JP3010211B1 - 溶接方法 - Google Patents
溶接方法Info
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- JP3010211B1 JP3010211B1 JP25390398A JP25390398A JP3010211B1 JP 3010211 B1 JP3010211 B1 JP 3010211B1 JP 25390398 A JP25390398 A JP 25390398A JP 25390398 A JP25390398 A JP 25390398A JP 3010211 B1 JP3010211 B1 JP 3010211B1
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- Japan
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- welding
- weld
- residual stress
- carbon dioxide
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Abstract
【要約】
【課題】 溶接金属の溶込みを深くして、溶接止端部に
誘起させる圧縮残留応力を容易に大きくすることがで
き、疲労強度の向上や溶接割れの防止に効果的な、改善
された新しい溶接方法を提供する。 【解決手段】 溶接が完了する室温もしくはその付近で
マルテンサイト変態膨張が終了する溶接材料と炭酸ガス
含有シールドガスとを用いて被溶接金属にアーク溶接を
行う。
誘起させる圧縮残留応力を容易に大きくすることがで
き、疲労強度の向上や溶接割れの防止に効果的な、改善
された新しい溶接方法を提供する。 【解決手段】 溶接が完了する室温もしくはその付近で
マルテンサイト変態膨張が終了する溶接材料と炭酸ガス
含有シールドガスとを用いて被溶接金属にアーク溶接を
行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、溶接方法
に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明
は、疲労強度の向上や溶接割れを防止して溶接するのに
適した、構造物の補修溶接等としても有用な、新しいア
ーク溶接方法に関するものである。
に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明
は、疲労強度の向上や溶接割れを防止して溶接するのに
適した、構造物の補修溶接等としても有用な、新しいア
ーク溶接方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来、構造物の溶接、そして
補修時の溶接等においては、冷却に伴う収縮によって溶
接部に引張の残留応力が誘起され、溶接部の疲労強度が
著しく低下したり、溶接割れが生じるという問題が避け
られなかった。このような問題は、従来の溶接では、溶
接金属が溶接の最終段階の室温付近で収縮するため引張
残留応力が誘起され、その応力比効果で疲労強度が著し
く低下することにあった。また、その引張残留応力で割
れが誘起されることにあった。
補修時の溶接等においては、冷却に伴う収縮によって溶
接部に引張の残留応力が誘起され、溶接部の疲労強度が
著しく低下したり、溶接割れが生じるという問題が避け
られなかった。このような問題は、従来の溶接では、溶
接金属が溶接の最終段階の室温付近で収縮するため引張
残留応力が誘起され、その応力比効果で疲労強度が著し
く低下することにあった。また、その引張残留応力で割
れが誘起されることにあった。
【０００３】そこで、この出願の発明は、以上のとおり
の従来技術の問題点を解消し、溶接金属の溶込みを深く
して、溶接止端部に誘起させる圧縮残留応力を容易に大
きくすることができ、疲労強度の向上や溶接割れの防止
に効果的な、改善された新しいアーク溶接方法を提供す
ることを課題としている。
の従来技術の問題点を解消し、溶接金属の溶込みを深く
して、溶接止端部に誘起させる圧縮残留応力を容易に大
きくすることができ、疲労強度の向上や溶接割れの防止
に効果的な、改善された新しいアーク溶接方法を提供す
ることを課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するために、第１には、溶接が完了する室
温もしくはその付近でマルテンサイト変態膨張が終了す
る溶接材料と炭酸ガス含有シールドガスとを用いて被溶
接金属にアーク溶接を行うことを特徴とする溶接方法を
提供する。
の課題を解決するために、第１には、溶接が完了する室
温もしくはその付近でマルテンサイト変態膨張が終了す
る溶接材料と炭酸ガス含有シールドガスとを用いて被溶
接金属にアーク溶接を行うことを特徴とする溶接方法を
提供する。
【０００５】また、この出願の発明は、前記方法につい
て、第２には、溶接材料は、ＮｉとＣｒとを含有する合
金とすることや、第３には、シールドガスは、炭酸ガス
を１０％以上含有し、不活性ガスを含有すること、第４
には、補修溶接として行うことも提供する。
て、第２には、溶接材料は、ＮｉとＣｒとを含有する合
金とすることや、第３には、シールドガスは、炭酸ガス
を１０％以上含有し、不活性ガスを含有すること、第４
には、補修溶接として行うことも提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】この出願の発明は、以上のとおり
の特徴をもつものであるが、原理的には、この発明の溶
接方法は、溶接材料の変態膨張を利用して、溶接部に圧
縮の溶接残留応力を導入し、その応力比効果で溶接部の
疲労強度を向上させ、また溶接割れが問題となる対象に
対しては溶接割れ起こすとなしに溶接することを可能と
しているものである。
の特徴をもつものであるが、原理的には、この発明の溶
接方法は、溶接材料の変態膨張を利用して、溶接部に圧
縮の溶接残留応力を導入し、その応力比効果で溶接部の
疲労強度を向上させ、また溶接割れが問題となる対象に
対しては溶接割れ起こすとなしに溶接することを可能と
しているものである。
【０００７】溶接材料には、溶接が完了する室温もしく
はその付近でマルテンサイト変態膨張が終了するものを
用いる。このような溶接材料としては、ＮｉおよびＣｒ
とを含有する合金材料がより適当なものとして例示され
る。一般的には、化学組成（重量％）として、Ｎｉ：２
〜２０％、Ｃｒ：２〜２０、そしてＣ（炭素）：０．５
以下、Ｓｉ：０．５以下、Ｍｎ：２．０以下、Ｍｏ：
０．５以下のような鉄基合金であることが望ましい。
はその付近でマルテンサイト変態膨張が終了するものを
用いる。このような溶接材料としては、ＮｉおよびＣｒ
とを含有する合金材料がより適当なものとして例示され
る。一般的には、化学組成（重量％）として、Ｎｉ：２
〜２０％、Ｃｒ：２〜２０、そしてＣ（炭素）：０．５
以下、Ｓｉ：０．５以下、Ｍｎ：２．０以下、Ｍｏ：
０．５以下のような鉄基合金であることが望ましい。
【０００８】もちろん必要に応じて、０．５％以下のＮ
ｂ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｗ，Ｔａ，Ｖ，Ｈｆ，Ｚｒ等を添加し
てもよい。ただし、ＮｉおよびＣｒを除く、金属元素の
総割合は、５．０％以下とすることが好ましい。そし
て、溶接時のシールドガスは、この発明においては、炭
酸ガス（ＣＯ2 ）を含有するものとし、好ましくは、Ａ
ｒ（アルゴン）等の不活性ガスとの混合ガス、もしくは
この不活性ガスを混合していない炭酸ガスのみのものと
する。混合ガスとする場合には、炭酸ガス濃度は、少く
とも１０容量％以上、さらに好ましくは２０容量％以上
とする。最も好ましくは、１００％ＣＯ2 をシールドガ
スとする。
ｂ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｗ，Ｔａ，Ｖ，Ｈｆ，Ｚｒ等を添加し
てもよい。ただし、ＮｉおよびＣｒを除く、金属元素の
総割合は、５．０％以下とすることが好ましい。そし
て、溶接時のシールドガスは、この発明においては、炭
酸ガス（ＣＯ2 ）を含有するものとし、好ましくは、Ａ
ｒ（アルゴン）等の不活性ガスとの混合ガス、もしくは
この不活性ガスを混合していない炭酸ガスのみのものと
する。混合ガスとする場合には、炭酸ガス濃度は、少く
とも１０容量％以上、さらに好ましくは２０容量％以上
とする。最も好ましくは、１００％ＣＯ2 をシールドガ
スとする。
【０００９】溶接はアーク溶接により行うことになる。
この発明では、溶接素線に変態が室温付近で終了する材
料と、シールドガスに炭酸ガスを含むものを用い、溶接
金属が母材側に深く溶込む様にすることによって溶接止
端近傍の残留応力を容易に圧縮とすることを可能にして
いる。そして、溶接部の疲労強度を向上させ、また溶接
割れを防ぐ。
この発明では、溶接素線に変態が室温付近で終了する材
料と、シールドガスに炭酸ガスを含むものを用い、溶接
金属が母材側に深く溶込む様にすることによって溶接止
端近傍の残留応力を容易に圧縮とすることを可能にして
いる。そして、溶接部の疲労強度を向上させ、また溶接
割れを防ぐ。
【００１０】そこで以下に実施例を示し、さらに詳しく
この発明の方法について説明する。
この発明の方法について説明する。
【００１１】
【実施例】図１に示したように、主鋼板（１）に付加物
（２）を角回溶接に溶接して継手構造を形成した。主鋼
板（１）の板厚は２０ｍｍ、板幅２４０ｍｍ、長さ８０
０ｍｍで、付加物（２）は、板厚２０ｍｍ、高さ５０ｍ
ｍ、長さ１５０ｍｍであり、付加物（２）の長手方向端
部中央を起点とし、反対方向端部中央までの溶接を左右
（Ａ）（Ｂ）で行った。溶接積層（３）は単層とした。
（２）を角回溶接に溶接して継手構造を形成した。主鋼
板（１）の板厚は２０ｍｍ、板幅２４０ｍｍ、長さ８０
０ｍｍで、付加物（２）は、板厚２０ｍｍ、高さ５０ｍ
ｍ、長さ１５０ｍｍであり、付加物（２）の長手方向端
部中央を起点とし、反対方向端部中央までの溶接を左右
（Ａ）（Ｂ）で行った。溶接積層（３）は単層とした。
【００１２】溶接材料素線は、直径１．２ｍｍでＣを
０．０２５重量％、Ｓｉを０．３２重量％、Ｍｎを０．
７０重量％、Ｎｉを１０重量％、Ｃｒを１０重量％、Ｍ
ｏを０．１３重量％含有する鉄基合金を用いた。マルテ
ンサイト変態を室温付近で終了し、図２の実線に示した
ように溶接金属に圧縮残留応力が誘起される合金であ
る。
０．０２５重量％、Ｓｉを０．３２重量％、Ｍｎを０．
７０重量％、Ｎｉを１０重量％、Ｃｒを１０重量％、Ｍ
ｏを０．１３重量％含有する鉄基合金を用いた。マルテ
ンサイト変態を室温付近で終了し、図２の実線に示した
ように溶接金属に圧縮残留応力が誘起される合金であ
る。
【００１３】シールドガスを変更して溶接を行った結果
を示したものが図３である。（ａ）９８％Ａｒと２％Ｏ
2 （従来のシールドガス）、（ｂ）８０％Ａｒと２０％
ＣＯ 2 、（ｃ）１００％ＣＯ2 の結果を示している。
（ｃ）の場合、板内面への溶込みが深くなっていること
がわかる。また、鋳造製品の引巣部を充填する肉盛り溶
接を実施したところ、従来の溶接で行った場合には溶接
引張残留応力のために溶接割れを生じるのに対し、この
発明の方法で同一の肉盛り溶接を行っても溶接割れは生
じなかった。なお、この実施例では引巣部を補修した
が、溶接欠陥部の補修に採用することもできる。
を示したものが図３である。（ａ）９８％Ａｒと２％Ｏ
2 （従来のシールドガス）、（ｂ）８０％Ａｒと２０％
ＣＯ 2 、（ｃ）１００％ＣＯ2 の結果を示している。
（ｃ）の場合、板内面への溶込みが深くなっていること
がわかる。また、鋳造製品の引巣部を充填する肉盛り溶
接を実施したところ、従来の溶接で行った場合には溶接
引張残留応力のために溶接割れを生じるのに対し、この
発明の方法で同一の肉盛り溶接を行っても溶接割れは生
じなかった。なお、この実施例では引巣部を補修した
が、溶接欠陥部の補修に採用することもできる。
【００１４】図４は疲労特性を表すＳ−Ｎ線図である。
従来溶接継ぎ手の疲労特性は丸印で表すように図の左側
に位置するのに対し、三角印で示すこの発明の方法を適
用した継手の特性は右側に位置し、この発明によって製
作した継手の疲労強度は従来のものに比べ向上してい
る。次にこの発明の方法で補修溶接し、疲労強度を向上
させた例を示す。まず、応力範囲１００ＭＰａ繰返しを
与えたところ、従来の継手は１．７２×１０5 回で疲労
き裂が生じた。そこで、このき裂部を除去してからこの
発明の方法で肉盛り補修して同一条件で繰返し応力を与
えたところ、４０倍の寿命に至ってもき裂の発生は起こ
らなかった。なお、補修前後の板幅に沿う溶接残留応力
の分布形態を示すと図５のようになる。従来継手では、
破線に示すように板幅中央の残留応力は引張であるのに
対し、本発明の方法で補修した後の溶接残留応力は板幅
中央で圧縮となっていることがわかる。
従来溶接継ぎ手の疲労特性は丸印で表すように図の左側
に位置するのに対し、三角印で示すこの発明の方法を適
用した継手の特性は右側に位置し、この発明によって製
作した継手の疲労強度は従来のものに比べ向上してい
る。次にこの発明の方法で補修溶接し、疲労強度を向上
させた例を示す。まず、応力範囲１００ＭＰａ繰返しを
与えたところ、従来の継手は１．７２×１０5 回で疲労
き裂が生じた。そこで、このき裂部を除去してからこの
発明の方法で肉盛り補修して同一条件で繰返し応力を与
えたところ、４０倍の寿命に至ってもき裂の発生は起こ
らなかった。なお、補修前後の板幅に沿う溶接残留応力
の分布形態を示すと図５のようになる。従来継手では、
破線に示すように板幅中央の残留応力は引張であるのに
対し、本発明の方法で補修した後の溶接残留応力は板幅
中央で圧縮となっていることがわかる。
【００１５】
【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この出願の
発明の方法によって、従来の溶接構造物で避けられなか
った、高い引張残留応力を複雑な溶接プロセスを用いな
いでも容易に圧縮とすることを可能とし、疲労強度向
上、溶接割れの防止を実現することができる。
発明の方法によって、従来の溶接構造物で避けられなか
った、高い引張残留応力を複雑な溶接プロセスを用いな
いでも容易に圧縮とすることを可能とし、疲労強度向
上、溶接割れの防止を実現することができる。
【００１６】複雑な溶接プロセスを用いずに、溶接部の
疲労強度向上、溶接割れの防止を可能とするため、溶接
構造の信頼性が高まり、かつ、工程の簡略性で経済効果
を発揮することにもなる。
疲労強度向上、溶接割れの防止を可能とするため、溶接
構造の信頼性が高まり、かつ、工程の簡略性で経済効果
を発揮することにもなる。
【図１】実施例の角回溶接継手を例示した平面図と正面
図っである。
図っである。
【図２】冷却にともなって拘束された、溶接金属に生じ
る応力の変化を示した図である。
る応力の変化を示した図である。
【図３】シールドガスの種類による溶接金属の溶込み深
さの相違を示した図面に代わる断面写真である。
さの相違を示した図面に代わる断面写真である。
【図４】疲労Ｓ−Ｎ線図を示した図である。
【図５】補修溶接による溶接残留応力分布を示した図で
ある。
ある。
１ 主鋼板 ２ 付加物 ３ 溶接積層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 38/58 Ｃ２２Ｃ 38/58 (56)参考文献 特開 昭54−130451（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−92844（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−151987（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−141324（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−118017（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−173085（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−95952（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−83378（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 9/16 B23K 31/00 B23K 35/30 C22C 38/00 C22C 38/44 C22C 38/58
Claims (4)
- 【請求項１】 溶接が完了する室温もしくはその付近で
マルテンサイト変態膨張が終了する溶接材料と炭酸ガス
含有シールドガスとを用いて被溶接金属にアーク溶接を
行うことを特徴とする溶接方法。 - 【請求項２】 溶接材料は、ＮｉとＣｒとを含有する合
金である請求項１の溶接方法。 - 【請求項３】 シールドガスは、炭酸ガスを１０％以上
含有し、不活性ガスを含有する請求項１または２の溶接
方法。 - 【請求項４】 補修溶接として行われる請求項１ないし
３のいずれかの溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25390398A JP3010211B1 (ja) | 1998-09-08 | 1998-09-08 | 溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25390398A JP3010211B1 (ja) | 1998-09-08 | 1998-09-08 | 溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3010211B1 true JP3010211B1 (ja) | 2000-02-21 |
| JP2000084670A JP2000084670A (ja) | 2000-03-28 |
Family
ID=17257684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25390398A Expired - Lifetime JP3010211B1 (ja) | 1998-09-08 | 1998-09-08 | 溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3010211B1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004026519A1 (ja) * | 2002-09-09 | 2004-04-01 | National Institute For Materials Science | 低変態温度溶接材料を使用する溶接方法 |
| CN110819909A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-02-21 | 天津铸金科技开发股份有限公司 | 一种耐高温气门喷焊粉末 |
| CN111185691A (zh) * | 2018-11-15 | 2020-05-22 | 天津大学 | 一种高韧性低相变点的金属粉芯焊丝 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003001402A (ja) * | 2001-06-21 | 2003-01-08 | Toshiba Corp | 耐摩耗部材の補修方法、耐摩耗部材の補修に用いる補修装置および蒸気弁 |
-
1998
- 1998-09-08 JP JP25390398A patent/JP3010211B1/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004026519A1 (ja) * | 2002-09-09 | 2004-04-01 | National Institute For Materials Science | 低変態温度溶接材料を使用する溶接方法 |
| CN100418689C (zh) * | 2002-09-09 | 2008-09-17 | 独立行政法人物质·材料研究机构 | 使用低相变温度焊接材料的焊接方法 |
| CN111185691A (zh) * | 2018-11-15 | 2020-05-22 | 天津大学 | 一种高韧性低相变点的金属粉芯焊丝 |
| CN110819909A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-02-21 | 天津铸金科技开发股份有限公司 | 一种耐高温气门喷焊粉末 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000084670A (ja) | 2000-03-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |