JPS59169698A - 片面溶接用裏当材 - 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】 本発明は被溶接物の裏側に裏当材を押し当てて行う片面
アーク溶接に用いる真当材に係るもので、その目的は優
れた形状と均一性を有する裏ビード形状を形成し得る裏
当材にある。

工場内に設置し、固定され７’（裏当装置等を用いる事
が出来ない現場組立の片面溶接においては軽量可搬な裏
当材をマグネットクランプ等によシ、被溶接物の裏側に
装着して、表側よシサプマージアーク溶接、ガス被包ア
ーク溶接等のアーク溶・、接を行なっている。

この場合の裏当材としては、無機繊維をテープ状に成形
した裏当材、フラックス粉を水ガラス、熱硬化性樹脂等
の固着剤で適当な形状に成形した固形裏当材、あるいは
フラックス粉を無機繊維チューブに充填した裏当材等が
用いられている。最近では、第１図に示すようにｓｔｏ
。、　ＭｇＯ、Ａｔ２ｏ３等の耐火材を所定長さに、成
形固化した固形劇火材層１の上に無機繊維層２を載置し
、２層で構成した裏当材が、鋼板への密着性、ビード形
状の均−性等に優れ、多用されている。

しかしながら、このような裏当材においても単純な形状
では、裏ビードを受入れる空隙が少く、裏当材の開先裏
面への圧着度合いあるいは、開先形状、溶接条件等の変
動によシ裏ビードの余盛シが不安定となる傾向があり、
裏当材構成物の組成、形状等について充分満足すべきも
のは見当らない。

従来、このような問題点の対策として、第２図（ａ）に
示すように、固形耐火材１の中央部に裏ピードを受入れ
る溝３を設けたもの、あるいは第２図（ｂ）に示すよう
に無機繊維中央部４のガラス繊維量を低減し嵩密度をそ
の両側より（ｆｉ嵩密度ならしめて構成した裏当材が提
案又は実用化されている。

しかしながら、このような裏当材は、 （１）　　裏当材中央部の溝あるいは低嵩密度部を開先
線に完全に合致させる事が必要で、若干でもセンターず
れがあると、鋳張９、溶融金属の垂れ落ち等の問題が生
じやすい。

（２）　この種の裏当材の場合、１本の長さは通常４０
０〜５００ｍ長さに形成されておシ、これを溶接線に沿
って溶接線の長さだけ装着するものであるが、この場合
、真当材同志の継目部のところでのガラス繊維が不足し
、その部分に空隙が生じやすく、継目部の裏ビードが不
均一になシやすい。

等の問題があシ、実用性において必ずしも満足し得るも
のではない。

そこで、このような問題を解決するには、裏当材の形状
ばかシでなく、その組成および構成について充分検討す
る必要があるとの観点から種々検討した結果、その嵩密
度を変更せずに無機繊維層を裏ビードを形成する部分と
、その両側部の２者に分け、それらについて各々組成を
特定する事がセンターずれに鈍感で、鋳張シ、溶融金属
の垂れ落ち防止に有効であるとの結論に至った。

本発明は以上のような検討結果に基づいてなされたもの
であって、その要旨は、耐火材層上に無Ｔａ繊維層を載
置してなる２層構成の片面溶接用裏当材において、無機
繊維層の長手方向中央部を重ｔｉｓで５ｉ０２；４０〜
７０％、ｚｒＯ□；５〜２５％。

Ｎａ２Ｏ及び／又はに２０；７〜２５％、　Ａｔ２０３
；　０．８　％以下を含有するガラス繊維とし１．かつ
、その長手方向両側部を５ｉｎ２；　４０〜７０チ、　
Ａｔ２０６；　１０〜３０チ・ＣａＯ及び／又はＭｇＯ
；　７〜２５％を含有するガラス繊維で構成する事を特
徴とする片面溶接用裏当材にある〇 以下、本発明について詳細に説明する。

まず、本発明裏当材は第３図に示すように固形面１人材
層１と無機繊維層２ａおよび２ｂから構成される。無機
繊維層は真当材を無！！！！繊維層の有する柔軟性を利
用して鋼板裏面に密着し、鋳張シ、湯もれ等の欠陥を防
止すると共にアーク熱によシ溶融し為溶融スラグとなり
裏ビード形状を平滑でなじみのよいものにする効果を有
する。

又、その下層の固形耐火材層１は、優れた耐火性によυ
裏ビードを受は止め、裏ビード尚さが過剰になるのを防
止する効果を有するものである。

又、本発明における固形耐火物はＳｉＯ□、ＭｇＯ。

Ａｔ２０３．　ＺｒＯ２等の１酬火性酸化物の一種又は
２棟以上を主成分とした粉状又は粒状物を水ガラス・熱
硬化性樹脂等の固着剤を用いて適当な形状に成形した固
形物である。

以上のごとく本発明裏当材の断面は巾方向に関して一定
であシ、開先線と裏当材中央に若干のずれが生じても、
裏当材の密層性は充分確保されている。従って、若干の
センターずれが生じていても鋳張シ、溶融金属の垂れ落
ち等の問題は生じ婦い。

ところで、本発明における無機繊維層は長手方向全長に
わｆｃシその中央部２ｂとその両側部２ａについてその
組成を特定するものである。中央部２ｂとは、被溶接物
の開先の直下近傍で、溶融スラグ化し、裏ビードを形成
する部分で、無機繊維の巾方向に対し、中央部の１０〜
２０ｍ程度の部分が、これに相描する。第４図は本発明
裏当材を用いて、被溶接材５，５′の片面溶接を行なっ
た後の状況を示すもので、スラグ６によシ裏ビード７が
形成されている。この場合、ガラス繊維層２ａは、殆ん
ど全てが溶融スラブ化し、裏ビード形成に作用している
。真当材としては、この部分が最も重要であシ、安定し
た裏ビードの余盛シを得るためには、軟化溶融しやすく
、又、流動性の良好な溶融スラグを形成する事が必要で
ある。

一方、その両側部の無機繊維は裏ビード形成に直接関与
するものではないが、第４図に示すように裏ビードの赴
端部近傍で部分的に溶融し、裏ビードの均一化に効果を
発揮する。

この場合、無機繊維層２ａは中央部２ｂに比し難溶融性
である事が必要で、これにより無機繊維層の過剰な溶融
を防止し、裏ビードの過大、蛇行を防ぎ均一化するのに
有効な部分となる。又１これらの無機繊維は、ガラス繊
維をテープ状に成形したものを複数枚重ねて適当な厚さ
にミシン糸９にて縫い合わせたものが適当である。

ところで、中央部のガラス繊維Ｊｒ１２　ｂの組成は、
５ｉ０２　；　４０〜７０％　、ＺｒＯ２：　　５〜２
５％　、Ｎａ２Ｏ及び／又はに２０；７〜２５　ｑ６．
　Ａｔ２０３：　０．８係以下である事が必要である。

ガラス繊維はＳ　ｉ　Ｏ２を主成分とするものであるが
、裏当材としては、５ｉ０２は溶融スラグの粘性を調整
し、平滑な裏ビードを形成するのに必要不可決なもので
おる。さらにＮａ　２０及び／又はに２０の添加によシ
、スラグが５ＩＯ２−Ｎａ２０（Ｋ２Ｏ）となシ８００
〜９００℃の低融点組成となシ裏ビード余盛シの安定化
に極めて有用である。

ＳｉＯ□が４０チ未満であるとスラグの粘性が不足し、
ビード形状が平滑さを失ない、角形となるので好ましく
ない。一方７０％を超えるとスラグの粘性および劇火性
が過大となシ、ビード余盛シが不安定となる。Ｎａ２Ｏ
及び／又はに２０は８ｉ０２との相互作用によシ、低融
点のスラグ組成を形成するものであるが、Ｎａ　２０及
び／又はに２０は５１０２４０〜７０チに対し、７〜２
５ｇ６が適当でありこの範囲外ではこの効果が得られな
い。

ＺｒＯ□は本質的には、耐火性が大きい成分であるが、
ＳｉＯ□−Ｎａ２０（Ｋ２Ｏ）組成に対し適当量のＺ　
ｒｏ　２分を添加することにより、裏ビード形状の平滑
化に著効を奏゛する。

ＺｒＯ□が５多未満であると、ビード形状が角型となシ
、又、２５俤を超えると、スラグの耐火度が過大となシ
、余盛シネ足、ビードの蛇行の傾向が生じるようになる
。

ところで、Ａｔ２０３成分は、通常ガラス繊維中に含有
され耐火性を向上させる成分であるが、本裏当材のガラ
ス繊維組成は５ｉ０２−Ｎａ２０（Ｋ２Ｏ）−Ｚｒ０２
系スラグを生成し、これによる適度な耐火性及び流動性
によシ裏ビードを形成するものであシ、Ａｔ２０３の含
有量は極力少くする事が肝袂で、ビード形状を安定化さ
せるには０．８％以下とする事が必要である。

本裏当材は以上のような組成のガラス繊維を中央部に配
する事によシ、特に裏当材の形状を変更する事なく、均
一な裏ビードを得る事を可能にするものである。

一方、両側部のガラス繊維層２ａの組成は、５１０２；
　４０〜７０％　、　Ａｔ２０３；　１０〜３０％　、
　ＣａＯ及び／又はＭｇＯ；　７〜２５％を含有するガ
ラス繊維である事が必要である。このガラス繊維は前述
の如く、中央部２ｂに比し、難溶融性である事が必要で
、ガラス繊維の基本組成である８１０□の他に高劇火性
成分のＡｔ２０３．　ＣａＯ及び／又はＭｇＯを含有す
る事が必要である。Ａｔ２０３も通常ガラス繊維に含有
されているものであるが、この成分は耐火性の向上に極
めて有効であ！１ｌ１１０チ未満ではこの効果がなく、
耐火性が不足し、又３０％以上では耐火性が過大となシ
裏ビード址端部のアンダーカット、１余盛不足等の問題
が生じる。ＭｇＯ及びＣａＯも同様に耐火性成分でガラ
ス繊維の融点を向上する。ＭｇＯ及び／又はＣａＯが７
チ未満ではこの効果が不足し、又、２５チを超えると、
生成したスラグの流動性が不足し、裏ビード鉦端部に鋳
張シ１．突起が生じやすく、又アンダーカットも生成す
る傾向となる。

ＳｉＯ３は上記成分との関係において適正な粘性のスラ
グの生成に極めて有効であシ、４０〜７０チである事が
必要である。

以上、本発明について述べたが、本発明の効果をさらに
明確にするために以下に実施例について述べる。

実施例 第１株に示す１０種類の化学成分のガラス繊維ＩＣ〜７
ＣおよびＩＳ〜７Ｓを厚さ０．２５　＋ｍｎ　ｓ、幅５
０１ｍのガラステープに成形した。この場合ＩＣ〜７Ｃ
は繊維中央部に用いたガラス繊維で、ＩＳ〜７Ｓはその
両側部に用いたガラス繊維である。

中央部のガラス繊維の幅はテープ幅方向に対し１２籠と
した。これらのテープ１０枚をミシン糸にて縫い合わせ
て、ガラス繊維層とした。本実施例における中央部ガラ
ス繊維とその両側部のガラス繊維の組み合わせは第２表
のガラス繊維構に示す。

第２表 史に、下層の劇火拐は珪砂をフェノールレノンを固着剤
にして扁平に固形化したものを試作して用いた。これ等
の裏当材を用い、第５図に示すように厚さ１２．７ｎ＋
ｍの軟鋼板５および５′に角度５０度のＶ開先を取シ、
この裏面に上層ガラス繊維層！Ａ当材２と下層固形面］
火材１を一体化したものを、マグネ、トクランプにょシ
押当て、しかるのち、ＡＣ−ＡＣ２電極サブマージアー
ク溶接を行なった。

なお、開先部には板面まで充填材を散布した。その際、
裏当材以外の溶接材料および溶接条件は以下の通シであ
る。

ワイヤ　　　；１，２極とも０．５％Ｍｎ鋼ワイヤ表７
ラツクス；鉄粉含有焼成フラックス充填剤　　　；カッ
トワイヤ１．０φ面一電流電圧速度 以上によシ溶接した結果を第２表の溶接結果（裏ビード
外観）の欄に示す。

Ａ１−Ａ４は本発明によるガラス繊維ＩＣ〜３Ｃ，ＩＳ
〜３Ｓをそれぞれその中央部と両側部に組合せ友裏当材
を使用した本発明の実施例である。いずれの場合も蛇行
やアンダーカットもなく、裏ビード形状の平滑性および
均一性に優れた結果を示している。

Ａ５〜Ａ８は本発明によるガラス繊維ＩＣ〜３Ｃを中央
部分に、その両側をそれぞれ比較例のガラス繊維４８〜
６Ｓと組合せた真当材を使用した実施例であるが、両側
部ガラス繊維のｍ成においてＳ　ｉＯ２不足、Ａｔ２０
３およびＭｇＯｐ　ＣａＯの過不足によシ、スラグの粘
性、耐火性が不適正になシ、夏ビード形状が不安定にな
る傾向があシ、かつ蛇行、アンダーカットが発生してい
る。

煮９〜Ａ　１２は中央部とその両側のガラス繊維の両者
を比較例４０〜７Ｃと４Ｓ〜７Ｓを組合せｔ裏当材を使
用した例であるが、いずれの組合せでおいても極めて不
満足な結果でおった。

【図面の簡単な説明】

第１図Ｖ第２図は従来から用いられている裏当材の基本
的構成の例を示す正面図、第３図は本発門真当材の構成
を説明するための正面図、第４図は本発明裏当材を用い
て片面アーク溶接を行なった後の状況を説明するための
正面図、第５図は本発明実施例における裏当材の使用状
況を説明するための正面図である。 １・・・固形耐火材　　　　２．・・・無機繊維層２ａ
・・・中央部ガラス繊維層 ２ｂ・・・内側部ガラス繊維層 ３・・・固形耐火材中央部の溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 耐火材層上に無機繊維層を載置してなる２層構成の片面
   溶接用裏当材において、無機繊維層の長手方向中央部を
   重量％で５ｊＯ２；　４０〜７ｏチｈ　ＺｒＯ２；　５
   〜２５％Ｉ　Ｎａ２Ｑ及び／又はに２０　；　７〜２ｓ
   　％＊Ａｚ２ｏ３：０．８％以下を含有するガラス繊維
   とし、がっ、その長手方向両側部を５ｉｏ２；４ｏ〜７
   ｏチ、Ａｔ２ｏ３；　１０〜３０％　、　ＣａＯ及び／
   又はＭｇＯ；７〜２５％　　を含有するガラス繊維で構
   成する事を特徴とする片面溶接用裏当材。