JP2014073523A - サブマージアーク溶接方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上面側から仮付け溶接を行なった後に、2個以上の電極を使用するサブマージアーク溶接にて、第1電極のワイヤ径を2.4〜3.2mmかつ溶接電流を1000A以上として下面側の溶接を行ない、さらに2個以上の電極を使用するサブマージアーク溶接にて、第1電極のワイヤ径を4.0〜6.4mmとして上面側の溶接を行なう。
【選択図】図1
Description
鋼板の両面一層盛り溶接では、下面側の溶接金属と上面側の溶接金属が十分に重なり、未溶融部が生じないように、溶込み深さを確保する必要があるので、1000A以上の大電流を供給して溶接を行なうのが一般的である(たとえば特許文献1、2)。
しかしながら電流や電圧を増加すると、溶接入熱の増大を招き、溶接熱影響部の靭性が劣化するという問題が生じる。このような問題に対して、溶接熱影響部の靭性を向上するために、鋼板の特性を改善する技術(たとえば特許文献3、4、5)、溶接施工にて細径ワイヤを使用する技術(たとえば特許文献6、7)、ビード形状を制御する技術(たとえば特許文献8、9)等が検討されている。
すなわち本発明は、板厚30mm以上の鋼板の突き合わせ溶接において、上面側から仮付け溶接を行なった後に、2個以上の電極を使用するサブマージアーク溶接にて、第1電極のワイヤ径を2.4〜3.2mmかつ溶接電流を1000A以上として下面側の溶接を行ない、さらに2個以上の電極を使用するサブマージアーク溶接にて、第1電極のワイヤ径を4.0〜6.4mmとして上面側の溶接を行なうサブマージアーク溶接方法である。
Q≦1.3×t1.37 ・・・(1)
0.70≦I2/I1≦0.95 ・・・(2)
なお、ここでは、溶接する鋼板の両面のうち、仮付け溶接を行なう側の面を上面、その上面に対向する面を下面と記す。また、2個以上の電極を各々区別するために、溶接進行方向の先頭に配置される電極を第1電極とし、それ以降の電極を順に第2電極、第3電極等とする。
まず、図3に示すように、鋼板1の端部に開先を加工する。図1中のtは鋼板1の板厚(mm)、αとβは開先角度(°)、UとVは開先深さ(mm)である。
本発明は、板厚tが30mm以上の鋼板に適用するものとする。板厚が30mm未満の鋼板は、従来の溶接方法で形成された溶接熱影響部の靭性の評価に大きな問題はなかったので、上記したような本発明の効果は小さい。一方、板厚が45mmを超えると、両面一層盛り溶接が困難になることがある。したがって、鋼板の板厚tは30〜45mmの範囲内が好ましい。
開先を加工して突き合わせた鋼板の片面側から、開先の仮付け溶接を行なう。以下では、仮付け溶接を行なう側の面を上面、その上面に対向する面を下面と記す。
次に、下面側のサブマージアーク溶接を1パスで行ない、図1に示すような下面側溶接金属2を形成する。図1中の4は、下面側の溶融境界線である。多層、多パス溶接では、能率低下の問題が生じる。
第2電極以降のワイヤ径は、特に限定しない。ただし、ワイヤ径を3.2mm以上とすれば、安定して溶接を行なうことができるので好ましい。より好ましくは3.2〜4.8mmである。
第2電極以降の溶接電流は、特に限定しない。ただし第2電極の溶接電流をI2(A)として、I2/I1が(2)式を満足することが好ましい。I2/I1が0.70未満では、溶接が安定せず、その結果、ビード幅が不安定になり、下面側溶接金属2や溶融境界線4の形状を制御し難くなることがある。一方、0.95を超えると、余盛り高さが大きくなり、下面側溶接金属2や溶融境界線4の形状を制御し難くなることがある。
0.70≦I2/I1≦0.95 ・・・(2)
このようにして下面側の溶接を行なうことによって、角度θ2の大きい下面側溶接金属2を形成することができる。しかし細径ワイヤを使用することによって、下面側溶接金属2の最深奥部にスラグ巻き込みが発生することがある。
上面側の溶接は、2個以上の電極を用いて行なう。電極が1個で溶接を行なうと、溶接速度の向上が期待できないからである。電極は5個以下が好ましいが、その理由は上記と同じである。
第2電極以降のワイヤ径は、特に限定しない。
Q≦1.3×t1.37 ・・・(1)
t1.37≦Q≦1.3×t1.37 ・・・(3)
以上に説明した通り、本発明によれば、溶接熱影響部の靭性を向上することができる。しかも、下面側溶接金属の溶融境界線を傾けることができるので、図4に示すように、シャルピー衝撃試験片を採取した場合に、試験片のノッチが下面側の溶融境界線と交差するようになる。また、下面側と上面側の溶融境界線の交点近傍では、上面側の溶融境界線も傾いているので、試験片のノッチと交差する。その結果、試験片の採取位置の変動や溶融境界線の形状の変化が靭性の評価に及ぼす影響を大幅に抑えることができ、安定した靭性が得られる。
さらにX線撮影によって、溶接金属のスラグ巻き込みの有無、溶込み不良の有無を調査した。その結果を表7に示す。
シャルピー衝撃試験片は、JIS規格Z3111に規定する4号試験片として、各溶接継手から20個ずつ(すなわち各溶接記号ごとに100個ずつ)採取した。シャルピー衝撃試験片は、ノッチが板厚方向に平行となり、かつ溶融境界線の交点を含む面(鋼板1表面に平行な面)が試験片の板厚方向中央となるように採取した。そのノッチの位置は、ノッチ底における溶接金属と溶接熱影響部の比率が50%ずつとなる位置とした。
断面マクロ試験片は、各溶接継手から3個ずつ(すなわち各溶接記号ごとに15個ずつ)採取した。それぞれの断面マクロ試験片から余盛り高さ(mm)を測定した結果を表7に示す。なお、表7中の余盛り高さは、各溶接記号ごとに15個の試験片の測定値の平均値を示す。
2 下面側溶接金属
3 上面側溶接金属
4 下面側の溶融境界線
5 上面側の溶融境界線
6 試験片採取位置
Claims (3)
- 板厚30mm以上の鋼板の突き合わせ溶接において、上面側から仮付け溶接を行なった後に、2個以上の電極を使用するサブマージアーク溶接にて、第1電極のワイヤ径を2.4〜3.2mmかつ溶接電流を1000A以上として下面側の溶接を行ない、さらに2個以上の電極を使用するサブマージアーク溶接にて、第1電極のワイヤ径を4.0〜6.4mmとして上面側の溶接を行なうことを特徴とするサブマージアーク溶接方法。
- 前記鋼板の下面側の溶接入熱と上面側の溶接入熱との全電極の合計入熱をQ(kJ/cm)とし、該合計入熱Qが前記鋼板の板厚t(mm)に対して下記の(1)式を満足することを特徴とする請求項1に記載のサブマージアーク溶接方法。
Q≦1.3×t1.37 ・・・(1) - 前記鋼板の下面側の溶接を、第1電極の溶接電流I1(A)と第2電極の溶接電流I2(A)とが下記の(2)式を満足するように行なうことを特徴とする請求項1または2に記載のサブマージアーク溶接方法。
0.70≦I2/I1≦0.95 ・・・(2)
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