JPH0788653A

JPH0788653A - 銅合金クラッド鋼の突合わせ溶接方法

Info

Publication number: JPH0788653A
Application number: JP25529293A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Baba; 幸彦馬場; Takashi Fukuda; 隆福田
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1993-09-20
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1995-04-04

Abstract

(57)【要約】【目的】銅合金クラッド鋼を、品質を損なうことな
く能率よく突合せ溶接する。【構成】合せ材２側に母材１の一部に達する開先４
を形成し、この開先４の底部を母材系溶接材５で融接
し、さらに母材側を裏はつりして母材側開先６を母材用
溶接材７で融接し、合せ材側開口部を、以下の溶接条件
のＴＩＧ溶接法によって、トーチを溶接方向と交差する
方向に振動させながら合せ材用溶接材８で融接する。
溶接電流３００〜４００Ａ、溶接電圧２０〜２５Ｖ、
溶接速度５０〜１００ｍｍ／分、ワイヤー供給１．５〜
３．０ｍ／分、振動回数２０〜２５回／分、トーチ振幅
１０〜１５ｍｍ【効果】炭素鋼からの希釈や割れもなく能率よく銅
合金クラッド鋼を突合わせ溶接できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、銅合金クラッド鋼同
士を良好に接合する銅合金クラッド鋼の突合せ溶接方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、銅合金を合せ材としてクラッドし
たクラッド鋼管は、耐食性に優れ、しかも海生物の付着
を有効に防止するので海水配管などの用途に使用されて
いる。このクラッド鋼管同士を接合したり、鋼管の製造
においてシーム溶接する際には、溶接部の割れを防止す
るために、母材および合せ材に適した溶接材をそれぞれ
用意して、特殊な方法によって突合せ溶接を行なってい
る。

【０００３】具体的には、合せ材側に母材に達する開先
を形成して、この開先の底部を母材共金を用いて融接
し、さらに母材側を裏はつりしてその開先を軟鋼系溶接
材で融接する。そして、合せ材側開先の底部に形成した
上記母材共金ビードの上層に、バッファ層として純Ｎ
ｉ、モネル（商標）等からなるビードを積層し、さらに
その上層に合せ材共金でビードを積層することにより合
せ材側を融接している。上記のように、母材共金ビード
の上層にバッファ層を形成するのは、高温割れと母材炭
素鋼からの希釈を防止するためであり、従来から母材共
金の上層に、直に合せ材共金を溶融させて盛ると、高温
割れが発生し、また、母材炭素鋼からの希釈によって耐
食性が劣化すると考えられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のように
バッファ層を形成する溶接方法では、作業能率が悪く、
作業に手間がかかるという問題がある。またバッファ層
のＮｉ成分が合せ材溶接金属中に拡散して、溶接金属が
所望の成分から大きく逸脱して種々の弊害が生じるとい
う問題もある。この発明は、上記事情を背景としてなさ
れたものであり、銅合金クラッド鋼同志を良好に、かつ
能率よく接合することができる銅合金クラッド鋼の突合
わせ溶接方法に関するものである。

【０００５】

【発明を解決するための手段】上記課題を解決するため
本願発明の銅合金クラッド鋼の突合わせ溶接方法は、母
材鋼に合せ材として銅合金をクラッドした銅合金クラッ
ド鋼の突合せ溶接方法において、合せ材側に母材の一部
に達する開先を形成し、この開先の底部を母材系溶接材
で融接し、さらに母材側を裏はつりして母材側開先を母
材用溶接材で融接し、その後、合せ材側開先の開口部
を、以下の溶接条件のＴＩＧ溶接法によって、トーチを
溶接方向と交差する方向に振動させながら合せ材用溶接
材で融接することを特徴とする。溶接条件；溶接電流３００〜４００Ａ電圧２０
〜２５Ｖ溶接速度５０〜１００ｍｍ／分ワイヤー供給１．
５〜３．０ｍ／分振動回数２０〜２５回／分トーチ振幅１０
〜１５ｍｍ

【０００６】なお、本願発明の突合せ溶接には、クラッ
ド鋼同志を突合わせて接合する他に、一つのクラッド鋼
でシーム溶接などのために端部同士を突合わせて接合す
るものも含まれる。また、本願発明が適用されるクラッ
ド鋼では、その母材に公知の炭素鋼などを使用し、合せ
材には、Ｃuを主体とする銅合金が選択される。銅合金
としては、アルミ青銅、キュプロニッケル等が例示され
る。

【０００７】さらに、上記各溶接材には公知の材料を用
いることができる。例えば、合せ材側の開先底部の融接
に使用する母材系溶接材としては母材と同一またはこれ
に類似する組成を有する母材共金溶接材料を使用するこ
とができる。また、母材側の融接に使用する母材用溶接
材としては軟鋼系溶接材料などを例示することができ
る。さらに、合せ材側の融接に使用する合せ材用溶接材
としては、合せ材と同一又は類似する組成の合せ材共金
溶接材料を挙げることができ、合せ材間の接合が良好に
なされるように適宜選択される。この共金溶接材を用い
たビードは、一層で形成することも複数層で形成するこ
とも可能であり、板厚条件などにより適宜選択すること
ができる。

【０００８】

【作用】すなわち本願発明によれば、適切な溶接条件を
設定することにより、バッファ層を形成しないでも、高
温割れや母材炭素鋼からの希釈を有効に防止してクラッ
ド鋼同士を良好に接合することができ、品質を低下させ
ることなく作業能率を大幅に向上させることができる。
また、合せ材溶接金属へのバッファ層成分の拡散もない
ので、溶接金属成分の信頼性が向上し、種々の弊害を除
くことができる。

【０００９】なお、本発明におけるＴＩＧ溶接の溶接条
件の限定理由を以下に説明する。溶接電流３００〜４００Ａ溶接電流が上限を越えると、溶け込みが大きくなり、母
材からの希釈によって高温割れが発生する。また溶接電
流が下限値を下回ると、溶け込みが小さくなりすぎて、
融合不良が生じるので上記範囲とする。溶接電圧２０〜２５Ｖ電圧が上限を越えると溶け込みが大きくなり、母材炭素
鋼からの希釈によって高温割れが発生したり、ビードの
酸化による溶接欠陥が発生する。一方、電圧が下限値を
下回ると、ビード形状が不良となり、特にビード幅が小
さくなって一層盛ができなくなるので上記範囲とする。

【００１０】溶接速度５０〜１００ｍｍ／分溶接速度が上限を越えると、ビード形状が不良となり、
特にアンダーカット等の溶接欠陥を生じる。また、下限
値を下回ると、オーバーラップによる融合不良が生じる
ので上記範囲とする。ワイヤー供給１．５〜３．０ｍ／分ワイヤー供給が上限を越える量で供給されると、溶融金
属量が増大し、融合不良と余盛りの過大等の溶接欠陥が
発生する。一方、下限を下回る量で供給されると、アン
ダーカットと余盛りの過小などの溶接欠陥が発生するの
で上記範囲とする。

【００１１】振動回数２０〜２５回／分上限を越えてトーチを振動させると、開先底面の融合不
良が発生し、またビード形状が悪くなる。一方、トーチ
の振動が下限未満であると、オーバーラップが生じ、さ
らにビード形状が悪くなるので上記振動数でトーチを振
動させる。トーチ振幅１０〜１５ｍｍ上限を越えてトーチを振幅させると、ブローホール等の
溶接欠陥が発生する。一方、下限未満であると、オーバ
ーラップが生じ、さらにビード形状が悪くなるので、上
記のトーチ振幅で振動させる。

【００１２】

【実施例】ＪＩＳＳＭ４００Ａ炭素鋼からなる母材１
と、ＪＩＳＣ７０６０Ｐ銅合金からなる合せ材２とを
クラッドした板厚１１ｍｍ（母材側９ｍｍ、合せ材側２
ｍｍ）のクラッド材３を管状に成形して、長尺方向に沿
った端面同士を突合わせ、合せ材側に母材の一部に達す
る略Ｕ型開先４を形成した。この開先４は、母材面で段
状になっており、合せ材面での開口幅Ｗ１が２０ｍｍ、
母材面での開口幅ｗ１が８ｍｍで、母材ｄ１での深さが
６ｍｍとなっている。また比較のため用意されたクラッ
ド材１０は、上記クラッド材３と同一の材料からなり、
管状に成形した突合わせ端面に、略Ｕ型の開先１１が形
成されている。この開先１１は、母材面よりやや内部で
段状になっており、合せ材面での開口幅Ｗ２が２０ｍ
ｍ、段部での開口幅ｗ２が１０ｍｍで、母材での深さｄ
２は１０ｍｍとなっている。また、溶接材としては、母
材系溶接材には公知の共金溶接材、母材用溶接材には軟
鋼系溶接材を用意し、合せ材用溶接材には、表１に示す
ように合せ材と類似組成の銅合金を用意した。なお、こ
の合せ材用溶接材は、ＪＩＳＺ３３４１でＹＣｕＮｉ
−１として示されている溶接ワイヤの規格値を満たすも
のである。また、従来例としてバッファ層の形成に使用
する純Ｎｉの成分を合わせて表１に示した。

【００１３】上記のクラッド材を用いた突合せ溶接を図
１、２を用いて説明する。先ず、本発明法では、クラッ
ド材３に形成した合せ材側開先４の底部をほぼ母材面に
までビード５が形成されるように母材共金溶接材で融接
し、さらに母材１を裏はつりした。次いで、この母材側
開先６を、軟鋼系溶接材で融接してビード７を形成し、
さらに合せ材側開先の開口部を、表１の合せ材用溶接材
を使用して、表２の溶接条件でＴＩＧ溶接してビード８
を形成した。次に、従来法では、クラッド材１０の合せ
材側開先１１の底部を、母材面よりも深い部分にビード
１２が留まるように、母材共金で融接し、さらに母材側
を裏はつりして母材側開先１３を軟鋼系溶接材で融接し
てビード１４を形成した。次いで、合せ材側の上記ビー
ド１２の上層に、表１の純Ｎｉを用いて、ビードがほぼ
母材面にまで形成されるように表２の溶接条件でＴＩＧ
溶接してバッファ層１５を形成した。さらに、この上層
に発明法と同一の合せ材用溶接材を用いて表２の溶接条
件でＴＩＧ溶接してビード１６を積層した。なお、比較
法では、合せ材開口部を融接するときの溶接条件を、従
来法におけるその溶接条件と同様にしてＴＩＧ溶接を行
なった。上記突合せ溶接を行なうことによって、クラッ
ド鋼をシーム溶接してクラッド鋼管を得た。

【００１４】得られた溶接クラッド鋼管（供試材）の溶
接部（のどの上部中心位置）の成分、健全性、機械的性
質を調べ、その結果を表３に示した。なお、溶接部の健
全性評価は、放射線透過検査結果をＪＩＳＺ３１０４
に基づいて判定することにより行った。表３から明らか
なように、発明法による供試材は、溶接部の機械的性
質、健全性ともに優れている。なお、ＹＣｕＮｉ−１溶
接ワイヤの規格値は、Ｎｉ９．０〜１１．０％、Ｆｅ
０．５〜１．５％、Ｍｎ０．５〜１．５％、残部がＣｕ
と定められており、発明法による溶接部の成分は、溶接
ワイヤからの変動が小さく、上記規格値内のもであっ
た。一方、従来法では、バッファ層の形成のために作業
に手間がかかり、また溶接部ではＮｉの侵入があってワ
イヤの規格値から外れた成分となっている。さらに比較
例では、母材炭素鋼からの希釈現象が見られ、溶接部の
健全性が損なわれている。さらに比較例では機械的性質
試験において溶接部で割れが生じた。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】

【表３】

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明の銅合金
クラッド鋼の突合せ溶接方法によれば、合せ材側の融接
を、溶接条件を限定したＴＩＧ溶接によりバッファ層を
形成することなく直に行なうので、炭素鋼からの希釈が
生じることなく能率よく作業を行なうことができる。し
かもバッファ層からの成分の拡散もないので、溶接部の
成分の信頼性も高く、良好な接合がなされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の一実施例の溶接工程順を示す
一部断面図である。

【図２】図２は従来例の溶接工程順を示す一部断面図で
ある。

【符号の説明】

１母材２合せ材３クラッド材４開先５ビード６母材側開先７ビード８ビード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】母材鋼に合せ材として銅合金をクラッド
した銅合金クラッド鋼の突合せ溶接方法において、合せ
材側に母材の一部に達する開先を形成し、この開先の底
部を母材系溶接材で融接し、さらに母材側を裏はつりし
て母材側開先を母材用溶接材で融接し、その後、合せ材
側開先の開口部を、以下の溶接条件のＴＩＧ溶接法によ
って、トーチを溶接方向と交差する方向に振動させなが
ら合せ材用溶接材で融接することを特徴とする銅合金ク
ラッド鋼の突合せ溶接方法溶接条件；溶接電流３００〜４００Ａ溶接電圧２０
〜２５Ｖ溶接速度５０〜１００ｍｍ／分ワイヤー供給１．
５〜３．０ｍ／分振動回数２０〜２５回／分トーチ振幅１０
〜１５ｍｍ