JP7155816B2 - Manufacturing method and welding equipment for austenitic stainless steel pipe welded joint - Google Patents

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Description

本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手の製造方法及びこれに使用する溶接装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing an austenitic stainless steel welded joint for pipes and a welding apparatus used therefor.

近年、水素を利用した輸送器機の実用化に向けた研究が進められており、高圧水素や液化水素を貯蔵・輸送できる環境を整備することが求められている。 In recent years, research toward the practical use of transport equipment using hydrogen has progressed, and there is a demand for the development of an environment in which high-pressure hydrogen and liquefied hydrogen can be stored and transported.

このような設備に使用される材料として、高強度かつ耐水素脆化特性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼が提案されている。オーステナイト系ステンレス鋼の溶接継手に関しても、溶接金属のN含有量を増大させることで、母材以上の引張強さを持たせたものが提案されている(国際公開第2013/005570号を参照。)。 Austenitic stainless steel, which has high strength and excellent resistance to hydrogen embrittlement, has been proposed as a material for use in such equipment. Regarding welded joints of austenitic stainless steel, it has also been proposed to increase the N content of the weld metal to give it a higher tensile strength than the base material (see International Publication No. 2013/005570). ).

水素ステーションの配管として用いられるオーステナイト系ステンレス鋼管は、ガス・タングステン・アーク溶接(GTAW)によって溶接されることが多く、また自動突合せ溶接が用いられることが多い。 Austenitic stainless steel pipes used as piping in hydrogen stations are often welded by gas-tungsten-arc welding (GTAW), and automatic butt welding is often used.

特開昭61-132270号公報には、薄肉部材を突合せ溶接した際に発生する溶接ビードの窪みを防止する溶接方法が開示されている。具体的には、開先に突部が設けられた薄肉部材を相互に接合させ、アークの照射される接合部表面側圧力を裏面側圧力以下として、上記突部を含めた開先を溶融させ、両薄肉部材を溶接することが開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 132270/1986 discloses a welding method for preventing depression of a weld bead that occurs when thin members are butt-welded. Specifically, thin-walled members having protrusions provided in the grooves are joined together, and the pressure on the surface side of the joint irradiated with the arc is set below the pressure on the back side to melt the groove including the protrusions. , discloses welding both thin-walled members.

特開平7-164146号公報には、裏波層に凹部を生じさせないようにした自動溶接装置が開示されている。具体的には、トーチを上向きにして被溶接物を溶接する際に、筐体の開口している側面を被溶接物の面に対面させ、封止材を被溶接物の面に当接させて、開口縁部の面との間を封止し、かつ筐体内に不活性ガスを導入して圧力を高め、それにより溶融池の溶融物質が垂下しないようにすることが開示されている。 Japanese Laid-Open Patent Publication No. 7-164146 discloses an automatic welding device which prevents the formation of recesses in the back wave layer. Specifically, when welding the objects to be welded with the torch facing upward, the open side of the housing faces the surface of the object to be welded, and the sealing material is brought into contact with the surface of the object to be welded. It is disclosed to seal between the face of the opening edge and introduce an inert gas into the enclosure to increase the pressure and thereby prevent drooping of molten material in the weld pool.

特許第3496031号公報には、高純度ガス供給系配管の溶接方法が開示されている。具体的には、TIG自動溶接による金属管同士の円周溶接において、一方の金属管の先端側の開口より内方へ向けてバックシールドガスを放出するとともに、アークスタート時の溶接電流値を、アークスタート時点から一定時間の間定常溶接電流値よりも低い値に保持し、その後当該溶接電流を定常溶接電流値まで上昇させることが開示されている。 Japanese Patent No. 3496031 discloses a welding method for high-purity gas supply system piping. Specifically, in the circumferential welding of metal tubes by TIG automatic welding, the back shield gas is emitted inward from the opening on the tip side of one metal tube, and the welding current value at the time of arc start is set to It is disclosed that the welding current is maintained at a value lower than the steady-state welding current for a certain period of time from the start of the arc, and then the welding current is increased to the steady-state welding current.

国際公開第2013/005570号WO2013/005570 特開昭61-132270号公報JP-A-61-132270 特開平7-164146号公報JP-A-7-164146 特許第3496031号公報Japanese Patent No. 3496031

上記特開昭61-132270号公報に記載されているように、鋼管内にガスを封入して内圧を上昇させ、管外側から溶接する方法が知られている。しかしこの方法では、鋼管の全周にわたって表裏面の凹みが抑制された溶接部を得ることは困難である。 As described in JP-A-61-132270, a method is known in which gas is sealed in a steel pipe to increase the internal pressure and welding is performed from the outside of the pipe. However, with this method, it is difficult to obtain a welded portion in which depressions on the front and back surfaces are suppressed over the entire circumference of the steel pipe.

本発明の目的は、全周にわたって表裏面の凹みが抑制された溶接部を有するオーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手の製造方法及び溶接装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a manufacturing method and a welding apparatus for an austenitic stainless steel pipe welded joint having a welded portion in which depressions on the front and back surfaces are suppressed over the entire circumference.

本発明の一実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手の製造方法は、互いの端部を突合せた一対の鋼管の内側にバックシールドガスを供給しながら、溶接トーチを用いて外側から周方向にガス・タングステン・アーク溶接をする工程を備え、前記溶接トーチの姿勢に基づいて、前記一対の鋼管の内圧を変更する。 A method for manufacturing an austenitic stainless steel pipe welded joint according to one embodiment of the present invention comprises supplying a back shield gas to the inside of a pair of steel pipes whose ends are butted against each other, and using a welding torch to circumferentially distribute the gas from the outside. - A step of performing tungsten arc welding is provided, and the internal pressure of the pair of steel pipes is changed based on the attitude of the welding torch.

本発明の一実施形態による溶接装置は、互いの端部を突合せた一対の鋼管の内側にバックシールドガスを供給しながら、外側から周方向にガス・タングステン・アーク溶接をする溶接装置であって、溶接トーチと、前記一対の鋼管の内圧を調整する内圧調整手段と、前記内圧調整手段を駆動して、前記溶接トーチの姿勢に基づいて前記鋼管の内圧を変更する制御装置とを備える。 A welding apparatus according to an embodiment of the present invention is a welding apparatus that performs gas-tungsten-arc welding from the outside in the circumferential direction while supplying a back shield gas to the inside of a pair of steel pipes whose ends are butted against each other. , a welding torch, internal pressure adjusting means for adjusting the internal pressure of the pair of steel pipes, and a control device for driving the internal pressure adjusting means and changing the internal pressure of the steel pipes based on the attitude of the welding torch.

本発明によれば、全周にわたって表裏面の凹みが抑制された溶接部を有するオーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain an austenitic stainless steel pipe welded joint having a welded portion in which depressions on the front and back surfaces are suppressed over the entire circumference.

図1は、本発明の一実施形態による溶接装置の構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a welding device according to one embodiment of the present invention. 図2は、溶接ヘッドの構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the welding head. 図3Aは、鋼管の周方向1.5周分を5つの領域に分割した場合を示す模式図である。FIG. 3A is a schematic diagram showing a case where 1.5 circumferences of a steel pipe in the circumferential direction are divided into five regions. 図3Bは、鋼管の周方向1.5周分を6つの領域に分割した場合を示す模式図である。FIG. 3B is a schematic diagram showing a case where 1.5 turns of the steel pipe in the circumferential direction are divided into six regions. 図3Cは、鋼管の周方向1.5周分を9つの領域に分割した場合を示す模式図である。FIG. 3C is a schematic diagram showing a case where 1.5 turns of the steel pipe in the circumferential direction are divided into nine regions.

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same reference numerals are given to the same or corresponding parts in the drawings, and the description thereof will not be repeated. The dimensional ratios between the components shown in each drawing do not necessarily represent the actual dimensional ratios.

[溶接装置の構成]
図1は、本発明の一実施形態による溶接装置1の構成を示す模式図である。溶接装置1は、互いの端部を突合せた鋼管P1及びP2の内側にバックシールドガスを供給しながら、外側から周方向にガス・タングステン・アーク溶接をする溶接装置である。溶接装置1は、導入ライン11、排出ライン21、シールドガス供給ライン31、溶接ヘッド40、溶接トーチ41、及び制御装置50を備えている。
[Configuration of Welding Device]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a welding device 1 according to one embodiment of the present invention. A welding apparatus 1 is a welding apparatus that performs gas-tungsten-arc welding from the outside in the circumferential direction while supplying a back shield gas to the inside of steel pipes P1 and P2 whose ends are butted against each other. The welding device 1 includes an introduction line 11 , a discharge line 21 , a shield gas supply line 31 , a welding head 40 , a welding torch 41 and a control device 50 .

導入ライン11は、鋼管P1に接続され、鋼管P1及びP2の内側にバックシールドガスを導入する。導入ライン11には、バックシールドガスの上流側から順に、バルブ12、レギュレータ13、流量計14、及びバルブ15が接続されている。 The introduction line 11 is connected to the steel pipe P1 and introduces the back shield gas inside the steel pipes P1 and P2. A valve 12, a regulator 13, a flow meter 14, and a valve 15 are connected to the introduction line 11 in this order from the upstream side of the back shield gas.

排出ライン21は、鋼管P2に接続され、鋼管P1及びP2の内側からバックシールドガスを排出する。排出ライン12には、バックシールドガスの上流側から順に、圧力計22、及びバルブ23が接続されている。 The discharge line 21 is connected to the steel pipe P2 and discharges the back shield gas from inside the steel pipes P1 and P2. A pressure gauge 22 and a valve 23 are connected to the discharge line 12 in this order from the upstream side of the back shield gas.

シールドガス供給ライン31は、溶接トーチ41にシールドガスを供給する。シールドガス供給ライン31には、シールドガスの上流側から順に、バルブ32、レギュレータ33、流量計34、及びバルブ35が接続されている。 A shield gas supply line 31 supplies shield gas to the welding torch 41 . A valve 32 , a regulator 33 , a flow meter 34 , and a valve 35 are connected to the shielding gas supply line 31 in order from the upstream side of the shielding gas.

図2は、溶接ヘッド40の構成を示す模式図である。溶接ヘッド40は、溶接トーチ41に加えて、ベース42、及びステージ43を備えている。溶接ヘッド40はこの他に、溶接材料を供給するための溶接材料供給装置を備えていてもよい。 FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the welding head 40. As shown in FIG. The welding head 40 includes a welding torch 41 , a base 42 and a stage 43 . Welding head 40 may additionally comprise a welding material supply device for supplying welding material.

溶接トーチ41は、溶接ヘッドのステージ43に固定されている。ステージ43は、鋼管P1及びP2の管軸方向の周りを回転できるように構成されている。ステージ43が回転することによって、溶接トーチ41も鋼管P1及びP2の周りを回転する。 A welding torch 41 is fixed to the stage 43 of the welding head. The stage 43 is configured to be rotatable around the axial directions of the steel pipes P1 and P2. As the stage 43 rotates, the welding torch 41 also rotates around the steel pipes P1 and P2.

溶接トーチ41は、シールドガス供給ライン31から供給されるシールドガスを吹き付けながら、アークを発生させて被溶接箇所(鋼管P1と鋼管P2との接触位置)を溶融させる。溶接トーチ41は、例えばレーザートーチである。溶接トーチ41を回転させながら溶接をすることで、鋼管P1と鋼管P2とを周方向に溶接することができる。 The welding torch 41 sprays the shield gas supplied from the shield gas supply line 31 and generates an arc to melt the welded portion (the contact position between the steel pipe P1 and the steel pipe P2). Welding torch 41 is, for example, a laser torch. By welding while rotating the welding torch 41, the steel pipe P1 and the steel pipe P2 can be welded in the circumferential direction.

制御装置50は、バルブ15、23、及び35、並びに溶接ヘッド40を制御する。制御装置50は具体的には、バルブ15を開閉して鋼管P1及びP2へのバックシールドガスの供給を開始又は停止するともに、バルブ35を開閉して溶接トーチ41へのシールドガスの供給を開始又は停止する。制御装置50はまた、バルブ23の開度を調整して、鋼管P1及びP2の内圧を調整する。制御装置50はさらに、ステージ43を所定の速度で回転させるとともに、溶接トーチ41に供給する電流を制御する。 Controller 50 controls valves 15 , 23 and 35 and weld head 40 . Specifically, the control device 50 opens and closes the valve 15 to start or stop the supply of the back shield gas to the steel pipes P1 and P2, and opens and closes the valve 35 to start the supply of the shield gas to the welding torch 41. or stop. The control device 50 also adjusts the opening of the valve 23 to adjust the internal pressure of the steel pipes P1 and P2. The controller 50 further rotates the stage 43 at a predetermined speed and controls the current supplied to the welding torch 41 .

[オーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手の製造方法]
以下、溶接装置1を用いたオーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手の製造方法を説明する。
[Method for manufacturing an austenitic stainless steel pipe welded joint]
A method for manufacturing an austenitic stainless steel pipe welded joint using the welding apparatus 1 will be described below.

鋼管P1及びP2を互いの端部を突合せた状態で溶接装置1に固定する。鋼管P1及びP2は、オーステナイト系ステンレス鋼管である。鋼管P1及びP2の化学組成は、これに限定されないが、例えば、質量%で、C:0.10%以下、Si:1.0%以下、Mn:3~7%、Cr:15~30%、Ni:10~17%、Al:0.10%以下、N:0.10~0.50%、Mo:0~5.0%、V:0~1.0%、Nb:0~1.0%、残部:Fe及び不純物である。鋼管P1及びP2は、上記以外の元素を含有するものであってもよい。 The steel pipes P1 and P2 are fixed to the welding device 1 with their ends facing each other. Steel pipes P1 and P2 are austenitic stainless steel pipes. The chemical composition of the steel pipes P1 and P2 is not limited to this, but for example, in mass %, C: 0.10% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 3 to 7%, Cr: 15 to 30% , Ni: 10 to 17%, Al: 0.10% or less, N: 0.10 to 0.50%, Mo: 0 to 5.0%, V: 0 to 1.0%, Nb: 0 to 1 .0%, balance: Fe and impurities. The steel pipes P1 and P2 may contain elements other than those mentioned above.

バルブ15及び35を開いて、シールドガス及びバックシールドガスの供給を開始する。シールドガス及びバックシールドガスは、例えばアルゴンガスである。バルブ15及び35の開閉は、制御装置50によって自動で行われることが好ましい。 Valves 15 and 35 are opened to start the supply of shield gas and back shield gas. The shield gas and back shield gas are argon gas, for example. Preferably, valves 15 and 35 are opened and closed automatically by controller 50 .

圧力計22は、鋼管P1及びP2の内圧を測定し、測定値を制御装置50に送信する。制御装置50は、この測定値に基づいて、バルブ23の開度を調整し、鋼管P1及びP2の内圧を制御する。鋼管P1及びP2の内圧は、好ましくは0.1~0.9kPaに制御される。 Pressure gauge 22 measures the internal pressure of steel pipes P<b>1 and P<b>2 and transmits the measured value to control device 50 . The controller 50 adjusts the opening degree of the valve 23 based on this measured value to control the internal pressures of the steel pipes P1 and P2. The internal pressure of the steel pipes P1 and P2 is preferably controlled at 0.1-0.9 kPa.

シールドガス及びバックシールドガスを供給しながら、ガス・タングステン・アーク溶接をする。このとき、制御装置50は、溶接トーチ41の姿勢に基づいて、鋼管P1及びP2の内圧を変更する。 Gas-tungsten-arc welding is performed while supplying shield gas and back shield gas. At this time, the controller 50 changes the internal pressures of the steel pipes P1 and P2 based on the attitude of the welding torch 41 .

好ましくは、溶接トーチ41の先端が下向きのときの鋼管P1及びP2の内圧が、溶接トーチ41の先端が他の向きのときの鋼管P1及びP2の内圧よりも大きくなるようにする。この制御は例えば、溶接の経路を複数の領域に分割し、領域ごとに内圧の目標値を設定して行うことができる。 Preferably, the internal pressure of the steel pipes P1 and P2 when the tip of the welding torch 41 faces downward is higher than the internal pressure of the steel pipes P1 and P2 when the tip of the welding torch 41 faces the other direction. This control can be performed, for example, by dividing the welding path into a plurality of regions and setting a target value of internal pressure for each region.

図3Aは、鋼管P1及びP2の周方向1.5周を5つの領域に分割した場合を示す模式図である。図3Aにおいて、z方向は鉛直方向である。図3B及び図3Cにおいても同様である。図3Aの図の場合、3番目の領域([3]の領域)の内圧を他の領域の内圧よりも大きい値に設定することが好ましい。 FIG. 3A is a schematic diagram showing a case where 1.5 circumferences of the steel pipes P1 and P2 in the circumferential direction are divided into five regions. In FIG. 3A, the z direction is the vertical direction. The same applies to FIGS. 3B and 3C. In the case of the diagram of FIG. 3A, it is preferable to set the internal pressure of the third region (region [3]) to a value greater than the internal pressure of the other regions.

図3Bは、鋼管P1及びP2の周方向1.5周を6つの領域に分割した場合を示す模式図である。図3Bの場合、3番目及び4番目の領域([3]及び[4]の領域)の内圧を他の領域の内圧よりも大きい値に設定することが好ましい。図3Cは、鋼管P1及びP2の周方向1.5周を9つの領域に分割した場合を示す模式図である。図3Cの場合、5番目の領域([5]の領域)の内圧を他の領域の内圧よりも大きい値に設定することが好ましい。 FIG. 3B is a schematic diagram showing a case where 1.5 circumferences of the steel pipes P1 and P2 in the circumferential direction are divided into six regions. In the case of FIG. 3B, it is preferable to set the internal pressures of the third and fourth regions (regions [3] and [4]) to values higher than those of the other regions. FIG. 3C is a schematic diagram showing a case where 1.5 circumferences of the steel pipes P1 and P2 in the circumferential direction are divided into nine regions. In the case of FIG. 3C, it is preferable to set the internal pressure of the fifth region (region [5]) to a value greater than the internal pressure of the other regions.

図3A~図3Cでは、各領域を均等に分割しているが、各領域の長さは互いに異なっててもよい。分割する領域の数は任意であり、内圧を連続的に変化させるようにしてもよい。また、図3A~図3Cでは周方向の1.5周を溶接しているが、溶接は1周以上行えばよく、ちょうど1周であってもよいし、2周以上であってもよい。 In FIGS. 3A to 3C, each region is evenly divided, but each region may have a different length. The number of divided regions is arbitrary, and the internal pressure may be changed continuously. Also, in FIGS. 3A to 3C, 1.5 turns in the circumferential direction are welded, but welding may be performed for one turn or more, and may be just one turn or two or more turns.

図3A~図3Cでは、溶接トーチの先端が水平方向を向く位置から溶接を開始し、その後溶接トーチ41を鋼管P1及びP2の下側に向かって回転させる場合を説明している。しかし、溶接開始位置や、回転方向は任意である。 FIGS. 3A to 3C illustrate the case where welding is started from a position where the tip of the welding torch faces the horizontal direction, and then the welding torch 41 is rotated downward of the steel pipes P1 and P2. However, the welding start position and rotation direction are arbitrary.

溶接トーチ41に供給する電流の大きさは、好ましくは15~50Aである。溶接トーチ41に供給する電流の大きさは、溶接開始からの時間経過に基づいて変化させることが好ましい。具体的には、溶接開始直後は、アークを安定させるために溶接トーチ41に供給する電流を小さくすることが好ましい。また、電流を所定の大きさにした後は、鋼管P1及びP2の温度上昇による溶接部の過加熱を防止するため、電流を小さくすることが好ましい。すなわち、溶接開始直後は小さな電流から大きくしていき、その後再び小さくしていくように制御することが好ましい。 The magnitude of the current supplied to the welding torch 41 is preferably 15-50A. It is preferable to change the magnitude of the current supplied to the welding torch 41 based on the elapsed time from the start of welding. Specifically, immediately after the start of welding, it is preferable to reduce the current supplied to the welding torch 41 in order to stabilize the arc. Further, after the current is set to a predetermined magnitude, it is preferable to reduce the current in order to prevent overheating of the welded portion due to temperature rise of the steel pipes P1 and P2. That is, it is preferable to increase the current from a small value immediately after the start of welding, and then decrease the current again.

溶接終了後、バルブ15及び35を閉じて、シールドガス及びバックシールドガスの供給を停止する。以上の工程によって、鋼管P1と鋼管P2とが周方向溶接されたオーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手が製造される。 After welding is completed, the valves 15 and 35 are closed to stop the supply of shield gas and back shield gas. Through the above steps, an austenitic stainless steel welded joint in which the steel pipe P1 and the steel pipe P2 are circumferentially welded is manufactured.

[本実施形態の効果]
鋼管の周方向溶接では、溶接金属が重力の影響で垂れ下がる可能性がある。本実施形態では、鋼管P1及びP2の内側にバックシールドガスを供給して内圧を上昇させることで、溶接金属が鋼管P1及びP2の内側に垂れ下がらないようにする。一方、内圧が大きすぎると、溶接金属の裏面(鋼管P1及びP2の内側)に凹みができる場合がある。重力の影響があるため、最適な内圧は溶接姿勢によって異なる。
[Effect of this embodiment]
In circumferential welding of steel pipes, the weld metal may sag under the influence of gravity. In this embodiment, back shield gas is supplied to the inside of the steel pipes P1 and P2 to increase the internal pressure, thereby preventing the weld metal from sagging inside the steel pipes P1 and P2. On the other hand, if the internal pressure is too high, the back surface of the weld metal (inside the steel pipes P1 and P2) may be dented. Due to the influence of gravity, the optimum internal pressure differs depending on the welding posture.

本実施形態では、溶接トーチ41の姿勢に応じて鋼管P1及びP2の内圧を変更する。これによって、全周にわたって凹みが抑制された溶接部を有するオーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手が得られる。 In this embodiment, the internal pressures of the steel pipes P1 and P2 are changed according to the attitude of the welding torch 41. FIG. As a result, an austenitic stainless steel pipe welded joint having a welded portion in which depression is suppressed over the entire circumference can be obtained.

好ましくは、溶接トーチ41の先端が下向きのときの鋼管P1及びP2の内圧が、溶接トーチ41の先端が他の向きのときの鋼管P1及びP2の内圧よりも大きくなるようにする。すなわち、溶接金属が重力の影響で鋼管P1及びP2の内側に垂れ下がり易い下向きのときの内圧を相対的に大きくする。 Preferably, the internal pressure of the steel pipes P1 and P2 when the tip of the welding torch 41 faces downward is higher than the internal pressure of the steel pipes P1 and P2 when the tip of the welding torch 41 faces the other direction. That is, the internal pressure is relatively increased when the weld metal tends to hang down inside the steel pipes P1 and P2 under the influence of gravity.

本実施形態によって製造されるオーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手は、好ましくは、溶接部の全周にわたって表裏面に30μm以上の凹みが存在しない。本実施形態によって製造されるオーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手は、より好ましくは、溶接部の全周にわたって表裏面に20μm以上の凹みが存在しない。 The welded joint for austenitic stainless steel pipes manufactured according to the present embodiment preferably does not have depressions of 30 μm or more on the front and back surfaces over the entire circumference of the weld. More preferably, the austenitic stainless steel pipe welded joint manufactured according to the present embodiment does not have depressions of 20 μm or more on the front and back surfaces over the entire circumference of the welded portion.

本実施形態によって製造されるオーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手は、全周にわたって凹みが抑制された溶接部を有するため、高強度を有する。本実施形態によって製造されるオーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手は、好ましくは、室温で690MPa以上の引張強さを有する。本実施形態によって製造されるオーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手は、より好ましくは、室温で700MPa以上の引張強さを有する。 The welded joint for austenitic stainless steel pipes manufactured according to the present embodiment has high strength because it has welded portions in which depressions are suppressed over the entire circumference. The austenitic stainless steel pipe welded joint produced according to this embodiment preferably has a tensile strength of 690 MPa or more at room temperature. The austenitic stainless steel pipe welded joint manufactured according to this embodiment more preferably has a tensile strength of 700 MPa or more at room temperature.

本実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手の製造方法は、鋼管P1及びP2が比較的小径の鋼管の場合に特に好適である。鋼管P1及びP2は、これに限定されないが、外径が30mm以下であることが好ましく、20mm以下であることがより好ましい。 The method for manufacturing an austenitic stainless steel pipe welded joint according to the present embodiment is particularly suitable when the steel pipes P1 and P2 are relatively small diameter steel pipes. The steel pipes P1 and P2 preferably have an outer diameter of 30 mm or less, more preferably 20 mm or less, although the steel pipes P1 and P2 are not limited to this.

上記の実施形態では、鋼管P1及びP2の内圧の制御を制御装置50によって行う場合を説明した。しかし、鋼管P1及びP2の内圧の制御は、手動で行ってもよい。すなわち、溶接トーチ41の姿勢と圧力計22を確認しながら、バルブ23の開度を手動で調整することで、鋼管P1及びP2の内圧を制御してもよい。 In the above embodiment, the case where the control device 50 controls the internal pressures of the steel pipes P1 and P2 has been described. However, the internal pressures of the steel pipes P1 and P2 may be controlled manually. That is, the internal pressure of the steel pipes P1 and P2 may be controlled by manually adjusting the opening of the valve 23 while checking the attitude of the welding torch 41 and the pressure gauge 22 .

上記では、排出ライン21に接続されたバルブ23の開度を調整することで、鋼管P1及びP2の内圧を調整する場合を説明した。しかし、鋼管P1及びP2の内圧を調整する方法は任意であり、溶接装置1は、何らかの圧力調整手段を備えていればよい。例えば、レギュレータ13やバルブ15の開度を調整することで、鋼管P1及びP2の内圧を調整してもよい。 In the above, the case where the internal pressure of the steel pipes P1 and P2 is adjusted by adjusting the opening of the valve 23 connected to the discharge line 21 has been described. However, any method may be used to adjust the internal pressure of the steel pipes P1 and P2, and the welding apparatus 1 may be provided with some pressure adjusting means. For example, the internal pressures of the steel pipes P<b>1 and P<b>2 may be adjusted by adjusting the opening degrees of the regulator 13 and the valve 15 .

以上、本発明の一実施形態による溶接装置の構成、及びオーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手の製造方法を説明した。本実施形態によれば、全周にわたって表裏面の凹みが抑制された溶接部を有するオーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手が得られる。 The configuration of the welding apparatus and the manufacturing method of the austenitic stainless steel pipe welded joint according to one embodiment of the present invention have been described above. According to this embodiment, it is possible to obtain an austenitic stainless steel pipe welded joint having a welded portion in which depressions on the front and back surfaces are suppressed over the entire circumference.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明する。本発明はこれらの実施例に限定されない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. The invention is not limited to these examples.

質量%で、C:0.03%、Si:0.4%、Mn:4%、Ni:12%、Cr:22%、Mo:2%、Nb:0.2%、N:0.3%、V:0.2%を含む鋼を溶解してインゴットを作製した。作製したインゴットに熱間鍛造、熱間圧延、熱処理及び機械加工を施して、厚さ15mm、幅110mm、長さ300mmの鋼板を作製した。この鋼板から外径9.53mm、肉厚2.3mm、長さ100mmの鋼管をくりぬき加工により作製した。鋼管端部にはI開先を施した。 % by mass, C: 0.03%, Si: 0.4%, Mn: 4%, Ni: 12%, Cr: 22%, Mo: 2%, Nb: 0.2%, N: 0.3 %, V: A steel containing 0.2% was melted to produce an ingot. The produced ingot was subjected to hot forging, hot rolling, heat treatment and machining to produce a steel plate having a thickness of 15 mm, a width of 110 mm and a length of 300 mm. A steel pipe having an outer diameter of 9.53 mm, a wall thickness of 2.3 mm, and a length of 100 mm was produced from this steel plate by hollowing. An I groove was applied to the end of the steel pipe.

作製した鋼管同士を突合せ、溶接材料を用いずに自動GTAWによって1.5周溶接し、溶接継手を作製した。シールドガス及びバックシールドガスはともにアルゴンガスとした。溶接中、鋼管の周方向1.5周を5~9つの領域に分割し、領域ごとに内圧及び溶接トーチに供給する電流を変更した。いずれも溶接トーチの先端が水平方向を向く位置から溶接を開始し、その後溶接トーチを鋼管の下側に向かって回転させた(図3A~図3Cを用いて説明したものと同じ。)。各領域に設定した電流及び内圧を表1に示す。 The produced steel pipes were butted against each other and welded 1.5 turns by automatic GTAW without using a welding material to produce a welded joint. Argon gas was used as both the shield gas and the back shield gas. During welding, 1.5 turns of the steel pipe in the circumferential direction were divided into 5 to 9 regions, and the internal pressure and current supplied to the welding torch were changed for each region. In each case, welding was started from a position where the tip of the welding torch faced the horizontal direction, and then the welding torch was rotated toward the bottom of the steel pipe (same as explained using FIGS. 3A to 3C). Table 1 shows the current and internal pressure set in each region.

Figure 0007155816000001
Figure 0007155816000001

製造した溶接継手を円周方向に45°おきに切断して8つの縦断面を実体顕微鏡で観察し、溶接部の表裏の面の凹みの大きさを観察した。観察した8つの縦断面において、最も大きな凹みの大きさを「最大凹み量」とした。 The produced welded joint was cut at 45° intervals in the circumferential direction, and eight vertical cross sections were observed with a stereoscopic microscope to observe the size of the recesses on the front and back surfaces of the welded portion. The size of the largest dent in the eight longitudinal sections observed was defined as the "maximum amount of dent."

各溶接継手に対し、引張試験を実施した。具体的には、各溶接継手を長さ100mmに切断し、管状のまま室温での引張試験に供した。 A tensile test was performed on each welded joint. Specifically, each welded joint was cut to a length of 100 mm and subjected to a tensile test at room temperature in a tubular form.

各溶接継手の最大凹み量と引張強さを表2に示す。 Table 2 shows the maximum dent and tensile strength of each welded joint.

Figure 0007155816000002
Figure 0007155816000002

試験番号J1~J6の溶接継手は、溶接時、溶接トーチの姿勢に基づいて内圧を変更して製造された。これらの溶接継手は、溶接欠陥が存在せず、溶接部の最大凹み量が30μm以下であり、室温で690MPa以上の引張強さを有していた。 The welded joints of test numbers J1 to J6 were manufactured by changing the internal pressure based on the attitude of the welding torch during welding. These welded joints had no weld defects, had a maximum weld recess of 30 μm or less, and had a tensile strength of 690 MPa or more at room temperature.

試験番号J7の溶接継手は、最大凹み量が30μmを超えた。これは、溶接時の内圧を一定にしたためと考えられる。 The welded joint of test number J7 had a maximum recession of more than 30 μm. It is considered that this is because the internal pressure during welding was kept constant.

以上、本発明の一実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the above-described embodiment is merely an example for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately modifying the above-described embodiment without departing from the scope of the invention.

Claims (4)

オーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手の製造方法であって、
互いの端部を突合せた一対の鋼管の内側にバックシールドガスを供給しながら、溶接トーチを用いて外側から周方向にガス・タングステン・アーク溶接をする工程を備え、
前記溶接トーチの姿勢に基づいて、前記一対の鋼管の内圧を変更し、
製造されるオーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手は、溶接部の全周にわたって表裏面に30μm以上の凹みが存在せず、690MPa以上の引張強さを有する、オーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手の製造方法。
A method for manufacturing an austenitic stainless steel pipe welded joint, comprising:
A step of performing gas-tungsten-arc welding in the circumferential direction from the outside using a welding torch while supplying back shield gas to the inside of a pair of steel pipes whose ends are butted against each other,
changing the internal pressure of the pair of steel pipes based on the attitude of the welding torch ;
A method for producing an austenitic stainless steel pipe welded joint, wherein the produced welded joint for austenitic stainless steel pipe does not have a dent of 30 μm or more on the front and back surfaces over the entire circumference of the welded part, and has a tensile strength of 690 MPa or more .
請求項1に記載のオーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手の製造方法であって、
前記溶接トーチの先端が下向きのときの前記一対の鋼管の内圧が、前記溶接トーチの先端が他の向きのときの前記一対の鋼管の内圧よりも大きくなるようにする、オーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手の製造方法。
A method for manufacturing an austenitic stainless steel pipe welded joint according to claim 1,
A welded joint for austenitic stainless steel pipes, wherein the internal pressure of the pair of steel pipes when the tip of the welding torch is oriented downward is greater than the internal pressure of the pair of steel pipes when the tip of the welding torch is oriented in another direction. manufacturing method.
請求項1又は2に記載のオーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手の製造方法であって、
前記一対の鋼管の内圧が0.1~0.9kPaである、オーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手の製造方法。
A method for manufacturing an austenitic stainless steel pipe welded joint according to claim 1 or 2,
A method for manufacturing an austenitic stainless steel pipe welded joint, wherein the internal pressure of the pair of steel pipes is 0.1 to 0.9 kPa.
請求項1~のいずれか一項に記載のオーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手の製造方法であって、
溶接開始からの時間経過に基づいて、前記溶接トーチに供給する電流の大きさを変化させる、オーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手の製造方法。
A method for manufacturing an austenitic stainless steel pipe welded joint according to any one of claims 1 to 3 ,
A method for manufacturing an austenitic stainless steel pipe welded joint, wherein the magnitude of the current supplied to the welding torch is changed based on the elapsed time from the start of welding.
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