JP2005152991A - 厚金属基材表面への耐蝕性薄金属シートの溶接被覆方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】厚金属基材表面を耐蝕性薄金属シートで被覆するに際して、隣接する耐蝕性金属シートの端部同士を重ねて、この重ね部の耐蝕性薄金属シートのみをアーク溶接により溶融接合する。このアーク溶接に先立って、耐食性薄金属シートを厚金属基材にスポット溶接または抵抗シーム溶接によって固定しておくことが作業性の点から好ましく、また、アーク溶接を行う個所における重ね部の耐蝕性薄金属シート間の間隔を0.2mm以下に保つことが好ましい。
【選択図】 なし
Description
特許文献1には、チタン合金およびチタン合材部の薄いチタンクラッド鋼の接合を簡便に行うために、チタンまたはチタン合金板の重ね溶接において、抵抗シーム溶接を行った後、該抵抗シーム溶接線に沿ってアーク処理することを特徴とするチタンまたはチタン合金板の接合方法が記載されている。
図4にこの方法を示した。図4において、41は金属基材、42は薄金属シート、43は外周端部又は重ね部、44は中間部(この部分にインダイレクト抵抗溶接を施す)、46はローラ電極、47は抵抗溶接部を示す。特許文献3には、この方法により、広い面積を被覆することが可能である旨記載されている。しかしながら、薄金属シート相互の間に隙間を生じるため、隙間腐食が生じる。
しかしながらこの方法においても、特許文献3と同じく、薄金属相互の間に隙間を生じるため、隙間腐食を生じる。
(1)厚金属基材表面を耐蝕性薄金属シートで被覆するに際して、隣接する耐蝕性金属シートの端部同士を重ねて、この重ね部の耐蝕性薄金属シートのみをアーク溶接により溶融接合することを特徴とする厚金属基材表面への耐蝕性薄金属シートの溶接被覆方法。
(2)前記厚金属基材が管状であり、前記重ね部が該管に巻いた耐蝕性薄金属シート相互の重ね合わせ端部であることを特徴とする上記(1)記載の厚金属基材表面への耐蝕性薄金属シートの溶接被覆方法。
(3)前記のアーク溶接に先立って、耐食性薄金属シートを厚金属基材にスポット溶接または抵抗シーム溶接によって固定することを特徴とする上記(1)、(2)の厚金属基材表面への耐蝕性薄金属シートの溶接被覆方法。
(4)前記アーク溶接を行う個所が重ね部の上側耐蝕性薄金属シートの端部であることを特徴とする上記(1)〜(3)の厚金属基材表面への耐蝕性薄金属シートの溶接被覆方法。
(6)アーク溶接を行う個所の近傍をローラーによって押さえ付けることによって前記耐蝕性薄金属シート間の間隔を0.2mm以下に保つことを特徴とする上記(5)の厚金属基材表面への耐蝕性薄金属シートの溶接被覆方法。
(8)耐蝕性薄金属シートがステンレス鋼板であって、厚金属基材が厚鋼基材であることを特徴とする上記(1)〜(7)の厚金属基材表面への耐蝕性薄金属シートの溶接被覆方法。
(9)上記(1)〜(8)の溶接被覆方法によって厚金属基材に耐蝕性薄金属シートを被覆する工程を含む製造方法によって製造されたことを特徴とする耐蝕性に優れた構造物構築部材。
(10)耐食性薄金属シートが厚金属基材にスポット溶接または抵抗シーム溶接によって固定されていることを特徴とする上記(9)の耐蝕性に優れた構造物構築部材。
(1)厚金属基材表面から耐食性薄金属シートが剥がれないこと。
(2)溶接部錆びないこと。
(3)海水が侵入しないこと
図5において51は厚金属基材、52は薄金属シートを示している。まず鋼板や鋼管などの厚金属基材1の上に高耐食性薄金属シート52をスポット溶接又は抵抗シーム溶接などによって仮止めする。次に溶接トーチ53、押えローラ54、加圧バネ55を配置した台車57を走行させながら溶接する。これにより薄金属シートを押さえつけながら溶接を行うことができる。
また、シートを重ねる範囲を適切に選定することにより、耐食性が低下しても良い部分まで、薄金属シートと厚金属基材との接合部を移動させることにより、十分な耐食性を確保することができる。
また、図7に本発明の方法を厚金属基材として鋼管を用いた場合を示したが、アーク溶接時における重ね部の溶接個所における薄金属シート間の隙間(L)は0.2mm以下であることが好ましい。適正条件でも隙間(L)が0.2mmを超えると穴あきが発生しやすくなる。0.2mm以下であると穴あきが発生しない。
上記の隙間(L)を0.2mm以下に制御する方法としては例えば次のような方法がある。
このようなローラとしては小径のベアリングを用いることができ、またローラ位置は重ね部上板に位置し、その端部から5mmから15mm程度離れ、少なくとも進行方向前方に1個位置する必要がある。ワイヤを前方から送給するためワイヤとの干渉、シールドガスノズルとの干渉、およびアークによる過熱を防止するため、一般に5mm以上近づけることは困難であり、必要以上に遠ざけると加圧による隙間の減少効果が認められなくなる。
図8にこの方法の概念図を示す。配置の一例を図9に示す。ここでは後方にも押えローラを配置した。
この方法は厚金属基材が鋼管であり、鋼管の周囲に薄金属シートを端部が重なるように巻き付けた場合に特に有効な方法である。図10にこの方法の概念図を示す。
まず、鋼管の周囲に端部を折り曲げた薄金属シート端部と折り曲げられていない端部とが重なるようにして巻き付ける。この際、重ね部において下側になる端部から適宜の距離離れた部分をスポット溶接又は抵抗シーム溶接によって厚金属基材に固定しておくことが好ましい。端部が折り曲げられていることによって図示したように端部間の隙間がなくなっており、この重ね部の上側薄金属シート端部をアーク溶接によって溶融接合することによって薄金属シート相互を接合できる。
重ね部をアーク溶接するに先立って重ね部を事前接合することにより重ね部の上側薄金属シート同士の間隔を狭めることができる。
この重ね部の事前接合のための溶接法としては抵抗シーム溶接法または間欠抵抗シーム溶接法あるいは抵抗スポット溶接法を採用することができる。なおここで言う間欠抵抗シーム溶接法とは、例えば通常抵抗シーム溶接法で用いられる加熱時間1〜6サイクル、冷却時間2〜14サイクルの通電・休止サイクルよりも冷却時間を長く、例えば20〜100サイクル程度にすることにより材料への入熱を軽減することを目的とした方法である。
間欠抵抗シーム溶接法を用いれば、構造全体の変形を軽減できるので隙間を少なくすることが容易になる。事前接合の位置は端部から10mm以内であればよい。このように重ね部を事前接合することにより隙間を防止することができる。
溶接熱サイクルにより薄金属シートは塑性変形を生じ、結果として板厚方向への波打ちあるいは板面内の回転が生じる。板厚方向の変形は隙間を変化させ、回転変形が大きいと溶接中に倣いの必要性が生じる。これらの変形は溶接熱サイクルに起因するため、鋼材への入熱が大になれば変形は増し、小になれば変形が減るという傾向になる。
また、0.4mmの重ね溶接部に脚長3mm程度の小さいすみ肉溶接をおくものとした時、溶接部を融点まで上げるには、単位長さ(1cm)あたりにQ=cρVΔTで与えられる熱量Qを与える必要がある。
c(比熱) : 0.12cal/g/℃
ρ(密度) : 8g/cm3
ΔT(溶融点までの温度上昇) : 1400℃
及び
V(体積) : 0.006cm3 (=0.04[cm]×0.3[cm]÷2×1[cm])
を代入すると、Q=8cal/cm=34J/cmとなる。
したがって、溶融・凝固するのみでも必要とする性能を満足するように成分を調整した高耐食性のフィラーを用いることが必要である。
薄金属シート:1000mm幅×1400mm長さ×0.4mm厚のSUS
厚金属基材 :外径900mm×1500mmの炭素鋼管
締付け用バンド:布製締付けバックル付き
溶接装置:ハンディスポット溶接機
TIG溶接機(台車走行式)
次いで、SUS材1枚を鋼管の両端部を50mm残して鋼管に巻き付け、締付け用バンドで締付けたのち、位置決めスポット溶接を施した。このスポット溶接はSUSの縁端から10mmの位置に200mmピッチで全辺について行った。
次に、ラップ縁端に拘束スポット溶接を施した。この拘束スポット溶接は、下板、上板とも縁端から10mmの位置にピッチ15mmで行った。
また、スポット溶接が完了した後、ラップ縁端のSUS重ね部の拘束スポット打点間のギャップを計測したところ、表2のとおりであった。
重ね部の上板端縁部をTIG溶接した。溶接部を調べたところ隙間が0.3mm以上あった個所では穴のあいたところがあったが、隙間が0mmの個所では穴あきがなく、ビード外観は良好であった。
図11に溶接部分の状態を示す。
図11(a)は隙間(L)が0mmの溶接個所の状態を示すものであり、図11(b)は隙間(L)が0.3mmの溶接個所の状態を示すものである。図11(a)では溶接ビードが良好な状態を示しているのに対し、図11(b)では穴あきが見られる。
次に、図8に概略図を示したように、押さえローラによって押さえ付けることによって、TIG溶接部における隙間をなくすようにしてTIG溶接を行った。この結果、溶接部には穴あきがなくビード外観は良好なものであった。
本実施例ではSUS材に折り曲げ加工をしたことによってTIG溶接部の隙間(L)が0mmとなったため、穴あきは生じなかった。また、ビード外観は良好であった。
12 圧痕端部
13 ナゲット
14a〜14d ローラ電極
15 アーク処理トーチ
16 溶加材
18 溶接金属
21 厚金属基材、
22 薄金属シート、
24 固相接合部、
25 アーク溶接機のトーチ、
26 溶接ビードを示す。
41 金属基材、
42 薄金属シート、
43 外周端部又は重ね部、
44 中間部
46 ローラ電極、
47 抵抗溶接部
51 厚金属基材、
52 薄金属シート
53 溶接トーチ
54 押えローラ
55 加圧バネ
56 アーク溶接部
57 台車
Claims (10)
- 厚金属基材表面を耐蝕性薄金属シートで被覆するに際して、隣接する耐蝕性金属シートの端部同士を重ねて、この重ね部の耐蝕性薄金属シートのみをアーク溶接により溶融接合することを特徴とする厚金属基材表面への耐蝕性薄金属シートの溶接被覆方法。
- 前記厚金属基材が管状であり、前記重ね部が該管に巻いた耐蝕性薄金属シート相互の重ね合わせ端部であることを特徴とする請求項1記載の厚金属基材表面への耐蝕性薄金属シートの溶接被覆方法。
- 前記のアーク溶接に先立って、耐食性薄金属シートを厚金属基材にスポット溶接または抵抗シーム溶接によって固定することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の厚金属基材表面への耐蝕性薄金属シートの溶接被覆方法。
- 前記アーク溶接を行う個所が重ね部の上側耐蝕性薄金属シートの端部であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の厚金属基材表面への耐蝕性薄金属シートの溶接被覆方法。
- アーク溶接を行う個所における重ね部の耐蝕性薄金属シート間の間隔を0.2mm以下に保つようにしてアーク溶接を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の厚金属基材表面への耐蝕性薄金属シートの溶接被覆方法。
- アーク溶接を行う個所の近傍をローラーによって押さえ付けることによって前記耐蝕性薄金属シート間の間隔を0.2mm以下に保つことを特徴とする請求項5記載の厚金属基材表面への耐蝕性薄金属シートの溶接被覆方法。
- 前記アーク溶接において、フィラーとして薄金属シートよりも高耐蝕性のものを用いることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の厚金属基材表面への耐蝕性薄金属シートの溶接被覆方法。
- 耐蝕性薄金属シートがステンレス鋼板であって、厚金属基材が厚鋼基材であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の厚金属基材表面への耐蝕性薄金属シートの溶接被覆方法。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の溶接被覆方法によって厚金属基材に耐蝕性薄金属シートを被覆する工程を含む製造方法によって製造されたことを特徴とする耐蝕性に優れた構造物構築部材。
- 耐食性薄金属シートが厚金属基材にスポット溶接または抵抗シーム溶接によって固定されていることを特徴とする請求項9記載の耐蝕性に優れた構造物構築部材。
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