JPH05293658A - 多電極片面サブマージアーク溶接法 - Google Patents

多電極片面サブマージアーク溶接法

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JPH05293658A
JPH05293658A JP12791992A JP12791992A JPH05293658A JP H05293658 A JPH05293658 A JP H05293658A JP 12791992 A JP12791992 A JP 12791992A JP 12791992 A JP12791992 A JP 12791992A JP H05293658 A JPH05293658 A JP H05293658A
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JP
Japan
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electrode
electrodes
submerged arc
arc welding
welding method
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JP12791992A
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Nobuyuki Ohama
展之 大濱
Shigeo Oyama
繁男 大山
Ryuichi Motomatsu
隆一 元松
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 多電極片面サブマージアーク溶接法により、
割れがなく形状も良好な裏ビードを形成し、あわせて満
足できる表ビードをも形成する。 【構成】 4電極8〜11を用い、第1電極8のワイヤ
径を4.8mmφ、第2〜4電極9〜11のワイヤ径を
6.4mmφとし、かつ、第2、第3電極9、10の極
間距離dを150〜250mm、第1、2電極8、9の
ワイヤのC量を0.04重量%以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、4電極を用いて行う高
能率な片面サブマージアーク溶接法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、厚板の高能率溶接法として片
面サブマージアーク溶接法が造船を中心にさかんに適用
されてきた。近年、造船所における溶接の自動化はすさ
まじいものがあり、片面サブマージアーク溶接法の適用
される大板継ぎの前後工程は以前に比べて大幅に能率ア
ップした。しかしながら、片面サブマージアーク溶接法
は約15〜20年全く同じ方法で行われてきた。一方、
効率化追求のレベルはますます高くなり、新たな片面サ
ブマージアーク溶接法の開発が切望されている。
【0003】ところで、従来の片面サブマージアーク溶
接法は、特公昭48−22572号公報や特公昭49−
38420号公報等に開示されているように、2または
3電極の溶接で、速度は板厚により多少の違いはあるも
のの40〜80cm/minである。能率をあげるポイ
ントとしては、この速度を大幅に上げることが片面サブ
マージアーク溶接法の最重要課題となっている。
【0004】片面サブマージアーク溶接においては、表
ビードはもちろんのこと、健全な裏ビードをも同時に形
成することが要求される。一般的に、高速化を達成する
ためには細径ワイヤを用いて高電流化することが考えら
れるが、いたずらに電流を上げると、裏ビードが出すぎ
てビードが不均一になり、極端な場合には横割れが発生
することになる。さらに、溶接速度が速いと裏ビード端
部にアンダーカットが発生し易くなる。加えて、高速ゆ
えに溶接金属の凝固が速く、図3(a)に示すように、
結晶の成長方向(デンドライト)が突合せになり、非常
に割れ易い組織となる。従って、片面サブマージアーク
溶接においては、高速化を追求して4電極を用いる技術
は未だ達成されていないのが現状である。
【0005】尚、ここでいう片面サブマージアーク溶接
法とは、図4(a)、(b)に示すように、突き合わさ
れた被溶接材1、1′の裏面に、銅当金2上に層状に散
布したバッキングフラックス4、または耐火性キャンバ
ス7内に収納したバッキングフラックス4をエアーホー
ス5等の押上機構により押圧しておき、表側より電極ワ
イヤ3、フラックス6を用いてサブマージアーク溶接を
行い、被溶接材の表側と裏側に同時にビード形成する溶
接方法である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、多電極片面
サブマージアーク溶接法において、割れがなく形状も良
好な裏ビードを形成するとともに、満足できる表ビード
をも形成する溶接法を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、多電極
片面サブマージアーク溶接法において、4電極を用い、
第1電極のワイヤ径を4.8mmφ、第2〜4電極のワ
イヤ径を6.4mmφとし、かつ、第2、第3電極の極
間距離を150〜250mm、第1、2電極のワイヤの
C量を0.04重量%以下とすることを特徴とする多電
極片面サブマージアーク溶接法である。
【0008】
【作用】本発明者らは上記事情に鑑み、種々検討した結
果、高電流・高速の片面サブマージアーク溶接において
健全な裏ビードを得るためには、以下の3点が必要であ
ることが明らかとなった
【0009】(1)裏ビードは第1、2電極によっての
み形成し、図2(a)に示すように開先ルート部の溶融
は第1電極で行い、第1電極で生成された溶融金属の押
し出しは図2(b)に示すように第2電極で行うこと。
【0010】(2)表ビードは第1、2電極から適正に
離れた第3、4電極によって形成すること。
【0011】(3)裏ビード形成の第1、2電極のワイ
ヤは、耐割れ性の観点からC量を低く限定すること。
【0012】以下、本発明について詳細に説明する。
【0013】まず、本発明においては4本の電極を用い
ることが必要である。これにより、第1、2電極で裏ビ
ードを形成し、第3、4電極で表ビードを形成し、必要
な溶着量を確保することが可能となる。5本では溶着量
の面から各電極の電流を低くする必要が生じ、溶接が不
安定となる。図1に本発明の実施態様を示す。
【0014】〔ワイヤ径の限定理由〕まず、第1、第2
電極のワイヤ径について述べる。溶着量を増やすには電
流密度を上げると効果があり、そのためワイヤ径を小さ
くすることが考えられるが、高速化のため高電流が必要
となり、細径の場合アークが集中し、ビードが凸にな
り、アンダーカットが発生し易い。従って、アークをソ
フトにし、ビードを広げるために第1、第2電極のワイ
ヤ径を太くする必要がある。ただし、第1電極は開先ル
ート部の溶融に寄与するため、ある程度のアークの集中
性が必要となる。そこで、市販ワイヤの径が4.0m
m、4.8mm、6.4mm、8.0mmのものについ
て図2(a)に示すような片面溶接を行った結果、4.
8mmでは良好な開先ルート部の溶融が得られたもの
の、4.0mmでは開先ルート部を完全に溶融したのみ
ならず、電極1本で凸なビードが生成し、また6.4、
8.0mmでは開先ルート部を全部溶融できなかった。
従って、第1電極のワイヤ径は4.8mmとした。
【0015】第2電極は、第1電極で生成された溶融金
属を押し出し、最終的に裏ビード形成を行う。このた
め、良好な裏ビードを得るためには第1電極より太いワ
イヤが必要となってくる。ただし、ワイヤ溶着量を確保
する点では6.4mmを超えると不十分であった。従っ
て、第2電極のワイヤ径は6.4mmとした。
【0016】つぎに、表ビードは第3、4電極によって
形成する。第3、4電極は融合不良およびスラグ巻き込
み等の内部欠陥の発生を防止し、必要な溶着量を確保す
る。ゆえに、良好な表ビードを形成するためには幅の広
いビードを得る必要があり、両電極ともできるだけ太い
ワイヤを用いる必要がある。この場合、6.4mmを超
えると電流密度の低下により十分な溶着量を確保するこ
とは困難であった。従って、第3、4電極のワイヤ径は
6.4mmとした。
【0017】なお、ここで言うワイヤ径は公称径を示し
ており、±0.2mm程度の誤差は本発明の効果を損な
わない。
【0018】〔第2、3電極の極間距離限定理由〕第
3、4電極は、同時に第1、第2電極で形成された溶接
金属を溶融し、図3(b)に示すようにデンドライトの
方向を上むきに制御する役割もある。しかし、第1、第
2電極で形成される溶融池(プール)の近いところに第
3電極が配置されるといわゆるワンプールとなり、第
3、4電極によるアークが裏ビード下端まで到達し、ビ
ードが出すぎる。従って、第3電極は第1、第2電極に
より形成されるプールの外側近くに配置する必要があ
る。本発明者等は第1、第2電極で形成されるプールの
長さを測定した結果、プールの長さは最大約150mm
であった。従って、第2電極と第3電極の距離は150
mm以上必要である。しかし、この長さが250mmを
超えると第1、2電極で生成した溶融スラグが完全に凝
固して、第3電極で安定したアークを発生することがで
きない。従って、第2電極と第3電極の距離は150〜
250mmに限定した。なお、ここで言う第2、3電極
の極間距離とは図1のdを示す。
【0019】〔第1、2電極ワイヤのC量限定理由〕第
1、2電極で形成された裏ビードは、凝固組織として割
れ易い上に母材の希釈および裏フラックスからの還元に
より、第3、4電極で形成された表ビードの部分に比べ
て著しくC量が高くなり、耐高温割れ性が劣る。この場
合、裏フラックスのC源としては組成はもちろんである
が、裏フラックスに添加する熱硬化性の樹脂があげられ
る。しかし、裏ビード成形のため熱硬化性樹脂の添加は
必須であり、除去は不可能である。そこで、ワイヤのC
量はできるだけ少なくする必要がある。従って、第1、
2電極のC量は極力少なくするが、生産性を考慮して
0.04重量%以下とした。
【0020】その他の組成はフラックス組成との関連で
選択されるものであるが、Mn:0.3〜3.2%、M
o:0.15〜0.75%の一種または二種を含有する
ワイヤが強度および靱性を確保する上で好ましい。
【0021】本発明溶接法は片面サブマージアーク溶接
法であり、溶接材料として表側フラックス、バッキング
フラックスおよび電極ワイヤを必要とするが、これら溶
接材料に関しては、目的に応じた適正な溶接金属を得る
ことのできるものであればそれらの組成については特に
限定されるものではない。即ち、表側フラックスとして
はSiO2 、Al2 3 、TiO2 、MnO、MgO等
の金属酸化物、CaF2 、MgF2 等の金属弗化物、C
aCO3 等の金属炭酸塩、Si、Mn等の脱酸剤、N
i、Mo等の合金剤あるいは鉄粉を適宜配合して作製さ
れたフラックスを用いればよい。フラックスタイプはメ
ルト形、ボンド形フラックスのいずれでもよい。バッキ
ングフラックスについても同様である。
【0022】以上本発明について詳述したが、本発明の
効果をさらに明確にするため、以下実施例について述べ
る。
【0023】
【実施例】表1に示す鋼板に対し、表2に示すワイヤ、
表3に示すフラックス、表4に示すバッキングフラック
スを用いて、9種類の片面サブマージアーク溶接を行っ
た。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】
【表3】
【0027】
【表4】
【0028】表3のフラックスは、原料粉を水ガラスを
用いて造粒した後、400℃×120minの条件でロ
ータリーキルンで焼成したボンドフラックスで、仕上が
りフラックスの粒度は12×100メッシュに整粒し
た。また、表4のバッキングフラックスは、図4(a)
に示した銅当金併用型のバッキングフラックスでボンド
形フラックスであり、原料粉を水ガラスで造粒、乾燥し
た後、フェノール樹脂をアルコールを溶媒として溶解
し、粘液とした後、フラックス粒子に被覆した。
【0029】溶接結果を表5、6に示す。溶接条件は第
1電極:1700A−35V、第2電極:1300A−
40V、第3電極:750A−40V、第4電極:70
0A−45V、150cm/minである。
【0030】
【表5】
【0031】
【表6】
【0032】本発明例であるNo.1〜4はいずれも良
好な溶接部を得ることができた。一方、比較例のNo.
5〜9の場合、溶接結果の欄に記入してあるように、満
足できる裏ビードの形成ができなかった。
【0033】尚、表5において、開先形状は図5に示す
形状を用いた。
【0034】
【発明の効果】本発明の多電極片面サブマージアーク溶
接法により、割れがなく形状も良好な表・裏ビードを形
成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明溶接法の実施態様を示す側面図である。
【図2】開先ルート部の溶融状態を説明するための正面
図である。
【図3】溶接金属のデンドライトの方向を説明するため
の正面図である。
【図4】片面サブマージアーク溶接法を説明するための
正面図である。
【図5】実施例に用いた開先形状を示す正面図である。
【符号の説明】 1、1′ 被溶接材 2 銅当金 3 電極ワイヤ 4 バッキングフラックス 5 エアーホース 6 フラックス 7 耐火性キャンバス 8 第1電極 9 第2電極 10 第3電極 11 第4電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多電極片面サブマージアーク溶接法にお
    いて、4電極を用い、第1電極のワイヤ径を4.8mm
    φ、第2〜4電極のワイヤ径を6.4mmφとし、か
    つ、第2、第3電極の極間距離を150〜250mm、
    第1、2電極のワイヤのC量を0.04重量%以下とす
    ることを特徴とする多電極片面サブマージアーク溶接
    法。
JP12791992A 1992-04-22 1992-04-22 多電極片面サブマージアーク溶接法 Withdrawn JPH05293658A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005246385A (ja) * 2003-11-20 2005-09-15 Oshima Shipbuilding Co Ltd 多電極片面サブマージアーク溶接方法
JP2005349407A (ja) * 2004-06-08 2005-12-22 Kobe Steel Ltd 片面サブマージアーク溶接方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005246385A (ja) * 2003-11-20 2005-09-15 Oshima Shipbuilding Co Ltd 多電極片面サブマージアーク溶接方法
JP4707949B2 (ja) * 2003-11-20 2011-06-22 株式会社大島造船所 多電極片面サブマージアーク溶接方法
JP2005349407A (ja) * 2004-06-08 2005-12-22 Kobe Steel Ltd 片面サブマージアーク溶接方法

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Effective date: 19990706