JPS6340633B2

JPS6340633B2 -

Info

Publication number: JPS6340633B2
Application number: JP8403483A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Tokuhisa; Masao Hirai
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1983-05-16
Filing date: 1983-05-16
Publication date: 1988-08-11
Also published as: JPS59212176A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、多層盛２電極潜弧溶接法に係り、特
に極厚鋼板を継手溶接する場合、スラグ剥離作業
が極めて容易に行うことができ、かつ、高能率で
健全性に優れた溶接部を得ることができる溶接方
法に関する。厚鋼板の継手溶接には多層盛溶接法が採用され
ているが、最近、溶接コストの低減を図る必要上
から種々の改良が提案されている。その１つは、
第１図に示すように、ルート間隔12mm、開先角度
3゜の開先部を鋼板１，１′に形成し、単電極潜弧
溶接法により１層１パスの積層法で多層盛溶接す
る方法であり、また、別の方法は、第２図に示す
ように、ルート間隔24mm、開先角度2゜の開先部を
２電極潜弧溶接法により１層２パスの積層法で多
層盛溶接する方法である。なお、図中、２は溶接
ビードである。しかし、これらの方法にも一長一短があつて、
いずれも満足し得る方法とは云い難い。即ち、溶
接所要時間については、後者は前者に比べてほぼ
２倍の開先断面積を有するが、電極数が倍（２
本）であるので、ほぼ等しいと云えるけれども、
溶接材料の必要量は前者の方が1/2に半減するメ
リツトがある。しかし、逆に、例えば、円筒状構
造物の円周継手部を溶接する場合には、前者は、
溶接スラグ３を除去しなければならないので、そ
のために専従の作業者を必要とするのに対し、後
者は、通常、溶接スラグ３が自然落下するので、
前者のような作業者を必要とせず、万が一の場合
にも、溶接条件をコントロール乃至監視する作業
者のみで必要な作業を行えば足りる。このよう
に、前者は溶接材料費が半減するにしても、作業
者を２人必要とするので、後者の１人に比べて人
件費が２倍かかり、トータルコストとしては、後
者の方が有利である。したがつて、前者は、作業者が２人であつて
も、それ程効果的な溶接を行うことはできず、ま
た、溶接金属２に高温割れを発生しやすく、健全
な溶接部が得られ難い欠点もある。もつとも、後
者にあつても、先行電極および後行電極の配置位
置が変動した場合、アンダカツト、スラグ巻込み
等の溶接欠陥を伴つたり、スラグ剥離性が劣化す
るなどの欠点がある。そこで、本発明者等は、前述の従来技術の諸欠
点を完全に解消し、作業者が１人で足り、かつ、
狭開先部を高能率で、しかも溶接欠陥を伴わずに
溶接できて健全な溶接部が得られる多層盛潜弧溶
接方法について鋭意研究したところ、狭開先内で
１層２パス積層法により多層盛２電極潜弧溶接を
行うのが有利であつて、その際、１パスビードの
幅を小さくするよう制御すると共に、更に、特に
アンダカツト、スラグ巻込みなどの溶接欠陥を防
止するうえで、先行電極に対する後行電極の配置
が重要であるとの知見を得、本発明をなすに至つ
たのである。即ち、本発明の要旨とするところは、１層２パ
スの積層方法で行う多層盛２電極潜弧溶接方法に
おいて、先行電極及び後行電極の電極ワイヤ径を
1.2〜3.2mm、溶接電流を200〜600A、溶接速度を
40〜70cm／minにして電極間距離は５〜30mmと
し、かつ、前記先行電極とこれに近接した開先側
壁面との間隔を３〜５mmの範囲にすると共にこれ
に対し前記後行電極と前記開先側壁面との間隔を
0.5mm以上、より狭くする電極配置にて溶接を行
うことを特徴とする、狭開先２電極潜弧溶接方法
にある。以下、本発明について詳細に説明する。まず、第３図に本発明における開先形状と積層
法を示す。鋼板１，１′の開先部はルート間隔Ｗ、
開先角度θの狭開先形状であつて（なお、Ｈはル
ートフエースである。）、１層を２パス法で溶接ビ
ード２を順次形成していく積層法で行う。なお、
ルート間隔Ｗが大きくなる程、スラグ３の剥離性
が向上するが、溶接能率が逆に損われるので、ル
ート間隔Ｗは17mm以下が好ましい。しかし、10mm
より小さくすると、円周継手溶接の場合に溶接ス
ラグ３が自然に落下し難くなつて、スラグ除去に
労力を要するようになる。開先角度θについても
同様であつて、15゜以下にするのが好ましく、15゜
よりも大きくすると、溶接能率が損われ、経済的
ではない。溶接電極は、第４図に示す如く、２電極であ
る。（なお、溶接進行方向αに対して前方に位置
する電極Ｌを先行電極とし、その後方に位置する
電極Ｔを後行電極とする。）各電極に使用するワイヤ径は1.2〜3.2mmとす
る。1.2mmよりも細くすると、電極Ｌ，Ｔに近接
した鋼板１の開先側壁面１ａを溶融させるため
に、各電極と開先側壁面１ａとの間隔Lw，Tw
を２mm以下にしなければならなくなり、その結
果、トーチノズルが開先面に接触し短絡を生ずる
危険性がある。一方、3.2mmよりも太くすると、
ビード幅が広くなりすぎて１層１パスビードに近
いビード形状となり、スラグ剥離性を劣化させる
と共にスラグ巻込みが生じやすくなる。溶接電流は各電極とも200〜600Aとする。
200Aよりも小さくすると、鋼板１′の開先側壁面
１′ｂと前パスビードＣを十分に溶融させること
ができなくなるので、融合不良が発生しやすくな
り、また溶着速度が低下して溶接能率が損われ
る。一方、600Aよりも大きくすると、溶接ビー
ド２に高温割れが発生しやすくなり、更には、ビ
ード幅が広くなりすぎて１層１パスビードに近い
ビード形状となり、スラグ剥離性を劣化させると
共にスラグ巻込みが生じやすくなる。溶接速度を40〜70cm／minにするのは、40cm／
ninよりも遅くすると、ビード幅が広くなりすぎ
て１層１パスビードに近いビード形状となつてス
ラグ剥離性が劣化し、更にはスラグ巻込みが発生
しやすくなり、一方、70cm／minよりも速くする
と、開先側壁面１′ｂと前パスビード２のコーナ
ーＣを十分に溶融させることができなくなるの
で、融合不良を発生しやすくなり、更にはビード
表面形状が乱れるためである。先行電極Ｌと後行電極Ｔとの間隔Ｄは５〜30mm
の範囲内にする。５mmよりも小さくすると、各電
極に生ずる電磁力によつてアークに相互作用が働
らいて不安定となり、溶接欠陥の発生原因とな
る。一方、30mmよりも大きくすると、先行電極Ｌ
のアーク安定性は維持されるが、後行電極Ｔのア
ークは、先行電極Ｌより生じた溶接スラグに阻害
されて不安定となり、更にはビード形状も悪化す
るため、スラグ巻込み、融合不良などの欠陥が生
じやすくなる。なお、アーク電圧は23〜36V程度が好ましい。
この範囲以外の値にすると、短絡を生じて融合不
良を発生しやすく、また、アンダカツトやスラグ
巻込みを発生しやすくなる傾向がある。溶接用電
源特性としては交流或いは直流のいずれも使用す
ることができ、また、溶接用フラツクとしても、
溶融型或いは焼成型フラツクスのいずれも用いる
ことができる。以上説明した各条件で溶接を行つても、アンダ
カツト、スラグ巻込みなどの溶接欠陥を生ずる場
合がある。そこで、本発明者等は各種実験を行つ
て調べた結果、これらの溶接欠陥の発生を完全に
防止するには、各電極Ｌ，Ｔの配置を特定の関係
すなわち、先行電極とこれに近接した開先側壁面
との間隔を３〜５mmの範囲にするとともにこれに
対し前記後行電極と前記開先側壁面の間隔を0.5
mm以上、より狭くする電極配置に規制する必要が
あることを見い出したのである。実験は、板厚75mmのASTM A387 Gr22（0.14
％Ｃ、0.22％Si、0.43％Mn、0.003％Ｐ、0.003％
Ｓ、2.25％Cr、1.0％MO）の鋼板を、θ＝2゜、Ｗ
＝16mm、Ｈ＝10mmの開先形状（第３図参照）に加
工した後、表−１に示す焼成型フラツクスと表−
２に示すNo.Ｂの溶接ワイヤを組合わせて、表−３
の溶接条件の下に２電極潜弧溶接法で行い、開先
側壁面１ａと先行電極Ｌとの間隔Lwと、後行電
極Ｔとの間隔Twを種々変化させて、アンダカツ
ト、融合不良、スラグ巻込みなどの溶接欠陥の発
生状況と各電極の配置との間係について検査し
た。その結果を第５図に示す。

【表】

【表】第５図から明らかなように、先行電極Ｌの配置
位置Lwが３mmの場合（実−１）及び５mmの場合
（実−２）のいずれにおいても、後行電極Ｔの配
置位置Twがある臨界位置よりも小さい、即ち、
開先側壁面１ａに近づくと、溶接欠陥の発生が殆
んど皆無になるが、逆に大きい、即ち、開先側壁
面１ａから離れるにつれて急激に溶接欠陥の発生
が多くなることがわかる。そして、その臨界位置
は先行電極Ｌの配置位置Lwに略等しい位置であ
る（同図中、Lw矢印参照）。以上の実験結果より、本発明においては、各電
極の配置位置関係を規制し、先行電極Ｌとこれに
近接した開先側壁面１ａとの間隔Lwに対して後
行電極Ｔと開先側壁面との間隔Twを0.5mm以上、
より狭くする電極配置によつてアンダーカツトな
どを防ぎ良好な溶接部が得られていることがわか
る。また第５図に示した実験の結果によると、
TwをLwに対し0.5mm未満で狭くしたときに溶接
欠陥の安定な防止を期し難く、さらにLwを広く
すると、アンダーカツト、スラグ巻込みなどの溶
接欠陥が多発することが明らかである。従つてこの発明においては、先行電極Ｌをこれ
に近接した開先側壁面との間隔Lwは３〜５mmと
し、かつ上記のように間隔Lw，Twを規制する
ことにより、開先側壁面１ａを十分に溶融するこ
とができ、溶接欠陥の発生を防止し得る狭開先２
電極潜弧溶接が有利に可能となる。次に、本発明の一実施例を示す。（実施例）板厚75mmのASTM A516 Gr70（0.19％Ｃ、0.29
％Si、1.16％Mn、0.012％Ｐ、0.003％Ｓ）の鋼板
をθ＝2゜、Ｗ＝16mm、Ｈ＝10mmの開先形状（第３
図参照）に加工した後、表−１に示す焼成型フラ
ツクスと表−２に示すNo.Ａの溶接ワイヤを組合わ
せて表−４に示す溶接条件の下で１層２パス多層
盛の２電極潜弧溶接を行つた。Ｘ線透過試験によ
り溶接欠陥の有無を調べたが、その結果は表−４
に併記したとおりである。本発明の各実施例（No.１〜５）はいずれも溶接
欠陥が皆無であつた。これに対し、本発明の各条
件のうちいずれかが本発明外の値を有する比較例
（No.６〜８）では、スラグ巻込み、融合不良など
の欠陥が多く発生した。

【表】 (注) 表中、アンダーラインは本発明外の条件値であ
ることを表わす。
以上説明したように、本発明によれば、従来の
単電極潜弧溶接法はもとより、２電極潜弧溶接法
による多層盛溶接に比べて、何らの溶接欠陥を伴
うことなく溶接能率を著しく向上することがで
き、しかも、溶接作業者が１人で十分行えるた
め、溶接コストの低減化の要請に完全に応えるこ
とができる等、顕著な効果を期待し得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来法における開先形状及
び積層法を説明する図、第３図は本発明における
開先形状及び積層法を説明する図、第４図は本発
明における先行電極及び後行電極の配置位置関係
を説明する図であつて、イは正面図、ロは平面
図、第５図は先行電極及び後行電極の配置位置と
溶接欠陥の発生状況との関係を示す図である。１，１′……鋼板、２……溶接ビード、３……
溶接スラグ、Ｌ……先行電極、Ｔ……後行電極。

Claims

【特許請求の範囲】

１１層２パスの積層方法で行う多層盛２電極潜
弧溶接方法において、先行電極及び後行電極の電
極ワイヤ径を1.2〜3.2mm、溶接電流を200〜600A、
溶接速度を40〜70cm／minにして電極間距離は５
〜30mmとし、かつ、前記先行電極とこれに近接し
た開先側壁面との間隔を３〜５mmの範囲にすると
共にこれに対し前記後行電極と前記開先側壁面と
の間隔を0.5mm以上、より狭くする電極配置にて
溶接を行うことを特徴とする、狭開先２電極潜弧
溶接方法。