JPS61132270A - 薄肉管の溶接方法 - Google Patents

薄肉管の溶接方法

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JPS61132270A
JPS61132270A JP25450584A JP25450584A JPS61132270A JP S61132270 A JPS61132270 A JP S61132270A JP 25450584 A JP25450584 A JP 25450584A JP 25450584 A JP25450584 A JP 25450584A JP S61132270 A JPS61132270 A JP S61132270A
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pipe
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walled
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杉崎 勉
Atsushi Komatsu
篤 小松
Hiroyuki Yamamoto
博幸 山本
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
    • B23K33/004Filling of continuous seams
    • B23K33/006Filling of continuous seams for cylindrical workpieces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/02Seam welding; Backing means; Inserts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、薄肉部材の溶接方法およびその溶接方法に
使用される薄肉部材の開先形状に関する。
〔発明の技術的青票とその問題点〕
発電プラントや石油プラント等の低圧流体用配管には、
炭素鋼、低合金鋼またはステンレス鋼等の薄肉配管が用
いられる。そして、これらの薄肉配管を突合せ溶接する
場合に、作業能率の向上等の観点から、−回の溶接工程
で溶接を完了させる単一バス溶接法が採用される傾向に
ある。
しかしながら、薄肉管の開先を■形彫状として突合せ溶
接を行ない、溶接中に溶接棒を供給することなく単一バ
スぐ溶接する場合には、溶接箇所によっては、重力等の
関係で・溶接ビードに不具合が生ずることがある。
つまり、第4図(A>に示すJ:うに、薄肉管1の端部
を突き合せてその周囲を溶接した場合、同図(A/にお
ける左右位置の溶接ビード3は、同図(B)に示すよう
に管外側が薄肉管1の母材5と而−となり、管内側に余
盛が形成されて好適となる。また、同図(A)における
下部の溶接ビード7も、同図(D)に示すように、管内
側が薄肉管1の母材5と而−となり、管外側に余盛が形
成されて問題はない。ところが、同図(C)に示J゛よ
うに、薄肉管1の上部の溶接ビード9では色外側に窪み
10が生ずることとなる。
この窪み10の発生は、第5図に示すように、薄肉管の
板厚t、溶接ビード9の平均幅す、管内圧力P 、管外
圧力P1、溶接ビードの重量W(=ρgtb)、溶接ビ
ード9の任意の曲面が曲率中心に張る角2θとすれば、
これらの間に2crsinθ+P2<ogt b+F’
1−−−−−− (1)なる関係が成立しているからで
ある。ちなみに、窪みの発生しない溶接ビード3.7で
は、上記諸量の間に 2σsinθ+P2≧ρgtb+P1− (2)が成立
する。
このような窪み10が発生すると、その部分の強度が著
しく低下するので。溶接棒を供給して再度溶接をし、そ
の窪みを修正する必要がある。そのため、新たな作業が
付加されて、溶接作業の作業能率が低下り−るという問
題点が生ずる。
そこで、このような窪み10の発生を防止するために、
第1式の管内圧力P1を上昇させて、第2式を満たすよ
う圧力調整することが考えられる。
しかしながら、現実には、単に圧力調整を行なうだけで
は、溶接ビードの窪みを消失させることができない。
また、他の方法として、第6図に示すように、薄肉管1
の溶接部に予めフィラーリング11を配置没し、溶接時
には、母材とともにこのフィラーリング11をも溶融さ
ぼることが提案されている。
ところが、この溶接方法では、溶接部の開先をフィラー
リング配設用に加工しなければならず、開先加工時間が
増大づるとともに、フィラーリング自体の加工時間をも
考慮しなければならない。また、フィラーリング11が
配設されることから、薄肉管溶接部の開先合せが煩雑と
なり、時間を要する。さらに、開先およびフィラーリン
グ11の加工精度が低い場合に讐、溶接ビードに欠陥が
多発する等の欠点がある。
溶接ビードの窪み10を防止するさらに他の方法として
、第7図に示すように、溶接ずべき両λ9肉管1の端部
を曲げ加工して突き合せ、曲げ加工された曲げ端部13
を溶融させて溶接する方法がある。しかしこの方法では
、管端を曲げ加工するための加工時間が必要になるとと
もに、曲げ加工精度が低い場合には、両薄肉管1の突合
せ精度が著しく低下づる恐れがある。そのため、比較的
厚い管ではこの方法を適用することができない等の問題
点がある。
〔発明の目的〕
この発明は、上記事実を考慮してなされたちのであり、
溶接ビードに窪みを生じさせることなく、かつ溶接作業
能率の高い薄肉部材の溶接方法および薄肉部材の開先形
状を提供することを目的とする。
〔発明のR要〕
上記目的を達成するために、この発明に係る薄肉部材の
溶接方法は、開先に突部が設けられた薄肉部材を相互に
接合させ、アークの照射される接合部表面側圧力を裏面
側圧力以下として、上記突部を含めた開先を溶融させ、
両薄肉部材を溶接するものであり、また、この発明に係
る薄肉部材の開先形状は、薄肉部材の開先でアークの照
射される側に突部が設けられたものである。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明づる。
薄肉部材としての薄肉管を突合せ溶接するに際しては、
第1図に示すように、まず、溶接ずべき薄肉管21の■
形間先23の外周に突部25を設りることから始める。
この突部25は、薄肉管21の接合部の突合せ精度を高
めるために施されるシーニング加工時に、薄肉管素管2
7の切削けを管端部で少なくすることにより形成される
。その際、突部25の外径は、シーニング加工前の薄肉
管素管27の外径以下に、また、突部25の幅Wは、シ
ーニング加工後の薄肉管21の肉厚を以下(それぞれ設
定される。
例えば、薄肉管の外径dが31.8#、その肉厚tが2
 5#lII+の場合には、突部25の突部高さhは0
.5m以下に、また突部幅Wは2.0INR以下にそれ
ぞれ設定される。突部高さhを0.5m以上にすると薄
肉管21の内面が溶は込み不良となるからである。また
、突部幅Wを2.0m以上にすると、溶接時に突部25
に溶融しない部分が残り、溶接修了後その残留突部を切
削しなければならないからである。
次に、このように形成された薄肉管1を突き合け、薄肉
管内部に不活性ガスを封入し、管内外に圧力差を生じざ
U”る。薄肉管内部は不活性ガスの封入により、約0 
、5〜2 、0 Kfi / ci Gに設定される。
この管内部圧力は、トーチからのアークの照射による入
熱量によって調節し、入熱量が大きい場合には内部圧力
を大きくする必要がある。第5図において、入熱量が大
きくなると、溶融状態の溶接ど−ドの幅すが広がり、そ
の結果、表面張力σが小さくなり、溶接ビードの軍団ρ
gtbが増すので、薄肉管21の上部溶接箇所における
溶融状態の溶接ビードを上方に押し上げるためには、前
述の式(1)(2)から管内圧力P2を増大させる必要
があるからである。
このように、薄肉管21を互いに突き合せ、薄肉管内部
圧力を上界させた状態で、トーチを用い、薄肉管21の
外側からティグ溶接やプラズマ溶接を行なう。これらの
溶接の際には溶接棒を供給することなく、単一パスで溶
接を終了する。
このような溶接によれば、薄肉管21の上部溶接箇所に
おける溶接ビード29は、突部25が溶融することによ
ってその体積が増し、しかも管内圧により押し上げられ
ることから第2図に示すように、管外側に適切な余盛ρ
が形成され、管外側の溶接ビード29面に窪みが生ずる
ことがない。
したがって強度の安定した溶接継手を(7ることかでき
、薄肉管21を溶接して形成された配管の品質の安定性
を向上させることができる。
さらに、溶接ビード29に窪みが生じないことから、単
一パスの溶接終了後、窪み修正用の溶接作業を施す必要
がなく、溶接作業の能率を向上させることがひきる。
次に、実験結果を示す。
実験では、外径d=31.8mm、肉厚計を2.5mの
薄肉管21を用い、そのI形開先23に突部高さfi=
0.3a+、突部幅W=1.5mの突部25を形成した
。さらに、このような薄肉管21を突き合せ、管内に8
ρ/l1linのイナートガスを月大して管内圧力を約
1.0h/ciGとし、溶接棒を供給することなく、単
一パスのディグ溶  −接を行なった。この実験の結果
、薄肉管21の上部溶接ビードの管外側に約0.3mm
の余盛E/J<i’Jられた。さらに、管内側の害波ビ
ードも荏みがなく均一で光沢のあるビードが(↓1られ
、良好な溶接継手を形成することができた。
第3図はこの発明に係る薄肉部材の開先形状の他の実施
例を示す一部断面図である。
第1図に示す実施例では、互いに接合する突部25の突
部幅Wが等しいものであったが、この第2図の実施例で
は突部31.33の突部Wt。
W2を異ならしめたものである。この突部幅W1゜W2
は、トーチからのアークにより突部31,33が全て溶
融するよう設定される。例えば、両突部31,33の突
部11ざh=0.5mとして、突部31の突部幅W1=
1.011m+突部33の突部幅W2〜2.0mである
。このような開先形状の薄肉管35を突き合せて、前述
の実施例と同様な溶接方法を施す。この場合にも、薄肉
管35の上部溶接箇所における溶接ビードに、窪みが生
ずることはなく、前記実施例と同様な効果を奏すること
ができる。
また、上記両実施例では、薄肉管内部にイナートガスを
供給する溶接につき説明したが、溶接条件によってはイ
ナートガスを供給することなく、薄肉管の突部の突部幅
W、突部高さhを変化させることで好適な溶接継手をi
3ることができる。
〔発明の効果) 以上のように、この発明に係るa9肉部材の溶接方法に
よれば、薄肉部材の開先に突部を設【ブで互いに接合さ
せ、アークの照射される接合部表面側の圧力を裏面側圧
力以下として上記突部を含めた開先を溶融させ、両薄肉
部材を溶接したことから、また、この発明に係る薄肉部
材の開先形状によれば、薄肉部材の開先でアークの照射
される側に突部が設【ノられたことから、薄肉部材の溶
接継手に好適な余盛高さの溶接ビードを確保しC1溶接
ビードの窪みの発生を防止することができるという効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る薄肉部材の開先形状の一実施例
を示す一部断面図、第2図はこの発明に係る薄肉部材の
溶接方法の一実施例を適用して形成された溶接継手の−
・部所面図、第3図はこの発明に係る薄肉部材の開先形
状の他の実施例を示す一部断面図、第4図(A)は従来
の薄肉管の溶接方法を適用して形成された配管の断面図
、第4図(B)、(C)、(D)は同図(A)における
B−B線、C−C線、D−D線に沿うそれぞれ溶接継手
の断面図、第5図は薄肉管の溶接ど−ドに作用する力の
均合関係を示す図、第6図、第7図は、従来の他の開先
形状を示す一部断面図である。 21・・・薄肉管、23・・・開先、25・・・突部、
29・・・溶接ビード。 出願人代理人  波 多 野   久 第1図 第2図 第3図 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、開先に突部が設けられた薄肉部材を相互に接合させ
    、アークの照射される接合部表面側圧力を裏面側圧力以
    下として、上記突部を含めた開先を溶融させ、両薄肉部
    材を溶接することを特徴とする薄肉部材の溶接方法。 2、薄肉部材が薄肉管であり、管内にイナートガスを封
    入して管内圧力を上昇させ管外側から溶接する特許請求
    の範囲第1項記載の薄肉部材の溶接方法。 3、薄肉部材を突き合せ、溶接時に溶接棒を供給するこ
    となく単一パスで溶接を行なう特許請求の範囲第1項ま
    たは第2項記載の薄肉部材の溶接方法。 4、薄肉部材の開先でアークの照射される側に突部が設
    けられたことを特徴とする薄肉部材開先形状。 5、開先はI形開先形状であり、そのアーク照射側縁部
    に突部が設けられた特許請求の範囲第4項記載の薄肉部
    材の開先形状。
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