JPH0829410B2 - 肉盛溶接された鋼構造物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、肉盛溶接金属層を以て被覆されている鋼構
造物に関する。

〔従来の技術〕

鋼構造物、例えば、鋼材圧延ロール、連続鋳造ロー
ル、熱処理炉内ロール等のロール類、あるいはスキッド
ビーム構成部材等の炉内金物類等の表面を、耐熱金属、
耐摩耗金属、または耐食金属等の肉盛溶接金属層（肉盛
層）を以て被覆することは、その鋼構造物の高温強度、
摩耗抵抗、腐食抵抗性等を高め、耐用寿命の向上・操業
の安定化等を図るための効果的な方法として広く実施さ
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

肉盛溶接金属層で被覆保護された鋼構造物の実使用時
に、機械的または熱的衝撃により肉盛溶接金属層が剥離
することのないように、その肉盛溶接金属層は、鋼構造
物母材との界面において溶着結合（治金的接合）されて
いる。

しかし、肉盛溶接金属層と鋼構造物母材とが治金的に
接合一体化しているがために、実使用時に、肉盛溶接金
属層に熱疲労や熱応力による亀裂が発生した場合には、
その亀裂が肉盛溶接金属層の内部だけにとどまらず、鋼
構造物母材へ伝播し易い。

その亀裂の伝播は鋼構造物の破損あるいは析損の原因と
なる。

肉盛溶接金属層の亀裂の発生、およびその亀裂の母材
への伝播を抑制する方法として、母材の表面に、ニッケ
ル合金等の高靭性材料を用いて肉盛溶接を行って下地層
を形成し、その上に所定の肉盛溶接金属層を積層形成す
る方法が採られることもあるが、その効果は必ずしも十
分ではなく、亀裂発生部にかかる機械的負荷や衝撃等の
作用応力が大きい場合には、母材への亀裂の伝播を阻止
することは不可能であった。

本発明は、上記に鑑み、肉盛溶接金属層に発生する亀
裂の母材への伝播抵抗性にすぐれた鋼構造物を提供する
ことを目的としている。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

本発明の鋼構造物は、 鋼構造物母材と、その表面を被覆する肉盛溶接金属層
との間に、非溶融性非金属材料からなる網目層が介在
し、その網目層の網目空隙を介して鋼構造物母材と肉盛
溶接金属層とが治金的に接合していることを特徴として
いる。

第１図は本発明の鋼構造物の断面構造を模式的に示し
ている。（１）は鋼構造物母材、（３）はその表面を被
覆する肉盛溶接金属層、（２）は非金属網目層である。
肉盛溶接金属層（３）と母材（１）とは、非金属網目層
（２）の網目空隙（22）を介して治金的に接合している
ことにより両者の結合一体関係が形成され、かつその網
材（21）は、肉盛溶接金属層（３）と母材（１）との界
面（もしくはその近傍）における不連続相として分布し
ている。

鋼構造物の実使用過程で肉盛溶接金属層（３）に、熱
疲労や熱応力、あるいは機械的応力や衝撃の作用により
発生する亀裂は、亀裂面を末広がり状に拡大しつつ進展
・伝播する。その亀裂が、母材（１）との境界部に到達
すると、そこには非金属材料の網目層（２）が、母材
（１）と肉盛層（３）との界面の治金的接合を遮断する
不連続相としてネットワーク状に存在し、その網目は亀
裂面と交叉し亀裂伝播に対するバリアーとして働き、母
材（１）への亀裂伝播を抑制防止する。網目層の網目空
隙を通って母材側に亀裂が進行するような場合にも、網
目層による伝播エネルギの減衰・吸収効果により、網目
層を有しない積層構造に比し、母材（１）の亀裂による
損傷が抑制緩和される。

非金属網目層（２）の網目の材種は、溶接施工過程で
溶融することなく、母材（１）とその表面に形成される
肉盛溶接金属層（３）との境界部に両層の不連続相を網
目状に形成することができる非溶融性の非金属材料であ
り、代表的にはアスベスト，セラミック等が挙げられ
る。網目形状は、図示のような格子模様に限定されず、
そのほか種々の網目模様を採用することができる。肉盛
溶接施工に際して行う母材（１）表面の非金属網目層
（２）の形成は、アスベスト，セラミック等の繊維，線
条，バルク，布等を適当なサイズに調製し網目模様に配
置することにより行われる。

非金属網目層（２）の層厚（鋼材の径または厚さ）お
よびそのメッシュは、肉盛母材に対する肉盛材の溶着を
確保するために、層厚約２〜5mmおよび10〜150メッシュ
であるのが適当である。

第２図は本発明構造物を製作するための母材表面に対
する肉盛溶接の施工例を示している。母材（１）の表面
に非金属網目物（Ｎ）をおき、上方から母材表面に指向
する溶接トーチ（Ｔ）の電極（Ｅ）と、その電極の直下
に供給される肉盛溶接材（Ｆ）との間にアークを発生さ
せ、アーク熱で肉盛溶接材（Ｆ）を溶融させてビード
（Ｂ）を形成し、ビードを１層盛もしくは多層盛りして
必要な肉厚の肉盛層を形成したのち、その表面を機械加
工することにより、第１図に示す層構造を有する鋼構造
物が得られる。肉盛溶接施工において、使用する非金属
網目物（Ｎ）の形態によっては、上記のように該網目物
（Ｎ）を予め母材表面においておく代りに、溶接トーチ
（Ｔ）の移行に追従し、溶接トーチ直下に非金属網目物
を投与しながらビードを形成していくとにより製作する
こともできる。

なお、肉盛溶接材料は金属（合金を含む）に限られ
ず、金属とセラミック粉末との混合物を用いることによ
り、金属マトリックス中に分散相としてセラミック粒子
の混在した複合組織を有する肉盛溶接金属層を形成する
場合もある。

〔発明の効果〕

母材と肉盛溶接金属層との界面に非金属網目層が介在
した積層構造を有する本発明の鋼構造物は、母材と肉盛
層との治金的接合による強力な結合関係を有すると同時
に、実使用過程で肉盛溶接金属層に亀裂が発生した場合
にも、その亀裂の母材内部への進展・伝播が効果的に防
止もしくは抑制され、従って亀裂の発生による破損・析
損に対する抵抗性が高く、耐用寿命の向上、操業の安
定。円滑化に奏効する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の鋼構造物の断面構造の模式図、第２図
は本発明の鋼構造物の肉盛溶接施工例を示す斜視図であ
る。 1:鋼構造物母材、2:非金属網目層、21:網材、22:網目空
隙、3:肉盛溶接金属層、T:溶接トーチ、N:非金属網目
物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼構造物母材と該母材を被覆している肉盛
   溶接金属層との間に、非溶融性非金属材料からなる網目
   層が介在し、肉盛溶接金属層は、該網目層の網目空隙を
   介して該母材に冶金的に接合していることを特徴とする
   肉盛溶接された鋼構造物。