JPH09220667A - アーク溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固定管方式において、溶着金属の溶け落ち現
象を起こさずに、均一な溶接ビード形状、溶込み深さが
得られ、かつ制御方法が簡便なアーク溶接法を提供す
る。 【解決手段】 先端から不活性ガスを吹き出しつつ母材
１１との間に消耗式電極によりアークを発生させて溶加
する溶接トーチ３を、固定された母材１１上に位置決め
して母材１１の溶接を行うアーク溶接方法において、溶
接トーチ３を移動させながら、アーク電流を発生させる
操作と、アーク電流を完全に切る操作を繰り返しながら
アーク溶接を行うことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアーク溶接法に関
し、特に、固定管方式において溶接ビード形状を均一化
するためのアーク溶接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】化学プラント配管、建築設備配管工事で
は、配管の接合法として配管と配管、配管と継手を直接
接続する突き合わせ溶接法、ソケットを介した隅肉溶接
法、フランジを配管に隅肉溶接した後のフランジ同士の
ボルト接続法が広く用いられている。ここで使用する溶
接法としては、旧来、被覆アーク溶接法が主流であった
が最近はガスメタルアーク溶接法に変わりつつある。こ
のアーク溶接法は、溶接トーチ先端からシールドガスを
流しながら消耗性電極式ガスシールドアーク溶接（ＧＭ
Ａ溶接）とも呼ばれるように、溶加材自らが電極となっ
て母材との間に発生したアーク熱により溶融して溶接部
に溶着金属として移行していく溶接法である。この溶接
法は溶加材としてワイヤが用いられるため、ワイヤがな
くなるまで長時間連続溶接が可能である。溶接作業は、
作業性、溶接品質の安定性確保の上からあらかじめ専用
工場や現場内の仮説工場内で、さらに溶接法としては溶
接姿勢が下向きのまま溶接できるように配管を回転させ
る回転管方式が一般的である。

【０００３】一方で、現場で配管を固定した状態で、溶
接トーチを配管の周上を移動させて溶接する固定管溶接
法も不可欠である。この固定管溶接は、時計位置で１１
時から１時付近での溶接姿勢である下向き姿勢、１時か
ら５時付近の立向き下進、５時から７時付近での上向き
姿勢、７時から１１時付近までの立向き上進の４姿勢の
組み合わせからなり、溶接ビード形状、溶込み深さなど
を全周にわたって均一にするために重力、溶融金属の粘
性などを考慮した溶接条件を、それぞれの姿勢ごとに設
定する必要がある。

【０００４】溶接作業を熟練溶接士が行う場合は、溶接
姿勢の変化に対応して連続的に溶接方法を変化させてい
くことも可能であるが、自動溶接で行うときは上述した
４姿勢によりさらに細かい区分（以下レベルという）に
区切って溶接条件を設定する必要性も生じる。非消耗性
電極を用いる不活性ガスアーク溶接法（ＴＩＧ溶接）で
は溶接速度が比較的遅いため、レベルごとの細かい溶接
条件設定による固定管溶接が可能であり、専用の配管自
動溶接機が商品化されている。一方、ガスメタルアーク
溶接法の場合も、固定管専用の配管自動溶接機自体は既
に商品化されており、パルス溶接法、半周ごとの振り分
け溶接法などの溶接法も提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガスメ
タルアーク溶接法はＴＩＧ溶接法よりも溶接速度が速
く、さらには電極自体が常に溶融していくため通常考え
られる溶接速度、溶接電流、パルス電流値、パルス幅な
どの溶接パラメータの設定だけではたとえ精度、応答性
を良くしても溶接ビード形状、溶込み深さの制御は非常
に難しい。特に多く発生する不具合としては 上向き姿勢で多量の溶着金属が溶接部にとどまらずに
重力により滴下してしまう。さらに滴下した溶着金属が
溶接トーチのノズルに付着し、シールドガスの流れが不
均一になったり、ワイヤ送給が滞る。 立向き上進、下進で溶着金属が溶接トーチ直下の溶融
池後方、または前方に流れてしまう。

【０００６】したがって、従来のガスメタルアーク溶接
法を固定管方式に適用すると、アーク溶接で形成される
ビードが不均一となりやすく、応力集中が生じて所望の
強度が得られないという問題があった。本発明はこのよ
うな課題を解決するためになされたもので、固定管方式
において、溶着金属の溶け落ち現象を起こさずに、均一
な溶接ビード形状、溶込み深さが得られ、かつ制御方法
が簡便なガスメタルアーク溶接法を提供することを目的
としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のアーク溶接方法
では、先端から不活性ガスを吹き出しつつ母材との間に
消耗式電極によりアークを発生させて溶加する溶接トー
チを、固定された母材上に位置決めして母材の溶接を行
うアーク溶接方法において、溶接トーチを移動させなが
ら、アーク電流を発生させる操作と、アーク電流を完全
に切る操作を繰り返しながらアーク溶接を行うことを特
徴としている。上記方法において、溶接トーチの移動を
断続移動とし、溶接トーチ停止時にアークを発生させ、
溶接トーチ移動時にはアークを完全に切る操作を繰り返
しながらアーク溶接を行ってもよい。そして、溶接トー
チの断続移動により、アーク発生時に溶接トーチ直下の
母材上に形成される溶融池が間隔をおいて形成され、か
つ各溶融池の溶接トーチ移動方向の長さの１／４以上が
直前に形成された溶融池と重なるように、溶接トーチの
１回当たりの移動距離を設定してもよい。あるいは溶接
トーチの移動を連続移動としてもよい。そして、溶接ト
ーチを連続移動させつつ、アーク発生とアーク完全停止
の繰り返し操作により、アーク発生時に溶接トーチ直下
の母材上に形成される溶融池が間隔をおいて形成され、
かつ各溶融池の溶接トーチ移動方向の長さの１／４以上
が直前に形成された溶融池と重なるように、アーク電流
の発生と完全停止の時間を設定してもよい。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明のアーク溶接方法は、溶接
トーチを移動させながら、アーク電流を発生させる操作
と、アーク電流を完全に切る操作を繰り返しながらアー
ク溶接を行うものであり、特にアーク電流を停止させる
とき、電流を完全に停止させる点で、従来のパルス溶接
法と構成を異にしている。図１は本発明のガスメタルア
ーク溶接法を好適に実施するための装置の概略を示した
ものである。この溶接装置１は、溶接点２での溶接を行
う溶接トーチ３およびこの溶接トーチを移動させるため
のトーチ移動機構４を備えた溶接部５と、溶接部５にワ
イヤ６を供給するためのワイヤ供給部７と、溶接部５に
シールドガスを供給するためのガス供給部８と、溶接点
２にアークを発生させるための溶接電源９と、溶接部
５、ワイヤ供給部７、ガス供給部８、および溶接電源９
に接続されてこれらを制御するための制御装置１０から
概略構成されている。

【０００９】すなわち上記制御装置１０は、溶接部５の
トーチ移動機構４、溶接電源９、ガス供給部８、ワイヤ
供給部７の各スイッチに接続されて、これらのスイッチ
を予めプログラムされた通りに精密にＯＮ／ＯＦＦでき
るようになっている。さらに動作プログラムを変更して
各種のワークにフレキシブルに対応可能な教示・再生型
の溶接装置とすることもできる。すなわち溶接線と各位
置でのトーチ角度、溶接ワイヤの突き出し長さ、溶接条
件（溶接電流、アーク電圧）などを予め教示しておけば
自動的に精度良く再生できるような構成とする事もでき
る。

【００１０】上記構成の溶接装置を用いて、本発明の溶
接方法を実施するにあたっては、溶接トーチを移動させ
ながら、アーク電流を発生させる操作と、アーク電流を
完全に切る操作を繰り返しながらアーク溶接を行うよう
に制御回路にプログラムする。ここで溶接トーチの移動
は断続移動あるいは連続移動のいずれでもよく、例え
ば、図２に示すように、一定間隔で、トーチ移動とＤＣ
溶接電源を断続的に交互に作動させ、溶接アーク発生と
トーチ移動を交互に繰り返すように制御回路にプログラ
ムしてもよいし、あるいは図３に示すように、トーチを
連続的に移動させつつ、溶接アーク発生と溶接アーク停
止を交互に繰り返すように制御回路にプログラムしても
よい。そして溶接電源が作動している間に、シールドガ
ス供給、ワイヤ供給を連動して行うようにプログラムす
ることが好ましい。

【００１１】次に、上記溶接部５の一実施例を示した図
４および図５を用いて、さらに本発明を詳細に説明す
る。図４において、溶接部５は、溶接部５全体を被溶接
管１１に取り付けるための基体１２と、溶接トーチ３を
母材１１の周囲に回転させるための回転体１３と、回転
体１３を回転させるためのモータ１４と、回転体１３に
取り付けられて溶接トーチ３を支持する支持軸１５と、
溶接点２での溶接を行う溶接トーチ３から概略構成され
ている。基体１２は、溶接点２の近傍の被溶接管１１上
に締着して取り付けられるようになっており、馬蹄形状
の案内部１６が設けられている。案内部１６はその外周
に沿って上記回転体１３を摺動させるためのもので、被
溶接管１１に合わせて適当なサイズの部材を選択できる
ようになっている。

【００１２】基体１２上部には溶接トーチ３の位置およ
び動作を制御しつつ駆動させるためのモータ１４が設け
られている。このモータ１４としては、精密なフィード
バック制御が可能なサーボモータを好適に用いることが
できる。そしてサーボモータの回転駆動力がギア１７を
介して、回転体１３に伝えられるようになっている。回
転体１３は、ギア１７を介して回転駆動力を与えられる
と上記案内部１６の外周を摺動するようになっており、
さらに回転が進んで、案内部１６の開口部分１８（図２
において配管下方）に達したとき、開口部分１８を橋架
するようにしてさらに回転が進むようになっており、そ
の結果、回転体１３は被溶接管１１全周にわたって回転
可能になっている。回転体１３には溶接トーチ３を支持
する支持軸１５が取り付けられている。支持軸に設けら
れた関節部１９が、溶接トーチ３を支持しつつ、溶接ト
ーチ３の先端を所望の突き出し位置および角度に保持で
きるようになっている。また関節部１９にアクチュエー
タを設けて、サーボモータと連動させて突き出し位置お
よび角度をフィードバック制御する構造とすることもで
きる。このように構成された溶接部５は、被溶接管１１
全周にわたる広範な動作領域を有するので、水平固定さ
れた管の、隅肉溶接、突き合わせ溶接、ボルト溶接など
種々の溶接が可能である。

【００１３】上記ガス供給部８は、図１に示すように、
アルゴンガス、ヘリウムガス、炭酸ガス、またはこれら
の混合ガスなどの不活性ガスを貯留するボンベ２０、ボ
ンベ２０からのガス流量を調節するための流量計減圧弁
２１、上記不活性ガスをシールドガスとして溶接部５へ
供給するガス供給管２２、ガス供給を制御装置１０の制
御下にＯＮ／ＯＦＦするためのガス電磁弁２３によって
概略構成されている。また、上記ワイヤ供給部７は、送
給モータ２４と、その送給モータ２４によって駆動する
送給ロール２５と、ワイヤを巻回するためのスプール２
６を備えている。

【００１４】図５は溶接トーチ３の構造の一例を示した
ものである。この溶接トーチ３は、略円筒状で、その先
端部にシールドガスを吹き出すノズル２７と、ノズル２
７の内部中心でノズル２７から先方に突出したワイヤ電
極２８とが設けられている。上記ワイヤ電極２８は、上
記ワイヤ送給部７によって、スプール２４から溶接点２
に供給されるようになっており、上記ノズル２７の後端
部に接続されたガス供給管２２から送り込まれたアルゴ
ンガス、ヘリウムガス、炭酸ガス、またはこれらの混合
ガスなどの不活性ガスが、ノズル２７から溶接点２に向
けて吹き出すようになっている。上記溶接電源９には、
その陽極側にワイヤ電極２８、陰極側に母材１１が接続
されており、ワイヤ電極２８と溶接する母材１１との間
に溶接に充分なアークを発生させるようになっている。

【００１５】次に上記構成の溶接装置を用いて、本発明
の溶接法を実施する方法について説明する。まず、図２
に示すように、一定間隔で、トーチ移動とＤＣ溶接電源
を断続的に交互に作動させ、溶接アーク発生とトーチ移
動を交互に繰り返すように制御回路にプログラムしてア
ーク溶接を行う例について説明する。ここで溶接電源が
作動している間に、シールドガス供給、ワイヤ供給を連
動して行うようにプログラムすることが好ましい。

【００１６】このようにプログラムされた制御装置によ
り、溶接装置は以下のように作動する。溶接開始時に制
御装置１０を作動させると、トーチ移動機構４がＯＮと
なり、関節部１９によって、溶接トーチ３の先端部が母
材の外周の溶接開始点（以下時計位置１２時という）で
停止する。溶接トーチの先端部の位置は機械的に直結さ
れたエンコーダ（位置検出器）によって電気信号に変換
され、常に制御装置の制御回路（ＣＰＵ）にフィードバ
ックされている。

【００１７】溶接トーチ３停止後、溶接電源がＯＮとな
る。これと同時にシールドガス電磁弁２３が開き、ワイ
ヤ送給モータ２４が作動する。ＤＣ溶接電流の量、アー
ク電圧は予め制御回路にプログラムしておけば、所定時
間、所望の量のアークが発生し、母材の溶融が起こる。
所定時間経過後、溶接電源９がＯＦＦとなり、アーク発
生を停止する。これと同時にシールドガス電磁弁２３が
閉じ、ワイヤ送給モータ２４を停止する。

【００１８】アーク発生停止後、再度トーチ移動機構４
がＯＮとなり、モータ１４が回転して、溶接線に沿って
溶接トーチ３が所定時間移動する。所定時間経過後、モ
ータ１４の回転が止まり、溶接トーチ３が所望の位置で
停止する。ついで溶接トーチ３を停止させたまま、所望
量の溶接電流およびシールドガスを供給され、ワイヤ送
給が行われて、再びアークが発生し母材の溶融がおこ
る。ここで、母材が溶融して形成される溶融池２９の長
さの１／４以上が、直前に形成された溶融池２９と重な
るように、溶接点の間隔を設定することが好ましい。こ
のような間隔で溶接トーチ３の移動を繰り返すことによ
り、直前に形成された溶融池２９が凝固する前につぎの
溶融池２９が形成されるため、急冷による溶接部の凝固
割れを防ぎ好都合である。したがって、上記制御装置１
０にプログラムする際に、各々の溶融池がその前後に形
成される溶融池と１／４以上の長さが重なるように、溶
接トーチ３の１回毎の移動距離（各溶接点の間隔）が設
定されることが好ましい。

【００１９】アークが発生して所定時間経過後、溶接電
源９がＯＦＦとなりアーク発生が停止する。ついてモー
タ１４が起動し、溶接線に沿って溶接トーチ３が所定時
間移動する。次いで、溶接トーチ３が停止し、再度溶接
電流およびシールドガスの供給とワイヤ送給が行われ、
アークが発生して、溶接が進行する。以下この操作が繰
り返される。

【００２０】こうして溶接トーチ移動とアーク溶接を、
完全に分離して交互に行うことにより、溶着金属の溶け
落ち現象や、ビード形状の不均一化を起こすことなく、
均一な溶接が可能となる。

【００２１】次に図３に示すように、トーチを連続的に
移動させ、溶接アーク発生と溶接アーク停止を交互に繰
り返すように制御回路にプログラムしてアーク溶接を行
う例について説明する。ここでも溶接電源が作動してい
る間に、シールドガス供給、ワイヤ供給を連動して行う
ようにプログラムすることが好ましい。

【００２２】このようにプログラムされた制御装置によ
り、溶接装置は以下のように作動する。溶接開始時に制
御装置１０を作動させると、トーチ移動機構４がＯＮと
なり、関節部１９によって、溶接トーチ３の先端部が母
材の外周の溶接開始点（以下時計位置１２時という）の
位置に送られる。溶接トーチの先端部の位置は機械的に
直結されたエンコーダ（位置検出器）によって電気信号
に変換され、常に制御装置の制御回路（ＣＰＵ）にフィ
ードバックされている。

【００２３】溶接トーチ３が時計位置１２時に達した
後、溶接電源がＯＮとなり、これと同時にシールドガス
電磁弁２３が開き、ワイヤ送給モータ２４が作動する。
一方溶接トーチは溶接線に沿って連続移動を開始する。
ＤＣ溶接電流の量、アーク電圧は予め制御回路にプログ
ラムしておけば、所定時間、所望の量のアークが発生
し、母材の溶融が起こる。所定時間経過後、溶接電源９
がＯＦＦとなり、アーク発生を停止する。これと同時に
シールドガス電磁弁２３が閉じ、ワイヤ送給モータ２４
を停止する。

【００２４】アーク発生停止も、モータ１４が回転し
て、溶接線に沿って溶接トーチ３は移動している。所定
時間経過後、所望量の溶接電流およびシールドガスを供
給され、ワイヤ送給が行われて、再びアークが発生し母
材の溶融がおこる。ここで、母材が溶融して形成される
溶融池２９の長さの１／４以上が、直前に形成された溶
融池２９と重なるように、溶接点の間隔を設定すること
が好ましい。このような間隔で溶接アークのＯＮ／ＯＦ
Ｆを繰り返すことにより、直前に形成された溶融池２９
が凝固する前につぎの溶融池２９が形成されるため、急
冷による溶接部の凝固割れを防ぎ好都合である。したが
って、上記制御装置１０にプログラムする際に、各々の
溶融池がその前後に形成される溶融池と１／４以上の長
さが重なるように、溶接アークのＯＮ／ＯＦＦの時間が
設定されることが好ましい。

【００２５】アークが発生して所定時間経過後、溶接電
源９がＯＦＦとなりアーク発生が停止する。モータは継
続的に回転し続け、溶接トーチ３は、連続的に移動す
る。次いで、所定時関経過後、再度溶接電流およびシー
ルドガスの供給とワイヤ送給が行われ、アークが発生し
て、溶接が進行する。以下、この操作が繰り返される。

【００２６】こうして溶接トーチを連続的に移動させな
がら、アーク溶接のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによ
り、溶着金属の溶け落ち現象や、ビード形状の不均一化
を起こすことなく、均一な溶接が可能となる。

【００２７】以上図１、図３、および図４に示した溶接
装置を用いて本発明の溶接法を実施した例を示したが、
本発明はこれに限られるものではなく、通常のアーク溶
接として用いられているその他のアーク溶接にも適用す
ることができる。

【００２８】

【実施例】

（フランジ隅肉溶接）以下の溶接パターンで、フランジ
隅肉溶接を行った。 （実施例１） ・溶接パターン：トーチ断続移動＋トーチ停止時のみアーク発生 トーチ停止時 溶接電流１６０Ａ、電圧２４Ｖ、停止時間０．５秒 トーチ移動時 溶接電流０Ａ、移動時間０．５秒、移動速度２．２ｍｍ／秒 ・溶接速度：１３５ｍｍ／分（平均溶接速度） （実施例２） ・溶接パターン：断続アーク＋一定速度での溶接トーチ移動 アーク発生時：溶接電流１６０Ａ、電圧２４Ｖ、 アーク発生時間０．５秒 アーク停止時：溶接電流０Ａ、アーク停止時間０．５秒 トーチ移動速度２．２ｍｍ／秒 ・溶接速度：１３３ｍｍ／分（平均溶接速度） （比較例１） ・溶接パターン：連続アーク＋一定速度での溶接トーチ移動 溶接電流１５０Ａ、電圧２１Ｖ ・溶接速度：２７０ｍｍ／分（平均溶接速度）

【００２９】上記実施例１、２および比較例１におい
て、その他の溶接条件は、以下の通りとした。 ・配管：ＳＧＰ管（φ１１４．３ｍｍ、４．５ｔ） ・フランジ：並型（１０Ｋタイプ） ・溶接法：ガスメタルアーク溶接（シールドガス：アル
ゴン＋２０％ＣＯ₂） ・配管位置：水平固定 ・溶接開始位置：１２時位置 ・使用ワイヤ：軟鋼用溶接ワイヤ（φ１．０ｍｍ）

【００３０】上記各条件で得られた溶接ビード形状の特
徴を、各時計位置における、実際のど厚、ビード幅、ビ
ード凹凸として表した結果を、実施例１について表１、
実施例２について表２、比較例１について表３において
各々示す。表１ないし表３において、ビード凹凸は、図
６（ａ）および（ｂ）に示すように、ビード３１の両端
３２，３３を結んだ線を基準線３４とし、ビード表面の
中央３５が基準線より高く盛り上がった形状のものを凸
ビード（図６（ａ））、ビード表面の中央３６が基準線
より低いものを凹ビード（図６（ｂ））とし、基準線か
らの距離を凸ビードは＋、凹ビードは−で表示して示し
ている。また実際のど厚は、隅肉溶接の実際の溶け込み
深さを表し、図６（ｃ）または（ｄ）において、溶接点
Ａとビード表面中央３５または３６との距離ｄ１または
ｄ２の実測値である。さらに表１ないし表３に示したビ
ード形状と実際のど厚から、以下に示すように、理論の
ど厚およびサイズを求めた。凸ビードの場合は、図６
（ｃ）に示すように、基準線を底辺、溶接点Ａを頂点と
して想定される直角二等辺三角形の２つの等辺の長さを
サイズとし、同直角二等辺三角形の高さを理論のど厚Ｄ
１とする。凹ビードの場合は、図６（ｄ）に示すよう
に、ビード表面中央３６を通る接線３７を底辺、溶接点
Ａを頂点として想定される直角二等辺三角形の２つの等
辺の長さをサイズとし、同直角二等辺三角形の高さを理
論のど厚とする。こうして求めた理論のど厚およびサイ
ズを表１ないし表３に併せて示す。理論のど厚は溶接部
の強度計算を行う際のパラメータとなり、この値が平均
的に所定の値以上であることが強度上好ましい。サイズ
は理論のど厚を求めるために必要な数値である。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

【００３４】なお比較例１では溶接電流が実施例１より
も７０Ａ低い１５０Ａとなっているが、これ以上溶接電
流を上げると時計位置の５時から９時の付近で溶接金属
が溶接部に付着せずに落下してしまう溶け落ち現象が生
じてしまうからである。本発明法では最大電流トーチ停
止時に２２０Ａまで上げても溶け落ちが生じず、良好な
溶接ビードが得られた。

【００３５】表１から表３に示した実施例１，２と比較
例１の各数値を比較するためのグラフを、図７ないし図
１４に示す。図７ないし図１１において、実施例１の結
果は◇、実施例２の結果は△、比較例１の結果は■で表
示する。図７に実際のど厚の比較を示す。実施例１，２
で得られた溶接ビードにおいて、比較例１に比べて、各
時計位置で均一なのど厚が得られている。図８にビード
幅の比較を示す。実施例１，２で得られた溶接ビードの
ビード幅は、比較例１に比べて、全周にわたって均一に
形成されている。図９にビードの凹凸の比較を示す。実
施例１，２で得られた溶接ビードは、６時位置までが１
ｍｍ程度の凹みとなっているがほぼ同一形状と見ること
ができる。しかし比較例１で得られた溶接ビードは、全
周にわたって凸傾向であり、９時位置では最大値３ｍｍ
の凸となっており、ビードと配管、またはフランジの境
目、即ち止端部での応力集中が懸念される。

【００３６】図１０にサイズ、図１１に理論のど厚の比
較を示す。理論のど厚は溶接部の強度計算を行う際のパ
ラメータとなり、この値が平均的に所定の値以上である
ことが強度上好ましい。サイズは理論のど厚を求めるた
めに必要な数値である。実施例１，２では、理論のど厚
が全周にわたって５〜６ｍｍの範囲に入っているが、比
較例１ではビード形状が悪いために理論のど厚が最大で
も３ｍｍ程度しかなく上述したように１５０Ａ以上に溶
接電流を上げることもできず、好ましい溶接結果は得ら
れない。

【００３７】図１２から図１４は、実際のど厚と理論の
ど厚を比較したもので、比較例１の結果を図１２、実施
例１の結果を図１２、実施例２の結果を図１４に示す。
これらの図において、実際のど厚を■、理論のど厚を◇
で表示する。図１２に示すように比較例１では実際のど
厚と理論のど厚との乖離が大きく強度保持に有効なビー
ド形状になっていない。これに対して、図１３および図
１４に示すように実施例１，２では、実際のど厚と理論
のど厚はほぼ同じ値であり、強度保持に有効なビード形
状となっていることがわかる。さらに、実施例１におい
ては溶接トーチの１回当たりの移動距離の調整により、
また実施例２においてはアーク発生とアーク停止の繰り
返し時間の設定により、溶接トーチ直下に形成される溶
接池の長さの１／４以上が直前の溶融池と重なる範囲と
すれば、直前に形成された溶融池が凝固する前に、次の
溶融池が形成されるため、急冷による溶接部の凝固割れ
は生じないことを浸透探傷検査で確認した。

【００３８】（配管突き合わせ溶接）以下の溶接パター
ンで、配管突き合わせ溶接を行った。 （実施例３） ・溶接パターン：トーチ断続移動＋トーチ停止時のみアーク発生 トーチ停止時 溶接電流１１０Ａ、電圧２２Ｖ、トーチ停止時間０．５秒 トーチ移動時 溶接電流０Ａ、移動時間０．５秒、移動速度４．２ｍｍ／秒 ・溶接速度：１３５ｍｍ／分（平均溶接速度） （実施例４） ・溶接パターン：断続アーク＋一定速度での溶接トーチ移動 アーク発生時：溶接電流１１０Ａ、溶接電圧２２Ｖ、 アーク発生時間０．５秒 アーク停止時：溶接電流０Ａ、アーク停止時間０．５秒 トーチ移動速度４．２ｍｍ／秒 ・溶接速度：１２６ｍｍ／分（平均溶接速度） （比較例２） ・溶接パターン：連続アーク＋一定速度での溶接トーチ移動 溶接電流１１０Ａ、溶接電圧２２Ｖ トーチ移動速度４．２ｍｍ／秒 ・溶接速度：２５２ｍｍ／分（平均溶接速度）

【００３９】上記実施例３、４および比較例２におい
て、その他の溶接条件は、以下の通りとした。 ・配管：ＳＧＰ管（φ１１４．３ｍｍ、４．５ｔ） ・開先角度：片側３５゜、ルート面１．０ｍｍ、ルート
間隔 ０ｍｍ ・配管位置：水平固定 ・溶接法：ガスメタルアーク溶接（シールドガス：アル
ゴン＋２０％ＣＯ₂） ・溶接開始位置：１２時位置 ・使用ワイヤ：軟鋼用溶接ワイヤ（φ１．０ｍｍ）

【００４０】上記溶接条件で溶接した溶接ビードについ
て図１５に示すように余盛高さＨ、ビード幅Ｗを測定し
た。その結果を実施例３について表４、実施例４につい
て表５、比較例２について表６に示す。

【００４１】

【表４】

【００４２】

【表５】

【００４３】

【表６】

【００４４】表３および表４に示した実施例２と比較例
２の各数値を比較するためのグラフを図１６および図１
７に示す。図１６および図１７において、実施例３の値
は◇で、実施例４の値は△で、比較例２の値は■で表示
している。図１６は、実施例３，４と比較例２の余盛高
さの比較を示したものである。実施例３，４で得られた
溶接ビードでは、比較例２に比べて、各時計位置で均一
な余盛高さが得られている。図１７に、実施例３，４と
比較例２のビード幅の比較を示す。実施例３，４では、
比較例２に比べて、各時計位置で４時半から９時の付近
は若干ビード幅が狭くなっているがほぼ均一なビード幅
になっていることがわかる。一方、比較例２では、図１
８に示すように、時計位置５時から９時の付近で溶接金
属が付着せずに落下してしまう著しい溶け落ち現象が生
じ、さらに時計位置７時から９時の付近で、溶接ビード
の止端部に図１９に示すような形状のアンダーカット３
８が生じていた。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、固定管式のガスメタル
アーク溶接法における制御が容易となり、溶接全周を１
レベル制御、即ち溶接姿勢に拘らず単一条件で良好な溶
接が得られる。そして溶接金属の溶け落ち現象またはア
ンダーカットがおこらず、溶接全周にわたってほぼ均一
なビード形状並びに溶け込み深さが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のアーク溶接法を好適に実施するため
の装置の概略図である。

【図２】 本発明のアーク溶接法における制御装置のプ
ログラムの一実施例を示す図である。

【図３】 本発明のアーク溶接法における制御装置のプ
ログラムの別の実施例を示す図である。

【図４】 本発明のアーク溶接法における、溶接部の一
実施例を示す図である。

【図５】 本発明のアーク溶接法における溶接トーチの
一実施例を示す図である。

【図６】 隅肉溶接におけるビード形状を示す断面図
で、（ａ）および（ｃ）は凸ビード、（ｂ）および
（ｄ）は凹ビードを示している。

【図７】 実施例１，２と比較例１における、実際のど
厚の比較を示すグラフである。

【図８】 実施例１，２と比較例１における、ビード幅
の比較を示すグラフである。

【図９】 実施例１，２と比較例１における、ビード凹
凸の比較を示すグラフである。

【図１０】 実施例１，２と比較例１における、サイズ
の比較を示すグラフである。

【図１１】 実施例１，２と比較例１における、理論の
ど厚の比較を示すグラフである。

【図１２】 比較例１における実際のど厚と理論のど厚
を比較したグラフである。

【図１３】 実施例１における実際のど厚と理論のど厚
を比較したグラフである。

【図１４】 実施例２における実際のど厚と理論のど厚
を比較したグラフである。

【図１５】 配管突き合わせ溶接における、ビード形状
を示した断面図である。

【図１６】 実施例３，４と比較例２の余盛高さの比較
を示したグラフである。

【図１７】 実施例３，４と比較例２のビード幅の比較
を示したグラフである。

【図１８】 比較例２におけるビード形状を示した断面
図である。

【図１９】 比較例２におけるビード形状を示した断面
図である。

【符号の説明】

３…溶接トーチ、１１…母材、２９…溶融池

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端から不活性ガスを吹き出しつつ母材
   との間に消耗式電極によりアークを発生させて溶加する
   溶接トーチを、固定された母材上に位置決めして母材の
   溶接を行うアーク溶接方法において、 溶接トーチを移動させながら、アーク電流を発生させる
   操作と、アーク電流を完全に切る操作を繰り返しながら
   アーク溶接を行うことを特徴とするアーク溶接方法。
2. 【請求項２】 溶接トーチの移動を断続移動とし、溶接
   トーチ停止時にアークを発生させ、溶接トーチ移動時に
   はアークを完全に切る操作を繰り返しながらアーク溶接
   を行うことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接方
   法。
3. 【請求項３】 溶接トーチの断続移動により、アーク発
   生時に溶接トーチ直下の母材上に形成される溶融池が間
   隔をおいて形成され、かつ各溶融池の溶接トーチ移動方
   向の長さの１／４以上が直前に形成された溶融池と重な
   るように、溶接トーチの１回当たりの移動距離が設定さ
   れることを特徴とする請求項２記載のアーク溶接方法。
4. 【請求項４】 溶接トーチの移動を連続移動とすること
   を特徴とする請求項１記載のアーク溶接方法。
5. 【請求項５】 アーク発生とアーク完全停止の繰り返し
   操作により、アーク発生時に溶接トーチ直下の母材上に
   形成される溶融池が間隔をおいて形成され、かつ各溶融
   池の溶接トーチ移動方向の長さの１／４以上が直前に形
   成された溶融池と重なるように、アーク電流の発生と完
   全停止の時間が設定されることを特徴とする請求項４記
   載のアーク溶接方法。