JPS61222683A - 狭開先潜弧溶接方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、板厚３０〜１２０１１１程度の厚鋼板を、多
層盛溶接する場合の耐溶接欠陥性を損なわずに、高能率
で経済性のすぐれた狭開先潜弧溶接方法に関するもので
ある。

（従来の技術） 狭開先潜弧溶接方法は、能率および経済性のす≦°れた
溶接施工法として注目されて来ており、実際の溶接施工
に積極的に採り入れられている。

しかしながら、これら狭開先潜弧溶接方法は、Ｕまたは
Ｉ型開光を用いる関係上、極厚鋼板の溶接の場合には、
開先断面積の減少による溶接材料、工数の節減効果が太
きいが、板厚１２０ｆｉ程度までの厚鋼板の場合には、
開先加工費が高価なわりに１、開先断面積の減少量が少
な（、狭開先化の効果が不十分であった。また、これら
はＸ型に近い開先内での溶接であるのでスラグは（離性
を良（するため、溶接条件が全ノソスにわたって、かな
り限定される等の問題点がある。

そこで、本発明者らは先に、特開昭５７−５８９８２号
公報において、開先加工が容易なＶ、ＹあるいはＸ型開
先を用いる厚鋼板の狭開先潜弧溶接方法について提案を
行なった。

これは開先内に溶加材を散布して、耐高温割れ性、アー
クの安定化、溶は込みラインの均一化を計ったものであ
る。しかし、バッキングパス側（以下ＢＰ側という）第
１層目の溶接金属底部に、未溶融部が形成されることか
ら、フイニツシンクパス側（以下ＦＰ側という）の裏は
つりは、ＢＰ側未溶融部まで行う必要があり、裏はつり
に要する時間が多大となるばかりでなく、裏はつりが深
くなることから、開先断面積をも大きくする結果となっ
ていた。

また、この提案では裏はつりを行なわずに、ＦＰ側より
の溶接による溶は込みによって、未溶融部を溶融除去す
ることが可能であるが、ワイヤねらい位置のずれ、アー
ク変動等により、未溶融部を完全に溶かしきれない場合
もあるなどの問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、開先加工費の安価なＹまたはＸ型開先
を用いる狭開先潜弧溶接方法における以上のような問題
点を解消し、ＦＰ側の裏はつりも浅（てすむなど、より
経済的、能率的な狭開先潜弧溶接方法を提供することに
ある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の要旨とするところは、ＹもしくはＸ型開先部を
多層盛溶接するに際し、開先角度３０’以上、５０°未
満として、電極間距離を４０〜８０ｆｉの２電極で、先
行電極および後行電極の電流電圧を下記の範囲とし、溶
接速度を３０〜６００１６７ｍ、溶接入熱量を３０〜ｓ
　５　ＫＪ／ｍなる溶接条件で、少なくともＢＰ側第１
層目の溶接をすることを特徴とする狭開先潜弧溶接方法
にある。

（１）　ＡＴ／ＡＬ　＝０．６５〜０．８５（４）　　
ＶＬ　十ＶＴ　＝　４８〜５６但し ＡＬ：先行電極電流（Ａ） へＴ：後行電極電流 ■Ｌ：先行電極電圧（Ｖ） ｖＴ：後行電極電圧 ＤＬ＝先行電極ワイヤ径（■） ＤＴ：後行電極ワイヤ径 本発明は、前記問題点を解決するため、特にＢＰ側第１
層目の溶接条件について詳細に検討した。従来Ｙまたは
Ｘ型開先の多層盛溶接では、一般的に第１層目に生ずる
高温割れを防ぐため、広い開先でかつ低電流、低速度で
能率を犠牲にした単電極溶接が行なわれている。

本発明者らはまず、従来同様単電極で、低電流、低速度
の条件で、開先角度を狭くして検討した結果、歩溶融部
が残ることがわかった。

未溶融部を残さないよう比較的高電流で溶接すると、ビ
ード形状が凸状となるとともに、高温割れが発生する。

それを防止するため、高電圧にすると、ビード形状は良
くなるもののスラグ量が多くなり、スラグは（離性が悪
くなるとともに、未溶融部も残った。また、比較的低電
流で低電圧にすると、未溶融部は残らないものの、ビー
ド形状が凸状となり、これによる高温割れが発生するな
どの問題があることがわかった。

そこで電極数を２電極とし、先行電極で未溶融部が残ら
ないように溶は込みを出し、そのために高温割れが発生
するのを後行電極で再溶融除去して消すと同時に、ビー
ド形状およびスラグはく離性を良好とする溶接方法につ
いて種々検討した。

その結果、まず、電極間距離を６０ｆｉ程度とすること
、そして後行電極の溶接電流（以下ＡＴという）を先行
電極の溶接電流（以下ＡＬという）の７５％程度にする
こと、また特に両電極の電圧を従来性なわれていた電圧
より大幅に低くすること、および溶接速度、溶接入熱量
をある範囲にすることにより、ビード形状、スラグはく
離性が良好で高温割れがなく、かつ未溶融部が残らず、
ＦＰ側の裏はつりの深さが浅くできるＢＰ側第１層目の
溶接方法を見い出し、本発明をなしたものである。

（作用） 以下本発明について詳細に説明する。

まず、開先角度を３０°以上、５０’未満としたのは、
３０°未満では開先角度が挾ますぎ、未溶融部が残る。

また逆に５０°以上であると、開先断面積が大となり、
狭開先化による経済、的効果が減少する。

次に、電極間距離を４０〜８０ｍ１とした点であるが、
これは先行電極による溶接金属が凝固する直前の位置に
後行電極を配置し、先行電極により発生した高温割れを
後行電極で再溶融除去し、消して行くとともに後行電極
により形成されたビード自体にも高温割れを発生させず
、アークを安定に保ち、ビード形状を良好にするという
点で必要条件となる。

電極間距離が４０１１１１未満であると溶融プールが１
プールとなり、凝固後の柱状晶が１つになることから、
単電極で溶接した場合同様高温割れが発生する。

逆に電極間距離が８０１１１超になると、溶融プールが
２プールとなり、後行電極による溶は込みが浅くなるこ
とにより、先行電極で発生した高温割れを、後行電極で
再溶融除去し消して行くことが出来なくなるとともに、
先行電極により生成されたスラグが固化し始めるので、
後行電極のアークが不安定となり、アンダーカットやス
ラグ巻込み欠陥も発生する。

また、先行電極電流なＡＬ、後行電極電流をＡＴとした
場合、ＡＴ　／　ＡＩ、　＝　０．６５〜０．８５とし
たのは、０．６５未満ではＡＴが低くすぎ、先行電極に
より発生した高温割れを再溶融し消すことが出来ない。

逆に０．８５超ではＡＴが高すぎ、先行電極により発生
した高温割れは再溶融し消えるものの、後行電極による
高温割れが発生するようになる。

さらに、先行電極電圧（以下ｖＬという）および後行電
極電圧（以下ｖＴという）を、先行電極使用ワイヤ径（
以下ＤＬという）、後行電極使用ワイヤ径（以下ＤＴと
いう）およびＡＬ、ＡＴにより、各々のは、ＤＬ、ＤＴ
およびＡＬ　、　ＡＴを糧々かえて実験的に求めた関係
である。すなわち、 くなり、未溶融部が残るとともに、スラグ量が多くなり
、後行電極のアークが不安定となる。

ットが発生するとともに、スラグ量が多くなり、スラグ
はく離性が不良となる。好ましいＶｌ−ｓ　ＶＴＯ値の
例を示すと、第１表のごとくになる。

第　　１　　表 ＶＬ＋Ｖ、＝４８〜５６としタノハ、４８未満ではビー
ドが凸状となり、これによる高温割れが発生する。逆に
５６超ではスラグ量が多くなることと、アンダーカット
が発生することによりスラグはく雌性が不良となるとと
もに、未溶融部が残るようになる。

溶接速度は３０〜６０（至）７膳である必要がある。

３０ｏｓ／＝未満であると、先行電極による溶融金属が
溶接進行方向に先行し、アークがその溶融金属上に発生
することから溶は込み深さが得られず、開先底部に未溶
融部が残る。逆に６０ｔｓ／−超になると、後行電極に
より形成されたビードに高温割れが発生する。

溶接入熱量は、先行電極と後行電極の合計で３０〜５５
　ＫＪ１０３１である必要がある。３０ＫＪ／ｍ未満で
あると、アークが開先底部にとどかず未溶融部が残る。

逆に５５　ＫＪ１６ｍを超えると、アンダーカットが発
生するとともにスラグ量が多（なりスラグはく離性が不
良となる。

また、当然のことながら、ＢＰ側第２層目以後およびＦ
Ｐ側も、第１層目と同−条件で溶接可能であるが、ＢＰ
側第１層目のように、溶は込み深さを得る必要がないこ
と、および耐高温割れ性もほとんど考慮する必要がない
ことより、従来より行なわれている単電極および２電極
の条件で施工できるヵ なお、本発明に用いるフラックスとしては、溶接電圧が
低くてもアークが安定することと、ビード形状およびス
ラグはく離性が良好である必要があり、主成分として、
重量％で５ｉＯｚ　：　１０〜２４％、Ａ４０ｓ　：８
〜３０％、金属弗化物：５〜１６％、ＣａＯ：　１０〜
３０％、ＭｇＯ：　１５〜３５　％、金属粉１５％以下
でかつ、とくに低溶接電圧条件でアークの安定性の点よ
り、前記組成の他に、金属炭酸塩をＣｏｔ換算値で、３
．５〜１２％添加されている焼成型７ラツクスであるこ
とが好ましい。

（実施例） 以下に、本発明を実施例により具体的に説明する。

第２表に示すフラックスＦ−１およびＦ−２を第３表に
示すワイヤＷ−１およびＷ−２と組合せ、第１図および
第２図に示す形状の開先な用いて、第４表に示す板厚５
Ｑ１ｍｌ、７５１１１１の５Ｍ５０Ｂ鋼および板厚１０
０ＷのＡ３１６Ｇｒ７０鋼を、第５表に示すそれぞれの
溶接条件により、ＢＰ側第１層目の溶接を行った。

ビード表面に高温割れやアンダーカットがなくスラグは
（離性の良好であったものにつきＢＰ側第１層目に使用
した同一ワイヤで、先行電極５００〜７００Ａ１２６〜
３０ｖ、後行電極４５０〜７００Ａ。

２６〜３２ｖ、溶接速度３０〜６０ｃＭＩ／―、溶接入
熱量３５〜４５　ＫＪｌｏｌｌｋ　、電極間距離１０〜
８０１Ｅｌｌの２電極の溶接条件で多層盛溶接をした。

また、ＦＰ側の溶接に際しては、ＢＰ側開先底部までア
ークエアーガウジングを行い、未溶融部の有無を調べ、
未溶融部の残つ【いない試験体につき、ＦＰ側をＢＰ側
の第２層目以後の溶接条件と同一条件で多層盛溶接し、
Ｘ線透過試験により継手の健全性を確認した。

なお、ＢＰ側第１層目に高温割れが発生したり、アンダ
ーカットが発生しスラグはく離性が不良で、以後の溶接
を中止した試験体についても、アークエアーガウジング
にて未溶融部の有無を調べた。

さらに未溶融部のない試験体で、表面に高温割れのなか
ったものは、Ｘ線透過試験を行い、高温割れの有無も調
べた。

それらの結果を第５表に示す。すなわち、本発明法に基
づ（試験例１．２．３．４．５および６は、高温割れや
アンダーカットなど溶接欠陥がなく、スラグは（離性も
良好で、未溶融部がな（、溶接パス数も少ないなど、極
めて経済的で健全な溶接継手が得られた。

これに対し、比較例中試験例７は、開先角度が狭いため
未溶融部が残った。試験例８は、開先角度が広いため溶
接欠陥や未溶融部はなかったものの、溶接パス数が多く
能率および経済性が劣る。

試験例９は、溶接入熱量が高いため、アンダーカットが
発生し、スラグはく離性が悪くなった。また、ＡＴ／Ａ
Ｌが小さいため、Ｘ線透過試験で高温割れが見られた。

試験例１０は、ＡＴ／ＡＬが太きいため、ビード表面に
高温割れが発生した。また、ｖＴが高いため、アンダー
カットが発生しスラグは（離性が悪かった。試験例１１
は、電極間距離が短いため、ビード表面に高温割れが発
生した。またＶＩ、が高いため未溶融部が残った。

試験例１２は、ＶＬ　＋　ＶＴが低いため凸ビードとな
り、ビード表面に高温割れが発生した。また、溶接入熱
量が低いため、未溶融部も残った。試験例１３は、ｖＬ
＋ｖＴが高いため、アンダーカットが発生し、スラグは
く離性も悪かった。また溶接速度が早いため、ビード表
面に高温割れが発生した。

試験例１４は、電極間距離が長いため、アークが不安定
となり、アンダーカットも発生した。また、Ｘ線透過試
験で高温割れが見られた。試験例１５は、溶接速度が遅
いため未溶融部カを残った。

第　　２　　表 第　　３　　表 第　　４　　表 （発明の効果） 以上、本発明法を用いることにより、３０〜１２０關程
度の厚鋼板を溶接諸欠陥の発生がなく、能率的、経済的
に溶接することが可能で、溶接コストの低減が期待でき
、本発明の工業的価値は極めて高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は実施例に用いた開先形状を示す説
明図である。 ｔ：板厚　　　　　　θＢ：ＢＰ側開先角度ｔ＋　、　
ｂ　：開先深さ　　θｒ：ＦＰ側開先角度ｔ、：ルート
フエイス　　Ｇ：ガウジング形状ｔ４ニガウジ／グ深さ 第１図 第２図 （８，）“ 手続補正書（自制 昭和６０年４月２６日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＹもしくはＸ型開先部を多層盛溶接するに際し、開先角
   度３０°以上、５０°未満として、電極間距離を４０〜
   ８０ｍｍの２電極で、先行電極および後行電極の電流、
   電圧を下記の範囲とし、溶接速度を３０〜６０ｃｍ／ｍ
   ｉｎ、溶接入熱量を３０〜５５ＫＪ／ｃｍなる溶接条件
   で、少なくともバッキングパス側第１層目の溶接をする
   ことを特徴とする狭開先潜弧溶接方法。 （１）Ａ＿Ｔ／Ａ＿Ｌ＝０．６５〜０．８５ （２）Ｖ＿Ｌ≦Ａ＿Ｌ／２０・Ｄ＿Ｌ＋２０ （３）Ｖ＿Ｔ≦Ａ＿Ｔ／２０・Ｄ＿Ｔ＋２２ （４）Ｖ＿Ｌ＋Ｖ＿Ｔ＝４８〜５６ 但し、 Ａ＿Ｌ：先行電極電流（Ａ） Ａ＿Ｔ：後行電極電流 Ｖ＿Ｌ：先行電極電圧（Ｖ） Ｖ＿Ｔ：後行電極電圧 Ｄ＿Ｌ：先行電極ワイヤ径（ｍｍ） Ｄ＿Ｔ：後行電極ワイヤ径