JP3496031B2 - 超高純度ガス供給系配管の溶接方法 - Google Patents
超高純度ガス供給系配管の溶接方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造プラント等
の超高純度ガス供給系配管の溶接方法の改良に関するも
のである。
の超高純度ガス供給系配管の溶接方法の改良に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造プラントの様な超高純度ガス
を使用するプラントに於いては、一般に電解研摩を施し
たステンレスパイプ（ＳＵＳ３１６Ｌ）を用いてガス供
給系配管が構成されており、且つステンレスパイプの接
続には特殊な構造の所謂コニオン型継手（嵌合型の非溶
接継手）が多く使用されている。しかし、非溶接継手に
はガス漏洩の起生、ガス置換性の低下及び配管設備費の
高騰等の問題が内存する。そのため、この種の超高純度
ガス系配管に於いても、溶接によるパイプの接続が採用
されつつあり、所謂ＴＩＧ溶接法による自動突き合わせ
溶接や特殊な溶接継手（例えば溶接カラー等）を用いた
自動溶接法が開発されている。
を使用するプラントに於いては、一般に電解研摩を施し
たステンレスパイプ（ＳＵＳ３１６Ｌ）を用いてガス供
給系配管が構成されており、且つステンレスパイプの接
続には特殊な構造の所謂コニオン型継手（嵌合型の非溶
接継手）が多く使用されている。しかし、非溶接継手に
はガス漏洩の起生、ガス置換性の低下及び配管設備費の
高騰等の問題が内存する。そのため、この種の超高純度
ガス系配管に於いても、溶接によるパイプの接続が採用
されつつあり、所謂ＴＩＧ溶接法による自動突き合わせ
溶接や特殊な溶接継手（例えば溶接カラー等）を用いた
自動溶接法が開発されている。
【０００３】而して、超高純度ガス系配管の溶接に於い
ては、溶接部の機械的強度が問題になることは勿論であ
るが、この他に（イ）溶接部が管路の汚損源即ち所謂パ
ーティクルの発生源にならないこと、（ロ）溶接部の内
表面が凹突の少ない平担性を有し、耐食性を高めるため
の不動態膜を溶接部内表面に容易に形成できること、等
が要求される。
ては、溶接部の機械的強度が問題になることは勿論であ
るが、この他に（イ）溶接部が管路の汚損源即ち所謂パ
ーティクルの発生源にならないこと、（ロ）溶接部の内
表面が凹突の少ない平担性を有し、耐食性を高めるため
の不動態膜を溶接部内表面に容易に形成できること、等
が要求される。
【０００４】一方、本願発明者等は先に、前記（イ）及
び（ロ）の如き問題を解決する溶接方法として、溶接す
べき管内へアルゴンガス等のバックシールドガスを供給
し、このバックシールドガスによって溶接部の内圧を調
整することにより、溶接部からのパーティクルの発生を
ほぼ完全に防止できるようにした技術を開発し、特願平
３−２１６１５８号としてこれを公開している。
び（ロ）の如き問題を解決する溶接方法として、溶接す
べき管内へアルゴンガス等のバックシールドガスを供給
し、このバックシールドガスによって溶接部の内圧を調
整することにより、溶接部からのパーティクルの発生を
ほぼ完全に防止できるようにした技術を開発し、特願平
３−２１６１５８号としてこれを公開している。
【０００５】即ち、前記溶接方法は、溶接すべき一方の
ステンレス管の先端を開放すると共に他方のステンレス
管の先端側より内方へ向けてバックシールドガスを放出
し、当該バックシールドガスの流量を調整することによ
り両ステンレス管の内圧を所定の圧力値に上昇せしめた
状態で、両者の開先き部をアークガスを放出しつつ溶接
することを特徴とするものであり、粒子径が０．１μｍ
以上の発生パーティクル数を数十個以下に低減すること
が出来ると云う優れた実用的効用を奏するものである。
尚、バックシールドガスを用いない従来法による溶接の
場合には、溶接部から数千個のパーティクルが管内へ侵
入することになる。
ステンレス管の先端を開放すると共に他方のステンレス
管の先端側より内方へ向けてバックシールドガスを放出
し、当該バックシールドガスの流量を調整することによ
り両ステンレス管の内圧を所定の圧力値に上昇せしめた
状態で、両者の開先き部をアークガスを放出しつつ溶接
することを特徴とするものであり、粒子径が０．１μｍ
以上の発生パーティクル数を数十個以下に低減すること
が出来ると云う優れた実用的効用を奏するものである。
尚、バックシールドガスを用いない従来法による溶接の
場合には、溶接部から数千個のパーティクルが管内へ侵
入することになる。
【０００６】しかし、前記先願に係る溶接方法に於いて
は、高純度のバックシールドガスを管内へ一定の流量で
流通させることにより、管内圧力を設定値に保持する必
要があり、管内のガス圧を設定値に保持できないような
場合には、管内へ侵入するパーティクル数が大幅に増加
する。
は、高純度のバックシールドガスを管内へ一定の流量で
流通させることにより、管内圧力を設定値に保持する必
要があり、管内のガス圧を設定値に保持できないような
場合には、管内へ侵入するパーティクル数が大幅に増加
する。
【０００７】そのため、例えば半導体製造装置の近傍で
溶接を行う場合には、バックシールドガスによる管内圧
力の上昇が制約されたり、或いはバックシールドガスの
大量排出が制約されるような場合には、管内へ侵入する
パーティクル数を十分な引き下げが困難となり、現実に
は前記先願に係る溶接方法を適用できないと云う問題が
ある。
溶接を行う場合には、バックシールドガスによる管内圧
力の上昇が制約されたり、或いはバックシールドガスの
大量排出が制約されるような場合には、管内へ侵入する
パーティクル数を十分な引き下げが困難となり、現実に
は前記先願に係る溶接方法を適用できないと云う問題が
ある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記先願に
係る超高純度ガス供給系配管の溶接方法に於ける上述の
如き問題、即ちバックシールドガスによる管内圧力の上
昇や大量のバックシールドガスの排出に制約がある場合
には、管内へ侵入するパーティクル数の大幅な引下げが
図れないと云う問題を解決せんとするものであり、アー
クスタート時の溶接電流値を定常の溶接電流値よりも低
くすることにより、アークが飛ぶ瞬間に起生する気流の
衝撃を和らげると共に、突き合わせ部の溶融に起因する
開先き間隙の発生を防止、もって溶接ヘッド内へ発塵パ
ーティクルが隙間を通して管内へ侵入するのを防止する
ことにより、圧力の上昇に制約がある場合等でも、管内
のパーティクル数を十分に減少し得るようにした溶接方
法を提供するものである。
係る超高純度ガス供給系配管の溶接方法に於ける上述の
如き問題、即ちバックシールドガスによる管内圧力の上
昇や大量のバックシールドガスの排出に制約がある場合
には、管内へ侵入するパーティクル数の大幅な引下げが
図れないと云う問題を解決せんとするものであり、アー
クスタート時の溶接電流値を定常の溶接電流値よりも低
くすることにより、アークが飛ぶ瞬間に起生する気流の
衝撃を和らげると共に、突き合わせ部の溶融に起因する
開先き間隙の発生を防止、もって溶接ヘッド内へ発塵パ
ーティクルが隙間を通して管内へ侵入するのを防止する
ことにより、圧力の上昇に制約がある場合等でも、管内
のパーティクル数を十分に減少し得るようにした溶接方
法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願発明者は、多数のア
ーク溶接時の発塵試験を通して、下記の事象を知得し
た。 管の突き合せ溶接の場合、アークスタート後の１〜
２秒の間に大量のパーティクルが突き合せ部を通して管
内へ侵入すること（具体的には、粒径１μｍ以上のパー
ティクルが数千個のオーダーで侵入する）。 管の突き合せ部及び溶接機の溶接ヘッド内を清浄に
保ち、且つ使用するアークガスやバックシールドガス内
のパーテイクルをほぼ完全に除去した場合でも、数百個
のオーダーのパーティクルが管内へ侵入すること。
ーク溶接時の発塵試験を通して、下記の事象を知得し
た。 管の突き合せ溶接の場合、アークスタート後の１〜
２秒の間に大量のパーティクルが突き合せ部を通して管
内へ侵入すること（具体的には、粒径１μｍ以上のパー
ティクルが数千個のオーダーで侵入する）。 管の突き合せ部及び溶接機の溶接ヘッド内を清浄に
保ち、且つ使用するアークガスやバックシールドガス内
のパーテイクルをほぼ完全に除去した場合でも、数百個
のオーダーのパーティクルが管内へ侵入すること。
【００１０】また、本願発明者は多数の発塵試験の結果
から、前記及びの如き事象は、下記の（ａ）及び
（ｂ）の現象が同時に生ずることにより起生することを
見出した。 （ａ）アークスタート時に、アークの発生に伴うプラズ
マ気流によって、溶接ヘッド内に多数のパーテイクルが
舞い上げられること。 （ｂ）アークスタート時に生じた溶融金属の表面張力を
凝固収縮によって、開先きのアークスタート部分が引張
られ、これによりアークスタート部分の反対側に隙間が
発生すること。
から、前記及びの如き事象は、下記の（ａ）及び
（ｂ）の現象が同時に生ずることにより起生することを
見出した。 （ａ）アークスタート時に、アークの発生に伴うプラズ
マ気流によって、溶接ヘッド内に多数のパーテイクルが
舞い上げられること。 （ｂ）アークスタート時に生じた溶融金属の表面張力を
凝固収縮によって、開先きのアークスタート部分が引張
られ、これによりアークスタート部分の反対側に隙間が
発生すること。
【００１１】更に、本願発明者は前述の如き知得と考察
を通して、アークスタート時に発生するプラズマ気流
を弱めること、及びアークスタート時点に於ける突き
合わせ部分の溶融を防ぎ、溶融が原因となってチューブ
の突き合せ部分に隙間が発生するタイミングを、多量の
パーテイクルが舞い上がるアークスタート時点より後に
づらすことにより、管内へ侵入するパーティクル数を大
幅に低減できることを想到した。
を通して、アークスタート時に発生するプラズマ気流
を弱めること、及びアークスタート時点に於ける突き
合わせ部分の溶融を防ぎ、溶融が原因となってチューブ
の突き合せ部分に隙間が発生するタイミングを、多量の
パーテイクルが舞い上がるアークスタート時点より後に
づらすことにより、管内へ侵入するパーティクル数を大
幅に低減できることを想到した。
【００１２】本願発明は、ＴＩＧ自動溶接による金属管
同志の円周溶接に於いて、一方の金属管の先端側の開口
より内方へ向けてバックシールドガスを放出すると共
に、アークスタート時の溶接電流値を、アークスタート
時点から一定時間の間定常溶接電流値よりも低い値に保
持し、その後当該溶接電流を定常溶接電流値まで上昇さ
せることを発明の基本構成とするものである。
同志の円周溶接に於いて、一方の金属管の先端側の開口
より内方へ向けてバックシールドガスを放出すると共
に、アークスタート時の溶接電流値を、アークスタート
時点から一定時間の間定常溶接電流値よりも低い値に保
持し、その後当該溶接電流を定常溶接電流値まで上昇さ
せることを発明の基本構成とするものである。
【００１３】
【作用】アークスタート時の電流値が通常の溶接電流値
よりも小さく設定されているため、アークが飛ぶ瞬間に
起生するプラズマ気流の勢力が弱まり、その衝撃が緩和
される。これにより、溶接ヘッド内に於いて舞い上げら
れるパーティクル数が、大幅に減少する。
よりも小さく設定されているため、アークが飛ぶ瞬間に
起生するプラズマ気流の勢力が弱まり、その衝撃が緩和
される。これにより、溶接ヘッド内に於いて舞い上げら
れるパーティクル数が、大幅に減少する。
【００１４】また、アークスタート時の電流値が通常の
溶接電流値よりも小さいため、アークスタート時にはア
ークスタート部分に溶融が起こらない。その結果、溶接
ヘッド内に多数のパーティクルが舞い上げられるアーク
スタート時には、突き合わせ部の間隙が殆ど零の状態に
あり、従って管内へのパーティクルの侵入が有効に防止
される。
溶接電流値よりも小さいため、アークスタート時にはア
ークスタート部分に溶融が起こらない。その結果、溶接
ヘッド内に多数のパーティクルが舞い上げられるアーク
スタート時には、突き合わせ部の間隙が殆ど零の状態に
あり、従って管内へのパーティクルの侵入が有効に防止
される。
【００１５】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１は本発明による配管の溶接方法の説明図であ
り、図２は図１のＡ部の拡大図、図３は図１のＢ部の拡
大図である。図に於いて、１は液化アルゴンガス容器、
２はアルミ製蒸発器、３はマニホールド減圧弁、４は流
量計、５はメタル型フィルター、６は自動ＴＩＧ溶接装
置、７は減圧弁、８は流量調整弁、９はフィルタ、１０
はステンレス製外管（１９．０５ｍｍφ）、１１はステ
ンレス製ガス導出管（６．３５ｍｍφ）、１２はステン
レス製ガス導入管（９．５２ｍｍφ）、１３はレーザパ
ーティクルカウンタ、１４はステンレス製フレキチュー
ブ（９．５２ｍｍφ）、１５はメタル（ステンレス）チ
ューブ（６．３５ｍｍφ）である。
する。図１は本発明による配管の溶接方法の説明図であ
り、図２は図１のＡ部の拡大図、図３は図１のＢ部の拡
大図である。図に於いて、１は液化アルゴンガス容器、
２はアルミ製蒸発器、３はマニホールド減圧弁、４は流
量計、５はメタル型フィルター、６は自動ＴＩＧ溶接装
置、７は減圧弁、８は流量調整弁、９はフィルタ、１０
はステンレス製外管（１９．０５ｍｍφ）、１１はステ
ンレス製ガス導出管（６．３５ｍｍφ）、１２はステン
レス製ガス導入管（９．５２ｍｍφ）、１３はレーザパ
ーティクルカウンタ、１４はステンレス製フレキチュー
ブ（９．５２ｍｍφ）、１５はメタル（ステンレス）チ
ューブ（６．３５ｍｍφ）である。
【００１６】また、図２に於いて、１６ａ，１６ｂは内
壁面を電解等により研磨したステンレス管（ＳＵＳ３１
６Ｌ、外径６．３５ｍｍφ、肉厚１ｍｍ）、１７はタン
グステン電極棒（１．０ｍｍφ、先端角度α＝１５°、
電極と開先き間の距離Ｌ＝０．８ｍｍ）、１８はアーク
ガス（アルゴン、流量８Ｌ／ｍｉｎ）、１９はバックシ
ールドガス（アルゴン圧力流量６Ｌ／ｍｉｎ）、２０
ａ，２０ｂは管継手Ｏリング型シール継手、２１は開先
きである。
壁面を電解等により研磨したステンレス管（ＳＵＳ３１
６Ｌ、外径６．３５ｍｍφ、肉厚１ｍｍ）、１７はタン
グステン電極棒（１．０ｍｍφ、先端角度α＝１５°、
電極と開先き間の距離Ｌ＝０．８ｍｍ）、１８はアーク
ガス（アルゴン、流量８Ｌ／ｍｉｎ）、１９はバックシ
ールドガス（アルゴン圧力流量６Ｌ／ｍｉｎ）、２０
ａ，２０ｂは管継手Ｏリング型シール継手、２１は開先
きである。
【００１７】前記自動ＴＩＣ溶接装置６にはアークマシ
ン型ＴＩＣ自動溶接機（アークマシン社製１０７−４
Ａ）が使用されている。尚、自動溶接機は、電極棒１７
が管路１６ａ，１６ｂの周囲を７．９ｓｅｃ／回転の速
度で回転し、電極が２．５回転することにより溶接部２
１の溶接が完了する。また、当該アークマシン型自動溶
接機は溶接電流Ｉが４段階に亘って調整自在となってい
る。
ン型ＴＩＣ自動溶接機（アークマシン社製１０７−４
Ａ）が使用されている。尚、自動溶接機は、電極棒１７
が管路１６ａ，１６ｂの周囲を７．９ｓｅｃ／回転の速
度で回転し、電極が２．５回転することにより溶接部２
１の溶接が完了する。また、当該アークマシン型自動溶
接機は溶接電流Ｉが４段階に亘って調整自在となってい
る。
【００１８】前記自動ＴＩＧ溶接装置６へ供給されるア
ークガス１８と管路１６ａ，１６ｂの内方へ供給される
バックシールドガス１９は、何れも自動ＴＩＧ溶接装置
６に付設したフィルタ（図示省略）とメタル型フィルタ
５によって清浄化され、両ガス１８，１９内のバックグ
ラウンドに相当するパーティクル数はほぼ零になってい
る。また、前記管路１６ａ，１６ｂの開先（溶接部）２
１の形状は、平面状の端面の外周縁を浅く面取りした形
状に形成されている。
ークガス１８と管路１６ａ，１６ｂの内方へ供給される
バックシールドガス１９は、何れも自動ＴＩＧ溶接装置
６に付設したフィルタ（図示省略）とメタル型フィルタ
５によって清浄化され、両ガス１８，１９内のバックグ
ラウンドに相当するパーティクル数はほぼ零になってい
る。また、前記管路１６ａ，１６ｂの開先（溶接部）２
１の形状は、平面状の端面の外周縁を浅く面取りした形
状に形成されている。
【００１９】前記バックシールドガス排出制限手段２２
は図２に示す如く、ガス導出管１１とステンレス管１６
ｂとの接続部近傍に介挿されており、本実施例では電解
研摩を施したステンレス鋼板製オリフィスが使用されて
いる。尚、バルブ等をバックシールドガス排出制限手段
として利用することも可能である。
は図２に示す如く、ガス導出管１１とステンレス管１６
ｂとの接続部近傍に介挿されており、本実施例では電解
研摩を施したステンレス鋼板製オリフィスが使用されて
いる。尚、バルブ等をバックシールドガス排出制限手段
として利用することも可能である。
【００２０】前記レーザーパルスカウンタ１３には、定
格吸引流量２８．３Ｌ／ｍｉｎのカウンタ（日立電子株
式会社製ＴＳ−３７００型）が使用されている。但し、
本実施例に於いては、図２及び図３に示す如く、減圧弁
７、流量調整弁８及びフィルタ９を通して外管１０内へ
窒素ガスを５０Ｌ／ｍｉｎの流量で放出し、レーザパル
スカウンタ１３が定格流量（２８．３Ｌ／ｍｉｎ）のガ
スをガス導入管１２を通して吸入できるように工夫して
いる。
格吸引流量２８．３Ｌ／ｍｉｎのカウンタ（日立電子株
式会社製ＴＳ−３７００型）が使用されている。但し、
本実施例に於いては、図２及び図３に示す如く、減圧弁
７、流量調整弁８及びフィルタ９を通して外管１０内へ
窒素ガスを５０Ｌ／ｍｉｎの流量で放出し、レーザパル
スカウンタ１３が定格流量（２８．３Ｌ／ｍｉｎ）のガ
スをガス導入管１２を通して吸入できるように工夫して
いる。
【００２１】次に、ステンレス管１６ａ，１６ｂの溶接
について説明する。先ず、ステンレス管１６ａ，１６ｂ
をカッターで切断し、４０Ｌ／ｍｉｎのＮ2 パージ下で
端面加工を行い、最後に７〜９．５ｋｇ／ｃｍ2 のＮ2
でステンレス管１６ａ，１６ｂ内を２秒間パージする。
その後、ステンレス管１６ａ，１６ｂを自動ＴＩＧ溶接
装置６のヘッド部へセットし、アーク距離調整及び開先
合わせを行う。また、バックシールドガス１９をステン
レス管１６ａ，１６ｂのセット直後から圧力 ｍｍＨ
2 Ｏ、流量５Ｌ／ｍｉｎで連続的に放出する。尚、前記
開先合わせは、バックシールドガス１９の漏れを少なく
すると云う点からも、両者の軸芯を揃えて正確に行う必
要がある。また、開先きの形成は、カッタで切断したあ
と通常の端面加工機を用いて行っても、或いは旋盤加工
等によって形成してもよい。後述するように、パーティ
クルの発生数と云う点では、開先きの形成方法による差
異は殆どない。
について説明する。先ず、ステンレス管１６ａ，１６ｂ
をカッターで切断し、４０Ｌ／ｍｉｎのＮ2 パージ下で
端面加工を行い、最後に７〜９．５ｋｇ／ｃｍ2 のＮ2
でステンレス管１６ａ，１６ｂ内を２秒間パージする。
その後、ステンレス管１６ａ，１６ｂを自動ＴＩＧ溶接
装置６のヘッド部へセットし、アーク距離調整及び開先
合わせを行う。また、バックシールドガス１９をステン
レス管１６ａ，１６ｂのセット直後から圧力 ｍｍＨ
2 Ｏ、流量５Ｌ／ｍｉｎで連続的に放出する。尚、前記
開先合わせは、バックシールドガス１９の漏れを少なく
すると云う点からも、両者の軸芯を揃えて正確に行う必
要がある。また、開先きの形成は、カッタで切断したあ
と通常の端面加工機を用いて行っても、或いは旋盤加工
等によって形成してもよい。後述するように、パーティ
クルの発生数と云う点では、開先きの形成方法による差
異は殆どない。
【００２２】次に、自動溶接装置６へアークガス１８を
吸入すると共に、溶接スタート（溶接電源ｏｎ）から２
０秒間アークガス１８を８Ｌ／ｍｉｎの流量でフリーパ
ージさせ、その後アークをスタート（アークｏｎ）させ
る。前記アークがスタートすると、アークスタートから
３秒後に電極の回転を開始させ、７．７秒間／１回転の
速度で約２．５回転したあと、アークをストップし、引
き続き約２０秒間アークガス１８のポストパージ（流量
８Ｌ／ｍｉｎ）を行うことにより、溶接を完了する。
吸入すると共に、溶接スタート（溶接電源ｏｎ）から２
０秒間アークガス１８を８Ｌ／ｍｉｎの流量でフリーパ
ージさせ、その後アークをスタート（アークｏｎ）させ
る。前記アークがスタートすると、アークスタートから
３秒後に電極の回転を開始させ、７．７秒間／１回転の
速度で約２．５回転したあと、アークをストップし、引
き続き約２０秒間アークガス１８のポストパージ（流量
８Ｌ／ｍｉｎ）を行うことにより、溶接を完了する。
【００２３】図４は、本発明における自動溶接装置６の
溶接電流Ｉの経時変化を表すものである。即ち、本発明
に於いては、アークスタート（ｔ＝ｏ）時に於ける溶接
電流Ｉが定常時の溶接電流値（Ｉ＝２０Ａ）の約１／５
（Ｉ＝４Ａ）に押さえられ、その状態で約２秒間保持さ
れる。その後、定常時の溶接電流値（Ｉ＝２０Ａ）に上
昇され、その値を約１７秒間維持したあと、３秒間をか
けて零アンペアまで下げられる。
溶接電流Ｉの経時変化を表すものである。即ち、本発明
に於いては、アークスタート（ｔ＝ｏ）時に於ける溶接
電流Ｉが定常時の溶接電流値（Ｉ＝２０Ａ）の約１／５
（Ｉ＝４Ａ）に押さえられ、その状態で約２秒間保持さ
れる。その後、定常時の溶接電流値（Ｉ＝２０Ａ）に上
昇され、その値を約１７秒間維持したあと、３秒間をか
けて零アンペアまで下げられる。
【００２４】尚、前記アークスタート時に於ける溶接電
流値は、定常溶接電流値の１０〜３０％程度が最適であ
る。アークスタート時の電流値が３０％を越えると、ア
ークスタート部が直ちに溶融を始めて開先きに間隙が生
じるからであり、また１０％を下ると、アークそのもの
が不安定になり易いからである。更に、アークスタート
時の低電流値から定常溶接電流値に戻すまでの時間は１
〜３秒程度が最適であり、この時間があまり長くなる
と、溶接部の仕上がり状態が若干悪化することになる。
流値は、定常溶接電流値の１０〜３０％程度が最適であ
る。アークスタート時の電流値が３０％を越えると、ア
ークスタート部が直ちに溶融を始めて開先きに間隙が生
じるからであり、また１０％を下ると、アークそのもの
が不安定になり易いからである。更に、アークスタート
時の低電流値から定常溶接電流値に戻すまでの時間は１
〜３秒程度が最適であり、この時間があまり長くなる
と、溶接部の仕上がり状態が若干悪化することになる。
【００２５】溶接工程中ステンレス管１６ａ，１６ｂの
内方へは、バックシールドガス１９が流量５Ｌ／ｍｉｎ
で連続供給されている。また、前記バックシールドガス
の流量は３〜７Ｌ／ｍｉｎの流量に保持することが望ま
しい。更に、管内の内圧を上昇できる場合には、下流側
にオリフィス等を挿入して前記溶接部の内圧を約３〜１
００ｍｍ程度に保持することが望ましい。
内方へは、バックシールドガス１９が流量５Ｌ／ｍｉｎ
で連続供給されている。また、前記バックシールドガス
の流量は３〜７Ｌ／ｍｉｎの流量に保持することが望ま
しい。更に、管内の内圧を上昇できる場合には、下流側
にオリフィス等を挿入して前記溶接部の内圧を約３〜１
００ｍｍ程度に保持することが望ましい。
【００２６】レーザパーティクルカウンタ１３による溶
接部からの発塵パーティクルの測定は、溶接スタート５
分前（自動ＴＩＧ溶接装置６へアークガス１８を吸入
し、バックシールドガスを連続供給している状態）から
始め、溶接完了から５分経過するまでパーティクルを連
続的に測定する。更に、カウンタの測定出力から溶接工
程中の測定出力に該当する出力領域を特定し（溶接スタ
ートから溶接終了までの出力領域）、その間に計数した
パーティクル数を演算する。
接部からの発塵パーティクルの測定は、溶接スタート５
分前（自動ＴＩＧ溶接装置６へアークガス１８を吸入
し、バックシールドガスを連続供給している状態）から
始め、溶接完了から５分経過するまでパーティクルを連
続的に測定する。更に、カウンタの測定出力から溶接工
程中の測定出力に該当する出力領域を特定し（溶接スタ
ートから溶接終了までの出力領域）、その間に計数した
パーティクル数を演算する。
【００２７】尚、溶接クリーン度が０．１μｍ基準クラ
ス（０．１μｍを越えるパーティクルが１ｆｔ3 当たり
１個以下）のクリーンルーム内で行われている。また、
前記レーザパーティクルカウンタ１３には７個の測定チ
ャンネル（Ｃｈ）が設けられており、Ｃｈ１では０．１
〜０．２μｍ、Ｃｈ２では０．２〜０．３μｍ、Ｃｈ３
では０．３〜０．５μｍ、Ｃｈ４では０．５〜１．０μ
ｍ、Ｃｈ５では１．０〜２．０μｍ、Ｃｈ６では２．０
μｍ以上のパーティクル及びＣｈ７ではパーティクルの
トータル数が夫々測定されている。
ス（０．１μｍを越えるパーティクルが１ｆｔ3 当たり
１個以下）のクリーンルーム内で行われている。また、
前記レーザパーティクルカウンタ１３には７個の測定チ
ャンネル（Ｃｈ）が設けられており、Ｃｈ１では０．１
〜０．２μｍ、Ｃｈ２では０．２〜０．３μｍ、Ｃｈ３
では０．３〜０．５μｍ、Ｃｈ４では０．５〜１．０μ
ｍ、Ｃｈ５では１．０〜２．０μｍ、Ｃｈ６では２．０
μｍ以上のパーティクル及びＣｈ７ではパーティクルの
トータル数が夫々測定されている。
【００２８】図１乃至図４に示した状態で、バックシー
ルドガスの流量５Ｌ／ｍｉｎ、圧力５ｍｍＨ2 Ｏとして
溶接部からの発塵試験を４回実施した。その結果、粒径
が０．１μｍ以上の発生パーティクルの検出数（レーザ
ーパルスカウンタ１３のＣｈ７カウント数）は、夫々３
６個（第１回テスト）、３個（第２回テスト）、１１個
（第３回テスト）及び８８個（第４回テスト）であっ
た。
ルドガスの流量５Ｌ／ｍｉｎ、圧力５ｍｍＨ2 Ｏとして
溶接部からの発塵試験を４回実施した。その結果、粒径
が０．１μｍ以上の発生パーティクルの検出数（レーザ
ーパルスカウンタ１３のＣｈ７カウント数）は、夫々３
６個（第１回テスト）、３個（第２回テスト）、１１個
（第３回テスト）及び８８個（第４回テスト）であっ
た。
【００２９】一方、比較のために、自動溶接装置６の溶
接電流を調整することなしに、図５に示す如くアークス
タート時点から直ちに定格溶接電流Ｉ＝２０Ａを流し、
且つアークスタートの後２秒経過してから電極の回転を
開始した際の溶接部からの発塵試験を３回実施した。
尚、溶接電流Ｉ以外の試験条件は、前記本発明の場合の
発塵試験条件と全く同一である。その結果、粒径が０．
１μｍ以上の発生パーティクルの検出数（レーザーパル
スカウンタ１３のＣｈ７のカウント数）は夫々２８６個
（第１回テスト）、６３８個（第２回テスト）及び２２
８個（第３回テスト）であった。
接電流を調整することなしに、図５に示す如くアークス
タート時点から直ちに定格溶接電流Ｉ＝２０Ａを流し、
且つアークスタートの後２秒経過してから電極の回転を
開始した際の溶接部からの発塵試験を３回実施した。
尚、溶接電流Ｉ以外の試験条件は、前記本発明の場合の
発塵試験条件と全く同一である。その結果、粒径が０．
１μｍ以上の発生パーティクルの検出数（レーザーパル
スカウンタ１３のＣｈ７のカウント数）は夫々２８６個
（第１回テスト）、６３８個（第２回テスト）及び２２
８個（第３回テスト）であった。
【００３０】上記両発塵試験結果からも明らかなよう
に、本件発明による溶接方法によれば、溶接部から発生
するパーティクルの数が大幅に少なくなることが判る。
また、本件発明の溶接方法によれば、溶接部の内・外面
が従前の溶接の場合に比較してより平滑となる。更に、
前記実施例では、ステンレス管１６ａ，１６ｂの突き合
わせ溶接の場合のみを記述しているが、本件発明に係る
溶接方法を他の開先き形状に適用した場合、例えばリッ
プ付継手を使用した場合やチューブ型継手を使用した場
合に適用しても、発生するパーティクルが大幅に減少す
ることが確認されている。加えて、本発明ではステンレ
ス管の溶接について述べているが、ステンレス管以外の
金属管例えばチタン合金管等でも、管内へ侵入するパー
ティクル数の大幅な減少が確認されている。
に、本件発明による溶接方法によれば、溶接部から発生
するパーティクルの数が大幅に少なくなることが判る。
また、本件発明の溶接方法によれば、溶接部の内・外面
が従前の溶接の場合に比較してより平滑となる。更に、
前記実施例では、ステンレス管１６ａ，１６ｂの突き合
わせ溶接の場合のみを記述しているが、本件発明に係る
溶接方法を他の開先き形状に適用した場合、例えばリッ
プ付継手を使用した場合やチューブ型継手を使用した場
合に適用しても、発生するパーティクルが大幅に減少す
ることが確認されている。加えて、本発明ではステンレ
ス管の溶接について述べているが、ステンレス管以外の
金属管例えばチタン合金管等でも、管内へ侵入するパー
ティクル数の大幅な減少が確認されている。
【００３１】
【発明の効果】本発明では、一方のステンレス管の先端
側より内方へ向けてバックシールドガスを放出すると共
に、アークスタート時の溶接電流値を、アークスタート
時点から一定時間の間だ定常溶接電流値よりも低い値に
保持し、その後溶接電流を定常溶接電流値まで上昇させ
るようにしている。従って、アークが飛ぶ瞬間に起生す
るプラズマ気流の勢力が弱まり、アークスタート時に溶
接ヘッド内に舞い上がる発塵パーティクル数が大幅に減
少することになり、結果としてパイプ内方へ侵入するパ
ーテイクル数が減少する。
側より内方へ向けてバックシールドガスを放出すると共
に、アークスタート時の溶接電流値を、アークスタート
時点から一定時間の間だ定常溶接電流値よりも低い値に
保持し、その後溶接電流を定常溶接電流値まで上昇させ
るようにしている。従って、アークが飛ぶ瞬間に起生す
るプラズマ気流の勢力が弱まり、アークスタート時に溶
接ヘッド内に舞い上がる発塵パーティクル数が大幅に減
少することになり、結果としてパイプ内方へ侵入するパ
ーテイクル数が減少する。
【００３２】また、本発明では、アークスタート時の溶
接電流が低いため、アークスタート部分は直ちに溶融す
ることがない。そのため、突き合せ部の部分的な溶融に
起因するパイプ突き合せ部の間隙が殆ど発生しなくな
り、アークスタート時に大量のパーティクルが発生した
としても、これがパイプ内方へ侵入できなくなり、ステ
ンレス管内の汚損が防止される。本発明は上述の通り、
優れた実用的効用を奏するものである。
接電流が低いため、アークスタート部分は直ちに溶融す
ることがない。そのため、突き合せ部の部分的な溶融に
起因するパイプ突き合せ部の間隙が殆ど発生しなくな
り、アークスタート時に大量のパーティクルが発生した
としても、これがパイプ内方へ侵入できなくなり、ステ
ンレス管内の汚損が防止される。本発明は上述の通り、
優れた実用的効用を奏するものである。
【図１】本発明による溶接方法並びに溶接部から発生し
たパーティクルの測定方法の説明図である。
たパーティクルの測定方法の説明図である。
【図２】図１のＡ部の拡大詳細図である。
【図３】図１のＢ部の拡大詳細図である。
【図４】本発明による自動溶接装置の溶接電流曲線を示
すものである。
すものである。
【図５】先願に係る発明に於ける自動溶接装置の溶接電
流曲線を示すものである。
流曲線を示すものである。
１は液化アルゴンガス容器、２はアルミ製蒸発器、３は
マニホールド減圧弁、４は流量計、５はメタル型フィル
ター、６はＴＩＧ自動溶接装置、７は減圧弁、８は流量
調整弁、９はフィルタ、１０は外管、１１はガス導出
管、１２はガス導入管、１３はレーザパーティクルカウ
ンタ、１４はフレキシブルチューブ、１５はテフロンチ
ューブ、１６ａ，１６ｂはステンレス管、１７はタング
ステン電極棒、１８はアークガス、１９はバックシール
ドガス、２０ａ，２０ｂは管継手、２１は開先き（溶接
部）である。
マニホールド減圧弁、４は流量計、５はメタル型フィル
ター、６はＴＩＧ自動溶接装置、７は減圧弁、８は流量
調整弁、９はフィルタ、１０は外管、１１はガス導出
管、１２はガス導入管、１３はレーザパーティクルカウ
ンタ、１４はフレキシブルチューブ、１５はテフロンチ
ューブ、１６ａ，１６ｂはステンレス管、１７はタング
ステン電極棒、１８はアークガス、１９はバックシール
ドガス、２０ａ，２０ｂは管継手、２１は開先き（溶接
部）である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 9/00
B23K 9/035
Claims (3)
- 【請求項１】 ＴＩＧ自動溶接による金属管同志の円周
溶接に於いて、一方の金属管の先端側の開口より内方へ
向けてバックシールドガスを放出すると共に、アークス
タート時の溶接電流値を、アークスタート時点から一定
時間の間定常溶接電流値よりも低い値に保持し、その後
当該溶接電流を定常溶接電流値まで上昇させることを特
徴とする超高純度ガス供給系配管の溶接方法。 - 【請求項２】 アークスタート時の溶接電流値を定常溶
接電流値の２０〜３０％の値とすると共に、前記アーク
スタート時の溶接電流値をアークスタートのあと１〜３
秒間保持することを特徴とする請求項１に記載の超高純
度ガス供給系配管の溶接方法。 - 【請求項３】 ステンレス管内を流通するバックシール
ドガスにより溶接部の内圧を３〜１２０ｍｍＨ2Oに保持
するようにした請求項１に記載の超高純度ガス供給系は
配管の溶接方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16536593A JP3496031B2 (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | 超高純度ガス供給系配管の溶接方法 |
| TW083105569A TW243422B (ja) | 1993-07-05 | 1994-06-20 | |
| EP94304764A EP0633090B1 (en) | 1993-07-05 | 1994-06-29 | Welding process |
| DE69408219T DE69408219T2 (de) | 1993-07-05 | 1994-06-29 | Schweissverfahren |
| CA002127072A CA2127072C (en) | 1993-07-05 | 1994-06-29 | Welding process for super high purity gas feeding system piping |
| SG1996001079A SG45186A1 (en) | 1993-07-05 | 1994-06-29 | Welding process |
| KR1019940015091A KR970010881B1 (ko) | 1993-07-05 | 1994-06-29 | 초고순도가스공급계 배관의 용접방법 |
| US08/270,578 US5440096A (en) | 1993-07-05 | 1994-07-05 | Welding process with delayed application of full current until after start of arc |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16536593A JP3496031B2 (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | 超高純度ガス供給系配管の溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0716742A JPH0716742A (ja) | 1995-01-20 |
| JP3496031B2 true JP3496031B2 (ja) | 2004-02-09 |
Family
ID=15810989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16536593A Expired - Fee Related JP3496031B2 (ja) | 1993-07-05 | 1993-07-05 | 超高純度ガス供給系配管の溶接方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5440096A (ja) |
| EP (1) | EP0633090B1 (ja) |
| JP (1) | JP3496031B2 (ja) |
| KR (1) | KR970010881B1 (ja) |
| CA (1) | CA2127072C (ja) |
| DE (1) | DE69408219T2 (ja) |
| SG (1) | SG45186A1 (ja) |
| TW (1) | TW243422B (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6739204B1 (en) | 2002-07-02 | 2004-05-25 | Byron Barefoot | Velocity measuring apparatus to establish purge gas velocity prior to welding |
| GB0518458D0 (en) * | 2005-09-09 | 2005-10-19 | Boc Group Plc | Arc welding |
| CN103521888B (zh) * | 2013-08-28 | 2016-01-13 | 上海汇众汽车制造有限公司 | 增强纵向导杆强度的焊接方法 |
| JP7155816B2 (ja) * | 2018-09-27 | 2022-10-19 | 日本製鉄株式会社 | オーステナイト系ステンレス鋼管溶接継手の製造方法及び溶接装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3108181A (en) * | 1960-03-14 | 1963-10-22 | Baldwin Lima Hamilton Corp | Welding control construction |
| US3089944A (en) * | 1962-01-19 | 1963-05-14 | Air Reduction | Arc welding |
| US3536879A (en) * | 1967-09-12 | 1970-10-27 | Phelps Dodge Copper Prod | Welding system |
| US3689734A (en) * | 1969-03-04 | 1972-09-05 | North American Rockwell | Programmed control system |
| US4950864A (en) * | 1989-02-17 | 1990-08-21 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | DC arc weld starter |
| DE3932210A1 (de) * | 1989-09-27 | 1991-04-04 | Arthur Ess Schweisstechnik Gmb | Verfahren zum zuenden eines schweisslichtbogens beim schutzgasschweissen mit nicht abschmelzender elektrode |
| FR2656147B1 (fr) * | 1989-12-15 | 1992-04-10 | Electricite De France | Procede de remplacement d'element chauffant de pressuriseur de reacteur nucleaire et dispositif utilise dans un tel procede. |
| DE69317961T2 (de) * | 1992-08-25 | 1998-09-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Lichtbogenschweiss- und Plasmaschneidemaschine |
-
1993
- 1993-07-05 JP JP16536593A patent/JP3496031B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-06-20 TW TW083105569A patent/TW243422B/zh active
- 1994-06-29 SG SG1996001079A patent/SG45186A1/en unknown
- 1994-06-29 EP EP94304764A patent/EP0633090B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-06-29 DE DE69408219T patent/DE69408219T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-06-29 KR KR1019940015091A patent/KR970010881B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1994-06-29 CA CA002127072A patent/CA2127072C/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-07-05 US US08/270,578 patent/US5440096A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SG45186A1 (en) | 1998-01-16 |
| DE69408219T2 (de) | 1998-09-24 |
| CA2127072A1 (en) | 1995-01-06 |
| EP0633090B1 (en) | 1998-01-28 |
| DE69408219D1 (de) | 1998-03-05 |
| TW243422B (ja) | 1995-03-21 |
| KR970010881B1 (ko) | 1997-07-02 |
| KR950002905A (ko) | 1995-02-16 |
| CA2127072C (en) | 1997-03-25 |
| EP0633090A1 (en) | 1995-01-11 |
| US5440096A (en) | 1995-08-08 |
| JPH0716742A (ja) | 1995-01-20 |
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