JPH1094875A - チタンクラッド鋼板の溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐海水腐食性に優れるチタンクラッド鋼板の
溶接法。 【解決手段】 チタンクラッド鋼板1 の合わせ材2 を除
去し、合わせ材2 の除去された母材3 に開先を設け母材
3 同士を溶接し、母材溶接部を含む合わせ材の除去され
た部分4 の少なくとも両端部に、その表面と側面がチタ
ンクラッド鋼板1の表面と側面に、その幅が合わせ材の
除去された部分4 の幅にほぼ一致するようにチタンのス
ペーサ5 を挿入し、その表面を合わせ材2 に溶接し、そ
の側面を合わせ材2 と合わせ材の除去された部分4 に不
活性ガス中でろう材を用いてプラズマまたはTIG 溶接
し、合わせ材の除去された部分4 を覆うようにチタンの
当て板6 をスペーサ5 と合わせ材2 に溶接する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チタンクラッド鋼
板の溶接方法、特に耐海水腐食性に優れる溶接方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】チタンクラッド鋼板は、非常に優れた耐
食性を有するチタン（合わせ材と呼ばれる）を強度部材
である鋼板（母材と呼ばれる）の表面に接合させた鋼板
で、チタン単体に比べてコスト的にも有利なため使用環
境の厳しい海洋構造物、化学プラント、発電プラントな
どの分野でその用途を拡大しつつある。しかし、以下に
述べるような溶接上の問題などがあるため、未だ大量使
用されるまでには至ってない。

【０００３】チタンクラッド鋼板を通常の方法で溶接す
ると、チタンと鋼の異種金属が溶融する部分（異材溶接
部と呼ばれる）には脆弱な鉄とチタンからなる金属間化
合物やチタンの酸化物や炭窒化物が多量に生成するため
溶接部が割れやすくなる。そのため、チタンクラッド鋼
板の溶接には、真空内ろう付け法や金属間化合物を生成
しないようなインサート材を挿入する拡散接合法が用い
られているが、高価な真空装置や貴金属のインサート材
を用いるためコスト高になる、大きさに制約がある、施
工現場での溶接ができないなどの問題がある。

【０００４】こうした溶接上の問題を解決するために、
従来より幾つかの方法が提案されている。

【０００５】図２に、特開平２ー２８０９６９号公報や
特開平２ー２８０９７０号公報に記載されているチタン
クラッド鋼板の溶接方法を示す。図２で、１はチタンク
ラッド鋼板、２は合わせ材、３は母材、４は母材溶接部
を含む合わせ材の除去された部分、５はチタンのスペー
サ、６はチタンの当て板、７は異材溶接部を表す。

【０００６】図２の（ａ）に示された方法は、溶接され
るチタンクラッド鋼板１の突き合わせ部の合わせ材２を
除き、合わせ材２の除かれた母材３に開先を設け、母材
３を溶接し、合わせ材２と同質のチタンのスペーサ５を
母材溶接部を含む合わせ材の除去された部分４に挿入し
て隣接するチタンクラッド鋼板１の合わせ材２に溶接す
る方法である。この場合、溶接条件によっては、溶接部
側面に異材溶接部７が形成される恐れがある。

【０００７】図２の（ｂ）では、（ａ）の方法でチタン
のスペーサ５を母材溶接部を含む合わせ材の除去された
部分４に挿入した後、チタンのスペーサ５を溶接せず
に、チタンの当て板６を母材溶接部を含む合わせ材の除
去された部分４を覆うように隣接するチタンクラッド鋼
板１の合わせ材２に溶接する方法である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２の
（ａ）に示された方法では、側面に異材溶接部７が形成
されて脆弱な金属間化合物などが生成されると溶接不良
が起きたり、チタンのスペーサ５と母材溶接部を含む合
わせ材の除去された部分４の界面が溶接されてないため
側面から腐食性ガスや海水などが浸入し耐食性が損なわ
れる恐れがある。

【０００９】また、広幅のチタンクラッド鋼板を用いた
場合には、チタンのスペーサ５を母材溶接部を含む合わ
せ材の除去された部分４に、幅を合わせて挿入すること
は容易でなく作業性が著しく阻害されるといった問題も
ある。

【００１０】図２の（ｂ）に示された方法では、異材溶
接部がないため溶接不良の起こる心配はないが、（ａ）
の場合と同様にチタンのスペーサ５と母材溶接部を含む
合わせ材の除去された部分４の界面が溶接されてないた
め側面から腐食性ガスや海水などが浸入する恐れがあ
る。

【００１１】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、溶接部に溶接不良を引き起こすような
金属間化合物などが生成されることがなく、しかも腐食
性ガスや海水などの浸入により耐食性の損なわれる恐れ
がない簡便なチタンクラッド鋼板の溶接方法を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題は、 （イ）溶接されるチタンクラッド鋼板の突き合わせ部の
合わせ材（チタン）を除去する工程と、 （ロ）前記合わせ材の除去された部分の母材（鋼板）に
開先を設ける工程と、 （ハ）前記開先の設けられた母材を溶接する工程と、 （ニ）前記母材溶接部を含む合わせ材の除去された部分
の少なくとも両端部に、その表面が前記チタンクラッド
鋼板の表面にほぼ一致し、その側面が前記チタンクラッ
ド鋼板の側面にほぼ一致し、その幅が前記母材溶接部を
含む合わせ材の除去された部分の幅にほぼ一致するよう
にチタンのスペーサを挿入する工程と、 （ホ）前記チタンのスペーサを、表面においては隣接す
る前記チタンクラッド鋼板の合わせ材に、側面において
は隣接する前記チタンクラッド鋼板の合わせ材と前記母
材溶接部を含む合わせ材の除去された部分に溶接する工
程と、 （ヘ）前記母材溶接部を含む合わせ材の除去された部分
を覆うようにチタンの当て板を、前記チタンのスペーサ
と前記隣接するチタンクラッド鋼板の合わせ材に溶接す
る工程を有してなり、かつ前記チタンのスペーサの側面
における異材溶接を不活性ガス雰囲気中でろう材を用い
てプラズマ溶接またはＴＩＧ溶接で行うことを特徴とす
るチタンクラッド鋼板の溶接方法により解決される。

【００１３】メインの溶接は、合わせ材を除いて開先を
設けた母材同士の溶接のため、溶接不良などの問題は生
じない。

【００１４】母材溶接部を含む合わせ材の除去された部
分の少なくとも両端部に、その表面がチタンクラッド鋼
板の表面にほぼ一致し、その側面がチタンクラッド鋼板
の側面にほぼ一致し、その幅が合わせ材の除去された部
分の幅にほぼ一致するようにチタンのスペーサを挿入
し、表面においては隣接するチタンクラッド鋼板の合わ
せ材に、側面においては隣接するチタンクラッド鋼板の
合わせ材と母材溶接部を含む合わせ材の除去された部分
に溶接すれば、チタンのスペーサを挿入した部分におい
ては表面や側面から腐食性ガスや海水などの浸入が起こ
ることはない。

【００１５】ここで、ほぼ一致するとは、次に行われる
チタンの当て板で表面を覆う際に支障にならず、チタン
のスペーサの挿入が比較的容易に行え、かつ溶接が可能
な程度に近接していることを意味する。

【００１６】チタンのスペーサの側面における異材溶接
を、不活性ガス雰囲気中で行えば、チタンの酸化物や炭
窒化物が生成されることなく、また、鉄やチタンと金属
間化合物を形成しないろう材を用い、しかも短時間溶接
が可能なプラズマ溶接またはＴＩＧ溶接で行えば、脆弱
な鉄とチタンからなる金属間化合物の生成も著しく抑制
されるので割れなどの溶接不良が起こることがない。

【００１７】さらに、母材の溶接部を含む合わせ材の除
去された部分を覆うようにチタンの当て板を、チタンの
スペーサと隣接するチタンクラッド鋼板の合わせ材に溶
接すれば、チタン同士の溶接のため溶接不良が起こるこ
とはなく溶接部全体の耐食性を確保できる。また、チタ
ンの当て板を用いれば、チタンのスペーサの挿入は母材
溶接部を含む合わせ材の除去された部分の両端部のみで
よいので、作業性が著しく改善される。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１に、本発明であるチタンクラ
ッド鋼板の溶接方法の１実施の形態を示す。図１で、１
はチタンクラッド鋼板、２は合わせ材、３は母材、４は
母材溶接部を含む合わせ材の除去された部分、５はチタ
ンのスペーサ、６はチタンの当て板、７は異材溶接部を
表す。また、図１の（ａ）は合わせ材２を除いて母材３
同士を溶接した後の状態を、（ｂ）は母材溶接部を含む
合わせ材の除去された部分４にチタンのスペーサ５を挿
入し溶接した後の状態を、（ｃ）は母材溶接部を含む合
わせ材の除去された部分４をチタンの当て板６で覆い溶
接した後の状態を表す。

【００１９】まず、図１の（ａ）に示すように、溶接さ
れるチタンクラッド鋼板１の突き合わせ部分から合わせ
材２を除き、合わせ材２の除去された母材３同士をＴＩ
Ｇ溶接する。

【００２０】次に、図１の（ｂ）に示すように、母材溶
接部を含む合わせ材の除去された部分４の両端部にチタ
ンのスペーサ５を挿入し、表面においては隣接するチタ
ンクラッド鋼板１の合わせ材２になめ付け溶接し、側面
においては隣接するチタンクラッド鋼板１の合わせ材２
と母材溶接部を含む合わせ材の除去された部分４にＡｒ
やＨｅなどの不活性ガス雰囲気中で溶接部をシールドし
ながらろう材を用いてＴＩＧ溶接したり、上記シールド
ガスに加えてＡｒガスをセンターガスとしてろう材を用
いてプラズマ溶接する。このとき、ろう材としては、Ｊ
ＩＳ Ｚ３２６１、ＪＩＳ Ｚ３２６２、ＪＩＳ Ｚ３
２６３、ＪＩＳ Ｚ３２６４、ＪＩＳＺ３２６５、ＪＩ
Ｓ Ｚ３２６６、ＪＩＳ Ｚ３２６７、ＪＩＳ Ｚ３２
６８などに規定されたものを用いることができる。ま
た、ろう材にはＳｎやＺｎを添加してもよい。

【００２１】最後に、図１の（ｃ）に示すように、母材
溶接部を含む合わせ材の除去された部分４を覆うように
チタンの当て板６を、チタンのスペーサ５と隣接するチ
タンクラッド鋼板１の合わせ材２にチタンまたはチタン
合金の溶材を用いて重ね隅肉溶接する。

【００２２】本発明法はいずれの種類のチタンクラッド
鋼板にも適用できる。なお、本発明法における母材同士
の溶接時に、チタンクラッド鋼板の鋼板側を構造物表面
に溶接などにより貼り付ければ、表面がチタンで覆われ
た耐食性に優れる構造物を建造できる。

【００２３】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、溶接部に溶接不良を引き起こすような金属間
化合物などが生成されることがなく、しかも腐食性ガス
や海水などの浸入により耐食性の損なわれる恐れがない
簡便なチタンクラッド鋼板の溶接方法を提供できる。

【００２４】本発明である溶接法を適用し、海洋構造物
の表面をチタンクラッド鋼板で覆えば、耐海水腐食性に
優れる構造物を構築できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明であるチタンクラッド鋼板の溶接方法の
１実施の形態を示す図である。

【図２】特開平２ー２８０９６９号公報や特開平２ー２
８０９７０号公報に記載されているチタンクラッド鋼板
の溶接方法を示す図である。

【符号の説明】

１ チタンクラッド鋼板 ２ 合わせ材（チタン） ３ 母材（鋼板） ４ 母材溶接部を含む合わせ材の除去された部分 ５ チタンのスペーサ ６ チタンの当て板 ７ 異材溶接部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高野 俊夫 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 崎山 哲雄 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 松野 隆 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（イ）溶接されるチタンクラッド鋼板の突
   き合わせ部の合わせ材（チタン）を除去する工程と、 （ロ）前記合わせ材の除去された部分の母材（鋼板）に
   開先を設ける工程と、 （ハ）前記開先の設けられた母材を溶接する工程と、 （ニ）前記母材溶接部を含む合わせ材の除去された部分
   の少なくとも両端部に、その表面が前記チタンクラッド
   鋼板の表面にほぼ一致し、その側面が前記チタンクラッ
   ド鋼板の側面にほぼ一致し、その幅が前記母材溶接部を
   含む合わせ材の除去された部分の幅にほぼ一致するよう
   にチタンのスペーサを挿入する工程と、 （ホ）前記チタンのスペーサを、表面においては隣接す
   る前記チタンクラッド鋼板の合わせ材に、側面において
   は隣接する前記チタンクラッド鋼板の合わせ材と前記母
   材溶接部を含む合わせ材の除去された部分に溶接する工
   程と、 （ヘ）前記母材溶接部を含む合わせ材の除去された部分
   を覆うようにチタンの当て板を、前記チタンのスペーサ
   と前記隣接するチタンクラッド鋼板の合わせ材に溶接す
   る工程を有してなり、かつ前記チタンのスペーサの側面
   における異材溶接を不活性ガス雰囲気中でろう材を用い
   てプラズマ溶接またはＴＩＧ溶接で行うことを特徴とす
   るチタンクラッド鋼板の溶接方法。