JPS6245475A - 厚板の両面１層サブマ−ジア−ク溶接法 - 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、造船あるいは海洋構造物の突合せ溶接法に関
し、さらに詳細には、板厚５０〜Ｌｏｏｍの厚板におい
ても、両面から１層で溶接でき、かつ高能率で溶接欠陥
のない溶接金属を得るサブマージアーク溶接法に係るも
のである。

（従来の技術） 近年、エネルギー資源の枯渇に伴ない、極地での石油探
索が盛んとなり、低温用鋼を用いた海洋構造物が多数建
造式れる実情にある。これに伴ない、使用する材料は、
益々厚肉化、高強度化、高靭性化しており、しかも経済
性の点からは、より高能率な溶接法の適用が要望されて
いる。高能率溶接法としては、高電流が使用出来るとい
う利点からサブマージアーク溶接法が広く用いられてい
るが、現状ではとても満足しうる状態ではなく、特に氷
海域で用いられる砕氷船においては、７５謡に達する厚
板が用いられ、更に１００■の銅板を適用する計画もあ
シ、これらを高能率で溶接し得る方法の開発が重要な課
題となっている。

すなわち、現状では５０ｍを超えるような厚板は５　Ｑ
　ｋＪ／ｍ程度以下の比較的小人熱で両面から多層溶接
を行なっておシ、この様な溶接では、溶接のパス数が多
く々シ能率が悪くなる上に、ＦＰ側（２ｎｄサイド）の
溶接の際にはガウジングを行なう必要がちシ溶接能率が
更に悪くなる。さて、サプマーゾアーク溶接で高能率を
得るために従来よシ提案石れていることは片面溶接ある
いは両面１層を用いることである。これらについて検討
をしてみれば以下の如く々る。

（１）　　片面溶接には、１層溶接と２層溶接の２法が
用りられておシ、３層以上の溶接は通常用いられてない
。片面１層溶接は通常３を極溶接機を用い、高能率が得
られるが、溶接可能範囲は、表７ラツクス及び裏７ラツ
クスの耐火性よシきまり、高々３６ｗ程度である。又、
２層溶接は、１層目は３電極、２層目は通常２電極で溶
接するが、１層目の溶接では、割れ防止という観点から
留意が必要であシ、２層で溶接可能な最大板厚は、高々
４０ｍ程度である。すなわち、１層目の溶着金属は鋼板
から過冷却されかつ、拘束されるため凝固われを生じや
すいので、これを防止するために開先表面から１０−程
度以内になるように溶着量を調整する必要があυ、この
ために最大板厚は４０−程度となる。又、３層溶接は、
開先内での割れ防止が困難であり、実用化されてない。

（２）両面１層溶接方法としては第２図（、）で示した
通常の溶接法と、第２図（ｂ）で示した高能率を目的と
したＫＸ法（後述）がある。

（イ）　まず通常の両面１層溶接では２電極溶接が用い
られ、適用可能な最大板厚範囲は４０ｍ程度である。そ
の理由は、４０Ｅ１を超えるような厚板では溶接入熱は
１４０　ｋＪ／αを超え、２電極ではフラックスの耐火
性が不足し、ビードが乱れる。又、大電流を使うためＢ
Ｐ側（ｌａｔザイトつの溶接において、開先状況に大き
く左右式れ、す彦わち、ルートフェイスが小さかったり
ルートギャップがあると溶落ちが生じ溶接不能となる事
である。

（ロ）次に、これらを防止してさらに、厚板まで両面１
層溶接可能なサブマージアーク溶接法としては、昭和４
７年５月に溶接学会第３９回溶接法研究委員会資料とし
て発表式れた「サブマージアークによる深溶込み溶接−
ＫＸ法について」（以後、本溶接法をＫＸ法、資料をＫ
Ｘ法資料という）があり、５０ｍ程度まで両面１層溶接
が可能であることが記載されている。

しかし、ＫＸ法の技術的ポイントは、開先断面積を小石
くシ、比較的小人熱で厚板の溶接を行なう事にあり、そ
のためにルートフェイスを板厚の５５チ程度と大きくし
、第１電極に高エネルギー密度すなわち、高電流で低電
圧を用いる。更に第１に極の溶接金属に発生する凝固割
れ、スラグ巻込み等の溶接欠陥を第２に極を適正距離に
配し、かつ第２電極の溶接電流を適正にすることによシ
第１電極の溶接金属の凝固形態を突合せ凝固から上向き
凝固に改善し、防止するものである。しかしながらこの
ような深溶込み溶接においては母材希釈率が６０〜６５
チと通常の１．５〜２倍程度と非常に大きくなり母材成
分特に、Ｃによる影響を受けやすい。

嘔らに、本質的にすｒット形状が悪く梨の実割れを生じ
易いこと、又、板厚が厚くなればなる程母材の拘束が大
となり、５０■を超える厚板では、たとえ極間距離およ
び電流を調整し。

かつ鉄粉等の開先充填剤を併用したとしても適用可能な
最大板厚は５０ｍを若干超える程度である。

（発明が解決しようとする問題点） そこで発明者らは５０〜１００瓢の厚板において、両面
１層溶接を可能にする条件として、次の４点を満足する
方法を検討した。

ｌ）、充分な溶着金属量を得ることが出来る事。

２）、梨の実割れが発生しない事。

３）、溶落が生じない事。

４）、スラグ巻込み等が生じない事。

（問題点を解決するための手段、作用）本発明の要旨は
、板厚５０〜１００ｍ（ｔ■とする）の鋼板を両面１層
すブマーノアーク溶接する方法において、被溶接材の開
先角度３５〜６０°。

ルート７エイス０．１５ｔ〜０．３５ｔ■のＸ開先で突
合せ、３を種以上の溶接機を用いて溶接することを特徴
とする両面１層すブマーゾアーク溶接法にある。

以下、本発明の詳細な説明する。

まず本発明において板厚範囲を５０〜１００鶏に限定す
るのは、５０ｓｏ＊程度までは、従来枝術によシ両面１
層サブマージアーク溶接が可能であり、本発明は、従来
技術より更に高能率化を目的とするものであるから５０
ｍを板厚の下限とした。一方板厚の上限を１００ｍとし
たのは、Ｌｏｏｍを超えると、本発明による多電極溶接
法を用いても溶接入熱が過大となりフラックスの耐火性
が不足するからである。

次に本発明においては、開先角度３５〜６０°。

ルートフェイス０．１５　ｔ　〜０．３５　ｔ　ｍのＸ
開先を用いることが必要である。これは厚板溶接におい
て解決すべき最大の問題点である溶接金属の梨の実割れ
を防止するためであり、この梨の実割れの防止には、そ
のすｒット形状を改善する事が肝要である。すなわち、
厚板溶接に於いては、第３図に示した溶込み深−４Ｈと
溶込み幅ＷＯ比、ｐで示される溶接金属の形状係数が小
さいため、溶接金属は母材より過冷却され突合せ凝固と
なり、かつ母材からの拘束も大となυ梨の実割れを生じ
る。

従ってこれを防止するために、ルートフェイスを板厚り
の０．１５〜０．３５倍程度にし、かつ開先角度を３５
〜６０’にし、形状係数ルＷを大にし、ナゲツト形状を
改善する必要がある。

ルートフェイスが０．３５ｔ■を超え過大となると、深
溶込みの状態となり、形状停動が小でくなり、梨の実が
生じる。一方０．１１−５ｔ未満では、過小となるため
、ＢＰ側（１８ｔサイド）において、溶落が生じる。又
、溶落ち防止のため、小電流を用いると溶着量不足、ス
ラグ巻込み等の欠陥を生じる。又、開先角度が３５°未
満では、形状係数が小さい事から梨の実割れやスラグ巻
込みが生じる。

一方、６０°を超えると、開先断面積が過大、しだがっ
て必要溶接入熱が犬となり、フラックスの耐火性が不足
しビード外観が不良となる。又、Ｘ開先を用いるのは、
■又はＹ開先にした場合には、溶落ち、溶接入熱過大あ
るいは深溶込みが生じ、適用出来ないためである。

次に本発明には、３￥Ｍ、極以上の多電極溶接法を用い
ることが必要である。すなわち、２逼極以下の溶接では
充分な溶着金属が得られないからである。

又、開先角度、ルートフェイス以外の溶接条件について
は、特に限定するものではないが第１極の電流は、１０
００〜１６００Ａ程度が望ましく、第１−第２電極間距
離は、３０〜８０＋＋ａｇ程度、第２−第３電極距離は
８０〜１６０瓢程度が望ましい。

又、電極としては、単極はもちろん、実質的に１プール
になる極間距離すなわち１０〜４０篩以内に配はされた
電極群を用いる事が出来る。

尚、本発明法に用いるワイヤとしては、通常用いられる
鋼ワイヤあるいは複合ワイヤを適宜用いる事が出来る。

又、鉄粉、カットワイヤ等の開先充填剤も適宜用いる事
が出来る。

又、本発明に用いるフラックスは、プントフラックスが
望ましく、その４オ成成分としては、Ｓ１０□。

ＴｉＯ２，ＭｇＯ、Ａｔ２０３等の金属酸化物＋　Ｃａ
ＣＯ３＃　ＢａＣＯｙＭｇＣ０３等の金属炭酸塩ｅ　Ｃ
ａＦ２　ｅ　Ｂ凰Ｆ２等の金属弗化物、Ｆｓ　、　Ｆｅ
−８ｔ　、　Ｆｅ−Ａｔ、　Ｆｅ　−Ｍｎ　、　Ｍｇ　
、　ＴＩ等の金属粉を適宜選択出来る。これらのうち、
特に鉄粉は本発明の効果をよう一層高めるものであるが
、その添加量はフラックス全体に対して、５０１ｆｋ％
以下が望ましい。

以上、本発明について詳述したが、本発明法の効果をよ
り明らかにするために実施例により、詳細に説明する。

まず第１衣に示すよう々Ｐ１〜Ｐ４の４種類の鋼板と、
第２表に示すようｆｉＦ１〜Ｆ３の３種類のフラックス
と、第３表に示すよりなＷ１〜Ｗ４の４稲類のワイヤを
用いて、第４表に示す条件で溶接を行なった。Ａ１〜屋
９は本発明法の例であり、４１０−Ａ１６は本発明の効
果を明らかにするために行なった比較例である。すなわ
ち、Ａ　１０はルートフェイスが過小、屋１１およびＡ
　１２はルートフェイスが過大、扁１３は開先角度が過
小、Ａ１４は開先角度が過大、ム１５は板厚が過大、Ａ
１６は２電極溶接の場合の比較例である。

第５表に溶接結果を示す。検討項目としては、ＢＰ側溶
接時の溶落ちの有無、溶接作業性（ビード外観、カット
など）およびＵＳＴ検査である。またＵＳＴ検査を実施
し、欠陥エコーが認められた部分についてはマクロ断面
検査を実施し欠陥の内容についても調査した。

検討の結果は第５表左欄に示す通りであるが、本発明に
よるＡ１〜屋９は、いずれも全ての項目において満足し
うる結果が得られた。一方比較例Ａｌ０−Ａｌ６は第５
表備考欄に示す如く、ルートフェイス、開先角度、板厚
の過大、あるいは２電極溶接を行なったため溶落ち、ビ
ード外観不良、スラグ巻込み、われの発生の如き問題が
生じた。

（発明の効果） 本発明法は、充分な溶着金属量の確保、溶落ち防止対策
、スラブ巻込み欠陥防止対策２割れ防止対策を行なう事
により、５０〜１００簡の厚板を両面１層すブマージブ
ーク溶接を可能としたもので、これによって高能率溶接
が達成出来るものである。

４、図面のｆ２１増か説明 第１図（ａ）　ｐ　（ｂ）は本発明の溶接法を示すもの
で第１図（ム）は３電極溶接、第１図（ｂ）は４’ｉｌ
！！極溶接の場合の電極配置の側面図２開先断面を示す
正面図。

第２図（荀、（鶴は比較例として用いた従来法の電極配
置の側面図、開先断面を示す正面図であり、第２図（８
）は通常の２４極両面１層サブマージアーク溶接法、第
２図（ｂ）は用鉄ＫＸ法の場合であり、第３図は、Ｙ開
先片側溶接のナデットを示す断面図であり、第４図は実
施例に用いた開先形状を示す正面図である。

１・・・扱溶接材、２・・・ルートフェイス、３・・・
開先角度、４・・・ワイヤ、５・・・チップ、Ｈ・・・
溶込み深さ。

Ｗ・・・浴込み幅、θｌ・・・ＢＰ側開先角度、θ２・
・・ＦＰ側の開先角度、ａ・・・ＢＰ側の開先深さ、ｂ
・・・ＦＰ側の開先深さ、Ｒ・・・ルートフェイス。

第２図（ａ） ン 第２図（ｂ） ′７−′ 手続補正書（自発） 昭和６０年１０月１８日 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 ■、事件の表示 昭和６０年特許願第１８５０２４号 ２、発明の名称 厚板の両面１層サブマージアーク溶接法３、補正をする
者 事件との関係　特許出願人 東京都千代田区大手町二丁目６番３号 （６６５）新日本製鐵株式會社 代表者　武　　１）　　　豊 ４、代理人〒ｉｏ。

東京都千代田区丸の内二丁目４番１号 ５、補正命令の日付　昭和　　年　　月　　　日６、補
正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄及び図面の簡単な説明の
欄 ７、補正の内容 （１）明細書７頁１４行及び２０行「Ｈ／Ｗ」をｒＷ／
Ｈｌに夫々補正する。

（２）同７頁下から２行「０．１５〜０．３５倍程度に
し、」を「ｏ、ｉｓ〜０．３５倍にし、」に補正する。

（３）同８頁４行「梨の実」を「梨の実割れ」に補正す
る。

（４）同２３頁３行［・・・ルートフェイス。」を「ｈ
・・・ルートフェイス、ｔ・・・板厚。」に補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 板厚５０〜１００ｍｍ（ｔｍｍとする）の鋼板を両面１
   層サブマージアーク溶接する方法において、被溶接材の
   開先角度３５〜６０°、ルートフェイス０．１５ｔ〜０
   ．３５ｔｍｍのＸ開先で突合せ、３電極以上の溶接機を
   用いて溶接することを特徴とする厚板の両面１層サブマ
   ージアーク溶接法。