JPH01178367A - 鋼管内面溶接の終端割れ防止方法およびその装置 - 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１ 本発明は、ＵＯＥ鋼管の内面サブ・マージ・アーク溶接
時の終端割れを防止する方法およびこの方法を好適に実
施することのできる装置に関するものである。

〔従来の技術］ 一般に自動溶接では、溶接部の終端割れを防止するため
、被溶接材を拘束する方法が行われている。この拘束方
法として特公昭５３−１２１５のように、溶接線に直交
する方向に押圧力を加える　□方法が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、鋼管の溶接のような３次元にわたる被溶接材に
このような拘束方法を用いることは困難である。またた
とえ可能であるとしても、大小がすな装置を必要とし、
かつ製造管のサイ°ズに対応するための多くの治具を必
要とする等の問題がある。

本発明は前記問題を解決した鋼管内面シーム溶接の終端
割れ防止方法およびその装置を提供することを目的と、
する。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は、溶接線に直交する方向に押圧力を与えるもの
ではなく、溶接線近傍の両側の終端付近を工具で挟み、
加圧クランプすることと、そのクランプ点の固接線のな
す角をその位置の製品管のなす接線の角より小さい角度
に傾転セットし固定することによって、終端部内面溶接
側に圧縮力を与えるように、曲げ拘束し溶接施工するこ
とを特徴とするものである。

次に、本発明方法を好適に実施することのできる本発明
装置は、管端部の溶接線両側近傍をクランプする少なく
とも１対のクランプ装置と、このクランプ装置を固定し
、かつこれを管軸に直交する面内で管半径方向に対して
傾動させるクランプ台と、このクランプ台の傾動角度固
定装置と、このクランプ台を昇降させ、クランプ台と切
離し可能な昇降装置とを備えたことを特徴とする鋼管内
面溶接の終端割れ防止装置である。

本発明では終端部の溶接割れを防止する装置がコンパク
トな寸法でよく、また、管サイズに対応することができ
るための多くの治具を必要としない。

〔作用〕

第１図は本発明の一実施例を示す装置の全体図で、（ａ
）は正面図、（ｂ）は側面図である。管９のシーム溶接
線１１の両側をクランプするバイブクランプ装置１（１
ａ、ｌｂ）はクランプ台２（２ａ、２ｂ）に固着されて
いる。クランプ台２（２ａ、２ｂ）は軸１０を中心とし
て回動することができる。クランプ台２（２ａ、２ｂ）
が互いに形成する角度（以下クランプ角という）を調整
できる。クランプ角を調整するためにウオームギア３（
３ａ、３ｂ）を備え、クランプ台２（２ａ、２ｂ）のク
ランプ角を固定するための固定シリンダ４がある。クラ
ンパ架台５はジヤツキ６によって昇降する。７は上記１
〜６までを含めた全装置を水平方向に走行させるための
車輪で８はそのレールである。走行の駆動装置は図示を
省略した。

次にこの発明の説明と共に作用を説明する。

本発明では終端部溶接割れを防止するため、第２図（ａ
）に示すように溶接側の内面側に圧縮力を与えるように
曲げ拘束して溶接施工し、管溶接部の溶接時に発生する
第２図（ｂ）に示す回度形を抑制する。クランプ角θ２
を第３図に示すように、下記（１）式で与えられる製品
管径によるクランプ位置の接線のなす角θ１　（管切線
角）より、管溶接部内面側に圧縮力を与えるように、小
さ（セットすることが必要である。

θ１　＝ｃｏｓ−１（Ｗ／　Ｄ）　・−−−（１）ただ
し θ１：管接線角（°） Ｗ：クランプ位置間の距離（ｍｍ） Ｄ：管径（ｍｍ） である。

設定クランプ角θ２としては下記（２）式に示す管接線
角θＩどの差Δ０が５°より小さい場合、第４図に示す
ように、管形状のばらつきも含めて十分な圧縮力が内面
側に働かず、溶接部終端割れを発生する場合が生ずる６ Δθ＝θｌ　−０２・・・・・・　（２）ただし θｌ：ｌ：縁角（°） ０２：クランプ角（°） である。

よって、設定クランプ角θ２は、少なくともΔθを５°
にする必要がある。またΔθを１５゜以上にセットする
と、第５図に示すように、クランプ装置ｌの開口寸法に
よっては管９がクランプ１内に入らなくなったり、加圧
クランプ角が小さいと管と工具間に、すべりが生じ拘束
できなくなる。

次にクランプ台の拘束としてクランプ台２を固定するた
めの固定シリンダ４は、第６図に示すように一端が扇形
になった楔形状１４をしており、クランプ台の楔形溝１
３に嵌合し、シリンダを引くことによって第７図及び下
記（３）式に示す摩擦力でクランプ台を固定することが
できる。第７図（ａ）は固定シリンダによる拘束力の説
明図、第７図（ｂ）はクランプ台拘束力の説明図である
。また固定シリンダは一端に扇形を有しているため、い
かなるクランプ角の時でも同様に固定できる機構となっ
ている。

（Ｐ１＋Ｐ２）　　・Ｌ１＝μｐａ　Ｌ２＋ｕＰ３／（
ｓｉｎθ＋ｇ　ｃｏｓθ）・Ｌｌ・・−・・・（３） ただし Ｐｌ：管・クランプ角（トン） Ｐ２：管溶接変形力（トン） Ｐ３：固定シリンダ引力（トン） μ：摩擦係数 Ｌｌ：クランプ位置中心距離（ｍ） Ｌｌ：固定シリンダ位置中心距ｍｌ（ｍ）θ：楔角度じ
） 固定シリンダ引力の値としては、第８図に示すように、
管溶接後、管シーム部が凹化変形する時の管溶接変形力
Ｐ２が３トンとなった時でも拘束できる力が割れ発生防
止のために最低限必要な力となる。

以上の条件のばかさらに、管とクランプ装置に滑りが生
じないための加圧クランプ角として最低２トンを加える
ことができ、クランプ位置としては、シームより１５０
ｍｍ以内の位置、クランプ奥行としては、管端よりｌ　
０ｍｍ以上の位置を押えることができる装置を用いるこ
とにより終端割れの発生を防止することができる。

［実施例］ 外径３０インチ、肉厚７ｍｍのＵＯＥｍ管の内面溶接時
に、第１図に示した装置を用いて本発明方法を実施した
。

クランプカニ３トン 管端からのクランプ奥行＋３０ｍｍ シームからのクランプ位置距離：１２０ｍｍクランプ角
：管切線角に対してΔθ＝７゜クランプ台固定シリンダ
引力＝８トン とし、クランプ台をクランプ角にセットした後に管をク
ランプすることにより管にクランプ角を付けて溶接を行
った。固定シリンダの引力は溶接変形力Ｐ２が３トンで
も耐えられる７５４トン（μ＝０．１２、θ＝１５’　
、Ｌ１＝１９０ｒｒ＋ｍ、Ｌ２＝３５０　ｍｍ）以上の
８トンの引力とした。以上の条件下で溶接施工した結果
、終端割れの発生もな（、良好に溶接することができた
。

また本実施例はＵＯＥｍ管の内面溶接時に用いた例を示
したが第９図に示すような、ある角度をもった鋼板２１
．２２同士の接合部２３の自動溶接時にも有効であるこ
とは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明は、溶接線近傍の管端付近の位置を管サイズに応
じたクランプで挟み、加圧クランプし、クランプ角を管
切線角より小さく拘束して溶接施工することによって終
端部の溶接割れを確実に防止することができる６ 従来管路端の溶接割れのために鋼管全体の溶接速度が低
く押えられていたが、本発明方法の採用により、溶接割
れの心配がなくなり、鋼管全体の溶接速度アップが可能
となり、生産性が向上した。

また、終端部溶接割れ欠陥部の切断除去による歩留りロ
スの低減等の直接的な効果も得られる。

本発明の装置は、上記方法を好適に実施することができ
大掛かりな装置とならず、コンパクトな寸法でよ（、ま
た管サイズ対応のための多くの治具も必要としない、有
効な装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の実施例のクランプ装置全体の（
ａ）正面図、（ｂ）側面図、第２図は溶接による管変形
の説明図、第３図は管接線角と設定クランプ角の説明図
、第４図（１設定クランプ角と管切線角との差による割
れ発生率の影響を示すグラフ、第５図はクランプ角によ
る工具と管の寸法取合いを示す説明図、第６図はクラン
プ台溝部及び固定シリンダの斜視図、第７図はクランプ
拘束力の説明図、第８図は、拘束力による割れ発生率の
影響を示すグラフ、第５）図は角度をもった鋼板同士の
溶接を示す説明図である。 ｌａ、１ｂ・・・クランプ装置 ２ａ、２ｂ・・・クランプ台 ３ａ、３ｂ・・・ウオームギア ４ａ、４ｂ・・−クランプ台固定シリンダ５・・・クラ
ンパ架台　　６・−・昇降ジヤツキ７・・・車輪　　　
　　　８−・−走行用レール９・・・管 １０・・・クランプ台回転軸 １１・・・溶接部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　鋼管内面溶接の終端割れ防止方法において、管端部
   の溶接線両側近傍をクランプし、該クランプ点の両接線
   のなすクランプ角を製品管の同点の接線角よりも小さい
   角度に固定して溶接施工することを特徴とする鋼管内面
   溶接の終端割れ防止方法。 ２　管端部の溶接線両側近傍をクランプする少なくとも
   １対のクランプ装置と、該クランプ装置を、管軸に直交
   する面内で管半径方向に対して傾動させるクランプ台と
   、該クランプ台の傾動角度固定装置と、該クランプ台を
   昇降させる昇降装置とを備えたことを特徴とする鋼管内
   面溶接の終端割れ防止装置。