WO2007099996A1

WO2007099996A1 - 水中補修溶接方法

Info

Publication number: WO2007099996A1
Application number: PCT/JP2007/053741
Authority: WO
Inventors: Katsunori Shiihara; Wataru Kono; Yoshimi Tanaka; Masataka Tamura; Katsuhiko Sato; Tomoyuki Ito; Koichi Soma; Tomoharu Tanabe
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toshiba
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2007-09-07
Also published as: EP1992444A1; JP4846392B2; CN101394967A; EP1992444B1; TWI317668B; TW200800460A; US20090200277A1; ES2384444T3; CN101394967B; JP2007229757A; EP1992444A4

Abstract

　水中でレーザ光によって溶接補修を行なう場合に、残留した水分が噴出す際に溶接金属を吹き飛ばして溶接不良が発生する不具合を、抑制・防止する。　補修対象部を含む金属製構造物２の表面を養生板３によって覆うようにその養生板３を水中で構造物２に溶接する。溶接は、溶接部に不活性ガス１０を供給しながら、養生板３の周囲を水中でレーザ溶接により溶接し、補修対象部を養生板３によって密封するものである。レーザ溶接におけるレーザ光７と同軸に溶接部に不活性ガス１０を供給しながら溶接する。養生板３には溶接中に養生板３と構造物２との間に残留した水から発生する水蒸気を逃がすための開口があらかじめ設けられており、養生板３の周囲を構造物２に溶接した後に開口を封止する。

Description

明細書

水中補修溶接方法

技術分野

[0001] 本発明は、水中において水を排出せずにレーザ光によって溶接補修を行なう水中補修溶接方法に関するものである。

背景技術

[0002] 水中にある構造物をレーザ溶接する技術としては、溶接対象部位を気中環境とするために密閉性の高い覆レ、（チャンバ）を溶接対象部位へ押し当て、チャンバ内部の水を不活性ガスなどで押し出す方法（特許文献 1参照）が知られている。しかしながら

、上述の従来の水中レーザ溶接装置では、複雑且つ大型のドライ化装置が必要となるために構造が肥大化し、複雑な構造物内や狭隘箇所に対するアクセス性および操作性が悪いという不具合があった。

[0003] このような課題に対し、レーザ溶接ヘッドノズルより不活性ガスを噴射し、その勢いで溶接部位のみ一時的に気中環境に維持して水中溶接を実現する技術 (特許文献 2および特許文献 3参照）が知られている。し力ながらこの技術は、水中において溶接部位をチャンバなしでも一時的にガス中に保っためのノズル形状やガス流れの滞留に寄与する技術である。

特許文献 1 :特開平 05— 031591号公報

特許文献 2 :特許第 3012175号公報

特許文献 3 :特許第 3619286号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 構造物の表面を水中にてレーザ溶接する場合は上記のような溶接ヘッドを用いても十分に健全な施工が可能であるが、構造物の表面に養生板を当ててする場合には、上記のような方法では養生板と溶接部位間の水の排出が十分でなぐ良質な溶接品質を保つことは困難で、溶接内部に滞留した水の蒸発により噴出し不良が発生することが多い。すなわち、既存の技術では、水中において養生板溶接を実施する場合の具体的なレーザ集光方法、養生板形状や、養生板の位置決め要領、溶接方法などが明確となっておらず、水中における養生板と補修面との溶接接合方法、特に、その両者の隙間に滞留した水が蒸発により噴出することが問題であった。

[0005] また、養生板溶接では養生板と補修溶接部位の接合面を完全に一致させる必要があるが、水中下の遠隔作業でこれを保証するためにはかなり大掛力、りな養生板保持装置が必要であり、もっと簡易な操作冶具で実現可能となるような改善が要求されていた。

[0006] 本発明は、上述の事情に対処してなされたものであり、水中において水を排出せずにレーザ光によって溶接補修を行なう場合に、残留した水が水蒸気となって噴出する際に溶接金属を吹き飛ばして溶接不良が発生する不具合を、抑制 ·防止することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0007] 上記目的を達成するために、本発明の一つの態様は、補修対象部を含む金属製構造物の表面を養生板によって覆うようにその養生板を水中で構造物に溶接する水中補修溶接方法において、前記溶接は、溶接部に不活性ガスを供給しながら、前記養生板の周囲を水中でレーザ溶接により溶接し、前記補修対象部を前記養生板によつて密封するものであって、前記レーザ溶接におけるレーザ光と同軸に溶接部に不活性ガスを供給しながら溶接するものであること、を特徴とする。

[0008] また、本発明の他の一つの態様は、欠陥を有する金属構造物の補修対象部をシールドカバーで覆いながら、その欠陥の下部から上方に向かって、レーザ光を照射しな力 ¾その欠陥部分の封止溶接を行なうことを特徴とする水中補修溶接方法である。

[0009] 本発明のさらに他の一つの態様は、金属製構造物の表面に沿ってその表面の一部を覆うように配置され溶接された重ね板自体の欠陥部分または前記重ね板の溶接部の欠陥部分を水中で補修する水中補修溶接方法において、前記重ね板を貫通する貫通孔を設ける貫通孔形成工程と、前記貫通孔形成工程の後に、前記欠陥部分に不活性ガスをノズルから噴出させながら、水中で、前記ノズルと同軸にレーザ光を照射して、レーザ溶接により前記欠陥部分を補修する欠陥部分溶接工程と、前記欠陥部分溶接工程の後に、前記貫通孔に不活性ガスをノズルから噴出させながら、水中で、前記ノズノレと同軸にレーザ光を照射して、レーザ溶接により前記貫通孔を密封する貫通孔密封工程と、を有すること、を特徴とする。

発明の効果

[0010] 本発明によれば、水中において水を排出せずにレーザ光によって溶接補修を行なう場合に、残留した水が水蒸気となって噴出する際に溶接金属を吹き飛ばして溶接不良が発生する不具合を、抑制または防止することができる。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]図 1は本発明に係る水中補修溶接方法の第 1の実施形態の状況を示す概略縦断面図である。

[図 2]図 2は本発明に係る水中補修溶接方法の第 1の実施形態における溶接部を示す概略平面図である。

[図 3A]図 3Aは本発明に係る水中補修溶接方法の第 2の実施形態における養生板のスリット位置を示す概略平面図である。

[図 3B]図 3Bは本発明に係る水中補修溶接方法の第 2の実施形態における養生板のスリット位置の例を示す概略平面図である。

[図 3C]図 3Cは本発明に係る水中補修溶接方法の第 2の実施形態における養生板のスリット位置の他の例を示す概略平面図である。

[図 3D]図 3Dは本発明に係る水中補修溶接方法の第 2の実施形態における養生板のスリット位置の他の例を示す概略平面図である。

[図 3E]図 3Eは本発明に係る水中補修溶接方法の第 2の実施形態における養生板のスリット位置の他の例を示す概略平面図である。

[図 3F]図 3Fは本発明に係る水中補修溶接方法の第 2の実施形態における養生板のスリット位置の他の例を示す概略平面図である。

[図 3G]図 3Gは本発明に係る水中補修溶接方法の第 2の実施形態における養生板のスリット位置の他の例を示す概略平面図である。

[図 3H]図 3Hは本発明に係る水中補修溶接方法の第 2の実施形態における養生板のスリット位置の他の例を示す概略平面図である。

[図 31]図 31は本発明に係る水中補修溶接方法の第 2の実施形態における養生板のスリット位置の他の例を示す概略平面図である。

園 4]図 4は本発明に係る水中補修溶接方法の第 2の実施形態における溶接部を示す概略平面図である。

[図 5]図 5は本発明に係る水中補修溶接方法の第 2の実施形態の状況を示す概略縦断面図である。

[図 6]図 6は本発明に係る水中補修溶接方法の第 2の実施形態の変形例の状況を示す概略縦断面図である。

園 7]図 7は本発明に係る水中補修溶接方法の第 2の実施形態における溶接ビードを示す概略縦断面図である。

[図 8]図 8は本発明に係る水中補修溶接方法の第 2の実施形態の他の変形例の状況を示す概略縦断面図である。

園 9]図 9は本発明に係る水中補修溶接方法の第 2の実施形態のさらに他の変形例の状況を示す概略縦断面図である。

園 10]図 10は本発明に係る水中補修溶接方法の第 2の実施形態のさらに他の変形例の状況を示す概略縦断面図である。

園 11]図 11は本発明に係る水中補修溶接方法の第 2の実施形態のさらに他の変形例の状況を示す概略縦断面図である。

園 12]図 12は本発明に係る水中補修溶接方法の第 2の実施形態のさらに他の変形例の状況を示す概略縦断面図である。

園 13]図 13は本発明に係る水中補修溶接方法の第 2の実施形態のさらに他の変形例の状況を示す概略縦断面図である。

園 14]図 14は本発明に係る水中補修溶接方法の第 2の実施形態のさらに他の変形例の状況を示す概略縦断面図である。

園 15A]図 15Aは本発明に係る水中補修溶接方法の第 3の実施形態における養生板の貫通孔位置の例を示す概略平面図である。

園 15B]図 15Bは本発明に係る水中補修溶接方法の第 3の実施形態における養生板の貫通孔位置の他の例を示す概略平面図である。

園 15C]図 15Cは本発明に係る水中補修溶接方法の第 3の実施形態における養生板の貫通孔位置の他の例を示す概略平面図である。

園 15D]図 15Dは本発明に係る水中補修溶接方法の第 3の実施形態における養生板の貫通孔位置の他の例を示す概略平面図である。

園 15E]図 15Eは本発明に係る水中補修溶接方法の第 3の実施形態における養生板の貫通孔位置の他の例を示す概略平面図である。

園 15F]図 15Fは本発明に係る水中補修溶接方法の第 3の実施形態における養生板の貫通孔位置の他の例を示す概略平面図である。

園 16A]図 16Aは本発明に係る水中補修溶接方法の第 4の実施形態における養生板のスリットおよび貫通孔の配置の例を示す概略平面図である。

園 16B]図 16Bは本発明に係る水中補修溶接方法の第 4の実施形態における養生板のスリットおよび貫通孔の配置の他の例を示す概略平面図である。

園 16C]図 16Cは本発明に係る水中補修溶接方法の第 4の実施形態における養生板のスリットおよび貫通孔の配置の他の例を示す概略平面図である。

園 16D]図 16Dは本発明に係る水中補修溶接方法の第 4の実施形態における養生板のスリットおよび貫通孔の配置の他の例を示す概略平面図である。

園 16E]図 16Eは本発明に係る水中補修溶接方法の第 4の実施形態における養生板のスリットおよび貫通孔の配置の他の例を示す概略平面図である。

園 16F]図 16Fは本発明に係る水中補修溶接方法の第 4の実施形態における養生板のスリットおよび貫通孔の配置の他の例を示す概略平面図である。

[図 17]図 17は本発明に係る水中補修溶接方法の第 5の実施形態の状況を示す概略縦断面図である。

園 18]図 18は本発明に係る水中補修溶接方法の第 5の実施形態における溶接部を示す概略平面図である。

園 19]図 19は本発明に係る水中補修溶接方法の第 5の実施形態における溶接方向の例を示す概略平面図である。

園 20]図 20は本発明に係る水中補修溶接方法の第 5の実施形態における溶接方向の他の例を示す概略平面図である。

[図 21]図 21は本発明に係る水中補修溶接方法の第 5の実施形態の変形例の状況を示す概略縦断面図である。

[図 22]図 22は本発明に係る水中補修溶接方法の第 5の実施形態の変形例における溶接部を示す概略平面図である。

[図 23]図 23は本発明に係る水中補修溶接方法の第 5の実施形態の他の変形例の状況を示す概略縦断面図である。

[図 24]図 24は本発明に係る水中補修溶接方法の第 6の実施形態の状況を示す概略平面図である。

[図 25]図 25は本発明に係る水中補修溶接方法の第 7の実施形態の状況を示す概略平面図である。

[図 26]図 26は本発明に係る水中補修溶接方法の第 7の実施形態の状況を示す概略縦断面図である。

[図 27]図 27は本発明に係る水中補修溶接方法の第 7の実施形態の状況を示す概略平面図である。

[図 28]図 28は本発明に係る水中補修溶接方法の第 7の実施形態の変形例の状況を示す概略平面図である。

[図 29]図 29は本発明に係る水中補修溶接方法の第 8の実施形態の状況を示す概略縦断面図である。

[図 30]図 30は本発明に係る水中補修溶接方法の第 8の実施形態の状況を示す概略平面図である。

園 31]図 31は本発明に係る水中補修溶接方法の第 9の実施形態を原子炉内に適用する状況を示す概略縦断面図である。

[図 32]図 32は図 31の要部を拡大して示す概略縦断面図である。

[図 33]図 33は本発明に係る水中補修溶接方法の第 9の実施形態の状況を示す概略平面図である。

[図 34]図 34は本発明に係る水中補修溶接方法の第 10の実施形態の状況を示す概略縦断面図である。

園 35]図 35は本発明に係る水中補修溶接方法の第 10の実施形態における溶接部を示す概略平面図である。 [図 36]図 36は本発明に係る水中補修溶接方法の第 11の実施形態の状況を示す概略縦断面図である。

[図 37]図 37は本発明に係る水中補修溶接方法の第 11の実施形態の変形例の状況を示す概略縦断面図である。

[図 38]図 38は本発明に係る水中補修溶接方法の第 11の実施形態の他の変形例の状況を示す概略縦断面図である。

[図 39]図 39は本発明に係る水中補修溶接方法の第 11の実施形態のさらに他の変形例の状況を示す概略縦断面図である。

[図 40]図 40は本発明に係る水中補修溶接方法の第 11の実施形態のさらに他の変形例の状況を示す概略縦断面図である。

[図 41]図 41は本発明に係る水中補修溶接方法の第 11の実施形態のさらに他の変形例の状況を示す概略縦断面図である。

[図 42]図 42は本発明に係る水中補修溶接方法の第 12の実施形態における溶接部を示す概略平面図である。

[図 43]図 43は本発明に係る水中補修溶接方法の第 13の実施形態の状況を示す概略縦断面図である。

符号の説明

[0012] 1:欠陥部分、 2:構造物、 3:養生板 (重ね板）、 4:レーザ溶接ヘッド、 5:発振器、 6:

ファイバ、 7:レーザ光、 8:集光レンズ、 9:ノズル、 10:不活性ガス、 11:溶接ビード、 12, 12a:スリット（開口、蒸気逃がし孔）、 13:シールドカバー、 14:フィラーワイヤ、 1 5: TIGアーク、 16:貫通孔（開口）、 20:高周波加熱源、 21:サイドシーノレドノズノレ、 2 2:炉内構造物、40:隙間

発明を実施するための最良の形態

[0013] 以下、本発明に係る水中補修溶接方法の実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。

[0014] [第 1の実施形態]

図 1および図 2に示すように、本発明の第 1の実施形態では、欠陥部分 1を有する構造物 2もしくは欠陥を発生する可能性を有する構造物 2の欠陥部分 1を隔離するための養生板 3と、養生板 3と構造物 2とを溶接するためのレーザ溶接ヘッド 4とを用いる。溶接ヘッドは、発振器 5から照射されファイバ 6にて伝送されたレーザ光 7を集光するための集光レンズ 8と、レーザ光 7と同軸に設置されたノズル 9とで構成される。養生板 3は、構造物 2の欠陥部分 1とその周囲を被うように設置する。設置した養生板 3 の外周をノズル 9から不活性ガス 10を供給しながらレーザ光 7を照射して溶接する。

[0015] 本実施形態によれば、欠陥部分 1を有する構造物 2の表面を養生板 3で被いその外周をノズル 9から不活性ガス 10を供給しながらレーザ光 7にて溶接することにより、構造物 2の欠陥部分 1を隔離することができ、構造物 2の欠陥部分 1の更なる侵食を抑制 ·防止することがきる。

[0016] [第 2の実施形態]

図 3A〜図 31それぞれに、溶接時に構造物 2と養生板 3との間の水から発生する水蒸気を逃がすためのスリット（開口） 12が設けられている養生板 3の例を示す。スリット 12は、たとえば、幅 0. 1mmないし 3mmとし、養生板側面の角部近傍に上下方向に 0. 3mm以上の長さで設け、養生板 3の 4辺いずれの辺に設置してもよい。また、スリット 12は端面に貫通していてもよレ、。スリット 12の形状は長方形の他に T字型や L字型でもよレ、。また、水平方向に上下に 2本以上設けてもよい。

[0017] 図 4に示すように、レーザ溶接による養生板 3の外周溶接はスリット 12の近傍の端面が最終溶接位置となるようにノズル 9から不活性ガス 10を供給しながら溶接を実施する。

[0018] 図 5および図 6に示すように、養生板 3の外周溶接をする際にはキーホール溶接が実現できるように養生板 3の表面にレーザ光 7を集光して溶接を実施する。図 6に示すように、シールドカバー 13にて溶接部を被い不活性ガス 10を供給しながら溶接してもよレ、。このとき、養生板 3の外周溶接は 1パス溶接でも、 2パス溶接でもよい。

[0019] 図 7に示すように外周の 2パス溶接を行なう場合は、まず、図中で溶接ビード 11aに示されるように養生板 3の端面から l〜5mmの位置を先に溶接し、続いて図中で溶接ビード l ibに示されるように端面から 2mmの範囲を溶接する。外周溶接を実施する別の方法として熱伝導型の溶接で実施する場合は、図 8または図 9に示すようにレ一ザ光 7を養生板 3の端面部にビーム径 1. Omm以上に設定して溶接を行なう。図 1 0または図 11に示すように、外周溶接は溶接部にフィラーワイヤ 14を供給しながら溶接してもよい。

[0020] 図 12に示すように、養生板 3の端面形状は、フィラーワイヤ 14を供給しない代わりに傾斜させてもよい。さらに、図 13に示すように、養生板 3の端面形状をリップ形状としてもよレ、。また、熱伝導型の溶接で外周溶接を行なう場合は、図 14に示すように熱源として TIGアーク（Tungsten Inert Gas Arc) 15、あるいは MIGアーク（Metal Inert Gas Arc)、もしくはプラズマアークを用いてもよレヽ。

[0021] このように構成された本実施の形態において、スリット 12位置をレーザ溶接の終端部とすることで、養生板 3と構造物 2との間に残留した水から溶接による発熱で発生する蒸気が溶接中に蒸気となって排出される。外周溶接する際にキーホール溶接で 2パス溶接することにより、溶接ビード 11表面形状を滑らかにすることができる。また、養生板 3の端面に傾斜もしくはリップ部を設けることによつても、養生板 3と構造物 2とを接合する溶接ビード表面を滑らかにすることができる。フィラーワイヤ 14を供給しな力 Sら溶接することでも同様の作用が得られる。

[0022] [第 3の実施形態]

図 15A〜図 15Fそれぞれに、溶接時に構造物 2と養生板 3との間の水から発生する水蒸気を逃がすための円形の貫通孔（開口） 16が設けられている養生板 3の例を示す。貫通孔 16は、たとえば直径 0. 1mm以上で中心間距離が lmm以上で 2っ以上が養生板 3の端面近傍の角部に上下方向に開けられている。レーザ溶接による養生板 3の外周溶接は貫通孔 16近傍の端面を最終溶接位置となるように溶接を実施する。

[0023] 本実施の形態によれば、貫通孔 16から養生板 3と構造物 2との間に残留した水が溶接中に蒸気となって排出される。このため、蒸気圧によって溶接金属が吹き飛ばされることなぐ養生板 3を構造物 2に健全に溶接することができる。

[0024] [第 4の実施形態]

図 16A〜図 16Fそれぞれに、溶接時に構造物 2と養生板 3との間の水から発生する水蒸気を逃がすためのスリット 12と円形の貫通孔 16が設けられている養生板 3の例を示す。スリット 12および貫通孔 16は養生板 3の側面の角部近傍に設けられている。レーザ溶接による養生板 3の外周溶接はスリット 12もしくは貫通孔 16近傍の端面を最終溶接位置となるように溶接を実施する。

[0025] 本実施の形態によれば、スリット 12および貫通孔 16から養生板 3と構造物 2との間に残留した水が溶接中に蒸気となって排出される。そのため、蒸気圧によって溶接金属が吹き飛ばされることなぐ養生板 3を構造物 2に健全に溶接することができる。

[0026] [第 5の実施形態]

図 17、図 18に、養生板 3の水蒸気を逃がすためのスリット 12および貫通孔 16の封止溶接方法を示す。図示のように、欠陥部分 1を有する構造物 2に対して、欠陥部分 1を隔離するための養生板 3と、養生板 3と構造物 2とを溶接するためのレーザ溶接へッド 4と力 S配置される。養生板 3には水蒸気を逃がすためのスリット 12もしくは円形の貫通孔 16もしくはスリット 12と貫通孔 16の両方が開いている。溶接ヘッド 4には水蒸気を逃がすためのスリット 12および貫通孔 16が開いている範囲全体を覆うようシールドカバー 13が設置され、シールドカバー内には不活性ガス 10が供給できるようになつている。また、レーザ光 7が照射される位置にフィラーワイヤ 14が供給される。

[0027] レーザ光 7は熱伝導型の溶接ができるようにビーム径が 1. Omm以上となるよう設定しレーザ光 7を照射する。スリット 12および貫通孔 16の溶接は、まずスリット 12および貫通孔 16を覆うシールドカバー内に不活性ガス 10を供給し養生板 3と構造物 2の隙間に残った水を排出する。その後、図 19、図 20に矢印で方向を示すように、フィラーワイヤ 14を供給しながらレーザ光 7を照射しスリット 12もしくは貫通孔 16の下側から順に上側に溶接を行なう。溶接は上進溶接でもよレ、。

[0028] 図 21、図 22に示すように、レーザ光 7は、キーホール溶接となるように、焦点を養生板 3の表面としてもよい。また、図 23に示すように熱伝導型の溶接の場合、熱源として TIGアーク 15、 MIGアークもしくはプラズマアークを用いてもょレ、。

[0029] このように構成された本実施の形態において、スリット 12および貫通孔 16をシールドカバー 13で覆レ、不活性ガスにて養生板 3と構造物 2との間に残った水をスリット 12 および貫通孔 16の下面まで排出することにより、スリット 12および貫通孔 16を溶接する際に養生板 3と構造物 2の間に残った水が蒸気となって溶接金属を吹き飛ばすことが防止できる。これにより、養生板溶接を健全に実施できる。

[0030] [第 6の実施形態]

図 24に養生板の水蒸気を逃がすためのスリット 12および貫通孔 16の封止溶接方法を示す。図 24に示すように、水蒸気を逃がすためのスリット 12および貫通孔 16が開いている範囲全体を覆うようシールドカバー 13を設置し、シールドカバー内には不活性ガス 10が供給できるようになつている。さらに、養生板 3の表面を加熱するための高周波加熱源 20を設置する。

[0031] このように構成された本実施の形態において、スリット 12および貫通孔 2をシールドカバー 13で覆い、不活性ガス 10を供給するとともに高周波加熱源 20にて養生板 3 の表面から加熱する。これにより、養生板 3と構造物 2との間に残った水をスリット 12 および貫通孔 16の下面よりさらに下まで排出することができ、これによりスリット 12および貫通孔 16を溶接する際に養生板 3と構造物 2の間に残った水が蒸気となって溶接金属を吹き飛ばすことが防止できる。これにより、養生板溶接を健全に実施できる

[0032] [第 7の実施形態]

図 25に、養生板 3に水蒸気を逃がすためのスリットおよび貫通孔が無い場合の養生板 3の外周溶接方法を示す。図 25に示すように、欠陥部分 1を有する構造物 2と欠陥部分 1を隔離するための養生板 3と、養生板 3と構造物 2とを溶接するためのレーザ溶接ヘッド 4とを用いる。溶接部にノズル 9から不活性ガス 10を供給しながら養生板 3 の外周のいずれかの位置に lmm以上の非溶接部 30を残して外周の溶接を実施する。

[0033] その後、図 26、図 27に示すように非溶接部をシールドカバー 13で覆い不活性ガス 10を供給して養生板 3と構造物 2の隙間の水を排出して非溶接部を下側から上側へ溶接する。図 28に示すように、非溶接部を溶接する前に、シールドカバー 13で非溶接部を覆い不活性ガス 10を供給するとともに養生板 3の表面を高周波加熱源 20で加熱して養生板 3と構造物 2との隙間の水を排出してもよい。

[0034] このように構成された本実施の形態において、養生板 3の外周のいずれかの位置に非溶接部を残し、非溶接部をシールドカバー 13で被レ、不活性ガス 10を供給するか、もしくは非溶接部シールドカバー 13で被レ、、養生板 3の表面を高周波加熱源 20 で加熱することにより養生板 3と構造物 2との隙間の水を排出することができる。これにより、養生板溶接を健全に実施できる。

[0035] [第 8の実施形態]

養生板 3の外周を溶接する際にノズル 9、シールドカバ一 13に加えてサイドシールドノズル 21を設置する例を図 29、図 30に示す。

[0036] 本実施形態によれば、欠陥部分 1を有する構造物表面を養生板 3で被い、養生板の端面を養生板 3と構造物 2の隙間に残った水をサイドシールドノズル 21から不活性ガス 10を供給しながら溶接する。この構成により、溶接部近傍に水が掛かることが防止され、蒸気による溶接金属の吹き飛ばしを防止することができ、養生板の構造物への溶接が健全に実施できる。

[0037] [第 9の実施形態]

図 31、図 32、図 33に示すように、本発明に係る水中補修溶接方法の第 9の実施形態では、欠陥部分 1を有する炉内構造物 22に対して、欠陥部分 1を溶接するためのレーザ溶接ヘッド 4を配置する。溶接ヘッド 4は発振器 5から照射されファイバ 6にて伝送されたレーザ光 7を集光するための集光レンズ 8とレーザ光と同軸に設置されたノズノレ 9と欠陥部分 1を覆うためのシールドカバー 13とを有する。欠陥部分 1をシールドカバー 13で覆レ、、不活性ガス 10を供給しながら、欠陥部分 1に向かってレーザ光 7 を水平方向に照射して溶接し、この照射部（溶接部）を上方に向かって移動させる。

[0038] このように構成された実施形態において、欠陥部分 1を有する炉内構造物 22の表面をシールドカバー 13で覆レ、、上方に向かって移動しながら溶接することで、欠陥内部に残った水を排出することができる。これにより、欠陥表面を封止溶接する際に、水蒸気により溶接金属が吹き飛ばされることなぐ健全に欠陥の補修溶接を実施すること力 Sできる。

[0039] [第 10の実施形態]

次に、本発明に係る水中補修溶接方法の第 10の実施形態について、図 34および図 35を参照して説明する。ここに、図 34は第 10の実施形態の水中補修溶接方法の状況を示す概略縦断面図であり、図 35はその場合の溶接部を示す概略平面図である。

[0040] 第 10の実施形態は、欠陥部分 1を有する溶接部ビード 11もしくは重ね板 (養生板） 3を補修するものである。

[0041] 重ね板 3は金属製構造物 2の表面に沿って配置され、重ね板 3の周囲が溶接ビード 11によって気密に溶接されている。重ね板 3は、たとえば、金属製構造物 2の表面に瑕などの欠陥（図示せず）が生じた場合に、その欠陥部を保護するために取り付けられた養生板であって、たとえば第 1ないし第 9の実施形態によって取り付けられた養生板 3であってもよい。

[0042] 第 10の実施形態では、溶接部ビード 11または重ね板 3に欠陥部分 1が生じた場合にその欠陥部分 1を水中で溶接により補修する。図示の例では、溶接部ビード 11に欠陥部分 1が生じた場合を示している。重ね板 3と構造物 2の表面の間には隙間 40 が形成されている。

[0043] 第 10の実施形態の水中補修溶接方法を行なうに当たっては、初めに、欠陥部分 1 に近い重ね板 3の部位に貫通孔である蒸気逃がし孔 12を形成する。この蒸気逃がし孔 12の形成方法の具体例については、第 13の実施形態として後述する。

[0044] 次に、欠陥部分 1を、レーザ溶接ヘッド 4を用いて補修する。レーザ溶接ヘッド 4は、ファイバ 6を介して発振器 5に接続されており、集光レンズ 8と、レーザ光 7と同軸に設置されたノズル 9とを有する。発振器 5から照射されたレーザ光 7はファイバ 6によってレーザ溶接ヘッド 4に伝送され、集光レンズ 8によって集光される。それとともに、ノズル 9から溶接部に不活性ガス 10が供給される。

[0045] 次に、レーザ溶接ヘッド 4を用いて、前記の欠陥部分 1の補修と同様に溶接によつて蒸気逃がし孔 12を密閉する。このとき、蒸気逃がし孔 12が密閉される前に、蒸気逃がし孔 12から重ね溶接部の隙間 40に残留した水が溶接中に蒸気となって排出されるようにする。

[0046] 以上説明したように、この実施形態によれば、重ね板 3と構造物 2の表面の間の隙間 40に残留した水が溶接中に蒸気となって排出されるため、蒸気圧によって溶接金属が吹き飛ばされることなく欠陥部分を健全に溶接することができる。

[0047] [第 11の実施形態] 次に、本発明に係る水中補修溶接方法の第 11の実施形態について、図 36ないし図 41を参照して説明する。ここに、図 36ないし図 41はそれぞれ、第 11の実施形態の水中補修溶接方法の互いに異なる例における状況を示す概略縦断面図である。

[0048] 図 36に示す例では、第 10の実施形態で説明した欠陥部分 1を有する溶接ビード 1 1を溶接する際に、キーホール溶接が実現できるように溶接ビード 11の表面にレーザ光 7を集光して溶接を行なう。

[0049] 蒸気逃がし孔 12を欠陥部分 1近傍にカ卩ェすることにより、重ね溶接部の隙間 40に残留した水から溶接による発熱で発生する蒸気が溶接中に蒸気となって排出される。欠陥部分 1を溶接する際にキーホール溶接で溶接することにより、欠陥部分 1を完全に塞ぐことができる。

[0050] 本実施形態によれば、蒸気逃がし孔 12から重ね溶接部の隙間 40に残留した水が溶接中に蒸気となって排出されるため、蒸気圧によって溶接金属が吹き飛ばされることがない。また、キーホール溶接を用いることで、欠陥部分 1を除去せずに内部に欠陥を残留させることなく欠陥部分 1を塞ぐことができる。

[0051] 上記第 11の実施形態の変形例として、図 37に示すように、シールドカバー 13にて溶接部を被い、不活性ガス 10を供給しながら溶接してもよレ、。

[0052] 第 11の実施形態のさらに他の変形例として、欠陥部分 1を有する溶接ビード 11の溶接を行なう際に、熱伝導型の溶接で行なう場合に、図 38に示すようにレーザ光 7を溶接ビード表面にビーム直径 1. Omm以上に設定し溶接を行なってもよい。

[0053] 第 11の実施形態のさらに他の変形例として、図 39に示すように欠陥部分 1の溶接部にフィラーワイヤ 14を供給しながら溶接してもよい。

[0054] 第 11の実施形態のさらに他の変形例として、熱伝導型の溶接で外周溶接を行なう場合に、図 40に示すように熱源として TIGアーク 15、 MIGアークまたはプラズマァークを用いてもよい。

[0055] 第 11の実施形態のさらに他の変形例として、キーホール溶接を用いる代わりに、図

41に示すように、欠陥部分 1を有する溶接ビード 11をあらかじめ機械加工等で除去し、その後に、フィラーワイヤ 14を供給しながら欠陥部分の再溶接を行なってもよい。

[0056] [第 12の実施形態] 次に、本発明に係る水中補修溶接方法の第 12の実施形態について、図 42を参照して説明する。ここに、図 42は第 12の実施形態の水中補修溶接方法の状況を示す概略平面図である。この実施形態では、図示のように、蒸気逃がし孔 12を、欠陥部分 1近傍のほかに重ね板 3の下部に蒸気逃し孔 12aを設けている。溶接は、欠陥部分 1、欠陥部分 1の近傍に設置した蒸気逃がし孔 12、上板下部に設置した蒸気逃がし孔 12aの順に溶接を行なう。

[0057] この実施形態において、蒸気逃がし孔 12, 12aから欠陥部分 1の溶接中に発生する水蒸気が排出されるとともに、下部の蒸気逃がし孔 12aの溶接時に、隙間 40に残留した水を全て排出後に溶接することができる。これにより、蒸気圧によって溶接金属が吹き飛ばされることなく欠陥部分 1を健全に溶接でき、重ね板 3下部の蒸気逃がし孔 12aを溶接する際に隙間 40に残留した水を全て排出後に、補修溶接することができる。

[0058] [第 13の実施形態]

次に、本発明に係る水中補修溶接方法の第 13の実施形態について、図 43を参照して説明する。ここに、図 43は第 13の実施形態の水中補修溶接方法の状況を示す概略縦断面図である。この実施形態では、図示のように、第 10ないし第 12の実施形態で説明した蒸気逃がし孔 12をレーザ加工にて加工するさいに、第 10の実施形態における補修溶接および蒸気逃がし孔を密閉するのに用いられるのと同様のレーザ溶接ヘッド（レーザ力卩ェ)ヘッド 4、ファイバ 6、発振器 5、ノズル 9などを用いる（図 34 参照）。

[0059] 発振器 5から照射されたレーザ光 7はファイバ 6によってレーザ溶接ヘッド 4に伝送され、集光レンズ 8によって集光される。それとともに、ノズル 9から溶接部に不活性ガス 10が供給される。

[0060] 次に、レーザ溶接ヘッド 4を用いて、前記の第 1ないし第 12の実施形態と同様に、欠陥部分 1の補修溶接によって蒸気逃がし孔 12、 12aを密閉する。

[0061] この実施形態によれば、蒸気逃がし孔 12、 12aをカ卩ェするにあたり、その後の補修溶接および蒸気逃がし孔を密閉する溶接で用いられるのと同じレーザ溶接ヘッド（レ一ザカ卩ェヘッド）を用いることができる。 [0062] [他の実施形態]

以上説明した各実施形態は単なる例示であって、本発明はこれらに限定されるものではない。たとえば、第 10ないし第 13の実施形態で、重ね板 3は、たとえば、金属製構造物 2の表面に瑕などの欠陥が生じた場合に、その欠陥部を保護するために取り付けられた養生板であるとした。しかし、重ね板は必ずしも上記養生板に相当するものでなくてもよぐ金属製構造物 2の表面に重ねて溶接された板であればよい。

[0063] また、第 12の実施形態（図 42)および第 13の実施形態（図 43)の特徴は、第 11の実施形態の上記種々具体例（図 36ないし図 41)のいずれと組み合わせることもできる。

Claims

請求の範囲

[1] 補修対象部を含む金属製構造物の表面を養生板によって覆うようにその養生板を水中で構造物に溶接する水中補修溶接方法において、

前記溶接は、溶接部に不活性ガスを供給しながら、前記養生板の周囲を水中でレ一ザ溶接により溶接し、前記補修対象部を前記養生板によって密封するものであつて、前記レーザ溶接におけるレーザ光と同軸に溶接部に不活性ガスを供給しながら溶接するものであること、

を特徴とする水中補修溶接方法。

[2] 前記養生板には溶接中に養生板と構造物との間に残留した水から発生する水蒸気を逃がすための開口があら力じめ設けられており、

前記養生板の周囲を前記構造物に溶接した後に前記開口を封止すること、を特徴とする請求項 1に記載の水中補修溶接方法。

[3] 前記開口が前記養生板のいずれかの辺に隣接して設けられ、前記養生板の周囲を前記構造物に溶接する作業は前記養生板に隣接する辺の溶接を最後に行なうこと、を特徴とする請求項 2に記載の水中補修溶接方法。

[4] 前記開口の封止は、当該開口をシールドカバーで覆レ、、このシールドカバー内に不活性ガスを供給し、前記養生板と前記構造物の間の水を排出した後に、レーザ光を照射して下から上へ封止溶接を行なうこと、を特徴とする請求項 2または請求項 3 に記載の水中補修溶接方法。

[5] 前記養生板と前記構造物の間の水を排出する際に、前記養生板の表面から加熱することを特徴とする請求項 4に記載の水中補修溶接方法。

[6] 前記養生板の周囲を溶接する工程は、

前記養生板の周囲の一部を残して溶接する第 1の溶接工程と、

前記第 1の溶接工程の後に、前記養生板と前記構造物の間に残留した水分を排出する水排出工程と、

前記水排出工程の後に、前記第 1の溶接工程で残された前記養生板の周囲の一部を溶接する第 2の溶接工程と、

を含むことを特徴とする請求項 1に記載の水中補修溶接方法。

[7] 前記養生板の周囲を溶接する工程は、前記養生板端面から内側を溶接する 1パス目と、前記 1パス目の後に端面近傍の溶接を行なう 2パス目とを含むこと、を特徴とする請求項 1に記載の水中補修溶接方法。

[8] 前記溶接は、溶接部をシールドカバーで覆い、このシールドカバー内に不活性ガスを供給しながら行なうこと、を特徴とする請求項 1ないし請求項 7のいずれか一項に記載の水中補修溶接方法。

[9] 前記養生板の周囲を溶接する際に、溶接部をシールドカバーで覆レ、、このシールドカバー内に不活性ガスを供給するとともに、前記シールドカバーの中で、養生板と前記構造物との間に不活性ガスを供給するサイドシールドノズノレを設け、このサイドシールドノズルに不活性ガスを供給すること、を特徴とする請求項 8に記載の水中補修溶接方法。

[10] 欠陥を有する金属構造物の補修対象部をシールドカバーで覆いながら、その欠陥の下部から上方に向かって、レーザ光を照射しながらその欠陥部分の封止溶接を行なうことを特徴とする水中補修溶接方法。

[11] 前記封止溶接は、前記シールドカバー内で、レーザ光と同軸に封止溶接部に不活性ガスを供給しながら溶接するものであること、を特徴とする請求項 10に記載の水中補修溶接方法。

[12] 前記溶接は、キーホール型溶接、熱伝導型溶接、 TIGアーク、 MIGアーク、プラズマアークのレ、ずれかを用いることを特徴とする請求項 1なレ、し請求項 11のレ、ずれか一項に記載の水中補修溶接方法。

[13] 金属製構造物の表面に沿ってその表面の一部を覆うように配置され溶接された重ね板自体の欠陥部分または前記重ね板の溶接部の欠陥部分を水中で補修する水中補修溶接方法において、

前記重ね板を貫通する貫通孔を設ける貫通孔形成工程と、

前記貫通孔形成工程の後に、前記欠陥部分に不活性ガスをノズルから噴出させながら、水中で、前記ノズノレと同軸にレーザ光を照射して、レーザ溶接により前記欠陥部分を補修する欠陥部分溶接工程と、

前記欠陥部分溶接工程の後に、前記貫通孔に不活性ガスをノズル力噴出させながら、水中で、前記ノズノレと同軸にレーザ光を照射して、レーザ溶接により前記貫通孔を密封する貫通孔密封工程と、

を有すること、を特徴とする水中補修溶接方法。

[14] 前記欠陥部分溶接工程は、前記欠陥部分を除去せずにキーホール溶接にて溶接すること、を特徴とする請求項 13に記載の水中補修溶接方法。

[15] 前記欠陥部分溶接工程は、欠陥部分を除去せずにフィラーワイヤを供給しながら行なうこと、を特徴とする請求項 13に記載の水中補修溶接方法。

[16] 前記欠陥部分溶接工程は、キーホール型溶接または熱伝導型レーザ溶接を用いること、を特徴とする請求項 15に記載の水中補修溶接方法。

[17] 前記欠陥部分溶接工程は、熱伝導型レーザ溶接を用レ、るものであって、熱伝導型レーザ溶接における熱源として TIGアーク、 MIGアークおよびプラズマアークのレ、ずれカ、を用いること、を特徴とする請求項 16に記載の水中補修溶接方法。

[18] 前記欠陥部分溶接工程は、前記欠陥部分を除去し、その後にフィラーワイヤを供給しながらレーザ溶接によって肉盛り溶接をすること、を特徴とする請求項 13に記載の水中補修溶接方法。

[19] 前記欠陥部分溶接工程は、前記欠陥部分をシールドカバーで覆い、そのシールドカバー内にシールドガスを供給しながら前記欠陥部分を補修すること、を特徴とする請求項 1なレ、し請求項 18のレ、ずれか一項に記載の水中補修溶接方法。

[20] 前記貫通孔形成工程は、前記欠陥部分溶接工程で発生する蒸気を逃がすために前記欠陥部分の近傍に第 1の貫通孔を形成する工程と、前記金属製構造物と重ね板との間の隙間に残留した水を排出するために前記第 1の貫通孔よりも下方に第 2の貫通孔を形成する工程と、を含むこと、を特徴とする請求項 13ないし請求項 19のいずれか一項に記載の水中補修溶接方法。

[21] 前記貫通孔密封工程は、前記第 1の貫通孔を密封する第 1の貫通孔密封工程と、その後に前記第 2の貫通孔を密封する第 2の貫通孔密封工程と、を含むことを特徴とする請求項 20に記載の水中補修溶接方法。

[22] 前記第 2の貫通孔密封工程は、前記第 2の貫通孔をシールドカバーで覆い、そのシールドカバー内にシールドガスを供給して、前記金属製構造物と重ね板との間の隙間に残留した水を排出し、その後に前記第 2の貫通孔を密封すること、を特徴とする請求項 21に記載の水中補修溶接方法。

[23] 前記欠陥部分は前記金属製構造物と重ね板との溶接部の欠陥部分であって、前記欠陥部分溶接工程は、前記欠陥部分を除去し、その後に前記金属製構造物と重ね板とを再溶接すること、を特徴とする請求項 1ないし請求項 22のいずれか一項に記載の水中補修溶接方法。

[24] 前記貫通孔形成工程は、レーザ力卩ェを用いること、を特徴とする請求項 13ないし請求項 23のいずれか一項に記載の水中補修溶接方法。