JPS62173080A

JPS62173080A - 管の周溶接方法

Info

Publication number: JPS62173080A
Application number: JP1231086A
Authority: JP
Inventors: Hayao Jimichi; 早雄地道
Original assignee: Sumikin Spiral Pipe Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Spiral Pipe Co Ltd
Priority date: 1986-01-22
Filing date: 1986-01-22
Publication date: 1987-07-29
Also published as: JPH0556231B2

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炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼などの二管の端
面を突合せ、該突合せた部分を溶接する管の周溶接方法
に関するものである。

従来の技術第３図は管の周溶接方法の説明図であって、同図（イ）
はその側面図、同図（ロ）は（イ）のＡＡ矢視図、同図
（ハ）は（イ）のＢＢ矢視図、同図（ニ）は（イ）に溶
接を施した場合のＢＢ矢視図である。第３図（ハ）のよ
うに、二管（１）　（１）の端部を加工してそれぞれ開
先を設け、該開先を一定の間隙を介して突合せて数個所
を仮付は溶接をするか、二管（１）（１）を冶具に把持
させた後、アークを点弧するとともに二管（１）　（１
）を一体に回転してアーク溶接を行う。アーク溶接法と
しては被覆アーク溶接法、ガスシールドアーク溶接法が
用いられ、高合金鋼やステンレス鋼の管を周溶接する場
合にはガスシールドアーク溶接法であるＴＩＧ溶接法や
ＭＩＧ溶接法が一般に用いられる。アーク溶接法を行う
に際しては、まず開先の底部を十分に溶融して管の内周
に溶融金属を垂下させ、これを凝固させていわゆる裏波
（ＩＩ）を形成するための裏波溶接（３）を施し、つい
で肉盛溶接（４）を施すのが一般である。

発明の目的裏波溶接（３）によって完全な裏波Ｑ１１を安定的かつ
能率的に形成さ−せるための最適な溶接法はプラズマ溶
接法である。第２図はプラズマ溶接法の説明図で、同図
（イ）は置所面図、同図（ロ）は平面図である。プラズ
マ溶接法においてはプラズマアーク（５）が被溶接物（
７）を貫通してキーホール（５１）を形成し、該キーホ
ール（５Ｉ）に、該キーホール（５１）の周辺の溶融金
属が流入充填され、凝固してキーホール（５Ｉ）を閉塞
し、いわゆる溶接ビード（５２）を形成する。このよう
な方式の溶接法を適用する場合には溶接開始点であるプ
ラズマアーク点弧時および溶接終了点であるプラズマア
ーク消弧時にキーホール（５１）の周辺から該キーボー
ル（５１）に流入すべき溶融金属が不足してキーホール
（５１）が閉塞されないまま残存するので、被溶接物（
７）の両端にいわゆるタブ（図示せず）を仮設して、−
のタブ上から溶接を開始し、他のタブ上で溶接を終了し
た後、キーホール（５１）が残存するタブを除去する方
法が用いられる。しかしなからかかる方法はタブを仮設
することかできない周溶接には適用することができず、
従って従来、管の周溶接時の裏波溶接にはプラズマ溶接
を適用できないものとされていた。本発明の目的は管の
周溶接にプラズマ溶接の適用を可能ならしめ、プラズマ
溶接によって管の周溶接時の裏波溶接（３）を行い、も
って、管の内周に裏波θ１）を安定的かつ能率的に形成
させ、結局、品質のずぐれた管の周溶接継手が得られる
作業能率のすぐれた管の周溶接方法を提供するにある。

発明の構成本発明は上記目的をもってなされたものであって、開先
加工を施した二管の端面を突合せ、該突合せた部分と電
極との間にプラズマアークを点弧し、該点弧した部分に
キーホールが発生ずる直前に、前記二管を所定の周速を
もって一体に回転させて通常のプラズマ溶接を行い、前
記プラズマアークを点弧した突合せ部分が電極の直下に
回帰した後に溶接電流を減少させるとともに暫時前記回
転を継続した後、前記回転とは逆方向に前記二管を一体
に回転させて、前記溶接電流を減少させたトキに発生し
たピンホールをして電極の直下を通過せしめてから前記
二管を静止させ、溶加棒をプラズマアーク中に挿入して
クレータ−に溶融金属を充填した後、プラズマアークを
消弧してなる裏波溶接を施し、次いで該裏波溶接の外周
に通常の肉盛溶接を施すことを要旨とする管の周溶接方
法である。

本発明の一実施の態様を図にもとづいて説明する。第１
図は本発明の管の周溶接方法における裏波溶接の説明図
であって、第３図（ロ）に対応する図の一部拡大図であ
る。電極（２）を静止させて管（１）を図の右方または
左方に回転させるととｌ、Ｆ１管（１）を静止させて電
極（２）をそれぞれ図の左方または右方に回転させるこ
とと本質的に同じであるから、第１図にもとづいて以下
に述べる説明においては管（１１を静止させ、電極（２
）を図の左方または右方に回転即ち移動さぜることにす
る。第１図において破線で示す線は溶融金属の下底を示
し、その進行先頭部は電極（２）のほぼ直下にある。溶
融金属の下底は下方即ち管の内周に垂下し、電極（２）
が通過した後に凝固して裏波（１１）を形成する。裏波
溶接（３）を行うには第３図（ハ）と同様な開先加工を
施した二管（１）（１）を第３図（イ）と同様に突合せ
て、該突合せ部の数個所を仮付は溶接した後、第１図（
イ）に示すように突合せ部の一点である始点（１０）と
電極（２）との間にプラズマアークら）を点弧する。始
点（１０）はプラズマアーク（５）からの入熱により溶
融し、電極（２）を静止させておけば、遂にプラズマア
ークら）が管（１）を貫通してキーホール（５１）を発
生ずるに至るが、該キーホール（５１）が発生する直前
に電極（２）を第１図（ロ）のように図の左方へ所定の
速度をもって移動させて、以降、通常のプラズマ溶接を
行う。ことに所定の速度とはキーホール（５Ｉ）を発生
させながら完全な裏波ａＯを形成する通常のプラズマ溶
接を実施するのに適当な速度をいう。前記のように電極
Ｃ）の移動開始直後においてはキーホール（５１）を発
生ぜしめないから第１図（ロ）のように始点（ｌＯ）の
付近は裏波（１１）の形成か不完全である。電極（ロ）
の移動開始時期にキーホール（５１）が発生する直前と
するのは始点（１０）にキーホール（５１）が発生ずる
よりも十分に前の時期とすると、電極（２）か始点（Ｉ
■に回帰した後に電極（２）か図の左方へ移動すべき距
離か長くなり、キーボール（５１）か発生した後とする
と、キーホール（５１）が始点（１０）に残存すること
による。

前記のように電極（２）を第１図（０）の左方に所定の
速度をもって移動させ、通常のプラズマ溶接を行い、管
（１）の内周に完全な裏波０１）を形成させた後、電極
（２）は管（１）の突合せ部の周囲を一周して第１図（
ハ）のように図の右方から左方へと移動し来り、始点（
１■に回帰した後に、第１図（ニ）の中間点０乃の位置
で溶接電流を減″少させるとともに、暫時左方／＼の移
動を継続し、第１図（ニ）の中間点０３の位置に至る。

前記のようにプラズマ溶接は始点（１０）を右から左へ
通過した後も継続されるから、電極（２）の移動開始直
後における始点（１０）付近の裏波ｑＩ）の不完全部分
は、完全な裏波０１）に形成される。しかし、溶接電流
を減少させた中間点ｑδ付近にピンホール（１４１が発
生ずる。該ピンホール０４）は微細な針状の盲孔であっ
て、その主因は明らかでないが、キーホール（５１）へ
の該キーホール（５１）周辺からの溶融金属の流入不足
によるものと考えられる。

前記中間点θ］から電極（２）を第１図（＝）の左方か
ら右方へと逆行させ、ピンホール０４１を通過して第１
図（ホ）の終点０９に至り静止させる。

前記逆行の間にピンホール０４１０周辺の金層が溶融さ
れ、該溶融された金属か前記ピンホール０４１内へ流入
してピンポール０４を除去する。前記終点０９において
第１図（へ）のように溶加棒（６）をプラズマアーク（
５）中に押入して電極（２）の直下に生ずる溶融金属の
凹部であるいわゆるクレータ−ＯＤに溶加棒（６）から
溶融金属を滴下してクレータ−（６）を充填した後、プ
ラズマアーク（５）を消弧する。以」二をもって裏波溶
接（３）を終る。

次いで通常のＴＩＧ溶接等によって、前記裏波溶接（３
）の外周に肉盛溶接を施して管の周溶接を完成する。

実　　　　施　　　　例第１表の供試材である管に第２表の開先を設けて、二管
を突合せ、仮付は溶接をした後、第３表の条件でプラズ
マ溶接によって裏波溶接を施し、次いでＴＩＧ溶接を施
して管を周溶接したものの溶接部の全部分についてＸ線
透過試験をするとともに、母材ならびに溶接部から試験
片を切り出して機械試験を行い、引張り強さならびに衝
撃値を求めた結果を第６表に示す。前記プラズマ溶接を
施すにあたってはプラズマアーク点弧後１秒間経過した
ときに管を回転せしめて第３表のプラズマ溶接条件でプ
ラズマ溶接を施し、前記プラズマアークを点弧した突合
せ部分が電極の直下に回帰した後に溶接電流を１０ＯＡ
に減少させるとともに管の前記回転を１秒間継続した後
、逆転させて、前記溶接電流を１０ＯＡに減少させたと
きに発生したピンホールをおして電極の直下を通過せし
めてから管を静止させ、第４表の溶加棒をプラズマアー
ク中に挿入してクレータ−を充填した。またＴＩＧ溶接
を施すにあたっては第５表のＴＩＧ溶接条件で第４表の
溶加棒を用いて溶接を行った。

第　　１　　表供　　　　試　　　材第　　２　　表間　　先　　形　　状第　　３　　表プラズマ溶接条件第　　４　　表溶　　　　加　　　　俸第　　５　　表ＴＩＧ溶接条件、第６表試　　験　　結　　果第６表の結果から、本発明方法によって得た周溶接部の
欠陥は皆無であり、溶接部の機械的性質も母材部と同等
であることがわかる。また溶接部の外観、裏波の形状は
理想的であり、ビードの溶は込み状態はワインカップ杖
の極めてずぐれたものであった。

発明の効果本発明の方法によれば管の周溶接において最重要である
裏波溶接にプラズマ溶接を適用することかできるので、
管の内周に理想的な裏波を極めて高能率に形成させるこ
とができ、従って管に極めて品質のずくれた周溶接を高
能率をもって施すことができるという著効が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の管の周溶接方法における裏波溶接の説
明図であって、同図（イ）（ロ）（ハ）（＝）（ホ）（
へ）はそれぞれ各段階の状態を示す図である。第２図は
プラズマ溶接法の説明図であって、同図（イ）は置所面
図、同図（ロ）は平面図である。第３図は管の周溶接方
法の説明図であって、同図（イ）はその側面図、同図（
ロ）は（イ）のＡＡ矢視図、同図（ハ）は（イ）のＢＢ
矢視図、同図（ニ）は（イ）に溶接を施した場合のＢＢ
矢視図である。１・・・管　　　　　　１０・・・始点＋１・・・裏波
　　　　　１２・・・中間点１３・・・中間点　　　　
１４・・・ピンホールＩ５・・・終点　　　　　　１６
・・・クレータ−２・・・電極　　　　　３・・・裏波
溶接４・・・肉盛溶接　　　５・・・プラズマアーク５
１・・・キーボール　　５２・・・ビード６・・・溶加
棒　　　　７・・・被溶接物卑１図（イ）（ロ）（ニ）誉３０（イ）（ハ）

Claims

【特許請求の範囲】

開先加工を施した二管の端面を突合せ、該突合せた部分
と電極との間にプラズマアークを点弧し、該点弧した部
分にキーホールが発生する直前に、前記二管を所定の周
速をもって一体に回転させて通常のプラズマ溶接を行い
、前記プラズマアークを点弧した突合せ部分が電極の直
下に回帰した後に、溶接電流を減少させるとともに暫時
前記回転を継続した後、前記回転とは逆方向に前記二管
を一体に回転させて、前記溶接電流を減少させたときに
発生したピンホールをして電極の直下を通過せしめてか
ら、前記二管を静止させ、溶加棒をプラズマアーク中に
挿入してクレーターに溶融金属を充填した後、プラズマ
アークを消弧してなる裏波溶接を施し、次いで該裏波溶
接の外周に通常の肉盛溶接を施すことを特徴とする管の
周溶接方法。