JP2018083202A - ガウジングレス完全溶込み溶接方法及び溶接継手 - Google Patents

Abstract

【課題】ルートギャップが空いている場合や、組立精度が低く、ルートギャップが不均一の場合においても、溶接欠陥を抑制して、レ型開先、Ｋ型開先のいずれでも、半自動溶接および自動溶接を適用可能なガウジングレス完全溶込み溶接方法及び溶接継手を提供する。
【解決手段】レ型開先またはＫ型開先の溶接において、第１鋼板１１と第２鋼板１２の間で、溶接トーチ３１を溶接進行方向の前方へ向かって第２鋼板１２のウィービング端Ｐ２まで移動させ、該ウィービング端Ｐ２から溶接進行方向に対して後方へ向かって第1鋼板１１のウィービング端Ｐ１まで移動させるウィービングを繰り返えしながら、１３０〜３００Ａの初期溶接ビードの溶接電流で初期溶接ビード２１を形成した後、表側から単層層盛り溶接し、さらに裏側に２８０〜４５０Ａの裏側溶接電流で単層または多層盛り溶接を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガウジングレスによりレ型開先またはＫ型開先を溶接するガウジングレス完全溶込み溶接方法及び溶接継手に関する。

従来、裏当金方式を用いないレ型開先継手およびＫ型開先継手の完全溶込み溶接では、初層の溶接後、初めに溶接した板面の反対側から初層部および初層で発生した溶接欠陥をきれいに除去、清浄（裏はつり、ガウジング）し、溶接箇所（開先）を最適な状態に整えた後、再度溶接を行っていた。

しかしながら、ガウジングによる完全溶込み溶接は、裏当金方式の溶接と比較して作業能率が劣ることや、ガウジングや再溶接に高度の技量や経験が必要となる。また、ガウジングの精度（深さや表面の形状）が安定せず、低い組立精度によりルートギャップが広い場合には、裏側に抜け落ちが発生しやすくなるため、溶接欠陥の発生やガウジングが困難になるという課題があった。また、溶接ロボットにより溶接する場合には、同様の課題に加えて、裏側の狙い位置の設定が困難となる課題がある。

特許文献１および特許文献２には、ガウジングレスの完全溶込み溶接方法が開示されている。特許文献１は、大電流パルスＭＡＧによるＩ型開先、レ型開先またはＫ型開先を有するＴ型継手のガウジングレス完全溶込み溶接方法であって、溶接入熱量、裏ビード脚長、溶接電流、溶接速度、パルス条件、ワイヤ狙い位置、移動角、シールドガス流量を規定することにより、裏はつりを行うことなく、欠陥の無い溶接を可能として作業効率の向上を図っている。

また、特許文献２は、Ｋ型開先継手において、ガウジングを行うことなく、両面とも自動溶接により溶接を行い得る両面開先溶接方法であって、第１厚板と、Ｋ型開先が形成された第２厚板とを、一対の溶接トーチを使用して両側から溶接を行う。その際に、開先部におけるルートフェイスの幅を２〜４ｍｍの範囲にするとともに、溶接電流を２８０〜３２０Ａの範囲内で行うことにより、ガウジングを行う必要がなく、自動溶接にて両側開先を一度に溶接して、溶接時間の短縮化を図っている。

特開２００７−３８２８８号公報 特開平１１−５８００１号公報

しかしながら、特許文献１によると、溶接条件が制約されており、ルートギャップが空いている場合、またはルートギャップが不均一な場合には対応することができず、抜け落ちによる空隙が発生する可能性がある。また、溶接ロボットにより溶接する場合に生じる裏側の狙い位置の設定が困難となる課題は解決されていない。
また、特許文献２によると、レ型開先には適用できないなど、開先形状に対する自由度が低く、改善の余地があった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ルートギャップが空いている場合や、組立精度が低く、ルートギャップが不均一の場合においても、溶接欠陥を抑制して、レ型開先、Ｋ型開先のいずれの継手でも、半自動溶接および自動溶接を適用可能なガウジングレス完全溶込み溶接方法及び溶接継手を提供することである。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）レ型開先またはＫ型開先を形成する第１鋼板と第２鋼板とをガウジングを行わずに溶接するガウジングレス完全溶込み溶接方法であって、
前記レ型開先の開先を有する側、又は前記Ｋ型開先のより小さい開先角度を有する側を表側としたとき、
前記表側から、前記第１鋼板と前記第２鋼板の間で、溶接トーチを溶接進行方向の前方へ向かって前記第２鋼板のウィービング端まで移動させ、前記第２鋼板の前記ウィービング端に到着すると、前記溶接進行方向に対して後方へ向かって前記第１鋼板のウィービング端まで移動させるウィービングを、前記第１鋼板と前記第２鋼板とで繰り返えしながら、１３０〜３００Ａの溶接電流で、前記第１鋼板と前記第２鋼板の間に連続した１層または複数層の初期溶接ビードを形成する工程と、
前記表側から単層または多層盛り溶接を行う工程と、
裏側から単層または多層盛り溶接を行う工程と、
を備えることを特徴とするガウジングレス完全溶込み溶接方法。
（２）前記初期溶接ビードは、前記溶接トーチから送給される消耗式電極で溶接することで形成され、
前記溶接トーチのトーチ角度は、表側開先角度／２〜表側開先角度／２＋５°の範囲であることを特徴とする（１）に記載のガウジングレス完全溶込み溶接方法。
（３）前記初期溶接ビードは、前記溶接トーチから送給される消耗式電極で溶接することで形成され、
前記ウィービングは、前記消耗式電極の前記溶接トーチからの突出し長さが一定になるように制御して行うことを特徴とする（１）または（２）に記載のガウジングレス完全溶込み溶接方法。
（４）前記ウィービングにおいて、
前記溶接トーチを前記溶接進行方向の前方へ向かって前記第２鋼板側の前記ウィービング端まで移動させる際、前記溶接トーチの軌道と、前記溶接進行方向とのなす角度である前方移動角度βは、１８５°以上２５０°以下であり、
前記溶接トーチを前記溶接進行方向に対して後方へ向かって前記第１鋼板側の前記ウィービング端まで移動させる際、前記溶接トーチの軌道と、前記溶接進行方向と反対方向とのなす角度である後方移動角度αは、５°以上８５°以下であって、
前記後方移動角度αと前記前方移動角度βとの関係が、α＞（β−１８０）であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のガウジングレス完全溶込み溶接方法。
（５）前記ウィービングにおいて、
前記第１鋼板側の前記ウィービング端での第１アーク電圧、及び前記第２鋼板側の前記ウィービング端での第２アーク電圧の少なくともいずれか一方を、前記両ウィービング端の中間位置のアーク電圧よりも高く、または低くするように制御し、前記第１アーク電圧が前記第２アーク電圧よりも低くなることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載のガウジングレス完全溶込み溶接方法。
（６）前記裏側から行う前記単層または多層盛り溶接の裏側溶接電流は、２８０〜４５０Ａであって、
前記裏側溶接電流と前記初期溶接ビードの溶接電流との比（裏側溶接電流／初期溶接ビードの溶接電流）は、１．２〜２．６であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載のガウジングレス完全溶込み溶接方法。
（７）前記初期溶接ビードの前記裏側への突出し量は、４ｍｍ未満であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載のガウジングレス完全溶込み溶接方法。
（８）前記第１鋼板と前記第２鋼板との間のルートギャップは、１０ｍｍ以下であることを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載のガウジングレス完全溶込み溶接方法。
（９）少なくとも前記初期溶接ビードの形成工程は、
溶接ロボットを用いて、溶接前にセンシングによりルートギャップを検出する工程と、
前記ルートギャップに合わせて、前記初期溶接ビードの溶接電流を制御する工程と、
を有することを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載のガウジングレス完全溶込み溶接方法。
（１０）前記初期溶接ビードの溶接電流は、前記ルートギャップを有する場合に前記ルートギャップの値と前記初期溶接ビードの溶接電流の比が、０．０５０以下となるように制御されることを特徴とする（９）に記載のガウジングレス完全溶込み溶接方法。
（１１）（１）〜（１０）のいずれかに記載のガウジングレス完全溶込み溶接方法により溶接されることを特徴とする溶接継手。

本発明のガウジングレス完全溶込み溶接方法によれば、レ型開先またはＫ型開先の溶接において、第１鋼板と第２鋼板の間で、溶接トーチを溶接進行方向の前方へ向かって第２鋼板のウィービング端まで移動させ、該ウィービング端から溶接進行方向に対して後方へ向かって第１鋼板のウィービング端まで移動させるウィービングを繰り返えしながら、１３０〜３００Ａの初期溶接ビードの溶接電流で１層または複数層の初期溶接ビードを形成した後、表側における単層または多層盛り溶接と、裏側における単層または多層盛り溶接を行うことで、抜け落ち等の溶接欠陥の発生を抑制し、ガウジング作業を行うことなく、効率よく完全溶込み溶接することができる。

また、本発明の溶接継手によれば、上述したガウジングレス完全溶込み溶接方法によって溶接されるので、抜け落ち等の溶接欠陥のない溶接継手が効率よく得られる。

本発明に係るレ型開先を有する継手の溶接手順を説明する概略図である。 本発明に係るＫ型開先を有する継手の溶接手順を説明する概略図である。 Ｋ型開先に形成された初期溶接ビードの裏側への突出量を示す断面図である。 ウィービングにより初期溶接ビードを形成する際の溶接トーチの軌跡を示す正面図である。 図４ＡのＩＶ矢視図である。

以下、本発明の一実施形態に係るガウジングレス完全溶込み溶接方法を図面に基づいて説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態の溶接継手１０は、第１鋼板１１の端面１３を、平板状の第２鋼板１２の平坦面１４に突き合せてＴ字型に配置することで、レ型開先またはＫ型開先を形成し、形成された開先部分に対し、裏当材を用いない完全溶込み溶接にすることで形成される。
また、開先部分の溶接形態は、複数の溶接パスで形成された複数の溶接ビード２１、２２、２３によって構成されている。

図１は、第１鋼板１１の端面１３と第２鋼板１２の平坦面１４との間にレ型開先が形成される場合の溶接手順を示し、図２は、第１鋼板１１の端面１３と第２鋼板１２の平坦面１４との間にＫ型開先が形成される場合の溶接手順を示している。なお、説明の都合上、レ型開先の場合は開先を有する側、Ｋ型開先の場合は、より小さい開先角度を有する側を表側とし、反対側を裏側として説明する。ただし、開先角度が同じＫ型開先の場合には、いずれの側を表側としてもよい。また、レ型開先及びＫ型開先の表側開先角度θ１、及びＫ型開先の裏側開先角度θ２は、任意に設定される。

また、本実施形態では、このような開先部分の各溶接パスのアーク溶接方法には、溶接トーチ３１から消耗式電極３２を送給しながら溶接するガスシールドアーク溶接が採用されている。即ち、消耗式電極３２と開先との間に、溶接電源（図示せず）からの電圧を印加すると、アーク電流が流れてアークが生成され、溶接が行われる。
消耗式電極３２としてのワイヤは、ソリッドワイヤでもよく、フラックス入りワイヤ（ＦＣＷ）であってもよい。
また、シールドガスとしては、ＣＯ_２ガスや、ＡｒとＣＯ_２の混合ガスなど、任意のものが使用される。

具体的に、図１及び図２に示すように、まず、表側から、第１鋼板１１と第２鋼板１２の間に連続した初期溶接ビード２１を形成することで、ルートギャップＧを架橋して開先部分を閉塞する。その際、初期溶接ビード２１の形成は、溶接トーチ３１をウィービングしながら行い、その溶接電流は、１３０〜３００Ａに設定している。これにより、ブローホールやスラグ巻きなどの初期溶接ビード２１の溶接欠陥の発生を抑え、また、ルートギャップＧがあっても抜け落ちによる空隙の発生など裏側ビード形状の不具合を抑制する。なお、好ましくは、初期溶接ビード２１の溶接電流の下限は、１５０Ａ以上であり、上限は、２８０Ａ以下である。
なお、ルートギャップＧが０であっても初期溶接ビード２１を形成するのが好ましい。
また、ここで言う溶接電流とは、後述する残りの表側の溶接電流や裏側の溶接電流も含めて平均電流を表し、直流電流であっても、パルス波形電流であってもよい。

溶接条件によっては、第１鋼板１１と第２鋼板１２の間にルートギャップＧを設ける必要があるが、そのような場合でも、溶接トーチ３１をウィービングしながら初期溶接ビード２１を形成することで、ルートギャップＧを架橋して抜け落ちのない溶接を行うことができる。

即ち、ウィービングによる初期溶接ビード２１は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、表側から第１鋼板１１と第２鋼板１２の間で、開先形状に略沿うように、溶接トーチ３１を溶接進行方向（Ｙ方向）の前方へ向かって前方移動角度βで第２鋼板１２のウィービング端Ｐ２まで移動させた後、該ウィービング端Ｐ２から溶接進行方向に対して後方へ向かって、後方移動角度αで第１鋼板１１のウィービング端Ｐ１まで移動させるウィービングを繰り返しながら溶接して形成される。

なお、図４Ａに示すように、前方移動角度βは、第１鋼板１１側（ウィービング端Ｐ１）から第２鋼板１２側（ウィービング端Ｐ２）へ移動する(下方移動)際の溶接トーチ３１の軌道と、溶接進行方向Ｙと、反対方向のなす角度であり、後方移動角度αは、第２鋼板１２側（ウィービング端Ｐ２）から第１鋼板１１側（ウィービング端Ｐ１）へ移動する(上方移動)際の溶接トーチ３１の軌道と、溶接進行方向Ｙと反対方向とのなす角度である。

前方移動角度βは、１８５°以上、２５０°以下が好ましく、１８５°以上、２１５°以下であることがより好ましい。また、後方移動角度αは、５°以上、８５°以下が好ましく、１０°以上、４５°以下であることがより好ましい。

また、後方移動角度αと前方移動角度βとの間には、α＞（β−１８０）の関係が成立することが好ましい。α＞（β−１８０）の関係であれば、溶接トーチ３１はウィービングしながら溶接進行方向Ｙに前進して溶接することができる。

このように、第１鋼板１１と第２鋼板１２の間で溶接トーチ３１を斜めにジグザグ移動させてウィービングすれば、第１鋼板１１から第２鋼板１２への移動で形成された１層目の初期溶接ビード２１上に、第２鋼板１２から第１鋼板１１への移動で形成される２層目の初期ビードを重ねた状態で初期溶接ビード２１が形成され、ルートギャップＧがあっても架橋して開先部分を閉塞でき、抜け落ちのない、良好な初期溶接ビード２１が形成される。

また、初期溶接ビードの溶接電流は１３０〜３００Ａに設定されるが、第1鋼板１１のウィービング端Ｐ１での第１アーク電圧Ｖ１は、第２鋼板１２のウィービング端Ｐ２での第２アーク電圧Ｖ２よりも低いことが好ましい（Ｖ１＜Ｖ２）。上記した第１、及び第２アーク電圧Ｖ１，Ｖ２の関係は、第１、及び第２アーク電圧Ｖ１，Ｖ２のいずれか一方を、両ウィービング端Ｐ１，Ｐ２の中間位置Ｐ３でのアーク電圧Ｖｍよりも高く、または低くするように制御することで達成される。

このように、下向きの第１鋼板１１の端面１３に位置するウィービング端Ｐ１での第１アーク電圧Ｖ１を、中間位置Ｐ３でのアーク電圧Ｖｍより低く制御することで、第１鋼板１１のウィービング端Ｐ１でのアンダーカットが抑制される。また、上向きの第２鋼板１２の平坦面１４に位置するウィービング端Ｐ２での第２アーク電圧Ｖ２を、中間位置Ｐ３でのアーク電圧Ｖｍより高く制御することで、第２鋼板１２のウィービング端Ｐ２でのオーバーラップが抑制される。これにより、良好な形状の初期溶接ビード２１が形成される。

また、ウィービングは、溶接トーチ３１からの消耗式電極３２の突出し長さＬが一定になるように制御して行うことが好ましい。前方移動角度βでの第１鋼板１１から第２鋼板１２（ウィービング端Ｐ１からＰ２）への溶接で形成されたビードの脚長ｂ分だけ、溶接トーチ３１を表側から離間する方向（Ｘ方向）に移動させながら、後方移動角度αで第２鋼板１２から第１鋼板１１（ウィービング端Ｐ２からＰ１）へ溶接することで、消耗式電極３２の突出し長さＬを一定に維持することができ、これにより、アークが安定してスパッタが減少すると共に、アーク倣いの効果が得られる。

このように、ウィービングの溶接トーチ３１の下方（ウィービング端Ｐ１からＰ２）への溶接により第２鋼板１２にアークを当てて第２鋼板１２の母材を溶融させた後、溶接トーチ３１の上方（ウィービング端Ｐ２からＰ１）への溶接により、ルートギャップＧを溶接金属で満たすと共に、第１鋼板１１にアークを当てて第１鋼板１１の母材を溶融させることで、ルートギャップＧのある第１鋼板１１と第２鋼板１２とを架橋させる。

初期溶接ビード２１を形成する際、溶接トーチ３１のトーチ角度θは、初期溶接ビード２１の溶接欠陥抑制、及び裏側ビード形状の不具合抑制の観点から、表側開先角度θ１／２〜表側開先角度θ１／２＋５°の範囲で設定されるのが好ましい。

図３に示すように、第１鋼板１１と第２鋼板１２との間のルートギャップＧを規定する位置から、初期溶接ビード２１の裏側への突出し量ａは、４ｍｍ未満であることが好ましい。突出し量ａが４ｍｍ未満であれば、裏側ビード形状に影響されず、裏側から溶接することで完全溶接することができる。

また、各開先のルートギャップＧは、初期溶接ビード２１によって確実に架橋する観点から、１０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下がより好ましい。

次いで、図１及び図２に示すように、表側から２８０〜４００Ａの溶接電流で単層または多層（図に示す実施形態では６層）の肉盛り溶接により溶接ビード２２を形成する。

また、図１及び図２に示すように、初期溶接ビードの溶接電流より大きな２８０〜４５０Ａの裏側溶接電流で、裏側から単層または多層（図１に示す実施形態では単層、図２に示す実施形態では３層）の肉盛り溶接で溶接ビード２３を形成する。その際、裏側溶接電流と初期溶接ビードの溶接電流との比（裏側溶接電流／初期溶接ビードの溶接電流）は、１．２〜２．６であることが好ましい。このように、比較的低電流での溶接であり溶込みが浅い初期溶接ビード２１に対して、裏側から高い裏側溶接電流で溶接することで、ガウジングレスで抜け落ち、溶込み不良、溶接割れなどの溶接欠陥のない完全溶込み溶接を行う。

また、上述したガウジングレス完全溶込み溶接方法は、手動溶接に限定されず、溶接ロボットを用いた半自動溶接や自動溶接にも適用することができる。ガウジングレス完全溶込み溶接が、半自動溶接や自動溶接される場合、表側からの初期溶接ビード２１の形成は、溶接前にセンシングによりルートギャップＧを検出し、検出されたルートギャップＧに合わせて初期溶接ビードの溶接電流を制御して行われる。尚、溶接前のセンシングには、タッチセンシングやレーザーセンシング等が挙げられる。

具体的には、ルートギャップを有する場合に、ルートギャップＧと初期溶接ビードの溶接電流の比が、０．０５以下となるように溶接電流を制御して初期溶接ビード２１を形成する。これにより、半自動溶接機、及び自動溶接機で適正な初期溶接ビード２１を形成することができ、溶接欠陥のないガウジングレス完全溶込み溶接が可能となる。
ルートギャップＧの検出は、所定の突き出し長さの消耗式電極３２を支持する溶接トーチ３１を用いて、従来公知の手法で行われる。

以上説明したように、本実施形態のガウジングレス完全溶込み溶接方法によれば、レ型開先またはＫ型開先の溶接において、第１鋼板１１と第２鋼板１２の間で、溶接トーチ３１を溶接進行方向の前方へ向かって第２鋼板１２のウィービング端Ｐ２まで移動させ、該ウィービング端Ｐ２から溶接進行方向に対して後方へ向かって第１鋼板１１のウィービング端Ｐ１まで移動させるウィービングを繰り返えしながら、１３０〜３００Ａの溶接電流で初期溶接ビード２１を形成した後、表側から単層または多層盛り溶接し、さらに裏側に単層または多層盛り溶接を行うことで、ルートギャップＧが存在しても、抜け落ち等の溶接欠陥の発生を抑制し、ガウジング作業を行うことなく（ガウジングレス）、効率よく完全溶込み溶接するができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
上記実施形態では、初期溶接ビード２１を形成し、表側に溶接ビード２２を形成した後、裏側に溶接ビード２３を形成したが、これに限定されず、初期溶接ビード２１を形成した後、裏側に溶接ビード２３を形成し、さらに表側に溶接ビード２２を形成してもよい。

また、上記実施形態では、Ｔ型継手である場合を例に説明したが、第１鋼板と第２鋼板の端面同士が突き合わせて配置されるＩ型継手など、任意の形状の突合せ継手に適用可能である。
さらに、上記実施形態では、第１鋼板１１の端面１３と第２鋼板１２の平坦面１４を上下方向で突き合わせて横向き溶接としたが、溶接姿勢は限定されない。例えば、第１鋼板１１の端面１３と第２鋼板１２の平坦面１４を水平方向で突き合わせて下向き溶接としてもよい。

本発明の有効性を立証するため、開先形状（開先角度、開先深さ）、ルートギャップ、溶接姿勢、トーチ角、初期溶接ビードの溶接電流、裏側溶接電流、シールドガス、初期溶接ビード状態（裏側突き出し量、ビード層数）、ウィービングの有無、ウィービング条件（後方移動角度α、前方移動角度β）、消耗式電極の突出し長さ制御の有無、ウィービング端でのアーク電圧制御の有無）などを変更した各種溶接条件において、溶接試験を行った。なお、ウィービング実施を基本とし、比較のためにウィービングなし、及び、溶接方向に対してトーチをほぼ直角に交互に動かす方法である通常ウィービングでの溶接を行った。レ型開先の場合、開先角度は４０°又は４５°とした。また、Ｋ型開先の場合、いずれも表側開先角度４０°、表側開先深さ２１ｍｍ、裏側開先角度５０°、裏側開先深さ１１ｍｍとした。

溶接品質は、目視により架橋性（耐ギャップ性）、初層の溶接欠陥（アンダーカット、ラップ）、及び初期溶接ビード後の裏側ビード形状について外観検査して評価した。架橋性については、架橋され、且つビード外観も良好は○、完全ではないが架橋されているものは△、架橋できないものは×とした。また、初層の溶接欠陥については、欠陥無しは○、合格レベルの溶接欠陥は△、アンダーカット、ラップ有りは×とした。初期溶接ビード後の裏側ビード形状（以下、単に裏側ビード形状と言う）については、問題無しは○、合格レベルの緩やかな凸凹形状は△、抜け落ちて空隙が発生、及び凸凹が大きいものは×とした。試験結果を、各種溶接条件と共に表１及び表２に示す。

表１及び表２に示すように、ウィービングすると共に表側から形成する初期溶接ビードの溶接電流が本発明で規定する１３０〜３００Ａの範囲内である各試験Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３３では、いずれの開先形状、溶接姿勢、シールドガスの種類においても、架橋性、初層の溶接欠陥、及び裏側ビード形状が合格レベルを満たした。

また、ウィービングは行ったものの、初期溶接ビードの溶接電流が本発明で規定する範囲外である１３０Ａの試験Ｎｏ．３４、及び３００Ａの試験Ｎｏ．３５では、架橋性、初層の溶接欠陥、及び裏側ビード形状がすべて△評価であり、合格レベルではある。試験Ｎｏ．３４、３５は、初期溶接ビードの溶接電流が本発明で規定する範囲外であるにも関わらず、架橋性、初層の溶接欠陥、及び裏側ビード形状が△評価に留まったのは、ウィービングによる効果と推察される。

一方、ウィービングでの溶接が行われなかった試験Ｎｏ．３６では、架橋性、初層の溶接欠陥、及び裏側ビード形状が共に、アンダーカット、溶込み不良、空隙により合格レベルに達しなかった。また、ウィービングでの溶接が行われなかった試験Ｎｏ．３７では、初層の溶接欠陥、及び裏側ビード形状が共に、アンダーカット、凹凸大により合格レベルに達しなかった。

また、通常ウィービングで溶接された試験Ｎｏ．３８では、初層の溶接欠陥、及び裏側ビード形状が共に、アンダーカット、凹凸大により合格レベルに達しなかった。
また、通常ウィービングであり、さらにウィービング両端での電圧制御が行われなかった試験Ｎｏ．３９では、初層の溶接欠陥、及び裏側ビード形状が共に、アンダーカット、凹凸大により合格レベルに達しなかった。

また、トーチ角度が表側開先角度／２未満である試験Ｎｏ．２１では、架橋性、及び裏側ビード形状が△評価であり、また、トーチ角度が表側開先角度／２＋５°を超える試験Ｎｏ．３３では、初層の溶接欠陥が△評価であった。

また、消耗式電極３２の突出し長さ制御が行われない試験Ｎｏ．８では、架橋性、及び裏側ビード形状が△評価であった。

また、後方移動角度α及び前方移動角度βが、それぞれ上限の８５°及び２５０°を超える試験Ｎｏ．６、又、それぞれ下限の５°及び１８５°未満の試験Ｎｏ．７では、いずれも架橋性が△評価であった。

また、両ウィービング端でのアーク電圧制御が行われなかった試験Ｎｏ．９では、架橋性が△評価であった。

また、裏側溶接電流が下限の２８０Ａ未満であった試験Ｎｏ．２５、及び上限の４５０Ａを超える試験Ｎｏ．２６では、共に初層の溶接欠陥が△評価であった。また、裏側溶接電流と初期溶接ビードの溶接電流との比（裏側溶接電流／初期溶接ビードの溶接電流）が、下限の１．２未満であった試験Ｎｏ．１１では、架橋性、初層の溶接欠陥、及び裏側ビード形状が共に合格レベルではあるが、△評価であった。

また、初期溶接ビードの裏側への突出し量が、４ｍｍである試験Ｎｏ．２８では、架橋性、及び裏側ビード形状が共に△評価であった

また、ルートギャップが１０ｍｍを超え、ルートギャップの値／初期溶接ビードの溶接電流が、０．０５０を超える試験Ｎｏ．３１では、架橋性、初層の溶接欠陥、及び裏側ビード形状が共に△評価であった。

一方、いずれの溶接条件も本発明の範囲を満足する各試験Ｎｏ．１〜５，Ｎｏ．１０，Ｎｏ．１２〜２０、Ｎｏ．２２〜２４，Ｎｏ．２７，Ｎｏ．２９，Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３２では、いずれも良好な結果であった。

１１ 第１鋼板
１２ 第２鋼板
１３ 端面
１４ 平坦面
２１ 初期溶接ビード
２２，２３ 溶接ビード
３１ 溶接トーチ
３２ 消耗式電極
ａ 初期溶接ビードの裏面側への突出し量
Ｇ ルートギャップ
Ｌ 消耗式電極の溶接トーチからの突出し長さ
Ｐ１ 第１鋼板のウィービング端
Ｐ２ 第２鋼板のウィービング端
Ｐ３ 中間位置
Ｖ１ 第１アーク電圧
Ｖ２ 第２アーク電圧
Ｖｍ 両ウィービング端の中間位置のアーク電圧
Ｙ 溶接進行方向
α 後方移動角度
β 前方移動角度
θ１ 表側開先角度
θ トーチ角度

Claims (11)

1. レ型開先またはＫ型開先を形成する第１鋼板と第２鋼板とをガウジングを行わずに溶接するガウジングレス完全溶込み溶接方法であって、
   前記レ型開先の開先を有する側、又は前記Ｋ型開先のより小さい開先角度を有する側を表側としたとき、
   前記表側から、前記第１鋼板と前記第２鋼板の間で、溶接トーチを溶接進行方向の前方へ向かって前記第２鋼板のウィービング端まで移動させ、前記第２鋼板の前記ウィービング端に到着すると、前記溶接進行方向に対して後方へ向かって前記第１鋼板のウィービング端まで移動させるウィービングを、前記第１鋼板と前記第２鋼板とで繰り返えしながら、１３０〜３００Ａの溶接電流で、前記第１鋼板と前記第２鋼板の間に連続した１層または複数層の初期溶接ビードを形成する工程と、
   前記表側から単層または多層盛り溶接を行う工程と、
   裏側から単層または多層盛り溶接を行う工程と、
   を備えることを特徴とするガウジングレス完全溶込み溶接方法。
2. 前記初期溶接ビードは、前記溶接トーチから送給される消耗式電極で溶接することで形成され、
   前記溶接トーチのトーチ角度は、表側開先角度／２〜表側開先角度／２＋５°の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のガウジングレス完全溶込み溶接方法。
3. 前記初期溶接ビードは、前記溶接トーチから送給される消耗式電極で溶接することで形成され、
   前記ウィービングは、前記消耗式電極の前記溶接トーチからの突出し長さが一定になるように制御して行うことを特徴とする請求項１または２に記載のガウジングレス完全溶込み溶接方法。
4. 前記ウィービングにおいて、
   前記溶接トーチを前記溶接進行方向の前方へ向かって前記第２鋼板側の前記ウィービング端まで移動させる際、前記溶接トーチの軌道と、前記溶接進行方向とのなす角度である前方移動角度βは、１８５°以上２５０°以下であり、
   前記溶接トーチを前記溶接進行方向に対して後方へ向かって前記第１鋼板側の前記ウィービング端まで移動させる際、前記溶接トーチの軌道と、前記溶接進行方向と反対方向とのなす角度である後方移動角度αは、５°以上８５°以下であって、
   前記後方移動角度αと前記前方移動角度βとの関係が、α＞（β−１８０）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガウジングレス完全溶込み溶接方法。
5. 前記ウィービングにおいて、
   前記第１鋼板側の前記ウィービング端での第１アーク電圧、及び前記第２鋼板側の前記ウィービング端での第２アーク電圧の少なくともいずれか一方を、前記両ウィービング端の中間位置のアーク電圧よりも高く、または低くするように制御し、前記第１アーク電圧が前記第２アーク電圧よりも低くなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガウジングレス完全溶込み溶接方法。
6. 前記裏側から行う前記単層または多層盛り溶接の裏側溶接電流は、２８０〜４５０Ａであって、
   前記裏側溶接電流と前記初期溶接ビードの溶接電流との比（裏側溶接電流／初期溶接ビードの溶接電流）は、１．２〜２．６であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガウジングレス完全溶込み溶接方法。
7. 前記初期溶接ビードの前記裏側への突出し量は、４ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のガウジングレス完全溶込み溶接方法。
8. 前記第１鋼板と前記第２鋼板との間のルートギャップは、１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のガウジングレス完全溶込み溶接方法。
9. 少なくとも前記初期溶接ビードの形成工程は、
   溶接ロボットを用いて、溶接前にセンシングによりルートギャップを検出する工程と、
   前記ルートギャップに合わせて、前記初期溶接ビードの溶接電流を制御する工程と、
   を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のガウジングレス完全溶込み溶接方法。
10. 前記初期溶接ビードの溶接電流は、前記ルートギャップを有する場合に前記ルートギャップの値と前記初期溶接ビードの溶接電流の比が、０．０５０以下となるように制御されることを特徴とする請求項９に記載のガウジングレス完全溶込み溶接方法。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のガウジングレス完全溶込み溶接方法により溶接されることを特徴とする溶接継手。

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