JPH0195876A - オーステナイト系合金等の溶接方法 - 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］ 本発明はオーステナイト系合金等の溶接方法の改善に関
するものである。

［従来の技術］ 例えば、原子力機器、化学プラント、ＬＮＧプラント等
においては、耐食性、耐熱性、低温靭性の要求される溶
接構造物が多く存在する。

そのため、オーステナイト系ステンレス鋼や高Ｎｉ合金
のインコネル、ハステロイ等の材料が溶接金属として用
いられている。

これらの合金溶接材料を使用すると、溶接時に形成され
る溶融金属プールが冷却する際、粗大柱状晶等が生成す
ると、溶接部の超音波探傷検査時にノイズエコーが発生
し微小欠陥を検出することが困難となり、又高温側れが
発生し易い。

そのため、従来は第８図に示すように溶接トーチａの先
端に励磁コイルｂを配設し、励磁コイルｂに交流励磁電
流を流すことにより磁界Ｃを形成し、該磁界Ｃと溶接電
流とによるローレンツ力により溶融金属を撹拌して結晶
粒を微細化するようにしている。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、斯かる従来の装置では以下のような問題
点があり、実用性に欠けていた。

Ｑ）　　励磁コイルｂは約１００℃以上の温度に耐えら
れず、耐熱性、耐久性が非常に悪い。そのため、特別な
冷却装置が必要となる。

（ト）励磁コイルｂは構成上外径が約５０ｍｍφ以上と
なるために、溶接トーチａの先端及びアークの状況、プ
ールの様子を見る場合に邪魔になる。

０　交流励磁電流を励磁コイルｂに流すための特別な電
源ｄが必要となる。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は斯かる従来の問題点を解決し、小型で高性能化
すると共に長寿命とすることを目的とするもので、溶接
用トーチの先端部に、永久磁石により溶接アークの方向
に対して平行な磁界を形成し、溶接電源として交流電流
を使用し、前記磁界と交流溶接電流との間で方向の異な
るローレンツ力を交互に発生させて溶融金属を撹拌する
ことを特徴とするオーステナイト系合金等の溶接方法に
かかるものである。

［作　　　用］ 永久磁石により強力な磁界が容易に形成され、該磁界の
中を流れる交流電流により、方向の異なるローレンツ力
が交互に生じ、溶融金属が交流電流の周波数に比例して
撹拌され、結晶粒が微細化される。

永久磁石は小型で強力なものが安価に得られ、しかも熱
に強く、耐久性にも優れている。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明の方法の実施に使用する装置の一例であ
り、ティグトーチｌのセラミックノズル２の先端部周囲
に、円筒状の永久磁石３をＮ極がオーステナイト系合金
等の母材４側に向くよう装着し、該永久磁石３とセラミ
ックノズル２との間に磁気シールド５を挿入し、該磁気
シールド５の先端部を前記永久磁石３から突出させであ
る。

前記ティグトーチｌのタングステン電極６と母材４とに
矩形状交流溶接電源７からのパワーケーブル８．９を接
続し、第２図に示す矩形状交流溶接電流を供給し得るよ
うにしである。図示してないが、溶接用ワイヤ及びシー
ルドガス等を供給し得るようにしである。

第３図は本発明の方法の実施に使用する装置の他の例で
あり、前記装置例と略同様の構成において、円筒状の永
久磁石３°を、ティグトーチ１と母材４を挟んで対向す
るよう且つ、Ｎ極が母材４側に向くよう配置し、ティグ
トーチｌと永久磁石３°とが母材４に対し溶接線に沿っ
て相対的に同期して移動し得るようにしである。第３図
中、第１図と同一の符号は同一のものを示す。

第４図は本発明の第１実施例であり、前記永久磁石３を
装着した装置による配管ＩＯの突合せ溶接の例である。

本実施例の場合は、円筒状の永久磁石３のＮ極から出た
磁力線が磁気シールド５により下方に真直進み、磁束に
よりタングステン電極６を中心とする円筒状の磁界１１
が形成され、該磁界は母材の内部まで達する。矩形状向
流溶接電源７から所要の周波数に調整した矩形状交流溶
接電流をタングステン電極６と母材の間に流すと、該矩
形状交流溶接電流は、円筒状の上下方向の磁界ｌＯの中
を、タングステン電極６から母材へ放射状に方向を反転
しつつ流れる。

従って、磁界１１中を電流が流れることによって発生す
るローレンツ力の方向も、電流の極性の変化に同期して
逆転し、該逆転するローレンツ力により溶融金属に振動
が与えられ、該溶融金属が攪拌されて結晶粒が微細化さ
れる。

永久磁石３は例えば希土類鉄磁石等により１ＯＫＧ以上
の強力な磁場を形成することができ、著しく小型にする
ことができ、操作性が著しく向上する。又熱に弱いコイ
ルが存在しないため耐熱性に優れ、耐久性も著しく向上
する。

第５図は本発明の第２実施例であり、前記永久磁石別体
型の装置による狭開先の配管１０°の突合せ溶接の例で
ある。

本実施例の場合は、配管１０°の内面側に配置した円筒
状の永久磁石３°により、タングステン電極Ｂを中心と
する円筒状の磁界１１が形成され、開先部に挿入された
タングステン電極６から配＝　６− 管１０゛へ矩形状交流溶接電流が極性を逆転しつつ流れ
、ローレンツ力も交互に方向が逆転して溶融金属の撹拌
効果が生ずる。

従って、永久磁石３′が別体となっているため、ティグ
トーチ先端部は視界を遮るものがなく、溶接状況を確実
に把握することができ、作業性が著しく向上する。

第６図及び第７図は本発明の第３実施例であり、狭開先
超厚板溶接の例であり、開先底部の溶接には永久磁石別
体型の装置を用い、次いで開先上部の溶接に永久磁石一
体形の装置を用いる例である。

本実施例の場合も、前記各実施例と同様に溶接すること
ができる。

なお、本発明の溶接方法は上述の実施例のみに限定され
るものではなく、溶接用トーチはティグトーチばかりで
なく、消耗電極式のトーチ、プラズマトーチ等交流式の
トーチであればよいこと、永久磁石はＮ極又はＳ極のい
ずれかが母材側に向っていれば形状は問わず、平行に配
置してもよいこと、永久磁石はトーチ側でも反トーチ側
のいずれでもよいこと、交流溶接電流は必ずしも矩形状
でなくともよいこと、オートスナイト系合金ばかりでな
く、あらゆる合金の溶接に適用し得ること等本発明の要
旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ること
は勿論である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明の溶接方法によれば、下記の如
き種々の優れた効果を発揮する。

■　従来使用されていた励磁コイルを永久磁石に変える
ことにより、励磁コイルが１００℃程度の耐熱性であっ
たのに対し、永久磁石では３００℃程度の耐熱性が得ら
れ、耐熱性及び耐久性が飛躍的に向上する。

＜ＩＤ　　従来使用されていた励磁コイルでは７００Ｇ
程度の磁場しか得られなかったのに対し、永久磁石では
ｌ０ＫＧ程度の磁場が与えられ、小型化及び高性能化で
きる。

［相］　トーチ先端部に永久磁石を装着する場合でも、
励磁コイルタイプより小型で高性能となるため、溶接時
にアークの状況や溶融金属プールの状態を観察し易く、
操作性が著しく向上する。

■　永久磁石を使用するので、従来のようなコイル励磁
用の励磁電源が不要である。

■　矩形波交流溶接電源を使用すれば、パルス波形、周
波数が溶接条件に応じて自由に変えることができ、ステ
ンレスやインコネル等の材料に対し適正条件で溶接する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の実施に使用する溶接装置の一例
を示す図、第２図は第１図における矩形状交流溶接電源
から供給される矩形状交流溶接電流の特性図、第３図は
本発明の方法の実施に使用する溶接装置の他の例を示す
図、第４図は本発明の方法の第１実施例の説明図、第５
図は本発明の方法の第２実施例の説明図、第６図及び第
７図は本発明の方法の第３実施例の説明図であり、第６
図は開先底部の溶接状態を示し、第７図は開先上部の溶
接状態を示す図、第８図は従来のオーステナイト系合金
の溶接装置の一例を示す図である。 ■はティグトーチ、２はセラミックノズル、３．３°は
永久磁石、４は母材、５は磁気シールド、Ｂはタングス
テン電極、７は矩形状交流溶接電源、１０．１０°は配
管を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）溶接用トーチの先端部に、永久磁石により溶接アー
   クの方向に対して平行な磁界を形成し、溶接電源として
   交流電流を使用し、前記磁界と交流溶接電流との間で方
   向の異なるローレンツ力を交互に発生させて溶融金属を
   撹拌することを特徴とするオーステナイト系合金等の溶
   接方法。