JPH01166892A - ２極式エレクトロスラグ溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は極厚鋼板の溶接に採用されるエレクトロスラグ
溶接方法に関するものである。

［従来の技術］ エレクトロスラグ溶接は、溶接しようとする直立した母
材と水冷した銅当金で囲まれた空間内で、導電性をもつ
溶融スラグの抵抗熱を利用して溶接ワイヤを連続して溶
融、凝固させ、１回の溶接で継手を得る方法で、厚板、
特に極厚の鋼板の溶接に広く採用されており、このエレ
クトロスラグ溶接により厚板を立向自動溶接する方法と
しては、消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接方法と、非
消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接方法が知られている
。

上記エレクトロスラグ溶接方法で厚鋼板の突き合わせ立
向自動溶接を実施する場合において、母材としての厚鋼
板を対向させた状態で溶接する場合は、板厚大のために
、多数の電極ワイヤを使用したり、プレート電極や帯状
電極等を板厚に合わせて中空矩形断面に作った消耗ノズ
ルに通して使用し、銅当金を溶接すべき鋼板の開先の両
面を取り囲むように配し、■開先でエレクトロスラグ溶
接が行われる場合が多い。しかし、■開先の場合は、下
方から上方へ向って順次溶接が進行するにつれて、最初
に形成され且つ冷却の進行が早い下方部の溶接金属から
徐々に収縮が始まり、開先間隔を狭めようとする力が働
くが、この収縮を阻止しようとするものがないため、溶
接金属の収縮を阻止できない。

そのため、上記Ｉ開先による鋼板の突き合わせ立向溶接
の場合は、上記収縮により溶接部に大きな歪が生じる問
題がある。

かかる問題点を解決するために、従来、次のような溶接
方法が提案されている。

■　溶接すべき厚鋼板の突き合わせ部の開先をＸ型とし
、このＸ開先の一側面に平板状の第１水冷当金を、又、
他側面に開先の中央部まで突出した第２水冷当金をそれ
ぞれ配設し、第１水冷当金と第２水冷当金で囲まれた開
先内に消耗ノズルを挿入してエレクトロスラグ溶接し、
次いで、第２水冷当金を外してその位置に平板状の第１
水冷当金を配設、第１水冷当金で囲まれた開先の残部内
に消耗ノズルを挿入してエレクトロスラグ溶接する方法
、つまり、Ｘ開先で片面ずつ溶接する方法（特開昭５８
−６１９９０号公報）。

■　溶接すべき厚鋼板の突き合わせ部の開先をｖ型、Ｘ
型とし、■開先又はＸ開先を下方から上方へエレクトロ
スラグ溶接する方法（特開昭５４−２９４７号公報）。

■　溶接すべき厚鋼板の突き合わせ部の開先をＸ型とし
、Ｘ開先の両側面にそれぞれ水冷式銅当金を配設し、該
水冷式銅当金で囲まれた開先内にそれぞれ消耗ノズルを
挿入して両面を同時にエレクトロスラグ溶接する方法（
特公昭６０−５７４２９＠公報〉。

これらの各溶接方法は、いずれもＸ開先又はＶ開先によ
る両母材同士の当接部が溶接時の溶融金属の収縮による
開先間隔の挟まりを防止する働きをするため、前記した
如き収縮による溶接部の歪が大となることを抑えること
ができる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、上記■■■の各溶接方法の場合は、次のよう
な問題点がある。すなわち、 ■の溶接方法では、Ｘ開先の片面を溶接した後に他方の
片面を溶接するもので、エレクトロスラグ溶接を片方ず
つ２回に分けて実施するものであるため、能率が悪いと
いう問題があり、又、片面の溶接が先行することが突き
合わされた鋼板が溶接する側へ折れるような収縮力を受
けるが、Ｘ開先で鋼板は突張られているため、開先部が
反対方向へ突出するような力を受ける、という問題もあ
る。

■の溶接方法では、開先を■型又はＸ型とするものであ
るが、Ｖ型間光の場合は、適用板厚に限度があり、板厚
の大きいもの（たとえば、６０ｍ以上のもの）には不適
当であり、又、Ｘ型間光の場合は、前記■の溶接方法の
場合と同様に片面ずつ２回に分けて溶接するものである
ため、■の溶接方法と同様の問題がある。

又、■の溶接方法では、Ｘ開先の両面を消耗ノズル式エ
レクトロスラグ溶接で同時に溶接するものであるため、
第６図に示す如く、母材ｅの開先の両面に配設される銅
当金ａ、ｂは固定式で、溶接の進行に従い順次銅当金を
継足して行く方法が採られ、継足したときは該銅当金ａ
、ｂと溶融スラグＣの表面との間の深ざｆが図示の如く
深くなり、プールｄの外からの監視がし難い。又、Ｘ開
先の場合は、 ０）開先形成のための切断が３工程必要であること、 （へ）開先精度の確保が困難であること、Ｑ９開先が悪
いとき突き合わせ部の融合不良、肌のくい違いが生じ、
その修正に手間がかかること、 等の問題がおる。

そこで、本発明は、上記した従来のＸ開先、Ｖ開先によ
らないで溶接時の溶融スラグの収縮による開先の間隔挟
まりの問題をなくし、且つ開先形成が容易なエレクトロ
スラグ溶接方法を提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、厚鋼板を突き合
わせて立向自動溶接するエレクトロスラグ溶接方法にお
いて、厚鋼板の突き合わせ開先部に、所要厚さの鋼板を
厚鋼板の板厚方向中央部分に板幅方向へ延びるように挿
入してＨ型間光を形成し、該Ｈ開先部の両面側に銅当金
を配設し、少なくとも上記開先の片側の溶接を非消耗ノ
ズル式エレクトロスラグ溶接とし、１つの溶融プールを
形成させながらＨ開先の両側を同時に溶接して行く方法
とする。

［作　　用］ 溶接しようとする厚鋼板のＩ型開先部に鋼板を挿入して
Ｈ開先とするので、Ｘ開先形成に比し開先形成が容易に
なり、又、開先の少なくとも片側の溶接を非消耗ノズル
式エレクトロスラグ溶接とするので、銅当金は摺動式に
できて、該銅当金を溶融プールのところに位置できるこ
とになり、溶融プールの監視がし易くなる。

し実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図乃至第５図は本発明の溶接方法を実施する場合の
一例を示すもので、溶接しようとする厚板の鋼板１ａと
１ｂを突き合わせ立向溶接させるために端面同士を相対
向させる。一方の被溶接材である鋼板１ａの板厚方向の
中央部には、所要の板厚と板幅とした鋼板２を、上記鋼
板１ａの板幅方向に延ばして予め工場にて溶接させてお
き、鋼板１ａと１ｂを突き合わせたとぎに、両鋼板ｌａ
、　１ｂのルートギャップＧに上記鋼板２が挿入されて
Ｈ型開先を形成させるようにする。

上記鋼板１ａ及び１ｂと、挿入プレートとしての鋼板２
とからなるＨ開先の両側開先部３ａ、　３ｂを取り囲む
ように開先部３ａ側には上下方向へ摺動式の銅当金４を
配設すると共に、開先部３ｂ側には固定式の銅当金５を
配設し、これら画調当金ともに冷却水を流すようにした
水冷構造とする。

上記鋼板１ａの突き合わせ溶接側に工場溶接で固定され
た鋼板２は、突き合わせ立面溶接開始時に開先部３ａ、
３ｂが連通した１つの溶融プールが形成されるように下
端を鋼板１ａ、　ｌｂの幅より短かくして第２図及び第
３図に示す如く空所６を設け、片側の開先部に形成され
たプールが上記空所６を介して１つのプールが形成され
るようにする。

又、上記開先部３ａ内には、電極ワイヤ７を中空の非消
耗ノズル８に通してなるものを挿入配置し、他側の開先
部３ｂ内には、電極ワイヤ９を中空の消耗ノズル１０に
通してなるものに挿入配置し、上記非消耗ノズル８に通
した電極ワイヤ７はワイヤ送給装置１１により非消耗ノ
ズル８内を送給されるようにしである。

本発明のエレクトロスラグ溶接方法により厚鋼板１ａと
１ｂとを突き合わせ立向自動溶接させる場合は、先ず、
工場で鋼板２を溶接した厚鋼板１ａと厚鋼板１ｂとをＨ
開先を形成するように突き合わせる。この際、Ｘ開先の
場合は、開先形成のための切断工程が多くなるが、鋼板
２を挿入する本発明のＨ開先の場合は、鋼板２の存在に
より開先切断工程が減少して開先形成が容易になり、又
、第４図の如く開先が悪くなるときでも、鋼板２の先端
が厚鋼板１ｂに当接していればそのまま溶接することも
でき、又、図中破線の如く鋼板１ｂを切断して修正して
もよく、このとき、挿入プレートとしての鋼板２の幅寸
法が不足するときは該鋼板２を取り換えることにより開
先不良の修正を容易に行うことができる。又、この際、
Ｘ開先の場合の如き融合不良の問題はなく、肌のくい違
いも問題とすることなく溶接を開始できる。

次に、挿入プレートとしての鋼板２を有する厚鋼板１ａ
と端面をフラットとした厚鋼板１ｂとを突き合わせてＨ
開先が形成されると、該開先を取り囲むように片側に摺
動式の水冷銅当金４を、又、他側に固定式の水冷銅当金
５をそれぞれ配設して、片側の開先部３ａ内には電極ワ
イヤ７を送給装置１１により非消耗ノズル８を介して送
り込むようにし、反対側の開先部３ｂ内には電極ワイヤ
９を通した消耗ノズル１０を挿入させる。次いで、溶接
に際しては、先ず、非消耗ノズル８に通した電極ワイヤ
７と被溶接材である厚鋼板との間に接続した溶接用電源
により非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接を行わせる
。該非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接により片側の
開先部３ａが溶接、され始めることにより溶融スラグ１
２のプールが、鋼板２の下端部の空所６を通して反対側
の開先部３ｂ内に流出して１つの溶融プールとなる。こ
のスラグのプールの状態が安定すると、次に、開先部３
ｂ内に挿入した消耗ノズルによる消耗ノズル式エレクト
ロスラグ溶接をスタートさせる。上記において、非消耗
ノズル式の溶接を最初に行わせるのは、該非消耗ノズル
式の方が電流密度が高くて溶融速度が速く、その結果、
早く溶融プールが安定するし、又、非消耗ノズル式の方
は銅当金４が摺動式で、その上端部近くに溶融プール上
面が位置する状態にあってプールの監視がし易いことに
よる。

Ｈ開先の両面の両開先部３ａと３ｂが溶接されて行くに
従い非消耗ノズル式の方は電極ワイヤ７を順次送給しな
から摺動式の銅当金４を上昇させて行くことにより第５
図に示すように下方から上方へ順次溶接されて行く。こ
の際、挿入プレー１−である鋼板２は下端から順に溶融
されて行くので、両開先部３ａ、３ｂに通じる溶融スラ
グ１２による１つのプールが形成されながら溶接されて
行く。又、この際、溶接金属１４の収縮により開先間隔
が狭められるような力が働くが、鋼板２がこれを阻止す
るので、溶接金属１４の収縮を阻止できる。１３は溶融
金属である。

上記本発明の方法を実施するに際しては、第１図におい
て厚鋼板１ａ、ｌｂの板厚を王、挿入プレートとしての
鋼板２の板厚をｔ、厚鋼板１ａ。

１ｂのルートギャップをＧとするとき、６５ｍ≦Ｔ≦１
２０＃ ９Ｍ≦ｔ≦３２ｍ Ｇ中２５＃ の範囲で実施することができ、今、−例として、Ｇ　＝
　２５Ｎｒ１、ｔ　＝　１２ｍで表１に示す溶接条件で
溶接を実施した結果、溶接収縮変形は発生せず、継手性
能のよい溶接部が得られた。

表　　１ なお、上記実施例では、Ｈ開先の片側開先部゛３ａを非
消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接により、又、反対側
の開先部３ｂを消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接によ
り実施する場合を例示したが、両開先部３ａ、３ｂとも
に非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接で実施してもよ
い。

［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明の２極式エレクトロスラグ溶接
方法によれば、溶接しようとする厚鋼板を突き合わせ溶
接する場合の開先形成部に、所要厚さの鋼板を挿入して
Ｈ開先を形成させ、且つ該Ｈ開先の両面側を銅当金で取
り囲み、少、なくとも片側の開先部を非消耗ノズル式エ
レクトロスラグ溶接とし、両側の開先部を１つの溶融プ
ールを形成させながら同一の高さ位置に維持しつつ溶接
するので、次のような優れた効果を奏し得る。

（１）　　所要厚さの鋼板を挿入して］」開先とするの
で、Ｘ開先の如き開先形成のための切断の工程が不要で
開先形成が容易であり、製作が楽であると共に補修も容
易である。

（１１）上記（ｉ）における挿入プレートとしての鋼板
は、突き合わされる一方の厚鋼板に予め固定しておくこ
とができ、他方の厚鋼板と上記挿入プレートとしての鋼
板とのメタルタッチで組み立ててから現場溶接すること
になるので、組み立てが容易でのる。

（ｉｉｉ）　　従来の■開先に鋼板を挿入してＨ開先と
しているので、■開先の場合の欠点である溶接による収
縮歪を、上記挿入した鋼板による簡単な構成により減少
できて継手部の靭性を向上でき、又、挿入した鋼板の存
在により、該鋼板のないものに比し溶接速度がアップし
、それだけ入熱ωを減少できる。

（転）Ｈ開先の両面側を同時溶接するが、少なくとも片
側を非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接とするので、
常に溶融プールが１３動式銅当金の上端縁部で形成され
ることになって、溶融プールの表面と摺動式銅当金上端
縁と間の寸法を浅くすることができ、溶融プールの監視
がし易くなる。

（Ｖ）　　挿入板によりＨ開先を形成させることから、
Ｘ開先の場合の如き開先不良時の融合不良の問題はない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図は開先
部の斜視図、第３図は開先部の側面図、第４図は開先不
良の状態を示す説明図、第５図は溶接時の状況を示す断
面図、第６図は従来の両開先部の同時溶接の例を示す断
面図である。 ｌａ、ｌｂ・・・厚鋼板、２・・・鋼板、３ａ、３ｂ・
・・開先部、４．５・・・銅当金、７，９・・・電極ワ
イヤ、８・・・非消耗ノズル、１０・・・消耗ノズル、
１２・・・溶融スラグ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）厚鋼板を突き合わせて立向自動溶接するエレクトロ
   スラグ溶接方法において、厚鋼板の突き合わせ開先部に
   、所要厚さの鋼板を、厚鋼板の板厚方向中央部分に板幅
   方向へ延びるように挿入してＨ型開先を形成し、該Ｈ開
   先部の両面側に銅当金を配設して、少なくとも上記開先
   の片側の溶接を非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接と
   し、１つの溶融プールを形成しながら両側の開先部を同
   時に溶接することを特徴とする２極式エレクトロスラグ
   溶接方法。