JP6640553B2 - 溶接方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、溶接トーチおよび溶接装置に関する。

火力発電プラント、原子力発電プラントなどの発電プラントは、ボイラ、蒸気タービン、発電機などのように、種々の機器で構成されている。発電プラントにおいて、ボイラと蒸気タービンとの間においては、主蒸気止め弁、蒸気加減弁、再熱組合せ弁などが設けられ、ボイラから蒸気タービンに作動流体として流入する蒸気の流量を調整する。

ボイラから蒸気タービンへ流れる蒸気は、温度が高く、かつ、圧力が高い。このため、蒸気弁は、弁ケーシングが耐高温材料で形成されていると共に、弁ケーシングの内蔵部品（弁体、弁シート、弁棒など）が、耐高温材料で形成されている。

蒸気弁においては、弁体と弁シートとが互いに接触する。このため、耐摩耗性の向上のために、弁体と弁シートとの間においては、硬化処理が施されている。硬化処理においては、たとえば、プラズマ粉体肉盛溶接（ＰＴＡ（Ｐｌａｓｍａ Ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ Ａｒｃ ｗｅｌｄｉｎｇ））によって、耐摩耗性金属材料の肉盛層を形成する。

発電プラントでは、主弁と副弁とを弁体として含む蒸気加減弁が用いられる。このような蒸気加減弁では、主弁の外部に設けられる外側の弁シートと主弁との間において開閉動作が行われる他に、主弁の内部に設けられる内側の弁シートと副弁との間において開閉動作が行われる。このため、外側の弁シートと共に内側の弁シートにおいても、プラズマ粉体肉盛溶接によって肉盛層が形成される。

特開２０１１−１０１８９７号公報

図５は、関連技術に係るプラズマ粉体肉盛溶接装置の概要を模式的に示す図である。

図５においては、水平面（ｘｙ面）に対して直交する鉛直面（ｘｚ面）に関して示している。ここでは、蒸気加減弁（図示省略）の主弁９０が溶接対象（被溶接物）であって、主弁９０の内部において副弁（図示省略）が接触する弁シート部分にプラズマ粉体肉盛溶接を行うときの様子を示している。また、プラズマ粉体肉盛溶接装置を構成する各部の動作に関して太い矢印で併記している。

プラズマ粉体肉盛溶接装置１を構成する各部について順次説明する。

リフター１０は、鉛直方向ｚに長手方向が沿った支柱を含み、マニプレーター２０を移動可能に支持している。リフター１０は、垂直移動機構（図示省略）を有し、鉛直方向ｚにおいてマニプレーター２０を移動するように構成されている。

マニプレーター２０は、水平方向ｘに長手方向が沿った棒状体を含む。マニプレーター２０は、一端側がリフター１０に支持されている。そして、マニプレーター２０は、他端側において、溶接トーチ３０を移動可能に支持している。マニプレーター２０は、水平移動機構（図示省略）を有し、水平面（ｘｙ面）に沿って溶接トーチ３０を移動するように構成されている。

溶接トーチ３０は、ステム部３１Ｊとトーチ先端部３２とを含む。ステム部３１Ｊは、棒状体のアームであって、一端側がマニプレーター２０に固定されている。ステム部３１Ｊは、鉛直方向ｚおよび水平方向ｘに対して傾斜した傾斜方向にステム部３１Ｊの長手方向が沿っている。トーチ先端部３２は、ステム部３１Ｊの他端側に設置されている。トーチ先端部３２は、タングステン電極（図示省略）を含み、タングステン電極と溶接対象（母材、この場合は主弁９０）との間にプラズマアークを形成するように構成されている。また、トーチ先端部３２は、シールドガス供給口（図示省略）を含み、シールドガス供給口からシールドガスを開先９１に向かって供給するように構成されている。この他に、トーチ先端部３２は、パウダー供給口（図示省略）を含み、パウダー供給口から開先９１に向かって耐摩耗性金属材料のパウダーを溶加材として供給するように構成されている。

ポジショナー４０は、支持板４０１を有する受け台であって、溶接対象である主弁９０を支持板４０１の支持面４０１Ｓで支持する。ポジショナー４０は、傾斜移動機構（図示省略）を含み、傾斜移動機構が、支持板４０１の支持面４０１Ｓを水平面（ｘｙ面）に沿った状態から水平面（ｘｙ面）に対して傾斜した状態に変えるように構成されている。この他に、ポジショナー４０は、回転機構（図示省略）を含み、回転機構が支持板４０１の支持面４０１Ｓに直交する軸を回転軸として支持板４０１を回転させるように構成されている。

固定マツバ５０は、ポジショナー４０の支持板４０１に設置されている。固定マツバ５０は、ポジショナー４０の支持板４０１に載置された主弁９０を支持板４０１に固定する。

制御盤６０は、プラズマ粉体肉盛溶接装置１を構成する各部に制御信号を出力することによって、各部の動作を制御する。制御盤６０は、たとえば、作業者が入力した操作指令に基づいて、各部に制御信号を出力する。制御盤６０は、メモリ装置が記憶しているプログラムを用いて演算器が演算処理を行うように構成されている。

溶接電源７０は、プラズマ電源であって、溶接トーチ３０に電気的に接続されている。

図６は、関連技術において、プラズマ粉体肉盛溶接装置を用いて主弁に肉盛層を形成するときの様子を示す図である。図６では、上記のプラズマ粉体肉盛溶接装置１（図５参照）において、主弁９０のうち肉盛層１００を形成する部分を拡大して示している。

図５と共に図６を用いて、主弁９０にプラズマ粉体肉盛溶接を行うときの手順について説明する。

プラズマ粉体肉盛溶接を行う際には、図５に示すように、溶接対象である主弁９０を、支持板４０１の支持面４０１Ｓに載せて支持させる。そして、主弁９０を固定マツバ５０で支持板４０１の支持面４０１Ｓに固定する。ここでは、円筒状の管状体である主弁９０の軸が支持板４０１の回転軸と同軸になるように、主弁９０が支持面４０１Ｓに固定される。

そして、支持板４０１の支持面４０１Ｓが水平面（ｘｙ面）に沿った状態から水平面（ｘｙ面）に対して傾斜した状態になるように、ポジショナー４０を動作させる。つまり、管状体である主弁９０の軸を鉛直方向ｚに対して傾斜させる。

図６に示すように、主弁９０の内面において肉盛層１００を形成する部分には、開先９１が設けられている。開先９１は、たとえば、円形状や船底形状の溝である。支持板４０１の支持面４０１Ｓ（図５参照）は、主弁９０において開先９１が設けられた部分の面が水平面（ｘｙ面）に沿うように、水平面（ｘｙ面）に対して傾けられる。

上記のように、支持板４０１の支持面４０１Ｓに主弁９０を支持させた後には、図５に示すように、溶接トーチ３０のトーチ先端部３２を主弁９０の内部に挿入する。ここでは、リフター１０およびマニプレーター２０を動作させて、鉛直方向ｚおよび水平方向ｘにおいてトーチ先端部３２を移動させることによって、トーチ先端部３２を主弁９０の内部に挿入する。主弁９０の内部には、凸部が内面から内側へ突き出た狭隘部があり、トーチ先端部３２は、主弁９０の狭隘部よりも更に奥に挿入される。

そして、図５に示すように、ステム部３１Ｊの軸が支持板４０１の回転軸と同軸になるように、芯出しが行われる。また、溶接トーチ３０のトーチ先端部３２が開先９１に対面するように、位置合わせが行われる。

上記のように段取りを完了した後に、プラズマ粉体肉盛溶接を行う。

プラズマ粉体肉盛溶接は、図５に示すように、ポジショナー４０において支持面４０１Ｓに主弁９０が固定された支持板４０１を回転させることによって、溶接位置を回転方向に移動して連続的に行われる。図６に示すように、プラズマ粉体肉盛溶接により、主弁９０の内部において副弁（図示省略）が接触する弁シート部分においては、溶接ビード１０１が回転方向に沿って形成される。溶接ビード１０１は、プラズマアークによって主弁９０（母材）に形成した溶融プールに、耐摩耗性金属材料のパウダーを投入して溶融させることで形成される。溶接ビード１０１の形成を繰り返し行うことで、肉盛層１００を形成する。

肉盛層１００を形成する際には溶接ビード１０１の形成を行う度に、段取りにおいて、支持板４０１の支持面４０１Ｓが傾斜した傾斜角度を調整する。これと共に、段取りにおいては、ポジショナー４０において支持板４０１を回転させたときに生ずる主弁９０の振れを確認し、その確認結果に応じて主弁９０の位置を調整する。

上記の調整は、主弁９０の狭隘部に溶接トーチ３０を挿入した状態で、作業者が観察して行う。このため、調整時間が長くなる場合がある。また、調整の精度が作業者の経験に依存するので、経験が浅い作業者が作業を行った場合には、製品の品質が低下する場合がある。たとえば、トーチ先端部３２と開先９１との間の距離が適切に調整されずに、溶け込み不良などの欠陥が発生する場合がある。このため、品質の安定化が容易でない。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、溶接を行うときの段取りが容易であって、品質の安定化を容易に実現可能な、溶接トーチ、および、溶接方法を提供することである。

実施形態の溶接方法では、溶接対象として円筒状の管状体を支持面で支持する支持板と、溶接トーチとを有する溶接装置を用いて、管状体の内面に肉盛層を形成する。溶接トーチは、水平方向に可動自在に取り付けられる第１ステム部と、第１ステム部に第１ジョイント部を介して回転自在に連結された第２ステム部と、第２ステム部に第２ジョイント部を介して回転自在に連結された第３ステム部と、第３ステム部において第２ジョイント部が位置する一端側とは反対に位置する他端側に設置され、管状体との間にアークを形成するトーチ先端部とを含む。肉盛溶接方法は、固定工程と芯出し工程と溶接工程とを有する。固定工程では、管状体の軸が支持板の回転軸と同軸であって支持面に直交するように、支持面を水平面に沿った状態で管状体を支持面に固定する。芯出し工程では、支持面を水平面に沿った状態で、トーチ先端部を管状体の内部に挿入し、第２ステム部の軸が支持板の回転軸と同軸になるように、芯出しを行う。溶接工程では、支持面に管状体が固定された支持板を回転させて、芯出しが行われた溶接トーチを用いてプラズマ粉体肉盛溶接を行うことによって、管状体の内面に肉盛層を形成する。

図１は、第１実施形態に係るプラズマ粉体肉盛溶接装置の概要を模式的に示す図である。 図２は、第２実施形態に係るプラズマ粉体肉盛溶接装置の概要を模式的に示す図である。 図３は、第３実施形態に係るプラズマ粉体肉盛溶接装置の概要を模式的に示す図である。 図４は、第４実施形態に係るプラズマ粉体肉盛溶接装置の概要を模式的に示す図である。 図５は、関連技術に係るプラズマ粉体肉盛溶接装置の概要を模式的に示す図である。 図６は、関連技術において、プラズマ粉体肉盛溶接装置を用いて主弁に肉盛層を形成するときの様子を示す図である。

＜第１実施形態＞
図１に示すように、本実施形態のプラズマ粉体肉盛溶接装置１は、溶接トーチ３０の構成の一部が、上記の関連技術の場合（図５参照）と異なる。この点、および、関連する点を除き、本実施形態は、上述した関連技術の場合と同様である。

本実施形態において、溶接トーチ３０は、図１に示すように、トーチ先端部３２を含む。しかし、溶接トーチ３０は、上記の関連技術の場合と異なり、ステム部３１Ｊ（図５参照）に代わり、第１ステム部３１Ａと第２ステム部３１Ｂと第３ステム部３１Ｃと第１ジョイント部３３Ａと第２ジョイント部３３Ｂとが設けられている。

第１ステム部３１Ａは、棒状体のアームであって、水平方向ｘに長手方向が沿うように設置されている。第１ステム部３１Ａは、一端側がマニプレーター２０に固定されており、他端側には、第１ジョイント部３３Ａが設けられている。

第２ステム部３１Ｂは、第１ステム部３１Ａと同様に、棒状体のアームである。第２ステム部３１Ｂは、一端側が第１ジョイント部３３Ａによって第１ステム部３１Ａに連結されており、他端側には、第２ジョイント部３３Ｂが設けられている。

第３ステム部３１Ｃは、第１ステム部３１Ａおよび第２ステム部３１Ｂと同様に、棒状体のアームである。第３ステム部３１Ｃは、一端側が第２ジョイント部３３Ｂによって第２ステム部３１Ｂに連結されており、他端側には、トーチ先端部３２が設けられている。

第１ジョイント部３３Ａは、第１ステム部３１Ａと第２ステム部３１Ｂとの間を連結している。ここでは、第１ジョイント部３３Ａは、たとえば、回転軸部と回転軸部を回転自在に支持する軸支部とを含む継手である。第１ジョイント部３３Ａは、回転軸部を回転中心として第２ステム部３１Ｂが回動するように、両者を連結している。本実施形態では、第１ジョイント部３３Ａにおいて回転軸部の軸方向は、第１ステム部３１Ａの長手方向が沿った第１水平方向ｘに対して直交する第２水平方向ｙに沿っている。このため、第１ジョイント部３３Ａは、第２水平方向ｙに沿った回転軸を回転中心として第２ステム部３１Ｂが時計回り方向および反時計回り方向に回転可能なように構成されている。

第２ジョイント部３３Ｂは、第２ステム部３１Ｂと第３ステム部３１Ｃとの間を連結している。ここでは、第２ジョイント部３３Ｂは、第１ジョイント部３３Ａと同様に、回転軸部と軸支部とを含む継手であって、回転軸部を回転中心として第３ステム部３１Ｃが回動するように両者を連結している。本実施形態では、第２ジョイント部３３Ｂの回転軸部は、第１ジョイント部３３Ａの回転軸部と同様に、第１水平方向ｘに対して直交する第２水平方向ｙに沿っている。このため、第２ジョイント部３３Ｂは、第２水平方向ｙに沿った回転軸を回転中心として、第３ステム部３１Ｃが時計回り方向および反時計回り方向に回転可能なように構成されている。

本実施形態において、主弁９０に対してプラズマ粉体肉盛溶接を行うときの手順について、図１を用いて説明する。

プラズマ粉体肉盛溶接を行う際の段取りにおいては、関連技術の場合（図５参照）と同様に、主弁９０を支持板４０１の支持面４０１Ｓに溶接対象として載置し、固定マツバ５０で支持板４０１の支持面４０１Ｓに主弁９０を固定する。ここでは、管状体である主弁９０の軸が支持面４０１Ｓに対して直交するように、主弁９０を支持面４０１Ｓに支持させる。

しかし、本実施形態では、関連技術の場合と異なり、段取りにおいて、支持板４０１の支持面４０１Ｓを水平面（ｘｙ面）に対して傾斜した状態にしない。本実施形態では、図１に示すように、支持板４０１の支持面４０１Ｓを水平面（ｘｙ面）に沿った状態を保持する。つまり、管状体である主弁９０の軸（管軸）が鉛直方向ｚに沿った直立状態にする。

そして、この状態で、溶接トーチ３０のトーチ先端部３２を主弁９０の内部に挿入する。ここでは、リフター１０およびマニプレーター２０を動作させて、鉛直方向ｚおよび水平方向ｘにおいてトーチ先端部３２を移動させることによって、トーチ先端部３２を主弁９０の内部に挿入する。

そして、第２ステム部３１Ｂの軸が支持板４０１の回転軸と同軸になるように、芯出しが行われる。また、溶接トーチ３０のトーチ先端部３２が開先９１（図６参照）に対面するように、位置合わせが行われる。本実施形態では、第２ジョイント部３３Ｂの回転軸部を回転中心として第３ステム部３１Ｃを回転させることによって、第３ステム部３１Ｃの長手方向を鉛直方向ｚに対して傾斜させる。

位置合わせは、リフター１０およびマニプレーター２０を動作させて行う他に、第２ステム部３１Ｂを回動させると共に第３ステム部３１Ｃを回動させることで実行される。

上記の段取りを完了した後に、関連技術の場合と同様に、プラズマ粉体肉盛溶接を行うことで、肉盛層１００を形成する。

以上のように、本実施形態のプラズマ粉体肉盛溶接装置１において、溶接トーチ３０は、第１ジョイント部３３Ａを回転中心として第２ステム部３１Ｂが回転可能であると共に、第２ジョイント部３３Ｂを回転中心として第３ステム部３１Ｃが回転可能である。このため、本実施形態では、支持板４０１の支持面４０１Ｓを水平面（ｘｙ面）に対して傾斜した状態にする必要がなく、支持面４０１Ｓの傾斜角度を調整する必要がない。

また、本実施形態では、プラズマ粉体肉盛溶接の段取りの際に、第２ステム部３１Ｂの軸と支持板４０１の回転軸との両者は、鉛直方向ｚに沿った状態になる。このため、第２ステム部３１Ｂの軸と支持板４０１の回転軸との両者が同軸になるように、芯出しを行うことが容易である。

したがって、本実施形態においては、段取りが容易であって、溶接品質の安定化を容易に実現することができる。

なお、本実施形態では、溶接トーチ３０は、プラズマ粉体肉盛溶接を行う溶接装置に設置されているが、これに限らない。上記以外のアーク溶接方法（マグ溶接、ミグ溶接、自動ティグ溶接など）で溶接を行う溶接装置において、本実施形態の溶接トーチ３０を利用してもよい。

また、本実施形態では、支持板４０１の支持面４０１Ｓを水平面（ｘｙ面）に沿った状態にして、溶接を行う場合について説明したが、これに限らない。溶接対象（被溶接物）の形状に応じて、支持板４０１の支持面４０１Ｓを水平面（ｘｙ面）に対して傾斜した状態にして、溶接を行ってもよい。

また、本実施形態では、溶接対象（被溶接物）が蒸気加減弁の主弁９０である場合について説明したが、これに限らない。蒸気加減弁の主弁９０以外を溶接対象としてもよい。たとえば、主弁９０のように、円筒状の管状体を溶接対象としてもよい。

＜第２実施形態＞
図２は、第２実施形態に係るプラズマ粉体肉盛溶接装置の概要を模式的に示す図である。

図２においては、図１と同様に、鉛直面（ｘｚ面）について示している。図２では、主弁９０にプラズマ粉体肉盛溶接を行うときの段取りにおいて、第２ステム部３１Ｂの軸が支持板４０１の回転軸と同軸になるように、芯出しを行うときの様子を示している。

本実施形態では、図２に示すように、測長器８０を用いて、芯出しを行う。この点、および、関連する点を除き、本実施形態は、上述した関連技術の場合と同様である。

本実施形態において芯出しを行う際には、鉛直方向ｚに長手方向が沿った状態にある第２ステム部３１Ｂに、測長器８０を設置する。測長器８０は、たとえば、着脱自在なマグネット式のダイヤルゲージ（比較測長器）であって、磁力で第２ステム部３１Ｂの外周面に固定され、ダイアル針が主弁９０の内周面に接触させた状態にされる。

測長器８０は、支持板４０１が回転した状態で、第２ステム部３１Ｂの外周面と主弁９０の内周面との間の距離に関して測定する。その測長器８０の測定結果から、回転方向で距離が変動する変動値を求める。

そして、その変動値が所定範囲であるか否かを確認し、その確認結果に応じて、その距離の変動値が所定範囲になるように位置の微調整を行う。ここでは、第２ステム部３１Ｂの軸と管状体である主弁９０の軸が同軸になるように、微調整を行って、芯出しを完了する。

本実施形態では、支持板４０１の支持面４０１Ｓは、水平面（ｘｙ面）に沿っており、水平面（ｘｙ面）に対して傾斜していないので、固定マツバ５０を緩めたときに、支持面４０１Ｓにおいて主弁９０が自重で移動しない。したがって、固定マツバ５０を緩めた状態で、作業者が、たとえば、ハンマーを用いて主弁９０の位置を微調節することが可能であるので、芯出しが容易である。

なお、上記の実施形態では、測長器８０がダイヤルゲージ（比較測長器）である場合について説明したが、これに限らない。たとえば、測長器８０が非接触式の変位センサであってもよい。この場合には、変位センサの測定データをモニタ（図示省略）に表示するように構成してもよい。

この他に、測長器８０として設置された非接触式の変位センサの測定データを制御盤６０に出力し、その測定データに基づいて制御盤６０が第２ステム部３１Ｂの位置を調整するように構成してもよい。たとえば、主弁９０の内周面の半径について予め計測した値と、測長器８０が回転方向において測定した距離の値との偏差が所定範囲になるように、制御盤６０が第２ステム部３１Ｂの位置を調整する。これにより、第２ステム部３１Ｂと主弁９０との位置関係を作業者が観察せずに、芯出しを行うことができる。

＜第３実施形態＞
図３は、第３実施形態に係るプラズマ粉体肉盛溶接装置の概要を模式的に示す図である。

図３においては、図１と同様に、鉛直面（ｘｚ面）について示している。図３では、主弁９０にプラズマ粉体肉盛溶接を行うときの様子を示している。

本実施形態では、図３に示すように、プラズマ粉体肉盛溶接装置は、アーク長自動制御機構８１（ＡＶＣ（Ａｒｃ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）機構）およびカメラ８２を有する。この点、および、関連する点を除き、本実施形態は、上述した実施形態の場合と同様である。

アーク長自動制御機構８１は、図３に示すように、トーチ先端部３２に設置されている。アーク長自動制御機構８１は、アーク電圧検出部（図示省略）で実測したアーク電圧と予め設定した基準電圧との比較結果に応じて、アーク長を調整するように構成されている。ここでは、アーク長自動制御機構８１は、トーチ先端部３２を移動するスライド機構を含み、スライド機構がトーチ先端部３２を移動することによって、トーチ先端部３２のタングステン電極の先端と、主弁９０において開先９１が設けられた部分の表面との間の距離ｈを調整する。

カメラ８２（撮像装置）は、図３に示すように、トーチ先端部３２に設置されている。ここでは、カメラ８２は、第３ステム部３１Ｃの長手方向をトーチ先端部３２の側へ延長した部分を含む領域について撮像するように設けられている。そして、カメラ８２は、撮像によって得た撮像データをモニタ（ディスプレイ）に出力し、モニタが撮像データに基づいて撮像画像を画面に表示する。

以上のように、本実施形態では、アーク長自動制御機構８１が設けられている。このため、アーク長が適切に制御されるので、溶接品質を容易に向上可能である。

また、本実施形態では、カメラ８２が設けられている。このため、カメラ８２が撮像した撮像画像を作業者が観察して、溶接を行う部分が適切な部分であるのか否かを、作業者が容易に確認可能である。

一般に、上記の距離ｈの適否については、治工具（スペーサ）を用いて確認している。しかし、溶接対象である主弁９０の内部には狭隘部があるので、トーチ先端部３２のタングステン電極の先端と、主弁９０において開先９１が設けられた部分の表面との間に、治工具（スペーサ）を挟み込むことが容易でなく、上記の距離ｈの適否を確認することが困難である。しかしながら、本実施形態では、上記のように、カメラ８２を有するので溶接を行う部分の適否の確認が容易であると共に、アーク長自動制御機構８１によって上記の距離ｈを適切に調整することができる。

＜第４実施形態＞
図４は、第４実施形態に係るプラズマ粉体肉盛溶接装置の概要を模式的に示す図である。

図４においては、図３と同様に、鉛直面（ｘｚ面）について示している。図４では、主弁９０にプラズマ粉体肉盛溶接を行う際に、研磨処理を施すときの様子を示している。

本実施形態では、図４に示すように、プラズマ粉体肉盛溶接装置は、グラインダ部３０１を含む。この点、および、関連する点を除き、本実施形態は、上述した実施形態の場合と同様である。

図４に示すように、グラインダ部３０１は、第３ステム部３１Ｃにおいて第２ジョイント部３３Ｂ側に位置する一端側とは反対に位置する他端側に取り付けられている。グラインダ部３０１は、砥石を有し、たとえば、砥石を回転させることによって研削加工を行う。

本実施形態では、グラインダ部３０１は、溶接ビード１０１の表面について研削加工を行うときに用いられる。具体的には、次のパスにおいて溶け込み不良が発生することを防止する目的で、溶接ビード１０１を整形するとき、または、溶接ビード１０１から表面酸化物を除去するときに、グラインダ部３０１が使用される。

本実施形態においては、グラインダ部３０１は、第３ステム部３１Ｃの他端側において着脱自在である。同様に、トーチ先端部３２（図３参照）は、第３ステム部３１Ｃの他端側において着脱自在である。また、第３ステム部３１Ｃは、一端側において第２ジョイント部３３Ｂに対して着脱自在である。

溶接ビード１０１の表面について研削加工を行うときには、第３ステム部３１Ｃを第２ジョイント部３３Ｂから取り外した後に、トーチ先端部３２（図３参照）を第３ステム部３１Ｃの他端側から取り外す。そして、グラインダ部３０１を第３ステム部３１Ｃの他端側に取り付ける。そして、そのグラインダ部３０１が取り付けられた第３ステム部３１Ｃを第２ジョイント部３３Ｂに取り付ける。

その後、第３実施形態のトーチ先端部３２（図３参照）の場合と同様に、グラインダ部３０１を主弁９０の内部に挿入する。そして、グラインダ部３０１が溶接ビード１０１に対面するように、位置合わせを行う。グラインダ部３０１の位置合わせは、たとえば、第３実施形態（図３参照）と同様に、カメラ８２が撮像した撮像画像を作業者が観察して実行可能である。

そして、上記のように段取りを完了した後に、研削加工を行う。研削加工については、グラインダ部３０１を溶接ビード１０１に接触させた状態で、ポジショナー４０の支持板４０１を回転させることによって行う。

以上のように、本実施形態では、トーチ先端部３２（図３参照）に代えて、第３ステム部３１Ｃにグラインダ部３０１を取り付けることができる。このため、本実施形態では、グラインダ部３０１を用いることで、溶接ビード１０１の整形、および、溶接ビード１０１から表面酸化物を除去することを容易に実行可能である。

なお、上記と異なり、バフ研磨によって溶接ビード１０１の整形などを行う場合には、予熱によって高温状態（３００℃以上）にある主弁９０の狭隘部に布製のバフを挿入する挿入作業を、作業者が行う。しかし、本実施形態では、上記したように、作業者がバフの挿入作業を行わない。したがって、本実施形態は、作業の安全性を高めることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…プラズマ粉体肉盛溶接装置、１０…リフター、２０…マニプレーター、３０…溶接トーチ、３１Ａ…第１ステム部、３１Ｂ…第２ステム部、３１Ｃ…第３ステム部、３１Ｊ…ステム部、３２…トーチ先端部、３３Ａ…第１ジョイント部、３３Ｂ…第２ジョイント部、４０…ポジショナー、５０…固定マツバ、６０…制御盤、７０…溶接電源、８０…測長器、８１…アーク長自動制御機構、８２…カメラ、９０…主弁、９１…開先、１００…肉盛層、１０１…溶接ビード、３０１…グラインダ部、４０１…支持板、４０１Ｓ…支持面

Claims (2)

1. 溶接対象として円筒状の管状体を支持面で支持する支持板と、溶接トーチとを有する溶接装置を用いて、前記管状体の内面に肉盛層を形成する溶接方法であって、
   前記溶接トーチは、
   水平方向に可動自在に取り付けられる第１ステム部と、
   前記第１ステム部に第１ジョイント部を介して回転自在に連結された第２ステム部と、
   前記第２ステム部に第２ジョイント部を介して回転自在に連結された第３ステム部と、
   前記第３ステム部において前記第２ジョイント部が位置する一端側とは反対に位置する他端側に設置され、前記管状体との間にアークを形成するトーチ先端部と
   を含み、
   前記溶接方法は、
   前記管状体の軸が前記支持板の回転軸と同軸であって前記支持面に直交するように、前記支持面を水平面に沿った状態で前記管状体を前記支持面に固定する、固定工程と、
   前記支持面を水平面に沿った状態で、前記トーチ先端部を前記管状体の内部に挿入し、前記第２ステム部の軸が前記支持板の回転軸と同軸になるように、芯出しを行う、芯出し工程と、
   前記支持面に前記管状体が固定された前記支持板を回転させて、前記芯出しが行われた前記溶接トーチを用いてプラズマ粉体肉盛溶接を行うことによって、前記管状体の内面に前記肉盛層を形成する、溶接工程と
   を有する、
   溶接方法。
2. 前記溶接トーチは、
   前記第２ステム部に設置される測長器
   を有し、
   前記芯出し工程では、
   前記測長器を用いて前記第２ステム部の外周面と前記管状体の内周面との間の距離を前記支持板の回転方向において測定し、
   前記測長器を用いて測定した結果に基づいて、前記第２ステム部と前記管状体とが同軸になるように、前記芯出しを行う、
   請求項１に記載の溶接方法。

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