JP4871747B2 - Double-side welding method - Google Patents
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Description
本発明は、ステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなる継手部の表面及び裏面に溶け込み促進剤を塗布してアーク溶接する両面溶接方法に関する。 The present invention relates to a double-sided welding method in which a welding accelerator is applied to the front and back surfaces of a joint portion made of a stainless steel material or a low carbon steel material and arc welding is performed.
溶け込みの深い溶接が可能な溶け込み促進剤(又はフラックス剤)やこれを用いた溶接方法や溶接継手が提案されている。 There have been proposed a penetration accelerator (or a fluxing agent) capable of deep welding and a welding method and welded joint using the same.
例えば、特許文献1に記載の溶接方法,溶接継手では、ステンレス鋼母材表面に金属酸化物の粉末と溶媒とを混合してなる溶け込み促進剤を塗布した後にTIG溶接することが提案されている。
For example, in the welding method and welded joint described in
また、特許文献2に記載の深溶け込みアーク溶接用フラックス及びこれを用いた溶接方法では、Cr2O3を含まない金属酸化物であり、TiO2とSiO2との混合比を1対1にした混合酸化物のフラックスを用いることが提案されている。
Further, the deep penetration arc welding flux described in
特許文献3に記載のTIG溶接方法では、金属酸化物を6質量%以上含有するフラックスを内包したフラックス入りワイヤを溶加材として使用し、溶融金属中に前記金属酸化物を0.05 〜3g/分供給しながらTIG溶接することが提案されている。
In the TIG welding method described in
また、特許文献4に記載のTIG溶接装置及び方法では、不活性ガスからなる第1のシールドガスを、電極を囲むように被溶接物に向けて流し、前記第1のシールドガスの周辺側に、酸化性ガスを含む第2のシールドガスを被溶接物に向けて流すことが提案されている。さらに、特許文献5には、サブマージアーク溶接に促進剤(フラックス剤)を使用することが提案されている。
Further, in the TIG welding apparatus and method described in
一方、特許文献6は、筆者らが発明出願した溶接方法及びその溶接構造物であり、溶け込み促進剤を塗布した継手部の表面側と裏面側とからの両面深溶け込み溶接の施工によって、接合不足のない深い溶け込み形状の健全な溶接部が得られることを提案した。
On the other hand,
特許文献1及び特許文献2に記載の方法は、溶け込み促進剤を塗布した継手部材の表面側からのアーク溶接によって裏面側に裏ビードが形成するように溶接施工している。このため、特に、突合せ継手部にギャップがあったり、そのギャップが変化していたりすると、アーク溶接によって形成する裏面側の裏ビードの幅が大きく変化したり、出過ぎたりして溶接部の品質を悪化させる可能性がある。また、板厚が6mmを越えるI型継手の溶接では、溶融池が保持できなく(例えば溶融池に作用する表面張力<重力)なるために裏側に溶け落ち易く、裏当て材なしでの裏ビード形成が困難である。開先継手における2層目の溶接時には、前層(1層目)の溶接時に加熱反応した溶け込み促進剤(金属酸化物のフラックス剤)の一部が溶接ビード表面に固着(スラブ固着)しているため、アーク溶接直下の溶融プールが開先幅方向に広がりにくく、溶融すべき開先両壁面まで溶けずに融合不良になる可能性がある。さらに、表面側からのみの片面溶け込み溶接であって、表面側と裏面側とから交互にアーク溶接する両面溶け込み溶接と異なる。この両面溶け込み溶接は実施例に全く記載されていない。
In the methods described in
また、特許文献2の場合には、Cr2O3を含まないTiO2とSiO2との混合酸化物
(溶け込み促進剤)を継手表面に塗布した後にアーク溶接を行うようにしている。しかしながら、上述したような溶接上の問題があり、また、表面側と裏面側とから交互に溶接する両面溶け込み溶接と異なり、その実施例も記載されていない。
In the case of
そして、金属酸化物の膜(5μm以上)を形成した開先継手部の表面又は裏面(非開先側の面)からTIG溶接して裏ビードを形成させている。また、I型突合せ継手では表面側からのTIG溶接によって裏面側に裏ビードが形成するようにしている。このため、突合せ継手部にギャップがあったり、そのギャップが変化していたりすると、アーク溶接によって形成する裏面側の裏ビードの幅が大きく変化したり、出過ぎたりして溶接部の品質を悪化させる可能性がある。また、板厚が6mmを越えるI型継手の溶接では、溶融池が保持できなくなるために裏側に溶け落ち易く、裏当て材なしでの裏ビード形成が困難である。また、金属酸化物の塗布膜厚が薄いと、所望の深さまで溶け込まずに浅い溶け込みに成り易い。開先継手における2層目の溶接時には、前層の溶接時に加熱反応した溶け込み促進剤の一部が溶接ビード表面に固着しているため、アーク溶接直下の溶融プールが開先幅方向に広がりにくく、溶融すべき開先両壁面まで溶けずに融合不良となる可能性がある。逆V開先,逆Y開先及びX開先の場合は、両面溶け込み溶接であるが、裏面側に裏ビードを形成させており、また、I開先の場合には、片面溶け込み溶接によって裏面側に裏ビードを形成させている。 And the back bead is formed by TIG welding from the front surface or back surface (surface on the non-groove side) of the groove joint portion on which the metal oxide film (5 μm or more) is formed. In the I-type butt joint, a back bead is formed on the back surface side by TIG welding from the front surface side. For this reason, if there is a gap in the butt joint or if the gap has changed, the width of the back bead on the back side formed by arc welding will change greatly, or it will come out too much and the quality of the weld will deteriorate. there is a possibility. In addition, in the welding of an I-type joint having a plate thickness exceeding 6 mm, the molten pool cannot be held, so that it easily melts down to the back side, and it is difficult to form a back bead without a backing material. Moreover, when the coating thickness of the metal oxide is thin, the metal oxide is not melted to a desired depth and is likely to become shallow. During welding of the second layer in the groove joint, part of the penetration accelerator that has been heated and reacted during the welding of the previous layer adheres to the surface of the weld bead, so that the molten pool directly under arc welding does not easily spread in the groove width direction. There is a possibility that poor fusion occurs without melting up to both wall surfaces of the groove to be melted. In the case of reverse V groove, reverse Y groove and X groove, double side penetration welding is used, but a back bead is formed on the back side. In the case of I groove, the back side is formed by single side penetration welding. A back bead is formed on the side.
特許文献3の場合には、金属酸化物を6%以上含有したフラックス入りワイヤを所定量供給しながらTIG溶接して深溶け込み部を得るようにしている。特に、板厚9mmのI型突合せ継手を溶接試験して溶け込み深さの測定結果を示している。しかしながら、フラックス入りワイヤは、ポロシティなどの溶接欠陥発生の大きな要因である湿気に弱いため、特殊な乾燥室などに保管して常に品質管理する必要がある。また、フラックス入りワイヤの送給量の増減によって溶け込み深さが大きく変化するばかりでなく、同時にビード幅やビード余盛高さも大きく変化し易い。表面側から片面溶け込み溶接した試験結果を示しているが、表面側と裏面側とから交互に溶接する両面溶け込み溶接と異なり、その実施例も記載されていない。
In the case of
特許文献4の場合には、酸化性ガス(O2ガスやCO2ガス)と不活性ガス(Arガス)との混合ガスをアーク溶接部分に流して溶け込み深さを増加するようにしている。前記溶け込み促進剤は使用されていない。また、溶け込み深さと酸素濃度,二酸化炭素濃度との関係を開示しているが、継手部材と異なる平板上での溶け込み結果である。継手部材の両面溶け込み溶接については全く実施されていない。
In the case of
特許文献5記載のサブマージアーク溶接の場合には、大量のフラックス剤を供給使用し、このフラックス剤の中で溶接ワイヤにアークを発生させ、それを埋もれさせてアーク溶接を行うもので、非消耗電極方式のアーク溶接とは全く異なる溶接法である。
In the case of submerged arc welding described in
一方、特許文献6は、筆者らが発明出願した溶接方法及びその溶接構造物であるが、溶け込み促進剤の塗布後に溶接した溶融底部に微小なポロシティ(ブローホール)が発生することがあり、また、溶け込み形状の曲りや片寄りによる溶け不足が発生することがあった。この発生原因を調査した結果、塗布時に溶け込み促進剤の一部が継手部のギャップ内に入り込み、溶接時に溶融池内から浮上できずに溶融低部又はその近傍に閉じ込められて固着することが判明した。また、溶け込み促進剤の塗布膜厚が溶接左右方向に大きく変化していると、溶接時に溶融池が幅広及び溶け込みが浅くなると同時に膜厚の薄い側に片寄って曲ることが判明した。
On the other hand,
このため、有効な防止対策を種々検討した。その結果、上記ポロシティ発生防止に最も有効な対策は、溶け込み促進剤を塗布する以前に継手部の表面又は裏面又は表裏両面を小エネルギの仮付け条件で溶融封止して、塗布時に溶け込み促進剤がギャップ内に入り込まないようにすることであり、塗布前に施工する前記溶融封止により、塗布部の溶接時に溶け込み促進剤の巻き込みによるポロシティが発生しないことを確認した。また、上記溶け不足防止に最も有効な対策は、前記溶け込み促進剤を継手部の溶接線方向に1回以上往復塗布して溶接線左右方向の膜厚を20μm以上形成することであり、溶接部に片寄りや曲りのないほぼ左右対称形状の深い溶け込みが形成することを確認した。 For this reason, various effective preventive measures were examined. As a result, the most effective measure to prevent the occurrence of porosity is to melt and seal the surface or back or both sides of the joint part under low energy temporary conditions before applying the penetration accelerator, It was confirmed that no porosity was generated by the inclusion of the penetration accelerator during welding of the coated portion by the melt sealing applied before coating. Further, the most effective measure for preventing the melting shortage is to form the film thickness of 20 μm or more in the left and right direction of the weld line by applying the penetration accelerator once or more times in the weld line direction of the joint part. It was confirmed that a deep penetration of almost symmetrical shape with no deviation or bending was formed.
本発明は、開先加工を施さない略I型継手又は略T型継手のままで、裏ビード形成の裏波溶接を行う必要がなく、溶け込み促進剤塗布前の溶融封止及び塗布後の表裏両面溶接によってブローホールや溶け不足のない深い溶け込みの健全な溶融接合部を得るのに有効な両面溶接方法を提供することを目的とする。 In the present invention, it is not necessary to carry out reverse wave welding for forming a back bead while maintaining a substantially I-shaped joint or a substantially T-shaped joint that is not subjected to groove processing, and melt sealing before application of a penetration accelerator and front and back after application. An object of the present invention is to provide a double-sided welding method effective for obtaining a sound fusion joint having a deep penetration without blowholes or lack of melting by double-sided welding.
本発明は、上記目的を達成するために、ステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなる略I型継手部又は略T型継手部の表面側及び裏面側に溶け込み促進剤を塗布して非消耗電極方式のアーク溶接を施工する両面溶接方法において、前記溶け込み促進剤を塗布する以前に、前記継手部の表面又は裏面又は表裏両面を小エネルギの仮付け条件で溶融封止しておくことを特徴とする両面溶接方法を提案する。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention applies a non-consumable electrode method by applying a melting accelerator to the front side and the back side of a substantially I-type joint part or a substantially T-type joint part made of a stainless steel material or a low carbon steel material. In the double-sided welding method for performing arc welding, before applying the penetration accelerator, both surfaces of the joint part are melt-sealed under low energy temporary attachment conditions on the front surface, back surface, or both front and back surfaces. We propose a welding method.
また、本発明は、上記目的を達成するために、ステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなる略I型継手部又は略T型継手部の表面側及び裏面側に溶け込み促進剤を塗布して非消耗電極方式のアーク溶接を施工する両面溶接方法において、前記溶け込み促進剤を塗布する以前に前記継手部の表面又は表裏両面を小エネルギの仮付け条件で溶融封止し、前記溶融封止後の前記継手部の表面側に前記溶け込み促進剤を塗布した後に前記アーク溶接の施工によって特定範囲の溶け込み深さまで溶融接合し、その後に、反対側の残り継手部の裏面側に前記溶け込み促進剤を塗布した後に前記アーク溶接の施工によって特定範囲の溶け込み深さまで溶融接合することを特徴とする両面溶接方法を提案する。 In order to achieve the above object, the present invention is a non-consumable electrode by applying a penetration accelerator to the front side and the back side of a substantially I-type joint part or a substantially T-type joint part made of stainless steel or low carbon steel material. In the double-sided welding method in which arc welding is performed, the surface of the joint part or both front and back surfaces are melt-sealed under a low energy temporary condition before applying the penetration accelerator, and the joint after the melt-sealing After applying the penetration accelerator to the surface side of the part, after melting and joining to the penetration depth of a specific range by the construction of the arc welding, then after applying the penetration accelerator to the back side of the remaining joint part on the opposite side A double-sided welding method is proposed, characterized by performing melt welding to a specific range of penetration depth by the arc welding.
また、本発明は、上記目的を達成するために、ステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなる略I型継手部又は略T型継手部の表面側及び裏面側に溶け込み促進剤を塗布して非消耗電極方式のアーク溶接を施工する両面溶接方法において、前記溶け込み促進剤を塗布する以前に前記継手部の表面又は表裏両面を小エネルギの仮付け条件で溶融封止する封止工程と、前記溶融封止後の前記継手部の表面側に前記溶け込み促進剤を塗布した後に前記アーク溶接の施工によって特定範囲の溶け込み深さまで溶融接合する第1の溶接工程と、反対側の残り継手部の裏面側に前記溶け込み促進剤を塗布した後に前記アーク溶接の施工によって特定範囲の溶け込み深さまで溶融接合する第2の溶接工程とを備えることを特徴とする両面溶接方法を提案する。 In order to achieve the above object, the present invention is a non-consumable electrode by applying a penetration accelerator to the front side and the back side of a substantially I-type joint part or a substantially T-type joint part made of stainless steel or low carbon steel material. In a double-sided welding method for performing arc welding of a method, a sealing step of melt-sealing the surface of the joint part or both front and back surfaces with a low energy temporary condition before applying the penetration accelerator, and the melt-sealing A first welding step in which the welding accelerator is applied to the surface side of the subsequent joint part and then melt-bonded to a specific range of penetration depth by the arc welding, and the back side of the remaining joint part on the opposite side The present invention proposes a double-sided welding method comprising: a second welding step in which a melt accelerator is applied and then melt-bonded to a specific range of penetration depth by arc welding.
特に、前記継手部はギャップや段差又はこのギャップ及び段差の両方が不規則に形成されており、前記溶融封止は少なくとも前記ギャップの形成部分及びこの近傍に施し又は特定箇所の長さ部分又は溶接線の全長部分に施すとよい。 In particular, the joint portion has gaps or steps, or both of the gaps and steps are irregularly formed, and the fusion sealing is performed at least in the gap forming portion and in the vicinity thereof, or a length portion of a specific portion or welding. It is good to apply to the entire length of the line.
また、前記溶け込み促進剤は少なくとも継手部の溶接線方向に1回以上往復塗布して溶接線左右方向の膜厚を20μm以上形成するとよい。 The penetration accelerator may be applied at least once in the weld line direction of the joint portion to form a film thickness of 20 μm or more in the left-right direction of the weld line.
すなわち、本発明の両面溶接方法では、前記溶け込み促進剤を塗布する前に、前記継手部の表面又は裏面又は表裏両面を小エネルギの仮付け条件で溶融封止しておくことにより、塗布時に溶け込み促進剤がギャップ内に入り込まず、溶接時のブローホール(ポロシティ)発生要因をなくすことができる。また、前記溶融封止後の前記継手部の表面側に前記溶け込み促進剤を塗布した後に前記アーク溶接の施工によって特定範囲の溶け込み深さまで溶融接合することにより、継手の裏側まで溶かすことなく、ポロシティのない健全な溶け込み部を特定深さまで形成することができる。その後に、反対側の残り継手部の裏面側に前記溶け込み促進剤を塗布した後に前記アーク溶接の施工によって特定範囲の溶け込み深さまで溶融接合することより、表裏両面から各々溶融接合した先端部分同士を逆さま方向に重なり合わせることができる。また、手間のかかる開先加工を施さない略I型突合せ継手や略T型継手のままであっても、裏ビード形成の裏波溶接を行う必要がなく、前記両面溶接によって確実に溶融接合でき、ポロシティのない健全な深い溶け込みの溶接断面を得ることができる。さらに、溶け込みが浅い従来のTIG溶接では不可能であった深い両面溶け込み溶接が可能になり、熱変形の低減や溶接パス数の削減を図ることができる。 That is, in the double-sided welding method of the present invention, before applying the penetration accelerator, by melting and sealing the front surface or back surface or both front and back surfaces of the joint part under low energy temporary attachment conditions, The accelerator does not enter the gap, and the cause of blowhole (porosity) generation during welding can be eliminated. In addition, after applying the penetration accelerator to the surface side of the joint portion after the melt sealing, by melting and joining to a specific range of penetration depth by the arc welding construction, the porosity is not melted to the back side of the joint. It is possible to form a sound penetration portion with no specific depth. After that, by applying the penetration accelerator on the back side of the remaining joint portion on the opposite side and then melt-bonding to a specific range of penetration depth by the arc welding construction, the tip portions melt-bonded from both the front and back sides, respectively. Can be overlapped upside down. Moreover, even if it is a substantially I-type butt joint or a substantially T-shaped joint that does not require time-consuming groove processing, there is no need to perform back wave welding for forming a back bead, and it can be reliably melt-bonded by the double-sided welding. It is possible to obtain a welded section with a sound deep penetration without porosity. Furthermore, deep double-sided penetration welding, which was impossible with conventional TIG welding with shallow penetration, is possible, and thermal deformation can be reduced and the number of welding passes can be reduced.
前記アーク溶接は、下向き姿勢又は立向き姿勢又は横向き姿勢で各々施工することにより、前記溶け込み促進剤に含有している金属酸化物の加熱反応(例えば、金属酸化物から酸素が解離し、その解離した酸素の一部が溶融金属内に溶解する化学反応)によってアーク直下の溶融金属(溶融プール)の対流が深さ方向に変化して溶融促進する結果、溶け込み深さが深くなる。この溶け込み深さは、溶接電流や溶接速度など溶接入熱条件の大きさによって調整可能であり、継手部材の板厚や溶接姿勢に対応した所定範囲の溶け込み深さになるように適正な溶接入熱条件を事前に決めればよい。なお、前記溶け込み促進剤は、例えばTiO2,SiO2,Cr2O3などの金属酸化物の粉末と溶媒を混合したフラックス溶剤であり、既に公知技術の市販品を使用すればよい。 The arc welding is performed in a downward posture, a vertical posture, or a horizontal posture, so that the heat reaction of the metal oxide contained in the penetration accelerator (for example, oxygen dissociates from the metal oxide and the dissociation thereof). As a result of the convection of the molten metal (molten pool) immediately below the arc changing in the depth direction and promoting the melting by a chemical reaction in which part of the oxygen dissolved in the molten metal), the penetration depth increases. This penetration depth can be adjusted depending on the welding heat input conditions such as welding current and welding speed, and it is possible to adjust the penetration depth appropriately so that the penetration depth is within a predetermined range corresponding to the plate thickness and welding position of the joint member. What is necessary is just to determine a thermal condition in advance. The penetration accelerator is a flux solvent obtained by mixing a metal oxide powder such as TiO 2 , SiO 2 , Cr 2 O 3 and a solvent, and a commercially available product that is already known may be used.
前記溶け込み促進剤を塗布する以前に前記継手部の表面又は表裏両面を小エネルギの仮付け条件で溶融封止する封止工程により、上述したように、塗布時に溶け込み促進剤がギャップ内に入り込まず、溶接時のポロシティ発生要因をなくすことができる。また、前記溶融封止後の前記継手部の表面側に前記溶け込み促進剤を塗布した後に前記アーク溶接の施工によって特定範囲の溶け込み深さまで溶融接合する第1の溶接工程により、上述したように、継手の裏側まで溶かすことなく、ポロシティのない健全な溶け込み部を特定深さまで形成することができる。さらに、反対側の残り継手部の裏面側に前記溶け込み促進剤を塗布した後に前記アーク溶接の施工によって特定範囲の溶け込み深さまで溶融接合する第2の溶接工程により、上述したように、表裏両面から各々溶融接合した先端部分同士を逆さま方向に重なり合わせることができる。また、手間のかかる開先加工を施さない略I型突合せ継手や略T型継手のままであっても、裏ビード形成の裏波溶接を行う必要がなく、前記両面溶接によって確実に溶融接合でき、ポロシティのない健全な深い溶け込みの溶接断面を得ることができる。 Before applying the penetration accelerator, as described above, the penetration accelerator does not enter the gap at the time of application by the sealing process of melting and sealing the surface or both sides of the joint part under low energy temporary attachment conditions. The cause of porosity generation during welding can be eliminated. In addition, as described above, by the first welding step of melting and joining to a specific range of penetration depth by applying the arc welding after applying the penetration accelerator on the surface side of the joint after the fusion sealing, Without melting to the back side of the joint, a sound penetration portion without porosity can be formed to a specific depth. Furthermore, after applying the penetration accelerator to the back side of the remaining joint portion on the opposite side, after the second welding process of melting and joining to the penetration depth in a specific range by the arc welding, as described above, from both the front and back sides The respective melt bonded end portions can be overlapped in the upside down direction. Moreover, even if it is a substantially I-type butt joint or a substantially T-shaped joint that does not require time-consuming groove processing, there is no need to perform back wave welding for forming a back bead, and it can be reliably melt-bonded by the double-sided welding. It is possible to obtain a welded section with a sound deep penetration without porosity.
前記継手部はギャップや段差又はこのギャップ及び段差の両方が不規則に形成されており、前記溶融封止は、少なくとも前記ギャップの形成部分及びこの近傍に施し又は特定箇所の長さ部分又は溶接線の全長部分に施すことにより、上述したように、塗布時に溶け込み促進剤がギャップ内に入り込まず、溶接時のポロシティ発生要因をなくすことができる。 The joint portion has gaps or steps, or both of the gaps and steps are irregularly formed, and the fusion sealing is performed at least in the gap forming portion and in the vicinity thereof, or a length portion of a specific portion or a weld line. By applying to the full length portion, as described above, the penetration accelerator does not enter the gap at the time of application, and the porosity generation factor at the time of welding can be eliminated.
前記溶け込み促進剤は少なくとも継手部の溶接線方向に1回以上往復塗布して溶接線左右方向の膜厚を20μm以上形成することにより、溶接時に深い溶け込みが得られると同時に、片寄りや曲りのないほぼ左右対称形状の溶け込み断面を得ることができる。 The penetration accelerator is reciprocally applied at least once in the weld line direction of the joint portion to form a film thickness of 20 μm or more in the left-right direction of the weld line. It is possible to obtain a penetration section having almost no symmetrical shape.
以上述べたように、本発明の両面溶接方法によれば、手間のかかる開先加工を施さない略I型突合せ継手や略T型継手のままであっても、裏ビード形成の裏波溶接を行う必要がなく、溶け込み促進剤塗布前の溶融封止及び塗布後の表裏両面溶接によってポロシティや溶け不足のない深い溶け込みの健全な溶融接合部を得ることができる。また、溶接部材継手の組立作業が容易になると共に、従来の溶接施工と比べて熱変形の低減や溶接パス数の削減が図れ、大幅な工数低減及びコスト低減が可能となる。 As described above, according to the double-sided welding method of the present invention, the back bead forming back wave welding can be performed even when the substantially I-type butt joint or the substantially T-shaped joint is not subjected to laborious groove processing. It is not necessary to carry out, and a sound fusion joint with deep penetration without porosity and lack of melting can be obtained by fusion sealing before application of the penetration accelerator and front and back double-side welding after application. Further, the assembly work of the welded member joint is facilitated, and thermal deformation can be reduced and the number of welding passes can be reduced as compared with the conventional welding construction, so that the man-hour and cost can be greatly reduced.
以下、本発明の内容について、図1〜図8の実施例を用いて具体的に説明する。 Hereinafter, the contents of the present invention will be specifically described with reference to the embodiments shown in FIGS.
図1は、本発明の両面溶接方法に係わるI型継手の溶接手順概要及び溶け込み形状の一実施例を示す説明図である。図1(1)に示すように、継手部材1a,1b,2a,2bは、板厚Tが4mm以上16mm以下のステンレス鋼又は低炭素鋼であり、例えば長尺の円筒管を製造するために、1枚の平板を円筒管状に曲げ成形加工して平板端面同士を互いに突合せてI型継手部3を形成する。或いは2枚の平板の端面同士を突合せてI型継手部3を形成することもできる。このI型継手部3にはギャップGや段差b(目違いとも称す)が不規則に形成されている。突合せ精度を緩和することによって、継手合わせの作業が容易なり、組立時間を大幅に短縮することができる。なお、板厚が4mmより薄過ぎると、溶け込み深さを所定深さに止めることが難しく、裏側まで溶けてしまう可能性があるので好ましくない。一方、板厚が16mmより厚過ぎると、350Aを越える大電流及び35kJ/cmを越える大入熱量が必要になる。
FIG. 1 is an explanatory view showing an example of a welding procedure outline and penetration shape of an I-type joint according to the double-sided welding method of the present invention. As shown in FIG. 1 (1), the
図1(2)に示すように、溶け込み促進剤4a(金属酸化物入りのフラック溶剤)を塗布する以前に、ギャップG部分及びその近傍の継手表面を小エネルギの仮付け条件で溶融封止(溶融封止部17a)する。溶融封止部17aの溶け込み深さdは1mm以下又は1mm程度あればよい。この溶融封止の施工20によって塗布時に溶け込み促進剤4aがギャップG内に入り込まず、溶接時のブローホール(ポロシティ)発生要因をなくすことができる。前記溶融封止の施工20は、少なくとも前記ギャップGの形成部分及びこの近傍に施し又は特定箇所の長さ部分又は溶接線の全長部分に施すとよい。前記溶融封止によって溶接線(溶接位置)が分かりにくい場合には、溶接すべき溶接線から少し離れた位置に溶接線と平行な目視線(けがき線)を予めけがいておくとよい。このけがき線を目印に溶接時のトーチ位置決めや溶接線位置の倣い調整を容易に行うことができる。
As shown in FIG. 1 (2), before applying the
図1(3)に示すように、上記溶融封止20の終了後に、溶融封止部17aの表面及びI型継手部3の表面側に溶け込み促進剤4aを塗布21する。この溶け込み促進剤4aは、例えばTiO2,SiO2,Cr2O3などの金属酸化物の粉末と溶媒を混合したフラックス溶剤であり、既に公知技術の市販品を使用して塗布すればよい。特に、刷毛などで溶け込み促進剤4aを塗布する場合には、I型継手部3の溶接線方向に1回以上往復塗布して溶接線方向の塗布膜厚を20μm以上形成するとよい。I型継手部3のギャップG内には事前の溶融封止によって溶け込み促進剤4aが入り込まない。このため、溶接時に溶け込み促進剤の巻き込みによるポロシティは発生しなくなる。
As shown in FIG. 1 (3), after the melt sealing 20 is completed, a
このようにして塗布した溶け込み促進剤4aが乾燥した後に、図1(4)に示すように、アーク溶接によって特定範囲の溶け込み深さH2まで溶融接合22(第1の溶接工程)を施工する。非消耗性のタングステンを電極5に使用するアーク溶接であり、特定範囲の溶け込み深さH1まで溶融接合するようにしている。この溶融接合22により、溶け込み促進剤4aに含有している金属酸化物の加熱反応(例えば、金属酸化物から酸素が解離し、その解離した酸素の一部が溶融金属内に溶解する化学反応)によってアーク直下の溶融プール8aの対流が内向き方向及び深さ方向に変化して溶融を促進する。その結果、従来のTIG溶接結果と比べて、溶け込み深さが約2〜3倍深く、ビード幅が狭い溶融接合部8bを得ることができる。また、溶融プール8aに片寄りや曲りのないほぼ左右対称形状の深い溶け込みとポロシティのない健全な品質を得ることができる。
After the
溶融接合部8bの溶け込み深さH1は、板厚Tの1/2以上9/10以下の範囲に形成するとよい。継手部材の裏面1b,2bまで溶かすことなく、溶け込み深さH1まで溶融した溶融接合部8b及び余盛りビードのある溶接表面を確実に得ることができる。なお、溶け込み深さH1が板厚Tの1/2より小さ過ぎると、板厚中央まで溶けていないことになり、反対側(裏面側)の残り継手部3bを溶融接合した時に、接合不足(溶け不足)が発生する可能性があるので好ましくない。反対に、溶け込み深さH1が板厚Tの9/10より大き過ぎると、裏側まで溶ける可能性があるので好ましくない。I型継手部3に大きな隙間(ギャップG)があったりすると、裏側まで溶けてしまい、表側のビード形状を悪化させることがある。この溶け込み深さH1は、溶接電流や溶接速度など溶接入熱条件の大きさによって調整可能であり、継手部材の板厚Tや溶接姿勢に対応した所定範囲の溶け込み深さ(0.5×T≦H1≦0.9×T)になるように適正な溶接条件を事前に決めて、アーク溶接による溶融接合22を施工するとよい。
The penetration depth H1 of the melt-bonded
なお、この溶融接合22によって形成された溶接ビード表面の一部にアンダーカットや凹みが生じていた場合には、溶接不良部分及びこの近傍をワイヤ送りのアークで再溶融して溶け込みの浅い余盛りビードを形成することにより、前記アンダーカットや凹みが補修され、健全な溶接部分と類似の品質に改善することができる。
In addition, when an undercut or a dent has occurred on a part of the surface of the weld bead formed by the
溶接後の裏側は、溶接時の熱収縮によって初期のギャップGがない状態に成り易い。裏側の継手部にギャップGがない状態であれば、溶融封止の工程を省略することができ、継手裏面に溶け込み促進剤を塗布する工程25に進むとよい。裏側の継手部にギャップGがあれば、図1(2)に示したように、ギャップG部分及びこの近傍の継手表面を溶融封止するとよい。また、下向き姿勢に変更する場合は継手部材1a,1b,2a,2bを事前に裏返し反転すればよい。
The back side after welding tends to be in a state where there is no initial gap G due to thermal shrinkage during welding. If there is no gap G in the joint portion on the back side, the step of melting and sealing can be omitted, and it is preferable to proceed to step 25 of applying a penetration accelerator to the back surface of the joint. If there is a gap G in the joint portion on the back side, the gap G portion and the joint surface in the vicinity thereof may be melt-sealed as shown in FIG. Moreover, what is necessary is just to invert and reverse
図1(5)に示すように、残り継手部の裏面側に溶け込み促進剤4bを塗布25する。刷毛などで溶け込み促進剤4bを塗布する場合には、上述したように、I型継手部3の溶接線方向に1回以上往復塗布して溶接線方向の塗布膜厚を20μm以上形成するとよい。このようにして塗布した溶け込み促進剤4bが乾燥した後に、図1(6)に示すように、アーク溶接によって特定範囲の溶け込み深さH2まで溶融接合26(第2の溶接工程)を施工する。この溶融接合26により、図1(6)(7)に示すように、残り継手部3bの裏面側に形成した溶融接合部9bの先端部分と、反対側の継手表面側に形成済みの溶融接合部8bの先端部分とを逆さま方向に重なり合わせることができる。溶け不足やポロシティなど欠陥のない溶融接合部9bが得られる。
As shown in FIG. 1 (5), a
裏面側の溶融接合部9bの溶け込み深さH2は、表側の溶け込み深さH1と同程度であり、板厚Tの1/2以上9/10以下の範囲に形成するとよい。溶接電流や溶接速度など溶接入熱条件の大きさによって調整可能であり、継手部材の板厚Tや溶接姿勢に対応した所定範囲の溶け込み深さ(0.5×T≦H2≦0.9×T)になるように適正な溶接条件を事前に決めて、ワイヤ送りのアーク溶接による溶融接合26を実施するとよい。また、ワイヤ送りなしのアーク溶接を行うこともできる。
The penetration depth H2 of the melt-
図2は、溶け込み促進剤の継手ギャップ部への浸入及びポロシティの溶融接合部への発生を示す説明図である。図2(1)に示すように、I型継手部3には、ギャップGや段差bが不規則に形成されている。ギャップG部分の継手表面を事前に溶融封止しない状態のままで、図2(2)に示すように、溶け込み促進剤(金属酸化物入りのフラックス溶剤)を塗布すると、溶け込み促進剤の一部がギャップG部分に入り込む。この状態でアーク溶接による溶融接合を施工22すると、図2(3)に示すように、ギャップC低部に残っていた溶け込み促進剤が溶融池内から浮上できずに溶融低部又はその近傍に閉じ込めらて固着し、溶け込み促進剤の巻き込みによる欠陥(ポロシティ34)が溶接内部に発生する。このような溶接欠陥が発生した場合には、溶接部の品質検査で規定されているポロシティの大きさや個数を超えると不合格に至り、前記欠陥部分及びその近傍を補修溶接しなければならない。ポロシティ34の発生を未然防止するためには、発生要因をなくすことであり、図1で説明したように、溶け込み促進剤を塗布する以前に継手ギャップG部分及びこの近傍を溶融封止するとよい。この溶融封止によって、塗布時に溶け込み促進剤がギャップ内に入り込まず、溶接時に溶け込み促進剤の巻き込みによるポロシティ34発生を防止することができる。
FIG. 2 is an explanatory view showing the penetration of the penetration accelerator into the joint gap part and the generation of the porosity in the molten joint part. As shown in FIG. 2 (1), gaps G and steps b are irregularly formed in the I-
図3は、溶け込み促進剤の塗布膜厚変化と溶け込みの形状変化を示す説明図である。実験の結果、溶接線35方向に塗布した溶け込み促進剤4aの膜厚が大きく変化していると、溶け込み形状(深さ,ビード幅,曲り)が変化することが判明した。なお、溶接線35左右の膜厚変化は、溶け込み促進剤の塗布及び乾燥後に溶接線35に沿って片方の塗布部を薄く削り取ることによって作ることができる。溶接線左側の塗布膜厚が薄い場合は、図3(1)に示すように、アーク溶接時に溶融プール8aが幅広く及び溶け込みHL が浅く(HL <H1)なると同時に、膜厚の薄い左側に片寄って曲る。反対に、溶接線右側の塗布膜厚が薄い場合は、図3(3)に示すように、アーク溶接時に溶融プール8aが幅広く及び溶け込みHR が浅く(HR <H1)なると同時に、膜厚の薄い右側に片寄って曲る。この理由については、溶接線方向の塗布膜厚が大きく変化していると、溶接幅方向(外向き方向)の対流が生じて深さ方向(内向き方向)の対流を乱し、溶融プールが左右アンバランスな状態に至り、膜厚の薄い側に広がって片寄り、溶け込みが歪で浅い形状になるものと考えられる。曲り形状の溶け込み深さHL,HRが浅く、板厚Tの半分以下に成り易い。継手裏側の溶接でも上記の浅い溶け込み及び曲りが生じると、板厚中央部に溶け不足の欠陥が発生して不合格に至る可能性が高いので好ましくない。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing changes in the coating thickness of the penetration accelerator and changes in the shape of the penetration. As a result of the experiment, it was found that the penetration shape (depth, bead width, bending) changes when the film thickness of the
これに対して、塗布膜厚が左右ほぼ均等な場合には、図3(2)に示すように、溶融接合部に片寄りや曲りのないほぼ左右対称形状の深い溶け込みを得ることができる。また、継手裏側の溶接でも深い溶け込みが得られ、溶け不足のない健全な両面溶け込みの溶融接合部を確保することができる。 On the other hand, when the coating film thickness is substantially equal to the left and right, as shown in FIG. 3B, a deep penetration having a substantially bilaterally symmetric shape with no deviation or bending can be obtained at the melt bonded portion. Further, deep welding can be obtained even by welding on the back side of the joint, and a sound double-sided melt-bonded portion without lack of melting can be secured.
図4は、溶け込み促進剤の塗布膜厚と溶け込み深さ及びビード幅の関係を示す一実施例である。溶接試験は塗布膜厚の異なる試験片(板厚10.6〜12mm)を複数準備し、溶接電流280A、溶接速度が70mm/min 一定で行った。横軸は溶接線左右方向の塗布膜厚α(平均膜厚)であり、微小厚さ測定装置で測定した値である。縦軸は溶接部の溶け込み深さH1とビード幅wであり、溶接断面の拡大写真から測定した値である。塗布膜厚αが厚くなるに従って、溶け込み深さH1は増加し、ビード幅wは減少している。特に、塗布膜厚αが20μm以下の薄い領域では、溶け込み深さH1及びビードwの変化が大きくなっている。20μm以上の領域では、溶け込み深さH1及びビードwの変化が小さく、70μm以上の厚い領域の値とあまり変わらず、ほぼ飽和する状態になっている。溶け込み深さH1及びビードwは、溶接電流や溶接速度及び板厚の大きさによっても変化するが、溶け込み促進剤の塗布膜厚の及ぼす影響については、図4に示した実施例の特性と類似する特性になるものと考えられる。 FIG. 4 is an example showing the relationship between the coating thickness of the penetration accelerator, the penetration depth, and the bead width. In the welding test, a plurality of test pieces (plate thickness: 10.6 to 12 mm) having different coating thicknesses were prepared, and the welding current was 280 A and the welding speed was constant at 70 mm / min. The horizontal axis represents the coating film thickness α (average film thickness) in the left-right direction of the weld line, which is a value measured with a minute thickness measuring device. The vertical axis represents the penetration depth H1 and the bead width w of the weld, which are values measured from an enlarged photograph of the weld cross section. As the coating film thickness α increases, the penetration depth H1 increases and the bead width w decreases. In particular, in the thin region where the coating film thickness α is 20 μm or less, the changes in the penetration depth H1 and the bead w are large. In the region of 20 μm or more, the change in the penetration depth H1 and the bead w is small, and is almost the same as the value of the thick region of 70 μm or more. The penetration depth H1 and the bead w vary depending on the welding current, welding speed, and plate thickness, but the effect of the penetration accelerator on the coating thickness is similar to the characteristics of the embodiment shown in FIG. It is thought that it becomes the characteristic to do.
溶け込み促進剤の塗布膜厚αを20μm以上形成することにより、溶接時に深い溶け込みが得られると同時に、片寄りや曲りのないほぼ左右対称形状の溶け込み断面を得ることができる。溶け込み促進剤の塗布時に溶接線方向に1回以上往復塗布すれば、溶接線左右方向の膜厚を確実に20μm以上形成することができる。また、塗布回数を増加すれば、膜厚をさらに厚くでき、溶接時の溶け込み深さをより安定に得ることができる。 By forming the coating film thickness α of the penetration accelerator to be 20 μm or more, deep penetration can be obtained during welding, and at the same time, a substantially symmetric penetration cross section without deviation or bending can be obtained. If it is applied once or more in the weld line direction at the time of application of the penetration accelerator, the film thickness in the left-right direction of the weld line can be reliably formed to 20 μm or more. Moreover, if the frequency | count of application | coating is increased, a film thickness can be made still thicker and the penetration depth at the time of welding can be obtained more stably.
図5は、両面溶接の板厚と溶接電流及び裏側の溶け込み深さの関係を検討した結果の一実施例であり、図中には、下向き姿勢で両面溶接した板厚別(6,9,12,16mm)の断面写真と、溶け込み促進剤なしで両面溶接した9mm板の断面写真とを示している。9mm板のI型突合せ部を表裏両面から従来のTIG溶接(溶け込み促進剤なし溶接)を行った場合は、図5中に示した断面写真のように、溶け込み深さが浅い(例えば2mm程度)ため、板厚中央部分に接合不足が発生する結果になっている。これに対して、溶け込み促進剤を使用する本発明の両面溶接方法の場合には、図5に示したように、板厚T(4〜16mm)に対応した適正な溶接電流Iを出力させて特定範囲の溶け込み深さまで各々溶融接合することによって、開先加工なしの突合せ継手であっても、また、継手部にギャップや段差があったりなかったりする継手部材であっても、各板厚の中央部分又はこの近傍で確実に重ね合わせ接合でき、溶け不足やポロシティやアンダーカットのない品質良好な溶接断面を得ることができる。なお、図5中には、板厚16mmまでの断面写真を示したが、溶接電流が350Aより高い500A程度まで出力可能な溶接電源を使用して両面溶接を施工すれば、板厚20mm程度まで両面溶融接合が可能である。 FIG. 5 shows an example of the results of studying the relationship between the thickness of the double-sided welding, the welding current, and the penetration depth on the back side. In the figure, according to the thickness (6, 9, 12) , 16 mm) and a cross-sectional photograph of a 9 mm plate welded on both sides without a penetration accelerator. When conventional TIG welding (welding without penetration accelerator) is performed on both sides of the I-type butted portion of a 9 mm plate, the penetration depth is shallow (eg, about 2 mm) as shown in the cross-sectional photograph shown in FIG. As a result, insufficient bonding occurs in the central portion of the plate thickness. On the other hand, in the case of the double-sided welding method of the present invention using a penetration accelerator, an appropriate welding current I corresponding to the plate thickness T (4 to 16 mm) is output as shown in FIG. Even if it is a butt joint without groove processing or a joint member with or without a gap or a step in the joint by melting and joining each to a specific range of penetration depth, It is possible to surely overlap and bond at the central portion or in the vicinity thereof, and to obtain a welded section having good quality without melting, porosity and undercut. In addition, although the cross-sectional photograph to plate thickness 16mm was shown in FIG. 5, if double-sided welding is performed using the welding power source which can output welding current to about 500A higher than 350A, plate thickness will be about 20mm. Double-sided melt bonding is possible.
図6は、本発明の両面溶接方法に係わるI型継手の溶接手順概要及び溶け込み形状の他の一実施例を示す説明図である。図6(1)に示すように、溶け込み促進剤4aを塗布
21する以前に、ギャップG部分とその近傍又は特定箇所の長さ部分の継手表面を小エネルギの仮付け条件で溶融封止(溶融封止部17a)する。溶融封止部17aの溶け込み深さdは1mm以下又は1mm程度あればよい。この溶融封止の施工20によって塗布時に溶け込み促進剤4aがギャップG内に入り込まず、溶接時のポロシティ発生要因をなくすことができる。
FIG. 6 is an explanatory view showing another embodiment of the welding procedure of the I-type joint and the penetration shape according to the double-sided welding method of the present invention. As shown in FIG. 6 (1), before applying the
図6(2)に示すように、上記溶融封止20の終了後に、溶融封止部17a,17b表面及び継手表面側に溶け込み促進剤4aを塗布21する。塗布時に溶接線方向の塗布膜厚を20μm以上形成するとよく、I型継手部3のギャップG内には事前の溶融封止によって溶け込み促進剤4aに入り込まない。このため、溶接時に溶け込み促進剤4aの巻き込みによるポロシティは発生しなくなる。
As shown in FIG. 6 (2), after the fusion sealing 20 is completed, the
前記溶け込み促進剤4aの乾燥後に、図6(3)に示すように、ワイヤ送りのアーク溶接による溶融接合22(第1の溶接工程)を施工し、特定範囲の溶け込み深さH1まで溶融接合する。表面側の溶融接合部8bの溶け込み深さH1は、板厚Tの1/2以上9/
10以下の範囲に形成するとよい。溶接電流や溶接速度など溶接入熱条件の大きさによって調整可能であり、継手部材1a,1b,2a,2bの板厚(4≦T≦16)や溶接姿勢に対応した特定範囲の溶け込み深さ(0.5×T≦H1≦0.9×T)になるように適正な溶接条件を設定して、ワイヤ送りのアーク溶接による溶融接合22を施工するとよい。
After the
It is good to form in the range of 10 or less. It can be adjusted according to the welding heat input conditions such as welding current and welding speed, and the penetration depth within a specific range corresponding to the plate thickness (4 ≦ T ≦ 16) and welding position of the
この溶融接合22により、継手部材の裏面1b,2bまで溶かすことなく、特定範囲の溶け込み深さH1まで確実に溶接できると共に、溶接内部に溶け込み促進剤の巻き込みによるポロシティの発生がない健全な溶融接合部8bを得ることができる。特に、溶接ワイヤ7を溶接進行方向の後方からアーク溶接部分に送給することによって、広範囲の溶接電流(例えば100A〜350A)を出力させるアーク溶接であっても、アーク溶接部分の溶融プール8a内に溶接ワイヤ7がスムーズに入り、大きな溶滴にならずに安定して溶融することができる。また、I型継手部3にギャップGや段差bがあったりなかったりする継手部材であっても、溶接表面にアンダーカットや凹みがなく余盛りビードのある溶融接合部8bを得ることができる。
By this fusion joining 22, it is possible to reliably weld to a penetration depth H1 within a specific range without melting up to the
前記溶融接合22の終了後に、図6(4)に示すように、継手部材1a,1b,2a,2bを裏返し反転24する。反転終了後に、図6(5)に示すように、残り継手部3bのギャップG部分及びその近傍又は特定箇所の長さ部分の継手裏面を小エネルギの仮付け条件で溶融封止24(溶融封止部17b)する。この溶融封止の施工24によって塗布時に溶け込み促進剤4bがギャップG内に入り込まず、溶接時のポロシティ発生要因をなくすことができる。図6(6)に示すように、溶融封止24の終了後に、溶融封止部17b表面及び継手裏面側に溶け込み促進剤4bを塗布25する。
After the end of the
そして、前記溶け込み促進剤4bの乾燥後に、図6(7)に示すように、ワイヤ送りのアーク溶接による溶融接合26(第2の溶接工程)を施工し、特定範囲の溶け込み深さ
H2まで溶融接合する。裏面側の溶融接合部9bの溶け込み深さH2は、板厚Tの1/2以上9/10以下の範囲に形成するとよい。この溶融接合26によって、図6(7)(8)に示すように、継手裏面側に形成した溶融接合部9bの先端部分と、反対側の継手表面側に形成済みの溶融接合部8bの先端部分とを逆さま方向に重なり合わせる89ことができる。溶接内部に溶け込み促進剤の巻き込みによるポロシティの発生がなく、溶接表面にアンダーカットや凹みがなく余盛りビードのある溶融接合部8b,9bを得ることができる。また、裏面側の前記溶融接合26によって、表面側に形成済みの溶融接合部8bの先端部分が再溶融されるため、前記溶融接合部8bの先端部分に微小なポロシティが残存していた場合でも溶融消滅することが可能である。前記溶け込みが浅い従来のTIG溶接では不可能であった深い両面溶け込み溶接が可能になり、熱変形の低減や溶接パス数の削減を図ることができる。特に、継手部材の裏返し反転作業が容易な小型構造物の溶接に適用すると大幅な工数低減及びコスト低減が可能となる。
Then, after the
なお、前記アーク溶接のアーク6は、シールドガス雰囲気内で非消耗性の電極5(タングステンを主成分とするタングステン合金の電極)先端部と継手部材との間に発生させると共に、溶融接合22,26に適した溶接電流を給電すればよい。図示していないシールドガスは、非消耗性電極5の外周に配備するガスノズルから不活性ガスのArガスを流せばよい。また、Arガスを主成分とするAr+HeやAr+H2 の混合ガスを使用することも可能である。さらに、二重シールド構造の溶接トーチを使用するのであれば、例えば、非消耗性電極5近傍の周囲に不活性ガスのArガスやHeガスを流し、その外周囲に前記混合ガス、あるいはO2ガスやCO2ガスの酸化性ガスとArガスとの混合ガスを流しながら前期アーク溶接をしてもかまわない。
The
図7は、立向き姿勢でのI型継手の溶接手順概要及び溶け込み形状を示す一実施例の説明図である。図6との主な相違点は、下向き姿勢と異なる立向き姿勢の継手部材1a,
1b,2a,2bであり、継手表面及び継手裏面を溶融封止した後に、前記溶け込み促進剤4a,4bを塗布し、ワイヤ送りのアーク溶接による溶融接合22,26を各々の施工することである。横向き姿勢の継手部材であってもよい。すなわち、図7(1)に示すように、立向き姿勢又は横向き姿勢に設置されている略I型継手部3の表面1a,2aを小エネルギの仮付け条件で溶融封止する。この溶融封止の施工20によって塗布時に溶け込み促進剤がギャップ内に入り込まず、溶接時のポロシティ発生要因をなくすことができる。
FIG. 7 is an explanatory diagram of an embodiment showing an outline of a welding procedure and a penetration shape of an I-shaped joint in a standing posture. The main difference from FIG. 6 is that the
1b, 2a, and 2b, and after melt-sealing the joint surface and the joint back surface, the
図7(2)に示すように、前記溶融封止の終了後に、溶け込み促進剤4aを溶接線方向に1回以上往復塗布21して溶接線左右方向の膜厚を20μm以上形成する。継手部材
1a,1b,2a,2bは、板厚Tが4mm以上16mm以下のステンレス鋼又は低炭素鋼である。前記略I型継手部3は端面に小さな面取り加工(例えば1mm以下)がされていてもよい。そして、塗布した溶け込み促進剤4aが乾燥した後に、図7(3)に示すように、立向き姿勢又は横向き姿勢でI型継手部3の表面側(左側面)からワイヤ送りのアーク溶接による溶融接合22(第1の溶接工程)を施工し、特定範囲の溶け込み深さ(0.5×T≦H1≦0.9×T)まで溶融接合22する。
As shown in FIG. 7 (2), after the fusion sealing is completed, the
この溶融接合22により、継手部材の裏面1b,2bまで溶かすことなく、特定範囲の溶け込み深さH1まで確実に溶接できると共に、溶接内部に溶け込み促進剤の巻き込みによるポロシティの発生がない健全な溶融接合部8bを得ることができる。また、I型継手部3にギャップGや段差があったりなかったりする継手部材1a,1b,2a,2bであっても、上述したように、溶接ワイヤ7を溶接進行方向の後方からアーク溶接部分に送給することによって、溶接表面にアンダーカットや凹みがなく余盛りビードのある溶融接合部8bを得ることができる。なお、この溶融接合22によって形成された溶接ビード表面の一部にアンダーカットや凹みが生じていた場合には、溶接不良部分及びこの近傍を再溶融して溶け込みの浅い余盛りビードを形成することにより、前記アンダーカットや凹みが補修され、健全な溶接部分と類似の品質に改善することができる。
By this fusion joining 22, it is possible to reliably weld to a penetration depth H1 within a specific range without melting up to the
次に、継手部材を反転しない固定状態のままで、図7(4)に示すように、溶け込み促進剤4bを塗布する以前に、反対側の継手裏面のギャップG及びその近傍を溶融封止24(溶融封止部17b)する。上述したように、溶融封止の施工24によって塗布時に溶け込み促進剤がギャップ内に入り込まず、溶接時のポロシティ発生要因をなくすことができる。
Next, with the joint member in a fixed state where it is not reversed, as shown in FIG. 7 (4), before applying the
図7(5)に示すように、前記溶融封止24の終了後に、溶融封止部17b表面及び継手裏面側に溶け込み促進剤4bを塗布25する。そして、この溶け込み促進剤4bが乾燥した後に、図7(6)に示すように、立向き姿勢又は横向き姿勢のままでI型継手部3の裏面側(右側面)からワイヤ送りのアーク溶接による溶融接合26(第2の溶接工程)を施工し、特定範囲の溶け込み深さH2まで溶融接合26する。裏側の溶け込み深さH2は、表側の溶け込み深さH1と同程度であり、板厚Tの1/2以上9/10以下の範囲に形成するとよい。溶接電流や溶接速度など溶接入熱条件の大きさによって調整可能であり、継手部材1a,1b,2a,2bの板厚(4≦T≦16)や溶接姿勢に対応した特定範囲の溶け込み深さ(0.5×T≦H2≦0.9×T)になるように適正な溶接条件を設定して、ワイヤ送りのアーク溶接による溶融接合26を施工するとよい。
As shown in FIG. 7 (5), after the fusion sealing 24 is completed, the
この溶融接合26により、図7(6)(7)に示すように、継手裏面側に形成した溶融接合部9bの先端部分と、反対側の継手表面側に形成済みの溶融接合部8bの先端部分とを相互に重なり合わせる89ことができる。また、上述したように、ギャップG部分の溶融封止20,24及び溶接ワイヤ7送りのアーク溶接による溶融接合22,26によって、溶接内部に溶け込み促進剤の巻き込みによるポロシティの発生がなく、溶接表面にアンダーカットや凹みがなく余盛りビードのある溶融接合部8b,9bを得ることができる。なお、前記裏面側(右側面)の溶融接合26を先に行い、その後に前記表面側(左側面)の溶融接合22を行うように変更してもかまわない。特に、継手部材の裏返し反転作業が困難な大型構造物の溶接に適用すると大幅な工数低減及びコスト低減が可能となる。
As shown in FIGS. 7 (6) and 7 (7), by this
また、本発明の両面溶接方法では、溶け込み促進剤4aを塗布する以前にI型継手部3の表面又は表裏両面を小エネルギの仮付け条件で溶融封止20,24する封止工程と、前記溶融封止20後の前記I型継手部3の表面側に前記溶け込み促進剤4aを塗布した後にアーク溶接の施工によって特定範囲の溶け込み深さH1まで溶融接合22する第1の溶接工程と、反対側の残り継手部の裏面側に溶け込み促進剤4bを塗布した後に前記アーク溶接の施工によって特定範囲の溶け込み深さH2まで溶融接合26する第2の溶接工程とを備えるとすることもできる。
Further, in the double-sided welding method of the present invention, before applying the
このように構成及び実施することにより、手間のかかる開先加工を施さない略I型突合せ継手又は略T継手のままであっても、裏ビード形成の裏波溶接を行う必要がなく、また、継手部3,3bにギャップGや段差bがあったりなかったりする継手部材1a,1b,2a,2bであっても、上述したように、ギャップG部分及びその近傍の溶融封止20,24及び溶接ワイヤ7送りのアーク溶接による溶融接合22,26によって、溶接内部に溶け込み促進剤の巻き込みによるポロシティの発生がなく、溶接表面にアンダーカットや凹みがなく余盛りビードのある溶融接合部8b,9bを得ることができる。さらに、溶け込みが浅い従来のTIG溶接では不可能であった深い両面溶け込み溶接が可能になり、熱変形の低減や溶接パス数の削減を図ることができる。
By constructing and carrying out in this way, it is not necessary to perform back wave welding for back bead formation, even if it is a substantially I-type butt joint or a substantially T joint that does not require laborious groove processing, Even in the
図8は、本発明の両面溶接方法による略T型継手の溶接手順概要及び溶け込み形状を示す一実施例の説明図である。図1,図5〜図7との主な相違点は、継手形状が略I型継手と異なる略T型継手の形状である。溶接の姿勢については、上記と同様に下向き姿勢又は立向き姿勢である。図8(1)に示すように、溶け込み促進剤4aを塗布21する以前に、ギャップG部分とその近傍又は特定箇所の長さ部分の継手表面を小エネルギの仮付け条件で溶融封止20(溶融封止部17a)する。上述したように、この溶融封止の施工20によって塗布時に溶け込み促進剤がギャップ内に入り込まず、溶接時のポロシティ発生要因をなくすことができる。
FIG. 8 is an explanatory view of an embodiment showing an outline of a welding procedure and a penetration shape of a substantially T-shaped joint by the double-side welding method of the present invention. The main difference from FIGS. 1 and 5 to 7 is the shape of a substantially T-shaped joint whose joint shape is different from a substantially I-shaped joint. About the attitude | position of welding, it is a downward attitude | position or an upright attitude | position similarly to the above. As shown in FIG. 8 (1), before applying the
図8(2)に示すように、上記溶融封止20の終了後に、溶融封止17a表面及びT型継手部32の立板表面30aに溶け込み促進剤4aを塗布21する。略T型継手部は、立板30a,30bの板厚Tが4mm以上16mm以下のステンレス鋼又は炭素鋼である。また、前記略T型継手部32は立板端面に小さな面取り加工がされていてもよい。
As shown in FIG. 8 (2), after completion of the melt sealing 20, the
そして、塗布した溶け込み促進剤4aが乾燥した後に、図8(3)に示すように、下向き姿勢又は立向き姿勢で表面側(左側面)からワイヤ送りのアーク溶接による溶融接合
22(第1の溶接工程)を施工し、特定範囲の溶け込み深さ(0.5×T≦H1≦0.9×T)まで溶融接合22する。立板裏面30bまで溶かすことなく、特定範囲の溶け込み深さH1まで確実に溶接できると共に、溶接内部に溶け込み促進剤の巻き込みによるポロシティの発生がない健全な溶融接合部18bを得ることができる。また、T型継手部32にギャップGがあったりなかったりするT型継手の溶接であっても、上述したように、ギャップG部分の溶融封止と溶接ワイヤ7送りのアーク溶接とによって、溶接内部に溶け込み促進剤の巻き込みによるポロシティの発生がなく、溶接表面にアンダーカットや凹みがなく余盛りビードのある溶融接合部18bを得ることができる。
Then, after the applied
次に、継手部材を反転24しない状態のままで、図8(4)(5)に示すように、表面側と反対側の残り継手の裏面部を溶融封止24した後に、前記溶け込み促進剤4bを塗布25する。そして、溶け込み促進剤4bが乾燥した後に、図8(6)に示すように裏面側(右側面)からワイヤ送りのアーク溶接による溶融接合26(第2の溶接工程)を施工し、特定範囲の溶け込み深さ(0.5×T≦H2≦0.9×T)まで溶融接合26する。
Next, with the joint member remaining in a state where it is not inverted 24, as shown in FIGS. 8 (4) and (5), the back surface portion of the remaining joint opposite to the front surface side is melt-sealed 24, and then the penetration accelerator is used. 4b is applied 25. Then, after the
この溶融接合26によって、図8(6)(7)に示すように、継手裏面側に形成した溶融接合部19bの先端部分と、反対側の継手表面側に形成済みの溶融接合部18bの先端部分とを相互に重なり合わせる89ことができる。また、溶接内部に溶け込み促進剤の巻き込みによるポロシティの発生がなく、溶接表面にアンダーカットや凹みがなく余盛りビードのある溶融接合部18b,19bを得ることができる。溶け込みが浅い従来のTIG溶接では不可能であった深い両面溶け込み溶接が可能になり、熱変形の低減や溶接パス数の削減を図ることができる。特に、継手部材の裏返し反転作業が不要な大型構造物の溶接に適用すると大幅な工数低減及びコスト低減が可能となる。
As shown in FIGS. 8 (6) and 7 (7), by this
溶接による熱変形(反り変形)は、加熱と冷却(溶融凝固)によって溶接側に反り変形が生じ、溶接入熱が大きく、溶接パスが多くなると増加する。特に、開先を有する片面の多パス溶接の場合に反り変形が大きくなる。この溶接による熱変形(反り変形)を低減するためには、(1)溶接パスや入熱量を低減すること、(2)片面溶接から両面溶接に変更すること、(3)開先継手をI型継手やT型継手にすること、によって達成できる。 Thermal deformation (warp deformation) due to welding causes warp deformation on the welding side due to heating and cooling (melting and solidification), and increases when the welding heat input is large and the number of welding paths increases. In particular, warpage deformation increases in the case of multi-pass welding on one side having a groove. In order to reduce the thermal deformation (warp deformation) due to this welding, (1) to reduce the welding path and heat input, (2) to change from single-sided welding to double-sided welding, and (3) groove joint I This can be achieved by forming a mold joint or a T-shaped joint.
図1〜図8に示した実施例は、上記(1)〜(3)の条件を満足しており、継手部材の表裏両面から各々の溶融接合部をほぼ均等に形成させることによって熱変形の低減を達成できる。また、溶接パス数の低減については、継手部材の表面側の1パス溶接、裏面側の1パス溶接の合計2パスでよいため、従来の開先継手の多パス溶接と比べて溶接パス数を確実に削減することができる。 The embodiment shown in FIGS. 1 to 8 satisfies the above conditions (1) to (3), and the thermal deformation of each of the joints is substantially uniform by forming the molten joints from both the front and back surfaces of the joint member. Reduction can be achieved. In addition, the number of welding passes can be reduced by a total of two passes, one pass welding on the front side of the joint member and one pass welding on the back side. It can be surely reduced.
参考に、図9は、従来のTIG溶接によるI型継手の浅溶け込み形状の一例を示す断面図である。また、図10は、従来のTIG溶接によるU型開先継手の多パス溶接形状の断面図である。図9 (1)(2) に示すように、I型継手部3を表裏両面から従来のTIG溶接を行った場合は、溶融接合部10a,10bの溶け込み深さH3が浅い(例えば2mm程度)ため、板厚中央部分に接合不足が発生することになり、例えば、板厚が4mmを超える継手部材に適用することができない。このため、開先加工した継手部に多パス溶接するのが一般的である。例えば、図10(1)(2)に示すように、U型開先継手部33を設け、その底部に裏ビードを形成させる初層裏波溶接11を施工し、その後に、開先上部まで複数積層12する多パス溶接を施工している。
For reference, FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of a shallow penetration shape of a conventional I-type joint by TIG welding. FIG. 10 is a cross-sectional view of a multi-pass weld shape of a U-shaped groove joint by conventional TIG welding. As shown in FIGS. 9 (1) and (2), when the conventional TIG welding is performed on the I-type joint 3 from both the front and back surfaces, the penetration depth H3 of the melt-bonded
このように多パス溶接が必要であるばかりでなく、熱変形も増加する結果に成り易い。図示していないが、V開先継手の場合には、前記U開先継手と比べて均一な裏ビードが形成しにくため、開先底部の初層裏波溶接11や開先上部までの多パス溶接による積層12を施工し、さらに、裏側の裏ビード部及び未溶融部分をガウジング(裏アツリ作業)した後に、裏側から数パスの溶接を施工することもある。 Thus, not only multi-pass welding is required, but thermal deformation tends to increase. Although not shown, in the case of the V groove joint, it is difficult to form a uniform back bead as compared with the U groove joint. After stacking 12 by multi-pass welding, and further gouging the back bead portion and the unmelted portion on the back side, a few passes of welding may be applied from the back side.
図11は、従来のTIG溶接によるT型開先継手の多パス溶接形状の断面図である。また、図12は、従来のTIG溶接によるレ型開先継手の多パス溶接形状の断面図である。図11及び図12に示すように、レ開先15の底部に裏ビードを形成させる初層裏波溶接
11を施工した後に、両面開先の上部まで複数積層13a,13bする多パス溶接か又は片面開先の上部まで複数積層14する多パス溶接を施工している。このため、溶接作業に多くの工数及び時間を要し、また、熱変形も増加する結果に成り易い。
FIG. 11 is a cross-sectional view of a multi-pass weld shape of a T-shaped groove joint by conventional TIG welding. Further, FIG. 12 is a cross-sectional view of a multi-pass weld shape of a conventional groove joint by TIG welding. As shown in FIG. 11 and FIG. 12, after performing the first layer back wave welding 11 for forming the back bead on the bottom of the
これに対して、本発明の両面溶接方法では、上述したように、溶け込みが浅い従来の
TIG溶接では不可能であった深い両面溶け込み溶接が可能になり、開先加工なしの略I型継手や略T型継手のままであっても、溶け不足やポロシティのない品質良好な溶接金属部を得ることができる。また、溶接部材継手の組立作業が容易になると共に、従来の溶接施工と比べて熱変形の低減や溶接パス数の削減が図れ、大幅な工数低減及びコスト低減が可能となる。
In contrast, in the double-sided welding method of the present invention, as described above, deep double-sided penetration welding, which was impossible with conventional TIG welding with shallow penetration, is possible. Even if it is a substantially T-shaped joint, it is possible to obtain a weld metal part with good quality without melting or porosity. Further, the assembly work of the welded member joint is facilitated, and thermal deformation can be reduced and the number of welding passes can be reduced as compared with the conventional welding construction, so that the man-hour and cost can be greatly reduced.
1a,2a 継手部材の表面
1b,2b 継手部材の裏面
3 I型継手部
3b 残り継手部
4a,4b 溶け込み促進剤
5 非消耗性電極
6 アーク
7 溶接ワイヤ
8a,9a,18a,19a 溶融プール
8b,9b,18b,19b 溶融接合部
10a,10b 従来溶接の溶融接合部
11 初層裏波溶接
12〜14 積層
15 レ開先
16 溶接進行方向
17a,17b 溶融封止部
30a T型継手の立板表面
30b T型継手の立板裏面
31a,31b T型継手の横板
32 T型継手部
33 U型開先継手部
34 ポロシティ
35 溶接線
H1〜H3 溶け込み深さ
G ギャップ
T 板厚
1a, 2a
Claims (5)
前記溶け込み促進剤を塗布する以前に、前記継手部の表面又は裏面又は表裏両面を仮付け条件のTIGアークで溶融封止することを特徴とする両面溶接方法。 In the double-sided welding method of applying TIG arc welding by applying a penetration accelerator to the front side and the back side of a substantially I-type joint part or a substantially T-type joint part made of stainless steel material or low carbon steel material,
Before applying the penetration accelerator, a double-sided welding method characterized by melting and sealing the front surface, back surface, or both front and back surfaces of the joint portion with a TIG arc under temporary attachment conditions .
前記溶け込み促進剤を塗布する以前に、前記継手部の表面又は表裏両面を仮付け条件のTIGアークで溶融封止し、
前記溶融封止後の前記継手部の表面側に前記溶け込み促進剤を塗布し、この塗布によって溶接線左右方向の膜厚を20μm以上形成し、
促進剤の塗布後に前記TIGアーク溶接の施工によって溶融接合し、
反対側の残り継手部の裏面側に前記溶け込み促進剤を塗布して溶接線左右方向の膜厚を20μm以上形成した後に、前記TIGアーク溶接の施工によって溶融接合することを特徴とする両面溶接方法。 In the double-sided welding method of applying TIG arc welding by applying a penetration accelerator to the front side and the back side of a substantially I-type joint part or a substantially T-type joint part made of stainless steel material or low carbon steel material,
Before applying the penetration accelerator, the surface of the joint or both front and back surfaces are melt-sealed with a TIG arc under temporary attachment conditions ,
Applying the penetration accelerator to the surface side of the joint after the melt sealing , forming a film thickness of 20 μm or more in the horizontal direction of the weld line by this application,
After application of the accelerator, it is melt-bonded by the construction of the TIG arc welding,
A double-sided welding method characterized in that the penetration accelerator is applied to the back side of the remaining joint portion on the opposite side to form a film thickness of 20 μm or more in the left-right direction of the weld line and then melt-bonded by TIG arc welding. .
前記溶け込み促進剤を塗布する前に、前記継手部の表面又は表裏両面を仮付け条件のTIGアークで溶融封止する封止工程と、前記溶融封止後の前記継手部の表面側に前記溶け込み促進剤を塗布して溶接線左右方向の膜厚を20μm以上形成した後に、前記TIGアーク溶接の施工によって溶融接合する第1の溶接工程と、反対側の残り継手部の裏面側に前記溶け込み促進剤を塗布して溶接線左右方向の膜厚を20μm以上形成した後に、前記TIGアーク溶接の施工によって溶融接合する第2の溶接工程とを備えることを特徴とする両面溶接方法。 In the double-sided welding method of applying TIG arc welding by applying a penetration accelerator to the front side and the back side of a substantially I-type joint part or a substantially T-type joint part made of stainless steel material or low carbon steel material,
Before applying the penetration accelerator, a sealing step of melting and sealing the surface or both front and back surfaces of the joint portion with a TIG arc under a temporary attachment condition, and the penetration into the surface side of the joint portion after the melt sealing After forming a film thickness of 20 μm or more in the horizontal direction of the weld line by applying an accelerator, the first welding step of melting and joining by the construction of the TIG arc welding and the penetration promotion on the back side of the remaining joint portion on the opposite side A double-sided welding method comprising: a second welding step of melt-bonding by applying the TIG arc welding after applying an agent to form a film thickness in the horizontal direction of the weld line of 20 μm or more .
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