JP6040482B2 - MAG welding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、MAG溶接装置に関する。特に、本発明は、軸方向に向き合った2本の鋼管の端面同士が形成する開先を溶接するMAG溶接装置に関する。 The present invention relates to a MAG welding apparatus. In particular, the present invention relates to a MAG welding apparatus that welds a groove formed by end faces of two steel pipes facing each other in the axial direction.
水道管やガス管等のパイプラインを施工するにあたり、従来より、軸方向に向き合った2本の鋼管の端面同士を互いに近接して配置し、MAG溶接装置が備える溶接トーチを鋼管の周方向に沿って(2本の鋼管の端面同士が形成する開先に沿って)移動させることでMAG溶接が行われている。 Conventionally, when constructing pipelines such as water pipes and gas pipes, the end faces of two steel pipes facing each other in the axial direction are arranged close to each other, and the welding torch provided in the MAG welding apparatus is arranged in the circumferential direction of the steel pipe. MAG welding is performed by moving along the groove (along the groove formed by the end surfaces of the two steel pipes).
MAG溶接では、溶接トーチから供給される溶接ワイヤと鋼管との間に溶接電圧が印加されることにより、溶接ワイヤから開先に向けてアークが発生する。そして、アークによって溶かされた溶接ワイヤが開先に移行することで開先が溶接される。具体的には、例えば、アークによって溶かされた溶接ワイヤの先端が溶滴となって開先に移行することや、アークによって溶かされた溶接ワイヤの先端が開先を形成する鋼管の端面と短絡して開先に移行することで開先が溶接される。 In MAG welding, an arc is generated from the welding wire toward the groove by applying a welding voltage between the welding wire supplied from the welding torch and the steel pipe. And a groove | channel is welded because the welding wire melt | dissolved by the arc transfers to a groove | channel. Specifically, for example, the tip of the welding wire melted by the arc becomes a droplet and moves to the groove, or the tip of the welding wire melted by the arc forms a short circuit with the end surface of the steel pipe forming the groove. Then, the groove is welded by shifting to the groove.
上記のパイプラインの施工では、溶接能率を高めることが望まれている。溶接能率を高めるためには、例えば、溶接する開先の開先角度を10〜40°(以下、開先角度が10〜40°の開先を狭開先という。)の小さい角度にすることが考えられる。溶接対象を狭開先にすれば、開先角度が小さい分だけ開先断面積が小さくなるため、溶接するのに必要とされる溶接ワイヤの供給量を少なくすることができる。これにより、溶接に必要な時間を短縮する、すなわち、溶接能率を高めることが可能である。 In the construction of the above pipeline, it is desired to increase the welding efficiency. In order to increase the welding efficiency, for example, the groove angle of the groove to be welded is set to a small angle of 10 to 40 ° (hereinafter, a groove having a groove angle of 10 to 40 ° is referred to as a narrow groove). Can be considered. If the welding object is a narrow groove, the groove cross-sectional area is reduced by the amount of the groove angle, so that the supply amount of the welding wire required for welding can be reduced. Thereby, the time required for welding can be shortened, that is, the welding efficiency can be increased.
しかしながら、溶接対象を狭開先にすると、溶接能率は高まるものの、開先断面積が小さいため、溶接トーチから供給される溶接ワイヤと鋼管の母材とからなる溶融金属への入熱量が小さくなる。このため、鋼管と溶接ワイヤとの溶込み不良が発生し、溶接品質が低下するおそれがある。そこで、溶接対象を狭開先にしたまま入熱量が大きくなるように溶接電流を大きくして溶接することが考えられる。しかしながら、溶接電流を大きくするとアークが強くなるため、開先がえぐられることに起因した溝(以下、開先えぐりという。)が発生し、溶接品質が低下するおそれがある。 However, when the welding target is a narrow groove, the welding efficiency is increased, but the groove cross-sectional area is small, so the amount of heat input to the molten metal consisting of the welding wire supplied from the welding torch and the base material of the steel pipe is small. . For this reason, the penetration defect with a steel pipe and a welding wire generate | occur | produces, and there exists a possibility that welding quality may fall. Therefore, it is conceivable to perform welding with a large welding current so that the heat input amount is increased while the object to be welded is a narrow groove. However, when the welding current is increased, the arc becomes stronger, so that a groove (hereinafter referred to as “groove grooving”) due to the grooving is generated, and the welding quality may be deteriorated.
MAG溶接では、溶接トーチから供給される溶接ワイヤと鋼管の母材とからなる溶融金属が酸化することを防止するため、溶接トーチからArとCO2との混合ガス(シールドガス)を開先に向けて供給する。CO2混合比率を低くし過ぎると、溶接ワイヤと母材との間に発生するアークが広がるため、溶融金属への入熱量が不十分になり、鋼管と溶接ワイヤとの溶込み不良が発生し易く、溶接品質が低下するおそれがある。一方、CO2混合比率を高くし過ぎると、アークが鋭くなるものの、CO2の影響により溶滴が大きくなる傾向がある。その結果、大きな溶滴が開先に移行するときに溶融金属が飛び散り易くなるため、スパッタが発生し易くなり、溶接品質が低下するおそれがある。
つまり、溶込み不良やスパッタの発生を抑制するには、CO2混合比率を適切な範囲に設定する必要がある。しかしながら、溶込み不良の発生は、上述の通り、溶接対象を狭開先にすることにも起因するため、CO2混合比率を適切な範囲に設定しただけでは溶込み不良の発生を抑制することができない。
In MAG welding, in order to prevent the molten metal consisting of the welding wire supplied from the welding torch and the base material of the steel pipe from being oxidized, a mixed gas (shield gas) of Ar and CO 2 is used as a groove from the welding torch. Supply towards. If the CO 2 mixing ratio is too low, the arc generated between the welding wire and the base metal spreads, so that the amount of heat input to the molten metal becomes insufficient, resulting in poor penetration between the steel pipe and the welding wire. It is easy and the welding quality may be reduced. On the other hand, if the CO 2 mixing ratio is too high, the arc becomes sharp, but the droplets tend to increase due to the influence of CO 2 . As a result, the molten metal is likely to be scattered when a large droplet moves to the groove, so that spatter is likely to occur and the welding quality may be deteriorated.
That is, in order to suppress the penetration failure and the occurrence of sputtering, it is necessary to set the CO 2 mixing ratio in an appropriate range. However, as described above, the occurrence of poor penetration is caused by narrowing the welding target, as described above. Therefore, the occurrence of poor penetration is suppressed only by setting the CO 2 mixing ratio within an appropriate range. I can't.
溶接対象が狭開先であるMAG溶接については、従来より種々提案されている。例えば、特許文献1には、溶接ワイヤをフラックスコアードワイヤとして、ArとCO2との混合ガスであってCO2混合比率が20〜50%であるシールドガスを用いて、開先角度が10〜40°の狭開先を溶接するMAG溶接方法が提案されている。
Various types of MAG welding in which a welding target is a narrow groove have been proposed. For example, in
特許文献1に記載のMAG溶接方法で用いるフラックスコアードワイヤは、一般的なソリッドワイヤに比べて高価であるため、フラックスコアードワイヤが必要な特許文献1に記載のMAG溶接方法では、溶接コストが上昇するという問題があった。
Since the flux cored wire used in the MAG welding method described in
そこで、溶接対象が狭開先であっても、溶接ワイヤの種類にかかわらず、上述した溶込み不良、開先えぐり、スパッタの発生により溶接品質が低下するという問題を解決するMAG溶接が望まれていた。 Therefore, even when the welding object is a narrow groove, MAG welding that solves the above-described problems of poor weld quality due to poor penetration, groove punching, and spatter generation is desired regardless of the type of welding wire. It was.
本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、狭開先であっても、溶接ワイヤの種類にかかわらず、溶込み不良、開先えぐり、スパッタの発生を抑制して溶接品質を保つことができるMAG溶接装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art. Even in a narrow groove, it is possible to prevent the occurrence of poor penetration, groove gap and spatter regardless of the type of welding wire. It is an object of the present invention to provide a MAG welding apparatus that can suppress and maintain welding quality.
前記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討した結果、開先角度が10〜40°という狭開先であっても、溶接トーチから開先に向けてCO2混合比率が20〜40%であるシールドガスを供給し、溶接ワイヤと鋼管との間に溶接電流を供給する溶接電源の外部特性の傾きを−17〜−10V/100Aにすることによって、溶接ワイヤの種類にかかわらず、溶込み不良、開先えぐり、スパッタの発生を抑制して、溶接品質を保ちつつ開先を溶接することが可能であるという知見を得た。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied. As a result, even when the groove angle is a narrow groove of 10 to 40 °, the CO 2 mixing ratio is 20 to 40 from the welding torch toward the groove. %, By setting the slope of the external characteristic of the welding power source that supplies the welding current between the welding wire and the steel pipe to −17 to −10 V / 100 A, regardless of the type of the welding wire, It has been found that it is possible to weld a groove while maintaining welding quality while suppressing the occurrence of poor penetration, groove punching and spatter.
本発明は、上記の本発明者らの知見に基づき完成されたものである。すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、軸方向に向き合った2本の鋼管の端面同士が形成する開先を溶接するMAG溶接装置であって、前記開先の開先角度は、10〜40°であり、前記鋼管の周方向に沿って移動しながら、前記開先に向けて溶接ワイヤを供給する溶接トーチと、前記溶接ワイヤと前記鋼管との間に溶接電流を供給する溶接電源とを備え、前記溶接トーチは、前記開先に向けて、ArとCO2との混合ガスであってCO2混合比率が20〜40%であるシールドガスを供給し、前記溶接電源の外部特性の傾きは、−17〜−10V/100Aであることを特徴とするMAG溶接装置を提供する。 The present invention has been completed based on the above findings of the present inventors. That is, in order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a MAG welding apparatus that welds a groove formed by end faces of two steel pipes facing each other in the axial direction, and the groove angle of the groove is 10 A welding torch for supplying a welding wire toward the groove while moving along the circumferential direction of the steel pipe, and a welding power source for supplying a welding current between the welding wire and the steel pipe The welding torch supplies a shielding gas which is a mixed gas of Ar and CO 2 and has a CO 2 mixing ratio of 20 to 40% toward the groove, and has an external characteristic of the welding power source. The inclination of is -17 to -10V / 100A, and provides the MAG welding apparatus characterized by the above-mentioned.
ここで、CO2混合比率とは、混合されているArガスとCO2ガスの全体の体積に対して、CO2ガスの体積が占める比率を意味する。また、外部特性とは、溶接電源における溶接電流と溶接電圧との関係を示す特性曲線(一般には直線)を意味する。外部特性の傾きとは、前記特性曲線の傾きを意味する。外部特性の傾きは、例えば、100Aの溶接電流の変動量に対する溶接電圧の変動量の比で表される。 Here, the CO 2 mixing ratio, relative to the total volume of the Ar gas and CO 2 gas being mixed, means the ratio occupied by the volume of CO 2 gas. The external characteristic means a characteristic curve (generally a straight line) indicating the relationship between the welding current and the welding voltage in the welding power source. The slope of the external characteristic means the slope of the characteristic curve. The inclination of the external characteristic is represented by, for example, the ratio of the fluctuation amount of the welding voltage to the fluctuation amount of the welding current of 100A.
本発明によれば、溶接トーチが鋼管の周方向に沿って移動しながら開先に向けて溶接ワイヤを供給し、溶接電源が溶接ワイヤと鋼管との間に溶接電流を供給する。具体的には、溶接ワイヤから開先に向けてアークが発生する程度の溶接電圧を印加するため、発生するアークの熱によって開先が溶接される。そして、開先角度が10〜40°という狭開先であっても、溶接トーチが開先に向けてCO2混合比率が20〜40%であるシールドガスを供給し、溶接電源の外部特性の傾きを−17〜−10V/100Aにすれば、溶接ワイヤの種類にかかわらず、スパッタ、溶込み不良、開先えぐりの発生を抑制して、溶接品質を保ち溶接することができる。溶接品質を保ちつつ溶接対象を狭開先にして溶接することができるため、溶接作業の作業時間を短縮する、すなわち、溶接能率を高めることができる。 According to the present invention, the welding torch supplies the welding wire toward the groove while moving along the circumferential direction of the steel pipe, and the welding power source supplies the welding current between the welding wire and the steel pipe. Specifically, since a welding voltage is applied so that an arc is generated from the welding wire toward the groove, the groove is welded by the generated arc heat. Then, even in narrow groove that included angle is 10 to 40 °, the welding torch is CO 2 mixing ratio supplies a shielding gas is 20-40% towards the groove, the external characteristic of the welding power source If the inclination is set to −17 to −10 V / 100 A, regardless of the type of the welding wire, it is possible to suppress the occurrence of spatter, penetration failure, and groove punching, and perform welding while maintaining the welding quality. Since welding can be performed with a narrow gap as the object to be welded while maintaining the welding quality, the working time of the welding work can be shortened, that is, the welding efficiency can be increased.
前記溶接ワイヤは、ソリッドワイヤであることが好ましい。 The welding wire is preferably a solid wire.
前述の通り、本発明に係るMAG溶接装置は、溶接ワイヤの種類にかかわらず、溶接品質を保ち溶接することができる。このため、斯かる好ましい構成によれば、安価なソリッドワイヤを用いることができる結果、溶接コストを抑えることができる。 As described above, the MAG welding apparatus according to the present invention can perform welding while maintaining the welding quality regardless of the type of the welding wire. For this reason, according to such a preferable structure, as a result of using an inexpensive solid wire, welding costs can be suppressed.
前記溶接電流は、立上り時間が0.8〜1.2msであり、ピーク電流が400〜500Aであり、ピーク時間が1.0〜1.8msであり、立下り時間が0.8〜1.2msであり、ベース電流が30〜50Aであるパルス電流とされることが好ましい。 The welding current has a rise time of 0.8 to 1.2 ms, a peak current of 400 to 500 A, a peak time of 1.0 to 1.8 ms, and a fall time of 0.8 to 1. The pulse current is preferably 2 ms and the base current is 30 to 50 A.
ここで、パルス電流とは、ピーク電流とベース電流を交互に繰り返す電流を意味する。ピーク時間とは、ピーク電流が流れる時間を意味する。ベース時間とは、ベース電流が流れる時間を意味する。立上り時間とは、ベース電流からピーク電流へ変動するまでの時間を意味する。立下り時間とは、ピーク電流からベース電流まで変動するまでの時間を意味する。具体的には、パルス電流とは、ピーク電流がピーク時間流れた後、立下り時間でベース電流に変動し、ベース電流がベース時間流れた後、立上り時間でピーク電流に変動する一連の電流を繰り返しており、パルス電流波形の1周期とは、この一連の電流が流れる時間を意味する。 Here, the pulse current means a current that alternately repeats a peak current and a base current. The peak time means a time during which a peak current flows. The base time means a time during which the base current flows. The rise time means the time until the base current changes to the peak current. The fall time means the time until the peak current changes to the base current. Specifically, a pulse current is a series of currents that change to a base current at a fall time after the peak current flows for a peak time, and change to a peak current at a rise time after the base current flows for a base time. It is repeated, and one cycle of the pulse current waveform means a time during which this series of current flows.
上記の好ましい構成によれば、溶接電源がパルス電流を供給することにより、溶接ワイヤが溶滴となって開先に移行するスプレーアーク溶接が行われる。具体的には、パルス電流の立上り時間が0.8〜1.2msであり、パルス電流のピーク電流が400〜500Aであり、パルス電流のピーク時間が1.0〜1.8msであるため、立上り時間からピーク時間にかけて溶接ワイヤの先端が溶け、ピーク時間の途中で溶接ワイヤの先端が溶滴になり、この溶滴がピーク電流に伴う電磁ピンチ力によって溶接ワイヤから離脱する。また、パルス電流の立下り時間が0.8〜1.2msであるため、立下り時間に後続するベース時間の途中で、溶接ワイヤから離脱した溶滴が開先に移行する。このような溶滴の移行を繰り返すことによって、パルス電流波形の1周期毎に開先に移行する溶滴が1つになる(以下、1パルス1溶滴移行という。)ようにスプレーアーク溶接が行われる。1パルス1溶滴移行となれば、パルス電流波形の1周期毎に開先に移行する溶滴の大きさが均一になる。溶滴の大きさが均一になれば、溶滴の移行が安定するため、より一層、スパッタの発生を抑制し易い。また、立上り時間を0.8〜1.2ms、ピーク電流を400〜500A、ピーク時間を1.0〜1.8ms、立下り時間を0.8〜1.2msとすることにより適度なアークの強さで溶接が行われるため、より一層、溶込み不良、開先えぐりの発生を抑制し易い。さらに、斯かる好ましい構成によれば、パルス電流のベース電流を30〜50Aとすることにより、アーク切れを抑制し、溶滴が開先に移行する際に流れる電流が大きくなり過ぎることによる溶融金属の飛び散りを抑制するため、より一層、溶込み不良、スパッタの発生を抑制し易い。従って、斯かる好ましい構成によれば、より一層、スパッタ、溶込み不良、開先えぐりの発生を抑制して、溶接品質を保ち溶接することができる。
なお、本発明において、好ましくは、前記溶接電源は、前記溶接ワイヤの先端と前記開先を形成する前記鋼管の端面との間の電圧であるアーク電圧を検知可能であり、前記溶接電源には、前記アーク電圧と、前記溶接ワイヤから前記開先に向けて発生するアークの長さを意味するアーク長との対応関係である第1の対応関係が記憶されると共に、前記アーク長と、前記アークが安定する前記溶接電流と溶接電圧との関係を示す特性曲線を意味するアーク特性との対応関係である第2の対応関係とが記憶されており、前記溶接電源は、前記アーク電圧を検知し、該検知したアーク電圧と前記記憶された第1の対応関係とによって前記アーク長を導出し、該導出したアーク長と前記記憶された第2の対応関係とによって前記導出したアーク長に対応する前記アーク特性を決定し、前記溶接電源は、前記決定されたアーク特性と、設定されている前記外部特性とを用いて、前記アーク特性と前記外部特性との交点における前記溶接電流を導出し、該導出した溶接電流を供給する。
According to said preferable structure, the spray arc welding which a welding wire turns into a droplet and transfers to a groove is performed when a welding power supply supplies a pulse current. Specifically, the rise time of the pulse current is 0.8 to 1.2 ms, the peak current of the pulse current is 400 to 500 A, and the peak time of the pulse current is 1.0 to 1.8 ms. The tip of the welding wire melts from the rise time to the peak time, and the tip of the welding wire becomes a droplet in the middle of the peak time, and this droplet is detached from the welding wire by the electromagnetic pinch force accompanying the peak current. Further, since the falling time of the pulse current is 0.8 to 1.2 ms, the droplets detached from the welding wire are transferred to the groove during the base time following the falling time. By repeating such droplet transfer, spray arc welding is performed so that one droplet moves to the groove every cycle of the pulse current waveform (hereinafter referred to as one pulse / one droplet transfer). Done. If one pulse is one droplet transfer, the size of the droplet transferred to the groove becomes uniform every one cycle of the pulse current waveform. If the size of the droplets becomes uniform, the transition of the droplets becomes stable, and it is easier to suppress the occurrence of spatter. In addition, the rise time is 0.8 to 1.2 ms, the peak current is 400 to 500 A, the peak time is 1.0 to 1.8 ms, and the fall time is 0.8 to 1.2 ms. Since welding is performed with strength, it is easier to further suppress the occurrence of poor penetration and groove punching. Furthermore, according to such a preferable configuration, the base current of the pulse current is set to 30 to 50 A, thereby suppressing arc breakage and causing the current flowing when the droplet moves to the groove to become too large. Therefore, it is easier to further suppress poor penetration and occurrence of spatter. Therefore, according to such a preferable configuration, it is possible to further suppress the occurrence of spatter, penetration failure, and groove punching, and perform welding while maintaining welding quality.
In the present invention, preferably, the welding power source is capable of detecting an arc voltage that is a voltage between a tip of the welding wire and an end surface of the steel pipe forming the groove, and the welding power source includes A first correspondence relationship that is a correspondence relationship between the arc voltage and an arc length that means a length of an arc generated from the welding wire toward the groove, and the arc length; A second correspondence which is a correspondence between arc characteristics indicating a characteristic curve indicating a relation between the welding current at which the arc is stabilized and a welding voltage is stored, and the welding power source detects the arc voltage. Then, the arc length is derived from the detected arc voltage and the stored first correspondence relationship, and the derived arc length is compared to the derived arc length by the derived arc length and the stored second correspondence relationship. The arc power characteristic is determined, and the welding power source uses the determined arc characteristic and the set external characteristic to derive the welding current at the intersection of the arc characteristic and the external characteristic. , Supplying the derived welding current.
以上に説明したように本発明によると、狭開先であっても、溶接ワイヤの種類にかかわらず、溶込み不良、開先えぐり、スパッタの発生を抑制して、溶接品質を保ち溶接することができる。その結果、溶接能率を高めることができる。 As described above, according to the present invention, welding can be performed while maintaining welding quality by suppressing the occurrence of poor penetration, groove penetration and spatter, regardless of the type of welding wire, even in a narrow groove. Can do. As a result, the welding efficiency can be increased.
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係るMAG溶接装置について説明する。図1は、本発明の実施形態に係るMAG溶接装置の説明図である。図1(a)は本発明の実施形態に係るMAG溶接装置の概略図であり、図1(b)は図1(a)に示す領域Aの拡大図である。 Hereinafter, a MAG welding apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram of a MAG welding apparatus according to an embodiment of the present invention. Fig.1 (a) is the schematic of the MAG welding apparatus which concerns on embodiment of this invention, FIG.1 (b) is an enlarged view of the area | region A shown to Fig.1 (a).
図1(a)に示すように、本実施形態に係るMAG溶接装置100は、溶接トーチ1と、溶接電源2とを備える。また、MAG溶接装置100は、台車4と、レール5とを更に備える。そして、本実施形態では、図1(b)に示すように、軸方向に向き合った2本の鋼管Pの端面同士が形成する開先3の開先角度が10〜40°とされる。
As shown in FIG. 1A, the
溶接トーチ1は、台車4に取り付けられている。また、溶接トーチ1は、開先3に向けて溶接ワイヤ11を供給する。そして、台車4は、鋼管Pの周方向に沿って配置されたレール5の上を走行することができる。これらによって、台車4がレール5の上を走行することにより、溶接トーチ1が鋼管Pの周方向に沿って移動しながら、開先3に向けて溶接ワイヤ11を供給する。また、台車4は、鋼管Pの軸方向に沿って溶接トーチ1を揺動可能である。具体的には、台車4に取り付けられた溶接トーチ1は、鋼管Pの軸方向に沿って台車4に対して揺動しながら(以下、ウィービングという。)開先3に向けて溶接ワイヤ11を供給する。このため、溶接トーチ1は、開先3に溶接ワイヤ11を均一に供給することができる。なお、本実施形態では、溶接ワイヤ11の直径は、0.9mmである。
The
溶接電源2は、溶接ワイヤ11と鋼管Pとの間に溶接電圧を印加する。具体的には、溶接電源2は、溶接ワイヤ11の先端と開先3を形成する鋼管Pの端面との間に、溶接電圧を印加し、印加した溶接電圧によって生じる溶接電流を供給する。溶接電源2には、外部特性と称される特性曲線(一般には直線)が記憶されている。具体的には、溶接電源2には、無負荷電圧及び外部特性の傾きが記憶されている。なお、無負荷電圧とは、溶接電流が0Aのときの溶接電圧を意味する。そして、溶接電源2は、外部特性に従って、溶接電流と溶接電圧を出力する。本実施形態では、溶接電源2の外部特性、すなわち、溶接電源2から出力される溶接電流と溶接電圧との関係を示す特性曲線は負の傾きの直線である。また、直線の傾きは0に近いため、溶接電源2の外部特性は、略定電圧特性である。
The
前述の通り、溶接トーチ1は、鋼管Pの端面同士が形成する開先3に向けて溶接ワイヤ11を供給する。溶接電源2は、溶接ワイヤ11の先端と開先3を形成する鋼管Pの端面との間に溶接電圧を印加する。これらによって、溶接ワイヤ11の先端から開先3に向けてアークが発生し、発生するアークの熱により溶接ワイヤ11の先端や開先3を形成する鋼管Pの端面が溶融する。つまり、溶接ワイヤ11と鋼管Pの母材とからなる溶融金属が開先3に溶着する。
As described above, the
溶接トーチ1は、開先3に向けて、ArとCO2との混合ガスであるシールドガスを供給する。このため、開先3に溶着する溶融金属が酸化することを防止することができる。前述の通り、CO2混合比率を低くし過ぎると溶込み不良が発生し易く、CO2混合比率を高くし過ぎるとスパッタが発生し易くなるため、本実施形態では、シールドガスのCO2混合比率は20〜40%とされている。
The
溶接ワイヤ11が開先3に移行する溶接の状態として、例えば、溶接ワイヤ11が開先3を形成する鋼管Pの端面と短絡するショートアーク溶接や、溶接ワイヤ11の先端が溶滴となって開先3に移行するスプレーアーク溶接が挙げられる。ショートアーク溶接では、溶接ワイヤ11が開先3を形成する鋼管Pの端面と短絡したときに溶融金属が飛び散り易いため、スパッタが発生するおそれが高い。これに対して、スプレーアーク溶接では、溶接ワイヤ11の先端が溶滴となって開先3に移行するため、溶融金属が飛び散り難く、スパッタの発生を抑制し易い。本実施形態では、スパッタの発生を抑制し易いという観点から、スプレーアーク溶接とされているが、本発明はこれに限られるものではない。
As a welding state in which the
本実施形態では、図2に示すように、溶接電源2が供給する溶接電流をパルス電流とし、スプレーアーク溶接を行っている(以下、パルスアーク溶接という。)。Ipは溶接電流のピーク電流を、Ibは溶接電流のベース電流を、Tpはピーク時間を、Tbはベース時間を、Tupは溶接電流の立上り時間を、Tdwは溶接電流の立下り時間を表す。
具体的には、溶接電源2が供給するパルス電流について、立上り時間Tupからピーク時間Tpにかけて溶接ワイヤ11の先端が溶け、ピーク時間Tpの途中で溶接ワイヤ11の先端が溶滴になり、この溶滴がピーク電流Ipに伴う電磁ピンチ力によって溶接ワイヤ11から離脱する。そして、溶接ワイヤ11から離脱した溶滴が、立下り時間Tdwに後続するベース時間Tbの途中で、開先3に移行する。このような溶滴の移行を繰り返すことによって、パルス電流波形の1周期毎に開先3に移行する溶滴が1つ(以下、1パルス1溶滴移行という。)になるようにパルスアーク溶接が行われている。なお、溶接電源2は、ベース時間Tbを変動させてパルス電流を出力することが可能である。このため、ベース時間Tbを短くすれば、ベース電流Ibを供給する時間が短くなるため、パルス電流の平均電流を高めることができる。一方、ベース時間Tbを長くすれば、ベース電流Ibを供給する時間が長くなるため、パルス電流の平均電流を低くすることができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 2, the welding current supplied from the
Specifically, with respect to the pulse current supplied from the
ここで、アークが安定する溶接電流(溶接電流がパルス電流の場合には、パルス電流の平均電流)と溶接電圧の関係を示す特性曲線(以下、アーク特性という。)は、溶接ワイヤ11から開先3に向けて発生するアークの長さ(以下、アーク長という。)に依存する。そして、図3に示すように、例えば、溶接トーチ1が鋼管Pの軸方向について開先3の中心にあるとき、溶接ワイヤ11から溶融金属の表面に発生するアークのアーク長(アーク長L2)は最も長くなり、ウィービングにより溶接トーチ1が移動すれば、溶接ワイヤ11から開先3を形成する鋼管Pの端面に発生するアークのアーク長(アーク長L1)は短くなる。つまり、溶接ワイヤ11がウィービングすることによって、アーク長が変動することになる。アーク特性は、アーク長に依存するため、アークを安定させるには、溶接電源2は、アーク長の変動に応じて、出力する溶接電流と溶接電圧の制御を行う必要がある。
Here, a characteristic curve (hereinafter referred to as arc characteristic) indicating a relationship between a welding current at which the arc is stabilized (an average current of a pulse current when the welding current is a pulse current) and a welding voltage is opened from the
溶接ワイヤ11から開先3に向けて発生するアークについて、アーク長が長くなれば溶接ワイヤ11の先端と開先3を形成する鋼管Pの端面との間の電圧(以下、アーク電圧という。)が高くなり、アーク長が短くなればアーク電圧が低くなる。つまり、アーク長はアーク電圧により導出可能であり、両者は対応関係を有する。本実施形態では、溶接電源2は、アーク電圧を検知可能とされており、例えば、溶接電圧を出力する端子間にアーク電圧検知部(図示せず)を備える。溶接電源2には、アーク電圧とアーク長との対応関係(第1の対応関係)が、テーブル形式又は関数形式で記憶されている。また、溶接電源2には、アーク長とアーク特性との対応関係(第2の対応関係)が、テーブル形式又は関数形式で記憶されている。溶接電源2は、アーク電圧検知部によりアーク電圧を検知すると、検知したアーク電圧と記憶されている第1の対応関係とによりアーク長を導き出すことができる。そして、溶接電源2は、導き出されたアーク長と記憶されている第2の対応関係とにより、導き出されたアーク長に対応するアーク特性を決定する。溶接電源2は、決定されたアーク特性と設定されている外部特性とを用いて、アーク特性と外部特性との交点における溶接電圧と溶接電流を導き出す。導き出された溶接電圧と溶接電流は、溶接電源2の外部特性に従うため、溶接電源2によって出力させることができる。また、前記導き出された溶接電圧と溶接電流は、アーク特性にも従うため、溶接ワイヤ11から開先3に向けて発生するアークは安定する。つまり、溶接電源2が、導き出された溶接電流を供給することによって、安定してアークを発生させることができる。本実施形態では、溶接電源2がアーク電圧検知部を備えているが、本発明はこれに限られず、アーク電圧検知部は溶接電源2の外部に設けられていてもよい。また、本実施形態では、溶接電源2が供給する溶接電流がパルス電流であるため、パルス電流のベース時間を変動させることで溶接電流(パルス電流の平均電流)の値を変動させている。具体的には、溶接電源2が、アーク長の変動に応じて、ベース時間を変動させることにより、安定してアークを発生させることができる。
As for the arc generated from the
図4は、外部特性とアーク長がL1、L2(L2はL1より大きい値である。)のアーク特性を示すグラフであり、横軸は溶接電源2が供給する溶接電流を示し、縦軸は溶接電源2が印加する溶接電圧を示す。図4に示した外部特性の傾きは、−17、−10V/100Aである。図4に示すように、例えば、外部特性の傾きを−10V/100Aにすると、アーク長がL2の場合、溶接電流(パルス電流の平均電流)がI2になり、溶接電圧がV2になってアークが安定する。ここで、図3に示すように、溶接トーチ1がウィービングすることによってアーク長がL1に変動すると、溶接電流(パルス電流の平均電流)がI1に変動し、溶接電圧がV1に変動してアークが安定する。つまり、アーク長が短くなれば、溶接電流は大きくなり、溶接電圧は低くなる。同様に、アーク長が長くなれば、溶接電流は小さくなり、溶接電圧は高くなる。また、図4に示すように、外部特性の傾きが−10V/100Aでは、外部特性の傾きが−17V/100Aよりも、アーク長の変動による溶接電流の変動量が大きい。アーク長の変動による溶接電流の変動量が大きければ、アーク長の自己制御作用が強く働く。ここで、例えば、アーク長が短くなると、溶接電流が大きくなるため、溶接ワイヤ11の溶融量が多くなり、その結果、アーク長は元の状態に引き戻される。一方、アーク長が長くなると、溶接電流が小さくなるため、溶接ワイヤ11の溶融量が少なくなり、その結果、アーク長は元の状態に引き戻される。この作用をアーク長の自己制御作用という。
FIG. 4 is a graph showing arc characteristics of external characteristics and arc lengths of L 1 and L 2 (L 2 is larger than L 1 ), and the horizontal axis represents the welding current supplied by the
外部特性の傾きの値が−10V/100Aより大きくなれば(傾きが小さくなれば)、溶接トーチ1のウィービングによってアーク長が変動したときに溶接電流の変動量が大きくなる。このため、鋼管Pの軸方向における開先3の中心では溶接品質を保ち溶接できていたとしても、ウィービングによってアーク長が短くなるときに溶接電流が大きくなり過ぎる結果、アークが強くなることにより開先えぐりが発生するおそれがある。そこで、ウィービングによってアーク長が短くなったときに開先えぐりを発生させないような溶接電流としたとしても、鋼管Pの軸方向についての開先3の中心において、溶接電流が低くなり過ぎる結果、溶込み不良が発生するおそれがある。一方、外部特性の傾きの値が−17V/100Aより小さくなれば(傾きが大きくなれば)、溶接トーチ1のウィービングによってアーク長が変動したときに溶接電流の変動量が小さくなる。このため、アーク長の自己制御作用が働き難くなる。アーク長の自己制御作用が働き難くなれば、ウィービングによって溶接ワイヤ11の先端が開先3を形成する鋼管Pの端面に近づいても溶接電流の増加量は小さいため、溶接ワイヤ11の先端が溶融する前に開先3を形成する鋼管Pの端面と短絡し易くなる結果、スパッタが発生するおそれがある。また、溶接ワイヤ11の先端が開先3を形成する鋼管Pの端面と短絡するとアークが消弧するため、溶込み不良が発生するおそれがある。そこで、ウィービングによって溶接ワイヤ11の先端が開先3を形成する鋼管Pの端面と短絡しない程度に溶接電流を出力すると、溶接電流が高くなり過ぎる結果、開先えぐりが発生するおそれがある。本実施形態では、溶接電源の外部特性の傾きは、−17〜−10V/100Aであるため、スパッタ、溶込み不良、開先えぐりの発生を抑制して、溶接品質を保ち溶接することができる。
If the slope value of the external characteristic is greater than −10 V / 100 A (if the slope is small), the amount of fluctuation in the welding current increases when the arc length varies due to the weaving of the
ピーク電流Ipが400Aより小さくなると、電磁ピンチ力が弱まるため、溶滴が溶接ワイヤ11から開先3に移行し難くなる。このため、パルス電流波形の1周期毎に開先3に移行する溶滴が1つにならず、パルス電流波形の複数周期毎に溶滴が開先3に移行する。そうすると、パルス電流波形の周期を同じにした1パルス1溶滴移行と比較して、溶接効率が悪くなるという問題が生じる。また、電磁ピンチ力が弱まると、溶滴が大きくならなければ溶接ワイヤ11から離脱できなくなるため、大きな溶滴が開先3に移行することになる。その結果、大きな溶滴が開先3に移行するときに溶融金属が飛び散ることによってスパッタが発生し易くなり、溶接品質が低下するおそれがある。一方、ピーク電流Ipが500Aより大きくなるとアークが強くなるため、開先えぐりが発生し、溶接品質が低下するおそれがある。本実施形態では、ピーク電流Ipは、400〜500Aである。このため、より一層、スパッタや開先えぐりの発生を抑制し易い。
When the peak current Ip is smaller than 400 A, the electromagnetic pinch force is weakened, so that it is difficult for the droplet to move from the
本実施形態では、立上り時間Tupが0.8〜1.2msであり、かつ、ピーク時間Tpは、1.0〜1.8msである。斯かる構成によれば、溶接電流が立上ってピーク電流Ipが供給される間に、溶かされる溶接ワイヤ11の量が調整されるため、前述のように、立上り時間Tupからピーク時間Tpにかけて溶接ワイヤ11の先端が溶け、ピーク時間Tpの途中で溶接ワイヤ11の先端が溶滴になり、この溶滴がピーク電流Ipに伴う電磁ピンチ力によって溶接ワイヤ11から離脱する。その結果、1パルス1溶滴移行が行われる。1パルス1溶滴移行となれば、パルス電流波形の1周期毎に開先3に移行する溶滴の大きさが均一になる。溶滴の大きさが均一になれば、溶滴の移行が安定するため、より一層、スパッタの発生を抑制し易い。
In the present embodiment, the rise time T up is 0.8 to 1.2 ms, and the peak time T p is 1.0 to 1.8 ms. According to such a configuration, the amount of the
ベース電流Ibが30Aより小さくなると、アーク切れが発生し易くなるため、溶込み不良が発生し易くなり、溶接品質が低下するおそれがある。一方、ベース電流Ibが50Aより大きくなると、溶滴が溶融金属に移行する際に流れる電流が大きくなり過ぎるため、溶融金属に乱流が発生し、溶融金属が暴れる状態になる。溶融金属が暴れる結果、溶融金属が飛び散り易くなるため、スパッタが発生し易くなり、溶接品質が低下するおそれがある。本実施形態では、ベース電流Ibは、30〜50Aである。このため、より一層、溶込み不良やスパッタの発生を抑制し易い。 When the base current Ib is smaller than 30A, arc breakage is likely to occur, so that poor penetration is likely to occur, and the welding quality may be deteriorated. On the other hand, when the base current Ib is greater than 50 A, the current that flows when the droplets move to the molten metal becomes too large, so that turbulent flow occurs in the molten metal and the molten metal becomes violent. As a result of the molten metal being exposed, the molten metal is likely to be scattered, so that spatter is likely to occur and the welding quality may be deteriorated. In the present embodiment, the base current Ib is 30 to 50A. For this reason, it is easier to further suppress poor penetration and occurrence of spatter.
立下り時間Tdwが0.8msより短くなると、アークが細くなる現象が生じることによりアークが集中してアークが強くなるため、開先えぐりが発生し、溶接品質が低下するおそれがある。一方、立下り時間Tdwが1.2msより長くなると、パルス電流がピーク電流Ipからベース電流Ibに立下る前に、溶接ワイヤ11から離脱した溶滴が開先3に移行するため、前述のように、溶滴が開先3に移行するときに溶融金属に流れる電流が大きくなり過ぎることによって、溶融金属に乱流が発生し、溶融金属が暴れる状態になる。溶融金属が暴れる結果、溶融金属が飛び散り易くなるため、スパッタが発生し易くなり、溶接品質が低下するおそれがある。本実施形態では、立下り時間Tdwは、0.8〜1.2msである。このため、より一層、開先えぐりやスパッタの発生を抑制し易い。
When the fall time T dw is shorter than 0.8 ms, a phenomenon that the arc becomes thin is generated, the arc is concentrated and the arc is strengthened, so that the groove is formed and the welding quality may be deteriorated. On the other hand, when the fall time T dw is longer than 1.2 ms, the pulse current before the falls from the peak current I p to the base current I b, droplet that has left from the
前述のように、本実施形態では、シールドガスは、ArとCO2との混合ガスであってCO2混合比率が20〜40%とされ、溶接電源2の外部特性の傾きは、−17〜−10V/100Aとされる。そこで、シールドガスのCO2混合比率と、溶接電源2の外部特性の傾きとを規定することによる効果について確認する試験を行った。
As described above, in this embodiment, the shielding gas is a mixed gas of Ar and CO 2, and the CO 2 mixing ratio is 20 to 40%, and the inclination of the external characteristics of the
具体的には、シールドガスのCO2混合比率と、溶接電源2の外部特性の傾きとを変化させて、狭開先をMAG溶接したときの溶接品質を確認する試験を行った。より具体的には、溶接電源2が供給するパルス電流は、ピーク電流Ipが450Aであり、ピーク時間Tpが1.8msであり、立上り時間Tupが1.2msであり、立下り時間Tdwが1.2msであり、ベース電流Ibが30Aとして試験を行った。また、ワイヤ供給速度は10.6m/minであり、溶接トーチ1の走行速度は366mm/minとして確認を行った。なお、溶接ワイヤ11は、ソリッドワイヤであり、ソリッドワイヤの直径は0.9mmとし、ルートギャップは、3.8mmとして試験を行った。ここで、ルートギャップとは、図1(b)に示すように、軸方向に向き合った2本の鋼管Pの端面間の隙間の距離である。
Specifically, a test for confirming the welding quality when the narrow groove was MAG welded by changing the CO 2 mixing ratio of the shielding gas and the inclination of the external characteristic of the
図5(a)〜(c)、図6(a)、(b)は、以上に説明した試験の結果を示す。具体的には、開先角度が20°のV開先に対して、シールドガスのCO2混合比率をそれぞれ、15、20、30、40、45%にしたときに、外部特性の傾きの値を−25〜−2V/100Aの間に変化させて溶接し、スパッタ量、開先えぐり、溶込み不良について評価した結果を示す。 FIGS. 5A to 5C and FIGS. 6A and 6B show the results of the tests described above. Specifically, the slope value of the external characteristic when the CO 2 mixing ratio of the shielding gas is set to 15, 20, 30, 40, and 45% for a V groove having a groove angle of 20 °, respectively. The results are shown in which welding was carried out while changing between -25 and -2V / 100A, and the spatter amount, groove drilling, and penetration failure were evaluated.
なお、図5、6について、スパッタ量の評価として、「◎」は0.3mm以上の大きさのスパッタ発生数が3個/cm以下であったことを、「○」は0.3mm以上の大きさのスパッタの発生数が3個/cmより多く6個/cm以下であったことを、「×」は0.3mm以上の大きさのスパッタ発生数が6個/cmより多かったことを意味する。
また、開先えぐりの評価として、「○」は溶接部の止端に沿って鋼管Pの母材が掘られて、溶融金属が満たされないで溝となって残っている部分がないことを、「×」は溶接部の止端に沿って鋼管Pの母材が掘られて、溶融金属が満たされないで溝となって残っている部分があることを意味する。
また、溶込み不良の評価として、「◎」は壁面溶込み幅が1mm以上であったことを、「○」は壁面溶込み幅が0.4mm以上1mm未満であったことを、「×」は壁面溶込み幅が0.4mm未満であったことを意味する。
さらに、総合の評価として、「◎」はスパッタ量及び溶込み不良の評価が◎であり開先えぐりの評価が○であったことを、「○」は総合の評価が◎の条件を満たしていないがスパッタ量、開先えぐり及び溶込み不良の評価のいずれも×でなかったことを、「×」はスパッタ量、開先えぐり又は溶込み不良のうち少なくともいずれかひとつの評価が×であったことを意味する。
In FIGS. 5 and 6, as the evaluation of the spatter amount, “」 ”indicates that the number of sputters having a size of 0.3 mm or more was 3 / cm or less, and“ ◯ ”indicates 0.3 mm or more. “×” means that the number of sputters having a size of 0.3 mm or more was larger than 6 / cm. means.
In addition, as an evaluation of the groove punching, “○” indicates that the base material of the steel pipe P is dug along the toe of the welded portion, and there is no portion remaining as a groove without being filled with the molten metal. "X" means that the base material of the steel pipe P is dug along the toe of the welded portion, and there is a portion that remains as a groove without being filled with the molten metal.
In addition, as evaluation of poor penetration, “」 ”indicates that the wall penetration width is 1 mm or more,“ ◯ ”indicates that the wall penetration width is 0.4 mm or more and less than 1 mm,“ × ”. Means that the wall penetration width was less than 0.4 mm.
Furthermore, as a comprehensive evaluation, “◎” indicates that the spatter amount and penetration failure are evaluated as “◎” and the groove punch evaluation is “good”, and “○” indicates that the comprehensive evaluation satisfies the conditions of “◎”. Although there was no spatter amount, groove punching and penetration failure evaluation, the symbol “x” means that at least one of spatter amount, groove punching or penetration failure was evaluated as x. Means that.
ここで、0.3mm以上の大きさのスパッタ発生数とは、溶接後に開先3に付着した0.3mm以上の大きさのスパッタの数に基づく値である。具体的には、開先3に付着したスパッタの大きさを測定し、30cmあたりに0.3mm以上の大きさのスパッタの数を確認することを10回繰り返し、その平均値を1cm当りのスパッタ数に換算した値である。
また、溶接部の止端とは、図3に示すように、開先を形成する鋼管の端面と溶融金属の表面とが交わる点を意味する。
さらに、壁面溶込み幅とは、開先を形成する鋼管の端面から、鋼管の母材が溶けた部分のうち最も離れた点までの長さを意味する。
Here, the number of spatters having a size of 0.3 mm or more is a value based on the number of spatters having a size of 0.3 mm or more adhering to the
Moreover, the toe of a welding part means the point where the end surface of the steel pipe which forms a groove | channel, and the surface of a molten metal cross, as shown in FIG.
Furthermore, the wall penetration width means the length from the end face of the steel pipe forming the groove to the farthest point in the part where the base material of the steel pipe is melted.
図7は、上記確認試験について、外部特性の傾きを−10V/100Aとした場合に、CO2混合比率を15〜45%に変化させたときの壁面溶込み幅を示すグラフである。図7に示すように、CO2混合比率を20%以上にすれば、壁面溶込み幅が0.4mm以上になるため、溶込み不良を防止できることが確認できた。 FIG. 7 is a graph showing the wall penetration width when the CO 2 mixing ratio is changed to 15 to 45% when the slope of the external characteristic is −10 V / 100 A for the confirmation test. As shown in FIG. 7, it was confirmed that if the CO 2 mixing ratio is 20% or more, the wall penetration width becomes 0.4 mm or more, so that poor penetration can be prevented.
図8は、上記確認試験について、外部特性の傾きを−10V/100Aとした場合に、CO2混合比率を15〜45%に変化させたときの0.3mm以上の大きさのスパッタ発生数を示すグラフである。図8に示すように、CO2混合比率を40%以下にすれば、0.3mm以上の大きさのスパッタ発生数が6個以下になるため、スパッタの発生を抑制できることが確認できた。 FIG. 8 shows the number of sputters having a size of 0.3 mm or more when the CO 2 mixing ratio is changed to 15 to 45% when the slope of the external characteristic is −10 V / 100 A for the above confirmation test. It is a graph to show. As shown in FIG. 8, when the CO 2 mixing ratio was 40% or less, the number of sputters having a size of 0.3 mm or more was 6 or less, and it was confirmed that the occurrence of spatter could be suppressed.
図5〜8による結果により、開先角度が20°の開先に対して、シールドガスがArとCO2との混合ガスであってCO2混合比率が20〜40%であり、溶接電源2の外部特性の傾きが−17〜−10V/100Aであれば、溶込み不良、開先えぐり、スパッタの発生を抑制して、溶接品質を保ち溶接できることが確認できた。
なお、上記確認試験では開先角度が20°のV開先についての結果を示しているが、例えば、Y開先やX開先等であっても良い。また、開先角度が10〜40°であれば、溶接品質は図5、6に示す結果と同様の結果になる。
According to the results shown in FIGS. 5 to 8, the shield gas is a mixed gas of Ar and CO 2 and the CO 2 mixing ratio is 20 to 40% with respect to the groove having a groove angle of 20 °. When the inclination of the external characteristics of the film was -17 to -10 V / 100 A, it was confirmed that welding failure was prevented, groove gaps and spatter were suppressed, and welding could be maintained while maintaining welding quality.
In addition, although the result about the V groove | channel whose groove angle is 20 degrees is shown in the said confirmation test, Y groove | channel, X groove | channel etc. may be sufficient, for example. If the groove angle is 10 to 40 °, the welding quality is similar to the results shown in FIGS.
以上の結果により、シールドガスは、ArとCO2との混合ガスであってCO2混合比率が20〜40%とされ、溶接電源2の外部特性の傾きは、−17〜−10V/100Aとされることにより、狭開先であっても、溶込み不良、開先えぐり、スパッタの発生を抑制して、溶接品質を保ち溶接できることがわかった。
From the above results, the shielding gas is a mixed gas of Ar and CO 2, and the CO 2 mixing ratio is 20 to 40%, and the slope of the external characteristic of the
開先角度を20°とし、CO2混合比率を30%とし、外部特性の傾きを−17〜−10V/100Aとしたときに、溶接位置毎に、ワイヤ供給速度に対する溶接品質を確認する試験を行った。具体的には、多層盛溶接を行い、溶接ワイヤ11は、ソリッドワイヤであり、ソリッドワイヤの直径は0.9mmとし、溶着金属量は1.6〜1.8g/cmとし、ルートギャップは、3.8mmとして試験を行った。
ここで、溶着金属量とは、溶接トーチ1の走行距離(cm)あたりに溶着した金属量(g)を意味する。具体的には、溶接トーチ1の走行距離あたりに、溶接ワイヤ11から開先3に移行した溶滴の重さを意味する。
When the groove angle is set to 20 °, the CO 2 mixing ratio is set to 30%, and the slope of the external characteristic is set to −17 to −10 V / 100 A, a test for confirming the welding quality with respect to the wire supply speed at each welding position is performed. went. Specifically, multi-layer welding is performed, the
Here, the amount of deposited metal means the amount of metal (g) deposited per traveling distance (cm) of the
図9は、以上に説明した試験の結果を示す。なお、「○」は溶接品質を保ち溶接できたことを、「×」は溶接不良であったことを意味する。
また、溶接位置に示されている角度は、鋼管Pの管軸から鉛直上方に延びる直線から、溶接が行われている箇所と管軸とを結ぶ直線までの時計回り方向の角度を意味する。銅板融着とは、開先の底部に当てる裏当て材がアークにより鋼管に融着したことを意味する。溶け落ちとは、溶融金属が開先から溶け落ちたことを意味する。外観不良とは、溶接により生じたビード形状に明らかな凸部が生じたことを意味する。
FIG. 9 shows the results of the test described above. Note that “◯” means that welding could be performed while maintaining welding quality, and “x” means that welding was poor.
Moreover, the angle shown by the welding position means the angle of the clockwise direction from the straight line extended vertically upwards from the pipe axis of the steel pipe P to the straight line which connects the location where welding is performed, and a pipe axis. Copper plate fusion means that the backing material applied to the bottom of the groove was fused to the steel pipe by an arc. The burnout means that the molten metal has melted from the groove. The appearance defect means that a clear convex portion is generated in the bead shape generated by welding.
溶着金属量を所定の範囲内で開先を溶接するため、ワイヤ供給速度を高めることにより、溶接トーチ1の走行速度を高めることができる。図9に示すように、できるだけ早い速度のワイヤ供給速度でMAG溶接を行えば、溶接トーチ1の走行速度を高めて溶接することができるため、溶接能率が高まることが期待できる。
Since the groove is welded within the predetermined amount of the deposited metal, the traveling speed of the
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、本実施形態では、溶接ワイヤ11の直径は0.9mmであるが、本発明はこれに限られるものではない。また、本実施形態では、溶接ワイヤ11がソリッドワイヤの場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、フラックスコードワイヤ等であっても良い。
The present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, in the present embodiment, the diameter of the
1・・・溶接トーチ
2・・・溶接電源
3・・・開先
4・・・台車
5・・・レール
11・・・溶接ワイヤ
100・・・MAG溶接装置
P・・・鋼管
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記開先の開先角度は、10〜40°であり、
前記鋼管の周方向に沿って移動しながら、前記開先に向けて溶接ワイヤを供給する溶接トーチと、
前記溶接ワイヤと前記鋼管との間に溶接電流を供給する溶接電源とを備え、
前記溶接トーチは、前記開先に向けて、ArとCO2との混合ガスであってCO2混合比率が20〜40%であるシールドガスを供給し、
前記溶接電源の外部特性の傾きは、−17〜−10V/100Aであることを特徴とするMAG溶接装置。 A MAG welding apparatus for welding a groove formed by end faces of two steel pipes facing each other in an axial direction,
The groove angle of the groove is 10 to 40 °,
A welding torch for supplying a welding wire toward the groove while moving along the circumferential direction of the steel pipe;
A welding power source for supplying a welding current between the welding wire and the steel pipe;
The welding torch supplies a shielding gas having a mixed gas of Ar and CO 2 with a CO 2 mixing ratio of 20 to 40% toward the groove,
The MAG welding apparatus, wherein the inclination of the external characteristic of the welding power source is -17 to -10V / 100A.
前記溶接電源には、前記アーク電圧と、前記溶接ワイヤから前記開先に向けて発生するアークの長さを意味するアーク長との対応関係である第1の対応関係が記憶されると共に、前記アーク長と、前記アークが安定する前記溶接電流と溶接電圧との関係を示す特性曲線を意味するアーク特性との対応関係である第2の対応関係とが記憶されており、The welding power source stores a first correspondence relationship that is a correspondence relationship between the arc voltage and an arc length that means a length of an arc generated from the welding wire toward the groove, and A second correspondence relationship is stored which is a correspondence relationship between the arc length and an arc characteristic indicating a characteristic curve indicating a relation between the welding current and the welding voltage at which the arc is stabilized, and
前記溶接電源は、前記アーク電圧を検知し、該検知したアーク電圧と前記記憶された第1の対応関係とによって前記アーク長を導出し、該導出したアーク長と前記記憶された第2の対応関係とによって前記導出したアーク長に対応する前記アーク特性を決定し、The welding power source detects the arc voltage, derives the arc length from the detected arc voltage and the stored first correspondence relationship, and derives the arc length and the stored second correspondence. And determining the arc characteristic corresponding to the derived arc length by relationship,
前記溶接電源は、前記決定されたアーク特性と、設定されている前記外部特性とを用いて、前記アーク特性と前記外部特性との交点における前記溶接電流を導出し、該導出した溶接電流を供給することを特徴とする請求項1から3の何れかに記載のMAG溶接装置。The welding power source uses the determined arc characteristic and the set external characteristic to derive the welding current at the intersection of the arc characteristic and the external characteristic, and supplies the derived welding current The MAG welding apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein:
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