JP2015016478A

JP2015016478A - サブマージアーク溶接用溶接トーチ

Info

Publication number: JP2015016478A
Application number: JP2013143378A
Authority: JP
Inventors: 芳秋大田; Yoshiaki Ota
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2015-01-29

Abstract

【課題】細径ワイヤを用いるサブマージアーク溶接方法において、溶け込み曲り部の発生を防止して、内面溶接金属と外面溶接金属を融合させることが可能なサブマージアーク溶接用溶接トーチを提供する。
【解決手段】サブマージアーク溶接用溶接トーチであって、当該溶接トーチの一部に、屈曲部を有する屈曲部材を備え、該屈曲部材が当該溶接トーチの軸心を回転中心にして回転して、任意の回転位置に固定可能であることを特徴とするサブマージアーク溶接用溶接トーチ。
【選択図】図１

Description

本発明は、サブマージアーク溶接用溶接トーチに関するものである。

代表的な鋼管であるＵＯＥ鋼管の製造方法を例にとって説明する。

ＵＯＥ鋼管は、鋼板をＵプレス、Ｏプレスで鋼板を、鋼板の長手方向の端部が互いに向き合うように円筒形（パイプ）に成形後、図７に示すように、パイプ１の互いに向き合った端部に設けた開先部２（外面開先２１、内面開先２２）を内面側および外面側から溶接する。その後、拡管装置で直径がやや大きくなるように内面側から塑性変形を与えて製造する。

内面溶接は、図８に示すように、溶接される部位（シーム部）が下側に位置するようにパイプ１をセットし、ワイヤパック４から送給ギア３で溶接ワイヤ５が送給される内面溶接ヘッド（溶接トーチ８）をパイプ１内に装入後、パイプ１内から引き出しながら溶接を行う。

外面溶接は、図９に示すように、内面溶接後のシームを上側に位置するようにパイプ１をセットし、搬送コンベア９上で移動させながら、搬送コンベア９の上方の架台に載置されたワイヤパック４から送給ギア３で溶接ワイヤ５を外面溶接ヘッド（溶接トーチ８）に送給して行う。溶接トーチ８の先端部には、着脱可能な溶接チップ８１が取り付けられ、損耗状態に応じて適宜交換する。

一般的に、内面溶接、外面溶接共に、２〜５電極程度の溶接トーチ８を配置し、１パスの大入熱サブマージアーク溶接方法にて溶接を完了する。

このようなＵＯＥ鋼管において、今後の鋼管の厚肉高強度化に伴って、溶接部（特に、溶接熱影響部）の高靭性化が重要であり、これらの溶接（内面溶接、外面溶接）について、低入熱化や母材表層部でのビード幅広化が有利であることが確認されている。

そして、この目的を達成するためには、従来一般的にサブマージアーク溶接方法で用いられる直径４〜５ｍｍのワイヤ（以下、従来ワイヤ）よりも比較的細い直径２〜３ｍｍのワイヤ（以下、細径ワイヤ）を用いた低入熱溶接方法の適用が１つの手段となる（例えば、特許文献１、２）。

特開平１０−１０９１７１号公報特開２００６−２７２３７７号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載の細径ワイヤを用いたサブマージアーク溶接方法の場合、図１０（ａ）に示すように、溶接トーチ８の先端となる溶接チップ８１から突き出される溶接ワイヤ５のワイヤ突き出し部１０において溶接ワイヤ５の先端が開先に対して偏向（溶接線と直交する方向に偏向）する場合がある。この偏向の原因は、コイル状に巻かれていた溶接ワイヤ５の巻き癖によるものと考えられる。

図１０（ａ）に示すように、内面溶接後に行う外面溶接において、ワイヤ突き出し部１０が開先に対して偏向（溶接線と直交する方向に偏向）すると、図１０（ｂ）に示すように、外面溶接ビード１２は溶け込み曲り部１３となり、内面溶接ビード１１と外面溶接ビード１２の溶け込みがラップしない、融合不良（溶け込み曲り部）が発生する。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、細径ワイヤを用いるサブマージアーク溶接方法において、溶け込み曲り部の発生を防止して、内面溶接金属と外面溶接金属を融合させることが可能なサブマージアーク溶接用溶接トーチを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有している。

［１］サブマージアーク溶接用溶接トーチであって、当該溶接トーチの一部に、屈曲部を有する屈曲部材を備え、該屈曲部材が当該溶接トーチの軸心を回転中心にして回転して、任意の回転位置に固定可能であることを特徴とするサブマージアーク溶接用溶接トーチ。

本発明においては、細径ワイヤを用いるサブマージアーク溶接方法において、溶け込み曲り部の発生を防止して、内面溶接金属と外面溶接金属を融合させることができる。

本発明の一実施形態に係るサブマージアーク溶接用溶接トーチを示す部分断面図である。本発明の一実施形態における屈曲部材と保持部材を示す組立図である。本発明の一実施形態における屈曲部材を示す図である。本発明の一実施形態における屈曲部材の上部保持部材を示す図である。本発明の一実施形態における屈曲部材の下部保持部材を示す図である。本発明の一実施形態における外面溶接の状態を示す図である。ＵＯＥ鋼管のシーム溶接の突合せ開先部を説明する図である。ＵＯＥ鋼管の内面溶接を説明する図である。ＵＯＥ鋼管の外面溶接を説明する図である。ＵＯＥ鋼管のシーム溶接の突合せ開先部の溶接で溶接ワイヤが偏向した場合を説明する図である。

本発明に係るサブマージアーク溶接用溶接トーチは、当該溶接トーチの一部に、屈曲部を有する屈曲部材を備え、その屈曲部材が当該溶接トーチの軸心を回転中心として回転して、任意の回転位置に固定可能になっている。

以下に、本発明の一実施形態を述べる。なお、ここでは、ＵＯＥ鋼管の外面溶接を行う場合を念頭において説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るサブマージアーク溶接用溶接トーチ１８を示す部分断面図である。

図１に示すように、この実施形態に係るサブマージアーク溶接用溶接トーチ１８は、上端にワイヤ装入口を有する上部部材８３と、屈曲部８５を有する下部部材（屈曲部材）８２と、ワイヤ送給通路が直線状の溶接チップ８１を備えている。

そして、屈曲部材８２は、屈曲部８５を挟んで上下に直線部８４、８６を有しているともに、溶接トーチ１８の軸心１８ａを回転中心にして回転して、任意の回転位置に固定できるようになっている。

図２は、屈曲部材８２と保持部材（上部保持部材９１、下部保持部材９２）の組立図であり、図２（ａ）は図１と同じ方向からの側面図、図２（ｂ）は正面図である。そして、図３〜図５は、屈曲部材８２、上部保持部材９１、下部保持部材９２に分けて示した図である。

図に示すように、屈曲部材８２は、直線部８４と屈曲部８５との間が曲率半径Ｒ１、屈曲部８５の中央部が曲率半径Ｒ２、屈曲部８５と直線部８６との間が曲率半径Ｒ３となっている。

そして、屈曲部材８２の上端部を上部保持部材９１が回転可能に保持し、屈曲部材８２の下端部を下部保持部材９２が回転可能に保持しており、これによって、上述したように、屈曲部材８２は溶接トーチ１８の軸心１８ａ回りに回転できるようになっている。しかも、下部保持部材９２は、その頭部９３が半割になっており、ねじ９４で頭部９３を締め付けることによって、屈曲部材８２を任意の回転位置に固定できるようになっている。

このように構成されたサブマージアーク溶接用溶接トーチ１８によって、細径ワイヤを用いてサブマージアーク溶接を行った場合、溶接ワイヤ５の巻き癖が屈曲部材８２の形状に倣うことにより、溶接チップ８１の先端から突出する溶接ワイヤ５の先端の巻き癖が矯正される。

仮に、溶接ワイヤ５の先端の巻き癖が完全には矯正されなかった場合でも、屈曲部材８２を軸心１８ａ回りに回転させて、適切な回転位置に固定することによって、溶接ワイヤ５の先端の巻き癖の方向を溶接線方向に合わせることができる。

この結果、図６（ａ）に示すように、内面溶接後に行う外面溶接において、ワイヤ突き出し部１０が開先に対する偏向（溶接線と直交する方向への偏向）が抑止されて、図１０（ｂ）に示すように、内面溶接ビード１１（内面溶接金属）と外面溶接ビード１２（外面溶接金属）を的確に融合させることができる。

なお、以上の説明は、本発明のサブマージアーク溶接用溶接トーチをＵＯＥ鋼管の外面溶接に適用した場合について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＵＯＥ鋼管の内面溶接や、他の対象物へのサブマージアーク溶接にも適用することができる。

１パイプ
２開先部
２１外面開先
２２内面開先
３送給ギア
４ワイヤパック
５溶接ワイヤ
８溶接トーチ
８１溶接チップ
８２下部部材（屈曲部材）
８３上部部材
８４直線部
８５屈曲部
８６直線部
９搬送コンベア
１０ワイヤ突き出し部
１１内面溶接ビード
１２外面溶接ビード
１３溶け込み曲り部
１８溶接トーチ
１８ａ溶接トーチの軸心
９１上部保持部材
９２下部保持部材
９３下部保持部材の頭部
９４ねじ

Claims

サブマージアーク溶接用溶接トーチであって、当該溶接トーチの一部に、屈曲部を有する屈曲部材を備え、該屈曲部材が当該溶接トーチの軸心を回転中心にして回転して、任意の回転位置に固定可能であることを特徴とするサブマージアーク溶接用溶接トーチ。