JP6354941B2 - Method for suppressing groove shrinkage in automatic TIG back wave welding - Google Patents
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Description
この発明は、鋼材突合せ継手の自動ティグ裏波溶接において、開先部のルート間隔の熱収縮を抑制し、健全な裏波を形成する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for forming a healthy back wave by suppressing thermal contraction of the root interval of a groove portion in automatic TIG back wave welding of a steel butt joint.
鋼材突合せ継手の自動ティグ裏波溶接は、完全溶込み継手を得るために、自動ティグ溶接機を用いて、裏はつりを行わずに、初層の溶接で健全な裏波を形成することを目的としている。
図7はタンクの建設等で行う自動ティグ裏波溶接方法の1例を示すもので、(A)は縦方向、(B)は水平方向の突合せ継手の例を示す。また、図8は図7(A)または(B)の突合せ継手を拡大した断面説明図である。これらの各図に共通する同一名称の部材には同一符号を付している。
図7および図8に示す鋼材1の突合せ継手の自動ティグ裏波溶接は、開先部2の幅が狭い側に裏波酸化防止用の裏当て6を設け、組立用治具8と変形拘束用治具9を多数設置し、開先部2の幅が広い側から溶接トーチ5の電極5aよりアーク5bを発生して、溶加棒12を溶融して行う溶接方法である。
Automatic TIG back wave welding of steel butt joints is intended to form a healthy back wave by welding the first layer without using the automatic back TIG welding machine to obtain a fully-penetrated joint. It is said.
FIG. 7 shows an example of an automatic TIG back wave welding method performed in construction of a tank or the like. FIG. 7A shows an example of a butt joint in the vertical direction and FIG. 7B shows a horizontal direction. FIG. 8 is an enlarged cross-sectional explanatory view of the butt joint of FIG. 7 (A) or (B). The members having the same names common to these drawings are given the same reference numerals.
The automatic TIG back wave welding of the butt joint of the
溶接に関する技術として例えば特許文献1の特開平11−156590号「溶接用裏当て」がある。この発明には、被溶接板材を突合せて両面溶接する際に、開先部のルートエッジに当接する断面略円形状の当接材とこの当接材を開先部へ押し付ける押圧材とで形成した裏当てが開示され、その開先部近傍に門形部材や押え部材などの取付部材が取付けられている。
As a technique relating to welding, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-156590 “Backing for Welding” of
また、特許文献2の特開2012−115858号「溶接継手の開先部と溶接施工法」には、現場で組立てる貯槽側板の突合せ溶接継手において、側板材同士の下段側板材の上辺となる開先面の全体または一部に凸状部を設け、かつ上段側板材の下辺となる開先面の全体または一部に前記凸状部と嵌合する凹状部を設けて形成することが開示されている。
Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-115858 of “
また、特許文献3の特開平09−225652号「電子ビーム溶接継手」には、異種材質で構成されたI形継手の電子ビーム溶接継手において、緩衝材として中間金属媒体であるインサート材を開先及び裏当金との間にも挿入して溶接施工することが開示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-225652 “Electron Beam Welded Joint” of
さらに、特許文献4の特開2012−662号「ステンレス鋼板の溶接方法及び溶接継手」には、縦向きに配置されたステンレス鋼板を突合せ溶接する方法において、前記ステンレス鋼板をI開先とし、前記ステンレス鋼板の溶接部の片面にセラミックスの裏当て材を取り付け、前記ステンレス鋼板の前記片面の反対側からフラックス入りワイヤを用いて、ガスシールドアーク溶接によって、全板厚を1パスで溶接することが開示されている。
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-662 “Stainless Steel Plate Welding Method and Welded Joint” of
図7(A)の縦方向、図7(B)の水平方向、およびそれらを拡大して示す図8の突合せ継手の自動ティグ裏波溶接は、鋼材1相互を仮組みし、開先部2の幅が広い側で溶接トーチ5の電極5aからアーク5bを発生して、溶加棒12を溶融して行う溶接方法である。
このような自動ティグ裏波溶接で効率良く良質な裏波を形成するためには、溶接時の裏波の酸化を抑制し、開先部2の裏波形成に必要なルート間隔Lを維持することが求められる。
しかし、大入熱を用いて溶接する自動溶接では、熱収縮が大きくなるため、溶接中に開先部2のルート間隔Lが大きく収縮し、裏波の形成が難しくなるという問題があった。
図7および図8に示す通り、鋼材1の開先部2の幅が狭い側に、裏波酸化防止用の裏当て6を設けて組立用治具8で支持する。また、開先部2の幅が狭い側に変形拘束用治具9を設けて、自動溶接時にルート間隔Lが収縮することを抑制しているが、多数の変形拘束用治具9が必要となり、取付け取外しの作業、治具溶接部11跡のグラインダーによる研削処理、検査や補修溶接などが増え、作業工程上効率的でない。
図7および図8に示すようなV型開先ではなく、U型に開先を加工することにより裏波溶接が容易になるが、専門の加工工具が必要となるため、加工に手間とコストを要す。
また、開先部2の溶接長さ方向の等間隔にスペーサーを挿入することにより、溶接時のルート間隔Lを確保でき、変形拘束用治具9の数を減らすことが可能になるが、スペーサーを挿入した部分の裏波形成が不可能となるだけでなく、溶接による熱収縮で開先部2が収縮して、スペーサー4が取り外せなくなる問題が生じる。
一方、裏波溶接を行わずに、開先部2の幅が広い側を溶接した後、開先部2の幅が狭い側から初層溶接部をはつり取る、所謂裏はつり実施後に溶接することにより完全溶込み継手を得ることが可能であるが、裏はつりと裏はつり後のグラインダー加工の工程が必要となり、効率的でない。
上述した通り、突合せ継手の自動ティグ溶接において裏波を得るには、多数の治具の設置や専門の加工工具等が必要となり、作業工程やコスト面で大きな問題を抱えていた。
The automatic TIG back wave welding of the butt joint of FIG. 8 which shows the longitudinal direction of FIG. 7 (A), the horizontal direction of FIG. This is a welding method in which an
In order to efficiently form a high quality back wave by such automatic TIG back wave welding, oxidation of the back wave during welding is suppressed, and the route interval L necessary for forming the back wave of the
However, in automatic welding in which welding is performed using a large heat input, heat shrinkage increases, so that there is a problem in that the root interval L of the
As shown in FIGS. 7 and 8, a
7 and FIG. 8, machining the groove in the U shape instead of the V shape groove makes it easy to perform back wave welding, but requires a specialized processing tool, which requires labor and cost for processing. Is required.
In addition, by inserting spacers at equal intervals in the weld length direction of the
On the other hand, after welding the wide side of the
As described above, in order to obtain a back wave in automatic TIG welding of a butt joint, installation of a large number of jigs and specialized processing tools are required, which has a great problem in terms of work process and cost.
溶接に関する特許文献1の「溶接用裏当て」の発明には、被溶接板材を突合せて両面溶接する際に、開先部のルートエッジに当接する断面略円形状の当接材とこの当接材を開先部へ押し付ける押圧材とで形成した裏当てが開示されているが、当該溶接用裏当ては 厚板の表裏両面方向から複数層溶接を行う際に使用する裏当材であって、溶接アークにより溶融されて、溶着金属の一部となって裏波を形成するものではない。
In the invention of “backing for welding” of
また、特許文献2の「溶接継手の開先部と溶接施工法」の発明は、現場での溶接継手の位置合わせと組立て及び溶接施工が簡単となる貯槽側板の溶接継手の開先部形状 と溶接施工法であるが、側板組立を容易にするための開先形成方法に関するものであり、裏波形成を容易にする施工法ではない。
In addition, the invention of the “welded joint groove and welding method” in
また、特許文献3の「電子ビーム溶接継手」の発明には、異種材質で構成されたI形継手の電子ビーム溶接継手において、緩衝材として中間金属媒体であるインサート材を開先及び裏当金との間にも挿入して溶接施工することが開示されているが、継手底部に発生する横割れや裏当ての希釈による継手強度の低下を抑制する施工法であり、開先部の熱収縮抑制を目的とした施工法ではない。
Further, in the invention of the “electron beam welded joint” of
さらに、特許文献4の特開2012−662号「ステンレス鋼板の溶接方法及び溶接継手」には、縦向きに配置されたステンレス鋼板を突合せ溶接する方法において、前記ステンレス鋼板をI開先とし、前記ステンレス鋼板の溶接部の片面にセラミックスの裏当て材を取り付け、反対側からフラックス入りワイヤを用いて、ガスシールドアーク溶接によって、全板厚を1パスで溶接することが開示されているが、角変形や溶接ひずみをなくすための溶接方法に関するものであり、自動ティグ溶接の初層溶接による裏波形成を目的とした溶接方法ではない。
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-662 “Stainless Steel Plate Welding Method and Welded Joint” of
この発明は上述のような従来技術が有する問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、本溶接で鋼材1の開先部2のルートフェイス部3が熱収縮することを抑制し、裏波形成に必要なルート間隔Lを常に維持して健全な裏波を形成する、自動ティグ裏波溶接の開先収縮抑制方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art. The object of the present invention is to prevent the
請求項1記載の開先収縮抑制方法は、鋼材1Aと鋼材1Bを突合せて開先部2を形成して行う自動ティグ裏波溶接において、上記開先部2内の全長に亘り、かつ開先部2のルートフェイス部3Aとルートフェイス部3Bの間に嵌合し、かつ連続するスペーサー4を設け、当該連続するスペーサー4は、溶接トーチ5の電極5aからのアーク5bの熱で溶加棒12と共にキーホール13を形成しながら溶融して溶着金属の一部となり、連続する均一な裏波を形成することを特徴とする。
The groove shrinkage suppression method according to
上記連続するスペーサー4を設ける開先部2は、V形開先またはX形開先であることを特徴とする請求項1記載の自動ティグ裏波溶接の開先収縮抑制方法。
The groove shrinkage suppression method for automatic TIG back wave welding according to
上記連続するスペーサー4は、鋼材1Aと鋼材1B相互が同材質の場合は被溶接材または溶加材と同材質であることを特徴とする請求項1または2記載の自動ティグ裏波溶接の開先収縮抑制方法。
請求項1記載の開先収縮抑制方法は、鋼材1Aと鋼材1Bを突合せて開先部2を形成して行う自動ティグ裏波溶接において、上記開先部2内の全長に亘り、かつ開先部2のルートフェイス部3Aとルートフェイス部3Bの間に嵌合し、かつ連続するスペーサー4を設け、当該連続するスペーサー4は、溶接トーチ5の電極5aからのアーク5bの熱で溶加棒12と共にキーホール13を形成しながら溶融して溶着金属の一部となり、連続する均一な裏波を形成することを特徴とし、未溶融の部分でルート間隔Lの熱収縮を抑制しながら溶接を行うので、溶込み不良のない裏波ビードが形成可能となる。
上記の連続するスペーサー4は、未溶融の部分でルート間隔Lの熱収縮を抑制すると共に、アーク5bの熱により、開先部2近傍の鋼材1Aと鋼材1B、別途供給する溶加棒12と共に溶融池7aとなり、この溶融池7aの先端にキーホール13を形成しながら溶接を進めることで、凝固した溶融池7aが裏波ビードを形成し、完全溶込み継手が得られる。
上記の連続するスペーサー4を使用して、キーホール13を形成しながら溶接することにより、開先部2の幅が広い側から供給した不活性ガスがこのキーホール13から裏当て6の凹状溝に流通されて裏波の表面を覆うため、裏波の酸化が抑制され、良質の裏波ビードが得られる。
したがって、バックシールド用の不活性ガスを供給しなくても、良質の裏波ビードを得ることが可能になる。
本開先収縮抑制方法を採用することにより、溶接の熱収縮を拘束するための治具を削減あるいは小型化でき、かつ、治具跡処理のグラインダーによる研削作業を低減し、当該部位の検査や補修溶接の削減が可能となる。
連続するスペーサー4自身が溶加材となるので、別途供給する溶加材の量を減らすことが可能となる。
The groove shrinkage suppression method according to
The
By using the above-mentioned
Therefore, it is possible to obtain a good quality back bead without supplying an inert gas for the back shield.
By adopting this groove shrinkage suppression method, it is possible to reduce or downsize the jig for restraining the thermal shrinkage of welding, and reduce the grinding work by the grinder for jig trace processing, Repair welding can be reduced.
Since the
請求項2記載の自動ティグ裏波溶接の開先収縮抑制方法の連続するスペーサー4の開先部2は、V形開先またはX形開先であり、V形開先の場合は開先加工が容易であり、従来の開先収縮抑制方法と比べて容易に裏波形成が可能で、完全溶込み継手が得られ、かつ、工期短縮によるコストの低減が可能となる。X形開先の場合は、厚板で裏はつりをせずに良好な裏波を形成することが可能で、V形開先と同様に工期短縮によるコストの低減が可能となる。
The
請求項3記載の自動ティグ裏波溶接の開先収縮抑制方法のスペーサー4は、鋼材1Aと鋼材1B相互が同材質の場合は被溶接材または溶加材と同材質であるので、被溶接材である鋼材1Aと鋼材1B相互が同材質の場合において、適正な化学成分を含んだ溶接金属を得ることが可能である。
本発明の自動ティグ裏波溶接の開先収縮抑制方法の実施形態例について図1から図6を参照しながら説明する。図面において同様のものや対応するもの、総称可能なものについては同じ符号を付して説明する。本発明は、下記の実施形態にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で実施形態に変更を加えることが可能なことはもちろんである。 Embodiment examples of the groove shrinkage suppression method of automatic TIG back wave welding according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the drawings, the same, corresponding, or generically possible items will be described with the same reference numerals. The present invention is not limited to the following embodiments. It goes without saying that the embodiments can be changed without departing from the gist of the present invention.
図1は、本発明に係る自動ティグ裏波溶接の開先収縮抑制方法を示す縦方向の突合せ継手の正面説明図である。
1Aと1Bは鋼材、2は開先部、3Aと3Bはそれぞれ鋼材1Aと鋼材1Bのルートフェイス部であり、開先部2の幅が狭い側に裏波酸化防止用の裏当て6を設置して、開先部2の裏波形成に必要なルート間隔Lを維持するために、開先部2内のルートフェイス部3Aとルートフェイス部3Bの間に連続するスペーサー4を嵌合して仮付け溶接して設置し、開先部2の幅が広い側から溶接トーチ5の電極5aによってアーク5bを発生し、溶加棒12と上記連続するスペーサー4を溶融して初層溶接部7を形成する。
連続するスペーサー4は、開先部2の全長に亘って、開先部2内のルートフェイス部3Aとルートフェイス部3Bの間に嵌合可能な長さを有し、必要なルート間隔Lを確保可能な幅とし、溶融時にキーホール13を形成可能な厚さとする。
連続するスペーサー4は、鋼材1Aと鋼材1B相互が同材質の場合は、被溶接材または溶加材と同材質のものを使用し、鋼材1Aと鋼材1B相互が異材の場合は、溶接金属の希釈率が適正になるものを選定して使用する。
連続するスペーサー4は、平鋼や丸鋼、フィラーワイヤ等、本溶接時にアーク5bの熱で溶融して鋼材1Aと鋼材1B間で溶接金属の一部を形成するものとする。
従来のスペーサーは、溶接による熱収縮で開先部2のルート間隔Lが狭くなると、圧縮力を受けて取り除けなくなるが、本開先収縮抑制方法の連続するスペーサー4自身は、溶加材としての機能を兼ねており、アーク5bにより溶融して裏波を形成するため、溶接後に除去する必要がなく、取扱いが容易である。
FIG. 1 is an explanatory front view of a longitudinal butt joint showing a groove shrinkage suppression method for automatic TIG back wave welding according to the present invention.
1A and 1B are steel materials, 2 is a groove portion, 3A and 3B are root faces of
The
When the
The
The conventional spacer cannot be removed due to compressive force when the root interval L of the
連続するスペーサー4は、図示しているV形開先だけでなく、図示していないX形開先のルートフェイス部にも適用が可能である。
V形開先に連続するスペーサー4を使用する場合は、V形の開先加工が容易であり、従来と比べて容易に裏波形成が可能で完全溶込み継手が得られ、かつ、工期短縮によるコストの低減が可能となる。
厚板のX形開先に連続するスペーサー4を使用する場合は、完全溶込みで欠陥の無い良好な裏波が得られるため、ガウジングやグラインダー等による裏はつりが不要となり、裏はつり作業の削減による工期短縮とコストの低減が可能となる。
The
When the
When using the
図2は、図1を上方向から見た断面図で、鋼材1A、鋼材1B、開先部2、ルートフェイス部3A、ルートフェイス部3B、連続するスペーサー4、溶接トーチ5、裏当て6を示す。
連続するスペーサー4は、開先部2の鋼材1Aのルートフェイス部3Aと鋼材1Bのルートフェイス部3Bの間に嵌合して仮付け溶接で設置する。5aは電極、5bはアーク、6aは裏当ての溝を示す。
破線部7bはアーク5bで溶融する範囲を示し、凝固して初層溶接部7を形成する。
FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. 1 as viewed from above.
The
A
図3は、図2の正面図で、鋼材1A、鋼材1B、開先部2、ルートフェイス部3A、ルートフェイス部3B、連続するスペーサー4を示す。
連続するスペーサー4は、開先部2の鋼材1Aのルートフェイス部3Aと鋼材1Bのルートフェイス部3Bの間に嵌合して仮付け溶接して設置する。
FIG. 3 is a front view of FIG. 2 and shows a
The
このように、開先部2内の鋼材1Aのルートフェイス部3Aと鋼材1Bのルートフェイス部3Bの間に連続するスペーサー4を嵌合して溶接を行うので、未溶融部の連続するスペーサー4により開先部2のルート間隔Lが熱収縮で狭まることを抑制すると共に、アーク5bにより連続するスペーサー4自身とその近傍の鋼材1Aと鋼材1B、溶加棒12を同時に、かつ確実に開先部2の幅が狭い側まで溶け込ませることができ、溶込み不良を起こさずに、容易に裏波が形成される。
本開先収縮抑制方法は、加工が容易なV形開先等に、連続するスペーサー4を嵌合することにより、自動ティグ溶接による裏波形成を容易にする。
連続するスペーサー4は、連続する開先部2の全長に亘って、開先部2内のルートフェイス部3Aとルートフェイス部3Bの間に嵌合可能な長さを有し、必要なルート間隔Lを確保可能な幅とし、溶融時にキーホール13を形成可能な厚さとするので、キーホール13を維持しながら溶接を行うことが可能になり、健全な裏波ビードが形成可能となる。
本開先収縮抑制方法において連続するスペーサー4は、未溶融の部分でルート間隔Lの熱収縮を抑制すると共に、アーク5bの熱で開先部2近傍の鋼材1Aと鋼材1B、別途供給する溶加棒12と共に溶融池7aとなり、この溶融池7aの先端にキーホール13を形成しながら溶接を進めることで、凝固した溶融池7aが裏波ビードを形成し、完全溶込み継手が得られる。
上記の連続するスペーサー4を使用して、この溶融池7aの先端にキーホール13を形成しながら矢印の方向に溶接を行うことにより、開先部2の幅が広い側から供給した不活性ガスがこのキーホール13から裏当て6の凹状溝に流通されて裏波の表面を覆うため、裏波の酸化が抑制され、良質の裏波ビードが得られる。
したがって、バックシールド用の不活性ガスを供給しなくても、良質の裏波ビードを得ることが可能になる。
Thus, since the
This groove shrinkage suppression method facilitates the formation of a back wave by automatic TIG welding by fitting a
The
In this groove shrinkage suppression method, the
Inert gas supplied from the wide side of the
Therefore, it is possible to obtain a good quality back bead without supplying an inert gas for the back shield.
鋼材1Aと鋼材1B相互が同材質の場合は、被溶接材または溶加材と同材質の連続するスペーサー4を使用することで、適正な化学成分を含んだ溶接金属を得ることが可能である。
鋼材1Aと鋼材1Bが異材の場合は、溶接金属の希釈率が適正になる材質の連続するスペーサー4を選定して使用することで、適正な化学成分を含んだ溶接金属を得ることが可能である。
したがって、本開先収縮抑制方法では、被溶接材である鋼材1Aと鋼材1B相互が同材質または異材どちらの場合においても、割れの出ない良質な溶接金属を得ることが可能である。
When the
When the
Therefore, in this groove shrinkage suppression method, it is possible to obtain a high-quality weld metal that does not crack even when the
図4は、縦方向の突合せ継手を開先部2の幅が狭い側から見た説明図で、鋼材1A、鋼材1B、開先部2、連続するスペーサー4、溶接トーチ5、裏当て6、組立用治具8、変形拘束用治具9、楔10を示し、その詳細構造は、図1から図3に示して説明した。
このように、連続するスペーサー4を使用することにより、溶接による熱収縮を防止するための変形拘束用治具9を従来と比べて削減あるいは小型化でき、かつ治具跡処理のグラインダーによる研削作業を低減し、当該部位の検査や補修溶接を削減することが可能となる。
FIG. 4 is an explanatory view of the longitudinal butt joint viewed from the side where the width of the
Thus, by using the
図5は、水平方向の突合せ継手を開先部2の幅が狭い側から見た説明図である。
鋼材1C、鋼材1Dの水平継手の開先部2に、連続するスペーサー4を仮付け溶接し、開先部2の幅が狭い側に裏当て6、組立用治具8、変形拘束用治具9、楔10を設置し、表面側から溶接トーチ5によって溶接を行う。
このように、連続するスペーサー4を使用することにより、溶接による熱収縮を防止するための変形拘束用治具9を従来工法と比べて削減あるいは小型化でき、かつ治具跡処理のグラインダーによる研削作業を低減し、当該部位の検査や補修溶接を削減することが可能となる。
FIG. 5 is an explanatory view of the horizontal butt joint viewed from the side where the width of the
A
Thus, by using the
図6は、図5を横方向から見た断面図である。
上下に位置する鋼材1C、1Dの水平継手の開先部2の鋼材1Cのルートフェイス部3Cと鋼材1Dのルートフェイス部3Dの間に、連続するスペーサー4を嵌合して仮付け溶接し、裏当て6を開先部2の幅が狭い側に当てて、開先部2の幅が広い側から溶接トーチ5で溶接する。
5aは電極、5bはアーク、6aは裏当て溝を示す。
破線部7bはアーク5bで溶融させる範囲を示し、凝固して初層溶接部7を形成する。
FIG. 6 is a cross-sectional view of FIG. 5 viewed from the lateral direction.
Between the root face portion 3C of the
5a is an electrode, 5b is an arc, and 6a is a backing groove.
A
本発明の自動ティグ裏波溶接の開先収縮抑制方法は、裏波形成が必要な種々の溶接構築物に適用することが可能である。
The groove shrinkage suppression method for automatic TIG back wave welding of the present invention can be applied to various welding structures that require back wave formation.
1 鋼材
2 開先部
3 ルートフェイス部
4 連続するスペーサー
5 溶接トーチ
6 裏当て
7 初層溶接部
8 組立用治具
9 変形拘束用治具
10 楔
11 治具溶接部
12 溶加棒
13 キーホール
1 Steel
2 groove part
3 Route face part
4 consecutive spacers
5 Welding torch
6 backing
7 First layer weld
8 Assembly jig
9 Deformation restraint jig
10 wedges
11 Jig welded part
12 Filler rod
13 Keyhole
Claims (3)
Spacer 4 to the continuous, if steel 1A and steel 1B each other of the same material of the automatic TIG penetration welding according to claim 1 or 2, wherein the a same Material and workpieces or filler material A method for suppressing groove shrinkage.
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