JP2000190076A - パイプのtig溶接方法 - Google Patents

パイプのtig溶接方法

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JP2000190076A
JP2000190076A JP10369759A JP36975998A JP2000190076A JP 2000190076 A JP2000190076 A JP 2000190076A JP 10369759 A JP10369759 A JP 10369759A JP 36975998 A JP36975998 A JP 36975998A JP 2000190076 A JP2000190076 A JP 2000190076A
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pipe
welding
hydrogen
shaped groove
argon
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JP10369759A
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Kazunori Takita
和憲 滝田
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Mitsubishi Chemical Engineering Corp
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Mitsubishi Chemical Engineering Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パイプに対する前加工や溶接作業が簡単であ
りながら、呼び径250A程度までのステンレス鋼管を
単層の溶接パスで容易に溶接でき、しかも、良好な溶接
品質を得ることが出来るパイプのTIG溶接方法を提供
する。 【解決手段】 パイプ(1)の溶接端面を突合せて仮止
めし、溶接端面に形成されたI型開先(1A)またはY
型開先(1B)に対して略垂直にトーチ(2)を対向さ
せ、トーチ(2)からシールドガス(G)を噴射しつつ
アーク放電させることにより、パイプ(1)の全周に亘
って前記開先を溶接する。シールドガス(G)として
は、アルゴンと水素とから成るミックスガス、または、
アルゴンとヘリウムと水素とから成るミックスガスを使
用する。そして、ミックスガスにおける水素の濃度は、
7〜20Vol%に調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パイプのTIG溶
接方法に関し、詳しくは、パイプに対する前加工や溶接
作業が簡単であり、呼び径250A程度までのステンレ
ス鋼管を単層の溶接パスで溶接でき、しかも、良好な溶
接品質を得ることが出来るパイプのTIG溶接方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】例えば、化学プラント等の配管施工にお
いては、呼び径が15A〜250A、肉厚が2.1〜
4.0mm程度のオーステナイト系ステンレス鋼管が使
用される場合が多い。斯かるパイプの溶接方法として
は、パイプの溶接端面の外周側に大きなV型開先を加工
して行うTIG溶接が一般的である。そして、このTI
G溶接においては、シールドガスとして、通常、100
Vol%のアルゴンが使用されている。
【0003】前記TIG溶接において、パイプの肉厚が
例えば3.4mmの場合、パイプの内周側には、通常、
2〜3.5mm程度のルートギャップが設けられ、外周
側には60°のV型開先が設けられる。そして、このV
型開先には、溶接棒(溶加棒)を溶融しつつ、全周に亘
って少なくとも2層の溶接パスが形成される。その際、
パイプの内周側に良好な裏波部が形成され、かつ、外周
側に良好な表面ビードが形成される様に、十分な注意が
必要である。従って、従来のTIG溶接においては、作
業に熟練を要し、また、作業効率が極めて低いという問
題がある。
【0004】一方、自動TIG溶接においては、使用す
るシールドガスを100Vol%のアルゴンからミック
スガスに変更することにより、溶接金属の溶け込み量を
増大させている。すなわち、自動TIG溶接では、アル
ゴン(Ar)95Vol%、水素(H2)5Vol%の
ミックスガスをシールドガスとして使用し、単層の溶接
パスにより、作業効率を向上させている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のTI
G溶接においては、大きなV型開先を加工し、また、溶
接棒を使用しなければならず、効率的な作業が望めな
い。一方、自動TIG溶接においては、単層の溶接パス
により、3mm程度の肉厚のパイプまでしか溶接できな
いのが実情である。
【0006】本発明は、前記の実情に鑑みなされたもの
であり、その目的は、パイプに対する前加工や溶接作業
が簡単であり、呼び径250A程度までのステンレス鋼
管を単層の溶接パスで溶接でき、しかも、良好な溶接品
質を得ることが出来るパイプのTIG溶接方法を提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係るパイプのTIG溶接方法は、パイプの
溶接端面を突合せて仮止めし、溶接端面に形成されたI
型開先またはY型開先に対して略垂直にトーチを対向さ
せ、トーチからシールドガスを噴射しつつアーク放電さ
せることにより、パイプの全周に亘って前記開先を溶接
するTIG溶接方法であって、前記シールドガスとし
て、アルゴンと水素とから成るミックスガス、または、
アルゴンとヘリウムと水素とから成るミックスガスを使
用し、ミックスガスにおける水素の濃度は、7〜20V
ol%に設定したことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明に係
るパイプのTIG溶接方法を説明する。図1は本発明の
パイプのTIG溶接方法が適用されたパイプの溶接作業
の説明図であって、パイプの溶接部を断面として示す正
面図である。図2は実施例1および比較例1におけるビ
ード部と母材との境界部での組織粒子の粗大化の状況を
示す図面代用写真である。
【0009】本発明に係るパイプのTIG溶接方法にお
いては、図1に示す様に、パイプ(1),(1)の溶接
端面を突合せて仮止めし、溶接端面に形成されたI型開
先(1A)またはY型開先(1B)に対して略垂直にト
ーチ(2)を対向させ、トーチ(2)からシールドガス
(G)を噴射しつつアーク放電(A)させることによ
り、パイプ(1),(1)の全周に亘って前記I型開先
(1A)またはY型開先(1B)を溶接する。
【0010】前記パイプ(1)としては、配管施工にお
いて標準的に使用されるオーステナイト系ステンレス鋼
管が挙げられる。本発明に好適なステンレス鋼管の呼び
径は15A〜250A程度であり、肉厚は2.1〜4.
0mm程度である。
【0011】肉厚が4mm以下のステンレス鋼管におい
ては、パイプ(1),(1)の溶接端面を切断面のまま
突合せ、その溶接端面を点付け溶接によって仮止めする
ことにより、図1の(a)に示す様に、パイプ(1),
(1)の溶接端面にI型開先(1A)を形成する。一
方、肉厚が4mmを超えるステンレス鋼管においては、
パイプ(1),(1)の溶接端面の外周にそれぞれ45
°程度の面取り加工を施し、その溶接端面を突合せて点
付け溶接することにより、図1の(b)に示す様に、パ
イプ(1),(1)の溶接端面にY型開先(1B)を形
成する。
【0012】前記トーチ(2)は、一般のTIG溶接に
使用されるトーチと同様の構成であり、母材としてのパ
イプ(1)との間にアーク放電(A)を発生させるタン
グステン電極(2A)と、アーク放電(A)の周囲にシ
ールドガス(G)を噴出するガスノズル(2B)とを備
えている。
【0013】前記トーチ(2)による溶接作業は、一般
のTIG溶接方法と異なり、溶接棒(溶加棒)を使用せ
ずに行う。その際、トーチ(2)は、パイプ(1)に対
して略垂直に支持し、そのタングステン電極(2A)の
先をI型開先(1A)またはY型開先(1B)に向け
る。
【0014】本発明のパイプのTIG溶接方法において
は、前記シールドガス(G)として、アルゴンと水素と
から成るミックスガス、または、アルゴンとヘリウムと
水素から成るミックスガスを使用する。ミックスガスに
おける水素の濃度は、7〜20Vol%に調整する。す
なわち、シールドガス(G)としては、例えば、水素が
7〜20Vol%であって、アルゴンが93〜80Vo
l%の2種のミックスガス、または、水素が7〜20V
ol%、ヘリウムが5〜20Vol%及びアルゴンが8
8〜60Vol%の3種のミックスガスを使用する。
【0015】シールドガス(G)における水素濃度は、
パイプのTIG溶接におけるアーク放電(A)の熱効率
に大きく影響し、水素濃度が上昇すると、溶着金属の理
想的な溶け込み量を得るのに必要な電流値が低下する。
例えば、シールドガス(G)がアルゴン100Vol%
である場合、必要なパルス電流値は170A程度、ベー
ス電流値は70A程度であるが、シールドガス(G)が
アルゴン85Vol%、水素15Vol%のミックスガ
スである場合、必要なパルス電流値は40A程度、ベー
ス電流値は30A程度に低下する。換言すれば、シール
ドガス(G)における水素濃度が上昇すると、同じ電流
値でも、アーク放電(A)の熱効率が上昇して溶着金属
の溶け込み量が増大する。従って、シールドガス(G)
における水素濃度は、7Vol%以上とするのが好まし
い。
【0016】一方、シールドガス(G)における水素濃
度は、パイプのTIG溶接におけるアーク放電(A)の
シール性に影響し、水素濃度が高すぎると、シールドガ
ス(G)は、比重が軽くなるため上方に拡散し、アーク
放電(A)のシール性が低下する。また、水素濃度が高
すぎると、アーク放電(A)の側面付近でシールドガス
(G)が燃焼し、溶接作業に悪影響を及ぼす。従って、
シールドガス(G)における水素濃度は、20Vol%
以下が好ましい。
【0017】本発明のパイプのTIG溶接方法において
は、パイプ(1),(1)の溶接端面に大きなV型開先
を加工する必要がなく、小さなY型開先(1B)を加工
するか、あるいは、パイプ(1),(1)の溶接端面を
単に突合せてI型開先(1A)を形成すればよい。従っ
て、パイプ(1),(1)に対する前加工が簡単であ
る。
【0018】また、パイプ(1),(1)のI型開先
(1A)あるいはY型開先(1B)の溶接作業に当って
は、溶接棒(溶加棒)を使用しないため、溶接作業自体
も簡単である。従って、特別な熟練を要することなく、
容易に且つ短時間で効率的に溶接作業を進めることが出
来る。
【0019】そして、本発明のパイプのTIG溶接方法
においては、シールドガス(G)として、7〜20Vo
l%の水素から成るミックスガスを使用するため、アー
ク放電(A)の熱効率が上昇し、溶着金属の溶け込み量
が増大する。その結果、小さなY型開先(1B)やI型
開先(1A)によっても、呼び径250A程度までのス
テンレス鋼管を単層の溶接パスで容易に溶接できる。
【0020】また、単層の溶接パスにより、パイプ
(1),(1)に対する総入熱量を低減できるため、溶
着部の組織の粗大化を抑制でき、かつ、溶着部の残留応
力を低減できる。さらに、溶着部のビード幅も狭くする
ことが出来る。しかも、本発明のパイプのTIG溶接方
法においては、シールドガス(G)の水素濃度が20V
ol%以下に設定されているため、アーク放電(A)の
シール性の低下およびシールドガス(G)の燃焼という
問題がなく、良好な状態で溶接作業を行うことが出来
る。
【0021】
【実施例】[実施例1]本発明のパイプのTIG溶接方
法により、図1の(a)に示す状態で、パイプ(1),
(1)のI型開先(1A)を単層パスにより全周に亘っ
て溶接した。パイプ(1)としては、呼び径125A
(肉厚3.4mm)のオーステナイト系ステンレス鋼管
を使用した。シールドガス(G)としては、水素10V
ol%、アルゴン90Vol%のミックスガスを使用し
た。トーチ(2)のベース電流は35A、パルス電流は
70Aに設定した。そして、ビード部の断面幅を計測
し、ビード部の外観を観察した。また、ビード部と母材
との境界部の断面拡大写真を撮影し、組織粒子の粗大化
の状態を観察した。
【0022】その結果、ビード部の幅は最大3mmであ
り、十分に細いことが確認された。また、表ビード部
は、盛上りの少ない良好な外観を呈し、裏波部の外観も
良好であることが確認された。さらに、境界部の組織粒
子の大きさは、図2の(a)に示す様に、母材部分の組
織粒子の大きさと略同じであり、組織粒子の粗大化が殆
ど発生していないことが判明した。
【0023】[比較例1]実施例1と同じパイプを準備
し、従来のパイプのTIG溶接方法により、パイプのV
型開先を2層パスにより全周に亘って溶接した。V型開
先は60°に設定し、3mm程度のルートギャップを形
成した。シールドガスとしては、100Vol%のアル
ゴンを使用した。トーチのベース電流は70A、パルス
電流は170Aに設定した。そして、実施例1と同様
に、ビード部の断面幅を計測し、ビード部の外観を観察
した。また、ビード部と母材との境界部における組織粒
子の粗大化の状況を観察した。
【0024】その結果、ビード部の幅は最大6mmであ
り、また、表ビード部は、盛上りの大きな外観を呈して
いた。さらに、境界部の組織粒子の大きさは、図2の
(b)に示す様に、母材部分の組織粒子に較べて粗大化
していることが判明した。
【0025】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係るパイプ
のTIG溶接方法によれば、パイプの溶接端面に大きな
V型開先を加工する必要がなく、小さなY型開先の加工
あるいはパイプの溶接端面を単に突合せただけのI型開
先により溶接でき、パイプに対する前加工が簡単であ
る。また、溶接作業に当っては、溶接棒(溶加棒)を使
用しないため、溶接作業も簡単である。従って、特別な
熟練を要することなく、容易に且つ短時間で効率的に溶
接作業を進めることが出来る。
【0026】特に、本発明のパイプのTIG溶接方法に
よれば、シールドガスとして、7〜20Vol%の水素
から成るミックスガスを使用するため、アーク放電の熱
効率が上昇し、溶着金属の溶け込み量を増大させること
が出来る。その結果、小さなY型開先やI型開先によっ
ても、呼び径250A程度までのステンレス鋼管を単層
の溶接パスで容易に溶接できる。また、パイプに対する
総入熱量を低減できるため、溶着部の組織の粗大化を抑
制でき、溶着部の残留応力を低減でき、しかも、溶着部
のビード幅も狭くすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るパイプのTIG溶接方法が適用さ
れたパイプの溶接作業の説明図であって、パイプの溶接
部を断面として示す正面図である。
【図2】実施例1および比較例1におけるビード部と母
材との境界部での組織粒子の粗大化の状況を示す図面代
用写真である。
【符号の説明】
1 :パイプ 1A:I型開先 1B:Y型開先 2 :トーチ 2A:タングステン電極 2B:ガスノズル A :アーク放電 G :シールドガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4E001 AA03 BB06 BB07 CA03 CC03 DA01 DD02 DD03 DD06 DF03 DF05 DF06 EA08 4E081 AA14 BA03 BA19 BA27 BB15 CA07 CA11 DA02 DA05 DA11 DA18 DA39 FA01

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パイプの溶接端面を突合せて仮止めし、
    溶接端面に形成されたI型開先またはY型開先に対して
    略垂直にトーチを対向させ、トーチからシールドガスを
    噴射しつつアーク放電させることにより、パイプの全周
    に亘って前記開先を溶接するTIG溶接方法であって、
    前記シールドガスとして、アルゴンと水素とから成るミ
    ックスガス、または、アルゴンとヘリウムと水素とから
    成るミックスガスを使用し、かつ、ミックスガスにおけ
    る水素の濃度を7〜20Vol%に調整することを特徴
    とするパイプのTIG溶接方法。
JP10369759A 1998-12-25 1998-12-25 パイプのtig溶接方法 Withdrawn JP2000190076A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101207682B1 (ko) * 2010-12-28 2012-12-03 주식회사 포스코 고강도 오스테나이트계 가스실드아크용접 강관 및 그 제조방법
CN103357991A (zh) * 2013-06-28 2013-10-23 江苏中核利柏特股份有限公司 铝材工艺管道水平固定焊接工艺
CN105252117A (zh) * 2015-11-11 2016-01-20 江苏中核利柏特股份有限公司 一种镍合金工艺管道手工钨极氩弧焊焊接工艺
JP2017213588A (ja) * 2016-06-01 2017-12-07 新日鐵住金株式会社 オーステナイト系ステンレス鋼溶接継手の製造方法

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Effective date: 20060307