JP4480309B2 - ステンレス製容器の製造方法及びステンレス製容器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、胴体と地板及び／又は天板を巻き締め接合して製造するステンレス製容器の製造方法及びステンレス製容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種液体や粉体等の運搬用容器に関しては、内容物の多様化と合わせて充填物の品質保持が厳しく問われるようになってきている。このような要求に対して、多様な内容物を汚染から守り、さらに容器自体の耐腐食性、耐衝撃性が良好な容器としてステンレス製の容器が一部で使われている。
【０００３】
このようなステンレス製の容器は上述したように耐腐食性、耐衝撃性が良好なため繰り返して利用することが可能であり、また、資源の有効利用の観点からも繰り返し使用への関心が高い。しかし、繰り返して使用する場合には内容物の排出性及び洗浄性を向上させることが必要となるため、例えばステンレス製のドラム缶の場合、胴体と地板若しくは天板との巻き締め部に形成される間隙を無くし、さらにドラム缶自体の強度を確保する目的でドラム缶内面の前記巻き締め部にアーク溶接を施すことが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の胴体と地板若しくは天板との巻き締め部にアーク溶接を施したステンレス製のドラム缶を繰り返し使用した場合、まれに前記溶接部に破断が発生する場合がある。溶接部に破断が発生したドラム缶は、内容物が漏れる恐れがあるため、再利用されずに廃棄処分されていた。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、胴体と地板若しくは天板との巻き締め部にアーク溶接を施したステンレス製容器を繰り返し使用した場合においても、溶接部分に割れが発生しないステンレス製容器の製造方法及びステンレス製容器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、胴体と地板若しくは天板との巻き締め部にアーク溶接を施したステンレス製ドラム缶を繰り返し使用した場合に、溶接部でまれに発生する破断についてその原因の検討を行った。破断部の断面マクロ組織観察等を行った結果、破断は溶接ビードが凝固する過程で最後に凝固する部分、つまり最終凝固線上で起こり、さらにその最終凝固線が胴体内面長手方向と平行で、且つ溶接ビードが胴体及び地板又は天板を板厚方向で貫通している場合に起こることがわかった。その結果、溶接部で発生する破断は、溶接部におけるビードの最終凝固線の位置、及び溶接ビードの溶け込み深さを適切に調節することで防止できることを見い出した。
【０００７】
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、以下のような特徴を有するステンレス製容器の製造方法及びステンレス製容器である。
【０００８】
［１］胴体と地板、胴体と天板、あるいは、胴体と地板及び胴体と天板を巻き締め接合して製造するステンレス製容器の製造方法であって、
容器内面側の胴体と地板の巻き締め部、容器内面側の胴体と天板の巻き締め部、あるいは、容器内面側の胴体と地板及び胴体と天板の巻き締め部のアーク溶接を行うに際し、胴体及び地板のそれぞれ、胴体及び天板のそれぞれ、あるいは、胴体、地板及び天板のそれぞれを、容器外面側から個別に冷却制御することにより、溶接により形成される溶接ビードの最終凝固線が胴体内面長手方向と平行な線に対して地板側、天板側、あるいは、地板側及び天板側に傾きをもち、且つ前記溶接ビードの溶け込み深さを、胴体及び地板、胴体及び天板、あるいは、胴体、地板及び天板を板厚方向で貫通しないような深さに形成することを特徴とするステンレス製容器の製造方法。
【０００９】
［２］上記［１］において、胴体内面長手方向と平行な線に対する溶接ビードの最終凝固線の傾き及び溶接ビードの溶け込み深さが、溶接部近傍の胴体及び地板のそれぞれ、溶接部近傍の胴体及び天板のそれぞれ、あるいは、溶接部近傍の胴体、地板及び天板のそれぞれを容器外面から冷却する冷却水の流量を調節することにより調節されることを特徴とする請求項１に記載のステンレス製容器の製造方法。
【００１０】
［３］上記［１］又は［２］において、溶接ビードの最終凝固線が胴体内面長手方向と平行な線に対してなす角度が、１５〜７５°に調節されることを特徴とするステンレス製容器の製造方法。
【００１１】
［４］胴体と地板、胴体と天板、あるいは、胴体と地板及び胴体と天板を巻き締め接合して製造するステンレス製容器において、
胴体及び地板のそれぞれ、胴体及び天板のそれぞれ、あるいは、胴体、地板及び天板のそれぞれを、容器外面側から個別に冷却制御することにより、容器内面側の胴体と地板の巻き締め部、容器内面側の胴体と天板の巻き締め部、あるいは、容器内面側の胴体と地板及び胴体と天板の巻き締め部に施されたアーク溶接により形成された溶接ビードの最終凝固線が、胴体内面長手方向と平行な線に対して地板側、天板側、あるいは、地板側及び天板側に傾きを有し、且つ前記溶接ビードの溶け込み深さが胴体及び地板、胴体及び天板、あるいは、胴体、地板及び天板を板厚方向で貫通しない深さに形成されていることを特徴とするステンレス製容器。
【００１２】
［５］上記［４］において、溶接ビードの最終凝固線と、胴体内面長手方向と平行な線とがなす角度が、１５〜７５°の範囲であることを特徴とするステンレス製容器。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るステンレス製容器の製造方法の一実施形態を説明する。
【００１４】
図１は、ステンレス製ドラム缶の胴体２と地板３の巻き締め部の断面を示した図である。図１において、１は容器内面側における胴体２と地板３の巻き締め部に形成されたアーク溶接による溶接ビード、Ａは溶接ビード１内に形成されている最終凝固線を示し、Ｂは胴体２内面長手方向と平行な線を仮想的に示したものである。
【００１５】
図１はステンレス製ドラム缶の一種であるいわゆるオープンドラム缶において一般的な胴体２と地板３の巻き締め部をアーク溶接した場合を図示しているが、ドラム缶内面側の胴体と天板の巻き締め部をアーク溶接するいわゆるクローズドラム缶においても同様に適用できることはいうまでもない。なお、ドラム缶内面側の胴体と天板の巻き締め部をアーク溶接する場合は、以下の記載において地板を天板と置き換えることで、同様に適用可能である。
【００１６】
ここで、前記最終凝固線Ａは、アーク溶接により形成される溶接ビード１が凝固する過程で最後に凝固する部分、つまり、図１において胴体２側及び地板３側から溶接ビードが凝固し始め、最後に凝固が終了する粒界部分を言う。
【００１７】
図１において、本発明に係るステンレス製ドラム缶の製造方法は、容器内面側の胴体２と地板３の巻き締め部のアーク溶接を行うに際し、溶接により形成される溶接ビード１の最終凝固線Ａが胴体内面長手方向と平行な線Ｂに対して地板側に傾きをもち、且つ前記溶接ビード１を、胴体２及び地板３を板厚方向で貫通しないような深さに形成するものである。
【００１８】
前記最終凝固線Ａが胴体内面長手方向と平行な線Ｂに対して地板側に傾きをもちとは、図１において胴体内面長手方向と平行な線Ｂと最終凝固線Ａが零より大きく９０°より小さい傾きθを有していることを意味する。また、前記溶接ビード１を胴体２及び地板３を板厚方向で貫通しないような深さに形成するとは、図１において溶接ビード１の胴体２及び地板３の板厚方向へのそれぞれの溶け込み量が胴体２及び地板３の板厚より小さいことを意味する。
【００１９】
溶接により形成される溶接ビード１の最終凝固線Ａが胴体内面長手方向と平行な線Ｂに対して地板側に傾きをもち、且つ前記溶接ビード１を、胴体２及び地板３を板厚方向で貫通しないような深さに形成することにより、溶接部分での割れを防止することができる。
【００２０】
また、前記溶接ビード１の最終凝固線Ａと、胴体内面長手方向と平行な線Ｂとがなす角度θは１５〜７５°の範囲とすることが好ましく、４０〜５０°の範囲とすることがより好ましい。これにより、溶接部分での割れをより確実に防止することができるようになる。なお、前記θの値は４５°とすることが割れ防止には最も好ましい。
【００２１】
ここで、前記胴体内面長手方向と平行な線に対する溶接ビード１の最終凝固線Ａの傾き及び溶接ビード１の溶け込み深さの調節は、溶接部近傍の胴体と地板のそれぞれを容器外面から冷却する冷却水の流量を調節することにより行うことができる。
【００２２】
図２は、溶接部近傍の胴体２と地板３のそれぞれを冷却する方法の一例を説明するための説明図である。なお、図２においては、胴体２と地板３の巻き締め部をアーク溶接する場合を図示しているが、胴体と天板の巻き締め部をアーク溶接する場合もドラム缶を逆さにすることで同様に行うことができる。
【００２３】
図２において、１０はドラム缶を固定するためのチャックリング、１１は溶接部近傍を地板外面から冷却するための冷却水を噴出させる地板側冷却水噴出ノズル、１２は溶接部近傍を胴体外面から冷却するための冷却水を噴出させる胴体側冷却水噴出ノズル、１３はドラム缶内面の胴体と地板の巻き締め部をアーク溶接するための溶接トーチを表す。
【００２４】
ドラム缶をチャックリング１０に固定した後、溶接トーチ１３がドラム缶の内側に挿入され、ドラム缶内面の胴体２と地板３の巻き締め部にアーク溶接を行う。このとき、溶接部近傍を地板３外面から冷却するための冷却水を噴出させる地板側冷却水噴出ノズル１１及び溶接部近傍を胴体外面から冷却するための冷却水を噴出させる胴体側冷却水噴出ノズル１２から所定量の冷却水が噴出され溶接部近傍を冷却する。この場合、溶接トーチ１３、地板側冷却水噴出ノズル１１及び胴体側冷却水噴出ノズル１２を所定の位置に固定して、チャックリング１０を回転させることでドラム缶を回転させながら溶接及び冷却を行っても良く、また、ドラム缶を固定して溶接トーチ１３、地板側冷却水噴出ノズル１１及び胴体側冷却水噴出ノズル１２を回転させるようにしても良い。
【００２５】
なお、前記溶接トーチ１３、地板側冷却水噴出ノズル１１、胴体側冷却水噴出ノズル１２の位置関係並びに冷却水流量は溶接条件、ドラム缶の仕様等により適宜最適な位置及び量に変更され得るものであるが、地板側冷却水噴出ノズル１１及び胴体側冷却水噴出ノズル１２の位置はそれぞれの冷却水のかかる位置が溶接トーチ１３により溶接されている位置の直後となるようにするのが好ましい。
【００２６】
ここで、地板３側冷却水噴出ノズル１１及び胴体２側冷却水噴出ノズル１２から噴出させる冷却水の相対的な流量を、それぞれのノズルに取り付けられている流量調節バルブ等で調節することにより溶接ビード内の最終凝固線の位置を調節することができる。例えば、地板３側冷却水噴出ノズル１１から噴出させる冷却水の量を減らし、胴体２側冷却水噴出ノズル１２から噴出させる冷却水の流量を増やすことによって前述の図１に示す最終凝固線Ａと、胴体内面長手方向と平行な線Ｂとがなす角度θは小さくなる方向に調節でき、逆に地板３側冷却水噴出ノズル１１から噴出させる冷却水の量を増やし、胴体２側冷却水噴出ノズル１２から噴出させる冷却水の流量を減らすことによってθは大きくなる方向に調節できる。
【００２７】
また、地板３側冷却水噴出ノズル１１及び胴体２側冷却水噴出ノズル１２から噴出させる冷却水の流量を調節することにより、溶接ビードの地板３及び胴体２の板厚方向における溶け込み深さを調節することができる。例えば、それぞれのノズルから噴出させる冷却水の流量を増やすことによって板厚方向におけるビードの溶け込み深さは浅くなり、また、それぞれのノズルから噴出させる冷却水の流量を減らすことによって板厚方向におけるビードの溶け込み深さは深くなる傾向になる。
【００２８】
なお、冷却水を用いる代わりに圧縮空気或いは窒素等の冷媒ガスを用いて冷却することも可能である。
【００２９】
図２においては、地板側冷却水噴出ノズル１１をチャックリング１０とは別に配置し、冷却水を直接地板３外面に噴射するようにしているが、チャックリング自体をチャックリング内部に冷却機構を設けた水冷ジャケット構造とすることも可能である。
【００３０】
図３に冷却機構を備えたチャックリングの一例を示す。（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。図３に示すようにチャックリング周辺部の胴体２と地板３の巻き締め部と接している部分の近傍に冷却水を流せる溝１５を有する構造とすることにより溶接部近傍を地板３外面から冷却することができる。なお、図３においても冷却水を用いる代わりに圧縮空気或いは窒素等の冷媒ガスを用いて冷却することも可能である。
【００３１】
以上、本実施形態で説明した方法はステンレス製ドラム缶に限られず、２以上の部材を巻き締め接合し、その部分にアーク溶接を施すステンレス製容器全般に適用できることはいうまでもない。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、胴体と地板若しくは天板との巻き締め部にアーク溶接を施したステンレス製容器を繰り返し使用した場合においても、溶接部分で割れが発生しないステンレス製容器が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るステンレス製ドラム缶の胴体と地板の巻き締め部の断面を示した図である。
【図２】溶接部近傍の胴体と地板のそれぞれを冷却する方法の一例を説明するための説明図である。
【図３】冷却機構を備えたチャックリングの一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 溶接ビード
２ 胴体
３ 地板
１０ チャックリング
１１ 地板側冷却水噴出ノズル
１２ 胴体側冷却水噴出ノズル
１３ 溶接トーチ
１５ 溝
Ａ 最終凝固線
Ｂ 胴体内面長手方向と平行な線

Claims (5)

1. 胴体と地板、胴体と天板、あるいは、胴体と地板及び胴体と天板を巻き締め接合して製造するステンレス製容器の製造方法であって、
   容器内面側の胴体と地板の巻き締め部、容器内面側の胴体と天板の巻き締め部、あるいは、容器内面側の胴体と地板及び胴体と天板の巻き締め部のアーク溶接を行うに際し、胴体及び地板のそれぞれ、胴体及び天板のそれぞれ、あるいは、胴体、地板及び天板のそれぞれを、容器外面側から個別に冷却制御することにより、溶接により形成される溶接ビードの最終凝固線が胴体内面長手方向と平行な線に対して地板側、天板側、あるいは、地板側及び天板側に傾きをもち、且つ前記溶接ビードの溶け込み深さを、胴体及び地板、胴体及び天板、あるいは、胴体、地板及び天板を板厚方向で貫通しないような深さに形成することを特徴とするステンレス製容器の製造方法。
2. 胴体内面長手方向と平行な線に対する溶接ビードの最終凝固線の傾き及び溶接ビードの溶け込み深さが、溶接部近傍の胴体及び地板のそれぞれ、溶接部近傍の胴体及び天板のそれぞれ、あるいは、溶接部近傍の胴体、地板及び天板のそれぞれを容器外面から冷却する冷却水の流量を調節することにより調節されることを特徴とする請求項１に記載のステンレス製容器の製造方法。
3. 溶接ビードの最終凝固線が胴体内面長手方向と平行な線に対してなす角度が、１５〜７５°に調節されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のステンレス製容器の製造方法。
4. 胴体と地板、胴体と天板、あるいは、胴体と地板及び胴体と天板を巻き締め接合して製造するステンレス製容器において、
   胴体及び地板のそれぞれ、胴体及び天板のそれぞれ、あるいは、胴体、地板及び天板のそれぞれを、容器外面側から個別に冷却制御することにより、容器内面側の胴体と地板の巻き締め部、容器内面側の胴体と天板の巻き締め部、あるいは、容器内面側の胴体と地板及び胴体と天板の巻き締め部に施されたアーク溶接により形成された溶接ビードの最終凝固線が、胴体内面長手方向と平行な線に対して地板側、天板側、あるいは、地板側及び天板側に傾きを有し、且つ前記溶接ビードの溶け込み深さが胴体及び地板、胴体及び天板、あるいは、胴体、地板及び天板を板厚方向で貫通しない深さに形成されていることを特徴とするステンレス製容器。
5. 溶接ビードの最終凝固線と、胴体内面長手方向と平行な線とがなす角度が、１５〜７５°の範囲であることを特徴とする請求項４に記載のステンレス製容器。

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