JP3198817B2 - 固定管の狭開先突合せ溶接における積層溶接方法 - Google Patents
固定管の狭開先突合せ溶接における積層溶接方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固定管の狭開先突合せ
溶接における積層溶接方法に関する。
溶接における積層溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】固定管の狭開先突合せ溶接における初層
溶接後の積層溶接においては、開先側壁および前層の溶
接ビードを充分に溶融し、安定な溶込みを確保して均一
な溶接ビード高さを確保し、良好な溶接ビードを形成し
ながら行うことが重要である。
溶接後の積層溶接においては、開先側壁および前層の溶
接ビードを充分に溶融し、安定な溶込みを確保して均一
な溶接ビード高さを確保し、良好な溶接ビードを形成し
ながら行うことが重要である。
【０００３】従来、前述の固定管の狭開先突合せ積層溶
接は、Ｖ開先で溶接トーチをウィービングさせながら溶
接が行われている。しかしながら、固定管の開先合わせ
作業においては、継手の開先幅を均一に保持することは
困難であり、開先合わせ作業に多大の時間を要してい
た。また、この開先幅の変動は、開先壁側の融合不良や
湯流れによる融合不良等の欠陥の発生原因とされてい
た。
接は、Ｖ開先で溶接トーチをウィービングさせながら溶
接が行われている。しかしながら、固定管の開先合わせ
作業においては、継手の開先幅を均一に保持することは
困難であり、開先合わせ作業に多大の時間を要してい
た。また、この開先幅の変動は、開先壁側の融合不良や
湯流れによる融合不良等の欠陥の発生原因とされてい
た。
【０００４】また、従来のＶ開先の溶接では、管の肉厚
が大きいほど開先断面積が大であるので溶接継手の断面
積、すなわち必要とされる溶着量が増加し溶接能率が向
上せず、また、必要とされる溶着量が大であるため溶接
による熱変形が大きい、という問題がある。
が大きいほど開先断面積が大であるので溶接継手の断面
積、すなわち必要とされる溶着量が増加し溶接能率が向
上せず、また、必要とされる溶着量が大であるため溶接
による熱変形が大きい、という問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術の問題
点から、開先断面積を小さくした、所謂、狭開先溶接法
により溶着量を減らして高能率化を図る溶接方法が提案
されているが、固定管相互のセッティング誤差から開先
幅が変動し、積層溶接時に開先壁面の融合不良の欠陥を
生じる問題があった。当該開先幅の変動による溶接欠陥
の発生は、Ｖ開先よりも狭開先継手の方が敏感であり、
問題とされていた。
点から、開先断面積を小さくした、所謂、狭開先溶接法
により溶着量を減らして高能率化を図る溶接方法が提案
されているが、固定管相互のセッティング誤差から開先
幅が変動し、積層溶接時に開先壁面の融合不良の欠陥を
生じる問題があった。当該開先幅の変動による溶接欠陥
の発生は、Ｖ開先よりも狭開先継手の方が敏感であり、
問題とされていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前述の課題に対し、固定
管相互を突合せて開先の幅を５〜１０ｍｍとした狭開先
継手を構成し、炭酸ガスシールドの雰囲気下で、アーク
回転速度が２０〜１００Ｈｚ、アーク回転直径が２〜６
ｍｍの高速回転アークによるガスメタルアーク溶接法を
用い、かつ前記高速回転アークの電流、電圧波形をセン
サとして用いるアークセンサによって溶接トーチの高さ
制御と開先倣い制御とを行いながら、溶接中に溶接姿勢
と開先幅の変動とを検出し、あらかじめ溶接姿勢別と開
先幅別に、溶接姿勢が０時〜２時位置では、溶接電流２
００〜３５０Ａ、溶接速度３０〜１００ｃｍ／分、溶接
姿勢が２時〜４時位置では、溶接電流２５０〜４００
Ａ、溶接速度４０〜１２０ｃｍ／分、溶接姿勢が４時〜
６時位置では、溶接電流１５０〜３００Ａ、溶接速度２
０〜８５ｃｍ／分、ならびに開先幅は５〜１０ｍｍの範
囲内で設定された最適溶接条件データベースから、溶接
姿勢の検出値と、ＣＣＤカメラ画像処理法、レーザース
キャニング法、磁気センサ検知法、渦流センサ検知法の
うちのいずれか一つの方法を用いて得られた開先幅の検
出値に従って溶接条件を選定して、多層円周下進溶接を
行うことを特徴とする固定管の狭開先突合せ溶接におけ
る積層溶接方法により解決される。
管相互を突合せて開先の幅を５〜１０ｍｍとした狭開先
継手を構成し、炭酸ガスシールドの雰囲気下で、アーク
回転速度が２０〜１００Ｈｚ、アーク回転直径が２〜６
ｍｍの高速回転アークによるガスメタルアーク溶接法を
用い、かつ前記高速回転アークの電流、電圧波形をセン
サとして用いるアークセンサによって溶接トーチの高さ
制御と開先倣い制御とを行いながら、溶接中に溶接姿勢
と開先幅の変動とを検出し、あらかじめ溶接姿勢別と開
先幅別に、溶接姿勢が０時〜２時位置では、溶接電流２
００〜３５０Ａ、溶接速度３０〜１００ｃｍ／分、溶接
姿勢が２時〜４時位置では、溶接電流２５０〜４００
Ａ、溶接速度４０〜１２０ｃｍ／分、溶接姿勢が４時〜
６時位置では、溶接電流１５０〜３００Ａ、溶接速度２
０〜８５ｃｍ／分、ならびに開先幅は５〜１０ｍｍの範
囲内で設定された最適溶接条件データベースから、溶接
姿勢の検出値と、ＣＣＤカメラ画像処理法、レーザース
キャニング法、磁気センサ検知法、渦流センサ検知法の
うちのいずれか一つの方法を用いて得られた開先幅の検
出値に従って溶接条件を選定して、多層円周下進溶接を
行うことを特徴とする固定管の狭開先突合せ溶接におけ
る積層溶接方法により解決される。
【０００７】
【作用】本発明による固定管の狭開先突合せ溶接による
積層溶接は、高速回転アーク式アークセンサ方式によ
り、溶接トーチ高さの制御および開先倣いを行いつつ、
高速回転アーク溶接により開先壁面の溶込みを充分確保
しながら溶接が進行する。
積層溶接は、高速回転アーク式アークセンサ方式によ
り、溶接トーチ高さの制御および開先倣いを行いつつ、
高速回転アーク溶接により開先壁面の溶込みを充分確保
しながら溶接が進行する。
【０００８】積層溶接は、固定管の右半周と左半周とに
分けて下進溶接が行われる。開先幅の下限を５ｍｍとす
るのは、これ以下にすると次層の積層溶接が良好に行わ
れなくなるためであり、また、１０ｍｍ以上では開先側
壁の溶込みの確保が困難になるからである。
分けて下進溶接が行われる。開先幅の下限を５ｍｍとす
るのは、これ以下にすると次層の積層溶接が良好に行わ
れなくなるためであり、また、１０ｍｍ以上では開先側
壁の溶込みの確保が困難になるからである。
【０００９】積層部の開先は、開先角度をとらない、狭
開先形状でも良いが、熱変形により上層部で開先が狭ま
る傾向があるので、通常片側１°〜２°の角度を設けた
狭開先とすることによって対応する。
開先形状でも良いが、熱変形により上層部で開先が狭ま
る傾向があるので、通常片側１°〜２°の角度を設けた
狭開先とすることによって対応する。
【００１０】さらに、固定管の前記の突合せ積層溶接
は、溶接姿勢の変化に対しては、該溶接姿勢の変化を検
知し、あらかじめ設定された最適溶接条件データベース
から溶接条件を自動的に選定し溶接が行われる。
は、溶接姿勢の変化に対しては、該溶接姿勢の変化を検
知し、あらかじめ設定された最適溶接条件データベース
から溶接条件を自動的に選定し溶接が行われる。
【００１１】また、開先幅の変動に対し、開先幅の値を
検知し、あらかじめ設定された最適溶接条件データベー
スから、該検知した値により適切な溶接条件を自動的に
選定し溶接が行われる。
検知し、あらかじめ設定された最適溶接条件データベー
スから、該検知した値により適切な溶接条件を自動的に
選定し溶接が行われる。
【００１２】前述の溶接姿勢、即ち、溶接位置検出器
は、固定管の径が既知であり、０時から６時に至る半周
の距離が計算できるので、該半周の距離を走行レールの
ラックに噛み合いながら走行する溶接台車のエンコーダ
で検知することができる。
は、固定管の径が既知であり、０時から６時に至る半周
の距離が計算できるので、該半周の距離を走行レールの
ラックに噛み合いながら走行する溶接台車のエンコーダ
で検知することができる。
【００１３】また、開先幅値の検出は、一例として、Ｃ
ＣＤカメラ等により開先幅の映像を画像処理することに
より容易に検出することができる。
ＣＤカメラ等により開先幅の映像を画像処理することに
より容易に検出することができる。
【００１４】また、高速回転アークの回転速度は、２０
Ｈｚ未満ではアーク熱とアーク力の分散が効果的に行わ
れず、また、１００Ｈｚを越えるとこの逆に良好な溶接
部が得られないからである。
Ｈｚ未満ではアーク熱とアーク力の分散が効果的に行わ
れず、また、１００Ｈｚを越えるとこの逆に良好な溶接
部が得られないからである。
【００１５】高速回転アークによるアーク回転直径を２
〜６ｍｍとしたのは、２ｍｍ未満であるとアークセンサ
としての性能が得られないことと、開先壁面が融合不良
となる恐れがあり、６ｍｍを越えるとアークが分散し過
ぎるからである。
〜６ｍｍとしたのは、２ｍｍ未満であるとアークセンサ
としての性能が得られないことと、開先壁面が融合不良
となる恐れがあり、６ｍｍを越えるとアークが分散し過
ぎるからである。
【００１６】高速回転アークセンサによる溶接トーチの
高さ制御は、高速で回転する溶接電流の１回転毎の平均
値が基準値と一致するように溶接トーチの高さを制御す
る方法である。
高さ制御は、高速で回転する溶接電流の１回転毎の平均
値が基準値と一致するように溶接トーチの高さを制御す
る方法である。
【００１７】また、開先倣い制御は、前述の高速で回転
する溶接アーク電圧の左側と右側の積分値を比較し、左
右の積分値が一定となる如く溶接トーチの開先倣い制御
が行われる。
する溶接アーク電圧の左側と右側の積分値を比較し、左
右の積分値が一定となる如く溶接トーチの開先倣い制御
が行われる。
【００１８】尚、最適溶接条件データベースは、溶接電
流１５０〜４００Ａ、溶接速度２０〜１２０ｃｍ／分、
溶接ビード厚さは２〜５ｍｍの範囲の値を用いることが
好ましい。
流１５０〜４００Ａ、溶接速度２０〜１２０ｃｍ／分、
溶接ビード厚さは２〜５ｍｍの範囲の値を用いることが
好ましい。
【００１９】溶接電流は、１５０Ａ未満であるとアーク
圧力が不足し、溶込みが減少するため開先壁面の融合不
良の原因となりやすく、また、４００を越えると、逆
に、アーク圧力が過大となり、特に、立向溶接姿勢で溶
融金属の保持が困難になり湯流れ、垂れ落ちが発生し、
良好な溶接ビードが形成されない。
圧力が不足し、溶込みが減少するため開先壁面の融合不
良の原因となりやすく、また、４００を越えると、逆
に、アーク圧力が過大となり、特に、立向溶接姿勢で溶
融金属の保持が困難になり湯流れ、垂れ落ちが発生し、
良好な溶接ビードが形成されない。
【００２０】溶接速度は前述の溶接電流値との関係で決
まるが、２０ｃｍ／分以下では溶接ビード高さが高くな
り、溶接金属の湯流れや垂れ落ち、および割れが生じや
すい。また、１２０ｃｍ／分以上では入熱不足により溶
込みが不足となりやすく、安定した溶接ビードが形成さ
れない。
まるが、２０ｃｍ／分以下では溶接ビード高さが高くな
り、溶接金属の湯流れや垂れ落ち、および割れが生じや
すい。また、１２０ｃｍ／分以上では入熱不足により溶
込みが不足となりやすく、安定した溶接ビードが形成さ
れない。
【００２１】溶接ビード厚さが２ｍｍ未満の場合は、溶
接速度が速過ぎる場合で溶接入熱が不足し、狭開先側壁
での溶込み不足が発生しやすい。
接速度が速過ぎる場合で溶接入熱が不足し、狭開先側壁
での溶込み不足が発生しやすい。
【００２２】また、溶接ビード厚さが５ｍｍを越える
と、特に立向き姿勢で顕著であるが、溶融池の溶融金属
がアークにより保持できず、湯流れが発生し、アーク直
下の溶融金属の厚さが過大となり、アーク直下の開先底
部が充分に溶融せず、融合不良が発生する。
と、特に立向き姿勢で顕著であるが、溶融池の溶融金属
がアークにより保持できず、湯流れが発生し、アーク直
下の溶融金属の厚さが過大となり、アーク直下の開先底
部が充分に溶融せず、融合不良が発生する。
【００２３】本発明では、前記溶接姿勢の変化および開
先幅の変動に応じて溶接パラメータの適応制御が行われ
る。
先幅の変動に応じて溶接パラメータの適応制御が行われ
る。
【００２４】溶接姿勢別および開先幅別の適正条件は、
あらかじめ実験により求め、溶接条件プログラムとして
記憶させておく。
あらかじめ実験により求め、溶接条件プログラムとして
記憶させておく。
【００２５】そして、固定管の突合せ中間層の積層溶接
時に、溶接位置検出器より溶接姿勢の変化を、また、Ｃ
ＣＤカメラによる画像処理等の方法により開先幅の変動
を検出して双方の値に基づき、あらかじめ設定された溶
接条件プログラムを読み出し溶接条件の適応制御が行わ
れる。
時に、溶接位置検出器より溶接姿勢の変化を、また、Ｃ
ＣＤカメラによる画像処理等の方法により開先幅の変動
を検出して双方の値に基づき、あらかじめ設定された溶
接条件プログラムを読み出し溶接条件の適応制御が行わ
れる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。図１は、本発明の固定管の狭開先突合せ溶接におけ
る積層溶接方法にかかる狭開先断面図である。
る。図１は、本発明の固定管の狭開先突合せ溶接におけ
る積層溶接方法にかかる狭開先断面図である。
【００２７】図１において、１、２は溶接される固定管
である。３は狭開先で、固定管１、２の板厚が１２ｍｍ
に対し開先幅ＧＷは５．５ｍｍで、外方に向って１°か
ら２°のテーパーθを有する形状となっている。
である。３は狭開先で、固定管１、２の板厚が１２ｍｍ
に対し開先幅ＧＷは５．５ｍｍで、外方に向って１°か
ら２°のテーパーθを有する形状となっている。
【００２８】狭開先３の上方にテーパーを設けた理由
は、開先内に初層溶接ビード４が形成されると、該初層
溶接ビード４が凝固時に熱収縮し開先上部が狭くなり、
本発明の積層溶接時に溶接ワイヤ６の回転を阻害するの
で、概略前記の角度でテーパー状とすれば開先の熱収縮
の問題が解決できる。
は、開先内に初層溶接ビード４が形成されると、該初層
溶接ビード４が凝固時に熱収縮し開先上部が狭くなり、
本発明の積層溶接時に溶接ワイヤ６の回転を阻害するの
で、概略前記の角度でテーパー状とすれば開先の熱収縮
の問題が解決できる。
【００２９】初層溶接ビード４が形成された後、狭開先
３内に溶接ワイヤ６が配置され、ＣＯ2 １００％のシー
ルドガス雰囲気下で、アーク回転速度が２０〜１００Ｈ
ｚ、回転直径２〜６ｍｍの高速回転アーク溶接で、積層
溶接ビード５が形成される。
３内に溶接ワイヤ６が配置され、ＣＯ2 １００％のシー
ルドガス雰囲気下で、アーク回転速度が２０〜１００Ｈ
ｚ、回転直径２〜６ｍｍの高速回転アーク溶接で、積層
溶接ビード５が形成される。
【００３０】溶接ワイヤ６の直径は、一例として、１．
２ｍｍを使用した。積層される溶接ビード５の厚さは約
３ｍｍでこの値が積層する溶着層の高さとなる。
２ｍｍを使用した。積層される溶接ビード５の厚さは約
３ｍｍでこの値が積層する溶着層の高さとなる。
【００３１】ここで、溶接ビード厚さＨは、積層前の溶
接ビードの平均厚さＨ1 と積層後の溶接ビードの平均厚
さＨ2 との差（Ｈ2 −Ｈ1 ）である。溶接ビードの厚さ
は、溶着断面積をＳ0 （ｍｍ2 ）、開先幅をＧＷとする
と、Ｈ＝Ｓ0 ／ＧＷと表される。
接ビードの平均厚さＨ1 と積層後の溶接ビードの平均厚
さＨ2 との差（Ｈ2 −Ｈ1 ）である。溶接ビードの厚さ
は、溶着断面積をＳ0 （ｍｍ2 ）、開先幅をＧＷとする
と、Ｈ＝Ｓ0 ／ＧＷと表される。
【００３２】また、溶着断面積Ｓ0 は、ワイヤ溶着速度
をＶｆ（ｍｍ3 ／分）、溶着速度をＶｚ（ｍｍ／分）と
すると、Ｓ0 （ｍｍ2 ）＝Ｖｆ（ｍｍ3 ／分）／Ｖｚ
（ｍｍ／分）と表される。
をＶｆ（ｍｍ3 ／分）、溶着速度をＶｚ（ｍｍ／分）と
すると、Ｓ0 （ｍｍ2 ）＝Ｖｆ（ｍｍ3 ／分）／Ｖｚ
（ｍｍ／分）と表される。
【００３３】尚、ワイヤ溶着速度Ｖｆ（ｍｍ3 ／分）
は、ワイヤ断面積をＳＷ（ｍｍ2 ）、ワイヤ送給速度を
ｖｆ（ｍｍ／分）、溶着効率をαとすると、Ｖｆ（ｍｍ
3 ／分）＝α×ｖｆ（ｍｍ／分）×ＳＷ（ｍｍ2 ）と表
される。ワイヤ送給速度ｖｆ（ｍｍ／分）は、溶接電流
値に比例し、溶接電流１５０Ａでは、３．９２ｍｍ／
分、４００Ａでは１７．４２ｍｍ／分となる。以上のと
おり、本発明は、溶接ビードの厚さを求め、積層溶接を
施工する。
は、ワイヤ断面積をＳＷ（ｍｍ2 ）、ワイヤ送給速度を
ｖｆ（ｍｍ／分）、溶着効率をαとすると、Ｖｆ（ｍｍ
3 ／分）＝α×ｖｆ（ｍｍ／分）×ＳＷ（ｍｍ2 ）と表
される。ワイヤ送給速度ｖｆ（ｍｍ／分）は、溶接電流
値に比例し、溶接電流１５０Ａでは、３．９２ｍｍ／
分、４００Ａでは１７．４２ｍｍ／分となる。以上のと
おり、本発明は、溶接ビードの厚さを求め、積層溶接を
施工する。
【００３４】図２は、本発明の固定管１、２の狭開先突
合せ溶接における積層溶接装置の側面図である。
合せ溶接における積層溶接装置の側面図である。
【００３５】図２において、突合せ溶接される固定管２
の外周面にセットされた走行レール７に沿って、回転ア
ークトーチ８、該回転アークトーチ８の角度制御軸９、
該回転アークトーチ８の高さ制御軸１０、該回転アーク
トーチ８の開先倣い制御軸１１を有する走行台車１２が
固定管２の外周を周りながら、固定管１、２の突合せ中
間層の積層溶接を行う。尚、１３は溶接ワイヤフィーダ
ー、１４は溶接ワイヤリールである。
の外周面にセットされた走行レール７に沿って、回転ア
ークトーチ８、該回転アークトーチ８の角度制御軸９、
該回転アークトーチ８の高さ制御軸１０、該回転アーク
トーチ８の開先倣い制御軸１１を有する走行台車１２が
固定管２の外周を周りながら、固定管１、２の突合せ中
間層の積層溶接を行う。尚、１３は溶接ワイヤフィーダ
ー、１４は溶接ワイヤリールである。
【００３６】溶接は、固定管１、２の突合せ積層溶接で
あるので、溶接姿勢はアークスタートの０時位置では下
向き溶接、３時位置では立向き溶接、６時では上向き溶
接、と暫時姿勢が変化しながら溶接を行うので溶接条件
を変化させなければ良好な溶接は行えない。
あるので、溶接姿勢はアークスタートの０時位置では下
向き溶接、３時位置では立向き溶接、６時では上向き溶
接、と暫時姿勢が変化しながら溶接を行うので溶接条件
を変化させなければ良好な溶接は行えない。
【００３７】表１は、０時〜２時、２時〜４時、４時〜
６時までの溶接電流および溶接速度の条件範囲を示した
ものである。実際の溶接では、溶接条件は溶接姿勢別、
開先幅別に細分化して溶接条件がデータベース化されて
いる。
６時までの溶接電流および溶接速度の条件範囲を示した
ものである。実際の溶接では、溶接条件は溶接姿勢別、
開先幅別に細分化して溶接条件がデータベース化されて
いる。
【００３８】
【表１】
【００３９】図３は、本発明の固定管の狭開先突合せ溶
接における中間層の積層溶接における制御ブロック図
で、前述の溶接姿勢の変化および開先幅の変化に対応し
て溶接条件を制御するものである。
接における中間層の積層溶接における制御ブロック図
で、前述の溶接姿勢の変化および開先幅の変化に対応し
て溶接条件を制御するものである。
【００４０】図３において、６は溶接ワイヤ、８は回転
アークトーチ、１５はＣＣＤカメラで、該ＣＣＤカメラ
１５からの狭開先の開先幅の画像は、画像メモリ１７に
取り込まれ、ＣＰＵ１６で開先幅ＷＧの計算がされる。
開先幅は、前記のＣＣＤカメラ１５の画像を画像処理す
る方法の他、レーザースキャニング方法、磁気センサ、
渦流センサ等により検知する方法でも良い。
アークトーチ、１５はＣＣＤカメラで、該ＣＣＤカメラ
１５からの狭開先の開先幅の画像は、画像メモリ１７に
取り込まれ、ＣＰＵ１６で開先幅ＷＧの計算がされる。
開先幅は、前記のＣＣＤカメラ１５の画像を画像処理す
る方法の他、レーザースキャニング方法、磁気センサ、
渦流センサ等により検知する方法でも良い。
【００４１】１８はデジタル入出力回路、１９は溶接制
御装置で回転アークトーチ８および溶接ワイヤ６の溶接
条件を制御する。２０は前述の溶接姿勢別および開先幅
別の最適溶接条件が設定された最適溶接条件データベー
ス、２１は溶接台車の移動量から溶接姿勢を検知する溶
接位置検出器である。ＣＰＵ１６は、前述の画像メモリ
１７を用いて開先幅値の計算の他、最適溶接条件データ
ベース２０からの溶接姿勢別および開先幅別のデータを
出力し、溶接制御装置１９へデジタル入出回路１８を経
由して出力を行い、また、それらの制御は溶接位置検出
器２１からの信号によりタイミングをとりながら行われ
る。溶接姿勢位置検出方法は、他の方法として傾斜計で
検知する方法もある。尚、２２はモニターＴＶである。
御装置で回転アークトーチ８および溶接ワイヤ６の溶接
条件を制御する。２０は前述の溶接姿勢別および開先幅
別の最適溶接条件が設定された最適溶接条件データベー
ス、２１は溶接台車の移動量から溶接姿勢を検知する溶
接位置検出器である。ＣＰＵ１６は、前述の画像メモリ
１７を用いて開先幅値の計算の他、最適溶接条件データ
ベース２０からの溶接姿勢別および開先幅別のデータを
出力し、溶接制御装置１９へデジタル入出回路１８を経
由して出力を行い、また、それらの制御は溶接位置検出
器２１からの信号によりタイミングをとりながら行われ
る。溶接姿勢位置検出方法は、他の方法として傾斜計で
検知する方法もある。尚、２２はモニターＴＶである。
【００４２】本発明は以下の実施例で固定管の狭開先突
合せ積層溶接を施工した。 （１）固定管外径 ：９００ｍｍ （ＡＰＩ５ＬＸ−６０） （２）〃〃板厚 ： １２ｍｍ （３）開先形状 テーパーθ ：２° 開先幅Ｂ ：５．５〜７．５ｍｍ （４）高速回転アーク アーク回転速度：２０〜１００Ｈｚ可変 アーク回転直径：３〜５ｍｍ アークセンサ ：溶接トーチ高さ制御、開先倣い制御 （５）溶接ワイヤ ：ソリッドタイプ （６）溶接ワイヤ径 ：１．２ｍｍ （７）シールドガス ：ＣＯ2 １００％ （８）溶接電流 ：１５０〜４００Ａ （９）溶接速度 ： ２０〜１２０ｃｍ／分
合せ積層溶接を施工した。 （１）固定管外径 ：９００ｍｍ （ＡＰＩ５ＬＸ−６０） （２）〃〃板厚 ： １２ｍｍ （３）開先形状 テーパーθ ：２° 開先幅Ｂ ：５．５〜７．５ｍｍ （４）高速回転アーク アーク回転速度：２０〜１００Ｈｚ可変 アーク回転直径：３〜５ｍｍ アークセンサ ：溶接トーチ高さ制御、開先倣い制御 （５）溶接ワイヤ ：ソリッドタイプ （６）溶接ワイヤ径 ：１．２ｍｍ （７）シールドガス ：ＣＯ2 １００％ （８）溶接電流 ：１５０〜４００Ａ （９）溶接速度 ： ２０〜１２０ｃｍ／分
【００４３】本発明は、前述の溶接条件で狭開先３継手
の積層溶接を、固定管１、２の上部位置である０時から
下部の６時位置まで、円周の左右半分づつ分けて、下進
溶接で行い、固定管１、２の全円周突合せ積層溶接を行
った。また、アークを高速で回転させることにより、狭
開先内でアークが分散されるので、溶接ビード表面が平
滑化され、また、狭開先壁面が良く溶かされ融合不良が
防止できた。
の積層溶接を、固定管１、２の上部位置である０時から
下部の６時位置まで、円周の左右半分づつ分けて、下進
溶接で行い、固定管１、２の全円周突合せ積層溶接を行
った。また、アークを高速で回転させることにより、狭
開先内でアークが分散されるので、溶接ビード表面が平
滑化され、また、狭開先壁面が良く溶かされ融合不良が
防止できた。
【００４４】
【発明の効果】本発明は以上であるので、固定管の突合
せ溶接において、開先に狭開先継手を採用することで溶
接の高能率化と熱歪みの減少を図ることができる。
せ溶接において、開先に狭開先継手を採用することで溶
接の高能率化と熱歪みの減少を図ることができる。
【００４５】また、高速回転アークによるアークセンサ
開先倣い制御を行い、かつ、溶接姿勢および開先幅の変
動に対応して溶接条件を適応制御することにより、開先
幅変動に対する融合不良や湯流れによる欠陥の発生を防
止でき、さらに、固定管の開先合わせが ＊容易となっ
たので、固定管の突合せ溶接の自動化、脱技能化および
溶接部の高品質化を達成することができる。
開先倣い制御を行い、かつ、溶接姿勢および開先幅の変
動に対応して溶接条件を適応制御することにより、開先
幅変動に対する融合不良や湯流れによる欠陥の発生を防
止でき、さらに、固定管の開先合わせが ＊容易となっ
たので、固定管の突合せ溶接の自動化、脱技能化および
溶接部の高品質化を達成することができる。
【図１】本発明の固定管の狭開先突合せ溶接における積
層溶接を示す狭開先断面図。
層溶接を示す狭開先断面図。
【図２】本発明の固定管の狭開先突合せ溶接における積
層溶接装置の側面図。
層溶接装置の側面図。
【図３】本発明の固定管の狭開先突合せ溶接における積
層溶接における制御ブロック図。
層溶接における制御ブロック図。
１・２ 固定管 ３ 狭開先 ４ 積層溶接ビード ５ 初層溶接ビード ６ 溶接ワイヤ ７ 走行レール ８ 回転アークトーチ ９ 回転アークトーチの角度制御軸 １０ 回転アークトーチの高さ制御軸 １１ 回転アークトーチの狭開先倣い制御軸 １２ 走行台車 １３ 溶接ワイヤフィーダ １４ 溶接ワイヤリール １５ ＣＣＤカメラ １６ ＣＰＵ １７ 画像メモリ １８ デジタル入出力回路 １９ 溶接制御装置 ２０ 最適溶接条件データベース ２１ 溶接位置検出器 ２２ モニターＴＶ Ｂ 狭開先幅 θ 狭開先テーパー角度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−200866（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−70474（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−232671（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−25298（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−253669（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−177353（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−212542（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−329645（ＪＰ，Ａ) 実公 昭57−36373（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 9/028 B23K 9/095 B23K 9/127 B23K 9/173
Claims (1)
- 【請求項１】 固定管相互を突合せて開先の幅を５〜１
０ｍｍとした狭開先継手を構成し、炭酸ガスシールドの
雰囲気下で、アーク回転速度が２０〜１００Ｈｚ、アー
ク回転直径が２〜６ｍｍの高速回転アークによるガスメ
タルアーク溶接法を用い、かつ前記高速回転アークの電
流、電圧波形をセンサとして用いるアークセンサによっ
て溶接トーチの高さ制御と開先倣い制御とを行いなが
ら、溶接中に溶接姿勢と開先幅の変動とを検出し、あら
かじめ溶接姿勢別と開先幅別に、溶接姿勢が０時〜２時
位置では、溶接電流２００〜３５０Ａ、溶接速度３０〜
１００ｃｍ／分、溶接姿勢が２時〜４時位置では、溶接
電流２５０〜４００Ａ、溶接速度４０〜１２０ｃｍ／
分、溶接姿勢が４時〜６時位置では、溶接電流１５０〜
３００Ａ、溶接速度２０〜８５ｃｍ／分、ならびに開先
幅は５〜１０ｍｍの範囲内で設定された最適溶接条件デ
ータベースから、溶接姿勢の検出値と、ＣＣＤカメラ画
像処理法、レーザースキャニング法、磁気センサ検知
法、渦流センサ検知法のうちのいずれか一つの方法を用
いて得られた開先幅の検出値に従って溶接条件を選定し
て、多層円周下進溶接を行うことを特徴とする固定管の
狭開先突合せ溶接における積層溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20509794A JP3198817B2 (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | 固定管の狭開先突合せ溶接における積層溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20509794A JP3198817B2 (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | 固定管の狭開先突合せ溶接における積層溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0866771A JPH0866771A (ja) | 1996-03-12 |
| JP3198817B2 true JP3198817B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=16501379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20509794A Expired - Fee Related JP3198817B2 (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | 固定管の狭開先突合せ溶接における積層溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3198817B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4952892B2 (ja) * | 2006-05-24 | 2012-06-13 | Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 | 極厚鋼板の溶接方法 |
| US9403233B2 (en) | 2011-12-16 | 2016-08-02 | Illinois Tool Works Inc. | DC electrode negative rotating arc welding method and system |
| US9511442B2 (en) * | 2012-07-27 | 2016-12-06 | Illinois Tool Works Inc. | Adaptable rotating arc welding method and system |
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| US9962785B2 (en) | 2013-12-12 | 2018-05-08 | Lincoln Global, Inc. | System and method for true electrode speed |
| CN106238867B (zh) * | 2016-08-25 | 2018-03-09 | 湘潭大学 | 一种施加自适应平峰脉冲信号的窄间隙焊接控制方法 |
| CN111843128B (zh) * | 2020-08-13 | 2021-12-21 | 兰州理工大学 | 一种用于管件焊接的超窄间隙焊接装置及方法 |
| CN113414527A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-21 | 昆山安意源管道科技有限公司 | 管道焊接方法及焊接小车 |
| CN114211099B (zh) * | 2021-12-06 | 2023-04-07 | 天津新松机器人自动化有限公司 | 型材焊接机器人充氩装置及方法 |
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-
1994
- 1994-08-30 JP JP20509794A patent/JP3198817B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0866771A (ja) | 1996-03-12 |
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