JP6913899B2

JP6913899B2 - 溶接裏当て用鋼板

Info

Publication number: JP6913899B2
Application number: JP2016185020A
Authority: JP
Inventors: 光和久井
Original assignee: SUNOUCHI CORPORATION
Current assignee: SUNOUCHI CORPORATION
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2021-08-04
Anticipated expiration: 2036-09-23
Also published as: JP2018047490A

Description

本発明は、溶接裏当て用鋼板に関し、更に詳細には、角形鋼管である溶接母材の突き合わせ溶接のための、溶接母材の内寸に合わせて曲げて用いられる溶接裏当て用鋼板に関するものである。

鉄骨建築の柱によく使用される角形鋼管は、梁との接合方法として、図８に示されるような角形鋼管１０２を鋼板（ダイヤフラムと呼ばれる）１０３に溶接接合し、そのダイヤフラム鋼板１０３に梁１０４を溶接接合する、いわゆる通しダイヤフラム接合形式と呼ばれる方法が多用される。また、角形鋼管は、図９に示したように、角形鋼管同士が接合されることもある。この接合形式を採用する場合、柱である鋼管とダイヤフラム鋼板の溶接は一般に突き合わせ溶接が用いられ、溶接に際して裏当て金が用いられる。この裏当て金は、従来通常、フラットバーあるいは溶接裏当て用鋼板をコの字状等に曲げて作られている。

なお、角形鋼管１０２は、一般に、断面コ字形状の２枚の鋼板を溶接接合、または１枚の鋼板を曲げ加工して端部を溶接接合して製造されるために、内面から突出した溶接ビードを持っている。したがって、裏当て金を取り付ける際には、裏当て金を角形鋼管の内面に密着させるために、予めこの溶接ビードをグラインダーなどで研削または切削しておく必要があった。

この溶接ビード面の研削または切削は、鋼管の内面で行う面倒な作業であり、さらに、削り過ぎると鋼管の母材に損傷を与える虞があり、慎重に作業しなければならないことから、裏当金を取り付ける際の作業効率が極めて悪いといった問題があった。

そこで、特開２００５−１１８８２５号公報では、この問題を解消し、裏当て金を取り付ける際の作業効率を向上させることができる溶接用裏当て金が提案された。

前記公開公報に記載された溶接用裏当て金は、鋼管を被溶着部に突き合わせ溶接するために用いられる溶接用裏当て金であって、前記鋼管の内面に形成された溶接ビード面に合わせて凹部を形成したものである。

ところで、前記のように角形鋼管は、断面コ字形状の２枚の鋼板を溶接接合、または１枚の鋼板を曲げ加工して端部を溶接接合して製造され、内面から突出した溶接ビードを持っているが、製造上の誤差により、この溶接ビードは、角形鋼管の一辺の垂直方向中央軸には位置せず、この中央軸から横方向の左右いずれかの方向に位置のズレを起こしていないものは極めて少ない。

特開２００５−１１８８２５号公報

しかしながら、前記特開２００５−１１８８２５号公報に記載された溶接用裏当て金では、この溶接ビードの位置のズレに対して何ら対処しておらず、溶接用裏当て金を角形鋼管に正しく設置するため、角形鋼管の内面ビード位置に応じて曲げ直したりする等はなはだ煩わしかった。または、角形鋼管の内面ビードを地面側に置き、グラインダーで内面ビードを除去する必要があった。いずれも、多くの作業時間を必要とした。
そこで、本発明は、現場で溶接裏当て用鋼板を容易に曲げて溶接用裏当て金とするよう、該溶接裏当て用鋼板の角形鋼管のコーナー部の内曲面部に当てるべき部分に、一群の溝が並列に配置されて形成された溝群を工夫して、前記溶接ビードがずれた位置にあっても、角形鋼管のコーナー部の内曲面部に正確に整合して曲げることの出来る溶接裏当て用鋼板を提供することを目的とする。

上記課題は、下記（１）〜（１１）の構成の本発明の溶接裏当て用鋼板によって達成される。
（１）
角形鋼管である溶接母材の突き合わせ溶接のための、溶接母材のコーナー部の内寸に合わせて曲げて用いられる帯状の溶接裏当て用鋼板において、曲げられて裏当て金として使用されるとき、前記溶接母材の内面に形成される溶接ビードの幅方向の少なくとも一部を収容するため、前記溶接裏当て用鋼板の下辺から上辺に向けて延びる収容凹部を前記溶接裏当て用鋼板の長手方向の一方の端部または中央部に形成し、一方、前記溶接裏当て用鋼板の前記コーナー部の内曲面部に当てるべき部分に、一群の溝が並列に配置された溝群が形成されており、各溝の形状を角形とした場合、溶接裏当て用鋼板における外周円の半径をｒ（ｍｍ）、裏当て用鋼板の厚さをｔ（ｍｍ）、溝の数をｎ、そして溝の幅をｗ（ｍｍ）としたとき、前記溝群は、下記の式１
ｎ×ｗ＝２πｒ／４（角部における外周長）−２π（ｒ−ｔ）／４（内周長）式１
から計算された数の溝からなる中央溝群と、前記溶接ビードの角形鋼管における横方向の位置のズレに対応するための、前記中央溝群の両側に連続して形成された溝からなるズレ対応手段とを備えており、
前記収容凹部が、溶接裏当て用鋼板の端部に設けられているとき、該収容凹部の断面形状が陸上トラックの１／２形状の一部の形状であり、溶接裏当て用鋼板の中央部に設けられているとき、陸上のトラックの１／２形状である
ことを特徴とする溶接裏当て用鋼板。
（２）
前記収容凹部が、溶接裏当て用鋼板の端部に設けられているとき、前記収容凹部の断面形状が陸上トラックの１／４形状であり、その幅が５〜６０ｍｍであり、深さは２〜６ｍｍである前記（１）の溶接裏当て用鋼板。
（３）
前記収容凹部が、溶接裏当て用鋼板の中央部に設けられているときの、陸上のトラックの１／２形状であるとき、その幅が１０〜１２０ｍｍであり、深さが２〜６ｍｍである前記（１）の溶接裏当て用鋼板。
（４）
角形鋼管である溶接母材の突き合わせ溶接のための、溶接母材のコーナー部の内寸に合わせて曲げて用いられる帯状の溶接裏当て用鋼板において、曲げられて裏当て金として使用されるとき、前記溶接母材の内面に形成される溶接ビードの幅方向の少なくとも一部を収容するため、前記溶接裏当て用鋼板の下辺から上辺に向けて延びる収容凹部を前記溶接裏当て用鋼板の長手方向の一方の端部または中央部に形成し、一方、前記溶接裏当て用鋼板の前記コーナー部の内曲面部に当てるべき部分に、一群の溝が並列に配置された溝群が形成されており、各溝の形状を角形とした場合、溶接裏当て用鋼板における外周円の半径をｒ（ｍｍ）、裏当て用鋼板の厚さをｔ（ｍｍ）、溝の数をｎ、そして溝の幅をｗ（ｍｍ）としたとき、前記溝群は、下記の式１
ｎ×ｗ＝２πｒ／４（角部における外周長）−２π（ｒ−ｔ）／４（内周長）式１
から計算された数の溝からなる中央溝群と、前記溶接ビードの角形鋼管における横方向の位置のズレに対応するための、前記中央溝群の両側に連続して形成された溝からなるズレ対応手段とを備えており、
前記収容凹部が、溶接裏当て用鋼板の端部に設けられているとき、該収容凹部の断面形状が半円状の一部の形状であり、溶接裏当て用鋼板の中央部に設けられているとき、半円状であり、
前記半円状の半径が５〜５０ｍｍであることを特徴とする溶接裏当て用鋼板。
（５）
前記ズレ対応手段の溝の数が、１〜８個である前記（１）〜（４）のいずれかの溶接裏当て用鋼板。
（６）
前記収容凹部が溶接裏当て用鋼板の下辺から上辺まで全体に亘って延びている前記（１）〜（５）のいずれかの溶接裏当て用鋼板。
（７）
前記収容凹部が、溶接裏当て用鋼板の上辺から所定間隔隔てた位置まで延びており、前記溶接裏当て用鋼板の前記収容凹部が形成されていない上部部分をルートギャップ決定部とした前記（１）〜（６）のいずれかの溶接裏当て用鋼板。
（８）
前記ルートギャップ決定部の高さが、４〜１０ｍｍである前記（７）の溶接裏当て用鋼板。
（９）
曲げられたときの形状が「Ｌ」字形、「ロ」字形、または「コ」字形、である前記（１）〜（８）のいずれかの溶接裏当て用鋼板。
（１０）
前記溶接ビードは、溶接時において、溶接部に形成されることがある増肉部を含む前記（１）〜（９）のいずれかの溶接裏当て用鋼板。
（１１）
前記１〜（１０）のいずれかの溶接裏当て用鋼板を曲げて形成した溶接用裏当て金。

本発明の溶接裏当て用鋼板においては、上記のような構成を有しているので、前記ズレ対応手段、すなわちズレ対応溝またはズレ対応溝群を利用して、角形鋼管のコーナー部の内曲面部に対応する部分を該内曲面部に正確に整合して容易に曲げることができる。

本発明の実施の態様による溶接裏当て用鋼板を示す斜視図である。図１の溶接裏当て用鋼板の右側面図である。図１および図２に示した溶接裏当て用鋼板を曲げて形成した裏当て金を角形鋼管に取り付ける状態を示した斜視図である。図１および図２に示した溶接裏当て用鋼板を曲げて形成した裏当て金を鋼管に取り付けた状態を示した平面図である。収容凹部の断面形状が陸上トラックの１／４形状であるときの溶接裏当て用鋼板の平面図である。収容凹部の断面形状が陸上トラックの１／２形状であるときの溶接裏当て用鋼板の平面図である。本発明の他の実施の態様による溶接裏当て用鋼板を示す斜視図である。図６に示した溶接裏当て用鋼板を曲げた状態で示した斜視図である。角形鋼管のダイヤフラム鋼板への取付状態を示す斜視図である。角形鋼管同士の接合状態を示す斜視図である。角形鋼管の接合部のビード部における増肉部の状態を説明する図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本考案の実施の態様による角形鋼管の溶接裏当て用鋼板について説明する。本考案の溶接裏当て用鋼板は、角形鋼管等の多角形鋼管のいずれをも溶接母材とすることができる。以下の説明においては、溶接母材である鋼管を角形鋼管として説明する。
図１は、本発明の実施の態様による鋼管の溶接裏当て用鋼板を示す斜視図、図２は、図１の溶接裏当て用鋼板の右側面図、図３は、図１および図２に示した溶接裏当て用鋼板を曲げて形成した裏当て金を鋼管に取り付ける状態を示した斜視図、図４は、図１および図２に示した溶接裏当て用鋼板を曲げて形成した裏当て金を鋼管に取り付けた状態を示した平面図、そして、図５は、溶接裏当て用鋼板の変形例を示す図であり、（ａ）は収容凹部の断面形状が陸上トラックの１／４形状であるときの平面図、（ｂ）は１／２形状であるときの平面図である。
ここで、本明細書において、陸上トラックの１／２形状とは、図５（ｂ）に示されているように、所定の長さの第１の直線、この第１の直線と同一の長さで有り、該第１の直線に対し所定の間隔を隔てて平行に配置された第２の直線（第１の直線と第２の直線は、両端の位置が揃えられている）、第１の直線と第２の直線の対向する一方端部を結ぶ外にふくれる第１の半円弧、および第１の直線と第２の直線の対向する他方端部を結ぶ外にふくれる第２の半円弧からなる陸上トラック形状を、その長軸方向に延びる対称軸で２つに切った一方の形状をいう。
また、本明細書において、陸上トラックの１／４形状とは、図５（ａ）に示されているように、前記陸上トラック形状を、その長軸方向および短軸方向に延びる２つの対称軸で４つに切った一つの形状をいう。

本溶接裏当て用鋼板１０は、角形鋼管である溶接母材の突き合わせ溶接のための、溶接母材の内寸に合わせて曲げて用いられる帯状の溶接裏当て用鋼板である。この溶接裏当て用鋼板１０は、図３および図４に示されているように、曲げられて裏当て金Ｂとして使用されるとき、前記溶接母材Ｍの内面に形成される溶接ビードＷの幅方向の半分を収容するため、前記溶接裏当て用鋼板１０の下辺から上辺に向けて所定長延びる収容凹部１２が形成されている。一方、前記溶接裏当て用鋼板１０の前記収容凹部１２が形成されていない上部部分は、溶接母材Ｂの開先が付けられた端部とダイヤフラムとの間の間隔であるルートギャップを形成するためのルートギャップ決定部１４として機能する。このルートギャップ決定部１４の高さは、４〜１０ｍｍであることが好ましい。

前記収容凹部１２の断面形状は、１／４円状、半円状、図５（ａ）、（ｂ）に示したような陸上トラックの１／４形状あるいは１／２形状であることが好ましい。前記１／４円状または半円状の半径は、５〜５０ｍｍであることが好ましい。

前記収容凹部１２の断面形状が陸上トラックの１／４形状であるとき、その幅は５〜６０ｍｍで、１／２形状であるとき、その幅は１０〜１２０ｍｍであり、それぞれが、深さは２〜６ｍｍであることが好ましい。

この裏当て用鋼板１０は、図１の斜視図に示すように角形鋼管のコーナー部に相当する箇所に、一群の溝が並列に配置された溝群１６が形成されている。この溝群１６は、各溝の形状を角形とした場合、溶接裏当て用鋼板における外周円の半径をｒ（ｍｍ）、裏当て用鋼板の厚さをｔ（ｍｍ）、溝の数をｎ、そして溝の幅をｗ（ｍｍ）としたとき、前記溝群は、下記の式１
ｎ×ｗ＝２πｒ／４（角部における外周長）−２π（ｒ−ｔ）／４（内周長）式１
から計算された数の溝からなる中央溝群１６ａと、前記溶接ビードＷの角形鋼管における横方向の位置のズレＤ（図４参照）に対応するための、前記中央溝群１６ａの両側に連続して形成された溝からなるズレ対応手段用溝または溝群１６ｂを設けたものである。このズレ対応手段用溝または溝群１６ｂの数は、１〜８個が好ましく、実際の溶接ビードの位置のズレＤの大きさを考えると。２〜４個が特に好ましい。本溶接裏当て用鋼板１０は、前記溝群により容易に曲げることができるので、特にズレ対応手段用溝または溝群１６ｂにより角形鋼管のコーナー部に正確に整合させて曲げることができる。
ここで、本明細書において、溶接ビードとは、溶接時において、図１０に示したように、溶接部に形成されることがある増肉部Ｗ１を含むものとする。
また溝形成部における残存板厚は、１．２〜２．５ｍｍとする。これらの条件は理論的考案と実験による検証によって定めたものである。

この裏当て用鋼板１０のそれぞれの溝の群の中央部間の距離と角形鋼管の隣り合う角部内面の曲面部の中央部間距離とをほぼ一致させることが好ましい。本溶接裏当て用鋼板１０を曲げて形成した裏当て金Ｂは、図３、図４に示したように溶接母材Ｍに設置されて使用される。図示した例では、２箇所に溝の群があるが、４箇所に溝群を設けたものを使用して角コラム内周全部を１本の裏当て金で溶接を行うこともできる。

上記溝１６の側面形状は、両側面が互いに平行な角形であることが好ましい。各溝１０の幅は、４ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以下、特に１．７５ｍｍ以下であることが好ましい。この幅は、上記した溶接の抜けを考えると、狭ければ狭いほど望ましいが、溝の個数が多くなり加工に時間とコストがかかるようになる。なお、現在所、鋸刃の関係から下限は１．０ｍｍ程度である。

本発明において溝は、溝群１６の各群において好ましくは１２個以下、特に８〜１０個とする。すなわち中央溝群１６ａおよびズレ対応手段用溝群を合わせて、１２個以下、特に８〜１０個とすることが好ましい。

また、各群において溝を等間隔に配置する場合には、ピッチは２．５５ｍｍ以上とすることが好ましい。このピッチが上記の値未満であると、溝形成部における鉄残存量が足りなくなり、溶接の際に上記の抜けが生じやすくなる。なお、この上限は、ピッチが大きくなりすぎると、裏当て用鋼板の曲げた部分が実質的に円弧状にならず、多角形となってしまい、この多角形の辺と角形鋼管のコーナー部の円弧との間隙が大きくなってしまうので、この間隙が０．４ｍｍ以下となるような、ピッチとすることが望ましい。

上記のように溝１６を角形にした場合、裏当て用鋼板を角形鋼管の角部に沿って曲げたときに、溝の両側壁同士が互いに干渉し合わないようにすることが好ましい（接触する程度であるならよい）。

本溶接用裏当て鋼板は、曲げられたときの形状、すなわち裏当て金として形成されたときの形状としては、「Ｌ」字形、「ロ」字形、または「コ」字形、円形または楕円形等が挙げられる。

図６は、本発明の他の実施の態様による溶接裏当て用鋼板を示す斜視図である。
この実施の形態による溶接裏当て用鋼板においては、図６に示されているように、鋼板の中央部または中央部近傍に前記ビードを収容する収容凹部が設けられている。この場合において、収容凹部の断面形状は、図に示した陸上トラックの１／２形状または半円状であることが好ましい。半円状の半径は、５〜５０ｍｍであることが好ましい。また、前記収容凹部の断面形状が陸上トラックの１／２形状であるとき、その幅は１０〜１２０ｍｍであり、深さは２〜６ｍｍであることが好ましい。
この溶接裏当て用鋼板は、図７に示されているように、コの字状に曲げられて、溶接用裏当て金として用いられる。

１０：溶接裏当て用鋼板
１２：収容凹部
１４：ルートギャップ決定部
１６：溝群
１６ａ：中央溝群
１６ｂ：ズレ対応手段用溝または溝群
１０２：溶接母材（角形鋼管）
１０３：溶接母材（ダイヤフラム）
１０４：梁

Claims

角形鋼管である溶接母材の突き合わせ溶接のための、溶接母材のコーナー部の内寸に合わせて曲げて用いられる帯状の溶接裏当て用鋼板において、曲げられて裏当て金として使用されるとき、前記溶接母材の内面に形成される溶接ビードの幅方向の少なくとも一部を収容するため、前記溶接裏当て用鋼板の下辺から上辺に向けて延びる収容凹部を前記溶接裏当て用鋼板の長手方向の一方の端部または中央部に形成し、一方、前記溶接裏当て用鋼板の前記コーナー部の内曲面部に当てるべき部分に、一群の溝が並列に配置された溝群が形成されており、各溝の形状を角形とした場合、溶接裏当て用鋼板における外周円の半径をｒ（ｍｍ）、裏当て用鋼板の厚さをｔ（ｍｍ）、溝の数をｎ、そして溝の幅をｗ（ｍｍ）としたとき、前記溝群は、下記の式１
ｎ×ｗ＝２πｒ／４（角部における外周長）−２π（ｒ−ｔ）／４（内周長）式１
から計算された数の溝からなる中央溝群と、前記溶接ビードの角形鋼管における横方向の位置のズレに対応するための、前記中央溝群の両側に連続して形成された溝からなるズレ対応手段とを備えており、
前記収容凹部が、溶接裏当て用鋼板の端部に設けられているとき、該収容凹部の断面形状が陸上トラックの１／２形状の一部の形状であり、溶接裏当て用鋼板の中央部に設けられているとき、陸上のトラックの１／２形状である
ことを特徴とする溶接裏当て用鋼板。
前記収容凹部が、溶接裏当て用鋼板の端部に設けられているとき、前記収容凹部の断面形状が陸上トラックの１／４形状であり、その幅が５〜６０ｍｍであり、深さは２〜６ｍｍである請求項１の溶接裏当て用鋼板。
前記収容凹部が、溶接裏当て用鋼板の中央部に設けられているときの、陸上のトラックの１／２形状であるとき、その幅が１０〜１２０ｍｍであり、深さが２〜６ｍｍである請求項１の溶接裏当て用鋼板。
角形鋼管である溶接母材の突き合わせ溶接のための、溶接母材のコーナー部の内寸に合わせて曲げて用いられる帯状の溶接裏当て用鋼板において、曲げられて裏当て金として使用されるとき、前記溶接母材の内面に形成される溶接ビードの幅方向の少なくとも一部を収容するため、前記溶接裏当て用鋼板の下辺から上辺に向けて延びる収容凹部を前記溶接裏当て用鋼板の長手方向の一方の端部または中央部に形成し、一方、前記溶接裏当て用鋼板の前記コーナー部の内曲面部に当てるべき部分に、一群の溝が並列に配置された溝群が形成されており、各溝の形状を角形とした場合、溶接裏当て用鋼板における外周円の半径をｒ（ｍｍ）、裏当て用鋼板の厚さをｔ（ｍｍ）、溝の数をｎ、そして溝の幅をｗ（ｍｍ）としたとき、前記溝群は、下記の式１
ｎ×ｗ＝２πｒ／４（角部における外周長）−２π（ｒ−ｔ）／４（内周長）式１
から計算された数の溝からなる中央溝群と、前記溶接ビードの角形鋼管における横方向の位置のズレに対応するための、前記中央溝群の両側に連続して形成された溝からなるズレ対応手段とを備えており、
前記収容凹部が、溶接裏当て用鋼板の端部に設けられているとき、該収容凹部の断面形状が半円状の一部の形状であり、溶接裏当て用鋼板の中央部に設けられているとき、半円状であり、
前記半円状の半径が５〜５０ｍｍであることを特徴とする溶接裏当て用鋼板。
前記ズレ対応手段の溝の数が、１〜８個である請求項１〜４のいずれかの溶接裏当て用鋼板。
前記収容凹部が溶接裏当て用鋼板の下辺から上辺まで全体に亘って延びている請求項１〜５のいずれかの溶接裏当て用鋼板。
前記収容凹部が、溶接裏当て用鋼板の上辺から所定間隔隔てた位置まで延びており、前記溶接裏当て用鋼板の前記収容凹部が形成されていない上部部分をルートギャップ決定部とした請求項１〜５のいずれかの溶接裏当て用鋼板。
前記ルートギャップ決定部の高さが、４〜１０ｍｍである請求項７の溶接裏当て用鋼板。
曲げられたときの形状が「Ｌ」字形、「ロ」字形、または「コ」字形、である請求項１〜８のいずれかの溶接裏当て用鋼板。
前記溶接ビードは、溶接時において、溶接部に形成されることがある増肉部を含む請求項１〜９のいずれかの溶接裏当て用鋼板。
請求項１〜１０のいずれかの溶接裏当て用鋼板を曲げて形成した溶接用裏当て金。