JPH034305B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、比較的大断面のＨ形鋼の突合せ溶接
接合方法に関し、さらに詳しくは、土木、建築に
おける長さ50ｍ以上にも及ぶＨ形鋼杭または地下
溝造物の擁壁鉄骨などＨ形鋼を長尺化して用いる
場合の接合技術に関するものである。

〔従来の技術〕

Ｈ形鋼を突合せ接合して長尺物としたい場合従
来の方法は、Ｈ形鋼の突合せ部のフイレツト部に
スカラツプ（溶接線の交差を避けるために部材に
設ける扇形の切欠）を設け、ウエブをシールドメ
タルアーク溶接（手溶接）または炭酸ガス溶接な
どのガスメタルアーク溶接によつて下向溶接で接
合し、フランジは同様の溶接方法で立向溶接する
かまたはＨ形鋼を転回させて下向溶接で接合する
という方法であつた。

このような従来のＨ形鋼の突合せ溶接接合方法
では次の欠点があつた。

(イ) スカラツプ加工が必要で、スカラツプ加工し
たフランジ部を同一肉圧に仕上げる等の必要が
あり、多大の労力と時間がかかる。

(ロ) 接合部にスカラツプの断面欠損部があり、Ｈ
形鋼の力学的特性が低下する。

(ハ) フランジの手溶接またはガスメタルアーク溶
接は溶接作業に熟練者が必要であるばかりでな
く、開先加工も必要であり、立向溶接では作業
能率が悪い。

(ニ) フランジを下向で溶接する場合はＨ形鋼を転
回させることを要し、溶接変形を防止するため
にＨ形鋼を何回も転回させる必要があり、作業
中断が多く作業能率の低下が著しい。また、ア
ーク溶接のため溶接欠陥の発生率が高い問題が
ある。さらに50ｍ以上に及ぶ長尺のＨ形鋼を捩
れ等を生じることなく転回させるには大規模の
装置を備えなければならない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は以上の従来方法の問題点を解決したＨ
形鋼の突合せ溶接接合方法を提供することを目的
とするものであつて、 (1) ウエブのフイレツト部にスカラツプ加工を施
さないこと。

(2) ウエブを下向溶接し、Ｈ形鋼を転回させるこ
となくフランジを溶接すること。

(3) この場合、フイレツト部に未溶接部がないＨ
形鋼の完全な断面を有する溶接部を形成するこ
と。

を達成しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は次の(a)、(b)、(c)の各工程からなる技術
手段によつて上記問題点の解決を図ることを特徴
とする。

(a) 一方のＨ形鋼は端面を一平面に切断し、他方
のＨ形鋼の端面は、フイレツト部を一部含むフ
ランジを切り落して前記一方のＨ形鋼のフラン
ジ端面との間にエレクトロスラグ溶接開先を形
成する。また他方のＨ形鋼の突合せ端部のウエ
ブの先端を斜カツトし、ウエブ突合せ溶接部の
ルート間隔を隔てて前記一方のＨ形鋼のウエブ
端面に対向させて突合せ開先を形成する。そし
て、両端部がＨ形鋼のフイレツト部の形状に合
致する曲面をなす裏当て金をウエブ突合せ溶接
開先のルート部に取り付け、ウエブを下向溶接
する。

(b) このウエブ溶接のフランジに隣接する部分の
ビードをフイレツト形状に合致する形状に仕上
げる。

(c) 前記エレクトロスラグ溶接開先（対向するフ
ランジ端面間）のＨ形鋼内側部にＨ形鋼のフイ
レツト部に合致する形状の水冷銅当て金をそれ
ぞれ上下から当て、フイレツト部を含むフラン
ジをエレクトロスラグ溶接する。この場合、下
側の水冷銅当て金には、ウエブ溶接の裏当て金
が嵌合する切欠を設けておく。なお、フランジ
の外側部および底部に水冷銅当て金を当ててエ
レクトロスラグ溶接することは当然のことであ
る。

〔作用〕

上記の本発明の技術手段によれば、Ｈ形鋼を水
平に置いたまま、接合作業中にこれを転回するこ
となく突合せ溶接することができるので、どのよ
うな長尺のＨ形鋼でも容易に製作することがで
き、これをを転回させる治具や装置を要しない
上、ウエブ、フランジのそれぞれを最も適切な溶
接姿勢で溶接することができ、信頼性の高い溶接
接合部を形成することができる。

またフイレツト部にスカラツプを設ける必要が
なく、フイレツト部を完全な形状で欠陥のない溶
接金属で接合することができ、欠損や欠陥を生じ
ることがないので、Ｈ形鋼の断面性能をいささか
も低下させることなく、優れた突合せ溶接施工を
行うことができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を説明するためのＨ形
鋼の突合せ溶接接合部のセツト前の斜視図を示し
たものである。

一方のＨ形鋼１はその突合せ溶接接合すべき端
面２が一平面に切断されている。

他方のＨ形鋼１１はフイレツト部１２を一部含
むフランジ１３を切り落してフランジ端面１４を
形成し、このフランジ端面１４とＨ形鋼１のフラ
ンジ３の端面４との間に第２図に示すように、フ
ランジのエレクトロスラグ溶接のための鉛直開先
８０を形成させる。

また、Ｈ形鋼１１のウエブ１５の先端１６を斜
カツトし、これをＨ形鋼１のウエブ５と所要のル
ート間隔を介して対向させてウエブ突合せ開先７
０を形成する。Ｈ形鋼１のウエブ５は開先加工す
る必要がない。

このウエブ突合せ溶接開先７０のルート部に裏
当て金２１を当てる。この裏当て金２１はＨ形鋼
１１側に予め取り付けておけばよい。裏当て金２
１はその両端部がＨ形鋼１，１１のフイレツト部
の形状に合致する曲面形状２２をなしている。

以上の組み立てにおいて、ウエブ５と１５の間
の開先７０を下向溶接する。この下向溶接はシー
ルドメタルアーク溶接により手溶接してもよく、
ガスメタルアーク溶接例えば炭酸ガスアーク溶接
によつてもよい。もちろん、ロボツトによる自動
化溶接をすることが可能である。

ウエブ溶接が終了したら、ウエブ溶接金属のフ
イレツト部のビードをフイレツトの形状に合わせ
て仕上げる。この仕上げはフランジ部のエレクト
ロスラグ溶接の水冷銅当て金をフイツトさせるた
めのもので、ウエブ上側のみを下向姿勢で加工す
ればよいので、作業は容易である。またこの溶接
両端部にはセラミツクタブ等を用いれば端部は溶
接のままでよい。

次にフランジの端面４，１４が対向して形成し
ているエレクトロスラグ溶接の鉛直開先８０に水
冷銅当て金３１，４１，５１，６１を装着する。

フランジの内側の下側の水冷銅当て金３１は第
３図に示すように、Ｈ形鋼のフイレツト形状と合
致する曲面３２を上端に有し、ウエブ溶接の裏当
て金２１が嵌合する切欠３３を有し、フイツレツ
ト形状に密着してフイレツトの一部を含むエレク
トロスラグ溶接開先空間８０を形成する。すなわ
ち、切欠３３に裏当て金２１が嵌合されたとき、
裏当て金のフイレツト部形状と合致する曲面２２
は水冷銅当て金３１の曲面３２と一致する。水冷
銅裏当て金３１にはフランジ溶接時の余盛り用の
溝３４が設けられている。またフイレツト部で開
先８０の断面積が急変しないように斜面からなる
凹部３５を設けた。また水冷銅当て金３１を冷却
する冷却水の通路３６が設けられている。

フランジの内側の上側の水冷銅当て金４１はＨ
形鋼のフイレツト形状と合致する曲面を下端に有
し、フイレツト部および上記仕上加工されたウエ
ブ溶接ビードに密着して、フイレツト形状の一部
を含むエレクトロスラグ溶接開先空間８０を形成
する。余盛り用の溝や水冷構造は下側の水冷銅金
当て金３１と同様である。

第４図はフランジ外側の水冷銅当て金５１を示
した。余盛り用の溝５２や冷却用冷却水通路５３
が同様に設けられている。

第５図はフランジ下側の水冷銅当て金６１を示
したものである。エレクトロスラグ溶接の開始部
のプール６２を有し、開先側方の当て金３１，５
１に挟持されて取り付けられる。なお、水冷銅当
て金のかわりに鋼を用いた捨て当て金でもよい。

Ｈ−932×309×21×34.5のＨ形鋼を本発明方法
によつて突合せ溶接接合した実施例について説明
する。

第１図に示すようにＨ形鋼１，１１の開先加工
を行いこれを組み合わせて第２図に示す通りの開
先形状とした。第１図中に示した矢印は各部材の
組み合わせ時の移動方向を示したものである。

下記の条件で突合せ溶接施工した。

ウエブ開先： ベベル角度：35度 ルート間隔：６mm 裏当て金：FB−９×25 ウエブ溶接条件： 方法：CO₂ガスメタルアーク溶接 電流：300〜340A 電圧：28〜32V CO₂：20／分 フランジ開先： 開幅：25mm 水冷当て金：第３図〜第５図のもの フランジ溶接条件： 方法：エレクトロスラグ溶接 電流：380〜450A 電圧：38〜45V 以上の溶接結果をビード外観検査、マクロ写真
およびＸ線検査によつて調査したところ、フイレ
ツト部に未溶接部がなくしかも溶接内部欠陥がな
い極めて優れた溶接接合部を得たことが明らかに
なつた。

〔発明の効果〕

本発明のＨ形鋼の突合せ溶接接合方法は以上の
ように構成されているので、次の優れた効果を奏
する。

() Ｈ形鋼を水平に置いたまま、接合作業中に
これを転回させることなく突合せ溶接を実施す
ることができるので、大規模の転回治具や装置
等を要することなく、またＨ形鋼に曲げや捩り
を生じることなく、土木用、建築用の50ｍ以上
に及ぶ長尺のＨ形鋼を突合せ溶接することが可
能となつた。

() Ｈ形鋼の一方の端面のみ開先加工すればよ
く、またフイレツト部にスカラツプ加工を施す
必要がなく、開先加工手間が大幅に合理化され
た。

() フイレツト部に断面欠損のない優れた溶接
部を形成することができるので、Ｈ形鋼の断面
性能を低下させない。

() 下向溶接およびエレクトロスラグ溶接によ
つて施工するので、信頼性の高い優れた溶接部
を得ることができる。またエレクトロスラグ溶
接はフランジ厚さ16mm以上のＨ形鋼に好適に適
用でき、フランジの厚さが増すほどエレクトロ
スラグ溶接の効果が大きく、大型のＨ形鋼の接
合に適している。

() 熟練溶接作業者を必要とせず、また全自動
ロボツト溶接設計とすることができ、省力、低
コストとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のＨ形鋼の突合せ溶接
接合部のセツト前の斜視図、第２図は本発明の実
施例の開先形状を示すａ正面図、ｂ側面図、ｃ平
面図、第３図はフランジの内側の下側の水冷銅当
て金のａ正面図、ｂ側面図、ｃ平面図、第４図は
フランジ外側の水冷銅当て金のａ立面図、ｂ平面
図、第５図はフランジ下側の水冷銅当て金のａ立
面図、ｂ平面図である。 １，１１……Ｈ形鋼、２……端面、３，１３…
…フランジ、４，１４……フランジ端面、５，１
５……ウエブ、１２……フイレツト部、２１……
ウエブ裏当て金、３１，４１，５１，６１……水
冷銅当て金、７０……ウエブ突合せ溶接開先、８
０……フランジエレクトロスラグ溶接開先。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｈ形鋼の突合せ溶接接合方法において、 (a) 一方のＨ形鋼は端面を一平面に切断し、他方
   のＨ形鋼の端面は、フイレツト部を一部含むフ
   ランジを切り落して前記一方のＨ形鋼のフラン
   ジ対向端面との間にエレクトロスラグ溶接開先
   を形成すると共に、ウエブの先端を斜カツトし
   ウエブ突合せ溶接部のルート間隔を隔てて前記
   一方のＨ形鋼のウエブ端面に対向させて突合せ
   開先を形成し、該Ｈ形鋼のフイレツト部の形状
   に合致する曲面を両端部に持つ裏当て金を該ウ
   エブ突合せ開先のルート部に取り付け、ウエブ
   を下向溶接する工程と、 (b) 該ウエブ溶接のフランジに隣接する部分のビ
   ードをフイレツト形状に合致する形状に仕上げ
   る工程と、 (c) 前記エレクトロスラグ溶接開先のＨ形鋼内側
   部にＨ形鋼のフイレツト部に合致する形状の水
   冷銅当て金を当て、フイレツト部を含むフラン
   ジをエレクトロスラグ溶接する工程と、 からなることを特徴とするＨ形鋼の突合せ溶接接
   合方法。