JPH11138266A - タンデムサブマージアーク溶接方法 - Google Patents

タンデムサブマージアーク溶接方法

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JPH11138266A
JPH11138266A JP32200497A JP32200497A JPH11138266A JP H11138266 A JPH11138266 A JP H11138266A JP 32200497 A JP32200497 A JP 32200497A JP 32200497 A JP32200497 A JP 32200497A JP H11138266 A JPH11138266 A JP H11138266A
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welding
electrode
current density
diameter
groove
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Toyoo Kurehashi
豊雄 呉橋
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 板厚が厚く且つルートフェイスの厚い突合わ
せ溶接継手部を深い溶け込みで溶接する。 【解決手段】 板厚Tが厚い母材1の突合わせ部のルー
トフェイスRが6〜20mmの厚さを有する開先形状とす
る。この開先形状に対し、先行極に直径4.8mmという
小径のワイヤを用い、電流密度を90〜110A/mm2
の条件として溶接を行う。先行極より所要距離を離して
ある後行極のワイヤ径を4.8〜6.4mmとして、電流
密度を先行極のそれより小さくして溶接させる。先行極
で深い溶け込みが得られて溶接部9が得られる。続い
て、後行極により溶接部10が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は板厚の大きい鋼板の
突合わせ継手を溶接接合するための溶接方法のうち、特
に、タンデムサブマージアーク溶接方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、板厚が50〜60mmという厚板鋼
板の突合わせ継手を溶接する場合に、タンデムサブマー
ジアーク溶接法でワンラン施工することが知られてい
る。図5(イ)(ロ)はその一例の概略を示すもので、
板厚Tを50〜60mmとした母材1のV型突合わせ継手
の開先形状を、開先角θを30〜35度という比較的狭
開先とし、且つルートフェイスRを0〜5mm、ギャップ
Gを0とし、ワイヤ径6.4mmの太径ワイヤを用いた先
行極2と後行極3の2電極を溶接方法(矢印a方向)に
一定の間隔に配して、先行極2に2050〜2300A
(アンペア)(電流密度で65〜70A/mm2 )、後行
極3に1700〜1800A(電流密度で52.5〜5
5A/mm2 )という大電流を流すようにし、1分間に1
9〜20cmの速度で溶接するようにしていた。図5
(イ)中、4は溶接電源、5はフラックス、6はスラ
グ、7は溶着金属、8は裏当金である。
【0003】かかる従来の2極サブマージアーク溶接法
では、フラックス5で覆われた開先の内側で先ず、先行
極2にて開先の深いところを溶融し、次いで、後行極3
でその上を溶融して、母材1の溶接接合を行っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の2極
によるタンデムサブマージアーク溶接法の場合、先行極
2に径6.4mmという太径のワイヤを用いて2000A
を超える大電流溶接のため、大型の溶接電源4が必要に
なると共に、溶接条件中、特に、溶け込み形状、深さ、
等に影響するアーク電圧等の変動が大きく安定しない傾
向が見られており、これらは溶接品質にも影響するもの
である。その主な原因は、電流密度が小さいことや、ア
ーク雰囲気での溶滴移行型式がグロビュラータイプ(短
絡移行)であるため、適正電圧値を設定しても制御上の
特徴と相俟ってその変動幅が大きくなるものと考える。
【0005】そこで、本発明は、開先部のルートフェイ
スが従来実施されたタンデムサブマージアーク溶接法に
おけるルートフェイスより過大な継手においても高電流
密度施工による電圧の安定したスプレー型アークにより
母材を溶融させて深溶け込み溶接ができるようなタンデ
ムサブマージアーク溶接方法を提供しようとするもので
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、ルートフェイスが6〜20mm厚さの厚板
母材の突合わせ継手の溶接を、先行極のワイヤ径を4.
8mmとして溶接電流密度を90〜110A/mm2 とし且
つ後行極のワイヤ径を4.8〜6.4mmとして溶接電流
密度を40〜90A/mm2 とし更に極間距離を50〜1
00mm、トータル溶接入熱条件を270〜520KJ/
cmとした条件で溶接する溶接方法とする。
【0007】先行極のワイヤ径が小径であるため、その
電流密度(最小:90A/mm2 )が高くなって、高電流
密度施工ができる。これにより溶接時の溶け込み深さを
深くすることができて、ルートフェイスが厚い継手でも
ルート部分の母材を溶融させて深い溶け込みの溶接が可
能となる。又、高電流密度溶接のため、溶着速度が速く
なり、高能率溶接ができることになる。更に、ルートフ
ェイスが厚いため、先行極による溶接部に高温割れが生
じやすいが、後行極による溶接条件を適切な値に設定す
ることにより高温割れをなくすことができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0009】図1は本発明のタンデムサブマージアーク
溶接法を施工する板厚Tを60mmとした鋼板の突合わせ
継手の開先形状を示すもので、図5に示した従来のタン
デムサブマージアーク溶接法と同様に先行極2と後行極
3の2電極を溶接方向に所要間隔置いて配置して、先行
極2で溶接した後に、後行極3で溶接して行くようにす
るが、本発明の特徴とするところは、図1に示す如き開
先角度θが30〜45度、ギャップGが0〜1.5mm、
開先のルートフェイスRが過大(R=6〜20mm)の継
手を、溶融させて図1に二点鎖線で示す如き溶け込み深
さの溶接部9,10が得られるような2電極サブマージ
アーク溶接方法とすることである。
【0010】詳述すると、本発明の実施の一形態とし
て、先行極2のワイヤ径を4.8mmとし、電流密度条件
を90〜110A/mm2 とし、又、先行極2から50〜
100mm離して設置する後行極3のワイヤ径を4.8mm
とし、電流密度条件を70〜90A/mm2 とし、更に、
先行極及び後行極のトータル溶接入熱条件を350〜4
50KJ/cmとした溶接条件で1パス施工するようにす
る。上記先行極2の溶接電流密度条件を90〜110A
/mm2 とし、後行極3の溶接電流密度条件を70〜90
A/mm2 としたのは、これらの値以下では、アークによ
る開先ルートフェイス部分の溶け込みが不充分となり、
又、これらの値以上では効果上変りがなくそれ以上にす
る必要がないからである。更に、先行極2のワイヤ径を
4.8mmとしたのは、この径の値では、高電流密度施工
による溶滴のスプレー移行化が容易な範囲内となるから
である。
【0011】本発明においては、図1に示す如き開先角
θが35度という狭開先で、しかもルートフェイスRが
厚い継手であっても、上記したように、先行極2と後行
極3のトータルで溶接入熱条件を最低350KJ/cmの
設定で先行極2に直径4.8mmのワイヤを用いて上述し
た溶接条件で実施することにより高電流密度(90A/
mm2 〜110A/mm2 )で溶接施工できるので、大入熱
深溶け込みのサブマージアーク溶接ができる。これによ
るアークは、スプレー移行タイプと考えられ、ワイヤ径
と同等又はそれより小さい溶融金属直径の粒子が高速で
吹き付けられる状態となり、アーク電圧が安定すると共
に、アーク柱のエネルギー密度が高められ開先ルート部
分の母材を溶融させて掘り込む作用が強く集中性もよ
く、そのため、溶け込み深さをより深くした溶接を行う
ことができることになり、図1に二点鎖線で示す溶接部
9の如く、母材1を貫通して裏当金8に完全に達する溶
け込みの溶接ができる。このときの先行極のワイヤ溶融
速度は、大略3.8〜5.6m /min の範囲である。
又、トータル溶接入熱条件を、上記のように350〜4
50KJ/cmと大きくしているので、溶着金属の必要量
を開先部に満たすことができる。
【0012】上記先行極2で超深溶け込み溶接が施工さ
れると、該先行極2による溶接部9には、図2に示す如
くビード幅と溶け込み深さの関係で高温割れ11が生じ
るが、この高温割れ11は、セミワンプール溶接となる
よう極間距離を50〜100mmとして配した後行極3に
よる溶け込み深さの調整により消去される。後行極3は
ワイヤ径が4.8mmのワイヤを用いており且つ溶接電流
密度は先行極2の70〜90%に設定してあることか
ら、電流密度は最小が70A/mm2 で先行極2のそれよ
り低いが、アーク柱のエネルギー密度が高く集中性も良
いため大きな溶け込み深さが得られて、図1に破線で示
す如き深い溶け込みの溶接部10が得られ、この溶接部
10により先行極2による溶接部9の高温割れ11をな
くすことができる。
【0013】本発明のタンデムサブマージアーク溶接方
法では、上記のように先行極2も後行極3もワイヤは径
の比較的小さいものを用いて高電流密度で溶接できるよ
うにしているので、溶着速度が大きくなって(1〜1.
5kg/min レベル)、高能率溶接が行えるようになる。
【0014】又、本発明の他の実施の形態として、先行
極2のワイヤを直径4.8mmとし、後行極3のワイヤを
従来と同じ直径6.4mmとして、その電流密度を40〜
55A/mm2 とするようにしてもよい。
【0015】これらいずれの場合も、先行極2の電流密
度を高くすることができて、高電流密度施工を採用で
き、ルートフェイスが過大(6〜20mm厚さ)な継手を
溶融させて超深溶け込み溶接が可能である。
【0016】
【実施例】次に、本発明者等の実験結果を示す。 (1) 図1に示すような開先形状において、母材1の板厚
が60mm、開先角度θが35度、ルートフェイスRが1
4mm、ギャップGが0mmの継手を、先行極のみの単極施
工として、その先行極のワイヤを直径4.8mm、電流密
度を90〜110A/mm2 、単極時溶接入熱を180〜
240KJ/cmで溶接した。その結果、先行極2による
溶接では、図2に示した如く、ルートフェイス部の母材
が溶け込んで、溶接部9にビード幅と溶け込み深さの関
係で高温割れ11が生じていた。 (2) 上記高温割れを防止するために、先行極のワイヤを
直径4.8mm、電流密度を90〜110A/mm2 、先行
極のみの溶接入熱を180〜240KJ/cmとし、後行
極のワイヤを直径4.8mm、電流密度を70〜90A/
mm2 、後行極のみの溶接入熱を170〜230KJ/cm
とし、更に、極間距離範囲を70mm〜100mmとした溶
接条件で溶接を行った結果、図3に示す如き、先行極に
よる溶接部9の上に後行極による溶接部10が形成さ
れ、高温割れのない良好な溶け込みが確認された。 (3) 上記(1) に示す開先形状の継手を、先行極のワイヤ
を直径4.8mm、電流密度を90〜110A/mm2 、先
行極のみの溶接入熱を170〜240KJ/cmとし、後
行極のワイヤを直径6.4mm、電流密度を40〜55A
/mm2 、後行極のみの溶接入熱を170〜230KJ/
cmとし、更に、極間距離範囲を50mm〜70mm未満とし
た溶接条件で溶接した結果、図4に示す如き良好な溶け
込みが確認された。
【0017】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明のタンデムサブ
マージアーク溶接方法によれば、先行極ワイヤ径を4.
8mmとし、且つその電流密度を90〜110A/mm2
在来法より高くして高電流密度で溶接し、後行極のワイ
ヤ径を4.8〜6.4mmとし、且つその電流密度を40
〜90A/mm2 として溶接するので、(i) 開先角度が狭
く且つルートフェイスが6〜20mmもあるような開先形
状の継手であっても、厚さのあるルートフェイス部を溶
融させることができて、先行極のアーク電圧値を安定さ
せると共にその値を振らつかせることなく深い溶け込み
の溶接ができ、且つ先行極による溶接部に生じる高温割
れを、後行極として最適なビード幅と溶け込み深さとな
る溶接条件を決めることにより防止することができ、
又、溶け込み深さが大きいため、狭開先化による継手断
面積の大幅な縮小が可能となること、(ii)高電流密度で
溶接するため、溶着速度が非常に大きく(1〜1.5kg
/min)、したがって、高能率に溶接ができること、(ii
i) タンデム方式であるため、先行極による溶接部の高
温割れ防止や表面ビード形状の整形、溶け込み形状の改
良、等種々の改善が、後行極の溶接条件の適性値把握に
より実施できること、等の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の溶接方法を施工する開先形状の一例を
示す断面図である。
【図2】図1に示す如きルートフェイスの過大な継手を
本発明の溶接方法における先行極で溶接した溶接部に高
温割れが生じている状態を示す断面図である。
【図3】本発明の溶接方法により図1に示す如きルート
フェイスの過大な継手を溶接したときの一例を示す断面
図である。
【図4】図3とは溶接条件を少し変えて溶接したときの
一例を示す断面図である。
【図5】タンデムサブマージアーク溶接法を実施する要
領を示すもので、(イ)は溶接時の状態を示す斜視図、
(ロ)は開先形状を示す図である。
【符号の説明】
1 母材 2 先行極 3 後行極 8 裏当金 9 溶接部 10 溶接部 11 高温割れ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ルートフェイスが6〜20mm厚さの厚板
    母材の突合わせ継手の溶接を、先行極のワイヤ径を4.
    8mmとして溶接電流密度を90〜110A/mm2 とし且
    つ後行極のワイヤ径を4.8〜6.4mmとして溶接電流
    密度を40〜90A/mm2 とし更に極間距離を50〜1
    00mm、トータル溶接入熱条件を270〜520KJ/
    cmとした条件で溶接することを特徴とするタンデムサブ
    マージアーク溶接方法。
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