JP3503191B2 - 厚鋼板の大入熱多層サブマージアーク溶接方法 - Google Patents
厚鋼板の大入熱多層サブマージアーク溶接方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は鉄骨ボックス柱の角継手
溶接の多層盛サブマージアーク溶接に係わり、健全な溶
接部を高能率かつ経済的に得ることのできる大入熱多層
サブマージアーク溶接方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年のビルの高層化により板厚40mm以上
の極厚のボックス柱が普通に使用されるようになり、溶
接の高能率化はますます重要になっている。ボックス柱
角継手の溶接には、高能率が得られる鉄粉添加フラック
スを用いた片面１パス大入熱サブマージアーク溶接方法
が広く適用されているが、板厚増大に伴い溶接に必要な
溶着量は著しく増大するため、適用可能な板厚が溶接機
の電流容量などにより制限される。このような１パス溶
接の適用が困難な厚鋼板の溶接施工では多層盛溶接を行
う必要があるが、大入熱サブマージアーク溶接の多層盛
では入熱の増大とともにスラグの厚みが増大してスラグ
剥離性が悪化したり、凝固割れを生じやすいなどの問題
がある。 【０００３】多層盛サブマージアーク溶接の問題点に対
しては、従来から種々の改善策が提案されており、例え
ば、特開昭63-192593 号公報ではAl2O3 を主成分とする
スラグ剥離性の優れたフラックスが、また特開昭57-644
91号公報、特開昭61-9979 号公報などには溶接金属の化
学組成を規定することによる凝固割れの防止法が提案さ
れている。しかし、これらの方法は、比較的小入熱のパ
スを50°程度以上の開先に積層する従来からの工法を前
提にしているため、十分な能率が得られなかった。 【０００４】これらの問題を解決するために、本発明者
らは特開平2-258191号公報において複数段開先を用いた
多層溶接法を提案した。この方法によれば厚物ボックス
柱の角継手を高能率に溶接することができるが、実際の
溶接施工において完全溶け込みの要求される部分は溶接
線の一部であり、部分溶け込みが許容される部分までこ
のような溶接を行うことは、経済的に不利であるという
問題があった。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】通常、ボックス柱の角
継手は梁が接続される仕口部分を完全溶け込み溶接と
し、そのほかの部分は部分溶け込みでよい仕様になって
いる場合が殆どである。しかし、近年の１パス溶接の適
用板厚限界の拡大によって、溶接線の全線にわたって同
じ開先を用いた完全溶け込み溶接を採用する場合が多く
なり、本発明者らが厚鋼板の片面サブマージアーク溶接
の大入熱多層溶接方法として提案した特開平2-258191号
公報においても、完全溶け込み溶接を実施する場合につ
いてのみの提案となっていた。しかし、板厚が厚くなる
ほど全線溶け込みにすることによる余分な溶接材料や電
力などが増加し、経済的に不利になる。 【０００６】本発明はこのような問題を解決し、高能率
でかつ経済的な大入熱多層溶接法を提供することを目的
とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、完全溶け
込みが必要な部分における健全性と、溶接工程全般にお
ける経済性について検討した結果、完全溶け込み部分に
ついては２段開先が必須であり、部分溶け込みが許容さ
れる部分においては、開先のルートフェイスを板厚の1/
3 以上とするＹ開先として、開先断面積を減少させるこ
とが効果的であることを見いだした。 【０００８】すなわち本発明は、板厚40mm以上のボック
ス柱角継手の多層サブマージアーク溶接において、完全
溶け込みが必要な部分を２段開先とし、部分溶け込みが
許容される部分をt/3 （ｔ：板厚）以上のルートフェイ
スを有するＹ開先とし、かつ溶接入熱が0.6S(kJ/cm)
（ただしＳ：１段目開先の断面積(mm2) ）以上の条件
で、前記完全溶け込み部分および移行部分の初層を溶接
することを特徴とする厚鋼板の大入熱サブマージアーク
溶接方法である。 【０００９】 【作 用】開先形状は、完全溶け込みが必要な部分につ
いては２段開先とすることを必須とする。本発明でいう
２段開先とは、開先を溶接線に垂直な面で切ったときに
開先面の作る傾斜線が途中で傾斜角度を変え、通常のＶ
開先のＶの字の上にもう一つのより口の広がったＶの字
が対称軸を合わせて乗ったような形となるような開先を
意味する。上のＶの字の広がり角度を２段目の開先角度
とする。このような２段開先を用いるのは、本発明者ら
が特開平２−258191号公報で開示したごとく多層溶接に
おける溶接欠陥の防止と高能率性を達成するためであ
る。断面が単純なＶの字となるような１段開先とした場
合には凝固割れや融合不良などの欠陥を生じ易く、これ
に対して開先角度を広げて欠陥を防止しようとする場合
には開先断面積の増加により、必要溶接材料および溶接
入熱が増大し、溶接能率が低下する。 【００１０】一方、部分溶け込みが許容される部分につ
いては、余分な開先断面積の増加を防止するために、ル
ートフェイスをt/3 （ｔ：板厚）以上有するＹ開先とす
る。これは、部分溶け込み部はt/2 〜t/3 で十分であ
り、ルートフェイスがt/3 未満では必要以上に開先断面
積が増加するためである。なお、完全溶け込み部（仕口
部分）と部分溶け込みが許容される部分との境界部には
開先形状が連続的に変化する移行部分が必要である。 【００１１】また、溶接入熱が0.6S(kJ/cm) （ただし
Ｓ：１段目開先の断面積(mm2) ）以上の条件で、前記完
全溶け込み部分および移行部分の初層を溶接することが
必要である。溶接入熱が、0.6S未満では入熱が不足し、
２段開先の１段目部分内に初層がとどまるため、溶接欠
陥が発生しやすくなる。健全な溶接を行うための初層の
入熱としては１段目の開先が丁度埋まる、あるいは若干
盛り上がる程度の入熱が望ましい。なお、本発明に用い
られるフラックスとしては大入熱溶接に耐えられるスラ
グ組成を有するフラックスが必要であり、例えば特開平
2-258191号公報や特開平3-27891 号公報に提案されてい
るものが最適である。 【００１２】 【実施例】以下、実施例によりさらに本発明を説明す
る。表１に示す板厚50および70mmのJIS SM490B相当の鋼
板に、図１〜図３に示す開先を施し、同じく表１に示す
JIS YS-S6 相当の溶接ワイヤおよび表２に示す化学組成
のフラックスを用いて、表３に示す溶接条件でサブマー
ジアーク溶接を行った。 【００１３】 【表１】【００１４】 【表２】 【００１５】 【表３】 【００１６】なお、完全溶け込みが必要な部分は、梁が
連結される仕口部分のみの場合がほとんどで、それ以外
は部分溶け込みが許容される。またその中間の部分溶け
込み側を移行部分とする。完全溶け込みの必要な部分の
長さは、全溶接長の１／３から１／２程度の場合が多
い。移行部分の開先は断面の形状が連続的に変化するよ
うに切断し、入熱を連続的に変化させるようにして溶接
することが望ましい。 【００１７】表４に溶接結果をまとめて示す。 【００１８】 【表４】【００１９】No. １は、完全溶け込み部が２段開先でな
いため、初層上端部にスラグの食い込みを生じ、２層目
で溶かしきれずに初層上端部に融合不良を生じた。No.
４は、完全溶け込み部が２段開先であるが、１段目の開
先断面積Ｓが大きく、0.6Sが溶接入熱より大きいため、
初層溶接金属が１段目の開先内にとどまり、凝固割れが
生じた。 【００２０】No. ５は、完全溶け込み部が２段開先であ
るが、溶接入熱が小さく0.6Sが溶接入熱より大きいた
め、凝固割れが生じた。これに対しNo. ２、３および６
は、完全溶け込み部を２段開先とし、かつ溶接入熱を0.
6S以上としたので、溶接欠陥は生じなかった。No. ７お
よび８に示すように、板厚が70mmの場合においても２段
開先とし、かつ１段目の開先断面積Ｓに対し溶接入熱を
0.6S以上としたため、健全な完全溶け込み部が得られ
た。 【００２１】また、No. ９に示すように、部分溶け込み
部のルートフェイスが板厚ｔに対しｔ／３より小さい
と、Ｙ開先を用いる効果が小さく、経済性の面で十分な
効果が得られない。すなわち、２段開先部の断面積をＳ
1 、Ｙ開先部の段断面積をＳ2とした時、Ｓ2 ／Ｓ1 ≦
８０％でなければ経済的な効果は得られないが、図３
(C) の開先形状ではこの値が８９％となり経済的な効果
がないと判断される。 【００２２】 【発明の効果】上述のように、本発明による開先形状お
よび溶接条件を用いれば、極厚鋼板を用いるボックス柱
の角継手溶接においても、溶接欠陥のない溶接継手を高
能率に溶接することができる。
溶接の多層盛サブマージアーク溶接に係わり、健全な溶
接部を高能率かつ経済的に得ることのできる大入熱多層
サブマージアーク溶接方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年のビルの高層化により板厚40mm以上
の極厚のボックス柱が普通に使用されるようになり、溶
接の高能率化はますます重要になっている。ボックス柱
角継手の溶接には、高能率が得られる鉄粉添加フラック
スを用いた片面１パス大入熱サブマージアーク溶接方法
が広く適用されているが、板厚増大に伴い溶接に必要な
溶着量は著しく増大するため、適用可能な板厚が溶接機
の電流容量などにより制限される。このような１パス溶
接の適用が困難な厚鋼板の溶接施工では多層盛溶接を行
う必要があるが、大入熱サブマージアーク溶接の多層盛
では入熱の増大とともにスラグの厚みが増大してスラグ
剥離性が悪化したり、凝固割れを生じやすいなどの問題
がある。 【０００３】多層盛サブマージアーク溶接の問題点に対
しては、従来から種々の改善策が提案されており、例え
ば、特開昭63-192593 号公報ではAl2O3 を主成分とする
スラグ剥離性の優れたフラックスが、また特開昭57-644
91号公報、特開昭61-9979 号公報などには溶接金属の化
学組成を規定することによる凝固割れの防止法が提案さ
れている。しかし、これらの方法は、比較的小入熱のパ
スを50°程度以上の開先に積層する従来からの工法を前
提にしているため、十分な能率が得られなかった。 【０００４】これらの問題を解決するために、本発明者
らは特開平2-258191号公報において複数段開先を用いた
多層溶接法を提案した。この方法によれば厚物ボックス
柱の角継手を高能率に溶接することができるが、実際の
溶接施工において完全溶け込みの要求される部分は溶接
線の一部であり、部分溶け込みが許容される部分までこ
のような溶接を行うことは、経済的に不利であるという
問題があった。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】通常、ボックス柱の角
継手は梁が接続される仕口部分を完全溶け込み溶接と
し、そのほかの部分は部分溶け込みでよい仕様になって
いる場合が殆どである。しかし、近年の１パス溶接の適
用板厚限界の拡大によって、溶接線の全線にわたって同
じ開先を用いた完全溶け込み溶接を採用する場合が多く
なり、本発明者らが厚鋼板の片面サブマージアーク溶接
の大入熱多層溶接方法として提案した特開平2-258191号
公報においても、完全溶け込み溶接を実施する場合につ
いてのみの提案となっていた。しかし、板厚が厚くなる
ほど全線溶け込みにすることによる余分な溶接材料や電
力などが増加し、経済的に不利になる。 【０００６】本発明はこのような問題を解決し、高能率
でかつ経済的な大入熱多層溶接法を提供することを目的
とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、完全溶け
込みが必要な部分における健全性と、溶接工程全般にお
ける経済性について検討した結果、完全溶け込み部分に
ついては２段開先が必須であり、部分溶け込みが許容さ
れる部分においては、開先のルートフェイスを板厚の1/
3 以上とするＹ開先として、開先断面積を減少させるこ
とが効果的であることを見いだした。 【０００８】すなわち本発明は、板厚40mm以上のボック
ス柱角継手の多層サブマージアーク溶接において、完全
溶け込みが必要な部分を２段開先とし、部分溶け込みが
許容される部分をt/3 （ｔ：板厚）以上のルートフェイ
スを有するＹ開先とし、かつ溶接入熱が0.6S(kJ/cm)
（ただしＳ：１段目開先の断面積(mm2) ）以上の条件
で、前記完全溶け込み部分および移行部分の初層を溶接
することを特徴とする厚鋼板の大入熱サブマージアーク
溶接方法である。 【０００９】 【作 用】開先形状は、完全溶け込みが必要な部分につ
いては２段開先とすることを必須とする。本発明でいう
２段開先とは、開先を溶接線に垂直な面で切ったときに
開先面の作る傾斜線が途中で傾斜角度を変え、通常のＶ
開先のＶの字の上にもう一つのより口の広がったＶの字
が対称軸を合わせて乗ったような形となるような開先を
意味する。上のＶの字の広がり角度を２段目の開先角度
とする。このような２段開先を用いるのは、本発明者ら
が特開平２−258191号公報で開示したごとく多層溶接に
おける溶接欠陥の防止と高能率性を達成するためであ
る。断面が単純なＶの字となるような１段開先とした場
合には凝固割れや融合不良などの欠陥を生じ易く、これ
に対して開先角度を広げて欠陥を防止しようとする場合
には開先断面積の増加により、必要溶接材料および溶接
入熱が増大し、溶接能率が低下する。 【００１０】一方、部分溶け込みが許容される部分につ
いては、余分な開先断面積の増加を防止するために、ル
ートフェイスをt/3 （ｔ：板厚）以上有するＹ開先とす
る。これは、部分溶け込み部はt/2 〜t/3 で十分であ
り、ルートフェイスがt/3 未満では必要以上に開先断面
積が増加するためである。なお、完全溶け込み部（仕口
部分）と部分溶け込みが許容される部分との境界部には
開先形状が連続的に変化する移行部分が必要である。 【００１１】また、溶接入熱が0.6S(kJ/cm) （ただし
Ｓ：１段目開先の断面積(mm2) ）以上の条件で、前記完
全溶け込み部分および移行部分の初層を溶接することが
必要である。溶接入熱が、0.6S未満では入熱が不足し、
２段開先の１段目部分内に初層がとどまるため、溶接欠
陥が発生しやすくなる。健全な溶接を行うための初層の
入熱としては１段目の開先が丁度埋まる、あるいは若干
盛り上がる程度の入熱が望ましい。なお、本発明に用い
られるフラックスとしては大入熱溶接に耐えられるスラ
グ組成を有するフラックスが必要であり、例えば特開平
2-258191号公報や特開平3-27891 号公報に提案されてい
るものが最適である。 【００１２】 【実施例】以下、実施例によりさらに本発明を説明す
る。表１に示す板厚50および70mmのJIS SM490B相当の鋼
板に、図１〜図３に示す開先を施し、同じく表１に示す
JIS YS-S6 相当の溶接ワイヤおよび表２に示す化学組成
のフラックスを用いて、表３に示す溶接条件でサブマー
ジアーク溶接を行った。 【００１３】 【表１】【００１４】 【表２】 【００１５】 【表３】 【００１６】なお、完全溶け込みが必要な部分は、梁が
連結される仕口部分のみの場合がほとんどで、それ以外
は部分溶け込みが許容される。またその中間の部分溶け
込み側を移行部分とする。完全溶け込みの必要な部分の
長さは、全溶接長の１／３から１／２程度の場合が多
い。移行部分の開先は断面の形状が連続的に変化するよ
うに切断し、入熱を連続的に変化させるようにして溶接
することが望ましい。 【００１７】表４に溶接結果をまとめて示す。 【００１８】 【表４】【００１９】No. １は、完全溶け込み部が２段開先でな
いため、初層上端部にスラグの食い込みを生じ、２層目
で溶かしきれずに初層上端部に融合不良を生じた。No.
４は、完全溶け込み部が２段開先であるが、１段目の開
先断面積Ｓが大きく、0.6Sが溶接入熱より大きいため、
初層溶接金属が１段目の開先内にとどまり、凝固割れが
生じた。 【００２０】No. ５は、完全溶け込み部が２段開先であ
るが、溶接入熱が小さく0.6Sが溶接入熱より大きいた
め、凝固割れが生じた。これに対しNo. ２、３および６
は、完全溶け込み部を２段開先とし、かつ溶接入熱を0.
6S以上としたので、溶接欠陥は生じなかった。No. ７お
よび８に示すように、板厚が70mmの場合においても２段
開先とし、かつ１段目の開先断面積Ｓに対し溶接入熱を
0.6S以上としたため、健全な完全溶け込み部が得られ
た。 【００２１】また、No. ９に示すように、部分溶け込み
部のルートフェイスが板厚ｔに対しｔ／３より小さい
と、Ｙ開先を用いる効果が小さく、経済性の面で十分な
効果が得られない。すなわち、２段開先部の断面積をＳ
1 、Ｙ開先部の段断面積をＳ2とした時、Ｓ2 ／Ｓ1 ≦
８０％でなければ経済的な効果は得られないが、図３
(C) の開先形状ではこの値が８９％となり経済的な効果
がないと判断される。 【００２２】 【発明の効果】上述のように、本発明による開先形状お
よび溶接条件を用いれば、極厚鋼板を用いるボックス柱
の角継手溶接においても、溶接欠陥のない溶接継手を高
能率に溶接することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶接方法によるボックス柱の溶接方法
の説明図。 【図２】溶接実験に用いた開先の断面図。 【図３】溶接実験に用いた開先の断面図。 【図４】溶接実験に用いた開先の断面図。
の説明図。 【図２】溶接実験に用いた開先の断面図。 【図３】溶接実験に用いた開先の断面図。 【図４】溶接実験に用いた開先の断面図。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 9/18,9/00
B23K 33/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 板厚40mm以上の厚鋼板を用いるボックス
柱角継手の多層サブマージアーク溶接において、完全溶
け込みが必要な部分を２段開先とし、部分溶け込みが許
容される部分を t/3（t:板厚）以上のルートフェイスを
有するＹ開先とし、かつ溶接入熱が0.6S(kJ/cm) （ただ
しＳ：１段目開先の断面積(mm2) ）以上の入熱で、前記
完全溶け込み部分の初層および部分溶け込み部を溶接す
ることを特徴とする厚鋼板の大入熱サブマージアーク溶
接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13164794A JP3503191B2 (ja) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | 厚鋼板の大入熱多層サブマージアーク溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13164794A JP3503191B2 (ja) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | 厚鋼板の大入熱多層サブマージアーク溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH081338A JPH081338A (ja) | 1996-01-09 |
| JP3503191B2 true JP3503191B2 (ja) | 2004-03-02 |
Family
ID=15062953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13164794A Expired - Fee Related JP3503191B2 (ja) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | 厚鋼板の大入熱多層サブマージアーク溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3503191B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140346149A1 (en) * | 2011-11-29 | 2014-11-27 | Jfe Steel Corporation | Submerged arc welding method for steel plate |
| CN104759739B (zh) * | 2015-03-12 | 2017-01-18 | 中车眉山车辆有限公司 | 一种铁路车辆箱型梁复合焊接工艺 |
| JP6776798B2 (ja) * | 2016-10-18 | 2020-10-28 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 多層サブマージアーク溶接方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0673757B2 (ja) * | 1988-12-28 | 1994-09-21 | 川崎製鉄株式会社 | 厚鋼板の大入熱潜弧溶接方法 |
-
1994
- 1994-06-14 JP JP13164794A patent/JP3503191B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH081338A (ja) | 1996-01-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20031201 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |