JP2001038472A - ステンレスクラッド鋼板の溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】一方向から溶接作業をすればよく、しかも合わ
せ材側に良好な最終ビードを形成できるステンレスクラ
ッド鋼板の溶接方法を提供する。 【解決手段】２枚のステンレスクラッド鋼板１０１，１
０２の母材１１１，１２１と接触し且つ開先１０３の母
材側の開口部を塞ぐ裏当材１００を２枚のステンレスク
ラッド鋼板間に形成される開先１０３に対応するように
配置する。次に、ガスシールドアーク溶接により２枚の
ステンレスクラッド鋼板の母材１１１，１２１を溶接す
る。その後サブマージアーク溶接により２枚のステンレ
スクラッド鋼板の合わせ材１１２，１２２を溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステンレスクラッ
ド鋼板の溶接方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ケミカルタンカに搭載されるタンクのよ
うに腐食性の高い液体を貯蔵する構造物は、炭素鋼から
なる母材にステンレス鋼からなる合わせ材が積層されて
なるステンレスクラッド鋼板を溶接して製造されてい
る。図３を用いて従来のステンレスクラッド鋼板の溶接
方法を説明する。図３において、１及び２は炭素鋼から
なる母材１１，２１にステンレス鋼からなる合わせ材１
２，２２が積層されてなるステンレスクラッド鋼板であ
る。従来の方法では、図３（Ａ）に示すように、２枚の
ステンレスクラッド鋼板１，２として、合わせ材１２，
２２側の端部にはルート間隔を開けないようにして突合
せ部を形成し、合わせ材１２，２２側から母材１１，２
１側に向かうに従って間隔が広がる形状の開先３を形成
できるものを用意する。そして母材１１，２１が上側に
位置し且つ前述の形状の開先３を形成するように２枚の
ステンレスクラッド鋼板１，２を並べる。次に母材１
１，２１側からガスシールドアーク溶接やサブマージア
ーク溶接及びこれらの組合せの溶接を１回または複数回
実施して開先３を埋めるようにビード４を形成する。そ
の後２枚のステンレスクラッド鋼板１，２を裏返して、
図３（Ｂ）に示す状態にし、合わせ材１２，２２側から
ガウジング（カーボン電極を用いてアークを出し、その
アークで合わせ材１２，２２を部分的に溶融させて、溶
融物を吹き飛ばす作業）を行って開先５を形成する。次
に，開先５に対してガスシールドアーク溶接を１回また
は複数回実施してビード６，７を形成して，溶接を完了
していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ケミカルタンカーのタ
ンクを製造するために用いられる１枚のステンレスクラ
ッド鋼板の重量は、数トンある。そのため従来のよう
に、表と裏から溶接を行う方法では、クレーンを使用し
て鋼板の裏返し作業を行わなければならず、作業時間が
長くなるだけでなく、溶接コストがかなり嵩む問題があ
った。

【０００４】本発明の目的は、一方向から溶接作業をす
ればよく、しかも合わせ材側に良好な最終ビードを形成
できるステンレスクラッド鋼板の溶接方法を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、炭素鋼からな
る母材にステンレス鋼からなる合わせ材が積層されてな
る２枚のステンレスクラッド鋼板をアーク溶接法により
溶接する方法を対象とする。まず本発明では、２枚のス
テンレスクラッド鋼板として、母材側にルート間隔を開
け且つ母材側から合わせ材側に向かうに従って間隔が広
がる形状の開先を形成できるものを用意する。そして、
前記開先を形成するように２枚のステンレスクラッド鋼
板を並べる。その際に、２枚のステンレスクラッド鋼板
の母材と接触し且つ開先の母材側の開口部を塞ぐ裏当材
を２枚のステンレスクラッド鋼板間に形成される開先に
対応するように配置する。次に、ガスシールドアーク溶
接により２枚のステンレスクラッド鋼板の母材を溶接す
る。ガスシールドアーク溶接の回数は、母材の厚みによ
って１回の場合もあれば、２回以上の複数回の場合もあ
る。ガスシールドアーク溶接では、母材を完全に溶接し
ても良いが，一部母材が溶接されない部分が残ってもよ
い。また例えば異材溶接用ワイヤを用いれば309 MoLの
ようなガスシールドアーク溶接により合わせ材の一部が
溶接されてもよいのは勿論である。その後サブマージア
ーク溶接により２枚のステンレスクラッド鋼板の合わせ
材を溶接する。良好な最終ビードを得るためには、サブ
マージアーク溶接を１回実施して、最終ビードを１層構
造にするのが好ましい。

【０００６】本発明によれば、裏当材を用いることによ
り、一方向からの溶接作業により、２枚のステンレスク
ラッド鋼板の溶接を行えるので、溶接作業の途中でクレ
ーン操作を必要とすることがなく、溶接コストを大幅に
下げることができる。またガスシールドアーク溶接は，
サブマージアーク溶接と比べて，入熱が小さく、また溶
着速度が大きく、能率的であるため、母材をガスシール
ドアーク溶接により溶接すると、溶接コストを下げるこ
とができる。しかしながらガスシールドアーク溶接は，
サブマージアーク溶接と比べてスパッタの発生量が多
く、１回の溶接で大きなビードを形成するこはできな
い。そのためガスシールドアーク溶接により合わせ材側
に形成される最終ビードを形成すると、最終ビードの外
観が悪くなる（すなわち滑らかなビードが得られず）、
それが腐食の発生原因となる場合がある。本発明では、
合わせ材側の最終ビードをサブマージアーク溶接により
形成するため、良質な最終ビードを得ることができる。
特に１回のサブマージアーク溶接により最終ビードを形
成すると表面側に複数のビードの重なり部分が形成され
ないため、最良のビードを得ることができる。

【０００７】ガスシールドアーク溶接では、スパッタを
少なくするためにフラックス入り溶接ワイヤを用いるこ
とが好ましい。ただしフラックスが入っていないソリッ
ド溶接ワイヤを用いても、本発明のようにガスシールド
アーク溶接により最終ビードを形成しなければ、特に大
きな問題は生じない。

【０００８】ステンレスクラッド鋼板の合わせ材の板厚
が５ｍｍ以下で、全体の板厚が９ｍｍ以上１７ｍｍ以下
の場合における好ましい開先の形状は、開先角度が３０
°以上６０°以下で、ルート間隔が２ｍｍ以上１０ｍｍ
以下で、ルートフェイスが０または３ｍｍ以下である開
先の形状である。開先角度が３０°より小さくなると、
裏波ビードの出方が悪くなり、また融合不良等の欠陥が
発生しやすくなる。開先角度が６０°より大きくなる
と、溶接する量（溶着量）が増加し、能率が著しく悪く
なる。またルート間隔が２ｍｍより小さいと、安定した
裏波ビードが得られず、ルート間隔が１０ｍｍより大き
くなると、安定した裏波ビードが得られないとともに、
溶着量が増加して溶接能率が悪くなる。ルートフェイス
が３ｍｍを超えると、この場合にも安定した裏波ビード
が得られなくなり、融合不良等の欠陥が発生する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明のステンレスクラッド
鋼板の溶接方法の実施の形態の一例を詳細に説明する。
図１(Ａ)及び（Ｂ）は、本発明のステンレスクラッド鋼
板の溶接方法を実施する場合の工程の一部を示す図であ
る。これらの図において、１０１及び１０２は、炭素鋼
からなる母材１１１，１２１にステンレス鋼からなる合
わせ材１１２，１２２が積層されてなる２枚のステンレ
スクラッド鋼板である。２枚のステンレスクラッド鋼板
１０１，１０２の開先１０３を形成する端部の形状は、
開先１０３が母材１１１，１２１側にルート間隔Ｒを開
け且つ母材１１１，１２１側から合わせ材１１２，１２
２側に向かうに従って間隔が広がる形状の開先１０３を
形成できる形状にする。なお図１の例ではルートフェイ
スは０である。

【００１０】溶接を行う場合には、まず最初に開先１０
３を形成するように２枚のステンレスクラッド鋼板１０
１，１０２を並べる。その際に、２枚のステンレスクラ
ッド鋼板１０１，１０２の母材１１１，１２１と接触し
且つ開先１０３の母材１１１，１２１側の開口部を塞ぐ
裏当材１００を２枚のステンレスクラッド鋼板１０１，
１０２間に形成される開先１０３に対応するように配置
する。裏当材１００には良好な裏波ビードを形成するビ
ード形成用凹部１００ａが形成されている。

【００１１】次に、ガスシールドアーク溶接によりフラ
ックス入り溶接用ワイヤを用いて開先１０３の開口部側
から２枚のステンレスクラッド鋼板１０１，１０２の母
材１１１，１２１を溶接する。ガスシールドアーク溶接
の回数は、母材の厚みによって１回の場合もあれば、２
回以上の複数回の場合もある。このガスシールドアーク
溶接では、母材１１１，１２１を完全に溶接しても良い
が，図１(A)に示すように一部母材１１１，１２１が溶
接されない部分を残すようにするのが好ましい。シール
ドガスとしては炭酸ガスを用いる。

【００１２】その後サブマージアーク溶接により２枚の
ステンレスクラッド鋼板１０１，１０２の合わせ材１１
２，１２２を溶接する。この例のように母材１１１，１
２１の一部が溶接されずに残っている場合には、母材１
１１，１２１も合わせてサブマージアーク溶接により溶
接する。良好な最終ビード１０６を得るためには、この
例のようにサブマージアーク溶接を１回実施して、最終
ビード１０６を１層構造にするのが好ましい。

【００１３】本発明の方法を用いて以下の実施例１乃至
３の溶接を行った。

【００１４】［実施例１］ステンレスクラッド鋼板とし
て，下記の表１に示された板厚１１．５ｍｍのSUS316L
クラッド鋼を用いた。

【００１５】

【表１】 開先条件は、開先角度が４５°で、ルート間隔が６ｍｍ
で、ルートフェイスは０であった。

【００１６】そしてガスシールドアーク溶接で用いた溶
接用ワイヤは、日本ウエルディング・ロッド株式会社が
WEL FCW H309MoLの製品名で販売する直径が１．４φ
の溶接用ワイヤを用いた。この溶接用ワイヤの全溶着金
属の化学成分は、下記の表２に示す通りである。

【００１７】

【表２】 溶接条件は，溶接電流が３００Ａ、アーク電圧が３２
Ｖ、溶接速度が２００ｍｍ／ｍｉｎであった。シールド
ガスとしては炭酸ガスを用い、炭酸ガスの供給量は２０
リットル／ｍｉｎであった。

【００１８】そしてサブマージアーク溶接に用いた溶接
用ワイヤは、日本ウエルディング・ロッド株式会社がWE
L SUB ３１６Lの製品名で販売する直径が４．０φの
サブマージアーク溶接用ワイヤを用いた。この溶接用ワ
イヤの化学成分は、下記の表３に示す通りである。

【００１９】

【表３】 なおこの実施例では、フラックスとして日本ウエルディ
ング・ロッド株式会社がWEL SUB F−６の製品名で販
売するフラックスを用いた。溶接条件は、溶接電流が５
７０Ａ、アーク電圧が３２Ｖ、溶接速度が２８０ｍｍ／
ｍｉｎで、パス間温度が１５０℃未満であった。

【００２０】［実施例２］ステンレスクラッド鋼板とし
て，上記表１に示された板厚１３．５ｍｍのSUS316Lク
ラッド鋼を用いた。

【００２１】開先条件は、開先角度が４５°で、ルート
間隔が６ｍｍで、ルートフェイスは０であった。

【００２２】そしてガスシールドアーク溶接で用いた溶
接用ワイヤは、日鉄溶接工業株式会社がSF−１の製品名
で販売する直径が１．４φの炭素鋼溶接ワイヤを用い
た。そして溶接条件は，溶接電流が３００Ａ、アーク電
圧が３２Ｖ、溶接速度が１５０ｍｍ／ｍｉｎであった。
シールドガスとしては炭酸ガスを用い、炭酸ガスの供給
量は２０リットル／ｍｉｎであった。

【００２３】サブマージアーク溶接に用いた溶接用ワイ
ヤは、日本ウエルディング・ロッド株式会社がWEL SUB
３１６ULCの製品名で販売する直径が４．０φのサブ
マージアーク溶接用ワイヤを用いた。この溶接用ワイヤ
の化学成分は、上記の表３に示す通りである。なおこの
実施例では、フラックスとして日本ウエルディング・ロ
ッド株式会社がWEL SUB F−６ＭOの製品名で販売する
フラックスを用いた。溶接条件は、溶接電流が５００
Ａ、アーク電圧が３２Ｖ、溶接速度が２００ｍｍ／ｍｉ
ｎで、パス間温度が１５０℃未満であった。

【００２４】［実施例３］ステンレスクラッド鋼板とし
て，上記表１に示された板厚１１．５ｍｍのSUS316Lク
ラッド鋼を用いた。開先条件は、開先角度が４５°で、
ルート間隔が３ｍｍで、ルートフェイスは０であった。

【００２５】そしてガスシールドアーク溶接で用いた溶
接用ワイヤは、日本ウエルディング・ロッド株式会社が
WEL FCW H309MoLの製品名で販売する直径が１．４φ
の溶接用ワイヤを用いた。シールドガスとしては炭酸ガ
スを用い、炭酸ガスの供給量は２０リットル／ｍｉｎで
あった。そして溶接条件は，溶接電流が３００Ａ、アー
ク電圧が３５Ｖ、溶接速度が３００ｍｍ／ｍｉｎであっ
た。

【００２６】サブマージアーク溶接に用いた溶接用ワイ
ヤは、日本ウエルディング・ロッド株式会社がWEL SUB
３１６Lの製品名で販売する直径が４．０φのサブマ
ージアーク溶接用ワイヤを用いた。この溶接用ワイヤの
化学成分は、上記の表３に示す通りである。なおこの実
施例では、フラックスとして日本ウエルディング・ロッ
ド株式会社がWEL SUB F−６の製品名で販売するフラ
ックスを用いた。溶接条件は、溶接電流が５００Ａ、ア
ーク電圧が３０Ｖ、溶接速度が３００ｍｍ／ｍｉｎで、
パス間温度が１５０℃未満であった。

【００２７】上記の上記実施例１乃至３により溶接した
溶接部について、JIS Z ３１０６に従ってＸ線透過試
験を行ったところ、欠陥の個数は０個であり、判定結果
は１級であった。また上記実施例１乃至３により溶接し
た溶接部について、JIS Z３１２２に従って曲げ試験を
行ったところ、曲げ前の欠陥が無欠陥で、曲げ後の欠陥
も無欠陥であることが確認された。この試験は、従来の
方法により溶接したものと同じであり、本発明の方法に
よっても従来の方法と同様の溶接品質が得られることが
確認された。

【００２８】図２は、本発明の溶接方法を実施する場合
に用いることができる、ルートフェースを備えた開先の
形状の一例を示している。図２において、ＲＦがルート
フェイスであり、θが開先角度であり、Ｒがルート間隔
である。本発明をこのようなルートフェースを設けた開
先を用いる場合に実施しても前述の実施の形態と同様の
効果を得ることができる。

【００２９】ステンレスクラッド鋼板１０１，１０２の
合わせ材の板厚が５ｍｍ以下で、全体の板厚が９ｍｍ以
上１７ｍｍ以下の場合における好ましい開先の形状は、
開先角度が３０°以上６０°以下で、ルート間隔が２ｍ
ｍ以上１０ｍｍ以下で、ルートフェイスが０または３ｍ
ｍ以下である開先の形状である。開先角度が３０°より
小さくなると、裏波ビードの出方が悪くなり、また融合
不良等の欠陥が発生しやすくなる。開先角度が６０°よ
り大きくなると、溶接する量（溶着量）が増加し、能率
が著しく悪くなる。またルート間隔が２ｍｍより小さい
と、安定した裏波ビードが得られず、ルート間隔が１０
ｍｍより大きくなると、安定した裏波ビードが得られな
いとともに、溶着量が増加して溶接能率が悪くなる。ル
ートフェイスが３ｍｍを超えると、この場合にも安定し
た裏波ビードが得られなくなり、融合不良等の欠陥が発
生する。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、裏当材を用いることに
より、一方向からの溶接作業により、２枚のステンレス
クラッド鋼板の溶接を行えるので、溶接作業の途中でク
レーン操作を必要とすることがなく、溶接コストを大幅
に下げることができる。

【００３１】また本発明では、合わせ材側の最終ビード
をサブマージアーク溶接により形成するため、良質な最
終ビードを得ることができる。特に１回のサブマージア
ーク溶接により最終ビードを形成すると表面側に複数の
ビードの重なり部分が形成されないため、最良のビード
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(Ａ)及び（Ｂ）は、本発明のステンレスクラッ
ド鋼板の溶接方法を実施する場合の工程の一部を示す図
である。

【図２】開先形状の説明に用いる図である。

【図３】（Ａ）乃至（Ｃ）は、従来の溶接方法の工程の
一部をそれぞれ示す図である。

【符号の説明】

１，２，１０１，１０２ ステンレスクラッド鋼板 １１，２１，１１１，１２１ 母材 １２，２２，１１２，１２２ 合わせ材 ３，１０３ 開先 １００ 裏当材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 正 静岡県浜北市中瀬7800番地 日本ウエルデ ィング・ロッド株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB06 CA03 CC01 DB03 DF05 DF09 EA09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭素鋼からなる母材にステンレス鋼から
   なる合わせ材が積層されてなる２枚のステンレスクラッ
   ド鋼板をアーク溶接法により溶接する方法であって、 前記２枚のステンレスクラッド鋼板として、前記母材側
   にルート間隔を開け且つ前記母材側から前記合わせ材側
   に向かうに従って間隔が広がる形状の開先を形成できる
   ものを用意して、前記開先を形成するように前記２枚の
   ステンレスクラッド鋼板を並べ、前記２枚のステンレス
   クラッド鋼板の前記母材と接触し且つ前記開先の前記母
   材側の開口部を塞ぐ裏当材を前記２枚のステンレスクラ
   ッド鋼板に対して配置し、 ガスシールドアーク溶接により前記２枚のステンレスク
   ラッド鋼板の前記母材を溶接し、 その後サブマージアーク溶接により前記２枚のステンレ
   スクラッド鋼板の前記合わせ材を溶接することを特徴と
   するステンレスクラッド鋼板の溶接方法。
2. 【請求項２】 前記サブマージアーク溶接では１層のビ
   ードを形成することを特徴とする請求項１に記載のステ
   ンレスクラッド鋼板の溶接方法。
3. 【請求項３】 前記ガスシールドアーク溶接では、フラ
   ックス入り溶接ワイヤを用いることを特徴とする請求項
   １または２に記載のステンレスクラッド鋼板の溶接方
   法。
4. 【請求項４】 前記ステンレスクラッド鋼板の前記合わ
   せ材の板厚が５ｍｍ以下で、全体の板厚が９ｍｍ以上１
   ７ｍｍ以下の場合における前記開先の形状は、開先角度
   が３０°以上６０°以下で、ルート間隔が２mm以上１０
   ｍｍ以下で、ルートフェイスが０または３ｍｍ以下であ
   ることを特徴とする請求項１に記載のステンレスクラッ
   ド鋼板の溶接方法。