JPH0768380A

JPH0768380A - 厚鋼板の高能率すみ肉溶接方法

Info

Publication number: JPH0768380A
Application number: JP32469993A
Authority: JP
Inventors: Tadamasa Yamaguchi; 忠政山口; Yoshizo Meguro; 喜三目黒; Ryuji Okabe; 龍二岡部; Saburo Hayashi; 三郎林; Matsushige Nakajima; 松重中島
Original assignee: KAWATETSU METAL FUABURIKA KK; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: KAWATETSU METAL FUABURIKA KK; JFE Steel Corp
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1995-03-14
Anticipated expiration: 2015-12-04
Also published as: JP3114958B2

Abstract

(57)【要約】【目的】板厚６０ｍｍ超え１００ｍｍ以下の厚鋼板の高
能率すみ肉溶接方法を提供する。【構成】フラックスの化学組成及び粉体特性、母材の化
学組成、ワイヤの化学組成並びに溶接条件を適正化する
ことにより、簡単な開先加工で、厚鋼板のＴ型すみ肉の
完全溶込み両側１パスサブマージドアーク溶接を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は厚鋼板の高能率すみ肉溶
接方法に関し、詳しくは、簡単な開先加工を行い、厚板
のＴ型すみ肉サブマージドアーク溶接を両側１パスで行
う厚鋼板の高能率すみ肉溶接方法に係る。

【０００２】

【従来の技術】近年、高層ビルが各地で建設されるよう
になったが、それにつれて使用される鋼材の厚さも次第
に厚くなり、例えば柱として使用されるいわゆるボック
ス柱では板厚１００ｍｍのものもあり、また、梁として
使用されるＨ形鋼の厚さも同様に増加しており、このた
め高層ビルに使用される部材の組立加工の能率向上が大
きな問題となっている。

【０００３】一般に、ビルトＨと言われる溶接Ｈ形鋼の
すみ肉溶接部は、部分溶込溶接若しくは完全溶込溶接に
より、また、クレーンガーダ重構造物などに用いられる
溶接Ｈ形鋼は通常完全溶込溶接で施工されている。この
完全溶込溶接方法はウェブが比較的薄い場合のものにつ
いては既に知られており、例えば特公昭５６−３７０２
９号公報がある。これは細径ワイヤを用いプライマ鋼板
を溶接する場合にピットやブローホールを防止しようと
するものであり、本発明者らが目的としているところと
その主旨がやや異なるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、ウェブ厚が厚く
なると一般にウェブ側に開先加工を施し、多層の表溶
接、裏ガウジング、グラインダ仕上後、多層の裏溶接を
行い、完全溶込を得る方法がとられてきたが、開先加
工、ガウジング、グラインダ仕上などの各工程が不可欠
であり、省力化はもとよりアークタイム率を向上させる
ことが困難であった。

【０００５】ところで厚鋼板のすみ肉溶接完全溶込を簡
単な開先加工、ガウジングなしの両側１パス溶接を達成
しようとすると種々の問題があり、その解決が要望され
ている。一般に、薄肉Ｈ形鋼のすみ肉溶接では溶融型フ
ラックスが使用されるケースが多い。これは溶融型フラ
ックスの方が融点が低く、高速溶接に適しているためで
あるが、高速になるほどビード幅の狭い凸状ビードにな
り易いという欠点がある。これを防止するため、フラッ
クスを発泡させ軽質化してビード幅を広げる工夫がなさ
れているが、融点が低いため厚肉の大入熱溶接ではスラ
グが増えすぎて良好な外観を有するビードを得ることが
むずかしいという問題がある。

【０００６】一方、焼成型フラックスは製法上単体酸化
物あるいは炭酸塩の混合結合体であるため一般に融点が
高く大入熱溶接に適している。また、完全溶込溶接では
溶込みを確保しなければならないため、必然的に母材希
釈が多くなり、Ｃ量の多い鋼板では高温割れが発生し易
いという問題もある。高温割れは溶接金属の化学組成の
みならず、ビード断面形状にも大きく影響され、ビード
幅（Ｗ）に対し溶込み深さ（Ｐ）が大きいとき、すなわ
ち、Ｗ／Ｐが小さいとき発生し易い。従って、高温割れ
を防止するためにはビード幅をできるだけ広くしなけれ
ばならない、という問題があった。

【０００７】本発明は上記問題の解決を目的とし、具体
的には、簡単な開先加工を行い、厚板鋼板の高能率すみ
肉溶接方法を提案することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｃ量０．１８
ｗｔ％以下を含有する板厚６０ｍｍ超え１００ｍｍ以下
のウェブ鋼板とフランジ鋼板をＴ字状に突合わせ、該ウ
ェブ鋼板の両側に板厚の０．３０〜０．４０倍の深さの
開先を設け、２電極法で完全溶込法により両側１パスサ
ブマージドアーク溶接するに当り、下記焼成型フラック
ス（Ａ）とワイヤ（Ｂ）とを用い、先行極（Ｌ極）に対
する後行極（Ｔ極）の電流比（Ｉ_T ／Ｉ _L ）を０．６５
〜１．００の条件下で先行極に３°〜１５°の後退角
を、後行極に３°〜２０°の前進角を設けて溶接するこ
とを特徴とする厚鋼板の高能率すみ肉溶接方法である。（Ａ）焼成型フラックス：ＳｉＯ₂ ，ＭｇＯ，ＣａＯの
各成分の合計量が４５〜６５ｗｔ％、ＴｉＯ₂ ，Ａｌ₂
Ｏ₃ ，ＣａＦ₂ の各成分の合計量が５〜２０ｗｔ％、各
種金属粉が２５〜３８ｗｔ％、溶接時に添加原料が熱分
解して発生するガス量が５〜１５ｗｔ％、残部が不可避
的不純物であるフラックスからなり、累積粒度分布５０
ｗｔ％の粒子のメジアン径が５００〜８００μｍであ
り、粒子径２９５μｍ以下の粒子が前記フラックス全体
の１５ｗｔ％以下である焼成型フラックス（Ｂ）ワイヤワイヤＣ量（ｗｔ％）をＣ₁ 、ウェブ鋼板のＣ量（ｗｔ
％）をＣ₂ （≦０．１８ｗｔ％）、フランジ鋼板のＣ量
（ｗｔ％）をＣ₃ （≦０．１８ｗｔ％）とし、０．５０Ｃ₁ ＋０．２８Ｃ₂ ＋０．２２Ｃ₃ ≦０．１２
０を満足するワイヤＣ量およびＭｎ：１．２０〜２．５０
ｗｔ％を含む、直径４．８〜６．４ｍｍφのワイヤここで、さらに、先行極のみをフランジ側に５°〜１５
°傾け、ウェブ面とフランジ面とが交差する位置からフ
ランジ面の上方に向かって先行極は５〜１５ｍｍ、後行
極は２〜１２ｍｍ離れた位置を狙って溶接することが好
ましい。

【０００９】

【作用】以下、本発明の手段たる構成ならびにその作用
について詳しく説明すると、次の通りである。本発明者
等は簡単な開先加工を行い厚板鋼板を効率よくすみ肉サ
ブマージドアーク溶接する方法について検討を行ったと
ころ、特定の各種成分を含有する焼成型フラックスと、
特定の成分、ワイヤ径を有するワイヤを用い２電極サブ
マージドアーク溶接すればよいという知見を得、既に特
開平５−５７４４８号公報で開示している。ところが適
用板厚が更に大きくなると、より厳しい制限なしでは良
好な溶接部が得られないことが判った。そこで更に進ん
で研究開発を行い、この研究に基づいて本発明は成立し
たものである。

【００１０】本発明者等の研究結果によれば、次のこと
が明らかになった。（１）厚鋼板の高温割れを防止しビード幅を広くするた
めには、焼成型フラックスの化学組成とワイヤ径を一定
の範囲にコントロールすることが必要である（２）板厚が大きくなると溶接入熱量も大となり、高温
割れ防止のための限界Ｃ量が低くなってくる（３）スラグ巻込みを防止するためには、太径ワイヤを
用い、溶込み底部をラウンドタイプ（曲率半径大）にす
ることが必要であり、溶込み底部がシャープ（曲率半径
小）になると、スラグ巻込みが発生しやすくなるととも
に高温割れも起り易く、また、太径ワイヤはビード幅を
広げる上でも有利である（４）２電極サブマージドアーク溶接においては、先行
極（Ｌ極）、後行極（Ｔ極）の電流比（Ｉ_T ／Ｉ_L ）も
スラグ巻込みに影響し、一定の比であればスラグ巻込み
が発生しにくい（５）さらに、先行極、後行極トーチに一定の角度を設
けることにより溶込みが深く外観の良好なビードが得ら
れる（６）板厚が大きくなると自己拘束が大きくなり、水素
割れも発生し易くなるためフラックスの水素量を低くす
る必要がある（７）（５）の条件にさらにワイヤ狙い位置を限定する
と、一層少ない電流でも溶込みが深く外観の良好なビー
ドが得られるそこで、上記の様々な検討を総合的に行った結果、簡単
な開先加工のみを行い、ガウジング、グラインダなどの
工程なしで、完全溶込みならびに部分溶込みすみ肉溶接
を両側１パスで行う方法を完成した。

【００１１】以下、本発明法について詳しく説明する。
まず、本発明法に用いられるフラックスについて説明す
る。フラックスはビード外観を良好に保つ必要がある
が、造滓剤としてベースとなるＳｉＯ₂ はビード幅を広
くし、ビード表面を平滑に保つ効果がある。ＭｇＯは生
成スラグの融点を上げ大入熱溶接時の作業性を改善する
とともにフラックスの塩基度を上げ、溶接金属の酸素量
を低減して靭性を向上させるのに重要な成分である。Ｃ
ａＯはＭｇＯと同様、生成スラグの耐火性を向上させ、
フラックスの塩基度を上げる成分として重要であり、Ｃ
ａＣＯ₃ として添加すれば拡散性水素量を低減するＣＯ
₂ 発生源としても有効である。重要なこれらの各成分は
フラックス構成上一定以上必要であり、ビード外観、フ
ラックス耐火性の面からこれら各成分を合計量として４
５ｗｔ％以上含む必要がある。一方、これら各成分を合
計量として６５ｗｔ％を超えるとフラックス融点が高く
なりすぎてビード幅が細くなり、外観も劣化するため、
ＳｉＯ₂ ，ＭｇＯ，ＣａＯの各成分の合計量の値を４５
〜６５ｗｔ％とした。

【００１２】ＴｉＯ₂ はスラグ剥離性を改善すると共
に、アーク安定作用のある成分であり、Ａｌ₂ Ｏ₃ はス
ラグ粘性を調整する重要な成分である。また、ＣａＦ₂
もスラグの流動性をコントロールする上で重要な成分で
あり、これらの合計が５ｗｔ％未満ではスラグ剥離性が
劣化したり、スラグの粘性が大きすぎて良好な外観のビ
ードが得られない。これら各成分の合計量が２０ｗｔ％
を超えると逆にスラグ粘性が小さくなりすぎたり、アー
クが不安定になるため、ＴｉＯ₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＣａＦ
₂ の合計量の値は５〜２０ｗｔ％とした。

【００１３】これらのスラグ構成成分に加え、脱酸剤、
合金元素および溶着量を増加させるための金属粉を２５
ｗｔ％以上添加する必要がある。この添加量が２５ｗｔ
％未満では溶接金属の靭性を確保することが難しいだけ
でなく、通常の溶接条件範囲内で開先を十分に埋めるだ
けの溶着量が確保できない。一方、３８ｗｔ％を超える
と融点が高くなりすぎ良好なビードを得ることができな
い。従って、金属粉は２５〜３８ｗｔ％とした。金属粉
としては鉄粉、フェロマンガン、フェロシリコン、フェ
ロチタン等の粉末が使用される。

【００１４】また、炭酸塩の形で含まれるガスは溶接金
属中の水素量を低減させるために必要であるが、ガス量
が５ｗｔ％未満ではその効果は乏しく、１５ｗｔ％を超
えるとガスの吹上げによるビード形状の劣化が生じる。
従って、ガス発生量は５〜１５ｗｔ％とした。この値は
板厚が小さい場合はもっと少なくて済むが板厚が厚い場
合にはより低水素化が必要である。

【００１５】ところで上記組成で良好な溶接作業性を示
すことは認められたが、アークを安定させかつ、欠陥の
無い、幅の広いビードを安定して得るために粉体特性を
更に検討したところ、粒度構成も限定することが重要で
あることがわかった。すなわち、フラックスの粒度構成
は溶接作業性に顕著に影響し、メジアン径が５００μｍ
より小さい場合はフラックス溶融量が増加し、しかも、
フラックスの流動性が悪化するため、アーク空洞からの
ガスの逸出が困難となりアークが不安定化する。一方、
８００μｍを超えると粗くなりすぎ、溶融が不均一とな
るため、この場合にもアークは不安定となる。従って、
フラックス累積粒度分布において５０ｗｔ％を占める粒
子のメジアン径は５００〜８００μｍの範囲とした。

【００１６】また、製造上不可避な微粒子において２９
５μｍ径以下のものは１５ｗｔ％以下にしなければなら
ず、これを超えるとアンダーカットの発生が著しくな
る。開先加工なしで溶接する場合、最も問題となるのは
母材希釈量が多いため、溶接金属中のＣ量が多い場合に
は高温割れが発生し易いことである。従って、本発明の
技術のキーポイントは如何にして高温割れの発生を防止
するかにある。

【００１７】割れに最も影響する成分はＣ量であること
から溶接金属中のＣ量を低減しなければならない。本技
術のような溶接入熱の大きいＴ型すみ肉両側１パスサブ
マージドアーク溶接では母材の希釈が大きいため溶接金
属のＣ量は母材のＣ量によって大きく影響され、母材Ｃ
量によってワイヤＣ量を調整しなければ割れを防止する
ことがむずかしい。後記する条件を全て設定した上で本
技術を適用するに当り種々の板厚について母材の希釈量
を測定したところ、ウェブ側の希釈率は最大で２８％、
また、フランジ側の希釈率は最大で２２％であった。拘
束割れ試験により割れの発生する計算上のＣ量を求めた
ところ、計算値で０．１２０ｗｔ％以下であれば割れを
防止できることが明らかになった。このときの溶接金属
中Ｃ量の分析値は０．１１０ｗｔ％以下となるが、実際
の溶接では溶融池内においてＣとＯの反応によりＣＯガ
スやＣＯ₂ ガスとして逸出すため、計算値よりもＣ量は
低値となる。

【００１８】すなわち、ワイヤＣ量（Ｃ₁ （ｗｔ％））
は０．５０Ｃ₁ ＋０．２８Ｃ₂ ＋０．２２Ｃ₃ ≦０．１２０（１）を満足する必要がある。ここで、Ｃ₁ ：ワイヤＣ量（ｗｔ％）Ｃ₂ ：ウェブ鋼板のＣ量（ｗｔ％）Ｃ₃ ：フランジ鋼板のＣ量（ｗｔ％）である。ウェブ鋼板やフランジ鋼板のＣ量が多い場合は
ワイヤのＣ量低減の限界を超えるため、母材Ｃ量はウェ
ブ、フランジ側とも０．１８ｗｔ％以下とする必要があ
る。

【００１９】なお、ワイヤ中のＭｎ量については母材Ｍ
ｎ量によらず、脱酸効果と強度確保のため１．２０〜
２．５０ｗｔ％とする必要がある。１．２０ｗｔ％未満
では脱酸不足になり易く、低Ｃ溶接金属での強度が出に
くい。一方、２．５０ｗｔ％を超えると強度が出すぎ
て、今度は硬さ上昇に伴う低温割れが起り易くなる。従
って、ワイヤ中のＭｎ量は１．２０〜２．５０ｗｔ％と
した。ワイヤ径については４．８ｍｍφ未満のワイヤで
はアークが細く、ビード幅が出にくいという問題があ
る。また、溶込み底部の形状が鋭くなってスラグ巻込み
等の欠陥も発生し易い。従って、ワイヤ径としては４．
８ｍｍφ以上とする必要がある。一方、６．４ｍｍφを
超えると剛性が大きすぎて溶接機に負荷がかかりすぎる
ので、ワイヤ径は４．８〜６．４ｍｍφとした。

【００２０】次にサブマージドアーク溶接方法について
説明する。２電極法で先行極（Ｌ極）、後行極（Ｔ極）
の電流比（Ｉ_T ／Ｉ_L ）を０．６５〜１．００としたの
は以下の理由による。すなわち、Ｉ_T ／Ｉ_L が０．６５
より小さい場合は先行極によって生じたスラグ巻込みを
後行極で浮上させることができなくなり、結果的にスラ
グ巻込みが発生し易くなる。一方、Ｉ_T ／Ｉ_L が１．０
０より大きくなるとＴ極自身の電流が大きいため、Ｔ極
によりスラグ巻込みが発生する。従って、電流比Ｉ_T ／
Ｉ_L を０．６５〜１．００とした。また、先行極に３°
〜１５°の後退角を、後行極に３°〜２０°の前進角を
設けることにより溶込みが深く、ビード断面形状及び外
観の良好なビードが得られるため、電極角度は上記の通
りとした。

【００２１】ここで、さらに、先行極のみをフランジ側
に５°〜１５°傾け、ウェブ面とフランジ面とが交差す
る位置からフランジ面の上方に向かって先行極は５〜１
５ｍｍ、後行極は２〜１２ｍｍ離れた位置を狙って溶接
することにより、先行極をフランジ側に傾けない溶接方
法に比べ一層少ない電流で溶込みが深く、ビード断面形
状及び外観の良好なビードが得られる。

【００２２】上記のような条件を設定しても、ウェブ厚
６０ｍｍを超える鋼板に完全溶込法を適用するために
は、ウェブに若干の開先加工が必要である。すなわち、
ウェブ板厚の０．３〜０．４倍の深さの開先加工を両側
にしない場合は、極めて深溶込みの溶接にしなければな
らず、現実的には無理である。ウェブ側にウェブ板厚の
０．３〜０．４倍の深さの開先加工を施すことにより両
側からのビードを完全にラップさせることが可能とな
る。開先加工の深さがウェブ厚の０．３倍より小さい場
合には溶込みを深くしなければならず、幅の狭いビード
となり、また、母材希釈量も多くなるため高温割れが起
りやすい。一方、開先深さがウェブ厚の０．４倍を越え
ると完全溶込みは得られるものの開先を埋めてかつすみ
肉ビードの形状を良好にするためには大量のメタルが必
要となり、能率的でなくなり、かつ得られる継手特性も
十分でないことから、完全溶込みではウェブの開先加工
はウェブ厚の０．３〜０．４倍深さとした。ウェブ厚が
１００ｍｍを超える場合にはウェブ厚の０．３〜０．４
倍深さの開先加工を施しても完全溶込みを指向すると、
（ａ）溶込みが深くなりすぎ、幅の狭いビードとなって
高温割れが起り易く、また、（ｂ）母材希釈量が大きく
なって高温割れが起り易いという問題点がある。更にフ
ラックス中に鉄粉等の合金粉を添加しても開先を十分に
埋めてかつ良好なビードを得ることが困難となってく
る。

【００２３】従って、ウェブ厚が６０ｍｍを超え１００
ｍｍ以下の鋼板では、ウェブ厚の０．３〜０．４倍の深
さの開先をウェブの両側に加工することにより両側１パ
スの完全溶込みＴ型すみ肉高能率溶接が可能である。図
１はこのようなＴ型すみ肉溶接を示す説明図であり、板
厚８０ｍｍのフランジ２に板厚８０ｍｍのウエブ１を溶
接する場合の開先寸法として、深さ２６ｍｍ、開先角４
５度の溶接部寸法を示している。図２はこのウエブ１と
フランジ２に完全溶込みＴ型すみ肉溶接部３を施した溶
接部を示す説明図である。また、図３は電極角度とワイ
ヤ狙い位置を示し、先行極４のみをフランジ側に５°〜
１５°傾け、ウェブ面を延長した面とフランジ面とが交
差する位置５からフランジ面の上方に向かって先行極４
は５〜１５ｍｍ（図ではａで示す）、後行極６は２〜１
２ｍｍ（図ではｂで示す）離れた位置を狙って溶接する
様子を示す図であり、（ａ）はフランジ側を水平となす
角度で５５°転回した溶接施工状態を溶接方向７から見
た図、（ｂ）は電極の上方から見た図、（ｃ）は溶接方
向に直交する方向から見た図である。

【００２４】このように厚物Ｔ型すみ肉溶接は下向き溶
接するために通常フランジと水平のなす角度で４５°〜
７０°転回した状態で施工される。

【００２５】

【実施例】次に、本発明法の実施例について説明する。実施例１．表１に示す化学組成および粉体特性を有する
焼成型フラックスを調整し、このフラックスを用いて表
２に示すウェブ板厚８０ｍｍ、フランジ板厚８０ｍｍの
ＪＩＳ規格ＳＭ−４９０Ａ鋼板を、図１に示すように、
ウェブの両側に深さ２６ｍｍ、角度４５°の開先加工を
施してＴ型に組み、すみ肉溶接を行った。なお、用いた
ワイヤの化学組成を表３に、また、溶接条件を表４に示
す。

【００２６】溶接時のアークの安定性、ビード外観観
察、ビード断面形状観察、溶接金属の酸素量と靭性の関
係などについて調べた結果を表５に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】

【表３】

【００３０】

【表４】

【００３１】

【表５】

【００３２】表５から明らかなように本発明フラックス
によれば、いずれの場合も良好なすみ肉溶接作業性を示
し、得られた溶接金属の靭性も良好であるのに対し、フ
ラックスの化学組成や粉体特性が本発明フラックスの適
正条件からはずれている比較フラックスＢ−１〜Ｂ−７
によれば、溶接作業性、溶接金属の靭性の全てにわたっ
て同時に満足することはできなかった。

【００３３】すなわち、比較フラックスＢ−１はＴｉＯ
₂ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＣａＦ₂ の各成分の合計量の値が４．
３％と低く、スラグ剥離性が悪いのと同時にガス発生量
が少ないため、拡散性水素量が多くなり、溶接金属中に
水素による微小割れが認められた。比較フラックスＢ−
２ではＳｉＯ₂ ，ＭｇＯ，ＣａＯの各成分の合計量が適
正域からはずれており、耐火性に欠けるためビード表面
の凹凸が激しかった。また、細粒フラックスの割合が多
く、ビード幅も狭く、溶込み先端形状が鋭くなってスラ
グ巻込みが認められた。

【００３４】比較フラックスＢ−３では粒度構成上２９
５μｍより細かい粒子が１６．８％と多いため、溶接
時、ガスが逸出しにくくアークが不安定であった。また
スラグ巻込みも認められた。比較フラックスＢ−４では
合金元素および脱酸剤としての金属粉添加量が少なく、
完全に開先を埋めきれないばかりでなくビード表面にポ
ックマークが発生するとともに、溶接金属中酸素量が多
いため靭性が低かった。

【００３５】比較フラックスＢ−５ではガス発生量が多
すぎるため、溶接時の吹上げが激しくアークが安定しな
かった。また、粒度構成上粗粒のものが多く、フラック
スの溶融も不均一であった。比較フラックスＢ−６では
化学組成が本発明フラックスの適正域からはずれてお
り、融点が高く粘性が小さすぎるためビードが細く割れ
る危険性が大きく、また、ガス発生量が少なく拡散性水
素量が多いため溶接金属に水素による微小割れが認めら
れた。

【００３６】比較フラックスＢ−７では合金元素および
脱酸剤としての金属粉添加量が多すぎるため、脱酸がす
すみすぎて逆に焼きが入りすぎ溶接金属靭性が劣化し
た。実施例２．実施例１で用いた本発明フラックスＡ−２と
比較フラックスＢ−１を用い、母材、ワイヤ，溶接条件
の影響について調べた。

【００３７】表６に用いた鋼板の化学組成、表７にワイ
ヤの化学組成、表８に溶接条件を示す。これらのフラッ
クス、鋼板、ワイヤ、溶接条件を適宜組合せて完全溶込
みＴ型すみ肉溶接を行った。その結果を表９に一括して
示した。

【００３８】

【表６】

【００３９】

【表７】

【００４０】

【表８】

【００４１】

【表９】

【００４２】本発明例では欠陥の無い良好な完全溶込み
すみ肉溶接が可能であるが、比較例ではいずれも何らか
の問題があった。すなわち、比較例Ｇ１では溶接条件の
うち電流比が０．６３と小さいため、スラグ巻込みが発
生した。比較例Ｇ２ではワイヤ径が細く、ビード幅が出
ず、溶込み先端のとがったビードとなってスラグ巻込み
が発生し、割れの危険性も大であった。比較例Ｇ３では
ワイヤＭｎ量が少なく一部ブローホールが発生するとと
もに、強度が不足していた。比較例Ｇ４〜Ｇ６では母材
あるいはワイヤのＣ量が多いため、高温割れが発生し
た。比較例Ｇ７では本発明フラックスＡ−２を比較フラ
ックスＢ−１に変え、母材、ワイヤ、溶接条件は最適に
設定したが、すでに表５で説明した通り、ビード外観、
内部欠陥に問題が生じた。比較例Ｇ８では、Ｔ極の電流
がＬ極の電流よりも大きいため、スラグ巻込みが発生し
た。比較例Ｇ９では電極角度が先行極で＋０°、後行極
で−２５°と本発明例からはずれているため溶込不足と
ビード外観不良を起した。

【００４３】以上のように満足な結果が得られるのは本
発明フラックスの範囲のみの場合であった。この方法を
ウェブ厚１００ｍｍ超の場合完全溶込み溶接に適用する
と、図２の如く溶込みが深くなりすぎビード幅の狭いビ
ードとなって高温割れが起り易いのと同時に母材希釈量
が大きく、やはり高温割れが起り易くなった。

【００４４】表６のＣ−１と同様の化学組成を有するウ
ェブ厚１０５ｍｍのＴ型すみ肉溶接を表７のワイヤ記号
Ｄ−１を用いて種々溶接条件の選定を行ったが、いずれ
の場合も完全溶込みでは割れが生じたが板厚１００ｍｍ
までの場合は割れなかった。従って本発明法では板厚６
０ｍｍを超え１００ｍｍまでは完全溶込み法が適用対象
となる。実施例３．表２に示す鋼板と、表３に示すワイヤを用
い、ワイヤ配置、ワイヤ狙い位置と溶接条件の影響につ
いて調べた。

【００４５】溶接条件は表１０に示したものを用いた。

【００４６】

【表１０】

【００４７】Ｌ、Ｔ極のフランジ側への傾斜角度を変化
させた場合の結果を表１１に示した。

【００４８】

【表１１】

【００４９】第２発明例では少ない電流で両側ビードラ
ップも十分で、図４のように凝固会合部８も直線状でな
く上向きとなり、形状良好であるのに対し、第１発明例
１，２では、第２発明例１と同じ効果を得ようとすれば
先行極および後行極とも大きな電流が必要であることが
わかる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば簡単な開先加工により厚
肉Ｔ型すみ肉サブマージドアーク溶接を両側１パスで行
うことができ、コスト削減、短納期など工業的に極めて
有効な技術である。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｔ型すみ肉溶接寸法を示す説明図である。

【図２】完全溶込みＴ型すみ肉溶接部を示す説明図であ
る。

【図３】ワイヤ狙い位置及び電極配置を示す説明図であ
る。

【図４】ウエブとフランジの合わせ面の溶残しを示す図
である。

【符号の説明】

１ウェブ２フランジ３溶接部４先行極５ウェブ面とフランジ面とが交差する位置６後行極

───────────────────────────────────────────────────── 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 35/362 ３１０Ｂ (72)発明者目黒喜三東京都千代田区内幸町２丁目２番３号川崎製鉄株式会社東京本社内 (72)発明者岡部龍二東京都千代田区内幸町２丁目２番３号川崎製鉄株式会社東京本社内 (72)発明者林三郎東京都千代田区内幸町２丁目２番３号川崎製鉄株式会社東京本社内 (72)発明者中島松重香川県丸亀市昭和町18番地川鉄メタルファブリカ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ量０．１８ｗｔ％以下を含有する板厚
６０ｍｍ超え１００ｍｍ以下のウェブ鋼板とフランジ鋼
板をＴ字状に突合わせ、該ウェブ鋼板の両側に板厚の
０．３０〜０．４０倍の深さの開先を設け、２電極法で
完全溶込法により両側１パスサブマージドアーク溶接す
るに当り、下記焼成型フラックス（Ａ）とワイヤ（Ｂ）
とを用い、先行極（Ｌ極）に対する後行極（Ｔ極）の電
流比（Ｉ _T ／Ｉ_L ）を０．６５〜１．００の条件下で先
行極に３°〜１５°の後退角を、後行極に３°〜２０°
の前進角を設けて溶接することを特徴とする厚鋼板の高
能率すみ肉溶接方法。（Ａ）焼成型フラックス：ＳｉＯ₂ ，ＭｇＯ，ＣａＯの
各成分の合計量が４５〜６５ｗｔ％、ＴｉＯ₂ ，Ａｌ₂
Ｏ₃ ，ＣａＦ₂ の各成分の合計量が５〜２０ｗｔ％、各
種金属粉が２５〜３８ｗｔ％、溶接時に添加原料が熱分
解して発生するガス量が５〜１５ｗｔ％、残部が不可避
的不純物であるフラックスからなり、累積粒度分布５０
ｗｔ％の粒子のメジアン径が５００〜８００μｍであ
り、粒子径２９５μｍ以下の粒子が前記フラックス全体
の１５ｗｔ％以下である焼成型フラックス（Ｂ）ワイヤワイヤＣ量（ｗｔ％）をＣ₁ 、ウェブ鋼板のＣ量（ｗｔ
％）をＣ₂ （≦０．１８ｗｔ％）、フランジ鋼板のＣ量
（ｗｔ％）をＣ₃ （≦０．１８ｗｔ％）とし、０．５０Ｃ₁ ＋０．２８Ｃ₂ ＋０．２２Ｃ₃ ≦０．１２
０を満足するワイヤＣ量およびＭｎ：１．２０〜２．５０
ｗｔ％を含む、直径４．８〜６．４ｍｍφのワイヤ
【請求項２】さらに、前記先行極のみをフランジ側に
５°〜１５°傾け、ウェブ面とフランジ面とが交差する
位置からフランジ面の上方に向かって先行極は５〜１５
ｍｍ、後行極は２〜１２ｍｍ離れた位置を狙って溶接す
ることを特徴とする請求項１記載の厚鋼板の高能率すみ
肉溶接方法。