JPH07299564A - 溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 筒状部材の突合せ溶接の際に、内側からの作
業を軽減しつつ良好な溶接を行う。 【構成】 ボックス桁１０ａ，１０ｂの内側から開先部
１３の各ルート面１２の間に初層溶接を施し、ここに初
層ビード１４を形成する。この際、裏当部材として、各
開先部１３に硝子クロス１６を介在させてこの硝子クロ
ス１６を保持部材１７により各開先面１１に押え付け
る。このように、各ルート面１２の間に初層ビード１４
を形成すると、開先部１３に介在された硝子クロス１６
及び保持部材１７を取り外し、次いで、ボックス桁１０
ａ，１０ｂの外側から開先部１３の各開先面１１に沿っ
て溶接ビード５５を積層形成するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼管等の筒状部材の突
合せ溶接における溶接方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、橋梁の構成部材である橋桁の
製造に際しては、２本のボックス桁（筒状の橋桁）同士
を突合せ溶接により接合し、これにより１本のボックス
桁を製造することが行われている。例えば、図６に示す
ように、方形状のボックス桁５０ａ，５０ｂを突き合わ
せて、その突合せ辺部Ｌ１〜Ｌ４にそれぞれ溶接を施す
ことによってボックス桁５０ａ，５０ｂを接合すること
が行われている。

【０００３】具体的には、図７に示すようにボックス桁
５０ａ，５０ｂの突合せ部分に、外側開先（以下、開先
部５１という）を設けて、ボックス桁５０ａ，５０ｂの
外側（同図の矢印に示す）から開先部５１の各ルート面
５２の間に初層溶接を施して初層ビード５４を形成し、
その後各開先面５３に沿って溶接を施して溶接ビード５
５を積層形成することにより突合せ辺部Ｌ１の溶接を行
なうようにしている。この際、上記突合せ辺部Ｌ２及び
Ｌ４についても上記突合せ辺部Ｌ１と同様にして溶接が
行われる。

【０００４】ところが、ボックス桁５０ａ，５０ｂの下
面の突合せ辺部Ｌ３については他の突合せ辺部Ｌ１，Ｌ
２，Ｌ４と異なり、突合せ部分に内側開先を設けてボッ
クス桁５０ａ，５０ｂの内側（管内）から溶接作業を行
うようにしている。

【０００５】これは、他の突合せ辺部Ｌ１，Ｌ２，Ｌ４
と同様に外側開先を設けてボックス桁５０ａ，５０ｂの
外側から溶接を行う場合には、突合せ辺部Ｌ３での溶接
作業が上向き溶接、すなわち上向姿勢での溶接となり、
ビードクラック（溶接部分の割れ）等の原因となる盛り
の不十分な初層ビード５４（図８の実線に示す）や、ル
ート面５２の間に凹んだ形状の初層ビード５４（図８の
破線に示す）を形成し易くなり、後の修正作業等に過大
な労力と時間が必要となるのでこれを回避するためであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
突合せ溶接の方法では次のような問題が生じている。

【０００７】(1) 先ず、ボックス桁５０ａ，５０ｂの突
合せ辺部Ｌ３での開先形状が、他の突合せ辺部Ｌ１，Ｌ
２，Ｌ４での開先形状と異なるため、突合せ辺部Ｌ３に
おける各ボックス桁５０ａ，５０ｂの両端部分Ｒａ，Ｒ
ｂ（図６に示す）における形状の整合性が悪く、この部
分で溶接不良が発生し易くなってしまう。

【０００８】(2) また、突合せ辺部Ｌ３の溶接作業をボ
ックス桁５０ａ，５０ｂの内側から行うので、作業者に
は、環境の悪い閉空間内での溶接作業が強要される。

【０００９】そこで、これらの(1)，(2)の問題を解決す
るべく、各ボックス桁５０ａ，５０ｂの突合せ辺部Ｌ１
〜Ｌ４における開先形状を統一して、裏当金を用いてボ
ックス桁５０ａ，５０ｂの外側からのみ溶接作業を行う
溶接方法や、あるいは、各ボックス桁５０ａ，５０ｂの
突合せ辺部Ｌ１〜Ｌ４における開先形状を統一して、上
向き溶接とならないようにボックス桁５０ａ，５０ｂを
回転させながら各突合せ辺部Ｌ１〜Ｌ４の溶接を行う溶
接方法が考えられるが、裏当金を用いる方法では、応力
集中により裏当金に対する溶接部分でのビードクラック
の発生が懸念され、また、ボックス桁５０ａ，５０ｂを
回転させる方法では、橋梁の施工手順等によりボックス
桁５０ａ，５０ｂを回転させることができない場合もあ
り、また回転させ得る場合でも過大な労力やスペースが
必要となる等、いずれも得策とは言い難い。

【００１０】従って、ボックス桁５０ａ，５０ｂのよう
な筒状部材を突合せ溶接により接合するに際に、上述の
ようにボックス桁５０ａ，５０ｂに裏当金を接合した
り、あるいはボックス桁５０ａ，５０ｂを回転させるこ
となく、極力、外側からの作業でボックス桁５０ａ，５
０ｂを適切に接合できるような溶接方法が望まれる。

【００１１】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、筒状部材の突合せ溶接において、内側
からの作業を軽減しつつ良好な溶接を行うことができる
溶接方法を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、筒状部材の突
合せ溶接方法において、上記筒状部材の突合わせ部分に
外側開先となる開先部を設け、上記筒状部材の内側から
上記開先部の内側端部に初層溶接を施した後、上記筒状
部材の外側から上記開先部に本溶接を施すものである
（請求項１）。

【００１３】また、請求項１記載の溶接方法において、
上記筒状部材の外側から、上記開先部に硝子繊維からな
る裏当部材を介在させて上記初層溶接を施し、この裏当
部材を取外した後、上記本溶接を施すものである（請求
項２）。

【００１４】さらに、請求項１又は２記載の溶接方法に
おいて、上記筒状部材の突合せ部分が、筒状部材の周方
向に延びる接合部であり、かつその形状はその周方向に
同一形状に形成されているものである（請求項３）。

【００１５】

【作用】本発明によれば、筒状部材の内側から初層溶接
を施した後に筒状部材の外側から本溶接を施すので、筒
状部材の下面部分の溶接を行う場合に、大部分の溶接作
業が上向き溶接となっても良好な溶接を行うことが可能
となる。また、これにより筒状部材内側での作業を初層
溶接の形成のみとすることができ、筒状部材内側での作
業時間の短縮を図ることが可能となる（請求項１）。

【００１６】この際、開先部に硝子繊維からなる裏当部
材を介在させて初層溶接を施し、この裏当部材を取外し
た後に積層溶接を施すようにすれば最適な初層溶接を施
すことができ、筒状部材をより適切に接合することが可
能となる（請求項２）。

【００１７】また、一対の筒状部材を軸方向に互いに突
合わせて接合、接合する場合には、筒状部材の突合わせ
部分の形状をその周方向に同一形状に形成して溶接を行
うようにすれば、筒状部材における突合わせ部分の形状
の整合性が良好となり、この部分における溶接を適切に
行うことが可能となる（請求項３）。

【００１８】

【実施例】本発明の溶接方法を図面を用いて説明する。

【００１９】図１は、本発明の溶接方法を用いて接合す
るボックス桁１０ａ，１０ｂを互いに突合わせた状態を
示しており、図２は図１における断面を概略的に示して
いる。各ボックス桁１０ａ，１０ｂの突合せ辺部Ｎ１〜
Ｎ４、すなわちボックス桁１０ａ，１０ｂの接合部とな
る箇所には、それぞれその周方向に開先面１１及びルー
ト面１２が形成され、各ボックス桁１０ａ，１０ｂが互
いに突き合わされた図２に示す状態で、ボックス桁１０
ａ，１０ｂの突合せ辺部Ｎ１〜Ｎ４に亘って同一形状の
外側開先（以下、開先部１３という）を形成している。

【００２０】このように突合わされたボックス桁１０
ａ，１０ｂは、上記各突合せ辺部Ｎ１〜Ｎ４にそれぞれ
溶接が施されることによって互いに接合される。その一
例として以下のようにして溶接が行われる。

【００２１】先ず最初に、各ボックス桁１０ａ，１０ｂ
の上面、すなわち突合せ辺部Ｎ１に対して溶接が施され
る。具体的には、図３に示すようにボックス桁１０ａ，
１０ｂの突合せ辺部Ｎ１の外側（図３では上側）から開
先部１３の各ルート面１２の間に裏波溶接が施されてこ
こに初層ビード１４が形成され、その後各開先面１１に
沿って溶接が施されて溶接ビード５５が積層形成され
る。これによって突合せ辺部Ｎ１の溶接が完了する。

【００２２】このうようにして各ボックス桁１０ａ，１
０ｂの上面の溶接が完了すると、次いで、各ボックス桁
１０ａ，１０ｂの側面、すなわち突合せ辺部Ｎ２及びＮ
４に対して溶接が施される。なお、説明を省略するが、
突合せ辺部Ｎ２及びＮ４に対しても上記突合せ辺部Ｎ１
と同一の手順で溶接が施される。

【００２３】そして、次に、各ボックス桁１０ａ，１０
ｂの下面、すなわち突合せ辺部Ｎ３に対する溶接が本発
明の溶接方法に基づいて行なわれる。

【００２４】先ず、図４に示すように、上記ボックス桁
１０ａ，１０ｂの外側（図４では下側）から開先部１３
に裏当部材としての硝子クロス１６が介在され、これが
銅製の保持部材１７によって各開先面１１に押し付けら
れてボックス桁１０ａ，１０ｂに固定される。このと
き、保持部材１７の固定は、例えば、クランプ部材等に
より保持部材１７をボックス桁１０ａ，１０ｂのフラン
ジ部分等に固着することにより行われる。

【００２５】このようにして、硝子クロス１６及び保持
部材１７が取付けられると、次いで、作業者が上記ボッ
クス桁１０ａ，１０ｂの内側、すなわち内部に入り込
み、当該ボックス桁１０ａ，１０ｂの内側（図４では上
側）から初層溶接が施され、これにより開先部１３の各
ルート面１２の間に初層ビード１４が形成される。

【００２６】こうして、開先部１３に初層ビード１４が
形成されると、硝子クロス１６及び保持部材１７が開先
部１３から取り外され、図５に示すように、ボックス桁
１０ａ，１０ｂの外側（図５では下側）から、上向き溶
接（上向姿勢の溶接）によって上記初層ビード１４の下
側に溶接が施されて溶接ビード１５が積層形成される。

【００２７】これにより突合せ辺部Ｎ３に対する溶接が
完了し、ボックス桁１０ａ，１０ｂの突合せ溶接による
接合が完了する。

【００２８】ところで、このようにしてボックス桁１０
ａ，１０ｂを接合する場合、突合せ辺部Ｎ１〜Ｎ４の全
ての開先部１３の開先形状を外側開先に統一できるので
有利ではあるが、ボックス桁１０ａ，１０ｂの下面であ
る突合せ辺部Ｎ３に対する溶接の大部分が上向き溶接と
なってしまうため、突合せ辺部Ｎ３での溶接不良の発生
が懸念されるところである。しかしながら、上述の方法
では、先ず、ボックス桁１０ａ，１０ｂの内側から初層
溶接を施して初層ビード１４を形成した後に、後の溶接
をボックス桁１０ａ，１０ｂの外側から上向き溶接を行
い、これにより上向き溶接を行った場合に溶接不良が生
じ易い初層溶接を上向き溶接によって行うことを回避し
ているので、従来のように全ての溶接作業を上向き溶接
により行う場合のように、盛りの不十分な初層ビード
や、凹んだ初層ビードを形成することがない。従って、
大部分の溶接作業を上向き溶接により行いながらも突合
せ辺部Ｎ３の溶接を適切に行うことができる。

【００２９】このように本発明の溶接方法を適用するこ
とにより、上記ボックス桁１０ａ，１０ｂの接合を、ほ
とんど外側からの溶接作業で行うことが可能となり、さ
らにこれを通じて以下のような利点を得ることができ
る。

【００３０】すなわち、ボックス桁１０ａ，１０ｂの下
面の突合せ辺部Ｎ３の開先形状と他の面（上面及び側
面）の突合せ辺部Ｎ１，Ｎ２，Ｎ４の開先形状とを統一
（同一の外側開先形状）して溶接を行うので、従来のよ
うに、上向き溶接を避ける理由から突合せ辺部の開先形
状を下面と他の面とで異ならせる必要がなくなる。従っ
て、突合せ辺部Ｎ３のボックス桁１０ａ，１０ｂの両端
部分Ｓａ，Ｓｂ（図１に示す）における形状の整合性が
より良くなり、その結果、従来この部分で生じていたよ
うな溶接不良を回避でき、ボックス桁１０ａ，１０ｂの
適切な接合を行うことができる。しかも、このように突
合せ辺部Ｎ１〜Ｎ４の各開先形状を統一できることによ
りボックス桁１０ａ，１０ｂの生産性の面でも有利とな
る。

【００３１】また、従来例では、突合せ溶接においてボ
ックス桁の下面側の溶接作業を全てボックス桁の内側か
ら行う必要があり、環境の悪い閉空間内での溶接作業が
強要されていたが、初層溶接のみをボックス桁１０ａ，
１０ｂの内側から行う上述の方法を用いることによっ
て、作業者がボックス桁１０ａ，１０ｂの内側で作業す
る時間の大幅な短縮を図ることができ、これにより環境
の悪い閉空間内での作業者による溶接作業を軽減するこ
とができる。

【００３２】さらに、本発明の溶接方法によれば、上述
の利点に加えて、ボックス桁１０ａ，１０ｂの接合作業
の効率を高めることができるという効果も生じる。

【００３３】すなわち、初層ビードを形成する初層溶接
作業においては、作業中の溶接電圧を一定値に設定して
おいても開先の間隔に狭広がある場合や、逆に、開先の
間隔が一定であっても作業中の溶接電圧に変動等が生じ
た場合等には適切な初層溶接を施せない場合がある。従
って、作業者が溶接作業後にボックス桁の内側に入り込
んで初層溶接の溶接部分を確認し、必要がある場合には
溶接部をグラインダー等で削って再度溶接をやり直す等
の作業（ガウジング）が必要となる。ところが、初層溶
接をボックス桁１０ａ，１０ｂの内側から行う本発明の
方法によれば、作業者が作業中に初層ビード１４を良好
な状態に調整しながら形成することができ、これにより
常に最適な初層ビード１４を形成できるので初層溶接に
対する信頼性が高い。従って、従来のような初層溶接部
分に対する確認作業等が不要となり、これによりボック
ス桁１０ａ，１０ｂの接合作業の効率を高めることがで
きる。

【００３４】なお、上記実施例においては、ボックス桁
１０ａ，１０ｂの下面の突合せ辺部Ｎ３の溶接について
のみ本発明の溶接方法を適用するようにしているが、例
えば突合せ辺部Ｎ２及びＮ４の溶接に本発明の溶接方法
を適用しても構わない。この場合には、突合せ辺部Ｎ２
及びＮ４の初層溶接の信頼性が高まり、上記実施例にも
増してボックス桁１０ａ，１０ｂの接合作業の効率を高
めることが可能となる。

【００３５】また、上記実施例においては、初層溶接を
施す際には、開先部１３に裏当部材を介在させるように
しているが、必ずしも裏当部材を介在させて溶接作業を
行う必要はない。但し、裏当部材を用いた場合には、溶
接電圧を比較的高めに設定して溶接作業を行うことによ
り電圧変動による初層溶接への影響等を効果的に抑制し
得るので、最適な初層溶接を施す観点からは裏当部材を
用いる方が好ましい。この場合、上記実施例では、裏当
部材として硝子クロス１６を用い、これを保持部材１７
により固定するようにしているが、裏当部材や保持部材
はこれに限られるものではなく適宜変更可能である。

【００３６】また、上記実施例においては、突合せ溶接
を行う被溶接部材として、方形状のボックス桁１０ａ，
１０ｂを溶接、接合する例について説明したが、勿論、
このようなボックス桁１０ａ，１０ｂ以外にも本発明の
溶接方法は適用可能である。例えば、円筒状の管部材の
突合せ溶接にも有効である。この場合、管部材の周方向
全周の溶接を本発明の溶接方法により行うようにしても
よいが、例えば、周方向に対して下側半周の溶接のみ本
発明の溶接方法を適用するようにしても構わない。

【００３７】なお、本発明の溶接方法は、上記実施例の
ように開先面１１及びルート面１２により、いわゆるＶ
形開先を形成して突合せ溶接を行う場合以外に、例え
ば、ルート面１２の内側端部（図４では上側端部）に開
先面をわずかに形成し、これによりＸ形開先を形成して
突合せ溶接を行うような場合も包含するものである。こ
れによれば、比較的板厚が厚い被溶接物に対して本発明
の溶接方法を適用する場合に特に有効である。

【００３８】また、本発明の溶接方法は、上記実施例の
ように筒状の一対のボックス桁１０ａ，１０ｂを軸方向
に突き合わせて溶接する場合以外に、一枚の鋼板等を筒
状に折曲して、端部同士を互いに突合わせて軸方向に延
びる接合部を溶接する場合も同様に適用されるものであ
る。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
筒状部材の突合せ溶接方法において、上記筒状部材の突
合わせ部分に外側開先となる開先部を設け、上記筒状部
材の内側から上記開先部の内側端部に初層溶接を施した
後、上記筒状部材の外側から上記開先部に本溶接を施す
ようにしたので、筒状部材の下面部分の溶接を行う場合
に、大部分の溶接作業を上向き溶接により行っても良好
な溶接を行うことが可能となる。また、これにより筒状
部材の突合せ溶接における筒状部材内側での作業を初層
溶接のみとすることができ、その結果筒状部材内側での
作業時間の短縮を図ることができる。

【００４０】特に、初層溶接を施す際に、上記筒状部材
の外側から開先部に硝子繊維からなる裏当部材を介在さ
せて初層溶接を施し、この裏当部材を取外した後、本溶
接を施すようにすれば、最適な初層溶接を施すことがで
き、これにより筒状部材の適切な接合を行うことができ
る。

【００４１】また、一対の筒状部材をその軸方向に互い
に突き合わせて溶接、接合する場合には、筒状部材の突
合わせ部分、すなわち接合部の形状をその周方向に同一
形状に形成して溶接を行うようにすれば、筒状部材にお
ける接合部の形状の整合性が良好となり、この部分にお
ける溶接をより適切に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶接方法により接合するボックス桁を
突合わせた状態を示す斜視図である。

【図２】開先形状を示す図１の断面図である。

【図３】ボックス桁上面の突合せ辺部における溶接状態
を示す断面図である。

【図４】本発明の溶接方法を説明するボックス桁下面の
突合せ辺部を示す断面図である。

【図５】本発明の溶接方法により溶接されたボックス桁
下面の突合せ辺部を示す断面図である。

【図６】従来の溶接方法により接合するボックス桁を突
合わせた状態を示す斜視図である。

【図７】図６におけるＡ−Ａ断面図である。

【図８】上向き溶接により初層溶接を施した例を示す開
先部の断面図である。

【符号の説明】

１０ａ，１０ｂ 被溶接部材 １２ ルート面 １３ 開先面 １４ 初層ビード １５ 溶接ビード １６ 硝子クロス １７ 保持部材 ２０ａ，２０ｂ ボックス桁 Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４ 突合せ辺部 Ｓａ，Ｓｂ 両端部分

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状部材の突合せ溶接方法において、上
   記筒状部材の突合わせ部分に外側開先となる開先部を設
   け、上記筒状部材の内側から上記開先部の内側端部に初
   層溶接を施した後、上記筒状部材の外側から上記開先部
   に本溶接を施すことを特徴とする溶接方法。
2. 【請求項２】 上記筒状部材の外側から、上記開先部に
   硝子繊維からなる裏当部材を介在させて上記初層溶接を
   施し、この裏当部材を取外した後、上記本溶接を施すこ
   とを特徴とする請求項１記載の溶接方法。
3. 【請求項３】 上記筒状部材の突合せ部分は、筒状部材
   の周方向に延びる接合部であり、かつその形状はその周
   方向に同一形状に形成されていることを特徴とする請求
   項１又は２記載の溶接方法。