JPH0866774A

JPH0866774A - プラズマキーホール溶接方法

Info

Publication number: JPH0866774A
Application number: JP20752494A
Authority: JP
Inventors: Fumito Yoshino; 文人芳野; Noriaki Okubo; 典昭大久保
Original assignee: SHINKO PLANT KENSETSU KK; Kobe Steel Ltd
Current assignee: SHINKO PLANT KENSETSU KK; Kobe Steel Ltd
Priority date: 1994-08-31
Filing date: 1994-08-31
Publication date: 1996-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】プラズマキーホール全姿勢溶接を安定して実
施することができ、高品質の溶接部を得ることができる
プラズマキーホール溶接方法を提供する。【構成】水平又は傾斜姿勢で突き合わされたパイプ
を、このパイプの外面側及び内面側から一部づつプラズ
マキーホール溶接により全周溶接するプラズマキーホー
ル溶接する。そして、溶接線上の位置を時計表示した場
合に、パイプの外周面側からの溶接の開始点を９時半〜
１１時半、終了点を３時半〜５時半に設定し、時計回り
に溶接を進行する。また、パイプの内周面側からの溶接
の開始点を９時半〜１１時半、終了点を３時半〜５時半
に設定し、反時計回りに溶接を進行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被溶接材が水平姿勢又
は傾斜姿勢で突き合わされたパイプであり、このような
パイプを円周状の溶接線に沿ってプラズマキーホール溶
接する方法に関し、パイプの内周面側と外周面側とから
夫々溶接線の略半分の領域を溶接し、各内周面側の溶接
及び外周面側の溶接の開始点及び終了点を特定し、ガス
種の条件、プラズマアーク電流及び／又はプラズマガス
流量の増減鼓動（周期的変動）等による溶接安定化を図
ったプラズマキーホール溶接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、水平姿勢又は傾斜姿勢で突き合わ
されたパイプを固定した状態で、円周状の溶接線に沿っ
てプラズマ溶接する場合は、主としてパイプの外側に溶
接台車を配置し、外周面側から溶接が実施されていた。

【０００３】このように、パイプの外周面側からプラズ
マキーホール溶接した場合、パイプ内面の溶接部には何
も処理を加えておらず、内面に形成されるビード形状に
は一般的に修正を加えていない。このような外面片側か
らのみのプラズマキーホール溶接では、従来、実用化さ
れた板厚は高々約６ｍｍである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のプラズマキーホール溶接方法では、パイプ外周
面との間にのみプラズマを生起して溶接するので、以下
に示す問題点がある。先ず、外面側のみからプラズマキーホール溶接する
従来方法により、板厚が厚いパイプを全周溶接した場
合、溶接開始点においてプラズマアークの乱れが発生
し、溶け落ちが誘発されるという難点がある。

【０００５】この要因を図１５を参照して説明する。先
ず、図１５（ａ）に示すように、溶接トーチ１からパイ
プ３の外周面にプラズマアーク２を生起して、溶接を開
始する。これにより、溶融プール４が生成するが、この
溶接開始直後から、図１５（ｃ）に示すようにプラズマ
アーク２がパイプ３を貫通してキーホールが形成される
までの間に、短い時間とはいえ移行時間を必要とするた
め、その経過段階で、図１５（ｂ）に示すように、形成
途中のキーホール及び溶融プール４に悪影響を及ぼす。
この悪影響は、図１５（ｃ）に示すように、プラズマア
ーク貫通時に主に溶融プール４の溶け落ち５となって現
れる。この溶融プールの溶け落ち５は、下向き姿勢のと
きに顕著に発生する。次に、パイプ外面からのみのプラズマ溶接方法にお
いて、板厚を大きくした場合、溶接開始点と終了点とを
重ね溶接するときに、プラズマアークの乱れが発生し、
内部欠陥及び溶け落ち等の悪影響が発生する。

【０００６】この要因を図１６を参照して説明する。図
１６は溶接線に沿う方向のパイプの断面を示す。溶接ト
ーチ１は図中矢印にて示す方向に進行する。そして、こ
の進行方向の前方には、溶接開始時に既に形成された溶
接ビード６が存在する。溶接トーチ１の進行方向の後方
には、溶融プール４が生起されている。

【０００７】図１７乃至１９は溶接トーチ１が更に進行
して、まさに重ね溶接が行われようとしている状態を示
す。即ち、全周溶接を行った後、溶接開始点と終了点が
合致して重ね溶接が始まると、図１７に示すように、プ
ラズマアーク２が溶接ビード６に接触し、溶接の進行と
共に、図１７乃至図１９に示すように、この接触領域Ａ
が増加していく。このように、重ね溶接が進む程、溶接
条件としては悪条件側へ移行する結果となる。更に、溶接開始点でキーホール溶接を開始する時、
溶接を安定して行うために通常の非消耗電極溶接（ＴＩ
Ｇ溶接）と同様、開始からキーホール形成まで溶接トー
チを固定しておく方が、キーホール形成までの時間が短
くてすむ。

【０００８】しかし、溶接トーチを固定した場合、非消
耗電極溶接（ＴＩＧ溶接）と大きく異なることは、図２
０に示すように、溶融プール４が溶接トーチ１及びプラ
ズマアーク２を中心に同心上に形成されるので、図２１
に示すように、この溶接開始時の状態から、いずれかの
方向に溶接トーチ１を動かそうとした場合、いずれの方
向に移動させる場合も、プラズマアーク２は溶融プール
４を跨ぐこととなり、溶融プール４の飛散・溶け落ちを
誘発してしまうという難点がある。なお、図２１におい
て、符号７はキーホールである。

【０００９】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、プラズマキーホール全姿勢溶接を安定して
実施することができ、高品質の溶接部を得ることができ
るプラズマキーホール溶接方法を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係るプラズマキ
ーホール溶接方法は、水平又は傾斜姿勢で突き合わされ
たパイプを、このパイプの外面側及び内面側から一部づ
つプラズマキーホール溶接により全周溶接するプラズマ
キーホール溶接方法において、溶接線上の位置を時計表
示した場合に、パイプの外周面側からの溶接の開始点を
９時半〜１１時半、終了点を３時半〜５時半に設定し、
時計回りに溶接を進行することを特徴とする。

【００１１】また、パイプの内周面側からの溶接は、そ
の開始点を９時半〜１１時半、終了点を３時半〜５時半
に設定し、反時計回りに溶接を進行することを特徴とす
る。

【００１２】なお、パイプをその軸方向の一方の端部か
ら、突き合わせ端部をみた場合に、パイプ外周面側から
の溶接は、その溶接開始点を９時半〜１１時半、溶接終
了点を３時半〜５時半にして時計方向に溶接を進行する
ものであり、この溶接態様を、パイプの他端部から見た
場合は、その溶接開始点は時計表示で１２時半〜２時半
になり、溶接終了点は６時半〜８時半になり、溶接進行
方向は反時計方向になる。いずれにしても、溶接開始点
及び終了点は、溶接進行方向との兼ね合いで決まるもの
である。パイプ内周面側の溶接の場合も、その溶接開始
点、溶接終了点及び進行方向は、同様にして決められ
る。

【００１３】

【作用】本発明においては、パイプの全周を溶接する場
合に、パイプの外側に配置した溶接トーチと、パイプの
内側に配置した溶接トーチとを使用して、好ましくは若
干の重なり部を設けてパイプ全周の略半分づつを各溶接
トーチによりプラズマキーホール溶接する。この場合
に、本発明においては、パイプ外周面側からのプラズマ
キーホール溶接は、時計表示で９時半〜１１時半の位置
から溶接を開始し、時計方向に溶接を進行し、３時半〜
５時半の位置で溶接を終了する。一方、パイプ内周面側
からのプラズマキーホール溶接は、時計表示で９時半〜
１１時半の位置で溶接を開始し、反時計方向に溶接を進
行し、３時半〜５時半の位置で溶接を終了する。このよ
うにすることにより、立向き溶接となる姿勢では、殆ど
の領域で下進溶接となり、立向き上進溶接が極力回避さ
れる。これにより、プラズマキーホール溶接を実施して
いる際の溶融プールの垂れ落ちを抑制することができ
る。また、溶接開始及び重ね溶接を安定した状態で行う
ことができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明について詳細に説明する。図１
は本発明の実施例方法を示す模式図である。パイプ１０
は水平に設置され、パイプ１０の外側に溶接台車１１が
配設され、その内側に溶接台車１２が配設されている。
即ち、パイプの外側と内側とに各１台の溶接台車が配設
され、パイプの周方向に延びる開先線に沿って移動でき
るようになっている。なお、本実施例はパイプの外側と
内側とに各１台の台車を設けたものであるが、夫々複数
台の溶接台車を設けて、溶接することとしても良い。

【００１５】図示例で、外側の台車１１は、時計表示の
９時半〜１１時半の位置にある溶接開始点Ａから溶接を
開始し、時計廻りに進行する。そして、３時半〜５時半
の位置にある溶接終了点Ｂにて溶接を終了する。

【００１６】一方、パイプ１０の内側の台車１２は、９
時半〜１１時半の位置にある溶接開始点Ｃから溶接を開
始し、反時計廻りに進行する。そして、３時半〜５時半
の位置にある溶接終了点Ｄにて溶接を終了する。

【００１７】溶接開始点Ａは溶接開始点Ｃよりも９時に
近い位置にあり、弧ＡＣの部分でパイプの外側と内側と
から重ね溶接がなされ、この領域が溶接開始時の重ね溶
接領域１３となる。一方、溶接終了点Ｂは溶接終了点Ｄ
よりも６時に近い位置にあり、弧ＢＤの部分でパイプの
外側と内側とから重ね溶接がなされる。この領域が溶接
終了時の重ね溶接領域１４となる。

【００１８】本実施例方法においては、外側の溶接台車
１１が溶接開始点Ａから溶接を開始し、時計方向に移動
する。次に、この外側の台車１１が内側台車用の溶接開
始点Ｃを過ぎた後、内側の溶接台車１２が溶接開始点Ｃ
から溶接を開始し、外面側の台車が溶接していた領域１
３を重ね溶接を行いながら、反時計廻りに溶接を行う。
外側の台車は、時計廻りに溶接を行いながら、３時半〜
５時半の位置の溶接終了点Ｂで溶接を終了する。内側の
台車１２は、反時計廻りに溶接を行いながら、外側の溶
接台車１１が溶接した領域１４に達した時点で重ね溶接
を実施した後、溶接終了点１４にて溶接を終了する。こ
れら外側及び内側各々の溶接台車はどちらから溶接を開
始しても良いが、内側台車を先にスタートさせ、その後
外側台車の溶接を開始した方が良好な重ね部が得られや
すい。同様に溶接終了時にも、先に外側台車にて溶接を
終了し、その後内側台車にて重ね部を溶接終了させた方
が良好な重ね部が得られ易い。

【００１９】この方法にて溶接を実施した場合、次の点
で極めて有効である。図２は外側台車１１が溶接を開始
した時点を示す模式図である。外面溶接台車１１が溶接
開始する位置を９時半〜１１時半に限定することによ
り、図２に示すように、キーホール形成までの移行時間
中にしばしば発生した乱れ等の有害因子を排除できる。
即ち、図２に示すように、９時半〜１１時半の位置にお
ける溶接姿勢では、トーチ２１からパイプ１０にプラズ
マアーク２２を生起させ、溶融プール２３を形成する
と、１２時での姿勢（下向き姿勢）に比して、溶融プー
ル２２が、キーホール形成部の後方に溜まる。即ち、プ
ラズマアーク２２が移動する方向の前方に溶融プール２
３が溜まることはない。そのため、プラズマアーク部の
前方は溶融プールが溜まらず、アークの貫通を阻害する
要因が少ないので、前述の従来の欠点（項）である溶
接開始からキーホール形成までの経過時間を短くできる
と共に、同じく従来技術の欠点（項）である溶接開始
時にトーチを固定することにより発生する悪影響が解消
される。

【００２０】また、この姿勢から溶接開始すると、図３
に示すような良好な溶接ビードの縦断面形状を得られや
すくなり、後述する重ね溶接などでも非常に有効とな
る。即ち、溶接ビードの縦断面形状と重ね溶接の関係
は、図３の（ａ）に示すように、１２時姿勢の時、従来
技術の欠点項が存在する。このような溶接条件では、
キーホール形成するまで時間がかかるため、形成された
溶接断面形状は図３（ａ）に示すようになり、先に外側
を溶接し、その後内面から重ね溶接する場合に、ノーキ
ーホール溶接からキーホール溶接までの時間が長大であ
り、プラズマアーク自体の巻き込みによる内部欠陥等が
発生しやすいという難点がある。

【００２１】一方、図３（ｂ）に示すように、９時半か
ら１１時半の溶接開始にて、従来技術の欠点項は解消
されたので、キーホール形成を早く強くすることが可能
となり、結果的に溶接開始点からアップスロープまでの
エリアが短くなり、重ね溶接部での欠陥の発生を抑え、
かつビード形状も良好にすることができる。

【００２２】また、図４に示すように、この溶接終了点
における溶接姿勢が３時半〜５時半の場合は、形成され
ている溶融プール２３は、プラズマアーク２２によって
常に保持されているので、溶接トーチ２１を移動させな
がらプラズマアーク２２のみ段階的に弱くしていって
も、溶融プール２３は乱れることもなく、その結果、適
当な傾斜がついた溶接ビードの断面形状が得られる。

【００２３】図５は溶接を終了する溶接終了点を３時半
〜５時半の位置に限定したとき、プラズマアークを瞬時
に消失させた場合と、段階的に弱くしていった場合との
ビード断面形状を比較する図である。図５の（ａ）はプ
ラズマアークを瞬時に消失した場合のビード２４の断面
形状を示し、（ｂ）はプラズマアークを段階的に弱くし
ていった場合のビード２４の断面形状を示す。また、
（ｃ）は（ａ）の断面形状の場合に、パイプ内側の溶接
台車により重ね溶接した場合の外側台車による溶接ビー
ド２４と、内側台車による溶接ビード２５を示す図であ
る。同じく（ｄ）は（ｂ）の断面形状の場合に、パイプ
内側の溶接台車により重ね溶接した場合のビード２４、
２５を示す図である。この図５に示すように、プラズマ
アークを瞬時に消失した場合は、板厚と溶接ビード厚さ
の差が生じ易く（ｃ）に示すように、溶接ビード２４と
溶接ビード２５との境に溶け残り等の溶接欠陥２６が発
生しやすい。

【００２４】重ね溶接に対し図４で得られた断面形状
と、それ以外に得られた断面形状との違いを、図５に示
す。図５は、一例として１２時での重ね溶接と３時半〜
５時半での重ね溶接とを比較したものである。図５の
（ａ）は１２時で形成された場合のビード２４の断面形
状を示し、（ｂ）は３時半から５時半で形成された場合
のビード２４の断面形状を示す。

【００２５】外面溶接台車１１が溶接終了後、内側溶接
台車１２が溶接終了する溶接終了点Ｂを３時半〜５時半
の位置に限定することにより、図５（ｂ）、（ｄ）に示
すような溶接終了工程となり、良好な重ね溶接が得易く
なり、有用な溶接ビードの縦断面形状が得られやすい。

【００２６】図６はパイプ外側の溶接台車１１が溶接を
開始する時点を示す模式図である。外側溶接台車１１が
溶接を開始する溶接開始点Ａを９時半〜１１時半の位置
に限定することにより、図６に示すように、重ね溶接に
見られる不安定さと、内部欠陥混入などの問題点を解消
できる。

【００２７】図６の（ａ）に示すように、内面溶接台車
１２が既に溶接完了して溶接ビード２４が形成されてい
る領域にて溶接トーチ３１からプラズマアーク３２を生
起させ、非プラズマキーホール溶接を行うことで溶け落
ちない程度の溶融プール３３を十分成長させる。次い
で、（ｂ）に示すように、内面溶接台車１２がキーホー
ルを形成した地点に到達した時、外面溶接台車１１に搭
載されている溶接トーチ３１のプラズマアーク３２を強
くし、キーホールを一気に形成させる。前述の通り地点
Ａでの断面形状は、非常に小さい傾斜で抑えられている
ので、外面からのプラズマアーク３２を阻害しにくい形
状となっている。

【００２８】溶接開始点として９時（９０°上進姿勢）
近傍の場所が不都合な理由は、この位置では形成される
溶融プールに対し重力が丁度溶融プールの面に９０度の
方向にかかるため、実際上、重力がパイプ内側に向かっ
て作用しない点にある。その結果、溶融プールにおい
て、パイプ外側の部分と内側の部分とを比較すると、溶
融金属が多量に存在するパイプ外面側に溶融プールが流
れ出してしまう。このため、溶接開始点として９時の位
置を採ることはできない。

【００２９】特に、プラズマキーホール溶接において
は、立向き上進溶接と上向き溶接の場合に溶接能率が低
下し、溶接欠陥が発生しやすくなる。このため、この立
向き上進溶接と上向き溶接の溶接姿勢を極力避ける方が
好ましい。また前述のようにビード重ね部においては最
終溶接はこれらの溶接姿勢に近い姿勢での溶接は極力避
けた方が良好な結果が得られ易く、このため外側台車に
よる溶接開始及び内側台車による溶接終了が必ず最後に
なるように外側台車と内側台車との走行距離を調整する
方が良い。

【００３０】図１に示すように、溶接開始点と重ね溶接
の姿勢を限定するだけも、良好な溶接結果が得られる
が、更に溶接を安定させるため、溶接開始時又は重ね溶
接時に、プラズマガス種をＡｒのみではなく、Ａｒ＋Ｈ
ｅの混合ガスを使用することが好ましい。

【００３１】図７はこのようにプラズマガス種を変更す
ることができる装置を示す模式図である。溶接電源４６
内には、制御器４５と、ミキサ４３と、流量調整機能付
きのバルブ４４とが配置されており、アルゴンボンベ４
１がミキサ４３に接続され、ヘリウムボンベ４２がバル
ブ４４を介してミキサ４３に接続されている。バルブ４
４の開閉及び開度は制御器４５により制御される。ミキ
サ４３からのガスは、溶接トーチ４０に供給され、プラ
ズマの生起にに使用される。そして、バルブ４４を閉に
したときは、アルゴンガスのみが溶接トーチ４０に供給
され、バルブ４４を開にしたときは、アルゴンガスとヘ
リウムガスとがミキサ４３にて混合され、この混合ガス
が溶接トーチ４０に供給される。このプラズマガス中の
Ｈｅガスの混合比はバルブ４４の開度を調整することに
より、０乃至１００％の範囲で調節することができる。

【００３２】この図７に示すように、溶接開始時又は重
ね溶接時に、プラズマガス種をＡｒガス単独ではなく、
Ａｒ＋Ｈｅの混合ガスを使用することにより、キーホー
ル形成時の経過途中で起る乱れ等の有害な挙動を更に抑
えることが可能となる。

【００３３】Ａｒガス中にＨｅガスを混合すると、プラ
ズマアークの焦点が広がり、極めてソフトな溶接が得ら
れる。プラズマアークの広がり具合は、Ｈｅの混合割合
に比例しているため、この特性を活かし、溶接開始から
キーホール形成まで又はキーホール溶接から溶接終了ま
でのように、溶接条件が特異となる箇所でこの混合ガス
を使用すると、乱れがない連続した溶接が得られる。

【００３４】また、上述の特異な箇所にて、溶接電流及
び／又はプラズマガス流量を、周期的に変動させ、その
溶接電流値及び／又はプラズマガス流量値をパルス状に
変動させることにより、安定したプラズマ溶接が得られ
る。

【００３５】更に、プラズマアークの排出を良くするた
めには、被溶接材に１〜４ｍｍ程度のギャップを設ける
ことが有効である。このギャップの幅を平均化するため
に溶接トーチの反対側に一定幅のスペーサーを保持して
溶接すると更に効果的である。また、刻々と変化する溶
接姿勢に対して、絶えずアーク長を一定に（溶接電圧４
０Ｖ以下）するためのアーク長自動制御機構を併用する
と、更に安定して溶接を行うことができる。

【００３６】次に、本実施例方法によりパイプをプラズ
マキーホール溶接し、その溶接品質等を評価した結果に
ついて説明する。

【００３７】下記表１は外側溶接台車における溶接開始
点において、溶接部評価と溶接開始姿勢とを比較するも
のである。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１より、９時では外面から溶融プールが
溶け落ち、１２時では内面に若干の溶け落ちが発生する
ため、溶接開始範囲は９時半〜１１時半であることが必
要であり、その中でも推奨できる姿勢は１０時半（４５
度）である。

【００４０】下記表２は、外側溶接台車における溶接終
了点において、溶接部評価と溶接開始姿勢を比較するも
のである。

【００４１】

【表２】

【００４２】表２により、外面溶接台車の溶接終了点と
しては、３時〜５時半が良好であり、最も推奨できる姿
勢は４時半（４５度）である。

【００４３】しかし、３時の終了点の採用は、内面と外
面との溶接時間差と溶接量の違いからくる溶接歪み等の
問題があり、実用面では３時半〜５時半が良好である。

【００４４】図８は、溶接開始から定常溶接までの過程
を、横軸に時間をとり、縦軸にプラズマガス中のＨｅ濃
度と、溶接電流と、溶接速度とをとって表したグラフ図
である。

【００４５】図８に示すように、溶接スタート直後のＨ
ｅ混合比は５０％以下となるよう制御する。これは、Ｈ
ｅ混合比が多いとアークの失火現象を起こしやすいため
の配慮である。０．５ｓ経過時点からＨｅ混合比を上昇
させ、ほぼ１００％までにする。これにより、プラズマ
アークを広げ、Ａｒと比して広い範囲で溶融プールを短
時間に作ることができるよう調整する。

【００４６】更に、この間は溶接速度は０ｃｐｍとし、
一点に集中し易くなるように調整している。この段階か
ら溶接電流は、アップスロープ過程に入り、溶接電流値
までリニアに上昇していく。この過程にＨｅ混合比を対
応させ、溶接電流の上昇に伴い、Ｈｅ混合比は逆に下げ
ていき、Ａｒ混合比を増加させる。

【００４７】この結果、Ａｒ混合比を増加させていくこ
とで、キーホール深さも深くなり、板厚の貫通が無理な
く可能になる。

【００４８】なお、図８に示すＨｅ混合比の変化の方法
は一例であって、実際上、図９に示すように、その都度
種々の変化態様を使い分けていることが多い。

【００４９】また、図９に示すように、いずれの場合で
もスタート直後はＨｅ混合比を極力低くし、又は０％に
することで、アークの失火現象を防止している。

【００５０】図１０は定常溶接から溶接終了までの過程
を、横軸に時間をとり、縦軸に、プラズマガス中のＨｅ
混合比と、溶接電流と、溶接速度とをとって表したグラ
フ図である。基本的には、図８の場合と同様の作用が得
られるように溶接条件を調整している。定常溶接終了
後、溶接電流がダウンスロープ過程に入った段階より、
プラズマガス中のＨｅ混合比を徐々に増やし、全溶接終
了時にＨｅ混合比が最大になるように調整する。これに
より、溶接終了箇所で発生するクレータ割れ及び集中ブ
ローホールという有害欠陥の防止が可能となる。

【００５１】下記表３は、図９の中央の図に示したよう
に、Ｈｅ濃度一定の方法で溶接を行ったとき、Ｈｅ混合
比と溶接部欠陥との関係を示したものである。

【００５２】

【表３】

【００５３】表３から、この方法では、０％と１００％
の両極端で裏波部及び溶接部内部に、欠陥が発生しやす
いことがわかる。

【００５４】図１１は、溶接開始から定常溶接までの過
程を、横軸に時間をとり、縦軸にプラズマガス中のＨｅ
混合比と、溶接電流と、プラズマガス流量とをとって表
したグラフ図である。

【００５５】図１１は、溶接電流に周期的な強弱鼓動
（パルス化）を採用するような溶接方法に併せてアップ
スロープ時から溶接電流に周期的な強弱鼓動（パルス
化）を取り入れた方法を示す。

【００５６】このような周期的な強弱鼓動（パルス化）
を行うことにより、定常溶接との繋がりが向上し、溶接
条件の設定範囲の拡大などに効果がある。特に、板厚１
０ｍｍ以上の肉厚溶接に対し、より効果的である。

【００５７】理由として、Ｈｅ混合比を上げることによ
り貫通力が低下するため、板厚１０ｍｍ以上の厚肉溶接
では、かえってデメリットになることが多い。しかし、
周期的に強弱鼓動（パルス化）を行うことにより、貫通
力の低下が抑制され、厚肉領域でも採用できるようにな
った。

【００５８】図１２は溶接開始から定常溶接までの過程
を、横軸に時間をとり、縦軸にプラズマガス中のＨｅ混
合化と、溶接電流と、プラズマガス流量とをとって表し
たグラフ図である。図１２では、プラズマガス流量に対
し、アップスロープ時から周期的な強弱鼓動（パイプ
化）を採用することにより、図１１と同様な効果が期待
できる。

【００５９】プラズマガス流量に周期的な強弱鼓動（パ
ルス化）を付けると、予め溶接ビードが存在するような
場所の重ね部での溶融プールの馴染性に効果がある。溶
接電流の周期的な強弱鼓動（パルス化）だけでは、ガス
量の調整範囲が狭く、溶接部内で内部欠陥（融合不良）
を起こしやすい。

【００６０】同様に図１３には、溶接電流に周期的な強
弱鼓動（パルス化）を採用するような溶接方法に併せて
ダウンスロープ時から溶接電流に周期的な強弱鼓動（パ
ルス化）を取り入れた方法を示す。

【００６１】同様に図１４には、ダウンスロープ時から
溶接電流とプラズマガス流量に周期的な強弱鼓動（パル
ス化）を取り入れた方法を示す。

【００６２】下記表４は各板厚に対し、溶接条件の制御
態様の違いによる溶接品質の比較結果を示す。なお、こ
の表中、○は、溶接ビードに対して、内部欠陥、裏面ビ
ードの垂れ込み又は凹み、溶融プールのとけ落ちのいず
れも無い場合、×は、溶接ビードに対して、内部欠陥、
裏面ビードの垂れ込み又は凹み、溶融プールのとけ落ち
のいずれも有る場合を示す。

【００６３】

【表４】

【００６４】この表４に示すように、溶接電流及びプラ
ズマガスのいずれもパルス状に変化させた場合に、優れ
た溶接結果が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例方法を示す模式図である。

【図２】同じく、パイプ外側からの溶接の溶接開始時の
態様を示す模式図である。

【図３】同じく、パイプ外側の１２時近傍のビード形成
状態を示す図である。

【図４】同じく、パイプ外側からの溶接の溶接終了時の
態様を示す模式図である。

【図５】同じく、パイプ内側からの溶接により重ね溶接
した場合の態様を示す模式図である。

【図６】同じく、パイプ内側からの溶接の溶接開始時の
態様を示す模式図である。

【図７】プラズマガスとして混合ガスを使用する場合の
装置を示すブロック図である。

【図８】溶接条件を示すグラフ図である。

【図９】溶接条件を示すグラフ図である。

【図１０】溶接条件を示すグラフ図である。

【図１１】溶接条件を示すグラフ図である。

【図１２】溶接条件を示すグラフ図である。

【図１３】溶接条件を示すグラフ図である。

【図１４】溶接条件を示すグラフ図である。

【図１５】従来のプラズマキーホール溶接方法を示す模
式図である。

【図１６】従来のプラズマキーホール溶接におけるビー
ド及び溶融プールの形成態様を示す図である。

【図１７】従来のプラズマキーホール溶接における重ね
溶接を示す図である。

【図１８】従来のプラズマキーホール溶接における重ね
溶接を示す図である。

【図１９】従来のプラズマキーホール溶接における重ね
溶接を示す図である。

【図２０】従来のプラズマキーホール溶接の欠点を示す
図である。

【図２１】同じく、従来のプラズマキーホール溶接の欠
点を示す図である。

【符号の説明】１、２１、３１、４０：溶接トーチ２、２２、３２：プラズマアーク３、１０：パイプ４、２３、３３：溶融プール１１：外側台車１２：内側台車２４、２５：ビード４１、４２：（Ａｒ，Ｈｅ）ガスボンベ４３：ミキサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水平又は傾斜姿勢で突き合わされたパイ
プを、このパイプの外面側及び内面側から一部づつプラ
ズマキーホール溶接により全周溶接するプラズマキーホ
ール溶接方法において、溶接線上の位置を時計表示した
場合に、パイプの外周面側からの溶接の開始点を９時半
〜１１時半、終了点を３時半〜５時半に設定し、時計回
りに溶接を進行することを特徴とするプラズマキーホー
ル溶接方法。
【請求項２】パイプの内周面側からの溶接の開始点を
９時半〜１１時半、終了点を３時半〜５時半に設定し、
反時計回りに溶接を進行することを特徴とする請求項１
に記載のプラズマキーホール溶接方法。
【請求項３】パイプの外面側と内面側に夫々１台以上
の溶接台車を配置し、パイプの外周面側からの溶接と内
周面側からの溶接とを同時に実施することを特徴とする
請求項１又は２に記載のプラズマキーホール溶接方法。
【請求項４】溶接開始時にはパイプの内周面側から先
に溶接を開始し、溶接終了時にパイプの外周面側が先に
溶接終了するよう外側の溶接長を内側よりも常に短くす
ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記
載のプラズマキーホール溶接方法。
【請求項５】プラズマガス種は、純アルゴン、アルゴ
ンとヘリウムの混合ガス又は純ヘリウムガスであること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプ
ラズマキーホール溶接方法。
【請求項６】溶接開始点及び溶接終了点においては、
パイプ内周面側からの溶接と、外周面側からの溶接とを
重ねて溶接することを特徴とする請求項１乃至５のいず
れか１項に記載のプラズマキーホール溶接方法。
【請求項７】パイプの外周面及び内周面側から単独で
溶接する領域と、外周面側及び内周面側から重ねて溶接
する領域とにおいて、使用するプラズマガス種を相違さ
せることを特徴とする請求項６に記載のプラズマキーホ
ール溶接方法。
【請求項８】プラズマアーク電流及びプラズマガス流
量を両方同時に、又はプラズマガス流量を単独で、周期
的に変動させることを特徴とする請求項１乃至７のいず
れか１項に記載のプラズマキーホール溶接方法。