JPH07185821A

JPH07185821A - 片面サブマージアーク溶接方法

Info

Publication number: JPH07185821A
Application number: JP33806293A
Authority: JP
Inventors: Hajime Yano; 一矢野; Kazuhiko Kida; 一彦木多; Teruo Tsukuda; 輝夫佃; Tadashi Matsumoto; 正松本; Akihiro Minamoto; 明宏皆元
Original assignee: IMABARI ZOSEN KK; Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Current assignee: IMABARI ZOSEN KK; Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-07-25
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: JP2691857B2

Abstract

(57)【要約】【目的】大型の裏当装置が不要で、かつ裏当材を固定
するマグネットや拘束用治具を用いることなく、簡便に
一方からサブマージアーク溶接することができる方法を
提供する。【構成】鋼材の片面サブマージアーク溶接において、
開先角度３５〜５０°のＶまたはＹ開先の内側を仮付し
た鋼材裏面に、鋼材への接着部を有し、ガラス繊維シー
トを添装した固形フラックスを連続して接着し、開先内
に金属粉を開先底部から５〜１５ｍｍの高さに散布し、
初層に直径１．６〜２．４ｍｍの鋼ワイヤを用いて、溶
接入熱量３０〜７０ｋＪ／ｃｍで溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼材を突き合わせ、一
方からサブマージアーク溶接する片面サブマージアーク
溶接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】片面サブマージアーク溶接方法は従来か
ら、特公昭４８−２２５７２号公報の「片面溶接方法」
に代表されるフラックス銅バッキング法、特公昭４１−
７７６３号公報の「裏当材を使用する鋼の片面突合わせ
溶接法」に代表されるフラックスバッキング法、あるい
は特公昭５７−１７６４０号公報や実公平３−４４６２
号公報の「片面溶接用裏当材」にある簡易片面溶接方法
等があり、造船や橋梁などの板継に使用されている。

【０００３】フラックス銅バッキング法およびフラック
スバッキング法は図２（ａ），（ｂ）に示すように、突
き合わされた鋼材１の裏面から銅当金１０に層状に散布
したバッキングフラックス９、または耐火性キャンバス
１２内に収納されたバッキングフラックス９をエアーホ
ース１１等の押上機構により鋼材１の裏面に押圧してお
き、表面よりワイヤ７、フラックス８を用いてサブマー
ジアーク溶接を行い、鋼材１を片側より溶接する方法で
ある。

【０００４】しかし、これらの方法においては大型の裏
当装置を必要とすること、また傾斜状態の継手溶接には
適用できない等の問題がある。前記簡易片面溶接方法
は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、突き合わされた
鋼材１の裏面からガラステープと粉末または固形フラッ
クスを熱収縮性フイルムで包んだ裏当材１７をマグネッ
ト１３あるいは拘束用治具１４で固定し、表面よりサブ
マージアーク溶接を行う方法である。この簡易片面サブ
マージアーク溶接方法は大型の装置を必要とせず、また
傾斜溶接においても適用可能であるが、裏当材１７を固
定するマグネット１３あるいは溶接での拘束用治具１４
の取付け、取外し、および取外し後の鋼材１表面の仕上
げ等、多大な労力を要することとなる。

【０００５】一方、特公昭６３−７８７６号公報や実公
平２−２２１５９号公報にガスシールドアーク溶接で使
用される裏当材があるが、これは図４に示すように、タ
イル状の固形フラックス５を耐熱テープ１５に連続して
貼り、剥離紙１６を剥がして鋼材１へ接着する構造とな
っている。この裏当材を使用する状態を図５に示すが、
ガスシールドアーク溶接での裏ビードを確保するために
ギャップＧを設ける必要があり、そのため鋼材１の固定
は鋼材１の表面側または裏面側から拘束用治具１４の取
付けが必須で、該拘束用治具１４の取付け、取外し、お
よび取外し後の鋼材１表面の仕上げ等、多大な労力を要
する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、大型の裏当
装置が不用で、かつ裏当材を固定するマグネットや拘束
用治具を用いることなく、簡便に一方からサブマージア
ーク溶接することができる片面サブマージアーク溶接方
法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、鋼材の片面サブマージアーク溶接において、開先
角度３５〜５０°のＶまたはＹ開先の内側を仮付した鋼
材裏面に、鋼材への接着部を有し、ガラス繊維シートを
添装した固形フラックスを連続して接着し、開先内に金
属粉を開先底部から５〜１５ｍｍの高さに散布し、初層
に直径１．６〜２．４ｍｍの鋼ワイヤを用いて、溶接入
熱量３０〜７０ｋＪ／ｃｍで溶接することを特徴とする
片面サブマージアーク溶接方法にある。

【０００８】

【作用】以下に本発明を詳細に説明する。図１に示すよ
うに、ＶまたはＹ開先（図ではＶ開先）の内側を仮付２
した鋼材１の裏面に、鋼材１への接着部３を有し、ガラ
ス繊維シート４を添装した固形フラックス５を連続して
接着し、開先内に金属粉６を散布し、初層を細径のワイ
ヤ７を用いてサブマージアーク溶接をすることにより、
大型の裏当装置を必要とすることなく、また裏当材の固
定も特別な治具を必要とせず、簡便に一方からサブマー
ジアーク溶接をすることができる。

【０００９】次に、本発明における各要件の数値限定理
由について説明する。開先角度は３５〜５０°である必
要がある。開先角度が３５°未満の狭い開先であると、
後述する如く本発明の骨子は、直接アークにより開先ル
ート部を溶かさず多量の溶融金属の保有する熱で溶融す
ることにあるので、裏ビードが出ない。また、多層盛溶
接の場合に表側のスラグ剥離性が不良となる。開先角度
が５０°を超えると裏ビードは十分に出て良好である
が、溶融金属から与えられる熱量が過多となり、過剰の
裏波ビードが形成され、極端な場合には湯もれする。ま
た開先断面積が広いので能率が劣る。なお、開先のギャ
ップは５ｍｍ以下、Ｙ開先の場合のルートフエイスは２
ｍｍ以下であることが仮付溶接の容易さおよび裏ビード
が安定して出るので好ましい。ルートフエイスが２ｍｍ
を超えると、溶融金属の保有する熱により裏波ビード形
状が不良となる。

【００１０】開先の内側に仮付をすることにより、また
１．６〜２．４ｍｍ径の細径ワイヤを使用することによ
り、ガラス繊維シートを添装した固形フラックスの固定
は鋼材裏面へ接着部を接着するだけの弱い支持力で良
く、マグネットや拘束用治具を用いる必要がなくなる。
よって労力の低減が図れる。なお、開先の内側への仮付
は溶接長全線または部分的でも良い。また、仮付のビー
ド高さは裏ビードを安定に出すために開先底部から５ｍ
ｍ以下とすることが好ましい。仮付ビード高さが５ｍｍ
を超えると、溶融金属の熱で仮付ビードを溶かすことが
できず、裏波ビードが形成されない。

【００１１】固形フラックスに添装するガラス繊維シー
トは、鋼材１への密着性を良くする。また、溶接時にス
ラグとなり裏ビードを被って裏ビードの外観を良好とす
るために必須である。ガラス繊維シートを添装しない
と、特に鋼材の開先に目ちがいが生じた場合に密着性が
悪くなり湯もれや鋳ばりが生じる。また、裏ビードを被
うスラグ量が少なくなり裏ビードの外観が不良となる。
一般に裏当材は、裏ビードを安定に出すために固形フラ
ックスにスラグポケットを設ける場合があるが、本発明
においても可能である。また、鋼材裏面への接着部はア
ルミ箔、亜鉛箔などの金属箔製の耐熱テープに接着剤を
付けたものを用いる。

【００１２】本発明の裏ビード形成は、上述した如くア
ークを直接開先裏面部に当てるのではなく、細径ワイヤ
による高電流でのジュール熱による高溶着とアークが金
属粉上で生じて細粒の金属粉の溶融によって生じた多量
の溶融金属の熱により開先裏面を溶かして裏波ビードを
形成させるものであり、この裏波ビード形成方法が非常
に簡易な小入熱用の裏当材の適用を可能にしている。

【００１３】開先内に散布する金属粉６の好ましい粒度
分布は粒径８５０μｍ以下で、かつ平均粒径７５〜３０
０μｍ、さらにＣ量０．０７％以下のものを開先底部か
ら５〜１５ｍｍ高さに散布する。粒径が８５０μｍを超
えると、アークがやや不安定となって裏ビード形状がや
や不揃いとなる。

【００１４】平均粒径が７５μｍ未満であると、金属粉
が溶けずらくなり裏ビード形状がやや不揃いとなる。平
均粒径が３００μｍを超えると、アークがやや不安定と
なって裏ビード形状がやや不揃いとなる。また、金属粉
は主にＦｅから成るが、通常鋼材の溶接の場合、他の成
分は特に限定しないが、板厚が厚く、比較的Ｃ量の高い
（０．１６％以上）鋼材の場合は、Ｃ量が０．０７％を
超えると高温われが生じるようになる。なお、金属粉中
のＰおよびＳは０．０２０％以下が好ましく、他の成分
は溶接金属の強度および靱性を考慮してＳｉ，Ｍｎ，Ｍ
ｏその他を脱酸剤や合金剤として含有させることができ
る。また、前記Ｓｉ，Ｍｎ，Ｍｏその他の脱酸剤や合金
剤は、鉄粉にこれらを機械的に混合したものでも良い。
以上の粒径と成分条件を満足すれば、各種サイズの極細
鋼ワイヤをカットした粒状体でも良い。

【００１５】さらに使用条件としては、金属粉の散布高
さが５ｍｍ未満であるとアークが開先底部に直接達する
ため裏ビードが出すぎたり、特にギャップがある場合、
鋳ばりが生じたり湯もれする場合がある。また、仮付の
ある箇所とない箇所の裏ビードの出かたが安定しない。
散布高さが１５ｍｍを超えると溶け込み不足で裏ビード
が出なくなる。

【００１６】次に、初層溶接のワイヤは直径１．６〜
２．４ｍｍの鋼ワイヤとする。ワイヤ径が１．６ｍｍ未
満になると、過剰に溶融金属が溶着されるのに対しアー
クが弱くなり過ぎるため裏ビードが出なくなる。ワイヤ
径が２．４ｍｍを超えると、低電流の溶接条件にしない
とアークが強すぎて、鋳ばりが生じたり、本発明のマグ
ネットや拘束治具を使用しない裏当材では溶融金属をさ
さえきれず湯もれする。また、ワイヤ径が２．４ｍｍ超
の太径で低電流の溶接条件とするとアークが不安定とな
って裏ビートが均一に形成されなくなる。なお、鋼ワイ
ヤは一般の市販品で良いが、Ｃ量は耐高温われ性から
０．１３％以下のものが好ましい。

【００１７】溶接入熱量は３０〜７０ｋＪ／ｃｍとす
る。溶接入熱量が３０ｋＪ／ｃｍ未満であると、金属粉
および仮付を溶かして裏ビードを形成することができな
い。７０ｋＪ／ｃｍを超えると高入熱により高温とな
り、鋳ばりが生じたり、本発明のマグネットや拘束用治
具を使用しない裏当材では溶融金属をささえきれず湯も
れする。なお、各ワイヤ径における好ましい電流範囲を
表１に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】本発明において電極数はワイヤ径および入
熱量が本発明の範囲内であれば、単電極溶接でも２電極
以上の多電極での溶接でも可能である。また、多層盛溶
接の場合の２層目以降のワイヤ径は２．４ｍｍを超える
太径で溶接条件は通常の大入熱量の条件としても良い。
なお、組み合わせて使用するフラックスとしては、入熱
量が比較的低いので通常サブマージアーク溶接用として
使用している溶融型フラックスおよび焼成型フラックス
のいずれでも良い。ただし、多層盛溶接の場合は開先角
度が小さいのでスラグ剥離性の良好なフラックスを選定
する必要がある。

【００２０】以下実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。

【００２１】

【実施例】表２に示す鋼材に対し、表３のワイヤとスラ
グ剥離性良好なＴｉＯ₂−Ａ１₂Ｏ₃系溶融型フラック
スとを組合せ、表４、表５（表４のつづき）に示す開先
形状、裏当材、金属粉および溶接条件で初層のみ溶接長
１５００ｍｍの片面サブマージアーク溶接を行った。

【００２２】

【表２】

【００２３】

【表３】

【００２４】

【表４】

【００２５】

【表５】

【００２６】なお、開先のルートフエイスは０〜２ｍ
ｍ、ギャップは０〜５ｍｍ、仮付は被覆アーク溶接棒を
用い５００ｍｍおきに５０ｍｍ長さで４カ所行った。ま
た、裏当材の鋼材への固定に使用した耐熱テープは１５
０ｍｍ幅のアルミニウム箔に接着剤を付けたものに幅１
２ｍｍ，深さ１．２ｍｍのスラグポケットを設けた幅４
０ｍｍ，長さ２５ｍｍ，高さ８ｍｍの固形フラックスを
連続して接着し鋼材裏面に接着した。固形フラックスに
添装したガラス繊維シートは厚さ０．５ｍｍ，幅３８ｍ
ｍのものを用いた。また、使用した金属粉のＣ以外の成
分はＳｉ０．０１〜０．１２％，Ｍｎ０．５２〜１．５
３％，Ｐ０．００８〜０．０１８％，Ｓ０．００５〜
０．０１６％，残Ｆｅの範囲のものを用いた。

【００２７】溶接後に裏ビードの状態その他を観察し
た。それらの結果を表６に示す。

【００２８】

【表６】

【００２９】本発明例であるＮｏ．１〜Ｎｏ．１０およ
びＮｏ．１４は、裏当材の取付けおよび取外しが容易
で、鋳ばりや湯もれもなく、溶接後の裏ビード状態が良
好であり高温われ等の欠陥もなく極めて良好な結果であ
った。またＮｏ．１１は金属粉の粒径が、Ｎｏ．１２は
平均粒径がそれぞれ大きいのでアークがやや不安定とな
って裏ビード形状がやや不揃いとなったが、他は良好で
あった。Ｎｏ．１３は金属粉の平均粒径が小さく裏ビー
ド形状がやや不揃いとなったが、他は良好であった。

【００３０】比較例中Ｎｏ．１５は、裏ビード等は良好
であったが開先角度が広すぎるので開先断面積が大きく
能率が悪い。Ｎｏ．１６は、開先角度が狭いので裏ビー
ドが出ず、表側のスラグ剥離も不良であった。Ｎｏ．１
７は、固形フラックスにガラス繊維シートが添装してな
いので裏ビードの外観が不良で鋳ばりも生じた。

【００３１】Ｎｏ．１８は、仮付なしで裏当材の鋼材へ
の固定に拘束用治具を用いたので取付けおよび取外しに
多大の労力を要し能率が悪かった。Ｎｏ．１９は、使用
した鋼材のＣ量が高く、金属粉のＣ量も高いので高温わ
れが生じた。Ｎｏ．２０は鉄粉の散布高さが高すぎるの
で、Ｎｏ．２４はワイヤ径が細いので、またＮｏ．２６
は入熱量が低いのでいずれも溶け込み不足で裏ビードが
出なかった。

【００３２】Ｎｏ．２１は鉄粉の散布高さが低いので、
Ｎｏ．２２はワイヤ径が太いので、またＮｏ．２５は、
入熱量が高すぎるのでいずれも湯もれをし、鋳ばりも生
じた。Ｎｏ．２３はワイヤ径が太く低電流の溶接条件で
あるのでアークが不安定となり裏ビードが不揃いとなっ
た。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、Ｖ
またはＹ開先の内側を仮付した鋼材の裏面に、鋼材への
接着部を有し、ガラス繊維シートを添装した固形フラッ
クスを連続して接着し、開先内に金属粉を散布し、初層
を細径の鋼ワイヤを用いてサブマージアーク溶接をする
ことで、大型の裏当装置を必要とすることなく、また裏
当材の固定も特別な治具を必要とせず、簡便に一方から
サブマージアーク溶接をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶接方法例を示す断面図である。

【図２】（ａ），（ｂ）従来の大型の裏当装置を用いた
溶接方法例を示す断面図である。

【図３】（ａ），（ｂ）従来の裏当材拘束用治具を用い
た溶接方法例を示す断面図である。

【図４】ガスシールドアーク溶接に使用される固形フラ
ックスを耐熱テープに貼りつけた構造を示す斜視図であ
る。

【図５】ガスシールドアーク溶接における片面溶接方法
例を示す断面図である。

【符号の説明】

１鋼材２仮付３接着部４ガラス繊維シート５固形フラックス６金属粉７ワイヤ８フラックス９バッキングフラックス１０銅当金１１エアーホース１２耐火性キャンバス１３マグネット１４拘束用治具１５耐熱テープ１６剥離紙１７裏当材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佃輝夫香川県丸亀市昭和町30番地今治造船株式会社内 (72)発明者松本正東京都中央区築地三丁目５番４号日鐵溶接工業株式会社内 (72)発明者皆元明宏東京都中央区築地三丁目５番４号日鐵溶接工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼材の片面サブマージアーク溶接におい
て、開先角度３５〜５０°のＶまたはＹ開先の内側を仮
付した鋼材裏面に、鋼材への接着部を有し、ガラス繊維
シートを添装した固形フラックスを連続して接着し、開
先内に金属粉を開先底部から５〜１５ｍｍの高さに散布
し、初層に直径１．６〜２．４ｍｍの鋼ワイヤを用い
て、溶接入熱量３０〜７０ｋＪ／ｃｍで溶接することを
特徴とする片面サブマージアーク溶接方法。