JPH03180275A - 片面溶接工法 - 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、鋼板あるいは水圧鉄管などの管体を突き合わ
せ、開先部の裏側に裏当金を取り付けて行なう片面溶接
工法に関する。

〔従来の技術〕

従来トンネル内に水圧鉄管を据付ける際には、トンネル
内に単位長さを持つ鉄管を搬入し、互いに突き合わせて
仮付けした後、鉄管の内外面より溶接を行なって連結し
ている。しかし鉄管の内外面より溶接を行なうためには
、その作業スペースとして鉄管の外径より１ｍ以上（片
側５０ｃｍ以上）大きな直径のトンネルを掘削する必要
がある。更に鉄管溶接完了後に鉄管外面とトンネル内壁
面との間にコンクリートを充填するが、トンネルの外径
が大きいほど費用と時間が嵩む欠点があった。

そこで、水圧鉄管の据付けに際して、トンネルの掘削断
面を必要最少限にするため、鉄管の溶接を鉄管内面から
のみ行なう片面溶接工法が各種提案されている。これら
によるとトンネル掘削断面は鉄管外径より約６０の（片
側３０ｃｍ）程度大きなもので良く、工費及び工期を大
巾に節減されることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし従来提案されている片面溶接工法を検討すると、
例えば裏当金を用いず片面からのみ溶接する裏波溶接工
法では、第７図の（ａ）図に示すように突き合わした銅
母材す、　　ｂ間の開先部ｇにおいて初層の溶接ビード
５を形成した後、順次表面まで複数の溶接ビード６を積
層していく。ところで初層において完全な溶接ビードを
形成する必要があるが、第７図の（ｂ）図のように開先
部ｇのルート間隔ｒ及び目違いｍが大きいほど溶接時に
溶落ちが生じ、またルート間隔ｒが狭すぎると開先裏側
の母材が完全に溶けず融合不良を発生する。これらを防
止するためには、ルート間隔ｒ及び目違いｍなどの開先
条件を適切に保持する必要があるか、その許容範囲がき
わめて狭いもので、一般に開先条件の許容範囲としては
、ルート間隔２．０〜４．０ｍｍ１目違い２．０ｍｍ以
下内とされているため、工場製作時の切断開先加工、曲
げ加工及び歪矯正、また据付けを高精度で行なわねばな
らず、しかも鉄管の外面にガイドなどが設けてない当該
工法では、上記の条件を満足することは現場での作業上
甚だ困難であり、たとえ開先条件が規定内に収まったと
しても、溶接に際して高度の溶接技術が要求されるもの
である。

以上の問題を解決する方法として、初層における裏波ピ
ードの形成を容易にするために、開先の裏面にガラス繊
維状の裏当材を当てアーク溶接を行なう裏波溶接法が知
られているが、トンネル内での作業時には、裏当材の装
着のために作業員が鉄管外面の溶接箇所にまで行かねば
ならず、その分トンネルを大きく掘削することになり、
本来の目的から逸脱することになる。

以上の片面溶接工法の欠点を更に克服する手段として、
第８図（Ａ）図に示すように裏当金工法がある。これは
溶接する一方の母材すの裏側に平板よりなる裏当金７を
固着し、片面より溶接するもので、特に管体の場合に片
側のみに真当金を取付けると、相手の管体の挿入が困難
になるため、第９図図示の如く裏当金を半円周で２分割
して互いに接合するように設け、その裏当金が上下に位
置するように配して互いに挿入することによって据付け
、管体の内面より溶接する方法である。この方法である
と開先条件の許容範囲を前記方法よりも大きく取れ、工
場製作及び現地施工とも容易になるものである。

しかし上記裏当金工法による裏当金は平板よりなり、そ
の裏当金７と母材すが密着した場合には、第８図（Ｂ）
図の如く開先のルート部にブローホール８が発生し易い
ものであり、また真当金と母材間の隙間が大きくなると
、その隙間に溶接時のスラグが流れ込み、放射線透過写
真判定による検査時にブローホールと見分けが出来ない
支障を来す要因ともなる問題があった。

本発明は以上のような従来の片面溶接工法に生じる問題
点を省みながら、更に片面溶接工法を研究して、開先ル
ート部でのブローホールの発生がなくなり、溶接歪の技
量に係わらず正常な溶接が行なえる片面溶接工法を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による解決手段は、母材の裏面に溝部を備えた真
当金を、その溝部が開先部に相対向するように固着し、
銅母材と真当金との間で初層溶接を行ない、次いで多層
積層溶接を行なう方法による。

上記母材は平板であっても、また管体であっても良い。

〔実施例〕

本発明を具体的に説明すると、第１図に銅母材す、ｂの
基本的な突き合わせ状態を示しており、一方の母材すの
裏面に溝部１付きの裏当金２を、その溝部１が開先部ｇ
を跨ぐように溶接によって取付け、その開先部ｇに片側
より従来と同様に溶接を行なうものであるが、前記裏当
金２の厚さｔは６ｍｍ以上、長さＬは３０〜１００＋ｎ
ｍ程度が適当であり、また溝部１は切削加工または他の
方法によって設けるものであって、その巾Ｗを１０〜３
０ｍｍ５深さＤを０．４〜１．２ｍｍ程度に形成するこ
とが好ましい。

第２図は母材すとして管体３の場合を示すもので、双方
の管体３，３の互いに接合する端部の外面に半円に形成
した溝部１付きの裏当金２，２を取付け、双方の管体３
，３を互いに突き合わせてから管体３の内面より溶接す
るものである。この場合も溝部１付きの裏当金２，２を
前記寸法に形成し、しかもその内径は管体３の外径と同
一に形成するものである。また裏当金２は工場で取付け
るが、その際に第３図図示のように、半円の真当金２が
接合する相手の管体３に断面り字状をなす係止片４を取
付けておくことが好ましく、その内面を奥へ至にしたが
って低くなる傾斜面に形成してあり、現場で両管体３，
３を接合した際には、係止片４との間に裏当金２が挿入
すると共に、裏当金２を押さえ付けて管体３の外面に密
着するものである。

そこで上記管体３，３を開先部ｇにおいて内面より溶接
するが、初層ビード５の状態を第４図に示しており、実
験の試料はルート間隔ｒを５ｍｍとし、開先角度Ｏを６
０°にして行なったものであり、第４図におけるＡ図は
下向き、Ｂ図は立て向き、Ｃ図は上向き、Ｄ図は横向き
の各姿勢で溶接した状態を示している。また各姿勢によ
る各初層ビード５中に発生するブローホールの有無を、
溝部１の深さＯｍｍ、　０．４ｍｍ、　０．　８ｍｍ、
　１．　２ｍｍの各試料を得て放射線透過試験及び裏曲
げ試験によって実証したところ、第５図の図表に示す結
果が得られた。尚、図表中の○印はブローホール無し、
×印はブローホール有りを示す。

以上の図表からも明白になったが、溝部が無い裏当金で
あるとブローホールが発生するが、僅かな深さでも溝部
があればブローホールが発生しなくなり、良好な品質の
溶接部を確保することが出来る。ところで溝部の有無に
よって違いが生じる点について考察すると、鋼材よりな
る溝のない平板の裏当金を使用する際には、表面を研磨
してミルスケール（通称黒皮）を除去するが、完全さを
欠くことからブローホールが発生する。しかし本方法に
よれば溶接時に発生するガスを溝部１によって放出し、
ビード内への侵入を阻止することから、ブローホールの
発生を確実に防止するものである。

次に溝部１の深さを一定（０，４ｍｍ）にして、ルート
間隔ｇと目違いｍを変化して溶接した結果を第６図の図
表に示しているが、図表中の○印は良好を現わす。その
結果ルート間隔ｇは４〜１０關、目違いｍは最高１．４
ｍｍまでの範囲が適当であることが確認され、開先条件
の許容範囲を更に大きく取れることになる。

上記溶接法は、被覆アーク溶接、ＴＩＧ溶接、炭酸ガス
アーク溶接、ＭＩＧ溶接、ＭＡＧ溶接、その他公知のい
ずれのアーク溶接法であっても良い。また開先部の形状
は、■開先、■開先、Ｕ開先、その他公知の片面溶接で
用いられる開先形状にも適用される。

更に本発明による溶接工法は水平配設管、垂直配設管、
傾斜配設管のいずれにも用いることが出来る。また水圧
鉄管の如く管体の内面からの溶接に限ることがなく、例
えば鉄塔や煙突などの建設に際して、管体の内面に溝部
付き裏当金を取付け、管体の外面から片面溶接すること
も出来る。

上記の方法は管体について説明したが、管体に限らず母
材が平板であっても適用され、その際に使用する溝部付
き裏当金も平板のものを使用する。

また裏当金に設ける溝部の断面形状は図示の如く矩形だ
けでなく、円弧状その他適宜形状に形成したものをも包
含する。しかも裏当金の一方の母材より突出する先端部
を楔状に形成することにより、相手の母材に設けた係止
片４（第３図参照）への挿入が容易になり、接合する両
母材の目違いを些少に抑えられる。

本発明の片面溶接工法は、母材が鋼材に限らずその他溶
接司能な各種金属の溶接にも適用することが出来るもの
で、一般に溝部付き裏当金の材質が母材と同種材を用い
るのが原則であるが、異種金属を用いた場合であっても
、溶接材料等を考慮することによって可能であることか
ら、溶接に際して支障さえなければ、この異種金属同士
をも包含するものとする。

〔発明の効果〕

本発明による片面溶接工法によれば、溝部を有する裏当
金を用いて行なうものであるから、厳しい開先精度が要
求されずその許容範囲が広くても完全な溶接が行なえる
ことから、殊にトンネル内での管体溶接施工が著しく容
易になる。更に当該工法に用いることにより、ルート部
でのブローホールの発生が殆どなくなり、きわめて良好
な溶接部が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による片面溶接工法の基本的形態を示す
断面図、第２図は管体に対する片面溶接工法の施工状態
を示す斜視図、第３図は同じく管体に対する施工状態の
類例を示す断面図、第４図の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）
図は本発明の片面溶接工法による下向き、立向き、上向
き、横向きの初層ビードの状態を示す断面図、第５図は
裏当て金の溝部深さに対するブローホール発生有無の試
験結果を示す図表、第６図は本発明の片面溶接工法によ
るルート間隔と目違い量の変化に対する溶接結果の良不
良を示す図表、第７図の（Ａ）図は従来の裏波溶接によ
る多層溶接部を示す断面図、第７図の（Ｂ）図は母材の
突き合わせ状態の一例を示す断面図、第８図の（Ａ）図
は従来の裏当金溶接工法による開先部を示す断面図、第
８図の（Ｂ）図は従来の裏当金溶接工法による溶接状態
を示す断面図、第９図は従来の管体に対する裏当金溶接
工法の一例を示す斜視図である。 １・・・溝部　２・・・裏当金　３・・・管体　４・・
・係止片５・・・初層ビード　ｂ・・・母材　ｇ・・・
開先部ｒ・・・ルート間隔　ｍ・・・目違い７第 図 第 ４ 図 （ ） （ ） 第 図 溶 警 姿 熱 第 図 ０．２ ０．４ ０．６ ０．８ １．０ １．２ １．４ １．６ 目 違 い ｍ（Ｍπ） （Ａ） 第 図 （Ｂ） （Ａ、） 第 図 （Ｂ） 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、片面突合わせ溶接において、一方の母材の開先部に
   おける裏側に溝部付きの裏当金をその溝部が両母材間の
   開先部と対向する状態で固着し、両母材と溝部付き裏当
   金との間で初層溶接を行ない、次いで多層積層溶接を行
   なうことを特徴とする片面溶接工法 ２、前記母材が管体よりなることを特徴とする請求項１
   記載の片面溶接工法