JP2015193029A - 溶接用開先、溶接構造及びその検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 裏波を形成しない突合せ溶接において、溶接ビード深さが不足した溶け込み不良と、溶接ビード深さが過剰で内面への裏波の突出不良とを検出可能で、以て接合部における溶接状態の良否を判定することができる溶接用開先、溶接構造及びその検査方法を提供する。【解決手段】 一対の部材同士を突合せ溶接するための開先であって、両部材の端部には、突合されて形成される開先部とルート面とを設けるとともに、少なくとも一方の部材のルート面に第１及び第２の凹部を設け、前記第１の凹部は溶接ビードが到達する位置に形成され、前記第２の凹部は部材の裏面に隣接して形成され、前記第１及び前記第２の凹部は、ルート面間に画成された角形状の空隙からなり、前記空隙は隅部または角部を有する溶接用開先とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、裏波を形成しない突合せ溶接による接合部における溶接状態の良否を判定するための溶接用開先、溶接構造及びその検査方法に関するものである。

一般に配管同士をアーク溶接やレーザー溶接により突合せ溶接する場合、接合部の溶接強度を高めるために、溶接ビードを配管の開先を形成した外面（表面側）から内面（裏面側）まで溶け込ませて内面に溶接ビード、いわゆる裏波と呼ばれる突出する余盛り部を形成して溶接する片面からの完全溶け込み溶接（裏波溶接）が広く採用されている。

しかし、管状部材のなかには配管の内面に裏波として突出する余盛り部が配管内を流れる流体の抵抗や乱流の原因となったり、突出した裏波が剥離、脱落して流体に混入して下流で他部材の閉塞や損傷といった不具合を招くおそれがあるため裏波を形成した溶接構造が好ましくない部材もある。例えば自動車等の内燃機関の排気系部品である排気マニホルドと過給機のハウジングなどの管状部材同士を裏波溶接した溶接構造の場合、配管の内面は高温の排気ガスの通路となるため、内面に生じた裏波が排気ガスの抵抗や乱流となって円滑な排気を妨げたり、場合によっては裏波の一部が剥離、脱落して下流に配設された過給機のタービンブレードや触媒担体を損傷するおそれがある。このように配管の内面に裏波が突出することが好ましくない管状部材の場合には、裏波を形成しない溶接構造とすることも提案されている。

例えば、特許文献１には、配管同士をアーク溶接により接続する場合に、配管の内壁面に突出する溶接垂れ（裏波）を生ずることなく、配管内において好適に流体が流れるように配管同士を接続することが可能な配管接合方法として、一方の配管の端面の内周側に、配管の軸方向外側に突出する内側環状突出部を形成し、他方の配管の端面に軸方向外側に突出する外側環状突出部を形成し、内側環状突出部に外側環状突出部を嵌め合わせて、配管の内壁面が平坦となるよう形成して溶接するようにした配管接合方法が開示されている。

ところで、突合せ溶接後に接合部における溶接状態の良否を判定する場合、完全溶け込み溶接では裏面側の溶接ビードである裏波の有無や形態を目視で確認することで溶接状態の良否を判定している。しかし、目視による裏波の確認が困難な配管、容器などの中空部を有する溶接構造物では超音波探傷試験や放射線透過試験といった非破壊検査により溶接状態の良否を判定する必要がある。裏波を形成する溶接構造においては、溶接強度を確保するために接合部に溶け込み不良を生ずることなく溶接ビードが外面から内面まで完全に溶け込んでいることを非破壊検査により判定している。

例えば、特許文献２には、超音波探傷による非破壊検査で行う溶け込み不良による溶接欠陥の検出に対応可能な突合せ溶接継手の開示がある。それによれば、被溶接材の突合せ位置の一方側から溶接する突合せ溶接継手において、少なくとも一方の被溶接材について、溶接施工側とは反対側における他方の被溶接材と対向するエッジ部に面取を施した突合せ溶接継手とすることで、溶け込み不良の場合に面取を施した部分で超音波の反射エコーが大きくなるようにして、溶け込み不良を判定するというものである。

特開２００９−２９１８２８号公報 特開平６−１６７４７９号公報

しかしながら、排気系部品や特許文献１に記載された配管のように、その内面に裏波を形成させない溶接構造においては、接合部の所定の溶接強度を得るために、必要な溶け込み深さを確保しつつ、一方では流体への抵抗、乱流、その剥離、脱落といった裏波に起因する不具合を生じないように、配管の内面に裏波が突出していないことが要求される。したがって、裏波を形成させない溶接構造物の接合部の溶接状態の良否を判定する場合には、溶接ビード深さが不足した溶け込み不良と、溶接ビード深さが過剰な内面への裏波の突出不良と、の両方を判定する必要がある。特許文献２に記載の溶接継手では、溶接ビード深さが不足した溶け込み不良は判定できても、溶接ビード深さが過剰な内面への裏波の突出不良は判定できない。

本発明は、上記の従来技術の課題に鑑み、裏波を形成しない突合せ溶接において、溶接ビード深さが不足した溶け込み不良と、溶接ビード深さが過剰で内面への裏波の突出不良とを検出可能で、以て接合部における溶接状態の良否を判定することができる溶接用開先、溶接構造及びその検査方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の溶接用開先は、一対の部材同士を突合せ溶接するための開先であって、両部材の端部には、突合されて形成される開先部とルート面とを設けるとともに、少なくとも一方の部材のルート面に第１及び第２の凹部を設け、前記第１の凹部は溶接ビードが到達する位置に形成され、前記第２の凹部は部材の裏面に隣接して形成され、前記第１及び前記第２の凹部は、ルート面間に画成された角形状の空隙からなり、前記空隙は隅部または角部を有していることを特徴とする。

本発明の溶接用開先において、両部材の対向する前記ルート面を凹凸形状に形成して、両部材がお互いに嵌合可能なインロー構造とすることができる。

本発明の溶接用開先において、前記ルート面間にルート間隔を設けることができる。また前記第２の凹部を部材の裏面に形成した面取とすることができる。

また、本発明の溶接構造は、前述の本発明の溶接用開先を用いて、一対の部材同士を突合せ溶接により接合した溶接構造であって、開先部とルート面とを突合して、開先部からルート面へ向けて溶け込んだ溶接ビードにより接合した溶接構造において、前記第１の凹部は到達した溶接ビードで埋められ、前記第２の凹部は溶接ビードが到達していないことを特徴とする。

また、本発明の検査方法は、前述の本発明の溶接用開先を用いて構成された溶接構造の検査方法であって、開先部とルート面とを突合せて、開先部からルート面へ向けて溶け込んだ溶接ビードにより溶接した接合部に対して、超音波探触子を部材の表面から接触させてルート面に向けて超音波を照射し、前記第１及び前記第２の凹部の有無を検出することにより、前記接合部の溶接状態の良否を判定することを特徴とする。

本発明の溶接用開先、溶接構造及びその検査方法によれば、裏波を形成しない突合せ溶接において、溶接ビード深さが不足した溶け込み不良と、溶接ビード深さが過剰で内面への裏波の突出不良とを検出可能となるので、接合部における溶接状態の良否を判定することができる。

本発明の一実施形態における突合せ溶接前の溶接用開先の断面図である。 図１の溶接用開先の破線で囲んだルート面の拡大図である。 本発明の他の実施形態における突合せ溶接前の溶接用開先のルート面を例示する断面図である。 図１の溶接用開先を用いて突合せ溶接後の接合部の断面であって、溶接ビード深さが良好で溶接状態が適正とされる場合の溶接構造とその検査の様子を示す説明図である。 図１の溶接用開先を用いて突合せ溶接後の接合部の断面であって、溶接ビード深さが不足した溶け込み不良により溶接状態が不適正とされる場合の溶接構造とその検査の様子を示す説明図である。 図１の溶接用開先を用いて突合せ溶接後の接合部の断面であって、溶接ビード深さが過剰で内面への裏波の突出不良により溶接状態が不適正とされる場合の溶接構造とその検査の様子を示す説明図である。

以下、本発発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。

［１］溶接用開先の形状

図１は本発明の一実施形態における突合せ溶接前の溶接用開先１００の断面図である。図１に示すように、本発明の溶接用開先１００は、一対の部材である同径の配管１、２の端部１ａ、２ａを突合せ、突合せて形成された開先部３に対して片面よりアーク溶接やレーザー溶接を行って配管１、２を裏波を形成することなく接合するために用いられる。溶接により接合された配管１、２から構成される管状部材を、例えば自動車等の内燃機関の排気系部品とすれば、配管１、２内は排気ガスの通路となり高温の排気ガスが流れる。配管１、２は、例えば、それぞれその厚さが約５ｍｍ、内面の直径が約４７ｍｍの円筒状に形成されている。なお、図１で二点鎖線で囲んだ領域は、溶接後に溶接ビードが溶け込んだ接合部Ａを示す。

図１に示すように、本実施形態の溶接用開先１００は、配管１、２の端部１ａ、２ａの径方向外側に、それぞれ傾斜部１ｂ、２ｂ及び平坦部１ｃ、２ｃが形成されており、配管１、２が突合された状態では略Ｖ型に画成される開先部３を設けている。なお、開先部３の形状や寸法は、被溶接物の材質、肉厚、溶接方法によって適宜選択されるもので、例えばその形状は図１に図示した略Ｖ型に限定されるものではなく、片面突合せ溶接において通常用いられるＩ型、Ｙ型、Ｖ型、レ型、Ｊ型、及びＵ型等の種々の形状を採用できる。

また配管１、２の端部１ａ、２ａの径方向内側には、配管１、２を突合せる際に当接されるルート面１０、２０を設けている。さらに少なくとも一方の部材である配管１のルート面１０には、開先部３の平坦部１ｃから裏面１ｅまでの区間に、第１の凹部１１及び第２の凹部１２を設けている。

第１の凹部１１は、溶接後の検査の際に溶接ビード深さが不足した溶け込み不良を検出するために設けるもので、ルート面１０、２０の溶接ビードが到達する位置に形成されている。ここで溶接ビードが到達する位置とは、配管１、２の表面１ｄ、２ｄから裏面１ｅ、２ｅに向かって設定される接合部Ａの所望の溶接ビードの長さＤ（以下、「溶接ビード深さ」ということがある）において、溶接ビードの最も深度の深い先端位置をいう。溶接ビードの長さＤは、一対の配管１、２の接合部Ａが所定の溶接強度を得るために必要な下限値となるように適宜設計により求められて設定される。そして第１の凹部１１は、溶接ビードが到達するその先端位置に対応する位置に一致させて形成されている。一方、第２の凹部１２は、溶接後の検査の際に溶接ビード深さが過剰で配管１、２の内面、即ち裏面１ｅ、２ｅへの裏波の突出不良を検出するために設けるもので、配管１の裏面１ｅに隣接して形成されている。

凹部１１、１２の詳細について図２を参照して説明する。図２は図１の溶接用開先１００の破線で囲んだルート面１０、２０の拡大図である。第１の凹部１１及び第２の凹部１２は、それら凹部１１、１２に溶接ビードが溶け込んで凹部１１、１２が溶接金属により埋められない場合に、凹部１１、１２に向けて照射された超音波を反射させるための空間である空隙３１、３２からなる。空隙３１、３２は、ルート面１０、２０間に画成された、軸方向に垂直な断面視で、角形状に形成されるとともに、超音波を効果的に反射させるための隅部３１ａ、３２ａを有している。本実施形態の空隙３１、３２は、いずれもルート面１０、２０間で三角形に画成されてなる。なお、本実施形態の溶接用開先１００は、一方の部材である配管１にのみ第１の凹部１１及び第２の凹部１２を設けた態様を例示したが、例えば第１の凹部１１を一方の部材である配管１に、第２の凹部１２を他方の部材である配管２に設けてもよい。

空隙３１、３２の軸方向の間隙の寸法Ｘ１、Ｘ２及び径方向の間隙の寸法Ｙ１、Ｙ２は超音波の有効な反射源とするために０．３〜１．０ｍｍに設定することが好ましい。また、空隙３１、３２の斜面Ｚ１、Ｚ２が配管１、２が当接されるルート面１０、２０に対してなす角度θ１、θ２はいずれも３０°〜６０°に設定することが好ましく、４５°とするのがより好ましい。空隙３１、３２に斜面Ｚ１、Ｚ２を形成すれば、超音波を確実に反射させるための有効な反射源となって高いレベルの反射エコーが得られるので、溶接状態の判定精度の向上に寄与して好ましい。ここで第２の凹部１２は裏面１ｅに面取として形成されている。第２の凹部１２を面取とすることで、空隙３２の斜面Ｚ２を機械加工により容易に形成することができる。本発明の溶接用開先１００は、第１の凹部１１及び第２の凹部１２を設けているので、裏波を形成しない突合せ溶接において、接合部における溶接状態の良否を判定するために好適に構成されている。

本発明の溶接用開先は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。即ち、溶接後の検査の際に、溶接ビード深さが不足した溶け込み不良を検出するための第１の凹部と、溶接ビード深さが過剰で配管の内面への裏波の突出不良を検出するため第２の凹部とを配管のルート面に設けていれば、図１、図２に示したもの以外の形状の開先であってもよく、例えば図３（ａ）〜（ｈ）に示すようなものが考えられる。図３は本発明の他の実施形態における突合せ溶接前の溶接用開先のルート面を例示する断面図である。なお、図３（ａ）〜（ｈ）において図１、図２で図示した実施形態の構成と同一又は共通する構成は同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図３（ａ）〜（ｈ）に図示する態様の溶接用開先１００においても、ルート面１０、２０には、開先部３の平坦部１ｃから裏面１ｅまでの区間に、溶け込み不良を検出するための第１の凹部１１と、裏波の突出不良を検出するため第２の凹部１２とを設けている。図３に示す空隙３１、３２の形状は、必ずしも三角形に限らず四角形や台形など角形状に形成されるとともに、超音波を効果的に反射させるために、隅部３１ａ、３２ａ、角部３１ｂ、３２ｂのうちのいずれか２つを有している。図３中の空隙３１、３２における軸方向の間隙の寸法、径方向の間隙の寸法及び斜面がルート面１０、２０に対してなす角度は、図２で上述した範囲の値であることが好ましい。図３（ａ）〜（ｈ）に示す溶接用開先１００は、裏波を形成しない突合せ溶接において、接合部における溶接状態の良否を判定するために好適に構成されている。

図３（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）及び（ｈ）で示す溶接用開先１００は、ルート面１０、２０間にルート間隔４０を設けている。このうち（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に図示のものは、第１の凹部１１と第２の凹部１２とを画成する境界は存在せず、両者は実質的に一体のものとして設けられ、溶接後の検査の際に照射された超音波を反射させるための空隙３１、３２も実質的に一体のものとして画成されてなる。そして第１の凹部１１の空隙３１には、溶け込み不良を検出するための隅部３１ａが形成され、第２の凹部１２の空隙３２には、裏波の突出不良を検出するための角部３２ｂが形成されている。

ルート間隔４０を設けることで、溶接時の凝固収縮によってルート面１０、２０同士が当接することで発生する残留応力を緩和して、溶接強度を向上することができる。ルート間隔４０の幅Ｇは、その寸法が小さすぎると、溶接時の凝固収縮によってルート間隔４０が密着して残留応力の緩和効果が減少し、また検査の際に照射された超音波が透過して反射エコーが得られなくなるため、０．３ｍｍ以上とすることが好ましい。一方、その寸法が大きすぎると、溶接時に溶接金属がその隙間から溶け落ちる、いわゆる溶接垂れにより裏波を形成し易くなるため、１．０ｍｍ以下とすることが好ましい。

図３（ｅ）〜（ｈ）で示す溶接用開先１００は、両部材である配管１、２の対向するルート面１０、２０を、凹凸形状に形成して、両部材である配管１、２がお互いに嵌合可能なインロー構造としている。具体的には、ルート面１０、２０での径方向内側において、ルート面１０には軸方向に陥没する凹部５０を設け、ルート面２０には軸方向に突出する凸部６０を設けている。凸部６０を凹部５０に挿入することで両部材である配管１、２がお互いに嵌合される。配管１、２の対向するルート面１０、２０に凹凸形状を形成し、インロー構造として嵌合することで、配管１と配管２とを突合せる際の芯出し精度が向上して芯ズレを抑えることができ、また芯出し作業を容易かつ効率的に行うことができる。図３（ｅ）〜（ｈ）で示す溶接用開先１００では、凹部５０及び凸部６０からなる一組の凹凸形状によりインロー構造を構成する態様を例示したがこれに限らず、複数の凹部及び凸部を設けて、二組以上の凹凸形状によりインロー構造を構成することもできる。

［２］溶接構造

図４は図１の溶接用開先を用いて突合せ溶接後の接合部の断面であって、溶接ビード深さが良好で溶接状態が適正とされる場合の溶接構造とその検査の様子を示す説明図である。本発明の溶接構造２００は、前述した本発明の溶接用開先１００を用いて、一対の部材である配管１、２の端部１ａ、２ａ同士を芯出ししながら当接して、開先部３とルート面１０、２０とを突合せた後、開先部３に対して図視上方の片面より溶接ワイヤを供給しながらアーク発生やレーザー照射により端部１ａ、２ａを溶融することで、突合せ溶接により一体に接合した管状部材を構成するものである。突合せ溶接を、配管１、２の端部１ａ、２ａの円周方向に連続的に施すことで、開先部３からルート面１０、２０へ向けて溶け込んだ溶接金属からなる溶接ビードＢによって形成された接合部（図１中の符号Ａで示す）を有する配管１、２の溶接構造２００が構成される。

図４に示すように、溶接ビードＢは径方向（深さ方向）でその先端が開先部３に隣接する第１の凹部１１に到達しているものの、配管１の裏面１ｅに隣接する第２の凹部１２には到達していない。即ち、溶接構造２００において、第１の凹部１１はその空隙３１が到達した溶接ビードＢで埋められ、一方、第２の凹部１２はその空隙３２には溶接ビードＢが到達していない構成からなる。

第１の凹部１１は、接合部が所定の溶接強度を得るために必要な溶接ビードＢの長さＤ（溶接ビード深さ）に対応して、溶接ビードＢの先端が到達する位置に形成されている。従って第１の凹部１１の空隙３１が到達した溶接ビードＢで埋められていることは、図４に示す溶接構造２００は、接合部が溶接強度を確保して溶接されていることを意味する。一方、第２の凹部１２は、溶接ビードＢが到達していないので、その空隙３２は溶接ビードＢで埋められることなく空間が残存している。第２の凹部１２には溶接ビードＢが到達していないので、配管１、２の裏面１ｅ、２ｅには、溶接金属からなる溶接ビードＢが露出していない、即ち裏波を形成していない。

このように図４に示す溶接構造２００は、溶接ビードＢの長さＤに過不足がなく良好で、溶接強度を確保しつつ裏波を形成しない、溶接状態が適正な構造をなしている。

［３］溶接構造の検査方法

次に、図４〜図６を参照しつつ、本実施形態に係る溶接構造の検査方法について説明する。図４は前述したように、溶接ビード深さが良好で溶接状態が適正とされる場合の溶接構造とその検査の様子を示す説明図である。ここでは本発明の検査方法として、前述の図１で示した実施形態の溶接用開先１００を用いて構成された溶接構造２００に対して、超音波探傷試験による非破壊検査により、溶け込み不良及び裏波の突出不良を検出して溶接状態を判定する場合について説明する。例えば、超音波探傷試験機は、日立エンジニアリング・アンド・サービス社製ＥＳ３５００を、超音波探触子９０は、７ＭＨｚ、１０ｍｍ×１０ｍｍ角のアレイ探触子を、接触触媒は、グリセリンペーストを用いて検査することができる。

図４に示すように、開先部３とルート面１０、２０とを突合せて、開先部３からルート面１０、２０へ向けて溶け込んだ溶接ビードＢにより溶接した接合部に対して、超音波探触子９０を一方の部材である配管１の表面１ｄから接触触媒を介して接触させて超音波探傷試験を行う。即ち超音波探触子９０から配管１、２のルート面１０、２０に向けて超音波Ｓを照射（送信）し、その超音波Ｓの反射エコーを超音波探触子９０で受信して、図示しない超音波探傷試験機により計測する。そして第１の凹部１１及び第２の凹部１２から反射される超音波Ｓの反射エコーの有無を検出することにより、凹部１１、１２の有無を判断して接合部の溶接状態の良否を判定する。

なお、超音波探触子９０は、第１の凹部１１及び第２の凹部１２に向けて超音波Ｓを照射可能なように配管１の軸方向に移動自在に配置されている。凹部１１、１２からの超音波Ｓの反射エコー高さが所定の基準値以上の場合は反射波が有りで、凹部１１、１２は溶接ビードＢで埋められずに残存する（凹部有り）と判断し、反射エコー高さが所定の基準値未満の場合は反射波が無しで、凹部１１、１２は溶接ビードＢで埋められた（凹部無し）と判断する。なお、反射エコー高さの基準値は被溶接物の材質、肉厚、超音波の出力レベル、周波数等によって適宜選択される。

図４に示す溶接構造２００は、前述したように溶接ビードＢの長さＤが良好で溶接状態が適正な状態を示している。図４に示す溶接構造２００を超音波探傷試験で検査する場合、第１の凹部１１は、溶接ビードＢで埋められているので超音波探触子９０から照射された超音波Ｓは第１の凹部１１で反射することなく溶接ビードＢを透過（符号Ｓの実線の矢印で示す）する。この結果、超音波探触子９０で小さな反射波しか検出されず反射エコー高さは基準値より小さくなるので、反射波が無しで第１の凹部１１は無いと判断されて、溶け込み不良は生じていないと判定することができる。

一方、第２の凹部１２は、溶接ビードＢで埋められずに空隙３２が残存しているので超音波探触子９０から照射された超音波Ｓは第２の凹部１２の空隙３２が有する隅部３２ａで確実に反射（符号Ｓの一点鎖線の矢印で示す）される。この結果、超音波探触子９０で大きな反射波が検出されて反射エコー高さは基準値より大きくなるので、反射波が有りで第２の凹部１２は有ると判断されて、裏面１ｅ、２ｅへの裏波の突出不良は生じていないと判定することができる。

超音波探触子９０から照射された超音波Ｓが、第１の凹部１１では、反射することなく溶接ビードＢを透過して反射波が無く、一方、第２の凹部１２では、確実に反射されて、反射波が有る場合には、第１の凹部１１は無いと判断されて溶け込み不良は生じおらず、かつ第２の凹部１２は有ると判断されて裏波の突出不良は生じていない、即ち溶接ビード深さが良好で溶接状態が適正と判定することができる。

次に溶接ビード深さが不足した溶け込み不良の場合について図５を用いて説明する。図５は、図１の溶接用開先１００を用いて突合せ溶接後の接合部の断面であって、溶接ビード深さが不足した溶け込み不良により溶接状態が不適正とされる場合の溶接構造とその検査の様子を示す説明図である。

図５の溶接構造２００では、溶接ビードＢの長さＤが不足した溶け込み不良の状態を示している。図５に示す溶接構造２００を超音波探傷試験で検査する場合、第１の凹部１１は、溶接ビードＢで埋められずに空隙３１が残存しているので照射された超音波Ｓは第１の凹部１１の空隙３１が有する隅部３１ａで確実に反射（符号Ｓの実線の矢印で示す）されて、反射エコー高さは基準値より大きくなる。また、第２の凹部１２も溶接ビードＢで埋められずに空隙３２が残存しているので照射された超音波Ｓは空隙３２が有する隅部３２ａで確実に反射（符号Ｓの一点鎖線の矢印で示す）されて、反射エコー高さは基準値より大きくなる。

超音波探触子９０から照射された超音波Ｓが、第１の凹部１１及び第２の凹部１２のいずれでも反射エコー高さが基準値より大きく、反射波が有る場合には、第１の凹部１１及び第２の凹部１２のいずれも有ると判断されて、溶け込み不良が生じていると判定することができる。

さらに溶接ビード深さが過剰で配管の内面への裏波の突出不良の場合について図６を用いて説明する。図６は、図１の溶接用開先を用いて突合せ溶接後の接合部の断面であって、溶接ビード深さが過剰で内面への裏波の突出不良により溶接状態が不適正とされる場合の溶接構造とその検査の様子を示す説明図である。

図６の溶接構造２００では、溶接ビードＢの長さＤが過剰で裏波の突出不良の状態を示している。図６に示す溶接構造２００を超音波探傷試験で検査する場合、第１の凹部１１は、溶接ビードＢで埋められているので照射された超音波Ｓは第１の凹部１１で反射することなく溶接ビードＢを透過（符号Ｓの実線の矢印で示す）して、反射エコー高さは基準値より小さくなる。また、第２の凹部１２も溶接ビードＢで埋められているので照射された超音波Ｓは第２の凹部１２で反射することなく溶接ビードＢを透過（符号Ｓの一点鎖線の矢印で示す）して、反射エコー高さは基準値より小さくなる。

超音波探触子９０から照射された超音波Ｓが、第１の凹部１１及び第２の凹部１２のいずれでも反射エコー高さが基準値より小さく、反射波が無い場合には、第１の凹部１１及び第２の凹部１２のいずれも無いと判断されて、裏波の突出不良が生じていると判定することができる。

図４〜図６を用いて説明したように、本発明の溶接構造２００の検査方法によれば、溶接ビードＢの深さが不足した溶け込み不良と、溶接ビードＢの深さが過剰で内面への裏波の突出不良とを検出可能としたので、裏波を形成しない突合せ溶接において接合部における溶接状態の良否を確実に判定することができる。

１、２：配管
１ａ、２ａ：端部
１ｂ、２ｂ：傾斜部
１ｃ、２ｃ：平坦部
１ｄ、２ｄ：表面
１ｅ、２ｅ：裏面
３：開先部
１０、２０：ルート面
１１：第１の凹部１１
１２：第２の凹部１２
３１：第１の凹部１１の空隙
３２：第２の凹部１２の空隙
３１ａ、３２ａ：隅部
３１ｂ、３２ｂ：角部
４０：ルート間隔
５０：凹部
６０：凸部
１００：溶接用開先
２００：溶接構造
Ａ：接合部
Ｂ：溶接ビード
Ｓ：超音波

Claims (6)

1. 一対の部材同士を突合せ溶接するための開先であって、両部材の端部には、突合されて形成される開先部とルート面とを設けるとともに、少なくとも一方の部材のルート面に第１及び第２の凹部を設け、前記第１の凹部は溶接ビードが到達する位置に形成され、前記第２の凹部は部材の裏面に隣接して形成され、前記第１及び前記第２の凹部は、ルート面間に画成された角形状の空隙からなり、前記空隙は隅部または角部を有していることを特徴とする溶接用開先。
2. 請求項１に記載の溶接用開先であって、両部材の対向する前記ルート面を凹凸形状に形成して、両部材がお互いに嵌合可能なインロー構造としたことを特徴とする溶接用開先。
3. 請求項１又は請求項２に記載の溶接用開先であって、前記ルート面間にルート間隔を設けたことを特徴とする溶接用開先。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の溶接用開先であって、前記第２の凹部が部材の裏面に形成した面取であることを特徴とする溶接用開先。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の溶接用開先を用いて、一対の部材同士を突合せ溶接により接合した溶接構造であって、開先部とルート面とを突合して、開先部からルート面へ向けて溶込んだ溶接ビードにより接合した溶接構造において、前記第１の凹部は到達した溶接ビードで埋められ、前記第２の凹部は溶接ビードが到達していないことを特徴とする溶接構造。
6. 請求項５に記載の溶接構造の検査方法であって、開先部とルート面とを突合せて、開先部からルート面へ向けて溶け込んだ溶接ビードにより溶接した接合部に対して、超音波探触子を部材の表面から接触させてルート面に向けて超音波を照射し、前記第１及び前記第２の凹部の有無を検出することにより、前記接合部の溶接状態の良否を判定することを特徴とする溶接構造の検査方法。

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