JPH07178569A - 厚肉溶接方法 - Google Patents
厚肉溶接方法Info
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- JPH07178569A JPH07178569A JP32737693A JP32737693A JPH07178569A JP H07178569 A JPH07178569 A JP H07178569A JP 32737693 A JP32737693 A JP 32737693A JP 32737693 A JP32737693 A JP 32737693A JP H07178569 A JPH07178569 A JP H07178569A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 大型部材をも高精度で溶接できる厚肉溶接方
法を得る。 【構成】 電子ビーム溶接機を使用する厚肉溶接方法に
おいて、全溶接厚さのうち上記電子ビーム溶接機の能力
的に可能な厚さＬ1 で電子ビーム溶接し、残りの厚さＬ
2 を同電子ビーム溶接機以外の溶接機で溶接する厚肉溶
接方法。
法を得る。 【構成】 電子ビーム溶接機を使用する厚肉溶接方法に
おいて、全溶接厚さのうち上記電子ビーム溶接機の能力
的に可能な厚さＬ1 で電子ビーム溶接し、残りの厚さＬ
2 を同電子ビーム溶接機以外の溶接機で溶接する厚肉溶
接方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービンのノズル
室製作等に適用される厚肉溶接方法に関する。
室製作等に適用される厚肉溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】蒸気タービンノズル室の溶接方法につ
き、図７〜図１１により説明する。
き、図７〜図１１により説明する。
【０００３】図７〜図９に示すように、半円環型のダク
ト型のノズル室本体０１は上側面がチャンネル状に開口
している。ノズルリング０２は多数のノズルａを持ち、
その下部６が上記開口部に溶接される。溶接部は図１０
に示すように、初め初層裏波溶接ｃを行い、その後溶接
を行っていた。
ト型のノズル室本体０１は上側面がチャンネル状に開口
している。ノズルリング０２は多数のノズルａを持ち、
その下部６が上記開口部に溶接される。溶接部は図１０
に示すように、初め初層裏波溶接ｃを行い、その後溶接
を行っていた。
【０００４】また溶接歪を小さくし、高精度化を図る場
合は、図１１に示すように、電子ビーム溶接ｅを行って
いた。
合は、図１１に示すように、電子ビーム溶接ｅを行って
いた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法は次の
ような問題点があった。 （ａ） 通常の溶接を行う場合 ノズルリングとノズル室本体の溶接は、製作工程及び機
能上図８および図９に示すφＤとＲ寸法に高精度が求め
られている。（公差±０．５mm）。しかし、従来の方法
では、裏波溶接があることや、溶金量が多い為に溶接に
よる歪が大きく、高精度を得ることは困難である。また
手溶接である為、精度の再現性も乏しい。 （ｂ） 電子ビーム溶接の場合 （イ） タービンの大容量化に伴いノズル室本体等が大
型化する傾向にあるが、電子ビーム溶接機はその経済的
容量には限度があり、大型化は困難である。見方をかえ
れば、溶接厚みをおうきくとれなないとゆう問題がある
(図１１参照)。
ような問題点があった。 （ａ） 通常の溶接を行う場合 ノズルリングとノズル室本体の溶接は、製作工程及び機
能上図８および図９に示すφＤとＲ寸法に高精度が求め
られている。（公差±０．５mm）。しかし、従来の方法
では、裏波溶接があることや、溶金量が多い為に溶接に
よる歪が大きく、高精度を得ることは困難である。また
手溶接である為、精度の再現性も乏しい。 （ｂ） 電子ビーム溶接の場合 （イ） タービンの大容量化に伴いノズル室本体等が大
型化する傾向にあるが、電子ビーム溶接機はその経済的
容量には限度があり、大型化は困難である。見方をかえ
れば、溶接厚みをおうきくとれなないとゆう問題がある
(図１１参照)。
【０００６】（ロ） 電子ビーム溶接は、精度上の問題
はないがノズルリングとノズル室本体の材質が異なる場
合、磁気による電子ビームの偏向（曲がり）を生じ、目
はずれ等の欠陥が生じる。
はないがノズルリングとノズル室本体の材質が異なる場
合、磁気による電子ビームの偏向（曲がり）を生じ、目
はずれ等の欠陥が生じる。
【０００７】（ハ） ノズル室本体は通常鋳鋼製でガス
成分（Ｏ2 、Ｎ2 等）が多く真空中で行なう電子ビーム
溶接では、ボイド等の溶接欠陥の要因となる。
成分（Ｏ2 、Ｎ2 等）が多く真空中で行なう電子ビーム
溶接では、ボイド等の溶接欠陥の要因となる。
【０００８】（ニ） （ロ）項の問題点は、電子ビーム
溶接前にインコネル等の非磁性材料（オーステナイト
系）をバタリング溶接することで、ある程度解消される
が、ノズルリングやノズル室本体の材質と、バタリング
溶接部の材質間での熱応力が問題となる。
溶接前にインコネル等の非磁性材料（オーステナイト
系）をバタリング溶接することで、ある程度解消される
が、ノズルリングやノズル室本体の材質と、バタリング
溶接部の材質間での熱応力が問題となる。
【０００９】（ホ） （ハ）項の問題点は、予め鋳物材
に共金系材でバタリングすることで、ある程度は解決で
きるが、普通バタリング材が磁性材であるため、（ロ）
項の問題が生じる。
に共金系材でバタリングすることで、ある程度は解決で
きるが、普通バタリング材が磁性材であるため、（ロ）
項の問題が生じる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため次の手段を講ずる。 （１） 電子ビーム溶接機を使用する厚肉溶接方法にお
いて、全溶接厚さのうち上記電子ビーム溶接機の能力的
に可能な厚さで電子ビーム溶接し、残りの厚さを同電子
ビーム溶接機以外の溶接機で溶接する厚肉溶接方法。 （２） 請求項１記載の厚肉溶接方法において、溶接対
象材が非磁性体どうしまたは磁性体でかつ同種材どうし
は、電子ビーム溶接機の最高能力付近の厚さで電子ビー
ム溶接し、溶接対象材が非磁性体および磁性体の間また
は異種材の磁性体の間は、ビーム偏向による目はずれが
ない範囲一杯付近の厚さで電子ビーム溶接する厚肉溶接
方法。 （３） 溶接対象の少くとも一方が鋳物材には、同鋳物
材の溶接面部を共金系材料でバタリングした後請求項２
記載の厚肉溶接方法を行う厚肉溶接方法。 （４） 請求項１ないし３記載の厚肉溶接方法におい
て、電子ビーム溶接機を用いて行う電子ビーム溶接部を
全溶接厚さの中央部に配置する厚肉溶接方法。
するため次の手段を講ずる。 （１） 電子ビーム溶接機を使用する厚肉溶接方法にお
いて、全溶接厚さのうち上記電子ビーム溶接機の能力的
に可能な厚さで電子ビーム溶接し、残りの厚さを同電子
ビーム溶接機以外の溶接機で溶接する厚肉溶接方法。 （２） 請求項１記載の厚肉溶接方法において、溶接対
象材が非磁性体どうしまたは磁性体でかつ同種材どうし
は、電子ビーム溶接機の最高能力付近の厚さで電子ビー
ム溶接し、溶接対象材が非磁性体および磁性体の間また
は異種材の磁性体の間は、ビーム偏向による目はずれが
ない範囲一杯付近の厚さで電子ビーム溶接する厚肉溶接
方法。 （３） 溶接対象の少くとも一方が鋳物材には、同鋳物
材の溶接面部を共金系材料でバタリングした後請求項２
記載の厚肉溶接方法を行う厚肉溶接方法。 （４） 請求項１ないし３記載の厚肉溶接方法におい
て、電子ビーム溶接機を用いて行う電子ビーム溶接部を
全溶接厚さの中央部に配置する厚肉溶接方法。
【００１１】
（１） 本発明１において、溶接対象部材間はその全溶
接厚さのうち、使用される電子ビーム溶接機の能力的に
可能な厚さで電子ビーム溶接される。そして残りの厚さ
は同電子ビーム溶接機以外の溶接機で溶接される。従っ
て、溶接対象部材間は、強度保持上、主要部が高精度に
溶接接合され、残りが手軽な通常の溶接機で溶接接合さ
れることになる。よって溶接歪が発生することもなく、
高精度の溶接ができる。また電子ビーム溶接機の容量ア
ップ等による高価な設備投資もいらないので、非常に経
済的である。また見方を変えれば、溶接対象部材の大型
化にも容易に適応できる。 （２） 本発明２において、溶接対象が非磁性体どうし
か、または磁性体でかつ同種材どうしは、電子ビームの
磁気による偏向（曲り）がほとんどおきないので、電子
ビーム溶接機の能力一杯付近の厚さで、上記１の方法で
溶接される。また溶接対象が非磁性体と磁性体間、また
は異種材の磁性体間の場合は、電子ビームが偏向するの
で、偏向による目外れが生じない範囲一杯付近の厚さ
で、上記（１）項の方法で溶接される。
接厚さのうち、使用される電子ビーム溶接機の能力的に
可能な厚さで電子ビーム溶接される。そして残りの厚さ
は同電子ビーム溶接機以外の溶接機で溶接される。従っ
て、溶接対象部材間は、強度保持上、主要部が高精度に
溶接接合され、残りが手軽な通常の溶接機で溶接接合さ
れることになる。よって溶接歪が発生することもなく、
高精度の溶接ができる。また電子ビーム溶接機の容量ア
ップ等による高価な設備投資もいらないので、非常に経
済的である。また見方を変えれば、溶接対象部材の大型
化にも容易に適応できる。 （２） 本発明２において、溶接対象が非磁性体どうし
か、または磁性体でかつ同種材どうしは、電子ビームの
磁気による偏向（曲り）がほとんどおきないので、電子
ビーム溶接機の能力一杯付近の厚さで、上記１の方法で
溶接される。また溶接対象が非磁性体と磁性体間、また
は異種材の磁性体間の場合は、電子ビームが偏向するの
で、偏向による目外れが生じない範囲一杯付近の厚さ
で、上記（１）項の方法で溶接される。
【００１２】以上のようにして、低コストで、精度のよ
い厚肉溶接が容易にできる。 （３） 溶接対象の一方、または両方が鋳物材の場合、
鋳物材の溶接面部が共金系材料でバタリング（肉盛）さ
れ、共金系材で覆われる。その後前記（２）項の方法で
厚肉溶接される。従って、鋳物材からの悪影響を及ぼす
ガスの発生が抑えられ、前記（２）項と同様の作用効果
が得られる。 （４） 前記（１）〜（３）項において、電子ビーム溶
接機を用いて行う電子ビーム溶接が全溶接厚さの中央部
の層に行われる。その後表面および裏面側から通常の溶
接が行われる。従って、中央部の主要部が精度よく電子
ビーム溶接されるので、溶接歪がより少くなり、よりよ
い溶接精度が得られる。
い厚肉溶接が容易にできる。 （３） 溶接対象の一方、または両方が鋳物材の場合、
鋳物材の溶接面部が共金系材料でバタリング（肉盛）さ
れ、共金系材で覆われる。その後前記（２）項の方法で
厚肉溶接される。従って、鋳物材からの悪影響を及ぼす
ガスの発生が抑えられ、前記（２）項と同様の作用効果
が得られる。 （４） 前記（１）〜（３）項において、電子ビーム溶
接機を用いて行う電子ビーム溶接が全溶接厚さの中央部
の層に行われる。その後表面および裏面側から通常の溶
接が行われる。従って、中央部の主要部が精度よく電子
ビーム溶接されるので、溶接歪がより少くなり、よりよ
い溶接精度が得られる。
【００１３】
【実施例】上記記載の本発明の実施例を以下に説明する
が、本実施例で使用した電子ビーム溶接機はガンの容量
３０kW、加圧電圧７０kVのものである。なお電子ビーム
溶接機で溶接可能な最長厚みはこれらの値と、対象溶接
材の材質で決まる。 （１） 第１実施例を図１および図２により説明する。
図１にて約８０mmの厚さ（Ｌ）の非磁性体のＳＵＳ３１
６Ｈ等のオーステナイト系ステンレス部材１ａ、１ｂを
溶接する場合、電子溶接機で溶接可能な約５０mm厚さ
（Ｌ1 ）を電子ビーム溶接１１し、その後の約３０mm厚
さ（Ｌ2 ）を通常の溶接、例えばＴＩＧ溶接機でＴＩＧ
溶接１２を行う。
が、本実施例で使用した電子ビーム溶接機はガンの容量
３０kW、加圧電圧７０kVのものである。なお電子ビーム
溶接機で溶接可能な最長厚みはこれらの値と、対象溶接
材の材質で決まる。 （１） 第１実施例を図１および図２により説明する。
図１にて約８０mmの厚さ（Ｌ）の非磁性体のＳＵＳ３１
６Ｈ等のオーステナイト系ステンレス部材１ａ、１ｂを
溶接する場合、電子溶接機で溶接可能な約５０mm厚さ
（Ｌ1 ）を電子ビーム溶接１１し、その後の約３０mm厚
さ（Ｌ2 ）を通常の溶接、例えばＴＩＧ溶接機でＴＩＧ
溶接１２を行う。
【００１４】従って部材１ａと１ｂ間は主要部が電子ビ
ーム溶接され、精度よく、強く結合される。その後ＴＩ
Ｇ溶接されるので、大きな溶接歪が生じない。
ーム溶接され、精度よく、強く結合される。その後ＴＩ
Ｇ溶接されるので、大きな溶接歪が生じない。
【００１５】このようにして厚肉部材間の高精度溶接
が、低コストで容易に実施できる。
が、低コストで容易に実施できる。
【００１６】以上では、溶接対象材を非磁性体どうしと
したが、同種類の磁性体どうし、例えば１２ｃｒどうし
でもよい。
したが、同種類の磁性体どうし、例えば１２ｃｒどうし
でもよい。
【００１７】また、図２に示すように異種材料の磁性体
１ｃ、１ｄ、例えば２ｃｒと１２ｃｒを溶接する場合
は、約５０mm厚さ（Ｌ1 ）を予め非磁性体のインコネル
でバタリング１３する。そしてバタリング１３部を溶接
対象材と見なして、上記と同様電子ビーム溶接し、他を
ＴＩＧ溶接１２してもよい。バタリング１３は片側のみ
の場合もある。 （２） 第２実施例を図３および図４により説明する。
図３にて、約５０mm厚さ（Ｌ）の異種の磁性体１ｃ、１
ｄ、例えば２ｃｒと１２ｃｒ間を溶接する場合、電子ビ
ームの偏向（曲り）による目はずれが生じない範囲一杯
の厚さ（Ｌ1 ）約３０mmで電子ビーム溶接１１する。そ
の後ＴＩＧ溶接１２する。
１ｃ、１ｄ、例えば２ｃｒと１２ｃｒを溶接する場合
は、約５０mm厚さ（Ｌ1 ）を予め非磁性体のインコネル
でバタリング１３する。そしてバタリング１３部を溶接
対象材と見なして、上記と同様電子ビーム溶接し、他を
ＴＩＧ溶接１２してもよい。バタリング１３は片側のみ
の場合もある。 （２） 第２実施例を図３および図４により説明する。
図３にて、約５０mm厚さ（Ｌ）の異種の磁性体１ｃ、１
ｄ、例えば２ｃｒと１２ｃｒ間を溶接する場合、電子ビ
ームの偏向（曲り）による目はずれが生じない範囲一杯
の厚さ（Ｌ1 ）約３０mmで電子ビーム溶接１１する。そ
の後ＴＩＧ溶接１２する。
【００１８】図４に示すように、電子ビーム溶接機の溶
接可能な厚さ（Ｌ）、約５０mmを電子ビーム溶接１１す
ると、偏向により外側はずれｆが生じ、溶接不良部が発
生する。しかし、上記図３のようにすると、精度のよ
い、良質の溶接が容易にできる。
接可能な厚さ（Ｌ）、約５０mmを電子ビーム溶接１１す
ると、偏向により外側はずれｆが生じ、溶接不良部が発
生する。しかし、上記図３のようにすると、精度のよ
い、良質の溶接が容易にできる。
【００１９】以上は、異種の磁性体間の溶接について述
べたが、磁性体と非磁性体間の溶接の場合も同様に行
う。 （３） 第３実施例を図５により説明する。図５のよう
に一方が鋳物、例えば２ｃｒの鋳物１ｅと１２ｃｒの部
材１ｄを溶接する場合、鋳物１ｅの溶接面部に共金系の
２ｃｒでバタリング１３する。そしてこのバタリング１
３と１２ｃｒの部材１ｄを溶接対象材と見なして、上記
（２）の方法で溶接する。
べたが、磁性体と非磁性体間の溶接の場合も同様に行
う。 （３） 第３実施例を図５により説明する。図５のよう
に一方が鋳物、例えば２ｃｒの鋳物１ｅと１２ｃｒの部
材１ｄを溶接する場合、鋳物１ｅの溶接面部に共金系の
２ｃｒでバタリング１３する。そしてこのバタリング１
３と１２ｃｒの部材１ｄを溶接対象材と見なして、上記
（２）の方法で溶接する。
【００２０】このようにすると、鋳物１ｅからのガスの
発生が抑えられ、良質の溶接ができる。以上は一方が鋳
物の場合について述べたが、鋳物と鋳物についても同様
に行うことができる。 （４） 第４実施例を図５により説明する。溶接部材
１、１間の厚みの中央部の層を厚さ（Ｌ1 ）で前記
（１）〜（４）のように電子ビーム溶接し、表面と裏面
側から厚さ（Ｌ2 ）でＴＩＧ溶接する。
発生が抑えられ、良質の溶接ができる。以上は一方が鋳
物の場合について述べたが、鋳物と鋳物についても同様
に行うことができる。 （４） 第４実施例を図５により説明する。溶接部材
１、１間の厚みの中央部の層を厚さ（Ｌ1 ）で前記
（１）〜（４）のように電子ビーム溶接し、表面と裏面
側から厚さ（Ｌ2 ）でＴＩＧ溶接する。
【００２１】このようにして、中央部の主要部が高精度
に強く電子ビーム溶接された後、両側がＴＩＧ溶接され
るので、溶接歪が少く、より高精度の溶接が可能とな
る。
に強く電子ビーム溶接された後、両側がＴＩＧ溶接され
るので、溶接歪が少く、より高精度の溶接が可能とな
る。
【００２２】
【発明の効果】以上に説明したように本発明は次の効果
を奏する。 （ａ） 電子ビーム溶接機の能力を越える溶接厚さの部
材に対しても、電子ビーム溶接が適用でき、部材の大型
化にも対応できるとともに高精度の厚肉溶接が可能とな
る。 （ｂ） 電子ビーム溶接を適用する溶接厚さをビーム偏
向が問題とならない厚さに設定することで、非磁性のバ
タリング溶接なしで施行でき工数低減が図れる。また熱
応力の問題も生じない。さらに電子ビーム溶接による結
合部が残りの通常溶接の十分な拘束となり得るので精度
も問題ない。 （ｃ） 溶接部材の材質によっては、発生するガス成分
の影響をなくす為、バタリング溶接が必要となるが、こ
の際も非磁性（オーステナイト系）以外のバタリング材
料を用いることも可能となり、溶接部材とバタリング材
料との熱伸び差の問題が回避される。
を奏する。 （ａ） 電子ビーム溶接機の能力を越える溶接厚さの部
材に対しても、電子ビーム溶接が適用でき、部材の大型
化にも対応できるとともに高精度の厚肉溶接が可能とな
る。 （ｂ） 電子ビーム溶接を適用する溶接厚さをビーム偏
向が問題とならない厚さに設定することで、非磁性のバ
タリング溶接なしで施行でき工数低減が図れる。また熱
応力の問題も生じない。さらに電子ビーム溶接による結
合部が残りの通常溶接の十分な拘束となり得るので精度
も問題ない。 （ｃ） 溶接部材の材質によっては、発生するガス成分
の影響をなくす為、バタリング溶接が必要となるが、こ
の際も非磁性（オーステナイト系）以外のバタリング材
料を用いることも可能となり、溶接部材とバタリング材
料との熱伸び差の問題が回避される。
【図１】本発明の第１実施例の断面図である。
【図２】本発明の同第１実施例の断面図である。
【図３】本発明の第２実施例の断面図である。
【図４】本発明の同第２実施例の作用説明図である。
【図５】本発明の第３実施例の断面図である。
【図６】本発明の第４実施例の断面図である。
【図７】従来例のノズル室本体部の斜視図である。
【図８】同従来例の図７の平面図である。
【図９】同従来例の図８のＡ−Ａ断面図である。
【図１０】同従来例の断面図である。
【図１１】同従来例の他例の断面図である。
０１ ノズル室本体 ０２ ノズルリング １、１ａ〜１ｄ 溶接部材
Claims (4)
- 【請求項１】 電子ビーム溶接機を使用する厚肉溶接方
法において、全溶接厚さのうち上記電子ビーム溶接機の
能力的に可能な厚さで電子ビーム溶接し、残りの厚さを
同電子ビーム溶接機以外の溶接機で溶接することを特徴
とする厚肉溶接方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の厚肉溶接方法において、
溶接対象材が非磁性体どうしまたは磁性体でかつ同種材
どうしは、電子ビーム溶接機の最高能力付近の厚さで電
子ビーム溶接し、溶接対象材が非磁性体および磁性体の
間または異種材の磁性体の間は、ビーム偏向による目は
ずれがない範囲一杯付近の厚さで電子ビーム溶接するこ
とを特徴とする厚肉溶接方法。 - 【請求項３】 溶接対象の少くとも一方が鋳物材には、
同鋳物材の溶接面部を共金系材料でバタリングした後請
求項２記載の厚肉溶接方法を行うことを特徴とする厚肉
溶接方法。 - 【請求項４】 請求項１ないし３記載の厚肉溶接方法に
おいて、電子ビーム溶接機を用いて行う電子ビーム溶接
部を全溶接厚さの中央部に配置することを特徴とする厚
肉溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32737693A JPH07178569A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 厚肉溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32737693A JPH07178569A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 厚肉溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07178569A true JPH07178569A (ja) | 1995-07-18 |
Family
ID=18198456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32737693A Withdrawn JPH07178569A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 厚肉溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07178569A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011068201A1 (ja) * | 2009-12-04 | 2011-06-09 | 新日本製鐵株式会社 | 突合せ溶接継手及びその製造方法 |
| CN110695557A (zh) * | 2019-09-27 | 2020-01-17 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种超大厚度钛合金构件的电子束复合窄间隙tig焊接方法 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP32737693A patent/JPH07178569A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011068201A1 (ja) * | 2009-12-04 | 2011-06-09 | 新日本製鐵株式会社 | 突合せ溶接継手及びその製造方法 |
| JP4995348B2 (ja) * | 2009-12-04 | 2012-08-08 | 新日本製鐵株式会社 | 突合せ溶接継手及びその製造方法 |
| CN102639278A (zh) * | 2009-12-04 | 2012-08-15 | 新日本制铁株式会社 | 对接焊接接头及其制造方法 |
| US8653403B2 (en) | 2009-12-04 | 2014-02-18 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Butt-welded joint and method for manufacturing same |
| CN110695557A (zh) * | 2019-09-27 | 2020-01-17 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种超大厚度钛合金构件的电子束复合窄间隙tig焊接方法 |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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