JPH03238175A - チタンクラッド鋼の接合方法 - 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） 本発明はチタンクラッド鋼の接合方法に関し、特に海洋
構造物における脚柱のスプラッシュゾーン等を被覆する
チタンクラッド鋼の接合方法に係るものである。

（従来の技術） チタンは、耐食性にすぐれているため、化学プラントや
航空機部品などに使用され、その用途は拡大しつ＼ある
が、高価であることが実用上の制約となっている。これ
を解決する方法として、母材を鋼とし、表面をチタンと
したチタンクラッド鋼が近時使用されつＮあり、海洋構
造物における脚柱もその一例である。

海洋構造物の脚柱は、通常鋼管が用いられ、その表面に
は、海水腐食を防止するために塗装等の防食処理をして
いるが、海面のスプラッシュゾーンでは表面防食処理だ
けでは永年の海水スプラッシュに耐えられず、腐食が進
行する。そのために、スプラッシュゾーンには実開昭８
２−４４９４８号公報記載のごとく高耐食性のチタンク
ラッド鋼を巻回被覆してその防止を計っている。

従来、脚柱へのチタンクラッド鋼の回巻取付けは、チタ
ンクラッド鋼の端部を溶接し、固定することによって行
われているか、チタンと鋼との溶接接合は困難であり、
そのために種々の工夫がなされている。例えば第５図（
ａ）　、　（ｂ）はＦｅを主体とする母材２，２′の上
面に商用Ｔｉ合せ材３３′を結合したチタンクラッド鋼
１の接合方法を示しているが、第５図（ａ）はクラッド
ｍｌの端縁４．４′の合せ材３，３′を切欠き、クラッ
ド鋼１の両端部４，４′を溶接７してから、合せ材３゜
３′と同質のＴｉ被覆利６を、切欠き部に載置し、合せ
材３，３′　と、この被覆材６を溶接７して、継手部を
構成している。しかし、この継手部において、母材端縁
４，４′表面と、被覆材６との間には、空隙ｉｏができ
、これに海水が浸入して母材の腐食が進行する。一方合
せ材３，３′　と、被覆材６の溶接に際し、母材の１部
が溶融し、これが溶接部７の溶着金属中に混入してＴ　
ｉ　Ｃ，Ｔ　ｉ　Ｎ等の化合物やＦｅ−Ｔｌ金属間化合
物の脆弱相を生成せしめ、これが原因となって割れが起
ることがある。

このような溶接脆弱相の形成を防ぐため、第４図（ｂ）
に示すように被覆材６は、合せ材３，３′と溶接せず、
たソ合せ材３，３′間を被覆載置するに止め、その上部
に押え材８で覆うと共にこれと合せ材３および３′とを
溶接接合すする継手がある。すなわち、押え材８は、合
せ材３，３′被覆材７と同様チタンで構成されており、
従って、溶接部９における前記脆化相の問題は起きない
。

しかしこの継手は合せ村上に押え板を溶接しているため
、この部分だけが突出しており外観が悪いと共に溶接距
離が長く中間部にふくれ等の変形が起る。また前記（ａ
）図に示した継手と同様、母材や被覆祠、さらには、押
え材にふくれが起きれば一層のことこれらの間に空隙が
でき、海水等の浸入を防ぐことができない。

（発明が解決すべき課題） このように従来のチタンクラッド鋼の接合継手部は、Ｆ
ｅを主成分とする鋼材とチタン材との溶接困難という本
来的な問題点の解決がなされておらず、特に海水中の構
造物に対する腐食防止をはかることは困難であった。

本発明は、このような従来のチタンクラッド鋼の継手部
・接合構造を改善するものであって、例えば特に海洋構
造物の脚柱におけるスプラッシュゾーンに巻回使用する
に際し、外観上問題のない構造にすると共に海水等の浸
入を防ぎ、耐食性のすぐれたチタンクラッド鋼の接合方
法を提供することを目的とする。

（課題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、 （１）　　Ｆｅを主成分とする母材と、ＴＩを合せ材と
してなるチタンクラッド鋼同志を接合するに際して、そ
れぞれのクラッド鋼端面に開先を設けて母材同志を突合
せ溶接し、これによって形成した母材溶着金属の表面と
合せ材端面との接合コーナー部分に溶着Ｃｏビードを形
成せしめ、あるいは耐熱性、断熱耐火材（セラミックス
）を塗布せしめ、前記母材溶着金属表面に載置し、これ
を閉塞するＴＩ被覆材を前記合せ材とＣｏ溶加材を用い
て溶接することを特徴とするチタンクラッド鋼の接合方
法、 （２）　　Ｆｅを主成分とする母材と、Ｔｌを合せ材と
してなるチタンクラッド鋼同志を接合するに際して、そ
れぞれのクラッド鋼の端縁部にＴｉ合せ材がない母材露
出部を設け、この露出部を突合せ溶接して接合すると共
に該露出部表面と合せ材との接合コーナー部に溶着Ｃｏ
ビードを形成せしめ、あるいは高温耐熱性、断熱性の耐
火物を塗布せしめ、前記接合露出部に載置し、これを閉
塞するＴｉ被覆材を、前記合せ材とＣｏよりなる溶加材
を用いて溶接することを特徴とするチタンクラッド鋼の
接合方法、および（３）前記接合したＴｉ被覆材の両端
側の母材側端面において、Ｔｉ被覆材との接面側近傍に
、少くともＴｉ被覆材の長さに亘ってＣＯバンドを溶着
し、さらに該バンド上からＴｉ被覆材の側端面の少くと
も１部までを溶着Ｔｉで被覆接合したことを特徴とする
チタンクラッド鋼の接合方法を要旨とする。

以下本発明の詳細な説明する。

チタンクラッド鋼は化学プラントや海洋構造物などの部
品として、腐食性環境に使用される。すなわち、チタン
は耐食性があるが、高価であり、従って腐食雰囲気に露
出しておれば、その反面は、高価なチタンは必要ないか
らである。重ね合せる鋼は強度部材としての役割を果た
し、チタンと比較して安価である。通常鋼は母相として
使用され、構造部材として目的の強度を保持するために
、低炭素鋼、高張力鋼、あるいはステンレス鋼などが用
いられる。本発明のチタンクラッド鋼の母材がＦｅを主
成分と表現したのは、この意味をもつものであり、また
チタンは、通常商用される純チタンであって、Ｊ工Ｓに
規定される１種〜３種の何れでもよい。

第１図（ａ）〜（ｆ）は、本発明の接合方法による継手
部の実施例を示すものであり、便宜上２枚のチタンクラ
ッド鋼を用いた例で説明する。すなわち、Ｆｅを主成分
とする鋼よりなる母材２，２′とＴｉよりなる合せ材３
，３′で構成するチタンケ クラッド鋼１．１′　は、第４図の従来法と同様、その
端部４．４′に合せ材３，３′のない母材露出部（合せ
材切欠き部）　１１．１１’　を設けてあり、母材２，
２′　はこの端部４，４′を通常の方法で溶接接合５す
る。本発明は、第１図（ａ）に示すように、両端部４，
４′を接合した後、あるいは、接合前において、母材端
部４，４′面と、合せ材３．３′の接合コーナー部１２
．１２’にＣｏビード１３、１３’　を溶着させること
に一つの特徴がある。

このＣｏビード１３．１３’　は、下記するようにＴｉ
被覆材との開先に、母材露出面がなくするための幅が必
要であり、しかも薄く、均一な厚さで敷設されることが
好ましい。そのためにはＴＩＧ溶接で溶は込みの浅いビ
ードを形成する方法が、Ｆｅ　−Ｃｏ−Ｔｉと溶融溶接
されるために強度もあり、好ましいが、これに限定する
ものではなく、Ｃｏ蝋接によってもよい。尚ここで溶は
込みを浅くする意味は、Ｆｅ−Ｃｏ合金をＣｏリッチに
するためであり、逆にＦｅリッチとなると後のＴｉの溶
接の際に脆弱相を生成してしまうからである。

従って、ここでの合金組成は、Ｆｅ４０以下、Ｃ０６０
以上が好ましい。またビード幅としては後のＴＩＧ溶接
で、ＴｉとＦＢが混合しない幅であれば良い。

次に第１図（ｂ）に示すように、本発明継手部には、切
欠き部１１に被覆材６を挿入載置する。被覆材６は、合
せ材３．３′　と同質のチタン材であり、合せ材３，３
′　と、被覆材６とで長さ方向に開先１４、１４’が構
成されるよう、切欠き部１１の幅より些かに小幅にして
いる。被覆材６が定位置に載置されたとき、コーナー部
１２の溶着Ｃｏビード１３１３′　は、前記開先１４．
１４’の底部を塞ぐようになっている。その後、（Ｃ）
図に示すように、ｃ。

金属の溶加材を用いて、合せ材３および３′と被覆材６
とを溶接接合する。この溶接方法は、通常の溶接方法で
よいが、溶接部の酸化あるいは窒化を防ぐことからＴＩ
Ｇ溶接法の採用が好ましい。

（ｅ）図において１５．１５’はＣＯ金属溶接部を示す
。

この溶接に際し、前記したように、開先１４．１４’底
部には、溶着したＣｏビード１３．１３’が敷設してい
るため、この開先部分は母材と遮断されており合せ材と
被覆材をＣｏ溶接しても、母材が溶けて溶接部１５＋　
１５’　に溶込むことがない。従って、本発明の溶接部
１５．１５’　は、母材成分に基づく脆化物を生成する
ことがないので、これに起因する欠陥を防止することが
できる。

尚本発明において前記したコーナー部１２に高耐熱性お
よび断熱性のＡρ２０３等よりなる耐火材を塗布あるい
は貼着してもＣｏビードと同様の役割を果たすことがで
きる。

上記本発明方法によっても、空隙１０の形成を無くする
ことはできない。しかし、本発明は、この空隙ｌＯを、
第１図（ｅ）に示すように無害化することにもう一つの
特徴を有する。すなわち同図（Ｃ）のように被覆剤６を
溶接して構成したクラッド鋼１の母材側端面Ｓにおいて
、（ｄ）図に示すように、少くとも被覆材６の溶接部１
５と１５’間に亘って、しかも被覆材６近辺の成る幅に
Ｃｏ金属バンド１６を溶着形成させ、更に（ｅ）図に示
すように、このＣｏバンド１６の上部から、少くとも被
覆材６の端面Ｓ２の一部に亘り、Ｔｉ溶着金属１７で被
覆し、母材側端面と、合せ材側端面とをＣｏバンド１６
を介して架橋接合して空隙１０を被覆する。第２図は、
第１図（ｅ）のＡ−Ａ線断面図であり、母材端面Ｓ１の
溶着Ｃｏ１５と、その表面から被覆材６の端面Ｓ２にか
けてＴｉ溶着金属で架橋接合している状況を示している
。溶着ＣｏバンドおよびＴｊ架橋接合は、ＴＩＧ溶接法
、あるいは蝋接法などで形成することができる。このよ
うに、母材端面に下地材としてあらかじめＣｏ金属がバ
ンド状に接合しているため、架橋接合するＴｉの溶着材
中には母材成分が直接溶は込むことがない。すなわち、
Ｔｉ溶着材には、母材成分の溶は込みに起因する脆化相
が生成せず、Ｃｏを介して母材と、被覆材および合せ材
と強固に固着すると共に、空隙１０を塞いで、海水等の
浸入を完全に防ぐことができる。

第３図は本発明の別の例である。すなわち第１図の方法
はチタンクラッド鋼１の端部に合せ材のない露出部４を
設けているが、この露出部は必ずしも設ける必要がなく
、第３図に示すように、クラッド鋼端部に母材合せ材か
らなる開先を構成し、まず母材２，２′の突合せ部を溶
接する。すなわち合せ材３．３′を残して母材のみを溶
接した後１ その溶着金属５の表面５′と合せ材の交叉部分にＣｏビ
ード１３．１３’を形成する方法であり、その後は第１
図（ｂ）以下の工程で被覆材６、架橋接合１７を行うこ
とにより、第１図の方法と同様の効果を得ることができ
る。

第４図は海洋構造物脚柱ｔ７に巻回した本発明チタンク
ラッド鋼１の使用例であり、これを海水スプラッシュゾ
ーンに設置することにより、凹凸がないため外観を疎外
することなく、シかも脚柱の波による浸食を保護し、そ
の長寿命化に役立つことができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は、チタンクラッド鋼の接
合を、脆化相を生成させることなく十分な強さで可能と
し、その接合継手部の耐食性も十分保持することができ
る。また、構造物の一部として外観を疎外することなく
、使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、（ｂ）　、　（ｃ）　、　（ｄ）およ
び（ｅ）は本発明接合方法の工程を示す説明図、第２図
は第１図（８）２ のＡ−Ａ線断面図、第３図は本発明によるチタンクラッ
ド鋼の一使用例、第４図（ａ）　、　（ｂ）は従来のチ
タンクラッド鋼の接合例を示す図である。 １・・・チタンクラッド鋼　　２．２′・・・母　材３
．３′・・・合せ材　　　　４，４′・・・端　部５・
・・溶　接　　　　　　　６・・・被覆材７・・・溶接
部　　　　　　　８・・・押え材９・・・溶接部　　　
　　　　ｌＯ・・・空　隙１１・・・合せ材切欠き部（
母材露出部）１２・・・接合コーナー部　　　１３・・
・溶着Ｃｏビード１４・・・開　先　　　　　　　１５
・・・溶接部１６・・・溶着ＣＯバンド １７・・・Ｔｉ溶着金属（架橋接合）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｆｅを主成分とする母材と、Ｔｉを合せ材として
   なるチタンクラッド鋼同志を接合するに際して、それぞ
   れのクラッド鋼端面に開先を設けて母材同志を突合せ溶
   接し、これによって形成した母材溶着金属の表面と合せ
   材端面との接合コーナー部分に溶着Ｃｏビードを形成せ
   しめ、前記母材溶着金属表面に載置し、これを閉塞する
   Ｔｉ被覆材を前記合せ材とＣｏ溶加材を用いて溶接する
   ことを特徴とするチタンクラッド鋼の接合方法。
2. （２）Ｆｅを主成分とする母材と、Ｔｉを合せ材として
   なるチタンクラッド鋼同志を接合するに際して、それぞ
   れのクラッド鋼の端縁部にＴｉ合せ材がない母材露出部
   を設け、この露出部を突合せ溶接して接合すると共に該
   露出部表面と合せ材との接合コーナー部に溶着Ｃｏビー
   ドを形成せしめ、前記接合露出部に載置し、これを閉塞
   するＴｉ被覆材を、前記合せ材とＣｏよりなる溶加材を
   用いて溶接することを特徴とするチタンクラッド鋼の接
   合方法。
3. （３）露出部表面と合せ材との接合コーナー部に高温耐
   熱性および断熱性耐火物を塗布したことを特徴とする請
   求項１あるいは２記載のチタンクラッド鋼の接合方法。
4. （４）前記接合したＴｉ被覆材の両端側の母材側端面に
   おいて、Ｔｉ被覆材との接面側近傍に、少くともＴｉ被
   覆材の長さに亘ってＣｏバンドを溶着し、さらに該バン
   ド上からＴｉ被覆材の側端面の少くとも１部までを溶着
   Ｔｉで被覆接合したことを特徴とするチタンクラッド鋼
   の接合方法。