JPH07290244A - クラッド鋼管の溶接方法 - Google Patents
クラッド鋼管の溶接方法Info
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- JPH07290244A JPH07290244A JP9117194A JP9117194A JPH07290244A JP H07290244 A JPH07290244 A JP H07290244A JP 9117194 A JP9117194 A JP 9117194A JP 9117194 A JP9117194 A JP 9117194A JP H07290244 A JPH07290244 A JP H07290244A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 既存のＵＯＥ工程の有効活用を前提として特
に外面側の溶接において低合金鋼ワイヤーの適用を可能
とし強度、靭性および耐割れ性の優れたクラッド鋼管の
製造法を提供することを目的とする。 【構成】 外面側が低合金鋼で内面側がＮｉ、Ｃｒ、Ｍ
ｏなどの成分を基調とするステンレス鋼乃至はそれ以上
の高合金鋼からなるクラッド鋼にＸ型の開先加工をほど
こし、該Ｘ型開先部をシーム溶接してクラッド鋼管を製
造するにあたり、その突合せ開先形状が内面側の開先深
さを合わせ材厚みの８０〜１３０％、角度６０〜８０°
とし、ルートフェース厚みが１〜３mm、外面側の角度が
６０〜８０°として潜弧溶接を行う。
に外面側の溶接において低合金鋼ワイヤーの適用を可能
とし強度、靭性および耐割れ性の優れたクラッド鋼管の
製造法を提供することを目的とする。 【構成】 外面側が低合金鋼で内面側がＮｉ、Ｃｒ、Ｍ
ｏなどの成分を基調とするステンレス鋼乃至はそれ以上
の高合金鋼からなるクラッド鋼にＸ型の開先加工をほど
こし、該Ｘ型開先部をシーム溶接してクラッド鋼管を製
造するにあたり、その突合せ開先形状が内面側の開先深
さを合わせ材厚みの８０〜１３０％、角度６０〜８０°
とし、ルートフェース厚みが１〜３mm、外面側の角度が
６０〜８０°として潜弧溶接を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内面側に耐食性の優れた
合わせ材を有し、外面側に強度の優れた低合金鋼を母材
とするクラッド鋼管をＵＯＥなどの方法によってクラッ
ド鋼管を製造する場合のシーム溶接法に関するものであ
る。
合わせ材を有し、外面側に強度の優れた低合金鋼を母材
とするクラッド鋼管をＵＯＥなどの方法によってクラッ
ド鋼管を製造する場合のシーム溶接法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】最近、石油資源などの開発環境がより厳
しくなっており、敷設されるラインパイプなどには優れ
た耐食性が要求される。特に腐食性の強い使用環境にお
いては従来のような低合金鋼ではその寿命が極端に短く
なり、ステンレス鋼やステンレス鋼よりもさらにＮｉ、
Ｃｒ、Ｍｏ量などの多い高耐食性鋼管の使用が検討され
る傾向がある。しかしながら、そのような鋼管自体を上
記の成分材で製造することは、ラインパイプの敷設費用
が莫大なものとなるため経済性に難点がある。そのた
め、耐食性が要求される鋼管の内面側に合わせ材を接着
させたクラッド鋼が注目され、実用に供せられるように
なってきている。
しくなっており、敷設されるラインパイプなどには優れ
た耐食性が要求される。特に腐食性の強い使用環境にお
いては従来のような低合金鋼ではその寿命が極端に短く
なり、ステンレス鋼やステンレス鋼よりもさらにＮｉ、
Ｃｒ、Ｍｏ量などの多い高耐食性鋼管の使用が検討され
る傾向がある。しかしながら、そのような鋼管自体を上
記の成分材で製造することは、ラインパイプの敷設費用
が莫大なものとなるため経済性に難点がある。そのた
め、耐食性が要求される鋼管の内面側に合わせ材を接着
させたクラッド鋼が注目され、実用に供せられるように
なってきている。
【０００３】通常、この種のクラッド鋼を用いてＵＯク
ラッド鋼管となすには次のような工程で製造される。即
ちクラッド鋼板の端面には先ず開先加工がなされ、管状
に成形される。その後開先の突合せシーム部を溶接し、
必要に応じて拡管矯正をおこない大径鋼管となす。
ラッド鋼管となすには次のような工程で製造される。即
ちクラッド鋼板の端面には先ず開先加工がなされ、管状
に成形される。その後開先の突合せシーム部を溶接し、
必要に応じて拡管矯正をおこない大径鋼管となす。
【０００４】しかるに、従来のＵＯＥ方式によるクラッ
ド鋼管の溶接方法について記述すると、特公昭５９−１
３７１９１号公報では、内面側の開先形状を２段開先と
し、その溶接ではまず内面側の低合金鋼の開先部分（第
１段開先）を合わせ材の開先部分に溶接ビードがかから
ないように潜弧溶接した後、外面側の潜弧溶接を行い、
最後に前記内面側の合わせ材開先部分（第２段開先）の
溶接を合わせ材よりも高品位な帯板電極を用いてバンド
アーク溶接する方法。また特公昭６１−２２６１８７号
公報では、内面側の開先形状を２段開先とし、その溶接
においてはまず外面側、内面側（第１段開先）の順に低
合金鋼開先部分を低合金鋼ワイヤーで１層潜弧溶接、つ
いで内面側の合わせ材開先部分（第２段開先）を４mmφ
以上の高合金鋼コアードワイヤーを用いて潜弧溶接する
方法。さらに特公昭６３−９０３７０号公報では、外面
側の低合金鋼に角度が６０〜９０°、ルートフェイスが
３〜８mmの開先を設ける一方、内面側は幅が８〜１５mm
の合わせ材削除部分を形成、その溶接では外面側から低
合金鋼ワイヤーを用いてプラズマ溶接し、その後内面側
の合わせ材開先部分を合わせ材よりも高品位なソリッド
もしくはコアードワイヤーを用いて溶接するワイヤーを
用いて潜弧溶接する方法、などが提案されている。
ド鋼管の溶接方法について記述すると、特公昭５９−１
３７１９１号公報では、内面側の開先形状を２段開先と
し、その溶接ではまず内面側の低合金鋼の開先部分（第
１段開先）を合わせ材の開先部分に溶接ビードがかから
ないように潜弧溶接した後、外面側の潜弧溶接を行い、
最後に前記内面側の合わせ材開先部分（第２段開先）の
溶接を合わせ材よりも高品位な帯板電極を用いてバンド
アーク溶接する方法。また特公昭６１−２２６１８７号
公報では、内面側の開先形状を２段開先とし、その溶接
においてはまず外面側、内面側（第１段開先）の順に低
合金鋼開先部分を低合金鋼ワイヤーで１層潜弧溶接、つ
いで内面側の合わせ材開先部分（第２段開先）を４mmφ
以上の高合金鋼コアードワイヤーを用いて潜弧溶接する
方法。さらに特公昭６３−９０３７０号公報では、外面
側の低合金鋼に角度が６０〜９０°、ルートフェイスが
３〜８mmの開先を設ける一方、内面側は幅が８〜１５mm
の合わせ材削除部分を形成、その溶接では外面側から低
合金鋼ワイヤーを用いてプラズマ溶接し、その後内面側
の合わせ材開先部分を合わせ材よりも高品位なソリッド
もしくはコアードワイヤーを用いて溶接するワイヤーを
用いて潜弧溶接する方法、などが提案されている。
【０００５】しかし前二者の方法は図３（ａ）に示すよ
うに内面側の低合金鋼１に対する開先３（第１段開先）
および合わせ材２部分の開先幅を低合金鋼の開先幅より
もさらに広く合わせ材２部分を削除する必要がある。ま
たその溶接方法（順序）は外側の低合金鋼１の開先谷部
の仮付け溶接、次に内面側の低合金鋼１の開先３に対
して低合金鋼溶接ワイヤーによる潜弧溶接、更に外面
側の開先５に対して低合金鋼溶接ワイヤーによる潜弧溶
接、最後に内面側の合わせ材開先部分４に対して合わ
せ材よりも高品位な溶接ワイヤーを用いて潜弧溶接を
行うものである。
うに内面側の低合金鋼１に対する開先３（第１段開先）
および合わせ材２部分の開先幅を低合金鋼の開先幅より
もさらに広く合わせ材２部分を削除する必要がある。ま
たその溶接方法（順序）は外側の低合金鋼１の開先谷部
の仮付け溶接、次に内面側の低合金鋼１の開先３に対
して低合金鋼溶接ワイヤーによる潜弧溶接、更に外面
側の開先５に対して低合金鋼溶接ワイヤーによる潜弧溶
接、最後に内面側の合わせ材開先部分４に対して合わ
せ材よりも高品位な溶接ワイヤーを用いて潜弧溶接を
行うものである。
【０００６】しかるにこのような方法には下記のごとき
４つの問題がある。第１に内面側を２段開先に加工する
ことは既存のＵＯＥ工程における開先加工機の変更を余
儀なくされるために設備投資が必要であり、且つ低合金
鋼鋼管の製造を同一ラインで操業するためには組替えな
ども必要であり生産性にも影響を及ぼす。第２はその溶
接工程が非クラッド鋼管の製造工程に比較して１つ工程
が多くなっていることである。ちなみに非クラッド鋼管
（通常の低合金鋼々管）の場合は〜の３工程で溶接
が完了する。第３はの工程が必要なために、外面潜弧
溶接後再び内面溶接工程に鋼管を戻す必要がある。これ
は非クラッド鋼管の製造工程ではありえず、逆搬送のた
めの設備改造が必要となる欠点がある。第４は低合金鋼
１の内面側の潜弧溶接で生じた溶接スラグの除去、ビ
ード整形のためのグラインダー手入れが必要となり、そ
の生産性は著しい低下が避けられない。
４つの問題がある。第１に内面側を２段開先に加工する
ことは既存のＵＯＥ工程における開先加工機の変更を余
儀なくされるために設備投資が必要であり、且つ低合金
鋼鋼管の製造を同一ラインで操業するためには組替えな
ども必要であり生産性にも影響を及ぼす。第２はその溶
接工程が非クラッド鋼管の製造工程に比較して１つ工程
が多くなっていることである。ちなみに非クラッド鋼管
（通常の低合金鋼々管）の場合は〜の３工程で溶接
が完了する。第３はの工程が必要なために、外面潜弧
溶接後再び内面溶接工程に鋼管を戻す必要がある。これ
は非クラッド鋼管の製造工程ではありえず、逆搬送のた
めの設備改造が必要となる欠点がある。第４は低合金鋼
１の内面側の潜弧溶接で生じた溶接スラグの除去、ビ
ード整形のためのグラインダー手入れが必要となり、そ
の生産性は著しい低下が避けられない。
【０００７】また後者の場合も図３（ｂ）に示すように
内面側の合わせ材２に該合わせ材部分を削除する必要が
あり、前二者と同様な開先加工に対する問題がある。さ
らにその溶接では、外面側の低合金鋼１の開先４に対し
て低合金鋼ワイヤーを用いてプラズマ溶接、次に内面
側の合わせ材削除部分３を合わせ材よりも高品位なコア
ードもしくはソリッドワイヤーで潜弧溶接を行う方法
である。
内面側の合わせ材２に該合わせ材部分を削除する必要が
あり、前二者と同様な開先加工に対する問題がある。さ
らにその溶接では、外面側の低合金鋼１の開先４に対し
て低合金鋼ワイヤーを用いてプラズマ溶接、次に内面
側の合わせ材削除部分３を合わせ材よりも高品位なコア
ードもしくはソリッドワイヤーで潜弧溶接を行う方法
である。
【０００８】しかし、この方法でも下記のような２つの
問題が推定される。すなわち第１は外面側の低合金鋼１
の溶接においてプラズマ溶接で裏波溶接が必須な点にあ
る。裏波溶接では溶落ちの危険性が大きく一旦発生につ
ながればその鋼管はスクラップとなり、特にクラッド鋼
管のように高価な材料を対象にするには相当のリスクを
覚悟する必要がある。加えて内面側の低合金鋼に突出し
た裏波ビードの削除も必要となり、特にその手入れが鋼
管の内面側で作業を必要とするため作業者の負担は計り
知れないものがある。第２は外面側の溶込形状がキーホ
ール溶接のために梨型ビードとなりやすく凝固割れの発
生が助長されるという問題がある。
問題が推定される。すなわち第１は外面側の低合金鋼１
の溶接においてプラズマ溶接で裏波溶接が必須な点にあ
る。裏波溶接では溶落ちの危険性が大きく一旦発生につ
ながればその鋼管はスクラップとなり、特にクラッド鋼
管のように高価な材料を対象にするには相当のリスクを
覚悟する必要がある。加えて内面側の低合金鋼に突出し
た裏波ビードの削除も必要となり、特にその手入れが鋼
管の内面側で作業を必要とするため作業者の負担は計り
知れないものがある。第２は外面側の溶込形状がキーホ
ール溶接のために梨型ビードとなりやすく凝固割れの発
生が助長されるという問題がある。
【０００９】さらに、上記の３例では特に内面側の合わ
せ材削除部分の溶接（図３（ａ）の場合潜弧溶接、
（ｂ）の場合潜弧溶接）において以下のような欠点が
ある。それは、合わせ材２の削除部分が幅広、かつ大断
面積のために高溶着量を必要とするばかりでなく、その
溶接では溶接アークが低合金鋼（もしくはその溶接金
属）に直接作用するため高希釈溶接となり、溶接は可能
であっても溶接金属の重要な機能である耐食性を確保す
ることが困難となる。
せ材削除部分の溶接（図３（ａ）の場合潜弧溶接、
（ｂ）の場合潜弧溶接）において以下のような欠点が
ある。それは、合わせ材２の削除部分が幅広、かつ大断
面積のために高溶着量を必要とするばかりでなく、その
溶接では溶接アークが低合金鋼（もしくはその溶接金
属）に直接作用するため高希釈溶接となり、溶接は可能
であっても溶接金属の重要な機能である耐食性を確保す
ることが困難となる。
【００１０】一方、本発明者らは上記の観点から図３
（ｃ）に示す方法を提案した（特開平４−３１３４６８
号公報）。この方法はＸ型の開先形状を基本とし、その
溶接では、先ず外面側の低合金鋼１の開先３の谷部を低
合金鋼ワイヤーで仮付け溶接、次に内面側の合わせ材
２の開先４に対して合わせ材よりも高品位なワイヤーを
用いて潜弧溶接、更に外面側の低合金鋼１の開先３を
高品位なワイヤーで潜弧溶接するものである。この方
法によれば、既存のＵＯ工程がそのまま適用できるため
に大きな効果が期待された。しかし、これらの方法でも
溶接材料コスト、外面溶接金属の強度、靭性及び耐割れ
性などの問題を有していた。
（ｃ）に示す方法を提案した（特開平４−３１３４６８
号公報）。この方法はＸ型の開先形状を基本とし、その
溶接では、先ず外面側の低合金鋼１の開先３の谷部を低
合金鋼ワイヤーで仮付け溶接、次に内面側の合わせ材
２の開先４に対して合わせ材よりも高品位なワイヤーを
用いて潜弧溶接、更に外面側の低合金鋼１の開先３を
高品位なワイヤーで潜弧溶接するものである。この方
法によれば、既存のＵＯ工程がそのまま適用できるため
に大きな効果が期待された。しかし、これらの方法でも
溶接材料コスト、外面溶接金属の強度、靭性及び耐割れ
性などの問題を有していた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解消すべくなされたものであって、クラッド
鋼管を製造するに際し、特にＵＯＥ法で成形した管体長
手方向の内側シーム部突き合わせ溶接をするにあたっ
て、既存のＵＯＥ工程の有効活用を前提として特に外面
側の溶接において低合金鋼ワイヤーの適用を可能とし強
度、靭性および耐割れ性の優れたクラッド鋼管の製造法
を提供するものである。
の問題点を解消すべくなされたものであって、クラッド
鋼管を製造するに際し、特にＵＯＥ法で成形した管体長
手方向の内側シーム部突き合わせ溶接をするにあたっ
て、既存のＵＯＥ工程の有効活用を前提として特に外面
側の溶接において低合金鋼ワイヤーの適用を可能とし強
度、靭性および耐割れ性の優れたクラッド鋼管の製造法
を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、以下の構成を要旨とする。 （１）外面側が低合金鋼で内面側がＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏな
どの成分を基調とするステンレス鋼乃至はそれ以上の高
合金鋼（以下合わせ材という）すらなるクラッド鋼にＸ
型の開先加工をほどこし、該Ｘ型開先部をシーム溶接し
てクラッド鋼管を製造するにあたり、その突合せ開先形
状が内面側の開先深さを合わせる材厚みの８０〜１３０
％、角度６０〜８０°とし、ルートフェース厚みが１〜
３mm、外面側の角度が６０〜８０°とすることを特徴と
するクラッド鋼管の溶接方法。
成するために、以下の構成を要旨とする。 （１）外面側が低合金鋼で内面側がＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏな
どの成分を基調とするステンレス鋼乃至はそれ以上の高
合金鋼（以下合わせ材という）すらなるクラッド鋼にＸ
型の開先加工をほどこし、該Ｘ型開先部をシーム溶接し
てクラッド鋼管を製造するにあたり、その突合せ開先形
状が内面側の開先深さを合わせる材厚みの８０〜１３０
％、角度６０〜８０°とし、ルートフェース厚みが１〜
３mm、外面側の角度が６０〜８０°とすることを特徴と
するクラッド鋼管の溶接方法。
【００１３】（２）上記開先の溶接にあたり、まず外面
側の谷部の低合金鋼部を低合金鋼のワイヤーを用いて溶
着金属の高さが７mm以上になるような溶接ビードを形
成、つぎに内面側の合わせ材開先部分をその溶融割合及
び希釈率に相応したワイヤーを用いて潜弧溶接、さらに
外面側の低合金鋼の開先部分を低合金鋼のワイヤーを用
いて潜弧溶接することを特徴とする（１）記載のクラッ
ド鋼管の溶接方法。
側の谷部の低合金鋼部を低合金鋼のワイヤーを用いて溶
着金属の高さが７mm以上になるような溶接ビードを形
成、つぎに内面側の合わせ材開先部分をその溶融割合及
び希釈率に相応したワイヤーを用いて潜弧溶接、さらに
外面側の低合金鋼の開先部分を低合金鋼のワイヤーを用
いて潜弧溶接することを特徴とする（１）記載のクラッ
ド鋼管の溶接方法。
【００１４】更に本発明においては、外面側の谷部の低
合金鋼部を低合金鋼ワイヤーで溶接するにあたって次の
条件を採用することが好ましい。すなわち、 溶接ワイヤーは、その送給やアークを安定するため、
細いことが良く、０．９〜１．６mmの範囲とすることが
好ましい。 また溶接ワイヤーの種類は、ソリッド及びフラックス
コアードのいずれでも良いが溶落ち防止、ビード形成の
観点からは後者の方が好ましい。 ワイヤーの成分は、該溶接ビードが継ぎ手の一部とし
て残ることから、強度及び低温靭性などの材質面におい
て外面側の潜弧溶接部に遜色のない成分系の溶接ワイヤ
ーを用いることが好ましい。 溶接方法としては、現ＵＯ溶接工程の有効活用の観点
からガスシールドアーク溶接法の適用が好ましい。シー
ルドガスはＣＯ2 、およびＣＯ2 ＋Ａｒガスのどちらで
も良い。
合金鋼部を低合金鋼ワイヤーで溶接するにあたって次の
条件を採用することが好ましい。すなわち、 溶接ワイヤーは、その送給やアークを安定するため、
細いことが良く、０．９〜１．６mmの範囲とすることが
好ましい。 また溶接ワイヤーの種類は、ソリッド及びフラックス
コアードのいずれでも良いが溶落ち防止、ビード形成の
観点からは後者の方が好ましい。 ワイヤーの成分は、該溶接ビードが継ぎ手の一部とし
て残ることから、強度及び低温靭性などの材質面におい
て外面側の潜弧溶接部に遜色のない成分系の溶接ワイヤ
ーを用いることが好ましい。 溶接方法としては、現ＵＯ溶接工程の有効活用の観点
からガスシールドアーク溶接法の適用が好ましい。シー
ルドガスはＣＯ2 、およびＣＯ2 ＋Ａｒガスのどちらで
も良い。
【００１５】以下本発明を詳細に説明する。図１は本発
明の開先形状、図２は本発明の溶接工程を示す。ここで
溶接工程について記述すると、先ず図２（ａ）におい
て、外面側の低合金鋼１のシーム突き合わせ部３の開先
５に対して低合金鋼ワイヤーを用いて溶接する。このと
き溶着金属の高さｈ3 が７mm以上になるようなビード
を形成する。次に同図（ｂ）に示すように内面側の合わ
せ材２の開先４に対して合わせ材よりも高品位なワイヤ
ーを用いて潜弧溶接を行う。更に同図（ｃ）の如く外
面側の低合金鋼１の開先５の残り部分を低合金鋼ワイヤ
ーを用いて潜弧溶接してクラッド鋼管鋼管のシーム溶
接を終了する。
明の開先形状、図２は本発明の溶接工程を示す。ここで
溶接工程について記述すると、先ず図２（ａ）におい
て、外面側の低合金鋼１のシーム突き合わせ部３の開先
５に対して低合金鋼ワイヤーを用いて溶接する。このと
き溶着金属の高さｈ3 が７mm以上になるようなビード
を形成する。次に同図（ｂ）に示すように内面側の合わ
せ材２の開先４に対して合わせ材よりも高品位なワイヤ
ーを用いて潜弧溶接を行う。更に同図（ｃ）の如く外
面側の低合金鋼１の開先５の残り部分を低合金鋼ワイヤ
ーを用いて潜弧溶接してクラッド鋼管鋼管のシーム溶
接を終了する。
【００１６】以上の溶接工程はすべて現状の非クラッド
鋼管（通常の低合金鋼々管）の製造工程と同じであり何
等問題がない。しかし、ここにはクラッド鋼管の溶接に
関して本発明の重要な技術的ポイントがある。以下その
点について記述する。それは図２（ａ）の溶接において
溶着金属高さｈ3 が７mm以上になるようなビードを形
成するという点にある。このようなビードの形成はルー
トフェイス厚みが大きい場合は潜弧溶接法の適用によっ
て容易に可能であるが、後述するようにルートフェイス
厚みが比較的小さい本発明法では溶落ちが発生しやす
い。そのため本発明では溶接入熱を分散する方法、つま
りガスシールドアーク溶接法により、１層目の溶接はほ
とんど溶込のないビードを形成し、２層目、３層目の溶
接で得られる溶着金属高さの和ｈ3 が７mm以上になるよ
うなビードを形成する。なお、この３層溶接は３電極
を適当な極間距離に設定することによって１ラン溶接が
可能である。
鋼管（通常の低合金鋼々管）の製造工程と同じであり何
等問題がない。しかし、ここにはクラッド鋼管の溶接に
関して本発明の重要な技術的ポイントがある。以下その
点について記述する。それは図２（ａ）の溶接において
溶着金属高さｈ3 が７mm以上になるようなビードを形
成するという点にある。このようなビードの形成はルー
トフェイス厚みが大きい場合は潜弧溶接法の適用によっ
て容易に可能であるが、後述するようにルートフェイス
厚みが比較的小さい本発明法では溶落ちが発生しやす
い。そのため本発明では溶接入熱を分散する方法、つま
りガスシールドアーク溶接法により、１層目の溶接はほ
とんど溶込のないビードを形成し、２層目、３層目の溶
接で得られる溶着金属高さの和ｈ3 が７mm以上になるよ
うなビードを形成する。なお、この３層溶接は３電極
を適当な極間距離に設定することによって１ラン溶接が
可能である。
【００１７】次に図１の本発明による開先形状とその溶
接方法について詳述する。図１において、開先形状は外
側面の低合金鋼１と内側面の合わせ材２からなるクラッ
ド鋼のシーム突き合わせ部３に対して、内面側の合わせ
材２に深さｈ1 が合わせ材厚みｔの８０〜１３０％、角
度θ1 が６０〜８０°なる開先４を、またシーム突合わ
せ部のルートフェイス厚みｈ2 を１〜３mm、さらに外側
面の低合金鋼１に角度θ2 が６０〜８０°の開先５を形
成する。本発明において開先形状を上記の通り設けた理
由は、第１にその形状がＸ型形状であるため既存のＵＯ
工程の開先加工機械の有効活用が可能なため設備投資が
少なくて済むという点にある。第２に内面側の開先形状
は特にその深さｈ1 （mm）を合わせ材厚みｔの８０〜１
３０％とし、角度θ1 が６０〜８０°の範囲とした。深
さ及び角度の下限を上記の如く設定した理由は、通常の
ＵＯ工程の内面溶接ではその開先を溶接電極の倣い溝と
するため、ある程度の深さが必要なためである。また深
さと角度の上限を上記とした理由は、開先深さおよび角
度が上記の範囲以上の場合には低合金鋼の溶込率、希釈
率ともに増加するからである。第３に突合せ部３のルー
トフェイス厚みｈ2 を上記の如く１〜３mmの範囲とし
た。その理由について記述すると、前記の如く図２
（ａ）の外面側の溶接でビードを形成後、同図（ｂ）
で内面側の潜弧溶接でビードを形成するが、この時に
該ビードの溶込先端部分がビードの先端とメタルタッ
チさせる必要がある。そのメタルタッチ量は主に内面側
の溶接条件、例えば電流を高電流とすることで可能であ
るが、高溶込率、高希釈率となるため限界が生ずる。本
発明者らが希釈の観点から検討した結果によれば、許容
できる内面側溶接での溶込深さは開先深さｈ1 の先端か
ら外側面に向けて４．５〜５．０mm程度であった。この
ことからルートフェイス厚みｈ2 はその上限を４mm程度
まで厚くすることは可能であるが十分なメタルタッチを
確保するためそのｈ2 の上限を３mmとした。またｈ2 の
下限は図２（ａ）の溶接において溶落ち防止の観点か
ら１mmとした。
接方法について詳述する。図１において、開先形状は外
側面の低合金鋼１と内側面の合わせ材２からなるクラッ
ド鋼のシーム突き合わせ部３に対して、内面側の合わせ
材２に深さｈ1 が合わせ材厚みｔの８０〜１３０％、角
度θ1 が６０〜８０°なる開先４を、またシーム突合わ
せ部のルートフェイス厚みｈ2 を１〜３mm、さらに外側
面の低合金鋼１に角度θ2 が６０〜８０°の開先５を形
成する。本発明において開先形状を上記の通り設けた理
由は、第１にその形状がＸ型形状であるため既存のＵＯ
工程の開先加工機械の有効活用が可能なため設備投資が
少なくて済むという点にある。第２に内面側の開先形状
は特にその深さｈ1 （mm）を合わせ材厚みｔの８０〜１
３０％とし、角度θ1 が６０〜８０°の範囲とした。深
さ及び角度の下限を上記の如く設定した理由は、通常の
ＵＯ工程の内面溶接ではその開先を溶接電極の倣い溝と
するため、ある程度の深さが必要なためである。また深
さと角度の上限を上記とした理由は、開先深さおよび角
度が上記の範囲以上の場合には低合金鋼の溶込率、希釈
率ともに増加するからである。第３に突合せ部３のルー
トフェイス厚みｈ2 を上記の如く１〜３mmの範囲とし
た。その理由について記述すると、前記の如く図２
（ａ）の外面側の溶接でビードを形成後、同図（ｂ）
で内面側の潜弧溶接でビードを形成するが、この時に
該ビードの溶込先端部分がビードの先端とメタルタッ
チさせる必要がある。そのメタルタッチ量は主に内面側
の溶接条件、例えば電流を高電流とすることで可能であ
るが、高溶込率、高希釈率となるため限界が生ずる。本
発明者らが希釈の観点から検討した結果によれば、許容
できる内面側溶接での溶込深さは開先深さｈ1 の先端か
ら外側面に向けて４．５〜５．０mm程度であった。この
ことからルートフェイス厚みｈ2 はその上限を４mm程度
まで厚くすることは可能であるが十分なメタルタッチを
確保するためそのｈ2 の上限を３mmとした。またｈ2 の
下限は図２（ａ）の溶接において溶落ち防止の観点か
ら１mmとした。
【００１８】さらに、外側面の低合金鋼１の開先５はそ
の角度をθ2 を６０〜８０°の範囲とした。この角度が
６０°以下では外側面のビードが梨型形状となりやすく
凝固割れの発生する危険性が助長されるからであり、ま
た８０°以上では開先の断面積が大きくなるため高溶接
入熱による材質低下を避けるためである。一方、本発明
ではこの外側面の溶接に低合金鋼ワイヤーの適用を行う
が、その際の溶込深さの先端は内面側の溶接ビードとメ
タルタッチしないようにする必要がある。万一メタルタ
ッチによって外面側の溶接金属に内面側の溶接金属が希
釈された場合にはその凝固組織はマルテンサイト組織と
なり凝固割れにつながるからである。それを防止するた
めに本発明では図２（ａ）における溶着金属の高さｈ3
を７mm以上とした。その理由はｈ3 が７mm以下の場合、
特に開先や溶接条件の変動によって該溶接部の溶込先端
が内面側の溶接部に達することがあるからである。
の角度をθ2 を６０〜８０°の範囲とした。この角度が
６０°以下では外側面のビードが梨型形状となりやすく
凝固割れの発生する危険性が助長されるからであり、ま
た８０°以上では開先の断面積が大きくなるため高溶接
入熱による材質低下を避けるためである。一方、本発明
ではこの外側面の溶接に低合金鋼ワイヤーの適用を行う
が、その際の溶込深さの先端は内面側の溶接ビードとメ
タルタッチしないようにする必要がある。万一メタルタ
ッチによって外面側の溶接金属に内面側の溶接金属が希
釈された場合にはその凝固組織はマルテンサイト組織と
なり凝固割れにつながるからである。それを防止するた
めに本発明では図２（ａ）における溶着金属の高さｈ3
を７mm以上とした。その理由はｈ3 が７mm以下の場合、
特に開先や溶接条件の変動によって該溶接部の溶込先端
が内面側の溶接部に達することがあるからである。
【００１９】
【実施例】表１に示す成分のクラッド鋼板（低合金鋼：
Ｘ６５、厚み１５mm、合わせ材：ＳＵＳ３１６Ｌ、厚み
３mm）に、表２に示すような開先加工を行い、表３に示
す溶接ワイヤーを用い、表４に示すような溶接条件を適
用して試験を実施した。開先形状は内面側の角度θ1 が
７０°、深さｈ1 が３．５mmの一定、ルートフェイス厚
みｈ2 は０、１．０、２．０、３．０、４．０、５．０
mmの６種類、外面側の開先深さはクラッド鋼板の全厚み
−（ｈ1 ＋それぞれのｈ2 ）を設け、その角度θ2 は７
０°一定となるように加工し、ルートフェイス厚みｈ2
が４mm材の一部を比較用に用いた。
Ｘ６５、厚み１５mm、合わせ材：ＳＵＳ３１６Ｌ、厚み
３mm）に、表２に示すような開先加工を行い、表３に示
す溶接ワイヤーを用い、表４に示すような溶接条件を適
用して試験を実施した。開先形状は内面側の角度θ1 が
７０°、深さｈ1 が３．５mmの一定、ルートフェイス厚
みｈ2 は０、１．０、２．０、３．０、４．０、５．０
mmの６種類、外面側の開先深さはクラッド鋼板の全厚み
−（ｈ1 ＋それぞれのｈ2 ）を設け、その角度θ2 は７
０°一定となるように加工し、ルートフェイス厚みｈ2
が４mm材の一部を比較用に用いた。
【００２０】溶接材料として外面側の開先谷部のＣＯ2
溶接ワイヤーは、本発明法として低温靭性を考慮した低
Ｃ、Ｎｉ入り市販フラックス入りワイヤー、比較用には
あまり低温靭性を必要としない通常成分の市販ソリッド
ワイヤーを適用した。また内面側の合わせ材開先部の潜
弧溶接用としては、表１のクラッド鋼板成分、表２の内
面側の開先形状および表４の内面側溶接条件に適合した
合わせ材よりも高品位な試作ワイヤー、フラックス（ボ
ンドタイプ）の組合せを内面側の共通材料として全ての
試験に使用した。さらに外面側の溶接用としては、本発
明法に対しては通常の低合金鋼用の低温靭性を考慮した
既存の市販ワイヤー、フラックス（メルトタイプ）の組
合せを採用、比較用としては異材溶接用の高品位市販ワ
イヤーと試作フラックス（ボンドタイプ）の組合せを適
用した。
溶接ワイヤーは、本発明法として低温靭性を考慮した低
Ｃ、Ｎｉ入り市販フラックス入りワイヤー、比較用には
あまり低温靭性を必要としない通常成分の市販ソリッド
ワイヤーを適用した。また内面側の合わせ材開先部の潜
弧溶接用としては、表１のクラッド鋼板成分、表２の内
面側の開先形状および表４の内面側溶接条件に適合した
合わせ材よりも高品位な試作ワイヤー、フラックス（ボ
ンドタイプ）の組合せを内面側の共通材料として全ての
試験に使用した。さらに外面側の溶接用としては、本発
明法に対しては通常の低合金鋼用の低温靭性を考慮した
既存の市販ワイヤー、フラックス（メルトタイプ）の組
合せを採用、比較用としては異材溶接用の高品位市販ワ
イヤーと試作フラックス（ボンドタイプ）の組合せを適
用した。
【００２１】溶接工程は全ての試験材とも、外面側の
低合金鋼の開先谷部のＣＯ2 溶接、内面側の合わせ材
開先部の潜弧溶接、外面側の低合金鋼の開先残部の潜
弧溶接の順で行った。溶接条件はあらかじめ予備試験で
得られた条件を採用した。溶接試験後、溶接部から試験
片を採取して調査した。表５に溶接金属の成分、表６に
その調査結果を示す。引張試験片は溶接金属の余盛を削
除して１試験体から各３本、側曲げ試験片は各試験体か
ら各２本（全厚）、シャルピー試験片は外表面１mm下か
ら（標準サイズ）１試験体について各５本ずつ採取して
試験した。
低合金鋼の開先谷部のＣＯ2 溶接、内面側の合わせ材
開先部の潜弧溶接、外面側の低合金鋼の開先残部の潜
弧溶接の順で行った。溶接条件はあらかじめ予備試験で
得られた条件を採用した。溶接試験後、溶接部から試験
片を採取して調査した。表５に溶接金属の成分、表６に
その調査結果を示す。引張試験片は溶接金属の余盛を削
除して１試験体から各３本、側曲げ試験片は各試験体か
ら各２本（全厚）、シャルピー試験片は外表面１mm下か
ら（標準サイズ）１試験体について各５本ずつ採取して
試験した。
【００２２】ルートフェイス厚みｈ2 が４mmで、外面側
の開先残部へ合わせ材よりも高品位な溶接ワイヤーを適
用して潜弧溶接した従来法の記号Ｄは、溶接部の強度が
Ｘ６５の規格に対して余裕が少なく、３本中の２本が溶
接金属の中央部で破断した。また低温靭性もその絶対値
は必ずしも高くなく、仕様によっては問題の生じるレベ
ルである。
の開先残部へ合わせ材よりも高品位な溶接ワイヤーを適
用して潜弧溶接した従来法の記号Ｄは、溶接部の強度が
Ｘ６５の規格に対して余裕が少なく、３本中の２本が溶
接金属の中央部で破断した。また低温靭性もその絶対値
は必ずしも高くなく、仕様によっては問題の生じるレベ
ルである。
【００２３】一方、ルートフェイス厚みｈ2 が１〜３mm
で、外面側の開先残部へ低合金鋼ワイヤーを適用して潜
弧溶接した本発明法の記号Ａ〜Ｃは、記号Ｄに比較して
強度、靭性ともに良好な結果が得られた。しかし、外面
側の開先残部へ低合金鋼ワイヤーの適用を前提とした方
法であっても記号Ｅはルートフェイス厚みｈ2 が０mmの
場合、その厚みが少ないために外面側の開先谷部の１層
目のＣＯ2 溶接において溶落ちが発生し、その後の溶接
は困難であった。
で、外面側の開先残部へ低合金鋼ワイヤーを適用して潜
弧溶接した本発明法の記号Ａ〜Ｃは、記号Ｄに比較して
強度、靭性ともに良好な結果が得られた。しかし、外面
側の開先残部へ低合金鋼ワイヤーの適用を前提とした方
法であっても記号Ｅはルートフェイス厚みｈ2 が０mmの
場合、その厚みが少ないために外面側の開先谷部の１層
目のＣＯ2 溶接において溶落ちが発生し、その後の溶接
は困難であった。
【００２４】また、逆にｈ2 を４mm以上とした記号Ｆお
よびＧはその厚みが厚くなるに従い、強度が低下すると
ともに、側曲げ試験において溶接部が開口した。これ
は、ルートフェイス厚みｈ2 が厚いため、内面側の合わ
せ材開先部分の潜弧溶接においてその溶込が外面側の開
先谷部のビードとメタルタッチができなくなるためであ
る。
よびＧはその厚みが厚くなるに従い、強度が低下すると
ともに、側曲げ試験において溶接部が開口した。これ
は、ルートフェイス厚みｈ2 が厚いため、内面側の合わ
せ材開先部分の潜弧溶接においてその溶込が外面側の開
先谷部のビードとメタルタッチができなくなるためであ
る。
【００２５】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
【表７】
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればク
ラッド鋼管のシーム溶接に際し、既存のＵＯ工程が有
効に活用でき、かつ外面側へ低合金鋼溶接ワイヤーの
適用が可能なために強度、靭性に優れた溶接部を得るこ
とができる。
ラッド鋼管のシーム溶接に際し、既存のＵＯ工程が有
効に活用でき、かつ外面側へ低合金鋼溶接ワイヤーの
適用が可能なために強度、靭性に優れた溶接部を得るこ
とができる。
【図１】本発明による開先形状を示す図である。
【図２】本発明によるクラッド鋼管の溶接工程を示す図
である。
である。
【図３】従来の開先形状と溶接工程を示す図である。
１ 低合金鋼 ２ 合わせ材 ３ 開先 ４ 合わせ材開先部分 ５ 外面側開先 ビード ，， 潜弧溶接
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 33/00 Ａ
Claims (2)
- 【請求項１】 外面側が低合金鋼で内面側がＮｉ、Ｃ
ｒ、Ｍｏなどの成分を基調とするステンレス鋼乃至はそ
れ以上の高合金鋼（以下合わせ材という）からなるクラ
ッド鋼にＸ型の開先加工をほどこし、該Ｘ型開先部をシ
ーム溶接してクラッド鋼管を製造するにあたり、その突
合せ開先形状が内面側の開先深さを合わせ材厚みの８０
〜１３０％、角度６０〜８０°とし、ルートフェース厚
みが１〜３mm、外面側の角度が６０〜８０°とすること
を特徴とするクラッド鋼管の溶接方法。 - 【請求項２】 上記開先の溶接にあたり、まず外面側の
谷部の低合金鋼部を低合金鋼のワイヤーを用いて溶着金
属の高さが７mm以上になるような溶接ビードを形成、つ
ぎに内面側の合わせ材開先部分をその溶融割合及び希釈
率に相応したワイヤーを用いて潜弧溶接、さらに外面側
の低合金鋼の開先部分を低合金鋼のワイヤーを用いて潜
弧溶接することを特徴とする請求項１記載のクラッド鋼
管の溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9117194A JPH07290244A (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | クラッド鋼管の溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9117194A JPH07290244A (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | クラッド鋼管の溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07290244A true JPH07290244A (ja) | 1995-11-07 |
Family
ID=14019028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9117194A Withdrawn JPH07290244A (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | クラッド鋼管の溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07290244A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008153007A1 (ja) * | 2007-06-13 | 2008-12-18 | Ihi Corporation | 溶接継手及び鋼床版並びに鋼床版の製造方法 |
| CN102198559A (zh) * | 2011-04-08 | 2011-09-28 | 胜利油田龙玺石油钢管有限公司 | 一种异种钢焊接工艺 |
| GB2479994A (en) * | 2010-04-26 | 2011-11-02 | Subsea 7 Ltd | Welding Method |
| US20120298628A1 (en) * | 2009-12-01 | 2012-11-29 | Saipem S.P.A | Method of and a welding station for laying a pipeline, with pipe section welded together by internal and external welding |
| CN110026647A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-07-19 | 中广核研究院有限公司 | 单面复合板的对接焊方法及对接件 |
| RU2759272C1 (ru) * | 2021-01-14 | 2021-11-11 | Акционерное общество "Атомэнергоремонт" | Способ односторонней сварки трубопроводов Ду 800 контура многократной принудительной циркуляции энергоблоков с реакторной установкой РБМК-1000 |
| CN115302055A (zh) * | 2022-09-13 | 2022-11-08 | 特变电工新疆新能源股份有限公司 | 一种高强钢风电塔筒主体结构无预热焊接方法 |
-
1994
- 1994-04-28 JP JP9117194A patent/JPH07290244A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008153007A1 (ja) * | 2007-06-13 | 2008-12-18 | Ihi Corporation | 溶接継手及び鋼床版並びに鋼床版の製造方法 |
| JP2008307561A (ja) * | 2007-06-13 | 2008-12-25 | Ihi Corp | 溶接継手及び鋼床版並びに鋼床版の製造方法 |
| US20120298628A1 (en) * | 2009-12-01 | 2012-11-29 | Saipem S.P.A | Method of and a welding station for laying a pipeline, with pipe section welded together by internal and external welding |
| US9339886B2 (en) * | 2009-12-01 | 2016-05-17 | Saipem S.P.A. | Method of and a welding station for laying a pipeline, with pipe section welded together by internal and external welding |
| GB2479994A (en) * | 2010-04-26 | 2011-11-02 | Subsea 7 Ltd | Welding Method |
| CN102198559A (zh) * | 2011-04-08 | 2011-09-28 | 胜利油田龙玺石油钢管有限公司 | 一种异种钢焊接工艺 |
| CN110026647A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-07-19 | 中广核研究院有限公司 | 单面复合板的对接焊方法及对接件 |
| RU2759272C1 (ru) * | 2021-01-14 | 2021-11-11 | Акционерное общество "Атомэнергоремонт" | Способ односторонней сварки трубопроводов Ду 800 контура многократной принудительной циркуляции энергоблоков с реакторной установкой РБМК-1000 |
| CN115302055A (zh) * | 2022-09-13 | 2022-11-08 | 特变电工新疆新能源股份有限公司 | 一种高强钢风电塔筒主体结构无预热焊接方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010703 |