JPS6326266A - はめ込み溶接継手の裏波溶接方法 - 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］ 本発明は重電機部品や化学反応用塔槽類等の構造物を製
造するうえで構成される円板または円筒材等の厚板また
は中厚板のはめ込み溶ｔａａｔ手の裏波溶接方法に係る
。

［従来の技術］ 従来から裏波溶接を行なう場合には、溶接ルートに１〜
２ｍｍの間隙を保持させて施行するが、はめ込み継手に
おいては、はめ込む側の部材、即ち円板または円筒材の
保持が困難であるため、通常は次のような二方法が採用
されていている。

第一の方法は部材の保持と溶接ルート間隔の維持を目的
として、第８図および第９図に示すように、円板または
円筒材１０１と継手１０２の間の溶接ルート１０３に所
定の間隔をおいて仮付溶接しく１０４は仮付溶接部）、
その後に溶接ルー）１０３に沿って本溶接を行なう方法
である。

第二の方法は第１０図及び第１１図に示すように１円板
または円筒材１０５が継手１０Ｂ内に落ち込まないよう
に相互の溶接ルート部１０７をインローのような形状に
加工して係合させ、単にはめ込んだ状態（溶接ルート部
１０７には間隙ができている）で裏波溶接を行なう方法
である。

一般に裏波溶接を行なう手段としては被覆アーク溶接及
びＴＩＧ溶接法が挙げられるが、溶接対象物が厚板材で
あり、且つ重要部材であるような場合には、特に斉一な
裏波ビードが要求されるため、被覆アーク溶接法は採用
されないことが多い、何故なら、被覆アーク溶接法は人
間がトーチ（ホルダー）を持って操作することになるた
め、アークの狙い位置や溶接速度を自在に変化させるこ
とができるといる利点はあるが、安定性の点で欠けるか
らである。

また、ＴＩＧ溶接法でも、所謂手動のＴＩＧ溶接では深
い開先の裏波溶接には前者と同様に安定性に欠けるため
適用できない。

尚、ここに「斉一な裏波ビード」とは、良好なビードが
そろった状態をいう。

従って、厚板重要部材のはめ込み継手の裏波溶接法とし
ては自動ＴＩＧ溶接が最も適しているといえる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような背景において前記の第一また
は第二の方法を行なった場合には次のような問題を生じ
る。

第一の方法においては、溶接ルートに仮付溶接箇所があ
る場合、一定の条件でＴＩＧ自動溶接をしても斉一な裏
波ビードが得られず、仮付溶接箇所付近に溶込み不良が
生じやすいという問題が生じる。

第二の方法においては、仮付溶接を行なっていないため
、溶接を開始すると、溶接部の収縮応力により、はめ込
まれた円板または円筒材が溶接開始側に引寄せられ、溶
接線の各部の間隙に変動が生じる。また、これと同時に
アークの狙い位数にズレが生じる。即ち、自動ＴＩＧ溶
接のトーチが円板または円筒材を基準として真円を描く
ようにセットされていたとすると、溶接開始直後から溶
接線の反対側にかけて狙い位置がはめ込まれる枠材の溶
接ルート部から徐々に離れてゆくことになる。また、逆
にトーチが枠材を基準としてセットされていた場合は、
溶接線の反対側にかけて狙い位ｎが円板または円筒材の
溶接ルート部から離れてゆくことになる。

このように、溶接線上で間隙の変動や狙い位数のズレが
生じると安定した裏波ビードを得ることは不可能であり
、また間隙の変動や狙い位置のズレに応じて溶接中に溶
接条件または狙い位置を修正するといった方法は１人間
が判断して修正する限り、極めて高度の熟練した技詣が
必要となるとともに修正タイミングのズレが生じやすく
、やはり前記の従来技術の域を脱していない方法である
といえる。

従って、厚板はめ込み継手において、斉一な裏波ビード
を得るためには溶接線上に板付ビードかないこと、及び
間隙の変動やアークの狙い位置のズレが生じないように
することが不可欠となる。

本発明は、仮付溶接を行なうことなく、溶接ルート部の
間隙の変動やアークの狙い位置のズレが生じないはめ込
み溶接継手の裏波溶接方法を提供することを目的として
創作されたものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、厚板または中厚板のはめ込み継手の裏波溶接
方法において、芯材と枠材との間隙がＯの状態または芯
材と枠材との当接面において圧縮応力が負荷された状態
にフィッティングした後に溶接することを特徴とするは
め込み溶接継手の裏波溶接方法に係る。

以下、本発明の基本的概念を第１図及び第２図を用いて
説明する。

図において、ｌは芯材であり、２は枠材である。この芯
材ｌは枠材２の枠内にその外周面が枠材２の内周面との
関係において、その対向部３の間隙がＯの状態またはそ
の対向当接面で圧縮応力が負荷されている状態でフィッ
ティングされる。

このようにフィッティングされた状態においてその対向
部３０当接面を溶接ルートとして溶接する。

溶接に際しては１図に示すような開先構造が採用されて
いる場合には、グループ側４から溶接がなされる。ただ
、グループを設けたとしても第１図に示すような単なる
突合わせの態様とすると溶接ルート面（対向面）を正確
に対向させるための治具を要し、また溶接の際に目ちが
いを生じやすいが、第２図に示すように相互の対向部を
インローのような形状にしておくと正確なフィッティン
グが容易となり目ちがいも生じにくいという長所がある
。

［作用］ 上記のように、対向部３の間隙がＯの状態またはその対
向当接面で圧縮応力が負荷されている状態でフィッティ
ングしておき、その対向部３を溶接ルートとして溶接す
ることとすると、裏波溶接時の収縮応力による芯材１の
枠材２に対する移動を防止することができ、一定の溶接
条件でのＴＩＧ溶接が可能となり、安定した裏波溶接が
できる。

また、対向当接面に圧縮応力が負荷されている場合には
、枠材２によって芯材ｌが固定されるため、仮付溶接を
行なうことなく芯材１の支持が可能となる。

上記の芯材１と枠材２との対向部３の間隙が０の状態ま
たは芯材１と枠材２との当接面において圧縮応力が負荷
された状態にフィッティングする手段としては、次のよ
うな焼ばめまたは冷しばめの手段が採用され得る。

これらの手段を第３図および第４図を用いて説明する。

第一の手段としては、はめ込み継手における芯材１の直
径ｄを、これがはめ込まれるべき枠材２の溶接ルート部
の直径りより大きく加工しておき（即ち、ｄ＞Ｄとして
形成しておき）、フィッティングの際に枠材２の温１ｉ
Ｔを芯材ｌの温度しより高く加熱しく即ち、ｔ＜Ｔとし
て加熱し）、芯材ｌをはめ込んだ後に両者の温度差を小
さくする焼ばめ手段がある。

例えば、芯材１の直径を３００．３ｍｍ、枠材２の直径
を３００．０ｍｍに開先加工しておき、フィッティング
の際に枠材２を芯材１より１００℃以上高く加熱し、芯
材１をはめ込んだ後に両部材を同じ温度に保持すると、
焼ばめ状態になり、仮付溶接を行なわなくとも芯材ｌの
支持が可能となる。

第二の手段としては、はめ込み継手における芯材１の直
径ｄを、これがはめ込まれるべき枠材２の溶接ルート部
の直径りより大きく加工しておき（即ち、ｄ＞Ｄとして
形成しておき）。

フィッティングの際に芯材ｌの温度ｔを枠材２の温度Ｔ
より冷却しく即ち、ｔ＜Ｔとして冷却し）、芯材１をは
め込んだ後に両者の温度差を小さくする冷しばめ手段が
ある。

第三の手段としては、はめ込み継手における芯材１の直
径ｄを、これがはめ込まれるべき枠材２の溶接ルート部
の直径りより小さく加工しておき（即ち、ｄ＜Ｄとして
形成しておき）、フィッティングした後に芯材１の温度
りを枠材２の温度Ｔより高くする（即ち、ｔ＞Ｔとして
冷却し）手段がある。

第一ないし第三の手段は一般的な焼ばめ及び冷しばめに
よるものであるが、第三の手段は当初に芯材１の温度と
枠材２の温度が同じ温度（当然に常温でもよい）でもは
め込みが可使となる点で利点がある。

［実施例］ 円板はめ込み継手における芯材と枠材の溶接ルート部の
直径差、即ち１間隙または焼ばめでのしまり程度と、一
定溶接条件下での円周各部の裏ビード形状との関係を第
５図から第７図に示すような試験片を用いて試験を行な
った。

尚、開先のフィッティングに際し、芯材１１の溶接ルー
ト部直径が枠材１２の溶接ルート部直径に比較して同じ
か大きい場合は前記の第一の焼ばめ手段を用いて、枠材
１２のみを加熱して芯材１１をはめ込み、芯材の溶接ル
ート部直径が小さい場合は直径差の１／２の間隙が全周
に生じるようにモー２トし、何れの場合も溶接は部材が
常温の状態で開始した。この溶接条件は第１表に示す条
件である。

この試験結果は第２表に示される。

同表に示すように、枠材１２の溶接ルート部の直径がＯ
またはマイナスで示される場合は、継手の全周にわたっ
て良好な裏波ビードが得られた。

これに対して、直径差がプラス０．２ｍｍの場合には溶
接線１３のθ＝２２５°の位置で一点ルート残しが発生
している。ここに、「０＝χ４の位置」とは、第５図に
おいて溶接開始点を１４で示したときにＯがχ０である
場合の１５で示される位置をいう、（以下、同様に解釈
する。） 直径差がプラス０．４ｍｍと大きくなると、溶接開始後
１３５°までは良好なビードが得られるが、その後１８
０＠から２２５°の範囲でルート残しが発生する。

直径差が更に大きくなり０．６ｍｍとなると１３５°か
ら２７０＠の範囲でルート残しが発生する。

このように、フィッティング時の間隙が小さい場合でも
ルート残しが発生するのは、溶接開始直後に溶接部の収
縮応力により芯材１１が枠材１２側へ移動するため１反
対側では直径差分の間隙またはそれ以上の間隙が生じる
ことに起因すると考えられる。

、　ところで、直径差が０の場合であっても溶接を開始
すると、その反対側付近に間隙が生じることになる。従
って、この場合にもルート残しが生じることが考えられ
るが、第２表では良好な裏波ビードが得られている。こ
れは、斉一な裏波ビードを得るのに、今まさに溶接しよ
うとする箇所の間隙が必ずしもＯである必要はなく、０
−３ｍｍ程度の間隙までは許容されるためである。

即ち、フィッティング時に直径差がＯであれば溶接時の
収縮応力が働いても全周における間隙の変動はθ〜０．
３ｍｍ程度に押さえられ、斉一なビードが得られるが、
フィッティング時に僅かでも間隙があると溶接開始点の
反対側では直径差分と収縮分が加算されて間隙が生じる
ため、その反対側で斉一なビードを得るための許容範囲
を越えてしまうことになるからである。

従って、第２表において示されるように、直径差が０の
ときは良好な裏波ビードが得られているのに対し、直径
差がプラスになるとルート残しが生じるという結果とな
っている。

［発明の効果］ 以上のように１本発明は芯材と枠材との間隙が０の状態
または芯材と枠材との当接面において圧縮応力が負荷さ
れた状態にフィッティングした後に溶接するという手段
を用いることにより、厚板または中厚板のはめ込み継手
の裏波溶接するうえで技術的問題とされていた間隙の変
動に起因する不安定な裏波ビードの発生や仮付溶接の必
要性に伴なう溶込み不良欠陥の発生を防止し、極めて良
好且つ斉一な裏波ビード１を自動溶接で得られることを
回部とした。

第１表 第２表

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は本発明の基本的概念を示す図であり
、第１図及び第２図は芯材が枠材にはめ込まれた状態の
断面図、第３図は芯材の斜視図、第４図は枠材の斜視図
である。 第５図から第７図は実施例を示す図であり。 第５図は平面図、第６図は断面図、第７図は要部（対向
部）断面図である。 第８図から第１１図は従来技術におけるはめ込み継手の
溶接方法を示す図であり、第８図は平面図、第９図は断
面図、第１０図は平面図、第１１図は断面図を示す。 １・・・芯材　２・・・枠材　３・・・対向部　４・・
・グループ側　１１・・・芯材　１２・・・枠材　１３
・・・溶接線１４・・・溶接開始点　１５・・・溶接開
始点上の０で特定される箇所 図面の浄書（内容に芳Ｔへ・１６） １・・・芯材　　　　２川枠材 ３・・・対向部　　　４・・・グループ側第１図 第３図　　　　第１Ｏ図 ｔｏｌ 手続ネ市正書 昭和６２年　８月２６日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）厚板または中厚板のはめ込み継手の裏波溶接方法
   において、 芯材と枠材との間隙が０の状態または芯材と枠材との当
   接面において圧縮応力が負荷された状態にフィッティン
   グした後に溶接することを特徴とするはめ込み溶接継手
   の裏波溶接方法。
2. （２）芯材と枠材との間隙が０の状態または芯材と枠材
   との当接面において圧縮応力が負荷された状態にフィッ
   ティングする手段が、はめ込み継手における芯材である
   円板または円筒材の直径を、これがはめ込まれるべき枠
   材の溶接ルート部の直径より大きく加工しておき、フィ
   ッティングの際に枠材温度を芯材温度より高く加熱し、
   芯材をはめ込んだ後に両者の温度差を小さくする焼ばめ
   手段である特許請求の範囲第（１）項記載のはめ込み溶
   接継手の裏波溶接方法。
3. （３）芯材と枠材との間隙が０の状態または芯材と枠材
   との当接面において圧縮応力が負荷された状態にフィッ
   ティングする手段が、はめ込み継手における芯材である
   円板または円筒材の直径を、これがはめ込まれるべき枠
   材の溶接ルート部の直径より大きく加工しておき、フィ
   ッティングの際に芯材温度を枠材温度より冷却し、芯材
   をはめ込んだ後に両者の温度差を小さくする冷しばめ手
   段である特許請求の範囲第（１）項記載のはめ込み溶接
   継手の裏波溶接方法。
4. （４）芯材と枠材との間隙が０の状態または芯材と枠材
   との当接面において圧縮応力が負荷された状態にフィッ
   ティングする手段が、はめ込み継手における芯材である
   円板または円筒材の直径を、これがはめ込まれるべき枠
   材の溶接ルート部の直径より小さく加工しておき、フィ
   ッティングした後に芯材の温度を枠材の温度より高くす
   る手段である特許請求の範囲第（１）項記載のはめ込み
   溶接継手の裏波溶接方法。