JPS61209769A - Ｔｉｇ溶接における複合開先 - 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、ＴＩＧ溶接における複合開先に関し、殊にパ
イプに対する片面全姿勢裏波ＴＩＧ溶接を行う場合にお
ける開先形状に関するものでるる。

〔従来の技術〕

パイプラインの現地配管溶接における円周溶接などでは
管を回転させることができないので、溶接姿勢を刻々と
変える全姿勢溶接が行われている。

この場合管゛内面に溶接機や作業員が入れなかったり、
或いは入れたとしても作業環境が悪いなどの理由により
、管外面からのみ溶接を行う場合が多い。このような場
合の一般的な溶接法は被覆アーク溶接や炭酸ガスアーク
溶接であるが、裏波ピード形状が重視される場合は、初
層のみ或いは初層と２層目に、ＴＩＧ溶接が適用される
ことが多い。

この理由はＴＩＧ溶接による裏波ビード形成が安定で、
しかも溶接姿勢の変化に十分追随できることによる。と
ころが海底配管敷設工事などのように高速高能率溶接が
必要な場合には通常のＴＩＧ溶接では溶接速度・溶着速
度が遅いという理由により、従来専用に開発された自動
溶接装置によるＧＭＡ法による下進溶接が多く適用され
てきた。

しかるに近年、腐食性流体の輸送や貯留及び使用環境の
厳しい所でのパイプラインの敷設が多く計画されるよう
になシ、し次がって溶接部に対する要求も次第に厳しく
なっている。

このような情勢下で、従来のＧＭＡ法は溶接部の硬化、
耐食性の劣化といった問題がるるためにそれに代って再
びＴＩＧ溶接法が脚光を浴びてきているが、従来から自
動ＴＩＧ溶接に使用されている第４図に示すようなＵ形
開先形状では以下のような問題がめった。

０３時から６時までの位置における初層ビード形状のコ
ントロールは難しく、裏波ビード形状を重視し念溶接条
件を採用すると、ビード妹面が凸になる、この状態にお
けるビードの断面形状を第５図に示す。同図において（
１）ＶｉＵ形開先、（２）は初層のビードである。

第５図のようにビード（２）狭面が凸になっているとビ
ード（２）の両脇ＫＵ形開先（りのアール部との間で谷
ができ、第２層溶接時に、第６図に示すような融合不良
の個所が発生する危険がめる。

第６図において（３）は第２層のビードで（４）は融合
不良個所である。

■上記■の問題を解決するため、ビード（２）の真面形
状を凹にしようとして溶接電流を増加させると、逆に裏
波ビードの形状が凹んだり、溶は落ちを起こしたりする
ので、この方法は採用できない。

このため、現在良好な初層ビードの異臭面形状を得るた
めに次のような方法が知られている。

（１ン第１の方法は、電極先端と母材間の距離（以下ア
ーク長という）を短くする方法でろる。この方法による
溶接電流（Ａ）−アーク電圧（ト）とビード断面形状と
の関係を第７図に示す。この場合、横軸の溶接電流（Ａ
）に対し縦軸にアーク電圧間をとって示しであるが、こ
れは、ＴＩＧアークでは溶接電流が同一のときには、ア
ーク電圧とアーク長は比例するので定量的に把握しやす
いアーク電圧を代用した方が便利だからである。なお、
第７図は、溶接姿勢：立向下進、溶接速度：５００　ｆ
ｉ／−１＝　、　’ツイヤ送給量：２７ｆ／−＊（Ｄ場
合ｆ６る。また、図中矢印はパラメータの変化の方向を
示しているもので、矢印の方向に変化が進んだときに起
こる代表的な現象が付記してめる。

さらに、ａ　−ｅの各点における代表的なビードのマク
ロ断面形状を併記しである。

（２）第２の方法は、ルートフェースを薄くする方法で
ある。

実験室的にはルートフェースを１■程度にまで減少させ
、低目の溶接電流とワイヤ送給量を　２採用することに
より、ビードの表裏面形が良くなることがわかっている
。

（３）第３の方法は、溶接電流を周期的に変化させるパ
ルス電流を採用する方法である。通常、この第３の方法
が自動パルスＴＩＧ溶接法といわれるものであり、高級
管の全姿勢裏波溶接に用いられている。すなわち第８図
に示すように、時間比で約７（ｌの小さな溶接電流と溶
加材で、主として良好なビード裏面を形成し、約５０ｑ
ｂの大きな溶接電流で凸状のビード裏面を改善する方法
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記第１の方法では各点において次のような問題点がめ
った。すなわち、ａ点においてはビード狭面が凸であり
、この状態で第２層の溶接を行うと第６図で示し九よう
な融合不良が発生する。このためにグラインダ等により
狭面ビードの整形を行わなければならない。ｂ点におい
てはビード裏面が凹んでおり、また、は麦はだしい場合
には開先底部に穴がめき、通常いわれる溶は落ちを生じ
る。この場合は補修溶接を行わねばならない。次に０点
の場合、最も一般的な形状であり、この穆度であればグ
ラインダ作業は省略できるが、第２層での溶接条件を融
合不良の生じにくいように設定しなければならない。す
なわち、ワイヤ送給量を減少し、初層の両脇の谷を十分
溶かすようにすることでるる。しかしこの場合溶着断面
積が減少し、溶接層数が増える欠点がある。さらにｄ点
ではビード断面形状は良好でらるが、アーク長が短いこ
とから溶融池の金属とタングステン電極が接触しやすい
危険があり、接触すればタングステン巻き込みという溶
接欠陥を生じるので、アーク長を極端に短くした条件は
採用することができない。

ｅ点においては、投下する電力（アーク電圧×アーク電
流）が小さいので溶融池も小さい。このためワイヤ挿入
位置やアークのねらい位置が少しでもずれると片寄った
ビードになり溶は込み不足という欠陥を生じる。

次に上記第２の方法では、いわゆるのど厚が小さいので
第２層溶接時に初層ビードを再溶融し裏波ビードが凹に
なったり、はなはだしいときには溶は落ちを起こす。ま
た開先加工時にルートフェース部の剛性不足のため、バ
イトの加圧により変形し、開先精度の保証ができないの
で実工事には用いられない。

上記第６の方法では、全姿勢裏波溶接で良好なビードを
得ることができるが、溶接速度が６０〜１００■／−と
遅い、溶着量が５〜１０ｆμと少ない、パルス電流発生
装置及び溶加材をパルス電流と同期送りにするための機
器が必要でめるなどの問題点がめる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、片面全姿勢ＴＩＧ溶接を行うにめ九り、特殊
形状の開先、すなわち従来のＵ形開先の底部にさらに内
側又は外側からＶ形又はＵ形もしくはこれらに類似する
形状の小開先を設は九複合開先とすることである。

〔作用〕

本発明においては、上記のよう表特殊形状の複合開先で
めるため、その小開先はルートフェースの等測的な板厚
を薄くして裏波ビードの形成を容易にし、また溶接中に
添加する溶加材によるビードの盛り上がりを防止するの
で初層ビードの両脇に谷ができず、そのビードの次面形
状はほぼ平らなものになる。

〔実施例〕

以下図面により実施例を説明する。

第１図は本発明による複合開先の一実施例を示す拡大断
面図である。すなわちこの実施例の場合、Ｕ形開先（１
）の底部に外側からＶ形の小開先（５）を設けてなるも
のである。小開先（５）の角度θは深さｈの寸法にもよ
るが約６０位まで任意に選定できる。

また、小開先（５）の形状もＶ形のみならずＵ形その他
これらに類似する形状でも差し支えない。

このような複合開先に対しＴＩＧ溶接を行った場合、初
層ビード（２）の艮面形状は第２図に示すように、小開
先（５）の存在によってビードの盛り上がりがなくなる
ためにほぼ平らになる。また、小開先（５）によるルー
トフェースの減少により、初層ビード（２）の裏面形状
つまり裏波ビードの形状も凸状の良好なものとなる。さ
らに、この初層ビード（２）上に第２層を溶接し几場合
にも初層ビード（２）の両脇に谷ができないので、従来
のような融合不良は発生しないのである。

なお、溶加材の添加量は小開先（５）の断面積に裏波ビ
ードの断面積量論えた穆変の量が適当でめるが、第２層
溶接時の溶は落ちを防止する九めに必要なのど厚が得ら
れるように若干の増量は可能でめる。

第３図は本発明による初層ビードの断面形状を溶接電流
（４）−アーク電圧（至）との関係で示した図で従来の
場合の第７図に対応するものである。なお。

溶接姿勢二立向下進、溶接速度：５００■／―、ワイヤ
送給量：２５ｆ／−でめった。

第３図のＡ−Ｈの各車における初層ビードの断面形状か
らも明らかなようにすべてのものについて第７図の０点
、ｄ点又は０点の断面形状と同等か、或いはそれ以上に
狭裏面形状が改善されている。

欠に賢１は溶接条件の比較を示すデータで、従来の場合
として、前述の自動パルスＴ　Ｉ　Ｇ溶接法の場合と第
６図の場合を挙げた。

表１．溶接条件の比較 （注）（１）自動パルスＴＩＧ溶接法の場合である。

（２）第６図の溶接条件の場合でるる。

狭１の比較データかられかるように、本発明は自動パル
スＴＩＧ溶接法に比べて溶接速度、溶接能率の向上に寄
与する。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、Ｕ形開先の底部にさらに
内側又は外側から小開先を設けたので、初層ビードの表
裏面形状が良好なものとなり、第２層溶接時に初層ビー
ドの両脇に融合不良を発生させることもない。さらに小
開先のために初層ビードの表面が盛り上がらないので、
アーク長を短くすることができる。このためタングステ
ン巻込みなどの溶接欠陥を生ずることなく、裏波ビード
を容易に形成することができる。またパルス電流を使っ
てビード表面形状を改善する必要はないので、パルス電
流発生のための機器が不用になると共に、溶接速度を増
大させることができ、ま九第２層の融合不良の心配がな
いことから、第２層の溶着量を大きくすることが可能に
なり、溶接能率の向上にも投置つなど多大の効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の拡大断面図、第２図は本発明
の複合開先に初層ビードを溶接したときの断面図、第３
図は本発明の複合開先を使用した場合の溶接電流−アー
ク電圧とビード断面形状の関係図、第４図は従来のＵ形
開先の拡大断面図、第５図及び第６図は従来の開先に初
層及び第２層をそれぞれ溶接したときの断面図、第７図
は従来の開先を使用した場合の溶接電流−アーク電圧と
ビード断面形状の関係図、第８図は自動パルスＴＩＧ溶
接の概念図でろる。 （υ：Ｕ形開先、（５）：小開先。 代理人　弁理士　木　村　三　朗 第２図 ｔ６ｆ！Ｊ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｕ形開先の底部にＶ形又はＵ形もしくはこれらに類似す
   る形状の小開先を設けたことを特徴とするＴＩＧ溶接に
   おける複合開先。