JPS5884675A - 片面潜弧溶接の裏当法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特に薄板（１６ｔ＋ｉｍ以下）で裏波ビードに
横割れ発生の恐れがなく均一で美麗な浴接継手を得るこ
とができる片面潜弧溶接の裏当法に関するものである。

片面ｔｄ弧浴接法のうちフ鋼バッキング法ッキング法、
フラックスバッキング法は造船におけるＶＬＣＣやＵＬ
ＣＣなど大型タンカーの製作に際し、板継ぎの高能率化
のため特に研究開発され利用されてきた。

しかし、フラックス−バッキング法は裏フラックスの散
布がわずられしく多くの人手を必要とし、また３０間以
上の厚板の溶接が困ｍｆ６であるなどの理由でフラック
ス−銅バッキング法が多くの造船所で行なわれるように
々っだ。

フラックス−銅バッキング法はフラックスｋ　１ｌｉｉ
］板上に散布して空気圧力全利用して、銅板裏面に押圧
し、銅当金の冷却能力を利用して裏波ビードを規制し、
特に厚板の浴接で、均一で美麗な裏波ビードを形成させ
るようにするものであり、銅当金上で行うだめに比較的
容易にフラックスの均一な散布および溶接後のフラック
スの除去を自動化することができだ。

しかしオイルショック後ＶＬＣＣやＵＬＣＣの建造が激
減し、小型貨物“船やリダの建造がさかんになるにつれ
てフラックス−鋼バッキング法によって酊接される板厚
は急激に薄くなっていった。

このよう彦状況の中でフラックス−銅ｔＺッキング法に
よる薄板（板厚１６醋以下）溶接における裏板ビードに
横割れが発生する傾向を生じた。裏波ビーげに横馴れが
発生した場合にはその部分を補修しなければならず、余
分なコストと時間がかかるので、横割れの発生しない片
面潜弧溶接法の開発が要望されていた。

本発明者らはフラックスーノ々ッキング法ではこのよう
な横割れの発生がないことに注目し、種々の実験全型ね
た結果、向板における＋Ｘ４割れの原因は薄板では裏波
ビード側における溶融金属の＃面が銅板よりも銅当金の
影４１大きく受けるために（容接金属の凝固が銅当金側
より、上方に回って一方回に凝固しやすく、割れが発生
しゃすい組繊とな９、かつ特にビード高さが不均一にな
っている部分に横割れが発生しやすいことを見出した。

かかる損割れに対し、これまでも浴接条件の検討や表２
表フラックスの改良、あるいは装置の改良によって横割
れ発生防止全試み効果をあげることができたが、い１だ
完全ではなかった。というのもいずれの方法も、凝固組
織を改善するよう彦根本釣な解決法ではなかったからで
ある。すなわち、銅当金による冷却効果を防ｆ　Ｌ　、
ｊｍ割れの発生しにくい凝固組織にすれば完全に４ｖ割
れを防止できるのである。そこで本発明者らはさらに実
験を重ねだ結束鋼板と銅当金の距離を大きくすることの
みが最も簡便でかつ有効な方法であること金属い出した
。すなわち裏フラックスの散布厚が増加するに従って横
割れの発生は減少し、７７１１ｍ以上では発生せず凝固
組織も銅当金の冷却の影響を受けないのでフラックスパ
ッキング法と同じ凝固組織となる。

本発明はかかる知見に基づくものであるが、次のような
問題も合わせて考えなければならない。

すなわち、７朋以上も従来の裏フラックス全散布すると
各地点でのフラックスの粒度構成は当然の「 ことながら不均一でかつ散布厚を１冑加すればするほど
、表フラックスの粒子間の隙間によって構成される体軸
は増大するので、銅板への密着度が劣化し、裏波ビード
の過大はいうにおよげず、パリや湯もれが発生するよう
になる。また溶接熱により溶融固化する物質（以下固化
剤という）を多量に含有するフラックスでは熱分解で発
生するガスも当然増加し、気孔欠陥が発生しやすくなる
。

そこで、本発明者らは上層に固化剤を添加した粒度の細
いフラックスを使用し、鋼板への密着度全同上させると
ともにフラックスの同化力も増大せしめ、裏波ビードの
形成を適変に抑制し特に均一で美麗なビードを得る一方
、下層には粒度のあらいフラックスを使用し、同化剤が
分解して発生するガスをすみやかに放出し、ガス欠陥を
防止する方法全開発した。

即ち本発明は粒径が２３８０μから６３μで構成される
フラックス全銅当金上に２層散布し、該フラックスを開
先裏面に押圧して、鋼の片面潜弧溶接を行うにあたり、
上層には平均粒子半径が５５μから９０μでかつ、浴接
熱によって浴融同化する物質ｉ　０．５から１５重量％
含有するフラックスを２から１０朋散布し、下層には平
均粒子半径が（５） １００μから３００μであるフラックスを２朋」υ上散
布し、さらに、上層と下層の散布厚の合計金７ｕ以上と
することを特徴とする片面潜弧溶接の裏当法である。

なお本発明における平均粒子半径とは ＪＩＳ標準標準フルロ開き２３８０μ、１４１０μ。

８４０μ、５００μ＋２１０μ、１４９μ、６３μ）に
よりフラックスの粒塵分布全測定し、フルイ間に滞留し
ているフラックスの重駄％全αｌ　としその上下のフル
イの目開きの半径の平均値をｒｉとした時に平均粒子半
径は で表わされるものであり一般に平均粒子半径が犬となれ
ば粗い粒子、小となればｊｉｆｆい粒子の集合となるも
のである。以下、本発明についてさらに詳しく説明する
。

本発明法は第１図に示すように、６の銅当金上に比軟的
粒径の大きい下層フラックス５全散布し、その上に浴接
熱により溶融固化する上層フラッフ（６） ス４を散布した後、７のエアホース中に圧窄空気全注入
し、３の鋼板の裏面に押圧する。そして表側より２に示
される潜弧フラックスを散布しつつ溶接用ワイヤ１によ
り鱗接を行うと、アークの熱と力によって鋼板のルート
部を突き破って裏波ビードを形成させるがその際上層フ
ラックスの一部は溶融しスラグとなって裏波ビードを大
気より保護すると共にその周囲のフラックスは溶接熱に
よって同化剤が溶融した後、固化して上層の裏フラック
ス全ケーキ状に固めて浴融スラグを深持し裏波ビードが
過大になったり湯もれやパリの発生を防止する。一方固
化剤が分解し発生するガスの大部分は下層フラックスの
空間を通して））（出される。

次に当金に調音使用するのはりサフラックスの散布およ
び溶接後の除去を容易にするためと、万−湯もれや過大
ビードが発生した場合に浴融スラグや浴銑を受けとめて
下部の装置を保護するために耐火性、耐久性熱四導性全
考慮すれば、銅が適当だからである。また銅当金であれ
ば現有のフラックス−銅パツキング装ｆｔ　’ｔｒ使用
することが可能でフラックスの粒径’ｅ　２３８０μか
ら６５μにするのは粒径が２３８０μを超える粒子を含
むフラックスは粗い粒子が影響して均一に銅板上に散布
することができないからであり、６５μ未満の粒子は散
布中にほこりとなって飛びちりやすく現場の環境を悪化
させないためである。

またフラックス全２層散布するのは前述のように美麗で
均一な裏波ビードを形成させることと、固化剤の分解に
よるがスを放出する機能を両立させるためである。

次に上層すなわち鋼板に接する側に散布するフラックス
は平均粒子半径が５５μから９０μであることが必須条
件で、これよりも粒度が粗いものでは均一で美麗な裏波
ビードは得られない。さらにこのフラックスにデキスト
リンやレノン等の同化剤を０．５から１５重ｆｆｉ％添
加することが必要で「 ある。即ち溶接入熱による同化剤の溶融同化によって、
上層の裏フラックスは下層の７ラツクスと鋼板の間に密
着、固定化され、均一で美麗な裏波ビードの形成をうな
がし、湯もれ等を防ｆ卜することができるものである。

しかしながら、固化剤の添加が０．５１未満ではその効
果が十分ではなく、１５％を超えて添加すると分解ガス
により溶接部に気孔欠陥を生ずるようになる。

また上層フラックスは２朋以上散布しないと裏波ビード
を十分に安定して形成させることができず１０朋を超え
て散布するとガス抜けが不十分となり気孔欠陥を生じや
すくなる。上層フラックスはルチル、珪砂、珪灰石、ア
ルミナ、マグネシア、ゾルコンなどの酸化物、ホタル石
、フッ化アルミなどのフッ化物を適宜配合した混合フラ
ックスあるいは配合したものを水ガラスで造粒し、焼成
して適当な粒度に整粒したがンドフラックスでも良い。

この場合にはＦｅ−Ｍｎ　ＨＦｅ−８１ＨＭｎ　ｇ　Ｓ
ｌ　＋　Ｔｉ　ｒＡｔなどの脱酸剤を添加することもで
きる。まだ配合した原材料を溶解した後粉砕、整粒した
メルトフラックスでも良く、これらに固化剤をコーティ
ングすることによって製造することができる。

一方、銅板に直接散布される下層フラックスは（９） 平均粒子半径が１００μから３００μであることが必要
で、さらにこのフラックス全２朋以−ヒ散布することに
よって固化剤が熱分解して発生するガスをすみやかに放
出することができる。この下層フラックスは珪砂などの
単体でも原材料を配合造粒した列？ンドフラックスある
いは原材料全溶解した後粉砕したメルトフラックスでも
良い。またこれに同化剤全１〜３％程度添加し溶接中に
当金上からこぼれおちるのを防ぐこともできる。

最後に上層フラックスと下層フラックスの合計の散布厚
は７朋以上とじ々ければならない。この点が本発明にお
ける最も重要々ポイントである。

第２図は暦フラックスの散布厚と裏波ビード中の横割れ
発生の関係を示したものである。使用鋼板はＤＨ３６級
、１２７朋厚および１６闘厚、潜弧ワイヤは０５％Ｍｎ
鋼ワイヤ、表フランクスは重版の’ｒｔｏ２−ｓｔｏ２
−Ｍｇｏ−Ａｚ２ｏ３系鉄粉入ｙｌ’ンドフラックス、
裏フラックスは散布厚７朋以上は本発明による２層散布
、７１ｉ未満はｄ？ンドフシックス（５％ガキストリン
）全使用した。なお裏波ビード全過大（１０） にし、横割れ発生の感受性を高めるためルートギャップ
を３龍あけ、さらに先後電極の電流も高目に設定した。

すなわち溶接条件は１２７朋厚で先行電極１１００　Ａ
　３５　Ｖ、後行電極８５０Ａ４２Ｖ溶接速度５５　Ｃ
ｒｎ／ｍｉｎ　、　　１６趨厚では先行電４グ１１５０
　Ａ　３８　Ｖ、後行８５０Ａ４２Ｖ、溶接速度５１鑞
／ｍ　ｌ　ｎで１２ｍ溶接を行った。溶接後塵波ビード
の横割れ発生数を外観検査によって測定した。

実験結果によれば第２図に示すように）ｌメ板はどまた
裏フラックスの散布厚が高くなるほど割れの発生率が低
くなり７　ｍｍ以上の散布では横割れは発生しない。こ
れは前述のように鋼板による冷却効果の方が銅当金の冷
却効果より大きく影響を与えるようになるためである。

本発明による方法によれば、薄板の片面溶接において裏
波ビードの横割れ発生全完全に防止するとともに気孔欠
陥の発生重金も極めて低くすることができる。また特に
入熱制限のきびしい９級鋼などの低温用鋼に大極間浴接
法を適用する場合、粒間の細い表フラックス全使用しで
いるので比候的低電流を使用する先行′市４夕による裏
波ビードが均一となり、したがって開先内の溶接金属と
凝固スラダ量ヲ一定とするので、後行電極のアーク安定
性ｋ）Ｍつことか容易となり、美麗で健全な継手を得る
ことができる他、厚さの異なる鋼板のザービン継手も容
易に行かえる。さらに横割れ発生の危険のない厚板には
特に装置全改造することなくフラックス−鋼バッキング
法を行うことができる。

次に実施例により本発明の効果をさらに具体的に示す。

第１表に示すような上層および下層汲フラックスを使用
し銅当金上に第３表に示すような散布厚で散布した。使
用鋼板はＫＤＳＸ＆厚１２．７　ｍ＋ｎ、長さ１２ｍで
第３図のように５０°Ｙ型開先形状とし、ルートギャッ
プ３龍設けた。表ブラックスは鉄粉入ジぎンｒタイプの
フラックス、溶接用ワイヤは０．５％Ｎｉｎ鋼ワイヤを
使用した。以上のもの全第１図のごとく配備１し、１．
　ＯＫ’ｉ／ｍｔｎ２の圧力で開先　　１表面に押圧し
、第２表の溶接条件で溶接をもった。

溶接結果全第３表に示す。裏波ビードの横１ｑ１ｊれ、
ガス欠陥は外観検査およびＸ線透過検査によるものであ
る。

（１３） 概２表 （１５） （１４） 本発明例による方法では横割れ、ガス欠陥、出もれ、パ
リなどが発生せずど−ドも均一で美麗であるが、比較例
ではいずれも上記欠陥が発生するか、または裏ビードが
均一に出ておらず裏波ビード過大部で溶娶欠陥が発生し
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図はフラックス−銅バッキング法の州１略図、第２
図は央ブラックスの散布厚と裏波ビードの横割れ発生数
との関係を示したグラフ、第３図は実施例に用いられた
開先形状全示す模式図である。 ■・・・ｋ４接用ワイヤ　　２・・・表フラックス３・
・・被溶接鋼板　　　４・・・上層フラックス５・・・
下層フラックス　６・・・銅当金７・・・エアホース。 （１７） （１す 第１図 第３１・ （πプ） 第　２　図 裏フラ、７４又飲存厚（眉ｍ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 粒径が２３８０μから６３μで鴬成されるフラックスを
   銅当金上に２層散亜し、該フラックスを開先裏面に押圧
   して鋼の片面潜弧溶接を行うにあたり、上層には平均粒
   子半径が５５μから９０μでかつ溶接熱によって溶融同
   化する物質を０５〜１５重量％含有するフラックスを２
   〜１０Ｉ＋ＩＩＩ散布し、下層には平均粒子半径が１０
   ０μから３００μであるフラックスを２ｍｍ以上散布し
   、さらに上層と下層の散亜厚の合計を７ｎ以上とするこ
   とを特徴とする片面潜弧溶接の裏当法。