JPH08155661A - 耐破壊特性に優れたエレクトロスラグ溶接継手の製造方法 - Google Patents
耐破壊特性に優れたエレクトロスラグ溶接継手の製造方法Info
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- JPH08155661A JPH08155661A JP32983294A JP32983294A JPH08155661A JP H08155661 A JPH08155661 A JP H08155661A JP 32983294 A JP32983294 A JP 32983294A JP 32983294 A JP32983294 A JP 32983294A JP H08155661 A JPH08155661 A JP H08155661A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 スキンプレートに対するダイヤフラムの溶接
接合をエレクトロスラグ溶接で行い、耐破壊特性に優れ
たエレクトロスラグ溶接継手を製造する。 【構成】 溶接用貫通孔１１を作るためスキンプレート
１に接する当て金３にレ型、Ｉ型またはＪ型の開先８を
設ける。被覆アーク溶接、ガスシールドアーク溶接また
はサブマージアーク溶接によってスキンプレート１と当
て金３とを完全とけ込み溶接５する。その後、溶接用貫
通孔１１にエレクトロスラグ溶接４する。 【効果】 鋼材・溶接材料の種類によらず広範囲にエレ
クトロスラグ溶接継手の耐破壊特性を向上させることが
できる。
接合をエレクトロスラグ溶接で行い、耐破壊特性に優れ
たエレクトロスラグ溶接継手を製造する。 【構成】 溶接用貫通孔１１を作るためスキンプレート
１に接する当て金３にレ型、Ｉ型またはＪ型の開先８を
設ける。被覆アーク溶接、ガスシールドアーク溶接また
はサブマージアーク溶接によってスキンプレート１と当
て金３とを完全とけ込み溶接５する。その後、溶接用貫
通孔１１にエレクトロスラグ溶接４する。 【効果】 鋼材・溶接材料の種類によらず広範囲にエレ
クトロスラグ溶接継手の耐破壊特性を向上させることが
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、建築・橋梁等の鋼構造
物の柱〜梁接合部におけるエレクトロスラグ溶接継手の
製造方法に関するものである。
物の柱〜梁接合部におけるエレクトロスラグ溶接継手の
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、建築構造物などに用いられる溶
接構造ボックス柱は、図５に示すように梁フランジ６と
の接合部である仕口部の内部にダイヤフラム２が取り付
けられる。ダイヤフラム２の四周はスキンプレート１と
溶接されており、その溶接方法には、四周のうち少なく
とも一辺、多い場合は四周全てにエレクトロスラグ溶接
が用いられる。図５はボックス柱１０とＨ型断面の梁フ
ランジ６との接合部を示す切開斜視図で、スキンプレー
ト１を挟んで梁フランジ６とダイヤフラム２が溶接さ
れ、スキンプレート１のエレクトロスラグ溶接のために
当て金３がスキンプレート１の両内側に取り付けられ
る。
接構造ボックス柱は、図５に示すように梁フランジ６と
の接合部である仕口部の内部にダイヤフラム２が取り付
けられる。ダイヤフラム２の四周はスキンプレート１と
溶接されており、その溶接方法には、四周のうち少なく
とも一辺、多い場合は四周全てにエレクトロスラグ溶接
が用いられる。図５はボックス柱１０とＨ型断面の梁フ
ランジ６との接合部を示す切開斜視図で、スキンプレー
ト１を挟んで梁フランジ６とダイヤフラム２が溶接さ
れ、スキンプレート１のエレクトロスラグ溶接のために
当て金３がスキンプレート１の両内側に取り付けられ
る。
【０００３】建築構造物などで用いられる溶接構造ボッ
クス柱のスキンプレートの厚さは約２０〜１００ｍｍが
一般的であり、ダイヤフラムの厚さは２０〜６０ｍｍ程
度である。これらの板厚の組み合わせにもよるが、エレ
クトロスラグ溶接は１パスで行うため、４００〜１５０
０ｋＪ／ｃｍの超大入熱で行われる。従って、溶着金属
および熱影響部（ＨＡＺ）の結晶粒が粗大化し、脆化す
る。特にスキンプレートは板厚方向の靱性がそれほど高
くないため、この溶接部のボンド（フュージョンライ
ン）やＨＡＺにおけるスキンプレート板厚方向の靱性は
低く、梁フランジからスキンプレートに対して引張応力
が負荷された場合には、ボンドやＨＡＺからの脆性破
壊、および未溶着部からの脆性的疲労亀裂伝播による破
壊の危険性がある。
クス柱のスキンプレートの厚さは約２０〜１００ｍｍが
一般的であり、ダイヤフラムの厚さは２０〜６０ｍｍ程
度である。これらの板厚の組み合わせにもよるが、エレ
クトロスラグ溶接は１パスで行うため、４００〜１５０
０ｋＪ／ｃｍの超大入熱で行われる。従って、溶着金属
および熱影響部（ＨＡＺ）の結晶粒が粗大化し、脆化す
る。特にスキンプレートは板厚方向の靱性がそれほど高
くないため、この溶接部のボンド（フュージョンライ
ン）やＨＡＺにおけるスキンプレート板厚方向の靱性は
低く、梁フランジからスキンプレートに対して引張応力
が負荷された場合には、ボンドやＨＡＺからの脆性破
壊、および未溶着部からの脆性的疲労亀裂伝播による破
壊の危険性がある。
【０００４】スキンプレートの板厚方向破壊特性が問題
になるのは、スキンプレートに溶接される梁フランジか
ら伝達される荷重に対してであり、この荷重は、従来の
エレクトロスラグ溶接継手の場合、図４に示すように、
梁フランジ６からスキンプレート１、さらにエレクトロ
スラグ溶接４を通りダイヤフラム２へと流れる。従って
エレクトロスラグ溶接４とスキンプレート１との接合面
のみで荷重を受け持つことになり、平均応力は荷重をそ
の接合面積で除した値となる。従来の方法では、当て金
３とスキンプレート１は隅肉溶接１２で接合されてはい
るが、この溶接金属はエレクトロスラグ溶接４から離れ
ており、隅肉溶接１２とエレクトロスラグ溶接４の間に
存在する未溶着部７のために隅肉溶接１２での荷重の分
担は無く、エレクトロスラグ溶接４のみを伝わる。さら
にこの未溶着部７は切欠きとなってその先端には応力が
集中し、継手の破壊特性を低下させる一因となってい
る。
になるのは、スキンプレートに溶接される梁フランジか
ら伝達される荷重に対してであり、この荷重は、従来の
エレクトロスラグ溶接継手の場合、図４に示すように、
梁フランジ６からスキンプレート１、さらにエレクトロ
スラグ溶接４を通りダイヤフラム２へと流れる。従って
エレクトロスラグ溶接４とスキンプレート１との接合面
のみで荷重を受け持つことになり、平均応力は荷重をそ
の接合面積で除した値となる。従来の方法では、当て金
３とスキンプレート１は隅肉溶接１２で接合されてはい
るが、この溶接金属はエレクトロスラグ溶接４から離れ
ており、隅肉溶接１２とエレクトロスラグ溶接４の間に
存在する未溶着部７のために隅肉溶接１２での荷重の分
担は無く、エレクトロスラグ溶接４のみを伝わる。さら
にこの未溶着部７は切欠きとなってその先端には応力が
集中し、継手の破壊特性を低下させる一因となってい
る。
【０００５】このようなエレクトロスラグ溶接部の耐破
壊性能を確保する方法として、エレクトロスラグ溶接時
にスキンプレート側から強制水冷する方法が、日本建築
学会学術講演梗概集（関東）１９９３年９月の第１１６
１頁以後に記載されている。また、スキンプレート板厚
方向の低靱性を改善するため、スキンプレートにＵ型開
先を設けて板厚中心までをエレクトロスラグ溶接により
溶融してしまう方法が、特公昭５８−４７２７９号公報
に示されている。さらに、エレクトロスラグ溶接の代わ
りに他の溶接方法を用いて低入熱にし、溶接欠陥を低減
させるボックス柱の製造方法が特公昭６０−４９０７５
号公報に記載されている。
壊性能を確保する方法として、エレクトロスラグ溶接時
にスキンプレート側から強制水冷する方法が、日本建築
学会学術講演梗概集（関東）１９９３年９月の第１１６
１頁以後に記載されている。また、スキンプレート板厚
方向の低靱性を改善するため、スキンプレートにＵ型開
先を設けて板厚中心までをエレクトロスラグ溶接により
溶融してしまう方法が、特公昭５８−４７２７９号公報
に示されている。さらに、エレクトロスラグ溶接の代わ
りに他の溶接方法を用いて低入熱にし、溶接欠陥を低減
させるボックス柱の製造方法が特公昭６０−４９０７５
号公報に記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、溶接構造物の
製造を考えた場合、日本建築学会学術講演梗概集（関
東）１９９３年９月の第１１６１頁以後に記載されてい
る方法は冷却設備を必要とし、かつ冷却強さ、水冷開始
のタイミング等がエレクトロ溶接部ボンドおよびＨＡＺ
の靱性に影響し、安定した靱性確保が難しい。
製造を考えた場合、日本建築学会学術講演梗概集（関
東）１９９３年９月の第１１６１頁以後に記載されてい
る方法は冷却設備を必要とし、かつ冷却強さ、水冷開始
のタイミング等がエレクトロ溶接部ボンドおよびＨＡＺ
の靱性に影響し、安定した靱性確保が難しい。
【０００７】また、特公昭５８−４７２７９号公報に示
されている方法は、スキンプレートにＵ型溝の研削加工
を必要とするため、膨大な作業が必要である。しかも、
スキンプレート母材の低靱性部は改善されるものの、超
大入熱であるエレクトロスラグ溶接によるボンドやＨＡ
Ｚの靱性低下の問題は解決されない。
されている方法は、スキンプレートにＵ型溝の研削加工
を必要とするため、膨大な作業が必要である。しかも、
スキンプレート母材の低靱性部は改善されるものの、超
大入熱であるエレクトロスラグ溶接によるボンドやＨＡ
Ｚの靱性低下の問題は解決されない。
【０００８】さらに、特公昭６０−４９０７５号公報記
載の方法は低入熱溶接を行うため靱性低下の問題は無い
ものの、溶接パス数、溶接長が格段に増加し、かつダイ
ヤフラム取り付け部に必ずスキンプレートの継ぎ目を配
置する必要があり、工作上の制約が非常に大きい。
載の方法は低入熱溶接を行うため靱性低下の問題は無い
ものの、溶接パス数、溶接長が格段に増加し、かつダイ
ヤフラム取り付け部に必ずスキンプレートの継ぎ目を配
置する必要があり、工作上の制約が非常に大きい。
【０００９】本発明の目的は、鋼構造物の柱〜梁接合部
におけるエレクトロスラグ溶接部の製作に際し、耐破壊
特性に優れた継手を経済的に安定して得ることである。
におけるエレクトロスラグ溶接部の製作に際し、耐破壊
特性に優れた継手を経済的に安定して得ることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、スキンプレー
トに対するダイヤフラムの溶接接合をエレクトロスラグ
溶接で行う際、溶接用貫通孔を作るためスキンプレート
に接する当て金にレ型、Ｉ型またはＪ型の開先を設け、
被覆アーク溶接、ガスシールドアーク溶接またはサブマ
ージアーク溶接によってスキンプレートと当て金とを完
全とけ込み溶接し、その後溶接用貫通孔にエレクトロス
ラグ溶接することを特徴とする耐破壊特性に優れたエレ
クトロスラグ溶接継手の製造方法である。
トに対するダイヤフラムの溶接接合をエレクトロスラグ
溶接で行う際、溶接用貫通孔を作るためスキンプレート
に接する当て金にレ型、Ｉ型またはＪ型の開先を設け、
被覆アーク溶接、ガスシールドアーク溶接またはサブマ
ージアーク溶接によってスキンプレートと当て金とを完
全とけ込み溶接し、その後溶接用貫通孔にエレクトロス
ラグ溶接することを特徴とする耐破壊特性に優れたエレ
クトロスラグ溶接継手の製造方法である。
【００１１】
【作用】以下に本発明の方法を詳細に説明する。
【００１２】図１（ａ）に示すように、スキンプレート
１に接する当て金３には開先８を設ける。次に、図１
（ｂ）に示すように、スキンプレート１と当て金３を完
全とけ込み溶接５により接合する。この完全とけ込み溶
接５には、ガスシールドアーク溶接、被覆アーク溶接ま
たはサブマージアーク溶接を用いる。その後、図１
（ｃ）に示すように、スキンプレート１とダイヤフラム
２、２枚の当て金３によって囲まれる直方体の空間であ
る溶接用貫通孔１１にエレクトロスラグ溶接４を行って
空間を埋め、継手を完成させる。
１に接する当て金３には開先８を設ける。次に、図１
（ｂ）に示すように、スキンプレート１と当て金３を完
全とけ込み溶接５により接合する。この完全とけ込み溶
接５には、ガスシールドアーク溶接、被覆アーク溶接ま
たはサブマージアーク溶接を用いる。その後、図１
（ｃ）に示すように、スキンプレート１とダイヤフラム
２、２枚の当て金３によって囲まれる直方体の空間であ
る溶接用貫通孔１１にエレクトロスラグ溶接４を行って
空間を埋め、継手を完成させる。
【００１３】スキンプレート１と接する当て金３の開先
は、図１に示したレ型開先の他、図２に示すＩ型開先あ
るいはＪ型開先でもよく、この開先に当て金を付けても
よい。この開先の溶接は、当て金を完全に溶かし込み、
未溶着部を残さないことが大切であるが、ルート部は後
のエレクトロスラグ溶接で完全に溶融されるため、ルー
トの溶融形状は特に問題にならない。
は、図１に示したレ型開先の他、図２に示すＩ型開先あ
るいはＪ型開先でもよく、この開先に当て金を付けても
よい。この開先の溶接は、当て金を完全に溶かし込み、
未溶着部を残さないことが大切であるが、ルート部は後
のエレクトロスラグ溶接で完全に溶融されるため、ルー
トの溶融形状は特に問題にならない。
【００１４】図３に示すように、本発明の方法では当て
金３とスキンプレート１とが完全とけ込み溶接されるた
め、エレクトロスラグ溶接４とスキンプレート１の接合
面のみならず、当て金３とスキンプレート１との接合面
でも荷重を受け持つことができ、応力を大きく低減させ
ることができる。一般に、エレクトロスラグ溶接金属と
スキンプレートの接合面厚さ（断面での接合長さ）はほ
ぼダイヤフラムの板厚相当厚さの約２０〜６０ｍｍであ
り、一方当て金には２５ｍｍ厚程度のものが用いられる
ので、本発明の方法で製造された継手では、２５×２＝
５０ｍｍ程度の断面厚さを増やすことができ、応力は半
分程度にすることができる。
金３とスキンプレート１とが完全とけ込み溶接されるた
め、エレクトロスラグ溶接４とスキンプレート１の接合
面のみならず、当て金３とスキンプレート１との接合面
でも荷重を受け持つことができ、応力を大きく低減させ
ることができる。一般に、エレクトロスラグ溶接金属と
スキンプレートの接合面厚さ（断面での接合長さ）はほ
ぼダイヤフラムの板厚相当厚さの約２０〜６０ｍｍであ
り、一方当て金には２５ｍｍ厚程度のものが用いられる
ので、本発明の方法で製造された継手では、２５×２＝
５０ｍｍ程度の断面厚さを増やすことができ、応力は半
分程度にすることができる。
【００１５】
【実施例】板厚１００ｍｍのスキンプレート、６０ｍｍ
厚のダイヤフラム、２５ｍｍ厚のエレクトロスラグ溶接
用当て金を用いた。スキンプレートに接する当て金に３
５°のレ型開先を設けた。ルートギャップは６ｍｍとし
た。スキンプレートと当て金を１．６ｍｍ系のＣＯ2 ア
ーク溶接（ガスシールドアーク溶接）により完全とけ込
み溶接した。溶接条件は、電流４００Ａ×電圧３６Ｖ×
速度３０〜３５ｃｍ／ｍｉｎとし、６パスで溶接を行っ
た。その後、スキンプレートとダイヤフラム、当て金に
よって作られる溶接用貫通孔にエレクトロスラグ溶接を
行い、継手を完成させた。エレクトロスラグ溶接の条件
は、電流４５０Ａ×電圧５０Ｖ×速度１．０ｃｍ／ｍｉ
ｎとし、ワイヤーは２．４ｍｍφであった。
厚のダイヤフラム、２５ｍｍ厚のエレクトロスラグ溶接
用当て金を用いた。スキンプレートに接する当て金に３
５°のレ型開先を設けた。ルートギャップは６ｍｍとし
た。スキンプレートと当て金を１．６ｍｍ系のＣＯ2 ア
ーク溶接（ガスシールドアーク溶接）により完全とけ込
み溶接した。溶接条件は、電流４００Ａ×電圧３６Ｖ×
速度３０〜３５ｃｍ／ｍｉｎとし、６パスで溶接を行っ
た。その後、スキンプレートとダイヤフラム、当て金に
よって作られる溶接用貫通孔にエレクトロスラグ溶接を
行い、継手を完成させた。エレクトロスラグ溶接の条件
は、電流４５０Ａ×電圧５０Ｖ×速度１．０ｃｍ／ｍｉ
ｎとし、ワイヤーは２．４ｍｍφであった。
【００１６】同じスキンプレート、ダイヤフラム、当て
金を用いて従来方法により製造したエレクトロスラグ溶
接継手では、スキンプレートとエレクトロスラグ溶接金
属の接合断面長さは約７５ｍｍであったが、本発明の方
法により製造したエレクトロスラグ溶接継手では１２０
ｍｍであり、接合断面の平均応力は７５／１２０＝６
２．５％に減少された。しかも本発明方法により製造し
たエレクトロスラグ溶接継手には、未溶着部による応力
集中も生じなかった。
金を用いて従来方法により製造したエレクトロスラグ溶
接継手では、スキンプレートとエレクトロスラグ溶接金
属の接合断面長さは約７５ｍｍであったが、本発明の方
法により製造したエレクトロスラグ溶接継手では１２０
ｍｍであり、接合断面の平均応力は７５／１２０＝６
２．５％に減少された。しかも本発明方法により製造し
たエレクトロスラグ溶接継手には、未溶着部による応力
集中も生じなかった。
【００１７】当て金とスキンプレートの開先の溶接方法
として被覆アーク溶接、他のガスシールドアーク溶接、
およびサブマージアーク溶接を用いた場合にも同様の効
果が得られた。
として被覆アーク溶接、他のガスシールドアーク溶接、
およびサブマージアーク溶接を用いた場合にも同様の効
果が得られた。
【００１８】
【発明の効果】本発明の方法は、エレクトロスラグ溶接
で発生するスキンプレートの低靱性部に作用する応力を
１／２程度にすることができる。しかも、継手の局部的
断面積を増加させて応力を低減させるため、スキンプレ
ート、ダイヤフラム、当て金等の鋼材の化学成分および
機械的性質や溶接条件の影響を全く受けないので、鋼材
・溶接材料の種類に依らず広範囲にエレクトロスラグ溶
接継手の耐破壊特性を向上させることができる。従っ
て、破壊が問題となる構造物での使用に際し、設計・材
料面で特別な配慮を必要とせず、高い耐破壊強度を安定
して得ることが可能であり、工業的効果は大きい。
で発生するスキンプレートの低靱性部に作用する応力を
１／２程度にすることができる。しかも、継手の局部的
断面積を増加させて応力を低減させるため、スキンプレ
ート、ダイヤフラム、当て金等の鋼材の化学成分および
機械的性質や溶接条件の影響を全く受けないので、鋼材
・溶接材料の種類に依らず広範囲にエレクトロスラグ溶
接継手の耐破壊特性を向上させることができる。従っ
て、破壊が問題となる構造物での使用に際し、設計・材
料面で特別な配慮を必要とせず、高い耐破壊強度を安定
して得ることが可能であり、工業的効果は大きい。
【図１】本発明の方法を示す図である。
【図２】他の開先形状の例を示す図である。
【図３】本発明の方法により製造したエレクトロスラグ
溶接継手における荷重伝達経路を示す図である。
溶接継手における荷重伝達経路を示す図である。
【図４】従来の方法により製造したエレクトロスラグ溶
接継手における荷重伝達経路を示す図である。
接継手における荷重伝達経路を示す図である。
【図５】溶接構造ボックス柱のダイヤフラムとスキンプ
レートの溶接要領を示す切開斜視図である。
レートの溶接要領を示す切開斜視図である。
１ スキンプレート ２ ダイヤフラム ３ 当て金 ４ エレクトロスラグ溶接 ５ 完全とけ込み溶接 ６ 梁フランジ ７ 未溶着部 ８ 開先 ９ 低靱性部 １０ ボックス柱 １１ 溶接用貫通孔 １２ 隅肉溶接
Claims (1)
- 【請求項１】 スキンプレートに対するダイヤフラムの
溶接接合をエレクトロスラグ溶接で行う際、溶接用貫通
孔を作るためスキンプレートに接する当て金にレ型、Ｉ
型またはＪ型の開先を設け、被覆アーク溶接、ガスシー
ルドアーク溶接またはサブマージアーク溶接によってス
キンプレートと当て金とを完全とけ込み溶接し、その後
溶接用貫通孔にエレクトロスラグ溶接することを特徴と
する耐破壊特性に優れたエレクトロスラグ溶接継手の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32983294A JPH08155661A (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | 耐破壊特性に優れたエレクトロスラグ溶接継手の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32983294A JPH08155661A (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | 耐破壊特性に優れたエレクトロスラグ溶接継手の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08155661A true JPH08155661A (ja) | 1996-06-18 |
Family
ID=18225734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32983294A Withdrawn JPH08155661A (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | 耐破壊特性に優れたエレクトロスラグ溶接継手の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08155661A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005273394A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Jfe Steel Kk | 柱梁接合部 |
| JP2005273395A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Jfe Steel Kk | 柱梁接合部の製造方法 |
| WO2008015728A1 (fr) * | 2006-07-31 | 2008-02-07 | Ihi Corporation | Structure de joint d'angle pour pile de pont et procédé de production de celle-ci |
-
1994
- 1994-12-06 JP JP32983294A patent/JPH08155661A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005273394A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Jfe Steel Kk | 柱梁接合部 |
| JP2005273395A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Jfe Steel Kk | 柱梁接合部の製造方法 |
| WO2008015728A1 (fr) * | 2006-07-31 | 2008-02-07 | Ihi Corporation | Structure de joint d'angle pour pile de pont et procédé de production de celle-ci |
| US7921495B2 (en) | 2006-07-31 | 2011-04-12 | Ihi Corporation | Corner joint structure for bridge pier and method of producing the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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