JPH11147173A - 厚板材の接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接角変形や収縮が発生せず、且つ溶接欠陥
が発生しないように厚板材を突き合わせ溶接する。 【解決手段】 接合すべき２枚の厚板材１の突き合わせ
面部にＩ開先３を形成する。Ｉ開先３の中央部に仕切り
板６を配置し、仕切り板６の位置を挟んで板幅方向両端
へ向け交互に溶着金属１３を積層させて行く。溶接は、
薄型の溶接トーチ２による立向き上進、又は、下進、あ
るいは上進と下進とを連続させ、大きな溶け込み及び溶
着量が得られるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は比較的板厚の大きな
金属材料構造物の如き２枚の厚板材の接合方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】２枚の厚板材を接合する場合の方法とし
て、図７にその一例の概要を示す如く、２枚の厚板材ａ
の突き合わせ面部にＶ開先ｂを形成し、このＶ開先ｂ内
を下向き溶接して、下層から順次溶着金属ｃを積層して
板厚の全厚を仕上げることにより、２枚の厚板材ａを接
合するようにした開先溶接法が広く知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
開先溶接法の場合には、次の如き問題がある。 Ｖ開先ｂ内での溶接量が上層に行くに従い大きくなる
ため、二点鎖線で示すように、厚板材ａ間に溶接角変形
が発生する。 厚板材ａではＶ開先ｂが狭開先となることから、溶接
初期の段階で溶接角変形が発生すると、溶接トーチがＶ
開先ｂ内に入らなくなることがある。 下向き溶接となるため、溶け込みが浅くなり、融合不
良や溶け込み不足等の溶接欠陥が入り易くなる。 下向き溶接となることから、溶着速度を大きくできず
溶接能率が上がらない。 下向き溶接では、欠陥除去に伴うはつり滓がＶ開先ｂ
内に溜ることから、溶接欠陥の補修が困難である。

【０００４】一方、溶接角変形が発生しにくい開先溶接
法として、厚板材の突き合わせ面部にＸ開先を形成し
て、このＸ開先を両面から溶接するようにした開先溶接
法も採用されているが、その場合、厚板材間に収縮が発
生する問題がある。

【０００５】そこで、本発明は、溶接角変形や収縮を抑
えることができ、溶接欠陥を発生しにくくでき、溶接能
率を向上させることができるような厚板材の接合方法を
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、２枚の厚板材の突き合わせ面部にＩ開先
を形成し、該Ｉ開先内の板幅方向の中央部に、板厚方向
に沿うよう銅板製の仕切り板を配置し、上記Ｉ開先内に
挿入した薄型の溶接トーチにより、両開先面と仕切り板
とに溶接し、２枚の厚板材で繋げるような溶接部を得た
後、この溶接部を挟んで立向き上進又は下進として溶接
し、溶着金属を板幅方向両端へ向けて積層させるように
する厚板材の接合方法とする。

【０００７】Ｉ開先の中央部から両端へ向けて溶接する
ため、溶接角変形や収縮が低く抑えられ、特に、中央部
から両端へ向けて交互に溶接することにより、溶接角変
形や収縮が極めて低く抑えられる。

【０００８】又、２枚の厚板材の突き合わせ面部にＩ開
先を形成し、該Ｉ開先内の板幅方向の中央部に、板厚方
向に沿うよう銅板製の仕切り板を配置し、上記Ｉ開先内
に、２台の薄型の溶接トーチを、上記仕切り板を挟んで
対向するように挿入して、該２台の溶接トーチの併用に
より、上記仕切り板の部分から立向き上進又は下進とし
て溶接し、溶着金属を板幅方向両端へ向けて積層させる
ようにすることによって、作業効率をより向上できるこ
とになる。

【０００９】更に、銅板製の仕切り板を用いることに代
えて、厚板材と同材質の仕切り板を用いるようにするこ
とにより、仕切り板を取り外すことなく、そのまま溶か
し込ませることができるので、より能率的となる。

【００１０】一方、２枚の厚板材の突き合わせ面部にＩ
開先を形成し、該Ｉ開先の板幅方向の一端部に当て金を
配置し、上記Ｉ開先内に挿入した薄型の溶接トーチによ
り、上記当て金の部分から立向き上進又は下進として溶
接し、溶着金属を板幅方向他端へ向けて積層させるよう
にすると、変形が少ない材質の場合とか、板幅が狭い場
合に有利となる。

【００１１】又、Ｉ開先内で立向き上進溶接と立向き下
進溶接を連続して行うようにすることにより、極めて合
理的に作業を行うことができる。

【００１２】

【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。

【００１３】図１（イ）（ロ）（ハ）及び図２は本発明
の実施の一形態を示すものであり、先ず、図１（イ）に
示す如く、接合すべき２枚の厚板材１を平置きし、その
突き合わせ面部に、薄型のＭＡＧ溶接トーチ２が挿入さ
れる間隔が保持されるようにＩ開先３を形成して、該Ｉ
開先３の下側に、銅板製又はセラミックス材製の一時当
て金４を配置すると共に、該Ｉ開先３内の板幅方向中央
部に、図２に示す如き冷却水通路５を有する銅板製の仕
切り板６を、板厚方向に沿うように介在配置して、段取
り状態とする。

【００１４】上記溶接トーチ２は図３（イ）（ロ）に示
す如く、下端部前面に開口７を有する薄型扁平のトーチ
ヘッド８内の前部位置に、下端部となる先端部を前方へ
湾曲変向させたワイヤ送給管９を上下方向に配して、該
ワイヤ送給管９の先端部を上記開口７に臨ませるように
すると共に、該ワイヤ送給管９内に、たとえば、直径が
１．２mmの溶接ワイヤ１０を挿通させるようにし、且つ
上記トーチヘッド８内の後部位置に、シールドガス送給
管１１を上下方向に配置して、該シールドガス送給管１
１の下端となる先端の送給口１２を、前方に向けてワイ
ヤ送給管９の先端部背面に位置させるようにし、更に、
上記ワイヤ送給管９を、回転軸心Ｏを中心に水平方向へ
回動できるようにして、溶接ワイヤ１０が水平方向に首
振り可能となるように構成してある。

【００１５】上記段取り状態において、Ｉ開先３内に溶
接トーチ２を挿入し、該Ｉ開先３内を、最初に、仕切り
板６の片面側の部分から溶接する。この場合、たとえ
ば、溶接トーチ２を板厚方向の最下部に位置させ、図１
（イ）に示す如く、立向き上進溶接させるようにする。
この立向き上進溶接を繰り返すことにより、図２に示す
如く、仕切り板６の片面側に溶着金属１３の層が２〜３
層形成されると、２枚の厚板材１が溶着金属１３を介し
て繋がるので、仕切り板６を撤去し、次に、図１（イ）
において二点鎖線で示す如く、溶接トーチ２を、仕切り
板６のあった位置を挟んで反対側の位置に移動させ、同
様に立向き上進溶接を行って、溶着金属１３の層を２〜
３層形成させるようにする。

【００１６】上述した如き立向き上進溶接を、仕切り板
６のあった位置を挟んで、左右交互に行うことにより、
図１（ロ）に示す如く、溶着金属１３を板幅方向両端へ
向けて順次積層して行くことにより、図１（ハ）に示す
如き板厚方向及び板幅方向に連続した溶接継手１４を完
成させる。

【００１７】本発明では、Ｉ開先３の中央部から板幅方
向両端へ向けて交互に溶着金属１３を積層して行くよう
に溶接するため、溶接角変形や収縮を極めて低く抑える
ことができる。又、立向き溶接の採用により溶融池が大
きくなるので、溶接速度を速くすることができ、能率よ
く溶接作業を行うことができ、且つ溶け込みを大きくす
ることができることから、溶け込み不足等の溶接欠陥を
発生しにくくすることができる。更に、立向き溶接で
は、欠陥除去に伴うはつり滓がＩ開先３内に溜まらない
ことから、溶接欠陥があったとしても、その補修を容易
に行うことができる。

【００１８】因に、仕切り板６に銅板を採用しているこ
とから、該仕切り板６は片面側に溶着金属層が形成され
た状態では容易に撤去することができる。又、一時当て
金４として、銅板あるいはセラミックス材を採用してい
ることにより、一時当て金４も容易に剥離させることが
でき、そのため、裏はつりを不要とすることができる。
なお、Ｉ開先３の溶接は、中央部から幅方向両端へ向け
て厳格に交互に行わなくても、溶接角変形や収縮を低く
抑えることができる。

【００１９】次に、図４（イ）（ロ）は本発明の他の実
施の形態を示すもので、２台の溶接トーチ２を併用し
て、Ｉ開先３の中央部から両端へ向けて溶接を進めるよ
うにしたものである。すなわち、図４（イ）に示す如
く、２台の溶接トーチ２を、Ｉ開先３内に、仕切り板６
を挟んで対向させて挿入配置し、初めは、図１（イ）に
示したのと同様に、一方の溶接トーチ２の立向き上進溶
接により仕切り板６の片面側に溶着金属１３を２〜３層
形成させるようにするが、仕切り板６を撤去した後は、
図４（ロ）に示す如く、２台の溶接トーチ２を併用して
板幅方向両端側へ向けて溶着金属１３を同時に積層させ
て行くようにする。

【００２０】図４（イ）（ロ）に示すような手順で接合
作業を行うと、作業効率を大幅に向上させることができ
る。

【００２１】図５は仕切り板の他の例を示すもので、厚
板材１と同じ材質の仕切り板１５としたものである。

【００２２】厚板材１と同材質の仕切り板１５を採用す
ると、そのまま溶かし込むことができるので、撤去の手
間を省くことができ、より能率的に作業を進めることが
できる。

【００２３】次いで、図６は本発明の更に別の実施の形
態を示すもので、２枚の厚板材１により形成したＩ開先
３の板幅方向の一端外側に、銅板製又はセラミックス材
製の当て金１６を配置し、Ｉ開先３内に挿入した溶接ト
ーチ２の立向き上進溶接により、上記当て金１６の部分
から板幅方向他端へ向けて、溶着金属１３を積層させる
ようにしたものである。

【００２４】この場合、厚板材１の材質が変形の少ない
材質であったり、板幅が小さいときに有利である。

【００２５】なお、上記各実施の形態では、ＭＡＧ溶接
を採用したが、ＭＩＧ溶接やＴＩＧ溶接を採用してもよ
いこと、又、実施の形態では、立向き上進溶接を採用し
たが、立向き下進溶接としても支障はなく、更に、立向
き上進溶接と立向き下進溶接とを連続して行うようにし
た場合には、極めて合理的に作業を進めることができて
有利であり、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内に
おいて種々変更を加え得ることは勿論である。

【００２６】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明の厚板材の接合
方法によれば、次の如き優れた効果を発揮する。 (1) ２枚の厚板材の突き合わせ面部にＩ開先を形成し、
該Ｉ開先内の板幅方向の中央部に、板厚方向に沿うよう
銅板製の仕切り板を配置し、上記Ｉ開先内に挿入した薄
型の溶接トーチにより、上記仕切り板の部分から該仕切
り板の位置を挟んで立向き上進又は下進として溶接し、
溶着金属を板幅方向両端へ向けて積層させるようにする
ので、厚板材の溶接角変形や収縮を低く抑えることがで
き、又、立向き溶接の採用により、溶接速度を速くする
ことができて溶接能率を向上させることができると共
に、溶け込みを大きくすることができて溶接欠陥を発生
しにくくすることができる。 (2) Ｉ開先内の溶接を中央部から板幅方向へ向けて交互
に行うことにより、Ｉ開先の中央部から板幅方向両端へ
向けて交互に溶着金属を積層することができて、厚板材
の溶接角変形や収縮を極めて低く抑えることができる。 (3) ２台の溶接トーチを併用してＩ開先内の中央部から
両端へ向けて同時に溶接作業を進めるようにすることに
よって、作業効率を大幅に向上させることができる。 (4) 厚板材と同材質の仕切り板を用いることによって、
仕切り板の撤去作業を不要とすることができ、より能率
的に作業を進めることができる。 (5) Ｉ開先の幅方向一端に当て金を置いて、幅方向他端
へ向けて溶着金属を積層させて行くようにすると、板幅
が小さい場合や変形の少ない材質の厚板材の場合に有効
である。 (6) 板幅方向への溶着金属の積層を、立向き上進溶接と
立向き下進溶接の連続により形成させるようにすること
によって、極めて合理的に作業を進めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示すもので、（イ）
（ロ）（ハ）はそれぞれ作業手順を示す概要図である。

【図２】図１（イ）のＡ−Ａ方向矢視に相当する拡大平
面図である。

【図３】溶接トーチを拡大して示すもので、（イ）は概
略切断側面図、（ロ）は概略正面図である。

【図４】本発明の他の実施の形態を示すもので、（イ）
（ロ）はそれぞれ作業手順を示す概要図である。

【図５】仕切り板の他の例を示す平面図である。

【図６】本発明の更に他の実施の形態を示す概要図であ
る。

【図７】開先溶接法の一例を示す概要図である。

【符号の説明】

１ 厚板材 ２ 溶接トーチ ３ Ｉ開先 ６ 仕切り板 １３ 溶着金属 １５ 仕切り板 １６ 当て金

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 品田 邦彦 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 川嶋 巖 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 中西 保正 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 有田 秀明 東京都江東区豊洲三丁目２番16号 石川島 播磨重工業株式会社豊洲総合事務所内 (72)発明者 甘中 弘一 東京都中央区築地五丁目４番14号 石川島 プラント建設株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚の厚板材の突き合わせ面部にＩ開先
   を形成し、該Ｉ開先内の板幅方向の中央部に、板厚方向
   に沿うよう銅板製の仕切り板を配置し、上記Ｉ開先内に
   挿入した薄型の溶接トーチにより、上記仕切り板の部分
   から上進又は下進として溶接し、溶着金属を板幅方向両
   端へ向けて積層させるようにすることを特徴とする厚板
   材の接合方法。
2. 【請求項２】 溶接トーチによる溶接を、仕切り板の位
   置を挟んで交互に行うようにする請求項１記載の厚板材
   の接合方法。
3. 【請求項３】 ２枚の厚板材の突き合わせ面部にＩ開先
   を形成し、該Ｉ開先内の板幅方向の中央部に、板厚方向
   に沿うよう銅板製の仕切り板を配置し、上記Ｉ開先内
   に、２台の薄型の溶接トーチを、上記仕切り板を挟んで
   対向するように挿入して、該２台の溶接トーチの併用に
   より、上記仕切り板の部分から立向き上進又は下進とし
   て溶接し、溶着金属を板幅方向両端へ向けて積層させる
   ようにすることを特徴とする厚板材の接合方法。
4. 【請求項４】 銅板製の仕切り板を用いることに代え
   て、厚板材と同材質の仕切り板を用いるようにする請求
   項１、２又は３記載の厚板材の接合方法。
5. 【請求項５】 ２枚の厚板材の突き合わせ面部にＩ開先
   を形成し、該Ｉ開先の板幅方向の一端部に当て金を配置
   し、上記Ｉ開先内に挿入した薄型の溶接トーチにより、
   上記当て金の部分から立向き上進又は下進として溶接
   し、溶着金属を板幅方向他端へ向けて積層させるように
   することを特徴とする厚板材の接合方法。
6. 【請求項６】 Ｉ開先内で立向き上進溶接と立向き下進
   溶接を連続して行うようにする請求項１、２、３、４又
   は５記載の厚板材の接合方法。