JPH1177300A - ステンレス鋼管のｔｉｇ溶接方法 - Google Patents
ステンレス鋼管のｔｉｇ溶接方法Info
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- JPH1177300A JPH1177300A JP26517597A JP26517597A JPH1177300A JP H1177300 A JPH1177300 A JP H1177300A JP 26517597 A JP26517597 A JP 26517597A JP 26517597 A JP26517597 A JP 26517597A JP H1177300 A JPH1177300 A JP H1177300A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】簡素な設備でステンレス鋼管の良質な溶接継手
を能率良く形成する。 【解決手段】シールドガスとして１〜７％の水素を混合
したアルゴンガスを使用し、アークを収束させてアーク
のエネルギー密度を高める。この場合、Ｖ型開先の開先
寸法はルート面の厚さｔ0を0.1ｍｍ〜1.5ｍｍ、Ｖ型角
度αの適正な範囲は65度〜80度とし、Ｖ型開先の内側に
深さｄが0.5ｍｍ〜1.5ｍｍの範囲で幅ｗ1が10ｍｍ〜40
ｍｍの範囲の溝を有する裏当てを固定して、溶融された
金属をＴＩＧアークの裏側で保持，冷却して、Ｖ型開先
のルート間隔の寸法裕度を０〜2.0ｍｍと広げて良好な
溶接を行う。
を能率良く形成する。 【解決手段】シールドガスとして１〜７％の水素を混合
したアルゴンガスを使用し、アークを収束させてアーク
のエネルギー密度を高める。この場合、Ｖ型開先の開先
寸法はルート面の厚さｔ0を0.1ｍｍ〜1.5ｍｍ、Ｖ型角
度αの適正な範囲は65度〜80度とし、Ｖ型開先の内側に
深さｄが0.5ｍｍ〜1.5ｍｍの範囲で幅ｗ1が10ｍｍ〜40
ｍｍの範囲の溝を有する裏当てを固定して、溶融された
金属をＴＩＧアークの裏側で保持，冷却して、Ｖ型開先
のルート間隔の寸法裕度を０〜2.0ｍｍと広げて良好な
溶接を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、オーステナイト
系ステンレス鋼管の円周継手を接合するＴＩＧ溶接方
法、特に溶接能率の向上に関するものである。
系ステンレス鋼管の円周継手を接合するＴＩＧ溶接方
法、特に溶接能率の向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】オーステナイト系ステンレス鋼管のパイ
プライン敷設現場における管端部の溶接は、接合される
双方の管の管端部に開先加工を施した後に、インターナ
ルクランプ等で双方の管を突き合わせて固定し、これに
よって形成される円周継手に沿って全姿勢溶接によって
行われる。この溶接工事の省力化や溶接品質の安定化を
図るために全姿勢自動溶接法が採用されている。このオ
ーステナイト系ステンレス鋼管の全姿勢自動溶接におけ
る問題は、ルート間隔を設けて良好な裏波を確保しよう
としてもルート間隔が溶接中の加熱により変動してしま
い、安定した裏波が得られないことである。特にオース
テナイト系ステンレス鋼管では、熱伝導率が炭素鋼の約
１／３と小さく、熱膨張係数が炭素鋼の約1.5倍と大き
いため、ルート間隔は溶接の進行と共に著しく収縮す
る。このためオーステナイト系ステンレス鋼管に対して
は、溶接中のルート間隔の収縮を無視できるようにする
ため、例えば図４に示すように、開先角度αが30度〜60
度のＵ型開先４１を機械加工により成形し、ルート間隔
を標準０ｍｍとしてＴＩＧ自動溶接する方法が採用され
ている。この場合、全周にわたって良好な裏波を得るた
めに、ルート面の厚さｔ0を1.0ｍｍ〜1.5ｍｍ、そのル
ート面の幅ｗを2.0ｍｍ〜3.0ｍｍとして、あたかも薄板
の溶接に似た方法で初層裏波溶接を行っている。
プライン敷設現場における管端部の溶接は、接合される
双方の管の管端部に開先加工を施した後に、インターナ
ルクランプ等で双方の管を突き合わせて固定し、これに
よって形成される円周継手に沿って全姿勢溶接によって
行われる。この溶接工事の省力化や溶接品質の安定化を
図るために全姿勢自動溶接法が採用されている。このオ
ーステナイト系ステンレス鋼管の全姿勢自動溶接におけ
る問題は、ルート間隔を設けて良好な裏波を確保しよう
としてもルート間隔が溶接中の加熱により変動してしま
い、安定した裏波が得られないことである。特にオース
テナイト系ステンレス鋼管では、熱伝導率が炭素鋼の約
１／３と小さく、熱膨張係数が炭素鋼の約1.5倍と大き
いため、ルート間隔は溶接の進行と共に著しく収縮す
る。このためオーステナイト系ステンレス鋼管に対して
は、溶接中のルート間隔の収縮を無視できるようにする
ため、例えば図４に示すように、開先角度αが30度〜60
度のＵ型開先４１を機械加工により成形し、ルート間隔
を標準０ｍｍとしてＴＩＧ自動溶接する方法が採用され
ている。この場合、全周にわたって良好な裏波を得るた
めに、ルート面の厚さｔ0を1.0ｍｍ〜1.5ｍｍ、そのル
ート面の幅ｗを2.0ｍｍ〜3.0ｍｍとして、あたかも薄板
の溶接に似た方法で初層裏波溶接を行っている。
【０００３】また、例えば特開平９−19767号公報に記
載された固定管の周継ぎ手接合方法は、開先角度αが90
度〜110度のＶ型開先でルート間隔を０ｍｍ〜0.5ｍｍの
範囲としてホットワイヤ式ＴＩＧ自動溶接装置で接合す
る方法である。この溶接方法の特徴は開先加工の容易な
Ｖ型で広角度な開先を採用し、フィラーワイヤに通電加
熱されるホットワイヤ式ＴＩＧ自動溶接装置により、ル
ート間隔を０ｍｍ〜0.5ｍｍとしてルート間隔の変動を
無視できる点にある。すなわち、この方法は、ルート部
の溶融を確実にして良好な裏波を確保するために、開先
角度αを90度〜110度に広げてルート部の実質的な厚さ
を減少させ、さらにワイヤを電気抵抗で加熱することに
よりルート部の溶接に対するアークの熱効率を高めるよ
うにしている。
載された固定管の周継ぎ手接合方法は、開先角度αが90
度〜110度のＶ型開先でルート間隔を０ｍｍ〜0.5ｍｍの
範囲としてホットワイヤ式ＴＩＧ自動溶接装置で接合す
る方法である。この溶接方法の特徴は開先加工の容易な
Ｖ型で広角度な開先を採用し、フィラーワイヤに通電加
熱されるホットワイヤ式ＴＩＧ自動溶接装置により、ル
ート間隔を０ｍｍ〜0.5ｍｍとしてルート間隔の変動を
無視できる点にある。すなわち、この方法は、ルート部
の溶融を確実にして良好な裏波を確保するために、開先
角度αを90度〜110度に広げてルート部の実質的な厚さ
を減少させ、さらにワイヤを電気抵抗で加熱することに
よりルート部の溶接に対するアークの熱効率を高めるよ
うにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のようにＵ型開先
４１でルート間隔を０ｍｍとしたＴＩＧ溶接方法はルー
ト間隔の変動（収縮）は無視できるが、開先形状が複雑
でかつ加工寸法に関しても高精度な管理が必要であり、
このため専用の開先加工機を必要としていた。このため
設備費が高価になってしまう。また、パイプラインは開
先加工が容易な直管ばかりでなく、随所にエルボ等のフ
ィッティング類が使用されるが、これらは形状上の問題
で機械加工する際の保持，固定が難しく、高精度の開先
加工が困難であり、ＴＩＧ自動溶接の適用範囲が限定さ
れていた。
４１でルート間隔を０ｍｍとしたＴＩＧ溶接方法はルー
ト間隔の変動（収縮）は無視できるが、開先形状が複雑
でかつ加工寸法に関しても高精度な管理が必要であり、
このため専用の開先加工機を必要としていた。このため
設備費が高価になってしまう。また、パイプラインは開
先加工が容易な直管ばかりでなく、随所にエルボ等のフ
ィッティング類が使用されるが、これらは形状上の問題
で機械加工する際の保持，固定が難しく、高精度の開先
加工が困難であり、ＴＩＧ自動溶接の適用範囲が限定さ
れていた。
【０００５】さらに、Ｕ型開先用に開先加工した管端部
は、管の運搬中や突き合わせ芯出し作業中に損傷を受け
る危険性が高く、管端防護と作業管理を丁寧に実行しな
ければならず、その管理が容易でなかった。また、一旦
損傷を受けるとグラインダー等の簡易な方法で修正でき
ないため現場施工上問題となった。
は、管の運搬中や突き合わせ芯出し作業中に損傷を受け
る危険性が高く、管端防護と作業管理を丁寧に実行しな
ければならず、その管理が容易でなかった。また、一旦
損傷を受けるとグラインダー等の簡易な方法で修正でき
ないため現場施工上問題となった。
【０００６】また、特開平９−19767号公報に記載され
た溶接方法では、Ｖ型開先のＶ型角度を90度〜110度と
大きく広げているため開先断面積が大きくなり、溶接層
数が増加して溶接作業に多くの時間を要する。例えば同
じ板厚７ｍｍに対し、開先角度が40度のＵ型開先を使用
した場合には、図５に示すように、４層仕上げである
が、開先角度が100度のＶ型開先を使用した場合には５
層仕上げとなってしまう。さらに、図６の管の板厚と開
先断面積の変化特性図に示すように、開先角度が100度
のＶ型開先の開先断面積の増加分は、管の板厚が増加す
るほど開先角度が40度のＵ型開先の場合より拡大して溶
接層数が増加してしまう。
た溶接方法では、Ｖ型開先のＶ型角度を90度〜110度と
大きく広げているため開先断面積が大きくなり、溶接層
数が増加して溶接作業に多くの時間を要する。例えば同
じ板厚７ｍｍに対し、開先角度が40度のＵ型開先を使用
した場合には、図５に示すように、４層仕上げである
が、開先角度が100度のＶ型開先を使用した場合には５
層仕上げとなってしまう。さらに、図６の管の板厚と開
先断面積の変化特性図に示すように、開先角度が100度
のＶ型開先の開先断面積の増加分は、管の板厚が増加す
るほど開先角度が40度のＵ型開先の場合より拡大して溶
接層数が増加してしまう。
【０００７】さらに特開平９−19767号公報に記載され
た溶接方法は初層にホットワイヤ式ＴＩＧ溶接を採用し
ているため、ワイヤ加熱用設備が必要であり、しかもト
ーチ近傍に通電端子を設けて加熱用ケーブルを設置する
ため、設備コストが高価になるだけでなく、トーチ部の
構造が複雑となったり、溶接中のケーブル処理が面倒に
なる等の問題があった。
た溶接方法は初層にホットワイヤ式ＴＩＧ溶接を採用し
ているため、ワイヤ加熱用設備が必要であり、しかもト
ーチ近傍に通電端子を設けて加熱用ケーブルを設置する
ため、設備コストが高価になるだけでなく、トーチ部の
構造が複雑となったり、溶接中のケーブル処理が面倒に
なる等の問題があった。
【０００８】この発明はかかる短所を改善し、簡素な設
備で良質な溶接継手を能率良く形成することができるス
テンレス鋼管のＴＩＧ溶接方法を提供することを目的と
するものである。
備で良質な溶接継手を能率良く形成することができるス
テンレス鋼管のＴＩＧ溶接方法を提供することを目的と
するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明に係るステンレ
ス鋼管のＴＩＧ溶接方法は、互いに接合するオーステナ
イト系ステンレス鋼管の管端部にＶ型角度が65度〜80度
の範囲でルート面の厚さが0.1ｍｍ〜1.5ｍｍの範囲にな
るＶ型開先を形成するように開先加工を施し、該管端部
をルート間隔が０ｍｍ〜2.0ｍｍの範囲になるように突
き合わせ、突き合わせた管端部のＶ型開先の内側に深さ
が0.5ｍｍ〜1.5ｍｍの範囲で幅が10ｍｍ〜40ｍｍの範囲
の溝を有する裏当てを固定し、１〜７％の水素ガスを混
合したアルゴンガスを溶接用ガスノズルから供給しなが
ら、Ｖ型開先に沿ってＴＩＧ自動溶接を行うことを特徴
とする。
ス鋼管のＴＩＧ溶接方法は、互いに接合するオーステナ
イト系ステンレス鋼管の管端部にＶ型角度が65度〜80度
の範囲でルート面の厚さが0.1ｍｍ〜1.5ｍｍの範囲にな
るＶ型開先を形成するように開先加工を施し、該管端部
をルート間隔が０ｍｍ〜2.0ｍｍの範囲になるように突
き合わせ、突き合わせた管端部のＶ型開先の内側に深さ
が0.5ｍｍ〜1.5ｍｍの範囲で幅が10ｍｍ〜40ｍｍの範囲
の溝を有する裏当てを固定し、１〜７％の水素ガスを混
合したアルゴンガスを溶接用ガスノズルから供給しなが
ら、Ｖ型開先に沿ってＴＩＧ自動溶接を行うことを特徴
とする。
【００１０】また、上記裏当てからＶ型開先の管内面に
バックシールドガスを供給することが望ましい。
バックシールドガスを供給することが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】この発明のステンレス鋼管のＴＩ
Ｇ溶接方法は、シールドガスとして１〜７％の水素を混
合したアルゴンガスを使用し、アークを収束させてアー
クのエネルギー密度を高める。ここでシールドガスの水
素ガス混合比率を１〜７％としたのは、シールドガスの
水素ガス混合比率が１％からアーク収束効果が得られ、
シールドガスの水素ガス混合比率が７％ではオーステナ
イト系ステンレス鋼で継手品質上問題とならないからで
ある。
Ｇ溶接方法は、シールドガスとして１〜７％の水素を混
合したアルゴンガスを使用し、アークを収束させてアー
クのエネルギー密度を高める。ここでシールドガスの水
素ガス混合比率を１〜７％としたのは、シールドガスの
水素ガス混合比率が１％からアーク収束効果が得られ、
シールドガスの水素ガス混合比率が７％ではオーステナ
イト系ステンレス鋼で継手品質上問題とならないからで
ある。
【００１２】この場合、Ｖ型開先の開先寸法は、ルート
面の厚さｔ0を0.1ｍｍ〜1.5ｍｍ、Ｖ型角度の適正な範
囲は65度〜80度である。すなわちＶ型角度が80度を超え
ると必要溶着金属量が多くなり能率的に劣ることと上向
き姿勢で裏波が凹み易くなること、また、Ｖ型角度を65
度より狭くすると、ルート部に溶け込み不良が発生し易
くなることから、適正な開先角度の範囲として65度〜80
度とした。
面の厚さｔ0を0.1ｍｍ〜1.5ｍｍ、Ｖ型角度の適正な範
囲は65度〜80度である。すなわちＶ型角度が80度を超え
ると必要溶着金属量が多くなり能率的に劣ることと上向
き姿勢で裏波が凹み易くなること、また、Ｖ型角度を65
度より狭くすると、ルート部に溶け込み不良が発生し易
くなることから、適正な開先角度の範囲として65度〜80
度とした。
【００１３】また、Ｖ型開先の内側に深さｄが0.5ｍｍ
〜1.5ｍｍの範囲で幅ｗ1が10ｍｍ〜40ｍｍの範囲の溝を
有する裏当てを固定することにより、溶融された金属を
ＴＩＧアークの裏側で保持，冷却して、全姿勢で均一な
裏波を確保する。この裏当てにより、Ｖ型開先のルート
間隔の寸法裕度を０〜2.0ｍｍと広げて良好な溶接を行
うことができた。
〜1.5ｍｍの範囲で幅ｗ1が10ｍｍ〜40ｍｍの範囲の溝を
有する裏当てを固定することにより、溶融された金属を
ＴＩＧアークの裏側で保持，冷却して、全姿勢で均一な
裏波を確保する。この裏当てにより、Ｖ型開先のルート
間隔の寸法裕度を０〜2.0ｍｍと広げて良好な溶接を行
うことができた。
【００１４】さらに、裏当てからバックシールドガスを
供給することにより裏波の酸化を防止し裏波品質を向上
させ、より良質な溶接継手を形成することができる。
供給することにより裏波の酸化を防止し裏波品質を向上
させ、より良質な溶接継手を形成することができる。
【００１５】
【実施例】図１はこの発明の一実施例の開先形状を示す
断面図である。図に示すように、板厚ｔのオーステナイ
ト系ステンレス鋼管１ａ，１ｂを突き合わせて接合する
ときに、Ｖ型角度αが65度〜80度の範囲でルート面の厚
さｔ0が0.1ｍｍ〜1.5ｍｍの範囲になるＶ型開先を形成
するように管１ａ，１ｂの管端部を開先加工する。この
開先加工した管１ａ，１ｂの管端部をルート間隔Ｌが０
ｍｍ〜2.0ｍｍの範囲になるように突き合わせてＶ型開
先２を形成する。このＶ型開先２の内側に深さｄが0.5
ｍｍ〜1.5ｍｍの範囲で幅ｗ1が10ｍｍ〜40ｍｍの範囲の
溝３を有する裏当て４をプランジャ５を有するインター
ナルクランプ装置６で固定する。
断面図である。図に示すように、板厚ｔのオーステナイ
ト系ステンレス鋼管１ａ，１ｂを突き合わせて接合する
ときに、Ｖ型角度αが65度〜80度の範囲でルート面の厚
さｔ0が0.1ｍｍ〜1.5ｍｍの範囲になるＶ型開先を形成
するように管１ａ，１ｂの管端部を開先加工する。この
開先加工した管１ａ，１ｂの管端部をルート間隔Ｌが０
ｍｍ〜2.0ｍｍの範囲になるように突き合わせてＶ型開
先２を形成する。このＶ型開先２の内側に深さｄが0.5
ｍｍ〜1.5ｍｍの範囲で幅ｗ1が10ｍｍ〜40ｍｍの範囲の
溝３を有する裏当て４をプランジャ５を有するインター
ナルクランプ装置６で固定する。
【００１６】この管１ａ，１ｂをＴＩＧ自動溶接装置で
溶接する。ＴＩＧ自動溶接装置は、図２に示すように、
溶接トーチ１１の溶接用ガスノズル１２から１〜７％の
水素を混合したアルゴンガスをシールドガスとして供給
しながら、タングステン電極１３とステンレス鋼管との
間にアーク１４を発生し、ワイヤリール１５とワイヤ送
給モータ１６とワイヤ送給ローラ１７を有するワイヤ送
給装置１８によって通電加熱を行わないコールドワイヤ
方式でアーク外縁部より溶融プール１９へフィラーワイ
ヤ２０を送給して溶融しながらＶ型開先２に充填して溶
接を行う。溶接トーチ１１及びワイヤ送給装置１８は図
示しない溶接台車に搭載され、一方の管１ｂの外周に沿
って設けられたガイドレール上を走行しながら一方向に
回転し、全姿勢にわたってＶ型開先２を埋めるように自
動溶接を行う。溶接台車上には溶接トーチを管軸方向及
び管径方向に移動できる２軸の駆動機構を有する。ま
た、これらの駆動軸の動作や溶接電流，溶接電圧，ワイ
ヤ送給速度等は不図示の制御装置で制御される。図２に
おいて２１は溶接電源、２２はガス供給装置である。
溶接する。ＴＩＧ自動溶接装置は、図２に示すように、
溶接トーチ１１の溶接用ガスノズル１２から１〜７％の
水素を混合したアルゴンガスをシールドガスとして供給
しながら、タングステン電極１３とステンレス鋼管との
間にアーク１４を発生し、ワイヤリール１５とワイヤ送
給モータ１６とワイヤ送給ローラ１７を有するワイヤ送
給装置１８によって通電加熱を行わないコールドワイヤ
方式でアーク外縁部より溶融プール１９へフィラーワイ
ヤ２０を送給して溶融しながらＶ型開先２に充填して溶
接を行う。溶接トーチ１１及びワイヤ送給装置１８は図
示しない溶接台車に搭載され、一方の管１ｂの外周に沿
って設けられたガイドレール上を走行しながら一方向に
回転し、全姿勢にわたってＶ型開先２を埋めるように自
動溶接を行う。溶接台車上には溶接トーチを管軸方向及
び管径方向に移動できる２軸の駆動機構を有する。ま
た、これらの駆動軸の動作や溶接電流，溶接電圧，ワイ
ヤ送給速度等は不図示の制御装置で制御される。図２に
おいて２１は溶接電源、２２はガス供給装置である。
【００１７】上記のようにシールドガスとして１〜７％
の水素を混合したアルゴンガスを使用し、Ｖ型開先２の
条件を定めた理由について説明する。
の水素を混合したアルゴンガスを使用し、Ｖ型開先２の
条件を定めた理由について説明する。
【００１８】一般的に使用されているＴＩＧ溶接ではア
ルゴンガスがシールドガスとして利用されている。この
シールドガスでルート間隔を０ｍｍとすると、Ｖ型開先
で良好な裏波を確保するためには、特開平９−19767号
公報に示された溶接方法と同じように約100度の開先角
度が必要になる。これは開先角度が約100度より小さい
と、溶融金属が管外面側に形成されてルート部分が溶け
残ってしまうためである。また、溶接入熱を上げてルー
ト部を溶融させようとすると、上向き姿勢で過大な溶け
込みとなり裏波が凹状となり、良好な溶接継手が得られ
なくなってしまう。
ルゴンガスがシールドガスとして利用されている。この
シールドガスでルート間隔を０ｍｍとすると、Ｖ型開先
で良好な裏波を確保するためには、特開平９−19767号
公報に示された溶接方法と同じように約100度の開先角
度が必要になる。これは開先角度が約100度より小さい
と、溶融金属が管外面側に形成されてルート部分が溶け
残ってしまうためである。また、溶接入熱を上げてルー
ト部を溶融させようとすると、上向き姿勢で過大な溶け
込みとなり裏波が凹状となり、良好な溶接継手が得られ
なくなってしまう。
【００１９】これに対し、シールドガスに水素ガスを混
合したアルゴンガスを使用すると、アークが収束されて
アークのエネルギー密度が上昇する。アークが収束され
るとアークの電位傾度が変化し、実際にアルゴンガスに
３％の水素を混合した場合、アルゴンガス100％の場合
に比べ、同一アーク長においてアーク電圧が1.0Ｖ〜1.2
Ｖ上昇することを確認した。このアークのエネルギー密
度の上昇を考慮して各種条件を設定して溶接実験を行っ
た。この結果、アルゴンガスに１〜７％の水素ガスを混
合させたシールドガスを使用し、ＴＩＧアークの熱エネ
ルギーを収束させ、Ｖ型角度を100度より小さなＶ型開
先２でもルート部を良好に溶融させ、全姿勢において良
好な裏波が得られることを確認した。ここでシールドガ
スの水素ガス混合比率を１〜７％としたのは、シールド
ガスの水素ガス混合比率が１％からアーク収束効果が得
られ、シールドガスの水素ガス混合比率が７％ではオー
ステナイト系ステンレス鋼で継手品質上問題とならない
からである。
合したアルゴンガスを使用すると、アークが収束されて
アークのエネルギー密度が上昇する。アークが収束され
るとアークの電位傾度が変化し、実際にアルゴンガスに
３％の水素を混合した場合、アルゴンガス100％の場合
に比べ、同一アーク長においてアーク電圧が1.0Ｖ〜1.2
Ｖ上昇することを確認した。このアークのエネルギー密
度の上昇を考慮して各種条件を設定して溶接実験を行っ
た。この結果、アルゴンガスに１〜７％の水素ガスを混
合させたシールドガスを使用し、ＴＩＧアークの熱エネ
ルギーを収束させ、Ｖ型角度を100度より小さなＶ型開
先２でもルート部を良好に溶融させ、全姿勢において良
好な裏波が得られることを確認した。ここでシールドガ
スの水素ガス混合比率を１〜７％としたのは、シールド
ガスの水素ガス混合比率が１％からアーク収束効果が得
られ、シールドガスの水素ガス混合比率が７％ではオー
ステナイト系ステンレス鋼で継手品質上問題とならない
からである。
【００２０】この場合、Ｖ型開先２の開先寸法は、ルー
ト面の厚さｔ0を0.1ｍｍ〜1.5ｍｍとすると、Ｖ型角度
αの適正な範囲は65度〜80度であった。このＶ型角度α
が80度を超えると必要溶着金属量が多くなり能率的に劣
ることと上向き姿勢で裏波が凹み易くなる。また、Ｖ型
角度αを65度より狭くすると、ルート部に溶け込み不良
が発生し易くなる。そこで適正な開先角度αの範囲とし
て65度〜80度を決定した。
ト面の厚さｔ0を0.1ｍｍ〜1.5ｍｍとすると、Ｖ型角度
αの適正な範囲は65度〜80度であった。このＶ型角度α
が80度を超えると必要溶着金属量が多くなり能率的に劣
ることと上向き姿勢で裏波が凹み易くなる。また、Ｖ型
角度αを65度より狭くすると、ルート部に溶け込み不良
が発生し易くなる。そこで適正な開先角度αの範囲とし
て65度〜80度を決定した。
【００２１】また、Ｖ型開先２の内側に深さｄが0.5ｍ
ｍ〜1.5ｍｍの範囲で幅ｗ1が10ｍｍ〜40ｍｍの範囲の溝
３を有する銅又はセラミックスの裏当て４を固定するこ
とにより、溶融された金属をＴＩＧアークの裏側で保
持，冷却することができ、全姿勢で均一な裏波を確保す
ることができた。さらに、この裏当て４により、Ｖ型開
先２のルート間隔Ｌの寸法裕度を０〜2.0ｍｍと広げて
良好な溶接を行うことができた。このように管内面より
裏当て４を押し当てておくことにより、バックシールド
ガスを供給しなくても、わずかに酸化するだけの良好な
裏波を確保できるが、さらに裏波の酸化を防止し裏波品
質を向上させるために、裏当て４とインターナルクラン
プ装置６にガス供給孔を設け、ガス供給孔からアルゴン
ガス等のバックシールドガスを流しながらＴＩＧ自動溶
接を行えばより良質な溶接継手を形成することができ
る。
ｍ〜1.5ｍｍの範囲で幅ｗ1が10ｍｍ〜40ｍｍの範囲の溝
３を有する銅又はセラミックスの裏当て４を固定するこ
とにより、溶融された金属をＴＩＧアークの裏側で保
持，冷却することができ、全姿勢で均一な裏波を確保す
ることができた。さらに、この裏当て４により、Ｖ型開
先２のルート間隔Ｌの寸法裕度を０〜2.0ｍｍと広げて
良好な溶接を行うことができた。このように管内面より
裏当て４を押し当てておくことにより、バックシールド
ガスを供給しなくても、わずかに酸化するだけの良好な
裏波を確保できるが、さらに裏波の酸化を防止し裏波品
質を向上させるために、裏当て４とインターナルクラン
プ装置６にガス供給孔を設け、ガス供給孔からアルゴン
ガス等のバックシールドガスを流しながらＴＩＧ自動溶
接を行えばより良質な溶接継手を形成することができ
る。
【００２２】〔具体例〕 例えばオーステナイト系ステ
ンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の管径300Ａ、板厚ｔ＝6.5ｍ
ｍの管１ａ，１ｂの円周継手を溶接した場合の具体例を
説明する。
ンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の管径300Ａ、板厚ｔ＝6.5ｍ
ｍの管１ａ，１ｂの円周継手を溶接した場合の具体例を
説明する。
【００２３】図１に示すＶ型開先２のＶ型角度αが70度
でルート面の厚さｔ0が0.5ｍｍ〜1.5ｍｍの範囲になる
Ｖ型開先を形成するように管１ａ，１ｂの管端部を開先
加工する。この開先加工した管１ａ，１ｂの管端部をル
ート間隔Ｌが０ｍｍ〜2.0ｍｍの範囲になるように突き
合わせてＶ型開先２を形成する。このＶ型開先２の内側
に深さｄが1.0ｍｍで幅ｗ1が15ｍｍの範囲の溝３を有す
る裏当て４をインターナルクランプ装置６で固定して、
図２に示すＴＩＧ自動溶接装置でシールドガスとしては
３％の水素と97％のアルゴンガスの混合ガスを使用し、
JIS Ｚ 3321 Y308Lで1.0ｍｍの溶接ワイヤにより、平均
溶接電流が110〜150Ａ、平均ワイヤ送給速度は110〜160
ｃｍ／ｍｉｎ、溶接速度は70〜100ｍｍ／ｍｉｎの溶接
条件で溶接した。このときの溶接層数は図３に示すよう
に２層で仕上がった。溶接後に非破壊検査として外観検
査とＸ線検査を実施したが、内外面とも良好な外観であ
り、継手内部にも有害欠陥の発生はなく良好な結果であ
った。また、機械試験として引張試験と曲げ試験を行っ
たが、引張試験では母材規格以上の強度が得られ、曲げ
試験においても欠陥発生もなく良好な継手性能を得るこ
とができた。
でルート面の厚さｔ0が0.5ｍｍ〜1.5ｍｍの範囲になる
Ｖ型開先を形成するように管１ａ，１ｂの管端部を開先
加工する。この開先加工した管１ａ，１ｂの管端部をル
ート間隔Ｌが０ｍｍ〜2.0ｍｍの範囲になるように突き
合わせてＶ型開先２を形成する。このＶ型開先２の内側
に深さｄが1.0ｍｍで幅ｗ1が15ｍｍの範囲の溝３を有す
る裏当て４をインターナルクランプ装置６で固定して、
図２に示すＴＩＧ自動溶接装置でシールドガスとしては
３％の水素と97％のアルゴンガスの混合ガスを使用し、
JIS Ｚ 3321 Y308Lで1.0ｍｍの溶接ワイヤにより、平均
溶接電流が110〜150Ａ、平均ワイヤ送給速度は110〜160
ｃｍ／ｍｉｎ、溶接速度は70〜100ｍｍ／ｍｉｎの溶接
条件で溶接した。このときの溶接層数は図３に示すよう
に２層で仕上がった。溶接後に非破壊検査として外観検
査とＸ線検査を実施したが、内外面とも良好な外観であ
り、継手内部にも有害欠陥の発生はなく良好な結果であ
った。また、機械試験として引張試験と曲げ試験を行っ
たが、引張試験では母材規格以上の強度が得られ、曲げ
試験においても欠陥発生もなく良好な継手性能を得るこ
とができた。
【００２４】
【発明の効果】この発明は以上説明したように、シール
ドガスとして１〜７％の水素を混合したアルゴンガスを
使用し、アークを収束させてアークのエネルギー密度を
高めるようにしたから、ワイヤを加熱する必要がなく、
溶接装置の構造を簡略化することができる。
ドガスとして１〜７％の水素を混合したアルゴンガスを
使用し、アークを収束させてアークのエネルギー密度を
高めるようにしたから、ワイヤを加熱する必要がなく、
溶接装置の構造を簡略化することができる。
【００２５】また、円周継手をＶ型開先とすることによ
り、直管やエルボ等のフィッティングの開先加工を特別
な機械を使用せずに現場でも簡単に行うことができ、溶
接費用を低減することができる。
り、直管やエルボ等のフィッティングの開先加工を特別
な機械を使用せずに現場でも簡単に行うことができ、溶
接費用を低減することができる。
【００２６】さらに、Ｖ型開先のＶ型角度を65度〜80度
と狭くすることにより、必要とする溶着金属量を減少す
ることができ、溶接能率を高めることができる。
と狭くすることにより、必要とする溶着金属量を減少す
ることができ、溶接能率を高めることができる。
【００２７】また、Ｖ型開先の内側に深さが0.5ｍｍ〜
1.5ｍｍの範囲で幅が10ｍｍ〜40ｍｍの範囲の溝を有す
る裏当てを固定することにより、溶融された金属をＴＩ
Ｇアークの裏側で保持，冷却して、全姿勢で均一な裏波
を確保し、良好な溶接を行うことができる。
1.5ｍｍの範囲で幅が10ｍｍ〜40ｍｍの範囲の溝を有す
る裏当てを固定することにより、溶融された金属をＴＩ
Ｇアークの裏側で保持，冷却して、全姿勢で均一な裏波
を確保し、良好な溶接を行うことができる。
【００２８】また、Ｖ型開先のルート間隔の寸法裕度を
０〜2.0ｍｍと広げ、かつＶ型角度が狭く、１〜７％の
水素を混合したアルゴンガスのシールドガスを使用して
アークのエネルギー密度を高めるから、ルート間隔変動
が大きなオーステナイト系ステンレス鋼管の円周溶接を
確実に行うことができる。
０〜2.0ｍｍと広げ、かつＶ型角度が狭く、１〜７％の
水素を混合したアルゴンガスのシールドガスを使用して
アークのエネルギー密度を高めるから、ルート間隔変動
が大きなオーステナイト系ステンレス鋼管の円周溶接を
確実に行うことができる。
【００２９】さらに、裏当てからバックシールドガスを
供給することにより裏波の酸化を防止し裏波品質を向上
させ、より良質な溶接継手を形成することができる。
供給することにより裏波の酸化を防止し裏波品質を向上
させ、より良質な溶接継手を形成することができる。
【図１】この発明の実施例の開先形状を示す断面図であ
る。
る。
【図２】ＴＩＧ自動溶接装置の構成図である。
【図３】上記実施例による溶接層数を示す断面図であ
る。
る。
【図４】従来例のＵ型開先を示す断面図である。
【図５】従来例のＵ型開先の溶接層数を示す断面図であ
る。
る。
【図６】管の板厚と開先断面積の変化特性図である。
１ オーステナイト系ステンレス鋼管 ２ Ｖ型開先 ４ 裏当て
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 33/00 Ｂ２３Ｋ 33/00 Ａ 37/06 ３０１ 37/06 ３０１Ａ
Claims (2)
- 【請求項１】 互いに接合するオーステナイト系ステン
レス鋼管の管端部にＶ型角度が65度〜80度の範囲でルー
ト面の厚さが0.1ｍｍ〜1.5ｍｍの範囲になるＶ型開先を
形成するように開先加工を施し、該管端部をルート間隔
が０ｍｍ〜2.0ｍｍの範囲になるように突き合わせ、 上記突き合わせた管端部のＶ型開先の内側に深さが0.5
ｍｍ〜1.5ｍｍの範囲で幅が10ｍｍ〜40ｍｍの範囲の溝
を有する裏当てを固定し、 １〜７％の水素ガスを混合したアルゴンガスを溶接用ガ
スノズルから供給しながら、Ｖ型開先に沿ってＴＩＧ自
動溶接を行うことを特徴とするステンレス鋼管のＴＩＧ
溶接方法。 - 【請求項２】 上記裏当てからＶ型開先の管内面にバッ
クシールドガスを供給する請求項１記載のステンレス鋼
管のＴＩＧ溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26517597A JP3773631B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | ステンレス鋼管のｔｉｇ溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26517597A JP3773631B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | ステンレス鋼管のｔｉｇ溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1177300A true JPH1177300A (ja) | 1999-03-23 |
| JP3773631B2 JP3773631B2 (ja) | 2006-05-10 |
Family
ID=17413631
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26517597A Expired - Fee Related JP3773631B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | ステンレス鋼管のｔｉｇ溶接方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3773631B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002070236A3 (en) * | 2001-03-06 | 2003-01-30 | Weldshield Dev N V | Method and apparatus for end-to-end welding of lined pipe |
| JP2011153926A (ja) * | 2010-01-27 | 2011-08-11 | Nippon Steel Corp | 溶接金属の割れ感受性評価試験方法 |
| CN103264209A (zh) * | 2013-04-26 | 2013-08-28 | 中国化学工程第三建设有限公司 | 不锈钢焊件的组合焊接方法 |
| CN103418891A (zh) * | 2013-09-03 | 2013-12-04 | 中国化学工程第三建设有限公司 | 不锈钢焊件加衬垫的组合焊接方法 |
| CN103920972A (zh) * | 2014-04-30 | 2014-07-16 | 任少琳 | 铜管和钢管之间的焊接工艺 |
| CN104816070A (zh) * | 2015-05-15 | 2015-08-05 | 中国海洋石油总公司 | 奥氏体不锈钢管线焊接工艺 |
| CN105817749A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-08-03 | 中国海洋石油总公司 | 不锈钢管道自动钨极氩弧焊焊接工艺 |
| CN105983782A (zh) * | 2015-02-06 | 2016-10-05 | 南京理工大学 | 高氮奥氏体不锈钢激光焊接过程熔池背面保护装置 |
| CN108115256A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-06-05 | 南通象屿海洋装备有限责任公司 | 一种船舶用不锈钢管接管对接自动tig焊工艺 |
| CN109202230A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-01-15 | 美钻深海能源科技研发（上海）有限公司 | 一种焊接法兰与输油管线的焊接工艺方法 |
| CN109420818A (zh) * | 2017-08-28 | 2019-03-05 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种地下储气库用套管的焊接方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011140035A (ja) * | 2010-01-06 | 2011-07-21 | Nippon Steel Engineering Co Ltd | 鋼管のｍｉｇ溶接装置および溶接方法 |
-
1997
- 1997-09-12 JP JP26517597A patent/JP3773631B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| WO2002070236A3 (en) * | 2001-03-06 | 2003-01-30 | Weldshield Dev N V | Method and apparatus for end-to-end welding of lined pipe |
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| CN105983782A (zh) * | 2015-02-06 | 2016-10-05 | 南京理工大学 | 高氮奥氏体不锈钢激光焊接过程熔池背面保护装置 |
| CN105983782B (zh) * | 2015-02-06 | 2018-01-23 | 南京理工大学 | 高氮奥氏体不锈钢激光焊接过程熔池背面保护装置 |
| CN104816070A (zh) * | 2015-05-15 | 2015-08-05 | 中国海洋石油总公司 | 奥氏体不锈钢管线焊接工艺 |
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| CN109202230A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-01-15 | 美钻深海能源科技研发（上海）有限公司 | 一种焊接法兰与输油管线的焊接工艺方法 |
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| JP3773631B2 (ja) | 2006-05-10 |
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