JPS59229289A - 低温用鋼の横向溶接方法 - 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、低温用鋼の横向溶接において健全な溶接部を
高能率に得ることのできる方法に関し、詳細に杜片面横
向溶接又はガウジング省略両面横向溶接を行なうに当シ
、ＴＩＧ溶接法と潜弧溶接法の各長所を有効に利用して
良い結果を得ようとするものである。

潜弧溶接法は最も能率的な溶接法の一つとして広範囲に
利用されておシ、その適用対象鋼は軟鋼、高張力鋼、ア
ルミキルド鋼、低Ｎｉ含有鋼、９％Ｎｉ鋼、低合金鋼、
ステンレス鋼等多岐に亘っている。又その高能率性の特
長を更に広範に利用する目的で単に下向姿勢のみならず
横向姿勢へ応用する技術も開発されておシ、例えばＬＰ
ＧタンクやＬＮＧタンクの内槽側板の横シーム溶接への
適用例が知られている。

ところが横向姿勢による潜弧溶接の場合は、技術的に杜
集施可能となったけれどもその特殊姿勢によってもたら
される・色々な問題が発生し、特に低温用鋼の横向溶接
では、溶接部性能並びに溶接作業能率の両面で欠陥が指
摘されている。即ち横向姿勢溶接の場合は下向姿勢のと
きに比べて溶融面と重力作用面の不均衡がある為に溶造
みが浅くなるという傾向がある。その為例えば両面横向
溶接における表面側溶接後のルートフェース除去ガウジ
ングを必要以上の深さまで行なわなくてはならず、作業
時間という面での不経済に見舞われる。

又溶接ビードの外観を整える為には勢い低電流・高速度
溶接（低入熱溶接）とならざるを得す、溶造が更に浅く
なってくると共に、フラックス分解ガスのまき込みや高
温割れ等の溶接欠陥につながり易く、この面からもガウ
ジングを深くしなければならないという要請が生じ、前
記不経済性は回避できない問題となっている。尚ガウジ
ングを深くしなければならないことによる問題は前記不
経済性に止まらず、裏側溶接時のビード形状がなし型に
なって高温割れ、融合不良、更にはスラグまき込み等の
溶接欠陥を発生させる原因ともなっている。

この様なところから全ての欠陥をガウジング作業に結び
付け、既に下向潜弧溶接法で実用化されている片面溶接
法或はガウジング省略両面溶接法をそのｉｔ横向潜弧溶
接に転用することも考えられる。しかしながら低温用鋼
の横向潜弧溶接の場合は、生成スラグの為に裏波ビード
の形成が不良になシ、又ルートギャップを形成した場合
には高温割れ感受性が高まるという問題が派生し、終局
のととるガウジング作業の省略はできなくなってくる。

本発明はこの様な事情を憂慮してなされたものであって
、高能率な潜弧溶接法を利用するという基本設計の下で
ガウジング作業を省略するととのできる様な横向溶接方
法の提供を目的とするものである。

上記目的を達成するに至った本発明の低温用銅横向溶接
方法とは、初層部をＴＩＧ溶接で形成し以後の層を潜弧
溶接によって形成する点に第１の要点が存在するもので
あ）、第２の要点は該ＴＩＧ溶接の溶接条件を下記の如
く設定した点に存在する。

開先角度（０）：２５〜７０’ ルートギャップ（Ｇ　）；２〜８ｍｍ 溶接速度（Ｓ　）　：　５〜３０ｃｍ／ｓｉｎ溶接電流
（Ｉ　）？　２００〜５００Ａワイヤ送給量（Ｗ）　’
　１０〜７０　ｇ／ｗｉｎ単位長当りの溶着金属量４）
７次式 ％式％ 即ち本発明は開先内の初層部をＴＩＧ溶接することによ
って裏波ビードを形成しているので、横向であっても片
面溶接が可能であシ、又両面溶接に際しては裏側溶接を
前記ＴＩＧ溶接層の上へ直接性なうことができるために
ガウジングの省略が可能となった。従って次層以後の溶
接は高能率な潜弧溶接の適用によって積層していくこと
が可能となシ、従来潜弧溶接法を初層部から適用するこ
とによってガウジング作業を不可避とし、該ガウジング
の実行によって溶接欠陥を招き更に作業能率の低下を招
いていたという問題を一気に解消することに成功した。

以下本発明において各要点を設定した理由を説明する。

まず初層部の溶接手法としてＴＩＧ溶接を採用したのは
、同法が可視アークであって、潜弧溶接法の場合と異な
シアークや溶融池の監視が容易であると共に、開先ルー
トギャップの変動に対する追従が容易である等といった
特長があシ、初層部の溶接金属を完壁な状態で仕上げる
ことができるからである。

しかしながらＴＩＧ溶接法であっても、ただこれを漠然
と実施しているだけであると、該初層部において高温割
れや融合不良等の溶接欠陥が発生し易いことが判明した
。そこで溶接条件について検討を重ね、溶接欠陥のない
溶接継手を確保し、且つ経済的にも不利益でない様な条
件を見出した。

以下各論的に説明する。

開先角度（θ）：２５〜７０゜ ２５°未満のときは高温割れが発生しゃすく、又その後
で行なう潜弧溶接段階でスラグの巻込み欠陥を発生する
原因にもなる。一方７０°を越える場合は溶接パス数が
いたずらに増加して非能率且つ不経済であると共に、ビ
ード外観も悪くなってくる。

２ｍｍ未満であると裏波ビードが不安定となり、融合不
良も発生し易くなる。一方８ｍｍを越えると開先断面積
の増大につながり、パス数の増加による非能率・不経済
を招き、又ビード外観が悪くなる。

５　ｃｍ　／　ｓｉｎ未満では溶接作業能率の上で問題
があシ、又ビード外観も却って悪くなるという欠陥があ
る〇一方３０　ｃｍ　／　ｍを越えると溶融池の性状が
不安定になるという状況が生じ健全なビードが形成され
ず、更に高温割れ感受性も高まってくる。

２００Ａ未満の時は溶加ワイヤの溶融が不十分であると
共に溶融池の攪拌も不十分になるから溶造不良欠陥が発
生する。一方５００Ａを越えると溶融池の表面流が活発
となシアンダーカットを生じ、ビード外観が悪くなる。

１０ｇ／ｍ未満であると溶着金属量の不足によって裏波
ビードが不十分と外シ、且つ高温割れ感受性も増加する
。一方７０　ｇ　／　ｉｎを越えると溶接電流が不足し
た場合と同様な状態となシワイヤの溶融が不十分となっ
て融合不良等の溶接欠陥を招く。

Ｗ　。

単位長ａｂの溶着金属量（百）・ 今まで述べた一般的施工条件を順守し、且つＴＩＧ溶接
における通常溶接電圧（約８〜１６ｖ）の下でＴＩＧ溶
接を行なえば、一応所期の目的は達成され良好な初層溶
接金属が得られるが、溶接線方向に見た単位長当シの溶
着金属量（百）を開−先のルートギャップに応じて管理
することによって上記効果がよ）確実となシ、健全な初
層溶接金属が確保されることを知った。即ち■で示す様
にルートギャップの比較的小さい場合と■で示す様比較
的大きい場合に分けて考えることができ、夫夫併記した
様な範囲内に収まることが必要である。

そして上記範囲の下限を下回わったときは高温割れ感受
性が増大し、又次層の潜弧溶接段階で溶は落ち事故を起
こすことがある。一方上記範囲の上限を上回わったとき
は融合不良発生の危険がある。

尚上記範囲を示す不等式では、溶接電流（Ｉ）が高まる
につれて溶着金属量（Ｗ）の上限値が低下することが表
わされているが、これは溶接電流（Ｉ）が高くなるにつ
れて適正最小溶接速度値が大きくなることを反映したも
ので、結局ルートギャップが小さく且つ溶接電流が大き
い場合には単位長当シの溶着金属量を少なくすることが
望まれ、ルートギャップが大きく且つ溶接電流が小さい
場合には単位長さあたシの適正溶着金属量は多めにシフ
トしてくる。

以上述べた様な各種条件に従って初層のＴＩＧ溶接を完
了しておけば、次層以後の潜弧溶接については汎用の施
工条件に従うだけでよく特別な条件を付加する必要性は
ない。

尚本発明は片面溶接及びガウジング省略両面溶接のいず
れにも適用されるが、適用の区別については、板厚を基
準とするのが良く、板厚が１６ｍｍ以下の場合は片面溶
接を行ない、それを越える場合はガウジング省略両面溶
接を行なうのが好ましい。

本発明は上記の様に構成されているので、低温用鋼の横
向溶接に際して、片面溶接では良好な裏波ビードが形成
され、又両面溶接では裏側のガウジングを省略して直接
潜弧溶接による積層を行なうことが可能になった。即ち
健全な溶接継手を高能率に得ることができる様になった
。

以下本発明の詳細な説明する。

第１表〜第３表に示す溶接材料を用い、ＪＩＳＧ３１２
７，５Ｌ９Ｎ６０に該当する１２ｍｍｔ及び２５ｍｍｔ
の９１Ｎｉ鋼を夫々横向溶接した。試験板の開先形状は
第１図及び第２図に示すが）前者は片面溶接、後者はガ
ウジング省略両面溶接とした。尚潜弧溶接用フラックス
については、第３表の原料を混合し珪酸ソーダ水溶液を
加えて混練した後４００℃で乾燥焼結した。

（以下余白） ・ 第　　　１　　　表 （重量％） 第２表 第３表 （重量％） 第４表に開先形状、第５表にＴＩＧ溶接の条件でＴＩＧ
溶接部の性能、第６表に潜弧溶接の条件と潜弧溶接部の
性能を夫々示す。

第　　４　　　弗 第　　５　　表　（つづき） 第　　６　　表　（つづき） 試験Ｎｌｌ〜１０はＴＩＧ溶接部及び潜弧溶接部共に継
手性能は良好であシ、又溶接作業能率においても問題は
なかった。

試験ｍ１ｌｔｉＴＩＧ溶接電流が少ない為融合不良部が
発生した。

試験Ｎ１１２は単位長ａｂの溶着金属が不足しＴＩＧ溶
接部で高温割れが発生すると共に潜弧溶接に際して溶は
落ちが見られた。

試験階１３は単位当シの溶着金属が多い為ＴＩＧ溶接部
で融合不良が発生した。

試験１Ｎ＆１１４はＴＩＧ溶接電流が高い為ＴＩＧ溶接
部が凸形となシアンダーカットが発生した。又それに伴
って潜弧溶接部にスラグの巻き込みが見られた。

試験Ｎｌ１１５はＴＩＧ溶接電流が少ない為裏波ビード
が不良であった。

試験Ｎ［Ｌｉ２は単位長当シの溶着金属が少なく高温割
れが発生した。

試験ｔＪｎ１７は単位長当シの溶着金属が多い為融合不
良を招いた。

試験Ｎ［１１８はＴＩＧ溶接電流が高く凸ビードになる
と共に潜弧溶接時にスラグの巻き込みが認められた。

試験Ｎｎ１９は開先角度が小さい為ＴＩＧ溶接上の問題
はなかったが潜弧溶接部にスラグの巻き込みとプムーホ
ールの発生があった。

試験階２０は開先角度が過大である他は問題がなく継手
性能上の重大欠陥は認められなかったが、潜弧溶接時の
パス数が増大し非能率的であった。

試験Ｎ１１２１はルートギャップが狭ぐ裏波ビードが不
良であった。

試験Ｎｌ１２２はルートギャップが広い他は問題がなく
継手性能上の重大欠陥は認められなかったが、試験Ｎα
２０と同様潜弧溶接が非能率的であった。

試験Ｎα２３は溶接速度が遅く凸ビードになった。

試験Ｎ１２４は溶接速度が過大であシ、試験ＮＣＬ２５
はワイヤ送給量が少なくなシ、夫々ＴＩＧ溶接部に高温
割れが発生した。

試験阻２６はワイヤ送給量が多く融合不良が発生した。

次に試験陽２，７を例にとシ、対照例としてルートギャ
ップが零で初層部から）最終部までを全て潜弧溶接した
場合（ガウジング作業あシ）の夫夫について、溶接作業
全所要時間を比較したととる、第３図に示す様な結果が
認められた。尚第３図において試験陰２′は試験Ｎｎ２
に対応し、試験陰τは試験Ｎｎ７に対応するものである
。第３図から明白な様にアークタイムそのものは本発明
が心もち長いが、ガウジング作業のない分だけ全所要時
間が大巾に減少している。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は試験片の開先を示す説明図、第３図は本発
明の高能率性を示すグラフである。 出願人　　株式会社神戸製鋼所 同　　　石川島播磨重工業株式会社 区 Ｑワ ？　　　　　　　　　　　　り 巳 間脳砦巨　（宙垣＼り

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 低温用鋼の片面横向溶接又はガウジング省略両面横向溶
   接を行なうに当り、初層部はＴＩＧ溶接によって形成す
   ると共に以後の層は潜弧溶接によって形成することとし
   、特に前記ＴＩＧ溶接を下記争件で行なう様にしたこと
   を特徴とする低温用鋼の横向溶接方法。 開先角度（θ）：２５〜７０゜ ルートギャップ（Ｇ）２２〜８ｍＩｎ 溶接速度（Ｓ　）：　５〜３０ｃｍ／ｍ溶接電流（Ｉ）
   ？２００〜５００Ａ ワイヤ送給量（Ｗ）！　１０〜７０　ｇ　／ｉｓ単位長
   当シの溶着金属量（百）２次式