WO2013150793A1 - 溶接方法 - Google Patents

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岡田　誠司
上田　和哉
昭弘 山内
幸太郎 猪瀬
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株式会社Ｉｈｉインフラシステム
株式会社Ihi
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    • B23K2103/04—Steel or steel alloys

Definitions

  • the technology described in the present specification relates to a gas shield arc welding method used for, for example, butt welding of steel plates.
  • bridges cannot be taken back to the factory, so the various constructions described above are performed at the bridge installation site.
  • the various constructions described above are performed at the bridge installation site.
  • problems such as time constraints on construction work, ensuring worker safety, and effects on surrounding residents (for example, noise) have become prominent.
  • FIG. 7 shows a vehicle running on a steel floor slab bridge.
  • the bridge portion shown in FIG. 7 includes a left lane block 11 and right lane blocks 12 and 13.
  • the left lane block 11 and the right lane blocks 12 and 13 are welded to each other, and the right lane blocks 12 and 13 are welded to each other.
  • vibration and groove displacement occur in each welded portion.
  • Patent Document 1 proposes a welding method under service.
  • Patent Document 1 The welding method proposed in Patent Document 1 is premised on welding construction such as covered arc welding using a welding rod.
  • welding construction such as covered arc welding using a welding rod.
  • a large number of welding rods are required to form a continuous welded portion over a long distance.
  • Inefficiency since the operation is temporarily interrupted every time the welding rod is updated, there is a high possibility that a defect occurs in the welded portion due to the discontinuity of the operation.
  • gas shielded arc welding is known as an efficient welding method in which arc points are shielded with gas for welding.
  • a welding material such as a wire that is not substantially limited to one welding operation distance is used instead of a welding electrode such as a covered arc welding rod having a short one welding operation distance.
  • an object of the present invention is to enable gas shielded arc welding in service and thereby to form a welded portion continuous over a long distance with high strength and efficiency.
  • a welding method is a method of performing welding under variable stress, and measures a root gap opening displacement before the start of welding, and measures the measured root gap.
  • a welding material having a Mn / S ratio and a Mn / Si ratio corresponding to the opening displacement is selected from gas shielding arc welding materials.
  • the Mn / S ratio and the Mn / Si ratio in the welding material are determined based on the measurement result of the root gap opening displacement before the start of welding.
  • a welding material with sufficient crack resistance under stress can be selected. Therefore, since welding under gas shield arc welding is possible, it is possible to efficiently form a welded portion continuous over a long distance with high strength.
  • the root gap opening displacement at the time of welding is measured, and when the measured root gap opening displacement exceeds the allowable value assumed in the selection of the welding material, the allowable value You may confirm the quality of the welding part formed at the time exceeding.
  • the welding material may be selected based on a root gap.
  • gas shielded arc welding under service can be performed, whereby a welded portion continuous over a long distance can be efficiently formed with high strength.
  • FIG. 1 shows the chemical composition of a welding rod that was the subject of the transbarestrain test by the present applicants.
  • FIG. 2 shows the relationship between the Mn / S ratio and Mn / Si ratio and the cracking resistance of the welding rod, which has been found by the transbarestrain test by the present applicants.
  • FIGS. 3A and 3B show a test conducted by the inventors of the present application to examine the applicability of in-service gas shield arc welding.
  • FIG. 4 shows the chemical composition of the welding material used in the welding test shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b).
  • FIG. 5 shows the result of the welding test shown in FIGS. 3A and 3B using the welding material shown in FIG.
  • FIG. 6 shows a flow of the welding method according to the embodiment.
  • FIG. 7 shows a state in which the vehicle is traveling on the steel floor slab bridge.
  • a welding material having a different Mn / S ratio and Mn / Si ratio specifically, a gas shield such as a wire having a longer welding distance than a welding rod such as a coated arc welding rod.
  • a welding test was performed while changing the root gap (G) and the root gap opening displacement ( ⁇ ) in various ways. .
  • the base materials 1 and 2 having a thickness T are abutted at the root gap G, and as shown in FIG. A backing 3 was provided on the bottom, and gas shield arc welding was performed using carbon dioxide gas to form a weld 4 and the base materials 1 and 2 were joined.
  • a rolled steel material SM490A having a thickness T of 16 mm was used as the base materials 1 and 2.
  • the route gap G is set in two ways of 4 mm and 10 mm, and the route gap opening displacement ⁇ (before welding) is set in three ways of 0.2 mm, 0.3 mm, and 0.4 mm in each route gap G value.
  • a welding test was conducted.
  • the root gap opening displacement ⁇ by displacing the base materials 1 and 2 using a servo mechanism that holds the opposite side of the groove side of the base materials 1 and 2, and measuring the displacement using a displacement meter, The predetermined value was set as described above.
  • the frequency of the root gap opening displacement ⁇ was set to 3.7 Hz, which is close to the frequency of vibration induced by the traveling vehicle.
  • FIG. 5 shows the result of a welding test using the above-described welding material.
  • the result determination was performed by examining whether or not a defect such as a crack or a blow hole (BH) occurred in the welded portion by ultrasonic flaw detection inspection (UT) and radiation transmission inspection (RT). Moreover, the edge crack which can be prevented by installation of an end tab was not included in the defect.
  • a defect such as a crack or a blow hole (BH) occurred in the welded portion by ultrasonic flaw detection inspection (UT) and radiation transmission inspection (RT).
  • UT ultrasonic flaw detection inspection
  • RT radiation transmission inspection
  • the root gap G is 4 mm, no defect occurs even if the root gap opening displacement ⁇ is 0.2 mm. However, if the root gap G is 10 mm, the root gap opening Defects occurred when the displacement ⁇ was 0.2 mm.
  • the present inventors measured the root gap opening displacement before the start of welding, and coated the welding material having a Mn / S ratio and a Mn / Si ratio corresponding to the measurement results. It has been found that gas shield arc welding under variable stress becomes possible by selecting and using a gas shield arc welding material that has a longer welding distance than an arc welding rod. Also, the root gap opening displacement is measured during actual welding work on site, and when the measured root gap opening displacement exceeds the allowable value assumed when selecting the welding material, it is formed at the time when the allowable value is exceeded.
  • the welding method according to the present embodiment is a gas shielded arc welding method under service (that is, under fluctuating stress) based on the knowledge described in the above-mentioned “premise of the present invention”.
  • FIG. 6 is a flowchart of the welding method according to the present embodiment.
  • step S1 for example, based on a construction plan, the steel type, shape, dimensions, etc. of the joint to be welded are confirmed.
  • step S2 the root gap opening displacement ⁇ (before welding) at the time of service is measured for the joint confirmed in step S1.
  • step S3 a welding material having a Mn / S ratio and a Mn / Si ratio that can correspond to the root gap opening displacement ⁇ measured in step S2 (the welding operation is performed once more than a welding rod such as a coated arc welding rod).
  • a gas shielded arc welding material such as a long distance wire.
  • the route gap G is determined to be 4 mm or less in a construction plan or the like
  • the allowable value of the route gap opening displacement ⁇ is 0.2 mm
  • any of the above-described welding materials A and B can be used.
  • the allowable value of the root gap opening displacement ⁇ is 0.4 mm
  • the above-mentioned welding material A can be used.
  • the allowable value of the root gap opening displacement ⁇ exceeds 0.4 mm, a welding material that exhibits sufficient cracking resistance even at the allowable value, that is, the Mn / S ratio and the Mn / Si ratio than the welding material A described above. It is necessary to select and use a welding material having a large size.
  • the welding material is selected in consideration of the root gap G.
  • the allowable value of the root gap opening displacement ⁇ is 0.2 mm and the root gap G is set to 4 mm
  • both of the above-mentioned welding materials A and B can be used, while the root gap opening displacement
  • the above-described welding material A can be used.
  • Step S4 gas shield arc welding is performed on the joint to be welded using the welding material selected in Step S3.
  • the Mn / S ratio and the Mn / Si ratio in the welding material are determined based on the measurement result of the root gap opening displacement ⁇ before the start of welding. It is possible to select a welding material having sufficient crack resistance under variable stress. Therefore, since welding under gas shield arc welding is possible, it is possible to efficiently form a welded portion continuous over a long distance with high strength.
  • the root gap opening displacement ⁇ at the time of welding is measured, and the measured value exceeds the allowable value assumed in the selection of the welding material.
  • the quality of the weld formed at the time when the allowable value is exceeded may be checked. In this way, even when the root gap opening displacement ⁇ exceeds the allowable value during the welding operation in the field and the quality deteriorates in the welded portion, it is possible to easily identify and reinforce the deteriorated portion. it can.
  • the allowable value of ⁇ exceeds 0.4 mm.
  • the allowable value of ⁇ is When there is only material of 0.4 mm or less, it may be as follows. That is, for example, the route gap opening displacement ⁇ is measured again in step S2 after reducing the route gap opening displacement ⁇ by, for example, installing a restraint plate or restricting traffic. Thereafter, until the allowable value of ⁇ becomes equal to or less than 0.4 mm, the above-described constraint conditions and regulation contents are made stricter sequentially.
  • the route gap G is variable, the route gap G may be reduced.
  • the type of joint to be welded, the type and thickness of the steel material to be the joint are not particularly limited.
  • a steel material having a strength comparable to or less than that of SM490A, such as SM400A, SM400B, SM490B, SM490YA, and SM490YB of JIS G3106 may be used for butt welding with a thickness of 16 mm or less.
  • the Mn / S ratio and Mn / Si ratio in the welding material used for gas shield arc welding are not particularly limited.
  • the higher the Mn / S ratio and the Mn / Si ratio the better the resistance to cracking when strain is applied, but as the amount of Mn contained in the welding material increases, the cost required for the material increases.
  • the viscosity of the droplets during welding becomes high, and it becomes difficult to ensure the uniformity of the welded portion. Therefore, it is advantageous in terms of cost, workability, and the like to use a welding material having a low Mn / S ratio and Mn / Si ratio within a range that can correspond to the measurement result of the root gap opening displacement ⁇ before the start of welding.
  • the type of shield gas used for gas shield arc welding is not particularly limited.
  • the content of the inert gas (for example, Ar) in the shield gas is higher, the effect of reducing spatter can be obtained.
  • the content of the inert gas increases, the cost required for the shield gas increases. End up.
  • the application target of the welding method of the present embodiment is not limited to a bridge that is highly required for in-service welding.
  • other steel structures that are subject to fluctuating stress caused by the external environment such as a steel tower or the like
  • the effect by applying the welding method of this embodiment is great also in offshore structures and the like.
  • the present invention is useful as a gas shielded arc welding method used for, for example, butt welding of steel plates.

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Abstract

　溶接開始前のルートギャップ開口変位を計測し、該計測したルートギャップ開口変位に対応したＭｎ／Ｓ比及びＭｎ／Ｓｉ比を持つ溶接材料を、ガスシールドアーク溶接用材料の中から選定する。該選定した溶接材料を用いて、ガスシールドアーク溶接を行う。

Description

溶接方法
　本明細書に記載の技術は、例えば鋼板の突合せ溶接等に用いられるガスシールドアーク溶接方法に関する。
　近年、交通量の増加や車両重量の増加による既設橋梁の損傷に伴い、補修や補強が行われてきている。また、交通量や車両重量の増加に対応するため、拡幅（車線数の増加）、二等橋（１４ｔ車対応）から一等橋（２０ｔ車対応）への格上げ等の機能向上が図られてきている。
　一般に、橋梁は工場へ持ち帰ることが不可能であるため、前述の各種施工は橋梁の設置場所で実施される。これらの施工に伴って交通止めを行う場合、地域社会や経済に及ぼす影響を低減するために、比較的交通量が少ない夜間のみに行うか、少なくとも１車線は走行可能とすることが求められる。その結果、施工作業の時間的制約、作業者の安全確保、周辺住民に及ぼす影響（例えば騒音）等の問題が顕著になってきている。
　そこで、交通止めを行わない供用下での施工に対する要望が高まってきている。このような供用下で施工を行う場合、例えば鋼板の接合方法として、溶接接合と高力ボルト接合とがあるが、従来、橋梁については高力ボルト接合が主として用いられてきている。その理由は、供用中の橋梁では走行車両による振動や開先の変位が生じているため、このような条件下で溶接を行った場合、溶接継手の信頼性が保証されないと考えられてきたからである。
　図７は、鋼床版げた橋上を車両が走行している様子を示している。図７に示す橋梁部分は、左車線ブロック１１と右車線ブロック１２及び１３とを含む。左車線ブロック１１と右車線ブロック１２及び１３のそれぞれとが溶接接合されていると共に、右車線ブロック１２及び１３が互いに溶接接合されている。ここで、左車線ブロック１１上を車両１５が走行すると、各溶接部に振動や開先の変位が生じる。
　ところが、高力ボルト接合でも、荷重作用下、振動下で施工する場合の継手の力学的性能は必ずしも明確になっているわけではない。また、溶接接合と高力ボルト接合とを比較した場合、それぞれの接合法から明らかなように、溶接接合の方が構造的にシンプルで自由度も高く、接合効率も優れている。従って、供用下での溶接が可能となれば、その効果は大きいため、例えば特許文献１には、供用下での溶接方法が提案されている。
特開平６－１７０５３９号公報
　特許文献１に提案されている溶接方法は、溶接棒を用いた被覆アーク溶接等の溶接施工を前提としている。このような溶接施工を、例えば図７に示すような鋼床版げたの溶接に適用した場合、長距離に亘って連続する溶接部を形成するためには、多数の溶接棒が必要となり、作業効率が悪くなる。また、溶接棒の更新の度に一旦作業を中断することになるため、作業が不連続になることに起因して、溶接部に欠陥が生じる可能性が高くなる。
　それに対して、能率の良い溶接法として、アーク点をガスでシールドして溶接を行うガスシールドアーク溶接が知られている。ガスシールドアーク溶接では、１回の溶接施工距離が短い被覆アーク溶接棒等の溶接棒ではなく、１回の溶接施工距離に実質的に制限のないワイヤ等の溶接材料が用いられる。これにより、長距離に亘って連続する溶接部を作業中断なく形成することが可能となる。
　しかしながら、被覆アーク溶接とガスシールドアーク溶接とでは、それぞれの溶接メカニズムの違いから、仮に両者の溶接材料における化学組成が同じであったとしても、形成される溶接部の特性は同じにはならない。従って、特許文献１に提案されている溶接方法を、供用下でのガスシールドアーク溶接にそのまま適用することはできない。
　前記に鑑み、本発明は、供用下でのガスシールドアーク溶接を可能とし、それにより、長距離に亘って連続する溶接部を高強度で効率良く形成できるようにすることを目的とする。
　前記の目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る溶接方法は、変動応力下で溶接を行う方法であって、溶接開始前のルートギャップ開口変位を計測し、該計測したルートギャップ開口変位に対応したＭｎ／Ｓ比及びＭｎ／Ｓｉ比を持つ溶接材料を、ガスシールドアーク溶接用材料の中から選定して用いる。
　本発明の一実施形態に係る溶接方法によると、溶接開始前のルートギャップ開口変位の計測結果に基づいて、溶接材料におけるＭｎ／Ｓ比及びＭｎ／Ｓｉ比を決めているため、想定される変動応力下において十分な割れ耐性を持つ溶接材料を選定することができる。従って、ガスシールドアーク溶接による供用下での溶接が可能となるため、長距離に亘って連続する溶接部を高強度で効率良く形成することが可能となる。
　本発明の一実施形態に係る溶接方法において、溶接時のルートギャップ開口変位を計測し、該計測したルートギャップ開口変位が、前記溶接材料の選定で想定した許容値を超えた場合、該許容値を超えた時刻に形成された溶接部の品質確認を行ってもよい。
　このようにすると、現場での溶接施工時にルートギャップ開口変位が許容値を超えて溶接部に品質劣化が生じた場合にも、該劣化箇所を特定して検査及び補修（必要に応じて）を簡単に行うことができる。
　本発明の一実施形態に係る溶接方法において、前記溶接材料の選定をルートギャップに基づいて行ってもよい。
　このようにすると、溶接開始前のルートギャップ開口変位の計測結果に加えて、ルートギャップ自体も考慮して、より適切な溶接材料の選定を行うことができる。
　本発明の一実施形態に係る溶接方法によると、供用下でのガスシールドアーク溶接が可能となり、それによって、長距離に亘って連続する溶接部を高強度で効率良く形成することができる。
図１は、本願出願人らによるトランスバレストレイン試験の対象とした溶接棒の化学組成を示している。 図２は、本願出願人らによるトランスバレストレイン試験により判明した、溶接棒におけるＭｎ／Ｓ比及びＭｎ／Ｓｉ比と割れ耐性との関係を示している。 図３（ａ）及び（ｂ）は、本願発明者らが実施した、供用下でのガスシールドアーク溶接の適用可能性を調べる試験の様子を示している。 図４は、図３（ａ）及び（ｂ）に示す溶接試験に用いた溶接材料の化学組成を示している。 図５は、図４に示す溶接材料を用いて、図３（ａ）及び（ｂ）に示す溶接試験を行った結果を示している。 図６は、実施形態に係る溶接方法のフローを示している。 図７は、鋼床版げた橋上を車両が走行している様子を示している。
　（本発明の前提事項）
　本願出願人らは、図１に示すような種々の化学組成（単位：ｗｔ％）を持つ複数の溶接棒（φ４ｍｍ）について、トランスバレストレイン試験を用いて、歪みを加えた際の割れに対する耐性を調査してきた。その結果、溶接棒におけるＭｎ／Ｓｉ比及びＭｎ／Ｓ比の割れに対する影響が大きいことを確認した。
　具体的には、図２に示すように、溶接棒におけるＭｎ／Ｓ比及びＭｎ／Ｓｉ比が高くなるに従って、変動荷重下での割れに対する耐性が向上することを確認した。
　そこで、本願発明者らは、Ｍｎ／Ｓ比及びＭｎ／Ｓｉ比が異なる溶接材料（具体的には、被覆アーク溶接棒等の溶接棒よりも１回の溶接施工距離が長いワイヤ等のガスシールドアーク溶接用材料）を用いて、供用下でのガスシールドアーク溶接の適用可能性を調べるために、ルートギャップ（Ｇ）及びルートギャップ開口変位（Δδ）を色々変化させながら、溶接試験を行った。
　具体的には、図３（ａ）に示すように、厚さＴの母材１及び２をルートギャップＧで突合せ、図３（ｂ）に示すように、母材１及び２の開先の底部に裏当て３を設け、炭酸ガスを用いてガスシールドアーク溶接を行うことにより、溶接部４を形成して母材１及び２を接合した。
　また、溶接材料としては、図４に示す化学組成を持つ溶接材料Ａ（Ｍｎ／Ｓ比＝１６０、Ｍｎ／Ｓｉ比＝２．９８）及び溶接材料Ｂ（Ｍｎ／Ｓ比＝１３０、Ｍｎ／Ｓｉ比＝２６）を用いた。
　また、母材１及び２としては、厚さＴが１６ｍｍの圧延鋼材ＳＭ４９０Ａを用いた。また、ルートギャップＧを４ｍｍ及び１０ｍｍの２通りに設定すると共に、各ルートギャップＧの値においてルートギャップ開口変位Δδ（溶接前）を０．２ｍｍ、０．３ｍｍ及び０．４ｍｍの３通りに設定して、溶接試験を行った。ルートギャップ開口変位Δδについては、母材１及び２の開先側の反対側を保持したサーボ機構を用いて母材１及び２を変位させると共に該変位を変位計を用いて測定することにより、前述の所定値に設定した。尚、本溶接試験では、ルートギャップ開口変位Δδの周波数を、走行車両が誘起する振動の周波数に近い３．７Ｈｚに設定した。
　図５は、前述の溶接材料を用いた溶接試験の結果を示している。ここで、結果判定は、超音波探傷検査（ＵＴ）及び放射線透過検査（ＲＴ）により溶接部に割れやブローホール（ＢＨ）等の欠陥が生じているかどうかを調べることにより行った。また、エンドタブの設置により防止できる端部割れは、欠陥に含めなかった。
　図５に示すように、溶接材料Ａを用いた場合、ルートギャップＧが一般的な値である４ｍｍであれば、ルートギャップ開口変位Δδが比較的大きい０．４ｍｍであっても、欠陥が生じないという結果が得られた。また、施工における十分なマージンを考慮してルートギャップＧを１０ｍｍに設定した場合にも、ルートギャップ開口変位Δδが０．２ｍｍであれば、溶接材料Ａを用いて欠陥無く溶接可能であった。
　一方、溶接材料Ｂを用いた場合、ルートギャップＧが４ｍｍであれば、ルートギャップ開口変位Δδが０．２ｍｍであっても、欠陥は生じないが、ルートギャップＧが１０ｍｍになると、ルートギャップ開口変位Δδが０．２ｍｍで欠陥が生じた。
　以上に説明した溶接試験の結果から、本願発明者らは、溶接開始前のルートギャップ開口変位を計測し、該計測結果に対応したＭｎ／Ｓ比及びＭｎ／Ｓｉ比を持つ溶接材料を、被覆アーク溶接棒よりも１回の溶接施工距離が長いガスシールドアーク溶接用材料の中から選定して用いることにより、変動応力下でのガスシールドアーク溶接が可能となることを見出した。また、現場での実際の溶接施工時にもルートギャップ開口変位を計測し、該計測したルートギャップ開口変位が溶接材料選定時に想定した許容値を超えた場合、該許容値を超えた時刻に形成された溶接部の品質確認（目視検査、超音波検査（ＵＴ）、放射線検査（ＲＴ）等）を行うことによって、劣化箇所を特定して検査及び補修（必要に応じて）を容易に行えることを見出した。さらに、溶接材料選定に際して、溶接開始前のルートギャップ開口変位の計測値に加えて、ルートギャップ自体を考慮することにより、より適切な溶接材料の選定を行うことができることを見出した。
　（実施形態）
　以下、本発明の一実施形態に係る溶接方法について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る溶接方法は、前述の「本発明の前提事項」で述べた知見に基づく、供用下（つまり変動応力下）でのガスシールドアーク溶接方法である。
　図６は、本実施形態に係る溶接方法のフロー図である。
　まず、ステップＳ１において、例えば工事計画等に基づき、溶接対象となる継手の鋼種、形状、寸法等を確認する。
　次に、ステップＳ２において、ステップＳ１で確認した継手について、供用時のルートギャップ開口変位Δδ（溶接前）を計測する。
　次に、ステップＳ３において、ステップＳ２で計測したルートギャップ開口変位Δδに対応可能なＭｎ／Ｓ比及びＭｎ／Ｓｉ比を持つ溶接材料（被覆アーク溶接棒等の溶接棒よりも１回の溶接施工距離が長いワイヤ等のガスシールドアーク溶接用材料）を選定する。具体的には、ルートギャップ開口変位Δδの計測結果に基づき、Δδの最大値（許容値）を設定し、該許容値でも十分な割れ耐性を発揮するＭｎ／Ｓ比及びＭｎ／Ｓｉ比を持つ溶接材料を選定する。
　例えば工事計画等でルートギャップＧが４ｍｍ以下と決められている場合、ルートギャップ開口変位Δδの許容値が０．２ｍｍであれば、前述の溶接材料Ａ及びＢのいずれも用いることが可能である一方、ルートギャップ開口変位Δδの許容値が０．４ｍｍであれば、前述の溶接材料Ａを用いることが可能である。また、ルートギャップ開口変位Δδの許容値が０．４ｍｍを超える場合、該許容値でも十分な割れ耐性を発揮する溶接材料、つまり、前述の溶接材料ＡよりもＭｎ／Ｓ比及びＭｎ／Ｓｉ比が大きい溶接材料を別途選定して用いる必要がある。
　また、ルートギャップＧが任意に設定可能である場合は、ルートギャップＧも考慮して、溶接材料の選定を行う。例えば、ルートギャップ開口変位Δδの許容値が０．２ｍｍである場合においてルートギャップＧを４ｍｍに設定する場合、前述の溶接材料Ａ及びＢのいずれも用いることが可能である一方、ルートギャップ開口変位Δδの許容値が同じく０．２ｍｍである場合においてルートギャップＧを１０ｍｍに設定する場合、前述の溶接材料Ａを用いることが可能である。
　次に、ステップＳ４において、ステップＳ３で選定した溶接材料を用いて、溶接対象となる継手にガスシールドアーク溶接を実施する。
　以上に説明したように、本実施形態によると、溶接開始前のルートギャップ開口変位Δδの計測結果に基づいて、溶接材料におけるＭｎ／Ｓ比及びＭｎ／Ｓｉ比を決めているため、想定される変動応力下において十分な割れ耐性を持つ溶接材料を選定することができる。従って、ガスシールドアーク溶接による供用下での溶接が可能となるため、長距離に亘って連続する溶接部を高強度で効率良く形成することが可能となる。
　尚、本実施形態において、ステップＳ４でガスシールドアーク溶接を実施する際に、溶接時のルートギャップ開口変位Δδを計測し、該計測値が、溶接材料の選定で想定した許容値を超えた場合、該許容値を超えた時刻に形成された溶接部の品質確認を行ってもよい。このようにすると、現場での溶接施工時にルートギャップ開口変位Δδが許容値を超えて溶接部に品質劣化が生じた場合にも、該劣化箇所を特定して補強することを簡単に行うことができる。
　また、本実施形態において、例えばステップＳ２のルートギャップ開口変位Δδの計測結果によれば、Δδの許容値が０．４ｍｍを超えているが、選定可能な溶接材料としては、Δδの許容値が０．４ｍｍ以下の材料しかない場合、以下のようにしてもよい。すなわち、例えば拘束板の設置や交通規制等を実施することにより、ルートギャップ開口変位Δδの低減を図った後、再度、ステップＳ２でルートギャップ開口変位Δδの計測を行う。以降、Δδの許容値が０．４ｍｍ以下になるまで、前述の拘束条件や規制内容等を順次厳しくしていく。ここで、ルートギャップＧが可変である場合は、ルートギャップＧを小さくしていってもよい。
　また、本実施形態において、溶接対象となる継手の種類、継手となる鋼材の種類や厚さ等は特に限定されるものではない。例えば、ＳＭ４９０Ａの強度と同程度又はそれ以下の強度を持つ鋼材、例えばＪＩＳ Ｇ ３１０６のＳＭ４００Ａ、ＳＭ４００Ｂ、ＳＭ４９０Ｂ、ＳＭ４９０ＹＡ、ＳＭ４９０ＹＢを厚さ１６ｍｍ以下で突合せ溶接に用いてもよい。
　また、本実施形態において、ガスシールドアーク溶接に用いる溶接材料におけるＭｎ／Ｓ比及びＭｎ／Ｓｉ比は、特に限定されるものではない。但し、Ｍｎ／Ｓ比及びＭｎ／Ｓｉ比が高ければ高いほど、歪みを加えた際の割れに対する耐性は向上するものの、溶接材料に含まれるＭｎ量が多くなるに従って、該材料に要するコストが増大すると共に、溶接時の溶滴の粘度が高くなって溶接部の均一性確保等が困難になる。従って、溶接開始前のルートギャップ開口変位Δδの計測結果に対応可能な範囲でＭｎ／Ｓ比及びＭｎ／Ｓｉ比が低い溶接材料を用いた方がコストや作業性等の点で有利である。また、図１に示す化学組成を持つ溶接棒を用いた本願出願人らによる調査によれば、溶接材料に含まれるＣ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓの量はなるべく少なくした方が良い。
　また、本実施形態において、ガスシールドアーク溶接に用いるシールドガスの種類も特に限定されるものではない。但し、シールドガスにおける不活性ガス（例えばＡｒ）の含有量が高いほど、スパッタ低減等の効果が得られる一方、該不活性ガスの含有量が高くなるに従って、シールドガスに要するコストが増大してしまう。
　ところで、供用下での溶接施工において多層溶接を行う場合、最も割れが発生しやすいのは初層である一方、２層目以降についてはルートギャップ開口変位Δδが大きく低下する。従って、多層溶接を行う場合、全ての層について本実施形態のガスシールドアーク溶接を行ってもよいし、或いは、例えば初層のみについて本実施形態のガスシールドアーク溶接を行ってもよい。言い換えると、２層目以降については、Ｍｎ／Ｓ比及びＭｎ／Ｓｉ比がより小さい溶接材料を用いてもよい。
　また、本実施形態の溶接方法の適用対象は、供用下での溶接施工の要求が高い橋梁に限定されるものではなく、例えば外部環境起因の変動応力を受ける他の鋼構造物、例えば鉄塔や海洋構造物等においても本実施形態の溶接方法を適用することによる効果は大きい。
　本発明は、例えば鋼板の突合せ溶接等に用いられるガスシールドアーク溶接方法として有用である。
　　１　　母材
　　２　　母材
　　３　　裏当て
　　４　　溶接部
　１１　　左車線ブロック
　１２　　右車線ブロック
　１３　　右車線ブロック
　１５　　車両

Claims (3)

  1. 　変動応力下で溶接を行う方法であって、
    　溶接開始前のルートギャップ開口変位を計測し、該計測したルートギャップ開口変位に対応したＭｎ／Ｓ比及びＭｎ／Ｓｉ比を持つ溶接材料を、ガスシールドアーク溶接用材料の中から選定して用いることを特徴とする溶接方法。
  2. 　請求項１に記載の溶接方法において、
    　溶接時のルートギャップ開口変位を計測し、該計測したルートギャップ開口変位が、前記溶接材料の選定で想定した許容値を超えた場合、該許容値を超えた時刻に形成された溶接部の品質確認を行うことを特徴とする溶接方法。
  3. 　請求項１又は２に記載の溶接方法において、
    　前記溶接材料の選定をルートギャップに基づいて行うことを特徴とする溶接方法。
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