[s]≦t≦60[s]として溶接条件を設定する理
由 3電極サブマージアーク溶接では、電極のすべてが通過
するまでの時間が長くなることで溶接ビード幅の広がり
を確保することに有利である。通過時間が40[s]より
短いと、溶接ビード幅の広がりが不十分であり、融合不
良やスラグの巻き込みを生じやすくなる。しかし、通過
時間が60[s]より長くなると、溶け込みが不十分にな
り、溶け込み不良が生じやすくなる。
【0022】したがって、先行電極Leから後行電極Te
までの通過時間tは、40[s]≦t≦60[s]とした。 (4) 電流差ΔI(LM),ΔI(MT)および極間
距離L(LM),L(MT)が上式(8),(9)を満
たすように溶接条件を設定する理由 厚鋼板のサブマージアーク溶接においては、極間距離を
それぞれの電流値に応じて設定し、溶接金属の断面形状
を整えて凝固割れの発生や融合不良などの内部欠陥を生
じないように調整する必要がある。このためには、隣り
合う電極の電流差が大きい場合には、極間距離を狭め、
逆に隣り合う電極の電流差が小さい場合には、極間距離
を広げて形状のバランスをとる必要がある。
【0023】上式(8)より、ΔI(LM)+7.0×
L(LM)の値が650[A]よりも小さい場合には、溶
け込みの株が膨らんだいわゆる梨型になり凝固割れを生
じやすく、逆に1120[A]を超える場合には、融合不
良を生じやすくなる。したがって、電流差ΔI(LM)
および極間距離L(LM)は、上式(8)を満たすよう
にした。
【0024】また、上式(9)より、ΔI(MT)+1
2×L(MT)の値が900[A]よりも小さい場合に
は、ビード幅の広がりが不十分で1パス目ビード止端部
にアンダーカットが発生しやすく、逆に1800[A]を
超える場合には、スラグ巻き込みや融合不良を生じやす
くなる。したがって、電流差ΔI(MT)および極間距
離L(MT)は、上式(9)を満たすようにした。
【0025】なお、より好ましくは、極間距離L(L
M),L(MT)を40[mm]≦L(LM),L(M
T)≦90[mm]とすることである。また、極間距離L
(LM),L(MT)は、図1(b)に示すように、電
極Le,Me,Teのワイヤの延長線と開先底部とが交わ
る点間のそれぞれの距離である。極間距離も溶接金属の
断面形状を整え、溶接作業性を確保するのに重要な因子
であるが、極間距離が短すぎると溶け込みが減少し、逆
に極間距離が長すぎると溶接金属の揺動が大きくなった
り極間で溶融スラグが凝固してしまい作業性が劣化す
る。このため、極間距離L(LM),L(MT)は、4
0[mm]≦L(LM),L(MT)≦90[mm]とする
のが好ましい。また、溶接電流は、後続電極ほど低く設
定する方が良好な結果が得られるが、電流差ΔI(L
M),ΔI(MT)は、800[A]以下であることが望
ましい。
【0026】また、3電極サブマージアーク溶接機は、
図1に示すように、2パス目以降の溶接を、先行電極L
eおよび後行電極Teを用いて溶接する2電極サブマージ
アーク溶接で行うようになっており、2パス目以降の溶
接入熱H2[J/cm]が1パス目の溶接入熱H1[J/c
m]に対して上式(10)を満たすように、2パス目以降
の溶接条件を設定した。
【0027】ここで、限定理由について詳細に説明す
る。 (1) 2パス目以降の溶接入熱H2が1パス目の溶接
入熱H1に対して上式(10)を満たすように溶接条件を
設定する理由 板厚60[mm]以上の厚鋼板の多層溶接においては、1
パス目に大入熱溶接条件を適用して凝固割れの発生を防
止するとともに溶接能率を向上させることが重要である
が、後続パスは、溶接ビード外観の確保とスラグ巻き込
みなどの欠陥防止の観点から振り分け溶接を行うことが
適当である。その際の条件としては、ビード幅が開先幅
に対して広がりすぎないことが好ましく、1パス目の溶
接入熱に対して0.5以上ではビードが広がりすぎて欠
陥を生じやすく、逆に0.2以下では能率の面から好ま
しくない。
【0028】また、1パス目の大入熱溶接条件の適用に
あたり、溶け込みの確保や溶接電源容量の限界により開
先のなかに溶接金属およびスラグが溜まるような極厚鋼
板の場合には、溶接金属の断面形状が凝固割れを生じや
すい形状になりやすい。このような場合には、2パス目
以降の溶接を開先中央で行って1パス目で生じた凝固割
れを再溶融するのも有効な方法であり、その際、溶接金
属が開先の両端面に接しないように行うことが融合不良
などの欠陥を防止する上で必要である。
【0029】なお、その他の溶接条件としては、中間電
極Meおよび後行電極Teの溶接電圧、電極の傾き、突き
出し長さなどがあるが、これらは、通常のサブマージア
ーク溶接を行う際に用いられる範囲でよい。例えば、中
間電極Meの溶接電圧を40[V]〜50[V]、後行電極
eの溶接電圧を45[V]〜55[V]とし、先行電極Le
の傾きを垂直軸に対して0[゜]〜−10[゜]、中間電極
eおよび後行電極Teの傾きを垂直軸に対して20[゜]
〜0[゜]とし、突き出し長さを鋼板表面から30[mm]
〜80[mm]とすればよい。また、溶接速度は、溶接電
流と溶接材料から決まる溶着速度により開先を満たすた
めに必要な速度として必然的に決まる条件であるが、1
5[Cm/min]〜35[Cm/min]とするのが好まし
い。
【0030】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面および表を参照
しながら説明する。表1に示す化学組成を有する鋼板お
よび溶接ワイヤと、SiO2−MgO−CaO−Al2
3系の鉄粉添加フラックスを用いて、図1に示す開先形
状、表2に示す溶接条件でサブマージアーク溶接を行
い、各継手部の内部欠陥およびビード外観を調査した。
その結果を表3に示す。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】
【表3】
【0034】本発明例No.1〜No.3では、極厚継手にも
かかわらず、良好なビード外観で内部欠陥のない溶接継
手が得られた。これに対し、先行電極Leのワイヤの直
径Dおよび先行電極Leの電流密度dが本発明の範囲か
ら外れる比較例No.4,No.5では、溶け込み不良が、極
間距離L(LM),L(MT)および電流差ΔI(L
M)と極間距離L(LM)との関係が本発明の範囲から
外れるNo.6では、融合不良が生じた。また、先行電極
eの電流密度dおよび2パス目以降の溶接入熱H2の
1パス目の溶接入熱H1に対する比が本発明の範囲を外
れる比較例No.7では、スラグ巻き込みが、電極の通過
時間tが本発明の範囲から外れる比較例No.8では、融
合不良が生じた。
【0035】このようにして、本実施の形態では、1パ
ス目の溶接を3電極サブマージアーク溶接で行うように
なっており、先行電極Leのワイヤの直径Dを4.8[m
m]<D≦5.6[mm]、先行電極Leの電流密度dを8
0[A/mm2]≦d≦100[A/mm2]とし、先行電極L
eから後行電極Teまでの通過時間tを40[s]≦t≦6
0[s]とし、電流差ΔI(LM)、極間距離L(L
M)、電流差ΔI(MT)および極間距離L(MT)が
上式(8),(9)を満たすように、1パス目の溶接条
件を設定した。
【0036】これにより、板厚60[mm]以上の厚鋼板
をサーブマージアーク溶接する場合において、溶接機の
改変を伴わず、従来に比して、溶け込み不良、融合不良
などの内部欠陥が少なく良好なビード外観を有する溶接
継手を高能率に得ることができる。さらに、本実施の形
態では、2パス目以降の溶接を2電極サブマージアーク
溶接で行うようになっており、2パス目以降の溶接入熱
H2が1パス目の溶接入熱H1に対して上式(10)を満
たすように、2パス目以降の溶接条件を設定した。
【0037】これにより、板厚60[mm]以上の厚鋼板
をサーブマージアーク溶接する場合において、溶け込み
不良、融合不良などの内部欠陥がより少なくさらに良好
なビード外観を有する溶接継手を高能率に得ることがで
きる。次に、本発明の第2の実施の形態を図面を参照し
ながら説明する。この第2の実施の形態は、本発明に係
るサブマージアーク溶接方法を、上記第1の実施の形態
と同様に、3電極サブマージアーク溶接機により、板厚
60[mm]以上の厚鋼板を大入熱の下でサブマージアー
ク溶接する場合について適用したものである。
【0038】まず、3電極サブマージアーク溶接機の溶
接条件を図1を参照しながら説明する。3電極サブマー
ジアーク溶接機は、図1に示すように、鋼板の開先形状
を、開先角度が2段階θ1,θ2で広がる複数段開先と
し、先行電極Le、中間電極Meおよび後行電極Teを用
いて溶接する3電極サブマージアーク溶接で溶接を行う
ようになっており、先行電極Leのチップ先端部から鋼
板の開先底部までの距離L[mm]が上式(6),(7)
を満たすように、溶接条件を設定した。
【0039】ここで、限定理由について詳細に説明す
る。 (1) 先行電極Leのチップ先端部から鋼板の開先底
部までの距離L[mm]が上式(6),(7)を満たすよ
うに溶接条件を設定する理由 完全溶け込みを行う1パス目では、先行電極Leのワイ
ヤは、開先中央をねらっていることが必要である。先行
電極Leのワイヤが曲がっていると、アーク発生点が開
先中央からずれて溶け込み不良が発生しやすくなるから
である。鋼板の板厚が厚くなると、アーク発生点までの
距離は長くなる。したがって、板厚が厚くなるほどより
精度の高い調整が必要になるが、溶接中に調整を行うこ
とはできないので、ボックス柱のように溶接長が長くな
ると、ワイヤの曲がり癖の変化によってアーク発生点が
ずれ、溶け込み不良が発生しやすくなる。
【0040】一般に、溶接入熱が400[kJ/cm]を
超えるようなサブマージアーク溶接においては、先行電
極Leの突き出し長さが40[mm]以上に設定されてい
る。例えば、特開平6-30818号公報では、板厚40[m
m]〜55[mm]の鋼板を溶接する場合において、先行
電極Leの通電部から鋼板の開先底部までの距離を75
[mm]〜220[mm]とし、短すぎると内部欠陥の発生
や溶融速度が遅くなる点で好ましくないとしているが、
板厚が大きく溶け込み不良の防止が重要な場合には、こ
の距離が短い方が良好な結果が得られるのである。
【0041】また、溶接入熱が300[kJ/cm]を超
えるようなサブマージアーク溶接においては、先行電極
eの突き出し長さを、溶融スラグや溶接金属の吹き上
げにより先行電極Leのチップが損傷しようないように
設定する必要がある。多層溶接の初層においては、溶接
金属は開先内に溜まり、溶融スラグもほとんど鋼板表面
に現れないので、1パス溶接と同じ突き出し長さは必要
なく、むしろワイヤの曲がり癖の変化によってアーク発
生点がずれることを防止するためには、短い方が適切で
ある。
【0042】しかし、サブマージアーク溶接用のチップ
は大型であり、鋼板表面に接触しないようにするために
は、通常の開先の場合には、鋼板表面よりも上に位置さ
せることが必要であり、また、開先幅の広い2段開先の
場合には、2段目の開先よりも上に位置させる必要があ
る。以上のことから、先行電極Leのチップ先端部から
鋼板の開先底部までの距離Lの下限を(t−d2)[m
m]とし、上限を(t+20)[mm]とし、さらにこれ
が120[mm]を超えないこととした。
【0043】なお、これは、多電極で厚鋼板をサブマー
ジアーク溶接する場合は、すべて有効である。また、3
電極サブマージアーク溶接機は、図1に示すように、先
行電極Leのワイヤの直径Dを4.8[mm]<D≦5.
6[mm]、先行電極Leの電流密度dを80[A/mm2]
≦d≦100[A/mm2]として、溶接条件を設定した。
ここでの限定理由は、上記第1の実施の形態で記載した
ものと同様である。
【0044】なお、本発明は、3電極サブマージアーク
溶接により初層の溶接を行うことがより好ましく、その
際の溶接条件としては、先行電極Leの溶接電流ILと中
間電極Meの溶接電流IMとの比が0.7<(IM/IL
<0.9、先行電極Leと中間電極Meとの極間距離L
(LM)が60[mm]≦L(LM)≦100[mm]、中
間電極Meと後行電極Teとの極間距離L(MT)が60
[mm]≦L(LM)≦120[mm]であることが好まし
い。
【0045】また、その他の溶接条件としては、中間電
極Meおよび後行電極Teの溶接電圧、電極の傾き、突き
出し長さなどがあるが、これらは、上記第1の実施の形
態と同様に、通常のサブマージアーク溶接を行う際に用
いられる範囲でよい。
【0046】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面および表を参照
しながら説明する。板厚70,80,90,100[m
m]のSM490B鋼板と、表4に示す化学組成を有す
る溶接ワイヤと、SiO2−MgO−CaO−Al23
系の鉄粉添加フラックスを用いて、図1に示す開先形
状、表5に示す溶接条件でサブマージアーク溶接を行
い、各継手部の内部欠陥およびビード外観を調査した。
その結果を表6に示す。
【0047】
【表4】
【0048】
【表5】
【0049】
【表6】
【0050】本発明例No.1〜No.5では、極厚継手にも
かかわらず、良好なビード外観で内部欠陥のない溶接継
手が得られた。これに対し、先行電極Leのチップ先端
部から鋼板の開先底部までの距離L[mm]が本発明の範
囲から外れる比較例No.6〜No.8では、溶け込み不良が
生じた。このようにして、本実施の形態では、鋼板の開
先形状を、本発明例No.1では通常のY開先とし、本発明
例No.2〜No.5では開先角度が2段階θ1,θ2で広がる
複数段開先とし、3電極サブマージアーク溶接で溶接を
行うようになっており、先行電極Leのチップ先端部か
ら鋼板の開先底部までの距離L[mm]が上式(6),
(7)を満たすように、溶接条件を設定した。
【0051】これにより、板厚60[mm]以上の厚鋼板
をサーブマージアーク溶接する場合において、溶接機の
改変を伴わず、従来に比して、溶け込み不良、融合不良
などの内部欠陥が少なく良好なビード外観を有する溶接
継手を高能率に得ることができる。さらに、本実施の形
態では、先行電極Leのワイヤの直径Dを4.8[mm]
<D≦5.6[mm]、先行電極Leの電流密度dを80
[A/mm2]≦d≦100[A/mm2]として、溶接条件を
設定した。
【0052】これにより、板厚60[mm]以上の厚鋼板
をサーブマージアーク溶接する場合において、溶け込み
不良、融合不良などの内部欠陥がより少なくさらに良好
なビード外観を有する溶接継手を高能率に得ることがで
きる。なお、上記第1および第2の実施の形態において
は、それぞれ異なる溶接条件を設定して溶接を行うよう
に構成したが、これに限らず、上記第1の実施の形態に
おける溶接条件(以下、溶接条件1という。)と上記第
2の実施の形態における溶接条件(以下、溶接条件2と
いう。)をともに設定して溶接を行うように構成しても
よい。
【0053】
【実施例】その場合の実施例を図面および表を参照しな
がら説明する。表1に示す化学組成を有する鋼板および
溶接ワイヤと、SiO2−MgO−CaO−Al23
の鉄粉添加フラックスを用いて、図1に示す開先形状、
表2に示す溶接条件でサブマージアーク溶接を行い、各
継手部の内部欠陥およびビード外観を調査した。その結
果を表3に示す。
【0054】溶接条件1,2をともに満たす本発明例N
o.1,No.3では、極厚継手にもかかわらず、良好なビ
ード外観で内部欠陥のない溶接継手が得られた。これに
対し、溶接条件1を満たすが溶接条件2を満たさない実
施例No.2では、本発明例No.1,No.3に比して溶け込
み到達深さがやや浅くなっており、溶接条件1,2をい
ずれも満たさない比較例No.4では、溶け込み不良が、
溶接条件2を満たすが溶接条件1を満たさない比較例N
o.5では、溶け込み不良が生じた。また、溶接条件1,
2をいずれも満たさない溶接条件を満たさない比較例N
o.6では、融合不良が、溶接条件1,2をいずれも満た
さない溶接条件を満たさない比較例No.7では、スラグ
巻き込みが、溶接条件2を満たすが溶接条件1を満たさ
ない比較例No.8では、融合不良が生じた。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る請求
項1または2記載のサブマージアーク溶接方法によれ
ば、溶接機の改変を伴わず、従来に比して、溶け込み不
良、融合不良などの内部欠陥が少なく良好なビード外観
を有する溶接継手を高能率に得ることができるという効
果が得られる。
【0056】さらに、本発明に係る請求項3または4記
載のサブマージアーク溶接方法によれば、溶け込み不
良、融合不良などの内部欠陥がより少なくさらに良好な
ビード外観を有する溶接継手を高能率に得ることができ
るという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】開先形状を示す断面図および3電極サブマージ
アーク溶接機と鋼板との位置関係を示す図である。
【符号の説明】
e 先行電極 Me 中間電極 Te 後行電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早川 直哉 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 徳久 正昭 東京都千代田区内幸町2丁目2番3号 川 崎製鉄株式会社内 (72)発明者 中島 松重 香川県丸亀市昭和町18番地 川鉄メタルフ ァブリカ株式会社内 (72)発明者 山本 幸男 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目(番地な し) 川鉄メタルファブリカ株式会社水島 工場内 Fターム(参考) 4E001 AA03 BB05 CA01 CA02 CC04 DB01 DF01 DF03 DF05 EA01 EA02 EA06 EA09 QA04 4E081 AA02 BA02 BA37 CA05 DA01 DA11 FA14 YB03 YB04

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の電極を用いたサブマージアーク溶
    接方法において、 先行電極及び後行電極の少なくとも2つの電極を用いて
    溶接を行う多電極サブマージアーク溶接で溶接を行うに
    あたり、 少なくとも1パス目の溶接における先行電極のチップ先
    端部から前記鋼板の開先底部までの距離L[mm]が下式
    (1),(2)を満たすことを特徴とするサブマージア
    ーク溶接方法。 (t−d2)[mm]<L<(t+20)[mm] …(1) L<120[mm] …(2) 但し、tは前記鋼板の板厚[mm]、d2は2段目の開先
    の距離[mm]である。
  2. 【請求項2】 複数の電極を用いたサブマージアーク溶
    接方法において、 1パス目の溶接を、先行電極、中間電極及び後行電極を
    用いて溶接する3電極サブマージアーク溶接で行うにあ
    たり、 前記先行電極のワイヤの直径Dが4.8[mm]<D≦
    5.6[mm]、前記先行電極の電流密度dが80[A/m
    2]≦d≦100[A/mm2]であり、前記先行電極から
    前記後行電極までの通過時間tが40[s]≦t≦60
    [s]であり、 前記先行電極と前記中間電極との電流差ΔI(LM)
    [A]、前記先行電極と前記中間電極との極間距離L(L
    M)[mm]、前記中間電極と前記後行電極との電流差Δ
    I(MT)[A]及び前記中間電極と前記後行電極との極
    間距離L(MT)[mm]が下式(3),(4)を満たす
    ことを特徴とするサブマージアーク溶接方法。 650[A]≦ΔI(LM)+C(LM)×L(LM)≦1120[A]…(3) 900[A]≦ΔI(MT)+C(MT)×L(MT)≦1800[A]…(4) 但し、C(LM)=7.0[A/mm],C(MT)=1
    2[A/mm]
  3. 【請求項3】 請求項2において、 2パス目以降の溶接を、2電極サブマージアーク溶接で
    行うにあたり、 2パス目以降の溶接入熱H2[J/cm]が1パス目の溶
    接入熱H1[J/cm]に対して下式(5)を満たすこと
    を特徴とするサブマージアーク溶接方法。 0.2<H2/H1<0.5 …(5)
  4. 【請求項4】 複数の電極を用いたサブマージアーク溶
    接方法において、 1パス目の溶接を、先行電極、中間電極及び後行電極を
    用いて溶接する3電極サブマージアーク溶接で行うにあ
    たり、 前記先行電極のワイヤの直径Dが4.8[mm]<D≦
    5.6[mm]、前記先行電極の電流密度dが80[A/m
    2]≦d≦100[A/mm2]であり、前記先行電極から
    前記後行電極までの通過時間tが40[s]≦t≦60
    [s]であり、 前記先行電極と前記中間電極との電流差ΔI(LM)
    [A]、前記先行電極と前記中間電極との極間距離L(L
    M)[mm]、前記中間電極と前記後行電極との電流差Δ
    I(MT)[A]及び前記中間電極と前記後行電極との極
    間距離L(MT)[mm]が上式(3),(4)を満た
    し、 2パス目以降の溶接を、2電極サブマージアーク溶接で
    行うにあたり、 2パス目以降の溶接入熱H2[J/cm]が1パス目の溶
    接入熱H1[J/cm]に対して下式(5)を満たし、 前記先行電極のチップ先端部から前記鋼板の開先底部ま
    での距離L[mm]が上式(1),(2)を満たすことを
    特徴とするサブマージアーク溶接方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100910495B1 (ko) 2007-12-26 2009-07-31 주식회사 포스코 용접이음부의 저온 인성이 우수한 강판의 용접방법
CN102837135A (zh) * 2012-09-04 2012-12-26 芜湖中集瑞江汽车有限公司 一种挂车箱板装配及焊接变形的校正工艺
JPWO2013080523A1 (ja) * 2011-11-29 2015-04-27 Jfeスチール株式会社 鋼板のサブマージアーク溶接方法
JP2017213569A (ja) * 2016-05-30 2017-12-07 株式会社神戸製鋼所 サブマージアーク溶接方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100910495B1 (ko) 2007-12-26 2009-07-31 주식회사 포스코 용접이음부의 저온 인성이 우수한 강판의 용접방법
JPWO2013080523A1 (ja) * 2011-11-29 2015-04-27 Jfeスチール株式会社 鋼板のサブマージアーク溶接方法
CN102837135A (zh) * 2012-09-04 2012-12-26 芜湖中集瑞江汽车有限公司 一种挂车箱板装配及焊接变形的校正工艺
JP2017213569A (ja) * 2016-05-30 2017-12-07 株式会社神戸製鋼所 サブマージアーク溶接方法
CN107442906A (zh) * 2016-05-30 2017-12-08 株式会社神户制钢所 埋弧焊接方法

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