WO2016208131A1 - 両側サブマージアーク溶接方法 - Google Patents

両側サブマージアーク溶接方法 Download PDF

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steel plate
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submerged arc
welding method
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小西　浩之
将太 白井
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
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    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K9/00—Arc welding or cutting
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/23—Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded

Definitions

  • the present invention relates to a double side submerged arc welding method.
  • butt welding horizontal welding
  • welding is performed at one bottom of two grooves opened in one and the other in the thickness direction, and then the bottom of the other groove is gouged.
  • Patent Document 1 discloses a welding method in which a leading electrode and a trailing electrode are arranged on both sides of a base material, and the distance between the leading electrodes is 0 to 50 mm.
  • both the base material and the welding material (wire) are mild steel, and shield gas is used during welding.
  • a Ni steel plate having excellent low temperature toughness may be used for the side wall. Since the low-temperature tank is huge, butt welding of Ni steel plates arranged in the upper and lower sides needs to be performed outdoors. Also, the welding work place is often a high place. From such a point of view, it is desirable to use a double-sided submerged arc welding method that does not use shield gas and welds from both sides while covering the ends with a flux, as a method of butt-welding Ni steel sheets arranged vertically.
  • LNG liquefied natural gas
  • LPG liquefied petroleum gas
  • the inventors of the present invention have a sufficiently high joint strength when the base material is thick when using a dissimilar joint with a different base material (Ni steel plate) and welding material (wire) as described above. Although it can be obtained, it has been found that the joint strength decreases when the base material is thin.
  • an object of the present invention is to provide a double-sided submerged arc welding method capable of obtaining a sufficiently high joint strength even when the Ni steel plates to be abutted are thin.
  • the inventors of the present invention have found that the decrease in joint strength when the thickness of the base metal is small in the dissimilar joint is the amount of penetration of the base material into the weld ( We found out that this was caused by an increase in the dilution ratio. And it discovered that a dilution rate could be restrained low if the front-end
  • the present invention has been made from such a viewpoint.
  • the double-sided submerged arc welding method of the present invention is a double-sided submerged arc welding method of welding from both sides while covering ends of Ni steel plates arranged vertically with a flux, wherein the first wire and the second wire made of a Ni-based alloy are used.
  • a wire is used as an electrode, and a first torch that feeds the first wire toward a joining region where the ends are close to each other is moved along the joining region, and the second wire is moved from the opposite side of the first torch. Moving the second torch extending toward the joining region along the joining region while keeping the tip of the second wire behind the tip of the first wire by a predetermined distance of 10 mm or more and 60 mm or less. It is characterized by.
  • tip of a 2nd wire is arrange
  • the tip of the second wire is not separated beyond 60 mm from the tip of the first wire, it is possible to suppress defects such as poor penetration in the welded portion.
  • At least one of the end portions is formed with a root face that is pointed toward the other and has inclined surfaces on both sides in the thickness direction of the Ni steel plate, and the tip of the root face is at the center of the Ni steel plate. On the other hand, it may be located on the first wire side or the second wire side. When the tip of the root face is located at the center of the Ni steel plate, the upper Ni steel plate may fall to the second wire side by welding. On the other hand, if the tip of the root face is located on the first wire side or the second wire side with respect to the center of the Ni steel plate as in the above configuration, the upper Ni steel plate is prevented from falling. Can do.
  • the thickness of the Ni steel plate may be 20 mm or less.
  • a belt may be disposed on both sides of the lower Ni steel plate so as to contact the Ni steel plate, and the flux may be deposited on the belt so as to cover the joining region. According to this configuration, the flux accumulation position can be easily changed in accordance with the welding position.
  • FIG. 3 is a view showing joint structures of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2.
  • This double-sided submerged arc welding method involves butt welding (lateral welding) of Ni steel plates 1 arranged vertically. Specifically, welding is performed from both sides while covering the upper end portion of the lower Ni steel plate 1 and the lower end portion of the upper Ni steel plate 1 with the flux 5.
  • the first wire 21 and the second wire 22 used as electrodes are arranged on both sides of the joining region 15 (so-called welding line) where the ends of the Ni steel plate 1 are close to each other.
  • the first wire 21 is for performing welding in advance on one side
  • the second wire 22 is for performing welding on the opposite side with a slight delay.
  • the first wire 21 is drawn out by the first torch 31 toward the bonding region
  • the second wire 22 is drawn out by the second torch 32 toward the bonding region 15 from the side opposite to the first torch 31.
  • Ni steel plate 1 as a base material and the first and second wires 21 and 22 as welding materials will be described.
  • the Ni steel plate 1 is an iron alloy containing Ni (nickel) as a main additive.
  • additives other than nickel in the iron alloy include C (carbon), Si (silicon), and Mn (manganese) (for example, see Japanese Industrial Standards JIS G 3127).
  • the nickel content of the Ni steel sheet 1 is 3% or more and 15% or less in mass percent.
  • the Ni steel sheet 1 typically has a ferrite structure.
  • the both-side submerged arc welding method of the present embodiment can be used even when the Ni steel plate 1 is thick, but if the Ni steel plate 1 is thin (for example, when the thickness of the Ni steel plate 1 is 20 mm or less), The effect that the fall of the intensity
  • board thickness of the Ni steel plate 1 may be 18 mm or less, and may be 16 mm or less.
  • the upper end of the lower Ni steel plate 1 is flat, but the thickness of the Ni steel plate 1 sharpened toward the upper end of the lower Ni steel plate 1 at the lower end of the upper Ni steel plate 1.
  • a root face 12 having inclined surfaces on both sides in the direction is formed. Thereby, between the edge parts of the Ni steel plate 1, the two groove
  • the root face 12 may also be formed at the upper end of the lower Ni steel plate. Or the root face 12 may be formed only in the upper end part of the lower Ni steel plate.
  • the root gap between the ends of the Ni steel plate 1 is, for example, 1 to 3 mm.
  • the flat tip 13 of the root face 12 is located at the center CL of the Ni steel plate 1.
  • the tip 13 of the root face 12 may be located on the second wire 22 side with respect to the center CL of the Ni steel plate 1.
  • the upper Ni steel plate 1 may fall down to the second wire 22 side that is followed by welding.
  • the tip 13 of the root face 12 is positioned on the second wire 22 side with respect to the center CL of the Ni steel plate 1 as shown in FIG. can do. This effect can be similarly obtained even when the tip of the root face is located on the first wire 21 side with respect to the center CL of the Ni steel plate 1.
  • the root face 12 may have only one inclined surface so that the flat tip 13 of the root face 12 is located on one surface side of the Ni steel plate 1.
  • the first wire 21 and the second wire 22 are made of a Ni-based alloy having higher toughness than the Ni steel plate 1.
  • a Ni-based alloy contains 55% or more of Ni by mass percentage.
  • Components other than Ni in the Ni-based alloy include, for example, Cu (copper), Cr (chromium), Fe (iron), Mo (molybdenum), and the like.
  • Ni-based alloys typically have an austenite structure.
  • the diameters of the first and second wires 21 and 22 are, for example, 1.0 to 3.2 mm.
  • any wire that conforms to Japanese Industrial Standards JIS G 3333 YS9Ni can be used as the first and second wires 21 and 22.
  • the flux 5 for example, any flux that conforms to Japanese Industrial Standards JIS G 3333 FS9Ni-H can be used.
  • the belt 4 is arranged on both sides of the lower Ni steel plate 1 so as to be in contact with the Ni steel plate 1.
  • This belt 4 is a part of an unillustrated flux supply device.
  • the flux 5 that is powder is deposited on the belt 4 so as to cover the joining region 15 from both sides, in other words, so that the flux 5 is filled in both the grooves 11.
  • the first torch 31 and the second torch 32 are arranged such that the first wire 21 is inserted into one groove 11 and the second wire 22 is inserted into the other groove 11. .
  • the first torch 31 and the second torch 32 are arranged so that the first wire 31 is located in front of the welding direction and the second wire 32 is located behind in the welding direction. .
  • the distal end of the second wire 32 is located behind the distal end of the first wire 31 by a predetermined distance L.
  • the predetermined distance L is preferably 10 mm or more and 60 mm or less. This is because the joint strength decreases if the predetermined distance L becomes too small or too large.
  • the predetermined distance L is more preferably 15 mm or more, and further preferably 20 mm or more.
  • the predetermined distance L is more preferably 50 mm or less, and further preferably 40 mm or less.
  • the first torch 31 is moved along the joining region 15, and the second torch 32 is moved to the tip of the second wire 22. It moves along the joining area
  • the first layer 61 is formed at the bottom of both the grooves 11.
  • the second layer 62 is formed in the same manner. If the inside of the groove 11 is filled only with the first layer 61, the formation of the second layer 62 is unnecessary.
  • the voltage applied to each of the first wire 21 and the second wire 22 may be an AC voltage, but is preferably a DC voltage.
  • the voltage value is, for example, 20 to 40 V
  • the current value is, for example, 200 to 400 A.
  • the moving speed of the first and second torches 31 and 32 is, for example, 20 to 70 cm / min.
  • the tip of the second wire 22 is disposed 10 mm or more rearward from the tip of the first wire 21, so that compared to the case where they are disposed at the same position.
  • the range of high temperature at the end of the Ni steel sheet 1 is narrowed. Therefore, the amount of penetration of the Ni steel sheet 1 into the welded portion is reduced, and the dilution rate can be kept low. Thereby, a sufficiently high joint strength can be obtained.
  • the tip of the second wire 22 is not separated from the tip of the first wire 21 by more than 60 mm, defects such as poor penetration in the welded portion can be suppressed.
  • the deposition position of the flux 5 can be easily changed according to the welding position.
  • Example 1 a 9% Ni steel plate having a width of 500 mm, a height of 200 mm, and a thickness of 12 mm, which conforms to Japanese Industrial Standard JIS G 3127 SL9N590, was prepared as two Ni steel plates arranged one above the other.
  • the upper end of the lower Ni steel plate was flat, and a root face having a flat center of 2 mm and inclined at 45 degrees on both sides was formed at the lower end of the upper Ni steel plate as shown in FIG.
  • the root gap was 2 mm.
  • the predetermined distance L between the tip of the first wire and the tip of the second wire was 40 mm, and welding was performed by applying a DC voltage of voltage 28V and current 360A to the first and second wires. The first and second torches were moved at 40 cm / min. Thereby, the joint structure 7 as shown in FIG. 4 was obtained.
  • Example 2 a 9% Ni steel plate having a width of 1500 mm, a height of 150 mm, and a plate thickness of 9.6 mm was prepared as two Ni steel plates arranged vertically. At the upper end of the lower Ni steel plate, a root face having a flat surface of 2 mm on one side of the first wire and an inclination of 15 degrees on the center and the other surface side was formed. On the upper end portion of the upper Ni steel plate, a root face having a flat surface of 2 mm on the first wire side and an inclination of 40 degrees on the center and the other surface side was formed. That is, only one groove opened at an angle of 55 degrees from one surface side to the other surface side was formed between the ends of the Ni steel plates.
  • Lincoln Techalloy® 276 having a diameter of 1.6 mm was prepared, and Lincoln P2007 was prepared as a flux.
  • the predetermined distance L between the tip of the first wire and the tip of the second wire was 25 mm, and welding was performed by applying a DC voltage of 28 V and 300 A to the first and second wires. The first and second torches were moved at 35 cm / min. Thereby, the joint structure 7 as shown in FIG. 4 was obtained.
  • Example 3 a 9% Ni steel plate having a width of 500 mm, a height of 200 mm, and a thickness of 12 mm, which conforms to Japanese Industrial Standard JIS G 3127 SL9N590, was prepared as two Ni steel plates arranged one above the other.
  • the upper end of the lower Ni steel plate was flat, and a root face having a flat center of 2 mm and inclined at 45 degrees on both sides was formed at the lower end of the upper Ni steel plate as shown in FIG.
  • the root gap was 2 mm.
  • the predetermined distance L between the tip of the first wire and the tip of the second wire was 30 mm, and welding was performed by applying a DC voltage of 29V and 300A to the first and second wires. The first and second torches were moved at 40 cm / min. Thereby, the joint structure 7 as shown in FIG. 4 was obtained.
  • Example 4 A joint structure 7 was obtained in the same manner as in Example 3 except that the predetermined distance L between the tip of the first wire and the tip of the second wire was 50 mm.
  • Example 2 A joint structure 7 was obtained in the same manner as in Example 3 except that the predetermined distance L between the tip of the first wire and the tip of the second wire was 80 mm.
  • Tables 1 and 2 show the manufacturing conditions and tensile strength of the joint structures 7 of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2.

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Abstract

上下に並ぶＮｉ鋼板（１）の端部同士をフラックス（５）で覆いながら両側から溶接する両側サブマージアーク溶接方法において、Ｎｉ基合金からなる第１ワイヤ（２１）および第２ワイヤ（２２）を電極として用い、第１ワイヤ（２１）を端部同士が近接する接合領域に向けて繰り出す第１トーチ（３１）を接合領域に沿って移動させるとともに、第１トーチ（３１）と反対側から第２ワイヤ（２２）を接合領域に向けて繰り出す第２トーチ（３２）を、第２ワイヤ（２２）の先端を第１ワイヤ（２１）の先端から１０ｍｍ以上６０ｍｍ以下の所定距離だけ後方に保ちながら、接合領域（１５）に沿って移動させる。

Description

両側サブマージアーク溶接方法
　本発明は、両側（double side）サブマージアーク溶接方法に関する。
　上下に並ぶ鋼板同士を突合せ溶接（横向き溶接）する方法としては、まずは板厚方向の一方および他方に開口する２つの開先の一方の底で溶接を行い、ついで他方の開先の底をガウジングにより裏ハツリした後に、この開先の底で溶接を行う方法がある。これに対し、裏ハツリを省略するために、両側から同時に溶接する方法もある。
　例えば、特許文献１には、母材の両側に先行電極および後行電極をそれぞれ配置するとともに、先行電極同士の間隔を０～５０ｍｍとする溶接方法が開示されている。なお、特許文献１に開示された溶接方法の実施例では、母材および溶接材料（ワイヤ）が共に軟鋼であるとともに、溶接の際にシールドガスが用いられている。
特開昭６１－２０６５６４号公報
　ところで、ＬＮＧ（液化天然ガス）やＬＰＧ（液化石油ガス）などの液化ガスを貯蔵する低温タンクでは、低温靱性に優れたＮｉ鋼板が側壁に使用されることがある。低温タンクは巨大であるため、上下に並ぶＮｉ鋼板同士の突合せ溶接は屋外の現場で行う必要がある。また、溶接作業場所は、高所となることが多い。このような観点からは、上下に並ぶＮｉ鋼板を現場で突合せ溶接する方法として、シールドガスを用いない、端部同士をフラックスで覆いながら両側から溶接する両側サブマージアーク溶接方法を用いることが望ましい。
　また、屋外の現場では均一な溶接作業を行うことが困難である。従って、溶接作業のバラつきによって溶接部である継手の性能が低くなることを防止するために、電極となるワイヤとして、Ｎｉ鋼板よりも高靱性のＮｉ基合金からなるワイヤを用いることが有効である。
　ところで、本発明の発明者らは、上記のような母材（Ｎｉ鋼板）と溶接材料（ワイヤ）とが異なる異材継手を用いた場合には、母材が厚い場合は十分に高い継手強度を得ることができるが、母材が薄い場合には継手強度が低くなることを発見した。
　そこで、本発明は、突き合わされるＮｉ鋼板が薄い場合でも十分に高い継手強度を得ることができる両側サブマージアーク溶接方法を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明の発明者らは、鋭意研究の結果、異材継手において母材の板厚が小さい場合の継手強度の低下は、溶接部中への母材の溶け込み量（希釈率）が大きくなることに起因することを突き止めた。そして、母材の両側に配置される電極の先端を互いにずらせば、希釈率を低く抑えられることを見出した。本発明は、このような観点からなされたものである。
　すなわち、本発明の両側サブマージアーク溶接方法は、上下に並ぶＮｉ鋼板の端部同士をフラックスで覆いながら両側から溶接する両側サブマージアーク溶接方法であって、Ｎｉ基合金からなる第１ワイヤおよび第２ワイヤを電極として用い、前記第１ワイヤを前記端部同士が近接する接合領域に向けて繰り出す第１トーチを前記接合領域に沿って移動させるとともに、前記第１トーチと反対側から前記第２ワイヤを前記接合領域に向けて繰り出す第２トーチを、前記第２ワイヤの先端を前記第１ワイヤの先端から１０ｍｍ以上６０ｍｍ以下の所定距離だけ後方に保ちながら、前記接合領域に沿って移動させる、ことを特徴とする。
　上記の構成によれば、第２ワイヤの先端が第１ワイヤの先端から１０ｍｍ以上後方に配置されるため、それらを同じ位置に配置する場合に比べ、Ｎｉ鋼板の端部における高温となる範囲が狭くなる。従って、溶接部中へのＮｉ鋼板の溶け込み量が小さくなり、希釈率を低く抑えることができる。これにより、十分に高い継手強度を得ることができる。一方、第２ワイヤの先端は、第１ワイヤの先端から６０ｍｍを超えて離されないため、溶接部内での溶け込み不良などの欠陥を抑制することができる。
　前記端部の少なくとも一方には、他方に向かって尖る、前記Ｎｉ鋼板の板厚方向の両側に傾斜面を有するルートフェイスが形成されており、前記ルートフェイスの先端は、前記Ｎｉ鋼板の中心に対して前記第１ワイヤ側または前記第２ワイヤ側に位置していてもよい。ルートフェイスの先端がＮｉ鋼板の中心に位置している場合には、溶接によって上側のＮｉ鋼板が第２ワイヤ側に倒れることがある。これに対し、前記構成のようにルートフェイスの先端がＮｉ鋼板の中心に対して第１ワイヤ側または第２ワイヤ側に位置していれば、そのような上側のＮｉ鋼板の倒れを抑制することができる。
　例えば、前記Ｎｉ鋼板の板厚は２０ｍｍ以下であってもよい。
　下側の前記Ｎｉ鋼板の両側に前記Ｎｉ鋼板に接するようにベルトを配置し、このベルト上に、前記接合領域を覆い隠すように前記フラックスを堆積させてもよい。この構成によれば、溶接位置に合わせてフラックスの堆積位置を簡単に変更することができる。
　本発明によれば、突き合わされるＮｉ鋼板が薄い場合でも十分に高い継手強度を得ることができる。
本発明の一実施形態に係る両側サブマージアーク溶接方法を説明するための断面図である。 第１トーチおよび第２トーチの位置関係を示す平面図である。 別のルートフェイスの形状を示す断面図である。 実施例１～４および比較例１，２の継手構造を示す図である。
　図１および図２を参照して、本発明の一実施形態に係る両側サブマージアーク溶接方法を説明する。この両側サブマージアーク溶接方法は、上下に並ぶＮｉ鋼板１同士を突合せ溶接（横向き溶接）するものである。具体的には、下側のＮｉ鋼板１の上端部と上側のＮｉ鋼板１の下端部とをフラックス５で覆いながら両側から溶接する。
　Ｎｉ鋼板１の端部同士が近接する接合領域１５（いわゆる、溶接線）の両側には、電極として用いられる第１ワイヤ２１および第２ワイヤ２２が配置される。第１ワイヤ２１は、片側で先行して溶接を行うためのものであり、第２ワイヤ２２は、反対側で少し遅れて溶接を行うためのものである。第１ワイヤ２１は、接合領域１５に向けて第１トーチ３１により繰り出され、第２ワイヤ２２は、第１トーチ３１と反対側から、接合領域１５に向けて第２トーチ３２により繰り出される。
　まず、母材であるＮｉ鋼板１ならびに溶接材料である第１および第２ワイヤ２１，２２について説明する。
　Ｎｉ鋼板１は、主添加物としてＮｉ（ニッケル）を含む鉄合金である。この鉄合金中のニッケル以外の添加物としては、例えば、Ｃ（炭素）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｍｎ（マンガン）などがある（例えば、日本工業規格　JIS G 3127参照）。例えば、Ｎｉ鋼板１のニッケルの含有量は、質量パーセントで３％以上１５％以下である。中でも、液化ガスを貯蔵する低温タンク用としては、Ｎｉ鋼板１として７％Ｎｉ鋼や９％Ｎｉ鋼を用いることが好ましい。Ｎｉ鋼板１は、典型的にはフェライト構造を有する。
　本実施形態の両側サブマージアーク溶接方法は、Ｎｉ鋼板１が厚い場合にも用いることができるが、Ｎｉ鋼板１が薄い場合（例えば、Ｎｉ鋼板１の板厚が２０ｍｍ以下の場合）に用いれば、溶接部である継手の強度の低下を防止できるという効果が得られる。なお、Ｎｉ鋼板１の板厚は、１８ｍｍ以下でもよいし、１６ｍｍ以下でもよい。
　本実施形態では、下側のＮｉ鋼板１の上端部はフラットであるが、上側のＮｉ鋼板１の下端部に、下側のＮｉ鋼板１の上端部に向かって尖る、Ｎｉ鋼板１の板厚方向の両側に傾斜面を有するルートフェイス１２が形成されている。これにより、Ｎｉ鋼板１の端部同士の間に、Ｎｉ鋼板１の板厚方向の一方および他方に開口する２つの開先１１が形成されている。ただし、ルートフェイス１２は、下側のＮｉ鋼板の上端部にも形成されていてもよい。あるいは、下側のＮｉ鋼板の上端部のみにルートフェイス１２が形成されていてもよい。
　Ｎｉ鋼板１の端部同士の間のルートギャップは、例えば、１～３ｍｍである。
　本実施形態では、ルートフェイス１２のフラットな先端１３が、Ｎｉ鋼板１の中心ＣＬに位置している。ただし、図３に示すように、ルートフェイス１２の先端１３は、Ｎｉ鋼板１の中心ＣＬに対して第２ワイヤ２２側に位置していてもよい。ルートフェイス１２の先端１３がＮｉ鋼板１の中心ＣＬに位置している場合には、溶接によって上側のＮｉ鋼板１が後行する第２ワイヤ２２側に倒れることがある。これに対し、図３に示すようにルートフェイス１２の先端１３がＮｉ鋼板１の中心ＣＬに対して第２ワイヤ２２側に位置していれば、そのような上側のＮｉ鋼板１の倒れを抑制することができる。この効果は、ルートフェイスの先端がＮｉ鋼板１の中心ＣＬに対して第１ワイヤ２１側に位置していても、同様に得ることができる。あるいは、ルートフェイス１２のフラットな先端１３がＮｉ鋼板１のどちらかの一面側に位置するように、ルートフェイス１２が１つの傾斜面のみを有していてもよい。
　第１ワイヤ２１および第２ワイヤ２２は、Ｎｉ鋼板１よりも高靱性のＮｉ基合金からなる。例えば、このようなＮｉ基合金は、Ｎｉを質量パーセントで５５％以上含む。Ｎｉ基合金のＮｉ以外の成分は、例えば、Ｃｕ（銅）、Ｃｒ（クロム）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｏ（モリブテン）などである。Ｎｉ基合金は、典型的にはオーステナイト構造を有する。第１および第２ワイヤ２１，２２の直径は、例えば１．０～３．２ｍｍである。
　例えば、Ｎｉ鋼板１が９％Ｎｉ鋼である場合、第１および第２ワイヤ２１，２２としては、日本工業規格　JIS G 3333 YS9Niを準拠する任意のワイヤを使用することができる。また、この場合、フラックス５としては、例えば、日本工業規格　JIS G 3333 FS9Ni-Hを準拠する任意のフラックスを使用することができる。
　次に、本実施形態の両側サブマージアーク溶接方法を詳細に説明する。
　まず、下側のＮｉ鋼板１の両側に、当該Ｎｉ鋼板１に接するようにベルト４を配置する。このベルト４は、図略のフラックス供給装置の一部である。ついで、ベルト４上に、粉末であるフラックス５を、接合領域１５を両側から覆い隠すように、換言すれば双方の開先１１内にフラックス５が充填されるように堆積する。
　その後、第１トーチ３１および第２トーチ３２を、第１ワイヤ２１が一方の開先１１内に挿入され、かつ、第２ワイヤ２２が他方の開先１１内に挿入されるように、配置する。このとき、図２に示すように、第１ワイヤ３１が溶接方向の前方に位置し、第２ワイヤ３２が溶接方向の後方に位置するように、第１トーチ３１および第２トーチ３２を配置する。換言すれば、第２ワイヤ３２の先端は、第１ワイヤ３１の先端から所定距離Ｌだけ後方に位置する。
　所定距離Ｌは、１０ｍｍ以上６０ｍｍ以下であることが好ましい。所定距離Ｌが小さくなりすぎたり大きくなりすぎたりすると、継手強度が低下するためである。所定距離Ｌは、１５ｍｍ以上であることがより好ましく、２０ｍｍ以上であることがさらに好ましい。また、所定距離Ｌは、５０ｍｍ以下であることがより好ましく、４０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
　その後、第１ワイヤ２１および第２ワイヤ２２に電圧を印加しながら、第１トーチ３１を接合領域１５に沿って移動させるとともに、第２トーチ３２を、第２ワイヤ２２の先端を第１ワイヤ２１の先端から所定距離Ｌだけ後方に保ちながら、接合領域１５に沿って移動させる。これにより、双方の開先１１の底に初層６１が形成される。初層６１の形成後は、同様にして第２層６２を形成する。なお、初層６１のみで開先１１内が埋まるのであれば、第２層６２の形成は不要である。
　第１ワイヤ２１および第２ワイヤ２２のそれぞれに印加される電圧は、交流電圧であってもよいが、直流電圧であることが好ましい。直流電圧の場合、電圧値は、例えば２０～４０Ｖであり、電流値は、例えば２００～４００Ａである。また、第１および第２トーチ３１，３２の移動速度は、例えば２０～７０ｃｍ／分である。
　以上説明したように、本実施形態の両側サブマージアーク溶接方法では、第２ワイヤ２２の先端が第１ワイヤ２１の先端から１０ｍｍ以上後方に配置されるため、それらを同じ位置に配置する場合に比べ、Ｎｉ鋼板１の端部における高温となる範囲が狭くなる。従って、溶接部中へのＮｉ鋼板１の溶け込み量が小さくなり、希釈率を低く抑えることができる。これにより、十分に高い継手強度を得ることができる。一方、第２ワイヤ２２の先端は、第１ワイヤ２１の先端から６０ｍｍを超えて離されないため、溶接部内での溶け込み不良などの欠陥を抑制することができる。
　また、本実施形態では、ベルト４上にフラックス５を堆積するため、溶接位置に合わせてフラックス５の堆積位置を簡単に変更することができる。
　以下、本発明について実施例を用いてさらに詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
　（実施例１）
　まず、上下に並べられる２枚のＮｉ鋼板として、日本工業規格　JIS G 3127 SL9Ｎ590を準拠する、幅５００ｍｍ、高さ２００ｍｍ、板厚１２ｍｍの９％Ｎｉ鋼板を用意した。下側のＮｉ鋼板の上端部はフラットとし、上側のＮｉ鋼板の下端部に、図１に示すように、中央２ｍｍがフラットで両側が４５度傾斜するルートフェイスを形成した。ルートギャップは２ｍｍとした。
　電極として用いられる第１および第２ワイヤとして、日本工業規格　JIS G 3333 YS9Niを準拠する直径２．４ｍｍの神戸製鋼所社製US-709Sを用意し、フラックスとして、日本工業規格　JIS G 3333 FS9Ni-Hを準拠する神戸製鋼所社製PF-N4を用意した。
　第１ワイヤの先端と第２ワイヤの先端との間の所定距離Ｌは４０ｍｍとし、第１および第２ワイヤに、電圧２８Ｖ、電流３６０Ａの直流電圧を印加して溶接を行った。第１および第２トーチは、４０ｃｍ／分で移動させた。これにより、図４に示すような継手構造７を得た。
　（実施例２）
　まず、上下に並べられる２枚のＮｉ鋼板として、米国試験材料協会規格　ASTM A553を準拠する、幅１５００ｍｍ、高さ１５０ｍｍ、板厚９．６ｍｍの９％Ｎｉ鋼板を用意した。下側のＮｉ鋼板の上端部に、第１ワイヤ側の一面側２ｍｍがフラットで、中央および他面側が１５度傾斜のルートフェイスを形成した。上側のＮｉ鋼板の上端部に、第１ワイヤ側の一面側２ｍｍがフラットで、中央および他面側が４０度傾斜のルートフェイスを形成した。すなわち、Ｎｉ鋼板の端部同士の間に、一面側から他面側に向かって角度５５度で開く１つの開先のみを形成した。
　電極として用いられる第１および第２ワイヤとして、直径１．６ｍｍのリンカーン社製Techalloy 276を用意し、フラックスとして、リンカーン社製P2007を用意した。
　第１ワイヤの先端と第２ワイヤの先端との間の所定距離Ｌは２５ｍｍとし、第１および第２ワイヤに、電圧２８Ｖ、電流３００Ａの直流電圧を印加して溶接を行った。第１および第２トーチは、３５ｃｍ／分で移動させた。これにより、図４に示すような継手構造７を得た。
　（実施例３）
　まず、上下に並べられる２枚のＮｉ鋼板として、日本工業規格　JIS G 3127 SL9Ｎ590を準拠する、幅５００ｍｍ、高さ２００ｍｍ、板厚１２ｍｍの９％Ｎｉ鋼板を用意した。下側のＮｉ鋼板の上端部はフラットとし、上側のＮｉ鋼板の下端部に、図１に示すように、中央２ｍｍがフラットで両側が４５度傾斜するルートフェイスを形成した。ルートギャップは２ｍｍとした。
　電極として用いられる第１および第２ワイヤとして、日本工業規格　JIS G 3333 YS9Niを準拠する直径２．４ｍｍの神戸製鋼所社製US-709Sを用意し、フラックスとして、日本工業規格　JIS G 3333 FS9Ni-Hを準拠する神戸製鋼所社製PF-N4を用意した。
　第１ワイヤの先端と第２ワイヤの先端との間の所定距離Ｌは３０ｍｍとし、第１および第２ワイヤに、電圧２９Ｖ、電流３００Ａの直流電圧を印加して溶接を行った。第１および第２トーチは、４０ｃｍ／分で移動させた。これにより、図４に示すような継手構造７を得た。
　（実施例４）
　第１ワイヤの先端と第２ワイヤの先端との間の所定距離Ｌを５０ｍｍとした以外は、実施例３と同様にして継手構造７を得た。
　（比較例１）
　第１ワイヤの先端と第２ワイヤの先端とを同じ位置とした（すなわち、所定距離Ｌ＝０ｍｍ）以外は、実施例１と同様にして継手構造７を得た。
　（比較例２）
　第１ワイヤの先端と第２ワイヤの先端との間の所定距離Ｌを８０ｍｍとした以外は、実施例３と同様にして継手構造７を得た。
　（引張試験）
　図４に示すように、実施例１～４および比較例１，２の継手構造７から、溶接方向と直交する方向に延びる短冊状の２つのサンプル７１を切り出し、これらのサンプル７１に対して引張試験を行った。引張試験では、各サンプル７１を長手方向に引っ張り、各サンプル７１の溶接部が破断したときの応力を引張強さとして測定した。なお、Ｎｉ鋼板自体の引張強さは、７５０ＭＰａ程度である。
　実施例１～４および比較例１，２の継手構造７の製造条件および引張強さを表１，２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  
　表２からは、第１ワイヤの先端と第２ワイヤの先端とを同じ位置とした比較例１では、引張強さが６００ＭＰａを下回り、継手強度が低くなっていることが分かる。これに対し、第２ワイヤの先端を第１ワイヤの先端から後方にある程度離した実施例１～４では、引張強さが６９０ＭＰａを超えており、高い継手強度が得られている。しかし、第２ワイヤの先端を第１ワイヤの先端から後方に大きく離した比較例２では、引張強さが６８０ＭＰａ（一方のサンプルでは６５０ＭＰａ）を下回り、継手強度が低くなっている。
　１　　Ｎｉ鋼板
　１２　ルートフェイス
　１３　先端
　１５　接合領域
　２１　第１ワイヤ
　２２　第２ワイヤ
　３１　第１トーチ
　３２　第２トーチ
　４　　ベルト
　５　　フラックス

Claims (4)

  1. 　上下に並ぶＮｉ鋼板の端部同士をフラックスで覆いながら両側から溶接する両側サブマージアーク溶接方法であって、
    　Ｎｉ基合金からなる第１ワイヤおよび第２ワイヤを電極として用い、
    　前記第１ワイヤを前記端部同士が近接する接合領域に向けて繰り出す第１トーチを前記接合領域に沿って移動させるとともに、前記第１トーチと反対側から前記第２ワイヤを前記接合領域に向けて繰り出す第２トーチを、前記第２ワイヤの先端を前記第１ワイヤの先端から１０ｍｍ以上６０ｍｍ以下の所定距離だけ後方に保ちながら、前記接合領域に沿って移動させる、両側サブマージアーク溶接方法。
  2. 　前記端部の少なくとも一方には、他方に向かって尖る、前記Ｎｉ鋼板の板厚方向の両側に傾斜面を有するルートフェイスが形成されており、前記ルートフェイスの先端は、前記Ｎｉ鋼板の中心に対して前記第１ワイヤ側または前記第２ワイヤ側に位置している、請求項１に記載の両側サブマージアーク溶接方法。
  3. 　前記Ｎｉ鋼板の板厚は２０ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の両側サブマージアーク溶接方法。
  4. 　下側の前記Ｎｉ鋼板の両側に前記Ｎｉ鋼板に接するようにベルトを配置し、このベルト上に、前記接合領域を覆い隠すように前記フラックスを堆積させる、請求項１～３のいずれか一項に記載の両側サブマージアーク溶接方法。
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