溶接方法及び溶接装置
【課題】本発明は、溶接の終始端部ができるだけ少なくなるよう、少ない分割数で管台を原子炉容器の傾斜面に取り付ける溶接方法を提供することを目的とする。
【解決手段】水平方向に対して傾斜した傾斜面６を備えた容器の該傾斜面６に設けられた鉛直方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔に挿入された管状部材３と、の接合部を溶接する溶接方法であって、先端が一方向に傾斜し、且つ、先端の突先部５が周上にある電極４を備える溶接トーチ２を、突先部５を含む母線が傾斜面側に向くよう鉛直配置し、突先部５を含む母線が傾斜面側に向いた状態を維持しながら、管状部材３の円周に沿って傾斜上側から傾斜下側に向けて溶接ビードを形成する溶接方法。
【解決手段】水平方向に対して傾斜した傾斜面６を備えた容器の該傾斜面６に設けられた鉛直方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔に挿入された管状部材３と、の接合部を溶接する溶接方法であって、先端が一方向に傾斜し、且つ、先端の突先部５が周上にある電極４を備える溶接トーチ２を、突先部５を含む母線が傾斜面側に向くよう鉛直配置し、突先部５を含む母線が傾斜面側に向いた状態を維持しながら、管状部材３の円周に沿って傾斜上側から傾斜下側に向けて溶接ビードを形成する溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接方法及び溶接装置に関し、特に、水平方向に対して傾斜した傾斜面を備えた容器の該傾斜面に設けられた鉛直方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔に挿入された管状部材と、の接合部を溶接する溶接方法及び溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子炉のうち軽水炉には、加圧水型軽水炉（ＰＷＲ）及び沸騰水型軽水炉（ＢＷＲ）があることが知られている。原子炉容器は、略半球形状の部位を備えている。略半球形状の部位は、加圧水型軽水炉の場合は原子炉容器の下部（下半球鏡）に、沸騰水型軽水炉の場合は原子炉容器の上部（上半球鏡）に設けられている（特許文献１）。
【０００３】
図１３に、加圧水型軽水炉の原子炉容器の外観を示す斜軸投影図を示す。原子炉容器１１は、底部に略半球形状の下半球鏡１２を備えている。下半球鏡１２には、複数の炉内計装筒管台（以下、管台と略す）１３が貫通し、林立状態で垂設されている。
【０００４】
図１４に、下半球鏡に管台が貫通した部分の断面図を示す。管台１３と接する原子炉容器１１部分には、開先が形成されている。開先底面には、バタリング用にインコネル肉盛１５が施工されている。インコネル肉盛１５の上にＪ開先及びＪ溶接部１６が形成されることで、管台１３が原子炉容器１１に取り付けられている。古いプラントにおけるＪ溶接部１６は、６００合金溶接金属により溶接されており、応力腐食割れが発生する懸念がある。Ｊ溶接部１６で応力腐食割れ１７が確認された場合、応力腐食割れ１７の傷を残したまま耐食性に優れた溶接材料で傷を塞ぐ封止溶接と呼ばれる工法により被覆層１８を形成して補修する。また、傷が確認されない場合にも、Ｊ溶接部１６を耐食性に優れた溶接材料で塞ぐ環境遮断と呼ばれる工法で被覆層１８を形成して保全する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−７５４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
管台が取り付けられる下半球鏡は、そのほとんどが水平面に対して傾斜した面となる。管台は林立状態で垂設されているため、最外周にある管台を溶接する際には、管台と溶接装置との干渉を避けるよう、溶接トーチを鉛直方向に配置しなければならない。また、管台は林立しており、溶加材ワイヤを供給するスペースも限られているため、溶接は下進溶接とする必要がある。
【０００７】
図１５に、従来の溶接方法を説明する概略図を示す。図１５（ａ）は溶接ビード形成中、図１５（ｂ）は溶接ビード形成後を説明する図である。溶接は、溶加材１９を溶接トーチ２０の進行方向前側に供給し下進溶接で行われる。図１５に示すように、溶接トーチ２０を鉛直方向に向けて配置して溶接ビードを形成する場合、ワーク面２１が傾斜していると、アークプラズマ２２は下広がりな形状となる。形成された溶接ビード２３は重力の影響により傾斜下側（谷側）に向かって垂れる。傾斜下側に向かって垂れた溶接ビードを谷側に重ねていくと、融合不良が発生する懸念がある。そのため、谷側に向かって垂れた溶接ビードは、傾斜上側（山側）に向けて重ねる必要がある。図１６に、管台の周囲での溶接ビードの重ね方を示す。管台１３の山側では、管台１３を中心とした場合の内周側から外周側へ溶接ビードを重ねなくてはならない。管台１３の谷側では、管台１３を中心とした場合の外周側から内周側へ溶接ビードを重ねなくてはならない。
【０００８】
図１７に、溶接の進行方向を説明する上面図を示す。溶接ビードを谷側から山側に向けて重ね、且つ、管台の全周を下進溶接のみで溶接するには、図１５に示すように管台１３の全周を４分割し、分割した領域ごとに溶接を行わなければならない。しかしながら、４分割して溶接を行った場合には、溶接の始終端部が多くなる。始終端部では溶接欠陥が生じやすい。よって、溶接の終始端部は、できるだけ少なくする方が良い。
【０００９】
溶接ビードが偏った形状でなければ、溶接ビードを重ねる方向が限定されずに済むため、全周を２分割して溶接することが可能となる。溶接ビードの垂れを抑制するためには、図１８（ａ），（ｂ）に示すように、溶接トーチ２０をワーク面２１に対して垂直に配置して溶接すると良い。そのようにすることで、アークプラズマ２２が下広がりとならず、溶接ビード２３の垂れを抑制できる。しかしながら、上述のように、管台１３は林立状態で垂設されており、溶接トーチ２０をワーク面２１に対して垂直に配置すると、管台１３と溶接トーチ２０とが干渉するため、上記案を採用することはできない。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、溶接の終始端部ができるだけ少なくなるよう、少ない分割数で管台を原子炉容器の傾斜面に取り付ける溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、水平方向に対して傾斜した傾斜面を備えた容器の該傾斜面に設けられた鉛直方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔に挿入された管状部材と、の接合部を溶接する溶接方法であって、先端が一方向に傾斜し、且つ、前記先端の突先部が周上にある電極を備える溶接トーチを、前記突先部を含む母線が前記傾斜面側に向くよう鉛直配置し、前記突先部を含む母線が前記傾斜面側に向いた状態を維持しながら、前記管状部材の円周に沿って傾斜上側から傾斜下側に向けて溶接ビードを形成する溶接方法を提供する。
【００１２】
また、本発明は、水平方向に対して傾斜した傾斜面を備えた容器の該傾斜面に設けられた鉛直方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔に挿入された管状部材と、の接合部を溶接する溶接装置であって、先端が一方向に傾斜し、且つ、前記先端の突先部が周上にある電極を備える溶接トーチと、該溶接トーチを、前記突先部を含む母線が前記傾斜面側に向くよう鉛直配置する手段と、前記突先部を含む母線が前記傾斜面側に向いた状態を維持させる手段と、前記管状部材の円周に沿って傾斜上側から傾斜下側に向けて前記溶接トーチを移動させて溶接ビードを形成する手段と、を備える溶接装置を提供する。
【００１３】
傾斜した先端を有する電極を、突先部を含む母線が傾斜面側を向くように鉛直配置することで、アークを傾斜面に対して垂直にあてることが可能となる。傾斜面に対してアークが垂直にあたると、重力影響により溶接ビードが垂れて偏ることを抑制できる。それにより、溶接ビードを重ねる方向が限定されなくなる。すなわち、融合不良の発生を心配することなく溶接ビードを傾斜上側から傾斜下側へと重ねることができるため、管状部材の全周を２分割で溶接することが可能となる。なお、本明細書中では、傾斜面よりも重力方向下側にある水平面を基準として、この水平面からの距離が遠くなる方向を傾斜上側とし、距離が近くなる方向を傾斜下側と定義する。
【００１４】
上記発明の一態様において、所定の回転速度で前記溶接トーチを管状部材の軸を中心として回転させるとともに、前記管状部材の軸を中心とした回転と同じ回転速度で、且つ、前記管状部材の軸を中心とした回転と逆向きに、前記電極を、電極軸を中心として回転させることが好ましい。
【００１５】
溶接トーチを管状部材の軸を中心として回転させることで、管状部材の円周に沿って溶接ビードを形成することができる。電極は電極軸を中心として回転させるため、溶接トーチが管状部材の円周に沿って移動した場合でも、突先部を含む母線が傾斜面側に向いた状態を維持することができる。
【００１６】
上記発明の一態様において、前記電極軸が前記傾斜面と交差する点から、前記電極によって形成されるアークプラズマの中心線が前記傾斜面と交差する点までの距離をズレ量として算出し、該ズレ量から補正値を算出し、該補正値に基づき前記回転速度及び前記管状部材の軸を中心とする円の半径方向への溶接トーチの移動を補正し、前記溶接トーチの動作を制御することが好ましい。
【００１７】
電極の先端が一方向に傾斜した電極にて形成されるアークプラズマは、その中心が電極軸の延長線上とは異なる位置にずれて形成される。このような電極を用いて傾斜面に溶接を行うと、溶接速度が溶接中に設定と異なってしまう。上記発明の一態様では、アークプラズマのズレ量を算出し、ズレ量から、管状部材の軸を中心として回転させる回転速度及び半径方向への移動に必要な補正値を算出する。この補正値に基づいて溶接トーチの回転及び移動を補正することで、溶接速度をより一定に維持することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、先端を一方向に傾斜させた電極を用いて溶接を行うことで、溶接ビードの垂れを抑制することができる。これにより、溶接ビードを重ねる方向が限定されなくなるため、管状部材の周囲を２分割の領域に分けて溶接することが可能となる。よって、４分割で溶接する場合と比較して溶接の終始端部少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態で使用する溶接装置の概略図である。
【図２】第１実施形態に係る溶接方法を説明する図である。
【図３】第１実施形態における溶接トーチの動作制御方法を説明する図である。
【図４】第１実施形態における溶接トーチの動作制御方法を説明する図である。
【図５】第１実施形態における溶接トーチの動作制御方法を説明する図である。
【図６】電極の先端と傾斜面との関係を説明する上面図である。
【図７】軸βを中心として回転させた場合における電極の先端と傾斜面との関係を説明する上面図である。
【図８】従来の電極を用いて形成したアークプラズマを説明する図である。
【図９】第２実施形態に係る電極を用いて形成したアークプラズマを説明する図である。
【図１０】突先部が周上に位置する電極を備えた溶接トーチを用いて溶接した場合の実回転半径の軌跡を示す図である。
【図１１】第２実施形態に係る溶接速度の制御方法を示す図である。
【図１２】ズレ量を補正する方法について説明する図である。
【図１３】加圧水型軽水炉の原子炉容器の外観を示す斜軸投影図である。
【図１４】下半球鏡に管台が貫通した部分の断面図である。
【図１５】従来の溶接方法を説明する概略図である。
【図１６】管台の周囲での溶接ビードの重ね方を説明する図である。
【図１７】溶接の進行方向を説明する上面図である。
【図１８】溶接方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る溶接方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
本実施形態に係る溶接方法は、容器の傾斜面に設けられた鉛直方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔に挿入された管状部材と、の接合部を溶接する方法に関する。本実施形態では、原子炉容器（容器）の下半球鏡と、該下半球鏡に挿入された管台との接合部を溶接する方法を例として説明する。
【００２１】
溶接トーチは、管台との干渉を避けるために、管台の上方から下半球鏡へアクセスするように構成されている。図１に、本実施形態で使用する溶接装置の概略図を示す。図１の溶接装置１において、溶接トーチ２は、管台３の軸αを中心として、管台周囲を回転することができるよう支持されている。溶接トーチ２は、半径方向移動手段により管台３の軸αを中心とする円の半径方向（Ｘ）へ移動することができる。溶接トーチ２は、鉛直方向移動手段により鉛直（上下）方向（Ｚ）へ移動することができる。溶接トーチ２は、トーチ回転手段により溶接トーチ２の軸βを中心として自身が回転することもできる。
【００２２】
溶接トーチ２は、アークプラズマを形成可能な電極４を備えている。電極４の先端は一方向に傾斜しており、突先部５を有する形状とされる。突先部５は、電極４の周上に位置する。電極４の先端の傾斜角度は、適宜設定される。電極４の先端の傾斜角度は、アークプラズマの中心線が下半球鏡（傾斜面）６に対して垂直となるような角度に設定されると良い。このような先端形状の電極４は、市販の電極を削るなどして作製することができる。電極４の軸βは、溶接トーチ２の軸と実質的に同軸に配置されている。よって、溶接トーチ２の軸を中心として溶接トーチ２を回転させることで、同時に電極４を回転させ、下半球鏡６に対する突先部５の位置を調整することができる。
【００２３】
図２に、本実施形態に係る溶接方法を説明する図を示す。
本実施形態に係る溶接方法では、電極４を下向きにした溶接トーチを、予め位置決めした半径方向（Ｘ）の位置に鉛直配置し、アークプラズマ７を形成させる。このとき、電極４の突先部５を含む母線が下半球鏡（傾斜面）６側に向くようにする。突先部５を含む母線は、溶接の進行中、常に傾斜面側６に向いた状態を維持するよう溶接トーチ２を、溶接トーチの軸（電極の軸β）を中心として回転させる。同時に、溶接トーチ２を管台３の軸αを中心に回転移動させつつ、上下方向（Ｚ）にも移動させながら管台３の円周方向に沿って溶接ビードを形成する。溶接は傾斜上側から傾斜下側に向けた下進溶接とし、溶加材８を溶接トーチ２の進行方向前側から供給する。
【００２４】
溶接速度ｖは、溶接品質確保のため、常に略一定となるよう溶接トーチを動作制御する。制御方法を図３〜図５を用いて説明する。
図３に示すように、溶接速度ｖ、回転半径ｒ、下半球鏡の斜面角度φを演算装置に入力し、回転速度ωα及び上下移動速度ｖｚを算出する。算出した値を出力し、溶接トーチ２を管台３の周囲にそって回転速度ωαで回転移動させながら、上下移動速度ｖｚで上下方向（Ｚ）にも移動させる。トーチ回転速度ωβは、回転速度ωαと同じ値を用い、管台３の軸αを中心とした回転とは逆向きに回転させる。
【００２５】
次に、回転速度ωα及び上下移動速度ｖｚの演算方法を説明する。
図４に示されるように、溶接トーチが０°の位置から管台の回りに反時計回りに回転するとする。０°の位置における回転半径をｒ０、基準回転速度ωα０とすると、基準溶接速度をｖ０は式（Ｉ）で表される。
ｖ０＝２πｒ０×ωα０・・・（Ｉ）
【００２６】
溶接トーチは、管台の周囲に沿って回転移動すると同時に、下半球鏡の斜面角度φに応じて上下方向（Ｚ）にも移動している。そのため、溶接速度は任意の位置（回転角度θ及び斜面角度φ）に応じて変化する。溶接位置がθでの溶接速度をｖ、回転速度をωαとする。溶接速度ｖは図４のｘ軸方向の成分ｖｘ、ｙ軸方向の成分ｖｙ、及び紙面に対して垂直な方向（ｚ軸方向）の成分ｖｚに分解することができる。ｖ、ｖｘ、ｖｙ、ｖｚはそれぞれ式（ＩＩ）〜式（Ｖ）で表される。
ｖ＝√（ｖｘ２＋ｖｙ２＋ｖｚ２）・・・（ＩＩ）
ｖｘ＝２πｒ０×ωαｘ
＝２πｒ０×ωα×ＣＯＳ（θ）・・・（ＩＩＩ）
ｖｙ＝２πｒ０×ωαｙ
＝２πｒ０×ωα×ＳＩＮ（θ）・・・（ＩＶ）
ｖｘ＝ｖｙ×ＴＡＮ（θ）・・・（Ｖ）
【００２７】
式（Ｉ）〜式（Ｖ）より、溶接速度がｖを常に一定（ｖ０＝ｖ）とするためには、回転速度ωαを式（ＶＩ）で与えると良い。
ωα＝ωα０／√（（ＣＯＳ（θ））２＋（ＳＩＮ（θ））２×（１＋ＴＡＮ（φ）））・・・（ＶＩ）
各位置における回転速度をこの式にそって計算し、その大きさとなるように制御すると、溶接速度を略一定とすることができる。よれにより、同じ状態の溶接ビードを安定的に形成できる。
【００２８】
一方向に傾斜した先端を有する電極４を、突先部５を含む母線が傾斜面側を向くように鉛直配置することで、アークプラズマ７を傾斜面６に対して垂直にあてることが可能となる。傾斜面６に対してアークプラズマ７が垂直にあたると、重力影響により溶接ビードが垂れて偏ることを抑制できる。それにより、溶接ビードを重ねる方向が限定されなくなるため、融合不良の発生を心配することなく溶接ビードを傾斜上側から傾斜下側へと重ねることができる。従って、管台の全周を２分割で溶接することが可能となる。
【００２９】
溶接トーチ２は、溶接トーチの軸（電極の軸β）を中心として回転させるため、電極４の突先部５を含む母線を常に傾斜面側へ向けることができる。
図６及び図７は、管台の外周に沿って溶接トーチを傾斜上側から傾斜下側へと移動させた際の、電極の先端と傾斜面との関係を説明する上面図である。図６及び図７において、（１）は溶接トーチ２が溶接開始位置（０°）にあるとき、（２）は管台の軸を中心として溶接トーチを溶接開始位置から９０°移動したとき、（３）は管台の軸を中心として溶接トーチを溶接開始位置から１８０°移動したとき、に溶接トーチを側面視した図である。図６及び図７において、▲印は、電極先端の突先部５を指す。図６は、溶接トーチを溶接トーチの軸（電極の軸β）を中心に回転させずに、管台３の外周に沿って溶接トーチ２を移動させている。図７は、溶接トーチ２を溶接トーチの軸（電極の軸β）を中心に回転させながら、管台３の外周に沿って溶接トーチ２を移動させている。
【００３０】
突先部５を含む母線は、溶接開始位置で傾斜面側を向いている。しかしながら、溶接トーチを回転させずに管台周りに溶接すると、突先部５を含む母線と傾斜面６との位置関係が徐々に変化し、アークプラズマを傾斜面６に垂直に形成させることができない。図６によれば、アークプラズマは常に管台の外周側に向いて形成されるため、溶接ビードの垂れを抑えることができない。一方、溶接トーチ２を溶接進行方向に対して回転速度ωβで回転させながら管台周りに溶接すると、突先部５を含む母線と傾斜面６との位置関係を一定に維持することができる。図７によれば、アークプラズマは、常に傾斜面に垂直に形成されるため、どの溶接位置においても、溶接ビードの垂れが抑えられる。
【００３１】
〔第２実施形態〕
従来アーク溶接に使用されている電極は、図８に示すように、電極軸β上に突先部９がある。そのため、アークプラズマ７の中心線と電極軸とが略同軸となる。一方、第１実施形態で提案した突先部５が周上に位置する電極４を備えた溶接トーチ２を用いて溶接すると、図９に示すようにアークプラズマ７の中心線は、電極軸βとは一致せず、傾斜面６の上側（山側）にずれて形成される。図１０に、突先部が周上に位置する電極を備えた溶接トーチを用いた場合の実回転半径の軌跡を示す。同図において管台の軸αから半径方向外向きに延びる点線（細）が実回転半径Ｘｒ、半径方向に延びる実線Ａが初期に設定した回転半径Ｘ、実線Ａから点線に延びる実線Ｂがズレ量Ｄを示す。図１０に示すように、アークプラズマ７が傾斜面上側にずれると、場所によって回転半径にずれＤが生じ、溶接速度が設定と異なってしまう。
【００３２】
本実施形態は、先端を一方向に傾斜させた電極４を備えた溶接トーチ２を用いて溶接する場合に、溶接速度をより一定に維持するための補正工程を含む。それ以外の工程は、第１実施形態と同様とする。図１１に、本実施形態に係る溶接速度の制御方法を示す。本実施形態では、第１実施形態と同様に、溶接速度ｖ、回転半径Ｘ、下半球鏡の斜面角度φを演算装置に入力し、回転速度ωα及び上下移動速度ｖｚを算出する。算出した値をズレ量Ｄで補正した後出力し、溶接トーチを管台の周囲に沿って回転移動させながら、上下方向（Ｚ）にも移動させる。トーチ回転速度ωβは、回転速度ωαと同じ値を用い、管台の軸αを中心とした回転移動とは反対の向きに回転させる。
【００３３】
図９及び図１２を参照して、ズレ量Ｄを補正する方法について説明する。図１２において、管台の軸αから半径方向外向きに延びる点線（細）が実回転半径Ｘｒ、半径方向外向きに延びる点線（太）が補正した回転半径Ｘｃ、点線（太）から点線（細）に延びる実線Ｂがズレ量Ｄを示す。
【００３４】
ズレ量Ｄは、電極軸が傾斜面と交差する点から、電極によって形成されるアークプラズマの中心線が傾斜面と交差する点までの距離である。ズレ量Ｄは、式ＶＩＩにて算出する。電極半径ｄとは電極軸βの中心と電極の外周との距離であり、アーク長ｌとは電極の突先部５から傾斜面６までの距離である。
Ｄ＝電極半径／ＣＯＳ（φ）＋アーク長×ＴＡＮ（φ）・・・（ＶＩＩ）
【００３５】
次に、図１２に示すように、ズレ量Ｄ（実線Ｂ）を、軸αを中心とする円の半径方向内向きのベクトルＸＡと、該円の接線方向のベクトルωαＡとに分解する。
溶接トーチを０°の位置から任意の角度θだけ移動させた位置では、ＸＡは式（ＶＩＩＩ）で与えられる。
ＸＡ＝Ｄ×ＣＯＳ（θ）・・・（ＶＩＩＩ）
【００３６】
溶接トーチが０°の位置における回転速度をωα０、回転半径をｒ０とすると、移動距離Ｓは式（ＩＸ）で表される。
Ｓ＝ωα０×ｒ０・・・（ＩＸ）
一方、溶接トーチを０°の位置から任意の角度θだけ移動させた位置では、ズレ量Ｄにより、実際には、式（Ｘ）のようになる。
Ｓ＋Ｄ×ＳＩＮ（θ）＝ωαＡ×ｒ０・・・（Ｘ）
上記式（ＩＸ）及び式（Ｘ）より、ωαＡは、式（ＸＩ）で与えられる。
ωαＡ＝（ω０×ｒ０＋Ｄ×ＳＩＮ（θ））／ｒ０・・・（ＸＩ）
【００３７】
ＸＡ及びωαＡを補正値とし、管台の軸αを中心とする回転の回転速度ωα及び回転半径Ｘをそれぞれ式（ＸＩＩ）及び式（ＸＩＩＩ）のように補正する。
角度θ位置における回転速度＝ωαＡ・・・（ＸＩＩ）
角度θ位置における回転半径＝Ｘ−ＸＡ・・・（ＸＩＩＩ）
【００３８】
上記補正された回転速度及び回転半径の値を出力し、溶接トーチの動作を制御する。それにより、溶接速度を一定に維持することが可能となる。また、トーチ回転速度ωβは上記で補正された後の回転速度と同じ値とし、回転の向きは逆向きとする。
【符号の説明】
【００３９】
１ 溶接装置
２，２０ 溶接トーチ
３，１３ 管台（管状部材）
４ 電極
５，９ 突先部
６，１２ 傾斜面（下半球鏡）
７，２２ アークプラズマ
８，１９ 溶加材
１１ 容器
１４ 貫通孔
１５ インコネル肉盛
１６ Ｊ溶接部
１７ 応力腐食割れ
１８ 被覆層
２１ ワーク面
２３ 溶接ビード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接方法及び溶接装置に関し、特に、水平方向に対して傾斜した傾斜面を備えた容器の該傾斜面に設けられた鉛直方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔に挿入された管状部材と、の接合部を溶接する溶接方法及び溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子炉のうち軽水炉には、加圧水型軽水炉（ＰＷＲ）及び沸騰水型軽水炉（ＢＷＲ）があることが知られている。原子炉容器は、略半球形状の部位を備えている。略半球形状の部位は、加圧水型軽水炉の場合は原子炉容器の下部（下半球鏡）に、沸騰水型軽水炉の場合は原子炉容器の上部（上半球鏡）に設けられている（特許文献１）。
【０００３】
図１３に、加圧水型軽水炉の原子炉容器の外観を示す斜軸投影図を示す。原子炉容器１１は、底部に略半球形状の下半球鏡１２を備えている。下半球鏡１２には、複数の炉内計装筒管台（以下、管台と略す）１３が貫通し、林立状態で垂設されている。
【０００４】
図１４に、下半球鏡に管台が貫通した部分の断面図を示す。管台１３と接する原子炉容器１１部分には、開先が形成されている。開先底面には、バタリング用にインコネル肉盛１５が施工されている。インコネル肉盛１５の上にＪ開先及びＪ溶接部１６が形成されることで、管台１３が原子炉容器１１に取り付けられている。古いプラントにおけるＪ溶接部１６は、６００合金溶接金属により溶接されており、応力腐食割れが発生する懸念がある。Ｊ溶接部１６で応力腐食割れ１７が確認された場合、応力腐食割れ１７の傷を残したまま耐食性に優れた溶接材料で傷を塞ぐ封止溶接と呼ばれる工法により被覆層１８を形成して補修する。また、傷が確認されない場合にも、Ｊ溶接部１６を耐食性に優れた溶接材料で塞ぐ環境遮断と呼ばれる工法で被覆層１８を形成して保全する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−７５４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
管台が取り付けられる下半球鏡は、そのほとんどが水平面に対して傾斜した面となる。管台は林立状態で垂設されているため、最外周にある管台を溶接する際には、管台と溶接装置との干渉を避けるよう、溶接トーチを鉛直方向に配置しなければならない。また、管台は林立しており、溶加材ワイヤを供給するスペースも限られているため、溶接は下進溶接とする必要がある。
【０００７】
図１５に、従来の溶接方法を説明する概略図を示す。図１５（ａ）は溶接ビード形成中、図１５（ｂ）は溶接ビード形成後を説明する図である。溶接は、溶加材１９を溶接トーチ２０の進行方向前側に供給し下進溶接で行われる。図１５に示すように、溶接トーチ２０を鉛直方向に向けて配置して溶接ビードを形成する場合、ワーク面２１が傾斜していると、アークプラズマ２２は下広がりな形状となる。形成された溶接ビード２３は重力の影響により傾斜下側（谷側）に向かって垂れる。傾斜下側に向かって垂れた溶接ビードを谷側に重ねていくと、融合不良が発生する懸念がある。そのため、谷側に向かって垂れた溶接ビードは、傾斜上側（山側）に向けて重ねる必要がある。図１６に、管台の周囲での溶接ビードの重ね方を示す。管台１３の山側では、管台１３を中心とした場合の内周側から外周側へ溶接ビードを重ねなくてはならない。管台１３の谷側では、管台１３を中心とした場合の外周側から内周側へ溶接ビードを重ねなくてはならない。
【０００８】
図１７に、溶接の進行方向を説明する上面図を示す。溶接ビードを谷側から山側に向けて重ね、且つ、管台の全周を下進溶接のみで溶接するには、図１５に示すように管台１３の全周を４分割し、分割した領域ごとに溶接を行わなければならない。しかしながら、４分割して溶接を行った場合には、溶接の始終端部が多くなる。始終端部では溶接欠陥が生じやすい。よって、溶接の終始端部は、できるだけ少なくする方が良い。
【０００９】
溶接ビードが偏った形状でなければ、溶接ビードを重ねる方向が限定されずに済むため、全周を２分割して溶接することが可能となる。溶接ビードの垂れを抑制するためには、図１８（ａ），（ｂ）に示すように、溶接トーチ２０をワーク面２１に対して垂直に配置して溶接すると良い。そのようにすることで、アークプラズマ２２が下広がりとならず、溶接ビード２３の垂れを抑制できる。しかしながら、上述のように、管台１３は林立状態で垂設されており、溶接トーチ２０をワーク面２１に対して垂直に配置すると、管台１３と溶接トーチ２０とが干渉するため、上記案を採用することはできない。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、溶接の終始端部ができるだけ少なくなるよう、少ない分割数で管台を原子炉容器の傾斜面に取り付ける溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、水平方向に対して傾斜した傾斜面を備えた容器の該傾斜面に設けられた鉛直方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔に挿入された管状部材と、の接合部を溶接する溶接方法であって、先端が一方向に傾斜し、且つ、前記先端の突先部が周上にある電極を備える溶接トーチを、前記突先部を含む母線が前記傾斜面側に向くよう鉛直配置し、前記突先部を含む母線が前記傾斜面側に向いた状態を維持しながら、前記管状部材の円周に沿って傾斜上側から傾斜下側に向けて溶接ビードを形成する溶接方法を提供する。
【００１２】
また、本発明は、水平方向に対して傾斜した傾斜面を備えた容器の該傾斜面に設けられた鉛直方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔に挿入された管状部材と、の接合部を溶接する溶接装置であって、先端が一方向に傾斜し、且つ、前記先端の突先部が周上にある電極を備える溶接トーチと、該溶接トーチを、前記突先部を含む母線が前記傾斜面側に向くよう鉛直配置する手段と、前記突先部を含む母線が前記傾斜面側に向いた状態を維持させる手段と、前記管状部材の円周に沿って傾斜上側から傾斜下側に向けて前記溶接トーチを移動させて溶接ビードを形成する手段と、を備える溶接装置を提供する。
【００１３】
傾斜した先端を有する電極を、突先部を含む母線が傾斜面側を向くように鉛直配置することで、アークを傾斜面に対して垂直にあてることが可能となる。傾斜面に対してアークが垂直にあたると、重力影響により溶接ビードが垂れて偏ることを抑制できる。それにより、溶接ビードを重ねる方向が限定されなくなる。すなわち、融合不良の発生を心配することなく溶接ビードを傾斜上側から傾斜下側へと重ねることができるため、管状部材の全周を２分割で溶接することが可能となる。なお、本明細書中では、傾斜面よりも重力方向下側にある水平面を基準として、この水平面からの距離が遠くなる方向を傾斜上側とし、距離が近くなる方向を傾斜下側と定義する。
【００１４】
上記発明の一態様において、所定の回転速度で前記溶接トーチを管状部材の軸を中心として回転させるとともに、前記管状部材の軸を中心とした回転と同じ回転速度で、且つ、前記管状部材の軸を中心とした回転と逆向きに、前記電極を、電極軸を中心として回転させることが好ましい。
【００１５】
溶接トーチを管状部材の軸を中心として回転させることで、管状部材の円周に沿って溶接ビードを形成することができる。電極は電極軸を中心として回転させるため、溶接トーチが管状部材の円周に沿って移動した場合でも、突先部を含む母線が傾斜面側に向いた状態を維持することができる。
【００１６】
上記発明の一態様において、前記電極軸が前記傾斜面と交差する点から、前記電極によって形成されるアークプラズマの中心線が前記傾斜面と交差する点までの距離をズレ量として算出し、該ズレ量から補正値を算出し、該補正値に基づき前記回転速度及び前記管状部材の軸を中心とする円の半径方向への溶接トーチの移動を補正し、前記溶接トーチの動作を制御することが好ましい。
【００１７】
電極の先端が一方向に傾斜した電極にて形成されるアークプラズマは、その中心が電極軸の延長線上とは異なる位置にずれて形成される。このような電極を用いて傾斜面に溶接を行うと、溶接速度が溶接中に設定と異なってしまう。上記発明の一態様では、アークプラズマのズレ量を算出し、ズレ量から、管状部材の軸を中心として回転させる回転速度及び半径方向への移動に必要な補正値を算出する。この補正値に基づいて溶接トーチの回転及び移動を補正することで、溶接速度をより一定に維持することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、先端を一方向に傾斜させた電極を用いて溶接を行うことで、溶接ビードの垂れを抑制することができる。これにより、溶接ビードを重ねる方向が限定されなくなるため、管状部材の周囲を２分割の領域に分けて溶接することが可能となる。よって、４分割で溶接する場合と比較して溶接の終始端部少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態で使用する溶接装置の概略図である。
【図２】第１実施形態に係る溶接方法を説明する図である。
【図３】第１実施形態における溶接トーチの動作制御方法を説明する図である。
【図４】第１実施形態における溶接トーチの動作制御方法を説明する図である。
【図５】第１実施形態における溶接トーチの動作制御方法を説明する図である。
【図６】電極の先端と傾斜面との関係を説明する上面図である。
【図７】軸βを中心として回転させた場合における電極の先端と傾斜面との関係を説明する上面図である。
【図８】従来の電極を用いて形成したアークプラズマを説明する図である。
【図９】第２実施形態に係る電極を用いて形成したアークプラズマを説明する図である。
【図１０】突先部が周上に位置する電極を備えた溶接トーチを用いて溶接した場合の実回転半径の軌跡を示す図である。
【図１１】第２実施形態に係る溶接速度の制御方法を示す図である。
【図１２】ズレ量を補正する方法について説明する図である。
【図１３】加圧水型軽水炉の原子炉容器の外観を示す斜軸投影図である。
【図１４】下半球鏡に管台が貫通した部分の断面図である。
【図１５】従来の溶接方法を説明する概略図である。
【図１６】管台の周囲での溶接ビードの重ね方を説明する図である。
【図１７】溶接の進行方向を説明する上面図である。
【図１８】溶接方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る溶接方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
本実施形態に係る溶接方法は、容器の傾斜面に設けられた鉛直方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔に挿入された管状部材と、の接合部を溶接する方法に関する。本実施形態では、原子炉容器（容器）の下半球鏡と、該下半球鏡に挿入された管台との接合部を溶接する方法を例として説明する。
【００２１】
溶接トーチは、管台との干渉を避けるために、管台の上方から下半球鏡へアクセスするように構成されている。図１に、本実施形態で使用する溶接装置の概略図を示す。図１の溶接装置１において、溶接トーチ２は、管台３の軸αを中心として、管台周囲を回転することができるよう支持されている。溶接トーチ２は、半径方向移動手段により管台３の軸αを中心とする円の半径方向（Ｘ）へ移動することができる。溶接トーチ２は、鉛直方向移動手段により鉛直（上下）方向（Ｚ）へ移動することができる。溶接トーチ２は、トーチ回転手段により溶接トーチ２の軸βを中心として自身が回転することもできる。
【００２２】
溶接トーチ２は、アークプラズマを形成可能な電極４を備えている。電極４の先端は一方向に傾斜しており、突先部５を有する形状とされる。突先部５は、電極４の周上に位置する。電極４の先端の傾斜角度は、適宜設定される。電極４の先端の傾斜角度は、アークプラズマの中心線が下半球鏡（傾斜面）６に対して垂直となるような角度に設定されると良い。このような先端形状の電極４は、市販の電極を削るなどして作製することができる。電極４の軸βは、溶接トーチ２の軸と実質的に同軸に配置されている。よって、溶接トーチ２の軸を中心として溶接トーチ２を回転させることで、同時に電極４を回転させ、下半球鏡６に対する突先部５の位置を調整することができる。
【００２３】
図２に、本実施形態に係る溶接方法を説明する図を示す。
本実施形態に係る溶接方法では、電極４を下向きにした溶接トーチを、予め位置決めした半径方向（Ｘ）の位置に鉛直配置し、アークプラズマ７を形成させる。このとき、電極４の突先部５を含む母線が下半球鏡（傾斜面）６側に向くようにする。突先部５を含む母線は、溶接の進行中、常に傾斜面側６に向いた状態を維持するよう溶接トーチ２を、溶接トーチの軸（電極の軸β）を中心として回転させる。同時に、溶接トーチ２を管台３の軸αを中心に回転移動させつつ、上下方向（Ｚ）にも移動させながら管台３の円周方向に沿って溶接ビードを形成する。溶接は傾斜上側から傾斜下側に向けた下進溶接とし、溶加材８を溶接トーチ２の進行方向前側から供給する。
【００２４】
溶接速度ｖは、溶接品質確保のため、常に略一定となるよう溶接トーチを動作制御する。制御方法を図３〜図５を用いて説明する。
図３に示すように、溶接速度ｖ、回転半径ｒ、下半球鏡の斜面角度φを演算装置に入力し、回転速度ωα及び上下移動速度ｖｚを算出する。算出した値を出力し、溶接トーチ２を管台３の周囲にそって回転速度ωαで回転移動させながら、上下移動速度ｖｚで上下方向（Ｚ）にも移動させる。トーチ回転速度ωβは、回転速度ωαと同じ値を用い、管台３の軸αを中心とした回転とは逆向きに回転させる。
【００２５】
次に、回転速度ωα及び上下移動速度ｖｚの演算方法を説明する。
図４に示されるように、溶接トーチが０°の位置から管台の回りに反時計回りに回転するとする。０°の位置における回転半径をｒ０、基準回転速度ωα０とすると、基準溶接速度をｖ０は式（Ｉ）で表される。
ｖ０＝２πｒ０×ωα０・・・（Ｉ）
【００２６】
溶接トーチは、管台の周囲に沿って回転移動すると同時に、下半球鏡の斜面角度φに応じて上下方向（Ｚ）にも移動している。そのため、溶接速度は任意の位置（回転角度θ及び斜面角度φ）に応じて変化する。溶接位置がθでの溶接速度をｖ、回転速度をωαとする。溶接速度ｖは図４のｘ軸方向の成分ｖｘ、ｙ軸方向の成分ｖｙ、及び紙面に対して垂直な方向（ｚ軸方向）の成分ｖｚに分解することができる。ｖ、ｖｘ、ｖｙ、ｖｚはそれぞれ式（ＩＩ）〜式（Ｖ）で表される。
ｖ＝√（ｖｘ２＋ｖｙ２＋ｖｚ２）・・・（ＩＩ）
ｖｘ＝２πｒ０×ωαｘ
＝２πｒ０×ωα×ＣＯＳ（θ）・・・（ＩＩＩ）
ｖｙ＝２πｒ０×ωαｙ
＝２πｒ０×ωα×ＳＩＮ（θ）・・・（ＩＶ）
ｖｘ＝ｖｙ×ＴＡＮ（θ）・・・（Ｖ）
【００２７】
式（Ｉ）〜式（Ｖ）より、溶接速度がｖを常に一定（ｖ０＝ｖ）とするためには、回転速度ωαを式（ＶＩ）で与えると良い。
ωα＝ωα０／√（（ＣＯＳ（θ））２＋（ＳＩＮ（θ））２×（１＋ＴＡＮ（φ）））・・・（ＶＩ）
各位置における回転速度をこの式にそって計算し、その大きさとなるように制御すると、溶接速度を略一定とすることができる。よれにより、同じ状態の溶接ビードを安定的に形成できる。
【００２８】
一方向に傾斜した先端を有する電極４を、突先部５を含む母線が傾斜面側を向くように鉛直配置することで、アークプラズマ７を傾斜面６に対して垂直にあてることが可能となる。傾斜面６に対してアークプラズマ７が垂直にあたると、重力影響により溶接ビードが垂れて偏ることを抑制できる。それにより、溶接ビードを重ねる方向が限定されなくなるため、融合不良の発生を心配することなく溶接ビードを傾斜上側から傾斜下側へと重ねることができる。従って、管台の全周を２分割で溶接することが可能となる。
【００２９】
溶接トーチ２は、溶接トーチの軸（電極の軸β）を中心として回転させるため、電極４の突先部５を含む母線を常に傾斜面側へ向けることができる。
図６及び図７は、管台の外周に沿って溶接トーチを傾斜上側から傾斜下側へと移動させた際の、電極の先端と傾斜面との関係を説明する上面図である。図６及び図７において、（１）は溶接トーチ２が溶接開始位置（０°）にあるとき、（２）は管台の軸を中心として溶接トーチを溶接開始位置から９０°移動したとき、（３）は管台の軸を中心として溶接トーチを溶接開始位置から１８０°移動したとき、に溶接トーチを側面視した図である。図６及び図７において、▲印は、電極先端の突先部５を指す。図６は、溶接トーチを溶接トーチの軸（電極の軸β）を中心に回転させずに、管台３の外周に沿って溶接トーチ２を移動させている。図７は、溶接トーチ２を溶接トーチの軸（電極の軸β）を中心に回転させながら、管台３の外周に沿って溶接トーチ２を移動させている。
【００３０】
突先部５を含む母線は、溶接開始位置で傾斜面側を向いている。しかしながら、溶接トーチを回転させずに管台周りに溶接すると、突先部５を含む母線と傾斜面６との位置関係が徐々に変化し、アークプラズマを傾斜面６に垂直に形成させることができない。図６によれば、アークプラズマは常に管台の外周側に向いて形成されるため、溶接ビードの垂れを抑えることができない。一方、溶接トーチ２を溶接進行方向に対して回転速度ωβで回転させながら管台周りに溶接すると、突先部５を含む母線と傾斜面６との位置関係を一定に維持することができる。図７によれば、アークプラズマは、常に傾斜面に垂直に形成されるため、どの溶接位置においても、溶接ビードの垂れが抑えられる。
【００３１】
〔第２実施形態〕
従来アーク溶接に使用されている電極は、図８に示すように、電極軸β上に突先部９がある。そのため、アークプラズマ７の中心線と電極軸とが略同軸となる。一方、第１実施形態で提案した突先部５が周上に位置する電極４を備えた溶接トーチ２を用いて溶接すると、図９に示すようにアークプラズマ７の中心線は、電極軸βとは一致せず、傾斜面６の上側（山側）にずれて形成される。図１０に、突先部が周上に位置する電極を備えた溶接トーチを用いた場合の実回転半径の軌跡を示す。同図において管台の軸αから半径方向外向きに延びる点線（細）が実回転半径Ｘｒ、半径方向に延びる実線Ａが初期に設定した回転半径Ｘ、実線Ａから点線に延びる実線Ｂがズレ量Ｄを示す。図１０に示すように、アークプラズマ７が傾斜面上側にずれると、場所によって回転半径にずれＤが生じ、溶接速度が設定と異なってしまう。
【００３２】
本実施形態は、先端を一方向に傾斜させた電極４を備えた溶接トーチ２を用いて溶接する場合に、溶接速度をより一定に維持するための補正工程を含む。それ以外の工程は、第１実施形態と同様とする。図１１に、本実施形態に係る溶接速度の制御方法を示す。本実施形態では、第１実施形態と同様に、溶接速度ｖ、回転半径Ｘ、下半球鏡の斜面角度φを演算装置に入力し、回転速度ωα及び上下移動速度ｖｚを算出する。算出した値をズレ量Ｄで補正した後出力し、溶接トーチを管台の周囲に沿って回転移動させながら、上下方向（Ｚ）にも移動させる。トーチ回転速度ωβは、回転速度ωαと同じ値を用い、管台の軸αを中心とした回転移動とは反対の向きに回転させる。
【００３３】
図９及び図１２を参照して、ズレ量Ｄを補正する方法について説明する。図１２において、管台の軸αから半径方向外向きに延びる点線（細）が実回転半径Ｘｒ、半径方向外向きに延びる点線（太）が補正した回転半径Ｘｃ、点線（太）から点線（細）に延びる実線Ｂがズレ量Ｄを示す。
【００３４】
ズレ量Ｄは、電極軸が傾斜面と交差する点から、電極によって形成されるアークプラズマの中心線が傾斜面と交差する点までの距離である。ズレ量Ｄは、式ＶＩＩにて算出する。電極半径ｄとは電極軸βの中心と電極の外周との距離であり、アーク長ｌとは電極の突先部５から傾斜面６までの距離である。
Ｄ＝電極半径／ＣＯＳ（φ）＋アーク長×ＴＡＮ（φ）・・・（ＶＩＩ）
【００３５】
次に、図１２に示すように、ズレ量Ｄ（実線Ｂ）を、軸αを中心とする円の半径方向内向きのベクトルＸＡと、該円の接線方向のベクトルωαＡとに分解する。
溶接トーチを０°の位置から任意の角度θだけ移動させた位置では、ＸＡは式（ＶＩＩＩ）で与えられる。
ＸＡ＝Ｄ×ＣＯＳ（θ）・・・（ＶＩＩＩ）
【００３６】
溶接トーチが０°の位置における回転速度をωα０、回転半径をｒ０とすると、移動距離Ｓは式（ＩＸ）で表される。
Ｓ＝ωα０×ｒ０・・・（ＩＸ）
一方、溶接トーチを０°の位置から任意の角度θだけ移動させた位置では、ズレ量Ｄにより、実際には、式（Ｘ）のようになる。
Ｓ＋Ｄ×ＳＩＮ（θ）＝ωαＡ×ｒ０・・・（Ｘ）
上記式（ＩＸ）及び式（Ｘ）より、ωαＡは、式（ＸＩ）で与えられる。
ωαＡ＝（ω０×ｒ０＋Ｄ×ＳＩＮ（θ））／ｒ０・・・（ＸＩ）
【００３７】
ＸＡ及びωαＡを補正値とし、管台の軸αを中心とする回転の回転速度ωα及び回転半径Ｘをそれぞれ式（ＸＩＩ）及び式（ＸＩＩＩ）のように補正する。
角度θ位置における回転速度＝ωαＡ・・・（ＸＩＩ）
角度θ位置における回転半径＝Ｘ−ＸＡ・・・（ＸＩＩＩ）
【００３８】
上記補正された回転速度及び回転半径の値を出力し、溶接トーチの動作を制御する。それにより、溶接速度を一定に維持することが可能となる。また、トーチ回転速度ωβは上記で補正された後の回転速度と同じ値とし、回転の向きは逆向きとする。
【符号の説明】
【００３９】
１ 溶接装置
２，２０ 溶接トーチ
３，１３ 管台（管状部材）
４ 電極
５，９ 突先部
６，１２ 傾斜面（下半球鏡）
７，２２ アークプラズマ
８，１９ 溶加材
１１ 容器
１４ 貫通孔
１５ インコネル肉盛
１６ Ｊ溶接部
１７ 応力腐食割れ
１８ 被覆層
２１ ワーク面
２３ 溶接ビード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に対して傾斜した傾斜面を備えた容器の該傾斜面に設けられた鉛直方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔に挿入された管状部材と、の接合部を溶接する溶接方法であって、
先端が一方向に傾斜し、且つ、前記先端の突先部が周上にある電極を備える溶接トーチを、前記突先部を含む母線が前記傾斜面側に向くよう鉛直配置し、
前記突先部を含む母線が前記傾斜面側に向いた状態を維持しながら、前記管状部材の円周に沿って傾斜上側から傾斜下側に向けて溶接ビードを形成する溶接方法。
【請求項２】
所定の回転速度で前記溶接トーチを管状部材の軸を中心として回転させるとともに、
前記管状部材の軸を中心とした回転と同じ回転速度で、且つ、前記管状部材の軸を中心とした回転と逆向きに、前記電極を、電極軸を中心として回転させる請求項１に記載の溶接方法。
【請求項３】
前記電極軸が前記傾斜面と交差する点から、前記電極によって形成されるアークプラズマの中心線が前記傾斜面と交差する点までの距離をズレ量として算出し、
該ズレ量から補正値を算出し、該補正値に基づき前記回転速度及び前記管状部材の軸を中心とする回転半径を補正し、前記溶接トーチの動作を制御する請求項１または請求項２に記載の溶接方法。
【請求項４】
水平方向に対して傾斜した傾斜面を備えた容器の該傾斜面に設けられた鉛直方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔に挿入された管状部材と、の接合部を溶接する溶接装置であって、
先端が一方向に傾斜し、且つ、前記先端の突先部が周上にある電極を備える溶接トーチと、
該溶接トーチを、前記突先部を含む母線が前記傾斜面側に向くよう鉛直配置する手段と、
前記突先部を含む母線が前記傾斜面側に向いた状態を維持させる手段と、
前記管状部材の円周に沿って傾斜上側から傾斜下側に向けて前記溶接トーチを移動させて溶接ビードを形成する手段と、
を備える溶接装置。
【請求項１】
水平方向に対して傾斜した傾斜面を備えた容器の該傾斜面に設けられた鉛直方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔に挿入された管状部材と、の接合部を溶接する溶接方法であって、
先端が一方向に傾斜し、且つ、前記先端の突先部が周上にある電極を備える溶接トーチを、前記突先部を含む母線が前記傾斜面側に向くよう鉛直配置し、
前記突先部を含む母線が前記傾斜面側に向いた状態を維持しながら、前記管状部材の円周に沿って傾斜上側から傾斜下側に向けて溶接ビードを形成する溶接方法。
【請求項２】
所定の回転速度で前記溶接トーチを管状部材の軸を中心として回転させるとともに、
前記管状部材の軸を中心とした回転と同じ回転速度で、且つ、前記管状部材の軸を中心とした回転と逆向きに、前記電極を、電極軸を中心として回転させる請求項１に記載の溶接方法。
【請求項３】
前記電極軸が前記傾斜面と交差する点から、前記電極によって形成されるアークプラズマの中心線が前記傾斜面と交差する点までの距離をズレ量として算出し、
該ズレ量から補正値を算出し、該補正値に基づき前記回転速度及び前記管状部材の軸を中心とする回転半径を補正し、前記溶接トーチの動作を制御する請求項１または請求項２に記載の溶接方法。
【請求項４】
水平方向に対して傾斜した傾斜面を備えた容器の該傾斜面に設けられた鉛直方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔に挿入された管状部材と、の接合部を溶接する溶接装置であって、
先端が一方向に傾斜し、且つ、前記先端の突先部が周上にある電極を備える溶接トーチと、
該溶接トーチを、前記突先部を含む母線が前記傾斜面側に向くよう鉛直配置する手段と、
前記突先部を含む母線が前記傾斜面側に向いた状態を維持させる手段と、
前記管状部材の円周に沿って傾斜上側から傾斜下側に向けて前記溶接トーチを移動させて溶接ビードを形成する手段と、
を備える溶接装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−３５０４３（Ｐ２０１３−３５０４３Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７４０７８（Ｐ２０１１−１７４０７８）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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