JP2011161460A - 溶接方法及び溶接部材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1被溶接部材1と第2被溶接部材2とが溶接された溶接部材10であって、溶接による溶接ビード3が蛇行しており、蛇行する溶接ビード3は、溶接線7を跨いで第1被溶接部材1と第2被溶接部材2に交互に施工されている。本発明によると、第1被溶接部材1、第2被溶接部材2の各々について溶接ビード3が間欠的に施工されるので、溶接入熱が第1被溶接部材1と第2被溶接部材2に分配される。したがって、溶接入熱自体を下げることなく、溶接施工部分の裏面の温度上昇を抑えることができる。
【選択図】図1
Description
注意点の一つとして、鋼構造物に設けられている塗装又は塗膜の加熱による劣化が挙げられる。通常、屋外配置の大型鋼構造物は、その防錆のため大気に曝される部分には塗装が施されている。したがって、一般に、屋外配置の大型鋼構造物の各種補修・補強工事において溶接を用いる場合には、熱の影響を受ける範囲の塗装をあらかじめ除去してから、補修・補強材を溶接施工し、工事後に再塗装するのが一般的である。ところが、溶接施工する面の裏面に塗装施工されている場合であって、裏面側における塗装除去作業が制限される場合には、溶接前に塗装を除去することができない。したがって、このような場合には入熱量の少ない溶接方法を適用する必要がある。一つの例として、10mmの厚さの表面側を溶接施工した際の裏面の温度が100℃以下となる入熱量を実現する必要がある。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、新規な施工要領に従った溶接ビードを形成することで、被溶接部材の温度上昇を低く抑えることのできる溶接方法を提供することを目的とする。また、本発明はそのような溶接方法で溶接された溶接部材を提供することを目的とする。
この溶接部材は、溶接トーチを蛇行させながら、溶接線を跨いで第1被溶接部材と第2被溶接部材に交互に溶接施工することで得ることができる。この際、入熱量自体を下げることのできるCMT(Cold Metal Transfer)工法により溶接することが温度上昇を抑える上で好ましい。後述するように、CO2工法の他の工法においても温度上昇を抑えるという本発明の効果が得られることは言うまでもない。
図1は、本発明による溶接方法で第1被溶接部材1と第2被溶接部材2とが溶接された溶接部材10の溶接ビード3の近傍を示す平面写真である。
この溶接部材10の溶接ビード3は、以下に示す特徴を有している。
はじめに、溶接ビード3は図1(a)に示すように蛇行している。図1(b)に示すように溶接トーチ4の移動軌跡を蛇行させることで、蛇行する溶接ビード3を形成することができる。溶接トーチ4の移動軌跡を蛇行させることは、ウィービングビード溶接として知られている。しかし、従来技術としてのウィービングビード溶接は溶接トーチの移動軌跡は蛇行しているものの、外観上は溶接ビードが蛇行していない。つまり、ウィービングビード溶接は折り返し点5前後のビード同士が接触するように溶接されるのに対して、本発明による溶接は図1(a)に示すように折返し点5前後の溶接ビード3間に隙間6がある。
図1の例は、溶接ビード3が溶接線7を跨いで第1被溶接部材1と第2被溶接部材2に均等に施工されている。しかし、本発明はこれに限定されず、溶接ビード3が溶接線7を跨いで第1被溶接部材1と第2被溶接部材2に不均等に施工されることを許容する。
(1)アーク発生時、溶接ワイヤは溶融プールに向かって前進する。
(2)溶接ワイヤが溶融プールに浸かると、アークは消える。これに伴って溶接電流は一気に下がる。
(3)溶接ワイヤを引き戻すことによって、短絡中の溶滴切断を支援する。
(4)溶接ワイヤの動きが逆転し、プロセス(1)に戻る。
本発明は、CMT工法を適用することにより温度上昇を著しく低減できるが、CO2アーク溶接法(以下、CO2工法)等の他の工法を用いても温度上昇が抑えられるという効果を享受できることは言うまでもない。
図2に示すベースプレート8上にリブ板9を垂直に立てて形成される角部を下向き並びに縦向きで隅肉溶接するものである。比較のために平板上に同条件で溶接ビードを蛇行する施工も行った。なお、ベースプレート8、リブ板9ともに炭素鋼からなる。
また、ビード形状としては、溶接トーチ4を蛇行させて図1(a)に示すように蛇行させるもの(蛇行ビード)、溶接トーチ4を直進させることで真直ぐなもの(ストレートビード)の2種類で行った。蛇行ビードの場合、ビード幅Wb(図1参照)は3mmとし、また、溶接ビード3の蛇行の振幅Wm(図1参照)は4mmとした。また、溶接ビード3の蛇行回数(周期)は、20回/minである。
図3、図4より以下のことが判明した。
(1)平板上、つまり単一の部材上に溶接施工する(図3、図4 「平板」)のに比べて、2つの被溶接部材を溶接施工(図3、図4 「リブ板」)すると温度上昇が小さくなる。
(2)ストレートビードに比べて蛇行ビードの温度上昇が小さい。
(3)2つの被溶接部材を蛇行ビードで施工すると、温度上昇を100℃以下に抑えることができる。
具体的に言及すると、CMT工法の場合には、入熱が0.24KJ/mm(溶接電流:50A,溶接電圧:12.6V,溶接速度:21cpm)の場合、平板を蛇行ビードとして溶接した場合には裏面の温度が154℃に達したのに対して、リブ板を蛇行ビードとして溶接した場合には裏面の温度が66℃である。また、入熱が0.27KJ/mm(溶接電流:55A,溶接電圧:12.9V,溶接速度:16cpm)の場合、平板を蛇行ビードとして溶接した場合には裏面の温度が175℃に達したのに対して、リブ板を蛇行ビードとして溶接した場合には裏面の温度が98℃である。また、CO2工法の場合には、入熱が0.32KJ/mm(溶接電流:70A,溶接電圧:16V,溶接速度:21cpm)の場合、平板を蛇行ビードとして溶接した場合には裏面の温度が141℃に達したのに対して、リブ板を蛇行ビードとして溶接した場合には裏面の温度が80℃である。
その結果を図5(CMT工法)、図6(CO2工法)に示すが、入熱が小さいために溶け込み深さは小さいものの、CMT工法、CO2工法ともに、溶接ビード3内に欠陥は観察されず、また、溶接部の硬さも妥当な値を示しており、健全な溶接が行われていることを確認した。
本発明の特徴を最も有効に発揮する対象に原子力発電所の排気筒の耐震補強工事がある。この排気塔の筒身裏面には耐食性向上のための塗装塗膜が施されている。当該対象の排気筒内面は、放射線管理区域となっており、常時立ち入ることができない環境である。既設の排気筒に耐震性向上のための補強リングを接合する際に、内面塗装を劣化させることは、設備(筒身)の長期耐用を損なわせることから、絶対に回避しなければならないことである。本発明によれば、この問題を解消できる。
1…第1被溶接部材、2…第2被溶接部材、3…溶接ビード、4…溶接トーチ
5…折り返し点、6…隙間、7…溶接線
Claims (3)
- 第1被溶接部材と第2被溶接部材とが溶接された溶接部材であって、
前記溶接による溶接ビードが蛇行しており、
蛇行する前記溶接ビードは、溶接線を跨いで前記第1被溶接部材と前記第2被溶接部材に交互に施工されていることを特徴とする溶接部材。 - 請求項1に記載の溶接部材を溶接する方法であって、
溶接トーチを蛇行させながら、溶接線を跨いで第1被溶接部材と第2被溶接部材に交互に溶接施工することを特徴とする溶接方法。 - CMT(Cold Metal Transfer)工法により溶接する請求項2に記載の溶接方法。
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