説明

エレクトロスラグ溶接の補修溶接方法

【課題】容易に補修溶接を行うことができると共に、補修溶接部分の品質向上を図ることのできるエレクトロスラグ溶接の補修溶接方法を提供する。
【解決手段】母材1、2間の上下方向に延びる開先3に沿って立向姿勢でエレクトロスラグ溶接する本溶接工程を実施した後、本溶接工程の途中で発生した溶接欠陥部6を補修溶接するエレクトロスラグ溶接の補修溶接方法において、本溶接工程後に溶接欠陥部の存在する箇所に母材の厚み方向の貫通孔10を開けることによって溶接欠陥部の存在する部分をくり抜く欠陥部くり抜き工程と、欠陥部くり抜き工程の実施前あるいは実施後に母材を横に寝かせて本溶接工程による溶接ビード4の延在する方向が水平方向となり貫通孔の貫通方向が上下方向となるよう母材の姿勢を変換する母材姿勢変換工程と、母材を横に寝かせることで上下方向を向いた貫通孔に対して立向姿勢でエレクトロスラグ溶接する補修溶接工程と、を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エレクトロスラグ溶接を行った後の溶接欠陥部を補修する補修溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
エレクトロスラグ溶接は、立向姿勢の高能率溶接法として、厚板の突合せ溶接などに使われている。
図3(a)は2枚の厚板の母材をエレクトロスラグ溶接で接合している状況の概要を示している。垂直な姿勢で保持された2枚の母材1、2の突き合わせ端間には上下方向に延びる開先3が確保されており、その開先3に沿って、スタートタブTaが配置された下端からエンドタブTbが配置された上端に至るまで、矢印Yで示すようにエレクトロスラグ溶接を実施することで、2枚の母材1、2を接合している。符号4で示すのは溶接ビードである。
【0003】
ここで、エレクトロスラグ溶接とは、図3(b)に示すように、溶接ビードで接合される立向溶接継手Aを鋼当て金または水冷銅当て金Bで囲み、溶接の開始時にあらかじめ散布された溶接フラックス中で、ワイヤWと母材1,2間にアークを発生させて溶融スラグSを形成する。溶融スラグSを形成した後は、アークが消滅し、主に溶融スラグS中を流れる電気抵抗熱を利用して溶接ワイヤWおよび母材1,2を溶かして溶接金属を盛り上げて行なう溶接法である。
なお、図3(b)において、Pは溶接電源、Wgはワイヤガイド、Cは冷却水通路をそれぞれ示す。
【0004】
ところで、このようにエレクトロスラグ溶接を実施している際に、途中〔例えば、図3(a)のPで示す箇所〕で一旦溶接を中断すると、その箇所に図3(c)に示すような大きな溶融池跡(クレータ)5ができ、そこから再度溶接を開始した際に、図3(d)に示すように再スタートした箇所7の近傍に大きな融合不良欠陥部6が発生することが知られている。
【0005】
このような融合不良箇所は、一般に、エアーアークガウジングなどではつり取った後に、被覆アーク溶接や他のアーク溶接法で補修している。しかし、炭素を約0.3%以上含有する中高炭素鋼などを溶接した場合には、予熱・後熱処理を十分に行っても、補修溶接時やその後に割れが生じやすくなり、補修が容易でないという問題がある。
【0006】
特許文献1には、消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接法で25〜50mmの厚板材を突き合わせ溶接する方法が提案されているが、立向姿勢で溶接するものであり、補修溶接の難点を解決するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平7−178575号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記のように、従来の補修溶接の方法は、予熱・後熱処理を十分に行っても、補修が容易でない上に割れが生じやすくなる等の問題があり、改善が望まれていた。
【0009】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、容易に補修溶接を行うことができると共に、補修溶接部分の品質向上を図ることのできるエレクトロスラグ溶接の補修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】
【0010】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明は、母材間の上下方向に延びる開先に沿って立向姿勢でエレクトロスラグ溶接する本溶接工程を実施した後、本溶接工程の途中で発生した溶接欠陥部を補修溶接するエレクトロスラグ溶接の補修溶接方法において、本溶接工程後に溶接欠陥部の存在する箇所に母材の厚み方向の貫通孔を開けることによって溶接欠陥部の存在する部分をくり抜く欠陥部くり抜き工程と、欠陥部くり抜き工程の実施前あるいは実施後に母材を横に寝かせて本溶接工程による溶接ビードの延在する方向が水平方向となり貫通孔の貫通方向が上下方向となるよう母材の姿勢を変換する母材姿勢変換工程と、母材を横に寝かせることで上下方向を向いた貫通孔に対して立向姿勢でエレクトロスラグ溶接する補修溶接工程と、を備えることを特徴とする。
これにより、補修溶接をアーク溶接等を採用する場合と違って容易に行うことができる。また、補修部も本溶接部と同じ機械的強度・性能にすることができる。例えば、母材が中高炭素鋼の場合、溶接欠陥部の補修溶接を、被覆アーク溶接、炭酸ガスアーク溶接、サブマージアーク溶接などのアーク溶接法で行った際に、予熱と直後熱処理が必須となるが、エレクトロスラグ溶接で補修を行った場合、予熱と後熱処理が不要となり、かつ、中高炭素鋼の溶接で特有の溶接割れが発生しない利点が得られる。
【0011】
また、請求項2に係る発明では、母材姿勢変換工程において、本溶接工程後の母材を略90°回転させる(90°を含む)ことで横に寝かせることを特徴とする。これにより、垂直な姿勢の貫通孔に対して安定したエレクトロスラグ溶接を実施することができる。
【0012】
また、請求項3に係る発明では、補修溶接工程において、本溶接工程による溶接ビードと補修溶接工程による溶接ビードとが均質となるようにエレクトロスラグ溶接を実施することを特徴とする。これにより、本溶接部と補修部の品質を揃えることができ、同等の機械的強度・性能を発揮できるようにすることが可能となる。
【0013】
また、請求項4に係る発明では、貫通孔として円筒孔を開けることを特徴とする。これにより、貫通孔をドリル等を用いて簡単に開けることができるようになる。
【0014】
また、請求項5に係る発明では、貫通孔の大きさを、本溶接工程による溶接ビードの幅よりも大きく設定することを特徴とする。これにより、溶接欠陥部を1つの貫通孔を開けるだけでくり抜くことができる。
【0015】
また、請求項6に係る発明では、欠陥部くり抜き工程において、貫通孔を複数開けることによって溶接欠陥部の存在する部分をくり抜くことを特徴とする。これにより、1個の貫通孔ではくり抜くことができない場合でも、確実に溶接欠陥部をくり抜くことができるようになる。
【0016】
また、請求項7に係る発明では、補修溶接工程において、貫通孔の下方の母材の下面に該貫通孔に連通する縦孔を有したスタートタブを配置すると共に、貫通孔の上方の母材の上面に貫通孔に連通する縦孔を有したエンドタブを配置した上で、スタートタブの縦孔から貫通孔を経てエンドタブの縦孔まで連続してエレクトロスラグ溶接し、その後、スタートタブおよびエンドタブを切除することを特徴とする。これにより、エレクトロスラグ溶接の始まりと終わりの部分を母材の補修部に残すことがなくなり、本溶接部と補修部の均質化を図ることができる。
【0017】
また、請求項8に係る発明では、前記欠陥部くり抜き工程において、前記母材姿勢変換工程の後に、前記母材の下側にスタートタブを配置すると共に前記母材の上側にエンドタブを配置し、それらスタートタブ及びエンドタブと一体的に、前記母材における前記溶接欠陥部の存在する部分をくり抜き、その後の前記補修溶接工程で、前記スタートタブの縦孔から前記母材の貫通孔を経て前記エンドタブの縦孔まで連続してエレクトロスラグ溶接することを特徴とする。これにより、スタートタブやエンドタブの縦孔と母材の貫通孔とがずれるといった状況を回避することができ、その後のエレクトロスラグ溶接の作業を容易になる。
【0018】
また、請求項9に係る発明では、スタートタブとエンドタブを母材と同一の材料で構成したことを特徴とする。これにより、本溶接部と補修部の均質化を図ることができる。
【発明の効果】
【0019】
請求項1に係る発明によれば、補修溶接をアーク溶接等と違って容易に行うことができると共に、補修部も本溶接部と同じ機械的強度・性能にすることができる。
【0020】
請求項2に係る発明によれば、垂直な姿勢の貫通孔に対して安定したエレクトロスラグ溶接を実施することができる。
【0021】
請求項3に係る発明によれば、本溶接部と補修部の品質を揃えることができ、同等の機械的強度・性能を発揮できるようなる。
【0022】
請求項4に係る発明によれば、貫通孔をドリル等を用いて簡単に開けることができる。
【0023】
請求項5に係る発明によれば、溶接欠陥部を1つの貫通孔を開けるだけでくり抜くことができ、エレクトロスラグ溶接により補修溶接することができる。
【0024】
請求項6に係る発明によれば、1個の貫通孔ではくり抜くことができない溶接欠陥部がある場合でも、確実に溶接欠陥部をくり抜くことができ、エレクトロスラグ溶接により補修溶接することができる。
【0025】
請求項7に係る発明によれば、補修溶接工程におけるエレクトロスラグ溶接の始まりと終わりの部分を母材の補修部に残すことがなくなり、本溶接部と補修部の均質化を図ることができる。
【0026】
請求項8に係る発明によれば、スタートタブやエンドタブの縦孔と母材の貫通孔とがずれるといった状況を回避することができ、その後のエレクトロスラグ溶接の作業を容易にすることができる。
【0027】
請求項9に係る発明によれば、本溶接部と補修部の均質化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の実施形態の説明図で、(a)はエレクトロスラグ溶接による本溶接工程の実施状況を示す斜視図、(b)は本溶接工程の途中で溶接を中断し溶接を再開した際に発生する融合不良(溶接欠陥)を貫通孔を開けてくり抜く工程の説明図、(c)は母材を寝かせた上で上下方向を向いた貫通孔に補修溶接工程でエレクトロスラグ溶接を実施している状況の説明図である。
【図2】補修溶接工程において、母材の下面と上面にスタートタブとエンドタブを配置した上でエレクトロスラグ溶接を実施している状況の説明図である。
【図3】従来のエレクトロスラグ溶接の問題点の説明図で、(a)はエレクトロスラグ溶接を実施している状況を示す斜視図、(b)はエレクトロスラグ溶接を実施している状況の詳細を示す斜視図、(c)はエレクトロスラグ溶接を実施している途中で溶接を中断した際に溶接ビード部分にクレータが発生することを示す拡大図、(d)は溶接の中断後に溶接を再開した部分に融合不良(溶接欠陥)が発生することを示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図1は実施形態の補修方法の説明図で、(a)はエレクトロスラグ溶接による本溶接工程の実施状況を示す斜視図、(b)は本溶接工程の途中で溶接を中断し溶接を再開した際に発生する融合不良(溶接欠陥)を貫通孔を開けてくり抜く工程の説明図、(c)は母材を寝かせた上で上下方向を向いた貫通孔に補修溶接工程でエレクトロスラグ溶接を実施している状況の説明図である。
【0030】
この補修溶接方法は、図1(a)に示すように、垂直に立った姿勢の母材1、2間の、スタートタブTaが配置された下端からエンドタブTbが配置された上端に至るまで、矢印Yで示すようにエレクトロスラグ溶接を実施することで、2枚の母上下方向に延びる開先3に沿って、矢印Y方向に立向姿勢でエレクトロスラグ溶接する本溶接工程を実施した後に、(b)に示すように、本溶接工程の途中で発生した溶接欠陥部(融合不良欠陥部)6を補修溶接する方法であり、まず、本溶接工程終了後の母材1、2を90°回転させて横に寝かせる。そして、(c)に示すように、本溶接工程による溶接ビード4の延在する方向が水平方向となるように母材1、2の姿勢を変換する(母材姿勢変換工程)。
【0031】
次に、(b)に示すように、本溶接工程の途中〔例えば、図3(a)のPの位置〕で発生した溶接欠陥部6の存在する箇所に、母材1、2の厚み方向の貫通孔10を開けることによって、溶接欠陥部6の存在する部分をくり抜く(欠陥部くり抜き工程)。貫通孔10は、ドリル等により円筒孔として形成する。貫通孔10の大きさは、本溶接工程による溶接ビード4の幅よりも大きく設定する。溶接ビード4の幅が大きい場合は、貫通孔10を複数開けることによって溶接欠陥部6の存在する部分をくり抜く。貫通孔10の断面形状は円形以外であっても構わない。なお、このくり抜き工程は、母材姿勢変換工程の前に実施することもできる。
【0032】
この状態で、貫通孔10は上下方向を向いており、次に、その貫通孔に対して立向姿勢で矢印Y方向にエレクトロスラグ溶接を実施する(補修溶接工程)。この補修工程では、本溶接工程による溶接ビード4と補修溶接工程による溶接ビードとが均質となるようにエレクトロスラグ溶接を行う。
【0033】
この修溶接工程を実施する際には、図2に示すように、貫通孔10の下方の母材1、2の下面に貫通孔10に連通する縦孔16を有したスタートタブ15を配置すると共に、貫通孔10の上方の母材1、2の上面に貫通孔10に連通する縦孔19を有したエンドタブ18を配置した上で、スタートタブの縦孔16から貫通孔10を経てエンドタブ18の縦孔19まで連続して矢印Y方向にエレクトロスラグ溶接し、その後、スタートタブ15およびエンドタブ18を切除する。なお、スタートタブ15の縦孔16の下端は底板17で塞ぐ。
【0034】
また、スタートタブ15とエンドタブ18は、母材1、2と同一の材料で構成するのが望ましい。例えば、母材1、2が、炭素量0.3%以上の中高炭素鋼である場合は、スタートタブ15とエンドタブ18も炭素量0.3%以上の中高炭素鋼で構成する。それ以外には、水冷銅ブロックや耐火性セラミックブロックなどを用いてもよい。
【0035】
なお、スタートタブ15とエンドタブ18を母材1,2の上側及び下側にそれぞれ配置する際に、予め母材に貫通孔10に形成することなくしかもスタートタブ15とエンドタブ18にも縦孔16、19を形成することなく、それらスタートタブ15及びエンドタブ18を母材1,2に重ね合わせた状態で、それら重ね合わせたスタートタブ15及びエンドタブ18と一体的に母材1,2における溶接欠陥部の存在する部分をくり抜いて、貫通孔10および縦孔16、19を形成してもよい。
【0036】
このように補修することにより、補修溶接をアーク溶接等と違って容易に行うことができると共に、補修部も本溶接部と同じ機械的強度・性能にすることができる。例えば、母材が中高炭素鋼の場合、溶接欠陥部の補修溶接を、被覆アーク溶接、炭酸ガスアーク溶接、サブマージアーク溶接などのアーク溶接法で行った際に、予熱と直後熱処理が必須となるが、エレクトロスラグ溶接で補修を行った場合、予熱と後熱処理が不要となり、かつ、中高炭素鋼の溶接で特有の溶接割れが発生しない利点が得られる。
【0037】
また、本溶接工程後の母材1、2を略90°回転させる(90°を含む)ことで横に寝かせるので、垂直な姿勢の貫通孔10に対して安定したエレクトロスラグ溶接を実施することができる。
【0038】
また、補修溶接工程において、本溶接工程による溶接ビード4と補修溶接工程による溶接ビードとが均質となるようにエレクトロスラグ溶接を実施することにより、本溶接部と補修部の品質を揃えることができ、同等の機械的強度・性能を発揮できるようにすることが可能となる。
【0039】
また、貫通孔10を円筒孔にすることにより、貫通孔10をドリル等を用いて簡単に開けることができる。
【0040】
また、貫通孔10の大きさを、本溶接工程による溶接ビード4の幅よりも大きく設定することにより、溶接欠陥部6を1つの貫通孔10を開けるだけでくり抜くことができる。
【0041】
また、貫通孔10を複数開けることによって溶接欠陥部6の存在する部分をくり抜くことにより、1個の貫通孔10ではくり抜くことができない場合でも、確実に溶接欠陥部6をくり抜くことができるようになる。
【0042】
また、補修溶接工程において、スタートタブ15とエンドタブ18を用いることにより、エレクトロスラグ溶接の始まりと終わりの部分を母材1、2の補修部に残すことがなくなり、本溶接部と補修部の均質化を図ることができる。
【0043】
また、スタートタブ15とエンドタブ18を母材1、2と同一の材料で構成することにより、本溶接部と補修部の均質化を図ることができる。
【0044】
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
【符号の説明】
【0045】
1,2 母材
3 開先
4 溶接ビード
6 溶接欠陥部
10 貫通孔
15 スタートタブ
16 縦孔
18 エンドタブ
19 縦孔

【特許請求の範囲】
【請求項1】
母材間の上下方向に延びる開先に沿って立向姿勢でエレクトロスラグ溶接する本溶接工程を実施した後、該本溶接工程の途中で発生した溶接欠陥部を補修溶接するエレクトロスラグ溶接の補修溶接方法において、
前記本溶接工程後に前記溶接欠陥部の存在する箇所に前記母材の厚み方向の貫通孔を開けることによって該溶接欠陥部の存在する部分をくり抜く欠陥部くり抜き工程と、
該欠陥部くり抜き工程の実施前あるいは実施後に前記母材を横に寝かせて前記本溶接工程による溶接ビードの延在する方向が水平方向となり前記貫通孔の貫通方向が上下方向となるよう前記母材の姿勢を変換する母材姿勢変換工程と、
前記母材を横に寝かせることで上下方向を向いた前記貫通孔に対して立向姿勢でエレクトロスラグ溶接する補修溶接工程と、
を備えることを特徴とするエレクトロスラグ溶接の補修溶接方法。
【請求項2】
前記母材姿勢変換工程では、前記本溶接工程後の前記母材を略90°回転させることで横に寝かせることを特徴とする請求項1に記載のエレクトロスラグ溶接の補修溶接方法。
【請求項3】
前記補修溶接工程では、前記本溶接工程による溶接ビードと前記補修溶接工程による溶接ビードとが均質となるようにエレクトロスラグ溶接を実施することを特徴とする請求項1または2に記載のエレクトロスラグ溶接の補修溶接方法。
【請求項4】
前記貫通孔として円筒孔を開けることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のエレクトロスラグ溶接の補修溶接方法。
【請求項5】
前記貫通孔の大きさを、前記本溶接工程による溶接ビードの幅よりも大きく設定することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のエレクトロスラグ溶接の補修溶接方法。
【請求項6】
前記欠陥部くり抜き工程では、前記貫通孔を複数開けることによって前記溶接欠陥部の存在する部分をくり抜くことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のエレクトロスラグ溶接の補修溶接方法。
【請求項7】
前記補修溶接工程では、前記貫通孔の下方の前記母材の下面に該貫通孔に連通する縦孔を有したスタートタブを配置すると共に、前記貫通孔の上方の前記母材の上面に該貫通孔に連通する縦孔を有したエンドタブを配置した上で、前記スタートタブの縦孔から前記貫通孔を経て前記エンドタブの縦孔まで連続してエレクトロスラグ溶接し、その後、スタートタブおよびエンドタブを切除することを特徴とする1〜6のいずれか1項に記載のエレクトロスラグ溶接の補修溶接方法。
【請求項8】
前記欠陥部くり抜き工程では、前記母材姿勢変換工程の後に、前記母材の下側にスタートタブを配置すると共に前記母材の上側にエンドタブを配置し、それらスタートタブ及びエンドタブと一体的に、前記母材における前記溶接欠陥部の存在する部分をくり抜き、
その後の前記補修溶接工程で、前記スタートタブの縦孔から前記母材の貫通孔を経て前記エンドタブの縦孔まで連続してエレクトロスラグ溶接することを特徴とする1〜6のいずれか1項に記載のエレクトロスラグ溶接の補修溶接方法。
【請求項9】
前記スタートタブとエンドタブを前記母材と同一の材料で構成したことを特徴とする請求項7または8に記載のエレクトロスラグ溶接の補修溶接方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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