JP5884155B2 - Seam welding method for UOE steel pipe - Google Patents
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Description
本発明は、両管端部にタブ板を設けてUOE鋼管のシーム部を溶接するUOE鋼管のシーム溶接方法に関するものである。 The present invention relates to a seam welding method for a UOE steel pipe in which tab plates are provided at both pipe end portions to weld a seam portion of the UOE steel pipe.
UOE鋼管のシーム部の溶接は、一般にサブマージアーク溶接で行なわれるが、溶接を開始する位置と終了する位置では安定した溶接が困難である。そこで図5に示すように、両管端部にタブ板を設けてUOE鋼管のシーム部を溶接する技術が実用化されている(たとえば特許文献1)。なお、図5では4個の電極を用いる例を示す。図5中の矢印Aは溶接の進行方向を示し、溶接進行方向の先頭の電極を第1電極2a,2番目の電極を第2電極2b,3番目の電極を第3電極2c,最後尾の電極を第4電極2dとする。
Although welding of the seam part of a UOE steel pipe is generally performed by submerged arc welding, stable welding is difficult at a position where welding is started and a position where welding is completed. Therefore, as shown in FIG. 5, a technique has been put into practical use in which tab plates are provided at both pipe end portions and a seam portion of a UOE steel pipe is welded (for example, Patent Document 1). FIG. 5 shows an example in which four electrodes are used. The arrow A in FIG. 5 indicates the welding progress direction. The first electrode in the welding progress direction is the
また図6は、図5に示すタブ板3bとUOE鋼管1との接合部を示す平面図である。図6に示すように、タブ板3bの開先部は、UOE鋼管1の開先部4に一致させて接合される。なおタブ板3aも同様であるから図示を省略する。
図5に示すように、UOE鋼管1のシーム部両端にタブ板3a,3bをそれぞれ溶接して、一方のタブ板3aから他方のタブ板3bへ電極2a〜2dを移動させることによって内面のシーム部を溶接する。次いで、UOE鋼管1の管軸を中心にしてUOE鋼管1を180°回転させ、タブ板3a,3bの裏側の面を上方へ向ける。次に、一方のタブ板3aから他方のタブ板3bへ電極2a〜2dを移動させることによって外面のシーム部を溶接する。
6 is a plan view showing a joint portion between the
As shown in FIG. 5, the
このようにしてタブ板3aから溶接を開始し、さらにタブ板3bで溶接を終了することによって、UOE鋼管1のシーム部を安定した条件で溶接できる。そして内面と外面のシーム部の溶接が完了した後、タブ板3a,3bを除去すれば、健全なシーム部を有するUOE鋼管を得ることができる。
溶接を開始する側のタブ板3aでは、管軸方向のタブ板の長さは、溶接を開始してから各電極が安定するまでの移動距離に相当する長さであれば良い。
In this way, welding is started from the
In the
一方で、溶接を終了する側のタブ板3bでは、アークの停止に伴って、溶込み部に溶融メタルが充満し難くなり、溝状の溶接欠陥(いわゆる余盛不足)が開先部4に沿って発生する。そのため、溶接を終了する側のタブ板3bの長さ(以下、タブ板長さという)を余盛不足より長く設定する必要がある。
そこで、タブ板長さ400mm程度のタブ板3bを製作して使用している。しかしながら従来は、稀ではあるが400mmを超える余盛不足が生じることがあった。その場合は、タブ板3bを除去した後、余盛不足がUOE鋼管1のシーム部に部分的に残留するので、シーム部のビード表面に窪み状の欠陥が生じ、UOE鋼管1の歩留り低下を招く。
On the other hand, in the
Therefore, the
これに対して余盛不足を抑制すれば、確実にタブ板3bの範囲内に収めることができるので、UOE鋼管1の歩留り向上を図ることが可能となる。しかも、タブ板長さを短縮できるので、UOE鋼管1のシーム部の溶接開始から溶接終了までの間隔を短縮でき、ひいては溶接に要する時間を短縮して、UOE鋼管の生産性向上を図ることが可能となる。
しかし、多電極のサブマージアーク溶接でUOE鋼管のシーム部を溶接するにあたって、溶接を終了する側で生じる余盛不足を抑制する技術は未だ確立されていない。
On the other hand, if the surplus shortage is suppressed, the
However, when welding the seam portion of a UOE steel pipe by multi-electrode submerged arc welding, a technique for suppressing the shortage in excess on the end of welding has not yet been established.
本発明は、多電極(少なくとも3電極)のサブマージアーク溶接でUOE鋼管のシーム部を溶接するにあたって、溶接を終了する側で生じる余盛不足を抑制することによって、余盛不足をタブ板長さの範囲内に抑え、かつタブ板長さを短縮することが可能となり、ひいてはUOE鋼管の歩留り,生産性を向上できるシーム溶接方法を提供することを目的とする。 In the present invention, when the seam portion of a UOE steel pipe is welded by multimerged (at least 3 electrodes) submerged arc welding, the shortage is reduced by suppressing the shortage that occurs on the end of welding. It is possible to reduce the length of the tab plate and to reduce the length of the tab plate, and to provide a seam welding method capable of improving the yield and productivity of the UOE steel pipe.
発明者は、多電極のサブマージアーク溶接でUOE鋼管のシーム部を溶接するにあたって、溶接を終了する側で余盛不足が生じる原因について調査検討した。その結果、多電極のサブマージアーク溶接では、溶接進行方向の先頭の電極(すなわち第1電極)が開先部を溶解しながら進行していき、後続の第2電極が溶込み部の形状を調整した後、第3電極以降の溶融メタルの流動が進行してビードを形成するという機能をそれぞれ有することが分かった。 The inventors investigated and examined the cause of the lack of extra welding on the end of welding when welding the seam portion of the UOE steel pipe by multi-merged submerged arc welding. As a result, in multi-merged submerged arc welding, the first electrode in the welding direction (that is, the first electrode) proceeds while melting the groove, and the subsequent second electrode adjusts the shape of the penetration. After that, it has been found that each of the third and subsequent electrodes has a function of forming a bead by the flow of molten metal after the third electrode.
そして、従来のように全電極のアークを一斉に停止すると、第3電極以降による余盛形成機能が停止し、停止位置付近での単位長さあたりの溶着金属が減少する。その結果、第1電極と第2電極によって形成された溶込み部に溶融メタルが流れ込む際、溶着金属が減少した溶接終了部で余盛不足が発生する。
このようにして生じる余盛不足を抑制するためには、全電極のアークを一斉に停止せず、各電極のアークを停止する位置(以下、アーク停止位置という)を調整して、第1電極,第2電極で形成された溶込み部に溶融メタルを充満させる必要がある。
Then, when the arcs of all the electrodes are stopped all at once as in the prior art, the function of forming the surplus by the third electrode and thereafter stops, and the number of deposited metals per unit length near the stop position decreases. As a result, when the molten metal flows into the penetration portion formed by the first electrode and the second electrode, insufficient welding occurs at the welding end portion where the deposited metal is reduced.
In order to suppress the surplus build-up that occurs in this manner, the first electrode is adjusted by adjusting the position at which the arc of each electrode is stopped (hereinafter referred to as the arc stop position) without stopping all the arcs at once. It is necessary to fill the molten metal with the penetration portion formed by the second electrode.
本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明は、両管端部にタブ板を設けてUOE鋼管の外面と内面のシーム部を少なくとも3電極のサブマージアーク溶接法で溶接するUOE鋼管のシーム溶接方法において、UOE鋼管の外面および内面ともに、一方のタブ板から溶接を開始してUOE鋼管のシーム部を溶接した後、他方のタブ板で第1電極のアークを停止し、次に第1電極のアーク停止位置で第2電極のアークを停止し、さらに第3電極以降は第1電極のアーク停止位置を通過した後にアークを停止するUOE鋼管のシーム溶接方法である。
The present invention has been made based on such knowledge.
That is, the present invention relates to a seam welding method for a UOE steel pipe in which tab plates are provided at both pipe end portions and a seam portion between the outer surface and the inner surface of the UOE steel pipe is welded by a submerged arc welding method of at least three electrodes. both after welding the seam portions of the UOE steel pipe starting welding from one tab plate, the arc of the first electrode stops at the other tab plate, then the second electrode in the arc stop position location of the first electrode This is a seam welding method for a UOE steel pipe in which the arc is stopped after passing through the arc stop position of the first electrode after the third electrode.
本発明のUOE鋼管のシーム溶接方法においては、第1電極のアーク停止位置と第3電極以降のアーク停止位置との距離が10〜50mmの範囲内であることが好ましい。 In the seam welding method of the UOE steel pipe of the present invention, it is preferable that the distance between the arc stop position of the first electrode and the arc stop position after the third electrode is in the range of 10 to 50 mm.
本発明によれば、多電極のサブマージアーク溶接でUOE鋼管のシーム部を溶接するにあたって、溶接を終了する側で生じる余盛不足を抑制することによって、余盛不足をタブ板長さの範囲内に抑え、かつタブ板長さを短縮することが可能となり、ひいてはUOE鋼管の歩留り,生産性を向上できる。 According to the present invention, when the seam portion of the UOE steel pipe is welded by multi-merged submerged arc welding, the underscore is suppressed within the range of the tab plate length by suppressing the underscore insufficient at the end of welding. And the tab plate length can be shortened, and as a result, the yield and productivity of the UOE steel pipe can be improved.
図1は、多電極のサブマージアーク溶接でシーム部を溶接する例として、図5と同様に4電極の場合の各電極と溶融メタルの配置を模式的に示す断面図である。図1中の矢印Aは溶接の進行方向を示す。以下、4電極のサブマージアーク溶接でシーム部を溶接する例について説明するが、本発明は4電極に限るものではなく、少なくとも3電極を用いてUOE鋼管のシーム部を溶接するサブマージアーク溶接に適用される。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the arrangement of each electrode and molten metal in the case of four electrodes as an example of welding a seam portion by multi-merged submerged arc welding. An arrow A in FIG. 1 indicates the traveling direction of welding. Hereinafter, an example in which a seam portion is welded by submerged arc welding of four electrodes will be described, but the present invention is not limited to four electrodes, and is applied to submerged arc welding in which a seam portion of a UOE steel pipe is welded using at least three electrodes. Is done.
図1に示すように、溶接進行方向の先頭の第1電極2aは、開先部4を溶解しながら矢印Aの方向に進行する。後続の第2電極2bは、第1電極2aで溶解された溶融メタル5で形成される溶込み部6の形状を調整する。次いで、第3電極以降の電極(すなわち第3電極2c,第4電極2d)にて、適当な余盛高さを得られるよう、溶着金属を調整し、ビード7が形成される。
As shown in FIG. 1, the first
このようにして図5に示すタブ板3aから溶接を開始し、他方のタブ板3bで溶接を終了する。その際、従来のように第1電極2a〜第4電極2dのアークを全て一斉に停止すると、第3電極2c,第4電極2dのアークが第1電極の後方で同時に停止するので、溶込み部6〜電極2dの間で単位長さあたりの溶着量が減少するため、余盛不足が発生する。この場合のタブ板3bと第1電極2a〜第4電極2dのアーク停止位置の配置(以下、アーク停止パターンという)を模式的に図2(a)に示す。
In this way, welding is started from the
これに対して、図2(b)に示すように、まず第1電極2aのアークを停止した後、第2電極2b〜第4電極2dを第1電極2aのアーク停止位置と同じ位置までそれぞれ移動させてアークを停止すると、溶込み部6まで溶着金属が一定となり、余盛不足を抑制することができる。
また、図2(c)(d)に示すように、まず第1電極2aのアークを停止した後、第2電極2bを第1電極2aのアーク停止位置まで移動させてアークを停止し、さらに第3電極2c,第4電極2dは第1電極2aのアーク停止位置を通過した後にアークを停止すると、第3電極2c,第4電極2dにて溶着金属量を増加させることで、余盛不足をさらに短縮することが可能である。なお、図2(c)は第3電極2c,第4電極2dが第1電極2aのアーク停止位置を通過して10mm進行したときにそのアークを停止したアーク停止パターン、図2(d)は第3電極2c,第4電極2dが第1電極2aのアーク停止位置を通過して20mm進行したときにそのアークを停止したアーク停止パターンである。
On the other hand, as shown in FIG. 2B, after the arc of the
Further, as shown in FIGS. 2 (c) and 2 (d), after the arc of the
なお、図2(c)(d)に示すように、第3電極以降の電極(すなわち第3電極2c,第4電極2d)は、第1電極2aのアーク停止位置を通過した後に、同じ位置でアークを停止しても良い。
図3は、図2のアーク停止パターンと余盛不足の長さとの関係を調査した結果を示すグラフである。図3の横軸のa〜dは、図2に示すアーク停止パターン(a)〜(d)に対応する。
As shown in FIGS. 2C and 2D, the electrodes after the third electrode (that is, the
FIG. 3 is a graph showing the results of investigating the relationship between the arc stop pattern of FIG. 2 and the length of underscore. The horizontal axes a to d in FIG. 3 correspond to the arc stop patterns (a) to (d) shown in FIG.
従来のアーク停止パターンa(すなわち第1電極2a〜第4電極2dのアークを全て一斉に停止する場合)では、図3に示すように、UOE鋼管の板厚が25.4〜28.0mmの範囲で余盛不足が240〜270mmである。そこで、タブ板長さ400mm程度のタブ板を用いて、板厚等の変化に起因して余盛不足の長さがばらついてもタブ板の範囲内に収めるようにしている。
これに対して本発明のアーク停止パターンc(すなわち第2電極2bのアークを第1電極2aのアーク停止位置で停止し、かつ第3電極2c,第4電極2dが第1電極2aのアーク停止位置を通過して10mm進行したときにそのアークを停止する場合)では、余盛不足が190〜230mmである。また、アーク停止パターンd(すなわち第2電極2bのアークを第1電極2aのアーク停止位置で停止し、かつ第3電極2c,第4電極2dが第1電極2aのアーク停止位置を通過して20mm進行したときにそのアークを停止する場合)では、余盛不足が90〜200mmである。つまり本発明のアーク停止パターンc,dでは、余盛不足を抑制できる。
In the conventional arc stop pattern a (that is, when all the arcs of the
In contrast, the arc stop pattern c of the present invention (that is, the arc of the
そのため、タブ板長さ200〜300mm程度のタブ板を使用すれば、板厚等の変化に起因して余盛不足の長さがばらついてもタブ板の範囲内に収めることができるので、溶接が終了した後、タブ板を除去することによって健全なシーム部を有するUOE鋼管が得られる。よって、タブ板長さを、従来(400mm程度)と比べて、大幅に短縮できる。
つまり、余盛不足を抑制するためには、タブ板3bでまず第1電極2aのアークを停止した後、次に第2電極2bを第1電極2aのアーク停止位置まで移動させてアークを停止し、さらに第3電極以降(すなわち第3電極2c,第4電極2d)は第1電極2aのアーク停止位置を通過した後にアークを停止する必要がある。
Therefore, if a tab plate with a tab plate length of about 200 to 300 mm is used, it is possible to fit within the range of the tab plate even if the length of the underscore varies due to changes in the plate thickness, etc. After finishing, a UOE steel pipe having a sound seam portion is obtained by removing the tab plate. Therefore, the tab plate length can be greatly shortened compared with the conventional (about 400 mm).
In other words, in order to suppress the shortage, the arc of the
第1電極2aのアーク停止位置と第3電極以降(すなわち第3電極2c,第4電極2d)のアーク停止位置との距離は、既に説明した通り10mm以上が好ましい。一方で、第1電極2aのアーク停止位置と第3電極以降のアーク停止位置との距離が長すぎると、タブ板3bを延長しなければならなくなる。そのため、第1電極2aのアーク停止位置と第3電極以降のアーク停止位置との距離は50mm以下が好ましい。
The distance between the arc stop position of the
以上に説明した本発明のシーム溶接方法は、UOE鋼管の外面および内面のシームの溶接に適用できる。そして、余盛不足を抑制できるので、余盛不足をタブ板長さの範囲内に抑え、かつタブ板長さを短縮することが可能となり、UOE鋼管の歩留り,生産性を向上できる。 The seam welding method of the present invention described above can be applied to the seam welding of the outer surface and the inner surface of a UOE steel pipe. And since it is possible to suppress the shortage of surplus, it is possible to suppress the shortage of surplus within the range of the tab plate length and to shorten the tab plate length, thereby improving the yield and productivity of the UOE steel pipe.
図5に示すように両管端部にタブ板を設けたUOE鋼管のシーム部を4電極のサブマージアーク溶接で溶接して、余盛不足の長さを調査した。その手順を以下に説明する。
第1電極の溶接電流を1320A,溶接電圧を34V、第2電極の溶接電流を1050A,溶接電圧を40V、第3電極の溶接電流を880A,溶接電圧を42V、第4電極の溶接電流を750A,溶接電圧を42Vとし、溶接速度を1250mm/分とし、直径4mmの溶接ワイヤを用いて、板厚の異なるUOE鋼管の外面および内面のシーム部を溶接し、タブ板上で溶接を終了した。開先の形状は、外面側,内面側ともにY開先とした。アーク停止パターンは、発明例として図2(d)に示すアーク停止パターンdを採用し、比較例として図2(a)に示すアーク停止パターンaを採用した。
As shown in FIG. 5, the seam part of the UOE steel pipe which provided the tab board in the both pipe | tube end parts was welded by the submerged arc welding of 4 electrodes, and the length of the underscore was investigated. The procedure will be described below.
First electrode welding current 1320A, welding voltage 34V, second electrode welding current 1050A, welding voltage 40V, third electrode welding current 880A, welding voltage 42V, fourth electrode welding current 750A The welding voltage was set to 42 V, the welding speed was set to 1250 mm / min, and the seam portions of the outer surface and the inner surface of the UOE steel pipes having different thicknesses were welded using a welding wire having a diameter of 4 mm, and the welding was finished on the tab plate. The shape of the groove was a Y groove on both the outer surface side and the inner surface side. As the arc stop pattern, an arc stop pattern d shown in FIG. 2 (d) was adopted as an invention example, and an arc stop pattern a shown in FIG. 2 (a) was adopted as a comparative example.
溶接が終了した後、タブ板上のビードを目視で観察し、余盛不足の長さを測定した。UOE鋼管の板厚と余盛不足の長さとの関係を図4に示す。図4中の実線は発明例の回帰直線、破線は比較例の回帰直線を示す。
図4から明らかなように、発明例では、板厚の広い範囲にわたって、余盛不足が比較例に比べて抑制された。余盛不足を抑制する効果は、板厚25mm以上で、顕著に発揮された。
After the welding was completed, the bead on the tab plate was visually observed to measure the length of underscore. FIG. 4 shows the relationship between the thickness of the UOE steel pipe and the length of underscore. The solid line in FIG. 4 shows the regression line of the invention example, and the broken line shows the regression line of the comparative example.
As apparent from FIG. 4, in the inventive example, oversufficiency was suppressed over a wide range of plate thickness compared to the comparative example. The effect of suppressing the underscore shortage was remarkably exhibited when the plate thickness was 25 mm or more.
本発明によれば、溶接を終了する側で生じる余盛不足を抑制することによって、余盛不足をタブ板長さの範囲内に抑え、かつタブ板長さを短縮することが可能となり、ひいてはUOE鋼管の歩留り,生産性を向上できるので、産業上格段の効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to suppress the oversufficiency within the range of the tab plate length and to reduce the tab plate length by suppressing the underscore shortage occurring at the end of welding. Since the yield and productivity of UOE steel pipes can be improved, there are significant industrial effects.
1 UOE鋼管
2a 第1電極
2b 第2電極
2c 第3電極
2d 第4電極
3a 溶接を開始する側のタブ板
3b 溶接を終了する側のタブ板
4 開先部
5 溶融メタル
6 溶込み部
7 ビード
1 UOE steel pipe
2a First electrode
2b Second electrode
2c Third electrode
2d 4th electrode
3a Tab plate on the side to start welding
3b Tab plate at the end of welding 4
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