テンパービード溶接方法
【課題】作業効率を低下させることなく、良好なテンパー効果を得る。
【解決手段】母材に発生した硬化域（Ｈ１）を、２層目以降の溶接をする際の溶接熱により焼き戻すテンパービード溶接をする際に、１層目の溶接と２層目以降の溶接をするときの、溶接速度及び溶接ワイヤ供給量を同一にする。また、１層目の溶接をするときの溶接電流値に対して、２層目以降の溶接をするときの溶接電流値を大きくする。更に、少なくとも２層目の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域（Ｓ１）の底が、硬化域（Ｈ１）の底よりも深く、しかも、２層目以降の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域（Ｓ１〜Ｓ６）が深さ方向に関して一部重複するように各層の溶接をするときの溶接電流値を設定する。
【解決手段】母材に発生した硬化域（Ｈ１）を、２層目以降の溶接をする際の溶接熱により焼き戻すテンパービード溶接をする際に、１層目の溶接と２層目以降の溶接をするときの、溶接速度及び溶接ワイヤ供給量を同一にする。また、１層目の溶接をするときの溶接電流値に対して、２層目以降の溶接をするときの溶接電流値を大きくする。更に、少なくとも２層目の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域（Ｓ１）の底が、硬化域（Ｈ１）の底よりも深く、しかも、２層目以降の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域（Ｓ１〜Ｓ６）が深さ方向に関して一部重複するように各層の溶接をするときの溶接電流値を設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はテンパービード溶接方法に関し、１層目の溶接による熱に起因して母材に発生した硬化域を、溶接の作業効率を低下させることなく、効果的に焼き戻して延性向上及び靱性向上を図ることができるように工夫したものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼構造物を長年に渡り使用してくると、その使用環境により経年劣化を生じ応力腐食割れが発生し、割れや欠陥等が発生してくることがある。原子炉圧力容器などのように、高い安全性が要求される鉄鋼構造物では、割れや欠陥等が発生したら、現場で補修をする必要がある。
補修方法としては、母材表層部をグラインダー等によって削り取って割れや欠陥の部位を機械的に除去し、その表面にＴＩＧ溶接等を用いて新たな金属を肉盛り溶接して、その後、機械的に面一に加工する補修溶接方法が一般的に採用されている。
【０００３】
鉄鋼構造物の材質が、炭素鋼や低合金鋼などの温度変化により変態が生じる材料である場合には、溶接を行うと溶接熱により母材に硬化域が生じてしまう。硬化域は、硬く靱性が劣るため、熱処理をして硬化域を消滅させる必要がある。
しかし、既設プラント等では、現場において、補修対象部を焼鈍炉に入れて熱処理をすることは、現実的には困難である。
【０００４】
そこで、焼鈍炉での熱処理の代替として溶接後の熱処理を不要とするテンパービード溶接方法により、補修溶接をすることが知られている。
テンパービード溶接方法とは、１層目の溶接による熱に起因して母材に発生した硬化域を、２層目以降の溶接熱サイクルで焼き戻す溶接方法である。
【０００５】
ここで、テンパービード溶接方法により、硬化域を焼き戻して消失させる手順を、図１５を参照して説明する。
なお、図１５において、Ｈ１，Ｈ２は硬化域、Ｓ１〜Ｓ３は焼き戻し域、Ｆ１〜Ｆ３は溶け込み域、Ｂ１〜Ｂ３は溶接ビードである。
【０００６】
図１５（ａ）に示すように、１層目の溶接により溶接ビードＢ１を形成したときには、溶接熱により母材に硬化域Ｈ１が形成される。
図１５（ｂ）に示すように、２層目の溶接によりビードＢ２を形成したときには、溶接熱により発生する焼き戻し域Ｓ２により、硬化域Ｈ１の下部域が焼き戻されて、硬化域Ｈ１は硬化域Ｈ２へと領域が縮小する。
図１５（ｃ）に示すように、３層目の溶接により溶接ビードＢ３を形成したときには、溶接熱により発生する焼き戻し域Ｓ３により、硬化域Ｈ２が焼き戻されて、硬化域Ｈ２が消失する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３９７０４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、従来のテンパービード溶接方法では、焼鈍炉により熱処理を実施しているものと比べると、その熱処理時間（熱保持時間）は極めて短く、焼き戻し域は硬化域に比べて狭く、焼き戻しの効果が小さく、テンパー処理をしたとしても、硬化域を焼き戻した領域の機械的性能の回復（延性向上、靱性向上）が劣るという課題があった。
しかも、焼き戻し域が硬化域に比べて狭いことから、施工時のばらつき要因により焼き戻しが不十分になる場合もあり、施工条件裕度が狭かった。
【０００９】
一方、テンパービード溶接方法において、２層目以降の溶接速度（溶接トーチの移動速度）を下げ、それに伴い溶接ワイヤ供給量も減らしてテンパーをかける特許発明がある（特許文献１参照）。
しかし、この技術は、硬化域を斑なく焼き戻すことを目的としているだけであり、テンパーによる熱処理時間までは考えておらず、機械的性能（延性、靱性）は、焼鈍炉により熱処理をしたときの機械的性能に対して低いままであった。
また溶接速度を遅くして、溶接ワイヤ供給量も減らしているため、作業能率が悪くなるという問題もあった。
【００１０】
本発明は、上記従来技術に鑑み、作業効率を低下させることなく、溶接速度（溶接トーチの移動速度）及び溶接ワイヤ供給量（溶接ワイヤ供給速度）を、常に一定としつつ、硬化域を焼き戻し処理した領域の機械的性能について硬化域を軟化させるとともに、靭性は焼鈍炉により熱処理したもの以上にまで向上させることができるテンパービード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本発明の構成は、
母材に１層目の溶接をすることにより、母材に発生した硬化域を、２層目以降の溶接をする際の溶接熱により焼き戻すテンパービード溶接方法において、
１層目の溶接と２層目以降の溶接をする際の、溶接速度及び溶接ワイヤ供給量を同一にすると共に、
１層目の溶接をするときの溶接電流値に対して、２層目以降の溶接をするときの溶接電流値を大きくしていることを特徴とする。
【００１２】
また本発明の構成は、
母材に１層目の溶接をすることにより、母材に発生した硬化域を、２層目以降の溶接をする際の溶接熱により焼き戻すテンパービード溶接方法において、
１層目の溶接と２層目以降の溶接をする際の、溶接速度及び溶接ワイヤ供給量を同一にすると共に、
１層目の溶接をするときの溶接電流値に対して、２層目以降の溶接をするときの溶接電流値を大きくし、
更に、少なくとも２層目の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域の底が、前記硬化域の底よりも深く、しかも、２層目以降の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域が深さ方向に関して一部重複するように、各層の溶接をするときの溶接電流値を設定していることを特徴とする。
【００１３】
また本発明の構成は、
母材に１層目の溶接をすることにより、母材に発生した硬化域を、２層目以降の溶接をする際の溶接熱により焼き戻すテンパービード溶接方法において、
１層目の溶接と２層目以降の溶接をする際の、溶接速度及び溶接ワイヤ供給量を同一にすると共に、
１層目の溶接をするときの溶接電流値に対して、２層目以降の溶接をするときの溶接電流値を大きくし、
更に、少なくとも２層目の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域の底が、前記硬化域の底よりも深く、しかも、２層目以降の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域が深さ方向に関して一部重複するように、各層の溶接をするときの溶接電流値を設定するために、
１層目の溶接をすることにより母材に発生する硬化域の深さ方向の幅をなるべく狭くし、且つ、入熱量が予め決めた上限入熱量に比べて充分に小さくなる電流値として予め設定した１層目の確定電流値でもって、母材と同材質の試験片に対して、前記の溶接速度及び溶接ワイヤ供給量にして１層目の溶接をし、このときの深さ方向の各位置における最高到達温度を測定し、この測定結果から前記試験片に形成された硬化域の深さ方向の幅を検出し、
母材と同材質の試験片に対して、電流値の異なる複数の２層目の試験電流値でもって、前記の溶接速度及び溶接ワイヤ供給量にして１層目及び２層目の溶接をし、このときの深さ方向の各位置における最高到達温度を測定し、この測定結果から、前記硬化域の底における最高到達温度が、予め決めた焼き戻し温度範囲内で且つ予め決めた焼き戻し下限温度範囲に最も近くなる２層目の試験電流値を、２層目の候補電流値とすると共に、この２層目の候補電流値の場合における入熱量を計算し、
母材と同材質の試験片に対して、電流値の異なる複数の３層目の試験電流値でもって、前記の溶接速度及び溶接ワイヤ供給量にして１層目，２層目及び３層目の溶接をし、このときの深さ方向の各位置における最高到達温度を測定し、この測定結果から、前記硬化域の底における最高到達温度が、予め決めた焼き戻し温度範囲内で且つ予め決めた焼き戻し下限温度範囲に最も近くなる３層目の試験電流値を、３層目の候補電流値とすると共に、この３層目の候補電流値の場合における入熱量を計算し、
以降同様にして、４層目以降の候補電流値と、各候補電流値の場合における入熱量を計算し、
入熱量が前記上限入熱量未満となる最も上層の候補電流値を、当該層の確定電流値とし、
母材に対して１層目の溶接をするときの溶接電流値を、１層目の確定電流値とし、
母材に対して前記当該層の溶接をするときの溶接電流値を、前記当該層の確定電流値とし、
母材に対して１層目と前記当該層との間の層の溶接をするときの溶接電流値を、１層目の確定電流値と前記当該層の確定電流値との間の値の電流値とし、
母材に対して前記当該層よりも上の層の溶接をするときの溶接電流値を、前記当該層の確定電流値とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、溶接速度とワイヤ供給量を一定としつつ、溶接層に応じて溶接電流値を制御するようにしたので、作業効率を低下させることなく、硬化域を効果的に焼き戻し処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るテンパービード溶接方法に用いるＴＩＧ溶接装置を示す概略構成図。
【図２】本発明に係るテンパービード溶接方法による焼き戻し処理を示す説明図。
【図３】本発明に係るテンパービード溶接方法において用いる電流波形を示す特性図。
【図４】１層目の溶接をした試験片を示す構成図。
【図５】試験片に１層目の溶接をしたときの、最高到達温度と深さ方向の距離との関係を示す特性図。
【図６】２層目の溶接をした試験片を示す構成図。
【図７】試験片に２層目の溶接をしたときの、最高到達温度と深さ方向の距離との関係を示す特性図。
【図８】３層目の溶接をした試験片を示す構成図。
【図９】試験片に３層目の溶接をしたときの、最高到達温度と深さ方向の距離との関係を示す特性図。
【図１０】４層目の溶接をした試験片を示す構成図。
【図１１】試験片に４層目の溶接をしたときの、最高到達温度と深さ方向の距離との関係を示す特性図。
【図１２】テンパービード溶接をした状態を示す斜視図。
【図１３】本発明に係るテンパービード溶接方法をしたときにおける、最高到達温度と深さ方向の距離との関係を示す特性図。
【図１４】本発明に係るテンパービード溶接方法をしたときにおける、焼き戻し効果を示す特性図。
【図１５】従来のテンパービード溶接方法による焼き戻し処理を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施例１に係るテンパービード溶接方法に用いるＴＩＧ溶接装置１０の概略構成を、図１に基づき説明する。
このＴＩＧ溶接装置１０においては、溶接トーチ１は、トーチ移動機構２により移動走査されるようになっている。溶接ワイヤ供給装置３は溶接ワイヤ４を繰り出す。
制御部５は、トーチ移動機構２を制御して溶接トーチ１の移動速度（溶接速度）を制御し、溶接ワイヤ供給装置３を制御して溶接ワイヤ４の供給速度（供給量）を制御し、更に溶接トーチ１に供給する溶接電流を制御する。
なお図１において２０は母材である。
【００１８】
図１に示すＴＩＧ溶接装置１０によりテンパービード溶接をする際には、制御部５は、１層目の溶接であっても、２層目以降の溶接であっても、溶接トーチ１の移動速度（溶接速度）を同一とし、且つ、溶接ワイヤ４の供給速度（供給量）を同一とするように制御する。
【００１９】
更に、制御部５は、溶接電流の値を制御するが、１層目の溶接をするときの電流値に比べて、２層目以降の溶接をするときの電流値を大きくしている。なお、各層の溶接をするときの溶接電圧は、ほぼ同一になっている。
【００２０】
しかも、１層目の溶接による熱に起因して母材２０に発生した硬化域Ｈ１を、２層目以降の溶接による溶接熱で焼き戻し（テンパー）する際に、硬化域Ｈ１を充分に軟化させるように、電流値について工夫をしている。
即ち、図２に示すように、２層目の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域Ｓ２の底が、硬化域Ｈ１の底よりも深く、３層目の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域Ｓ３の底が硬化域Ｈ１の底に達し、しかも、２層目以降の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域Ｓ２〜Ｓ６が深さ方向に関して一部重複するように（即ち、上層側の焼き戻し域の下部域と下層側の焼き戻し域の上部域が深さ方向に関して一部重複するように）、各層の溶接をするときの電流値を設定している。
【００２１】
このように、焼き戻し域Ｓ２の底が硬化域Ｈ１の底よりも深く、焼き戻し域Ｓ３の底が硬化域Ｈ１の底に達し、且つ、各焼き戻し域Ｓ２〜Ｓ６が深さ方向に関して一部重複するようにしているため、硬化域Ｈ１の底の部分を含めて硬化域Ｈ１の深さ方向の各部分は、焼き戻し域Ｓ２〜Ｓ６の熱（焼き戻し温度範囲の６００〜９００℃の熱）により複数回の焼き戻し処理が行われることとなる。
【００２２】
したがって、溶接を重ねるごとに、硬化域は、Ｈ１→Ｈ２→Ｈ３→Ｈ４と小さくなり、５層目の溶接において硬化域は消滅する。しかも、硬化域Ｈ１の底の部分を含めて硬化域Ｈ１の深さ方向の各部分は、複数回の焼き戻し処理が行われることとなりテンパー温度に保持される時間が増加し、硬化域であった部分（Ｈ１の部分）は、軟化するとともに、靭性は焼鈍炉により熱処理したもの以上にまで高くなる。
【００２３】
更に本実施例では、１層目の溶接であっても、２層目以降の溶接であっても、溶接トーチ１の移動速度（溶接速度）を同一とし、且つ、溶接ワイヤ４の供給速度（供給量）を同一とするため、溶接の作業能率を悪化させることはなく、効率的な溶接を維持することができる。また焼き戻し域Ｓ２〜Ｓ６を重ねることで施工条件裕度を広げることができる。
【００２４】
なお実施例１では、溶接トーチ１の移動速度（溶接速度），溶接ワイヤ４の供給速度（溶接ワイヤ供給量）及び溶接電流値を、制御部５により自動的に設定・制御するようにしたが、これらを手動により設定・制御することも可能である。
【実施例２】
【００２５】
次に、図１に示すＴＩＧ溶接装置１０を用いて、実施例２にかかるテンパービード溶接方法を実施する態様を説明する。
【００２６】
実施例２は、全姿勢溶接をすることを前提とした溶接方法である。
ここで「全姿勢溶接」とは、溶接トーチ１が鉛直方向の下向きになる溶接姿勢で下面の被溶接部を溶接することや、溶接トーチ１が水平方向に立向きになる溶接姿勢で側面の被溶接部を溶接することや、溶接トーチ１が鉛直方向の上向きになる溶接姿勢で上面（天井面）の被溶接部を溶接することを意味する。
【００２７】
この全姿勢溶接をする場合には、特に溶接トーチ１が水平方向の立向きになる溶接姿勢で溶接をした場合に、側面の被溶接部（母材）が過剰な溶接熱により溶けて下方に落下することがないようにするため、入熱量に上限がある。
本実施例では、母材が炭素鋼や低合金鋼であることおよび溶接材がステンレス鋼およびＮｉ基合金であることを考慮して、上限入熱量を９ｋＪ／ｃｍとして設定した。なお、この上限入熱量は、被溶接部の材料特性によって、適宜設定することができる。
【００２８】
ＴＩＧ溶接装置１０によりテンパービード溶接をする際には、制御部５は、１層目の溶接であっても、２層目以降の溶接であっても、溶接トーチ１の移動速度（溶接速度）を同一（予め決めた溶接速度）とし、且つ、溶接ワイヤ４の供給速度（供給量）を同一（予め決めた溶接ワイヤ供給量）とするように制御する。
【００２９】
更に、制御部５は、溶接電流の値を制御するが、１層目の溶接をするときの電流値に比べて、２層目以降の溶接をするときの電流値を大きくしている。なお、各層の溶接をするときの溶接電圧は、ほぼ同一になっている。
このとき、供給する溶接電流は、図３に示すような、パルス電流、即ち、低電流（ベース電流）と高電流（ピーク電流）とが交互に繰り返す矩形波電流である。
【００３０】
被溶接材（母材）が炭素鋼や低合金鋼であり、溶接材がステンレス鋼およびＮｉ基合金である場合には、溶接電流の値は、制御部５により、例えば、次のように設定・制御している。
（１）１層目の溶接をするときの溶接電流の電流値は、ベース電流を５４（Ａ）とし、ピーク電流を２３２（Ａ）としている。
なおベース電流を５４（Ａ）としたときの入熱量は、５．７ｋＪ／ｃｍであり、ピーク電流を２３３（Ａ）としたときの入熱量は、７．１ｋＪ／ｃｍである。
入熱量は、「電流値×電圧値÷溶接速度」により求めることができる。
（２）２層目の溶接をするときの溶接電流の電流値は、１層目の溶接電流値と、次に示す３層目の溶接電流値の間の値としている。例えば、ベース電流を７２（Ａ）とし、ピーク電流を２５８（Ａ）としている。
（３）３層目の溶接をするときの溶接電流の電流値は、ベース電流を８１（Ａ）とし、ピーク電流を２６４（Ａ）としている。
なおベース電流を８１（Ａ）としたときの入熱量は、７．０ｋＪ／ｃｍであり、ピーク電流を２６４（Ａ）としたときの入熱量は、８．６ｋＪ／ｃｍである。
このとき、ピーク電流２６４（Ａ）が流れているときの入熱量８．６ｋＪ／ｃｍは、上限入熱量である９ｋＪ／ｃｍに近いがこの上限入熱量よりも小さくなっている。
（４）４層目以降の溶接をするときの溶接電流の電流値は、３層目の溶接をするときの溶接電流の電流値と同じく、ベース電流を８１（Ａ）とし、ピーク電流を２６４（Ａ）としている。
このとき、ピーク電流２６４（Ａ）が流れているときの入熱量８．６ｋＪ／ｃｍは、上限入熱量である９ｋＪ／ｃｍに近いがこの上限入熱量よりも小さくなっている。
【００３１】
詳細な理由は後述するが、上記のように、各層の溶接をするときの電流値を設定することにより、１層目の溶接による熱に起因して母材に発生した硬化域Ｈ１を、実施例１と同様に、図２に示すような焼き戻し処理（テンパー処理）と同様にして消滅させることができる。
即ち、２層目の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域Ｓ２の底が、硬化域Ｈ１の底よりも深く、３層目の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域Ｓ３の底が硬化域Ｈ１の底に達し、しかも、２層目以降の溶接による熱に起因して発生する各焼き戻し域が深さ方向に関して一部重複する（即ち、上層側の焼き戻し域の下部域と下層側の焼き戻し域の上部域が深さ方向に関して一部重複する）。
【００３２】
このように、焼き戻し域Ｓ２の底が硬化域Ｈ１の底よりも深く、焼き戻し域Ｓ３の底が硬化域Ｈ１の底に達し、且つ、各焼き戻し域が深さ方向に関して一部重複するため、硬化域Ｈ１の底の部分を含めて硬化域Ｈ１の深さ方向の各部分は、各焼き戻し域の熱（焼き戻し温度範囲の６００〜９００℃の熱）により複数回の焼き戻し処理が行われることとなる。
【００３３】
したがって、溶接を重ねるごとに、硬化域Ｈ１は次第に小さくなり最終的には硬化域Ｈ１は消滅する。しかも、硬化域Ｈ１の底の部分を含めて硬化域Ｈ１の深さ方向の各部分は、複数回の焼き戻し処理が行われることとなりテンパー温度に保持される時間が増加し、硬化域であった部分（Ｈ１の部分）は、軟化するとともに、靭性は焼鈍炉により熱処理したもの以上にまで高くなる。
【００３４】
また本実施例では、１層目の溶接であっても、２層目以降の溶接であっても、溶接トーチ１の移動速度（溶接速度）を同一とし、且つ、溶接ワイヤ４の供給速度（供給量）を同一とするため、溶接の作業能率を悪化させることはなく、効率的な溶接を維持することができる。また各焼き戻し域を重ねることで施工条件裕度を広げることができる。
【００３５】
更に、実施例２では、最も大きいピーク電流の値は３層目以降の溶接をするときにおける２５８（Ａ）であり、このときの入熱量は８．６ｋＪ／ｃｍであり、上限入熱量である９ｋＪ／ｃｍよりも小さい。このため、立向き溶接をしたとしても、母材が溶接熱により溶け落ちることはなく、全姿勢溶接をすることができる。
【００３６】
次に、図２に示すのと同様な焼き戻し処理を可能とするために、各層の溶接をするときの電流値をどのようにして決定したのかを説明する。
【００３７】
最初に各層における電流値を設定するための前提を説明する。
補修対象部（被溶接部）が炭素鋼や低合金鋼である場合、「焼き戻し温度範囲」を、例えば６００℃〜９００℃とする。そして焼き戻し温度範囲の下限温度（例えば６００℃）を「焼き戻し下限温度」とする。なお、補修対象部（被溶接部）が他の材質である場合には、その材質に応じた「焼き戻し温度範囲」を設定する。
また補修対象部（被溶接部）が炭素鋼や低合金鋼であり、溶接材がステンレス鋼およびＮｉ基合金である場合、全姿勢溶接ができるように、「上限入熱量」を９ｋＪ／ｃｍとする。なお、補修対象部（被溶接部）が他の材質である場合には、その材質に応じた「上限入熱量」を設定する。
更に補修対象部（被溶接部）の材料（母材）が変態し始める温度を変態開始温度Ａｃ１とし、材料（母材）の変態が完了する温度を変態完了温度Ａｃ３とする。補修対象部（被溶接部）が炭素鋼や低合金鋼である場合、変態開始温度Ａｃ１は例えば７３０℃であり、変態完了温度Ａｃ３は例えば８４０℃である。
【００３８】
１層目の溶接をするときの溶接電流の電流値は、１層目の溶接をしたときの熱に起因して発生する硬化域Ｈ１（図２参照）の深さ方向の幅が、広がらないように小入熱となるように、予め設定する。
本例では、例えば、溶接電流の電流値は、ベース電流を５４（Ａ）とし、ピーク電流を２３２（Ａ）とした。勿論このときの入熱量は、上限入熱量に比べて充分に小さい。
このようにして設定した１層目の電流値を、「１層目の確定電流値」とする。
【００３９】
補修対象部と同材質の試験片３０（図４参照）に対して、溶接電流値を「１層目の確定電流値」とし、且つ、予め決めた溶接速度（同一の溶接速度）と、予め決めた溶接ワイヤ供給量（同一の溶接ワイヤ供給量）にして、ＴＩＧ溶接装置１０により１層目の溶接をする。
試験片３０には、裏面側から深さの異なる複数のセンサ用穴３１ａ〜３１ｆを形成しており、各センサ用穴３１ａ〜３１ｆに温度センサを配置している。このようにすることより、ボンドを基準（零）とした深さ方向の各位置における最高到達温度を計測する。
なお図４において、Ｂ１は１層目の溶接により形成された溶接ビードを示す。
【００４０】
図５の特性曲線Ｔ１は、上述したようにして試験片３０に対して１層目の溶接をしたときに、各センサ用穴３１ａ〜３１ｆに配置した温度センサにより検出した温度を基に求めた、ボンドを基準位置（零）とした深さ方向の各位置における最高到達温度を示す特性である。
図５の特性において、ボンドの位置（深さ０）から、特性曲線Ｔ１と変態開始温度Ａｃ１とが交差する深さ方向の位置までの距離（深さ方向の距離）、即ち、ボンドの位置（深さ０）から、１層目の溶接により最高到達温度が変態開始温度Ａｃ１になる深さ方向の位置までの距離（深さ方向の距離）を硬化域Ｈ１の幅（深さ方向の幅）とする。
図５の特性から、この例では、硬化域Ｈ１の深さ方向の幅は、１．７ｍｍであることがわかる。
【００４１】
次に、電流値として、２層目の第１試験電流値、２層目の第２試験電流値、２層目の第３試験電流値、２層目の第４試験電流値、・・・・を準備しておく。この場合、２層目の第１試験電流値が最も小さく、第２，第３，第４・・・となるにしたがい、次第に電流値を大きくしている。
【００４２】
そして、補修対象部と同材質の試験片３０に対して、溶接電流値を「２層目の第１試験電流値」とし、且つ、予め決めた溶接速度（同一の溶接速度）と、予め決めた溶接ワイヤ供給量（同一の溶接ワイヤ供給量）にして、ＴＩＧ溶接装置１０により１層目〜２層目の溶接をする（図６参照）。
次に、補修対象部と同材質の別の試験片３０に対して、溶接電流値を「２層目の第２試験電流値」とし、且つ、予め決めた溶接速度（同一の溶接速度）と、予め決めた溶接ワイヤ供給量（同一の溶接ワイヤ供給量）にして、ＴＩＧ溶接装置１０により１層目〜２層目の溶接をする。
更に同様に、溶接電流値を「２層目の第３試験電流値」，「２層目の第４試験電流値」・・・と変更していき、試験片３０に対して同様な溶接をする。
【００４３】
上記のように溶接電流値を順次変更（増加）していく場合に、各センサ用穴３１ａ〜３１ｆに配置した温度センサにより検出した温度を基に、ボンドを基準位置（零）とした深さ方向の各位置における最高到達温度を示す特性を求める。
【００４４】
図７は１層目の溶接ビードＢ１の上に２層目の溶接をしたときの特性曲線であり、Ｔ２−１は溶接電流値が「２層目の第１試験電流値」のときの特性、Ｔ２−２は溶接電流値が「２層目の第２試験電流値」のときの特性、Ｔ２−３は溶接電流値が「２層目の第３試験電流値」のときの特性、Ｔ２−４は溶接電流値が「２層目の第４試験電流値」のときの特性をそれぞれ示す。
【００４５】
図７の各特性曲線のうち、硬化域Ｈ１の底の位置における最高到達温度が、焼き戻し温度範囲内の温度で、且つ焼き戻し下限温度に最も近くなる特性曲線Ｔ２−２を、候補特性曲線Ｔ２−２とする。
そして、候補特性曲線Ｔ２−２のときの「２層目の第２試験電流値」を、「２層目の候補電流値」とする。
【００４６】
「２層目の候補電流値」のときの入熱量を計算し、このときの入熱量が上限入熱量よりも小さければ、次に説明する３層目の候補電流値を求める試験に進み、このときの入熱量が上限入熱量以上であれば、次に示す３層目の候補電流値を求める試験には進まない。
この例では、「２層目の候補電流値」のときの入熱量が上限入熱量よりも小さく、次に示す３層目の候補電流値を求める試験に進んだとして説明を続ける。
【００４７】
次に、電流値として、３層目の第１試験電流値、３層目の第２試験電流値、３層目の第３試験電流値、３層目の第４試験電流値、・・・・を準備しておく。この場合、３層目の第１試験電流値が最も小さく、第２，第３，第４・・・となるにしたがい、次第に電流値を大きくしている。
【００４８】
そして、補修対象部と同材質の試験片３０に対して、溶接電流値を「３層目の第１試験電流値」とし、且つ、予め決めた溶接速度（同一の溶接速度）と、予め決めた溶接ワイヤ供給量（同一の溶接ワイヤ供給量）にして、ＴＩＧ溶接装置１０により１層目〜３層目の溶接をする（図８参照）。
次に、補修対象部と同材質の別の試験片３０に対して、溶接電流値を「３層目の第２試験電流値」とし、且つ、予め決めた溶接速度（同一の溶接速度）と、予め決めた溶接ワイヤ供給量（同一の溶接ワイヤ供給量）にして、ＴＩＧ溶接装置１０により１層目〜３層目の溶接をする。
更に同様に、溶接電流値を「３層目の第３試験電流値」，「３層目の第４試験電流値」・・・と変更していき、試験片３０に対して同様な溶接をする。
【００４９】
上記のように溶接電流値を順次変更（増加）していく場合に、各センサ用穴３１ａ〜３１ｆに配置した温度センサにより検出した温度を基に、ボンドを基準位置（零）とした深さ方向の各位置における最高到達温度を示す特性を求める。
【００５０】
図９は２層目の溶接ビードＢ２の上に３層目の溶接をしたときの特性曲線であり、Ｔ３−１は溶接電流値が「３層目の第１試験電流値」のときの特性、Ｔ３−２は溶接電流値が「３層目の第２試験電流値」のときの特性、Ｔ３−３は溶接電流値が「３層目の第３試験電流値」のときの特性、Ｔ３−４は溶接電流値が「３層目の第４試験電流値」のときの特性をそれぞれ示す。
【００５１】
図９の各特性曲線のうち、硬化域Ｈ１の底の位置における最高到達温度が、焼き戻し温度範囲内の温度で、且つ焼き戻し下限温度に最も近くなる特性曲線Ｔ３−３を、候補特性曲線Ｔ３−３とする。
そして、候補特性曲線Ｔ３−３のときの「３層目の第３試験電流値」を、「３層目の候補電流値」とする。
この３層目の候補電流値となる電流は、例えば、ベース電流が８１（Ａ）でピーク電流が２６４（Ａ）となる電流である。
【００５２】
「３層目の候補電流値」のときの入熱量を計算し、このときの入熱量が上限入熱量よりも小さければ、次に説明する４層目の候補電流値を求める試験に進み、このときの入熱量が上限入熱量以上であれば、次に示す４層目の候補電流値を求める試験には進まない。
この例では、「３層目の候補電流値」のときの入熱量が８．６ｋＪ／ｃｍであり、上限入熱量（９ｋＪ／ｃｍ）よりも小さく、次に示す４層目の候補電流値を求める試験に進んだとして説明を続ける。
【００５３】
次に、電流値として、４層目の第１試験電流値、４層目の第２試験電流値、４層目の第３試験電流値、４層目の第４試験電流値、・・・・を準備しておく。この場合、４層目の第１試験電流値が最も小さく、第２，第３，第４・・・となるにしたがい、次第に電流値を大きくしている。
【００５４】
そして、補修対象部と同材質の試験片３０に対して、溶接電流値を「４層目の第１試験電流値」とし、且つ、予め決めた溶接速度（同一の溶接速度）と、予め決めた溶接ワイヤ供給量（同一の溶接ワイヤ供給量）にして、ＴＩＧ溶接装置１０により１層目〜４層目の溶接をする（図１０参照）。
次に、補修対象部と同材質の別の試験片３０に対して、溶接電流値を「４層目の第２試験電流値」とし、且つ、予め決めた溶接速度（同一の溶接速度）と、予め決めた溶接ワイヤ供給量（同一の溶接ワイヤ供給量）にして、ＴＩＧ溶接装置１０により１層目〜４層目の溶接をする。
更に同様に、溶接電流値を「４層目の第３試験電流値」，「４層目の第４試験電流値」・・・と変更していき、試験片３０に対して同様な溶接をする。
【００５５】
上記のように溶接電流値を順次変更（増加）していく場合に、各センサ用穴３１ａ〜３１ｆに配置した温度センサにより検出した温度を基に、ボンドを基準位置（零）とした深さ方向の各位置における最高到達温度を示す特性を求める。
【００５６】
図１１は３層目の溶接ビードＢ３の上に４層目の溶接をしたときの特性曲線であり、Ｔ４−１は溶接電流値が「４層目の第１試験電流値」のときの特性、Ｔ４−２は溶接電流値が「４層目の第２試験電流値」のときの特性、Ｔ４−３は溶接電流値が「４層目の第３試験電流値」のときの特性、Ｔ４−４は溶接電流値が「４層目の第４試験電流値」のときの特性をそれぞれ示す。
【００５７】
図１１の各特性曲線のうち、硬化域Ｈ１の底の位置における最高到達温度が、焼き戻し温度範囲内の温度で、且つ焼き戻し下限温度に最も近くなる特性曲線Ｔ４−４を、候補特性曲線Ｔ４−４とする。
そして、候補特性曲線Ｔ４−４のときの「４層目の第４試験電流値」を、「４層目の候補電流値」とする。
【００５８】
「４層目の候補電流値」のときの入熱量を計算し、このときの入熱量が上限入熱量よりも小さければ、５層目の候補電流値を求める試験に進み、このときの入熱量が上限入熱量以上であれば、５層目の候補電流値を求める試験には進まない。
この例では、「４層目の候補電流値」のときの入熱量が上限入熱量以上となり、５層目の候補電流値を求める試験には進まなかったものとして説明をする。
【００５９】
上記試験では、「４層目の候補電流値」のときの入熱量が上限入熱量以上となったので、４層目の直下層である３層目における「３層目の候補電流値」を、「３層目の確定電流値」とする。
また、「２層目の確定電流値」を、「１層目の確定電流値」と「３層目の確定電流値」の間の値とする。
更に、「４層目の確定電流値」，「５層目の確定電流値」，「６層目の確定電流値」を、それぞれ、「３層目の確定電流値」と同じにする。
【００６０】
このような手順により、各層の確定電流値を決定したので、各層を溶接する際の電流値を次のように設定する。
（１）１層目を溶接する際の電流値を、「１層目の確定電流値」とする。即ち、ベース電流を５４（Ａ）とし、ピーク電流を２３２（Ａ）としたパルス電流（矩形波電流）とした。
勿論このときの入熱量は、上限入熱量に比べて小さい。
（２）２層目を溶接する際の電流値を、「２層目の確定電流値」とする。即ち、ベース電流を７２（Ａ）とし、ピーク電流を２５８（Ａ）としたパルス電流（矩形波電流）とした。
勿論このときの入熱量は、上限入熱量に比べて小さくなる。しかも、電流値を「２層目の確定電流値」として２層目の溶接をすることにより、硬化域Ｈ１の底の位置における最高到達温度が、焼き戻し温度範囲内の温度で、且つ焼き戻し下限温度よりも高くすることができる。
（３）３層目を溶接する際の電流値を、「３層目の確定電流値」とする。即ち、ベース電流が８１（Ａ）でピーク電流が２６４（Ａ）としたパルス電流（矩形波電流）とした。
勿論このときの入熱量は、上限入熱量に比べて小さくなる。しかも、電流値を「３層目の確定電流値」として３層目の溶接をすることにより、硬化域Ｈ１の底の位置における最高到達温度が、焼き戻し温度範囲内の温度で、且つ焼き戻し下限温度の近くにすることができる。
（４）４層目〜６層目の溶接する際の電流値を、「３層目の確定電流値」と同じ電流値となっている「４層目の確定電流値」〜「６層目の確定電流値」とする。即ち、ベース電流が８１（Ａ）でピーク電流が２６４（Ａ）としたパルス電流（矩形波電流）とした。
勿論このときの入熱量は、上限入熱量に比べて小さくなる。しかも、電流値を「３層目の確定電流値」として４層目〜６層目の溶接をすることにより、上層側の焼き戻し域の下部域と下層側の焼き戻し域の上部域とが深さ方向に関して一部重複する。
【００６１】
１層目〜６層目の溶接を、上述した「１層目の確定電流値」〜「６層目の確定電流値」としてテンパービード溶接をした状態を図１２に示す。
【００６２】
また、１層目〜６層目の溶接を、上述した「１層目の確定電流値」〜「６層目の確定電流値」としてテンパービード溶接をしたときにおける、最高到達温度と深さ方向の距離との関係を示す特性を図１３（ａ）に示す。図１３（ａ）において、Ｔ１〜Ｔ６は、１層目〜６層目の溶接をしたときの特性を示す。
【００６３】
また図１３（ｂ）から分かるように、焼き戻し域Ｓ２の底が硬化域Ｈ１の底よりも深く、焼き戻し域Ｓ３の底が硬化域Ｈ１の底に達し、且つ、各焼き戻し域Ｓ２〜Ｓ５が深さ方向に関して一部重複するため、硬化域Ｈ１の底の部分を含めて硬化域Ｈ１の深さ方向の各部分は、各焼き戻し域の熱（焼き戻し温度範囲の６００〜９００℃）により複数回の焼き戻し処理が行われることとなる。
【００６４】
したがって、溶接を重ねるごとに、硬化域Ｈ１は、Ｈ１→Ｈ２→Ｈ３と次第に小さくなり最終的には硬化域Ｈ１は、４層目の溶接をする際に消滅する。しかも、硬化域Ｈ１の底の部分を含めて硬化域Ｈ１の深さ方向の各部分は、複数回の焼き戻し処理が行われることとなりテンパー温度に保持される時間が増加し、硬化域であった部分（Ｈ１の部分）は、軟化するとともに、靭性は焼鈍炉により熱処理したもの以上にまで高くなる。
【００６５】
図１４は、横軸が溶接方向に沿う距離（図１２に示す硬さ測定位置に対応するもの）であり、縦軸は硬化域Ｈ１が形成される部分の硬さを実測したものである。
図１４から、１層目の溶接をしたときには、硬さが４５０ＨＶ程度にまで硬化しているが、６層目の溶接をしたときには、硬さが３５０ＨＶ以下となり、良好な焼き鈍し効果（テンパー効果）を奏していることが分かる。
更に靱性をシャルピー衝撃試験にて確認したところ、母材の靭性は平均１０８Ｊ（−１２℃での吸収エネルギー）に対して、本発明のテンパービード溶接による熱影響部の靭性は平均２５０J以上（−１２℃での吸収エネルギー）と大幅に向上していることが分かった。
【００６６】
なお実施例２では、溶接トーチ１の移動速度（溶接速度），溶接ワイヤ４の供給速度（溶接ワイヤ供給量）及び溶接電流値を、制御部５により自動的に設定・制御するようにしたが、これらを手動により設定・制御することも可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 溶接トーチ
２ トーチ移動機構
３ 溶接ワイヤ供給装置
４ 溶接ワイヤ
５ 制御部
１０ ＴＩＧ溶接装置
２０ 母材
３０ 試験片
３１ａ〜３１ｆ センサ用穴
【技術分野】
【０００１】
本発明はテンパービード溶接方法に関し、１層目の溶接による熱に起因して母材に発生した硬化域を、溶接の作業効率を低下させることなく、効果的に焼き戻して延性向上及び靱性向上を図ることができるように工夫したものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼構造物を長年に渡り使用してくると、その使用環境により経年劣化を生じ応力腐食割れが発生し、割れや欠陥等が発生してくることがある。原子炉圧力容器などのように、高い安全性が要求される鉄鋼構造物では、割れや欠陥等が発生したら、現場で補修をする必要がある。
補修方法としては、母材表層部をグラインダー等によって削り取って割れや欠陥の部位を機械的に除去し、その表面にＴＩＧ溶接等を用いて新たな金属を肉盛り溶接して、その後、機械的に面一に加工する補修溶接方法が一般的に採用されている。
【０００３】
鉄鋼構造物の材質が、炭素鋼や低合金鋼などの温度変化により変態が生じる材料である場合には、溶接を行うと溶接熱により母材に硬化域が生じてしまう。硬化域は、硬く靱性が劣るため、熱処理をして硬化域を消滅させる必要がある。
しかし、既設プラント等では、現場において、補修対象部を焼鈍炉に入れて熱処理をすることは、現実的には困難である。
【０００４】
そこで、焼鈍炉での熱処理の代替として溶接後の熱処理を不要とするテンパービード溶接方法により、補修溶接をすることが知られている。
テンパービード溶接方法とは、１層目の溶接による熱に起因して母材に発生した硬化域を、２層目以降の溶接熱サイクルで焼き戻す溶接方法である。
【０００５】
ここで、テンパービード溶接方法により、硬化域を焼き戻して消失させる手順を、図１５を参照して説明する。
なお、図１５において、Ｈ１，Ｈ２は硬化域、Ｓ１〜Ｓ３は焼き戻し域、Ｆ１〜Ｆ３は溶け込み域、Ｂ１〜Ｂ３は溶接ビードである。
【０００６】
図１５（ａ）に示すように、１層目の溶接により溶接ビードＢ１を形成したときには、溶接熱により母材に硬化域Ｈ１が形成される。
図１５（ｂ）に示すように、２層目の溶接によりビードＢ２を形成したときには、溶接熱により発生する焼き戻し域Ｓ２により、硬化域Ｈ１の下部域が焼き戻されて、硬化域Ｈ１は硬化域Ｈ２へと領域が縮小する。
図１５（ｃ）に示すように、３層目の溶接により溶接ビードＢ３を形成したときには、溶接熱により発生する焼き戻し域Ｓ３により、硬化域Ｈ２が焼き戻されて、硬化域Ｈ２が消失する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３９７０４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、従来のテンパービード溶接方法では、焼鈍炉により熱処理を実施しているものと比べると、その熱処理時間（熱保持時間）は極めて短く、焼き戻し域は硬化域に比べて狭く、焼き戻しの効果が小さく、テンパー処理をしたとしても、硬化域を焼き戻した領域の機械的性能の回復（延性向上、靱性向上）が劣るという課題があった。
しかも、焼き戻し域が硬化域に比べて狭いことから、施工時のばらつき要因により焼き戻しが不十分になる場合もあり、施工条件裕度が狭かった。
【０００９】
一方、テンパービード溶接方法において、２層目以降の溶接速度（溶接トーチの移動速度）を下げ、それに伴い溶接ワイヤ供給量も減らしてテンパーをかける特許発明がある（特許文献１参照）。
しかし、この技術は、硬化域を斑なく焼き戻すことを目的としているだけであり、テンパーによる熱処理時間までは考えておらず、機械的性能（延性、靱性）は、焼鈍炉により熱処理をしたときの機械的性能に対して低いままであった。
また溶接速度を遅くして、溶接ワイヤ供給量も減らしているため、作業能率が悪くなるという問題もあった。
【００１０】
本発明は、上記従来技術に鑑み、作業効率を低下させることなく、溶接速度（溶接トーチの移動速度）及び溶接ワイヤ供給量（溶接ワイヤ供給速度）を、常に一定としつつ、硬化域を焼き戻し処理した領域の機械的性能について硬化域を軟化させるとともに、靭性は焼鈍炉により熱処理したもの以上にまで向上させることができるテンパービード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本発明の構成は、
母材に１層目の溶接をすることにより、母材に発生した硬化域を、２層目以降の溶接をする際の溶接熱により焼き戻すテンパービード溶接方法において、
１層目の溶接と２層目以降の溶接をする際の、溶接速度及び溶接ワイヤ供給量を同一にすると共に、
１層目の溶接をするときの溶接電流値に対して、２層目以降の溶接をするときの溶接電流値を大きくしていることを特徴とする。
【００１２】
また本発明の構成は、
母材に１層目の溶接をすることにより、母材に発生した硬化域を、２層目以降の溶接をする際の溶接熱により焼き戻すテンパービード溶接方法において、
１層目の溶接と２層目以降の溶接をする際の、溶接速度及び溶接ワイヤ供給量を同一にすると共に、
１層目の溶接をするときの溶接電流値に対して、２層目以降の溶接をするときの溶接電流値を大きくし、
更に、少なくとも２層目の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域の底が、前記硬化域の底よりも深く、しかも、２層目以降の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域が深さ方向に関して一部重複するように、各層の溶接をするときの溶接電流値を設定していることを特徴とする。
【００１３】
また本発明の構成は、
母材に１層目の溶接をすることにより、母材に発生した硬化域を、２層目以降の溶接をする際の溶接熱により焼き戻すテンパービード溶接方法において、
１層目の溶接と２層目以降の溶接をする際の、溶接速度及び溶接ワイヤ供給量を同一にすると共に、
１層目の溶接をするときの溶接電流値に対して、２層目以降の溶接をするときの溶接電流値を大きくし、
更に、少なくとも２層目の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域の底が、前記硬化域の底よりも深く、しかも、２層目以降の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域が深さ方向に関して一部重複するように、各層の溶接をするときの溶接電流値を設定するために、
１層目の溶接をすることにより母材に発生する硬化域の深さ方向の幅をなるべく狭くし、且つ、入熱量が予め決めた上限入熱量に比べて充分に小さくなる電流値として予め設定した１層目の確定電流値でもって、母材と同材質の試験片に対して、前記の溶接速度及び溶接ワイヤ供給量にして１層目の溶接をし、このときの深さ方向の各位置における最高到達温度を測定し、この測定結果から前記試験片に形成された硬化域の深さ方向の幅を検出し、
母材と同材質の試験片に対して、電流値の異なる複数の２層目の試験電流値でもって、前記の溶接速度及び溶接ワイヤ供給量にして１層目及び２層目の溶接をし、このときの深さ方向の各位置における最高到達温度を測定し、この測定結果から、前記硬化域の底における最高到達温度が、予め決めた焼き戻し温度範囲内で且つ予め決めた焼き戻し下限温度範囲に最も近くなる２層目の試験電流値を、２層目の候補電流値とすると共に、この２層目の候補電流値の場合における入熱量を計算し、
母材と同材質の試験片に対して、電流値の異なる複数の３層目の試験電流値でもって、前記の溶接速度及び溶接ワイヤ供給量にして１層目，２層目及び３層目の溶接をし、このときの深さ方向の各位置における最高到達温度を測定し、この測定結果から、前記硬化域の底における最高到達温度が、予め決めた焼き戻し温度範囲内で且つ予め決めた焼き戻し下限温度範囲に最も近くなる３層目の試験電流値を、３層目の候補電流値とすると共に、この３層目の候補電流値の場合における入熱量を計算し、
以降同様にして、４層目以降の候補電流値と、各候補電流値の場合における入熱量を計算し、
入熱量が前記上限入熱量未満となる最も上層の候補電流値を、当該層の確定電流値とし、
母材に対して１層目の溶接をするときの溶接電流値を、１層目の確定電流値とし、
母材に対して前記当該層の溶接をするときの溶接電流値を、前記当該層の確定電流値とし、
母材に対して１層目と前記当該層との間の層の溶接をするときの溶接電流値を、１層目の確定電流値と前記当該層の確定電流値との間の値の電流値とし、
母材に対して前記当該層よりも上の層の溶接をするときの溶接電流値を、前記当該層の確定電流値とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、溶接速度とワイヤ供給量を一定としつつ、溶接層に応じて溶接電流値を制御するようにしたので、作業効率を低下させることなく、硬化域を効果的に焼き戻し処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るテンパービード溶接方法に用いるＴＩＧ溶接装置を示す概略構成図。
【図２】本発明に係るテンパービード溶接方法による焼き戻し処理を示す説明図。
【図３】本発明に係るテンパービード溶接方法において用いる電流波形を示す特性図。
【図４】１層目の溶接をした試験片を示す構成図。
【図５】試験片に１層目の溶接をしたときの、最高到達温度と深さ方向の距離との関係を示す特性図。
【図６】２層目の溶接をした試験片を示す構成図。
【図７】試験片に２層目の溶接をしたときの、最高到達温度と深さ方向の距離との関係を示す特性図。
【図８】３層目の溶接をした試験片を示す構成図。
【図９】試験片に３層目の溶接をしたときの、最高到達温度と深さ方向の距離との関係を示す特性図。
【図１０】４層目の溶接をした試験片を示す構成図。
【図１１】試験片に４層目の溶接をしたときの、最高到達温度と深さ方向の距離との関係を示す特性図。
【図１２】テンパービード溶接をした状態を示す斜視図。
【図１３】本発明に係るテンパービード溶接方法をしたときにおける、最高到達温度と深さ方向の距離との関係を示す特性図。
【図１４】本発明に係るテンパービード溶接方法をしたときにおける、焼き戻し効果を示す特性図。
【図１５】従来のテンパービード溶接方法による焼き戻し処理を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施例１に係るテンパービード溶接方法に用いるＴＩＧ溶接装置１０の概略構成を、図１に基づき説明する。
このＴＩＧ溶接装置１０においては、溶接トーチ１は、トーチ移動機構２により移動走査されるようになっている。溶接ワイヤ供給装置３は溶接ワイヤ４を繰り出す。
制御部５は、トーチ移動機構２を制御して溶接トーチ１の移動速度（溶接速度）を制御し、溶接ワイヤ供給装置３を制御して溶接ワイヤ４の供給速度（供給量）を制御し、更に溶接トーチ１に供給する溶接電流を制御する。
なお図１において２０は母材である。
【００１８】
図１に示すＴＩＧ溶接装置１０によりテンパービード溶接をする際には、制御部５は、１層目の溶接であっても、２層目以降の溶接であっても、溶接トーチ１の移動速度（溶接速度）を同一とし、且つ、溶接ワイヤ４の供給速度（供給量）を同一とするように制御する。
【００１９】
更に、制御部５は、溶接電流の値を制御するが、１層目の溶接をするときの電流値に比べて、２層目以降の溶接をするときの電流値を大きくしている。なお、各層の溶接をするときの溶接電圧は、ほぼ同一になっている。
【００２０】
しかも、１層目の溶接による熱に起因して母材２０に発生した硬化域Ｈ１を、２層目以降の溶接による溶接熱で焼き戻し（テンパー）する際に、硬化域Ｈ１を充分に軟化させるように、電流値について工夫をしている。
即ち、図２に示すように、２層目の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域Ｓ２の底が、硬化域Ｈ１の底よりも深く、３層目の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域Ｓ３の底が硬化域Ｈ１の底に達し、しかも、２層目以降の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域Ｓ２〜Ｓ６が深さ方向に関して一部重複するように（即ち、上層側の焼き戻し域の下部域と下層側の焼き戻し域の上部域が深さ方向に関して一部重複するように）、各層の溶接をするときの電流値を設定している。
【００２１】
このように、焼き戻し域Ｓ２の底が硬化域Ｈ１の底よりも深く、焼き戻し域Ｓ３の底が硬化域Ｈ１の底に達し、且つ、各焼き戻し域Ｓ２〜Ｓ６が深さ方向に関して一部重複するようにしているため、硬化域Ｈ１の底の部分を含めて硬化域Ｈ１の深さ方向の各部分は、焼き戻し域Ｓ２〜Ｓ６の熱（焼き戻し温度範囲の６００〜９００℃の熱）により複数回の焼き戻し処理が行われることとなる。
【００２２】
したがって、溶接を重ねるごとに、硬化域は、Ｈ１→Ｈ２→Ｈ３→Ｈ４と小さくなり、５層目の溶接において硬化域は消滅する。しかも、硬化域Ｈ１の底の部分を含めて硬化域Ｈ１の深さ方向の各部分は、複数回の焼き戻し処理が行われることとなりテンパー温度に保持される時間が増加し、硬化域であった部分（Ｈ１の部分）は、軟化するとともに、靭性は焼鈍炉により熱処理したもの以上にまで高くなる。
【００２３】
更に本実施例では、１層目の溶接であっても、２層目以降の溶接であっても、溶接トーチ１の移動速度（溶接速度）を同一とし、且つ、溶接ワイヤ４の供給速度（供給量）を同一とするため、溶接の作業能率を悪化させることはなく、効率的な溶接を維持することができる。また焼き戻し域Ｓ２〜Ｓ６を重ねることで施工条件裕度を広げることができる。
【００２４】
なお実施例１では、溶接トーチ１の移動速度（溶接速度），溶接ワイヤ４の供給速度（溶接ワイヤ供給量）及び溶接電流値を、制御部５により自動的に設定・制御するようにしたが、これらを手動により設定・制御することも可能である。
【実施例２】
【００２５】
次に、図１に示すＴＩＧ溶接装置１０を用いて、実施例２にかかるテンパービード溶接方法を実施する態様を説明する。
【００２６】
実施例２は、全姿勢溶接をすることを前提とした溶接方法である。
ここで「全姿勢溶接」とは、溶接トーチ１が鉛直方向の下向きになる溶接姿勢で下面の被溶接部を溶接することや、溶接トーチ１が水平方向に立向きになる溶接姿勢で側面の被溶接部を溶接することや、溶接トーチ１が鉛直方向の上向きになる溶接姿勢で上面（天井面）の被溶接部を溶接することを意味する。
【００２７】
この全姿勢溶接をする場合には、特に溶接トーチ１が水平方向の立向きになる溶接姿勢で溶接をした場合に、側面の被溶接部（母材）が過剰な溶接熱により溶けて下方に落下することがないようにするため、入熱量に上限がある。
本実施例では、母材が炭素鋼や低合金鋼であることおよび溶接材がステンレス鋼およびＮｉ基合金であることを考慮して、上限入熱量を９ｋＪ／ｃｍとして設定した。なお、この上限入熱量は、被溶接部の材料特性によって、適宜設定することができる。
【００２８】
ＴＩＧ溶接装置１０によりテンパービード溶接をする際には、制御部５は、１層目の溶接であっても、２層目以降の溶接であっても、溶接トーチ１の移動速度（溶接速度）を同一（予め決めた溶接速度）とし、且つ、溶接ワイヤ４の供給速度（供給量）を同一（予め決めた溶接ワイヤ供給量）とするように制御する。
【００２９】
更に、制御部５は、溶接電流の値を制御するが、１層目の溶接をするときの電流値に比べて、２層目以降の溶接をするときの電流値を大きくしている。なお、各層の溶接をするときの溶接電圧は、ほぼ同一になっている。
このとき、供給する溶接電流は、図３に示すような、パルス電流、即ち、低電流（ベース電流）と高電流（ピーク電流）とが交互に繰り返す矩形波電流である。
【００３０】
被溶接材（母材）が炭素鋼や低合金鋼であり、溶接材がステンレス鋼およびＮｉ基合金である場合には、溶接電流の値は、制御部５により、例えば、次のように設定・制御している。
（１）１層目の溶接をするときの溶接電流の電流値は、ベース電流を５４（Ａ）とし、ピーク電流を２３２（Ａ）としている。
なおベース電流を５４（Ａ）としたときの入熱量は、５．７ｋＪ／ｃｍであり、ピーク電流を２３３（Ａ）としたときの入熱量は、７．１ｋＪ／ｃｍである。
入熱量は、「電流値×電圧値÷溶接速度」により求めることができる。
（２）２層目の溶接をするときの溶接電流の電流値は、１層目の溶接電流値と、次に示す３層目の溶接電流値の間の値としている。例えば、ベース電流を７２（Ａ）とし、ピーク電流を２５８（Ａ）としている。
（３）３層目の溶接をするときの溶接電流の電流値は、ベース電流を８１（Ａ）とし、ピーク電流を２６４（Ａ）としている。
なおベース電流を８１（Ａ）としたときの入熱量は、７．０ｋＪ／ｃｍであり、ピーク電流を２６４（Ａ）としたときの入熱量は、８．６ｋＪ／ｃｍである。
このとき、ピーク電流２６４（Ａ）が流れているときの入熱量８．６ｋＪ／ｃｍは、上限入熱量である９ｋＪ／ｃｍに近いがこの上限入熱量よりも小さくなっている。
（４）４層目以降の溶接をするときの溶接電流の電流値は、３層目の溶接をするときの溶接電流の電流値と同じく、ベース電流を８１（Ａ）とし、ピーク電流を２６４（Ａ）としている。
このとき、ピーク電流２６４（Ａ）が流れているときの入熱量８．６ｋＪ／ｃｍは、上限入熱量である９ｋＪ／ｃｍに近いがこの上限入熱量よりも小さくなっている。
【００３１】
詳細な理由は後述するが、上記のように、各層の溶接をするときの電流値を設定することにより、１層目の溶接による熱に起因して母材に発生した硬化域Ｈ１を、実施例１と同様に、図２に示すような焼き戻し処理（テンパー処理）と同様にして消滅させることができる。
即ち、２層目の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域Ｓ２の底が、硬化域Ｈ１の底よりも深く、３層目の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域Ｓ３の底が硬化域Ｈ１の底に達し、しかも、２層目以降の溶接による熱に起因して発生する各焼き戻し域が深さ方向に関して一部重複する（即ち、上層側の焼き戻し域の下部域と下層側の焼き戻し域の上部域が深さ方向に関して一部重複する）。
【００３２】
このように、焼き戻し域Ｓ２の底が硬化域Ｈ１の底よりも深く、焼き戻し域Ｓ３の底が硬化域Ｈ１の底に達し、且つ、各焼き戻し域が深さ方向に関して一部重複するため、硬化域Ｈ１の底の部分を含めて硬化域Ｈ１の深さ方向の各部分は、各焼き戻し域の熱（焼き戻し温度範囲の６００〜９００℃の熱）により複数回の焼き戻し処理が行われることとなる。
【００３３】
したがって、溶接を重ねるごとに、硬化域Ｈ１は次第に小さくなり最終的には硬化域Ｈ１は消滅する。しかも、硬化域Ｈ１の底の部分を含めて硬化域Ｈ１の深さ方向の各部分は、複数回の焼き戻し処理が行われることとなりテンパー温度に保持される時間が増加し、硬化域であった部分（Ｈ１の部分）は、軟化するとともに、靭性は焼鈍炉により熱処理したもの以上にまで高くなる。
【００３４】
また本実施例では、１層目の溶接であっても、２層目以降の溶接であっても、溶接トーチ１の移動速度（溶接速度）を同一とし、且つ、溶接ワイヤ４の供給速度（供給量）を同一とするため、溶接の作業能率を悪化させることはなく、効率的な溶接を維持することができる。また各焼き戻し域を重ねることで施工条件裕度を広げることができる。
【００３５】
更に、実施例２では、最も大きいピーク電流の値は３層目以降の溶接をするときにおける２５８（Ａ）であり、このときの入熱量は８．６ｋＪ／ｃｍであり、上限入熱量である９ｋＪ／ｃｍよりも小さい。このため、立向き溶接をしたとしても、母材が溶接熱により溶け落ちることはなく、全姿勢溶接をすることができる。
【００３６】
次に、図２に示すのと同様な焼き戻し処理を可能とするために、各層の溶接をするときの電流値をどのようにして決定したのかを説明する。
【００３７】
最初に各層における電流値を設定するための前提を説明する。
補修対象部（被溶接部）が炭素鋼や低合金鋼である場合、「焼き戻し温度範囲」を、例えば６００℃〜９００℃とする。そして焼き戻し温度範囲の下限温度（例えば６００℃）を「焼き戻し下限温度」とする。なお、補修対象部（被溶接部）が他の材質である場合には、その材質に応じた「焼き戻し温度範囲」を設定する。
また補修対象部（被溶接部）が炭素鋼や低合金鋼であり、溶接材がステンレス鋼およびＮｉ基合金である場合、全姿勢溶接ができるように、「上限入熱量」を９ｋＪ／ｃｍとする。なお、補修対象部（被溶接部）が他の材質である場合には、その材質に応じた「上限入熱量」を設定する。
更に補修対象部（被溶接部）の材料（母材）が変態し始める温度を変態開始温度Ａｃ１とし、材料（母材）の変態が完了する温度を変態完了温度Ａｃ３とする。補修対象部（被溶接部）が炭素鋼や低合金鋼である場合、変態開始温度Ａｃ１は例えば７３０℃であり、変態完了温度Ａｃ３は例えば８４０℃である。
【００３８】
１層目の溶接をするときの溶接電流の電流値は、１層目の溶接をしたときの熱に起因して発生する硬化域Ｈ１（図２参照）の深さ方向の幅が、広がらないように小入熱となるように、予め設定する。
本例では、例えば、溶接電流の電流値は、ベース電流を５４（Ａ）とし、ピーク電流を２３２（Ａ）とした。勿論このときの入熱量は、上限入熱量に比べて充分に小さい。
このようにして設定した１層目の電流値を、「１層目の確定電流値」とする。
【００３９】
補修対象部と同材質の試験片３０（図４参照）に対して、溶接電流値を「１層目の確定電流値」とし、且つ、予め決めた溶接速度（同一の溶接速度）と、予め決めた溶接ワイヤ供給量（同一の溶接ワイヤ供給量）にして、ＴＩＧ溶接装置１０により１層目の溶接をする。
試験片３０には、裏面側から深さの異なる複数のセンサ用穴３１ａ〜３１ｆを形成しており、各センサ用穴３１ａ〜３１ｆに温度センサを配置している。このようにすることより、ボンドを基準（零）とした深さ方向の各位置における最高到達温度を計測する。
なお図４において、Ｂ１は１層目の溶接により形成された溶接ビードを示す。
【００４０】
図５の特性曲線Ｔ１は、上述したようにして試験片３０に対して１層目の溶接をしたときに、各センサ用穴３１ａ〜３１ｆに配置した温度センサにより検出した温度を基に求めた、ボンドを基準位置（零）とした深さ方向の各位置における最高到達温度を示す特性である。
図５の特性において、ボンドの位置（深さ０）から、特性曲線Ｔ１と変態開始温度Ａｃ１とが交差する深さ方向の位置までの距離（深さ方向の距離）、即ち、ボンドの位置（深さ０）から、１層目の溶接により最高到達温度が変態開始温度Ａｃ１になる深さ方向の位置までの距離（深さ方向の距離）を硬化域Ｈ１の幅（深さ方向の幅）とする。
図５の特性から、この例では、硬化域Ｈ１の深さ方向の幅は、１．７ｍｍであることがわかる。
【００４１】
次に、電流値として、２層目の第１試験電流値、２層目の第２試験電流値、２層目の第３試験電流値、２層目の第４試験電流値、・・・・を準備しておく。この場合、２層目の第１試験電流値が最も小さく、第２，第３，第４・・・となるにしたがい、次第に電流値を大きくしている。
【００４２】
そして、補修対象部と同材質の試験片３０に対して、溶接電流値を「２層目の第１試験電流値」とし、且つ、予め決めた溶接速度（同一の溶接速度）と、予め決めた溶接ワイヤ供給量（同一の溶接ワイヤ供給量）にして、ＴＩＧ溶接装置１０により１層目〜２層目の溶接をする（図６参照）。
次に、補修対象部と同材質の別の試験片３０に対して、溶接電流値を「２層目の第２試験電流値」とし、且つ、予め決めた溶接速度（同一の溶接速度）と、予め決めた溶接ワイヤ供給量（同一の溶接ワイヤ供給量）にして、ＴＩＧ溶接装置１０により１層目〜２層目の溶接をする。
更に同様に、溶接電流値を「２層目の第３試験電流値」，「２層目の第４試験電流値」・・・と変更していき、試験片３０に対して同様な溶接をする。
【００４３】
上記のように溶接電流値を順次変更（増加）していく場合に、各センサ用穴３１ａ〜３１ｆに配置した温度センサにより検出した温度を基に、ボンドを基準位置（零）とした深さ方向の各位置における最高到達温度を示す特性を求める。
【００４４】
図７は１層目の溶接ビードＢ１の上に２層目の溶接をしたときの特性曲線であり、Ｔ２−１は溶接電流値が「２層目の第１試験電流値」のときの特性、Ｔ２−２は溶接電流値が「２層目の第２試験電流値」のときの特性、Ｔ２−３は溶接電流値が「２層目の第３試験電流値」のときの特性、Ｔ２−４は溶接電流値が「２層目の第４試験電流値」のときの特性をそれぞれ示す。
【００４５】
図７の各特性曲線のうち、硬化域Ｈ１の底の位置における最高到達温度が、焼き戻し温度範囲内の温度で、且つ焼き戻し下限温度に最も近くなる特性曲線Ｔ２−２を、候補特性曲線Ｔ２−２とする。
そして、候補特性曲線Ｔ２−２のときの「２層目の第２試験電流値」を、「２層目の候補電流値」とする。
【００４６】
「２層目の候補電流値」のときの入熱量を計算し、このときの入熱量が上限入熱量よりも小さければ、次に説明する３層目の候補電流値を求める試験に進み、このときの入熱量が上限入熱量以上であれば、次に示す３層目の候補電流値を求める試験には進まない。
この例では、「２層目の候補電流値」のときの入熱量が上限入熱量よりも小さく、次に示す３層目の候補電流値を求める試験に進んだとして説明を続ける。
【００４７】
次に、電流値として、３層目の第１試験電流値、３層目の第２試験電流値、３層目の第３試験電流値、３層目の第４試験電流値、・・・・を準備しておく。この場合、３層目の第１試験電流値が最も小さく、第２，第３，第４・・・となるにしたがい、次第に電流値を大きくしている。
【００４８】
そして、補修対象部と同材質の試験片３０に対して、溶接電流値を「３層目の第１試験電流値」とし、且つ、予め決めた溶接速度（同一の溶接速度）と、予め決めた溶接ワイヤ供給量（同一の溶接ワイヤ供給量）にして、ＴＩＧ溶接装置１０により１層目〜３層目の溶接をする（図８参照）。
次に、補修対象部と同材質の別の試験片３０に対して、溶接電流値を「３層目の第２試験電流値」とし、且つ、予め決めた溶接速度（同一の溶接速度）と、予め決めた溶接ワイヤ供給量（同一の溶接ワイヤ供給量）にして、ＴＩＧ溶接装置１０により１層目〜３層目の溶接をする。
更に同様に、溶接電流値を「３層目の第３試験電流値」，「３層目の第４試験電流値」・・・と変更していき、試験片３０に対して同様な溶接をする。
【００４９】
上記のように溶接電流値を順次変更（増加）していく場合に、各センサ用穴３１ａ〜３１ｆに配置した温度センサにより検出した温度を基に、ボンドを基準位置（零）とした深さ方向の各位置における最高到達温度を示す特性を求める。
【００５０】
図９は２層目の溶接ビードＢ２の上に３層目の溶接をしたときの特性曲線であり、Ｔ３−１は溶接電流値が「３層目の第１試験電流値」のときの特性、Ｔ３−２は溶接電流値が「３層目の第２試験電流値」のときの特性、Ｔ３−３は溶接電流値が「３層目の第３試験電流値」のときの特性、Ｔ３−４は溶接電流値が「３層目の第４試験電流値」のときの特性をそれぞれ示す。
【００５１】
図９の各特性曲線のうち、硬化域Ｈ１の底の位置における最高到達温度が、焼き戻し温度範囲内の温度で、且つ焼き戻し下限温度に最も近くなる特性曲線Ｔ３−３を、候補特性曲線Ｔ３−３とする。
そして、候補特性曲線Ｔ３−３のときの「３層目の第３試験電流値」を、「３層目の候補電流値」とする。
この３層目の候補電流値となる電流は、例えば、ベース電流が８１（Ａ）でピーク電流が２６４（Ａ）となる電流である。
【００５２】
「３層目の候補電流値」のときの入熱量を計算し、このときの入熱量が上限入熱量よりも小さければ、次に説明する４層目の候補電流値を求める試験に進み、このときの入熱量が上限入熱量以上であれば、次に示す４層目の候補電流値を求める試験には進まない。
この例では、「３層目の候補電流値」のときの入熱量が８．６ｋＪ／ｃｍであり、上限入熱量（９ｋＪ／ｃｍ）よりも小さく、次に示す４層目の候補電流値を求める試験に進んだとして説明を続ける。
【００５３】
次に、電流値として、４層目の第１試験電流値、４層目の第２試験電流値、４層目の第３試験電流値、４層目の第４試験電流値、・・・・を準備しておく。この場合、４層目の第１試験電流値が最も小さく、第２，第３，第４・・・となるにしたがい、次第に電流値を大きくしている。
【００５４】
そして、補修対象部と同材質の試験片３０に対して、溶接電流値を「４層目の第１試験電流値」とし、且つ、予め決めた溶接速度（同一の溶接速度）と、予め決めた溶接ワイヤ供給量（同一の溶接ワイヤ供給量）にして、ＴＩＧ溶接装置１０により１層目〜４層目の溶接をする（図１０参照）。
次に、補修対象部と同材質の別の試験片３０に対して、溶接電流値を「４層目の第２試験電流値」とし、且つ、予め決めた溶接速度（同一の溶接速度）と、予め決めた溶接ワイヤ供給量（同一の溶接ワイヤ供給量）にして、ＴＩＧ溶接装置１０により１層目〜４層目の溶接をする。
更に同様に、溶接電流値を「４層目の第３試験電流値」，「４層目の第４試験電流値」・・・と変更していき、試験片３０に対して同様な溶接をする。
【００５５】
上記のように溶接電流値を順次変更（増加）していく場合に、各センサ用穴３１ａ〜３１ｆに配置した温度センサにより検出した温度を基に、ボンドを基準位置（零）とした深さ方向の各位置における最高到達温度を示す特性を求める。
【００５６】
図１１は３層目の溶接ビードＢ３の上に４層目の溶接をしたときの特性曲線であり、Ｔ４−１は溶接電流値が「４層目の第１試験電流値」のときの特性、Ｔ４−２は溶接電流値が「４層目の第２試験電流値」のときの特性、Ｔ４−３は溶接電流値が「４層目の第３試験電流値」のときの特性、Ｔ４−４は溶接電流値が「４層目の第４試験電流値」のときの特性をそれぞれ示す。
【００５７】
図１１の各特性曲線のうち、硬化域Ｈ１の底の位置における最高到達温度が、焼き戻し温度範囲内の温度で、且つ焼き戻し下限温度に最も近くなる特性曲線Ｔ４−４を、候補特性曲線Ｔ４−４とする。
そして、候補特性曲線Ｔ４−４のときの「４層目の第４試験電流値」を、「４層目の候補電流値」とする。
【００５８】
「４層目の候補電流値」のときの入熱量を計算し、このときの入熱量が上限入熱量よりも小さければ、５層目の候補電流値を求める試験に進み、このときの入熱量が上限入熱量以上であれば、５層目の候補電流値を求める試験には進まない。
この例では、「４層目の候補電流値」のときの入熱量が上限入熱量以上となり、５層目の候補電流値を求める試験には進まなかったものとして説明をする。
【００５９】
上記試験では、「４層目の候補電流値」のときの入熱量が上限入熱量以上となったので、４層目の直下層である３層目における「３層目の候補電流値」を、「３層目の確定電流値」とする。
また、「２層目の確定電流値」を、「１層目の確定電流値」と「３層目の確定電流値」の間の値とする。
更に、「４層目の確定電流値」，「５層目の確定電流値」，「６層目の確定電流値」を、それぞれ、「３層目の確定電流値」と同じにする。
【００６０】
このような手順により、各層の確定電流値を決定したので、各層を溶接する際の電流値を次のように設定する。
（１）１層目を溶接する際の電流値を、「１層目の確定電流値」とする。即ち、ベース電流を５４（Ａ）とし、ピーク電流を２３２（Ａ）としたパルス電流（矩形波電流）とした。
勿論このときの入熱量は、上限入熱量に比べて小さい。
（２）２層目を溶接する際の電流値を、「２層目の確定電流値」とする。即ち、ベース電流を７２（Ａ）とし、ピーク電流を２５８（Ａ）としたパルス電流（矩形波電流）とした。
勿論このときの入熱量は、上限入熱量に比べて小さくなる。しかも、電流値を「２層目の確定電流値」として２層目の溶接をすることにより、硬化域Ｈ１の底の位置における最高到達温度が、焼き戻し温度範囲内の温度で、且つ焼き戻し下限温度よりも高くすることができる。
（３）３層目を溶接する際の電流値を、「３層目の確定電流値」とする。即ち、ベース電流が８１（Ａ）でピーク電流が２６４（Ａ）としたパルス電流（矩形波電流）とした。
勿論このときの入熱量は、上限入熱量に比べて小さくなる。しかも、電流値を「３層目の確定電流値」として３層目の溶接をすることにより、硬化域Ｈ１の底の位置における最高到達温度が、焼き戻し温度範囲内の温度で、且つ焼き戻し下限温度の近くにすることができる。
（４）４層目〜６層目の溶接する際の電流値を、「３層目の確定電流値」と同じ電流値となっている「４層目の確定電流値」〜「６層目の確定電流値」とする。即ち、ベース電流が８１（Ａ）でピーク電流が２６４（Ａ）としたパルス電流（矩形波電流）とした。
勿論このときの入熱量は、上限入熱量に比べて小さくなる。しかも、電流値を「３層目の確定電流値」として４層目〜６層目の溶接をすることにより、上層側の焼き戻し域の下部域と下層側の焼き戻し域の上部域とが深さ方向に関して一部重複する。
【００６１】
１層目〜６層目の溶接を、上述した「１層目の確定電流値」〜「６層目の確定電流値」としてテンパービード溶接をした状態を図１２に示す。
【００６２】
また、１層目〜６層目の溶接を、上述した「１層目の確定電流値」〜「６層目の確定電流値」としてテンパービード溶接をしたときにおける、最高到達温度と深さ方向の距離との関係を示す特性を図１３（ａ）に示す。図１３（ａ）において、Ｔ１〜Ｔ６は、１層目〜６層目の溶接をしたときの特性を示す。
【００６３】
また図１３（ｂ）から分かるように、焼き戻し域Ｓ２の底が硬化域Ｈ１の底よりも深く、焼き戻し域Ｓ３の底が硬化域Ｈ１の底に達し、且つ、各焼き戻し域Ｓ２〜Ｓ５が深さ方向に関して一部重複するため、硬化域Ｈ１の底の部分を含めて硬化域Ｈ１の深さ方向の各部分は、各焼き戻し域の熱（焼き戻し温度範囲の６００〜９００℃）により複数回の焼き戻し処理が行われることとなる。
【００６４】
したがって、溶接を重ねるごとに、硬化域Ｈ１は、Ｈ１→Ｈ２→Ｈ３と次第に小さくなり最終的には硬化域Ｈ１は、４層目の溶接をする際に消滅する。しかも、硬化域Ｈ１の底の部分を含めて硬化域Ｈ１の深さ方向の各部分は、複数回の焼き戻し処理が行われることとなりテンパー温度に保持される時間が増加し、硬化域であった部分（Ｈ１の部分）は、軟化するとともに、靭性は焼鈍炉により熱処理したもの以上にまで高くなる。
【００６５】
図１４は、横軸が溶接方向に沿う距離（図１２に示す硬さ測定位置に対応するもの）であり、縦軸は硬化域Ｈ１が形成される部分の硬さを実測したものである。
図１４から、１層目の溶接をしたときには、硬さが４５０ＨＶ程度にまで硬化しているが、６層目の溶接をしたときには、硬さが３５０ＨＶ以下となり、良好な焼き鈍し効果（テンパー効果）を奏していることが分かる。
更に靱性をシャルピー衝撃試験にて確認したところ、母材の靭性は平均１０８Ｊ（−１２℃での吸収エネルギー）に対して、本発明のテンパービード溶接による熱影響部の靭性は平均２５０J以上（−１２℃での吸収エネルギー）と大幅に向上していることが分かった。
【００６６】
なお実施例２では、溶接トーチ１の移動速度（溶接速度），溶接ワイヤ４の供給速度（溶接ワイヤ供給量）及び溶接電流値を、制御部５により自動的に設定・制御するようにしたが、これらを手動により設定・制御することも可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 溶接トーチ
２ トーチ移動機構
３ 溶接ワイヤ供給装置
４ 溶接ワイヤ
５ 制御部
１０ ＴＩＧ溶接装置
２０ 母材
３０ 試験片
３１ａ〜３１ｆ センサ用穴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材に１層目の溶接をすることにより、母材に発生した硬化域を、２層目以降の溶接をする際の溶接熱により焼き戻すテンパービード溶接方法において、
１層目の溶接と２層目以降の溶接をする際の、溶接速度及び溶接ワイヤ供給量を同一にすると共に、
１層目の溶接をするときの溶接電流値に対して、２層目以降の溶接をするときの溶接電流値を大きくしていることを特徴とするテンパービード溶接方法。
【請求項２】
母材に１層目の溶接をすることにより、母材に発生した硬化域を、２層目以降の溶接をする際の溶接熱により焼き戻すテンパービード溶接方法において、
１層目の溶接と２層目以降の溶接をする際の、溶接速度及び溶接ワイヤ供給量を同一にすると共に、
１層目の溶接をするときの溶接電流値に対して、２層目以降の溶接をするときの溶接電流値を大きくし、
更に、少なくとも２層目の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域の底が、前記硬化域の底よりも深く、しかも、２層目以降の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域が深さ方向に関して一部重複するように、各層の溶接をするときの溶接電流値を設定していることを特徴とするテンパービード溶接方法。
【請求項３】
母材に１層目の溶接をすることにより、母材に発生した硬化域を、２層目以降の溶接をする際の溶接熱により焼き戻すテンパービード溶接方法において、
１層目の溶接と２層目以降の溶接をする際の、溶接速度及び溶接ワイヤ供給量を同一にすると共に、
１層目の溶接をするときの溶接電流値に対して、２層目以降の溶接をするときの溶接電流値を大きくし、
更に、少なくとも２層目の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域の底が、前記硬化域の底よりも深く、しかも、２層目以降の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域が深さ方向に関して一部重複するように、各層の溶接をするときの溶接電流値を設定するために、
１層目の溶接をすることにより母材に発生する硬化域の深さ方向の幅をなるべく狭くし、且つ、入熱量が予め決めた上限入熱量に比べて充分に小さくなる電流値として予め設定した１層目の確定電流値でもって、母材と同材質の試験片に対して、前記の溶接速度及び溶接ワイヤ供給量にして１層目の溶接をし、このときの深さ方向の各位置における最高到達温度を測定し、この測定結果から前記試験片に形成された硬化域の深さ方向の幅を検出し、
母材と同材質の試験片に対して、電流値の異なる複数の２層目の試験電流値でもって、前記の溶接速度及び溶接ワイヤ供給量にして１層目及び２層目の溶接をし、このときの深さ方向の各位置における最高到達温度を測定し、この測定結果から、前記硬化域の底における最高到達温度が、予め決めた焼き戻し温度範囲内で且つ予め決めた焼き戻し下限温度範囲に最も近くなる２層目の試験電流値を、２層目の候補電流値とすると共に、この２層目の候補電流値の場合における入熱量を計算し、
母材と同材質の試験片に対して、電流値の異なる複数の３層目の試験電流値でもって、前記の溶接速度及び溶接ワイヤ供給量にして１層目，２層目及び３層目の溶接をし、このときの深さ方向の各位置における最高到達温度を測定し、この測定結果から、前記硬化域の底における最高到達温度が、予め決めた焼き戻し温度範囲内で且つ予め決めた焼き戻し下限温度範囲に最も近くなる３層目の試験電流値を、３層目の候補電流値とすると共に、この３層目の候補電流値の場合における入熱量を計算し、
以降同様にして、４層目以降の候補電流値と、各候補電流値の場合における入熱量を計算し、
入熱量が前記上限入熱量未満となる最も上層の候補電流値を、当該層の確定電流値とし、
母材に対して１層目の溶接をするときの溶接電流値を、１層目の確定電流値とし、
母材に対して前記当該層の溶接をするときの溶接電流値を、前記当該層の確定電流値とし、
母材に対して１層目と前記当該層との間の層の溶接をするときの溶接電流値を、１層目の確定電流値と前記当該層の確定電流値との間の値の電流値とし、
母材に対して前記当該層よりも上の層の溶接をするときの溶接電流値を、前記当該層の確定電流値とすることを特徴とするテンパービード溶接方法。
【請求項１】
母材に１層目の溶接をすることにより、母材に発生した硬化域を、２層目以降の溶接をする際の溶接熱により焼き戻すテンパービード溶接方法において、
１層目の溶接と２層目以降の溶接をする際の、溶接速度及び溶接ワイヤ供給量を同一にすると共に、
１層目の溶接をするときの溶接電流値に対して、２層目以降の溶接をするときの溶接電流値を大きくしていることを特徴とするテンパービード溶接方法。
【請求項２】
母材に１層目の溶接をすることにより、母材に発生した硬化域を、２層目以降の溶接をする際の溶接熱により焼き戻すテンパービード溶接方法において、
１層目の溶接と２層目以降の溶接をする際の、溶接速度及び溶接ワイヤ供給量を同一にすると共に、
１層目の溶接をするときの溶接電流値に対して、２層目以降の溶接をするときの溶接電流値を大きくし、
更に、少なくとも２層目の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域の底が、前記硬化域の底よりも深く、しかも、２層目以降の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域が深さ方向に関して一部重複するように、各層の溶接をするときの溶接電流値を設定していることを特徴とするテンパービード溶接方法。
【請求項３】
母材に１層目の溶接をすることにより、母材に発生した硬化域を、２層目以降の溶接をする際の溶接熱により焼き戻すテンパービード溶接方法において、
１層目の溶接と２層目以降の溶接をする際の、溶接速度及び溶接ワイヤ供給量を同一にすると共に、
１層目の溶接をするときの溶接電流値に対して、２層目以降の溶接をするときの溶接電流値を大きくし、
更に、少なくとも２層目の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域の底が、前記硬化域の底よりも深く、しかも、２層目以降の溶接による熱に起因して発生する焼き戻し域が深さ方向に関して一部重複するように、各層の溶接をするときの溶接電流値を設定するために、
１層目の溶接をすることにより母材に発生する硬化域の深さ方向の幅をなるべく狭くし、且つ、入熱量が予め決めた上限入熱量に比べて充分に小さくなる電流値として予め設定した１層目の確定電流値でもって、母材と同材質の試験片に対して、前記の溶接速度及び溶接ワイヤ供給量にして１層目の溶接をし、このときの深さ方向の各位置における最高到達温度を測定し、この測定結果から前記試験片に形成された硬化域の深さ方向の幅を検出し、
母材と同材質の試験片に対して、電流値の異なる複数の２層目の試験電流値でもって、前記の溶接速度及び溶接ワイヤ供給量にして１層目及び２層目の溶接をし、このときの深さ方向の各位置における最高到達温度を測定し、この測定結果から、前記硬化域の底における最高到達温度が、予め決めた焼き戻し温度範囲内で且つ予め決めた焼き戻し下限温度範囲に最も近くなる２層目の試験電流値を、２層目の候補電流値とすると共に、この２層目の候補電流値の場合における入熱量を計算し、
母材と同材質の試験片に対して、電流値の異なる複数の３層目の試験電流値でもって、前記の溶接速度及び溶接ワイヤ供給量にして１層目，２層目及び３層目の溶接をし、このときの深さ方向の各位置における最高到達温度を測定し、この測定結果から、前記硬化域の底における最高到達温度が、予め決めた焼き戻し温度範囲内で且つ予め決めた焼き戻し下限温度範囲に最も近くなる３層目の試験電流値を、３層目の候補電流値とすると共に、この３層目の候補電流値の場合における入熱量を計算し、
以降同様にして、４層目以降の候補電流値と、各候補電流値の場合における入熱量を計算し、
入熱量が前記上限入熱量未満となる最も上層の候補電流値を、当該層の確定電流値とし、
母材に対して１層目の溶接をするときの溶接電流値を、１層目の確定電流値とし、
母材に対して前記当該層の溶接をするときの溶接電流値を、前記当該層の確定電流値とし、
母材に対して１層目と前記当該層との間の層の溶接をするときの溶接電流値を、１層目の確定電流値と前記当該層の確定電流値との間の値の電流値とし、
母材に対して前記当該層よりも上の層の溶接をするときの溶接電流値を、前記当該層の確定電流値とすることを特徴とするテンパービード溶接方法。
【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】
【公開番号】特開２０１１−２４５５０５（Ｐ２０１１−２４５５０５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２００６３（Ｐ２０１０−１２００６３）
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（０００２４１９５７）北海道電力株式会社 (78)
【出願人】（０００１８０３６８）四国電力株式会社 (95)
【出願人】（０００１６４４３８）九州電力株式会社 (245)
【出願人】（０００２３０９４０）日本原子力発電株式会社 (130)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（０００２４１９５７）北海道電力株式会社 (78)
【出願人】（０００１８０３６８）四国電力株式会社 (95)
【出願人】（０００１６４４３８）九州電力株式会社 (245)
【出願人】（０００２３０９４０）日本原子力発電株式会社 (130)
【Ｆターム（参考）】
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