JP5726015B2 - 溶接方法及び溶接装置 - Google Patents
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Description
〔第1実施形態〕
本実施形態に係る溶接方法は、容器の傾斜面に設けられた鉛直方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔に挿入された管状部材と、の接合部を溶接する方法に関する。本実施形態では、原子炉容器(容器)の下半球鏡と、該下半球鏡に挿入された管台との接合部を溶接する方法を例として説明する。
本実施形態に係る溶接方法では、電極4を下向きにした溶接トーチを、予め位置決めした半径方向(X)の位置に鉛直配置し、アークプラズマ7を形成させる。このとき、電極4の突先部5を含む母線が下半球鏡(傾斜面)6側に向くようにする。突先部5を含む母線は、溶接の進行中、常に傾斜面側6に向いた状態を維持するよう溶接トーチ2を、溶接トーチの軸(電極の軸β)を中心として回転させる。同時に、溶接トーチ2を管台3の軸αを中心に回転移動させつつ、上下方向(Z)にも移動させながら管台3の円周方向に沿って溶接ビードを形成する。溶接は傾斜上側から傾斜下側に向けた下進溶接とし、溶加材8を溶接トーチ2の進行方向前側から供給する。
図3に示すように、溶接速度v、回転半径r、下半球鏡の斜面角度φを演算装置に入力し、回転速度ωα及び上下移動速度vzを算出する。算出した値を出力し、溶接トーチ2を管台3の周囲にそって回転速度ωαで回転移動させながら、上下移動速度vzで上下方向(Z)にも移動させる。トーチ回転速度ωβは、回転速度ωαと同じ値を用い、管台3の軸αを中心とした回転とは逆向きに回転させる。
図4に示されるように、溶接トーチが0°の位置から管台の回りに反時計回りに回転するとする。0°の位置における回転半径をr0、基準回転速度ωα0とすると、基準溶接速度をv0は式(I)で表される。
v0=2πr0×ωα0・・・(I)
v=√(vx 2+vy 2+vz 2)・・・(II)
vx=2πr0×ωαx
=2πr0×ωα×COS(θ)・・・(III)
vy=2πr0×ωαy
=2πr0×ωα×SIN(θ)・・・(IV)
vx=vy×TAN(θ)・・・(V)
ωα=ωα0/√((COS(θ))2+(SIN(θ))2×(1+TAN(φ)))・・・(VI)
各位置における回転速度をこの式にそって計算し、その大きさとなるように制御すると、溶接速度を略一定とすることができる。よれにより、同じ状態の溶接ビードを安定的に形成できる。
図6及び図7は、管台の外周に沿って溶接トーチを傾斜上側から傾斜下側へと移動させた際の、電極の先端と傾斜面との関係を説明する上面図である。図6及び図7において、(1)は溶接トーチ2が溶接開始位置(0°)にあるとき、(2)は管台の軸を中心として溶接トーチを溶接開始位置から90°移動したとき、(3)は管台の軸を中心として溶接トーチを溶接開始位置から180°移動したとき、に溶接トーチを側面視した図である。図6及び図7において、▲印は、電極先端の突先部5を指す。図6は、溶接トーチを溶接トーチの軸(電極の軸β)を中心に回転させずに、管台3の外周に沿って溶接トーチ2を移動させている。図7は、溶接トーチ2を溶接トーチの軸(電極の軸β)を中心に回転させながら、管台3の外周に沿って溶接トーチ2を移動させている。
従来アーク溶接に使用されている電極は、図8に示すように、電極軸β上に突先部9がある。そのため、アークプラズマ7の中心線と電極軸とが略同軸となる。一方、第1実施形態で提案した突先部5が周上に位置する電極4を備えた溶接トーチ2を用いて溶接すると、図9に示すようにアークプラズマ7の中心線は、電極軸βとは一致せず、傾斜面6の上側(山側)にずれて形成される。図10に、突先部が周上に位置する電極を備えた溶接トーチを用いた場合の実回転半径の軌跡を示す。同図において管台の軸αから半径方向外向きに延びる点線(細)が実回転半径Xr、半径方向に延びる実線Aが初期に設定した回転半径X、実線Aから点線に延びる実線Bがズレ量Dを示す。図10に示すように、アークプラズマ7が傾斜面上側にずれると、場所によって回転半径にずれDが生じ、溶接速度が設定と異なってしまう。
D=電極半径/COS(φ)+アーク長×TAN(φ)・・・(VII)
溶接トーチを0°の位置から任意の角度θだけ移動させた位置では、XAは式(VIII)で与えられる。
XA=D×COS(θ)・・・(VIII)
S=ωα0×r0・・・(IX)
一方、溶接トーチを0°の位置から任意の角度θだけ移動させた位置では、ズレ量Dにより、実際には、式(X)のようになる。
S+D×SIN(θ)=ωαA×r0・・・(X)
上記式(IX)及び式(X)より、ωαAは、式(XI)で与えられる。
ωαA=(ω0×r0+D×SIN(θ))/r0・・・(XI)
角度θ位置における回転速度=ωαA・・・(XII)
角度θ位置における回転半径=X−XA・・・(XIII)
2,20 溶接トーチ
3,13 管台(管状部材)
4 電極
5,9 突先部
6,12 傾斜面(下半球鏡)
7,22 アークプラズマ
8,19 溶加材
11 容器
14 貫通孔
15 インコネル肉盛
16 J溶接部
17 応力腐食割れ
18 被覆層
21 ワーク面
23 溶接ビード
Claims (4)
- 水平方向に対して傾斜した傾斜面を備えた容器の該傾斜面に設けられた鉛直方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔に挿入された管状部材と、の接合部を溶接する溶接方法であって、
先端が一方向に傾斜し、且つ、前記先端の突先部が周上にある電極を備える溶接トーチを、前記突先部を含む母線が前記傾斜面側に向くよう鉛直配置し、
前記突先部を含む母線が前記傾斜面側に向いた状態を維持しながら、前記管状部材の円周に沿って傾斜上側から傾斜下側に向けて溶接ビードを形成する溶接方法。 - 所定の回転速度で前記溶接トーチを管状部材の軸を中心として回転させるとともに、
前記管状部材の軸を中心とした回転と同じ回転速度で、且つ、前記管状部材の軸を中心とした回転と逆向きに、前記電極を、電極軸を中心として回転させる請求項1に記載の溶接方法。 - 前記電極軸が前記傾斜面と交差する点から、前記電極によって形成されるアークプラズマの中心線が前記傾斜面と交差する点までの距離をズレ量として算出し、
該ズレ量から補正値を算出し、該補正値に基づき前記回転速度及び前記管状部材の軸を中心とする回転半径を補正し、前記溶接トーチの動作を制御する請求項1または請求項2に記載の溶接方法。 - 水平方向に対して傾斜した傾斜面を備えた容器の該傾斜面に設けられた鉛直方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔に挿入された管状部材と、の接合部を溶接する溶接装置であって、
先端が一方向に傾斜し、且つ、前記先端の突先部が周上にある電極を備える溶接トーチと、
該溶接トーチを、前記突先部を含む母線が前記傾斜面側に向くよう鉛直配置する手段と、
前記突先部を含む母線が前記傾斜面側に向いた状態を維持させる手段と、
前記管状部材の円周に沿って傾斜上側から傾斜下側に向けて前記溶接トーチを移動させて溶接ビードを形成する手段と、
を備える溶接装置。
Priority Applications (1)
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JP2011174078A JP5726015B2 (ja) | 2011-08-09 | 2011-08-09 | 溶接方法及び溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011174078A JP5726015B2 (ja) | 2011-08-09 | 2011-08-09 | 溶接方法及び溶接装置 |
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JP2013035043A JP2013035043A (ja) | 2013-02-21 |
JP5726015B2 true JP5726015B2 (ja) | 2015-05-27 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2011174078A Active JP5726015B2 (ja) | 2011-08-09 | 2011-08-09 | 溶接方法及び溶接装置 |
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2011
- 2011-08-09 JP JP2011174078A patent/JP5726015B2/ja active Active
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