JP2011078991A - 溶接用裏当て材及び突合せ溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接完了後に溶接部位を目視できるとともに、確実に突合せ溶接できる溶接用裏当て材及び突合せ溶接方法の提供を目的とする。
【解決手段】異形鉄筋１００を突合せ溶接する際に用いる溶接用裏当て材１であって、所定の開先間隔Ｈａを隔てて突合せした異形鉄筋１００の開先Ａ部分を取り囲むように配置する略Ｕ字形状のセラミック製のＵ字本体１０と、Ｕ字本体１０の本体内周面１０ａに接着固定した薄板状、且つ導電性の十字型裏当鋼板２０とを備え、十字型裏当鋼板２０を、溶接熱で溶け込む溶込厚さである０．５ｍｍとするとともに、突合せ溶接する異形鉄筋１００のそれぞれに接触する突合せ方向の縦方向部分２１と、開先Ａに対して平行な横方向部分２２とで一体構成し、横方向部分２２における突合せ方向の幅ｗｂを、開先間隔Ｈａと略同一に形成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、異形鉄筋などの棒鋼を突合せ溶接する際に、所定の開先間隔を隔てて突合せした棒鋼の開先箇所を取り囲むように配置して用いる溶接用裏当て材及び突合せ溶接方法に関する。

異形鉄筋等の棒鋼を継ぐ場合、開先間隔を隔てて配置し、開先箇所を溶接する突合せ溶接等の溶接による接続方法、継手治具を用いて継ぐ機械継手方法、或いは加熱して溶融し、軸方向に端部同士を圧着させる圧接による接続方法が用いられている。

しかし、継手治具を用いて継ぐ機械継手方法では、継手治具が大きくなるとともに、継手治具という別部材を必要とするため、重量の増加やコスト増加という問題を有している。

また、圧接による接続の場合、少なくとも一方の棒鋼の端部を他方の棒鋼の端部に溶融された状態で押し当てて圧着させる必要があるため、両方の棒鋼が固定されている場合に、この圧接による接続方法を用いることはできなかった。

これらに対し、溶接による接続の場合、簡単な設備で施工できるため、施工環境の悪い現場施工にも適しており、棒鋼の接続に多用されている。
このような溶接による接続においては、所定の開先間隔を隔てて突合せした棒鋼の開先箇所を溶接によって埋めて接続するため、例えば特許文献１で提案されているような上記開先箇所を取り囲むように配置する溶接用裏当て材が用いられる。

上記特許文献１の溶接用裏当て材を用いることにより、両方の棒鋼に接触させて両棒鋼をアースするための１〜２ｍｍのオーバーラップ分を開先間隔より幅広に形成した流れ止め金物によって、該流れ止め金物でスパートさせ、アークによって溶融する溶接ワイヤが開先から漏れ出ることなく、確実に、棒鋼同士を突合せ溶接することができるとされている。

しかし、上記特許文献１の溶接用裏当て材の場合、溶接完了後に放熱枠材を取り外すと溶接部位に流れ止め金物が残り、全溶接部位を対象とした溶接完了時の目視検査で溶接完了状況が確認できないという問題があった。

特開平１１−３３３５９４号公報

そこでこの発明は、溶接完了後に溶接部位を目視できるとともに、確実に突合せ溶接できる溶接用裏当て材及び突合せ溶接方法の提供を目的とする。

本発明は、棒鋼を突合せ溶接する際に用いる溶接用裏当て材であって、所定の開先間隔を隔てて突合せした前記棒鋼の開先箇所を取り囲むように配置する略Ｕ字形状のセラミック製の本体と、該本体の内周面に設置した薄板状、且つ導電性を有する薄鋼板とを備え、該薄鋼板を、溶接熱で溶け込む溶込厚さで構成するとともに、突合せ溶接する前記棒鋼のそれぞれに接触する突合せ方向の突合せ方向部分と、前記開先に対して平行な平行部分とで一体構成し、前記平行部分における前記突合せ方向の幅を、前記開先間隔と略同一に形成したことを特徴とする。

上記棒鋼は、異形鉄筋、丸鋼、或いは鋼製レール等の長尺状の棒鋼とすることができる。
上記セラミックは、金属酸化物を高温で熱処理して焼き固めた物質であり、いわゆるセラミック以外にも、陶磁器、ガラス、セメント、石膏或いはファインセラミックスとすることができる。

上記構成により、溶接完了後に溶接部位を目視できるとともに、確実に突合せ溶接することができる。
詳しくは、薄鋼板を、突合せ溶接する棒鋼のそれぞれに接触する突合せ方向の突合せ方向部分と、開先に対して平行な平行部分とで一体構成したことにより、突合せ方向部分により、両方の棒鋼及び薄鋼板をアースして同電位に保つことができる。

また、開先に対して平行な平行部分における突合せ方向の幅を、開先間隔と略同一に形成したことにより、開先内でアークによって溶融された溶接ワイヤ等の溶融金属が流れ出ることを防止できる。したがって、突合せ方向部分により両方の棒鋼及び薄鋼板をアースして同電位に保ちながら、平行部分により開先内でアークによって溶融された溶接ワイヤ等の溶融金属が流れ出ることを防止できるため、確実に開先箇所を溶接することができる。

さらにまた、薄鋼板を溶接熱で溶け込む溶込厚さで構成したため、溶接熱により薄鋼板の平行部分が溶けて消失する。したがって、溶接完了後にセラミック製の本体を割って取り外すと溶接部位が露出するため、容易に溶接部位を目視検査することができる。また、溶接熱によって薄鋼板の平行部分が消失するため、溶接完了後にセラミック製の本体を容易に割って取り外すことができる。

また、薄鋼板を、略Ｕ字形状のセラミック製の本体の内周面に設置したことにより、溶込厚さで構成された薄鋼板においても、スパートに対して十分な導電性を確保することができる。具体的には、例えば、溶接用裏当て材として薄鋼板のみで構成した場合、スパートさせる溶接ワイヤ等の溶接材の接触に対して、溶込厚さで構成された薄鋼板が変形するため十分な接触圧を確保できずに、スパートに対する十分な導電性を確保することができない。しかし、溶込厚さで構成された薄鋼板を略Ｕ字形状のセラミック製の本体の内周面に設置したことにより、スパートさせる溶接ワイヤ等の溶接材の接触に対して薄鋼板が変形せず十分な接触圧を確保でき、スパートに対する十分な導電性を確保することができる。したがって、棒鋼を確実に溶接することができる。

また、十分な導電性が確保できない場合、両棒鋼及び薄鋼板と溶接ワイヤ等の溶接材との間で十分なアークを発生させることができないため、溶接温度が低下し、溶接部位における不具合が生じる。しかし、上述したように、両方の棒鋼及び薄鋼板の導電性を確保できるため、確実に開先箇所を溶接することができる。

この発明の態様として、前記薄鋼板を、該本体の内周面に貼付することができる。
これにより、溶込厚さで構成された薄鋼板を本体内周面から内面方向に板厚分突出させて、確実に棒鋼を突合せ溶接することができる。詳しくは、本体の内周面から薄鋼板が内面側に板厚分突出するため、突合せ方向部分が両方の棒鋼に対して確実に接触するとともに、平行部分により開先箇所を覆うことができる。したがって、両棒鋼と同電位に保たれた薄鋼板によって溶接ワイヤ等の溶接材をスパートさせて、確実に開先箇所を溶接することができる。

また、例えば、本体内周面に薄鋼板を装着する装着溝を形成した場合、当該装着溝の部分における本体の厚みが薄くなり、溶接熱で本体が割れるおそれがあるが、上記構成のように、薄鋼板を本体内周面に貼付することで本体における強度的弱点を形成せず、溶接時における確実な強度を確保して溶接することができる。

また、この発明の態様として、前記平行部分を、前記略Ｕ字形状の曲部分の内周面において９０度以上１８０度以下の範囲に設けることができる。
これにより、薄鋼板の平行部分で、溶接用裏当て材側の開先箇所を塞いで確実に突合せ溶接することができる。

詳しくは、薄鋼板の平行部分を略Ｕ字形状の曲部分の内周面における９０度以下とした場合、開先箇所を塞ぐ範囲が少なく、施工性の悪い狭い開先間隔内で、運棒（溶接ワイヤ等の溶接材が開先間隔内を平行に移動させる溶接トーチや溶接ホルダの動き）による溶接ワイヤ等の溶接材の移動範囲が制限され、溶接にムラ等の不具合が生じやすくなる。

逆に、薄鋼板の平行部分を略Ｕ字形状の曲部分の内周面における１８０度以上とした場合、平行部分は棒鋼から離れて略Ｕ字形状の直線部分まで達することとなる。これにより、平行部分の端部付近は開先箇所と離れるため、開先部分の溶接時の溶接熱によって消失せず、バリとして残ることとなる。したがって、薄鋼板の平行部分を略Ｕ字形状の曲部分の内周面における９０度以上１８０度以下としたことにより、溶接完了後に平行部分がバリとして残ることなく、ムラ等の不具合のない溶接を確実に行うことができる。

また、この発明の態様として、前記棒鋼を、突合せ方向に略等間隔に配置された節を外表面に有する異形鉄筋で構成し、前記突合せ方向部分を、前記突合せ方向に隣り合う前記節同士の節間隔の２倍以上の長さで構成することができる。

上記構成により、突合せ方向部分を異形棒鋼の節に接触させて、確実に導通させて溶接することができる。
詳しくは、棒鋼を異形鉄筋で構成した場合、異形鉄筋の外周面には突合せ方向に等間隔で節が形成されている。しかし、薄鋼板の突合せ方向部分を突合せ方向に隣り合う節同士の節間隔の２倍以上の長さで構成することによって、突合せ方向部分を節に確実に接触させることができる。したがって、両異形鉄筋と薄鋼板とを導通させて同電位に保つことができ、薄鋼板で溶接ワイヤ等の溶接材をスパートさせて確実に突合せ溶接することができる。

また、この発明の態様として、前記薄鋼板に、クロム材が含有するクロム含有薄鋼板で構成することができる。
これにより、クロム材が溶接部位に溶け込むため、溶接部位の強度を増加させることができるため、溶接強度を向上することができる。

また、この発明は、所定の開先間隔を隔てて突合せした棒鋼の開先箇所を取り囲むように配置する略Ｕ字形状のセラミック製の本体と、該本体の内周面に設置した薄板状、且つ導電性を有する薄鋼板とで構成し、該薄鋼板を、溶接熱で溶け込む溶込厚さで構成するとともに、突合せ溶接する前記棒鋼のそれぞれに接触する突合せ方向の突合せ方向部分と、前記開先に対して平行な平行部分とで一体構成し、前記平行部分における前記突合せ方向の幅を、前記開先間隔と略同一に形成した溶接用裏当て材を、前記開先箇所に前記平行部分を合せるとともに、前記突合せ方向部分を突合せ溶接する前記棒鋼のそれぞれに接触させて固定し、突合せ溶接する前記棒鋼のうち一方をアース接続し、前記薄鋼板で溶接材をアークさせて溶接する突合せ溶接方法であることを特徴とする。

上記方法により、溶接完了後に溶接部位を目視できるとともに、確実に突合せ溶接することができる。
詳しくは、薄鋼板を、突合せ溶接する棒鋼のそれぞれに接触する突合せ方向の突合せ方向部分と、開先に対して平行な平行部分とで一体構成したことにより、突合せ方向部分により、両方の棒鋼及び薄鋼板をアースして同電位に保つことができる。

また、開先に対して平行な平行部分における突合せ方向の幅を、開先間隔と略同一に形成したことにより、開先内でアークによって溶融された溶接ワイヤ等の溶融金属が流れ出ることを防止できる。したがって、突合せ方向部分により、両方の棒鋼及び薄鋼板をアースさせて同電位に保ちながら、平行部分により開先内でアークによって溶融された溶接ワイヤ等の溶融金属が流れ出ることを防止できるため、確実に開先箇所を溶接することができる。

さらにまた、薄鋼板を溶接熱で溶け込む溶込厚さで構成したため、溶接熱で薄鋼板の平行部分が溶けて消失する。したがって、溶接完了後にセラミック製の本体を割って取り外すと、溶接部位が露出するため、容易に溶接部位を目視検査することができる。また、溶接熱によって薄鋼板の平行部分が消失するため、溶接完了後にセラミック製の本体を容易に割って取り外すことができる。

また、薄鋼板を、略Ｕ字形状のセラミック製の本体の内周面に設置したことにより、溶込厚さで構成された薄鋼板においても、スパートに対して十分な導電性を確保することができる。したがって、確実に開先箇所を溶接することができる。
なお、上記溶接材は、半自動式溶接の溶接トーチから送り出してアーク溶接する溶接ワイヤや、溶接ホルダに装着してアーク溶接する溶接棒とすることができる。

本発明により、溶接完了後に溶接部位を目視できるとともに、確実に突合せ溶接できる溶接用裏当て材及び突合せ溶接方法を提供することができる。

溶接用裏当て材の斜視図。 溶接用裏当て材についての説明図。 溶接用裏当て材の組付けについて説明する斜視図。 溶接用裏当て材を設置した状態の斜視図。 溶接用裏当て材を設置した状態の正面図。 溶接用裏当て材を設置した状態の中央縦断図。 突合せ溶接状態の中央縦断図。 突合せ溶接状態についての説明図。 突合せ溶接完了状態の斜視図。 別の実施形態の溶接用裏当て材についての説明図。 別の実施形態の溶接用裏当て材についての説明図。 別の実施形態の溶接用裏当て材についての説明図。

この発明の一実施形態を、以下図面を用いて説明する。
溶接用裏当て材１の斜視図を示す図１と、溶接用裏当て材１についての説明図を示す図２と、溶接用裏当て材１の組付けについて説明する斜視図を示す図３と、溶接用裏当て材を設置した状態の斜視図を示す図４と、溶接用裏当て材１を設置した状態の正面図を示す図５と、溶接用裏当て材１を設置した状態の中央縦断図を示す図６とともに溶接用裏当て材１について説明する。

なお、図２（ａ）は溶接用裏当て材１の平面図を示し、図２（ｂ）は溶接用裏当て材１の正面図を示し、図２（ｃ）は溶接用裏当て材１の幅方向中央付近の縦断面図を示している。また、図４，５において、異形鉄筋１００と溶接用裏当て材１との位置関係を明確にするため、異形鉄筋１００を透過状態として点線で示している。

溶接用裏当て材１は、平面視略Ｕ字形状のＵ字本体１０と、該Ｕ字本体１０の本体内周面１０ａに貼り付けた十字型裏当鋼板２０とで構成している。
Ｕ字本体１０は、耐熱性の高いセラミック製からなり、幅方向の中央の半円部分１１と、幅方向の両側に配置した奥行き方向の直線部分１２とで、平面視略Ｕ字型に構成している。

より詳述すると、Ｄ２５ｍｍ〜Ｄ３２ｍｍの異形鉄筋１００の突合せ溶接に用いる溶接用裏当て材１のＵ字本体１０は、半円部分内周面１１ａが直径Ｄ３５ｍｍ程度の半円形状に形成した半円部分１１と、奥行き長さＬが２０ｍｍ程度の直線部分１２とで構成する平面視略Ｕ字型であり、厚みｔを５ｍｍ程度及び高さＨを３０ｍｍ程度に形成している。なお、本実施例において半円部分１１を半円形状に形成しているが、幅方向に長い半楕円形状で形成してもよい。

十字型裏当鋼板２０は、縦方向部分２１と、横方向部分２２とを交差させた正面視十字型であり、クロム材が含有する０．５ｍｍ厚のＪＩＳ ＳＳ５０製の導電性薄鋼板からなっている。

より詳しくは、高さＬａが３０ｍｍで、幅ｗａが１０ｍｍ幅の縦方向部分２１と、半円部分１１の半円部分内周面１１ａの２／３程度の範囲に亘る横方向部分２２とを交差させて一体構成している。なお、半円部分内周面１１ａの直径Ｄを３５ｍｍとした半円部分１１の半円部分内周面１１ａの２／３程度の範囲に亘る横方向部分２２の長さは、およそ３５ｍｍ程度となる。
なお、Ｄ３５ｍｍ〜Ｄ４１ｍｍの異形鉄筋１００の突合せ溶接に用いる溶接用裏当て材１の場合、Ｕ字本体１０は、半円部分１１の半円部分内周面１１ａが直径Ｄ４５ｍｍ程度となり、横方向部分２２の長さは、およそ５０ｍｍ程度となる。

また、縦方向部分２１の高さＬａはＵ字本体１０の高さＨと一致するとともに、後述する異形鉄筋１００における節１０３同士の節間隔ｓ１３ｍｍの２倍より長く形成している。横方向部分２２の幅ｗｂは、後述する異形鉄筋１００同士の開先Ａ（ルートギャップともいう）の開先間隔Ｈａよりわずかに狭い８ｍｍ弱程度に形成している。そして、十字型裏当鋼板２０は、横方向部分２２を縦方向部分２１の高さ方向中央付近で交差させて正面視十字形状を構成している。

このように構成したＵ字本体１０と、十字型裏当鋼板２０とを組み合わせて溶接用裏当て材１を構成している。詳しくは、図３に示すように、上記構成の十字型裏当鋼板２０の横方向部分２２を半円部分１１の半円部分内周面１１ａに沿うように湾曲させて、図示省略する接着剤により半円部分１１の半円部分内周面１１ａに十字型裏当鋼板２０を接着固定する。なお、このとき使用する接着剤は、例えば、高温セラミック接着剤のような耐熱性の高い接着剤を用いるとよい。

このようにして、Ｕ字本体１０に十字型裏当鋼板２０を接着固定して構成した溶接用裏当て材１は、図１や図２に示すように、縦方向部分２１の上下端がＵ字本体１０の上下縁と一致する態様で固定される。さらに、半円部分１１の半円部分内周面１１ａに沿って接着された横方向部分２２は、図２（ａ）に示すように、半円部分１１の中心ｐに対して約１２０度の範囲に亘って設置される。また、図２（ｂ）に示すように、横方向部分２２は、半円部分１１の半円部分内周面１１ａの高さ方向中央に固定される。

続いて、異形鉄筋１００を高さ方向に継ぐ突合せ溶接に用いる状態における溶接用裏当て材１について説明する。
軸方向に等間隔に配置されるとともに、外周面のうち半面ずつ交互に配置された節１０３を有する異形鉄筋１００を、突合せ方向である高さ方向に、軸方向を合わせて２本並べて継ぐ突合せ溶接の場合、上側に配置する上側異形鉄筋１０１の下端１０１ａと、下側に配置する下側異形鉄筋１０２の上端１０２ａとの間に開先間隔Ｈａをおよそ８ｍｍとした開先Ａを設けて上側異形鉄筋１０１と下側異形鉄筋１０２とを配置して、図示省略する固定治具で固定する。なお、突合せ溶接において開先Ａの開先間隔Ｈａは５〜１１ｍｍに設定するよう規定されている。

このように固定された上側異形鉄筋１０１と下側異形鉄筋１０２との間の開先Ａに横方向部分２２の高さ方向の位置を合わせて、且つ開先Ａを取り囲むように溶接用裏当て材１を配置して、図示省略する固定治具で固定する（図４参照）。

この固定により、節１０３同士の節間隔ｓの２倍より長く形成した縦方向部分２１を、上側異形鉄筋１０１の下端付近の節１０３と、下側異形鉄筋１０２の上端付近の節１０３とにそれぞれ接触させることができる。

詳しくは、縦方向部分２１を節１０３同士の節間隔ｓの２倍より長く形成することで、縦方向部分２１において横方向部分２２から上下に突出する部分の長さが節間隔ｓ以上となり、上側異形鉄筋１０１及び下側異形鉄筋１０２における節１０３のそれぞれと確実に接触させることができる。

また、幅ｗｂを開先Ａの開先間隔Ｈａよりわずかに狭く形成した横方向部分２２により、上側異形鉄筋１０１の下端１０１ａや下側異形鉄筋１０２の上端１０２ａと接触させずに、開先Ａの約２／３周面を覆うことができる。

このような態様で溶接用裏当て材１が固定された異形鉄筋１００の突合せ溶接について、図７及び図８とともに説明する。なお、図７は突合せ溶接状態の中央縦断図を示し、図８は突合せ溶接状態についての説明図を示している。さらに詳しくは、図８（ａ）は開先Ａにおけるスパート位置について説明する平面図を示し、図８（ｂ）は開先Ａにおける溶接経路について説明する平面図を示している。

なお、本実施例の突合せ溶接では、溶接トーチＴから溶接ワイヤ２００を送り出して、アーク溶接する半自動式溶接を用いて行う。この様な溶接方法をエンクローズ溶接という。

まず、突合せ溶接を開始するにあたり、突合せ溶接する上側異形鉄筋１０１，下側異形鉄筋１０２のうち一方をアース接続するとともに、溶接用裏当て材１を上述したように固定する。なお、本実施例においては下側異形鉄筋１０２をアース接続している。

そして、図７や図８（ａ）に示すように、溶接トーチＴから繰り出した溶接ワイヤ２００を開先Ａに挿入し、開先Ａの奥側の横方向部分２２に接触させてスパートさせる。このとき、縦方向部分２１によって上側異形鉄筋１０１と下側異形鉄筋１０２と接触している十字型裏当鋼板２０は、アース接続された下側異形鉄筋１０２と導通しているため、確実にアークさせてスパートすることができる。なお、スパート位置は、溶接術者によるが開先Ａの奥側の中心より少し脇に寄った位置であることが多い。

このようにスパートした後は、溶接トーチＴを矢印ｕ方向に運棒させながら、図８（ｂ）に示すように、溶接ワイヤ２００を横方向部分２２に沿わせてアークさせていき、アークによって溶融された溶接ワイヤ２００により開先Ａを埋めるようにしながら溶接する。詳しくは、溶接トーチＴの矢印ｕ方向の運棒によってウィービングする溶接ワイヤ２００の先端は、下側異形鉄筋１０２の上端１０２ａ側と、上側異形鉄筋１０１の下端１０１ａ側とを繰り返しながら、図８（ｂ）における矢印Ｒに示すように平面方向に移動させて、溶融された溶接ワイヤ２００で開先Ａを埋めて溶接する。

このとき、横方向部分２２が開先Ａの約２／３周を覆うように設置しているため、狭隘な開先Ａの作業性の悪い奥側において、溶接ワイヤ２００を横方向部分２２に沿わせながらアークさせることで確実に溶接することができる。また、横方向部分２２が開先Ａの約２／３周を覆うように設置しているため、アークによって溶融した溶接ワイヤ２００が漏れ出ることを防止することができる。なお、このとき、十字型裏当鋼板２０を溶接熱で溶け込む溶込厚さである０．５ｍｍに構成しているため、溶接熱で縦方向部分２１が溶けて消失する。

したがって、突合せ溶接完了状態の斜視図である図９に示すように、溶接完了後にセラミック製であるＵ字本体１０を割って取り外すと、溶融した溶接ワイヤ２００が固まって形成される溶接部位Ｙの上下に縦方向部分２１が残るが、溶接部位Ｙが露出するため、容易に目視検査することができる。

なお、溶接熱によって十字型裏当鋼板２０の横方向部分２２が消失するため、溶接完了後にセラミック製の本体を容易に割って取り外すことができる。また、縦方向部分２１は、溶接部位Ｙや異形鉄筋１００と溶接されていないため、容易に撤去することができるため、その後の作業に支障したり、バリとして残ってその後の作業に危険を及ぼすことはない。

また、十字型裏当鋼板２０はクロム材が含有する導電性薄鋼板からなっているため、溶接部位Ｙにクロム材が溶け込み、溶接部位Ｙの強度を増加させることができる。これより、異形鉄筋１００の溶接強度を向上することができる。

次に、上述の構成で構成した溶接用裏当て材１による効果を確認するために行った効果確認試験の結果について説明する。
まずは、十字型裏当鋼板２０の厚み及び固定方法についての効果確認試験について、以下の表１とともに説明する。

上記表１中右側に示す「埋め込み」は、Ｕ字本体１０の本体内周面１０ａに装着溝を形成し、その装着溝に十字型裏当鋼板２０を嵌め込んで固定した場合の溶接状況を観察して評価したものである。これに対して、上記表１中左側に示す「内周面に貼付け」は、上述の溶接用裏当て材１のように半円部分１１の半円部分内周面１１ａに十字型裏当鋼板２０を接着剤で接着固定した場合の溶接状況を観察して評価したものである。また、表中に示す「突出厚」は十字型裏当鋼板２０を固定した状態において本体内周面１０ａから内周側に突出する厚みを示している。

上記表１に示す十字型裏当鋼板２０の厚み及び固定方法についての効果確認試験の結果から、十字型裏当鋼板２０と異形鉄筋１００とを接触させてアースさせ、十分なアークを得るためには適度な突出厚を確保する必要があることを確認した。

また、十字型裏当鋼板２０をＵ字本体１０の本体内周面１０ａに埋め込んだ場合、良好なアークによる溶接熱がＵ字本体１０に付与されるため、Ｕ字本体１０を埋め込むための装着溝がＵ字本体１０の強度的弱点となり、溶接途中にＵ字本体１０が割れてしまうことを確認した。

これに対し、十字型裏当鋼板２０を本体内周面１０ａに接着固定した場合、Ｕ字本体１０に強度的弱点がないため溶接中に割れることはないが、十字型裏当鋼板２０の厚みを０．９ｍｍにすると、十分にアークして良好な溶接状況を確保できるものの、溶接完了後、Ｕ字本体１０を割って取り外すと、溶け込まなかった横方向部分２２が溶接部位Ｙに残ることを確認した。

このように、十字型裏当鋼板２０の厚み及び固定方法についての効果確認試験の結果から、十字型裏当鋼板２０はＵ字本体１０の本体内周面１０ａに接着固定することがよいことを確認した。また、十字型裏当鋼板２０の厚みとして、確実に溶接するとともに、溶接熱で溶け込む溶込厚さは０．３ｍｍ以上０．９ｍｍ未満の範囲が適していることを確認した。

また、十字型裏当鋼板２０の厚み及び固定方法についての効果確認試験の際に併せて、十字型裏当鋼板２０をＵ字本体１０に固定せず十字型裏当鋼板２０だけを装着して溶接したが、十分なアークが確保できず、溶接できなかった。これは、スパートさせる溶接ワイヤ２００の接触に対して、溶込厚さで形成された十字型裏当鋼板２０が変形するため十分な接触圧を確保できずに、スパートに対する十分な導電性を確保することができないためである。

次に、縦方向部分２１の形状についての効果確認試験について、以下の表２とともに説明する。

表２からは、縦方向部分２１は、幅ｗａによらず、高さＬａが所定長さ以上であると良好な溶接状態を確保できることを確認した。なお、高さＬａの所定長さは、異形鉄筋１００の節１０３同士の間隔である節間隔ｓの２倍以上である。これは、縦方向部分２１の高さＬａを節間隔ｓ１３ｍｍ程度の２倍以上である３０ｍｍに形成することによって、縦方向部分２１が異形鉄筋１００の外周面の凹凸を形成する節１０３のそれぞれと確実に接触し、確実にアースできるからである。

また、縦方向部分２１の形状についての効果確認試験の際に併せて、縦方向部分２１のない横方向部分２２のみの裏当鋼板、すなわち横一文字状の裏当鋼板をＵ字本体１０に固定して溶接したが、縦方向部分２１による本体内周面１０ａに対する固定強度が低下するため、溶接熱によって横方向部分２２が撓んで半円部分内周面１１ａから剥がれ、その後、十分なアークが確保できなくなった。このことからも、十字型裏当鋼板２０を縦方向の縦方向部分２１と横方向の横方向部分２２とで構成する正面視十字形状による固定強度によって確実な溶接ができることを確認した。

続いて、横方向部分２２の設置範囲についての効果確認試験について、以下の表３とともに説明する。

なお、表３における「設置範囲」とは、図２（ａ）に示すように、幅方向の中心から左右均等に横方向部分２２を設置した場合の半円部分１１の中心ｐに対する設置範囲を角度で示している。

この確認試験の結果から、横方向部分２２の設置範囲が９０度以下である場合、狭隘で施工性の悪い開先Ａ内において上述したような溶接作業の作業性が悪くなり、また溶融した溶接ワイヤ２００が開先Ａから漏れ出すため、溶接部位Ｙにムラ等の不具合が生じることを確認した。

逆に、横方向部分２２を、１８０度を越えて直線部分１２の直線部分内側面１２ａまで延長した場合、直線部分１２の直線部分内側面１２ａに固定された横方向部分２２の両端部分が十分に溶け込まず、溶接部位Ｙにバリとして残ることを確認した。このことからも、横方向部分２２の設置範囲は、図２（ａ）に示すように、半円部分１１における中心ｐに対して９０度以上１８０度以下が良好であることを確認した。

上述したように、所定の開先間隔Ｈａを隔てて突合せした異形鉄筋１００の開先Ａ部分を取り囲むように配置する略Ｕ字形状のセラミック製のＵ字本体１０と、Ｕ字本体１０の本体内周面１０ａに接着固定した薄板状、且つ導電性の十字型裏当鋼板２０とを備え、十字型裏当鋼板２０を、溶接熱で溶け込む溶込厚さである０．５ｍｍとするとともに、突合せ溶接する異形鉄筋１００のそれぞれに接触する突合せ方向の縦方向部分２１と、開先Ａに対して平行な横方向部分２２とで一体構成し、横方向部分２２における突合せ方向の幅ｗｂを、開先間隔Ｈａと略同一に形成した溶接用裏当て材１を、異形鉄筋１００の突合せ溶接に用いることで、溶接完了後に溶接部位Ｙを目視できるとともに、確実に突合せ溶接することができる。

詳しくは、十字型裏当鋼板２０を、突合せ溶接する異形鉄筋１００のそれぞれに接触する突合せ方向の縦方向部分２１と、開先Ａに対して平行な横方向部分２２とで一体構成したことにより、縦方向部分２１により、両方の異形鉄筋１００（１０１，１０２）及び十字型裏当鋼板２０をアースして同電位に保つことができる。したがって、確実にアークさせて溶接することができる。

また、開先Ａに対して平行な横方向部分２２における突合せ方向の幅ｗｂを、開先間隔Ｈａと略同一に形成したことにより、開先Ａ内で溶融された溶接ワイヤ２００が流れ出ることを防止できる。したがって、横方向部分２２により開先Ａ内で溶融された溶接ワイヤ２００による溶融金属が流れ出ることを防止できるため、確実に開先Ａ部分を溶接することができる。

さらにまた、十字型裏当鋼板２０を溶接熱で溶け込む溶込厚さ（０．３ｍｍ以上０．９ｍｍ未満）である０．５ｍｍで構成したため、溶接熱で横方向部分２２が溶けて消失する。したがって、溶接完了後にセラミック製のＵ字本体１０を割って取り外すと、溶接部位Ｙが露出するため、容易に溶接部位Ｙを目視検査することができる。また、溶接熱によって横方向部分２２が消失するため、溶接完了後にセラミック製のＵ字本体１０を容易に割って取り外すことができる。

また、十字型裏当鋼板２０を、略Ｕ字形状のセラミック製のＵ字本体１０の本体内周面１０ａに設置したことにより、溶込厚さで構成された十字型裏当鋼板２０においても、スパートに対して十分な導電性を確保することができる。

また、十分な導電性が確保できない場合、両異形鉄筋１００及び十字型裏当鋼板２０と溶接ワイヤ２００との間で十分なアークを発生させることができないため、溶接温度が低下し、溶接部位Ｙにおける不具合が生じるが、溶接用裏当て材１の場合、上述したように、両方の異形鉄筋１００及び十字型裏当鋼板２０の導電性を確保できるため、確実に開先Ａを溶接することができる。

また、十字型裏当鋼板２０を、Ｕ字本体１０の本体内周面１０ａに接着固定しているため、溶込厚さで構成された十字型裏当鋼板２０をＵ字本体１０の本体内周面１０ａから内周面側に突出させて、確実に異形鉄筋１００を突合せ溶接することができる。

また、横方向部分２２を、略Ｕ字形状の半円部分１１の半円部分内周面１１ａにおける中心ｐに対する９０度以上１８０度以下である約１２０度の範囲に設けているため、十字型裏当鋼板２０の横方向部分２２で、溶接用裏当て材１側の開先Ａ部分を塞いで確実に突合せ溶接することができる。

また、縦方向部分２１を、異形鉄筋１００の外表面において突合せ方向に略等間隔に配置された節１０３同士の節間隔ｓの２倍以上の長さである３０ｍｍに構成しているため、縦方向部分２１を異形鉄筋１００の節１０３に接触させて、確実に導通させて溶接することができる。

詳しくは、十字型裏当鋼板２０の縦方向部分２１の突合せ方向の長さＬａを、突合せ方向に隣り合う節１０３同士の節間隔ｓ１３ｍｍに対して２倍以上の長さで構成することによって、縦方向部分２１を、上側異形鉄筋１０１の下端１０１ａ付近の節１０３と下側異形鉄筋１０２の上端１０２ａ付近の節１０３との両方に確実に接触させ、両異形鉄筋１００と十字型裏当鋼板２０とを導通させて同電位に保つことができる。したがって、十字型裏当鋼板２０で溶接ワイヤ２００をスパートさせて確実に突合せ溶接することができる。

また、十字型裏当鋼板２０に、クロム材が含有する導電性薄鋼板で構成しているため、クロム材が溶接部位に溶け込むため、溶接部位の強度を増加させることができ、異形鉄筋１００の溶接強度を向上することができる。

なお、上述の説明においては、縦方向部分２１と横方向部分２２とで構成する正面視十字状の十字型裏当鋼板２０で溶接用裏当て材１を構成したが、例えば、図１０〜１２に示すような縦方向部分が鉤状である鉤型裏当鋼板２０ａ或いは縦方向部分が横方向部分の端部に形成された寝位Ｔ字型裏当鋼板２０ｂで溶接用裏当て材１を構成してもよい。

なお、図１０は別の実施形態の溶接用裏当て材１についての説明図を示し、図１１は鉤型裏当鋼板２０ａを有する溶接用裏当て材１ａについての説明図を示し、図１２は寝位Ｔ字型裏当鋼板２０ｂを有する溶接用裏当て材１ｂについての説明図を示している。
詳しくは、図１０（ａ）は鉤型裏当鋼板２０ａを有する溶接用裏当て材１ａの斜視図を示し、図１０（ｂ）は寝位Ｔ字型裏当鋼板２０ｂを有する溶接用裏当て材１ｂの斜視図を示している。

また、図１１（ａ）は溶接用裏当て材１ａの平面図を示し、図１１（ｂ）は溶接用裏当て材１ａの正面図を示し、図１１（ｃ）は溶接用裏当て材１ａの幅方向中央付近の左側縦断面図を示し、図１１（ｄ）は溶接用裏当て材１ａの幅方向中央付近の右側縦断面図を示している。

さらにまた、図１２（ａ）は溶接用裏当て材１ｂの平面図を示し、図１２（ｂ）は溶接用裏当て材１ｂの正面図を示し、図１２（ｃ）は溶接用裏当て材１ｂの幅方向中央付近の縦断面図を示している。

図１０（ａ）及び図１１に示すように溶接用裏当て材１ａを構成する鉤型裏当鋼板２０ａは、横方向部分２２に対して上側の縦方向部分２３ａと下側の縦方向部分２３ｂとの幅方向位置をずらして構成している。

また、図１０（ｂ）及び図１２に示すように、溶接用裏当て材１ｂを構成する寝位Ｔ字型裏当鋼板２０ｂは、横方向部分２２の端部に縦方向部分２４を形成して寝位のＴ型形状に構成している。

このように、上述の十字型裏当鋼板２０のように正面視十字形状のみならず、鉤型裏当鋼板２０ａや寝位Ｔ字型裏当鋼板２０ｂのような縦方向部分の位置が異なる裏当鋼板を有する溶接用裏当て材であっても、上述のＵ字本体１０と十字型裏当鋼板２０とで構成する溶接用裏当て材１と同様の効果を得ることができる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の棒鋼及び異形鉄筋は、異形鉄筋１００，上側異形鉄筋１０１，下側異形鉄筋１０２に対応し、
以下同様に、
本体は、Ｕ字本体１０に対応し、
本体の内周面は、本体内周面１０ａに対応し、
薄鋼板は、十字型裏当鋼板２０、鉤型裏当鋼板２０ａ或いは寝位Ｔ字型裏当鋼板２０ｂに対応し、
突合せ方向部分は、縦方向部分２１，２３ａ，２３ｂ，２４に対応し、
平行部分は、横方向部分２２に対応し、
平行部分における突合せ方向の幅は、幅ｗｂに対応し、
略Ｕ字形状の曲部分は、半円部分１１に対応し、
曲部分の内周面は、半円部分内周面１１ａに対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

例えば、Ｕ字本体１０を一般的な耐熱性の高いセラミックで構成したが、陶磁器、ガラス、セメント、石膏或いはファインセラミックスとで構成してもよい。
また、上記説明では、高さ方向に配設した上側異形鉄筋１０１と下側異形鉄筋１０２とを突合せ溶接する際に溶接用裏当て材１を用いたが、異形鉄筋１００の代わりに丸鋼の突合せ溶接に用いてもよい。さらには、水平方向に配設する２本の鋼製レールを突合せ溶接する際に用いてもよい。

なお、上記説明において、溶接トーチＴから溶接ワイヤ２００を送り出してアーク溶接する半自動式溶接による突合せ溶接について説明したが、これに限定されず、溶接ホルダに溶接棒を装着するアーク溶接によって突合せ溶接してもよい。

１，１ａ，１ｂ…溶接用裏当て材
１０…Ｕ字本体
１０ａ…本体内周面
１１…半円部分
１１ａ…半円部分内周面
２０…十字型裏当鋼板
２０ａ…鉤型裏当鋼板
２０ｂ…寝位Ｔ字型裏当鋼板
２１，２３ａ，２３ｂ，２４…縦方向部分
２２…横方向部分
１００…異形鉄筋
１０１…上側異形鉄筋
１０２…下側異形鉄筋
１０３…節
Ａ…開先
Ｈａ…開先間隔
ｓ…節間隔
ｗｂ…幅

Claims (6)

1. 棒鋼を突合せ溶接する際に用いる溶接用裏当て材であって、
   所定の開先間隔を隔てて突合せした前記棒鋼の開先箇所を取り囲むように配置する略Ｕ字形状のセラミック製の本体と、
   該本体の内周面に設置した薄板状、且つ導電性を有する薄鋼板とを備え、
   該薄鋼板を、
   溶接熱で溶け込む溶込厚さで構成するとともに、
   突合せ溶接する前記棒鋼のそれぞれに接触する突合せ方向の突合せ方向部分と、前記開先に対して平行な平行部分とで一体構成し、
   前記平行部分における前記突合せ方向の幅を、前記開先間隔と略同一に形成した
   溶接用裏当て材。
2. 前記薄鋼板を、
   該本体の内周面に貼付した
   請求項１に記載の溶接用裏当て材。
3. 前記平行部分を、
   前記略Ｕ字形状の曲部分の内周面において９０度以上１８０度以下の範囲に設けた
   請求項１または２に記載の溶接用裏当て材。
4. 前記棒鋼を、突合せ方向に略等間隔に配置された節を外表面に有する異形鉄筋で構成し、
   前記突合せ方向部分を、前記突合せ方向に隣り合う前記節同士の節間隔の２倍以上の長さで構成した
   請求項１から３のうちいずれかに記載の溶接用裏当て材。
5. 前記薄鋼板に、クロム材が含有するクロム含有薄鋼板で構成した
   請求項１から４のうちいずれかに記載の溶接用裏当て材。
6. 所定の開先間隔を隔てて突合せした棒鋼の開先箇所を取り囲むように配置する略Ｕ字形状のセラミック製の本体と、該本体の内周面に設置した薄板状、且つ導電性を有する薄鋼板とで構成し、該薄鋼板を、溶接熱で溶け込む溶込厚さで構成するとともに、突合せ溶接する前記棒鋼のそれぞれに接触する突合せ方向の突合せ方向部分と、前記開先に対して平行な平行部分とで一体構成し、前記平行部分における前記突合せ方向の幅を、前記開先間隔と略同一に形成した溶接用裏当て材を、前記開先箇所に前記平行部分を合せるとともに、前記突合せ方向部分を突合せ溶接する前記棒鋼のそれぞれに接触させて固定し、
   突合せ溶接する前記棒鋼のうち一方をアース接続し、
   前記薄鋼板で溶接材をアークさせて溶接する
   突合せ溶接方法。
   

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