JP2024067235A

JP2024067235A - 重ね隅肉溶接継手の製造方法

Info

Publication number: JP2024067235A
Application number: JP2022177145A
Authority: JP
Inventors: 欽也石田; Kinya Ishida; 真二児玉; Shinji Kodama
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2022-11-04
Filing date: 2022-11-04
Publication date: 2024-05-17

Abstract

【課題】溶接ビードにおける気孔欠陥が低減された重ね隅肉溶接継手の製造方法を開示する。【解決手段】本開示の重ね隅肉溶接継手の製造方法は、第１鋼板と第２鋼板とを重ね合わせたうえでタック溶接を施すこと、及び、前記タック溶接後、本溶接予定箇所に対して本溶接を施すこと、を含み、前記本溶接予定箇所にめっき層が存在し、以下の条件１～３のうちの少なくとも１つを満たす。条件１：本溶接予定箇所の始端側にタック溶接を施した後、終端側にタック溶接を施すことなく、始端側から終端側に向かって本溶接を施す。条件２：本溶接予定箇所の終端側にタック溶接を施した後、さらに始端側にタック溶接を施したうえで、始端側から終端側に向かって本溶接を施す。条件３：本溶接予定箇所の始端側及び終端側の双方にタック溶接を施し、６０秒以上経過後、始端側から終端側に向かって本溶接を施す。【選択図】図５

Description

本願は重ね隅肉溶接継手の製造方法を開示する。

鋼板同士を接合する技術としてアーク溶接が知られている。アーク溶接の課題としては、溶接ビードにおいて強度が低下し易いことが挙げられる。溶接ビードにおける強度の低下は、めっき層を有する鋼板を溶接した場合に生じ易い。具体的には、鋼板同士をめっき層ごと溶接すると、溶接ビード内にめっき蒸気が閉じ込められて気孔欠陥（ピット、ブローホール、ウォームホール）となり、これが強度低下の原因の一つとなる。また、気孔欠陥によって継手の外観品位が損なわれる虞もある。このような問題は、重ね隅肉溶接やＴ字隅肉溶接といった溶接形態によらず同様に生じる。溶接ビードの気孔欠陥を低減する方法としては、例えば、鋼板同士を溶接する際、鋼板間に隙間を形成して、溶融池から当該隙間へとめっき蒸気を排出する方法が知られている（特許文献１及び２）。具体的には、鋼板同士を溶接する際、鋼板同士の重ね合わせ面に隙間が生じるよう、上板や下板にプレス加工で突起を設けることがなされている。或いは、コイニング加工等によって多数の溝を設けることで、鋼板同士を密着させつつめっき蒸気の排出経路を確保する方法などもある。

特開２０１６－１５３１２９号公報特開２０１６－１９８７９６号公報

重ね隅肉溶接の際、上板や下板が治具などに配置・固定されている場合、上板や下板に突起や溝を形成することは困難である。そのため、重ね隅肉溶接の前に鋼板表面に突起や溝を形成する必要があり、追加工が必要となってコストが増大する。また、重ね隅肉溶接の際、上板と下板との隙間があまりに大き過ぎると、溶接時の穴あきや溶け落ち、裏抜けが過大になって、健全な溶接ビードの形成が困難になる虞がある。この点、上板と下板との間の隙間を小さく抑えるために、鋼板表面に設けられる突起や溝を小さくする必要があるところ、そのような小さな突起や隙間を安定的に形成することは難しい。また、突起や溝を形成するには十分な重ね代が必要であり、重量の増加や材料コストの増加を招く。

本願は、上記課題を解決するための手段の一つとして、以下の複数の態様を開示する。
＜態様１＞
重ね隅肉溶接継手の製造方法であって、
第１鋼板と第２鋼板とを重ね合わせたうえでタック溶接を施すこと、及び、
前記タック溶接後、本溶接予定箇所に対して本溶接を施すこと、を含み、
前記本溶接予定箇所にめっき層が存在し、
以下の条件１～３のうちの少なくとも１つが満たされる、製造方法。
条件１：前記本溶接予定箇所の始端側に前記タック溶接を施した後、終端側に前記タック溶接を施すことなく、始端側から終端側に向かって前記本溶接を施す。
条件２：前記本溶接予定箇所の終端側に前記タック溶接を施した後、さらに始端側に前記タック溶接を施したうえで、始端側から終端側に向かって前記本溶接を施す。
条件３：前記本溶接予定箇所の始端側及び終端側の双方に前記タック溶接を施し、６０秒以上経過後、始端側から終端側に向かって前記本溶接を施す。
＜態様２＞
前記第１鋼板及び前記第２鋼板の板厚が３．２ｍｍ以下である、
態様１の製造方法。
＜態様３＞
前記タック溶接のビード幅Ｗ_１と前記本溶接のビード幅Ｗ_２との比Ｗ_１／Ｗ_２が１．２以上２．０以下である、
態様１又は２の製造方法。
＜態様４＞
前記タック溶接が前記本溶接予定箇所から５０ｍｍ以内の位置に施される、
態様１～３のいずれかの製造方法。
＜態様５＞
前記タック溶接が複数施される場合に、前記タック溶接の間隔が３０ｍｍ以上である、
態様１～４のいずれかの製造方法。
＜態様６＞
前記めっき層が亜鉛系めっき層である、
態様１～５のいずれかの製造方法。
＜態様７＞
前記第１鋼板が、前記第２鋼板側に面する第１面と、前記第１面とは反対側に面する第２面とを有し、
前記第２鋼板が、前記第１鋼板側に面する第３面と、前記第３面とは反対側に面する第４面とを有し、
前記第２鋼板の端部が、溶接ビードを介して、前記第１面に接合され、
前記第１面及び前記第３面のうちの一方又は両方に、前記めっき層が形成され、
前記第１面及び前記第３面に対する前記めっき層の合計の付着量が、１０ｇ／ｍ^２以上５００ｇ／ｍ^２以下である、
態様１～６のいずれかの製造方法。

本開示の方法によれば、溶接ビードにおける気孔欠陥が低減された重ね隅肉溶接継手を製造することができる。本開示の方法においては、鋼板表面に突起や溝を設ける必要がないことから、コストの増加や重量の増加が抑えられ易い。

条件１を満たす重ね隅肉溶接継手の製造方法の流れの一例を概略的に示している。条件２を満たす重ね隅肉溶接継手の製造方法の流れの一例を概略的に示している。条件３を満たす重ね隅肉溶接継手の製造方法の流れの一例を概略的に示している。図１～３におけるＩＶＡ－ＩＶＡ矢視断面の形態（本溶接前の隅部近傍の形態）を概略的に示している。図１～３におけるＩＶＢ－ＩＶＢ矢視断面の形態（本溶接後の隅部近傍の形態）を概略的に示している。重ね隅肉溶接継手の溶接ビードにおける気孔欠陥を観察したＸ線透過写真の一例を示している。

以下、図面を参照しつつ、一実施形態に係る重ね隅肉溶接継手の製造方法について説明するが、本開示の製造方法は図示された形態に限定されるものではない。図１～３に示されるように、本開示の製造方法は、第１鋼板１０と第２鋼板２０とを重ね合わせたうえでタック溶接Ｘ_１を施すこと、及び、前記タック溶接後、本溶接予定箇所３０に対して本溶接Ｘ_２を施すこと、を含む。ここで、図４Ａに示されるように、前記本溶接予定箇所３０にはめっき層４１、４３が存在する。また、図１～３に示されるように、本開示の製造方法においては、以下の条件１～３のうちの少なくとも１つが満たされる。

条件１：前記本溶接予定箇所３０の始端３１側に前記タック溶接Ｘ_１を施した後、終端３２側に前記タック溶接Ｘ_１を施すことなく、始端３１側から終端３２側に向かって前記本溶接Ｘ_２を施す（図１）。

条件２：前記本溶接予定箇所３０の終端３２側に前記タック溶接Ｘ_１を施した後、さらに始端３１側に前記タック溶接Ｘ_１を施したうえで、始端３１側から終端３２側に向かって前記本溶接Ｘ_２を施す（図２）。

条件３：前記本溶接予定箇所３０の始端３１側及び終端３２側の双方に前記タック溶接Ｘ_１を施し、６０秒以上経過後、始端３１側から終端３２側に向かって前記本溶接Ｘ_２を施す（図３）。

１．タック溶接
タック溶接は仮付け溶接とも呼ばれる。従来のタック溶接は、本溶接における溶接変形等による鋼板の位置ズレを防止するためのものである。具体的には、従来のタック溶接は、本溶接の際の鋼板の位置ズレを防止するために、本溶接予定箇所の終端側に施されるものである。これに対し、本開示の製造方法においては、溶接ビード５０における気孔欠陥を低減するために、タック溶接Ｘ_１を施す。本開示の製造方法におけるタック溶接Ｘ_１は、従来のタック溶接と比べて、溶接方法や溶接部形状は同じであってよいものの、タック溶接Ｘ_１の位置や順番が異なる。具体的には、本開示の製造方法においては、以下の条件１～３のうちの少なくとも１つが満たされるように、タック溶接Ｘ_１が施される。

１．１条件１
図１に示されるように、条件１においては、本溶接予定箇所３０の始端３１側にタック溶接Ｘ_１を施した後、終端３２側にタック溶接Ｘ_１を施すことなく、始端３１側から終端３２側に向かって本溶接Ｘ_２を施す。条件１において、始端３１側のタック溶接Ｘ_１の完了から本溶接Ｘ_２を開始するまでの時間に特に制限はない。例えば、タック溶接Ｘ_１の溶融池が冷却固化する前に本溶接Ｘ_２を開始してもよいし、冷却固化した後に本溶接Ｘ_２を開始してもよい。好ましくは、タック溶接Ｘ_１の溶融池が冷却固化した後、より好ましくは、タック溶接Ｘ_１の溶融池が冷却固化して、赤熱状態が実質的に消失する温度以下（例えば、５００℃以下）となった後に、本溶接Ｘ_２が開始され得る。本発明者の新たな知見によると、始端３１側のタック溶接Ｘ_１によれば、鋼板の位置ズレを抑制する効果は小さいものの、溶接ビード５０における気孔欠陥を大きく低減する効果が得られる。詳細なメカニズムは不明であるが、始端３１側にタック溶接Ｘ_１が施されることで、本溶接Ｘ_２において第１鋼板１０と第２鋼板２０との間に適度な隙間Ｇが生じ、当該隙間Ｇを介して溶融池からめっき蒸気が効率的に排出され、結果として気孔欠陥の少ない溶接ビード５０が得られるものと考えられる。

１．２条件２
図２に示されるように、条件２においては、本溶接予定箇所３０の終端３２側にタック溶接Ｘ_１を施した後、さらに始端３１側にタック溶接Ｘ_１を施したうえで、始端３１側から終端３２側に向かって本溶接Ｘ_２を施す。条件２において、終端３２側のタック溶接Ｘ_１の完了から始端３１側のタック溶接Ｘ_１を開始するまでの時間や、始端３１側のタック溶接Ｘ_１の完了から本溶接Ｘ_２を開始するまでの時間に特に制限はない。例えば、タック溶接Ｘ_１の溶融池が冷却固化する前に次のタック溶接Ｘ_１や本溶接Ｘ_２を開始してもよいし、冷却固化した後に次のタック溶接Ｘ_１や本溶接Ｘ_２を開始してもよい。好ましくは、タック溶接Ｘ_１の溶融池が冷却固化した後、より好ましくは、タック溶接Ｘ_１の溶融池が冷却固化して、赤熱状態が実質的に消失する温度以下（例えば、５００℃以下）となった後に、本溶接Ｘ_２が開始され得る。この場合も、始端３１側のタック溶接Ｘ_１により、溶接ビード５０における気孔欠陥を大きく低減する効果が得られる。詳細なメカニズムは不明であるが、条件１と同様に、始端３１側にタック溶接Ｘ_１が施されることにより、本溶接Ｘ_２において第１鋼板１０と第２鋼板２０との間に適度な隙間Ｇが生じ、当該隙間Ｇを介して溶融池からめっき蒸気が効率的に排出され、結果として気孔欠陥の少ない溶接ビード５０が得られるものと考えられる。

１．３条件３
図３に示されるように、条件３においては、本溶接予定箇所３０の始端３１側及び終端３２側の双方にタック溶接Ｘ_１を施し、６０秒以上経過後、始端３１側から終端３２側に向かって本溶接Ｘ_２を施す。条件３においては、始端３１側にタック溶接Ｘ_１を施した後に、終端３２側にタック溶接Ｘ_１を施してもよいし、終端３２側にタック溶接Ｘ_１を施した後に、始端３１側にタック溶接Ｘ_１を施してもよい。タック溶接Ｘ_１の後、６０秒以上経過すると、タック溶接の溶融池が冷却固化し、第１鋼板１０と第２鋼板２０とが面方向（板厚方向に対して実質的に直交する方向）において拘束され、面方向への位置ズレが生じ難くなる。詳細なメカニズムは不明であるが、始端３１側及び終端３２側のタック溶接Ｘ_１によって第１鋼板１０と第２鋼板２０とを面方向に拘束しつつ本溶接Ｘ_２を施すことで、本溶接時に第１鋼板１０と第２鋼板２０とが板厚方向に変形して、第１鋼板１０と第２鋼板２０との間に適度な隙間Ｇが生じ、当該隙間Ｇを介して溶融池からめっき蒸気が効率的に排出され、結果として気孔欠陥の少ない溶接ビード５０が得られるものと考えられる。

１．４タック溶接の大きさ及び形状
タック溶接Ｘ_１によるビード幅は特に限定されるものではなく、本溶接Ｘ_２のビード幅よりも小さくてもよいし、大きくてもよいし、本溶接Ｘ_２のビード幅と同じであってもよい。ただし、タック溶接Ｘ_１のビード幅が大きい方が、タック溶接Ｘ_１による拘束効果が高まり、上述の気孔欠陥を低減する効果が高まるものと考えられる。一方で、タック溶接Ｘ_１のビード幅が大き過ぎると、穴あき、裏抜けが生じる虞があり、また、鋼板やめっき層に対する熱影響が過大となる虞がある。また、タック溶接部が目立ち、外観品位が損なわれる虞がある。この点、タック溶接のビード幅Ｗ_１と本溶接のビード幅Ｗ_２との比Ｗ_１／Ｗ_２は、１．２以上２．０以下であってもよい。タック溶接Ｘ_１の形状は、特に限定されるものではなく、点状であっても、線状であっても、これら以外の形状であってもよい。タック溶接Ｘ_１のビード長さは、例えば、１ｍｍ以上、３ｍｍ以上、又は、５ｍｍ以上であってもよく、１０ｍｍ以下、又は、２０ｍｍ以下であってもよい。タック溶接Ｘ_１のビード幅は、例えば、１ｍｍ以上、３ｍｍ以上、又は、５ｍｍ以上であってもよく、１０ｍｍ以下、又は、２０ｍｍ以下であってもよい。

１．５タック溶接の位置
条件１～３において、「本溶接予定箇所の始端側のタック溶接」とは、本溶接予定箇所３０の長さ方向（溶接線方向）の中央を境界として、それよりも始端３１側に施されるものをいう。「本溶接予定箇所の始端側のタック溶接」は、本溶接予定箇所３０の始端３１よりも終端３２側の位置（すなわち、本溶接予定箇所３０の内側）に施されてもよいし、或いは、本溶接予定箇所３０とは離れた位置に施されてもよい。図１～３には本溶接予定箇所３０とは離れた位置に始端３１側のタック溶接Ｘ_１が施される形態を例示したが、タック溶接Ｘ_１が施された部分と重なるように、或いは、当該部分を乗り越えるように、本溶接Ｘ_２が施されてもよい。

条件１～３において、「本溶接予定箇所の終端側のタック溶接」とは、本溶接予定箇所３０の長さ方向（溶接線方向）の中央を境界として、それよりも終端３２側に施されるものをいう。「本溶接予定箇所の終端側のタック溶接」は、本溶接予定箇所３０の終端３２よりも始端３１側の位置（すなわち、本溶接予定箇所３０の内側）に施されてもよいし、或いは、本溶接予定箇所３０とは離れた位置に施されてもよい。図１～３には本溶接予定箇所３０とは離れた位置に終端３２側のタック溶接Ｘ_１が施される形態を例示したが、タック溶接Ｘ_１が施された部分と重なるように、或いは、当該部分を乗り越えるように、本溶接Ｘ_２が施されてもよい。

タック溶接Ｘ_１が施される位置は、本溶接予定箇所３０にできるだけ近いほうがよい。タック溶接Ｘ_１から本溶接予定箇所３０へと及ぼされる影響（例えば、拘束力）がより大きくなるものと考えられ、上記の気孔欠陥を低減する効果がより高まるものと考えられるためである。この点、タック溶接Ｘ_１は、本溶接予定箇所３０から５０ｍｍ以内、３０ｍｍ以内、又は、２０ｍｍ以内の位置に施されてもよい。

１．６タック溶接の間隔
例えば上記の条件２及び３のように、タック溶接Ｘ_１は複数施されてもよい。この場合、タック溶接Ｘ_１の間隔が長いほうが、本溶接Ｘ_２において第１鋼板１０と第２鋼板２０との隙間Ｇが大きくなるものと考えられ、上述の気孔欠陥を低減する効果が高まるものと考えられる。この点、タック溶接Ｘ_１が複数施される場合、当該タック溶接Ｘ_１の間隔（始端３１側から終端３２側に向かって、順番に、第１タック溶接と第２タック溶接とが存在するものと仮定した場合における、第１タック溶接の終端側の端部から第２タック溶接の始端側の端部に至るまでの距離）が３０ｍｍ以上であってもよい。タック溶接Ｘ_１が複数施される場合における当該間隔の上限は、特に限定されるものではなく、本溶接Ｘ_２の長さによる。尚、本溶接Ｘ_２が断続溶接（タップ溶接）である場合は、本溶接Ｘ_２の途切れた部分にタック溶接Ｘ_１が施されてもよい。

１．７その他
タック溶接Ｘ_１は、アーク溶接によって行われてもよいし、アーク溶接以外の溶接方法によって行われてもよい。アーク溶接によってタック溶接を行う場合、アーク溶接の条件（電流値、溶接速度、シールドガス等）は特に限定されるものではなく、例えば、本溶接におけるアーク溶接の条件と同じであってもよいし、異なっていてもよい。この場合、タック溶接Ｘ_１の形状や大きさは、溶接電流値、時間又はその両方を調整することによって、適宜調整され得る。アーク溶接以外のタック溶接方法としては、例えば、抵抗スポット溶接等が挙げられる。

２．本溶接
本開示の製造方法においては、上記の条件１～３が満たされるように、タック溶接Ｘ_１の後に本溶接Ｘ_２が施される。本溶接Ｘ_２は、従来公知の本溶接と同様の条件が採用されてもよい。

２．１本溶接の条件
本開示の製造方法においては、本溶接Ｘ_２としてアーク溶接が採用される。本溶接Ｘ_２に係るアーク溶接の条件（電流値、溶接速度、シールドガス等）は、特に限定されるものではなく、板厚等に応じて適宜調整され得る。例えば、アーク溶接による溶け込み深さが、鋼板の板厚の５％以上７０％以下となるような溶接条件が採用されてもよい。アーク溶接の電流値は、例えば、６０Ａ以上３００Ａ以下であってもよい。また、溶接速度は、例えば、２００ｍｍ／ｍｉｎ以上１０００ｍｍ／ｍｉｎ以下であってもよい。また、シールドガスは、例えば、二酸化炭素、又は、アルゴンと二酸化炭素との混合ガスであってよく、この場合、混合ガスに占める二酸化炭素の割合は５体積％以上３０体積％以下であってもよい。アーク溶接に用いられるワイヤについても、特に限定されるものではなく、公知のソリッドワイヤやフラックス入りワイヤをいずれも採用可能である。溶接狙い位置についても、重ね隅肉溶接において一般的な位置であってよい。

２．２溶接ビード
図４Ｂに示されるように、本溶接Ｘ_２によって溶接ビード５０が形成される。図１～３に示されるように、溶接ビード５０は、平面視において、所定の幅及び長さを有するものであってよく、長さ方向において始端部（アーク溶接を開始した部分）や終端部（アーク溶接を終了した部分）や定常部（始端部と終端部との間の部分）を備えるものであってよい。また、溶接ビードの幅方向端部である止端部のフランク角度も特に限定されるものではない。

２．２．１溶接ビード幅
上述の通り、本溶接Ｘ_２による溶接ビード５０は幅Ｗ_２を有していてもよい。溶接ビード５０の幅Ｗ_２は、溶接ビード５０における気孔欠陥率に実質的な影響を与えるものではなく、特に限定されるものではない。幅Ｗ_２は、例えば、１ｍｍ以上、３ｍｍ以上、又は、５ｍｍ以上であってもよく、１０ｍｍ以下、又は、１５ｍｍ以下であってもよい。

２．２．２溶接ビード長さ
本溶接Ｘ_２による溶接ビード５０は、第１鋼板１０と第２鋼板２０とによって形成される隅に沿って、一定の長さを有して連続的に形成され得る。溶接ビード５０の長さは、例えば、１０ｍｍ以上、２０ｍｍ以上、又は、３０ｍｍ以上であってもよく、５００ｍｍ以下、又は、２０００ｍｍ以下であってもよい。

２．２．３溶接ビード高さ
本溶接Ｘ_２による溶接ビード５０の高さ（図４Ｂに示されるＨ）は、特に限定されるものではなく、鋼板の板厚等に応じて適宜調整され得る。溶接ビード５０の高さＨは、上板の板厚Ｔと、鋼板間の隙間Ｇとを含めて、Ｔ＋Ｇ＋５ｍｍまでの高さ（Ｈ≦Ｔ＋Ｇ＋５ｍｍ）であってもよい。溶接ビード５０の高さＨの下限は特に限定されず、第１鋼板１０と第２鋼板２０とを重ね隅肉溶接によって適切に接合可能な高さであればよい。例えば、溶接ビード５０の高さＨは、板厚Ｔよりも大きくてもよく、Ｔ＋Ｇよりも大きくてもよい。尚、めっき層の厚みは無視できる程度に薄いため、本願においては特に考慮しない。

２．２．４溶接ビードの構成成分
溶接ビード５０は、アーク溶接に用いられるワイヤの成分、めっき層の成分、及び、鋼板（母材）の成分が混合した溶接金属によって構成され得る。当該溶接金属を構成するためのワイヤの種類に特に制限はなく、公知のソリッドワイヤやフラックス入りワイヤをいずれも採用可能である。溶接ビード５０においては、めっき層に由来する成分が酸化物等の形態で存在していてもよい。例えば、溶接ビード５０の内部、溶接ビード５０の表面、及び、溶接ビード５０の周辺のうちの少なくとも一部に、亜鉛含有酸化物、アルミニウム含有酸化物、マグネシウム含有酸化物、及び、シリコン含有酸化物からなる群より選ばれる少なくとも１種の酸化物が存在していてもよい。タック溶接Ｘ_１としてアーク溶接を施した場合の溶接ビードについても同様である。

２．２．５溶接ビードの気孔欠陥率
本開示の方法によって製造される重ね隅肉溶接継手は、溶接ビード５０における気孔欠陥が少ない。本開示の方法によって製造される重ね隅肉溶接継手は、溶接ビード５０における気孔欠陥率が、例えば、４０％以下、３５％以下、３０％以下、又は、２５％以下となり得る。このように、溶接ビード５０における気孔欠陥率が低いことで、気孔欠陥に起因する強度低下の問題が生じ難い。ただし、溶接時に溶融池に侵入しためっき蒸気を完全に除去することは難しい場合もあり、すなわち、気孔欠陥率を完全に０％とすることは難しいものと考えられる。この点、本開示の方法により製造される重ね隅肉溶接継手は、溶接ビード５０における気孔欠陥率が、０％超、０．５％以上、１．０％以上、５．０％以上、又は、１０．０％以上であってもよい。

尚、溶接ビードにおける気孔欠陥率は、平面視（図１～３、図５）における溶接ビードの長さに対する気孔欠陥の長さの総和の割合（気孔欠陥一つ一つの溶接線方向の長さの総和／溶接ビードの長さ）として特定されるものである。溶接ビードにおける気孔欠陥の長さは、例えば、Ｘ線透過試験によって求められる。すなわち、溶接ビードに対してＸ線透過試験を行い、Ｘ線透過写真を得る。Ｘ線透過写真においては、例えば、溶接ビードの溶接金属部分に対して、気孔部分が相対的に黒く写され、気孔欠陥の長さを容易に特定することができる。

３．その他の事項
本開示の製造方法においては、上記の条件１～３が満たされるようにタック溶接Ｘ_１及び本溶接Ｘ_２を施し、第１鋼板１０と第２鋼板２０とを接合して、重ね隅肉溶接継手を得る。第１鋼板１０や第２鋼板２０は、公知の鋼板が採用されればよい。また、本開示の製造方法は、溶接ビードにおける気孔欠陥であって、めっき蒸気に起因するものを低減することを解決課題とするものであり、言い換えれば、第１鋼板１０及び第２鋼板２０のうちの一方又は両方にめっき層が形成されていることが前提である。以下、第１鋼板１０、第２鋼板２０及びめっき層の一例を説明する。

３．１第１鋼板及び第２鋼板
上述の通り、本開示の製造方法においては、第１鋼板１０と第２鋼板２０とが溶接されて、重ね隅肉溶接構造が形成される。図４Ｂに示されるように、重ね隅肉溶接構造においては、例えば、第１鋼板１０の第１面１１と、第２鋼板２０の端部２０ｘの先端面との隅部に、溶接ビード５０が形成される。第１鋼板１０に対して溶接ビード５０が形成される側（第１面１１側）を上、溶接ビード５０とは反対側（第２面１２側）を下とみなした場合、第２鋼板２０が上板であり、第１鋼板１０が下板となる。

図４Ａ及びＢに示されるように、第１鋼板１０は、第２鋼板２０側に面する第１面１１と、第１面１１とは反対側に面する第２面１２とを有する。すなわち、第１面１１を第１鋼板１０の表側の面とみなした場合、第２面１２は第１鋼板１０の裏側の面である。また、第２鋼板２０は、第１鋼板１０側に面する第３面２３と、第３面２３とは反対側に面する第４面２４とを有する。すなわち、第４面２４を第２鋼板２０の表側の面とみなした場合、第３面２３は第２鋼板２０の裏側の面である。第１鋼板１０の板厚が一定である場合、第１面１１と第２面１２とは、互いに平行となり得る。第２鋼板２０の板厚が一定である場合、第３面２３と第４面２４とは、互いに平行となり得る。第１鋼板１０及び第２鋼板２０の各々の平面形状は特に限定されるものではない。第１鋼板１０及び第２鋼板２０の各々の平面形状は矩形状であってもよいし、矩形状以外の平面形状であってもよい。

第１鋼板１０及び第２鋼板２０の各々の板厚は、特に限定されるものではない。「板厚」とは、めっき層を除いた母材鋼板の板厚をいう。第１鋼板１０の板厚と、第２鋼板２０の板厚とは、互いに同じであっても異なっていてもよい。本発明者の新たな知見によると、本開示の製造方法による効果は、第１鋼板１０及び第２鋼板２０の各々の板厚が薄い場合に特に顕著となる。例えば、第１鋼板１０及び第２鋼板２０の板厚は、４．０ｍｍ未満、３．８ｍｍ以下、３．６ｍｍ以下、３．４ｍｍ以下、３．２ｍｍ以下、３．０ｍｍ以下、２．８ｍｍ以下、２．６ｍｍ以下、２．４ｍｍ以下、２．２ｍｍ以下、２．０ｍｍ以下、１．８ｍｍ以下、又は、１．６ｍｍ以下であってもよい。また、当該板厚は、０．６ｍｍ以上、０．８ｍｍ以上、１．０ｍｍ以上、又は、１．２ｍｍ以上であってもよい。

第１鋼板１０及び第２鋼板２０は、その用途に応じて様々な強度を有し得る。例えば、第１鋼板１０及び第２鋼板２０のうちの一方又は両方が、２７０ＭＰａ以上９８０ＭＰａ以下の引張強さを有していてもよい。第１鋼板１０と第２鋼板２０とは、互いに同程度の引張強さを有してもよいし、互いに異なる引張強さを有してもよい。尚、本願にいう鋼板の「引張強さ」とは、ＪＩＳＺ２２４１：２０１１にしたがうものである。

第１鋼板１０及び第２鋼板２０は、種々の化学組成や金属組織を有するものを採用し得る。第１鋼板１０及び第２鋼板２０は、各々、普通鋼板であっても、クロム等の添加元素を含む鋼板であってもよく、目的とする機械特性や成形性等を考慮して、化学組成や金属組織が調整されたものであってよい。第１鋼板１０及び第２鋼板２０の化学組成や金属組織によらず、本開示の製造方法による効果が発揮される。

３．２めっき層
上述の通り、第１鋼板１０及び第２鋼板２０の一方又は両方について、その表面にめっき層が設けられ、これにより優れた耐食性が確保される。一方、重ね隅肉溶接時、上板と下板との間に存在するめっき層の一部が蒸発してめっき蒸気となり、これが溶接ビード５０内の気孔欠陥の原因となり易い。より具体的には、図４Ｂに示されるような重ね隅肉溶接継手においては、第２鋼板２０側に面する第１面１１及び第１鋼板１０側に面する第３面２３に形成されているめっき層４１、４３が蒸発して、溶融池の内部へと侵入し、溶接ビード５０における気孔欠陥となり易い。尚、第１鋼板１０の第２面１２に形成されためっき層４２は、溶接ビード５０と実質的に接触せず、仮に、溶融池が貫通して第２面１２に至った場合でも、めっき層４２のめっき蒸気は溶接ビード５０の気孔欠陥量に実質的な影響を与え難い。また、第２鋼板の第４面２４に形成されためっき層４４についても同様であり、めっき層４４のめっき蒸気は溶接ビード５０の気孔欠陥量に実質的な影響を与え難い。

図４Ｂに示されるような重ね隅肉溶接継手を製造する場合、第１鋼板１０の第１面１１に形成されためっき層４１の付着量と、第２鋼板２０の第３面２３に形成されためっき層４３の付着量との合計の付着量が、溶接ビード５０における気孔欠陥率に大きな影響を与え得る。この合計の付着量が少ないと、溶接ビード５０における気孔欠陥も少なくなる。一方、付着量が多過ぎると、耐食性向上効果が飽和し、コストが増大する。この点、本開示の製造方法においては、第１鋼板１０が、第２鋼板２０側に面する第１面１１と、第１面１１とは反対側に面する第２面１２とを有し、第２鋼板２０が、第１鋼板１０側に面する第３面２３と、第３面２３とは反対側に面する第４面２４とを有し、第２鋼板２０の端部が、溶接ビード５０を介して、第１面１１に接合され、且つ、第１面１１及び第３面２３のうちの一方又は両方に、めっき層４１、４３が形成される場合（図４Ｂに示されるような場合）に、第１面１１及び第３面２３に対するめっき層４１、４３の合計の付着量が、１０ｇ／ｍ^２以上５００ｇ／ｍ^２以下であってもよい。例えば、第１面１１にめっき層が形成されない場合、第３面２３に対して形成されるめっき層４３の付着量が１０ｇ／ｍ^２以上５００ｇ／ｍ^２以下であってもよい。或いは、例えば、第１面１１に対するめっき層４１の付着量が５ｇ／ｍ^２である場合、第３面２３に対するめっき層４３の付着量は５ｇ／ｍ^２以上４９５ｇ／ｍ^２以下であってもよい。このように、第１面１１及び第３面２３に対するめっき層４１、４３の合計の付着量が１０ｇ／ｍ^２以上５００ｇ／ｍ^２以下であることで、本溶接時に溶融池にめっき蒸気が侵入しつつも、鋼板間の隙間Ｇを介してめっき蒸気が効率的に排出されるものと考えられ、溶接ビード５０の気孔欠陥率を低減することができる。第１面１１及び第３面２３に対するめっき層４１、４３の合計の付着量は、２０ｇ／ｍ^２以上、２５ｇ／ｍ^２以上、３０ｇ／ｍ^２以上、３５ｇ／ｍ^２以上、又は、４０ｇ／ｍ^２以上であってもよく、４５０ｇ／ｍ^２以下、４００ｇ／ｍ^２以下、又は、３５０ｇ／ｍ^２以下であってもよい。一方、図４Ａに示されるように、第１鋼板１０の第２面１２に対してめっき層４２が形成されていてもよく、第２鋼板の第４面２４に対してめっき層４４が形成されていてもよい。上述の通り、当該めっき層４２やめっき層４４は、溶接ビード５０の気孔欠陥率に実質的な影響を与えないことから、めっき層４２やめっき層４４の付着量は特に限定されるものではない。

尚、めっき層の付着量は、溶接ビード５０から十分に離れた、溶接による熱影響のない部分において特定されればよい。めっき層の付着量は、例えば、地鉄の腐食を抑制するインヒビターを加えた酸溶液にめっき層を溶解し、酸洗前後の重量変化から特定され得る。もしくは、断面の顕微鏡観察、又は、電磁式膜厚計などを用いてめっき層の厚さを計測し、めっき層の密度から計算して特定され得る。

めっき層は、当業者に公知の化学組成を有するものであってよい。鋼板の表裏にめっき層が形成されている場合、表裏の各々のめっき層は、互いに同じ種類のものであってもよいし、異なる種類のものであってもよい。各々のめっき層（特に、第１鋼板１０の第１面１１に形成されるめっき層４１や第２鋼板２０の第３面２３に形成されるめっき層４３）は、例えば、Ｚｎを含有するもの（亜鉛系めっき層）であってもよい。めっき層がＺｎを含有するものである場合、溶接時のめっき蒸気の発生量が多くなり易く、溶接ビードにおける気孔欠陥の問題が生じ易い。例えば、各々のめっき層（特に、第１鋼板１０の第１面１１に形成されるめっき層４１や第２鋼板２０の第３面２３に形成されるめっき層４３）は、質量％で、Ｚｎを４０％以上１００％以下含むものであってもよい。めっき層におけるＺｎ含有量は、４５質量％以上、５０質量％以上、５５質量％以上、又は、６０質量％以上であってもよい。また、めっき層は、Ｚｎ以外にＡｌ等の添加元素を含んでいてよく、また、合金化処理が施されてなる場合はＦｅ等を含んでいてよい。一例として、めっき層は、少なくともＺｎとＡｌとを含有するＺｎ－Ａｌ合金めっき層であってもよく、さらにＭｇを含有するＺｎ－Ａｌ－Ｍｇ合金めっき層であってもよく、さらにＳｉを含有するＺｎ－Ａｌ－Ｓｉ合金めっき層やＺｎ－Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ合金めっき層であってもよい。めっき層におけるＺｎ以外の元素の含有量（濃度）は、質量％で、Ａｌ：０～６０％、Ｍｇ：０～１０％、Ｓｉ：０～２％、Ｍｎ：０～１％、Ｎｉ：０～１％、Ｓｂ：０～１％、Ｆｅ：０～２０％であってもよい。亜鉛系めっき層の化学組成の具体例としては、Ｚｎ－１９％Ａｌ－６％Ｍｇ－０．２％Ｓｉ、Ｚｎ－１１％Ａｌ－３％Ｍｇ－０．２％Ｓｉ、Ｚｎ－６％Ａｌ－３％Ｍｇ、Ｚｎ－５５％Ａｌ－１．６％Ｓｉ、Ｚｎ－５％Ａｌ－０．１％Ｍｇなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。亜鉛系めっき層は、合金化溶融亜鉛めっき層、溶融亜鉛めっき層又は電気亜鉛めっき層であってもよい。

上述の通り、本開示の製造方法においては、第１鋼板１０の第１面１１及び第２鋼板２０の第３面２３のうちの一方又は両方に、めっき層が形成されている。めっき層は、第１鋼板１０の第１面１１及び第２面１２、並びに、第２鋼板２０の第３面２３及び第４面２４のうちの１つ、２つ、３つ、又は、すべての面に形成されていてもよい。図４Ａにおいては、第１鋼板１０の第１面にめっき層４１が形成され、且つ、第２鋼板２０の第３面２３にめっき層４３が形成された形態を示したが、めっき層４１及びめっき層４３のうちの一方が存在しなくてもよい。また、図４Ａにおいては、第１鋼板１０の第２面１２にめっき層４２が形成され、且つ、第２鋼板２０の第４面２４にめっき層４４が形成された形態を示したが、めっき層４２及びめっき層４４のうちの一方又は双方が存在しなくてもよい。また、第１鋼板１０と第２鋼板２０とでは、めっき層が表側のみに形成されていてもよいし、裏側のみに形成されていてもよい。すなわち、第１鋼板１０の第１面１１及び第２鋼板２０の第４面２４に対して、各々、めっき層４１及びめっき層４４が形成されていてもよいし、第１鋼板１０の第２面１２及び第２鋼板２０の第３面２３に対して、各々、めっき層４２及びめっき層４３が形成されていてもよい。或いは、第１鋼板１０の第１面１１及び第２面１２、並びに、第２鋼板２０の第３面２３及び第４面２４のうちのすべての面に、めっき層４１～４４が形成されることで、重ね隅肉溶接継手の表裏の耐食性が高められていてもよい。めっき層４１～４４は、第１鋼板１０や第２鋼板２０の各々の表側及び／又は裏側の面の一部にのみ設けられていてもよいし、全面に設けられていてもよい。尚、図４Ｂに示されるように、本溶接後の溶接ビード５０の周辺は、本溶接時の熱影響によって、熱影響部４５となり得る。より具体的には、熱影響部４５においては、本溶接時の熱影響によってめっき層の全部又は一部が蒸発するとともに、めっき層が変性・変質し得る。また、その状態は、めっきの組成・組織や溶接による熱影響の程度によって変化し得る。めっき層が消失した部分には、新たにめっき層が設けられてもよく、すなわち、例えば、溶接ビード５０及びその周辺の表面に対して、改めてめっき層が設けられてもよい。又は、タッチアップペイントを塗布するなど後処理を行ってもよい。

３．３隙間
尚、条件１～３に関して説明したように、本開示の製造方法においては、本溶接Ｘ_２が施される際、第１鋼板１０と第２鋼板２０との間に隙間Ｇが生じるものと考えられる。ただし、溶融池が冷却固化する前における隙間Ｇと、溶融池が溶接ビード５０として冷却固化した後の隙間Ｇとは、必ずしも同じではない。上述の通り、気孔欠陥を低減する効果は、溶融池が冷却固化する前における隙間Ｇによるものと考えられ、冷却固化後の隙間Ｇの大きさは特に限定されるものではない。上述の通り、本開示の製造方法においては、条件１～３が満たされることで、溶融池が冷却固化する前における隙間Ｇが適切に制御されるものと考えられる。例えば、溶融池が冷却固化する前における隙間Ｇは、０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であってもよい。一方で、溶融池が冷却固化した後における隙間Ｇは０ｍｍであってもよく、０ｍｍ超であってもよい。

以下、実施例を示しつつ、本開示の技術についてさらに詳細に説明するが、本開示の技術は以下の実施例に限定されるものではない。

１．めっき鋼板の準備
溶接対象であるめっき鋼板として、下記表１に示される「めっき組成」と、両面合計の「めっき付着量」と、「板厚」とを有するものを用意した。尚、各々の鋼板の引張強さはいずれも４００ＭＰａである。また、鋼板のサイズは、鋼板１は幅５０ｍｍ×長さ１７０ｍｍ、鋼板２は幅５０ｍｍ×長さ１５０ｍｍ、である。表１に示される鋼板は、その表側及び裏側の両面にめっき層を有するものであり、表側のめっき層の付着量と、裏側のめっき層の付着量とは実質的に同じものである。

２．タック溶接及び本溶接
「鋼板１同士」及び「鋼板２同士」の各々について、以下の通りにタック溶接及び本溶接を行った。

２．１鋼板１同士の溶接条件
上記の鋼板１を２枚重ね合わせ、以下に示されるパターンＡ～Ｆのうちのいずれかの条件で、タック溶接を施したうえで、本溶接を施し、重ね隅肉溶接継手を得た。本溶接における溶接条件は、以下の通りとした。また、タック溶接及び本溶接において、重ね代部分から上板側は１０ｍｍ、下板側は４０ｍｍ離れた位置について、上板は鋼板全体を、下板は長さ方向中央１点のみを治具で固定した。
継手形式：重ね隅肉
重ね代：５ｍｍ
溶接機：ダイヘン社製ＷｅｌｂｅｅＰ３５０Ｌ II
溶接モード：ＤＣ－ＣＯ_２
ガス流量：２０Ｌ／ｍｉｎ
溶接ワイヤ種：日鉄溶接工業社製ＹＭ－２８（φ１．２ｍｍ）
突き出し長さ：１５ｍｍ
溶接姿勢：下向き水平
トーチ角度：起こし角４５度、前進・後退角０度
ワイヤ狙い：コーナー
溶接速度：４００ｍｍ／ｍｉｎ
溶接電流：１４０Ａ

２．２鋼板２の溶接条件
上記の鋼板２を２枚重ね合わせ、以下に示されるパターンＡ～Ｆのうちのいずれかの条件で、タック溶接を施したうえで、本溶接を施し、重ね隅肉溶接継手を得た。本溶接における溶接条件は、以下の通りとした。また、タック溶接及び本溶接において、重ね代部分から上板側は１０ｍｍ、下板側は４０ｍｍ離れた位置について、上板は鋼板全体を、下板は長さ方向中央１点のみを治具で固定した。
継手形式：重ね隅肉
重ね代：５ｍｍ
溶接機：ダイヘン社製ＷｅｌｂｅｅＰ３５０Ｌ II
溶接モード：ＤＣ－ＣＯ_２
ガス流量：２０Ｌ／ｍｉｎ
溶接ワイヤ種：日鉄溶接工業社製ＹＭ－２８（φ１．２ｍｍ）
突き出し長さ：１５ｍｍ
溶接姿勢：下向き水平
トーチ角度：起こし角６０度、前進・後退角０度
ワイヤ狙い：コーナー
溶接速度：４００ｍｍ／ｍｉｎ
溶接電流：２００Ａ

２．３溶接パターン
パターンＡ～Ｆは、各々、以下の通りである。
パターンＡ：タック溶接を施すことなく、本溶接を施した。
パターンＢ：本溶接予定箇所の終端側にタック溶接を施した後、始端側にタック溶接を施すことなく、始端側から終端側に向かって本溶接を施した。
パターンＣ：本溶接予定箇所の始端側にタック溶接を施した後、さらに終端側にタック溶接を施したうえで、始端側から終端側に向かって本溶接を施した。
パターンＤ：本溶接予定箇所の始端側にタック溶接を施した後、終端側にタック溶接を施すことなく、始端側から終端側に向かって本溶接を施した。
パターンＥ：本溶接予定箇所の終端側にタック溶接を施した後、さらに始端側にタック溶接を施したうえで、始端側から終端側に向かって本溶接を施した。
パターンＦ：本溶接予定箇所の始端側及び終端側の双方にタック溶接を施し、６０秒経過後、始端側から終端側に向かって本溶接を施した。

３．気孔欠陥率の評価
上記のようにして得られた各々の重ね隅肉溶接継手について、溶接ビードにおける気孔欠陥率を測定した。具体的には、平面視における溶接ビードの長さに対する気孔欠陥の長さの総和の割合（気孔欠陥一つ一つの溶接線方向の長さの総和／溶接ビードの長さ）を気孔欠陥率として求めた。溶接ビードの長さや溶接ビードにおける気孔欠陥の長さは、Ｘ線透過試験によって得られるＸ線透過写真に基づいて求めた。結果を下記表２に示す。また、参考までに、図５に、鋼板１同士の重ね隅肉溶接継手についてのＸ線透過写真を示す。

上記表２に示される結果から以下のことが分かる。
（１）鋼板の板厚によらず、タック溶接を施さずに本溶接を施した場合（パターンＡ）よりも、タック溶接を施したうえで本溶接を施した場合（パターンＢ～Ｆ）のほうが、溶接ビードにおける気孔欠陥率が低減される。
（２）鋼板の板厚によらず、パターンＢよりも、パターンＤ～Ｆのほうが、気孔欠陥率をより低減することができる。ここで、パターンＢは、本溶接予定箇所の終端側のみにタック溶接を施すものであり、本溶接において鋼板の位置ズレを抑制するための従来のタック溶接と同様のものである。これに対し、パターンＤ～Ｆは、従来のタック溶接とは、タック溶接の位置や順番或いは待機時間が異なる。すなわち、パターンＤ～Ｆのように、従来のタック溶接とは異なる位置、順番或いは待機時間にてタック溶接を施したうえで、本溶接を施すことで、溶接ビードにおける気孔欠陥をより顕著に低減できるといえる。
（３）尚、パターンＣも、従来のタック溶接とは位置や順番が異なるものであるが、この場合は、パターンＤ～Ｆほどの効果は得られず、パターンＢよりも溶接ビードにおける気孔欠陥率が大きくなる場合がある。
（４）鋼板が厚い場合よりも薄い場合のほうが、タック溶接による気孔欠陥率の低減効果が顕著となる。

以上の通り、めっき層を有する鋼板を溶接して重ね隅肉溶接継手を製造する場合は、以下の条件１～３のうちの少なくとも１つが満たされるようにタック溶接及び本溶接を施すことで、溶接ビードにおける気孔欠陥を顕著に低減できるといえる。以下の条件１が上記のパターンＤ、条件２が上記のパターンＥ、条件３が上記のパターンＦに相当する。

条件１：本溶接予定箇所の始端側にタック溶接を施した後、終端側にタック溶接を施すことなく、始端側から終端側に向かって本溶接を施す。
条件２：本溶接予定箇所の終端側にタック溶接を施した後、さらに始端側にタック溶接を施したうえで、始端側から終端側に向かって本溶接を施す。
条件３：本溶接予定箇所の始端側及び終端側の双方にタック溶接を施し、６０秒以上経過後、始端側から終端側に向かって本溶接を施す。

Ｘ_１タック溶接
Ｘ_２本溶接
１０第１鋼板
１１第１面
１２第２面
２０第２鋼板
２０ｘ端部
２３第３面
２４第４面
３０本溶接予定箇所
３１始端
３２終端
４１～４４めっき層
５０溶接ビード

Claims

重ね隅肉溶接継手の製造方法であって、
第１鋼板と第２鋼板とを重ね合わせたうえでタック溶接を施すこと、及び、
前記タック溶接後、本溶接予定箇所に対して本溶接を施すこと、を含み、
前記本溶接予定箇所にめっき層が存在し、
以下の条件１～３のうちの少なくとも１つが満たされる、製造方法。
条件１：前記本溶接予定箇所の始端側に前記タック溶接を施した後、終端側に前記タック溶接を施すことなく、始端側から終端側に向かって前記本溶接を施す。
条件２：前記本溶接予定箇所の終端側に前記タック溶接を施した後、さらに始端側に前記タック溶接を施したうえで、始端側から終端側に向かって前記本溶接を施す。
条件３：前記本溶接予定箇所の始端側及び終端側の双方に前記タック溶接を施し、６０秒以上経過後、始端側から終端側に向かって前記本溶接を施す。
前記第１鋼板及び前記第２鋼板の板厚が３．２ｍｍ以下である、
請求項１に記載の製造方法。
前記タック溶接のビード幅Ｗ_１と前記本溶接のビード幅Ｗ_２との比Ｗ_１／Ｗ_２が１．２以上２．０以下である、
請求項１又は２に記載の製造方法。
前記タック溶接が前記本溶接予定箇所から５０ｍｍ以内の位置に施される、
請求項１又は２に記載の製造方法。
前記タック溶接が複数施される場合に、前記タック溶接の間隔が３０ｍｍ以上である、
請求項１又は２に記載の製造方法。
前記めっき層が亜鉛系めっき層である、
請求項１又は２に記載の製造方法。
前記第１鋼板が、前記第２鋼板側に面する第１面と、前記第１面とは反対側に面する第２面とを有し、
前記第２鋼板が、前記第１鋼板側に面する第３面と、前記第３面とは反対側に面する第４面とを有し、
前記第２鋼板の端部が、溶接ビードを介して、前記第１面に接合され、
前記第１面及び前記第３面のうちの一方又は両方に、前記めっき層が形成され、
前記第１面及び前記第３面に対する前記めっき層の合計の付着量が、１０ｇ／ｍ^２以上５００ｇ／ｍ^２以下である、
請求項１又は２に記載の製造方法。