JP2002210557A - マルテンサイト変態膨張利用の溶接方法 - Google Patents
マルテンサイト変態膨張利用の溶接方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】溶接構造物で避けられなかった高い引張残留応
力を、複雑な溶接プロセスを用いることことなく、容易
に圧縮残留応力とすることを可能とし、疲労強度の向上
を図ると共に、溶接割れを防止する。 【解決手段】 ＮｉとＣｒを含み溶接が完了する室温付
近でマルテンサイト変態膨張が終了する溶接金属を用
い、フラックスの内部でアークを発生させるサブマージ
アーク溶接等の安定した熱源を備える溶接手段を用いて
溶接材料を高能率安定性をもって溶融する溶接を行うと
によって、マルテンサイト変態膨張による圧縮残留応力
導入を利用し、その応力比効果で溶接部の疲労強度を向
上させる。
力を、複雑な溶接プロセスを用いることことなく、容易
に圧縮残留応力とすることを可能とし、疲労強度の向上
を図ると共に、溶接割れを防止する。 【解決手段】 ＮｉとＣｒを含み溶接が完了する室温付
近でマルテンサイト変態膨張が終了する溶接金属を用
い、フラックスの内部でアークを発生させるサブマージ
アーク溶接等の安定した熱源を備える溶接手段を用いて
溶接材料を高能率安定性をもって溶融する溶接を行うと
によって、マルテンサイト変態膨張による圧縮残留応力
導入を利用し、その応力比効果で溶接部の疲労強度を向
上させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、溶接材料
の残留応力を利用する溶接方法に関し、さらに詳しくは
低変態温度溶接材料を利用して圧縮残留応力を導入し、
疲労強度を向上すると共に溶接割れを防止する溶接方法
に関するものである。
の残留応力を利用する溶接方法に関し、さらに詳しくは
低変態温度溶接材料を利用して圧縮残留応力を導入し、
疲労強度を向上すると共に溶接割れを防止する溶接方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその解決課題】従来の溶接技術では、構
造物の溶接、補修時の溶接等において、冷却に伴う収縮
によって溶接部に引張の残留応力が誘起され、溶接部の
疲労強度が著しく低下したり、溶接割れを起こすという
問題があった。これは、溶接金属が最終段階の室温付近
で収縮するため、引張残留応力が誘起され、その応力比
効果で疲労強度が著しく低下すると共に、その引張残留
応力に起因して割れを誘起されることにあった。
造物の溶接、補修時の溶接等において、冷却に伴う収縮
によって溶接部に引張の残留応力が誘起され、溶接部の
疲労強度が著しく低下したり、溶接割れを起こすという
問題があった。これは、溶接金属が最終段階の室温付近
で収縮するため、引張残留応力が誘起され、その応力比
効果で疲労強度が著しく低下すると共に、その引張残留
応力に起因して割れを誘起されることにあった。
【０００３】また、これまでは、溶接法としてガスメタ
ルアーク溶接法を用いてきたが、この方法の場合、溶接
条件によって溶接スパッターが比較的多く生じることが
あった。
ルアーク溶接法を用いてきたが、この方法の場合、溶接
条件によって溶接スパッターが比較的多く生じることが
あった。
【０００４】この出願の発明は、以上の通りの従来技術
の問題点を解消し、溶接の最終段階の室温付近で、圧縮
残留応力が誘起するようにして、その応力比効果で疲労
強度が著しく向上すると共に、割れの発生を防止する溶
接方法を提供することを目的としている。
の問題点を解消し、溶接の最終段階の室温付近で、圧縮
残留応力が誘起するようにして、その応力比効果で疲労
強度が著しく向上すると共に、割れの発生を防止する溶
接方法を提供することを目的としている。
【０００５】また、ＴＩＧ等の別の熱源で安定して素線
を溶融する方法や、フラックス中でアークが素線を溶融
するサブマージアーク溶接法等を適用させることで、ス
パッターをなくし、きれいな溶接ビードを得ると共に、
溶け込み量を制御して高能率高安定性をもって溶接部に
圧縮の残留応力を実現することを目的としている。
を溶融する方法や、フラックス中でアークが素線を溶融
するサブマージアーク溶接法等を適用させることで、ス
パッターをなくし、きれいな溶接ビードを得ると共に、
溶け込み量を制御して高能率高安定性をもって溶接部に
圧縮の残留応力を実現することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するため、ＮｉとＣｒを含む溶接材料を用
い、溶接が完了する室温付近でマルテンサイト変態膨張
が終了するように、安定した熱源で溶接材料を溶融する
溶接を行うことを特徴とする溶接方法（請求項１）を提
供する。
の課題を解決するため、ＮｉとＣｒを含む溶接材料を用
い、溶接が完了する室温付近でマルテンサイト変態膨張
が終了するように、安定した熱源で溶接材料を溶融する
溶接を行うことを特徴とする溶接方法（請求項１）を提
供する。
【０００７】また、この出願の発明は、その溶接時の安
定した熱源を考慮して、ＴＩＧ溶接又は、フラックスの
内部でアークを発生させるサブマージアーク溶接等によ
って溶接を行うもの（請求項２）や、その溶接金属の材
料を考慮して、溶接材料が、C を0.5 重量% 以下、Siを
0.5%重量以下、Mnを2.0%重量以下、Niを 2〜20% 重量、
Crを2 〜20% 重量、Moを0.5 重量% 以下を包含する鉄基
合金からなる低変態温度溶接線材である溶接方法（請求
項３）、さらに、適用対象を考慮して、溶接割れを問題
とする溶接方法（請求項４）をも提供する。
定した熱源を考慮して、ＴＩＧ溶接又は、フラックスの
内部でアークを発生させるサブマージアーク溶接等によ
って溶接を行うもの（請求項２）や、その溶接金属の材
料を考慮して、溶接材料が、C を0.5 重量% 以下、Siを
0.5%重量以下、Mnを2.0%重量以下、Niを 2〜20% 重量、
Crを2 〜20% 重量、Moを0.5 重量% 以下を包含する鉄基
合金からなる低変態温度溶接線材である溶接方法（請求
項３）、さらに、適用対象を考慮して、溶接割れを問題
とする溶接方法（請求項４）をも提供する。
【０００８】本願発明の溶接方法によれば、溶接素線
に、変態が室温付近で終了する材料と、安定した熱源に
よって溶接材料を溶融するかフラックスの内部でアーク
を発生させることによって、高能率安定性をもって溶接
を実施し、その結果、低変態温度溶接金属の作用によっ
て、残留応力を容易に圧縮残留応力とすることが可能に
なった。
に、変態が室温付近で終了する材料と、安定した熱源に
よって溶接材料を溶融するかフラックスの内部でアーク
を発生させることによって、高能率安定性をもって溶接
を実施し、その結果、低変態温度溶接金属の作用によっ
て、残留応力を容易に圧縮残留応力とすることが可能に
なった。
【０００９】そして、この圧縮残留応力の作用で溶接部
の疲労強度を向上させることができた。
の疲労強度を向上させることができた。
【００１０】本出願人が既に取得した基本特許（特許第
３０１０２１１）では、シールドガス溶接を対象とした
溶接方法である。
３０１０２１１）では、シールドガス溶接を対象とした
溶接方法である。
【００１１】これに対し、この出願の方法は、安定した
熱源を容易に得られるＴＩＧ溶接等、又はフラックスの
内部でアークを生るサブマージアーク溶接等によって溶
接材料を溶融し、低変態温度溶接金属を高能率高安定性
をもって溶接部に溶着させて圧縮残留応力を導入するも
のであって、実用性を一層飛躍的に増大することができ
た。
熱源を容易に得られるＴＩＧ溶接等、又はフラックスの
内部でアークを生るサブマージアーク溶接等によって溶
接材料を溶融し、低変態温度溶接金属を高能率高安定性
をもって溶接部に溶着させて圧縮残留応力を導入するも
のであって、実用性を一層飛躍的に増大することができ
た。
【００１２】
【発明の実施の形態】この出願の発明は、以上のとおり
の特徴をもつものであるが、原理的には、溶接材料の変
態膨張を利用して、溶接部に圧縮の溶接残留応力を導入
し、その応力比効果で溶接部の疲労強度を向上させ、ま
た、疲労強度は問題にならないが、溶接割れが問題とな
る部位に対しても溶接割れを起こすことなく溶接を可能
としているものである。
の特徴をもつものであるが、原理的には、溶接材料の変
態膨張を利用して、溶接部に圧縮の溶接残留応力を導入
し、その応力比効果で溶接部の疲労強度を向上させ、ま
た、疲労強度は問題にならないが、溶接割れが問題とな
る部位に対しても溶接割れを起こすことなく溶接を可能
としているものである。
【００１３】溶接材料には、マルテンサイト変態膨張に
よる圧縮残留応力導入を利用し、その応力比効果で溶接
部の疲労強度を向上させるために、ＮｉとＣｒを含み溶
接が完了する室温付近でマルテンサイト変態膨張が終了
する溶接金属として、C を0.5 重量% 以下、Siを0.5%重
量以下、Mnを2.0%重量以下、Niを 2〜20% 重量、Crを2
〜20% 重量、Moを0.5 重量% 以下を含有する鉄基合金を
用いることが望ましい。
よる圧縮残留応力導入を利用し、その応力比効果で溶接
部の疲労強度を向上させるために、ＮｉとＣｒを含み溶
接が完了する室温付近でマルテンサイト変態膨張が終了
する溶接金属として、C を0.5 重量% 以下、Siを0.5%重
量以下、Mnを2.0%重量以下、Niを 2〜20% 重量、Crを2
〜20% 重量、Moを0.5 重量% 以下を含有する鉄基合金を
用いることが望ましい。
【００１４】また、安定した熱源で溶接材料を溶融する
ため、ＴＩＧ溶接等、フラックスの内部でアークを生じ
るサブマージアーク溶接等を用いて、高能率で安定性を
もった溶接を行う。フラックスを使う、被覆アーク溶接
棒、フラックス入りコワードワイヤーにも適用できる。
ため、ＴＩＧ溶接等、フラックスの内部でアークを生じ
るサブマージアーク溶接等を用いて、高能率で安定性を
もった溶接を行う。フラックスを使う、被覆アーク溶接
棒、フラックス入りコワードワイヤーにも適用できる。
【００１５】以下実施例に基づき、この発明の溶接方法
を詳細に説明する。
を詳細に説明する。
【００１６】
【実施例】（実施例１） 本実施例形態は、図２（ａ）
に示すように、角回し溶接部を補修溶接し、疲労強度を
向上させた角回し溶接継手（１）の補修例を示す。図
中、１（ｂ）は基材に対し付属物１（ａ）の角回し溶接
で生じた溶接積層であり、１ｃは補修溶接である。
に示すように、角回し溶接部を補修溶接し、疲労強度を
向上させた角回し溶接継手（１）の補修例を示す。図
中、１（ｂ）は基材に対し付属物１（ａ）の角回し溶接
で生じた溶接積層であり、１ｃは補修溶接である。
【００１７】角回し部に発生した疲労亀裂をＴＩＧアー
クの熱源で低変態温度溶接線材（C;0.0025重量% 、Si;
0.32%重量、Mn;0.70%重量、Ni;10%重量、Cr;10%重量、M
o;0.13 重量% を含有する鉄基合金）を溶融しつつ補修
した。この場合、溶接電流は１００Ａ、アーク熱源の移
動速度２ｃｍ／ｍｉｎとした。
クの熱源で低変態温度溶接線材（C;0.0025重量% 、Si;
0.32%重量、Mn;0.70%重量、Ni;10%重量、Cr;10%重量、M
o;0.13 重量% を含有する鉄基合金）を溶融しつつ補修
した。この場合、溶接電流は１００Ａ、アーク熱源の移
動速度２ｃｍ／ｍｉｎとした。
【００１８】図１は、角回し溶接部を補修溶接の場合に
おいて、冷却に伴う溶接金属に生ずるひずみの変化及び
応力の変化を、従来溶接材料（Ｂ）及び本発明溶接材料
（Ａ）をそれぞれ用いたときの比較を示すものである。
ここで、図１（ａ）は自由変形状態とした条件下におけ
るひずみの変化を示し、図１（ｂ）は変形拘束状態とし
た条件下における応力の変化を示している。図１中、Ｍ
ｓは変態開始温度を、またＭｆは変態終了温度をそれぞ
れ表している。
おいて、冷却に伴う溶接金属に生ずるひずみの変化及び
応力の変化を、従来溶接材料（Ｂ）及び本発明溶接材料
（Ａ）をそれぞれ用いたときの比較を示すものである。
ここで、図１（ａ）は自由変形状態とした条件下におけ
るひずみの変化を示し、図１（ｂ）は変形拘束状態とし
た条件下における応力の変化を示している。図１中、Ｍ
ｓは変態開始温度を、またＭｆは変態終了温度をそれぞ
れ表している。
【００１９】いずれの図においても、破線で示す従来溶
接材料（Ｂ）は、変態膨張が高温で終了している。この
ため、収縮ひずみが支配的となり、室温で引張り残留応
力が生じるものである。これに対し実線の本発明溶接材
料（Ａ）は、変態が室温付近で終了する。このため、膨
張ひずみが支配的となり、室温で圧縮残留応力が生じ
る。
接材料（Ｂ）は、変態膨張が高温で終了している。この
ため、収縮ひずみが支配的となり、室温で引張り残留応
力が生じるものである。これに対し実線の本発明溶接材
料（Ａ）は、変態が室温付近で終了する。このため、膨
張ひずみが支配的となり、室温で圧縮残留応力が生じ
る。
【００２０】角回し溶接部を補修した継手に応力範囲１
００ＭＰａの繰り返し応力を加えて疲労試験を行った。
００ＭＰａの繰り返し応力を加えて疲労試験を行った。
【００２１】補修前には疲労亀裂が生じた通常継手の疲
労寿命は１．７２×１０5 回であった。これに対し、上
述のように、本発明の方法で補修して同一条件で繰り返
し応力を与えたところ、５０倍の１×１０7 回寿命に至
っても亀裂の発生は起こらなかった。
労寿命は１．７２×１０5 回であった。これに対し、上
述のように、本発明の方法で補修して同一条件で繰り返
し応力を与えたところ、５０倍の１×１０7 回寿命に至
っても亀裂の発生は起こらなかった。
【００２２】このように、本発明の方法によれば、図１
に示すように、溶接金属は、室温付近でマルテンサイト
変態膨張を終了し、溶接金属が周囲の母材に拘束される
ことにより生成される圧縮残留応力を利用するので、こ
の圧縮残留応力による応力比効果で疲労強度を向上する
ことができるものであった。
に示すように、溶接金属は、室温付近でマルテンサイト
変態膨張を終了し、溶接金属が周囲の母材に拘束される
ことにより生成される圧縮残留応力を利用するので、こ
の圧縮残留応力による応力比効果で疲労強度を向上する
ことができるものであった。
【００２３】なお、本発明の方法による補修後の溶接止
端の溶接残留応力が圧縮であることは図２（ｂ）から明
らかである。図２（ｂ）は補修前後の板幅に沿う溶接残
留応力の分布形態を示す。この図２（ｂ）によれば、従
来の溶接継手では、△印と破線に示すように溶接止端の
残留応力は引張であるのに対し、本発明の方法で補修し
た後の溶接止端の溶接残留応力は、●印と実線で示すよ
うに、マイナス（−）符号即ち圧縮となっていることが
判る。この圧縮残留応力が、応力比を下げて疲労寿命を
増大させたものである。 （実施例２）本実施例形態は、図３（ｃ）に示すよう
に、鋼管突合わせ継手（２）の場合である。
端の溶接残留応力が圧縮であることは図２（ｂ）から明
らかである。図２（ｂ）は補修前後の板幅に沿う溶接残
留応力の分布形態を示す。この図２（ｂ）によれば、従
来の溶接継手では、△印と破線に示すように溶接止端の
残留応力は引張であるのに対し、本発明の方法で補修し
た後の溶接止端の溶接残留応力は、●印と実線で示すよ
うに、マイナス（−）符号即ち圧縮となっていることが
判る。この圧縮残留応力が、応力比を下げて疲労寿命を
増大させたものである。 （実施例２）本実施例形態は、図３（ｃ）に示すよう
に、鋼管突合わせ継手（２）の場合である。
【００２４】鋼管は、管外径は４８．６ｍｍ、板厚５ｍ
ｍのものを用いて、図３（ｂ）に示すような円周溶接用
の開先（２ａ）を取り、ＴＩＧアークの熱源で低変態温
度溶接線を挿入することによってＴＩＧ溶接を非常に安
定した条件で行った。溶接条件は、溶接電流は１２０
Ａ、アーク熱源の移動速度３ｃｍ／ｍｉｎである。
ｍのものを用いて、図３（ｂ）に示すような円周溶接用
の開先（２ａ）を取り、ＴＩＧアークの熱源で低変態温
度溶接線を挿入することによってＴＩＧ溶接を非常に安
定した条件で行った。溶接条件は、溶接電流は１２０
Ａ、アーク熱源の移動速度３ｃｍ／ｍｉｎである。
【００２５】低変態温度溶接線材は、C;0.0025重量% 、
Si;0.32%重量、Mn;0.70%重量、Ni;10%重量、Cr;10%重
量、Mo;0.13 重量% を含有する鉄基合金であるので、マ
ルテンサイト変態を室温付近で終了し、溶接金属に圧縮
残留応力を、誘起することができた。
Si;0.32%重量、Mn;0.70%重量、Ni;10%重量、Cr;10%重
量、Mo;0.13 重量% を含有する鉄基合金であるので、マ
ルテンサイト変態を室温付近で終了し、溶接金属に圧縮
残留応力を、誘起することができた。
【００２６】図４は、鋼管溶接継手の残留応力分布を示
している。この図によれば、従来溶接継手では、○印と
破線で示すように円筒内面に引張り残留応力が生じてい
るが、本発明溶接継手では、▲印と実線で示すように圧
縮残留応力が生ずることを示している。また、板厚に沿
う残留応力は、通常溶接とは逆に内径側で圧縮、外径側
で引張りとなった( 図４参照）。そして、疲労試験によ
る破面は、本実施例の場合、外径側から疲労亀裂が発生
して破断し、通常溶接の内側から発生し破断に至るもの
とは全く異なる結果となった。
している。この図によれば、従来溶接継手では、○印と
破線で示すように円筒内面に引張り残留応力が生じてい
るが、本発明溶接継手では、▲印と実線で示すように圧
縮残留応力が生ずることを示している。また、板厚に沿
う残留応力は、通常溶接とは逆に内径側で圧縮、外径側
で引張りとなった( 図４参照）。そして、疲労試験によ
る破面は、本実施例の場合、外径側から疲労亀裂が発生
して破断し、通常溶接の内側から発生し破断に至るもの
とは全く異なる結果となった。
【００２７】なお、図５は、鋼管溶接継手のＳ−Ｎ線図
を表す。この図では、▲印と実線で示す本発明溶接継手
のＳ−Ｎ線は、○印と破線で示す従来溶接材料のＳ−Ｎ
線図の上側に位置している。これによれば、疲労強度
は、本発明溶接による継手が、従来溶接によるものに比
べ、向上していることを示している。 （実施例３）本実施例形態は、図６に示すように、縦溶
接継手（３）の場合である。この例の場合、縦溶接をフ
ラックス内部でアークを発生させるサブマージアーク溶
接により実施した。
を表す。この図では、▲印と実線で示す本発明溶接継手
のＳ−Ｎ線は、○印と破線で示す従来溶接材料のＳ−Ｎ
線図の上側に位置している。これによれば、疲労強度
は、本発明溶接による継手が、従来溶接によるものに比
べ、向上していることを示している。 （実施例３）本実施例形態は、図６に示すように、縦溶
接継手（３）の場合である。この例の場合、縦溶接をフ
ラックス内部でアークを発生させるサブマージアーク溶
接により実施した。
【００２８】溶接材料は、メッシュサイズが１０×４８
の極低温水素系ボンドフラックスと、低変態温度溶接ワ
イヤー（C;0.0025重量% 、Si;0.32%重量、Mn;0.70%重
量、Ni;10%重量、Cr;10%重量、Mo;0.13 重量% を含有す
る鉄基合金）を用いた。
の極低温水素系ボンドフラックスと、低変態温度溶接ワ
イヤー（C;0.0025重量% 、Si;0.32%重量、Mn;0.70%重
量、Ni;10%重量、Cr;10%重量、Mo;0.13 重量% を含有す
る鉄基合金）を用いた。
【００２９】縦溶接継手の疲労試験結果は、図７のＳ−
Ｎ線図に示される。ここで、△印は本発明溶接継手の場
合のＳ−Ｎ線図を、●印は従来溶接継手の場合のＳ−Ｎ
線図を示している。この図から、△印は●印の上側に位
置し、本発明溶接継手において、疲労強度が向上するこ
とを示している。
Ｎ線図に示される。ここで、△印は本発明溶接継手の場
合のＳ−Ｎ線図を、●印は従来溶接継手の場合のＳ−Ｎ
線図を示している。この図から、△印は●印の上側に位
置し、本発明溶接継手において、疲労強度が向上するこ
とを示している。
【００３０】通常溶接材料を用いた縦継手は２５０ＭＰ
ａの応力範囲で１×１０6 回で疲労破断したのに対し、
本願発明の縦継手は３５０ＭＰａの応力範囲でさえ２×
１０ 6 回繰り返しても疲労破断せず、４００ＭＰａの応
力範囲で漸く５．４０×１０ 5 回で疲労破断した。これ
は、溶接を行わない黒皮母材を起点とする疲労破断で、
通常疲労強度が弱い溶接部の疲労強度が母材よりも強く
なったことを示している。 （実施例４）本実施例形態は、図８（ａ）（ｂ）に示す
ように、箱断面溶接部材（４）の場合である。この例の
場合、この箱断面溶接部材の角溶接をフラックス内部で
アークを発生させるサブマージアーク溶接により実施し
た。
ａの応力範囲で１×１０6 回で疲労破断したのに対し、
本願発明の縦継手は３５０ＭＰａの応力範囲でさえ２×
１０ 6 回繰り返しても疲労破断せず、４００ＭＰａの応
力範囲で漸く５．４０×１０ 5 回で疲労破断した。これ
は、溶接を行わない黒皮母材を起点とする疲労破断で、
通常疲労強度が弱い溶接部の疲労強度が母材よりも強く
なったことを示している。 （実施例４）本実施例形態は、図８（ａ）（ｂ）に示す
ように、箱断面溶接部材（４）の場合である。この例の
場合、この箱断面溶接部材の角溶接をフラックス内部で
アークを発生させるサブマージアーク溶接により実施し
た。
【００３１】溶接材料はメッシュサイズが１０×４８の
極低水素系ボンドフラックスと、低変態温度溶接ワイヤ
ー（C;0.0025重量% 、Si;0.32%重量、Mn;0.70%重量、N
i;10%重量、Cr;10%重量、Mo;0.13 重量% を含有する鉄
基合金）を用いた。
極低水素系ボンドフラックスと、低変態温度溶接ワイヤ
ー（C;0.0025重量% 、Si;0.32%重量、Mn;0.70%重量、N
i;10%重量、Cr;10%重量、Mo;0.13 重量% を含有する鉄
基合金）を用いた。
【００３２】図９は、箱断面溶接部材の疲労特性を表す
Ｓ−Ｎ線図を表す。この図によれば、従来溶接継手の疲
労特性は△印と破線で表らされ、図の下側に位置するの
に対し、本発明を適用した継手の特性は○印と実線で右
側に位置して示され、本発明によって製作した継手の疲
労強度が従来のものに比べ向上していることが判る。 （実施例５）本実施例形態は、肉盛り溶接の例である。
図１０（ａ）に示すように、鋳造製品（５）の引巣部
（５ａ）を、図１０（ｂ）に示すように、肉盛り溶接
（５ｂ）して充填したところ、通常溶接で行った場合に
は溶接引張残留応力のために溶接割れを生じるのに対
し、本発明の方法で同一の肉盛り溶接を行っても溶接割
れを生じることはなかったなお、本実施例では引け巣部
を補修したが、溶接割れを生じさせない溶接を実現でき
るものでもあった。
Ｓ−Ｎ線図を表す。この図によれば、従来溶接継手の疲
労特性は△印と破線で表らされ、図の下側に位置するの
に対し、本発明を適用した継手の特性は○印と実線で右
側に位置して示され、本発明によって製作した継手の疲
労強度が従来のものに比べ向上していることが判る。 （実施例５）本実施例形態は、肉盛り溶接の例である。
図１０（ａ）に示すように、鋳造製品（５）の引巣部
（５ａ）を、図１０（ｂ）に示すように、肉盛り溶接
（５ｂ）して充填したところ、通常溶接で行った場合に
は溶接引張残留応力のために溶接割れを生じるのに対
し、本発明の方法で同一の肉盛り溶接を行っても溶接割
れを生じることはなかったなお、本実施例では引け巣部
を補修したが、溶接割れを生じさせない溶接を実現でき
るものでもあった。
【００３３】
【発明の効果】以上この出願の発明によれば、冷却に伴
って溶接の最終段階の室温付近で、圧縮残留応力が誘起
されるので、その応力比効果で疲労強度が著しく向上す
ると共に、割れを発生を防止することができる。
って溶接の最終段階の室温付近で、圧縮残留応力が誘起
されるので、その応力比効果で疲労強度が著しく向上す
ると共に、割れを発生を防止することができる。
【００３４】また、ＴＩＧ等の別の熱源で安定して素線
を溶融する方法や、フラックス中でアークが素線を溶融
するサブマージアーク溶接法等を適用させることで、ス
パッターをなくし、きれいな溶接ビードを得ると共に、
溶け込み量を制御して高能率高安定性をもって溶接部に
圧縮の残留応力を実現することができる。
を溶融する方法や、フラックス中でアークが素線を溶融
するサブマージアーク溶接法等を適用させることで、ス
パッターをなくし、きれいな溶接ビードを得ると共に、
溶け込み量を制御して高能率高安定性をもって溶接部に
圧縮の残留応力を実現することができる。
【００３５】さらに、この出願の発明によれば、溶接構
造物で避けられなかった高い引張残留応力を、複雑な溶
接プロセスを用いることことなく、容易に圧縮残留応力
とすることが可能であり、疲労強度の向上を実現するこ
とができる。
造物で避けられなかった高い引張残留応力を、複雑な溶
接プロセスを用いることことなく、容易に圧縮残留応力
とすることが可能であり、疲労強度の向上を実現するこ
とができる。
【００３６】これによって、複雑な溶接プロセスを用い
ずに、溶接部の疲労強度向上を可能となし得るので、工
程の簡略化による経済的効果を発揮することもできる。
ずに、溶接部の疲労強度向上を可能となし得るので、工
程の簡略化による経済的効果を発揮することもできる。
【図１】冷却に伴う溶接金属に生ずるひずみ・応力の変
化を示す図であり、（ａ）は自由変形状態でのひずみの
変化を、（ｂ）は変形拘束状態での応力の変化をそれぞ
れ示している。
化を示す図であり、（ａ）は自由変形状態でのひずみの
変化を、（ｂ）は変形拘束状態での応力の変化をそれぞ
れ示している。
【図２】角回し溶接継手の形状、補修前後の板幅に沿う
溶接残留応力の分布形態を示す図である。
溶接残留応力の分布形態を示す図である。
【図３】突合わせ継手における鋼管円周溶接用開先形状
を示す図である。
を示す図である。
【図４】鋼管溶接継手の残留応力分布を示す図である。
【図５】鋼管溶接継手の疲労強度結果を表すＳ−Ｎ線図
である。
である。
【図６】縦溶接継手を示す図である。
【図７】縦溶接継手の疲労試験結果を示すＳ−Ｎ線図で
ある。
ある。
【図８】箱断面溶接部材を示す図である。
【図９】箱断面溶接部材の疲労特性を表すＳ−Ｎ線図で
ある。
ある。
【図１０】鋳造製品の引巣部の溶接肉盛りを示す図であ
る。
る。
１ 角回溶接継手 １ａ 付加物 １ｂ 溶接積層 １ｃ 補修溶接 ２ 鋼管突合わせ溶接継手 ２ａ 開先 ３ 縦溶接部材 ４ 箱断面溶接部材 ５ 鋳造製品 ５ａ 引け巣部 ５ｂ 溶接肉盛り
Claims (4)
- 【請求項１】 ＮｉとＣｒを含む溶接材料を用い、溶接
が完了する室温付近でマルテンサイト変態膨張が終了す
るように、安定した熱源で溶接材料を溶融する溶接を行
うことを特徴とする溶接方法。 - 【請求項２】 請求項１において、安定した熱源とし
て、ＴＩＧ溶接又は、フラックスの内部でアークを発生
させるサブマージアーク溶接等により溶接を行うことを
特徴とする溶接方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２において、溶接材料が、
C を0.5 重量% 以下、Siを0.5%重量以下、Mnを2.0%重量
以下、Niを 2〜20% 重量、Crを2 〜20% 重量、Moを0.5
重量% 以下を含有する鉄基合金からなる低変態温度溶接
線材である溶接方法。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
溶接割れを問題とする溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001008251A JP2002210557A (ja) | 2001-01-16 | 2001-01-16 | マルテンサイト変態膨張利用の溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001008251A JP2002210557A (ja) | 2001-01-16 | 2001-01-16 | マルテンサイト変態膨張利用の溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002210557A true JP2002210557A (ja) | 2002-07-30 |
Family
ID=18875894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001008251A Pending JP2002210557A (ja) | 2001-01-16 | 2001-01-16 | マルテンサイト変態膨張利用の溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002210557A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100418689C (zh) * | 2002-09-09 | 2008-09-17 | 独立行政法人物质·材料研究机构 | 使用低相变温度焊接材料的焊接方法 |
| CN103894702A (zh) * | 2014-04-10 | 2014-07-02 | 大唐山东电力检修运营有限公司 | 一种电机转子腹板裂纹焊接修复方法 |
| CN104384860A (zh) * | 2014-11-10 | 2015-03-04 | 安徽威萨重工机械有限公司 | 一种起重机端梁的生产工艺 |
| CN104400351A (zh) * | 2014-11-10 | 2015-03-11 | 安徽威萨重工机械有限公司 | 一种起重机箱型主梁的生产工艺 |
| CN110340559A (zh) * | 2019-07-23 | 2019-10-18 | 哈尔滨现代焊接技术有限公司 | 焊接变形和接头质量控制方法 |
-
2001
- 2001-01-16 JP JP2001008251A patent/JP2002210557A/ja active Pending
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