JPH0255691A - 形鋼材の溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は］字状形鋼材を被溶接物に溶接する形鋼材の溶
接方法に関する。

（従来の技術） 化学処理プラント、原子力発電プランなどの貯槽類およ
び機器などにはステンレス鋼が多く使用されており、こ
れらの分野では隅肉溶接継手が非常に多く適用されてい
る。

従来、平板状被溶接物に板材、角材などの構造材を隅肉
溶接する方法は構造材の端面を単に被溶接物に垂直また
（よ水平のＴ字状に突き合わせ、両面から溶接するか、
または構造材の突き合せ面に開先加工を施してから完全
溶造み溶接している。

このように両面から完全溶造み溶接を行うことができる
場合は強固な溶接ができ問題を生じることは少ない。

しかしながら、第６図に示したように平板状被溶接物１
に断面］字状形鋼材２を溶接する場合、形鋼材２の内側
から溶接トーチを組入れて溶接することができないので
、外側からの片面溶接になる。特に形鋼材２の内側空間
３が例えば高ざｈが１００＃以下、幅Ｗが１００ｓ以下
、奥行きの深い形鋼材の場合には両側溶接することが極
めて困難である。そこで、第７図から第１１図に部分的
に示したような片側溶接４が行われている。すなわち、
第７図は被溶接物１に形鋼材２を単に突合せて片側溶接
４した例である。第８図は形鋼材２の端面に傾斜角度θ
を有するし字状開先５を形成したのち片側溶接４した例
であり、第９図は第８図と同じくギャップｑをもたせて
溶接した例である。第１０図は形鋼材２の端面にルート
部ｆを有するし字状開先６を形成したのち片側溶接４し
た例であり、第１１図は第１０図と同じくギャップ９を
もたせて溶接した例を示している。

（発明が解決しようとする課題） 上述した溶接方法はつぎのような欠点がある。

第７図に例示した場合は被溶接物１と形鋼材２どの接触
面に隙間（クレビス）が形成されるため隙間腐食を起す
欠点がある。また、第８図および第１０図の場合はルー
ト部に融合不良２割れ、溶は込み不良などの溶接欠陥が
発生しやすくなる欠点がある。また、内側空間３と外側
空間との間に大きな圧力差が生じている場合には破断す
ることがおり、特に繰返し応力が内側空間３に生じる場
合には疲労でルート部から破壊される恐れがある。ざら
に第９図および第１１図の例示のようにルートギャップ
ｑを有する場合にはＴＩＧ溶接法で仮付けを行ってから
完全溶【プ込み溶接するが、仮付けの時点でルート部に
欠陥が生じる欠点がおる。また、初層溶接する際に仮付
けの部分の上から溶接するため溶は込み不良を生じる欠
点がある。この溶接方法は非常に難度が高く熟練溶接部
でないと健全な裏波を出すことができない。

ざらに、開先内に仮付けを行うと初層溶接時の溶接熱応
力によって開先のルート間隔が挟まり、健全な溶接が行
えない１順以下のルート間隔になり、ルート部に欠陥が
生じる課題がある。

例えば、原子力機器の補修溶接を行う場合、高放射線環
境下の作業となるため、第６図に示したように厚ざ６Ｉ
ｎＩｎの被溶接物（ライナー板）１に幅（Ｗ　）　　６
００ｍ　、高さ（ｈ　）　８５８．長さ２５００ｍ、厚
ざ３＃の］字状形鋼材２を立向姿勢で溶接するに際し、
遠隔自動溶接（ＴＩＧ）によって施工することが考えら
れる。溶接部が第７図に示した単純な形状であれば、溶
接は容易であるが、開孔７から蒸気または高温水が流入
して内部空間３と外部空間との間に差圧が生じルー１へ
部に応力集中が起り、溶接金属４の中央部から疲労によ
って破断する。そこで、開先形状を形成させて第９図ま
たは第１１図に示すようなルート間隔をもたせ、裏波を
形成させる溶接方法が望ましい。しかしながら、現在の
遠隔自動溶接機でし字状開先形状の裏波を形成させる溶
接を行うことは極めて困難である。

この理由は厚ざ３＃の形鋼材２の先端部がしまたはし字
状になっているため、その先端の板厚が薄く、溶接の際
に先に形鋼材２側が薯けて孔があいたり、裏波が生じな
かつたりする。

したがって、遮蔽技術を駆使して溶接部の技量に頼らざ
るを得ないが、しかし遮蔽したとしても溶接部の放射線
被曝量は増大するため容易に裏波を生じさせるような溶
接方法が必要となる。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、化
学処理プラント、原子力関係機器などにおいて、たとえ
ばステンレスｍ製口字状形鋼材を例えばステンレス鋼板
製被溶接物に突合せ完全溶造み溶接する方法において、
繰返し応力が］字状形鋼材の開先のルート部に加わるよ
うな場合、完全溶造み溶接によって滑らかな曲面形状の
裏波を形成させることができ、もって、内側空間からの
圧力変動がおっても疲労に対し非常に強い継手形状で、
しかも内側空間に水分が存在しても隙間腐食が生じない
形鋼材の溶接方法を提供することにおる。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明はコ字状形鋼材の溶接部に端面から外側に傾斜し
た開先を形成する開先加工工程と、前記形鋼材を溶接す
る被溶接物の溶接線に沿って複数の細片状肉盛座を点在
的に溶接する肉盛座取付は工程と、前記被溶接物に取付
けた肉盛座に前記形鋼材に形成した開先を当接し、前記
開先の外側から完全溶造み溶接して裏波を形成させ前記
被溶接物に前記形鋼材を溶接一体色する本溶接工程とか
らなることを特徴とする。

（作　用） 平板状被溶接物の溶接部にあらかじめ肉盛座を完全連込
み溶接して裏波が形成されるように取付けられている。

この肉盛座上に形鋼材の開先を当接し、完全連込み溶接
すると溶接熱によって溶接金属とともに肉盛座も溶は出
し被溶接物、形鋼材および肉盛座の接合面が融合する。

そして溶接終了時に形鋼材の内側端面部に肉盛座が溶け
た曲面上の裏波が形成される。この裏波は被溶接物が溶
接された形鋼材の内側に一様に融合形成されているので
溶接部に隙間、亀裂等が生じない。溶接部に形成された
曲面上裏波によって疲労に対し非常に強い継手形状とな
り、隙間腐食の起る心配がなくなる。

（実施例） 第１図から第５図を参照しながら本発明に係る形鋼材の
溶接方法の一実施例を説明する。

第１図中、符号１は例えばステンレス鋼の平板状被溶接
、物で、２は被溶接物２に溶接しようとする例えば厚さ
３＃のコ字状形鋼材である。形鋼材２の溶接部２ａには
開先加工工程で、その端面から外側に傾斜したし字状開
先６が例えば研削によって機械加工される。開先６は傾
斜角度θとルート面ｆを有している。一方、被溶接物１
には肉盛座取付は工程で第２図および第３図に示したよ
うに形鋼材２の取付は位置つまり溶接線１ａに沿って肉
盛座８がピッチＰを存してほぼ等間隔に完全連込み溶接
によって取付けられる。なお、第３図は第２図のｘ−ｘ
’線の矢視断面図で、被溶接物１に単一の肉盛座８が取
付けられた状態を示している。この肉盛座８は細片状で
、幅Ｗ１　　と高ざｈｌ　を有しているが、例えばっぎ
のようにして被溶接物１に取付けられる。すなわち、溶
接棒Ｙ３０８Ｌを使用し、被溶接物１の溶接線１ａ上に
幅（Ｗｌ）約５ｍ、長さＩＯＭ、高さを２〜４履とし、
ピッチ（Ｐ）間隔を８０ｍに選び、ＴＩＧ溶接法によっ
て完全連込み溶接して肉盛溶接部を焦付Ｃプした。その
後、肉盛溶接部の高さ（ｈｌ）を１〜３ｍになるように
グラインダで仕上げて第２図に示したように点在的に肉
盛座８を形成させた。この肉盛座８のピッチＰが１００
ａを越える場合、初層溶接時に設けた１〜３＃ｒ１のル
ート間隔が１ｓ未満となってルート部に欠陥を生じるの
みで好ましくない。

つぎに、上記肉盛座取付は工程で取付けた肉盛座８を有
する被溶接物１に形鋼材２を溶接一体化する本溶接工程
に移る。すなわち、この本溶接工程は第４図に示したよ
うに形鋼材２の上面に押え板９を載せ、この押え板９に
油圧シリンダ１０を取付ける。この油圧シリンダ１０に
よって被溶接物１に形鋼材２を動かないように押え付け
る。

このような状態で、溶接条件をＴＩＧ溶接、電流１３０
Ａ、溶接電圧１０．５Ｖ、溶接速度７ｒｍ／ｍｉｎ。

立向姿勢として初層溶接する。順次残層の溶接（３パス
盛り）を行うと、Ｒ終的には第５図に部分的に示したよ
うに被溶接物１と形鋼材２の溶接金属１１の内側に滑ら
かな曲面を有する裏波１２が形成された仕上り状態とな
る。この場合、裏波１２は肉盛座８が存在する部分と存
在しない部分を問わず滑らかな曲面を有して形成される
ため内側空間３に圧力が繰返し加わってもルート部は健
全である。また、ルート部に溶接欠陥（融合不良、溶込
み不良など）が存在しないためルート部に隙間がなく、
内側空間３側に水分が存在しても、隙間腐食を初期現象
とするステンレス鋼の応力腐食割れも発生しないという
二次的な効果もある。

［発明の効果］ 本発明によれば溶接面に裏波が形成できるので、強固に
溶接され疲労に対して非常に強い継手形状となる。また
、完全連込み溶接のため溶接部に隙間がなく、内側空間
に水分が存在しても隙間腐食を生じることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図までは本発明に係る形鋼材の溶接方法
を説明するための図で、第１図は被溶接物上の肉盛座に
形鋼材が当接された状態を示す縦断面図、第２図は被溶
接物に肉盛座を取付けた状態を示す平面図、第３図は第
２図のｘ−ｘ’矢視断面図、第４図は第１図の状態に油
圧シリンダと押え板を取付けた状態を一部断面で示す側
面図、第５図は本発明方法によって溶接された部分を拡
大して示す部分断面図、第６図から第１１図までは従来
の溶接方法を説明するための図で、第６図はコ字形鋼を
被溶接物へ溶接した状態を示す縦断面図、第７図から第
１１図は各種の溶接方法によって溶接した状態を示す部
分縦断面図である。 １・・・被溶接物 ２・・・］７字状形鋼 材・・・内側空間 ４・・・し字状開先 ６・・・し字状開先 ７・・・開孔 ８・・・肉盛座 ９・・・押え板 １０・・・油圧シリンダ １１・・・溶接金属 １２・・・裏波 （８７３３）代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ばか　
１名） 第 図 砧 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ■字状形鋼材の溶接部に端面から外側に傾斜した開先を
   形成する開先加工工程と、前記形鋼材を溶接する被溶接
   物の溶接線に沿って複数の細片状肉盛座を点在的に溶接
   する肉盛座取付け工程と、前記被溶接物に取付けた肉盛
   座に前記形鋼材に形成した開先を当接し、前記開先の外
   側から完全溶け込み溶接して裏波を形成させ前記被溶接
   物に前記形鋼材を溶接一体化する本溶接工程とからなる
   ことを特徴とする形鋼材の溶接方法。