JPH06285639A - クラッド鋼管の内面シーム溶接方法 - Google Patents
クラッド鋼管の内面シーム溶接方法Info
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- JPH06285639A JPH06285639A JP7487493A JP7487493A JPH06285639A JP H06285639 A JPH06285639 A JP H06285639A JP 7487493 A JP7487493 A JP 7487493A JP 7487493 A JP7487493 A JP 7487493A JP H06285639 A JPH06285639 A JP H06285639A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高合金系溶接ワイヤーを使用するクラッド鋼
管の内面溶接において、ビード形成能が優れ、且つ溶接
欠陥及びスパッター付着の少ないＭＩＧ溶接法を提供す
る。 【構成】 中間層の溶接電極を溶接線方向に対して直角
方向にウィービングさせ、後行電極には２本の溶接ワイ
ヤーを溶接線方向に直角に配置して溶接を行う。 【効果】 溶接欠陥及びスパッター付着の防止と表面酸
化の少ない溶接部が得られるため、従来のＴＩＧ溶接法
に比較して大幅な溶接能率の向上が可能となる。
管の内面溶接において、ビード形成能が優れ、且つ溶接
欠陥及びスパッター付着の少ないＭＩＧ溶接法を提供す
る。 【構成】 中間層の溶接電極を溶接線方向に対して直角
方向にウィービングさせ、後行電極には２本の溶接ワイ
ヤーを溶接線方向に直角に配置して溶接を行う。 【効果】 溶接欠陥及びスパッター付着の防止と表面酸
化の少ない溶接部が得られるため、従来のＴＩＧ溶接法
に比較して大幅な溶接能率の向上が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は低合金鋼の表層部に耐食
性の優れたステンレス鋼や高Ｎｉ系合金鋼を圧延圧着な
どによって接着させたクラッド鋼板を用い、ＵＯＥなど
の方法によってクラッド鋼管を製造するための内面シー
ム溶接方法にかかわるものである。
性の優れたステンレス鋼や高Ｎｉ系合金鋼を圧延圧着な
どによって接着させたクラッド鋼板を用い、ＵＯＥなど
の方法によってクラッド鋼管を製造するための内面シー
ム溶接方法にかかわるものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、石油資源開発環境が厳しくなって
おり、敷設されるラインパイプなどにも耐食性が要求さ
れるようになってきている。しかし、敷設されるライン
パイプを全てステンレス鋼や高合金鋼で製造すると、そ
のコストは非常に膨大となるばかりでなく、その強度が
低合金鋼よりも低いため、強度上その肉厚を厚くする必
要があるため不利となる。そのため、経済的に実用化を
図るべく、耐食性が要求される内面側をステンレス鋼や
高Ｎｉ系合金鋼とし、残りの外面側には従来の低合金鋼
を使用し、耐食性と強度を兼ね備えたクラッド鋼管が注
目されるようになってきている。
おり、敷設されるラインパイプなどにも耐食性が要求さ
れるようになってきている。しかし、敷設されるライン
パイプを全てステンレス鋼や高合金鋼で製造すると、そ
のコストは非常に膨大となるばかりでなく、その強度が
低合金鋼よりも低いため、強度上その肉厚を厚くする必
要があるため不利となる。そのため、経済的に実用化を
図るべく、耐食性が要求される内面側をステンレス鋼や
高Ｎｉ系合金鋼とし、残りの外面側には従来の低合金鋼
を使用し、耐食性と強度を兼ね備えたクラッド鋼管が注
目されるようになってきている。
【０００３】このクラッド鋼管は、ステンレス鋼や高Ｎ
ｉ系合金鋼と低合金鋼を圧延などによって圧着した後、
通常クラッド材が内側となるようにＵＯＥ法で管体を形
成し、長手方向の端面に開先加工を行い、該開先部分を
突き合わせて内外面をシーム溶接することでクラッド鋼
管が製造される。しかしながら、このクラッド鋼管の内
面溶接では、低合金鋼と高合金鋼が層状をなしているた
めに溶接上の問題を多く含んでいる。通常、低合金鋼の
開先部分は低合金用の溶接ワイヤー、高合金鋼の開先部
分には高合金用の溶接ワイヤーを用いて溶接がなされる
が、特に高合金鋼の開先部分の溶接では希釈率が少な
く、且つ溶接欠陥の少ない溶接を行う必要がある。
ｉ系合金鋼と低合金鋼を圧延などによって圧着した後、
通常クラッド材が内側となるようにＵＯＥ法で管体を形
成し、長手方向の端面に開先加工を行い、該開先部分を
突き合わせて内外面をシーム溶接することでクラッド鋼
管が製造される。しかしながら、このクラッド鋼管の内
面溶接では、低合金鋼と高合金鋼が層状をなしているた
めに溶接上の問題を多く含んでいる。通常、低合金鋼の
開先部分は低合金用の溶接ワイヤー、高合金鋼の開先部
分には高合金用の溶接ワイヤーを用いて溶接がなされる
が、特に高合金鋼の開先部分の溶接では希釈率が少な
く、且つ溶接欠陥の少ない溶接を行う必要がある。
【０００４】しかるに、ここで使用されている内面側の
溶接方法を例にとってみると、特開昭５９−１３７１９
１号公報では、ステンレスクラッド鋼管の溶接におい
て、突き合わせ部をＸ形開先とし、内面側はさらにステ
ンレス鋼部分をある幅まで減厚削除した２段開先とし、
低合金鋼開先部分をサブマージ法、ステンレス鋼の開先
部分を帯状電極でバンドアーク溶接を行って希釈率を低
下させる溶接法を開示している。しかし、該法ではステ
ンレス鋼部の溶接前に低合金鋼溶接部のスラグ除去が必
要なために生産性の低下が懸念される。また、特開昭６
３−１００９５号公報には、Ｘ形開先の深さと角度を指
定し、内側炭素鋼部をＭＩＧ溶接、高合金削除部をサブ
マージで１ラン溶接を可能にすることが提示されてい
る。すなわち該公報には、鋼の突き合わせ部に炭素鋼の
内側開先と干渉しない幅を削除することが溶接時の希釈
率を低下させることを前提にＭＩＧ法とＳＡＷ法の組合
せで溶接速度の高速化を計っている。しかし、高合金鋼
開先部分へ通常のサブマージ溶接を適用した場合、高速
溶接を達成するためには溶接電流が高電流となり高希釈
が懸念される。さらに、特開昭６０−１５４８７５号公
報においては、２段開先の低合金鋼部分をサブマージで
溶接を行い、高合金鋼開先部分をＴＩＧ溶接で多層溶接
する方法が提案されている。しかし、該法も内面の低合
金鋼部溶接後にスラグ除去が必要なために生産性の低下
が懸念されることはもちろん、その後の台形状開先部分
へのＴＩＧ溶接の適用は特に開先コーナー部に溶接欠陥
が発生しやすい可能性がある。また、ＴＩＧ溶接では溶
接速度が１０ｃｍ／ｍｉｎ程度と溶接時間が長くかか
り、ＵＯＥの製造能力自体の低下が避けられず増大する
需要には対応しにくいという問題点がある。
溶接方法を例にとってみると、特開昭５９−１３７１９
１号公報では、ステンレスクラッド鋼管の溶接におい
て、突き合わせ部をＸ形開先とし、内面側はさらにステ
ンレス鋼部分をある幅まで減厚削除した２段開先とし、
低合金鋼開先部分をサブマージ法、ステンレス鋼の開先
部分を帯状電極でバンドアーク溶接を行って希釈率を低
下させる溶接法を開示している。しかし、該法ではステ
ンレス鋼部の溶接前に低合金鋼溶接部のスラグ除去が必
要なために生産性の低下が懸念される。また、特開昭６
３−１００９５号公報には、Ｘ形開先の深さと角度を指
定し、内側炭素鋼部をＭＩＧ溶接、高合金削除部をサブ
マージで１ラン溶接を可能にすることが提示されてい
る。すなわち該公報には、鋼の突き合わせ部に炭素鋼の
内側開先と干渉しない幅を削除することが溶接時の希釈
率を低下させることを前提にＭＩＧ法とＳＡＷ法の組合
せで溶接速度の高速化を計っている。しかし、高合金鋼
開先部分へ通常のサブマージ溶接を適用した場合、高速
溶接を達成するためには溶接電流が高電流となり高希釈
が懸念される。さらに、特開昭６０−１５４８７５号公
報においては、２段開先の低合金鋼部分をサブマージで
溶接を行い、高合金鋼開先部分をＴＩＧ溶接で多層溶接
する方法が提案されている。しかし、該法も内面の低合
金鋼部溶接後にスラグ除去が必要なために生産性の低下
が懸念されることはもちろん、その後の台形状開先部分
へのＴＩＧ溶接の適用は特に開先コーナー部に溶接欠陥
が発生しやすい可能性がある。また、ＴＩＧ溶接では溶
接速度が１０ｃｍ／ｍｉｎ程度と溶接時間が長くかか
り、ＵＯＥの製造能力自体の低下が避けられず増大する
需要には対応しにくいという問題点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】内面側の開先形状を２
段開先とせず、且つ１ラン溶接で内面の高速溶接が可能
であればクラッド鋼管の製造法として非常に有益であ
る。溶接速度の高速度化は、単位時間当たりの溶着金属
量を確保することが必要であり、そのためには、ＴＩＧ
溶接よりも高溶接電流の適用可能なＭＩＧ溶接法の採用
が考えられる。しかし、特に高合金ワイヤーを使用する
ＭＩＧ溶接では高速度・高電流化に伴ってビード形状が
不良となる傾向があり、極端な場合は多層溶接時の層間
に融合不良欠陥を発生する可能性がある。これは、溶接
金属が溶接終了後も高温にさらされるため、ビード表面
にＣｒ、Ｔｉなどの酸化皮膜が形成するためで、この酸
化皮膜の除去に要する手入れ工数の時間が生産性向上に
有効でなかった。また、ＭＩＧ溶接ではスパッターの発
生を完全に防止することが困難で、特に高合金系の溶接
ワイヤーは低融点のＮｉ成分を多く含むために飛散スパ
ッターが表面に付着し、その処理にも多くの手間がかか
るという難点があった。さらに、開先幅が広くなる表層
部の溶接ではウィービングが必要となるが、高速度・高
電流化の条件においてはウィービング幅、速度もより大
きく、且つ高速となるため、ビード形成及びスパッター
の観点からも問題であった。
段開先とせず、且つ１ラン溶接で内面の高速溶接が可能
であればクラッド鋼管の製造法として非常に有益であ
る。溶接速度の高速度化は、単位時間当たりの溶着金属
量を確保することが必要であり、そのためには、ＴＩＧ
溶接よりも高溶接電流の適用可能なＭＩＧ溶接法の採用
が考えられる。しかし、特に高合金ワイヤーを使用する
ＭＩＧ溶接では高速度・高電流化に伴ってビード形状が
不良となる傾向があり、極端な場合は多層溶接時の層間
に融合不良欠陥を発生する可能性がある。これは、溶接
金属が溶接終了後も高温にさらされるため、ビード表面
にＣｒ、Ｔｉなどの酸化皮膜が形成するためで、この酸
化皮膜の除去に要する手入れ工数の時間が生産性向上に
有効でなかった。また、ＭＩＧ溶接ではスパッターの発
生を完全に防止することが困難で、特に高合金系の溶接
ワイヤーは低融点のＮｉ成分を多く含むために飛散スパ
ッターが表面に付着し、その処理にも多くの手間がかか
るという難点があった。さらに、開先幅が広くなる表層
部の溶接ではウィービングが必要となるが、高速度・高
電流化の条件においてはウィービング幅、速度もより大
きく、且つ高速となるため、ビード形成及びスパッター
の観点からも問題であった。
【０００６】本発明は高合金系溶接ワイヤーを使用する
クラッド鋼管の内面溶接において、ビード形成能が優
れ、且つ溶接欠陥及びスパッター付着の少ないＭＩＧ溶
接方法を提供することを目的するものである。
クラッド鋼管の内面溶接において、ビード形成能が優
れ、且つ溶接欠陥及びスパッター付着の少ないＭＩＧ溶
接方法を提供することを目的するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために構成したもので、その要旨とするところは下
記のとおりである。 （１） 外面側が低合金鋼で内面側がステンレス鋼や高
Ｎｉ系の高合金鋼などからなるクラッド鋼管の内面側を
３電極の１ランＭＩＧ溶接、外面側を多電極サブマージ
で溶接するクラッド鋼管の溶接方法において、内面側の
中間電極を溶接線方向に対して直角方向にウィービング
させ、後行電極には２本の溶接ワイヤーを溶接線方向に
対して直角に配置して溶接することを特徴とするクラッ
ド鋼管の内面シーム溶接方法。
するために構成したもので、その要旨とするところは下
記のとおりである。 （１） 外面側が低合金鋼で内面側がステンレス鋼や高
Ｎｉ系の高合金鋼などからなるクラッド鋼管の内面側を
３電極の１ランＭＩＧ溶接、外面側を多電極サブマージ
で溶接するクラッド鋼管の溶接方法において、内面側の
中間電極を溶接線方向に対して直角方向にウィービング
させ、後行電極には２本の溶接ワイヤーを溶接線方向に
対して直角に配置して溶接することを特徴とするクラッ
ド鋼管の内面シーム溶接方法。
【０００８】（２） 中間電極のウィービングの回数が
２〜４Ｈｚ、幅が２〜６ｍｍ、且つ後行電極の２本のワ
イヤー間隔を６〜１２ｍｍとして溶接することを特徴と
する前項１記載のクラッド鋼管の内面シーム溶接方法。 （３） 先行電極に低合金用溶接ワイヤー、中間電極及
び後行電極に高合金用のフラックス入り溶接ワイヤーを
用いて溶接することを特徴とする前項１または２記載の
クラッド鋼管の内面シーム溶接方法。
２〜４Ｈｚ、幅が２〜６ｍｍ、且つ後行電極の２本のワ
イヤー間隔を６〜１２ｍｍとして溶接することを特徴と
する前項１記載のクラッド鋼管の内面シーム溶接方法。 （３） 先行電極に低合金用溶接ワイヤー、中間電極及
び後行電極に高合金用のフラックス入り溶接ワイヤーを
用いて溶接することを特徴とする前項１または２記載の
クラッド鋼管の内面シーム溶接方法。
【０００９】（４） 内面側の開先角度を６５〜７５
°、深さを８〜１０ｍｍとし、且つ内表面に２〜３ｍｍ
の高合金鋼を有することを特徴とする前項１〜３のいず
れかに記載のクラッド鋼管の内面シーム溶接方法。 以下本発明を詳細に説明する。図１は本発明に関するク
ラッド鋼管の内面シーム溶接を３層の１ランで行った実
施態様の一例を示す溶接部側面図（ａ）、及び平面模式
図（ｂ）である。また、図２は図１（ａ）のＡ−Ａ′部
分の横断面を示し、図３は開先形状を示す図である。こ
こで、１は低合金鋼母材部、２は高合金鋼部、３は外面
側の開先、４は内面側の開先、５は開先ルート部、６は
外面側仮付けビード、７は低合金鋼開先部の溶接電極
（先行電極）、９は低合金鋼部と高合金鋼の境界部の溶
接電極（中間電極）、１１は中間電極９のウィービング
機構、１２は最終層の肉盛り化粧溶接用の溶接電極（後
行電極）で、１本の電極の中に２本のワイヤーがそれぞ
れ電気的に絶縁された状態で配置されている。８、１
０、１３、１４は溶接用ワイヤーで、８は低合金鋼用の
溶接ワイヤー、１０、１３、１４は高合金鋼用のフラッ
クス入り溶接ワイヤー、１５、１６、１７、１８は各電
極の溶接アーク、１９、２０、２１は各電極によるＭＩ
Ｇ溶接ビード、２２、２３はフラックス入り溶接ワイヤ
ーによる溶接スラグである。
°、深さを８〜１０ｍｍとし、且つ内表面に２〜３ｍｍ
の高合金鋼を有することを特徴とする前項１〜３のいず
れかに記載のクラッド鋼管の内面シーム溶接方法。 以下本発明を詳細に説明する。図１は本発明に関するク
ラッド鋼管の内面シーム溶接を３層の１ランで行った実
施態様の一例を示す溶接部側面図（ａ）、及び平面模式
図（ｂ）である。また、図２は図１（ａ）のＡ−Ａ′部
分の横断面を示し、図３は開先形状を示す図である。こ
こで、１は低合金鋼母材部、２は高合金鋼部、３は外面
側の開先、４は内面側の開先、５は開先ルート部、６は
外面側仮付けビード、７は低合金鋼開先部の溶接電極
（先行電極）、９は低合金鋼部と高合金鋼の境界部の溶
接電極（中間電極）、１１は中間電極９のウィービング
機構、１２は最終層の肉盛り化粧溶接用の溶接電極（後
行電極）で、１本の電極の中に２本のワイヤーがそれぞ
れ電気的に絶縁された状態で配置されている。８、１
０、１３、１４は溶接用ワイヤーで、８は低合金鋼用の
溶接ワイヤー、１０、１３、１４は高合金鋼用のフラッ
クス入り溶接ワイヤー、１５、１６、１７、１８は各電
極の溶接アーク、１９、２０、２１は各電極によるＭＩ
Ｇ溶接ビード、２２、２３はフラックス入り溶接ワイヤ
ーによる溶接スラグである。
【００１０】図１において、まず外面側の低合金鋼母材
部の開先３の仮付け溶接６を行う。この仮付け溶接は、
ＵＯ鋼管を製造する場合に通常行われる溶接であり、特
に本発明では限定するものではない。その後、内面側の
先行電極７に低合金鋼用の溶接ワイヤー８を用いて開先
４の低合金鋼開先部分を溶接して１層目の溶接ビード１
９を形成する。この時、溶接金属量が多すぎて高合金鋼
部を溶融しないように溶接金属量の調整が必要である。
部の開先３の仮付け溶接６を行う。この仮付け溶接は、
ＵＯ鋼管を製造する場合に通常行われる溶接であり、特
に本発明では限定するものではない。その後、内面側の
先行電極７に低合金鋼用の溶接ワイヤー８を用いて開先
４の低合金鋼開先部分を溶接して１層目の溶接ビード１
９を形成する。この時、溶接金属量が多すぎて高合金鋼
部を溶融しないように溶接金属量の調整が必要である。
【００１１】次に、中間電極９に高合金鋼用のフラック
ス入り溶接ワイヤー１０を用いて高合金鋼２の表面に近
いところまで２層目の中間層ビード２０を形成するが、
ここでは、中間電極を溶接線方向に対して直角方向にウ
ィービングさせることが本発明の第１の特徴である。す
なわち、１層目の溶接後の開先形状は台形状を呈してお
り、ウィービングを行わない場合は、溶接アークが低合
金鋼溶接ビードの中心に直接作用するため、高希釈率あ
るいは台形状開先コーナー部に溶接欠陥を発生させやす
いという傾向があるからである。従って、ウィービング
を行うことによって、アーク点が溶接線方向に対して直
角方向に絶えず移動するため、低希釈率且つ溶接欠陥の
少ない中間層の溶接が可能となる。
ス入り溶接ワイヤー１０を用いて高合金鋼２の表面に近
いところまで２層目の中間層ビード２０を形成するが、
ここでは、中間電極を溶接線方向に対して直角方向にウ
ィービングさせることが本発明の第１の特徴である。す
なわち、１層目の溶接後の開先形状は台形状を呈してお
り、ウィービングを行わない場合は、溶接アークが低合
金鋼溶接ビードの中心に直接作用するため、高希釈率あ
るいは台形状開先コーナー部に溶接欠陥を発生させやす
いという傾向があるからである。従って、ウィービング
を行うことによって、アーク点が溶接線方向に対して直
角方向に絶えず移動するため、低希釈率且つ溶接欠陥の
少ない中間層の溶接が可能となる。
【００１２】中間電極のウィービング回数は２〜４Ｈ
ｚ、振幅は２〜６ｍｍに限定した。その理由は、ウィー
ビング回数が２Ｈｚ未満ではウィービング回数が遅すぎ
るために台形状開先のコーナー部に融合不良欠陥が時々
散見され、また逆に４Ｈｚ超ではウィービング回数が速
すぎるため、溶接ワイヤーの先端から溶滴が慣性で飛ば
され、スパッターの飛散を助長する傾向となるからであ
る。一方、ウィービングの振幅を上記の範囲に限定した
理由は、振幅が２ｍｍ未満では図３に示した開先形状に
対して振幅が小さいため、コーナー部の溶接欠陥を完全
に防止することが困難であり、また逆に６ｍｍ超になる
と振幅が大きくなりすぎ、アークが高合金鋼の表面にも
作用し、溶接電圧の変動が大きくなるからである。尚、
溶接ワイヤーはフラックス入り溶接ワイヤーに限定し
た。その理由は、溶接後のビード表面がスラグで覆われ
るために表面酸化のない溶接ビードが得られるからであ
る。
ｚ、振幅は２〜６ｍｍに限定した。その理由は、ウィー
ビング回数が２Ｈｚ未満ではウィービング回数が遅すぎ
るために台形状開先のコーナー部に融合不良欠陥が時々
散見され、また逆に４Ｈｚ超ではウィービング回数が速
すぎるため、溶接ワイヤーの先端から溶滴が慣性で飛ば
され、スパッターの飛散を助長する傾向となるからであ
る。一方、ウィービングの振幅を上記の範囲に限定した
理由は、振幅が２ｍｍ未満では図３に示した開先形状に
対して振幅が小さいため、コーナー部の溶接欠陥を完全
に防止することが困難であり、また逆に６ｍｍ超になる
と振幅が大きくなりすぎ、アークが高合金鋼の表面にも
作用し、溶接電圧の変動が大きくなるからである。尚、
溶接ワイヤーはフラックス入り溶接ワイヤーに限定し
た。その理由は、溶接後のビード表面がスラグで覆われ
るために表面酸化のない溶接ビードが得られるからであ
る。
【００１３】さらに２層目で生成した溶接スラグを除去
せずに、後行電極１２に高合金鋼用フラックス入り溶接
ワイヤーを用いて３層目の最終層ビード２１を形成する
が、ここでは２本の溶接ワイヤーを溶接線方向に対して
直角に配置して溶接することが本発明の第２の特徴であ
る。すなわち、最終層の化粧溶接ビードは幅広で良好な
溶接ビードの形成が必要であり、従来の低合金鋼の溶接
ではウィービングを適用することが一般的であった。し
かし、本発明のように高合金鋼を対象として、さらに高
能率な溶接を指向する上で、ウィービングの適用は必ず
しも好ましくないことが明らかとなった。その理由は、
高合金鋼用の溶接ワイヤーを用いて幅広ビードをウィー
ビングによって得ようとすると、溶接速度の上昇に伴っ
て溶接スパッターの発生が著しくなり、また良好なビー
ド形状を確保することが難しくなるからである。そこ
で、本発明では最終層の溶接にウィービングを用いるこ
となく、２本の溶接ワイヤーを溶接線方向に対して直角
に配置して溶接する方法を採用した（以下ツインアーク
という）。この方法によれば、ウィービングを行わずに
広幅ビードの形成が可能となり、且つ溶接速度が高速度
となっても溶接スパッターの発生が極端に軽減できる。
せずに、後行電極１２に高合金鋼用フラックス入り溶接
ワイヤーを用いて３層目の最終層ビード２１を形成する
が、ここでは２本の溶接ワイヤーを溶接線方向に対して
直角に配置して溶接することが本発明の第２の特徴であ
る。すなわち、最終層の化粧溶接ビードは幅広で良好な
溶接ビードの形成が必要であり、従来の低合金鋼の溶接
ではウィービングを適用することが一般的であった。し
かし、本発明のように高合金鋼を対象として、さらに高
能率な溶接を指向する上で、ウィービングの適用は必ず
しも好ましくないことが明らかとなった。その理由は、
高合金鋼用の溶接ワイヤーを用いて幅広ビードをウィー
ビングによって得ようとすると、溶接速度の上昇に伴っ
て溶接スパッターの発生が著しくなり、また良好なビー
ド形状を確保することが難しくなるからである。そこ
で、本発明では最終層の溶接にウィービングを用いるこ
となく、２本の溶接ワイヤーを溶接線方向に対して直角
に配置して溶接する方法を採用した（以下ツインアーク
という）。この方法によれば、ウィービングを行わずに
広幅ビードの形成が可能となり、且つ溶接速度が高速度
となっても溶接スパッターの発生が極端に軽減できる。
【００１４】本発明では、この２本のツインアークのワ
イヤー間隔を６〜１２ｍｍの範囲に限定した。その理由
は６ｍｍ未満の場合、上記の開先形状に対してワイヤー
間隔が狭いためにビード幅が狭くなり、中間層のビード
を完全に覆うことが不可能となり、また１２ｍｍ超では
２本の溶接ワイヤーによる溶融池がそれぞれに分かれ、
平滑な最終層の溶接ビードを確保することが困難になる
からである。尚、３層目へ使用する溶接ワイヤーも本発
明ではフラックス入り溶接ワイヤーに限定をした。その
理由は、ビード表面がスラグで覆われるため、表面酸化
のない良好な最終層の化粧溶接ビードが得られるからで
ある。
イヤー間隔を６〜１２ｍｍの範囲に限定した。その理由
は６ｍｍ未満の場合、上記の開先形状に対してワイヤー
間隔が狭いためにビード幅が狭くなり、中間層のビード
を完全に覆うことが不可能となり、また１２ｍｍ超では
２本の溶接ワイヤーによる溶融池がそれぞれに分かれ、
平滑な最終層の溶接ビードを確保することが困難になる
からである。尚、３層目へ使用する溶接ワイヤーも本発
明ではフラックス入り溶接ワイヤーに限定をした。その
理由は、ビード表面がスラグで覆われるため、表面酸化
のない良好な最終層の化粧溶接ビードが得られるからで
ある。
【００１５】尚、上記の内面側シーム溶接を３層の１ラ
ンＭＩＧ溶接によって実現するため、内面側の開先形状
を角度が６５〜７５°、開先深さは８〜１０ｍｍとし、
且つ内表面に２〜３ｍｍの高合金鋼を有する範囲とし
た。その理由は、開先角度が６５°未満で開先深さが８
ｍｍ未満では、開先断面積が小さすぎるために溶接が困
難となるからであり、逆に角度が７５°超で、開先深さ
が１０ｍｍ超の場合は、各層溶接での電流バランスが大
幅に異なってくるため、良好な溶接結果が得られないか
らである。また、高合金鋼部分の厚みを２〜３ｍｍの範
囲とした理由は、２ｍｍ未満では高合金鋼部分の厚みが
薄くなりすぎるためクラッド鋼管としての寿命が短くな
ること、さらに現地溶接における目違い許容の観点から
実用性がないからであり、また逆に３ｍｍ超では高合金
鋼部分の厚みが厚くなりすぎるため、クラッド鋼管とし
ての経済効果が低くなるため実用性が薄れるからであ
る。
ンＭＩＧ溶接によって実現するため、内面側の開先形状
を角度が６５〜７５°、開先深さは８〜１０ｍｍとし、
且つ内表面に２〜３ｍｍの高合金鋼を有する範囲とし
た。その理由は、開先角度が６５°未満で開先深さが８
ｍｍ未満では、開先断面積が小さすぎるために溶接が困
難となるからであり、逆に角度が７５°超で、開先深さ
が１０ｍｍ超の場合は、各層溶接での電流バランスが大
幅に異なってくるため、良好な溶接結果が得られないか
らである。また、高合金鋼部分の厚みを２〜３ｍｍの範
囲とした理由は、２ｍｍ未満では高合金鋼部分の厚みが
薄くなりすぎるためクラッド鋼管としての寿命が短くな
ること、さらに現地溶接における目違い許容の観点から
実用性がないからであり、また逆に３ｍｍ超では高合金
鋼部分の厚みが厚くなりすぎるため、クラッド鋼管とし
ての経済効果が低くなるため実用性が薄れるからであ
る。
【００１６】内面の溶接終了後、外面側の開先３に対し
て低合金用の溶接ワイヤーを用いて溶接を行いクラッド
鋼管のシーム溶接を終了する。ここでの溶接は通常のＵ
Ｏプロセスと同様な多電極のサブマージ溶接法の適用が
可能であり、特に本発明で限定するものではない。
て低合金用の溶接ワイヤーを用いて溶接を行いクラッド
鋼管のシーム溶接を終了する。ここでの溶接は通常のＵ
Ｏプロセスと同様な多電極のサブマージ溶接法の適用が
可能であり、特に本発明で限定するものではない。
【００１７】
【実施例】次に本発明の実施例について示す。外径が２
０インチ、肉厚２０ｍｍ、うち内面３ｍｍがインコロイ
８２５の高合金鋼からなるクラッド鋼管に図３に示すご
とき開先形状を加工し、表１に示す溶接ワイヤーを用
い、外面側開先に溶接入熱を３．１ｋＪ／ｃｍで仮付溶
接を行った後、内面側の３層１ランのＭＩＧ溶接試験を
実施した。シールドガスは３電極とも２０％ＣＯ2 ＋８
０％Ａｒ組成ガスを使用し、初層、中間層及び最終層の
溶接電流、電圧、溶接速度条件を一定として、中間層及
び最終層への適用溶接ワイヤー種類、あるいはウィービ
ング有無とその条件、さらに最終層のツインアークにお
けるワイヤー間隔と溶接結果について評価を実施した。
評価は、溶接時のスパッターの発生及び高合金鋼表面へ
の付着状況、各層の溶接ビード外観状況及び溶接ビード
部のＸ線検査、さらに溶接部断面の観察によって行っ
た。
０インチ、肉厚２０ｍｍ、うち内面３ｍｍがインコロイ
８２５の高合金鋼からなるクラッド鋼管に図３に示すご
とき開先形状を加工し、表１に示す溶接ワイヤーを用
い、外面側開先に溶接入熱を３．１ｋＪ／ｃｍで仮付溶
接を行った後、内面側の３層１ランのＭＩＧ溶接試験を
実施した。シールドガスは３電極とも２０％ＣＯ2 ＋８
０％Ａｒ組成ガスを使用し、初層、中間層及び最終層の
溶接電流、電圧、溶接速度条件を一定として、中間層及
び最終層への適用溶接ワイヤー種類、あるいはウィービ
ング有無とその条件、さらに最終層のツインアークにお
けるワイヤー間隔と溶接結果について評価を実施した。
評価は、溶接時のスパッターの発生及び高合金鋼表面へ
の付着状況、各層の溶接ビード外観状況及び溶接ビード
部のＸ線検査、さらに溶接部断面の観察によって行っ
た。
【００１８】表２、表３（表２のつづき）に試験条件組
合せと評価結果を示す。表中、中間層の溶接結果で○印
は内質、外観形状、耐ビード表面酸化、耐溶接スパッタ
ーのいずれの点においても良好なもの、△印は希に溶接
欠陥が発生するもの、□印はビード表面酸化が著しいも
の、◇印は溶接アークが不安定となるもの、×印は溶接
欠陥が発生しやすいものを示す。一方、最終層の溶接結
果で○印は中間層と同様に良好なもの、△印は内質は良
好であるが、ビード形状が不良なもの、□印はビード表
面が一部酸化するもの、◇印はスパッターの発生及び表
面付着の著しいもの、×印は溶接欠陥の発生したものを
示す。
合せと評価結果を示す。表中、中間層の溶接結果で○印
は内質、外観形状、耐ビード表面酸化、耐溶接スパッタ
ーのいずれの点においても良好なもの、△印は希に溶接
欠陥が発生するもの、□印はビード表面酸化が著しいも
の、◇印は溶接アークが不安定となるもの、×印は溶接
欠陥が発生しやすいものを示す。一方、最終層の溶接結
果で○印は中間層と同様に良好なもの、△印は内質は良
好であるが、ビード形状が不良なもの、□印はビード表
面が一部酸化するもの、◇印はスパッターの発生及び表
面付着の著しいもの、×印は溶接欠陥の発生したものを
示す。
【００１９】本発明例で中間層、最終層にフラックス入
り溶接ワイヤーを使用、中間層に２〜６ｍｍの振幅、回
数２〜４Ｈｚのウィービングを採用、さらに最終層では
２本のワイヤー間隔を６〜１２ｍｍのツインアークとす
ることによって、溶接部の内質はもちろんのこと、外観
形状、耐ビード表面酸化、耐溶接スパッターのいずれの
点においても良好な結果が得られる。
り溶接ワイヤーを使用、中間層に２〜６ｍｍの振幅、回
数２〜４Ｈｚのウィービングを採用、さらに最終層では
２本のワイヤー間隔を６〜１２ｍｍのツインアークとす
ることによって、溶接部の内質はもちろんのこと、外観
形状、耐ビード表面酸化、耐溶接スパッターのいずれの
点においても良好な結果が得られる。
【００２０】一方、中間層にウィービングを適用しない
試験記号Ｈでは、台形上開先のコーナー部に時々線状の
スラグ巻き込み欠陥が発生した。また、ウィービングを
適用してもウィービング条件が上記範囲外の試験記号
Ｊ、Ｋでは、溶接欠陥の発生を完全に防止することはで
きず、試験記号Ｌでは振幅が大きすぎるために溶接アー
クが台形状開先の肩部まで作用し、溶接電圧が不安定と
なる。さらに中間層へソリッドワイヤーを用いた試験記
号Ｉは、中間層ビードの表面酸化が最終層まで影響する
ため好ましくなかった。次いで最終層にツインアークを
適用せずにウィービングを適用した試験記号Ｎ、Ｏで
は、溶接ワイヤーの種類にかかわらず溶接スパッターが
多く発生し、高合金鋼の表面に多く付着した。また、ツ
インアークを適用しても溶接ワイヤーがソリッドワイヤ
ーの場合は、中間層へフラックス入り溶接ワイヤーを適
用しても全体のスラグ量が不足するため、ビード表面の
一部が酸化して好ましくなかった。さらにツインアーク
を適用しても、２本の溶接ワイヤーの間隔が狭すぎる試
験記号Ｐでは、ビード幅の狭い凸ビードとなり中間層の
ビードを完全に覆うことができず、良好な最終層ビード
の形成は困難となった。逆に間隔が広すぎる試験記号Ｑ
の場合は、２本の溶接ワイヤーによる溶接ビードがそれ
ぞれ平行して独立して形成されるため溶接欠陥となりや
すかった。
試験記号Ｈでは、台形上開先のコーナー部に時々線状の
スラグ巻き込み欠陥が発生した。また、ウィービングを
適用してもウィービング条件が上記範囲外の試験記号
Ｊ、Ｋでは、溶接欠陥の発生を完全に防止することはで
きず、試験記号Ｌでは振幅が大きすぎるために溶接アー
クが台形状開先の肩部まで作用し、溶接電圧が不安定と
なる。さらに中間層へソリッドワイヤーを用いた試験記
号Ｉは、中間層ビードの表面酸化が最終層まで影響する
ため好ましくなかった。次いで最終層にツインアークを
適用せずにウィービングを適用した試験記号Ｎ、Ｏで
は、溶接ワイヤーの種類にかかわらず溶接スパッターが
多く発生し、高合金鋼の表面に多く付着した。また、ツ
インアークを適用しても溶接ワイヤーがソリッドワイヤ
ーの場合は、中間層へフラックス入り溶接ワイヤーを適
用しても全体のスラグ量が不足するため、ビード表面の
一部が酸化して好ましくなかった。さらにツインアーク
を適用しても、２本の溶接ワイヤーの間隔が狭すぎる試
験記号Ｐでは、ビード幅の狭い凸ビードとなり中間層の
ビードを完全に覆うことができず、良好な最終層ビード
の形成は困難となった。逆に間隔が広すぎる試験記号Ｑ
の場合は、２本の溶接ワイヤーによる溶接ビードがそれ
ぞれ平行して独立して形成されるため溶接欠陥となりや
すかった。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】
【表３】
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば高
合金系溶接ワイヤーを使用するクラッド鋼管の内面シー
ム溶接において、溶接欠陥及びスパッター付着の防止と
表面酸化の少ない良好な溶接部が得られる。そして、従
来のＴＩＧ溶接法や２段開先法に比して、大幅な溶接能
率の向上と既存開先加工設備の有効活用が可能となり、
産業上に及ぼす効果は大きい。
合金系溶接ワイヤーを使用するクラッド鋼管の内面シー
ム溶接において、溶接欠陥及びスパッター付着の防止と
表面酸化の少ない良好な溶接部が得られる。そして、従
来のＴＩＧ溶接法や２段開先法に比して、大幅な溶接能
率の向上と既存開先加工設備の有効活用が可能となり、
産業上に及ぼす効果は大きい。
【図１】本発明に関するクラッド鋼管の内面シーム溶接
を３層の１ランで行った実施態様の一例を示す溶接部側
面図（ａ）及び平面模式図（ｂ）である。
を３層の１ランで行った実施態様の一例を示す溶接部側
面図（ａ）及び平面模式図（ｂ）である。
【図２】図１（ａ）のＡ−Ａ′部分の横断面を示す図で
ある。
ある。
【図３】開先形状を示す図である。
【符号の説明】 １：低合金鋼母材部 ２：高合金鋼部 ３：外面側開先 ４：内面側開先 ５：開先ルート部 ６：外面側仮付けビード ７：先行電極 ８：低合金鋼用溶接ワイヤー ９：中間電極 １０：高合金鋼用溶接ワイヤー １１：中間電極のウィービング機構 １２：後行電極 １３：高合金鋼用溶接ワイヤー １４：高合金鋼用溶接ワイヤー １５：先行電極の溶接アーク １６：中間電極の溶接アーク １７：後行電極の溶接アーク １８：後行電極の溶接アーク １９：初層の溶接ビード ２０：中間層の溶接ビード ２１：最終層の溶接ビード ２２：中間層の溶接スラグ ２３：最終層の溶接スラグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 9/173 Ｅ 7920−4Ｅ 35/34 9043−4Ｅ (72)発明者 北村 征義 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 堀井 行彦 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内
Claims (4)
- 【請求項１】 外面側が低合金鋼で内面側がステンレス
鋼や高Ｎｉ系の高合金鋼などからなるクラッド鋼管の内
面側を３電極の１ランＭＩＧ溶接、外面側を多電極サブ
マージで溶接するクラッド鋼管の溶接方法において、 内面側の中間電極を溶接線方向に対して直角方向にウィ
ービングさせ、後行電極には２本の溶接ワイヤーを溶接
線方向に対して直角に配置して溶接することを特徴とす
るクラッド鋼管の内面シーム溶接方法。 - 【請求項２】 中間電極のウィービングの回数が２〜４
Ｈｚ、幅が２〜６ｍｍ、且つ後行電極の２本のワイヤー
間隔を６〜１２ｍｍとして溶接することを特徴とする請
求項１記載のクラッド鋼管の内面シーム溶接方法。 - 【請求項３】 先行電極に低合金用溶接ワイヤー、中間
電極及び後行電極に高合金用のフラックス入り溶接ワイ
ヤーを用いて溶接することを特徴とする請求項１または
２記載のクラッド鋼管の内面シーム溶接方法。 - 【請求項４】 内面側の開先角度を６５〜７５°、深さ
を８〜１０ｍｍとし、且つ内表面に２〜３ｍｍの高合金
鋼を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに
記載のクラッド鋼管の内面シーム溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07487493A JP3180257B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | クラッド鋼管の内面シーム溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07487493A JP3180257B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | クラッド鋼管の内面シーム溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06285639A true JPH06285639A (ja) | 1994-10-11 |
| JP3180257B2 JP3180257B2 (ja) | 2001-06-25 |
Family
ID=13559926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07487493A Expired - Fee Related JP3180257B2 (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | クラッド鋼管の内面シーム溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3180257B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007260715A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Jfe Steel Kk | 超高強度溶接鋼管の製造方法 |
| US20100301103A1 (en) * | 2008-02-01 | 2010-12-02 | Saipem S.P.A. | Method and apparatus for the welding of pipes |
| WO2013080524A1 (ja) * | 2011-11-29 | 2013-06-06 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼板のサブマージアーク溶接方法 |
| KR101359234B1 (ko) * | 2011-12-28 | 2014-02-05 | 주식회사 포스코 | 다전극 서브머지드 아크용접장치 |
-
1993
- 1993-03-31 JP JP07487493A patent/JP3180257B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007260715A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Jfe Steel Kk | 超高強度溶接鋼管の製造方法 |
| US20100301103A1 (en) * | 2008-02-01 | 2010-12-02 | Saipem S.P.A. | Method and apparatus for the welding of pipes |
| US8864012B2 (en) * | 2008-02-01 | 2014-10-21 | Saipem S.P.A. | Method and apparatus for the welding of pipes |
| WO2013080524A1 (ja) * | 2011-11-29 | 2013-06-06 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼板のサブマージアーク溶接方法 |
| US9764410B2 (en) | 2011-11-29 | 2017-09-19 | Jfe Steel Corporation | Submerged arc welding method for steel plate |
| KR101359234B1 (ko) * | 2011-12-28 | 2014-02-05 | 주식회사 포스코 | 다전극 서브머지드 아크용접장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3180257B2 (ja) | 2001-06-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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