JPH0221910B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば高靭性鋼板の立向溶接に好適
な開先角度を有する突合せ継手の立向多層溶接法
に係る。

液化ガス貯蔵タンクや液化ガスを運搬する船舶
のタンクならび船体に用いられる低温用アルミキ
ルド鋼など、高靭性鋼板の溶接は、溶接熱影響部
の靭性を確保するため、溶接入熱量の上限値を例
えば10万ジユール／cm以下に制限して施工される
ものであり、その立向多層溶接では、入熱量の制
限から一般には手溶接法にて施工され、まれに細
径ワイヤを用いた短絡移行型のオシレート式
MIG溶接法が採用されているが、しかしこれら
の溶接法は非能率である上、特に板厚が大きくな
ると溶接技倆に起因する溶接欠陥の発生率が高く
なり、製品価値が低下する欠点がある。

一方従来溶接法の中でエレクトロガス溶接によ
る多層溶接の採用が考えられるが、溶接入熱量の
制限から各層の溶接に要する開先断面積を規定す
ると、例えばＶ型開先のように角度を有する開先
形状では、各層毎に開先巾が広がるので、溶着高
さを小さくする必要があり、溶着に必要な断面形
状が横長の台形となつて溶接が困難になり溶込み
不良を生じ易くなる。

この従来のエレクトロガス溶接法による溶接態
様を図示して説明すると、第１図〜第４図におい
て、０１は台形状の開先断面（Ｖ型開先）を形成
する２個の被溶接材、０２は初層溶着金属、０３
は２層目溶着金属、０４は初層溶接時に開先裏側
に配設された水冷銅当金、０５は初層溶接時に開
先の表側に配設され一部が開先内に挿入されて溶
接進行とともに上方に移動する水冷銅当金、０６
は２層目溶接時に開先の表側に配設されかつ溶接
進行にともなつて上方に移動する水冷銅当金、０
７は溶接される開先内にしかも下向に配設された
溶接トーチで、溶接進行とともに上昇しかつ溶接
電極０８に電力を供給しながらこれをガイドす
る。０１１は被溶接材の開先面、矢印ａは溶接進
行方行を示す。なおこの溶接法において例えば鋼
材を対象とする場合は通常炭酸ガスまたは炭酸ガ
スとアルゴンガスの混合ガス等の雰囲気中で溶接
される。

第５図は、上述のような溶接方法で溶接した場
合の溶接部の断面を示したもので、ｔは被溶接材
の板厚、ｈ１は初層溶着金属の肉厚、ｗ１は初層
溶着金属の幅、ｈ２は２層目溶着金属の肉厚、ｗ
２は２層目溶着金属の幅である。またＡ０２は初
層溶着金属０２の断面積、Ａ０３は２層目溶着金
属０３の断面積である。ここで上記ｗ１とｈ１お
よびｗ２とｈ２のそれぞれの関係はほぼ１対１
で、上記断面積Ａ０３は断面積Ａ０２よりも大で
ある。

このように従来法では、各層の溶着金属の肉厚
と幅がほぼ１対１になるような施工条件、すなわ
ち開先断面の縦巾と横巾がほぼ１対１になるよう
な条件下で施工される。これは、エレクトロガス
溶接法では、母材への溶込みが溶湯の対流とアー
クの輻射熱に依存しており、開先断面の縦幅と横
幅の比が１対１から大きく外れ矩形断面になる
と、長辺の両端部に溶込み不良を生じ易くなるた
め、第５図に示したように各層とも肉厚と幅の比
が１対１になるような相似形の溶着金属を積層し
て継手を形成するわけである。しかるにＶ形開先
では層を重ねるごとに開先断面積が大きくなつて
所要の入熱量を守れなくなり、このようなことか
ら従来法は溶接入熱量を制限する必要のある例え
ば高靭性鋼板などへの適用は不可能である。

本発明は叙上に鑑み、低入熱でしかも高能率、
高品質なエレクトロガス溶接による立向多層溶接
法を提供することを目的とし、開先角度を有する
突合せ継手をエレクトロガス溶接法により立向多
層溶接するにあたり、それぞれの層の開先幅ｗと
溶着金属の肉厚ｈとの関係が、ｗ＜ｈの場合は溶
接電極の先端を上記溶着金属の肉厚ｈと平行方向
にオシレートさせ、ｗ＞ｈの場合は溶接電極の先
端を上記開先幅ｗと平行方向にオシレートさせる
ことを特徴とする立向多層溶接法を提案する。

本発明の溶接法によれば、従来法の溶接電極の
先端をオシレートさせないで各溶接部断面のほぼ
中央に固定して溶接する方法に比べ、ビード幅ｗ
と溶着金属の肉厚ｈとの関係が１対１の関係にな
くても一定の溶接入熱量で溶接欠陥のない良好な
溶接部が得られる。また本発明の溶接法によれ
ば、溶接入熱量を限定しての溶接が可能で、高靭
性が要求される材質の立向多層溶接も容易にで
き、さらにビード数が少なくしかも溶接欠陥が発
生しにくいため、作業能率が高い。

本発明方法の一実施例を第６図および第７図に
ついて説明する。１は台形状開先断面（Ｖ型開
先）を形成する２個の被溶接材、１２は初層の溶
着金属で、Ａ１はその断面積、１３は２層目の溶
着金属でＡ２はその断面積、１４は３層目の溶着
金属でＡ３はその断面積、１５は４層目の溶着金
属でＡ４はその断面積を示す。ｗ１，ｗ２，ｗ
３，ｗ４は各層のビード幅を示し、ｈ１，ｈ２，
ｈ３，ｈ４は各層の溶着金属の肉厚を示す。なお
Ａ１〜Ａ４の、それぞれの溶着金属断面積は、溶
接入熱が一定であればほぼ同じである。

第７図のイ，ロ，ハ，ニはいずれも溶接電極先
端のオシレート方向を示す。オシレート方向は、
第６図に示したビード幅ｗ１〜ｗ４と溶着金属の
肉厚ｈ１〜ｈ４との関係に対応しているもので、
溶着金属の肉厚がビード幅よりも大きい場合は溶
着金属の肉厚方向にオシレートし、ビード幅が溶
着金属の肉厚よりも大きい場合はビード幅方向に
オシレートすることを示している。なおオシレー
トの位置は第７図に示すごとく、溶着金属のビー
ド幅のほぼ中央または溶着金属の肉厚のほぼ中央
とする。即ち本発明方法は、板厚ｔに対して各層
の溶接入熱量を一定の範囲に限定して溶接する。

いま板厚ｔに対して１パスで１層を形成させる
場合、各層の溶接入熱量Ｑ〔ここでＱはアークが
ビードの単位長（１cm）当りに発生する電気的熱
エネルギーで、アーク電圧Ｅ（ボルト）、アーク電
流Ｉ（アンペア）、溶接速度ｖ（cm／分）とし、Ｑ
＝60×E1／ｖ（ジユール）の式で算出された値と
する〕の上限値を限定すると、おのずから１層溶
接に許容される溶着金属の断面積が決まる。そこ
でこの溶着金属の断面積を板厚ｔに当てはめてみ
ると、第６図のように、各層毎に溶着金属の肉厚
ｈとビード幅ｗとの関係が異つてくる。

即ち第６図において溶着金属断面積Ａ１，Ａ
２，Ａ３，Ａ４が互にほぼ同じであるから、開先
の表側が広がつているＶ型開先では、ビード幅は
ｗ１＜ｗ２＜ｗ３＜Ｗ４の関係にあるのに対し、
溶着金属の肉厚はｈ１＞ｈ２＞ｈ３＞ｈ４の関係
にある。しかるに各層毎のビード幅と溶着金属の
肉厚との関係が、例えば初層ではｗ１＜ｈ１の関
係にあるのに対し、２層目〜４層目はｗ２＞ｈ
２，ｗ３＞ｈ３，ｗ４＞ｈ４の関係にあつて、層
を重ねる毎にビード幅ｗが大きくなり、溶着金属
の肉厚ｈは逆に小さくなる。

このように、各層毎に溶着金属の断面形状が変
化する場合、安定した溶接性と溶接作業性とを確
保して良質の溶接部を得るために、必要とする溶
着金属断面形状に対応してアーク点のオシレート
即ち溶接電極先端のオシレートを行うのである。
溶着金属の肉厚ｈとビード幅ｗとの関係におい
て、ｈ＞ｗの場合は溶着金属の肉厚方向に溶接電
極の先端をオシレートさせ、ｈ＜ｗの場合はビー
ド幅方向にオシレートさせる。なおオシレート幅
は、溶着金属断面積の大きさに比例することはい
うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は従来溶接法の説明図で、第１
図は初層溶接の要領図、第２図は第１図の−
線に沿う断面図、第３図は２層目溶接の要領図、
第４図は第３図の−線に沿う断面図、第５図
は溶接部の断面図、第６図は本発明方法における
溶接部の断面図、第７図は本発明方法における溶
接電極のオシレート方向を示す説明図である。 １：被溶接材、１２〜１５…各層溶着金属、イ
〜ニ：オシレート方向。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 開先角度を有する突合せ継手をエレクトロガ
   ス溶接法により立向多層溶接するにあたり、それ
   ぞれの層の開先幅ｗと溶着金属の肉厚ｈとの関係
   が、ｗ＜ｈの場合は溶接電極の先端を上記溶着金
   属の肉厚ｈと平行方向にオシレートさせ、ｗ＞ｈ
   の場合は溶接電極の先端を上記開先幅ｗと平行方
   向にオシレートさせる条件と、板厚ｔに対して各
   溶接層の溶接入熱量を一定にし、各溶接層の溶着
   金属断面積をほぼ同じとする条件とを組合わせて
   溶接することを特徴とする立向多層溶接法。