JP4325460B2 - サブマージアーク溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶接中にアーク電圧を常に検出して溶接条件にフィードバックして溶接 を行なうサブマージアーク溶接方法に関し、特にＵＯＥ鋼管の製造に用いるサブマ ージアーク溶接装置に好適なものに関する。

石油や天然ガスの長距離輸送に用いられるパイプライン用ＵＯＥ鋼管は大量に使用されるため、製品単価の低いことが要求され、製管工程における溶接には溶接速度が速く、内部欠陥が少なく、大入熱溶接が可能な多電極サブマージアーク溶接が用いられることが多い。

サブマージアーク溶接法は、母材の溶接する箇所に粒状のフラックスを散布し、その内部に溶接ワイヤを連続的に送給し、母材との間でアークを発生させる溶接法で、散布されたフラックス中でアークを発生させるので、高い電流でも安定なアークが発生できることを特徴とする。

安定なアークを得るためには一定の長さのアークが連続して維持されることが必要でサブマージアーク溶接法ではアークの長さを一定とするため、アーク電圧を検出してワイヤの送給モータの制御回路にフィードバックし、ワイヤ送給速度を制御する。

例えば、外乱などによりアーク長さが長くなるとアーク電圧が高くなるので、電圧上昇分をワイヤ送給モータの電機子制御回路に入力し、回転速度を速くしワイヤ送給量を増大させ、アーク長さを復帰させる制御を行なう。サブマージアーク溶接法においてはアーク電圧を検出し、ワイヤの送給速度を制御することが最も重要とされている。

特許文献１は、ＵＯ鋼管の無人溶接方法に関し、ＵＯ鋼管製造工程における内面または外面溶接において、溶接に伴うハンドリング、溶接条件のプリセット、溶接条件の監視、および溶接状況の監視を自動化することによりこれらの溶接を無人化するものであるが、溶接条件の安定化のためには溶接電圧の直接フィードバック制御の必要なことが記載されている。

図２はＵＯＥ鋼管のサブマージアーク溶接装置の一例を示す模式図で、架台に固定されたサブマージアーク溶接機の下方を鋼管１００が移動して、溶接することを特徴とする。

このような装置で溶接する場合、アーク電圧の検出は、鋼管１００の長手方向の中央部においては、鋼管の搬送時、鋼管を加圧して鋼管と集電装置の接触を維持するために設けられた出側加圧ローラ２００、入側加圧ローラ３００の両者と各電極間で検出するが（図２（ａ））、鋼管１００の終端部においては入側加圧ローラ３００は退避するので、出側加圧ローラ２００と各電極間で検出することになる（図２（ｂ））。尚、出側加圧ローラ２００、入側加圧ローラ３００は導電性の素材で製造されているので、溶接中は、鋼管の電位と等しい電位となる。
特開平４−２２４０７７号公報

図２に示したサブマージアーク溶接装置の場合、フラックスは入側加圧ローラ３００と電極５の間で散布され、溶接後に未溶融のフラックスが出側加圧ローラ２００と電極５の間で、固化した溶融スラグが出側加圧ローラ２００の後方で回収されるが、図３に示すように出側加圧ローラ２００と鋼管１００の間に、回収されなかった、未溶融のフラックスと固化した溶融スラグ５００が挟まれると、アーク電圧の検出が不可能となり、溶接条件が不安定となる。

本発明は、上述したような場合でもアーク電圧の検出が可能なサブマージアーク溶接装置を提供することを目的とする。

本発明の課題は以下の手段により達成できる。
１．サブマージアーク溶接機と、前記サブマージアーク溶接機の溶接電極の前後に溶接 方向に沿って配置され、被溶接物を加圧する加圧ローラと、前記加圧ローラと前記溶接 電極間でアーク電圧を検出し、溶接条件を制御する手段を備えたサブマージアーク溶接 装置による溶接において、一端を出側加圧ローラと同電位となる箇所に、他端を出側集 電装置と同電位となる溶接電源の帰線側２次端子ケーブルに結線した回路を設け、前記 回路に溶接電流の一部が流れた際の焼損を防止する保護用抵抗を入れることを特徴とす るサブマージアーク溶接方法。

本発明によれば、サブマージアーク溶接機を固定して、鋼管を移動して溶接するＵＯＥ鋼管の溶接において、アーク電圧を検出する加圧ローラが鋼管との電気的接触を失っても、アーク電圧を検出し溶接が続行できるので、高品質なＵＯＥ鋼管が生産性良く製造でき産業上極めて有用である。

以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。図４はＵＯＥ鋼管の製造工程を示す模式図で、鋼板７００に溶接始終端用のタブを溶接し（ａ）、エッジミーリング（ｂ）で開先加工を行う。次にクリンピングプレス（ｃ）で開先線端部を加工したのちＵプレス（ｄ），Ｏプレス（ｅ）で素管とする。

その後、開先部を仮付け溶接し（ｆ）、内面溶接（ｇ）、外面溶接（ｈ）の順番で溶接する。仮付け溶接はＣＯ_２溶接法で行い、内面溶接、外面溶接は多電極サブマージアーク溶接が用いられることが多い。

本発明は、外面溶接を行なう溶接装置に適用する。図１は本発明に係る溶接装置の一実施例を示し、図において１は外面溶接される鋼管、２は出側加圧ロール、３は入側加圧ロール、４は搬送ロール、５は多電極サブマージアーク溶接機の電極、６は出側集電装置、７は入側集電装置、８は溶接ワイヤー送給モータ、９は溶接電源、１０は溶接電圧設定器、１１は溶接電源ケーブル（帰線）、１２はアーク電圧検出回路、１３はアーク電圧検出回路１２に溶接電流の一部が流れることを防止する抵抗、１４はアーク電圧検出共通母線、９１，９２は溶接電源９の２次側端子ケーブルを示す。

図１は、鋼管１の終端部を溶接している状況を示し、加圧対象が無くなった入側加圧ローラを上昇させ、入側集電装置を下降させている状況を示す。このような場合において、出側加圧ローラ２と鋼管１の間で電気的接触が損なわれても、アーク電圧が検出できるように本発明では出側加圧ローラ２と出側集電装置６を導通させる。

鋼管終端部の溶接では、溶接電流は、電極５から、鋼管１を溶接後、出側集電装置６に流れる。出側加圧ローラ２と鋼管１の電気的接触が維持された状態で、鋼管１を移動させるときの振動などにより、出側集電装置６が鋼管１と接触不良となると、鋼管１を溶接後の溶接電流の一部が出側加圧ローラ２を経由してアーク検出回路１２に流れようとするので、アーク検出回路１２に抵抗１３を入れて防止する。抵抗１３はアーク検出回路１２に用いる電線を２．２〜３．５ｍｍ２とする場合、１００Ω程度であれば焼損を防止できる。

本発明を図１の配線を基に説明したが、本発明の効果はアーク検出回路１２の一端を、出側加圧ローラ２（アーク電圧検出用共通母線１４）と同電位となる箇所に結線し、他端を出側集電装置６（溶接電源の帰線側の２次側端子ケーブル９１）と同電位となる箇所に結線すれば得られ、図１の配線に限定するものではない。

本発明を適用するサブマージアーク溶接装置の構成の一例を説明する図。 従来例で（ａ）は鋼管中央部、（ｂ）は鋼管終端部を溶接している状況を説明する図。 従来例。 ＵＯＥ鋼管の製造工程の一例を説明する図。

符号の説明

１ 鋼管
２ 出側加圧ロール
３ 入側加圧ロール
４ 搬送ロール
５ 多電極サブマージアーク溶接機の電極、
６ 出側集電装置
７ 入側集電装置
８ 溶接ワイヤー送給モータ
９ 溶接電源
１０ 溶接電圧設定パネル
１１ 溶接電源ケーブル（帰線側）
１２ アーク電圧検出回路、
１３ 抵抗
１４ アーク電圧検出用共通母線
９１ 溶接電源２次側端子ケーブル（帰線側）
９２ 溶接電源２次側端子ケーブル
１００ 鋼管（従来例）
２００出側加圧ロール（従来例）
３００入側加圧ロール（従来例）
４００出側集電装置（従来例）

Claims (1)

1. サブマージアーク溶接機と、前記サブマージアーク溶接機の溶接電極の前後に溶 接方向に沿って配置され、被溶接物を加圧する加圧ローラと、前記加圧ローラと前 記溶接電極間でアーク電圧を検出し、溶接条件を制御する手段を備えたサブマージ アーク溶接装置による溶接において、一端を出側加圧ローラと同電位となる箇所に 、他端を出側集電装置と同電位となる溶接電源の帰線側２次端子ケーブルに結線し た回路を設け、前記回路に溶接電流の一部が流れた際の焼損を防止する保護用抵抗 を入れることを特徴とするサブマージアーク溶接方法。

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