CN105189011A - 厚钢板的多电极气电焊方法和钢管的多电极气电环缝焊方法 - Google Patents

Abstract

提供将板厚为40～300mm的厚钢板或钢管彼此以立向姿态对接焊接时能够实现焊接效率的提高和焊接缺陷的减少的厚钢板的多电极气电焊方法以及钢管的环缝焊方法。一种多电极气电焊方法，将要焊接的厚钢板的端部相对地配置而形成坡口，所述坡口的根部间隔RO和钝边RF满足规定的关系，在所述坡口的表背两面侧分别配置气电焊电极，从铅垂方向下侧朝向上侧同时地进行焊接，各气电焊电极与在所述坡口内生成的熔融焊缝金属的液面水平面同步地移动。

Description

厚钢板的多电极气电焊方法和钢管的多电极气电环缝焊方法

技术领域

本发明涉及厚钢板的多电极气电焊方法(multi-electrodeelectrogasarcweldingmethod)，特别是涉及在使用板厚为40～300mm左右的厚钢板构件来制作、建造大型钢结构物时进行钢板构件彼此的对接焊接、进行将钢管的端部彼此对接的环缝焊接、或将钢管的缝(seam)部分以立向姿态进行对接焊接时，通过以高的生产率进行单道的气电焊，能够提高焊接效率和减少焊接缺陷的厚钢板的多电极气电焊方法、以及钢管的多电极气电环缝焊方法。

背景技术

近年来，随着结构物的大型化，单纯的钢板构件或者作为柱构件使用的钢管构件的板厚增大，例如，超过200mm的厚板构件、或者将超过100mm的板厚的钢板弯曲加工成圆筒形并将对接部分进行缝焊而制造的钢管之类的例子也增加。另外，在建筑领域使用的钢制的柱构件，除了以往就使用的箱式柱之类的方形(角型)截面的柱构件之外，最近，从设计性的观点等出发，将截面圆形的钢管作为柱构件应用的例子正在增加。另外，钢管状构件被用于大型铁塔、发电用大型风车等等，与钢板一起，作为钢管的大型钢结构物的利用例正在增加。

现在，在制造作为结构物的钢管柱的情况下，通过将比最终的结构物的总长短的钢管构件彼此在它们的端部进行环缝焊接，来多个接合而制造的方法是主流。另外，作为它们的连接方法，一般采用通过例如二氧化碳电弧焊、或者在较小的线能量下的埋弧焊等来进行多道、多层焊接的方法。另一方面，当钢管的板厚超过50mm时，若采用如上述那样的小线能量的多层焊接，则施工时间、施工成本变得巨大，因此要求提高焊接效率(焊接速度)、缩短焊接施工时间、即减少施工成本。另外，提高效率的要求，在由厚钢板构成的结构物的制作中也是同样，在由厚钢板构成的平板接头或者钢管构件的缝焊接、钢管构件彼此的端部处的环缝焊接之类的大型焊接结构物的建造中，期待着应用使用了例如气电焊(EGW焊接)等的、大线能量的单道焊接，来代替以往的多道、多层焊接。

上述的EGW焊接，作为一般以立向姿态进行的高效率的单道焊接方法而为人所知，特别是在造船领域被很好地采用。作为EGW焊接的一般的形态，例如，对被焊接钢板的端部分别实施坡口加工，以将其坡口面彼此对接、并且焊接线(焊缝)实质上成为铅垂方向的方式配置被焊接钢板之后，以从被焊接钢板构件的下端朝向上端的方式使焊枪垂直向上来进行焊接。另外，在此使用的焊枪(焊接电极)，通常与自动台车成为一体，一般具有：检测在坡口内不断形成焊缝金属的速度(液面上升速度)，使台车与该速度同步地自动地向垂直上方行走的机构。

另外，近年来，曾提出了通过如上述那样的EGW焊接来制造用于建筑钢骨柱的钢管构件的方法。在专利文献1、2中分别公开了将非贯通型和贯通型的隔膜板(diaphragmplate)通过EGW焊接而与钢管构件的端面、或筒体的外周面接合的方法。在此，专利文献1、2中记载的技术，不是将钢管构件彼此进行环缝焊接，而是用于将作为连接构件的隔膜板(钢板)构件外嵌于钢管构件的外周面、且将其与钢管的外周面进行焊接接合的环缝焊接方法。另外，在专利文献2中，除了专利文献1中记载的构成之外，还记载了进一步规定焊接中的电流监视方法，谋求熔池液面的稳定化。

另外，例如，在专利文献3等中公开了通过EGW焊接而将钢管构件和设置于其外周面的钢骨连接部等的凸缘状构件进行环缝焊接的装置。特别是专利文献3中记载的焊接装置，为了能够将相对于一个钢管柱(工件)安装的多个的凸缘状构件同时地统一施工，被设为下述构成：设置了应施工的部位数量的多个焊枪(电极)。再者，此处的多电极的意思，意指1台焊接设备具备焊接部位数量的电极的构成，不是意指在1个坡口内具有多个电极。

在此，关于EGW焊接方法，曾提出了对一个焊接部位使用了多个焊枪(电极)的双电极型的EGW焊接装置(例如，专利文献4)，特别是被用于需要进行厚钢板的焊接的集装箱船建造。相对于对一个焊接部位只使用1个电极的以往的构成的EGW焊接装置，专利文献4中记载的焊接装置被设为对一个焊接部位应用了双电极的设备构成。而且，在双电极化时，在克服了两个枪一过于接近就产生的电弧的相互干扰的问题的同时，实现了双电极化。根据专利文献4，双电极化的效用之中，第一是能够焊接的板厚的上限扩大，第二是能够实现焊接效率的提高、即由焊接施工时间的缩短带来的生产率的提高。在EGW焊接中，在由相面对的坡口面围成的空隙(区域)内，从被送给到枪的焊接材料(焊丝)的顶端(尖端)发生的电弧成为热源，焊丝自身和坡口面(母材)表面一样地熔融混合，最终，由相对的坡口面围成的空间全部被熔融的焊缝金属填满。然后，其通过进行凝固而变为焊缝金属，作为结果，各母材和焊缝金属成为一体，由此形成了焊接接头。

一般地，在要对过度厚的母材进行焊接的情况下，当电极数只为1个时，不能够将坡口面整体一样地加热，在坡口面的一部分的范围有未熔融的部分，发生所谓的熔合不良缺陷。专利文献4中记载的焊接装置，即使是采用单电极EGW焊接时发生熔合不良缺陷的板厚，通过将电极数增设为两个，能够将坡口面充分地加热熔融，能够抑制熔合不良缺陷的发生。由此，在专利文献4中，实现了能够焊接的板厚的上限扩大。另外，焊接效率、即每单位时间能够得到的、填充由相对的坡口面围成的空隙的焊缝金属的生成量(质量)，就两个电极而言都为大致相同的量，因此通过电极数增加为两个，与单电极EGW焊接的情况比较，单纯地实现了约2倍的焊接效率。再者，在电极为1个的情况下，从维持稳定的良好的电弧状态，即，使电弧稳定地发生、维持实用的施工性的观点出发，能够对电极给予的电能存在上限，因此，例如，想要通过使电流值或者电压值增大为2倍，在每单位时间中单纯地向电极投入2倍的能量来得到2倍的熔敷效率一般较困难。

另外，专利文献4的双电极型的EGW焊接装置，具备：通过总是监视焊接电流值来检测液面上升速度，通过控制台车的上升速度来继续适当的焊接的机构。

在专利文献5、6中，利用当液面和枪(焊丝)顶端接近时焊接电流值上升、当液面和枪顶端远离时焊接电流值降低的现象，使枪的上升速度和/或焊丝的供给速度变化以使得焊接电流值为规定的范围内。

在专利文献7中，由焊接电流以及预先求出的系数检测液面和枪(焊丝)顶端之间的距离，调整枪位置使得修正与设定距离之差。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:特开平11-33716号公报

专利文献2:特开2005-74442号公报

专利文献3:特开2003-245775号公报

专利文献4:特开平10-118771号公报

专利文献5:特开2012-11400号公报

专利文献6:特开2012-11407号公报

专利文献7:特开2007-160349号公报

发明内容

近年来，随着结构物的大型化，结构构件的板厚增大，产生了应用最大竟达300mm左右的厚钢板的例子。在制作将这样的厚钢板接合的焊接接头时，在应用了以往的小线能量的多道焊接的情况下，施工时间的增大变得显著，因此强烈希望减少施工成本、即提高焊接效率。于是，期待着应用能够在短暂的时间内对一个焊接部位的全部板厚量进行焊接的、大线能量的单道焊接，谋求由厚钢板构件构成的结构物的焊接施工时间的缩短。

在上述各专利文献中记载的以往的方法或装置中，在想要应用单道焊接来对最大板厚竟达300mm的厚钢板进行EGW焊接的情况下，存在如以下所说明的问题。

对板厚超过100mm的厚钢板实施单道焊接的情况下的第一个对应方法，是通过从构件的表面和背面的各面侧各进行1次、合计为2次的单道焊接，将每一侧、即每1次能够焊接的板厚的上限通常被限定为80mm左右的机械材料反复使用两次，从而能够实质上焊接到2倍的板厚的方法。例如，采用如X型坡口那样的坡口形状，采用能够从构件的表面和背面这两面进行焊接的坡口形状。更具体而言，是从表面侧完成单道焊接之后，将钢板翻过来，从背面侧再一次实施单道焊接的方法。根据该方法，利用双电极型的EGW焊接装置，能够在只一侧的焊接施工中以单道施工板厚80～90mm量，通过分成两次而进行两面焊接，能够对应到最大160～180mm的板厚。

然而，作为应用上述对策的情况下的问题，可列举如下：在形成了与表面侧坡口对应的焊道后从背面侧再次进行EGW焊接的情况下，为了将在表面侧先形成的焊缝金属的根部(焊根)完全再熔融，得到没有未熔合部的完全的熔深，需要与焊接施工相关的高度的技能。另外，可列举出下述问题：在上述的方法中，来自两面的焊缝金属分别在板厚中央附近形成根部，但在第二次焊接时，有可能在根部侧产生的渣未浮起排出、在根部附近产生由渣卷入导致的焊接缺陷。另外，说起来，遍及作为对象的构件的整个板厚，不是进行单道焊接，而是进行两次焊接施工，这是非高效的，而且，还会增加使一般成为巨大的重量物的接头翻转过来的工序，进而可以说是谈不上高效率的施工法。另外，虽然也取决于应用的焊接材料的性质，但在先的焊缝金属受到后续的(第2次焊接)的焊道的热影响，也产生韧性降低的可能。

另外，作为对厚钢板实施单道焊接的情况下的第二对应方法，将能够采用单道焊接来应对的板厚以外的部分，采用小线能量多道(多层)焊接来应对的方法也被较多地采用。在该情况下，关于坡口形状，单面焊接的V型坡口、从两面进行焊接的X型坡口等任何形状的坡口都能够采用，但可采取下述两种顺序：先实施小线能量焊接，将剩余的板厚进行大线能量单道焊接，或者，反过来，先实施大线能量单道焊接，然后，将剩余的板厚进行小线能量焊接来填埋完。上述的对应方法，如果将用于变更焊接设备的备置(setup)时间除外，则与对全部的板厚量应用小线能量焊接的情况相比，切实地缩短了施工时间。

另一方面，作为采用上述方法的情况下的注意点，可举出：根据对接头所要求的机械性质的标准，在应用的焊接材料的选择上需要特别的考虑。例如，在先实施小线能量焊接、且将剩余的板厚进行大线能量单道焊接的情况下，大线能量焊接对通过小线能量焊接形成的焊缝金属后续地实施再加热，因此小线能量焊接得到的焊缝金属过度软化，因此需要对引起部分的强度降低的可能性进行研究。另外，相反地，在先实施大线能量单道焊接、且将剩余的板厚进行小线能量焊接的情况下，通常，小线能量焊接对将淬火性设定为较高水准的大线能量焊缝金属后续地实施再加热，因此大线能量焊接得到的焊缝金属过度地硬化，作为结果，需要对引起该区域的焊缝金属韧性降低的可能性进行研究。

以往，在对板厚超过100mm的厚钢板进行对接焊接的情况下，不得已大多采用下述的方法等等：以极多的工序时间和劳力进行多道(多层)焊接，或者，伴随有使巨大的工件翻转的工序，从厚钢板的表面侧以及背面侧分别进行单道焊接，表面侧的单道焊接和背面侧的单道焊接的合计为两次，施工效率的降低较显著。因此，迫切希望得到下述方法，即，通过对厚钢板彼此或者由厚钢板构成的钢管构件的缝焊部分等应用焊接效率好的单道焊接、例如EGW焊接，来提高焊接效率和抑制焊接缺陷的方法。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的是提供特别是在使用由板厚为40～300mm左右的厚钢板制造的构件来制作、建造大型钢结构物时，在对钢板构件或钢管构件的缝部分以立向姿态进行对接焊接的情况、以及进行钢管构件的环缝焊接的情况下，能够同时地实现焊接效率的提高和焊接缺陷的减少的、厚钢板的多电极气电焊方法、以及钢管的多电极气电环缝焊方法。

本发明人等为了解决上述问题，特别是将由厚钢板构成的要素构件的端部对接来进行焊接，且作为对厚钢板彼此、或者钢管构件的缝部进行焊接的方法，应用多电极的EGW焊接方法，来尝试谋求焊接效率的提高以及焊接缺陷的减少，反复进行了潜心研究。其结果发现：将2台气电焊装置配置于厚钢板的表面侧和背面侧这两侧，将这2台焊接装置保持的焊枪的合计数设为2以上，而且，采用在厚钢板的表面侧与背面侧之间能够使焊接中熔融了的焊缝金属导通的坡口形状以及对接形态，并使焊接电极与坡口内的熔融焊缝金属的液面水平面同步地移动，由此能够同时实现焊接效率的提高和焊接缺陷的减少。

本发明是基于上述见解而完成的，其要旨如下。

[1]一种多电极气电焊方法，其特征在于，

将要焊接的厚钢板的端部相对地配置，在上述钢板的端部间形成坡口，

上述坡口的根部间隙RO为0～16mm的范围，并且，当上述根部间隙RO为0≤RO＜1mm的范围时，钝边RF满足用下述式1表示的关系，当上述根部间隙RO为1mm≤RO＜10mm的范围时，钝边RF满足用下述式2表示的关系，当上述根部间隙RO为10mm≤RO≤16mm的范围时，钝边RF满足用下述式3表示的关系，

RF≤7.8RO+4.0mm·····式1；

RF≤4.8RO+7.0mm·····式2；

RF≤55mm·····式3，

其中，在上述式1、式2、式3中，RF为钝边，RO为根部间隙，

在上述坡口内，在上述钢板的表面侧和背面侧分别配置电极数为1根或2根以上的气电焊电极，

从铅垂方向下侧朝向上侧同时地进行焊接，

控制该气电焊电极的移动速度，使得各个上述气电焊电极与在上述坡口内生成的熔融焊缝金属的液面水平面同步地移动。

[2]根据[1]所述的多电极气电焊方法，其特征在于，上述根部间隙RO为3mm以上8mm以下，钝边RF为8mm以下。

[3]根据[1]或[2]所述的多电极气电焊方法，其特征在于，将铅垂向下方向记为0°时，上述气电焊电极的进入角度设定为0°以上40°以下。

[4]根据[1]～[3]的任一项所述的多电极气电焊方法，其特征在于，上述厚钢板的板厚为40～300mm。

[5]根据[1]～[4]的任一项所述的多电极气电焊方法，其特征在于，一边使上述气电焊电极中的至少一个电极在上述厚钢板的板厚方向摇动一边进行焊接。

[6]根据[1]～[5]的任一项所述的多电极气电焊方法，其特征在于，对上述厚钢板实施弯曲加工从而加工成钢管状后，对通过上述弯曲加工而相对配置的上述厚钢板的端部进行焊接。

[7]根据[1]～[5]的任一项所述的多电极气电环缝焊方法，其特征在于，

将多个钢管的端部相对地配置，在上述钢管的端部间形成上述坡口，将上述钢管载置于转动换位器单元上，使得上述钢管的中心轴大致同心、且大致水平，

接着，利用上述转动换位器单元使上述钢管绕其中心轴旋转，进行上述焊接。

[8]根据[7]所述的多电极气电环缝焊方法，其特征在于，进一步在上述钢管的外周面相对地配置连接构件，形成上述坡口，将上述连接构件进行焊接。

根据本发明的厚钢板的多电极气电焊方法，大体上如上述构成那样，

将厚钢板的端部彼此对接，形成规定的坡口，

上述坡口的根部间隙RO以及钝边RF满足规定的关系，

在上述坡口的两面侧分别配置气电焊电极，

在上述厚钢板的两面侧，从铅垂方向下侧朝向上侧同时地进行单道焊接，

各气电焊电极与在上述坡口内生成的熔融焊缝金属的液面水平面同步地移动。由此，即使是将板厚为40～300mm左右的厚钢板以立向姿态进行对接焊接的情况，也能够同时得到由单道焊接带来的焊接效率的提高和焊接缺陷的抑制效果。

因此，例如，通过将本发明应用于制造由厚钢板制造并在建筑领域使用的钢管状柱构件、大型铁塔、发电用大型风车的铁塔部分等的由钢板以及钢管构成的大型钢结构物时的焊接过程中，能够同时实现高的生产率以及焊接品质，因此其对社会的贡献不可估量。

附图说明

图1是用于示意地说明本发明涉及的厚钢板的多电极气电焊方法的一实施方式的图，(a)是表示将厚钢板的实施了坡口加工的端部彼此对接的状态的平面图，(b)是(a)的俯视图。

图2是用于示意地说明本发明涉及的厚钢板的多电极气电焊方法的一实施方式的图，(a)是表示使用多电极气电焊装置进行厚钢板的端部间的焊接的步骤的概略图，(b)是(a)的x-x截面图。

图3是与图2同样的图，是厚钢板的板厚比较薄、在厚钢板的一个面侧以及相反的面侧分别配置了1根焊接电极的情况的图。在(a)中也说明了焊接电极的进入角度(焊接倾角)。

图4是用于示意地说明本发明涉及的厚钢板的多电极气电焊方法、以及钢管的多电极气电环缝焊方法的一实施方式的图，(a)是表示在坡口内生成的熔融焊缝金属的液面在厚钢板的两面侧为相同的水平面的状态的概略图，(b)是表示熔融焊缝金属的液面的水平面在厚钢板的两面不同的状态的概略图。

图5是用于说明本发明涉及的厚钢板的多电极气电焊方法、以及钢管的多电极气电环缝焊方法的一实施方式的图，是表示将厚钢板的端部相对地配置，在上述钢板的端部间形成坡口时的根部间隙与钝边的关系的图(a)。(b)是对板厚t为102mm的情况下的未熔合部的有无进行描绘的图，(c)是对板厚t为80mm的情况下的未熔合部的有无进行描绘的图。

图6是用于模式地说明本发明涉及的厚钢板的多电极气电焊方法、以及钢管的多电极气电环缝焊方法的一实施方式的图，是表示使厚钢板的端部的坡口形状变化了的情况下的、气电焊电极的配置的概略图。

图7是用于模式地说明本发明涉及的厚钢板的多电极气电焊方法、以及钢管的多电极气电环缝焊方法的一实施方式的图，(a)是表示被加工成钢管状的厚钢板的立体图，(b)是表示将(a)中所示的钢管的端部相对地配置，在上述钢管的端部间形成了坡口的状态的截面图。

图8是用于模式地说明本发明涉及的钢管的多电极气电环缝焊方法的一实施方式的图，是表示使用多电极气电焊装置，且将钢管的端部相对地配置，在上述钢管的端部间形成坡口来进行焊接的步骤的概略图。

图9是用于模式地说明本发明涉及的厚钢板的多电极气电焊方法、以及钢管的多电极气电环缝焊方法的实施例的图，是表示厚钢板的端部的坡口形状与气电焊电极的位置关系的概略图。

具体实施方式

以下适当参照图1～图9说明本发明的厚钢板的多电极气电焊方法的一实施方式。再者，本实施方式，是为了更好地理解本发明的厚钢板的多电极气电焊方法的主旨而进行详细说明的实施方式，因此只要没有特别说明就并不限定本发明。

本发明人等如上述那样，特别是将由厚钢板构成的要素构件的端部对接来焊接，作为将厚钢板彼此、钢管构件的端部、或者钢管构件的缝部进行焊接的方法，应用多电极的气电焊(EGW)方法，尝试谋求焊接效率的提高以及焊接缺陷的减少，反复进行了潜心研究。

近年来，作为钢板构件，存在应用板厚超过100mm而达到300mm的厚钢板的倾向，因此在应用小线能量的以往的多道多层焊接中，存在焊接效率极低的问题。另外，即使是使用应用大线能量的、例如双电极型的EGW焊接方法的情况，将构件板厚整体进行单道焊接时，由于焊接装置的能力不足，也处于较难的状况。

本发明人等反复潜心实验，作为应对上述课题的方法，首先研究了增设电极的对应策略。在此，在应用了如上述那样的、作为大线能量焊接法的代表例而举出的、以往公知的双电极型的EGW焊接方法的情况下，不产生熔合不良等缺陷、且能够在短暂的时间内焊接的上限板厚为80～90mm左右。另外，在该情况下，每个电极能够有助于健全的焊接施工的最大的板厚，如果采用板厚除以电极数所得的单纯平均值，则可推定为40～45mm左右。例如，为了对板厚300mm的接头应用单道焊接，如果是具有7～8个电极左右的EGW焊接装置，则认为能够实现总厚度量的单道焊接。然而，在采用如V型坡口那样能只从一面进行焊接的坡口形状的以往方法的范围内，实施了上述的多电极焊接的情况下，V型坡口形成的坡口截面积、即由相对的坡口面包围的区域的面积变得膨大。此时，单道焊接的线能量与坡口截面积成比例地增大，因此产生应用的线能量的极大的增加，实质上招致钢材的热影响区(HAZ区)以及焊缝金属区的强度和韧性降低，因此是在现实上不能够应用的对策。

在此，可以认为，通过以抑制线能量的增大为目的，采用X型、H型、I型、或者K型的坡口形状，与单纯的单侧V型坡口的坡口形状相比，能够减少坡口截面积。在此，作为用于从构件两面进行焊接的代表性的坡口形状的X型、H型、I型、K型坡口，是指：构件的单面侧所对应的坡口形状分别大致相当于V型(或者Y型)、U型、I型、レ型的坡口形状，且在两面侧都形状相同的坡口形状。

另外，在采用EGW焊接对厚钢板进行单道焊接时，认为通过采用在厚钢板的一个面侧(以下有时称为表面侧)和相反的一面侧(以下有时称为背面侧。再者，表面和背面不是指特定的面，是相对的称谓。)分别配置焊枪(焊接电极)，从两面侧同时进行单道焊接的方法，能够提高焊接效率。

优选：采用如上述那样的、在两面开口的坡口形状，谋求坡口截面积、即焊接线能量的减少，并且在构件的表面侧、背面侧分别配置电极，在两面同时地进行单道焊接的电弧焊接或EGW焊接方法。

作为采用了这样的装置以及方法的情况下的问题，有以下问题：两侧的焊枪的上升速度不相同，熔池的液面的高度位置，成为在厚钢板的表面侧和背面侧不同的位置，表面和背面的熔融焊缝金属成为一体而不凝固(参照图4(b))。该情况下，最先凝固了的那侧的焊缝金属131被之后凝固的熔融焊缝金属131a再加热(参照图4(b)中的再热影响区H)，存在焊接区的韧性降低的可能性。作为产生这样的现象的原因，除了表面侧、背面侧的坡口截面积的差异之外，还可考虑到在表面侧、背面侧的焊接装置中，焊丝的送给速度产生少许的差异等等。另外，在上述的焊接方法中，一侧的焊缝金属最先凝固，该凝固了的焊缝金属的根部附近部分被晚上升的那侧的焊缝金属再熔融，但此时，在根部也可能发生熔合不良缺陷。

因此，本发明人，作为解决如上述那样的上升速度不一致的对策，首创出下述方案：使坡口的根部间隙和钝边满足规定的关系，以使得熔融金属能够从在构件的任一个面侧形成的熔池向另一侧的熔池自由地移动。换言之，通过在表面侧和背面侧的坡口面的中间设置规定了适当的尺寸的根部间隙和钝边，来构成熔融金属的导通路。通过设置这样的导通路、从而熔融金属在坡口内移动，在表面侧和背面侧的各侧的坡口部分中形成的熔池的液面水平面高度，在板厚整体的范围内为一定。而且，通过焊接电极与在坡口内生成的熔融焊缝金属的液面水平面同步地移动，会在表面和背面都以相同的焊接速度使焊接电极上升，能够彻底消除上述的板厚中央附近的熔合不良缺陷的发生以及由再热导致的韧性降低的可能。

另外，在本发明中，如上述那样，在厚钢板的表面侧和背面侧分别配置焊接电极，从铅垂方向下侧朝向上侧同时地进行焊接。而且，如图4(a)所示，通过设置在厚钢板1的表面侧和背面侧之间熔融焊缝金属31a能够导通的导通路21，能够实现以1次就从表面到背面形成了焊缝金属的全焊透焊接、也就是说能够实现单道焊接，能够同时地提高焊接效率和抑制焊接缺陷。

[第1实施方式]

作为本发明的第1实施方式的多电极气电焊(EGW)方法，采用了下述技术方案：

将要焊接的厚钢板1的端部1a相对地配置，在上述钢板的端部间形成坡口2，

坡口2的根部间隙RO和钝边RF满足规定的关系(详细情况在后面叙述)，

在坡口2的、厚钢板1表面侧1A和背面侧1B分别配置电极数为1根或2根以上的气电焊电极5，

从铅垂方向下侧朝向上侧同时地进行焊接，

控制气电焊电极5的移动速度，使得各个气电焊电极5与在坡口2内生成的熔融焊缝金属的液面水平面同步地移动。

以下对本发明的第1实施方式中的厚钢板1的EGW焊接方法的步骤进行详述。

将要焊接的厚钢板1的端部1a相对地配置，在上述钢板的端部间形成坡口2。作为本实施方式中的被焊接物即厚钢板，如图1(a)、(b)所示那样，例如板厚可以为40～300mm的范围。另外，作为厚钢板1的钢成分，不特别限定，可没有任何限制地采用以往公知的成分。而且，如图1(a)、(b)所示，在本实施方式中，通过将如上述那样的厚钢板1的端部1a彼此对接来进行EGW焊接(参照图2(a)、(b)、图3(a)、(b))，能够制造构成大型结构物的钢板接头等。

作为将厚钢板1的端部1a相对地配置、在钢板的端部间形成的坡口，可设为如图1(b)中示出的坡口2那样的两面坡口即X型坡口形状。再者，所谓坡口，是指基于JISZ3001-1：2008设置于要焊接的母材间的沟槽。本实施方式中的坡口形状，不限于图1(b)中示出的例子的X型坡口，只要是在厚钢板1的表面侧1A和背面侧1B的各面侧能够实现焊接的坡口、即两面坡口，则可以是任何形状。例如，作为两面坡口，除了X型坡口之外，也能够采用如在JISZ3001-1：2008中所规定的K型、两面J型、H型、I型等的各种形状。该情况下，未必需要设为相对于板厚中央对称的形状·尺寸的纯粹的X型、H型的坡口，例如，也可以如图6(b)所示那样，表面侧为具有大的板厚方向深度的V型、背面为具有比表面侧小的板厚方向深度的V型。另外，未必需要是钢板的表面侧和背面侧都相同的坡口形状，也可以表面和背面的各面侧分别选择V型、U型、I型、レ型、J型之中的一种来作为坡口形状，并自由地组合。例如，可举出将钢板的表面侧设为U型、将其背面侧设为レ型等等的组合。

为了将端部1a相对地配置、在钢板的端部间形成坡口，可以使用如图2(a)中示出的例子那样的气电(EGW)焊机4，并将作为焊接对象的2块厚钢板1如图1(a)所示那样安置于基台41上。

在本实施方式中，坡口2的根部间隙RO和钝边RF满足规定的关系。这如图1(b)所示那样是为了确保：坡口2内的表面侧1A以及背面侧1B的各面侧所生成的熔融焊缝金属31a能够在表面1A侧和背面1B侧之间导通的导通路21(也参照图4(a))。熔融焊缝金属31a利用这样的导通路21在表面1A和背面1B的两面侧自由地导通，因此熔融焊缝金属31a的液面水平面高度被确保为在表面和背面侧相等。由此，熔融焊缝金属31a凝固而成为焊缝金属31的时机(timing)，在表面1A和背面1B也大致为同时，例如，能够抑制在表面侧已经凝固了的焊缝金属被背面侧的熔融焊缝金属部分性地再加热(再熔融)，因此能够防止焊接区的韧性降低。因此，可得到抑制焊接缺陷的效果。

在本实施方式中，坡口2的根部间隙RO和钝边RF满足的规定的关系如下。

坡口的根部间隙RO为0～16mm的范围，并且，当根部间隙RO为0≤RO＜1mm的范围时，钝边RF满足用下述式1表示的关系，当上述根部间隙RO为1mm≤RO＜10mm的范围时，钝边RF满足用下述式2表示的关系，当上述根部间隙RO为10mm≤RO≤16mm的范围时，钝边RF满足用下述式3表示的关系。

RF≤7.8RO+4.0mm·····式1

RF≤4.8RO+7.0mm·····式2

RF≤55mm·····式3

{其中，在上述式1、式2、式3中，RF为钝边，RO为根部间隙}

钝边RF、根部间隙RO，在本说明书中只要不特别说明，就意指由JISZ3001-1：2008定义的钝边以及根部间隙的长度，各自的单位为mm。例如，在设置如上述那样的导通路21时，将与如图1(b)所示的、导通路21的通路宽度(板宽度方向)相当的长度称为根部间隙RO，将与导通路21的通路长(板厚方向)相当的长度称为钝边RF。

将上述的关系式1～3示于图5。

如图5(a)的图所示，根部间隙RO为0～16mm，钝边RF为0～55mm。

根部间隙RO的上限为16mm。根部间隙RO为16mm时，钝边RF的上限值成为55mm，但根部间隙RO和钝边RF这两者为上述数值以上、即偏离到图5(a)的区域的右上方时，源自EGW焊接电极的电弧的影响力难以达到坡口面、特别是难以达到钝边RF，产生熔合不良。另外，随着根部间隙RO的增大，当然地坡口截面积增大，线能量也增大，因此在根部间隙RO超过16mm的情况下，线能量的水准变得过大，招致HAZ区以及熔融金属的韧性和强度的降低，因此不实用。

如图5(a)的图所示，关于钝边RF和根部间隙RO的关系，根部间隙RO越大，能够使钝边RF越长。这是因为，一般地，钝边RF越长，就越容易产生未熔合部，因此在将钝边RF设为长尺寸的情况下，通过根部间隙RO也扩宽，从电极顶端发生的电弧容易烧到构成导通路21的钝边RF整体，从而不残留未熔融的区域，另外，通过使由电弧加热至高温的熔融焊缝金属不阻塞而充分地供给、流通，抑制在导通路部21发生未熔合缺陷。

根部间隙RO的下限为0mm。根部间隙RO为0mm时，钝边RF的上限值成为4mm。即使根部间隙RO为0mm，通过电弧的辐射热以及来自熔融焊缝金属的热传导和对流等的效果，在板厚方向长度(钝边RF)中也可得到4mm的距离的熔深，不会产生未熔合缺陷。

进一步优选：根部间隙RO取为3mm以上8mm以下的范围，钝边RF取为8mm以下的范围。以下叙述其原因。熔合不良是以下述情况为一个因素而产生的：从电极顶端发生的电弧的热未充分达到坡口面、特别是未充分达到钝边RF，坡口面的一部分区域未升温到钢材的熔点。当根部间隙RO低于3mm时，电弧难以烧到导通路部分(钝边RF)，电弧热难以充分到达。另外，加热了的熔融焊缝金属也难以通过导通路。因此，需要根据根部间隙RO来缩短钝边RF。

根部间隙RO优选为8mm以下的理由是因为，在根部间隙RF超过8mm而变大的情况下，构成导通路的、相对着的钝边RF，两者都相对于电弧成为远位，构成钝边RF的长度的坡口面得不到充分加热的可能性提高。

钝边RF优选为8mm以下的理由是因为，由于充分地加热构成导通路的钝边RF的必要性，如果钝边RF≤8mm，则能够使电弧热充分地达到钝边RF整体。

通常，坡口形状以及坡口角度、尺寸等，综合地考虑焊枪的尺寸、电极数、摇摆动作的振幅等来决定。由于单道焊接的线能量与坡口截面积大致成正比例，焊接速度与坡口截面积成反比例，因此为了尽量减少线能量、提高焊接速度，减少坡口截面积较有效。在X型坡口的情况下，坡口截面积随着钝边RF的增加而单调减少，因此将钝边RF设为长的尺寸较有效。然而，如上述那样，从避免未熔合部的观点出发，在钝边RF扩大时，也必须留意根部间隙RO的扩大。因此，本发明人认为，从效率提高以及接头品质提高的观点出发，调查根部间隙RO和钝边RF的相关关系很有意义，并潜心实施了实验。

即，通过以下所示的验证试验，求出了图5(a)的图(区域)所示的、用于避免未熔合部的根部间隙RO和钝边RF的相关关系。

首先，下述表2所示的钢种B1使用板厚102mm的钢板，钢种A使用板厚80mm的钢板，设定各种的RO、RF的尺寸，在钢板端部通过机械加工设置X型坡口，实施了4电极构成或双电极构成的EGW焊接。下述表1示出在本实验中共同的焊接工艺条件，另外，下述表2示出后述的实施例的数据和汇总的钢种一览。

而且，对得到的对接接头实施超声波探伤试验(UT)，根据需要进行截面宏观试样的直接观察，来确认在导通部分(钝边部分)中有无发生未熔合缺陷。

其结果，得到了如图5(b)、(c)的图所示的观察结果。根据这样的结果弄清了：未熔合缺陷的发生依赖于RO、RF的尺寸，因此如以下那样规定了RO、RF的合适的范围。

图5(b)是厚钢板1的板厚t＝102mm的情况下的图，图5(c)是厚钢板1的板厚t＝80m的情况下的图。即使t＝102mm、80mm、板厚发生变化，不产生未焊透的区域也没有变化。也就是说，通过不依赖于板厚而设为该区域内的RO、RF的尺寸，能够切实地抑制未焊透。

基于该观察结果，如上述那样，规定了坡口2的根部间隙RO和钝边RF满足的规定的关系、即式1～3。

在此，图5(a)的图中所示的区域1，是表示用上述式1表示的范围的区域，区域2是表示用上述式2表示的范围的区域，区域3是表示用上述式3表示的范围的区域。本发明人等潜心研究的结果，明确了以下情况：如图5(a)的关系曲线所示，在根部间隙RO为0≤RO(mm)＜1的范围的区域1、为1≤RO(mm)＜10的范围的区域2、为10≤RO(mm)≤16的范围的区域3，根部间隙RO和钝边RF的关系不同。因此，在本发明中，根据根部间隙RO规定了分别不同的上述式1～3。由此，能够在根部间隙RO(mm)为0～16(mm)的整个范围中使根部间隙RO和钝边RF的关系为适当的范围，能更显著地得到同时地提高焊接效率和减少焊接缺陷的效果。

接着，分别在坡口2的上述厚钢板1的表背面侧1A、1B配置电极数为1根或2根以上的气电焊电极。钢板的表面侧1A以及背面侧1B，也可以称为钢板的一面侧以及与所述一面侧相反的面侧。在此，表面以及背面不是指特定的面，是相对的称谓。可以如图2(a)、(b)中示出的例子那样，在厚钢板1的端部1a的坡口2内，从表面1A和背面1B这两面侧分别配置2根EGW焊接电极5。再者，EGW焊接电极5，只要从表面1A和背面1B这两面侧分别设为1根或2根以上的电极数即可，只要根据厚钢板1的板厚来设定适当的电极数即可。作为此时的决定电极数的判断基准，只要应用每1个电极能够焊接大约40～45mm量的板厚的钢板这一以往的见解即可。例如，如图6(b)中示出的例子那样，厚钢板10的表面10A侧和背面10B侧的坡口2a、2b的尺寸、形状不同的情况下，可以设为下述构成：根据这些尺寸形状，在表面10A侧和背面10B侧配置了不同的根数的EGW焊接电极5。在图示例中，配置于厚钢板10的表面10A侧的EGW焊接电极5的根数为2根，而配置于背面10B侧的EGW焊接电极5的根数为1根。

该EGW焊接电极5的顶端部51，如图3(a)的放大部所示，可以配置成朝向厚钢板1的钢板板厚方向、特别是朝向导通路21。以钢板的表面(或者背面)为基准面，将该基准面内的大致铅垂方向和焊丝从枪顶端伸出的方向构成的角度P(°)定义为焊接电极5的进入角度(焊接角度)。在此，将铅垂向下方向规定为0°。枪的进入角度P优选为0°以上40°以下，进一步优选为20°以上35°以下。以下叙述其理由。熔合不良，在从电极顶端发生的电弧的热未充分达到坡口面、特别是未充分达到钝边RF，坡口面的一部分区域未升温到钢材的熔点，以及，未被供给足以覆盖达到熔点而熔融了的坡口面的新生面的熔融焊缝金属时产生，但如果P为0°以上40°以下，则电弧充分烧到具有特别是产生熔合不良的可能性的构成导通路的钝边RF，并且，会将熔融焊缝金属的表面同时地加热，能够减少产生熔合不良的可能性。即使枪进入角度为0°，如果采用由式1～3规定的适当的根部间隙RO和钝边RF，则也具有来自熔融焊缝金属的热传导和对流等的效果，不会产生未熔合缺陷。更优选将枪进入角度设为20°以上35°以下，由此，电弧热量被适当地分配为针对构成钝边RF的相对着的坡口面两者的加热量、和针对熔融焊缝金属的加热量，由此能够抑制熔合不良缺陷。

而且，在本实施方式中，如图2(a)所示，在厚钢板1的表面侧1A和背面侧1B，从铅垂方向下侧的焊接开始位置A朝向焊接终了位置B同时地进行焊接。在此，所谓“从铅垂方向下侧朝向上侧”，不仅是将厚钢板固定、使焊接电极上升移动，也意指将焊接电极固定、使厚钢板下降移动。该焊接，是以1次从表面到背面形成熔融金属的全焊透焊接，也就是说，为单道焊接。由于为单道焊接，因此即使是将板厚大的40～300mm左右的厚钢板1彼此进行EGW焊接的情况，也能够不使焊接工序的效率降低而进行焊接。

在焊接开始位置A，一边供给焊丝一边形成熔池(熔融焊缝金属)，而且，可以利用自动台车42使EGW焊接电极5沿着坡口2朝向焊接终了位置B上行。在此，如图2(a)所示，EGW焊接电极5可以与自动台车42一体化。由此，依次在坡口2内部形成由熔融焊缝金属31a构成的熔池，随着该熔池(熔融焊缝金属31a)的凝固，形成焊缝金属31。通过如以上那样的工序，在坡口2内形成焊接区3，厚钢板1彼此被焊接。

而且，在本实施方式中，控制焊接电极5的移动速度，使得焊接电极5与在坡口2内生成的熔融焊缝金属31a的液面水平面同步地移动。通过设置上述的导通路21，形成由熔融焊缝金属31a构成的一个共有的熔池，实现了稳定的两面同时的EGW焊接。不用说，由于形成了一个共有的熔池，因此表面侧和背面侧的熔融金属的液面水平面处于相同的高度。通过焊接电极5与熔融焊缝金属31a的液面水平面同步地移动，配置于厚钢板1的两面侧的EGW焊接电极5的上升速度被同步，能够进行更加稳定的同时焊接，因此抑制了焊接缺陷。所谓同步，是指使动作在时间上一致、或者控制成那样。所谓焊接电极5与液面水平面同步地移动，是指焊接电极5以与液面水平面的上升速度相同的速度、相同的方向移动、或者控制成那样而移动。

进行同步的单元，只要是能够实现目的的单元，就不特别限定。例如，可举出：设置对EGW焊接电极5之中的任一个检测焊接电流的变化的、省略图示的电流检测单元。在设置了这样的电流检测单元的情况下，在熔融焊缝金属31a的表面(液面)上升、从顶端部51伸出的焊丝的伸出长度变短时，焊接电流值上升，但通过由电流检测单元监视焊接电流值随时间的变化，并运算焊接电流值的上升速度，能够检测出液面的上升速度。而且，可基于该电流检测单元的运算结果，控制EGW焊接电极5(自动台车42)的移动速度，使得配置于表面1A侧和背面1B侧的各个EGW焊接电极5与液面的上升同步地上升移动，即以与液面的上升速度相同的速度向相同的方向上升移动。通过设为上述那样的构成，能够使熔融焊缝金属31a的表面与EGW焊接电极5的顶端部51的距离(电弧长)在规定的范围内，例如为15～60mm，更优选为15～30mm，能够进行更加稳定的同时焊接，抑制了焊接缺陷。

另外，熔融焊缝金属31a的液面，在温度、辐射率上都大致一定，因此根据距液面的距离，红外线的强度变化。能够利用该现象，采用设置于规定的位置的辐射温度计来检测液面水平面。另外，也能够利用CCD照相机、超声波来检测液面水平面。可基于这些检测信号，使EGW焊接电极5(自动台车42)移动，使得熔融焊缝金属31a的液面水平面与电极顶端51之间的距离在规定的范围内，例如为15～60mm、更优选为15～30mm的范围内。这样，也能够控制该EGW焊接电极5(自动台车42)的移动速度，使得EGW焊接电极5与液面的上升同步地上升移动。

也可以采用下述构成：将检测上述的焊接电流值、红外线强度、图像、超声波反射时间等的信号的单元和/或用于基于这些检测信号来调整自动台车42的移动速度的控制单元设置于图2(a)所示的台车驱动控制装置43的内部。这些单元，可以只在表面侧1A和背面侧1B的任一面侧具备，也可以在表面侧1A和背面侧1B这两者都具备。只在一面具备检测单元时在成本上有利。如果在两面都具备检测单元，则即使万一厚钢板的表面侧和背面侧的熔池的液面的高度不同(参照图4(b))，也能够察知异常的液面水平面的不同，并采取适当的必要的措施，例如采取发生警报、焊接中断、电极顶端位置修正、调整电弧电流和电压等的措施。为了判断是否为异常事态，也可考虑使两面的自动台车42的位置或速度产生偏差。由此，判断的精度进一步提高。

再者，在本实施方式中，从厚钢板1的表面1A和背面1B进行两面同时焊接，但会有时暂时且少许地两侧的焊枪的上升速度不相同，熔池的液面的高度位置在厚钢板的表面侧和背面侧成为不同的位置。作为其原因，除了厚钢板的表面侧和背面侧的坡口截面积的少许的差异之外，还可举出：在表面侧和背面侧的各焊接装置之间，焊丝的送给速度产生少许的差异等等。另外，作为出于上述以外的原因在极短时间的时间范围内引起的事态，有时由于设备的上升动作的特点等，各面的各个EGW焊接电极5的移动速度产生少许的偏差。通常，在以立向上方式进行EGW焊接的情况下，EGW焊接电极5进行下述上升动作，即，反复进行上行和短时间的停止这样的步进(step)式的上升动作，但是，例如，在表面侧刚刚上升动作后的瞬间，在背面侧恰是步进式的上升动作的即将开始前这样的状况下，尽管是非常短的时间，但是存在表面侧和背面侧的设备的上下方向位置产生少许的差异的可能性。因此，在本发明中，表面1A侧和背面1B侧的各面侧的EGW焊接电极5的上下方向的位置偏差、即在焊接进行方向上的位置偏差，优选为10mm以下，当为该范围内时，就成为同时EGW焊接的允许范围。如果EGW焊接电极5的偏差为10mm以下，则熔融焊缝金属31a的液面的水平面高度不会产生大的差异，熔融焊缝金属31a通过导通路21而在表面1A侧和背面1B侧之间导通，能够形成厚钢板1的两面侧所共有的熔池。

在上述的同步单元中，也可增加表背面侧的焊接电极5的上下方向的位置偏差为规定的范围内、例如为±10mm以内、优选为±5mm以内、更优选为±3mm以内这样的条件来进行控制。

以下说明在本实施方式中厚钢板1的表面1A侧和背面1B侧的各面侧的EGW焊接电极5的在焊接进行方向上的位置偏差优选为10mm以下的根据。

一般地，EGW焊接，一边对EGW焊接电极5施加300～400A左右的焊接电流一边进行。另外，熔融焊缝金属31a的熔池的平均深度(mm)，一般认为为焊接电流值(A)的约1/10(mm)，即，如果为上述范围的焊接电流，则熔池的深度可推定为30mm左右。如上所述，在本发明中，使在厚钢板1的表面1A侧和背面1B侧的各面侧分别在坡口2内生成的熔融焊缝金属31a构成的熔池利用导通路21成为一个共有的熔池是最重要的。推定为：为了维持这样的共有的熔池，熔池的深度方向的位置偏差、即熔融焊缝金属31a的液面水平面的高度偏差，表面1A侧和背面1B侧可允许到±1/3左右，也就是说，可允许到±10mm左右。因此，如果EGW焊接电极5的顶端部51的位置在焊接进行方向上有±10mm以内的偏差，则可视为大致同时的焊接，可以说在允许范围内。

而且，如上所述，通过在两面具备具有液面水平面检测单元的同步单元，能够察知表背面间的液面水平面的差异，使液面水平面的差异为规定的范围内、例如为±10mm以内、优选为±5mm以内、更优选为±3mm以内。

也可以一边使EGW焊接电极5在厚钢板1的板厚方向摇动一边进行焊接。这从能更显著地得到抑制焊接缺陷的效果的方面来看是进一步优选的。

另外，EGW焊接电极5，不一定需要使全部的电极摇动。例如，在厚钢板1的表面侧和背面侧各有1个电极的情况下，可只使表面侧的电极摇动、且不使背面侧的电极摇动来实施焊接，在表面侧和背面侧各具有两个电极的情况下，可只使表面侧·背面侧的开口侧的电极摇动、且不使表面侧·背面侧的根部侧的电极摇动来实施焊接，等等，可使一部分的电极摇动、且不使其他的电极摇动而在固定的状态下进行焊接。

可以在对厚钢板1实施弯曲加工，加工成钢管状后，将通过上述弯曲加工而相对地配置的上述厚钢板的端部11a焊接。

如图7(a)所示，厚钢板1通过弯曲加工而成为管状。作为此时的加工方法，可没有任何限制地采用以往就在钢管构件的制造中使用的UO或UOE加工法。作为由更厚的钢板坯料构成的钢管，可通过利用辊式折弯机等的弯曲加工来加工成钢管状。将通过这些弯曲加工而相对地配置的端部11a、11a间的坡口，采用上述说明的EGW焊接方法或者其他的焊接方法进行缝焊。另外，也可将钢管11垂直地立起来，将垂直的缝部使用本发明的多电极EGW焊接方法进行焊接。这样就能够得到由厚钢板构成的钢管11。

根据以上说明的本实施方式的厚钢板1的多电极气电焊方法，在厚钢板1的两面间能够导通熔融焊缝金属31a，通过采用与该液面水平面同步地移动焊接电极，并从两面侧同时地进行EGW焊接的工艺，即使是将板厚为40～300mm左右的厚钢板1以立向姿态进行对接焊接的情况，也能够同时地得到由单道焊接带来的提高焊接效率和抑制焊接缺陷的效果。只要根据钢板的板厚来设定适当的电极数即可。在该情况下，可以应用每1个电极能够焊接大约40～45mm量的板厚的钢板的以往见解。例如，钢板的板厚可以为80mm以下。钢板的板厚也可以设为70或80mm以上，或者也可以设为100mm以上。可以将钢板的板厚限制为250mm以下或200mm以下或160mm以下。

[第2实施方式]

接着，主要参照图7、8对作为本发明的第2实施方式的钢管的多电极气电(EGW)环缝焊接方法进行说明。

在本实施方式中，将钢管状的多个钢管11的管端部相对地配置，在钢管的端部间形成上述坡口，来进行环缝焊接的方法，存在与第1实施方式EGW焊接方法不同的点。在以下的说明中，对于与上述的第1实施方式的厚钢板的EGW焊接方法相同的构成，赋予相同的标记，并且省略其详细的说明。

本实施方式的钢管11的多电极EGW环缝焊接方法，如图7(a)、(b)所示，将各个端部11a、11a对接而形成了坡口2的厚钢板加工成内径为300mm以上的管状之后，将形成为管状的多个钢管11的管端部11b相对地配置，在钢管的端部间形成坡口，或者，将钢管11的管端部11b和其他的管状构件(省略图示)的管端部相对地配置，在端部间形成坡口，进行环缝焊接。此时，在本实施方式中，由于在管状的管体部分的里面设置EGW焊接装置，因此考虑到能够设置EGW焊接装置的空间，将管状构件的内径为300mm以上的情况作为应用对象。而且，如图8所示，在坡口12(参照图7(a)、(b))内配置EGW焊接电极5，以焊接线(圆周)实质上包含在铅垂面内的方式沿着相互对接的管端部11b、11b(参照图7(a)、(b))的各自的圆周上的坡口面进行EGW焊接。

在本实施方式中，对将形成为钢管状的多个钢管11作为工件，并将这些管端部11b、11b彼此通过利用EGW焊接的环缝焊接来接合的例子进行说明。另外，钢管11，与第1实施方式的厚钢板1同样地，厚度可以设为40～300mm的厚度。另外，根据需要使用的省略图示的管状构件、连接构件，也可以是同样地由40～300mm的厚板构成的。

另外，在本实施方式中说明的例子中，如图8所示，从钢管11的表面(外面)11A侧和背面(里面)11B侧的各侧，配置EGW焊接电极5各2根，使得在管端部11b的坡口12内，顶端部51朝向钢管11的钢板板厚方向、特别是朝向导通部。

另外，在本实施方式中，对使用具有图8所示的例子的转动换位器单元45的EGW环缝焊机40，从钢管11的内外面这两面同时地以单道来进行环缝焊接的例子进行说明。在环缝焊接中应用EGW焊接时，如果从钢管长度方向观察，在大约钟表的表盘所表现的9点钟(或3点钟)的位置附近固定焊接电极，并使作为工件的钢管11旋转来进行焊接，则EGW焊机成为实质上保持了立向姿态的状态。由此，从以立向焊接姿态进行的EGW焊接法的特点来看，本来引起漏液等的危险性就低，可以认为是合理的装置构成。

在本实施方式中，首先，将多个钢管11的管端部11b、11b相对地配置，在钢管(或管状构件)的端部间形成坡口12。坡口12的形状，不限于图7(b)所示的例子的X型坡口，只要是在钢管11(或管状构件)的表面11A以及背面11B的各面能够进行焊接的坡口、即两面坡口，就可以是任何形状。

如图7(b)所示，一边确保在各个的两面的坡口12、12内生成的熔融焊缝金属31a能够在表面11A和背面11B之间导通的导通路12A，一边将钢管11的管端部11b彼此对接。与此同时，如图8所示，将这些钢管11以各自的中心轴大致同心、并且大致水平的方式载置于绕其中心轴旋转的转动换位器单元45的滚子45a上。

如图8所示(参照图7(a)、(b))，从钢管11的表面11A和背面11B的两面侧在坡口12内分别配置电极数为1根或2根以上的EGW焊接电极5(在图8所示的例子中，各面侧各2根，合计为4根)。接着，一边使钢管11沿图8中所示的R方向旋转，一边在钢管11的表面11A和背面11B的两面侧同时地进行单道环缝焊接。在此，钢管11的旋转，是与第1实施方式中的“从铅垂方向下侧朝向上侧”所包含的使厚钢板下降移动的动作相当的动作。

采用以上的方法将多个钢管11彼此进行单道焊接。

在本实施方式中，与第1实施方式的情况同样地，从图8所示的焊接开始位置A1朝向焊接终了位置B1，实质上以立向姿态进行单道的EGW焊接，由此将钢管11的管端部11b、11b彼此进行环缝焊接。由此，多个厚钢板11被接合，能够制造出构成大型结构物的钢管柱等。

以下进一步详细说明本实施方式的钢管11的多电极EGW焊接方法的步骤和条件。

在本实施方式中，与第1实施方式的情况同样地，首先，在成为平板状厚钢板的焊接部位的各端部11b、11b间，形成如图1(b)所例示的X型坡口12(参照图7(a)中的标记12)。在此，管端部11b，成为将加工成钢管状之后的钢管11彼此对接接合时的焊接部位。另外，关于坡口形状，也与第1实施方式同样地，不仅可采用X型坡口，也可适当采用各种形状。

接着，如图7、8所示，将这些钢管11载置于转动换位器单元45的滚子45a上。此时，对接的各管端部11b、11b的根部间隙RO以及钝边RF的尺寸、以及它们的关系可与第1实施方式同样。

接着，如图8所示，在形成于表面11A和背面11B的两面侧的坡口12(参照图7(a)、(b))内配置2根EGW焊接电极5，并且配置成该EGW焊接电极5的顶端部51朝向作为工件的钢管11的板厚方向。

然后，与第1实施方式同样地，在焊接开始位置A1一边供给焊丝一边形成熔池(熔融焊缝金属31a)，从图8所示的焊接开始位置A1朝向焊接终了位置B1实质上以立向上的方向同时地进行EGW焊接。此时，以确保在对接的各管端部11b之间的坡口12内形成的熔融焊缝金属31a能够在表面11A和背面11B之间导通的导通路12A(参照图7(b))的方式进行EGW焊接。由此，与图4(a)所示的第1实施方式的情况同样地，表面11A和背面11B的两面侧的熔融焊缝金属31a的液面水平面高度被保持为相同。

此时，转动换位器单元45，开始与焊接速度、即熔融焊缝金属31a的熔敷速度相应的速度的滚子45a的旋转，使钢管11沿图8中所示的R方向旋转，一边控制旋转速度一边进行环缝焊接。此时，作为焊接方向，为与焊接线实质上在铅垂面内、且EGW焊接电极5实质上沿铅垂方向上行相同的姿态。由此，依次在坡口12内部形成由熔融焊缝金属31a构成的熔池，伴随着该熔池(熔融焊缝金属31a)的凝固，形成焊缝金属31，得到环缝焊接区30。

在如上述那样的单道环缝焊接中，控制焊接电极5的移动速度，使得焊接电极5与在坡口2内生成的熔融焊缝金属31a的液面水平面同步地移动。例如，根据配置于钢管11的坡口12内的各个EGW焊接电极5中的焊接电流值随时间的变化，检测在坡口12内生成的熔融焊缝金属31a的液面的上升速度。然后，基于该检测结果控制转动换位器单元45的滚子45a的旋转速度，由此能够一边将从EGW焊接电极5的顶端部51向坡口12内伸出的焊丝的伸出长度保持在规定的范围内一边进行焊接，能够进行更加稳定的同时单道焊接。为了实现这样的方法，例如，可举出：设置对EGW焊接电极5之中的任一个检测焊接电流的变化的、省略图示的电流检测单元。在设置了这样的电流检测单元的情况下，在熔融焊缝金属31a的表面(液面)上升、从顶端部51伸出的焊丝的伸出长度变短时，焊接电流值上升，但通过由电流检测单元监视焊接电流值随时间的变化，并运算焊接电流值的上升速度，能够检测出液面的上升速度。然后，基于该电流检测单元的运算结果，控制转动换位器单元45的滚子45a的旋转速度，使得与液面上升速度同步。通过设为上述那样的构成，能够使熔融焊缝金属31a的表面与EGW焊接电极5的顶端部51的距离(电弧长)在规定的范围内，例如为15～60mm，更优选为15～30mm，能够进行更加稳定的同时单道焊接，抑制了焊接缺陷。液面的检测也可以使用上述的辐射温度计、CCD照相机、超声波等。

也可以采用下述构成：将检测上述的焊接电流值、红外线强度、图像、超声波反射时间等的信号的单元和/或用于基于这些检测信号来调整自动台车42的移动速度的控制单元设置于图2(a)所示的台车驱动控制装置43的内部。

然后，随着焊接的进行，EGW焊接电极5到达焊接终了位置B，随之使转动换位器单元45的滚子45a停止。

通过以上的工序，在对接的端部11a、11a的位置形成环缝焊接区30，钢管11彼此被焊接。

在本实施方式中，在钢管11的表面11A和背面11B的两面侧、即钢管表面(外面)11A侧和背面(里面)11B侧的两侧配置EGW焊接电极5，同时地进行单道环缝焊接。由此，即使是将板厚大的钢管11彼此进行EGW焊接的情况，也不会降低焊接工序的效率，另外，能够一边抑制焊接缺陷一边进行单道环缝焊接。

再者，在本实施方式中，也与第1实施方式同样地，将两面侧的EGW焊接电极5的合计根数设为2根以上，并能够根据作为被焊接物的钢管11的板厚适当地增加电极数。由此，能够一边抑制缺陷发生一边以高效率对板厚为40～300mm的厚板的钢管11的管端部11b、11b进行EGW焊接。

另外，从更显著地得到抑制焊接缺陷的效果的方面来看，进一步优选：与第1实施方式同样地，一边使EGW焊接电极5在钢管11(或管状构件)的板厚方向摇动一边进行环缝焊接。

另外，在本实施方式中，可以采用进一步在由环缝焊接区30接合的钢管11的外周面通过焊接而接合省略图示的连接构件的方法。此时，作为用于连接构件的钢材不特别限定，例如能够应用隔膜板等以往在该领域中使用的板材，另外，也能够采用在端部、在表面11A侧和背面11B侧实施了两面坡口加工的连接构件。另外，作为此时的焊接方法，能够采用上述那样的EGW焊接。

另外，如本实施方式中所说明的、利用EGW焊接的表背面侧同时单道环缝焊接方法，也能够应用于以往就已知的、钢管非贯通型的隔板等连接构件(通常为大致圆盘状的钢板)与钢管的焊接施工。

根据以上所说明的本实施方式的厚钢板11的多电极气电焊方法，通过与第1实施方式同样地，采用构成为在钢管11的两面间能够导通熔融焊缝金属31a、且从两面侧同时地进行EGW焊接的工艺，即使是将由板厚为40～300mm左右的厚钢板构成的钢管状构件以立向姿态对接焊接的情况，也能够同时地得到由单道焊接带来的提高焊接效率和抑制焊接缺陷的效果。

实施例

以下列举本发明涉及的厚钢板的多电极气电焊方法、以及钢管的多电极气电环缝焊方法的实施例，更具体地说明本发明，但本发明本来就不被下述实施例限定，能够在适合于前述、后述的宗旨的范围适当地加以变更来实施，这些变更后的方案也都包括在本发明的技术范围中。

在本实施例中，首先，准备了由上述的表2所示的钢种构成、且具有下述表3所示的板厚以及外形尺寸的钢板。另外，使用同样地由上述表2所示的钢种构成、且具有下述表3所示的板厚以及外形尺寸的钢板，通过弯曲加工法制作出下述表3所示的外径的钢管。

表3

接着，在准备的各钢板以及钢管的各端部，形成了下述表4以及图9(a)～(e)所示那样的坡口形状。

接着，将各钢板的端部彼此、以及、钢管的管端部彼此对接，在下述表4、5所示那样的本发明例以及比较例的条件下，利用多电极EGW焊接来进行了单道焊接。此时，关于本发明例1～30以及比较例1～8，以立向上的焊接姿态通过EGW焊接进行了对接焊接。另外，关于本发明例31～39以及比较例9～12，在将钢管的管端部彼此对接的状态下，以焊接线实质上在铅垂面内的方式，沿着管端部通过使钢管旋转，从铅垂方向下侧朝向上侧进行了基于EGW焊接的环缝焊接。另外，在各本发明例以及比较例中，按下述表4以及图9(a)～(e)所示那样的电极配置，进行了EGW焊接。

表4

而且，关于在各种条件下使用多电极气电焊接合的钢板接头以及钢管接头，采用以下说明的方法评价了焊接区的焊接缺陷、以及焊接热影响区(HAZ)和焊缝金属的韧性。

关于焊接缺陷，出于主要检测焊接区之中有可能得不到焊透的、根部位置的未焊透的目的，将JISZ3060(2002年)中的钢焊接区的超声波探伤试验方法作为应用标准，实施焊接接头的超声波探伤试验来进行了调查。此时，作为探伤方法，使用斜角单探头法，将探伤折射角设为60.0°，从接头两面侧采用直射法进行了探伤。另外，作为判定基准，根据上述标准的附录7L检测水平来评价探伤结果。

而且，将采用上述条件的超声波探伤法未检测出焊接缺陷的情况记为“○”，检测出焊接缺陷的情况记为“×”，将评价结果示于表5、6中。

另一方面，出于评价母材热影响区和焊缝金属的材质本身的健全性的目的，特别是为了评价在大线能量焊接中成为课题的韧性，依据JISZ2242(1998年)，从焊接接头以板宽度方向为长度方向制取了夏比试样，实施了夏比冲击试验。此时，关于HAZ韧性，在从熔合线向HAZ侧远离1mm的位置设置V字形的切口(缺口)，将冲击试验中的总吸收能量作为夏比吸收能量「-20℃：vE-20(J)、0℃：vE0(J)」来评价，结果示于表5、6。

另外，关于焊缝金属韧性，在焊缝金属的中央位置设置V字形的切口(缺口)，将冲击试验中的总吸收能量作为夏比吸收能量「-20℃：vE-20(J)、0℃：vE0(J)」来评价，结果示于表5、6。

一般地，为了将焊接接头用于结构物中，第一，作为探伤结果的评价，未检测出焊接缺陷是必须的要件，第二，希望焊接区确保良好的夏比韧性值。在本实施例中，大体上将在-20℃下的夏比冲击试验中吸收能量超过47J的范围评价为良好的夏比韧性值。

如表5所示可知，在本发明所规定的条件下进行了单道的EGW焊接的本发明例1～39中，在将钢板彼此或者钢管彼此进行了EGW焊接的任一情况下都未检测出焊接缺陷，另外，HAZ和熔融金属中央位置的韧性优异。因此明确了：通过采用本发明的焊接方法，焊接品质优异，并且能够通过单道焊接实现高的生产率。

与此相对，如表6所示那样明确了：在本发明所规定的范围以外的条件下进行了单道的EGW焊接的比较例1～12中，在将钢板彼此或者钢管彼此进行了EGW焊接的任一情况下都不能同时实现：未检测出焊接缺陷、和确保HAZ、焊缝金属韧性，作为实际结构物的焊接接头不合格。

比较例4以及比较例8为下述例子：采用了X型坡口，相对于板厚应用了合适的焊接线能量，因此得到了良好的韧性值，但是都未得到相对于钝边RF的距离足够的熔深，焊接缺陷评价为不合格。

另外，比较例1～3、5～7、以及9～12为下述例子：虽然焊接缺陷评价为合格，但是采用了只在一面侧实施了坡口加工的坡口形状，钢材HAZ韧性、焊缝金属都未得到充分的韧性值，作为实际结构物的焊接接头判定为不合格。

根据以上说明的实施例的结果，本发明涉及的厚钢板的多电极气电焊方法以及钢管的多电极气电环缝焊方法能够抑制焊接区性能的降低，并且提高焊接效率和减少焊接缺陷。

产业上的利用可能性

根据本发明，例如，通过将本发明应用于制造由厚钢板制造并在建筑领域使用的钢管状柱构件和钢板桩、大型铁塔、发电用大型风车的铁塔部分等的由钢板以及钢管构成的大型钢结构物时的焊接过程中，能够同时实现高的生产率以及焊接品质，因此其对社会的贡献不可估量。

附图标记说明

1、10厚钢板、

1A、10A表面、

1B、10B背面、

1a端部、

2、2a、2b坡口、

21导通路、

11钢管(将厚钢板加工成管状的钢管)

11A表面、

11B背面、

11a端部、

11b管端部、

12坡口、

3焊接部

30环缝焊接部

31焊缝金属、

31a熔融焊缝金属(熔池)、

4气电焊机(EGW焊机)、

41基台、

42自动台车、

43台车驱动控制装置、

40气电环缝焊机(EGW环缝焊机)、

45转动换位器单元

45a滚子(roller)、

5气电焊电极(EGW焊接电极)、

51顶端部、

A、A1焊接开始位置、

B、B1焊接终了位置。

Claims (8)

1.一种多电极气电焊方法，其特征在于，

将要焊接的厚钢板的端部相对地配置，在所述钢板的端部间形成坡口，

所述坡口的根部间隙RO为0～16mm的范围，并且，当所述根部间隙RO为0≤RO＜1mm的范围时，钝边RF满足用下述式1表示的关系，当所述根部间隙RO为1mm≤RO＜10mm的范围时，钝边RF满足用下述式2表示的关系，当所述根部间隙RO为10mm≤RO≤16mm的范围时，钝边RF满足用下述式3表示的关系，

RF≤7.8RO+4.0mm·····式1；

RF≤4.8RO+7.0mm·····式2；

RF≤55mm·····式3，

其中，在所述式1、式2、式3中，RF为钝边，RO为根部间隙，

在所述坡口内，在所述钢板的表面侧和背面侧分别配置电极数为1根或2根以上的气电焊电极，

从铅垂方向下侧朝向上侧同时地进行焊接，

控制该气电焊电极的移动速度，使得各个所述气电焊电极与在所述坡口内生成的熔融焊缝金属的液面水平面同步地移动。

2.根据权利要求1所述的多电极气电焊方法，其特征在于，所述根部间隙RO为3mm以上8mm以下，钝边RF为8mm以下。

3.根据权利要求1或2所述的多电极气电焊方法，其特征在于，将铅垂向下方向记为0°时，所述气电焊电极的进入角度设定为0°以上40°以下。

4.根据权利要求1～3的任一项所述的多电极气电焊方法，其特征在于，所述厚钢板的板厚为40～300mm。

5.根据权利要求1～4的任一项所述的多电极气电焊方法，其特征在于，一边使所述气电焊电极中的至少一个电极在所述厚钢板的板厚方向摇动一边进行焊接。

6.根据权利要求1～5的任一项所述的多电极气电焊方法，其特征在于，对所述厚钢板实施弯曲加工从而加工成钢管状后，对通过所述弯曲加工而相对配置的所述厚钢板的端部进行焊接。

7.根据权利要求1～5的任一项所述的多电极气电环缝焊方法，其特征在于，

将多个钢管的端部相对地配置，在所述钢管的端部间形成所述坡口，将所述钢管载置于转动换位器单元上，使得所述钢管的中心轴大致同心、且大致水平，

接着，利用所述转动换位器单元使所述钢管绕其中心轴旋转，进行所述焊接。

8.根据权利要求7所述的多电极气电环缝焊方法，其特征在于，进一步在所述钢管的外周面相对地配置连接构件，形成所述坡口，将所述连接构件进行焊接。