KR102049215B1 - Vertical narrow gap gas shielded arc welding method - Google Patents

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KR102049215B1
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겐지 오이
쇼헤이 고즈키
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제이에프이 스틸 가부시키가이샤
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Abstract

초층 용접 조건, 특히 용접 토치 각도나 용접 입열량, 위빙 조건을 적정하게 제어하여, 초층 용접에 있어서의 접합 깊이를 20 ㎜ 이상 65 ㎜ 이하로 함과 함께, 최종층 용접시에, 후강재에 용접 토치측으로부터 후강재의 개선의 커버링재로서 상진 방향으로 슬라이딩 이동이 가능한 냉각판을 대고, 용접 토치 상진 이동에 맞춰 냉각판을 상진 이동시키면서 용접을 실시한다.Superlayer welding conditions, in particular, welding torch angle, welding heat input amount, and weaving conditions are controlled appropriately, and the depth of joining in superlayer welding is set to 20 mm or more and 65 mm or less, and welded to the thick steel material at the time of final layer welding. As the covering material for the improvement of the thick steel material from the torch side, a cooling plate capable of sliding movement in the upward direction is applied, and welding is performed while the cooling plate moves upward in accordance with the welding torch upward movement.

Description

수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법{VERTICAL NARROW GAP GAS SHIELDED ARC WELDING METHOD}VERTICAL NARROW GAP GAS SHIELDED ARC WELDING METHOD}

본 발명은, 협개선 (狹開先) 가스 실드 아크 용접 방법에 관한 것으로서, 특히 2 장의 후강재의 맞댐 용접에 적용할 수 있는, 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a narrow-gauge gas shielded arc welding method, and more particularly, to a vertical narrow-gauge gas shielded arc welding method applicable to butt welding of two thick steel materials.

본 발명에 있어서,「협개선」이란, 개선 각도가 25 °이하이고 또한 피용접재가 되는 강재 간의 최소 개선 폭이, 당해 강재의 판두께의 50 % 이하인 것을 의미한다.In the present invention, "improved improvement" means that the minimum improvement width between steels of which the improvement angle is 25 degrees or less and the welded material is 50% or less of the plate thickness of the steel.

강의 용접 시공에 사용되는 가스 실드 아크 용접은, CO2 단독의 가스, 또는 Ar 과 CO2 의 혼합 가스를 용융부의 실드에 사용하는 소모 전극식이 일반적이다. 이와 같은 가스 실드 아크 용접은, 자동차, 건축, 교량, 조선 및 전기 기기 등의 제조 분야에 있어서 폭넓게 사용되고 있다.Steel gas shielded arc welding used for welding is a fusing electrode expression common to use a CO 2 gas alone, or a mixed gas of Ar and CO 2 in the molten parts of the shield. Such gas shielded arc welding is widely used in the manufacturing fields of automobiles, buildings, bridges, shipbuilding, and electrical equipment.

그런데 최근, 강 구조물의 대형화·후육화에 수반하여, 제작 과정에서의 용접, 특히 강재의 맞댐 용접에 있어서의 용착량이 증대하고, 나아가서는 용접 시공에 많은 시간이 필요해져, 시공 비용의 증대를 초래하고 있다.However, in recent years, with the increase in size and thickness of steel structures, the amount of welds in the welding process, in particular, butt welding of steel materials, increases, and further, a large amount of time is required for welding construction, resulting in an increase in construction cost. Doing.

이것을 개선하는 방법으로서, 판두께에 대해 작은 간극의 개선을 아크 용접법에 의해 용접하는, 협개선 가스 실드 아크 용접의 적용을 생각할 수 있다. 이 협개선 가스 실드 아크 용접은, 통상적인 가스 실드 아크 용접과 비교하여 용착량이 적어지므로, 용접의 고능률화·에너지 절약화를 달성할 수 있고, 나아가서는 시공 비용의 저감을 가져올 것으로 기대된다.As a method of improving this, application of the narrow-line gas shielded arc welding which welds the improvement of the small clearance with respect to the plate | board thickness by the arc welding method is considered. Since the welding amount of the narrow-improved gas shielded arc welding is smaller than that of the conventional gas shielded arc welding, it is expected that high welding efficiency and energy saving can be achieved, and further, construction cost will be reduced.

한편, 수직 방향의 고능률 용접에는, 통상적으로 일렉트로 슬래그 용접이 적용되고 있는데, 1 패스 대입열 용접이 기본이고, 판두께가 60 ㎜ 를 초과하는 용접에서는 입열 과다가 되어 인성 (靭性) 저하가 우려되고 있다. 또, 1 패스 용접에는 판두께의 한계가 있어, 특히 판두께가 65 ㎜ 를 초과하는 용접은, 아직 기술 확립되어 있지 않은 것이 현 상황이다.On the other hand, although electroslag welding is normally applied to the vertical high efficiency welding, 1 pass high heat input welding is the basic, and in welding with plate | board thickness exceeding 60 mm, heat input becomes excessive and a toughness may fall. It is becoming. Moreover, 1-pass welding has a limit of plate | board thickness, and it is a present situation that the welding of plate | board thickness exceeding 65 mm is not technically established yet.

이 때문에, 협개선 가스 실드 아크 용접을 수직 방향 용접에 적용한, 고품질이며 또한 고능률적인 용접 방법을 개발하는 것이 요망되고 있다.For this reason, it is desired to develop a high quality and high efficient welding method in which narrow-impact gas shielded arc welding is applied to vertical welding.

이와 같은 협개선 가스 실드 아크 용접을 수직 방향 용접에 적용한 용접 방법으로서, 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 양면 U 형 개선 이음매를 대상으로 하는 양측 다층 용접 방법이 개시되어 있다. 이 용접 방법에서는, 이너트 가스를 사용한 TIG 용접에 의한 적층 용접을 실시하고 있고, 이너트 가스를 사용함으로써 슬래그나 스퍼터의 발생을 억제하여, 적층 결함을 방지하는 것으로 하고 있다.As a welding method in which such narrow-impedance gas shielded arc welding is applied to vertical welding, for example, Patent Document 1 discloses a double-sided multilayer welding method targeting a double-sided U-shaped improved joint. In this welding method, lamination welding by TIG welding using an inert gas is performed. By using an inert gas, the generation of slag and sputter is suppressed and the lamination defect is prevented.

그러나, 비소모 전극식인 TIG 용접은, 소모 전극인 강 와이어를 사용하는 MAG 용접이나 CO2 용접과 비교하여, 용접법 그 자체의 능률이 크게 떨어진다.However, the non-fusing electrode expression, TIG welding, consumption as compared with the MAG welding and CO 2 welding using the electrodes of steel wire, that the welding process itself, efficiency drops significantly.

또, 특허문헌 2 에는, 스퍼터나 융합 불량을 억제하기 위하여 용접 토치의 위빙을 실시하는, 협개선의 수직 방향 용접 방법이 개시되어 있다.Moreover, Patent Document 2 discloses a method for vertically welding a narrow line in which weaving of a welding torch is performed in order to suppress sputtering and fusion defects.

그러나, 이 용접 방법에서는, 용접 토치의 위빙 방향이, 개선 깊이 방향이 아니라, 강판 표면 방향이기 때문에, 용융 금속이 늘어지기 전에 용접 토치를 위빙시킬 필요가 있고, 결과적으로, 용접 전류를 150 A 정도의 저전류로 하고, 1 패스당의 용착량 (≒ 입열량) 을 억제할 필요가 발생한다.However, in this welding method, since the weaving direction of the welding torch is not the improvement depth direction but the steel plate surface direction, it is necessary to weav the welding torch before the molten metal sags, and as a result, the welding current is about 150 A. It is necessary to set a low current of and to suppress the amount of deposition (heat input amount) per one pass.

그 때문에, 이 용접 방법을 판두께가 큰 후강재의 용접에 적용하는 경우에는, 소량 다패스의 적층 용접이 되어, 용입 불량 등의 적층 결함이 많아지는 것 이외에, 용접 능률이 크게 저하된다.Therefore, when this welding method is applied to the welding of a thick steel plate with a large plate thickness, a small amount of multi-pass lamination welding is performed, and a large number of lamination defects, such as penetration defects, increase welding efficiency significantly.

또한, 특허문헌 3 에는, 특허문헌 2 와 마찬가지로, 융합 불량을 억제하기 위하여 용접 토치의 위빙을 실시하는, 수직 방향 용접 방법이 개시되어 있다.In addition, Patent Document 3 discloses a vertical welding method for weaving a welding torch in order to suppress a fusion defect similarly to Patent Document 2.

여기서 개시되는 면 각도 (개선 각도) 는 26.3 ∼ 52 °로 넓기는 하지만, 여기서의 용접 토치의 위빙은 개선 깊이 방향에 대해서도 실시된다. 그 때문에, 특허문헌 3 의 수직 방향 용접 방법에서는, 1 패스당의 용착량을 비교적 많이 취하는 것이 가능하다.Although the plane angle (improvement angle) disclosed here is wide at 26.3-52 degrees, the weaving of the welding torch here is implemented also in the improvement depth direction. For this reason, in the vertical welding method of Patent Document 3, it is possible to take a relatively large amount of deposition per pass.

그러나, 개선 깊이 방향의 위빙량이 작고, 또 용접 금속 및 용접 와이어 조성이 고려되어 있지 않기 때문에, 1 패스당의 용착량 (≒ 입열량) 을 억제할 필요가 발생하여, 1 패스당의 용접 깊이는 10 ㎜ 정도로 얕아진다.However, since the weaving amount in the improvement depth direction is small and the weld metal and the welding wire composition are not considered, it is necessary to suppress the amount of welding (heat input amount) per one pass, and the welding depth per one pass is 10 mm. It becomes shallow enough.

그 때문에, 이 용접 방법을 판두께가 큰 후강재의 용접에 적용하는 경우에는, 역시 소량 다패스의 적층 용접이 되어, 용입 불량 등의 적층 결함이 많아지는 것 이외에, 용접 능률이 저하된다.Therefore, when this welding method is applied to the welding of a thick steel plate with a large plate thickness, a small amount of multi-pass lamination welding is also performed, and the lamination defects such as penetration defects increase, and welding efficiency falls.

또, 특허문헌 4 에는, 극후재의 1 패스 용접을 가능하게 한 2 전극의 일렉트로 가스 아크 용접 장치가 개시되어 있다.In addition, Patent Document 4 discloses a two-electrode electrogas arc welding device that enables one-pass welding of an extremely thick material.

이 2 전극의 일렉트로 가스 아크 용접 장치의 사용에 의해, 판두께 : 70 ㎜ 정도까지의 후강재의 접합이 가능해진다. 그러나, 2 전극화에 의해 입열량이 360 kJ/㎝ 정도로 대폭 증가한다. 이 때문에, 강판으로의 열 영향이 크고, 이음매에 높은 특성 (강도, 인성) 이 요구되는 경우, 이와 같은 특성을 만족시키는 것이 매우 곤란해진다.By use of the electrogas arc welding apparatus of this two electrode, joining of the thick steel material to plate | board thickness: about 70 mm is attained. However, the amount of heat input is greatly increased by about 360 kJ / cm by the two-electrode formation. For this reason, when the heat influence to a steel plate is large and a high characteristic (strength, toughness) is required for a joint, it becomes very difficult to satisfy such a characteristic.

또, 이 2 전극의 일렉트로 가스 아크 용접 장치에서는, 이면측 전극의 아크가 잘 보이지 않게 되기 때문에, 용접 결함의 방지가 어려워지는 문제가 있다. 또한, 이 2 전극의 일렉트로 가스 아크 용접 장치에서는, 개선 치수 정밀도 등의 문제로부터 개선 내에 구리 스트립을 설치하는 것은 어렵고, 이 때문에, 다패스의 적층 용접으로서 저입열화를 도모하는 것은 곤란하다.Moreover, in the electrogas arc welding apparatus of this two electrode, since the arc of a back electrode is hard to be seen, there exists a problem that prevention of a welding defect becomes difficult. Moreover, in the electrogas arc welding apparatus of this two electrode, it is difficult to provide a copper strip in an improvement from problems, such as improved dimensional accuracy, and for this reason, it is difficult to aim at low heat input as a multipass laminated welding.

일본 공개특허공보 2009-61483호Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-61483 일본 공개특허공보 2010-115700호Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-115700 일본 공개특허공보 2001-205436호Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-205436 일본 공개특허공보 평10-118771호Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-118771

상기한 바와 같이, 후강재의 용접에 적용할 수 있는, 고품질이며 또한 고능률적인 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법은, 아직 개발되어 있지 않은 것이 현 상황이다.As described above, a high quality and highly efficient vertical narrowing gas shielded arc welding method that can be applied to welding thick steel materials has not been developed yet.

한편, 용접 자동화 기술 (용접 로봇) 의 경량·고기능·고정밀화가 진행되어, 지금까지 곤란하였던 개선 형상과 용접 자세에 적합한 용접 토치의 위빙이 가능해지고, 이것을 활용함으로써, 강재, 개선 형상, 용접 자세 및 용접 재료 (와이어) 에 적합한 용접 시공 (조건 설정) 이 가능해지고 있다.On the other hand, the light weight, high performance, and high precision of welding automation technology (welding robot) are advanced, and the weaving of the welding torch suitable for the improved shape and welding posture which has been difficult until now becomes possible, and by utilizing this, steel materials, improved shape, welding posture and Welding construction (condition setting) suitable for a welding material (wire) is attained.

본 발명은, 고기능이며 또한 고정밀도의 용접 자동화 기술을 활용함으로써, 후강재, 특히 판두께가 40 ㎜ 이상인 후강재의 용접에 적용하는 것이 가능한, 고품질이며 또한 고능률적인 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides a high quality and highly efficient vertical narrowing gas shielded arc which can be applied to welding thick steels, especially thick steels having a plate thickness of 40 mm or more, by utilizing a highly functional and high precision welding automation technique. It is an object to provide a welding method.

그런데, 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 후강재에 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접을 적용하는 경우의 용접 조건에 대해, 예의 연구를 거듭하였다.By the way, in order to solve the said subject, the inventors earnestly studied about the welding conditions at the time of applying a vertical narrowing gas shielded arc welding to a thick steel material.

그 결과, 후강재의 수직 방향의 협개선 가스 실드 아크 용접을 실시할 때, 용접 금속 및 열 영향부에 있어서 원하는 기계적 특성을 얻음과 함께, 용접의 고능률화를 실현하려면, 협개선으로 하여 용착량을 저감시키면서, 1 패스당의 용접 입열량을 억제하고, 초층 용접에 있어서의 접합 깊이 (용접 깊이) 를 소정의 범위로 제어하는 것이 중요한 것을 지견하였다.As a result, when performing narrow line gas shielded arc welding in the vertical direction of a thick steel material, in order to obtain the desired mechanical characteristic in a weld metal and a heat affected part, and to realize high efficiency of welding, it is set as narrow line and the welding amount. It was found that it is important to control the amount of heat input for welding per pass and to control the welding depth (welding depth) in the predetermined range while reducing the pressure.

그래서, 발명자들은, 상기한 용접을 실시하기 위한 용접 조건에 대해, 더욱 연구를 진행시켰다. 그 결과, 개선 조건을 소정의 조건으로 한 다음, 초층의 용접 조건, 특히 용접 토치 각도 및 위빙 조건을 적정하게 제어함으로써, 수직 방향 용접에 있어서 문제가 되는 용융 금속의 늘어짐의 억제를 포함하는 비드 형상의 안정화와 용접 결함의 발생 방지를 도모하면서, 상기한 초층 용접에 있어서의 접합 깊이를 달성할 수 있었다. 그리고, 이로써, 판두께가 40 ㎜ 이상인 후강재여도, 원하는 기계적 특성이 얻어지고, 고품질이며 또한 고능률적인 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접을 실시하는 것이 가능해진다는 지견을 얻었다.Thus, the inventors have further studied the welding conditions for performing the above welding. As a result, the bead shape including suppression of sagging of the molten metal which becomes a problem in vertical welding by appropriately controlling the welding conditions of the first layer, in particular, the welding torch angle and the weaving condition, by setting the improvement condition as a predetermined condition. The above-described joint depth in superlayer welding was achieved while stabilizing and preventing generation of weld defects. And by this, even if it was a thick steel material whose plate | board thickness is 40 mm or more, the knowledge that a desired mechanical characteristic was acquired and it became possible to perform high quality and highly efficient vertical direction narrowing gas shielded arc welding was possible.

또, 상기와 같은 수직 방향 가스 실드 아크 용접을 실시하는 경우, 최종층 용접의 용접 조건에 따라서는, 최종적으로 얻어지는 용접 이음매의 비드 외관이 열화되기 쉬워진다는 문제도 보였기 때문에, 발명자들은, 이 점을 해결하기 위하여 더욱 검토를 진행시켰다.In addition, when performing the vertical gas shielded arc welding as described above, depending on the welding conditions of the final layer welding, the problem that the appearance of the bead of the welded joint finally obtained tends to deteriorate easily, the inventors have found this point. In order to solve this problem, further studies were conducted.

그 결과, 최종층 용접시에, 후강재에 용접 토치측으로부터 후강재의 개선의 커버링재로서 상진 (上進) 방향으로 슬라이딩 이동이 가능한 냉각판을 대고, 용접 토치의 상진 이동에 맞춰 냉각판을 상진 이동시키면서 용접을 실시함으로써, 간편하게 미려한 비드 외관을 얻을 수 있다는 지견을 얻었다.As a result, during the final layer welding, a cold plate capable of sliding movement in the upward direction is applied to the thick steel material as a covering material for improving the thick steel material from the welding torch side, and the cooling plate is placed in accordance with the upward movement of the welding torch. By welding while moving up, the knowledge that the beautiful bead appearance was obtained easily was acquired.

본 발명은, 상기 지견에 기초하여, 더욱 검토를 더한 끝에 완성된 것이다.This invention is completed based on the said knowledge, after further examining.

즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.That is, the summary structure of this invention is as follows.

1. 개선 각도를 25 °이하, 개선 갭을 20 ㎜ 이하로 하여, 판두께가 40 ㎜ 이상인 2 장의 후강재를, 위빙을 사용하는 1 층 용접 또는 다층 용접에 의해 접합하는 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법에 있어서,1. The vertical narrowing gas shield which joins the two thick steel materials whose plate | board thickness is 40 mm or more by the improvement angle to 25 degrees or less, and the improvement gap to 20 mm or less by single layer welding or multilayer welding using weaving. In the arc welding method,

초층 용접시에는, 용접 토치의 각도를 수평 방향에 대해 25 °이상 75 °이하, 용접 입열을 30 kJ/㎝ 이상 300 kJ/㎝ 이하로 함과 함께, 판두께 방향으로의 위빙 깊이를 15 ㎜ 이상 63 ㎜ 이하, 또한 초층 용접에 있어서의 용접 비드폭을 W 로 한 경우에, 판두께 방향 및 용접선에 직각인 방향으로의 위빙 최대폭을 (W - 6) ㎜ 이상 W ㎜ 이하로 하여, 용접 토치의 위빙을 실시하고, 상기 초층 용접에 있어서의 접합 깊이를 20 ㎜ 이상 65 ㎜ 이하로 하고,At the time of first layer welding, the angle of the welding torch is 25 ° or more and 75 ° or less with respect to the horizontal direction, and the welding heat input is 30 kJ / cm or more and 300 kJ / cm or less, and the weaving depth in the plate thickness direction is 15 mm or more. When the weld bead width in the first layer welding is 63 mm or less and W is the maximum width of the weaving in the plate thickness direction and in the direction perpendicular to the welding line, the width of the welding torch is (W-6) mm or more and W mm or less. Weaving is carried out, and the joining depth in the superlayer welding is made 20 mm or more and 65 mm or less,

최종층 용접시에는, 상기 후강재에 용접 토치측으로부터 상기 후강재의 개선의 커버링재로서 상진 방향으로 슬라이딩 이동이 가능한 냉각판을 대고, 상기 용접 토치의 상진 이동에 맞춰 상기 냉각판을 상진 이동시키면서 용접을 실시하는, 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법.In the final layer welding, a cold plate capable of sliding movement in an upward direction is applied to the thick steel material as a covering material for improvement of the thick steel material from the welding torch side, while moving the cold plate upward in accordance with the upward movement of the welding torch. The method of vertical narrowing gas shielded arc welding which performs welding.

2. 상기 초층 용접의 위빙에 있어서, 용접선 방향에서 본 용접 토치의 위빙 패턴이 コ 자형인, 상기 1 에 기재된 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법.2. The said vertical direction narrowing gas shielded arc welding method as described in said 1 in the weaving of superlayer welding WHEREIN: The weaving pattern of the welding torch seen from the welding line direction is a U-shape.

3. 상기 초층 용접에 있어서의 용접 금속의 S 량 및 O 량의 합계가 450 질량 ppm 이하이고 또한, N 량이 120 질량 ppm 이하인, 상기 1 또는 2 에 기재된 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법.3. The said vertical direction narrowing gas shielded arc welding method as described in said 1 or 2 whose sum of S amount and O amount of the weld metal in the said superlayer welding is 450 mass ppm or less, and N amount is 120 mass ppm or less.

4. 상기 초층 용접에서 사용하는 용접 와이어의 Si 량 및 Mn 량의 합계가 1.5 질량% 이상 3.5 질량% 이하인, 상기 1 ∼ 3 중 어느 하나에 기재된 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법.4. The vertical direction narrowing gas shielded arc welding method in any one of said 1-3 whose sum total of Si amount and Mn amount of the welding wire used by said superlayer welding is 1.5 mass% or more and 3.5 mass% or less.

5. 상기 초층 용접에서 사용하는 용접 와이어의 Ti 량, Al 량 및 Zr 량의 합계가 0.08 질량% 이상 0.50 질량% 이하인, 상기 1 ∼ 4 중 어느 하나에 기재된 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법.5. The method for vertical narrowing gas shielded arc welding as described in any one of said 1-4 whose sum total of Ti amount, Al amount, and Zr amount of the welding wire used by said superlayer welding is 0.08 mass% or more and 0.50 mass% or less.

6. 상기 초층 용접의 실드 가스로서, 20 체적% 이상의 CO2 가스를 함유하는 가스를 사용하는, 상기 1 ∼ 5 중 어느 하나에 기재된 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법.6. The vertical narrow narrow gas shielded arc welding method according to any one of 1 to 5 above, wherein a gas containing 20 vol% or more of CO 2 gas is used as the shield gas of the superlayer welding.

7. 상기 초층 용접의 평균 용접 전류가 270 A 이상 360 A 이하인, 상기 1 ∼ 6 중 어느 하나에 기재된 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법.7. The method for vertically narrowing gas shielded arc welding in any one of said 1-6 whose average welding current of said superlayer welding is 270 A or more and 360 A or less.

본 발명에 의하면, 판두께가 40 ㎜ 이상인 후강재를 용접하는 경우에도, 수직 방향 용접에 있어서 문제가 되는 용융 금속의 늘어짐 억제를 포함하는 비드 형상의 안정화와 용접 결함을 방지하면서, 고품질이며 또한 고능률적인 협개선 가스 실드 아크 용접을 실시할 수 있다.According to the present invention, even when welding a thick steel material having a plate thickness of 40 mm or more, high quality and high quality, while preventing bead-shaped stabilization and welding defects including suppressing sagging of molten metal, which is a problem in vertical welding, is prevented. Efficient narrowing gas shielded arc welding can be performed.

그리고, 본 발명의 용접 방법은, 통상적인 가스 실드 아크 용접과 비교하여 용착량이 적고, 용접의 고능률화에 의한 에너지 절약화도 달성할 수 있기 때문에, 용접 시공 비용의 대폭적인 저감이 가능해지고, 나아가서는 간편하게 미려한 비드 외관을 얻는 것이 가능해진다.In addition, the welding method of the present invention has a smaller welding amount than conventional gas shielded arc welding, and can also achieve energy saving due to high efficiency of welding. Thus, the welding construction cost can be significantly reduced. It is possible to obtain a beautiful bead appearance easily.

도 1 은 각종 개선 형상의 예를 나타내는 것이다.
도 2 는 V 형의 개선 형상에 있어서, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 용접 방법에 의해 초층 용접을 시공할 때의 시공 요령의 일례를 나타내는 것이다.
도 3 은 V 형의 개선 형상에 있어서, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 용접 방법에 의해 초층 용접을 실시한 후의 개선 단면의 일례를 나타내는 것이다.
도 4 는 초층 용접의 위빙에 있어서의, 용접선 방향에서 본 용접 토치의 위빙 패턴의 예를 나타내는 것으로, (a) 가 コ 자형, (b) 가 사다리꼴, (c) 가 V 자형, (d) 가 삼각형인 것이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 용접 방법에 의해, 최종층 용접을 시공할 때의 시공 요령의 일례를 나타내는 것이다.
도 6 은 발명예 (No.7) 에 있어서, 초층 용접을 실시한 후의 사진으로, (a)는 전체의 외관을, (b) 는 개선 단면을 나타내는 것이다.
1 shows examples of various improved shapes.
FIG. 2: shows the example of the construction method at the time of constructing superlayer welding by the welding method which concerns on one Embodiment of this invention in V-shaped improved shape.
FIG. 3: shows the example of the improved cross section after performing superlayer welding by the welding method which concerns on one Embodiment of this invention in V-shaped improved shape.
Fig. 4 shows an example of the weaving pattern of the welding torch seen from the welding line direction in the weaving of the first layer welding, wherein (a) is a U-shape, (b) is a trapezoid, (c) is a V-shape, and (d) It's a triangle.
FIG. 5: shows in figure an example of the construction method at the time of constructing final layer welding by the welding method which concerns on one Embodiment of this invention.
6 is a photograph after performing superlayer welding in Inventive Example (No. 7), wherein (a) shows the overall appearance and (b) shows an improved cross section.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

도 1 의 (a) ∼ (c) 는, 각종 개선 형상의 예를 나타내는 것이다. 도면 중, 부호 1 이 후강재, 2 가 후강재의 개선면, 3 이 (Y 형 개선에 있어서의) 강재 하단부의 개선이고, 기호 θ 로 개선 각도를, G 로 개선 갭을, t 로 판두께를, h 로 (Y 형 개선에 있어서의) 강재 하단부의 개선 높이를 나타낸다.(A)-(c) of FIG. 1 shows an example of various improvement shapes. In the figure, reference numeral 1 denotes an improved surface of the thick steel, divalent thick steel, and 3 represents an improvement of the lower end of the steel (in the Y-shaped improvement), the angle of improvement is represented by the symbol θ, the gap is represented by G, and the plate thickness is t. Denotes the improvement height of the steel lower end portion (in the Y-type improvement).

동 도면에서 나타내는 바와 같이, 여기서 대상으로 하는 개선 형상은 V 형 개선 (I 형 개선 및 レ 형 개선을 포함한다) 및 Y 형 개선 중 어느 것으로 하는 것도 가능하고, 또 도 1 의 (c) 에 나타내는 바와 같이 다수 단의 Y 형 개선으로 하는 것도 가능하다.As shown in the figure, the improved shape targeted here can be either V type improvement (including type I improvement and レ type improvement) and Y type improvement, and are shown in Fig. 1C. As described above, it is also possible to achieve a Y-stage improvement in multiple stages.

또한, 도 1 의 (b) 및 (c) 에 나타내는 바와 같이, Y 형 개선인 경우의 개선 각도 및 개선 갭은, 강재 하단부의 개선에 있어서의 개선 각도 및 개선 갭으로 한다. 여기서, 강재 하단부의 개선이란, 용접시에 이면 (용접 장치 (용접 토치) 측의 면을 표면, 그 반대측의 면을 이면으로 한다) 이 되는 강재면으로부터 판두께의 20 ∼ 40 % 정도까지의 영역을 의미한다.In addition, as shown to (b) and (c) of FIG. 1, the improvement angle and improvement gap in case of Y type improvement are set as the improvement angle and improvement gap in improvement of a steel lower end part. Here, the improvement of the lower end of the steel means an area from the steel surface which becomes the back surface (the surface on the welding device (welding torch) side to the surface and the surface on the opposite side to the back surface) at the time of welding from about 20 to 40% of the plate thickness. Means.

또, 도 2 는, V 형의 개선 형상에 있어서, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 용접 방법에 의해 초층 용접을 시공할 때의 시공 요령을 나타내는 것이다. 도면 중, 부호 4 가 용접 토치, 5 가 용접 와이어, 6 이 백킹 스트립재이고, φ 가 수평 방향에 대한 용접 토치의 각도이다. 또한, 용접선, 용융지 (溶融池) 및 용접 비드에 대해서는 도시를 생략하고 있다.Moreover, FIG. 2 shows the construction method at the time of constructing superlayer welding by the welding method which concerns on one Embodiment of this invention in the V-shaped improvement shape. In the figure, 4 is a welding torch, 5 is a welding wire, 6 is a backing strip material, and (phi) is an angle of a welding torch with respect to a horizontal direction. In addition, illustration is abbreviate | omitted about a welding line, a molten paper, and a welding bead.

여기서, 본 용접 방법은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 소정의 판두께가 되는 2 장의 후강재를 맞대고, 이들 후강재끼리를, 위빙을 사용한 수직 방향 용접에 의해 접합하는 가스 실드 아크 용접으로, 진행 방향을 상측 방향으로 하는 상진 용접을 기본으로 한다.Here, as shown in FIG. 2, the present welding method advances gas shielded arc welding in which two thick steels of a predetermined plate thickness are faced to each other and these thick steels are joined by vertical welding using weaving. It is based on an upward welding with the direction upward.

또한, 여기서는, V 형의 개선 형상을 예로서 나타냈지만, 다른 개선 형상에서도 동일하다.In addition, although the V shape improvement shape was shown as an example here, the same is also the other improvement shape.

또한, 도 3 은, V 형의 개선 형상에 있어서, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 용접 방법에 의해 초층 용접을 실시한 후의 개선 단면을 나타내는 것이다. 도면 중, 부호 7 이 용접 비드 (초층 용접에 있어서의 용접 비드) 이고, 기호 D 로 초층 용접에 있어서의 접합 깊이를, W 로 초층 용접에 있어서의 용접 비드폭 (초층 용접 후의 개선 간의 갭) 을 나타낸다.3 shows the improved cross section after performing superlayer welding by the welding method which concerns on one Embodiment of this invention in V-shaped improved shape. In the figure, reference numeral 7 denotes a welding bead (welding bead in the first layer welding), the symbol D denotes the joint depth in the first layer welding, and the W bead width in the first layer welding (the gap between the improvement after the first layer welding). Indicates.

또한, 초층 용접에 있어서의 접합 깊이 (D) 는, 용접시에 이면이 되는 강재면을 기점으로 한 경우의 초층 용접에 있어서의 용접 비드 높이의 최소값 (기점의 강재면으로부터 가장 가까운 (낮은) 초층 용접에 있어서의 용접 비드 높이) 이다.In addition, the joining depth D in the first layer welding is the minimum value of the weld bead height in the first layer welding in the case where the steel surface serving as the back surface at the time of welding is used as the starting point (the lower layer (lower) closest to the starting steel surface). Weld bead height in welding).

여기서는, V 형의 개선 형상을 예로서 나타냈지만, 다른 개선 형상에서도 D 및 W 는 동일하다.Here, although the V shape improvement shape was shown as an example, D and W are the same also in another improvement shape.

다음으로, 본 발명의 용접 방법에 있어서, 바닥부 개선 각도, 바닥부 개선 갭 및 강재의 판두께를 상기의 범위로 한정한 이유에 대해 설명한다.Next, in the welding method of this invention, the reason which limited the bottom part improvement angle, the bottom part gap, and the plate | board thickness of steel materials to the said range is demonstrated.

개선 각도 θ : 25 °이하Improvement angle θ: 25 ° or less

강재의 개선부는 작을수록 보다 빠르게 고능률적인 용접을 가능하게 하는 반면, 융합 불량 등의 결함이 발생하기 쉽다. 또, 개선 각도가 25 °를 초과하는 경우의 용접은, 종래의 시공 방법으로도 실시 가능하다. 이 때문에, 본 발명에서는, 종래의 시공 방법으로는 시공이 곤란하고, 또한 한층 더 고능률화가 예상되는 개선 각도 : 25 °이하인 경우를 대상으로 한다.The smaller the improved part of the steel, the faster and more efficient welding is possible, while defects such as poor fusion are likely to occur. Moreover, welding when the improvement angle exceeds 25 degrees can also be implemented with the conventional construction method. For this reason, in this invention, when the construction is difficult by the conventional construction method and further high efficiency is anticipated, it aims at the case where the improvement angle: 25 degrees or less.

또한, V 형 개선에 있어서, 개선 각도가 0 °인 경우에는 이른바 I 형 개선이라고 불리고, 용착량의 면에서는 이 0 °인 경우가 가장 효율적이며, 개선 각도가 0 °(I 형 개선) 여도 되지만, 용접 열변형에 의해 용접 중에 개선이 닫히기 때문에, 이것을 예상하여, 판두께 (t) (단, Y 형 개선의 경우에는 강재 하단부의 개선 높이 (h)) 에 따른 개선 각도를 설정하는 것이 바람직하다.In addition, in V type improvement, when the improvement angle is 0 degree, it is called so-called I type improvement, and when it is 0 degree in terms of welding amount, it is most efficient, and the improvement angle may be 0 degree (I type improvement), Since the improvement is closed during welding due to the welding heat deformation, it is preferable to set the improvement angle according to the plate thickness t (the improvement height h of the lower end of the steel in the case of Y-shaped improvement). .

구체적으로는, 개선 각도는 (0.5 × t/20)°이상, (2.0 × t/20)°이하로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 (0.8 × t/20)°이상, (1.2 × t/20)°이하이다. 예를 들어, 판두께 (t) 가 100 m 인 경우, 개선 각도는 2.5 °이상, 10 °이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 4 °이상, 6 °이하이다.Specifically, the improvement angle is preferably (0.5 x t / 20) ° or more and (2.0 x t / 20) ° or less, more preferably (0.8 x t / 20) ° or more, (1.2 x t / 20) degrees or less. For example, when plate | board thickness t is 100 m, the improvement angle is 2.5 degrees or more and 10 degrees or less are preferable, More preferably, it is 4 degrees or more and 6 degrees or less.

단, 판두께 (t) 가 100 ㎜ 를 초과하면, 바람직한 범위의 상한은 10 °를 초과하게 되지만, 이 경우의 바람직한 범위의 상한은 10 °로 한다.However, when the plate | board thickness t exceeds 100 mm, the upper limit of a preferable range will exceed 10 degrees, but the upper limit of a preferable range in this case shall be 10 degrees.

개선 갭 G : 20 ㎜ 이하Improvement gap G: 20 mm or less

강재의 개선부는 작을수록, 보다 빠르게 고능률적인 용접을 가능하게 한다. 또, 개선 갭이 20 ㎜ 를 초과하는 경우의 용접은, 용융 금속이 늘어지기 쉬워 시공이 곤란하다. 그 대책으로는, 용접 전류를 낮게 억제할 필요가 있게 되지만, 슬래그 혼입 등의 용접 결함이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, 개선 갭은 20 ㎜ 이하인 경우를 대상으로 한다. 바람직하게는 4 ㎜ 이상, 12 ㎜ 이하이다.The smaller the steel improvements, the faster and more efficient the welding is possible. Moreover, in the case where the improvement gap exceeds 20 mm, the molten metal tends to be liable and construction is difficult. As a countermeasure, the welding current needs to be kept low, but welding defects such as slag mixing tend to occur. Therefore, the improvement gap is intended for the case of 20 mm or less. Preferably they are 4 mm or more and 12 mm or less.

판두께 (t) : 40 ㎜ 이상Plate thickness (t): 40 mm or more

강재의 판두께는 40 ㎜ 이상으로 한다. 그렇다는 것은, 강재의 판두께가 40 ㎜ 미만이면, 종래의 용접 방법, 예를 들어, 특허문헌 4 의 일렉트로 가스 아크 용접을 사용해도, 이음매의 강도나 인성 등의 성능에 큰 문제는 발생하지 않기 때문이다.The plate thickness of steel is 40 mm or more. This is because if the plate thickness of steel materials is less than 40 mm, even if it uses the conventional welding method, for example, electrogas arc welding of patent document 4, a big problem does not arise in the performance, such as the strength and toughness of a joint. to be.

또한, 일반적인 압연 강재를 대상으로 하는 경우, 판두께는 일반적으로 100 ㎜ 가 상한이다. 따라서, 강재의 판두께는 100 ㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 1 층 용접의 경우에는 65 ㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.In addition, in the case of using a general rolled steel material, the plate thickness is generally the upper limit of 100 mm. Therefore, it is preferable to make the plate | board thickness of steel materials into 100 mm or less. Moreover, in the case of single layer welding, it is preferable to set it as 65 mm or less.

또한, 피용접재로 하는 강종으로는, 고장력강 (예를 들어, 조선용 극후 YP460 ㎫ 급 강 (인장 강도 570 ㎫ 급 강) 이나 건축용 TMCP 강 SA440 (인장 강도 590 ㎫ 급 강)) 이 특히 바람직하다. 그렇다는 것은, 고장력강은, 용접 입열 제한이 엄격하고, 용접 금속에 균열이 발생하기 쉬운 것 이외에, 용접 열 영향에 의해 요구되는 이음매 강도나 인성이 얻어지지 않는다. 이에 반해 본 발명의 용접 방법에서는, 입열량 : 300 kJ/㎝ 이하에서 효율적으로 용접이 가능하고, 590 ㎫ 급 고장력 강판, 고합금계가 되는 590 ㎫ 급 내식강의 용접도 가능하다. 당연히 연강에도 문제없이 대응할 수 있다.In addition, the steel to be used as the welded material is particularly preferably high tensile strength steel (for example, ultra-fine YP460 MPa steel (tensile strength 570 MPa steel) or construction TMCP steel SA440 (tensile strength 590 MPa steel)). . The high tensile strength of steel is severe in welding heat input limitation, and it is not easy to generate cracks in the weld metal, and thus the joint strength and toughness required by the welding heat influence are not obtained. In contrast, in the welding method of the present invention, welding can be efficiently performed at a heat input amount of 300 kJ / cm or less, and welding of a 590 MPa class high tensile strength steel sheet and a 590 MPa class corrosion resistant steel which is a high alloy system is also possible. Naturally, it can cope with mild steel without any problem.

이상, 본 발명의 용접 방법에 있어서, 개선 각도, 개선 갭 및 강재의 판두께를 한정한 이유에 대해 설명했지만, 본 발명의 용접 방법에서는, 상기한 후강재의 개선 형상 및 판두께에 적합한 입열량으로 효율적으로 용접하기 위하여, 초층 용접 조건을 적정하게 제어하면서 초층 용접에 있어서의 접합 깊이를 소정의 범위로 하는 것이 중요하다.As mentioned above, although the reason which limited the improvement angle, the improvement gap, and the plate | board thickness of steel materials was demonstrated in the welding method of this invention, in the welding method of this invention, the heat input amount suitable for the above-mentioned improved shape and plate | board thickness of the steel materials. In order to weld efficiently, it is important to make the junction depth in superlayer welding into a predetermined range, controlling a superlayer welding condition suitably.

이하, 이들 초층 용접에 있어서의 접합 깊이의 한정 이유 및 초층 용접 조건에 대해 설명한다.Hereinafter, the reason for limitation of the junction depth in these superlayer welding and the superlayer welding conditions are demonstrated.

초층 용접에 있어서의 접합 깊이 D : 20 ㎜ 이상 65 ㎜ 이하Bonding depth D in superlayer welding: 20 mm or more and 65 mm or less

판두께 : 40 ㎜ 이상의 후강재를, 특히 2 패스 이상의 다층 용접으로 용접하려면, 초층 용접에 있어서의 접합 깊이를 20 ㎜ 이상으로 할 필요가 있다. 초층 용접에 있어서의 접합 깊이가 20 ㎜ 미만에서는, 용접열이 집중되기 때문에, 용융 금속의 늘어짐이 발생한다. 한편, 초층 용접에 있어서의 접합 깊이가 65 ㎜ 를 초과하면, 용접 입열이 과다해지기 쉬운 것 이외에, 고온 균열이나, 용접 중의 열이 분산되는 것에 의한 개선면의 융합 불량, 슬래그 혼입 등의 용접 결함이 발생한다. 따라서, 초층 용접에 있어서의 접합 깊이는 20 ㎜ 이상 65 ㎜ 이하로 한다. 바람직하게는 25 ㎜ 이상, 60 ㎜ 이하이다. 또한, 1 층 용접의 경우, 초층 용접에 있어서의 접합 깊이 (D) 는 판두께와 동일한 정도 (40 ㎜ 이상) 가 된다.Plate thickness: In order to weld a thick steel material of 40 mm or more especially by multi-layer welding of 2 passes or more, it is necessary to make the joining depth in superlayer welding more than 20 mm. If the welding depth in the first layer welding is less than 20 mm, the heat of welding is concentrated, so that the molten metal sags. On the other hand, when the joint depth in superlayer welding exceeds 65 mm, not only the welding heat input becomes easy to be excessive, but also welding defects such as high temperature cracking, poor fusion of an improved surface due to dispersion of heat during welding, and slag mixing. This happens. Therefore, the joining depth in superlayer welding shall be 20 mm or more and 65 mm or less. Preferably they are 25 mm or more and 60 mm or less. In the case of single layer welding, the joint depth D in the initial layer welding is about the same as the plate thickness (40 mm or more).

용접 토치 (급전 팁 선단) 의 각도 φ : 수평 방향에 대해 25 °이상 75 °이하Angle of welding torch (tip of feed tip) φ: 25 ° or more and 75 ° or less with respect to the horizontal direction

용접 토치의 각도는 수직보다 수평에 근접시킴으로써, 아크가 용접 비드 표면보다 이면 방향이 되어, 용융 금속의 늘어짐을 억제할 수 있다. 여기서, 용접 토치의 각도가 수평 방향에 대해 25 °미만에서는, 용접 비드의 형성이 곤란하다. 한편, 용접 토치의 각도가 수평 방향에 대해 75 °초과에서는, 용융 금속의 늘어짐을 억제하는 것이 곤란해진다. 따라서, 용접 토치의 각도는 수평 방향에 대해 25 °이상 75 °이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는 30 °이상 45 °이하이다.By making the angle of the welding torch closer to the horizontal than the vertical, the arc becomes the back side of the welding bead surface, and the sagging of the molten metal can be suppressed. Here, when the angle of a welding torch is less than 25 degrees with respect to a horizontal direction, formation of a welding bead is difficult. On the other hand, when the angle of a welding torch exceeds 75 degrees with respect to a horizontal direction, it becomes difficult to suppress slack of molten metal. Therefore, the angle of a welding torch needs to be 25 degrees or more and 75 degrees or less with respect to a horizontal direction. Preferably it is 30 degrees or more and 45 degrees or less.

용접 입열량 : 30 kJ/㎝ 이상 300 kJ/㎝ 이하Weld heat input: 30 kJ / cm or more and 300 kJ / cm or less

다층 용접에서는, 1 패스당의 입열량 (= 용착량) 을 크게 함으로써 패스 수를 줄여, 용접 적층 결함을 저감시킬 수 있다. 그러나, 용접 입열량이 지나치게 커지면, 용접 금속의 강도, 인성의 확보가 어려워지는 것 이외에, 강재 열 영향부의 연화 억제, 결정립 조대화에 의한 인성의 확보가 어려워진다. 특히, 용접 입열량이 300 kJ/㎝ 를 초과하면, 용접 금속의 특성 확보를 위하여, 강재 희석을 고려한 전용 와이어가 불가결해지고, 또한 강재에서도, 용접 입열에 견딜 수 있는 설계의 강재가 필요해진다. 한편, 용융 금속을 확보하여, 용접 결함이 없는 용접부를 얻기 위해서는, 용접 입열량은 많은 것이 유리하고, 협개선에 있어서 용접 입열랑이 30 kJ/㎝ 미만에서는 개선면의 용융이 부족하여, 적층 결함의 발생을 피할 수 없다.In multilayer welding, by increasing the heat input amount (= welding amount) per one pass, the number of passes can be reduced, and weld lamination defects can be reduced. However, when the amount of heat input of the weld is too large, it becomes difficult to secure the strength and toughness of the weld metal, and it becomes difficult to secure the toughness by suppressing softening of the steel heat affected zone and coarsening of grains. In particular, when the weld heat input exceeds 300 kJ / cm, in order to secure the properties of the weld metal, a dedicated wire in consideration of steel dilution becomes indispensable, and in steel materials, a steel material of a design that can withstand the heat input of the weld is required. On the other hand, in order to secure a molten metal and obtain a weld part without welding defects, it is advantageous to have a large amount of welding heat input. If the welding mouth gap is less than 30 kJ / cm in the narrowing line, the melting of the improved surface is insufficient, resulting in lamination defects. Occurrence is inevitable.

따라서, 용접 입열량은 30 kJ/㎝ 이상 300 kJ/㎝ 이하로 한다. 바람직하게는 90 kJ/㎝ 이상, 280 kJ/㎝ 이다.Therefore, welding heat input amount shall be 30 kJ / cm or more and 300 kJ / cm or less. Preferably it is 90 kJ / cm or more and 280 kJ / cm.

용접 토치의 위빙에 있어서의 판두께 방향으로의 위빙 깊이 (L) : 15 ㎜ 이상 63 ㎜ 이하Weaving depth (L) in the plate thickness direction in the weaving of the welding torch: 15 mm or more and 63 mm or less

본 용접 방법은 용접 토치의 위빙을 실시하는 것이지만, 이 용접 토치의 위빙에 있어서의 판두께 방향으로의 위빙 깊이 (L) 그리고 후술하는 판두께 방향 및 용접선에 직각인 방향으로의 위빙 최대폭 (M) 을 적정하게 제어하는 것이 중요하다.Although this welding method performs the weaving of a welding torch, the weaving depth L in the plate thickness direction in the weaving of this welding torch, and the maximum width of the weaving in the plate thickness direction mentioned later and the direction orthogonal to a welding line (M). It is important to control it properly.

또한, 각종 위빙 패턴에 있어서의 판두께 방향으로의 위빙 깊이 (L) 그리고 판두께 방향 및 용접선에 직각인 방향으로의 위빙 최대폭 (M) 은, 도 4 의 (a) ∼ (d) 에 나타내는 바와 같이 된다.In addition, the weaving depth L in the plate | board thickness direction in various weaving patterns, and the weaving maximum width M in the plate | board thickness direction and the direction orthogonal to a welding line are shown to (a)-(d) of FIG. Become together.

여기서, 본 용접 방법에서 기본으로 하는 수직 방향 상진 용접에 있어서는, 접합 깊이와 판두께 방향의 위빙폭은 동일한 정도가 된다. 이 때문에, 판두께 방향으로의 위빙 깊이가 15 ㎜ 미만에서는, 초층 용접에 있어서의 접합 깊이를 20 ㎜ 이상으로 하는 것이 곤란하다. 한편, 판두께 방향으로의 위빙 깊이가 63 ㎜ 를 초과하면, 초층 용접에 있어서의 접합 깊이를 65 ㎜ 이하로 하는 것이 곤란해진다. 나아가서는, 용접 입열량이 과다가 되어, 용접 금속이나 강재의 열 영향부에 있어서 원하는 기계적 특성을 얻는 것이 곤란해지는 것 이외에, 고온 균열이나, 용접 중의 열이 분산되는 것에 의한 개선면의 융합 불량, 슬래그 혼입 등의 용접 결함이 발생하기 쉬워진다.Here, in the vertical upward welding based on the present welding method, the joining depth and the weaving width in the plate thickness direction are about the same. For this reason, when the weaving depth in a plate thickness direction is less than 15 mm, it is difficult to make the joining depth in superlayer welding into 20 mm or more. On the other hand, when the weaving depth in a plate | board thickness direction exceeds 63 mm, it becomes difficult to make the joining depth in superlayer welding into 65 mm or less. Furthermore, in addition to the excessive heat input of the welding, it becomes difficult to obtain desired mechanical properties in the heat affected zone of the weld metal or steel material, and high temperature cracking or poor fusion of the improved surface due to dispersion of heat during welding. Welding defects, such as slag mixing, tend to occur.

따라서, 판두께 방향으로의 위빙 깊이는, 15 ㎜ 이상 63 ㎜ 이하로 한다. 바람직하게는 25 ㎜ 이상, 60 ㎜ 이하이다.Therefore, the weaving depth in the plate thickness direction is made into 15 mm or more and 63 mm or less. Preferably they are 25 mm or more and 60 mm or less.

용접 토치의 위빙에 있어서의 판두께 방향 및 용접선에 직각인 방향으로의 위빙 최대폭 (M) : (W - 6) ㎜ 이상 W ㎜ 이하 (W : 초층 용접에 있어서의 용접 비드폭)Maximum weaving width (M): (W-6) mm or more and W mm or less (W: welding bead width in superlayer welding) in the plate thickness direction and the direction perpendicular to the welding line in the weaving of the welding torch.

개선면의 미용융을 방지하기 위해서는, 판두께 방향 및 용접선에 직각인 방향으로의 위빙 최대폭을 (W - 6) ㎜ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, 판두께 방향 및 용접선에 직각인 방향으로의 위빙 최대폭이 W ㎜ 를 초과하면, 용융 금속이 늘어져 용접이 성립되지 않는다.In order to prevent the unmelting of the improved surface, it is necessary to set the maximum width of the weaving in the direction perpendicular to the plate thickness direction and the weld line (W-6) mm or more. On the other hand, when the maximum width of the weaving in the plate thickness direction and in the direction perpendicular to the weld line exceeds W mm, the molten metal is stretched and welding is not established.

따라서, 판두께 방향 및 용접선에 직각인 방향으로의 위빙 최대폭은, (W - 6) ㎜ 이상 W ㎜ 이하의 범위로 한다. 바람직하게는 (W - 4) ㎜ 이상, (W - 1) ㎜ 이하이다.Therefore, the maximum width of the weaving in the plate thickness direction and in the direction perpendicular to the weld line is in the range of (W-6) mm or more and W mm or less. Preferably it is (W-4) mm or more and (W-1) mm or less.

또한, 1 층 용접의 경우, W 는 용접시에 표면 (용접 장치 (용접 토치) 측의 면) 이 되는 강재면에서의 개선 폭이 된다.In the case of single layer welding, W is the improvement width in the steel surface which becomes a surface (surface on the welding apparatus (welding torch) side) at the time of welding.

또, 용접 토치의 위빙 패턴에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 도 4 의 (a) ∼ (d) 에 나타내는 바와 같이, 용접선 방향 (용접 진행 방향과 일치하며, 통상적으로는 연직 방향) 에서 보아 コ 자형, V 자형, 사다리꼴 및 삼각형 등으로 할 수 있다. 또한, 도 4 의 (a) ∼ (d) 중, 용접 토치의 방향이 바뀌는 각 점 (도 4 의 (a) 에서 말하면 B 점 및 C 점) 에서의 용접 토치의 궤적은, 모나게 해도 되고, 둥그스름하게 해도 된다.Moreover, the weaving pattern of a welding torch is not specifically limited, As shown to Fig.4 (a)-(d), it is a co-shape seen from the welding line direction (it corresponds with the welding progress direction, and is normally a perpendicular direction), V-shaped, trapezoidal, triangular, or the like. In addition, the locus of the welding torch at each point (point B and point C in FIG. 4A) in which the direction of the welding torch changes in FIGS. 4A to 4D may be uneven, It may be rounded.

단, 수직 방향 상진 용접에 있어서는, 용접 표면측에 가까운 지점에서의 위빙은 용융 금속이 늘어져 떨어지는 것을 발생시키기 쉽다. 또, 용접 토치 동작이 개선면과 어긋나면, 개선면의 균일한 용융이 얻어지지 않아, 융합 불량 등의 용접 결함이 발생하기 쉽다. 특히, 반전 동작을 필요로 하지 않는 일반적인 사다리꼴 및 삼각형의 위빙 패턴은, 장치 부하가 작은 반면, 용접 표면측에 가까운 지점에서의 용접 토치 동작 (도 4 의 (b) 에 있어서의 사다리꼴 위빙 패턴의 D 점 → A 점, 도 4 의 (d) 에 있어서의 삼각형 위빙 패턴의 C 점 → A 점) 에 의해, 용융 금속이 늘어져 떨어지는 것이 발생하기 쉽다. 이 때문에, 용융 금속이 늘어져 떨어지는 것을 억제한다는 관점에서는, 용접 표면측에서의 토치 동작이 없는 コ 자형 또는 V 자형의 위빙 패턴으로 하는 것이 바람직하다.However, in the vertical upward welding, the weaving at a point near the welding surface side tends to cause the molten metal to drop. Moreover, when a welding torch operation | deviates from an improvement surface, uniform melting of an improvement surface is not obtained and welding defects, such as a fusion defect, are easy to generate | occur | produce. In particular, the general trapezoidal and triangular weaving pattern which does not require the inversion operation has a small device load, while the welding torch operation at a point near the welding surface side (D of the trapezoidal weaving pattern in Fig. 4B). The point → A point, C point → A point of the triangular weaving pattern in FIG. For this reason, it is preferable to set it as the U-shape or V-shape weaving pattern which does not have the torch operation | movement at the welding surface side from a viewpoint of suppressing dripping of molten metal.

또, V 자형이나 삼각형의 위빙 패턴에서는, 개선 갭이 큰 (예를 들어, 6 ㎜ 이상) 경우, 용접 토치 동작이 개선면과 어긋나 (예를 들어, 도 4 의 (c) 에 있어서의 A 점 → B 점의 동작에 있어서, 용접 토치 선단의 궤적이 개선면 (용접 토치에 가까운 쪽) 과 평행하지 않게 되는 등), 개선면의 균일한 용융이 얻어지지 않아, 융합 불량 등의 용접 결함이 발생하기 쉬워진다. 따라서, 이와 같은 경우에는, 개선면과 평행하게 용접 토치를 동작시키는 것이 가능한 コ 자형의 위빙 패턴으로 하는 것이 가장 바람직하다.In the V-shaped or triangular weaving pattern, when the improvement gap is large (for example, 6 mm or more), the welding torch operation is shifted from the improvement surface (for example, A point in FIG. 4C). ¡Æ in the operation of point B, the trajectory of the tip of the welding torch is not parallel to the improved surface (near the welding torch), and uniform melting of the improved surface is not obtained, resulting in welding defects such as poor fusion. It becomes easy to do it. Therefore, in such a case, it is most preferable to set it as a U-shaped weaving pattern which can operate a welding torch parallel to an improvement surface.

또한, 판두께 방향에 있어서의, 위빙시의 용접 토치 선단의 최심점 (예를 들어, 도 4 의 (a), (b) 에 있어서의 B 점 및 C 점, 도 4 의 (c), (d) 에 있어서의 B 점) 의 강재 이면으로부터의 거리 (a) 는, 통상적으로 2 ∼ 5 ㎜ 정도이다.In addition, the deepest point of the tip of the welding torch during weaving in the plate thickness direction (for example, B and C points in FIGS. 4A and 4B, 4C, and 4 The distance (a) from the steel back surface of point B) in d) is about 2-5 mm normally.

또, 상기한 개선 형상에 대해, コ 자형 위빙이나 사다리꼴 위빙을 적용하는 경우, 도 4 의 (a), (b) 중의 M1, M2, M3 은 각각 2 ∼ 18 ㎜, 0 ∼ 10 ㎜, 0 ∼ 10 ㎜ 정도가 된다.In addition, when the Ko-shaped weaving and the trapezoidal weaving are applied to the above-described improved shape, M 1 , M 2 , and M 3 in FIGS. 4A and 4B are 2 to 18 mm and 0 to 10 mm, respectively. , About 0 to 10 mm.

또한, 위빙시의 주파수나 정지 시간 (도 4 에 나타내는 A 점 등의 각 점에 있어서의 정지 시간) 은 특별히 한정되는 것이 아니며, 예를 들어 주파수는 0.25 ∼ 0.5 ㎐ (바람직하게는 0.4 ㎐ 이상, 0.5 ㎐ 이하), 정지 시간은 0 ∼ 0.5 초 (바람직하게는 0.2 초 이상, 0.3 초 이하) 정도로 하면 된다.In addition, the frequency at the time of weaving and stop time (stop time in each point, such as A point shown in FIG. 4) are not specifically limited, For example, a frequency is 0.25-0.5 Hz (preferably 0.4 Hz or more, 0.5 ms or less), and a stop time may be made into about 0 to 0.5 second (preferably 0.2 second or more and 0.3 second or less).

이상, 기본 조건에 대해 설명했지만, 본 발명의 용접 방법에서는, 이하의 조건을 더욱 만족시킴으로써, 특히 수직 방향 용접에 있어서 문제가 되는 용융 금속의 늘어짐을 억제하고, 비드 형상의 안정화를 더 한층 도모할 수 있다.As mentioned above, although basic conditions were demonstrated, in the welding method of this invention, by satisfying the following conditions further, the fall of the molten metal which becomes a problem especially in a vertical direction welding can be suppressed, and stabilization of the bead shape can be further aimed at. Can be.

초층 용접에 있어서의 용접 금속의 S 량 및 O 량의 합계량 : 450 질량 ppm 이하Total amount of S content and O amount of weld metal in superlayer welding: 450 mass ppm or less

안정적인 수직 방향 상진 용접을 실현하려면, 용융 금속의 늘어짐을 방지하고, 또한 안정적인 용접 비드 형상 (요철이 없는 평활한 비드) 을 얻을 필요가 있고, 특히, 용융 금속의 늘어짐을 방지하기 위해서는, 용융 금속의 표면 장력과 점성을 저하시키는 S 량 및 O 량을 낮게 관리하는 것이 중요하다.In order to realize a stable vertical upward welding, it is necessary to prevent sagging of the molten metal and to obtain a stable welding bead shape (smooth bead without irregularities), and in particular, in order to prevent sagging of the molten metal, It is important to manage the amount of S and O lowering surface tension and viscosity.

여기에, 용접 금속의 S 량 및 O 량의 합계량이 450 질량 ppm (이하, 간단히 ppm 이라고도 한다) 을 초과하면, 표면 장력과 점성의 저하에 더하여 용접 금속의 대류가 표면에서 외향이 되고, 고온의 용접 금속이 중앙에서 주변을 향하여 대류되어, 용융 금속이 퍼짐을 가져, 용융 금속의 늘어짐이 발생하기 쉬워진다. 이 때문에, 용융 금속의 표면 장력과 점성, 탕 (湯) 흐름을 지배하는, 용접 금속의 S 량 및 O 량은, 이것들의 합계량으로 450 ppm 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 400 ppm 이하이다. 또한, 하한에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 15 ppm 으로 하는 것이 바람직하다.In addition, when the total amount of S and O amounts of the weld metal exceeds 450 mass ppm (hereinafter also referred to simply as ppm), convection of the weld metal becomes outward on the surface in addition to the decrease in surface tension and viscosity, The weld metal is convexed from the center toward the periphery, the molten metal spreads, and sagging of the molten metal tends to occur. For this reason, it is preferable to make S amount and O amount of the weld metal which dominate the surface tension, viscosity, and flow of molten metal into 450 ppm or less in these total amounts. More preferably, it is 400 ppm or less. The lower limit is not particularly limited, but is preferably 15 ppm.

또, 용접 와이어에는, 표면 장력을 낮춰, 용접 비드를 평탄화할 목적으로, 통상적으로 S 가 0.010 ∼ 0.025 질량% 함유되어 있다. 용접 금속의 S 량의 저감에는, 이와 같은 용접 와이어 자체의 S 량의 저감에 더하여, 강재 중의 S 량을 낮추는 것이 유효하다.Moreover, S is contained 0.010-0.025 mass% normally in the welding wire in order to lower surface tension and planarize a welding bead. In order to reduce the amount of S of the weld metal, in addition to the reduction of the amount of S of the welding wire itself, it is effective to lower the amount of S in the steel.

또한, 용접 금속의 O 량은, 실드 가스 중의 CO2 의 산화에 의해 증가한다. 예를 들어, 실드 가스로서 100 체적% CO2 가스를 사용하는 경우, 용접 금속 중의 O 량은, 0.040 ∼ 0.050 질량% 정도 증가한다. 이와 같은 용접 금속의 O 량의 저감에는, 용접 와이어 자체에 통상적으로 0.003 ∼ 0.006 질량% 정도 함유되는 O 의 저감에 더하여, 용접 와이어에 대한 Si 및 Al 첨가가 유효하다. 또, 용접 전류 및 아크 전압을 높게 하여, 용융 금속 중의 슬래그 메탈 반응 (탈산 반응) 과 슬래그의 응집, 용접 비드 표면으로의 부상을 충분히 실시하게 하는 것도 유효하다.In addition, the O amount of the weld metal increases by oxidation of CO 2 in the shield gas. For example, if you use 100 volume% CO 2 gas as a shielding gas, O content in the weld metal, it is increased by 0.040 ~ 0.050 wt%. In order to reduce the amount of O of such a weld metal, addition of Si and Al to a welding wire is effective in addition to the reduction of O normally contained in about 0.003-0.006 mass% in the welding wire itself. In addition, it is also effective to increase the welding current and the arc voltage so as to sufficiently perform slag metal reaction (deoxidation reaction) in the molten metal, flocculation of the slag, and floating on the weld bead surface.

초층 용접에 있어서의 용접 금속의 N 량 : 120 ppm 이하N content of weld metal in superlayer welding: 120 ppm or less

용접 금속 중의 질소 (N) 는, 응고시에 용접 금속으로부터 배출되어 기포가 된다. 이 기포의 발생이 탕면의 진동을 초래하여, 용융 금속의 늘어짐의 원인이 된다. 특히, 용접 금속 중의 N 량이 120 ppm 를 초과하면, 용융 금속의 늘어짐이 발생하기 쉽기 때문에, 초층 용접에 있어서의 용접 금속의 N 량은 120 ppm 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 60 ppm 이하이다. 또한, 하한에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 15 ppm 으로 하는 것이 바람직하다.Nitrogen (N) in the weld metal is discharged from the weld metal at the time of solidification to form bubbles. Generation of this bubble causes vibration of the hot water surface, which causes sagging of the molten metal. In particular, when the amount of N in the weld metal exceeds 120 ppm, the molten metal is liable to be easily generated. Therefore, the amount of N in the weld metal in the first layer welding is preferably 120 ppm or less. More preferably, it is 60 ppm or less. The lower limit is not particularly limited, but is preferably 15 ppm.

또, 통상적으로 용접 와이어에는 불순물로서 질소 (N) 가 50 ∼ 80 ppm 함유되어 있고, 여기서부터, 실드 가스의 불순물과 대기의 혼입에 의해, 용접 금속 중의 N 량이 20 ∼ 120 ppm 정도 증가한다. 한편, 통상적으로 아크 용접의 노즐 내경은 16 ∼ 20 ㎜ 정도이기 때문에, 이와 같은 노즐을 사용하여, 이 노즐 내경을 초과하는 접합 깊이가 되는 용접 금속 부분을 완전히 실드하는 것은 곤란하고, 결과적으로, 용접 금속 중의 N 량이 200 ppm 을 초과하는 경우도 있다.Moreover, normally, welding wire contains 50-80 ppm of nitrogen (N) as an impurity, and from this, the amount of N in a welding metal increases about 20-120 ppm by mixing of impurity of shield gas and air | atmosphere. On the other hand, since the nozzle inner diameter of arc welding is about 16-20 mm normally, it is difficult to completely shield the weld metal part used as such a nozzle, and to become the joint depth exceeding this nozzle internal diameter, As a result, welding The amount of N in the metal may exceed 200 ppm.

이와 같은 N 량의 증가를 방지하여, 초층 용접에 있어서의 용접 금속의 N 량을 120 ppm 이하, 나아가서는 60 ppm 이하로 하기 위해서는, 통상적인 아크 용접의 노즐과는 다른 가스 실드 계통을 설치하고, 이로써, 용접 금속으로의 대기의 혼입을 억제하는 것이 유효하다.In order to prevent such an increase in the amount of N and to make the amount of N of the weld metal in the first layer welding to 120 ppm or less, or even 60 ppm or less, a gas shield system different from a normal arc welding nozzle is provided. Thereby, it is effective to suppress mixing of the atmosphere with the weld metal.

또한, 용접시의 강재 희석에 의해, 강재로부터 용접 금속에 S, O 및 N 이 용출되기 때문에, S : 0.005 질량% 이하, O : 0.003 질량% 이하 및 N : 0.004 질량% 이하의 강재를 사용하는 것이, 상기한 초층 용접에 있어서의 용접 금속의 S 량, O 량 및 N 량을 억제하는 데에 있어서는 바람직하다.In addition, since S, O, and N elute from the steel to the weld metal by the steel dilution at the time of welding, S: 0.005 mass% or less, O: 0.003 mass% or less, and N: 0.004 mass% or less The thing is preferable in suppressing S amount, O amount, and N amount of the weld metal in said superlayer welding.

초층 용접에서 사용하는 용접 와이어의 Si 량 및 Mn 량의 합계 : 1.5 질량% 이상 3.5 질량% 이하The total amount of Si and Mn in the welding wire used in superlayer welding: 1.5% by mass or more and 3.5% by mass or less

상기한 용융 금속의 늘어짐을 방지하고 또한 안정적인 용접 비드 형상의 외관을 얻기 위해서는, 적정량의 슬래그를 형성하는 것이 중요하다. 슬래그는 주로 SiO2 와 MnO 로 구성되어 있고, 이 슬래그량은, 용접 와이어의 Si 량 및 Mn 량의 합계에 크게 좌우된다.In order to prevent sagging of the molten metal and to obtain a stable weld bead appearance, it is important to form an appropriate amount of slag. The slag is mainly composed of SiO 2 and MnO, and the amount of slag depends largely on the sum of the Si amount and the Mn amount of the welding wire.

여기에, 용접 와이어의 Si 량 및 Mn 량의 합계가 1.5 질량% 미만에서는, 용융 금속의 늘어짐을 방지하는 데에 충분한 슬래그량이 얻어지지 않는 경우가 있다. 한편, 용접 와이어의 Si 량 및 Mn 량의 합계가 3.5 질량% 를 초과하면, 슬래그가 덩어리가 되어 다음 층 이후의 용접에 지장을 주는 경우가 있다. 따라서, 초층 용접에서 사용하는 용접 와이어의 Si 량 및 Mn 량의 합계는, 1.5 질량% 이상 3.5 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.8 질량% 이상, 2.8 질량% 이하이다.Here, when the sum total of Si amount and Mn amount of a welding wire is less than 1.5 mass%, the slag amount sufficient in order to prevent sagging of molten metal may not be obtained. On the other hand, when the sum total of Si amount and Mn amount of a welding wire exceeds 3.5 mass%, slag may become agglomeration and may interfere with welding after the next layer. Therefore, it is preferable that the sum total of Si amount and Mn amount of the welding wire used for superlayer welding shall be 1.5 mass% or more and 3.5 mass% or less. More preferably, they are 1.8 mass% or more and 2.8 mass% or less.

초층 용접에서 사용하는 용접 와이어의 Ti 량, Al 량 및 Zr 량의 합계 : 0.08 질량% 이상 0.50 질량% 이하The total amount of Ti, Al and Zr in the welding wire used in superlayer welding: 0.08 mass% or more and 0.50 mass% or less

상기한 용융 금속의 늘어짐을 방지하고 또한 안정적인 용접 비드 형상의 외관을 얻는 데에 중요한 역할을 하는 슬래그의 물성 (점성) 에 크게 영향을 미치는 것이, TiO2, Al2O3 및 Zr2O3 이다.TiO 2 , Al 2 O 3 and Zr 2 O 3 have a significant effect on the slag physical properties (viscosities), which play an important role in preventing sagging of the molten metal and obtaining a stable weld bead appearance. .

여기에, 용접 와이어의 Ti 량, Al 량 및 Zr 량의 합계가 0.08 질량% 미만에서는, 용융 금속의 늘어짐을 방지하는 데에 유효한 슬래그의 점성이 얻어지지 않는다. 한편, 용접 와이어의 Ti 량, Al 량 및 Zr 량의 합계가 0.50 질량% 초과하면, 슬래그의 제거, 재용융 모두 곤란해져, 다음 층 이후의 용접에 지장을 초래할 우려가 있다.Here, if the sum total of Ti amount, Al amount, and Zr amount of a welding wire is less than 0.08 mass%, the viscosity of slag effective in preventing the molten metal from drooping is not obtained. On the other hand, when the sum total of Ti amount, Al amount, and Zr amount of a welding wire exceeds 0.50 mass%, both slag removal and remelting will become difficult, and there exists a possibility that it may interfere with welding after the next layer.

따라서, 초층 용접에서 사용하는 용접 와이어의 Ti 량, Al 량 및 Zr 량의 합계는, 0.08 질량% 이상 0.50 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.15 질량% 이상, 0.25 질량% 이하이다.Therefore, it is preferable that the sum total of Ti amount, Al amount, and Zr amount of the welding wire used for superlayer welding shall be 0.08 mass% or more and 0.50 mass% or less. More preferably, they are 0.15 mass% or more and 0.25 mass% or less.

또한, 상기한 것 이외의 용접 와이어의 성분에 대해서는, 용접하는 후강재의 성분에 따라 적절히 선택하면 되지만, 상기한 용접 금속 중의 S 량, O 량 및 N 량을 억제하는 관점에서는, S : 0.03 질량% 이하, O : 0.01 질량% 이하, N : 0.01 질량% 이하로 하고, 또한 Si : 0.05 ∼ 0.80 질량%, Al : 0.005 ∼ 0.050 질량% 로 한 용접 와이어 (예를 들어, JIS Z 3312 YGW18 이나 JIS Z 3319 YFEG-22C 등) 를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, what is necessary is just to select suitably the components of the welding wire of that excepting the above according to the component of the after-steel material to weld, but from a viewpoint of suppressing S amount, O amount, and N amount in said welding metal, S: 0.03 mass Welding wire made into% or less, O: 0.01 mass% or less, N: 0.01 mass% or less, Si: 0.05-0.80 mass%, Al: 0.005-0.050 mass% (for example, JIS Z 3312 YGW18 or JIS Z 3319 YFEG-22C, etc.) is preferable.

실드 가스 조성 : CO2 가스를 20 체적% 이상Shield gas composition: 20 vol% or more of CO 2 gas

용접부의 용입은, 아크 그 자체에 의한 가우징 효과와 고온 상태에 있는 용접 금속의 대류에 의해 지배되고 있다. 용접 금속의 대류가 내향이 되는 경우, 고온의 용접 금속이 위에서 아래 방향으로 대류되기 때문에, 아크 바로 아래의 용입이 중가한다. 한편, 용접 금속의 대류가 외향이 되는 경우, 고온의 용접 금속이 중앙에서 좌우 방향으로 대류되고, 용접 비드가 퍼짐을 가짐과 함께 개선면의 용입이 증가한다. 따라서, 본 발명의 목표로 하는 후강재의 수직 방향 다층 가스 실드 아크 용접에 있어서, 용융 (용접) 금속의 늘어짐을 억제하고 균일한 용접 비드 형상을 얻기 위해서는, 용접 금속의 대류를 내향으로 하는 것이 바람직하다.The penetration of the weld is governed by the gouging effect due to the arc itself and the convection of the weld metal in the high temperature state. When the convection of the weld metal is inward, the penetration just under the arc increases because the hot weld metal is convection from top to bottom. On the other hand, when the convection of the weld metal is outward, the hot weld metal is convexed from the center to the left and right directions, the weld bead spreads and the penetration of the improved surface increases. Therefore, in the vertical multi-layer gas shielded arc welding of thick steel, which is the object of the present invention, in order to suppress the slack of the molten (welded) metal and obtain a uniform weld bead shape, it is preferable to make the convection of the weld metal inward. Do.

여기서, 용접 금속의 탕 흐름을 지배하는 산소 (O) 를 저감시키는 관점에서 말하면, CO2 가스를 낮게 억제하는 편이 유리하지만, 한편으로 CO2 가스에는 해리 흡열 반응에 의해 아크 그 자체를 긴축시켜, 용접 금속의 대류를 보다 내향으로 하는 효과가 있다.Here, from the viewpoint of reducing the oxygen (O) that dominates the flow of the weld metal, it is advantageous to suppress the CO 2 gas low, while on the other hand, the CO 2 gas is constricted by the dissociation endothermic reaction, There is an effect of making the convection of the weld metal more inward.

이 때문에, 실드 가스 조성으로는, CO2 가스를 20 체적% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 60 체적% 이상이다. 또한, CO2 가스 이외의 잔부는, Ar 등의 불활성 가스를 이용하면 된다. 또, CO2 가스 : 100 체적% 여도 된다.Therefore, the shielding gas composition, it is preferable that the CO 2 gas to more than 20% by volume. More preferably, it is 60 volume% or more. In addition, the remainder other than the CO 2 gas may be an inert gas such as Ar. In addition, CO 2 gas: or it may be 100% by volume.

또, 용접부의 용입은, 아크의 지향성 및 가우징 효과에도 영향을 받는다. 따라서, 용접의 극성은, 용접 재료의 특성에 따라 설정하면 된다.Moreover, penetration of a weld part is influenced also by the directivity of an arc and a gouging effect. Therefore, what is necessary is just to set the polarity of welding according to the characteristic of a welding material.

상기 이외의 조건에 대해서는 특별히 규정할 필요는 없지만, 평균 용접 전류 270 A 미만에서는 용융지가 작고, 표면측에서는 토치 위빙마다 용융과 응고를 반복하는 다층 용접과 같은 상태가 되어, 융합 불량이나 슬래그 혼입이 발생하기 쉽다. 한편, 평균 용접 전류가 360 A 를 초과하면, 용융 (용접) 금속의 늘어짐이 발생되기 쉬워지는 것 이외에, 용접 흄과 스퍼터에 의해 아크점의 확인이 곤란해지기 때문에 시공 중의 조정이 어려워진다. 이 때문에, 평균 용접 전류는, 270 ∼ 360 A 로 하는 것이 바람직하다. 또, 평균 용접 전류를 270 ∼ 360 A 로 함으로써, 용접 흄, 스퍼터의 발생을 억제하면서 안정적인 용입이 얻어지는 점에서, 본 용접 방법을 실시하는 데에 있어서 더욱 유리해진다.The conditions other than the above need not be specifically defined, but the melting point is small at the average welding current of less than 270 A, and the surface side is in the same state as the multi-layer welding in which the melting and solidification are repeated for each torch weaving, resulting in poor fusion and slag mixing. easy to do. On the other hand, when the average welding current exceeds 360 A, sagging of the molten (welding) metal is more likely to occur, and it becomes difficult to identify the arc point by the welding fume and the sputtering, making adjustment during construction difficult. For this reason, it is preferable that average welding current shall be 270-360A. Moreover, by setting average welding current to 270-360A, since the stable penetration can be obtained, suppressing generation | occurrence | production of welding fume and sputter | spatter, it becomes further advantageous in implementing this welding method.

이 이외의 조건에 대해서는 정법에 따르면 되고, 예를 들어, 용접 전압 : 32 ∼ 37 V (전류와 함께 상승), 용접 속도 (상진) : 2 ∼ 15 ㎝/분 (바람직하게는 4 ㎝/분 이상, 9 ㎝/분 이하), 와이어 돌출 길이 : 20 ∼ 45 ㎜, 와이어 직경 : 1.2 ∼ 1.6 ㎜ 정도로 하면 된다.About conditions other than this, it should follow a normal method, For example, welding voltage: 32-37V (rise with an electric current), welding speed (upward): 2-15 cm / min (preferably 4 cm / min or more) , 9 cm / min or less), wire protrusion length: 20 to 45 mm, wire diameter: 1.2 to 1.6 mm.

이상, 초층 용접 조건에 대해 설명했지만, 본 발명의 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법에서는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 최종층 용접시에, 후강재 (1) 에 용접 토치 (4) 측으로부터 후강재 (1) 의 개선의 표면 스트립으로서 상진 방향으로 슬라이딩 이동이 가능한 냉각판 (8) 을 대고, 용접 토치 (4) 의 상진 이동에 맞춰 냉각판 (8) 을 상진 이동시키면서 용접을 실시하는 것이 중요하다. 이로써, 간편하게 미려한 비드 외관을 얻는 것이 가능해진다. 또한, 도 5 중, 최종층 용접에 있어서의 용융지 및 용접 비드에 대해서는 도시를 생략하고 있다.As mentioned above, although the first layer welding condition was demonstrated, in the vertical narrow-line gas shielded arc welding method of this invention, as shown in FIG. 5, at the time of final layer welding, it is to the thick steel material 1 from the welding torch 4 side. As a surface strip for improving the thick steel material 1, the welding is performed while the cooling plate 8 is moved upward in accordance with the upward movement of the welding torch 4. It is important. Thereby, it becomes possible to obtain the beautiful bead appearance easily. In addition, in FIG. 5, illustration of the molten paper and the welding bead in final layer welding is abbreviate | omitted.

여기서, 냉각판으로는, 수랭식의 구리제의 금속판 (구리 스트립) 이 바람직하다. 또, 작업성의 관점에서, 냉각판 상진 방향 (용접선 방향) 에 있어서의 길이는, 후강재의 길이의 0.4 ∼ 2.0 배로 하는 것이 바람직하다.Here, as a cooling plate, the metal plate (copper strip) made from water-cooled copper is preferable. Moreover, from a viewpoint of workability, it is preferable to make length in a cooling plate upstream direction (welding line direction) into 0.4-2.0 times the length of a thick steel material.

또한, 상기한 것 이외의 각 용접층에 있어서의 용접 조건에 대해서는, 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들어, 초층 용접과 마찬가지로, 접합 깊이에 따른 위빙을 실시하여, 용접을 실시하면 된다. 이 경우, 용접 전류나 용접 전압, 사용하는 와이어 등의 용접 조건은, 초층 용접의 경우와 같이 동일하게 하면 된다.In addition, the welding conditions in each welding layer other than the above-mentioned are not specifically limited, For example, like welding of a superlayer, what is necessary is just to perform the welding by performing the weaving according to the junction depth. In this case, welding conditions, such as a welding current, a welding voltage, and the wire to be used, may be the same as that of the first layer welding.

또, 용접 완료까지의 적층수는, 적층 결함을 방지하는 관점에서 2 내지 4 층 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 1 층 용접의 경우에는, 초층 용접이 최종층 용접이 된다.Moreover, it is preferable that the number of lamination | stacking until completion of welding shall be about 2-4 layers from a viewpoint of preventing a lamination | stacking defect. In the case of single layer welding, initial layer welding becomes final layer welding.

실시예Example

표 1 에 나타내는 개선 형상으로 한 2 장의 강재에, 표 2 에 나타내는 용접 조건으로 협개선의 수직 방향 상진 가스 실드 아크 용접을 실시하였다.The two upward steel shields of the improved shape shown in Table 1 were subjected to a vertical upward gas shielded arc welding of the narrow line under the welding conditions shown in Table 2.

여기서, 강재는 모두, S : 0.005 질량% 이하, O : 0.003 질량% 이하, N : 0.004 질량% 이하인 것을 사용하였다. 또한, 강재의 개선 가공에는, 가스 절단을 사용하고, 개선면에는 연삭 등의 손질은 실시하지 않았다.Here, all steel materials used were S: 0.005 mass% or less, O: 0.003 mass% or less, and N: 0.004 mass% or less. In addition, gas cutting was used for the improvement process of steel materials, and the improvement surface, such as grinding, was not performed.

또, 용접 와이어는, 강재 강도용 또는 그것보다 1 랭크 상 (上) 용의 그레이드인 1.2 ㎜φ 의 솔리드 와이어를 사용하였다. 또한, 사용한 용접 와이어 중의 성분 조성은 모두, S : 0.005 질량% 이하, O : 0.003 질량% 이하, N : 0.005 질량% 이하, Si : 0.6 ∼ 0.8 질량%, Al : 0.005 ∼ 0.030 질량% 였다.In addition, the welding wire used the solid wire of 1.2 mm (phi) which is grade for steel materials strength or one rank higher than it. In addition, the component composition in the used welding wire was S: 0.005 mass% or less, O: 0.003 mass% or less, N: 0.005 mass% or less, Si: 0.6-0.8 mass%, Al: 0.005-0.030 mass%.

또한, 용접 전류는 200 ∼ 380 A, 용접 전압은 28 ∼ 37 V (전류와 함께 상승), 평균 용접 속도는 2.3 ∼ 15.0 ㎝/분 (용접 중에 조정), 평균의 와이어 돌출 길이는 30 ㎜ 로 하고, 용접 길이는 400 ㎜ 로 하였다. 또, No.11 을 제외하고, 통상적인 아크 용접의 노즐과는 다른 가스 실드 계통을 설치하여, 용접을 실시하였다.The welding current is 200 to 380 A, the welding voltage is 28 to 37 V (rising with the current), the average welding speed is 2.3 to 15.0 cm / min (adjusted during welding), and the average wire protrusion length is 30 mm. , Welding length was 400 mm. Except No. 11, a gas shield system different from the normal arc welding nozzle was provided to perform welding.

또한, No.1 ∼ 19 는 다층 용접으로 하고, 초층 이외의 각 층에 있어서의 용접에서도, 용접 전류를 270 ∼ 330 A, 용접 전압을 28 ∼ 37 V 의 범위로 하여, 위빙을 적용한 가스 실드 아크 용접을 실시하고, 용접 이음매를 마무리하였다. 또, No.20 은 1 층 용접으로서 용접 이음매를 마무리하였다. 또한, No.1 ∼ 14및 No.19 ∼ 20 에서는, 최종층 용접시에, 후강재에 용접 토치측으로부터 후강재의 개선의 커버링재로서 상진 방향으로 슬라이딩 이동이 가능한 수랭식의 구리제의 금속판 (구리 스트립) 을 대고, 용접 토치의 상진 이동에 맞춰 금속판을 상진 이동시키면서 용접을 실시하였다. 한편, No.15 ∼ 18 에서는, 최종층 용접시에, 이러한 수랭식의 구리제의 금속판을 사용하지 않고 용접을 실시하였다.Further, Nos. 1 to 19 are multi-layer welding, and even in welding in each layer other than the first layer, a gas shielded arc in which weaving is applied with a welding current in the range of 270 to 330 A and a welding voltage of 28 to 37 V. Welding was performed and the welding joint was finished. In addition, No. 20 completed the welding joint as single layer welding. In addition, in Nos. 1 to 14 and Nos. 19 to 20, a water-cooled copper metal plate capable of slidingly moving in the upward direction as a covering material for improvement of the thick steel material from the welding torch side to the thick steel material at the time of final layer welding ( Copper strips), and the welding was performed while the metal plate was moved upward in accordance with the upward movement of the welding torch. On the other hand, in Nos. 15 to 18, welding was performed without using such a water-cooled copper metal plate at the time of final layer welding.

초층 용접 후, 임의로 선택한 5 점의 단면 매크로 조직 관찰에 의해, 비드폭 및 접합 깊이를 측정하였다. 또한, 비드폭에 대해서는, 측정한 값의 최대값을 초층 용접에 있어서의 비드폭 (W) 으로 하고, 접합 깊이에 대해서는, 측정한 값의 최소값을 초층 용접에 있어서의 접합 깊이 (D) 로 하였다.After the first layer welding, the bead width and the junction depth were measured by observing five sections of arbitrarily selected cross-sectional macrostructures. In addition, about the bead width, the maximum value of the measured value was made into the bead width W in superlayer welding, and about the junction depth, the minimum value of the measured value was made into the junction depth D in superlayer welding. .

또, 초층 용접시에 있어서의 용융 금속의 늘어짐을, 육안으로 다음과 같이 평가하였다.Moreover, the droop of the molten metal at the time of superlayer welding was visually evaluated as follows.

◎ : 용접 금속의 늘어짐 없음◎: No sagging of the weld metal

○ : 용접 금속의 늘어짐 2 개 지점 이하○: less than two points of sagging of the weld metal

△ : 용접 금속의 늘어짐 3 개 지점 이상 4 개 지점 이하(Triangle | delta): 3 points or more and 4 points or less

× : 용접 금속의 늘어짐 5 개 지점 이상, 또는 용접 중단×: 5 points or more of sagging weld metal, or welding stop

또한, 최종적으로 얻어진 용접 이음매에 대해, 초음파 탐상 검사를 실시하여, 다음과 같이 평가하였다.Moreover, the ultrasonic flaw inspection was performed about the finally obtained weld seam and it evaluated as follows.

◎ : 검출 결함 없음◎: no detection defect

○ : 결함 길이가 3 ㎜ 이하인 합격 결함만을 검출(Circle): detect only the pass defect whose defect length is 3 mm or less

× : 결함 길이가 3 ㎜ 를 초과하는 결함을 검출X: Defect which defect length exceeds 3 mm is detected

또한, 최종적으로 얻어진 용접 이음매의 비드 표면에 대해, 외관 검사를 실시하여, 다음과 같이 평가하였다.In addition, the bead surface of the welded joint finally obtained was visually inspected and evaluated as follows.

○ : 비드 표면의 요철이 작고, 충분한 광택이 있는 것(Circle): The irregularities of the bead surface are small, and there is enough gloss

× : 비드 표면의 요철이 큰 것 ×: Big unevenness of the bead surface

이들의 결과를 표 2 에 병기한다.These results are written together in Table 2.

Figure 112018022914258-pct00001
Figure 112018022914258-pct00001

Figure 112018022914258-pct00002
Figure 112018022914258-pct00002

표 2 에 나타낸 바와 같이, 발명예인 No.1 ∼ 14, 및 19 ∼ 20 에서는, 초층 용접 금속의 늘어짐은 없거나, 있더라도 2 개 지점 이하였다. 또, 초음파 탐상 검사에서도 검출 결함이 없거나, 있더라도 결함 길이가 3 ㎜ 이하였다. 또한, 이들 발명예에서는 최종적으로 얻어진 용점 이음매에 있어서, 비드 표면의 요철이 작고, 미려한 비드 외관이 얻어졌다.As shown in Table 2, in Nos. 1 to 14 and 19 to 20 which are invention examples, although there was no sagging of the first layer weld metal, there were no more than two points. In addition, even in the ultrasonic flaw detection, there was no detection defect or the defect length was 3 mm or less. Moreover, in these invention examples, in the finally obtained melting-point joint, the unevenness | corrugation of the bead surface was small, and the beautiful bead appearance was obtained.

한편, 비교예인 No.15 ∼ 18 은, 5 개 지점 이상의 용접 금속의 늘어짐이 있거나, 초음파 탐상 검사에 있어서 결함 길이가 3 ㎜ 초과인 결함이 검출되었다. 또한, 최종층 용접시에, 수랭식의 구리제의 금속판을 사용하지 않고 용접을 실시한 No.15 ∼ 18 에서는, 최종적으로 얻어진 용접 이음매에 있어서, 비드 표면의 요철이 크고, 충분한 광택이 얻어지지 않았다.On the other hand, No.15-18 which is a comparative example had the welding metal of five or more points dripping, or the defect whose defect length was more than 3 mm was detected in the ultrasonic flaw inspection. Moreover, in Nos. 15-18 which welded without using a water-cooled copper metal plate at the time of final-layer welding, in the weld joint finally obtained, the unevenness | corrugation of the bead surface was large and sufficient glossiness was not obtained.

또, 도 6 의 (a) 에 발명예인 No.7 의 초층 용접 후의 표측 (용접 시공측) 의 외관 사진을, 도 6 의 (b) 에 단면 매크로 조직 사진을 나타낸다. 동 도면으로부터, 위빙 조건 등을 적정하게 제어한 No.7 의 발명예에서는, 초층 용접에 있어서의 접합 깊이 (D) 가 28 ㎜ 정도로 원하는 접합 깊이가 얻어진 것을 알 수 있다. 또, 동시에 안정적인 용접 비드 형상도 얻어졌다.In addition, the external photograph of the front side (welding construction side) after the first layer welding of No. 7 which is the invention example in FIG. 6A is shown in FIG. From the figure, in the example of invention of No. 7 which controlled the weaving conditions etc. suitably, it turns out that the junction depth D in superlayer welding is about 28 mm, and the desired junction depth is obtained. At the same time, a stable weld bead shape was also obtained.

1 : 후강재
2 : 후강재의 개선면
3 : 강재 하단부의 개선
4 : 용접 토치
5 : 용접 와이어
6 : 백킹 스트립재
7 : 용접 비드 (초층 용접에 있어서의 용접 비드)
8 : 냉각판
θ : 개선 각도
G : 개선 갭
h : 강재 하단부의 개선 높이
t : 판두께
φ : 수평 방향에 대한 용접 토치의 각도
D : 초층 용접에 있어서의 접합 깊이
W : 초층 용접에 있어서의 용접 비드폭
L : 판두께 방향으로의 위빙 깊이
M : 판두께 방향 및 용접선에 직각인 방향으로의 위빙 최대폭
1: thick steel
2: improved surface of thick steel
3: Improvement of lower part of steel
4: welding torch
5: welding wire
6: backing strip material
7: welding bead (welding bead in superlayer welding)
8: cold plate
θ: improvement angle
G: improvement gap
h: improvement height of steel bottom part
t: plate thickness
φ: angle of the welding torch relative to the horizontal direction
D: Bonding depth in superlayer welding
W: Weld bead width in superlayer welding
L: Weaving depth in the plate thickness direction
M: Maximum weaving width in the direction of plate thickness and in the direction perpendicular to the weld line

Claims (7)

개선 각도를 25 °이하 개선 갭을 20 ㎜ 이하로 하여, 판두께가 40 ㎜ 이상인 2 장의 후강재를, 위빙을 사용하는 1 층 용접 또는 다층 용접에 의해 접합하는 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법에 있어서,
초층 용접시에는, 용접 토치의 각도를 수평 방향에 대해 25 °이상 75 °이하, 용접 입열을 30 kJ/㎝ 이상 300 kJ/㎝ 이하로 함과 함께, 판두께 방향으로의 위빙 깊이를 15 ㎜ 이상 63 ㎜ 이하, 또한 초층 용접에 있어서의 용접 비드폭을 W 로 한 경우에, 판두께 방향 및 용접선에 직각인 방향으로의 위빙 최대폭을 (W - 6) ㎜ 이상 W ㎜ 이하이고 또한 2 mm 이상으로 하여, 용접 토치의 위빙을 실시하고, 상기 초층 용접에 있어서의 접합 깊이를 20 ㎜ 이상 65 ㎜ 이하로 하고,
최종층 용접시에는, 상기 후강재에 용접 토치측으로부터 상기 후강재의 개선의 커버링재로서 상진 방향으로 슬라이딩 이동이 가능한 냉각판을 대고, 상기 용접 토치의 상진 이동에 맞춰 상기 냉각판을 상진 이동시키면서 용접을 실시하는,
수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법.
Vertical angle narrowing gas shield arc welding method which joins the two thick steel materials whose plate | board thickness is 40 mm or more by the improvement angle to 25 degrees or less, and the improvement gap is 20 mm or less by single layer welding or multi-layer welding using weaving. To
At the time of first layer welding, the angle of the welding torch is 25 ° or more and 75 ° or less with respect to the horizontal direction, and the welding heat input is 30 kJ / cm or more and 300 kJ / cm or less, and the weaving depth in the plate thickness direction is 15 mm or more. 63 mm or less, and in the case where the weld bead width in the first layer welding is W, the maximum width of the weaving in the plate thickness direction and in the direction perpendicular to the weld line is (W-6) mm or more and W mm or less and 2 mm or more. Weaving of the welding torch is performed, and the joining depth in the first layer welding is made 20 mm or more and 65 mm or less,
In the final layer welding, a cold plate capable of sliding movement in an upward direction is applied to the thick steel material as a covering material for improvement of the thick steel material from the welding torch side, while moving the cold plate upward in accordance with the upward movement of the welding torch. Welding,
Vertical stenosis gas shielded arc welding method.
제 1 항에 있어서,
상기 초층 용접의 위빙에 있어서, 용접선 방향에서 본 용접 토치의 위빙 패턴이 コ 자형인, 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법.
The method of claim 1,
In the weaving of the first layer welding, the vertical narrowing line gas shielded arc welding method in which the weaving pattern of the welding torch viewed from the welding line direction is a U shape.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 초층 용접에 있어서의 용접 금속의 S 량 및 O 량의 합계가 450 질량 ppm 이하이고 또한, N 량이 120 질량 ppm 이하인, 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법.
The method according to claim 1 or 2,
The method for vertically narrowing gas shielded arc welding in which the sum total of S amount and O amount of the weld metal in said superlayer welding is 450 mass ppm or less, and N amount is 120 mass ppm or less.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 초층 용접에서 사용하는 용접 와이어의 Si 량 및 Mn 량의 합계가 1.5 질량% 이상 3.5 질량% 이하인, 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법.
The method according to claim 1 or 2,
The vertical direction narrowing gas shielded arc welding method whose sum total of Si amount and Mn amount of the welding wire used by said superlayer welding is 1.5 mass% or more and 3.5 mass% or less.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 초층 용접에서 사용하는 용접 와이어의 Ti 량, Al 량 및 Zr 량의 합계가 0.08 질량% 이상 0.50 질량% 이하인, 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법.
The method according to claim 1 or 2,
A method for vertical narrowing gas shielded arc welding, wherein the total amount of Ti, Al and Zr in the welding wire used in the superlayer welding is 0.08% by mass or more and 0.50% by mass or less.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 초층 용접의 실드 가스로서, 20 체적% 이상의 CO2 가스를 함유하는 가스를 사용하는, 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법.
The method according to claim 1 or 2,
The chocheung as shielding gas in the welding, a method improving the vertical direction narrow gas shielded arc welding using a gas containing at least 20 vol.% CO 2 gas.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 초층 용접의 평균 용접 전류가 270 A 이상 360 A 이하인, 수직 방향 협개선 가스 실드 아크 용접 방법.
The method according to claim 1 or 2,
The method for vertical narrowing gas shielded arc welding whose average welding current of said superlayer welding is 270 A or more and 360 A or less.
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