JP2015208771A - 自動ティグ裏波溶接の開先収縮抑制方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 鋼材1Aと鋼材1Bを突合せて開先部2を形成して行う自動ティグ裏波溶接において、上記開先部2内の全長に亘り、かつ開先部2のルートフェイス部3Aとルートフェイス部3Bの間に嵌合し、かつ連続するスペーサー4を設け、当該連続するスペーサー4は、溶接トーチ5の電極5aからのアーク5bの熱で溶加棒12と共にキーホール13を形成しながら溶融して溶着金属の一部となり、連続する均一な裏波を形成することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
図7はタンクの建設等で行う自動ティグ裏波溶接方法の1例を示すもので、(A)は縦方向、(B)は水平方向の突合せ継手の例を示す。また、図8は図7(A)または(B)の突合せ継手を拡大した断面説明図である。これらの各図に共通する同一名称の部材には同一符号を付している。
図7および図8に示す鋼材1の突合せ継手の自動ティグ裏波溶接は、開先部2の幅が狭い側に裏波酸化防止用の裏当て6を設け、組立用治具8と変形拘束用治具9を多数設置し、開先部2の幅が広い側から溶接トーチ5の電極5aよりアーク5bを発生して、溶加棒12を溶融して行う溶接方法である。
このような自動ティグ裏波溶接で効率良く良質な裏波を形成するためには、溶接時の裏波の酸化を抑制し、開先部2の裏波形成に必要なルート間隔Lを維持することが求められる。
しかし、大入熱を用いて溶接する自動溶接では、熱収縮が大きくなるため、溶接中に開先部2のルート間隔Lが大きく収縮し、裏波の形成が難しくなるという問題があった。
図7および図8に示す通り、鋼材1の開先部2の幅が狭い側に、裏波酸化防止用の裏当て6を設けて組立用治具8で支持する。また、開先部2の幅が狭い側に変形拘束用治具9を設けて、自動溶接時にルート間隔Lが収縮することを抑制しているが、多数の変形拘束用治具9が必要となり、取付け取外しの作業、治具溶接部11跡のグラインダーによる研削処理、検査や補修溶接などが増え、作業工程上効率的でない。
図7および図8に示すようなV型開先ではなく、U型に開先を加工することにより裏波溶接が容易になるが、専門の加工工具が必要となるため、加工に手間とコストを要す。
また、開先部2の溶接長さ方向の等間隔にスペーサーを挿入することにより、溶接時のルート間隔Lを確保でき、変形拘束用治具9の数を減らすことが可能になるが、スペーサーを挿入した部分の裏波形成が不可能となるだけでなく、溶接による熱収縮で開先部2が収縮して、スペーサー4が取り外せなくなる問題が生じる。
一方、裏波溶接を行わずに、開先部2の幅が広い側を溶接した後、開先部2の幅が狭い側から初層溶接部をはつり取る、所謂裏はつり実施後に溶接することにより完全溶込み継手を得ることが可能であるが、裏はつりと裏はつり後のグラインダー加工の工程が必要となり、効率的でない。
上述した通り、突合せ継手の自動ティグ溶接において裏波を得るには、多数の治具の設置や専門の加工工具等が必要となり、作業工程やコスト面で大きな問題を抱えていた。
上記の連続するスペーサー4は、未溶融の部分でルート間隔Lの熱収縮を抑制すると共に、アーク5bの熱により、開先部2近傍の鋼材1Aと鋼材1B、別途供給する溶加棒12と共に溶融池7aとなり、この溶融池7aの先端にキーホール13を形成しながら溶接を進めることで、凝固した溶融池7aが裏波ビードを形成し、完全溶込み継手が得られる。
上記の連続するスペーサー4を使用して、キーホール13を形成しながら溶接することにより、開先部2の幅が広い側から供給した不活性ガスがこのキーホール13から裏当て6の凹状溝に流通されて裏波の表面を覆うため、裏波の酸化が抑制され、良質の裏波ビードが得られる。
したがって、バックシールド用の不活性ガスを供給しなくても、良質の裏波ビードを得ることが可能になる。
本開先収縮抑制方法を採用することにより、溶接の熱収縮を拘束するための治具を削減あるいは小型化でき、かつ、治具跡処理のグラインダーによる研削作業を低減し、当該部位の検査や補修溶接の削減が可能となる。
連続するスペーサー4自身が溶加材となるので、別途供給する溶加材の量を減らすことが可能となる。
1Aと1Bは鋼材、2は開先部、3Aと3Bはそれぞれ鋼材1Aと鋼材1Bのルートフェイス部であり、開先部2の幅が狭い側に裏波酸化防止用の裏当て6を設置して、開先部2の裏波形成に必要なルート間隔Lを維持するために、開先部2内のルートフェイス部3Aとルートフェイス部3Bの間に連続するスペーサー4を嵌合して仮付け溶接して設置し、開先部2の幅が広い側から溶接トーチ5の電極5aによってアーク5bを発生し、溶加棒12と上記連続するスペーサー4を溶融して初層溶接部7を形成する。
連続するスペーサー4は、開先部2の全長に亘って、開先部2内のルートフェイス部3Aとルートフェイス部3Bの間に嵌合可能な長さを有し、必要なルート間隔Lを確保可能な幅とし、溶融時にキーホール13を形成可能な厚さとする。
連続するスペーサー4は、鋼材1Aと鋼材1B相互が同材質の場合は、被溶接材または溶加材と同材質のものを使用し、鋼材1Aと鋼材1B相互が異材の場合は、溶接金属の希釈率が適正になるものを選定して使用する。
連続するスペーサー4は、平鋼や丸鋼、フィラーワイヤ等、本溶接時にアーク5bの熱で溶融して鋼材1Aと鋼材1B間で溶接金属の一部を形成するものとする。
従来のスペーサーは、溶接による熱収縮で開先部2のルート間隔Lが狭くなると、圧縮力を受けて取り除けなくなるが、本開先収縮抑制方法の連続するスペーサー4自身は、溶加材としての機能を兼ねており、アーク5bにより溶融して裏波を形成するため、溶接後に除去する必要がなく、取扱いが容易である。
V形開先に連続するスペーサー4を使用する場合は、V形の開先加工が容易であり、従来と比べて容易に裏波形成が可能で完全溶込み継手が得られ、かつ、工期短縮によるコストの低減が可能となる。
厚板のX形開先に連続するスペーサー4を使用する場合は、完全溶込みで欠陥の無い良好な裏波が得られるため、ガウジングやグラインダー等による裏はつりが不要となり、裏はつり作業の削減による工期短縮とコストの低減が可能となる。
連続するスペーサー4は、開先部2の鋼材1Aのルートフェイス部3Aと鋼材1Bのルートフェイス部3Bの間に嵌合して仮付け溶接で設置する。5aは電極、5bはアーク、6aは裏当ての溝を示す。
破線部7bはアーク5bで溶融する範囲を示し、凝固して初層溶接部7を形成する。
連続するスペーサー4は、開先部2の鋼材1Aのルートフェイス部3Aと鋼材1Bのルートフェイス部3Bの間に嵌合して仮付け溶接して設置する。
本開先収縮抑制方法は、加工が容易なV形開先等に、連続するスペーサー4を嵌合することにより、自動ティグ溶接による裏波形成を容易にする。
連続するスペーサー4は、連続する開先部2の全長に亘って、開先部2内のルートフェイス部3Aとルートフェイス部3Bの間に嵌合可能な長さを有し、必要なルート間隔Lを確保可能な幅とし、溶融時にキーホール13を形成可能な厚さとするので、キーホール13を維持しながら溶接を行うことが可能になり、健全な裏波ビードが形成可能となる。
本開先収縮抑制方法において連続するスペーサー4は、未溶融の部分でルート間隔Lの熱収縮を抑制すると共に、アーク5bの熱で開先部2近傍の鋼材1Aと鋼材1B、別途供給する溶加棒12と共に溶融池7aとなり、この溶融池7aの先端にキーホール13を形成しながら溶接を進めることで、凝固した溶融池7aが裏波ビードを形成し、完全溶込み継手が得られる。
上記の連続するスペーサー4を使用して、この溶融池7aの先端にキーホール13を形成しながら矢印の方向に溶接を行うことにより、開先部2の幅が広い側から供給した不活性ガスがこのキーホール13から裏当て6の凹状溝に流通されて裏波の表面を覆うため、裏波の酸化が抑制され、良質の裏波ビードが得られる。
したがって、バックシールド用の不活性ガスを供給しなくても、良質の裏波ビードを得ることが可能になる。
鋼材1Aと鋼材1Bが異材の場合は、溶接金属の希釈率が適正になる材質の連続するスペーサー4を選定して使用することで、適正な化学成分を含んだ溶接金属を得ることが可能である。
したがって、本開先収縮抑制方法では、被溶接材である鋼材1Aと鋼材1B相互が同材質または異材どちらの場合においても、割れの出ない良質な溶接金属を得ることが可能である。
このように、連続するスペーサー4を使用することにより、溶接による熱収縮を防止するための変形拘束用治具9を従来と比べて削減あるいは小型化でき、かつ治具跡処理のグラインダーによる研削作業を低減し、当該部位の検査や補修溶接を削減することが可能となる。
鋼材1C、鋼材1Dの水平継手の開先部2に、連続するスペーサー4を仮付け溶接し、開先部2の幅が狭い側に裏当て6、組立用治具8、変形拘束用治具9、楔10を設置し、表面側から溶接トーチ5によって溶接を行う。
このように、連続するスペーサー4を使用することにより、溶接による熱収縮を防止するための変形拘束用治具9を従来工法と比べて削減あるいは小型化でき、かつ治具跡処理のグラインダーによる研削作業を低減し、当該部位の検査や補修溶接を削減することが可能となる。
上下に位置する鋼材1C、1Dの水平継手の開先部2の鋼材1Cのルートフェイス部3Cと鋼材1Dのルートフェイス部3Dの間に、連続するスペーサー4を嵌合して仮付け溶接し、裏当て6を開先部2の幅が狭い側に当てて、開先部2の幅が広い側から溶接トーチ5で溶接する。
5aは電極、5bはアーク、6aは裏当て溝を示す。
破線部7bはアーク5bで溶融させる範囲を示し、凝固して初層溶接部7を形成する。
2 開先部
3 ルートフェイス部
4 連続するスペーサー
5 溶接トーチ
6 裏当て
7 初層溶接部
8 組立用治具
9 変形拘束用治具
10 楔
11 治具溶接部
12 溶加棒
13 キーホール
Claims (3)
- 鋼材1Aと鋼材1Bを突合せて開先部2を形成して行う自動ティグ裏波溶接において、
上記開先部2内の全長に亘り、かつ開先部2のルートフェイス部3Aとルートフェイス部3Bの間に嵌合し、かつ連続するスペーサー4を設け、当該連続するスペーサー4は、溶接トーチ5の電極5aからのアーク5bの熱で溶加棒12と共にキーホール13を形成しながら溶融して溶着金属の一部となり、連続する均一な裏波を形成することを特徴とする自動ティグ裏波溶接の開先収縮抑制方法。 - 上記連続するスペーサー4を設ける開先部2は、V形開先またはX形開先であることを特徴とする請求項1記載の自動ティグ裏波溶接の開先収縮抑制方法。
- 上記連続するスペーサー4は、鋼材1Aと鋼材1B相互が同材質の場合は被溶接材または溶加材と同材質とし、異材の場合は溶接金属の希釈率が適正になる材質であることを特徴とする請求項1または2記載の自動ティグ裏波溶接の開先収縮抑制方法。
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