上下Ｔ型継手の溶接方法及び上下Ｔ型溶接継手並びにこれを用いた溶接構造物
【課題】立板の上下両面に上板及び下板が各々配置され健全な溶接金属部及び十分な溶接強度を得る上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手並びにこれを用いた溶接構造物を提供する。
【解決手段】立板の上下両面に、１枚もしくは突合せ配置された２枚の上板及び下板が配置されたステンレス鋼板からなり、上板及び下板の表面から立板側まで、ワイヤを送給しながら、非消耗電極方式のアーク溶接またはレーザビームの焦点位置を板表面より上側へずらした焦点ぼかしのレーザビーム照射によるレーザ溶接を行う上下Ｔ型継手の溶接方法において、上板または下板の板厚Ｔ１の範囲が２＜Ｔ１≦６mmであり、立板の板厚Ｔ２の範囲が前記板厚Ｔ１の２〜５倍（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、前記上板又は前記下板の貫通後の立板の溶け幅ｗが、前記板厚Ｔ１より大きい（ｗ＞Ｔ１）ことを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法である。
【解決手段】立板の上下両面に、１枚もしくは突合せ配置された２枚の上板及び下板が配置されたステンレス鋼板からなり、上板及び下板の表面から立板側まで、ワイヤを送給しながら、非消耗電極方式のアーク溶接またはレーザビームの焦点位置を板表面より上側へずらした焦点ぼかしのレーザビーム照射によるレーザ溶接を行う上下Ｔ型継手の溶接方法において、上板または下板の板厚Ｔ１の範囲が２＜Ｔ１≦６mmであり、立板の板厚Ｔ２の範囲が前記板厚Ｔ１の２〜５倍（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、前記上板又は前記下板の貫通後の立板の溶け幅ｗが、前記板厚Ｔ１より大きい（ｗ＞Ｔ１）ことを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立板上下面に薄板の平板を溶接する上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手並びにこれを用いた溶接構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
高エネルギー密度の電子ビームやレーザビームを用いたＴ型継手の貫通溶接方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載のＴ型継手の貫通溶接方法では、下板の上板と接する面を凹状に形成し、上板表面から電子ビームを照射して上板の溶接金属を前記凹状の部分で受け止めることが開示されている。従来の溶接工程では困難な厚板のＴ型継手部材を対象に、電子ビーム溶接によって上板を溶融及び貫通して下板側まで容易に溶融接合できる。
【０００４】
特許文献２に記載の溶接方法及びこれを用いて接合された構造体では、従来のアーク溶接では困難な継手構造の車体フレームを対象に、接合箇所となる略板状箇所を有する部材に他の部材の接合箇所を当接し、前記他の部材が当接する面とは反対側の部材面から所定の貫通溶接手段（レーザ溶接手段，電子ビーム溶接手段）を用いて貫通溶接処理することが開示されている。レーザ溶接は、光学レンズ等によって集光化及び高エネルギー密度化したレーザビームを部材に照射して溶融するため、上記貫通溶接が可能である。
【０００５】
特許文献３に記載のアルミニウム合金の中空材及びその製造方法では、断面櫛型形状のソリッド押出形材と、このソリッド形材の櫛歯部に対向する板材と、前記ソリッド形材の櫛歯部の先端部と前記板材との接触部を溶着する溶接部とから構成することが開示されている。また、前記ソリッド形材の櫛歯部に対向させて板材を載置して、前記ソリッド形材の櫛歯部の先端部と前記板材との接触部を溶接することが開示されている。ソリッド形材の櫛歯部の先端部と前記板材との接触部（Ｔ型継手部）を、主にレーザ溶接によって溶接するようにしている。また、特許文献３には、レーザ溶接の代わりに、ＭＩＧ溶接又はＴＩＧ溶接を使用してもよいと記載されている。ＭＩＧ溶接では、下側の櫛歯部まで溶融接合するために、上側の板材に予め穴を設けておき、この穴部からプラグ溶接（ＭＩＧアークスポット溶接）して下側の櫛歯部まで接合するようにしている。
【０００６】
一方、フラックス入りワイヤを用いた溶け込みの深いＴＩＧ溶接方法が以下の文献に開示されている。
【０００７】
例えば、特許文献４に記載のＴＩＧ溶接方法では、金属酸化物を６質量％以上含有するフラックスを内包したフラックス入りワイヤを溶加材として使用し、溶融金属中に前記金属酸化物を０.０５〜３ｇ／分供給しながらＴＩＧ溶接することが開示されている。また、金属酸化物を６％以上含有したフラックス入りワイヤを所定量供給しながらＴＩＧ溶接して深い溶け込み部を得るようにしている。特に、板厚９mmのＩ型突合せ継手を表面側から片面溶け込み溶接試験した溶け込み深さの測定結果を示している。
【０００８】
特許文献５に記載のＴＩＧ溶接用フラックス入りワイヤでは、Ｉ型継手の溶接への適用で深い溶け込み部を得るため、フラックスがＳｉＯ2とＣｒ2Ｏ3とで構成され、この混合比率はＳｉＯ2が２０〜８０重量％、Ｃｒ2Ｏ3が２０〜８０重量％であり、このフラックスが前記フラックス入りワイヤに５〜２５重量％の比率で充填されていることが開示されている。板厚８mmステンレス鋼の平板にビードオンプレート溶接した試験結果が開示されている。
【０００９】
特許文献６に記載のＴＩＧ溶接法では、第１部材の開先表側における第２部材の中心線上でアークを発生させると共に、溶接部に交番磁界を与えながら溶接することが開示されている。アーク溶接中に交番磁界を与えてながら溶融部を攪拌してＴ型継手の左右裏面部に裏ビードを形成するようにしている。
【００１０】
特許文献７に記載のＴＩＧ溶接装置及び方法では、不活性ガスからなる第１のシールドガスを電極の外周を囲むように被溶接物に向けて流すと共に、前記第１のシールドガスの周辺側に酸化性ガスを含む第２のシールドガスを被溶接物に向けて流しながら溶接し、溶接金属部の酸素濃度を７０〜２２０wt.ppmの範囲にすることが開示されている。また、特許文献７には、第２のシールドガスの酸素濃度若しくは二酸化炭素濃度と溶接金属部の溶け幅及び深さとの関係から、酸化性ガス（Ｏ2ガスやＣＯ2ガス）と不活性ガス（Ａｒガス）との混合ガスをアーク溶接部分に流して溶け込み深さを増加させることが開示されている。
【００１１】
特許文献８には、摩擦攪拌接合によってＴ継手を形成することが開示されている。摩擦攪拌接合方法は、摩擦攪拌用のプローブを挿入して低融点材のアルミニウム継手材料を摩擦攪拌接合するものであって、前記プローブを用いて前記アルミニウム継手材料を固相接合（融点以下の状態で接合）するものである。この摩擦攪拌接合方法は、材料を溶融させることがなく軟化状態で一方のワークと他方のワークとを接合する。すなわち、特許文献８では、第１ワークの下面に溝を設け、前記溝に第２ワークを嵌合し、第１ワークの上面側から摩擦攪拌プローブを第２ワークの肉に及ぶように作用せしめ、第１ワークと第２ワークとを摩擦攪拌接合することによってＴ継手を形成することが開示されている。
【００１２】
一方、特許文献９は、溶け込み促進剤を塗布したＩ型突合せ継手部の表側と裏側の両面から遂行する非消耗電極方式のアーク溶接によって板厚中央部で融合し合った溶け込み形状の両面溶接部を形成することが開示されている。Ｉ型突合せ表面に溶け込み促進剤を塗布した後に表裏両面から溶接することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開昭６３−２０３２８６号公報（特に、第２頁左上欄第１６行〜同頁右上欄第４行，第１図）
【特許文献２】特開２００３−３３４６８０号公報（特に、段落００２９，００３０，図３）
【特許文献３】特開平６−２３４５１号公報（特に、段落０００７〜００１０，図１，図２）
【特許文献４】特開２００１−２１９２７４号公報（特に、段落０００９，００１０）
【特許文献５】特開２００１−１１８３号公報（特に、段落０００６〜０００８）
【特許文献６】特開昭５９−１３５７７号公報（特に、第１頁右下欄第４〜１７行，第１図）
【特許文献７】特開２００４−２９８９６３号公報（特に、段落００１４〜００１６，図１，図１１，図１５）
【特許文献８】特開平１１−２８５８１号公報（特に、段落００１２〜００１４，図１，図２）
【特許文献９】特開２００６−２３１３５９号公報（特に、段落００３５〜００３９，図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１に開示された技術では、大気を排除する真空装置や溶接する部材を収納する大きな真空チャンバー等の特殊な環境設備が必要になり、新たな設備投資に伴って製造コストが高騰するという問題がある。また、特許文献１では、電子ビームによる貫通溶接がキーホール型の溶け込み形状になり、溶け幅が極めて狭いため溶接断面積が小さく、部材の板厚強度より低い強度しか得られない。キーホール型の溶け込み溶接は、スパッタ（溶融金属の飛散）も発生し易いという問題がある。
【００１５】
特許文献２に開示された技術では、レーザ溶接のキーホール型の溶け込み形状であって溶け幅が狭いため、溶接強度に相関関係のある溶接断面積が小さくなり易い。また、溶接中にスパッタが発生し易い。このレーザ溶接には、添加ワイヤ又はフラックス入りワイヤは使用されていない。さらに、レーザ溶接は、レーザ発信器等の特殊な設備が必要であり、電子ビーム溶接と同様に、安価なアーク溶接設備と比べて何れも高価である。また、特許文献２では、電子ビーム溶接でも前記レーザ溶接と同様に遂行できると明記されているが、大気を排除する真空装置や溶接する部材を収納する真空チャンバー等の特殊な環境設備が必要となるため、溶接前の準備や溶接後の搬出に時間がかかり、溶接部位の移動や回転を要する複雑形状の溶接には不向きである。
【００１６】
特許文献３に開示されたレーザ溶接では、光学レンズ等によって集光化及び高エネルギー密度化したレーザビームを部材に照射して溶融するため、前記下側の櫛歯部までの貫通溶接が可能であるが、キーホール型の溶け込み形状であって溶け幅が狭いため、溶接強度に相関関係のある溶接断面積が小さく成り易い。なお、このレーザ溶接には、添加ワイヤ又はフラックス入りワイヤは使用されていない。また、溶接対象の中空材はアルミニウム合金であり、材質や特性及び融点が全く異なる材料であるステンレス鋼や低炭素鋼に適用することが記載されていない。
【００１７】
特許文献４に開示された技術では、フラックス入りワイヤの送給量の増減や送給方向によって溶け込み深さやワイヤ溶融状態が大きく変化するという問題がある。また、特許文献４は、上下Ｔ型継手の溶接を想定していない。
【００１８】
特許文献５に開示された技術では、前記特許文献３の場合と同様に、フラックス入りワイヤの送給量の増減や送給方向によって溶け込み深さやワイヤ溶融状態が大きく変化するという問題がある。また、特許文献５は、上下Ｔ型継手の溶接は想定していない。
【００１９】
特許文献６に開示された技術では、上板表面には溝状の開先が設けられており、開先上部まで積層するために複数パスの溶接工程が必要となり煩雑である。また、特許文献６では、交番磁界を与えるために特殊な交番磁界装置を使用する必要があり、新たな設備投資に伴って製造コストが高騰するという問題がある。
【００２０】
特許文献７に開示された技術では、フラックス入りワイヤを使用しない平板上での溶け込みについて検討されており、上下Ｔ型継手の溶接，突合せ継手の溶接は想定していないため、Ｔ型継手の溶け込みについて検討されていない。
【００２１】
特許文献８に開示された摩擦攪拌接合方法では、外部から溶接ワイヤ（例えば、フラックス入りワイヤやソリッドワイヤ）を接合部分に送給・溶着することができないため、接合表面側を凸形状にできないという問題がある。
【００２２】
特許文献９は、溶け込み促進剤（複数の金属酸化物混合のフラックス剤）の塗布後に溶接した溶融底部に微小なポロシティ（フラックス巻き込みの溶接欠陥）が発生することがあり、また、溶け込み形状の曲りや片寄りによる溶け不足が発生することがあるという問題があった。この問題は、溶け込み促進剤を塗布する前にギャップ部分及びその近傍を溶融封止すると共に、溶融封止後の継手表面に溶け込み促進剤を塗布する時の塗布膜厚を２０μｍ以上形成することにより改善できるが、上記溶融封止の作業追加，溶け込み促進剤の刷毛塗り作業の技量アップ及び時間増加が必要になるという新たな問題が生じた。また、特許文献９は、上下Ｔ型継手の溶接は想定していない。
【００２３】
本発明は、前記技術の種々の点を考慮してなされたものであり、健全な溶接金属部及び十分な溶接強度を得るのに有効な上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手並びにこれを用いた溶接構造物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】
【００２４】
上記課題を解決する本発明の特徴は、ワイヤを用いたアーク溶接またはレーザ溶接により上下Ｔ型溶接を行う方法であって、溶接により上板及び下板表面から立板側までの特定の溶け込み形状よりなる溶接金属部を形成する溶接方法にある。
【００２５】
本発明におけるアーク溶接は、アークの熱エネルギーを用いて高融点材のステンレス鋼又は低炭素鋼の継手材料を溶融接合（融点以上の状態で接合）するものである。上記目的を達成するために、本発明は、立板の上下両面に上板及び下板が各々配置されたステンレス鋼板からなるＴ型継手であって、上板及び下板の板厚Ｔ１範囲が２＜Ｔ１≦６mmであり、立板の板厚Ｔ２範囲が前記板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、前記立板の上下両面に１枚ずつ配置された各板表面、又は前記立板の上下両面に２枚ずつ並列に突合せ配置された各板表面から立板側まで溶接する上下Ｔ型継手の溶接方法において、不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段、又は不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から各々別々に遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら前記立板側まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上側の板表面又は前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の各溶け幅ｗを前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板及び下板の板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明は、立板の上下両面に上板及び下板が各々配置されたステンレス鋼板からなるＴ型継手であって、上板及び下板の板厚Ｔ１範囲が２＜Ｔ１≦６mmであり、立板の板厚Ｔ２範囲が前記板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、前記立板の上下両面に１枚ずつ配置された各板表面、又は前記立板の上下両面に２枚ずつ並列に突合せ配置された各板表面から立板側まで溶接する上下Ｔ型継手の溶接方法において、溶接すべき箇所に照射するレーザビームの焦点位置を前記板表面より上側へずらした位置となるようにレーザトーチを配置し、焦点ぼかしの前記レーザビーム照射によるレーザ溶接を前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から各々別々に遂行すると同時に、レーザ溶接部分にワイヤを送給しながら前記立板側まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上側の板表面又は前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の各溶け幅ｗを前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板及び下板の板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えることを特徴とする。
【００２７】
特に、前記立板の上下両面に上板及び下板を２枚ずつ並列に各々突合せ配置する時には、各突合せ部にギャップＧが殆どない状態又はあっても前記板厚Ｔ１の０.２倍以下の小さいギャップＧ範囲（０≦Ｇ≦０.２×Ｔ１）に設定し、その後に、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接を前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から各々別々に遂行し、前記立板側の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方がｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさのいずれかを有する溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えるとよい。
【００２８】
また、立板の上面に上板を１枚配置又は２枚並列に突合せ配置して溶接する時には、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって、少なくとも前記上側の板表面から裏面貫通後の立板側の溶け幅ｗを前記上側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板裏面の貫通部分若しくは立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の片側に備えるとすることもできる。
【００２９】
また、少なくとも前記立板の上下両面に上板及び下板を１枚配置又は２枚並列に突合せ配置して上下Ｔ型継手の形状を構成する第１工程と、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接の遂行によって上側の板表面から立板側まで溶接し、前記上側の板表面から裏面貫通後の立板の溶け幅ｗを前記上側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は上板裏面の貫通部分若しくは立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の片方に備える第２工程と、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接の遂行によって前記上側と対向する下側の板表面から立板側まで溶接し、前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の溶け幅ｗを前記下側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は下板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の溶接断面積Ａを下側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の他方に備える第３工程と、を有するとよい。
【００３０】
また、少なくとも前記立板の上下両面に上板及び下板を１枚配置又は２枚並列に突合せ配置して上下Ｔ型継手の形状を構成する第１工程と、前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって上側の板表面から立板側まで溶接し、前記上側の板表面から裏面貫通後の立板の溶け幅ｗを前記上側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は上板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の片方に備える第２工程と、前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって前記上側と対向する下側の板表面から立板側まで溶接し、前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の溶け幅ｗを前記下側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は下板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の溶接断面積Ａを下側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の他方に備える第３工程と、を有するとよい。
【００３１】
また、前記フラックス入りワイヤの内部に充填されているフラックス剤は、少なくともＴｉＯ2，Ｃｒ2Ｏ3及びＳｉＯ2からなる酸化物が混合された粉末剤であり、前記非消耗電極方式のアーク溶接部分又は前記焦点ぼかしのレーザビーム照射によるレーザ溶接部分に送給されるフラックス入りワイヤの溶着量が１ｇ／分以上７ｇ／分以下の範囲であり、かつ、前記立板の溶け幅ｗが前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成されていると共に、前記溶接金属部に含まれる酸素ガスの含有量が１００wt.ppm以上２００wt.ppm以下の範囲であるとよい。
【００３２】
また、前記溶け込み促進性のフラックス入りワイヤの代わりにソリッドワイヤ若しくはストランドワイヤを使用する時には、前記フラックス入りワイヤ使用の時よりも、前記酸化性ガスの濃度を倍増したシールドガスを使用又は前記酸化性ガス入りのシールドガスの流量若しくは流速を増加したシールドガスを使用し、前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から前記非消耗電極方式のアーク溶接を各々別々に遂行し、前記立板の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方がｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさのいずれかを有する溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えるとよい。
【００３３】
また、前記Ｔ型継手を横向姿勢又は立向姿勢で溶接する時には、継手部材を横向姿勢又は立向姿勢に組立配置した後に、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって、一方の板表面から横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板側まで溶接し、その後に他方の板表面から横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板側まで溶接し、又は前記フラックス入りワイヤを用いた２組のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いた２組のレーザ溶接の遂行によって、時間的及び空間的に遠く離れた位置で左右両側の継手部を横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板側まで各々別々に溶接し、少なくとも前記立板の溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさを有する溶け込み形状の溶接金属部を左右Ｔ型継手の両側に備えるとすることもできる。
【００３４】
また、上記目的を達成するために、本発明は、立板の上下両面に上板及び下板が各々配置されたステンレス鋼板からなるＴ型継手であって、上板及び下板の板厚Ｔ１範囲が２＜Ｔ１≦６mmであり、立板の板厚Ｔ２範囲が前記板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、前記立板の上下両面に１枚ずつ配置された各板表面、又は前記立板の上下両面に２枚ずつ並列に突合せ配置された各板表面から立板側まで溶接された上下Ｔ型溶接継手において、不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段、又は不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から各々別々に遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながらの前記立板側まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上側の板表面又は前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の各溶け幅ｗを前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板及び下板の板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えた構造にしたことを特徴とする。
【００３５】
また、本発明は、立板の上下両面に上板及び下板が各々配置されたステンレス鋼板からなるＴ型継手であって、上板及び下板の板厚Ｔ１範囲が２＜Ｔ１≦６mmであり、立板の板厚Ｔ２範囲が前記板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、前記立板の上下両面に１枚ずつ配置された各板表面、又は前記立板の上下両面に２枚ずつ並列に突合せ配置された各板表面から立板側まで溶接された上下Ｔ型溶接継手において、溶接すべき箇所に照射するレーザビームの焦点位置を前記板表面より上側へずらした位置となるようにレーザトーチを配置し、焦点ぼかしの前記レーザビーム照射によるレーザ溶接を前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から各々別々に遂行すると同時に、レーザ溶接部分にワイヤを送給しながら前記立板側まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上側の板表面又は前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の各溶け幅ｗを前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板及び下板の板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えた構造にしたことを特徴とする。
【００３６】
特に、前記立板の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方がｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさのいずれかを有する溶け込み形状の溶接金属部が、前記フラックス入りワイヤを用いたＴＩＧアーク溶接によってＴ型継手の上下両側に１パスずつ形成され、又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接によってＴ型継手の上下両側に１パスずつ形成されているとよい。
【００３７】
また、前記立板の上下両面に溶接された上板及び下板、又は前記立板の上面のみに溶接された上側の平板は、少なくとも溶接線の部分及びその近傍部分を除外した他の部分の板面に多数の孔が予め形成されている多孔板であり、かつ、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって、前記孔及び近傍が溶損されることなく、板端面部の複数の溶接線部分又は板面部の複数の溶接線部分が立板側に各々溶接された構造になっているとすることもできる。
【００３８】
さらに、前記立板の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方がｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさのいずれかを有する溶け込み形状の前記溶接金属部をＴ型継手の上下両側又はＴ型継手の片側のいずれかに備えた構造の溶接継手が、原子力機器又は火力機器に使用される溶接構造物に組み込まれ、かつ、前記上下Ｔ型溶接継手の溶接部又は該上下Ｔ型溶接継手と並んでいる角型溶接継手の溶接部を含む溶接構造物が高温水蒸気媒体若しくは腐食性媒体と接触する環境状態に配備されているとよい。
【００３９】
すなわち、本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法では、不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段、又は不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から各々別々に遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながらの前記立板側まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上側の板表面又は前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の各溶け幅ｗを前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板及び下板の板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えることにより、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手及び平板側の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【００４０】
前記非消耗電極方式のアーク溶接は、例えば、ＴＩＧアーク溶接であり、若しくはプラズマアーク溶接であってもよく、特殊な溶接設備を新たに導入する必要がなく、既存の溶接機を使用することができる。特に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤを前記アーク溶接（ＴＩＧアーク溶接、若しくはプラズマアーク溶接）部分に送給しながら溶接することにより、前記フラックス入りワイヤの内部に含有されている複数の金属酸化物の加熱反応（例えば、溶融中の金属酸化物から酸素が解離し、その解離した酸素の多くが溶融プール内に溶解する化学反応）によって、アーク直下の溶融プール（溶融金属）の対流が深さ方向及び内向き方向に変化して溶け込み深さを促進する。溶け込み促進の結果、上板表面から立板側まで深く溶融して溶け込むと同時に、その立板の溶け幅ｗが平板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成でき、また、立板の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａも平板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成することができる。さらに、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接（ＴＩＧアーク溶接、若しくはプラズマアーク溶接）は、対流型（及び熱伝導型）の溶融形態で深く溶け込むと同時に、スパッタ（溶融金属の飛散）の発生が全くない。さらに、フラックス剤を板表面に塗布する必要もない。
【００４１】
なお、前記フラックス入りワイヤに充填されているフラックス剤は、複数の金属酸化物であり、例えば、ＴｉＯ2，Ｃｒ2Ｏ3，ＳｉＯ2等の成分からなる酸化物の粉末である。溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤは、これら成分粉末の金属酸化物を適正比率で複数混合して充填された特殊なワイヤであり、アーク溶接中に発生する前記加熱反応によって溶け込み状態を促進するため、溶け込み深さが増加する作用及び効果を有しているものである。このような溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤは、脱酸剤や塩基性造滓剤入りの従来ワイヤ（フラックス入りワイヤ）とは成分及び作用が全く異なるものであり、溶け込み深さを促進する前記金属酸化物の粉末が充填されている特殊なワイヤであり、また、耐食性にも優れたステンレス鋼からなるフラックス入りワイヤであり、既に公知の市販品を使用すればよい。
【００４２】
一方、前記二重シールド供給手段（例えば、二重シールド構造の溶接トーチ）の外側ノズルのノズル孔から数パーセントの酸化性ガス（例えば、Ｏ2やＣＯ2）と不活性ガス（例えば、ＡｒやＨｅ）との混合ガス（酸化性ガス入りのシールドガス）をアーク直下の溶融プール部分に流すと共に、溶け込み促進性の前記フラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら溶接することにより、前記酸化性ガスから解離した酸素、さらに、溶融中の前記フラックス入りワイヤから解離した酸素の両方が溶融プール内に多く溶解する。この酸素溶解によって、アーク直下の溶融プール（溶融金属）の対流が深さ方向及び内向き方向に大きく変化して溶け込みがさらに深くなる。溶け込み深さ促進の結果、上板表面から立板側まで深く溶融して溶け込むと同時に、その立板の溶け幅ｗが平板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成でき、また、立板の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａも平板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成することができる。前記酸化性ガス（Ｏ2やＣＯ2）と不活性ガス（ＡｒやＨｅ）との混合ガスは、既に公知の市販品を使用すればよい。
【００４３】
溶け込み形態や溶け幅の調整は、前記フラックス入りワイヤの送給量や前記金属酸化物の含有量又は混合比率の調整によって調整可能であり、また、前記酸化性ガスの含有量やそのガス流量の調整によっても調整可能である。さらに、溶接電流や溶接速度など溶接入熱条件の大きさによって調整可能であり、継手部材の板厚や用途に応じて所定範囲の溶け幅ｗ若しくは溶接断面積Ａを確保するように、事前に確認試験を行って調整するとよい。
【００４４】
また、本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法では、溶接すべき箇所に照射するレーザビームの焦点位置を前記板表面より上側へずらした位置となるようにレーザトーチを配置し、焦点ぼかしの前記レーザビーム照射によるレーザ溶接を前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から各々別々に遂行すると同時に、レーザ溶接部分にワイヤを送給しながら前記立板側まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上側の板表面又は前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の各溶け幅ｗを前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板及び下板の板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えることにより、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手及び平板側の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【００４５】
特に、前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接を遂行することによって、深さ方向に深く溶け込む従来のキーホール型の溶け込み形態から幅方向に溶け広がる溶け込み形態に変化させることができる。その結果、金属蒸気及びスパッタ発生が激減すると同時に、立板の溶け幅ｗが平板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成でき、また、立板側の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａも平板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成することができる。レーザビームについては、既に市販のＣＯ2レーザ又はＹＡＧレーザ又はファイバーレーザ又はディスクレーザのいずれかを使用すればよい。なお、前記レーザビームの焦点位置が上板表面となるジャストホーカス（距離Ｌ＝０）に定めた時やＴ型継手の内部側（距離Ｌ＜０）に定めた時には、深さ方向に深く溶け込む従来のキーホール型の溶け込み形態によって深い溶け込み形状になり、金属蒸気及びスパッタが多発すると共に、溶接幅方向の溶け込み幅が狭くなってしまうため、立板の溶け幅ｗを上板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成することができないので好ましくない。
【００４６】
Ｔ型継手に使用する上板及び下板（（水平方向に配置されている上下の平板））の板厚Ｔ１範囲は２＜Ｔ１≦６mmであり、好ましくは２＜Ｔ１≦５mmの範囲に抑えて設定することにより、板表面から立板側まで確実に溶融接合することができ、所定形状の健全な溶け込みを有する溶接金属部及び上下Ｔ型溶接継手を得ることができる。また、立板の板厚Ｔ２範囲を前記上板の板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）に設定することにより、溶接すべき上板側の溶接線又は下板側の溶接線と立板側との位置合わせに位置ずれが少々ある状態であっても、立板側の端面部に溶けダレがない健全な溶け込み形状を有する溶接金属部及び上下Ｔ型溶接継手を得ることができる。
【００４７】
なお、前記上板及び下板の板厚Ｔ１が２mmより薄いと、溶け過ぎによる溶接変形が増大し易い。反対に、前記上板及び下板の板厚Ｔ１が６mmより厚いと、上側又は下側の板表面から裏面貫通して立板側まで溶融し難く、また、立板の溶け幅ｗを十分な大きさに形成することも難しくなる。強制的に溶融するには、大出力の溶接装置が必要になると共に、溶け過ぎによる溶接変形が増大し易いので好ましくない。一方、立板側の板厚Ｔ２が上板及び下板の板厚Ｔ１の２倍より薄いと、例えば、溶接すべき上板側の溶接線又は下板側の溶接線と立板側との位置合わせに位置ずれがあったりする場合に、立板側の片端面部に溶けダレが発生したり、溶け込みが偏ったり歪な形状になったりし易い。反対に、立板の板厚Ｔ２が上板及び下板の板厚Ｔ１の５倍より厚いと、立板側の板厚Ｔ２に対する立板側の溶け幅ｗ及び溶接断面積Ａの比率が低下すると共に、上板及び下板の板厚Ｔ１との板厚バランスが悪化したり、素材自身の重量が増大したりするので好ましくない。
【００４８】
前記立板の上下両面に上板及び下板を２枚ずつ並列に各々突合せ配置する時には、各突合せ部にギャップＧが殆どない状態又はあっても前記板厚Ｔ１の０.２倍以下の小さいギャップＧ範囲（０≦Ｇ≦０.２×Ｔ１）に設定し、好ましくは０.１倍以下の０≦Ｇ≦０.１×Ｔ１の範囲に抑えて設定することにより、組立精度や位置決め精度が高まり、溶接品質に悪影響（例えば、不均一な溶け込み，不揃いなビード形状，アンダーカットなど）を及ぼすことがある要因の一つを取り除くことができる。そして、突合せ配置の終了後に、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接を前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から各々別々に遂行し、前記立板の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方がｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさのいずれかを有する溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えることにより、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【００４９】
また、立板の溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成することにより、所定形状の健全な溶接金属部が得られると共に、上下Ｔ型継手の溶接表面に凹みやアンダーカットのない凸形状の良好な溶接ビードを得ることができる。なお、ビード表面高さＣが１mmより小さいと、ビード境界部にアンダーカットが生じ易い。反対に、ビード表面高さＣが３mmより大き過ぎると、溶け込み深さが浅くなったり、ビード外観が悪くなったり、過剰な出っ張り部分が邪魔になったりするので好ましくない。
【００５０】
また、立板の上面に上板を１枚配置又は２枚並列に突合せ配置して溶接する時には、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって、少なくとも前記上側の板表面から裏面貫通後の立板の溶け幅ｗを前記上側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の片側に備えることにより、品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手及び上側の板厚材料強度と同等以上の溶接強度を得ることができる。
【００５１】
また、少なくとも前記立板の上下両面に上板及び下板を１枚配置又は２枚並列に突合せ配置して上下Ｔ型継手の形状を構成する第１工程と、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接の遂行によって上側の板表面から立板側まで溶接し、前記上側の板表面から裏面貫通後の立板の溶け幅ｗを前記上側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は上板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の片方に備える第２工程と、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接の遂行によって前記上側と対向する下側の板表面から立板側まで溶接し、前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の溶け幅ｗを前記下側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は下板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の溶接断面積Ａを下側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の他方に備える第３工程とを有することにより、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【００５２】
また、少なくとも前記立板の上下両面に上板及び下板を１枚配置又は２枚並列に突合せ配置して上下Ｔ型継手の形状を構成する第１工程と、前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって上側の板表面から立板側まで溶接し、前記上側の板表面から裏面貫通後の立板の溶け幅ｗを前記上側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は上板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の片方に備える第２工程と、前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって前記上側と対向する下側の板表面から立板側まで溶接し、前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の溶け幅ｗを前記下側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は下板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の溶接断面積Ａを下側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の他方に備える第３工程とを有することにより、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【００５３】
前記フラックス入りワイヤの内部に充填されているフラックス剤は、少なくともＴｉＯ2，Ｃｒ2Ｏ3及びＳｉＯ2からなる酸化物が混合された粉末剤であり、前記非消耗電極方式のアーク溶接部分又は前記焦点ぼかしのレーザビーム照射によるレーザ溶接部分に送給されるフラックス入りワイヤの溶着量が１ｇ／分以上７ｇ／分以下の範囲であり、好ましくは２ｇ／分以上５ｇ／分以下の範囲であり、かつ、前記立板の溶け幅ｗが前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成されていると共に、前記溶接金属部に含まれる酸素ガスの含有量が１００wt.ppm以上２００wt.ppm以下の範囲であることにより、品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手及び上板及び下板の材料強度と同等以上の引張強度を得ることができる。
【００５４】
なお、フラックス入りワイヤの溶着量が１ｇ／分より少ないと、フラックス入りワイヤが溶融プール内へスムーズに入らすに不規則な溶着状態になると共に酸素の溶解量が過少な状態になるため、溶接ビードが不整な形状になると同時に、溶け込み深さが浅い形状になって立板側まで溶け込まず、若しくは立板側まで溶けても溶け幅ｗが確保できなくなるので好ましくない。一方、フラックス入りワイヤの溶着量が７ｇ／分より多いと、アークエネルギー又はレーザエネルギーがワイヤの溶融に消費されると共に酸素の溶解量が過大な状態になるため、溶け込み深さが浅い形状になると同時に、溶接金属部に含まれる酸素ガスの含有量が許容基準（例えば、２００wt.ppm以下）を超えると共に、溶接金属部の靭性強度が低下するので好ましくない。したがって、溶接金属部に含まれる酸素ガスの含有量が１００wt.ppm以上２００wt.ppm以下の範囲であることにより、母材強度と同程度の溶接強度及び靭性強度を有する溶接金属部及びその上下Ｔ型溶接継手を得ることができる。
【００５５】
また、前記溶け込み促進性のフラックス入りワイヤの代わりにソリッドワイヤ若しくはストランドワイヤを使用する時には、前記フラックス入りワイヤ使用の時よりも前記酸化性ガスの濃度を倍増したシールドガスを使用又は前記酸化性ガス入りのシールドガスの流量若しくは流速を増加したシールドガスを使用して非消耗電極方式のアーク溶接を遂行することによって、酸化性ガスから解離した酸素が溶融プール内に多く溶解するので特定深さまで溶融させることができ、健全な溶け込み形状を有する溶接金属部及びその上下Ｔ型溶接継手を得ることができる。
【００５６】
さらに、前記Ｔ型継手を横向姿勢又は立向姿勢で溶接する時には、継手部材を横向姿勢又は立向姿勢に組立配置した後に、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって、一方の板表面から横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板側まで溶接し、その後に他方の板表面から横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板側まで溶接し、又は前記フラックス入りワイヤを用いた２組のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いた２組のレーザ溶接の遂行によって、時間的及び空間的に遠く離れた位置で左右両側の継手部を横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板側まで各々別々に溶接し、少なくとも前記立板の溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさを有する溶け込み形状の溶接金属部を左右Ｔ型継手の両側に備えることにより、溶接作業時間が大幅に短縮できると共に、健全な溶け込み形状を有する溶接金属部及びその上下Ｔ型溶接継手を得ることができる。
【００５７】
また、本発明の上下Ｔ型溶接継手では、不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段、又は不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から各々別々に遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながらの前記立板側まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上側の板表面又は前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の各溶け幅ｗを前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板及び下板の板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えた構造にしたことにより、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【００５８】
また、本発明の上下Ｔ型溶接継手では、溶接すべき箇所に照射するレーザビームの焦点位置を前記板表面より上側へずらした位置となるようにレーザトーチを配置し、焦点ぼかしの前記レーザビーム照射によるレーザ溶接を前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から各々別々に遂行すると同時に、レーザ溶接部分にワイヤを送給しながら前記立板側まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上側の板表面又は前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の各溶け幅ｗを前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板及び下板の板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えた構造にしたことにより、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【００５９】
また、前記立板の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方がｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさのいずれかを有する溶け込み形状の溶接金属部が、前記フラックス入りワイヤを用いたＴＩＧアーク溶接によってＴ型継手の上下両側に１パスずつ形成され、又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接によってＴ型継手の上下両側に１パスずつ形成されていることにより、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、また、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業も削減することもできる。
【００６０】
また、前記立板の上下両面に溶接された上板及び下板、又は前記立板の上面のみに溶接された上側の平板は、少なくとも溶接線の部分及びその近傍部分を除外した他の部分の板面に多数の孔が予め形成されている多孔板であり、かつ、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって、前記孔及び近傍が溶損されることなく、板端面部の複数の溶接線部分又は板面部の複数の溶接線部分が立板側に各々溶接された構造になっていることにより、前記孔に阻害されずに所定の溶接線部分を正常に溶接でき、品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手を得ることができる。また、高温水蒸気体若しくは腐食性流体が前記孔を通過する構造の溶接構造物に組み込むことができる。
【００６１】
さらに、前記立板の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方がｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさのいずれかを有する溶け込み形状の前記溶接金属部をＴ型継手の上下両側又はＴ型継手の片側のいずれかに備えた構造の溶接継手が、原子力機器又は火力機器に使用される溶接構造物に組み込まれ、かつ、前記上下Ｔ型溶接継手の溶接部又は該上下Ｔ型溶接継手と並んでいる角型溶接継手の溶接部を含む溶接構造物が高温水蒸気媒体若しくは腐食性媒体と接触する環境状態に配備されていることにより、原子力機器又は火力機器の稼動によって蒸気媒体環境下若しくは腐食環境下で長期間適用されても、耐食性及び溶接強度が高いので確保腐食割れ等の事象を防止でき、長寿命化に寄与することができる。
【発明の効果】
【００６２】
以上述べたように、本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手並びにこれを用いた溶接構造物によれば、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手及びこれを用いた溶接構造物が得られる。また、立板の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａが確保（Ａ＞Ｂ１）されているので、上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。さらに、原子力機器又は火力機器の稼動によって蒸気媒体環境下若しくは腐食環境下で長期間適用されても、耐食性及び溶接強度が高いので腐食割れ等の事象を防止でき、長寿命化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手に係わる溶接手順及び溶け込み形状の一実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手に係わる溶接手順及び溶け込み形状の他の一実施形態を示す説明図である。
【図３】本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手に係わる溶接手順及び溶け込み形状のさらに他の実施形態を示す説明図である。
【図４】本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手に係わるレーザ溶接手順及び溶け込み形状の実施形態を示す説明図である。
【図５】本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手に係わるレーザ溶接手順及び溶け込み形状の他の実施形態を示す説明図である。
【図６】図１に示される溶接方法を適用した時の板厚別の溶接電流Ｉと立板３の溶け幅ｗ及び溶け込み深さｈの関係を示す実施例である。
【図７】図１に示した溶接方法を適用した時のＴ型継手の溶接電流Ｉと入熱量Ｑ及び上板表面からの溶け込み深さＨの関係を示す実施例である。
【図８】図１に示される溶接方法を適用した時のフラックス入りワイヤの溶着量と溶け込み深さ及び溶金部のＯガス含有量の関係を示す実施例である。
【図９】複数のＴ型継手及び溶接線を有する溶接構造物の概略を示す一実施例の斜視図である。
【図１０】従来のＴＩＧ溶接方法による開先溝付きＴ型継手の多パス溶接形状を示す比較例の断面図である。
【図１１】従来のＴＩＧ溶接方法によるギャップ付きＴ型継手の多パス溶接形状を示す他の比較例の断面図である。
【図１２】従来のＴＩＧ溶接方法によるギャップ付きＴ型継手の多パス溶接形状を示すさらに他の比較例の断面図である。
【図１３】従来のレーザ溶接方法によるＴ型継手の溶け込み形状を示す比較例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
以下、本発明の内容について、図１〜図９に示される実施形態を用いて具体的に説明する。
【００６５】
〔実施形態１〕
図１は、上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手に係わる溶接手順及び溶け込み形状の一実施形態を示す説明図である。すなわち、最初の第１工程３１では、図１の（１）に示すように、床面に対して垂直方向に沿った立板３の上下面（立板両面）に、水平方向に沿った上板及び下板１ａ，１ｂを１枚ずつ配置、又は上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを２枚ずつ並列に突合せ配置して上下Ｔ字状に構成したＴ型継手を製作する。溶接対象のＴ型継手は、例えば、原子力機器又は火力機器等に組み込まれる溶接物である。特に耐食性に優れたステンレス鋼材若しくは一般の炭素鋼材からなり、上板及び下板の板厚Ｔ１範囲は、２＜Ｔ１≦６mmである。好ましくは２＜Ｔ１≦５mmの範囲に抑えるとさらによい。また、立板３の板厚Ｔ２範囲は、前記上板及び下板の板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、立板３の上下両面に板厚Ｔ１の上板及び下板を水平方向に１枚ずつ配置又は２枚ずつ並列に突合せ配置して上下Ｔ字状に継手が構成されている。前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの突合せ部にはギャップＧがほとんどない状態、また、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂとその中間にある立板３との継手面も隙間がほとんどない状態にあり、比較的高精度に位置決め配置されている。なお、図中に記載しているＢ１は、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１方向から見た板厚断面積のことである。
【００６６】
前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ（水平方向に配置されている上下の平板）の板厚Ｔ１範囲を２＜Ｔ１≦６mmに設定することにより、好ましくは２＜Ｔ１≦５mmの範囲に抑えて設定することにより、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの表面から裏面貫通して立板３側まで確実に溶融接合することができ、品質良好な溶け込み形状の溶接金属部７ｂ，８ｂをＴ型継手の上下両側に備えた上下Ｔ型溶接継手１２を得ることができる。また、前記立板３の板厚Ｔ２範囲を前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）に設定することにより、溶接すべき上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの溶接線とその中間にある立板３の両面との位置合わせに位置ずれが少々ある状態であっても、立板３の端面部に溶けダレがない健全な溶け込み形状を有する溶接金属部７ｂ，８ｂ及び上下Ｔ型溶接継手１２を得ることができる。
【００６７】
なお、前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１が２mmより薄いと、溶け過ぎによる溶接変形が増大し易い。反対に、前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１が６mmより厚いと、上側又は下側の板表面から裏面貫通して立板３側まで溶融し難く、また、立板３の溶け幅ｗを十分な大きさに形成することも難しくなる。強制的に溶融接合するには、大出力の溶接装置が必要になると共に、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの溶け過ぎによる溶接変形が増大し易いので好ましくない。一方、前記立板３の板厚Ｔ２が上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の２倍より薄いと、例えば、溶接すべき上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの溶接線と立板３両面との位置合わせに位置ずれがあったりする場合に、立板３の片端面部に溶けダレが発生したり、溶け込みが偏ったり歪な形状になったりし易い。反対に、立板３の板厚Ｔ２が上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の５倍より厚いと、立板３の板厚Ｔ２に対する立板３の溶け幅ｗ及び溶接断面積Ａの比率が低下すると共に、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１との板厚バランスが悪化したり、素材自身の重量が増大したりするので好ましくない。
【００６８】
次の第２工程３２では、図１の（２）に示すように、ノズル９ａの内周から不活性ガス（例えば、純ＡｒガスやＨｅガス、又はＡｒとＨｅとの混合ガス）のシールドガス９ｂを流出するシールド構造の溶接トーチ１１（シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら、上板１ａ，２ａの板表面側から立板３まで溶融接合させる。特に、この溶融接合によって、少なくとも上板１ａ，２ａの板表面から裏面貫通後の立板３の溶け幅ｗを上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板１ａ，２ａの板裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板１ａ，２ａの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７ａを得るようにしている。
【００６９】
なお、立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａは、前記立板３の溶け幅ｗと溶接線長さＬとの積（Ａ＝ｗ×Ｌ）で求められる。同様に、前記板厚Ｔ１方向の板厚断面積Ｂ１は、上板１，２の板厚Ｔ１と溶接線長さＬとの積（Ｂ１＝Ｔ１×Ｌ）で求められ、前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１に形成すれば、その時の溶接断面積Ａは、前記板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成されたことになる。
【００７０】
前記非消耗電極方式のアーク溶接は、例えば、ＴＩＧアーク溶接であり、若しくはプラズマアーク溶接であり、特殊な溶接設備を新たに導入する必要がなく、既存の溶接機を使用することができる。特に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４を用いた非消耗電極方式のアーク溶接（ＴＩＧアーク溶接、若しくはプラズマアーク溶接）を遂行することにより、フラックス入りワイヤ４の内部に含有している複数の金属酸化物の加熱反応（例えば、溶融中の金属酸化物から酸素が解離し、その解離した酸素の多くが溶融プール７ａ内に溶解する化学反応）によって、アーク６直下の溶融プール７ａ（溶融金属）の対流が深さ方向及び内向き方向に変化して溶け込み深さを促進する。溶け込み促進の結果、上板１ａ，２ａの板表面から立板３まで深く溶融して溶け込み、その立板３の溶け幅ｗが上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成し、また、上板裏面の貫通部分及び立板の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａも上板１ａ，２ａの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成し、上板材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。さらに、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接（ＴＩＧアーク溶接、若しくはプラズマアーク溶接）は、対流型（及び熱伝導型）の溶融形態で深く溶け込むと同時に、スパッタ（溶融金属の飛散）の発生が全くない。さらに、フラックス剤を板表面に塗布する必要もない。
【００７１】
このような溶け込み形態や溶け幅ｗの調整は、前記溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４の送給量や前記金属酸化物の含有量又は混合比率の調整によって調整可能である。また、溶接電流や溶接速度など溶接入熱条件の大きさによって調整可能であり、継手部材の板厚や用途に応じて所定範囲の溶け幅ｗや溶接断面積Ａを確保するように、事前に確認試験を行って調整するとよい。
【００７２】
なお、前記フラックス入りワイヤに充填されているフラックス剤は、複数の金属酸化物であり、例えば、ＴｉＯ2，Ｃｒ2Ｏ3，ＳｉＯ2等の成分からなる酸化物の粉末である。溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４は、これら成分粉末の金属酸化物を適正比率で複数混合して充填された特殊なワイヤであり、アーク溶接中に発生する前記加熱反応によって溶け込み状態を促進するため、溶け込み深さが増加する作用及び効果を有しているものである。このような溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４は、脱酸剤や塩基性造滓剤入りの従来ワイヤ（フラックス入りワイヤ）とは成分及び作用が全く異なるものであり、溶け込み深さを促進する前記金属酸化物の粉末が充填されている特殊なワイヤであり、また、耐食性にも優れたステンレス鋼からなるフラックス入りワイヤであり、既に公知の市販品を使用すればよい。
【００７３】
また、非消耗性の電極５は、溶接トーチ１１の先端に設けられるタングステン電極であり、例えば、高融点材のＬａ2Ｏ3入りＷ，Ｙ2Ｏ3入りＷ，ＴｈＯ2入りＷなど、市販品の電極棒を使用すればよい。また、アーク６溶接部分及び電極５を保護するシールドガス９ｂは、ノズル９ａの内周から流出させる不活性ガスであり、例えば、純ＡｒガスやＨｅガスであり、また、Ａｒ主体の混合ガスも使用可能であり、市販品のガスを使用すればよい。
【００７４】
前記第２工程３２の溶接終了後に継手部材を裏返し反転する。その後に、次の第３工程３３に移行する。すなわち、第３工程３３では、図１の（３）に示すように、不活性ガスのシールドガス９ｂを流出するシールド構造の溶接トーチ１１（シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら、上板１ａ，２ａと対向する下板１ｂ，２ｂ（継手部材を上下反転しているので該当する下板１ｂ，２ｂは上側の位置にある）の板表面から立板３まで溶融させる。特に、この溶融接合によって、前記第２工程３２の時と同様に、下板１ｂ，２ｂの板表面から裏面貫通後の立板３の溶け幅ｗを下板１ｂ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は下板１ｂ，２ｂの板裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅部分の溶接断面積Ａを下板１ｂ，２ｂの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部８ａを得ると共に、さらに、２つの溶接金属部７ｂ，８ｂをＴ型継手の上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１２を得るようにしている。
【００７５】
このような溶接施工の構成により、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂを上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１２及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【００７６】
また、立板３の溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成することにより、所定形状の健全な溶接金属部７ａ，７ｂが得られると共に、Ｔ型継手の溶接表面に凹みやアンダーカットのない凸形状の良好な溶接ビードを得ることができる。なお、ビード表面高さＣが１mmより小さいと、ビード境界部にアンダーカットが生じ易い。反対に、ビード表面高さＣが３mmより大き過ぎると、溶け込み深さが浅くなったり、ビード外観が悪くなったり、過剰な出っ張り部分が邪魔になったりするので好ましくない。
【００７７】
前記フラックス入りワイヤ４の内部に充填されているフラックス剤は、少なくともＴｉＯ2，Ｃｒ2Ｏ3及びＳｉＯ2からなる酸化物が混合された粉末剤であり、前記非消耗電極方式のアーク６溶接部分に送給されるフラックス入りワイヤの溶着量は１ｇ／分以上７ｇ／分以下の範囲であり、好ましくは２ｇ／分以上５ｇ／分以下の範囲であり、かつ、立板３の溶け幅ｗが上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成されていると共に、溶接金属部７ｂ，８ｂに含まれる酸素ガスの含有量が１００wt.ppm以上２００wt.ppm以下の範囲であることにより、品質良好な溶接金属部７ｂ，８ｂを上下両側に有する上下Ｔ型溶接継手及び上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。
【００７８】
なお、フラックス入りワイヤ４の溶着量が１ｇ／分より少ないと、フラックス入りワイヤ４が溶融プール７ａ，８ａ内（溶融金属内）へスムーズに入らずに不規則な溶着状態になると共に酸素の溶解量が過少な状態になるため、溶接ビードが不整な形状になると同時に、溶け込み深さが浅い形状になって立板３まで溶け込まず、若しくは立板３まで溶けても溶け幅ｗが確保（ｗ＞Ｔ１）できないので好ましくない。一方、フラックス入りワイヤ４の溶着量が７ｇ／分より多いと、アークエネルギーがワイヤの溶融に消費されると共に酸素の溶解量が過大な状態になるため、溶け込み深さが浅い形状になると同時に、溶接金属部７ｂ，８ｂに含まれる酸素ガスの含有量が許容基準（例えば、２００wt.ppm以下）を超えると共に、溶接金属部７ｂ，８ｂの靭性強度が低下するので好ましくない。したがって、溶接金属部７ｂ，８ｂに含まれる酸素ガスの含有量が１００wt.ppm以上２００wt.ppm以下の範囲であることにより、母材強度と同程度の溶接強度及び靭性強度を有する溶接金属部７ｂ，８ｂ及びその上下Ｔ型溶接継手１２を得ることができる。
【００７９】
また、前記溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４は、溶接進行方向の前方からアーク６溶接部分に送給、又は溶接進行方向の後方からアーク６溶接部分に送給することができる。特に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４の先端部を溶融プールへ接触又は挿入させるように送給することにより、例えば、小電流から大電流まで広範囲の溶接電流（例えば１００Ａ〜３５０Ａ）を出力させる場合や低速送りの少量ワイヤの場合であっても、フラックス入りワイヤ４がアーク６直下の溶融プール７ａ内にスムーズに入り、大きな溶滴にならずに安定して溶融及び溶着させることができる。同時に、上板１ａ，２ａの板表面又は下板１ｂ，２ｂの板表面から立板３まで深く溶け込み、この立板３の溶け幅ｗを上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成することができると共に、品質良好な溶接金属部７ｂ，８ｂを上下両側に有する上下Ｔ型溶接継手及び上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。
【００８０】
さらに、前記Ｔ型継手を下向姿勢から横向姿勢又は立向姿勢に変更して溶接する時には、継手部材１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ，３を横向姿勢又は立向姿勢に組立配置（継手部材１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ，３を９０度左回転させた姿勢状態）した後に、前記フラックス入りワイヤ４を用いた非消耗電極方式のアーク溶接の遂行によって、一方（例えば上板１ａ，２ａ側）の板表面から横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板３まで溶接し、その後に他方（例えば下板１ｂ，２ｂ側）の板表面から横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板３まで溶接し、又は前記フラックス入りワイヤ４を用いた２組のアーク溶接の遂行によって、時間的及び空間的に遠く離れた位置で左右両側の継手部を横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板３まで各々別々に溶接し、少なくとも立板３の溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさを有する溶け込み形状の溶接金属部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂをＴ型継手の左右両側に備えることにより、溶接作業時間が大幅に短縮できると共に、健全な溶け込み形状を有する溶接金属部７ｂ，８ｂ及びその上下Ｔ型溶接継手１２を得ることができる。
【００８１】
また、図１の（２）と（３）及び（４）に示すように、本発明の上下Ｔ型溶接継手では、不活性ガスのシールドガス９ｂを流出させるシールド構造の溶接トーチ１１（シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を上板１ａ，２ａの板表面又は前記上板１ａ，２ａと対向する下板１ｂ，２ｂの板表面から各々別々に遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら立板３まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上板１ａ，２ａの板表面又は前記下板１ｂ，２ｂの板表面から裏面貫通後の立板３の各溶け幅ｗを前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂをＴ型継手の上下両側に備えた構造の上下Ｔ型溶接継手１２にすることもできる。
【００８２】
また、前記立板３の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方がｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさのいずれかを有する溶け込み形状の溶接金属部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂが、前記フラックス入りワイヤを用いた前記消耗電極方式のアーク溶接によってＴ型継手の上下両側に１パスずつ形成されているとすることもできる。
【００８３】
このような構成により、開先溝やギャップの形成作業をなくすと共に、溶接パス数を削減し、フラックス剤の塗布作業も不要にし、また、溶接中に金属蒸気及びスパッタの発生もなくすため確実に溶融接合された溶け込み及び溶け幅を有する溶接が可能となる。その結果、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７ｂ，８ｂを上下両側に有する上下Ｔ型溶接継手１２及び上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【００８４】
〔実施形態２〕
図２は、上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手に係わる溶接手順及び溶け込み形状の他の一実施形態を示す説明図である。図１との主な相違点は、立板３の上下両面に上板１ａ，２ａ及び下板２ｂ，２ｂを２枚ずつ並列に突合せ配置する時に、上板１ａ，２ａ同士の突合せ部又は下板１ｂ，２ｂ同士の突合せ部にギャップＧがあったりなかったりするＴ型継手の実施例であり、その他の部分や符号は、図１と略同じである。
【００８５】
例えば、溶接線の長い部材のＴ型継手では、ギャップＧがない状態に組み立てることが意外と難しく、上板１ａ，２ａ同士の突合せ部又は下板１ｂ，２ｂ同士の突合せ部にギャップＧがあったりなかったりする状態になり易く、また、前記上板１ａ，２ａと立板３の上面又は前記下板１ｂ，２ｂと立板３の下面との継手密着面にも僅かな隙間があったりなかったりすることがある。特に、前記ギャップＧが全体的に過大な場合や、許容値を時々超えたりするバラツキの大きなギャップＧ変化の場合には、溶接品質に悪影響（例えば、不均一な溶け込み，不揃いなビード形状，アンダーカットなど）が発生し易い。これを避けるため、本実施例では、許容可能なギャップＧ範囲を以下のように限定している。
【００８６】
すなわち、図２の（１）に示すように、最初の第１工程３１では、立板３の上下両面面に上板１ａ，２ａ及び下板１ｂ，２ｂを２枚ずつ並列に突合せ配置する時に、各突合せ部にギャップＧが殆んどない状態又はあっても上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の０.２倍以下の小さいギャップＧ範囲（０≦Ｇ≦０.２×Ｔ１）に設定している。好ましくは０.１倍以下の０≦Ｇ≦０.１×Ｔ１の範囲に抑えて設定するとさらによい。また、上板１ａ，２ａと上板３の上面又は下板１ｂ，２ｂと立板３の下面との隙間が殆どない状態又はあっても０.５mm以下に抑制するとよい。このように、ギャップＧ範囲や隙間を抑制することによって、組立精度や位置決め精度が高まり、溶接品質に悪影響を及ぼすことがある要因の一つを取り除くことができる。
【００８７】
上述したように、溶接対象のＴ型継手は、例えば、原子力機器又は火力機器等に組み込まれる溶接物である。特に耐食性に優れたステンレス鋼材若しくは一般の炭素鋼材からなり、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１範囲は、２＜Ｔ１≦６mmであり、また、立板３の板厚Ｔ２範囲は、前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、立板３の上下両面に板厚Ｔ１の上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを水平方向に２枚ずつ並列に突合せ配置して上下Ｔ字状に継手が構成されている。
【００８８】
次の第２工程３２では、図２の（２）に示すように、上記ギャップＧ有無のＴ型継手をアーク溶接する場合、ノズル９ａの内周から不活性ガス（例えば、純ＡｒガスやＨｅガス、又はＡｒとＨｅとの混合ガス）のシールドガス９ｂを流出するシールド構造の溶接トーチ１１（シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら、上板１ａ，２ａの板表面から立板３まで溶融接合させる。特に、この溶融接合によって、少なくとも上板１ａ，２ａの板表面から裏面貫通後の立板３の溶け幅ｗを上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板１ａ，２ａの板裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板１ａ，２ａの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７ａを得るようにしている。
【００８９】
前記第２工程３２の溶接終了後に継手部材を裏返し反転する。その後に、次の第３工程３３に移行する。すなわち、第３工程３３では、図２の（３）に示すように、不活性ガスのシールドガス９ｂを流出するシールド構造の溶接トーチ１１（シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら、上板１ａ，２ａと対向する下板１ｂ，２ｂ（継手部材を上下反転しているので該当する下板１ｂ，２ｂは上側の位置にある）の板表面から立板３まで溶融させる。特に、この溶融接合によって、前記第２工程３２の時と同様に、下板１ｂ，２ｂの板表面から裏面貫通後の立板３の溶け幅ｗを下板１ｂ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は下板１ｂ，２ｂの板裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅部分の溶接断面積Ａを下板１ｂ，２ｂの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部８ａを得ると共に、さらに、２つの溶接金属部７ｂ，８ｂをＴ型継手の上下両側に備えた上下Ｔ型溶接継手１２を得るようにしている。
【００９０】
このような溶接施工の構成により、前記突合せ部にギャップＧがあったりなかったりするＴ型継手であっても、ワイヤ溶着充填及び前記溶接断面積Ａの確保（Ａ＞Ｂ１）によって、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂを上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１２及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【００９１】
なお、所定形状の溶接金属部７ｂ，８ｂを上下両側に有する上下Ｔ型溶接継手１２を１パスずつの溶接によって達成することが最も好ましいが、例えば、ワイヤ溶着量の不足によって溶接ビード表面部に余盛り不足やアンダーカットが発生した時には、２パス目の溶接を追加するとよい。立板３の溶け幅ｗ及び溶接断面積Ａは、既に１パス目の溶接によって所定（ｗ＞Ｔ１，Ａ＞Ｂ１）の大きさに形成済みである。したがって、２パス目の溶接を行う時には、上板１ａ，２ａ又は下板１ｂ，２ｂの各溶接ビード表面が所定範囲（１≦Ｃ≦３mm）の高さになるように、１パス目溶接の施工条件を見直して２パス目の溶接施工条件を定め、前層溶接のビード表面部から前記フラックス入りワイヤ４送りのアーク溶接を再度遂行することによって、前記余盛り不足及びアンダーカットが解消されて、健全な余盛り高さの溶接ビード及び溶け込み形状を有する溶接金属部７ｂに改善することができる。また、２パス目の溶接では、前記フラックス入りワイヤ４の代わりにソリッドワイヤ若しくはストランドワイヤを使用して溶接することも可能であり、前記余盛り不足及びアンダーカットを解消することができる。
【００９２】
また、下板１ｂ，２ｂがないＴ型継手の場合には、第３工程３３の溶接が不要となり、第２工程のアーク溶接の遂行によって上板１ｂ，２ｂを立板３に溶接すればよい。すなわち、立板３の上面に上板１ａ，２ａを１枚配置又は２枚並列に突合せ配置して溶接する時には、図１の（２）及び図２の（２）に示したように、前記フラックス入りワイヤ４を用いた非消耗電極方式のアーク溶接の遂行によって、上板１ａ，２ａの板表面から裏面貫通後の立板３の溶け幅ｗを前記上側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを上側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７ａ，７ｂをＴ型継手の片側に備えるようにするとよい。これにより、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７ｂを有する上下Ｔ型溶接継手１２及び上側の板厚材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。
【００９３】
〔実施形態３〕
図３は、上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手に係わる溶接手順及び溶け込み形状のさらに他の実施形態を示す説明図である。図１及び図２との主な相違点は、不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールド構造の溶接トーチ１３（二重シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行するようにしたことである。Ｔ型継手の形状や溶接部分の溶け込み形状は、図１及び図２と略同じである。
【００９４】
すなわち、図３の（２）に示すように、内管と外管とが同軸状に配設された二重シールド構造の溶接トーチ１３（二重シールドガス供給手段）を使用し、外側ノズル１０ａのノズル孔から数パーセントの酸化性ガス（例えば、Ｏ2やＣＯ2）と不活性ガス（ＡｒやＨｅ）との混合ガス１０ｂ（酸化性ガス入りのシールドガス）を流出させ、同時に、内側ノズル９ａのノズル孔から不活性ガス９ｂ（ＡｒやＨｅ）のシールドガスを流出させる。この二重シールドガスの雰囲気内で、非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら、上板１ａ，２ａの板表面から立板３まで溶融接合させる。特に、この溶融接合によって、上述したように、上板１ａ，２ａの板表面から裏面貫通後の立板３の溶け幅ｗを上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板１ａ，２ａの板裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板１ａ，２ａの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７ａを得るようにしている。
【００９５】
例えば、数パーセントの酸化性ガス（例えば、Ｏ2やＣＯ2）と不活性ガス（例えば、ＡｒやＨｅ）との混合ガス１０ｂ（酸化性ガス入りのシールドガス）をアーク直下の溶融プール部分に流すと共に、前記溶け込み促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら溶接すると、前記酸化性ガスから解離した酸素、さらに、溶融中の前記フラックス入りワイヤ４から解離した酸素の両方が溶融プール内に多く溶解する。この酸素溶解によって、アーク６直下の溶融プール７ａ（溶融金属）の対流が深さ方向及び内向き方向に大きく変化して溶け込みがさらに深くなる。溶け込み深さ促進の結果、上板１ａ，２ａ表面から立板３まで深く溶融して溶け込むと同時に、その立板３の溶け幅ｗが上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成でき、また、立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａも上板１ａ，２ａの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成することができる。前記フラックス入りワイヤ４及び前記二重シールド構造の溶接トーチ１３を用いた非消耗電極方式のアーク溶接（ＴＩＧアーク溶接、若しくはプラズマアーク溶接）は、対流型（及び熱伝導型）の溶融形態で深く溶け込むと同時に、スパッタ（溶融金属の飛散）の発生が全くない。さらに、フラックス剤を板表面に塗布する必要もない。
【００９６】
なお、酸化性ガス（Ｏ2やＣＯ2）と不活性ガス（ＡｒやＨｅ）との混合ガスのシールドガス１０ｂは、既に公知の市販品を使用すればよい。また、不活性ガスのシールドガス９ｂと酸化性ガス入りのシールドガス１０ｂとを流出させる方法については、二重シールド構造の溶接トーチ１３を使用すればよい。
【００９７】
また、溶け込み形態や溶け幅の調整については、前記フラックス入りワイヤ４の送給量や前記金属酸化物の含有量又は混合比率の調整によって調整可能であり、また、前記酸化性ガスの含有量やそのガス流量の調整によっても調整可能である。さらに、溶接電流や溶接速度など溶接入熱条件の大きさによって調整可能であり、継手部材の板厚や用途に応じて所定範囲の溶け幅ｗ若しくは溶接断面積Ａを確保するように、事前に確認試験を行って調整するとよい。
【００９８】
最初の第１工程３１では、図３の（１）に示すように、床面に対して垂直方向に沿った立板３の上下面（立板両面）に、水平方向に沿った上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを１枚ずつ配置、又は上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを２枚ずつ並列に突合せ配置して上下Ｔ字状に構成したＴ型継手を製作する。上述したように、溶接対象のＴ型継手は、例えば、原子力機器又は火力機器等に組み込まれる溶接物である。特に耐食性に優れたステンレス鋼材若しくは一般の炭素鋼材からなり、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１範囲は、２＜Ｔ１≦６mmである。好ましくは２＜Ｔ１≦５mmの範囲に抑えるとさらによい。また、立板３の板厚Ｔ２範囲は、前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、立板３の上下両面に板厚Ｔ１の上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを１枚ずつ配置又は２枚ずつ並列に突合せ配置して上下Ｔ字状に継手が構成されている。前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの突合せ部にはギャップＧがほとんどない状態、また、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂとその中間にある立板３との継手面も隙間がほとんどない状態にあり、比較的高精度に位置決め配置されている。なお、図中に記載しているＢ１は、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１方向から見た板厚断面積のことである。
【００９９】
また、前記第１工程３１において、立板３の上下両面に上板１ａ，２ａ及び下板１ｂ，２ｂを２枚ずつ並列に各々突合せ配置する時には、各突合せ部にギャップＧが殆どない状態に設定し、若しくは図２の（１）に示したように、ギャップＧがあっても上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の０.２倍以下の小さいギャップＧ範囲（０≦Ｇ≦０.２×Ｔ１）に設定している。好ましくは０.１倍以下の０≦Ｇ≦０.１×Ｔ１の範囲に抑えて設定するとさらによい。また、上板１ａ，２ａと上板３の上面又は下板１ｂ，２ｂと立板３の下面との隙間が殆どない状態又はあっても０.５mm以下に抑制するとよい。このように、ギャップＧ範囲や隙間を抑制することによって、組立精度や位置決め精度が高まり、溶接品質に悪影響を及ぼすことがある要因の一つを取り除くことができる。
【０１００】
次の第２工程３２では、図３の（２）に示すように、不活性ガスのシールドガス９ｂと酸化性ガス入りのシールドガス１０ｂとを流出する二重シールド構造の溶接トーチ１３（二重シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行する。同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら上板１ａ，２ｂの板表面から立板３まで溶融させ、上述したように、立板３の溶け幅ｗを上板１ａ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時に上板１ａ，２ａのビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板１ａ，２ａ裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを上板１ａ，２ａの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７ａを得るようにしている。
【０１０１】
前記第２工程３２の溶接終了後に継手部材を裏返し反転する。その後に、次の第３工程３３に移行する。すなわち、第３工程３３では、図３の（３）に示すように、不活性ガスのシールドガス９ｂと酸化性ガス入りのシールドガス１０ｂとを流出させる二重シールド構造の溶接トーチ１３（二重シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら、上板１ａ，２ａと対向する下板１ｂ，２ｂ（継手部材を上下反転しているので該当する下板１ｂ，２ｂは上側の位置にある）の板表面から立板３まで溶融させる。特に、この溶融接合によって、前記第２工程３２の時と同様に、下板１ｂ，２ｂの板表面から裏面貫通後の立板３の溶け幅ｗを下板１ｂ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は下板１ｂ，２ｂの板裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅部分の溶接断面積Ａを下板１ｂ，２ｂの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部８ａを得ると共に、さらに、２つの溶接金属部７ｂ，８ｂをＴ型継手の上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１２を得るようにしている。
【０１０２】
このような溶接施工の構成により、ワイヤ溶着充填及び溶接断面積Ａの確保（Ａ＞Ｂ１）によって、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂを上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１２及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【０１０３】
前記フラックス入りワイヤ４の内部に充填されているフラックス剤は、上述したように、少なくともＴｉＯ2，Ｃｒ2Ｏ3及びＳｉＯ2からなる酸化物が混合された粉末剤であり、前記非消耗電極方式のアーク６溶接部分に送給されるフラックス入りワイヤの溶着量は１ｇ／分以上７ｇ／分以下の範囲であり、好ましくは２ｇ／分以上５ｇ／分以下の範囲であり、かつ、立板３の溶け幅ｗが上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成されていると共に、溶接金属部７ｂ，８ｂに含まれる酸素ガスの含有量が１００wt.ppm以上２００wt.ppm以下の範囲であることにより、品質良好な溶接金属部７ｂ，８ｂを上下両側に有する上下Ｔ型溶接継手及び上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。
【０１０４】
なお、フラックス入りワイヤ４の溶着量が１ｇ／分より少ないと、フラックス入りワイヤ４が溶融プール７ａ，８ａ内（溶融金属内）へスムーズに入らすに不規則な溶着状態になると共に酸素の溶解量が過少な状態になるため、溶接ビードが不整な形状になると同時に、溶け込み深さが浅い形状になって立板３まで溶け込まず、若しくは立板３まで溶けても溶け幅ｗが確保（ｗ＞Ｔ１）できないので好ましくない。一方、フラックス入りワイヤ４の溶着量が７ｇ／分より多いと、アークエネルギーがワイヤの溶融に消費されると共に酸素の溶解量が過大な状態になるため、溶け込み深さが浅い形状になると同時に、溶接金属部７ｂ，８ｂに含まれる酸素ガスの含有量が許容基準（例えば、２００wt.ppm以下）を超えると共に、溶接金属部７ｂ，８ｂの靭性強度が低下するので好ましくない。したがって、溶接金属部７ｂ，８ｂに含まれる酸素ガスの含有量が１００wt.ppm以上２００wt.ppm以下の範囲であることにより、母材強度と同程度の溶接強度及び靭性強度を有する溶接金属部７ｂ，８ｂ及びその上下Ｔ型溶接継手１２を得ることができる。
【０１０５】
また、上述したように、前記フラックス入りワイヤ４は、溶接進行方向の前方からアーク６溶接部分に送給、又は溶接進行方向の後方からアーク６溶接部分に送給することができる。特に、前記フラックス入りワイヤ４の先端部を溶融プールへ接触又は挿入させるように送給することにより、例えば、小電流から大電流まで広範囲の溶接電流（例えば１００Ａ〜３５０Ａ）を出力させる場合や低速送りの少量ワイヤの場合であっても、前記フラックス入りワイヤ４がアーク６直下の溶融プール７ａ内にスムーズに入り、大きな溶滴にならずに安定して溶融及び溶着させることができる。同時に、上板１ａ，２ａの板表面又は下板１ｂ，２ｂの板表面からの立板３まで深く溶け込み、その立板３の溶け幅ｗを上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを前記板厚Ｔ１部分の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成した溶け込み形状の溶接金属部７ｂ，８ｂを得ることができる。
【０１０６】
さらに、前記溶け込み促進性のフラックス入りワイヤ４の代わりにソリッドワイヤ若しくはストランドワイヤを使用する時には、前記フラックス入りワイヤ４使用の時よりも、前記酸化性ガスの濃度を倍増したシールドガス１０ｂを使用又は前記酸化性ガス入りのシールドガス１０ｂの流量若しくは流速を増加したシールドガスを使用して非消耗電極方式のアーク溶接を遂行することによって、酸化性ガスから解離した酸素が溶融プール内に多く溶解するので特定深さまで溶融させることができる。同時に、ワイヤ溶着充填及び溶接断面積Ａの確保（Ａ＞Ｂ１）によって、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂを上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１２及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。
【０１０７】
一方、下板１ｂ，２ｂがなく、上板１ａ，２ａのみがあるＴ型継手を溶接する時には、図３の（２）に示したように、前記二重シールド構造の溶接トーチ１３及びフラックス入りワイヤ４を用いた非消耗電極方式のアーク溶接の遂行によって、上板１ａ，２ａの板表面から裏面貫通後の立板３の溶け幅ｗを上側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は立板３の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７ａ，７ｂをＴ型継手の片側に備えるようにするとよい、これにより、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７ｂを有する上下Ｔ型溶接継手１２及び上側の板厚材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。
【０１０８】
また、図３の（２）と（３）及び（４）に示すように、本発明の上下Ｔ型溶接継手では、不活性ガスのシールドガス９ｂと酸化性ガス入りのシールドガス１０ｂとを流出させる二重シールド構造の溶接トーチ１３（二重シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を上板１ａ，２ａの板表面又は前記上板１ａ，２ａと対向する下板１ｂ，２ｂの板表面から各々別々に遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら立板３まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上板１ａ，２ａの板表面又は前記下板１ｂ，２ｂの板表面から裏面貫通後の立板３の各溶け幅ｗを前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂをＴ型継手の上下両側に備えた構造の上下Ｔ型溶接継手１２にすることもできる。
【０１０９】
また、前記立板３の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方がｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさのいずれかを有する溶け込み形状の溶接金属部７ｂ，８ｂが、前記フラックス入りワイヤ４及び二重シールドガス供給手段を用いた非消耗電極方式のアーク溶接によってＴ型継手の上下両側に１パスずつ形成されているとすることもできる。
【０１１０】
このような構成により、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７ｂ，８ｂを上下両側に有する上下Ｔ型溶接継手１２及び上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【０１１１】
〔実施形態４〕
図４は、本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手に係わるレーザ溶接手順及び溶け込み形状の実施形態を示す説明図である。図１及び図３との主な相違点は、前記アーク溶接の代わりに、レーザトーチを用いて焦点ぼかしのレーザビーム照射によるレーザ溶接を遂行すると同時に、レーザ溶接部分にワイヤを送給しながら下側の立板まで溶融させるようにしたことである。他の部分や符号は、図１及び図３と略同じである。
【０１１２】
すなわち、図４の（２）に示すように、焦点ぼかしのレーザ溶接（第２工程３５）では、レーザビーム１８の焦点位置１９を上板１ａ，２ａの板表面より上側へずらした位置（距離Ｌ）となるようにレーザトーチ１７を配置し、前記焦点ぼかしのレーザビーム１８照射によるレーザ溶接を遂行すると同時に、レーザ溶接部分にワイヤ４４を送給しながら立板３まで溶融させ、少なくとも上板１ａ，２ａ裏面貫通後の立板３の溶け幅ｗを上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時に上板１ａ，２ａのビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板１ａ，２ａの裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを上板１ａ，２ａの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７７ａを得るようにしている。
【０１１３】
特に、使用するレーザビーム１８の焦点位置１９を、少なくとも前記上板１ａ，２ａの板表面より上側へずらした位置Ｌ（例えば、上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きな距離Ｌ＞Ｔ１だけ上側へ離した位置）となるようにレーザトーチ１７（例えば、レーザビーム１８を集光して加工物に照射する集光レンズ等から構成されているレーザ加工トーチ）を配置して、焦点ぼかしのレーザビーム１８を溶接すべき箇所に照射することが重要である。このような焦点ぼかしのレーザビーム１８を用いたレーザ溶接を遂行することによって、深さ方向に深く溶け込む従来のキーホール型の溶け込み形態から幅方向に溶け広がる溶け込み形態に変化させることができる。この溶け込み形態の変化によって、金属蒸気及びスパッタ発生が激減できると同時に、立板３の溶け幅ｗが上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、また、立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａも上板１ａ，２ａの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成した溶け込み形状の溶接金属部７７ａを得ることができる。レーザビーム１８については、既に市販のＣＯ2レーザ又はＹＡＧレーザ又はファイバーレーザ又はディスクレーザのいずれかを使用すればよい。
【０１１４】
なお、前記レーザビーム１８の焦点位置が板表面となるジャストホーカス（距離Ｌ＝０）に定めた時やＴ型継手の内部側（距離Ｌ＜０）に定めた時には、深さ方向に深く溶け込む従来のキーホール型の溶け込み形態によって深い溶け込み形状になり、反対に、溶接幅方向の溶け込み幅が狭くなってしまうため、立板３の溶け幅ｗを上板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成することができない。さらに、金属蒸気及びスパッタが多発するので好ましくない。
【０１１５】
レーザ溶接部分に送給するワイヤ４４は、Ｔ型継手の部材と同質系のソリッドワイヤ又はストランドワイヤを使用すればよい。また、前記溶け込み促進性のフラックス入りワイヤ４を使用することも可能である。レーザ溶接部分に流すシールドガス９ｃについては、Ａｒガス又はＮ2ガスを使用すればよい。このように、シールドガス９ｃの雰囲気中で、かつ、焦点ぼかしのレーザビーム１８照射によるレーザ溶接の遂行及びレーザ溶接部分にワイヤ４４を送給及び溶着させることによって、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７７ｂ，８８ｂ及び該溶接金属部７７ｂ，８８ｂを上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１４を得ることができる。
【０１１６】
第１工程３１では、図４の（１）に示すように、床面に対して垂直方向に沿った立板３の上下面（立板両面）に、水平方向に沿った上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを１枚ずつ配置、又は上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを２枚ずつ並列に突合せ配置して上下Ｔ字状に構成したＴ型継手を製作する。上述したように、溶接対象のＴ型継手は、原子力機器又は火力機器等に組み込まれる溶接物である。特に耐食性に優れたステンレス鋼材若しくは一般の炭素鋼材からなり、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１範囲は、２＜Ｔ１≦６mmである。好ましくは２＜Ｔ１≦５mmの範囲に抑えるとさらによい。また、立板３の板厚Ｔ２範囲は、前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、立板３の上下両面に板厚Ｔ１の上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを１枚ずつ配置又は２枚ずつ並列に突合せ配置して上下Ｔ字状に継手が構成されている。前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの突合せ部にはギャップＧがほとんどない状態、また、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂとその中間にある立板３との継手面も隙間がほとんどない状態にあり、比較的高精度に位置決め配置されている。
【０１１７】
なお、上述したように、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１が２mmより薄いと、溶け過ぎによる溶接変形が増大し易い。反対に、前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１が６mmより厚いと、立板３の溶け幅ｗを十分な大きさに形成することが難しくなる。強制的に溶融接合するには、大出力のレーザ発信装置が必要になると共に、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの溶け過ぎによる溶接変形が増大し易いので好ましくない。一方、前記立板３の板厚Ｔ２が上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の２倍より薄いと、例えば、溶接すべき上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの溶接線と立板３両面との位置合わせに位置ずれがあったりする場合に、立板３の片端面部に溶けダレが発生したり、溶け込みが偏ったり歪な形状になったりし易い。反対に、立板３の板厚Ｔ２が上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の５倍より厚いと、立板３の板厚Ｔ２に対する立板３の溶け幅ｗ及び溶接断面積Ａの比率が低下すると共に、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１との板厚バランスが悪化したり、素材自身の重量が増大したりするので好ましくない。
【０１１８】
また、上述したように、図４中に記載しているＢ１は、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１方向から見た板厚断面積のことであり、さらに、立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａは、前記立板３の溶け幅ｗと溶接線長さＬとの積（Ａ＝ｗ×Ｌ）で求められる。同様に、前記板厚Ｔ１方向の板厚断面積Ｂ１は、上板１，２の板厚Ｔ１と溶接線長さＬとの積（Ｂ１＝Ｔ１×Ｌ）で求められ、前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１に形成すれば、その時の溶接断面積Ａは、前記板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成されたことになる。
【０１１９】
次の第２工程３５では、図４の（２）に示すように、前記焦点ぼかしのレーザビーム１８照射によるレーザ溶接を遂行すると同時に、レーザ溶接部分にワイヤ４４を送給しながら上板１ａ，２ａの板表面から立板３まで溶融させ、少なくとも立板３の溶け幅ｗを上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを上板１ａ，２ａの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７７ａを得るようにしている。これにより、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７７ｂ，７７ｂを片方に備えた上下Ｔ型溶接継手１４及び上板１ａ，２ａの材料強度と同等以上の溶接強度を得ることができる。
【０１２０】
前記第２工程３５の溶接終了後に継手部材を裏返し反転する。その後に、次の第３工程３６に移行する。すなわち、第３工程３６では、図４の（３）に示すように、前記焦点ぼかしのレーザビーム１８照射によるレーザ溶接を遂行すると同時にレーザ溶接部分にワイヤ４４を送給しながら、前記上板１ａ，２ａと対向する下板１ｂ，２ｂ（継手部材を上下反転しているので該当する下板１ｂ，２ｂは上側の位置にある）の板表面から立板３まで溶融させる。特に、この溶融接合によって、前記第２工程３５の時と同様に、少なくとも前記立板３の溶け幅ｗを下板１ｂ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は下板１ｂ，２ｂの板裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅部分の溶接断面積Ａを下板１ｂ，２ｂの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部８８ａを得ると共に、さらに、２つの溶接金属部７７ｂ，８８ｂをＴ型継手の上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１４を得るようにしている。
【０１２１】
このような溶接施工の構成により、ワイヤ溶着充填及び溶接断面積Ａの確保（Ａ＞Ｂ１）によって、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７７ｂ，７７ｂ，８８ａ，８８ｂを上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１４及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減することができる。さらに、アーク溶接と比べてレーザ溶接の入熱量が少なく、変形量も減少するので歪取り作業が削減でき、生産性をさらに高めることできる。
【０１２２】
また、上述したように、立板３の溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成することにより、所定形状の健全な溶接金属部が得られると共に、Ｔ型継手の溶接表面に凹みやアンダーカットのない凸形状の良好な溶接ビードを得ることができる。なお、ビード表面高さＣが１mmより小さいと、ビード境界部にアンダーカットが生じ易い。反対に、ビード表面高さＣが３mmより大き過ぎると、溶け込み深さが浅くなったり、ビード外観が悪くなったり、過剰な出っ張り部分が邪魔になったりするので好ましくない。
【０１２３】
さらに、前記Ｔ型継手を下向姿勢から横向姿勢又は立向姿勢に変更して溶接する時には、継手部材１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ，３を横向姿勢又は立向姿勢に組立配置（継手部材１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ，３を９０度左回転させた姿勢状態）した後に、前記焦点ぼかしのレーザビーム１８を用いたレーザ溶接の遂行によって、一方（例えば、上板１ａ，２ａ側）の板表面から横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板３まで溶接し、その後に他方（例えば、下板１ｂ，２ｂ側）の板表面から横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板３まで溶接し、又は前記焦点ぼかしのレーザビーム１８を用いた２組のレーザ溶接の遂行によって、時間的及び空間的に遠く離れた位置で左右両側の継手部を横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板３まで各々別々に溶接し、少なくとも立板３の溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ又は前記溶け幅ｗ部分の溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさを有する溶け込み形状の溶接金属部７７ａ，７７ｂ，７８ａ，７８ｂをＴ型継手の左右両側に備えることにより、溶接作業時間が大幅に短縮できると共に、健全な溶け込み形状を有する溶接金属部７７ｂ，７８ｂ及びその上下Ｔ型溶接継手１４を得ることができる。
【０１２４】
また、図４の（２）と（３）及び（４）に示すように、本発明の上下Ｔ型溶接継手では、前記焦点ぼかしのレーザビーム１８を用いたレーザ溶接を上板１ａ，２ａの板表面又は前記上板１ａ，２ａと対向する下板１ｂ，２ｂの板表面から各々別々に遂行すると同時に、レーザ溶接部分にワイヤ４４を送給しながら立板３まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上板及び下板１ａ，２ａ，１ｂ，２ｂの板表面から裏面貫通後の立板３の各溶け幅ｗを前記板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ裏面側の貫通部分若しくは立板３の溶け幅ｗ部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７７ａ，７７ｂ，８８ａ，８８ｂをＴ型継手の上下両側に備えた構造の上下Ｔ型溶接継手１４にすることもできる。
【０１２５】
また、前記立板３の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方がｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさのいずれかを有する溶け込み形状の溶接金属部７７ｂ，８８ｂが、前記焦点ぼかしのレーザビーム用いたレーザ溶接によってＴ型継手の上下両側に１パスずつ形成されているとすることもできる。
【０１２６】
このような構成により、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７７ｂ，８８ｂを上下両側に有する上下Ｔ型溶接継手１４及び上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減することができる。さらに、アーク溶接と比べてレーザ溶接の入熱量が少なく、変形量も減少するので歪取り作業が削減でき、生産性をさらに高めることできる。
【０１２７】
〔実施形態５〕
図５は、本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手に係わるレーザ溶接手順及び溶け込み形状の他の実施形態を示す説明図である。図４との主な相違点は、立板３の上下両面に上板１ａ，２ａ及び下板２ｂ，２ｂを２枚ずつ並列に突合せ配置する時に、上板１ａ，２ａ同士の突合せ部又は下板１ｂ，２ｂ同士の突合せ部にギャップＧがあったりなかったりするＴ型継手の実施例であり、その他の部分や符号は、図４と略同じである。
【０１２８】
上述したように、溶接線の長い部材のＴ型継手では、ギャップＧがない状態に組み立てることが意外と難しく、上板１ａ，２ａ同士の突合せ部又は下板１ｂ，２ｂ同士の突合せ部にギャップＧがあったりなかったりする状態になり易く、また、前記上板１ａ，２ａと立板３の上面又は前記下板１ｂ，２ｂと立板３の下面との継手密着面にも僅かな隙間があったりなかったりすることがある。特に、前記ギャップＧが全体的に過大な場合や、許容値を時々超えたりするバラツキの大きなギャップＧ変化の場合には、溶接品質に悪影響（例えば、不均一な溶け込み，不揃いなビード形状，アンダーカットなど）が発生し易い。これを避けるため、本実施例では、許容可能なギャップＧ範囲を以下のように限定している。
【０１２９】
すなわち、図５の（１）に示すように、最初の第１工程３１では、立板３の上下両面面に上板１ａ，２ａ及び下板１ｂ，２ｂを２枚ずつ並列に突合せ配置する時に、各突合せ部にギャップＧが殆んどない状態又はあっても上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の０.２倍以下の小さいギャップＧ範囲（０≦Ｇ≦０.２×Ｔ１）に設定している。好ましくは０.１倍以下の０≦Ｇ≦０.１×Ｔ１の範囲に抑えて設定するとさらによい。また、上板１ａ，２ａと上板３の上面又は下板１ｂ，２ｂと立板３の下面との隙間が殆どない状態又はあっても０.５mm以下に抑制するとよい。このように、ギャップＧ範囲や隙間を抑制することによって、組立精度や位置決め精度が高まり、溶接品質に悪影響を及ぼすことがある要因の一つを取り除くことができる。また、上述したように、溶接対象のＴ型継手は、例えば、原子力機器又は火力機器等に組み込まれる溶接物である。特に耐食性に優れたステンレス鋼材若しくは一般の炭素鋼材からなり、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１範囲は、２＜Ｔ１≦６mmであり、また、立板３の板厚Ｔ２範囲は、前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、立板３の上下両面に板厚Ｔ１の上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを水平方向に２枚ずつ並列に突合せ配置して上下Ｔ字状に継手が構成されている。
【０１３０】
次の第２工程３５では、図５の（２）に示すように、前記焦点ぼかしのレーザビーム１８照射によるレーザ溶接を遂行すると同時に、レーザ溶接部分にワイヤ４４を送給しながら上板１ａ，２ａの板表面から立板３まで溶融させ、少なくとも立板３の溶け幅ｗを上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時に上板１ａ，２ａのビード表面高さＣを上板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は前記立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを上板１ａ，２ａの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７７ａを得ると共に、さらに、溶接金属部７７ａ，７７ｂをＴ型継手の片方に備えた上下Ｔ型溶接継手１４を得るようにしている。
【０１３１】
前記第２工程３５の溶接終了後に継手部材を裏返し反転する。その後に、次の第３工程３６に移行する。すなわち、第３工程３６では、図５の（３）に示すように、前記焦点ぼかしのレーザビーム１８照射によるレーザ溶接を遂行すると同時にレーザ溶接部分にワイヤ４４を送給しながら、前記上板１ａ，２ａと対向する下板１ｂ，２ｂ（継手部材を上下反転しているので該当する下板１ｂ，２ｂは上側の位置にある）の板表面から立板３側まで溶融させる。特に、この溶融接合によって、前記第２工程３５の時と同様に、少なくとも前記立板３の溶け幅ｗを下板１ｂ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は下板１ｂ，２ｂの板裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅部分の溶接断面積Ａを下板１ｂ，２ｂの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部８８ａを得ると共に、さらに、２つの溶接金属部７７ｂ，８８ｂをＴ型継手の上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１４を得るようにしている。
【０１３２】
このような溶接施工の構成により、ワイヤ溶着充填及び溶接断面積Ａの確保（Ａ＞Ｂ１）によって、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７７ａ，７７ｂ，８８ａ，８８ｂを上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１４及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減することができる。さらに、アーク溶接と比べてレーザ溶接の入熱量が少なく、変形量も減少するので歪取り作業が削減でき、生産性をさらに高めることできる。
【０１３３】
なお、所定形状の溶接金属部７７ｂ，８８ｂを上下両側に有する上下Ｔ型溶接継手１４を１パスずつの溶接によって達成することが最も好ましいが、例えば、ワイヤ溶着量の不足によって溶接ビード表面部に余盛り不足やアンダーカットが発生した時には、２パス目の溶接を追加するとよい。立板３の溶け幅ｗ及び溶接断面積Ａは、既に１パス目の溶接によって所定（ｗ＞Ｔ１，Ａ＞Ｂ１）の大きさに形成済みである。したがって、２パス目の溶接を行う時には、上板１ａ，２ａ又は下板１ｂ，２ｂの各溶接ビード表面が所定範囲（１≦Ｃ≦３mm）の高さになるように、１パス目溶接の施工条件を見直して２パス目の溶接施工条件を定め、前層溶接のビード表面部から前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接を再度遂行することによって、前記余盛り不足及びアンダーカットが解消されて、健全な余盛り高さの溶接ビード及び溶け込み形状を有する溶接金属部７ｂに改善することができる。
【０１３４】
また、下板１ｂ，２ｂがないＴ型継手の場合には、前記第３工程３６のレーザ溶接が不要となり、第２工程３５のレーザ溶接の遂行によって上板１ｂ，２ｂを立板３に溶接すればよい。すなわち、図４の（２）及び図５の（２）に示したように、前記焦点ぼかしのレーザビーム１８を用いたレーザ溶接の遂行によって、上板１ａ，２ａの板表面から裏面貫通後の立板３の溶け幅ｗを前記上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は立板３側の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを上側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７ａ，７ｂをＴ型継手の片側に備えるようにするとよい。これにより、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７７ｂを有する上下Ｔ型溶接継手１４及び上側の板厚材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。
【０１３５】
また、図５の（２）と（３）及び（４）に示すように、本発明の上下Ｔ型溶接継手では、前記焦点ぼかしのレーザビーム１８を用いたレーザ溶接を上板１ａ，２ａの板表面又は前記上板１ａ，２ａと対向する下板１ｂ，２ｂの板表面から各々別々に遂行すると同時に、レーザ溶接部分にワイヤ４４を送給しながら立板３まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上板及び下板１ａ，２ａ，１ｂ，２ｂの板表面から裏面貫通後の立板３の各溶け幅ｗを前記板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ裏面側の貫通部分若しくは立板３の溶け幅ｗ部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７７ａ，７７ｂ，８８ａ，８８ｂをＴ型継手の上下両側に備えた構造の上下Ｔ型溶接継手１４にすることもできる。
【０１３６】
このような構成により、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７７ｂ，８８ｂを上下両側に有する上下Ｔ型溶接継手１４及び上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減することができる。さらに、アーク溶接と比べてレーザ溶接の入熱量が少なく、変形量も減少するので歪取り作業が削減でき、生産性をさらに高めることできる。
【０１３７】
〔実施形態６〕
図６は、図１に示される溶接方法を適用した時の板厚別の溶接電流Ｉと立板３の溶け幅ｗ及び溶け込み深さｈの関係を示す実施例である。図６中の上部側には、溶接電流を変化させて溶接した上板側の板厚別の代表的な断面写真を開示している。なお、図６中の枠内の説明では、溶け込み深さｈを「溶け深さｈ」と簡略化して記載する。上側の板厚Ｔ１が３，４，６mmからなる３種類（Ｔ１＝３，４，６）の上板１を用意し、立板３の板厚Ｔ２が１２mmで一定（Ｔ２＝１２）とし、何れもステンレス鋼材（ＳＵＳ３０４Ｌ）を使用した。また、溶接速度（毎分当たりの溶接ビードの長さ）を一定（６５mm／分）、フラックス入りワイヤ４の送給量を一定（２ｇ／分）にして、上板の板厚別に溶接電流Ｉを変化させて溶接した。
【０１３８】
図６から明らかなように、立板３の溶け幅ｗ及び溶け込み深さｈは、溶接電流Ｉの増加に伴って増加し、立板３の溶け込み深さｈが１mm以上の形成領域では、溶け幅ｗが何れも上板の板厚Ｔ１以上の大きさに形成された。例えば、立板３の溶け幅ｗが上板厚Ｔ１以上に形成される溶接電流Ｉは、上側の板厚がＴ１＝３mmの場合で約１５５Ａ以上、Ｔ１＝４mmの場合で約１９５Ａ以上、Ｔ１＝６mmの場合で約２７５Ａであった。また、図６中に示された板厚別の断面写真は、立板３の溶け込み深さｈが約１.２〜１.７mmある部分の溶け込み形状であり、何れの断面も溶け幅ｗが上側の板厚Ｔ１を上回る大きさに形成された結果になっている。
【０１３９】
このように、本実施例では、各種板厚に対応した適正な溶接電流等の溶接条件を設定して非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に前記フラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら、上板１ａ，２ａの板表面から立板３側まで溶融させることにより、上側の板厚Ｔ１以上の溶け幅ｗが立板３に形成され、上板１ａ，２ａと立板３とを確実に溶融接合した溶接金属部７ｂ、及び上板１の板厚断面積と同等以上の溶接断面積Ａを確保することができた。また、このような大きさの溶接金属部７ｂを備えた上下Ｔ型溶接継手を製造できることも確認できた。なお、ここでは、片方の上下Ｔ型溶接継手の溶け込み形状及びその溶接断面写真を記載したが、図１の（２）〜（４）に示したように、Ｔ型継手の両側溶接を遂行することによって、上述した溶け込み形状及び大きさの溶接金属部７ｂ，８ｂを上下両側に備えた上下Ｔ型溶接継手１２を得ることができる。
【０１４０】
〔実施形態７〕
図７は、図１に示される溶接方法を適用した時のＴ型継手の溶接電流Ｉと入熱量Ｑ及び上板表面からの溶け込み深さＨの関係を示す実施例である。なお、図７中の枠内の説明では、上板表面からの溶け込み深さＨを「溶け込み深さＨ」、立板の溶け込み深さｈを「溶け深さｈ」と簡略化して記載する。上側の板厚Ｔ１が３，４，６mmからなる３種類（Ｔ１＝３，４，６mm）の上板１ａを用意し、立板３の板厚Ｔ２が１２mmで一定（Ｔ２＝１２）とし、何れもステンレス鋼材（ＳＵＳ３０４Ｌ）を使用した。また、溶接速度（毎分当たりの溶接ビードの長さ）を一定（６５mm／分）、フラックス入りワイヤの送給量を一定（２ｇ／分）にして、上板１ａの板厚別に溶接電流Ｉを変化させて溶接した。溶接の入熱量Ｑ（ｋＪ／ｃｍ）は、溶接電流Ｉ（Ａ）とアーク電圧Ｖａ（Ｖ）及び溶接速度Ｖ（mm／分）の関係より算出した。また、上板表面からの溶け込み深さＨは、上側の板厚Ｔ１と下側の立板３の溶け深さｈとを加算した値（Ｈ＝Ｔ１＋ｈ）となる。
【０１４１】
図７から明らかなように、上板表面からの溶け込み深さＨは、溶接速度が一定（６５mm／分）の場合、何れの板厚（Ｔ１＝３，４，６mm）も溶接電流Ｉの大きさにほぼ比例増加している。また、溶接の入熱量Ｑも同様に、溶接電流Ｉの大きさに比例して増加している。立板３の溶け幅ｗについては、図６に示した大きさの値になっている。したがって、立板３の溶け幅ｗを上板１ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成させるように、各種板厚に対応した適正な溶接電流Ｉや入熱量Ｑ等の溶接条件を設定してアーク溶接を遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら、上側の板表面から立板３まで溶融させるとよい。このように溶接することにより、上板１ａと立板３とを確実に溶融接合した溶接金属部７ｂ及び上板１ａの板厚断面積Ｂ１より大きい（Ａ＞Ｂ１）形状の溶接断面積Ａを得ることができた。なお、ここでは、片方の上下Ｔ型溶接継手における溶接電流Ｉと入熱量Ｑ及び板表面からの溶け込み深さＨの関係を記載したが、図１の（２）〜（４）に示したように、Ｔ型継手の両側溶接を遂行することによって、上述した溶け込み形状及び大きさの溶接金属部７ｂ，８ｂを上下両側に備えた上下Ｔ型溶接継手１２を得ることができ、また、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚断面積Ｂ１より大きい（Ａ＞Ｂ１）形状の溶接断面積Ａを得ることができる。
【０１４２】
〔実施形態８〕
図８は、図１に示される溶接方法を適用した時のフラックス入りワイヤの溶着量と溶け込み深さ及び溶金部のＯガス含有量の関係を示す実施例である。ステンレス鋼材（材質ＳＵＳ３０４Ｌ，板厚９.７mmの平板）を使用し、溶接速度を一定（６５mm／分）、溶接電流を２００〜２６０Ａの範囲内で変化、溶け込み促進性のフラックス入りワイヤ４の送給量（０〜８.６ｇ／分）を変化させて溶接した。所定量の溶接金属部（溶金部）を採取し、溶解赤外線吸収法によって溶金部のＯガス含有量を分析測定した結果である。図８中には、使用板厚の１／２以上の溶け込み深さが確保されている領域のフラックス入りワイヤ４の溶着量範囲とＯガス含有量の最小値を記載している。
【０１４３】
図８から明らかなように、フラックス入りワイヤの溶着量が０ｇ／分（ワイヤなし）の時には、溶金部のＯガス含有量が１７wt.ppmで少なく、母材部の値と比べて約半分の値であり、また、溶け込み深さが３mm以下で浅く、特定の溶け込み（例えば、板厚が４〜５mmの上板Ｔ１を貫通溶融し得る溶け込み深さ）に到達しておらず、溶け不足に至っている。フラックス入りワイヤの溶着量が０.８〜６.８ｇ／分の範囲内では、溶け込み深さが５.６〜７mmに深くなっており、特定の溶け込み深さに到達している。この時のＯガス含有量は、少しばらついているが、１００〜２５０wt.ppmの範囲である。フラックス入りワイヤの溶着量が前記範囲より多い時（例えば、８.６ｇ／分）には、溶け込み深さが３.４mmまで減少して特定深さに到達しておらず、溶け不足に至っている。Ｔ型継手の溶接では、上板１ａ，２ａの板表面から立板３まで溶融させる必要があると共に、立板３の溶け幅ｗを上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成することが最も重要である。したがって、立板３の溶け幅ｗ（上板と立板との接合面部）がｗ＞Ｔ１の大きさになるフラックス入りワイヤの溶着量は、図８に示したように、０.８〜６.８ｇ／分の範囲内であり、小数点以下を四捨五入して１ｇ／分以上７ｇ／以下を適正範囲とした。また、上記溶け込み深さを有する溶金部に含有されたＯガス含有量は、１００〜２５０wt.ppmの範囲であるが、２００wt.ppmを超えると、溶金部の靭性強度が低下して好ましくないので切り捨てて、１００wt.ppm以上２００wt.ppm以下の範囲に限定した。なお、立板３の溶け幅ｗの調整については、前記フラックス入りワイヤの溶着量の他に、溶接電流Ｉや溶接速度など溶接入熱条件の大きさによって調整可能であり、継手部材の板厚や用途に応じて所定範囲の溶け幅ｗ若しくは溶接断面積Ａを確保するように、事前に確認試験を行って調整するとよい。
【０１４４】
図１〜図５に示したように、Ｔ型継手の上板及び下板１ａ，２ａ，１ｂ，２ｂの板厚Ｔ１範囲（２＜Ｔ１≦６mm）対応した溶接電流でアーク溶接を遂行又は前記焦点ぼかしのレーザビーム照射によるレーザ溶接を遂行すると同時に、前記アーク溶接部分又は前記レーザ溶接部分に送給するフラックス入りワイヤの溶着量が１ｇ／分以上７ｇ／分以下の範囲であり、好ましくは２ｇ／分以上５ｇ／分以下の範囲であり、かつ、立板３の溶け幅ｗが前記上板及び下板１ａ，２ａ，１ｂ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成されていると共に、前記溶接金属部に含まれる酸素ガスの含有量が１００wt.ppm以上２００wt.ppm以下の範囲であることにより、品質良好な溶接金属部７ｂ，７７ｂ，８ｂ，８８ｂ、を上下両側に備えた上下Ｔ型溶接継手及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。
【０１４５】
〔実施形態９〕
図９は、複数のＴ型継手及び溶接線を有する溶接構造物の概略を示す一実施例の斜視図である。図９中の下段には、Ｔ型継手の溶接部の断面Ａ，角継手の溶接部の断面Ｂを記載してある。床面に対して垂直方向に沿った複数の立板３の上下両面に上下両側から水平方向に沿った複数の上板１ａ，２ａ及び下板１ｂ，２ｂを各々配置して上下Ｔ字状に構成されたＴ型継手の溶接構造物２８である。この溶接構造物２８は、例えば、原子力機器又は火力機器に組み込まれ、しかも、上下Ｔ型溶接継手の溶接部を含む大部分が高温水蒸気媒体若しくは腐食性媒体と接触する環境状態に配備されることになるものである。複数の立板３の上下両面に配置されている複数の上板１ａ，１ｂ及び下板２ａ，２ｂは、溶接線１５，１６の部分及びその近傍部分を除外した他の部分の板面に多数の孔が予め形成されている多孔板であり、太い黒線部分が溶接線１５，１６である。溶接構造物２８の材質は、耐食性に優れたステンレス鋼であり、高温水蒸気体若しくは腐食性流体が主に前記孔を通過する構造になっている。図９中に記載の溶接線１５がＴ型継手の溶接部、また、左右両端部にある溶接線１６が角継手の溶接部である。立板３の上下両面に各々配置されている上板１ａ，２ａ及び下板１ｂ，２ｂの板厚Ｔ１範囲は、上述したように、２＜Ｔ１≦６mmである。
【０１４６】
Ｔ型継手の溶接部（溶接線１５，断面Ａ）は、図１〜図５に示した溶接方法を適用して立板３まで各々溶接されているものでおり、また、角継手の溶接部（溶接線１６，断面Ｂ）においては、前記溶接方法を応用して立板３の溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさになるように角型溶接されている。すなわち、溶け込み促進性のフラックス入りワイヤ４を用いた前記非消耗電極方式のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって、立板３の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ部分の溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさに形成された溶け込み形状の溶接金属部７ｂ，８ｂをＴ型継手の上下両側又は角型継手の上下両側に各々備えた構造の溶接構造物２８である。
【０１４７】
このような溶接施工の構成により、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７ｂ，７７ｂ，８ｂ，８８ｂを上下両側に備えた上下Ｔ型溶接継手１２，１４又は角型溶接継手及びこれを用いた溶接構造物２８が得られ、また、立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａが確保（Ａ＞Ｂ１）されているので、上板及び下板の板厚材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。さらに、この溶接構造物２８は、原子力機器又は火力機器に組み込まれ、上下Ｔ型溶接継手１２，１４の溶接金属部７ｂ，７７ｂ，８ｂ，８８ｂ，１５又は該上下Ｔ型溶接継手１２，１４と並んでいる角型溶接継手の溶接部１６、断面Ｂを含む溶接構造物２８が高温水蒸気媒体若しくは腐食性媒体と接触する環境状態に配備されるため、原子力機器又は火力機器の稼動によって蒸気媒体環境下若しくは腐食環境下で長期間適用されても、耐食性及び溶接強度が高いので腐食割れ等の事象を防止でき、長寿命化に寄与することができる。
【０１４８】
以上述べたように、本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手１２，１４並びにこれを用いた溶接構造物２８によれば、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７ｂ，７７ｂ，８ｂ，８８ｂを有する上下Ｔ型溶接継手１２，１４及びこれを用いた溶接構造物２８が得られ、また、立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａが確保（Ａ＞Ｂ１）されているので、上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。さらに、原子力機器又は火力機器の稼動によって蒸気媒体環境下若しくは腐食環境下で長期間適用されても、耐食性及び溶接強度が高いので腐食割れ等の事象を防止でき、長寿命化に寄与することができる。
【０１４９】
〔比較例〕
図１０は、従来のＴＩＧ溶接方法による開先溝付きＴ型継手の多パス溶接形状を示す比較例の断面図である。また、図１１は、従来のＴＩＧ溶接方法による他のギャップ付きＴ型継手の多パス溶接形状を示す他の比較例の断面図である。さらに、図１２は、従来のＴＩＧ溶接方法による他のギャップ付きＴ型継手の多パス溶接形状を示すさらに他の比較例の断面図である。
【０１５０】
すなわち、従来のＴＩＧ溶接方法では、溶け込みが浅いため、図１０の（１）に示すように、上板１及び立板３を溶け易くするために、上板１表面部に開先溝２０を形成して薄肉化している。そして、図１０の（２）に示すように、最初に、開先溝２０の薄肉部を溶接して立板３まで溶け込ませて初層溶接部２２を形成している。その後に、上板１上部まで複数の積層溶接部２３を順次積層する多パス溶接を遂行している。また、比較例に係わる他の方法として、図１１の（１）及び（２）に示すように、上板１，２を２枚並列に配置した継ぎ目部分に大きなギャップ２１（隙間Ｇ）を設け、この継手ギャップ２１の底部及び立板３側の空間部を溶接して立板３まで溶け込ませて初層溶接部２２を形成した後に、開先上部まで複数の積層溶接部２３を順次積層する多パス溶接を遂行している。また、比較例に係わるさらに他の方法として、図１２の（１）及び（２）に示すように、上板１，２を２枚並列に配置した継ぎ部に大きな継手ギャップ２１を設け、立板３と左右両側の上板１とを各々隅肉溶接２４した後に、残り継ぎ部の中央部分を肉盛りする溶接２５を遂行している。
【０１５１】
このため、図１０，図１１及び図１２に示した従来のＴＩＧ溶接方法では、工数増加の多パス溶接が必要であり、また、溶接変形も増加する結果に成り易いという問題がある。
【０１５２】
図１３は、従来のレーザ溶接方法によるＴ型継手の溶け込み形状を示す比較例の断面図である。すなわち、従来のレーザ溶接方法では、キーホール型の深い溶け込み及び幅の狭い溶接であるため、図１３の（２）に示すように、レーザ溶接部２６のビード幅及び上板１貫通後の立板３の溶け幅ｗが狭いので、溶接強度に相関関係のある溶接断面積が小さい。また、レーザ溶接中に金属蒸気及びスパッタが多発し易い。累計の溶接断面積を大きくするためには、例えば、レーザビームを複数箇所に照射して複数のレーザ溶接部２６を形成して、各々狭い溶け幅ｗを複数加えて広げるようにしていた。
【符号の説明】
【０１５３】
１ａ，２ａ Ｔ型継手の上板
１ｂ，２ｂ Ｔ型継手の下板
３ Ｔ型継手の立板
４ フラックス入りワイヤ
５ 非消耗性電極
６ アーク
７ａ，７７ａ，８ａ，８８ａ 溶融金属（溶融プール）
７ｂ，７７ｂ，８ｂ，８８ｂ 溶接金属部
９ａ 内側ノズル
９ｂ 不活性ガス
９ｃ シールドガス
１０ａ 外側ノズル
１０ｂ 酸化性ガス入り混合ガス
１１ 溶接トーチ
１２，１４ 溶接後の上下Ｔ型溶接継手
１３ 二重シールド構造の溶接トーチ
１５ Ｔ型継手の溶接線（溶接部）
１６ 角型継手の溶接線（溶接部）
１７ レーザトーチ
１８ レーザビーム
１９ 焦点位置
２０ 開先溝
２１ 継手ギャップ
２２ 初層溶接部
２３ 積層溶接部
２４，２５ 隅肉溶接部
２６ レーザ溶接部
２８ 溶接構造物
４４ ワイヤ
Ｔ１ 上下板の板厚
Ｔ２ 立板の板厚
ｗ 立板の溶け幅
Ｃ ビード表面高さ
ｈ 立板の溶け深さ
Ａ 溶け幅ｗ部分の溶接断面積
Ｂ１ 上下板の板厚断面積
Ｌ 焦点ずれ高さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立板上下面に薄板の平板を溶接する上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手並びにこれを用いた溶接構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
高エネルギー密度の電子ビームやレーザビームを用いたＴ型継手の貫通溶接方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載のＴ型継手の貫通溶接方法では、下板の上板と接する面を凹状に形成し、上板表面から電子ビームを照射して上板の溶接金属を前記凹状の部分で受け止めることが開示されている。従来の溶接工程では困難な厚板のＴ型継手部材を対象に、電子ビーム溶接によって上板を溶融及び貫通して下板側まで容易に溶融接合できる。
【０００４】
特許文献２に記載の溶接方法及びこれを用いて接合された構造体では、従来のアーク溶接では困難な継手構造の車体フレームを対象に、接合箇所となる略板状箇所を有する部材に他の部材の接合箇所を当接し、前記他の部材が当接する面とは反対側の部材面から所定の貫通溶接手段（レーザ溶接手段，電子ビーム溶接手段）を用いて貫通溶接処理することが開示されている。レーザ溶接は、光学レンズ等によって集光化及び高エネルギー密度化したレーザビームを部材に照射して溶融するため、上記貫通溶接が可能である。
【０００５】
特許文献３に記載のアルミニウム合金の中空材及びその製造方法では、断面櫛型形状のソリッド押出形材と、このソリッド形材の櫛歯部に対向する板材と、前記ソリッド形材の櫛歯部の先端部と前記板材との接触部を溶着する溶接部とから構成することが開示されている。また、前記ソリッド形材の櫛歯部に対向させて板材を載置して、前記ソリッド形材の櫛歯部の先端部と前記板材との接触部を溶接することが開示されている。ソリッド形材の櫛歯部の先端部と前記板材との接触部（Ｔ型継手部）を、主にレーザ溶接によって溶接するようにしている。また、特許文献３には、レーザ溶接の代わりに、ＭＩＧ溶接又はＴＩＧ溶接を使用してもよいと記載されている。ＭＩＧ溶接では、下側の櫛歯部まで溶融接合するために、上側の板材に予め穴を設けておき、この穴部からプラグ溶接（ＭＩＧアークスポット溶接）して下側の櫛歯部まで接合するようにしている。
【０００６】
一方、フラックス入りワイヤを用いた溶け込みの深いＴＩＧ溶接方法が以下の文献に開示されている。
【０００７】
例えば、特許文献４に記載のＴＩＧ溶接方法では、金属酸化物を６質量％以上含有するフラックスを内包したフラックス入りワイヤを溶加材として使用し、溶融金属中に前記金属酸化物を０.０５〜３ｇ／分供給しながらＴＩＧ溶接することが開示されている。また、金属酸化物を６％以上含有したフラックス入りワイヤを所定量供給しながらＴＩＧ溶接して深い溶け込み部を得るようにしている。特に、板厚９mmのＩ型突合せ継手を表面側から片面溶け込み溶接試験した溶け込み深さの測定結果を示している。
【０００８】
特許文献５に記載のＴＩＧ溶接用フラックス入りワイヤでは、Ｉ型継手の溶接への適用で深い溶け込み部を得るため、フラックスがＳｉＯ2とＣｒ2Ｏ3とで構成され、この混合比率はＳｉＯ2が２０〜８０重量％、Ｃｒ2Ｏ3が２０〜８０重量％であり、このフラックスが前記フラックス入りワイヤに５〜２５重量％の比率で充填されていることが開示されている。板厚８mmステンレス鋼の平板にビードオンプレート溶接した試験結果が開示されている。
【０００９】
特許文献６に記載のＴＩＧ溶接法では、第１部材の開先表側における第２部材の中心線上でアークを発生させると共に、溶接部に交番磁界を与えながら溶接することが開示されている。アーク溶接中に交番磁界を与えてながら溶融部を攪拌してＴ型継手の左右裏面部に裏ビードを形成するようにしている。
【００１０】
特許文献７に記載のＴＩＧ溶接装置及び方法では、不活性ガスからなる第１のシールドガスを電極の外周を囲むように被溶接物に向けて流すと共に、前記第１のシールドガスの周辺側に酸化性ガスを含む第２のシールドガスを被溶接物に向けて流しながら溶接し、溶接金属部の酸素濃度を７０〜２２０wt.ppmの範囲にすることが開示されている。また、特許文献７には、第２のシールドガスの酸素濃度若しくは二酸化炭素濃度と溶接金属部の溶け幅及び深さとの関係から、酸化性ガス（Ｏ2ガスやＣＯ2ガス）と不活性ガス（Ａｒガス）との混合ガスをアーク溶接部分に流して溶け込み深さを増加させることが開示されている。
【００１１】
特許文献８には、摩擦攪拌接合によってＴ継手を形成することが開示されている。摩擦攪拌接合方法は、摩擦攪拌用のプローブを挿入して低融点材のアルミニウム継手材料を摩擦攪拌接合するものであって、前記プローブを用いて前記アルミニウム継手材料を固相接合（融点以下の状態で接合）するものである。この摩擦攪拌接合方法は、材料を溶融させることがなく軟化状態で一方のワークと他方のワークとを接合する。すなわち、特許文献８では、第１ワークの下面に溝を設け、前記溝に第２ワークを嵌合し、第１ワークの上面側から摩擦攪拌プローブを第２ワークの肉に及ぶように作用せしめ、第１ワークと第２ワークとを摩擦攪拌接合することによってＴ継手を形成することが開示されている。
【００１２】
一方、特許文献９は、溶け込み促進剤を塗布したＩ型突合せ継手部の表側と裏側の両面から遂行する非消耗電極方式のアーク溶接によって板厚中央部で融合し合った溶け込み形状の両面溶接部を形成することが開示されている。Ｉ型突合せ表面に溶け込み促進剤を塗布した後に表裏両面から溶接することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開昭６３−２０３２８６号公報（特に、第２頁左上欄第１６行〜同頁右上欄第４行，第１図）
【特許文献２】特開２００３−３３４６８０号公報（特に、段落００２９，００３０，図３）
【特許文献３】特開平６−２３４５１号公報（特に、段落０００７〜００１０，図１，図２）
【特許文献４】特開２００１−２１９２７４号公報（特に、段落０００９，００１０）
【特許文献５】特開２００１−１１８３号公報（特に、段落０００６〜０００８）
【特許文献６】特開昭５９−１３５７７号公報（特に、第１頁右下欄第４〜１７行，第１図）
【特許文献７】特開２００４−２９８９６３号公報（特に、段落００１４〜００１６，図１，図１１，図１５）
【特許文献８】特開平１１−２８５８１号公報（特に、段落００１２〜００１４，図１，図２）
【特許文献９】特開２００６−２３１３５９号公報（特に、段落００３５〜００３９，図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１に開示された技術では、大気を排除する真空装置や溶接する部材を収納する大きな真空チャンバー等の特殊な環境設備が必要になり、新たな設備投資に伴って製造コストが高騰するという問題がある。また、特許文献１では、電子ビームによる貫通溶接がキーホール型の溶け込み形状になり、溶け幅が極めて狭いため溶接断面積が小さく、部材の板厚強度より低い強度しか得られない。キーホール型の溶け込み溶接は、スパッタ（溶融金属の飛散）も発生し易いという問題がある。
【００１５】
特許文献２に開示された技術では、レーザ溶接のキーホール型の溶け込み形状であって溶け幅が狭いため、溶接強度に相関関係のある溶接断面積が小さくなり易い。また、溶接中にスパッタが発生し易い。このレーザ溶接には、添加ワイヤ又はフラックス入りワイヤは使用されていない。さらに、レーザ溶接は、レーザ発信器等の特殊な設備が必要であり、電子ビーム溶接と同様に、安価なアーク溶接設備と比べて何れも高価である。また、特許文献２では、電子ビーム溶接でも前記レーザ溶接と同様に遂行できると明記されているが、大気を排除する真空装置や溶接する部材を収納する真空チャンバー等の特殊な環境設備が必要となるため、溶接前の準備や溶接後の搬出に時間がかかり、溶接部位の移動や回転を要する複雑形状の溶接には不向きである。
【００１６】
特許文献３に開示されたレーザ溶接では、光学レンズ等によって集光化及び高エネルギー密度化したレーザビームを部材に照射して溶融するため、前記下側の櫛歯部までの貫通溶接が可能であるが、キーホール型の溶け込み形状であって溶け幅が狭いため、溶接強度に相関関係のある溶接断面積が小さく成り易い。なお、このレーザ溶接には、添加ワイヤ又はフラックス入りワイヤは使用されていない。また、溶接対象の中空材はアルミニウム合金であり、材質や特性及び融点が全く異なる材料であるステンレス鋼や低炭素鋼に適用することが記載されていない。
【００１７】
特許文献４に開示された技術では、フラックス入りワイヤの送給量の増減や送給方向によって溶け込み深さやワイヤ溶融状態が大きく変化するという問題がある。また、特許文献４は、上下Ｔ型継手の溶接を想定していない。
【００１８】
特許文献５に開示された技術では、前記特許文献３の場合と同様に、フラックス入りワイヤの送給量の増減や送給方向によって溶け込み深さやワイヤ溶融状態が大きく変化するという問題がある。また、特許文献５は、上下Ｔ型継手の溶接は想定していない。
【００１９】
特許文献６に開示された技術では、上板表面には溝状の開先が設けられており、開先上部まで積層するために複数パスの溶接工程が必要となり煩雑である。また、特許文献６では、交番磁界を与えるために特殊な交番磁界装置を使用する必要があり、新たな設備投資に伴って製造コストが高騰するという問題がある。
【００２０】
特許文献７に開示された技術では、フラックス入りワイヤを使用しない平板上での溶け込みについて検討されており、上下Ｔ型継手の溶接，突合せ継手の溶接は想定していないため、Ｔ型継手の溶け込みについて検討されていない。
【００２１】
特許文献８に開示された摩擦攪拌接合方法では、外部から溶接ワイヤ（例えば、フラックス入りワイヤやソリッドワイヤ）を接合部分に送給・溶着することができないため、接合表面側を凸形状にできないという問題がある。
【００２２】
特許文献９は、溶け込み促進剤（複数の金属酸化物混合のフラックス剤）の塗布後に溶接した溶融底部に微小なポロシティ（フラックス巻き込みの溶接欠陥）が発生することがあり、また、溶け込み形状の曲りや片寄りによる溶け不足が発生することがあるという問題があった。この問題は、溶け込み促進剤を塗布する前にギャップ部分及びその近傍を溶融封止すると共に、溶融封止後の継手表面に溶け込み促進剤を塗布する時の塗布膜厚を２０μｍ以上形成することにより改善できるが、上記溶融封止の作業追加，溶け込み促進剤の刷毛塗り作業の技量アップ及び時間増加が必要になるという新たな問題が生じた。また、特許文献９は、上下Ｔ型継手の溶接は想定していない。
【００２３】
本発明は、前記技術の種々の点を考慮してなされたものであり、健全な溶接金属部及び十分な溶接強度を得るのに有効な上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手並びにこれを用いた溶接構造物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】
【００２４】
上記課題を解決する本発明の特徴は、ワイヤを用いたアーク溶接またはレーザ溶接により上下Ｔ型溶接を行う方法であって、溶接により上板及び下板表面から立板側までの特定の溶け込み形状よりなる溶接金属部を形成する溶接方法にある。
【００２５】
本発明におけるアーク溶接は、アークの熱エネルギーを用いて高融点材のステンレス鋼又は低炭素鋼の継手材料を溶融接合（融点以上の状態で接合）するものである。上記目的を達成するために、本発明は、立板の上下両面に上板及び下板が各々配置されたステンレス鋼板からなるＴ型継手であって、上板及び下板の板厚Ｔ１範囲が２＜Ｔ１≦６mmであり、立板の板厚Ｔ２範囲が前記板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、前記立板の上下両面に１枚ずつ配置された各板表面、又は前記立板の上下両面に２枚ずつ並列に突合せ配置された各板表面から立板側まで溶接する上下Ｔ型継手の溶接方法において、不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段、又は不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から各々別々に遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら前記立板側まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上側の板表面又は前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の各溶け幅ｗを前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板及び下板の板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明は、立板の上下両面に上板及び下板が各々配置されたステンレス鋼板からなるＴ型継手であって、上板及び下板の板厚Ｔ１範囲が２＜Ｔ１≦６mmであり、立板の板厚Ｔ２範囲が前記板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、前記立板の上下両面に１枚ずつ配置された各板表面、又は前記立板の上下両面に２枚ずつ並列に突合せ配置された各板表面から立板側まで溶接する上下Ｔ型継手の溶接方法において、溶接すべき箇所に照射するレーザビームの焦点位置を前記板表面より上側へずらした位置となるようにレーザトーチを配置し、焦点ぼかしの前記レーザビーム照射によるレーザ溶接を前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から各々別々に遂行すると同時に、レーザ溶接部分にワイヤを送給しながら前記立板側まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上側の板表面又は前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の各溶け幅ｗを前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板及び下板の板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えることを特徴とする。
【００２７】
特に、前記立板の上下両面に上板及び下板を２枚ずつ並列に各々突合せ配置する時には、各突合せ部にギャップＧが殆どない状態又はあっても前記板厚Ｔ１の０.２倍以下の小さいギャップＧ範囲（０≦Ｇ≦０.２×Ｔ１）に設定し、その後に、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接を前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から各々別々に遂行し、前記立板側の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方がｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさのいずれかを有する溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えるとよい。
【００２８】
また、立板の上面に上板を１枚配置又は２枚並列に突合せ配置して溶接する時には、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって、少なくとも前記上側の板表面から裏面貫通後の立板側の溶け幅ｗを前記上側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板裏面の貫通部分若しくは立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の片側に備えるとすることもできる。
【００２９】
また、少なくとも前記立板の上下両面に上板及び下板を１枚配置又は２枚並列に突合せ配置して上下Ｔ型継手の形状を構成する第１工程と、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接の遂行によって上側の板表面から立板側まで溶接し、前記上側の板表面から裏面貫通後の立板の溶け幅ｗを前記上側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は上板裏面の貫通部分若しくは立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の片方に備える第２工程と、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接の遂行によって前記上側と対向する下側の板表面から立板側まで溶接し、前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の溶け幅ｗを前記下側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は下板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の溶接断面積Ａを下側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の他方に備える第３工程と、を有するとよい。
【００３０】
また、少なくとも前記立板の上下両面に上板及び下板を１枚配置又は２枚並列に突合せ配置して上下Ｔ型継手の形状を構成する第１工程と、前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって上側の板表面から立板側まで溶接し、前記上側の板表面から裏面貫通後の立板の溶け幅ｗを前記上側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は上板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の片方に備える第２工程と、前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって前記上側と対向する下側の板表面から立板側まで溶接し、前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の溶け幅ｗを前記下側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は下板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の溶接断面積Ａを下側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の他方に備える第３工程と、を有するとよい。
【００３１】
また、前記フラックス入りワイヤの内部に充填されているフラックス剤は、少なくともＴｉＯ2，Ｃｒ2Ｏ3及びＳｉＯ2からなる酸化物が混合された粉末剤であり、前記非消耗電極方式のアーク溶接部分又は前記焦点ぼかしのレーザビーム照射によるレーザ溶接部分に送給されるフラックス入りワイヤの溶着量が１ｇ／分以上７ｇ／分以下の範囲であり、かつ、前記立板の溶け幅ｗが前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成されていると共に、前記溶接金属部に含まれる酸素ガスの含有量が１００wt.ppm以上２００wt.ppm以下の範囲であるとよい。
【００３２】
また、前記溶け込み促進性のフラックス入りワイヤの代わりにソリッドワイヤ若しくはストランドワイヤを使用する時には、前記フラックス入りワイヤ使用の時よりも、前記酸化性ガスの濃度を倍増したシールドガスを使用又は前記酸化性ガス入りのシールドガスの流量若しくは流速を増加したシールドガスを使用し、前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から前記非消耗電極方式のアーク溶接を各々別々に遂行し、前記立板の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方がｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさのいずれかを有する溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えるとよい。
【００３３】
また、前記Ｔ型継手を横向姿勢又は立向姿勢で溶接する時には、継手部材を横向姿勢又は立向姿勢に組立配置した後に、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって、一方の板表面から横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板側まで溶接し、その後に他方の板表面から横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板側まで溶接し、又は前記フラックス入りワイヤを用いた２組のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いた２組のレーザ溶接の遂行によって、時間的及び空間的に遠く離れた位置で左右両側の継手部を横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板側まで各々別々に溶接し、少なくとも前記立板の溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさを有する溶け込み形状の溶接金属部を左右Ｔ型継手の両側に備えるとすることもできる。
【００３４】
また、上記目的を達成するために、本発明は、立板の上下両面に上板及び下板が各々配置されたステンレス鋼板からなるＴ型継手であって、上板及び下板の板厚Ｔ１範囲が２＜Ｔ１≦６mmであり、立板の板厚Ｔ２範囲が前記板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、前記立板の上下両面に１枚ずつ配置された各板表面、又は前記立板の上下両面に２枚ずつ並列に突合せ配置された各板表面から立板側まで溶接された上下Ｔ型溶接継手において、不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段、又は不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から各々別々に遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながらの前記立板側まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上側の板表面又は前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の各溶け幅ｗを前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板及び下板の板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えた構造にしたことを特徴とする。
【００３５】
また、本発明は、立板の上下両面に上板及び下板が各々配置されたステンレス鋼板からなるＴ型継手であって、上板及び下板の板厚Ｔ１範囲が２＜Ｔ１≦６mmであり、立板の板厚Ｔ２範囲が前記板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、前記立板の上下両面に１枚ずつ配置された各板表面、又は前記立板の上下両面に２枚ずつ並列に突合せ配置された各板表面から立板側まで溶接された上下Ｔ型溶接継手において、溶接すべき箇所に照射するレーザビームの焦点位置を前記板表面より上側へずらした位置となるようにレーザトーチを配置し、焦点ぼかしの前記レーザビーム照射によるレーザ溶接を前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から各々別々に遂行すると同時に、レーザ溶接部分にワイヤを送給しながら前記立板側まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上側の板表面又は前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の各溶け幅ｗを前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板及び下板の板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えた構造にしたことを特徴とする。
【００３６】
特に、前記立板の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方がｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさのいずれかを有する溶け込み形状の溶接金属部が、前記フラックス入りワイヤを用いたＴＩＧアーク溶接によってＴ型継手の上下両側に１パスずつ形成され、又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接によってＴ型継手の上下両側に１パスずつ形成されているとよい。
【００３７】
また、前記立板の上下両面に溶接された上板及び下板、又は前記立板の上面のみに溶接された上側の平板は、少なくとも溶接線の部分及びその近傍部分を除外した他の部分の板面に多数の孔が予め形成されている多孔板であり、かつ、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって、前記孔及び近傍が溶損されることなく、板端面部の複数の溶接線部分又は板面部の複数の溶接線部分が立板側に各々溶接された構造になっているとすることもできる。
【００３８】
さらに、前記立板の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方がｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさのいずれかを有する溶け込み形状の前記溶接金属部をＴ型継手の上下両側又はＴ型継手の片側のいずれかに備えた構造の溶接継手が、原子力機器又は火力機器に使用される溶接構造物に組み込まれ、かつ、前記上下Ｔ型溶接継手の溶接部又は該上下Ｔ型溶接継手と並んでいる角型溶接継手の溶接部を含む溶接構造物が高温水蒸気媒体若しくは腐食性媒体と接触する環境状態に配備されているとよい。
【００３９】
すなわち、本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法では、不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段、又は不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から各々別々に遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながらの前記立板側まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上側の板表面又は前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の各溶け幅ｗを前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板及び下板の板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えることにより、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手及び平板側の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【００４０】
前記非消耗電極方式のアーク溶接は、例えば、ＴＩＧアーク溶接であり、若しくはプラズマアーク溶接であってもよく、特殊な溶接設備を新たに導入する必要がなく、既存の溶接機を使用することができる。特に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤを前記アーク溶接（ＴＩＧアーク溶接、若しくはプラズマアーク溶接）部分に送給しながら溶接することにより、前記フラックス入りワイヤの内部に含有されている複数の金属酸化物の加熱反応（例えば、溶融中の金属酸化物から酸素が解離し、その解離した酸素の多くが溶融プール内に溶解する化学反応）によって、アーク直下の溶融プール（溶融金属）の対流が深さ方向及び内向き方向に変化して溶け込み深さを促進する。溶け込み促進の結果、上板表面から立板側まで深く溶融して溶け込むと同時に、その立板の溶け幅ｗが平板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成でき、また、立板の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａも平板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成することができる。さらに、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接（ＴＩＧアーク溶接、若しくはプラズマアーク溶接）は、対流型（及び熱伝導型）の溶融形態で深く溶け込むと同時に、スパッタ（溶融金属の飛散）の発生が全くない。さらに、フラックス剤を板表面に塗布する必要もない。
【００４１】
なお、前記フラックス入りワイヤに充填されているフラックス剤は、複数の金属酸化物であり、例えば、ＴｉＯ2，Ｃｒ2Ｏ3，ＳｉＯ2等の成分からなる酸化物の粉末である。溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤは、これら成分粉末の金属酸化物を適正比率で複数混合して充填された特殊なワイヤであり、アーク溶接中に発生する前記加熱反応によって溶け込み状態を促進するため、溶け込み深さが増加する作用及び効果を有しているものである。このような溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤは、脱酸剤や塩基性造滓剤入りの従来ワイヤ（フラックス入りワイヤ）とは成分及び作用が全く異なるものであり、溶け込み深さを促進する前記金属酸化物の粉末が充填されている特殊なワイヤであり、また、耐食性にも優れたステンレス鋼からなるフラックス入りワイヤであり、既に公知の市販品を使用すればよい。
【００４２】
一方、前記二重シールド供給手段（例えば、二重シールド構造の溶接トーチ）の外側ノズルのノズル孔から数パーセントの酸化性ガス（例えば、Ｏ2やＣＯ2）と不活性ガス（例えば、ＡｒやＨｅ）との混合ガス（酸化性ガス入りのシールドガス）をアーク直下の溶融プール部分に流すと共に、溶け込み促進性の前記フラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら溶接することにより、前記酸化性ガスから解離した酸素、さらに、溶融中の前記フラックス入りワイヤから解離した酸素の両方が溶融プール内に多く溶解する。この酸素溶解によって、アーク直下の溶融プール（溶融金属）の対流が深さ方向及び内向き方向に大きく変化して溶け込みがさらに深くなる。溶け込み深さ促進の結果、上板表面から立板側まで深く溶融して溶け込むと同時に、その立板の溶け幅ｗが平板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成でき、また、立板の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａも平板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成することができる。前記酸化性ガス（Ｏ2やＣＯ2）と不活性ガス（ＡｒやＨｅ）との混合ガスは、既に公知の市販品を使用すればよい。
【００４３】
溶け込み形態や溶け幅の調整は、前記フラックス入りワイヤの送給量や前記金属酸化物の含有量又は混合比率の調整によって調整可能であり、また、前記酸化性ガスの含有量やそのガス流量の調整によっても調整可能である。さらに、溶接電流や溶接速度など溶接入熱条件の大きさによって調整可能であり、継手部材の板厚や用途に応じて所定範囲の溶け幅ｗ若しくは溶接断面積Ａを確保するように、事前に確認試験を行って調整するとよい。
【００４４】
また、本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法では、溶接すべき箇所に照射するレーザビームの焦点位置を前記板表面より上側へずらした位置となるようにレーザトーチを配置し、焦点ぼかしの前記レーザビーム照射によるレーザ溶接を前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から各々別々に遂行すると同時に、レーザ溶接部分にワイヤを送給しながら前記立板側まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上側の板表面又は前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の各溶け幅ｗを前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板及び下板の板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えることにより、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手及び平板側の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【００４５】
特に、前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接を遂行することによって、深さ方向に深く溶け込む従来のキーホール型の溶け込み形態から幅方向に溶け広がる溶け込み形態に変化させることができる。その結果、金属蒸気及びスパッタ発生が激減すると同時に、立板の溶け幅ｗが平板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成でき、また、立板側の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａも平板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成することができる。レーザビームについては、既に市販のＣＯ2レーザ又はＹＡＧレーザ又はファイバーレーザ又はディスクレーザのいずれかを使用すればよい。なお、前記レーザビームの焦点位置が上板表面となるジャストホーカス（距離Ｌ＝０）に定めた時やＴ型継手の内部側（距離Ｌ＜０）に定めた時には、深さ方向に深く溶け込む従来のキーホール型の溶け込み形態によって深い溶け込み形状になり、金属蒸気及びスパッタが多発すると共に、溶接幅方向の溶け込み幅が狭くなってしまうため、立板の溶け幅ｗを上板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成することができないので好ましくない。
【００４６】
Ｔ型継手に使用する上板及び下板（（水平方向に配置されている上下の平板））の板厚Ｔ１範囲は２＜Ｔ１≦６mmであり、好ましくは２＜Ｔ１≦５mmの範囲に抑えて設定することにより、板表面から立板側まで確実に溶融接合することができ、所定形状の健全な溶け込みを有する溶接金属部及び上下Ｔ型溶接継手を得ることができる。また、立板の板厚Ｔ２範囲を前記上板の板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）に設定することにより、溶接すべき上板側の溶接線又は下板側の溶接線と立板側との位置合わせに位置ずれが少々ある状態であっても、立板側の端面部に溶けダレがない健全な溶け込み形状を有する溶接金属部及び上下Ｔ型溶接継手を得ることができる。
【００４７】
なお、前記上板及び下板の板厚Ｔ１が２mmより薄いと、溶け過ぎによる溶接変形が増大し易い。反対に、前記上板及び下板の板厚Ｔ１が６mmより厚いと、上側又は下側の板表面から裏面貫通して立板側まで溶融し難く、また、立板の溶け幅ｗを十分な大きさに形成することも難しくなる。強制的に溶融するには、大出力の溶接装置が必要になると共に、溶け過ぎによる溶接変形が増大し易いので好ましくない。一方、立板側の板厚Ｔ２が上板及び下板の板厚Ｔ１の２倍より薄いと、例えば、溶接すべき上板側の溶接線又は下板側の溶接線と立板側との位置合わせに位置ずれがあったりする場合に、立板側の片端面部に溶けダレが発生したり、溶け込みが偏ったり歪な形状になったりし易い。反対に、立板の板厚Ｔ２が上板及び下板の板厚Ｔ１の５倍より厚いと、立板側の板厚Ｔ２に対する立板側の溶け幅ｗ及び溶接断面積Ａの比率が低下すると共に、上板及び下板の板厚Ｔ１との板厚バランスが悪化したり、素材自身の重量が増大したりするので好ましくない。
【００４８】
前記立板の上下両面に上板及び下板を２枚ずつ並列に各々突合せ配置する時には、各突合せ部にギャップＧが殆どない状態又はあっても前記板厚Ｔ１の０.２倍以下の小さいギャップＧ範囲（０≦Ｇ≦０.２×Ｔ１）に設定し、好ましくは０.１倍以下の０≦Ｇ≦０.１×Ｔ１の範囲に抑えて設定することにより、組立精度や位置決め精度が高まり、溶接品質に悪影響（例えば、不均一な溶け込み，不揃いなビード形状，アンダーカットなど）を及ぼすことがある要因の一つを取り除くことができる。そして、突合せ配置の終了後に、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接を前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から各々別々に遂行し、前記立板の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方がｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさのいずれかを有する溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えることにより、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【００４９】
また、立板の溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成することにより、所定形状の健全な溶接金属部が得られると共に、上下Ｔ型継手の溶接表面に凹みやアンダーカットのない凸形状の良好な溶接ビードを得ることができる。なお、ビード表面高さＣが１mmより小さいと、ビード境界部にアンダーカットが生じ易い。反対に、ビード表面高さＣが３mmより大き過ぎると、溶け込み深さが浅くなったり、ビード外観が悪くなったり、過剰な出っ張り部分が邪魔になったりするので好ましくない。
【００５０】
また、立板の上面に上板を１枚配置又は２枚並列に突合せ配置して溶接する時には、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって、少なくとも前記上側の板表面から裏面貫通後の立板の溶け幅ｗを前記上側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の片側に備えることにより、品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手及び上側の板厚材料強度と同等以上の溶接強度を得ることができる。
【００５１】
また、少なくとも前記立板の上下両面に上板及び下板を１枚配置又は２枚並列に突合せ配置して上下Ｔ型継手の形状を構成する第１工程と、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接の遂行によって上側の板表面から立板側まで溶接し、前記上側の板表面から裏面貫通後の立板の溶け幅ｗを前記上側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は上板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の片方に備える第２工程と、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接の遂行によって前記上側と対向する下側の板表面から立板側まで溶接し、前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の溶け幅ｗを前記下側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は下板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の溶接断面積Ａを下側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の他方に備える第３工程とを有することにより、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【００５２】
また、少なくとも前記立板の上下両面に上板及び下板を１枚配置又は２枚並列に突合せ配置して上下Ｔ型継手の形状を構成する第１工程と、前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって上側の板表面から立板側まで溶接し、前記上側の板表面から裏面貫通後の立板の溶け幅ｗを前記上側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は上板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の片方に備える第２工程と、前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって前記上側と対向する下側の板表面から立板側まで溶接し、前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の溶け幅ｗを前記下側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は下板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の溶接断面積Ａを下側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の他方に備える第３工程とを有することにより、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【００５３】
前記フラックス入りワイヤの内部に充填されているフラックス剤は、少なくともＴｉＯ2，Ｃｒ2Ｏ3及びＳｉＯ2からなる酸化物が混合された粉末剤であり、前記非消耗電極方式のアーク溶接部分又は前記焦点ぼかしのレーザビーム照射によるレーザ溶接部分に送給されるフラックス入りワイヤの溶着量が１ｇ／分以上７ｇ／分以下の範囲であり、好ましくは２ｇ／分以上５ｇ／分以下の範囲であり、かつ、前記立板の溶け幅ｗが前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成されていると共に、前記溶接金属部に含まれる酸素ガスの含有量が１００wt.ppm以上２００wt.ppm以下の範囲であることにより、品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手及び上板及び下板の材料強度と同等以上の引張強度を得ることができる。
【００５４】
なお、フラックス入りワイヤの溶着量が１ｇ／分より少ないと、フラックス入りワイヤが溶融プール内へスムーズに入らすに不規則な溶着状態になると共に酸素の溶解量が過少な状態になるため、溶接ビードが不整な形状になると同時に、溶け込み深さが浅い形状になって立板側まで溶け込まず、若しくは立板側まで溶けても溶け幅ｗが確保できなくなるので好ましくない。一方、フラックス入りワイヤの溶着量が７ｇ／分より多いと、アークエネルギー又はレーザエネルギーがワイヤの溶融に消費されると共に酸素の溶解量が過大な状態になるため、溶け込み深さが浅い形状になると同時に、溶接金属部に含まれる酸素ガスの含有量が許容基準（例えば、２００wt.ppm以下）を超えると共に、溶接金属部の靭性強度が低下するので好ましくない。したがって、溶接金属部に含まれる酸素ガスの含有量が１００wt.ppm以上２００wt.ppm以下の範囲であることにより、母材強度と同程度の溶接強度及び靭性強度を有する溶接金属部及びその上下Ｔ型溶接継手を得ることができる。
【００５５】
また、前記溶け込み促進性のフラックス入りワイヤの代わりにソリッドワイヤ若しくはストランドワイヤを使用する時には、前記フラックス入りワイヤ使用の時よりも前記酸化性ガスの濃度を倍増したシールドガスを使用又は前記酸化性ガス入りのシールドガスの流量若しくは流速を増加したシールドガスを使用して非消耗電極方式のアーク溶接を遂行することによって、酸化性ガスから解離した酸素が溶融プール内に多く溶解するので特定深さまで溶融させることができ、健全な溶け込み形状を有する溶接金属部及びその上下Ｔ型溶接継手を得ることができる。
【００５６】
さらに、前記Ｔ型継手を横向姿勢又は立向姿勢で溶接する時には、継手部材を横向姿勢又は立向姿勢に組立配置した後に、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって、一方の板表面から横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板側まで溶接し、その後に他方の板表面から横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板側まで溶接し、又は前記フラックス入りワイヤを用いた２組のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いた２組のレーザ溶接の遂行によって、時間的及び空間的に遠く離れた位置で左右両側の継手部を横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板側まで各々別々に溶接し、少なくとも前記立板の溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさを有する溶け込み形状の溶接金属部を左右Ｔ型継手の両側に備えることにより、溶接作業時間が大幅に短縮できると共に、健全な溶け込み形状を有する溶接金属部及びその上下Ｔ型溶接継手を得ることができる。
【００５７】
また、本発明の上下Ｔ型溶接継手では、不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段、又は不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から各々別々に遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながらの前記立板側まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上側の板表面又は前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の各溶け幅ｗを前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板及び下板の板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えた構造にしたことにより、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【００５８】
また、本発明の上下Ｔ型溶接継手では、溶接すべき箇所に照射するレーザビームの焦点位置を前記板表面より上側へずらした位置となるようにレーザトーチを配置し、焦点ぼかしの前記レーザビーム照射によるレーザ溶接を前記上側の板表面又は前記上側と対向する下側の板表面から各々別々に遂行すると同時に、レーザ溶接部分にワイヤを送給しながら前記立板側まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上側の板表面又は前記下側の板表面から裏面貫通後の立板の各溶け幅ｗを前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板及び下板の板裏面の貫通部分若しくは立板の溶け幅部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えた構造にしたことにより、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【００５９】
また、前記立板の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方がｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさのいずれかを有する溶け込み形状の溶接金属部が、前記フラックス入りワイヤを用いたＴＩＧアーク溶接によってＴ型継手の上下両側に１パスずつ形成され、又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接によってＴ型継手の上下両側に１パスずつ形成されていることにより、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、また、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業も削減することもできる。
【００６０】
また、前記立板の上下両面に溶接された上板及び下板、又は前記立板の上面のみに溶接された上側の平板は、少なくとも溶接線の部分及びその近傍部分を除外した他の部分の板面に多数の孔が予め形成されている多孔板であり、かつ、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって、前記孔及び近傍が溶損されることなく、板端面部の複数の溶接線部分又は板面部の複数の溶接線部分が立板側に各々溶接された構造になっていることにより、前記孔に阻害されずに所定の溶接線部分を正常に溶接でき、品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手を得ることができる。また、高温水蒸気体若しくは腐食性流体が前記孔を通過する構造の溶接構造物に組み込むことができる。
【００６１】
さらに、前記立板の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方がｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさのいずれかを有する溶け込み形状の前記溶接金属部をＴ型継手の上下両側又はＴ型継手の片側のいずれかに備えた構造の溶接継手が、原子力機器又は火力機器に使用される溶接構造物に組み込まれ、かつ、前記上下Ｔ型溶接継手の溶接部又は該上下Ｔ型溶接継手と並んでいる角型溶接継手の溶接部を含む溶接構造物が高温水蒸気媒体若しくは腐食性媒体と接触する環境状態に配備されていることにより、原子力機器又は火力機器の稼動によって蒸気媒体環境下若しくは腐食環境下で長期間適用されても、耐食性及び溶接強度が高いので確保腐食割れ等の事象を防止でき、長寿命化に寄与することができる。
【発明の効果】
【００６２】
以上述べたように、本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手並びにこれを用いた溶接構造物によれば、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手及びこれを用いた溶接構造物が得られる。また、立板の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａが確保（Ａ＞Ｂ１）されているので、上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。さらに、原子力機器又は火力機器の稼動によって蒸気媒体環境下若しくは腐食環境下で長期間適用されても、耐食性及び溶接強度が高いので腐食割れ等の事象を防止でき、長寿命化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手に係わる溶接手順及び溶け込み形状の一実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手に係わる溶接手順及び溶け込み形状の他の一実施形態を示す説明図である。
【図３】本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手に係わる溶接手順及び溶け込み形状のさらに他の実施形態を示す説明図である。
【図４】本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手に係わるレーザ溶接手順及び溶け込み形状の実施形態を示す説明図である。
【図５】本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手に係わるレーザ溶接手順及び溶け込み形状の他の実施形態を示す説明図である。
【図６】図１に示される溶接方法を適用した時の板厚別の溶接電流Ｉと立板３の溶け幅ｗ及び溶け込み深さｈの関係を示す実施例である。
【図７】図１に示した溶接方法を適用した時のＴ型継手の溶接電流Ｉと入熱量Ｑ及び上板表面からの溶け込み深さＨの関係を示す実施例である。
【図８】図１に示される溶接方法を適用した時のフラックス入りワイヤの溶着量と溶け込み深さ及び溶金部のＯガス含有量の関係を示す実施例である。
【図９】複数のＴ型継手及び溶接線を有する溶接構造物の概略を示す一実施例の斜視図である。
【図１０】従来のＴＩＧ溶接方法による開先溝付きＴ型継手の多パス溶接形状を示す比較例の断面図である。
【図１１】従来のＴＩＧ溶接方法によるギャップ付きＴ型継手の多パス溶接形状を示す他の比較例の断面図である。
【図１２】従来のＴＩＧ溶接方法によるギャップ付きＴ型継手の多パス溶接形状を示すさらに他の比較例の断面図である。
【図１３】従来のレーザ溶接方法によるＴ型継手の溶け込み形状を示す比較例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
以下、本発明の内容について、図１〜図９に示される実施形態を用いて具体的に説明する。
【００６５】
〔実施形態１〕
図１は、上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手に係わる溶接手順及び溶け込み形状の一実施形態を示す説明図である。すなわち、最初の第１工程３１では、図１の（１）に示すように、床面に対して垂直方向に沿った立板３の上下面（立板両面）に、水平方向に沿った上板及び下板１ａ，１ｂを１枚ずつ配置、又は上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを２枚ずつ並列に突合せ配置して上下Ｔ字状に構成したＴ型継手を製作する。溶接対象のＴ型継手は、例えば、原子力機器又は火力機器等に組み込まれる溶接物である。特に耐食性に優れたステンレス鋼材若しくは一般の炭素鋼材からなり、上板及び下板の板厚Ｔ１範囲は、２＜Ｔ１≦６mmである。好ましくは２＜Ｔ１≦５mmの範囲に抑えるとさらによい。また、立板３の板厚Ｔ２範囲は、前記上板及び下板の板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、立板３の上下両面に板厚Ｔ１の上板及び下板を水平方向に１枚ずつ配置又は２枚ずつ並列に突合せ配置して上下Ｔ字状に継手が構成されている。前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの突合せ部にはギャップＧがほとんどない状態、また、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂとその中間にある立板３との継手面も隙間がほとんどない状態にあり、比較的高精度に位置決め配置されている。なお、図中に記載しているＢ１は、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１方向から見た板厚断面積のことである。
【００６６】
前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ（水平方向に配置されている上下の平板）の板厚Ｔ１範囲を２＜Ｔ１≦６mmに設定することにより、好ましくは２＜Ｔ１≦５mmの範囲に抑えて設定することにより、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの表面から裏面貫通して立板３側まで確実に溶融接合することができ、品質良好な溶け込み形状の溶接金属部７ｂ，８ｂをＴ型継手の上下両側に備えた上下Ｔ型溶接継手１２を得ることができる。また、前記立板３の板厚Ｔ２範囲を前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）に設定することにより、溶接すべき上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの溶接線とその中間にある立板３の両面との位置合わせに位置ずれが少々ある状態であっても、立板３の端面部に溶けダレがない健全な溶け込み形状を有する溶接金属部７ｂ，８ｂ及び上下Ｔ型溶接継手１２を得ることができる。
【００６７】
なお、前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１が２mmより薄いと、溶け過ぎによる溶接変形が増大し易い。反対に、前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１が６mmより厚いと、上側又は下側の板表面から裏面貫通して立板３側まで溶融し難く、また、立板３の溶け幅ｗを十分な大きさに形成することも難しくなる。強制的に溶融接合するには、大出力の溶接装置が必要になると共に、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの溶け過ぎによる溶接変形が増大し易いので好ましくない。一方、前記立板３の板厚Ｔ２が上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の２倍より薄いと、例えば、溶接すべき上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの溶接線と立板３両面との位置合わせに位置ずれがあったりする場合に、立板３の片端面部に溶けダレが発生したり、溶け込みが偏ったり歪な形状になったりし易い。反対に、立板３の板厚Ｔ２が上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の５倍より厚いと、立板３の板厚Ｔ２に対する立板３の溶け幅ｗ及び溶接断面積Ａの比率が低下すると共に、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１との板厚バランスが悪化したり、素材自身の重量が増大したりするので好ましくない。
【００６８】
次の第２工程３２では、図１の（２）に示すように、ノズル９ａの内周から不活性ガス（例えば、純ＡｒガスやＨｅガス、又はＡｒとＨｅとの混合ガス）のシールドガス９ｂを流出するシールド構造の溶接トーチ１１（シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら、上板１ａ，２ａの板表面側から立板３まで溶融接合させる。特に、この溶融接合によって、少なくとも上板１ａ，２ａの板表面から裏面貫通後の立板３の溶け幅ｗを上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板１ａ，２ａの板裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板１ａ，２ａの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７ａを得るようにしている。
【００６９】
なお、立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａは、前記立板３の溶け幅ｗと溶接線長さＬとの積（Ａ＝ｗ×Ｌ）で求められる。同様に、前記板厚Ｔ１方向の板厚断面積Ｂ１は、上板１，２の板厚Ｔ１と溶接線長さＬとの積（Ｂ１＝Ｔ１×Ｌ）で求められ、前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１に形成すれば、その時の溶接断面積Ａは、前記板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成されたことになる。
【００７０】
前記非消耗電極方式のアーク溶接は、例えば、ＴＩＧアーク溶接であり、若しくはプラズマアーク溶接であり、特殊な溶接設備を新たに導入する必要がなく、既存の溶接機を使用することができる。特に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４を用いた非消耗電極方式のアーク溶接（ＴＩＧアーク溶接、若しくはプラズマアーク溶接）を遂行することにより、フラックス入りワイヤ４の内部に含有している複数の金属酸化物の加熱反応（例えば、溶融中の金属酸化物から酸素が解離し、その解離した酸素の多くが溶融プール７ａ内に溶解する化学反応）によって、アーク６直下の溶融プール７ａ（溶融金属）の対流が深さ方向及び内向き方向に変化して溶け込み深さを促進する。溶け込み促進の結果、上板１ａ，２ａの板表面から立板３まで深く溶融して溶け込み、その立板３の溶け幅ｗが上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成し、また、上板裏面の貫通部分及び立板の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａも上板１ａ，２ａの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成し、上板材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。さらに、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接（ＴＩＧアーク溶接、若しくはプラズマアーク溶接）は、対流型（及び熱伝導型）の溶融形態で深く溶け込むと同時に、スパッタ（溶融金属の飛散）の発生が全くない。さらに、フラックス剤を板表面に塗布する必要もない。
【００７１】
このような溶け込み形態や溶け幅ｗの調整は、前記溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４の送給量や前記金属酸化物の含有量又は混合比率の調整によって調整可能である。また、溶接電流や溶接速度など溶接入熱条件の大きさによって調整可能であり、継手部材の板厚や用途に応じて所定範囲の溶け幅ｗや溶接断面積Ａを確保するように、事前に確認試験を行って調整するとよい。
【００７２】
なお、前記フラックス入りワイヤに充填されているフラックス剤は、複数の金属酸化物であり、例えば、ＴｉＯ2，Ｃｒ2Ｏ3，ＳｉＯ2等の成分からなる酸化物の粉末である。溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４は、これら成分粉末の金属酸化物を適正比率で複数混合して充填された特殊なワイヤであり、アーク溶接中に発生する前記加熱反応によって溶け込み状態を促進するため、溶け込み深さが増加する作用及び効果を有しているものである。このような溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４は、脱酸剤や塩基性造滓剤入りの従来ワイヤ（フラックス入りワイヤ）とは成分及び作用が全く異なるものであり、溶け込み深さを促進する前記金属酸化物の粉末が充填されている特殊なワイヤであり、また、耐食性にも優れたステンレス鋼からなるフラックス入りワイヤであり、既に公知の市販品を使用すればよい。
【００７３】
また、非消耗性の電極５は、溶接トーチ１１の先端に設けられるタングステン電極であり、例えば、高融点材のＬａ2Ｏ3入りＷ，Ｙ2Ｏ3入りＷ，ＴｈＯ2入りＷなど、市販品の電極棒を使用すればよい。また、アーク６溶接部分及び電極５を保護するシールドガス９ｂは、ノズル９ａの内周から流出させる不活性ガスであり、例えば、純ＡｒガスやＨｅガスであり、また、Ａｒ主体の混合ガスも使用可能であり、市販品のガスを使用すればよい。
【００７４】
前記第２工程３２の溶接終了後に継手部材を裏返し反転する。その後に、次の第３工程３３に移行する。すなわち、第３工程３３では、図１の（３）に示すように、不活性ガスのシールドガス９ｂを流出するシールド構造の溶接トーチ１１（シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら、上板１ａ，２ａと対向する下板１ｂ，２ｂ（継手部材を上下反転しているので該当する下板１ｂ，２ｂは上側の位置にある）の板表面から立板３まで溶融させる。特に、この溶融接合によって、前記第２工程３２の時と同様に、下板１ｂ，２ｂの板表面から裏面貫通後の立板３の溶け幅ｗを下板１ｂ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は下板１ｂ，２ｂの板裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅部分の溶接断面積Ａを下板１ｂ，２ｂの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部８ａを得ると共に、さらに、２つの溶接金属部７ｂ，８ｂをＴ型継手の上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１２を得るようにしている。
【００７５】
このような溶接施工の構成により、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂを上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１２及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【００７６】
また、立板３の溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成することにより、所定形状の健全な溶接金属部７ａ，７ｂが得られると共に、Ｔ型継手の溶接表面に凹みやアンダーカットのない凸形状の良好な溶接ビードを得ることができる。なお、ビード表面高さＣが１mmより小さいと、ビード境界部にアンダーカットが生じ易い。反対に、ビード表面高さＣが３mmより大き過ぎると、溶け込み深さが浅くなったり、ビード外観が悪くなったり、過剰な出っ張り部分が邪魔になったりするので好ましくない。
【００７７】
前記フラックス入りワイヤ４の内部に充填されているフラックス剤は、少なくともＴｉＯ2，Ｃｒ2Ｏ3及びＳｉＯ2からなる酸化物が混合された粉末剤であり、前記非消耗電極方式のアーク６溶接部分に送給されるフラックス入りワイヤの溶着量は１ｇ／分以上７ｇ／分以下の範囲であり、好ましくは２ｇ／分以上５ｇ／分以下の範囲であり、かつ、立板３の溶け幅ｗが上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成されていると共に、溶接金属部７ｂ，８ｂに含まれる酸素ガスの含有量が１００wt.ppm以上２００wt.ppm以下の範囲であることにより、品質良好な溶接金属部７ｂ，８ｂを上下両側に有する上下Ｔ型溶接継手及び上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。
【００７８】
なお、フラックス入りワイヤ４の溶着量が１ｇ／分より少ないと、フラックス入りワイヤ４が溶融プール７ａ，８ａ内（溶融金属内）へスムーズに入らずに不規則な溶着状態になると共に酸素の溶解量が過少な状態になるため、溶接ビードが不整な形状になると同時に、溶け込み深さが浅い形状になって立板３まで溶け込まず、若しくは立板３まで溶けても溶け幅ｗが確保（ｗ＞Ｔ１）できないので好ましくない。一方、フラックス入りワイヤ４の溶着量が７ｇ／分より多いと、アークエネルギーがワイヤの溶融に消費されると共に酸素の溶解量が過大な状態になるため、溶け込み深さが浅い形状になると同時に、溶接金属部７ｂ，８ｂに含まれる酸素ガスの含有量が許容基準（例えば、２００wt.ppm以下）を超えると共に、溶接金属部７ｂ，８ｂの靭性強度が低下するので好ましくない。したがって、溶接金属部７ｂ，８ｂに含まれる酸素ガスの含有量が１００wt.ppm以上２００wt.ppm以下の範囲であることにより、母材強度と同程度の溶接強度及び靭性強度を有する溶接金属部７ｂ，８ｂ及びその上下Ｔ型溶接継手１２を得ることができる。
【００７９】
また、前記溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４は、溶接進行方向の前方からアーク６溶接部分に送給、又は溶接進行方向の後方からアーク６溶接部分に送給することができる。特に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４の先端部を溶融プールへ接触又は挿入させるように送給することにより、例えば、小電流から大電流まで広範囲の溶接電流（例えば１００Ａ〜３５０Ａ）を出力させる場合や低速送りの少量ワイヤの場合であっても、フラックス入りワイヤ４がアーク６直下の溶融プール７ａ内にスムーズに入り、大きな溶滴にならずに安定して溶融及び溶着させることができる。同時に、上板１ａ，２ａの板表面又は下板１ｂ，２ｂの板表面から立板３まで深く溶け込み、この立板３の溶け幅ｗを上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成することができると共に、品質良好な溶接金属部７ｂ，８ｂを上下両側に有する上下Ｔ型溶接継手及び上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。
【００８０】
さらに、前記Ｔ型継手を下向姿勢から横向姿勢又は立向姿勢に変更して溶接する時には、継手部材１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ，３を横向姿勢又は立向姿勢に組立配置（継手部材１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ，３を９０度左回転させた姿勢状態）した後に、前記フラックス入りワイヤ４を用いた非消耗電極方式のアーク溶接の遂行によって、一方（例えば上板１ａ，２ａ側）の板表面から横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板３まで溶接し、その後に他方（例えば下板１ｂ，２ｂ側）の板表面から横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板３まで溶接し、又は前記フラックス入りワイヤ４を用いた２組のアーク溶接の遂行によって、時間的及び空間的に遠く離れた位置で左右両側の継手部を横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板３まで各々別々に溶接し、少なくとも立板３の溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさを有する溶け込み形状の溶接金属部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂをＴ型継手の左右両側に備えることにより、溶接作業時間が大幅に短縮できると共に、健全な溶け込み形状を有する溶接金属部７ｂ，８ｂ及びその上下Ｔ型溶接継手１２を得ることができる。
【００８１】
また、図１の（２）と（３）及び（４）に示すように、本発明の上下Ｔ型溶接継手では、不活性ガスのシールドガス９ｂを流出させるシールド構造の溶接トーチ１１（シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を上板１ａ，２ａの板表面又は前記上板１ａ，２ａと対向する下板１ｂ，２ｂの板表面から各々別々に遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら立板３まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上板１ａ，２ａの板表面又は前記下板１ｂ，２ｂの板表面から裏面貫通後の立板３の各溶け幅ｗを前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂをＴ型継手の上下両側に備えた構造の上下Ｔ型溶接継手１２にすることもできる。
【００８２】
また、前記立板３の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方がｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさのいずれかを有する溶け込み形状の溶接金属部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂが、前記フラックス入りワイヤを用いた前記消耗電極方式のアーク溶接によってＴ型継手の上下両側に１パスずつ形成されているとすることもできる。
【００８３】
このような構成により、開先溝やギャップの形成作業をなくすと共に、溶接パス数を削減し、フラックス剤の塗布作業も不要にし、また、溶接中に金属蒸気及びスパッタの発生もなくすため確実に溶融接合された溶け込み及び溶け幅を有する溶接が可能となる。その結果、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７ｂ，８ｂを上下両側に有する上下Ｔ型溶接継手１２及び上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【００８４】
〔実施形態２〕
図２は、上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手に係わる溶接手順及び溶け込み形状の他の一実施形態を示す説明図である。図１との主な相違点は、立板３の上下両面に上板１ａ，２ａ及び下板２ｂ，２ｂを２枚ずつ並列に突合せ配置する時に、上板１ａ，２ａ同士の突合せ部又は下板１ｂ，２ｂ同士の突合せ部にギャップＧがあったりなかったりするＴ型継手の実施例であり、その他の部分や符号は、図１と略同じである。
【００８５】
例えば、溶接線の長い部材のＴ型継手では、ギャップＧがない状態に組み立てることが意外と難しく、上板１ａ，２ａ同士の突合せ部又は下板１ｂ，２ｂ同士の突合せ部にギャップＧがあったりなかったりする状態になり易く、また、前記上板１ａ，２ａと立板３の上面又は前記下板１ｂ，２ｂと立板３の下面との継手密着面にも僅かな隙間があったりなかったりすることがある。特に、前記ギャップＧが全体的に過大な場合や、許容値を時々超えたりするバラツキの大きなギャップＧ変化の場合には、溶接品質に悪影響（例えば、不均一な溶け込み，不揃いなビード形状，アンダーカットなど）が発生し易い。これを避けるため、本実施例では、許容可能なギャップＧ範囲を以下のように限定している。
【００８６】
すなわち、図２の（１）に示すように、最初の第１工程３１では、立板３の上下両面面に上板１ａ，２ａ及び下板１ｂ，２ｂを２枚ずつ並列に突合せ配置する時に、各突合せ部にギャップＧが殆んどない状態又はあっても上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の０.２倍以下の小さいギャップＧ範囲（０≦Ｇ≦０.２×Ｔ１）に設定している。好ましくは０.１倍以下の０≦Ｇ≦０.１×Ｔ１の範囲に抑えて設定するとさらによい。また、上板１ａ，２ａと上板３の上面又は下板１ｂ，２ｂと立板３の下面との隙間が殆どない状態又はあっても０.５mm以下に抑制するとよい。このように、ギャップＧ範囲や隙間を抑制することによって、組立精度や位置決め精度が高まり、溶接品質に悪影響を及ぼすことがある要因の一つを取り除くことができる。
【００８７】
上述したように、溶接対象のＴ型継手は、例えば、原子力機器又は火力機器等に組み込まれる溶接物である。特に耐食性に優れたステンレス鋼材若しくは一般の炭素鋼材からなり、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１範囲は、２＜Ｔ１≦６mmであり、また、立板３の板厚Ｔ２範囲は、前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、立板３の上下両面に板厚Ｔ１の上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを水平方向に２枚ずつ並列に突合せ配置して上下Ｔ字状に継手が構成されている。
【００８８】
次の第２工程３２では、図２の（２）に示すように、上記ギャップＧ有無のＴ型継手をアーク溶接する場合、ノズル９ａの内周から不活性ガス（例えば、純ＡｒガスやＨｅガス、又はＡｒとＨｅとの混合ガス）のシールドガス９ｂを流出するシールド構造の溶接トーチ１１（シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら、上板１ａ，２ａの板表面から立板３まで溶融接合させる。特に、この溶融接合によって、少なくとも上板１ａ，２ａの板表面から裏面貫通後の立板３の溶け幅ｗを上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板１ａ，２ａの板裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板１ａ，２ａの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７ａを得るようにしている。
【００８９】
前記第２工程３２の溶接終了後に継手部材を裏返し反転する。その後に、次の第３工程３３に移行する。すなわち、第３工程３３では、図２の（３）に示すように、不活性ガスのシールドガス９ｂを流出するシールド構造の溶接トーチ１１（シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら、上板１ａ，２ａと対向する下板１ｂ，２ｂ（継手部材を上下反転しているので該当する下板１ｂ，２ｂは上側の位置にある）の板表面から立板３まで溶融させる。特に、この溶融接合によって、前記第２工程３２の時と同様に、下板１ｂ，２ｂの板表面から裏面貫通後の立板３の溶け幅ｗを下板１ｂ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は下板１ｂ，２ｂの板裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅部分の溶接断面積Ａを下板１ｂ，２ｂの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部８ａを得ると共に、さらに、２つの溶接金属部７ｂ，８ｂをＴ型継手の上下両側に備えた上下Ｔ型溶接継手１２を得るようにしている。
【００９０】
このような溶接施工の構成により、前記突合せ部にギャップＧがあったりなかったりするＴ型継手であっても、ワイヤ溶着充填及び前記溶接断面積Ａの確保（Ａ＞Ｂ１）によって、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂを上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１２及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【００９１】
なお、所定形状の溶接金属部７ｂ，８ｂを上下両側に有する上下Ｔ型溶接継手１２を１パスずつの溶接によって達成することが最も好ましいが、例えば、ワイヤ溶着量の不足によって溶接ビード表面部に余盛り不足やアンダーカットが発生した時には、２パス目の溶接を追加するとよい。立板３の溶け幅ｗ及び溶接断面積Ａは、既に１パス目の溶接によって所定（ｗ＞Ｔ１，Ａ＞Ｂ１）の大きさに形成済みである。したがって、２パス目の溶接を行う時には、上板１ａ，２ａ又は下板１ｂ，２ｂの各溶接ビード表面が所定範囲（１≦Ｃ≦３mm）の高さになるように、１パス目溶接の施工条件を見直して２パス目の溶接施工条件を定め、前層溶接のビード表面部から前記フラックス入りワイヤ４送りのアーク溶接を再度遂行することによって、前記余盛り不足及びアンダーカットが解消されて、健全な余盛り高さの溶接ビード及び溶け込み形状を有する溶接金属部７ｂに改善することができる。また、２パス目の溶接では、前記フラックス入りワイヤ４の代わりにソリッドワイヤ若しくはストランドワイヤを使用して溶接することも可能であり、前記余盛り不足及びアンダーカットを解消することができる。
【００９２】
また、下板１ｂ，２ｂがないＴ型継手の場合には、第３工程３３の溶接が不要となり、第２工程のアーク溶接の遂行によって上板１ｂ，２ｂを立板３に溶接すればよい。すなわち、立板３の上面に上板１ａ，２ａを１枚配置又は２枚並列に突合せ配置して溶接する時には、図１の（２）及び図２の（２）に示したように、前記フラックス入りワイヤ４を用いた非消耗電極方式のアーク溶接の遂行によって、上板１ａ，２ａの板表面から裏面貫通後の立板３の溶け幅ｗを前記上側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを上側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７ａ，７ｂをＴ型継手の片側に備えるようにするとよい。これにより、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７ｂを有する上下Ｔ型溶接継手１２及び上側の板厚材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。
【００９３】
〔実施形態３〕
図３は、上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手に係わる溶接手順及び溶け込み形状のさらに他の実施形態を示す説明図である。図１及び図２との主な相違点は、不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールド構造の溶接トーチ１３（二重シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行するようにしたことである。Ｔ型継手の形状や溶接部分の溶け込み形状は、図１及び図２と略同じである。
【００９４】
すなわち、図３の（２）に示すように、内管と外管とが同軸状に配設された二重シールド構造の溶接トーチ１３（二重シールドガス供給手段）を使用し、外側ノズル１０ａのノズル孔から数パーセントの酸化性ガス（例えば、Ｏ2やＣＯ2）と不活性ガス（ＡｒやＨｅ）との混合ガス１０ｂ（酸化性ガス入りのシールドガス）を流出させ、同時に、内側ノズル９ａのノズル孔から不活性ガス９ｂ（ＡｒやＨｅ）のシールドガスを流出させる。この二重シールドガスの雰囲気内で、非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら、上板１ａ，２ａの板表面から立板３まで溶融接合させる。特に、この溶融接合によって、上述したように、上板１ａ，２ａの板表面から裏面貫通後の立板３の溶け幅ｗを上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板１ａ，２ａの板裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板１ａ，２ａの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７ａを得るようにしている。
【００９５】
例えば、数パーセントの酸化性ガス（例えば、Ｏ2やＣＯ2）と不活性ガス（例えば、ＡｒやＨｅ）との混合ガス１０ｂ（酸化性ガス入りのシールドガス）をアーク直下の溶融プール部分に流すと共に、前記溶け込み促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら溶接すると、前記酸化性ガスから解離した酸素、さらに、溶融中の前記フラックス入りワイヤ４から解離した酸素の両方が溶融プール内に多く溶解する。この酸素溶解によって、アーク６直下の溶融プール７ａ（溶融金属）の対流が深さ方向及び内向き方向に大きく変化して溶け込みがさらに深くなる。溶け込み深さ促進の結果、上板１ａ，２ａ表面から立板３まで深く溶融して溶け込むと同時に、その立板３の溶け幅ｗが上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成でき、また、立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａも上板１ａ，２ａの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成することができる。前記フラックス入りワイヤ４及び前記二重シールド構造の溶接トーチ１３を用いた非消耗電極方式のアーク溶接（ＴＩＧアーク溶接、若しくはプラズマアーク溶接）は、対流型（及び熱伝導型）の溶融形態で深く溶け込むと同時に、スパッタ（溶融金属の飛散）の発生が全くない。さらに、フラックス剤を板表面に塗布する必要もない。
【００９６】
なお、酸化性ガス（Ｏ2やＣＯ2）と不活性ガス（ＡｒやＨｅ）との混合ガスのシールドガス１０ｂは、既に公知の市販品を使用すればよい。また、不活性ガスのシールドガス９ｂと酸化性ガス入りのシールドガス１０ｂとを流出させる方法については、二重シールド構造の溶接トーチ１３を使用すればよい。
【００９７】
また、溶け込み形態や溶け幅の調整については、前記フラックス入りワイヤ４の送給量や前記金属酸化物の含有量又は混合比率の調整によって調整可能であり、また、前記酸化性ガスの含有量やそのガス流量の調整によっても調整可能である。さらに、溶接電流や溶接速度など溶接入熱条件の大きさによって調整可能であり、継手部材の板厚や用途に応じて所定範囲の溶け幅ｗ若しくは溶接断面積Ａを確保するように、事前に確認試験を行って調整するとよい。
【００９８】
最初の第１工程３１では、図３の（１）に示すように、床面に対して垂直方向に沿った立板３の上下面（立板両面）に、水平方向に沿った上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを１枚ずつ配置、又は上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを２枚ずつ並列に突合せ配置して上下Ｔ字状に構成したＴ型継手を製作する。上述したように、溶接対象のＴ型継手は、例えば、原子力機器又は火力機器等に組み込まれる溶接物である。特に耐食性に優れたステンレス鋼材若しくは一般の炭素鋼材からなり、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１範囲は、２＜Ｔ１≦６mmである。好ましくは２＜Ｔ１≦５mmの範囲に抑えるとさらによい。また、立板３の板厚Ｔ２範囲は、前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、立板３の上下両面に板厚Ｔ１の上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを１枚ずつ配置又は２枚ずつ並列に突合せ配置して上下Ｔ字状に継手が構成されている。前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの突合せ部にはギャップＧがほとんどない状態、また、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂとその中間にある立板３との継手面も隙間がほとんどない状態にあり、比較的高精度に位置決め配置されている。なお、図中に記載しているＢ１は、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１方向から見た板厚断面積のことである。
【００９９】
また、前記第１工程３１において、立板３の上下両面に上板１ａ，２ａ及び下板１ｂ，２ｂを２枚ずつ並列に各々突合せ配置する時には、各突合せ部にギャップＧが殆どない状態に設定し、若しくは図２の（１）に示したように、ギャップＧがあっても上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の０.２倍以下の小さいギャップＧ範囲（０≦Ｇ≦０.２×Ｔ１）に設定している。好ましくは０.１倍以下の０≦Ｇ≦０.１×Ｔ１の範囲に抑えて設定するとさらによい。また、上板１ａ，２ａと上板３の上面又は下板１ｂ，２ｂと立板３の下面との隙間が殆どない状態又はあっても０.５mm以下に抑制するとよい。このように、ギャップＧ範囲や隙間を抑制することによって、組立精度や位置決め精度が高まり、溶接品質に悪影響を及ぼすことがある要因の一つを取り除くことができる。
【０１００】
次の第２工程３２では、図３の（２）に示すように、不活性ガスのシールドガス９ｂと酸化性ガス入りのシールドガス１０ｂとを流出する二重シールド構造の溶接トーチ１３（二重シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行する。同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら上板１ａ，２ｂの板表面から立板３まで溶融させ、上述したように、立板３の溶け幅ｗを上板１ａ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時に上板１ａ，２ａのビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板１ａ，２ａ裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを上板１ａ，２ａの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７ａを得るようにしている。
【０１０１】
前記第２工程３２の溶接終了後に継手部材を裏返し反転する。その後に、次の第３工程３３に移行する。すなわち、第３工程３３では、図３の（３）に示すように、不活性ガスのシールドガス９ｂと酸化性ガス入りのシールドガス１０ｂとを流出させる二重シールド構造の溶接トーチ１３（二重シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら、上板１ａ，２ａと対向する下板１ｂ，２ｂ（継手部材を上下反転しているので該当する下板１ｂ，２ｂは上側の位置にある）の板表面から立板３まで溶融させる。特に、この溶融接合によって、前記第２工程３２の時と同様に、下板１ｂ，２ｂの板表面から裏面貫通後の立板３の溶け幅ｗを下板１ｂ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は下板１ｂ，２ｂの板裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅部分の溶接断面積Ａを下板１ｂ，２ｂの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部８ａを得ると共に、さらに、２つの溶接金属部７ｂ，８ｂをＴ型継手の上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１２を得るようにしている。
【０１０２】
このような溶接施工の構成により、ワイヤ溶着充填及び溶接断面積Ａの確保（Ａ＞Ｂ１）によって、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂを上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１２及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【０１０３】
前記フラックス入りワイヤ４の内部に充填されているフラックス剤は、上述したように、少なくともＴｉＯ2，Ｃｒ2Ｏ3及びＳｉＯ2からなる酸化物が混合された粉末剤であり、前記非消耗電極方式のアーク６溶接部分に送給されるフラックス入りワイヤの溶着量は１ｇ／分以上７ｇ／分以下の範囲であり、好ましくは２ｇ／分以上５ｇ／分以下の範囲であり、かつ、立板３の溶け幅ｗが上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成されていると共に、溶接金属部７ｂ，８ｂに含まれる酸素ガスの含有量が１００wt.ppm以上２００wt.ppm以下の範囲であることにより、品質良好な溶接金属部７ｂ，８ｂを上下両側に有する上下Ｔ型溶接継手及び上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。
【０１０４】
なお、フラックス入りワイヤ４の溶着量が１ｇ／分より少ないと、フラックス入りワイヤ４が溶融プール７ａ，８ａ内（溶融金属内）へスムーズに入らすに不規則な溶着状態になると共に酸素の溶解量が過少な状態になるため、溶接ビードが不整な形状になると同時に、溶け込み深さが浅い形状になって立板３まで溶け込まず、若しくは立板３まで溶けても溶け幅ｗが確保（ｗ＞Ｔ１）できないので好ましくない。一方、フラックス入りワイヤ４の溶着量が７ｇ／分より多いと、アークエネルギーがワイヤの溶融に消費されると共に酸素の溶解量が過大な状態になるため、溶け込み深さが浅い形状になると同時に、溶接金属部７ｂ，８ｂに含まれる酸素ガスの含有量が許容基準（例えば、２００wt.ppm以下）を超えると共に、溶接金属部７ｂ，８ｂの靭性強度が低下するので好ましくない。したがって、溶接金属部７ｂ，８ｂに含まれる酸素ガスの含有量が１００wt.ppm以上２００wt.ppm以下の範囲であることにより、母材強度と同程度の溶接強度及び靭性強度を有する溶接金属部７ｂ，８ｂ及びその上下Ｔ型溶接継手１２を得ることができる。
【０１０５】
また、上述したように、前記フラックス入りワイヤ４は、溶接進行方向の前方からアーク６溶接部分に送給、又は溶接進行方向の後方からアーク６溶接部分に送給することができる。特に、前記フラックス入りワイヤ４の先端部を溶融プールへ接触又は挿入させるように送給することにより、例えば、小電流から大電流まで広範囲の溶接電流（例えば１００Ａ〜３５０Ａ）を出力させる場合や低速送りの少量ワイヤの場合であっても、前記フラックス入りワイヤ４がアーク６直下の溶融プール７ａ内にスムーズに入り、大きな溶滴にならずに安定して溶融及び溶着させることができる。同時に、上板１ａ，２ａの板表面又は下板１ｂ，２ｂの板表面からの立板３まで深く溶け込み、その立板３の溶け幅ｗを上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを前記板厚Ｔ１部分の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成した溶け込み形状の溶接金属部７ｂ，８ｂを得ることができる。
【０１０６】
さらに、前記溶け込み促進性のフラックス入りワイヤ４の代わりにソリッドワイヤ若しくはストランドワイヤを使用する時には、前記フラックス入りワイヤ４使用の時よりも、前記酸化性ガスの濃度を倍増したシールドガス１０ｂを使用又は前記酸化性ガス入りのシールドガス１０ｂの流量若しくは流速を増加したシールドガスを使用して非消耗電極方式のアーク溶接を遂行することによって、酸化性ガスから解離した酸素が溶融プール内に多く溶解するので特定深さまで溶融させることができる。同時に、ワイヤ溶着充填及び溶接断面積Ａの確保（Ａ＞Ｂ１）によって、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂを上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１２及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。
【０１０７】
一方、下板１ｂ，２ｂがなく、上板１ａ，２ａのみがあるＴ型継手を溶接する時には、図３の（２）に示したように、前記二重シールド構造の溶接トーチ１３及びフラックス入りワイヤ４を用いた非消耗電極方式のアーク溶接の遂行によって、上板１ａ，２ａの板表面から裏面貫通後の立板３の溶け幅ｗを上側の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は立板３の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７ａ，７ｂをＴ型継手の片側に備えるようにするとよい、これにより、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７ｂを有する上下Ｔ型溶接継手１２及び上側の板厚材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。
【０１０８】
また、図３の（２）と（３）及び（４）に示すように、本発明の上下Ｔ型溶接継手では、不活性ガスのシールドガス９ｂと酸化性ガス入りのシールドガス１０ｂとを流出させる二重シールド構造の溶接トーチ１３（二重シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を上板１ａ，２ａの板表面又は前記上板１ａ，２ａと対向する下板１ｂ，２ｂの板表面から各々別々に遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら立板３まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上板１ａ，２ａの板表面又は前記下板１ｂ，２ｂの板表面から裏面貫通後の立板３の各溶け幅ｗを前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂをＴ型継手の上下両側に備えた構造の上下Ｔ型溶接継手１２にすることもできる。
【０１０９】
また、前記立板３の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方がｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさのいずれかを有する溶け込み形状の溶接金属部７ｂ，８ｂが、前記フラックス入りワイヤ４及び二重シールドガス供給手段を用いた非消耗電極方式のアーク溶接によってＴ型継手の上下両側に１パスずつ形成されているとすることもできる。
【０１１０】
このような構成により、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７ｂ，８ｂを上下両側に有する上下Ｔ型溶接継手１２及び上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。
【０１１１】
〔実施形態４〕
図４は、本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手に係わるレーザ溶接手順及び溶け込み形状の実施形態を示す説明図である。図１及び図３との主な相違点は、前記アーク溶接の代わりに、レーザトーチを用いて焦点ぼかしのレーザビーム照射によるレーザ溶接を遂行すると同時に、レーザ溶接部分にワイヤを送給しながら下側の立板まで溶融させるようにしたことである。他の部分や符号は、図１及び図３と略同じである。
【０１１２】
すなわち、図４の（２）に示すように、焦点ぼかしのレーザ溶接（第２工程３５）では、レーザビーム１８の焦点位置１９を上板１ａ，２ａの板表面より上側へずらした位置（距離Ｌ）となるようにレーザトーチ１７を配置し、前記焦点ぼかしのレーザビーム１８照射によるレーザ溶接を遂行すると同時に、レーザ溶接部分にワイヤ４４を送給しながら立板３まで溶融させ、少なくとも上板１ａ，２ａ裏面貫通後の立板３の溶け幅ｗを上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時に上板１ａ，２ａのビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は上板１ａ，２ａの裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを上板１ａ，２ａの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７７ａを得るようにしている。
【０１１３】
特に、使用するレーザビーム１８の焦点位置１９を、少なくとも前記上板１ａ，２ａの板表面より上側へずらした位置Ｌ（例えば、上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きな距離Ｌ＞Ｔ１だけ上側へ離した位置）となるようにレーザトーチ１７（例えば、レーザビーム１８を集光して加工物に照射する集光レンズ等から構成されているレーザ加工トーチ）を配置して、焦点ぼかしのレーザビーム１８を溶接すべき箇所に照射することが重要である。このような焦点ぼかしのレーザビーム１８を用いたレーザ溶接を遂行することによって、深さ方向に深く溶け込む従来のキーホール型の溶け込み形態から幅方向に溶け広がる溶け込み形態に変化させることができる。この溶け込み形態の変化によって、金属蒸気及びスパッタ発生が激減できると同時に、立板３の溶け幅ｗが上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、また、立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａも上板１ａ，２ａの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成した溶け込み形状の溶接金属部７７ａを得ることができる。レーザビーム１８については、既に市販のＣＯ2レーザ又はＹＡＧレーザ又はファイバーレーザ又はディスクレーザのいずれかを使用すればよい。
【０１１４】
なお、前記レーザビーム１８の焦点位置が板表面となるジャストホーカス（距離Ｌ＝０）に定めた時やＴ型継手の内部側（距離Ｌ＜０）に定めた時には、深さ方向に深く溶け込む従来のキーホール型の溶け込み形態によって深い溶け込み形状になり、反対に、溶接幅方向の溶け込み幅が狭くなってしまうため、立板３の溶け幅ｗを上板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成することができない。さらに、金属蒸気及びスパッタが多発するので好ましくない。
【０１１５】
レーザ溶接部分に送給するワイヤ４４は、Ｔ型継手の部材と同質系のソリッドワイヤ又はストランドワイヤを使用すればよい。また、前記溶け込み促進性のフラックス入りワイヤ４を使用することも可能である。レーザ溶接部分に流すシールドガス９ｃについては、Ａｒガス又はＮ2ガスを使用すればよい。このように、シールドガス９ｃの雰囲気中で、かつ、焦点ぼかしのレーザビーム１８照射によるレーザ溶接の遂行及びレーザ溶接部分にワイヤ４４を送給及び溶着させることによって、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７７ｂ，８８ｂ及び該溶接金属部７７ｂ，８８ｂを上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１４を得ることができる。
【０１１６】
第１工程３１では、図４の（１）に示すように、床面に対して垂直方向に沿った立板３の上下面（立板両面）に、水平方向に沿った上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを１枚ずつ配置、又は上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを２枚ずつ並列に突合せ配置して上下Ｔ字状に構成したＴ型継手を製作する。上述したように、溶接対象のＴ型継手は、原子力機器又は火力機器等に組み込まれる溶接物である。特に耐食性に優れたステンレス鋼材若しくは一般の炭素鋼材からなり、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１範囲は、２＜Ｔ１≦６mmである。好ましくは２＜Ｔ１≦５mmの範囲に抑えるとさらによい。また、立板３の板厚Ｔ２範囲は、前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、立板３の上下両面に板厚Ｔ１の上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを１枚ずつ配置又は２枚ずつ並列に突合せ配置して上下Ｔ字状に継手が構成されている。前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの突合せ部にはギャップＧがほとんどない状態、また、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂとその中間にある立板３との継手面も隙間がほとんどない状態にあり、比較的高精度に位置決め配置されている。
【０１１７】
なお、上述したように、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１が２mmより薄いと、溶け過ぎによる溶接変形が増大し易い。反対に、前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１が６mmより厚いと、立板３の溶け幅ｗを十分な大きさに形成することが難しくなる。強制的に溶融接合するには、大出力のレーザ発信装置が必要になると共に、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの溶け過ぎによる溶接変形が増大し易いので好ましくない。一方、前記立板３の板厚Ｔ２が上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の２倍より薄いと、例えば、溶接すべき上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの溶接線と立板３両面との位置合わせに位置ずれがあったりする場合に、立板３の片端面部に溶けダレが発生したり、溶け込みが偏ったり歪な形状になったりし易い。反対に、立板３の板厚Ｔ２が上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の５倍より厚いと、立板３の板厚Ｔ２に対する立板３の溶け幅ｗ及び溶接断面積Ａの比率が低下すると共に、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１との板厚バランスが悪化したり、素材自身の重量が増大したりするので好ましくない。
【０１１８】
また、上述したように、図４中に記載しているＢ１は、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１方向から見た板厚断面積のことであり、さらに、立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａは、前記立板３の溶け幅ｗと溶接線長さＬとの積（Ａ＝ｗ×Ｌ）で求められる。同様に、前記板厚Ｔ１方向の板厚断面積Ｂ１は、上板１，２の板厚Ｔ１と溶接線長さＬとの積（Ｂ１＝Ｔ１×Ｌ）で求められ、前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１に形成すれば、その時の溶接断面積Ａは、前記板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成されたことになる。
【０１１９】
次の第２工程３５では、図４の（２）に示すように、前記焦点ぼかしのレーザビーム１８照射によるレーザ溶接を遂行すると同時に、レーザ溶接部分にワイヤ４４を送給しながら上板１ａ，２ａの板表面から立板３まで溶融させ、少なくとも立板３の溶け幅ｗを上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを上板１ａ，２ａの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７７ａを得るようにしている。これにより、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７７ｂ，７７ｂを片方に備えた上下Ｔ型溶接継手１４及び上板１ａ，２ａの材料強度と同等以上の溶接強度を得ることができる。
【０１２０】
前記第２工程３５の溶接終了後に継手部材を裏返し反転する。その後に、次の第３工程３６に移行する。すなわち、第３工程３６では、図４の（３）に示すように、前記焦点ぼかしのレーザビーム１８照射によるレーザ溶接を遂行すると同時にレーザ溶接部分にワイヤ４４を送給しながら、前記上板１ａ，２ａと対向する下板１ｂ，２ｂ（継手部材を上下反転しているので該当する下板１ｂ，２ｂは上側の位置にある）の板表面から立板３まで溶融させる。特に、この溶融接合によって、前記第２工程３５の時と同様に、少なくとも前記立板３の溶け幅ｗを下板１ｂ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は下板１ｂ，２ｂの板裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅部分の溶接断面積Ａを下板１ｂ，２ｂの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部８８ａを得ると共に、さらに、２つの溶接金属部７７ｂ，８８ｂをＴ型継手の上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１４を得るようにしている。
【０１２１】
このような溶接施工の構成により、ワイヤ溶着充填及び溶接断面積Ａの確保（Ａ＞Ｂ１）によって、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７７ｂ，７７ｂ，８８ａ，８８ｂを上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１４及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減することができる。さらに、アーク溶接と比べてレーザ溶接の入熱量が少なく、変形量も減少するので歪取り作業が削減でき、生産性をさらに高めることできる。
【０１２２】
また、上述したように、立板３の溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成することにより、所定形状の健全な溶接金属部が得られると共に、Ｔ型継手の溶接表面に凹みやアンダーカットのない凸形状の良好な溶接ビードを得ることができる。なお、ビード表面高さＣが１mmより小さいと、ビード境界部にアンダーカットが生じ易い。反対に、ビード表面高さＣが３mmより大き過ぎると、溶け込み深さが浅くなったり、ビード外観が悪くなったり、過剰な出っ張り部分が邪魔になったりするので好ましくない。
【０１２３】
さらに、前記Ｔ型継手を下向姿勢から横向姿勢又は立向姿勢に変更して溶接する時には、継手部材１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ，３を横向姿勢又は立向姿勢に組立配置（継手部材１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ，３を９０度左回転させた姿勢状態）した後に、前記焦点ぼかしのレーザビーム１８を用いたレーザ溶接の遂行によって、一方（例えば、上板１ａ，２ａ側）の板表面から横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板３まで溶接し、その後に他方（例えば、下板１ｂ，２ｂ側）の板表面から横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板３まで溶接し、又は前記焦点ぼかしのレーザビーム１８を用いた２組のレーザ溶接の遂行によって、時間的及び空間的に遠く離れた位置で左右両側の継手部を横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板３まで各々別々に溶接し、少なくとも立板３の溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ又は前記溶け幅ｗ部分の溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさを有する溶け込み形状の溶接金属部７７ａ，７７ｂ，７８ａ，７８ｂをＴ型継手の左右両側に備えることにより、溶接作業時間が大幅に短縮できると共に、健全な溶け込み形状を有する溶接金属部７７ｂ，７８ｂ及びその上下Ｔ型溶接継手１４を得ることができる。
【０１２４】
また、図４の（２）と（３）及び（４）に示すように、本発明の上下Ｔ型溶接継手では、前記焦点ぼかしのレーザビーム１８を用いたレーザ溶接を上板１ａ，２ａの板表面又は前記上板１ａ，２ａと対向する下板１ｂ，２ｂの板表面から各々別々に遂行すると同時に、レーザ溶接部分にワイヤ４４を送給しながら立板３まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上板及び下板１ａ，２ａ，１ｂ，２ｂの板表面から裏面貫通後の立板３の各溶け幅ｗを前記板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ裏面側の貫通部分若しくは立板３の溶け幅ｗ部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７７ａ，７７ｂ，８８ａ，８８ｂをＴ型継手の上下両側に備えた構造の上下Ｔ型溶接継手１４にすることもできる。
【０１２５】
また、前記立板３の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方がｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさのいずれかを有する溶け込み形状の溶接金属部７７ｂ，８８ｂが、前記焦点ぼかしのレーザビーム用いたレーザ溶接によってＴ型継手の上下両側に１パスずつ形成されているとすることもできる。
【０１２６】
このような構成により、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７７ｂ，８８ｂを上下両側に有する上下Ｔ型溶接継手１４及び上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減することができる。さらに、アーク溶接と比べてレーザ溶接の入熱量が少なく、変形量も減少するので歪取り作業が削減でき、生産性をさらに高めることできる。
【０１２７】
〔実施形態５〕
図５は、本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手に係わるレーザ溶接手順及び溶け込み形状の他の実施形態を示す説明図である。図４との主な相違点は、立板３の上下両面に上板１ａ，２ａ及び下板２ｂ，２ｂを２枚ずつ並列に突合せ配置する時に、上板１ａ，２ａ同士の突合せ部又は下板１ｂ，２ｂ同士の突合せ部にギャップＧがあったりなかったりするＴ型継手の実施例であり、その他の部分や符号は、図４と略同じである。
【０１２８】
上述したように、溶接線の長い部材のＴ型継手では、ギャップＧがない状態に組み立てることが意外と難しく、上板１ａ，２ａ同士の突合せ部又は下板１ｂ，２ｂ同士の突合せ部にギャップＧがあったりなかったりする状態になり易く、また、前記上板１ａ，２ａと立板３の上面又は前記下板１ｂ，２ｂと立板３の下面との継手密着面にも僅かな隙間があったりなかったりすることがある。特に、前記ギャップＧが全体的に過大な場合や、許容値を時々超えたりするバラツキの大きなギャップＧ変化の場合には、溶接品質に悪影響（例えば、不均一な溶け込み，不揃いなビード形状，アンダーカットなど）が発生し易い。これを避けるため、本実施例では、許容可能なギャップＧ範囲を以下のように限定している。
【０１２９】
すなわち、図５の（１）に示すように、最初の第１工程３１では、立板３の上下両面面に上板１ａ，２ａ及び下板１ｂ，２ｂを２枚ずつ並列に突合せ配置する時に、各突合せ部にギャップＧが殆んどない状態又はあっても上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の０.２倍以下の小さいギャップＧ範囲（０≦Ｇ≦０.２×Ｔ１）に設定している。好ましくは０.１倍以下の０≦Ｇ≦０.１×Ｔ１の範囲に抑えて設定するとさらによい。また、上板１ａ，２ａと上板３の上面又は下板１ｂ，２ｂと立板３の下面との隙間が殆どない状態又はあっても０.５mm以下に抑制するとよい。このように、ギャップＧ範囲や隙間を抑制することによって、組立精度や位置決め精度が高まり、溶接品質に悪影響を及ぼすことがある要因の一つを取り除くことができる。また、上述したように、溶接対象のＴ型継手は、例えば、原子力機器又は火力機器等に組み込まれる溶接物である。特に耐食性に優れたステンレス鋼材若しくは一般の炭素鋼材からなり、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１範囲は、２＜Ｔ１≦６mmであり、また、立板３の板厚Ｔ２範囲は、前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、立板３の上下両面に板厚Ｔ１の上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを水平方向に２枚ずつ並列に突合せ配置して上下Ｔ字状に継手が構成されている。
【０１３０】
次の第２工程３５では、図５の（２）に示すように、前記焦点ぼかしのレーザビーム１８照射によるレーザ溶接を遂行すると同時に、レーザ溶接部分にワイヤ４４を送給しながら上板１ａ，２ａの板表面から立板３まで溶融させ、少なくとも立板３の溶け幅ｗを上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時に上板１ａ，２ａのビード表面高さＣを上板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は前記立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを上板１ａ，２ａの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７７ａを得ると共に、さらに、溶接金属部７７ａ，７７ｂをＴ型継手の片方に備えた上下Ｔ型溶接継手１４を得るようにしている。
【０１３１】
前記第２工程３５の溶接終了後に継手部材を裏返し反転する。その後に、次の第３工程３６に移行する。すなわち、第３工程３６では、図５の（３）に示すように、前記焦点ぼかしのレーザビーム１８照射によるレーザ溶接を遂行すると同時にレーザ溶接部分にワイヤ４４を送給しながら、前記上板１ａ，２ａと対向する下板１ｂ，２ｂ（継手部材を上下反転しているので該当する下板１ｂ，２ｂは上側の位置にある）の板表面から立板３側まで溶融させる。特に、この溶融接合によって、前記第２工程３５の時と同様に、少なくとも前記立板３の溶け幅ｗを下板１ｂ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は下板１ｂ，２ｂの板裏面の貫通部分若しくは立板３の溶け幅部分の溶接断面積Ａを下板１ｂ，２ｂの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部８８ａを得ると共に、さらに、２つの溶接金属部７７ｂ，８８ｂをＴ型継手の上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１４を得るようにしている。
【０１３２】
このような溶接施工の構成により、ワイヤ溶着充填及び溶接断面積Ａの確保（Ａ＞Ｂ１）によって、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７７ａ，７７ｂ，８８ａ，８８ｂを上下に備えた上下Ｔ型溶接継手１４及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減することができる。さらに、アーク溶接と比べてレーザ溶接の入熱量が少なく、変形量も減少するので歪取り作業が削減でき、生産性をさらに高めることできる。
【０１３３】
なお、所定形状の溶接金属部７７ｂ，８８ｂを上下両側に有する上下Ｔ型溶接継手１４を１パスずつの溶接によって達成することが最も好ましいが、例えば、ワイヤ溶着量の不足によって溶接ビード表面部に余盛り不足やアンダーカットが発生した時には、２パス目の溶接を追加するとよい。立板３の溶け幅ｗ及び溶接断面積Ａは、既に１パス目の溶接によって所定（ｗ＞Ｔ１，Ａ＞Ｂ１）の大きさに形成済みである。したがって、２パス目の溶接を行う時には、上板１ａ，２ａ又は下板１ｂ，２ｂの各溶接ビード表面が所定範囲（１≦Ｃ≦３mm）の高さになるように、１パス目溶接の施工条件を見直して２パス目の溶接施工条件を定め、前層溶接のビード表面部から前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接を再度遂行することによって、前記余盛り不足及びアンダーカットが解消されて、健全な余盛り高さの溶接ビード及び溶け込み形状を有する溶接金属部７ｂに改善することができる。
【０１３４】
また、下板１ｂ，２ｂがないＴ型継手の場合には、前記第３工程３６のレーザ溶接が不要となり、第２工程３５のレーザ溶接の遂行によって上板１ｂ，２ｂを立板３に溶接すればよい。すなわち、図４の（２）及び図５の（２）に示したように、前記焦点ぼかしのレーザビーム１８を用いたレーザ溶接の遂行によって、上板１ａ，２ａの板表面から裏面貫通後の立板３の溶け幅ｗを前記上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は立板３側の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを上側の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７ａ，７ｂをＴ型継手の片側に備えるようにするとよい。これにより、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７７ｂを有する上下Ｔ型溶接継手１４及び上側の板厚材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。
【０１３５】
また、図５の（２）と（３）及び（４）に示すように、本発明の上下Ｔ型溶接継手では、前記焦点ぼかしのレーザビーム１８を用いたレーザ溶接を上板１ａ，２ａの板表面又は前記上板１ａ，２ａと対向する下板１ｂ，２ｂの板表面から各々別々に遂行すると同時に、レーザ溶接部分にワイヤ４４を送給しながら立板３まで各々別々に溶融させ、少なくとも前記上板及び下板１ａ，２ａ，１ｂ，２ｂの板表面から裏面貫通後の立板３の各溶け幅ｗを前記板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成、又は前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ１の大きさに形成すると同時にビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成、又は前記上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ裏面側の貫通部分若しくは立板３の溶け幅ｗ部分の各溶接断面積Ａを上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成、若しくは前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ１及びＡ＞Ｂ１の大きさに形成した溶け込み形状の溶接金属部７７ａ，７７ｂ，８８ａ，８８ｂをＴ型継手の上下両側に備えた構造の上下Ｔ型溶接継手１４にすることもできる。
【０１３６】
このような構成により、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７７ｂ，８８ｂを上下両側に有する上下Ｔ型溶接継手１４及び上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚Ｔ１の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減することができる。さらに、アーク溶接と比べてレーザ溶接の入熱量が少なく、変形量も減少するので歪取り作業が削減でき、生産性をさらに高めることできる。
【０１３７】
〔実施形態６〕
図６は、図１に示される溶接方法を適用した時の板厚別の溶接電流Ｉと立板３の溶け幅ｗ及び溶け込み深さｈの関係を示す実施例である。図６中の上部側には、溶接電流を変化させて溶接した上板側の板厚別の代表的な断面写真を開示している。なお、図６中の枠内の説明では、溶け込み深さｈを「溶け深さｈ」と簡略化して記載する。上側の板厚Ｔ１が３，４，６mmからなる３種類（Ｔ１＝３，４，６）の上板１を用意し、立板３の板厚Ｔ２が１２mmで一定（Ｔ２＝１２）とし、何れもステンレス鋼材（ＳＵＳ３０４Ｌ）を使用した。また、溶接速度（毎分当たりの溶接ビードの長さ）を一定（６５mm／分）、フラックス入りワイヤ４の送給量を一定（２ｇ／分）にして、上板の板厚別に溶接電流Ｉを変化させて溶接した。
【０１３８】
図６から明らかなように、立板３の溶け幅ｗ及び溶け込み深さｈは、溶接電流Ｉの増加に伴って増加し、立板３の溶け込み深さｈが１mm以上の形成領域では、溶け幅ｗが何れも上板の板厚Ｔ１以上の大きさに形成された。例えば、立板３の溶け幅ｗが上板厚Ｔ１以上に形成される溶接電流Ｉは、上側の板厚がＴ１＝３mmの場合で約１５５Ａ以上、Ｔ１＝４mmの場合で約１９５Ａ以上、Ｔ１＝６mmの場合で約２７５Ａであった。また、図６中に示された板厚別の断面写真は、立板３の溶け込み深さｈが約１.２〜１.７mmある部分の溶け込み形状であり、何れの断面も溶け幅ｗが上側の板厚Ｔ１を上回る大きさに形成された結果になっている。
【０１３９】
このように、本実施例では、各種板厚に対応した適正な溶接電流等の溶接条件を設定して非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に前記フラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら、上板１ａ，２ａの板表面から立板３側まで溶融させることにより、上側の板厚Ｔ１以上の溶け幅ｗが立板３に形成され、上板１ａ，２ａと立板３とを確実に溶融接合した溶接金属部７ｂ、及び上板１の板厚断面積と同等以上の溶接断面積Ａを確保することができた。また、このような大きさの溶接金属部７ｂを備えた上下Ｔ型溶接継手を製造できることも確認できた。なお、ここでは、片方の上下Ｔ型溶接継手の溶け込み形状及びその溶接断面写真を記載したが、図１の（２）〜（４）に示したように、Ｔ型継手の両側溶接を遂行することによって、上述した溶け込み形状及び大きさの溶接金属部７ｂ，８ｂを上下両側に備えた上下Ｔ型溶接継手１２を得ることができる。
【０１４０】
〔実施形態７〕
図７は、図１に示される溶接方法を適用した時のＴ型継手の溶接電流Ｉと入熱量Ｑ及び上板表面からの溶け込み深さＨの関係を示す実施例である。なお、図７中の枠内の説明では、上板表面からの溶け込み深さＨを「溶け込み深さＨ」、立板の溶け込み深さｈを「溶け深さｈ」と簡略化して記載する。上側の板厚Ｔ１が３，４，６mmからなる３種類（Ｔ１＝３，４，６mm）の上板１ａを用意し、立板３の板厚Ｔ２が１２mmで一定（Ｔ２＝１２）とし、何れもステンレス鋼材（ＳＵＳ３０４Ｌ）を使用した。また、溶接速度（毎分当たりの溶接ビードの長さ）を一定（６５mm／分）、フラックス入りワイヤの送給量を一定（２ｇ／分）にして、上板１ａの板厚別に溶接電流Ｉを変化させて溶接した。溶接の入熱量Ｑ（ｋＪ／ｃｍ）は、溶接電流Ｉ（Ａ）とアーク電圧Ｖａ（Ｖ）及び溶接速度Ｖ（mm／分）の関係より算出した。また、上板表面からの溶け込み深さＨは、上側の板厚Ｔ１と下側の立板３の溶け深さｈとを加算した値（Ｈ＝Ｔ１＋ｈ）となる。
【０１４１】
図７から明らかなように、上板表面からの溶け込み深さＨは、溶接速度が一定（６５mm／分）の場合、何れの板厚（Ｔ１＝３，４，６mm）も溶接電流Ｉの大きさにほぼ比例増加している。また、溶接の入熱量Ｑも同様に、溶接電流Ｉの大きさに比例して増加している。立板３の溶け幅ｗについては、図６に示した大きさの値になっている。したがって、立板３の溶け幅ｗを上板１ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成させるように、各種板厚に対応した適正な溶接電流Ｉや入熱量Ｑ等の溶接条件を設定してアーク溶接を遂行すると同時に、溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら、上側の板表面から立板３まで溶融させるとよい。このように溶接することにより、上板１ａと立板３とを確実に溶融接合した溶接金属部７ｂ及び上板１ａの板厚断面積Ｂ１より大きい（Ａ＞Ｂ１）形状の溶接断面積Ａを得ることができた。なお、ここでは、片方の上下Ｔ型溶接継手における溶接電流Ｉと入熱量Ｑ及び板表面からの溶け込み深さＨの関係を記載したが、図１の（２）〜（４）に示したように、Ｔ型継手の両側溶接を遂行することによって、上述した溶け込み形状及び大きさの溶接金属部７ｂ，８ｂを上下両側に備えた上下Ｔ型溶接継手１２を得ることができ、また、上板及び下板１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの板厚断面積Ｂ１より大きい（Ａ＞Ｂ１）形状の溶接断面積Ａを得ることができる。
【０１４２】
〔実施形態８〕
図８は、図１に示される溶接方法を適用した時のフラックス入りワイヤの溶着量と溶け込み深さ及び溶金部のＯガス含有量の関係を示す実施例である。ステンレス鋼材（材質ＳＵＳ３０４Ｌ，板厚９.７mmの平板）を使用し、溶接速度を一定（６５mm／分）、溶接電流を２００〜２６０Ａの範囲内で変化、溶け込み促進性のフラックス入りワイヤ４の送給量（０〜８.６ｇ／分）を変化させて溶接した。所定量の溶接金属部（溶金部）を採取し、溶解赤外線吸収法によって溶金部のＯガス含有量を分析測定した結果である。図８中には、使用板厚の１／２以上の溶け込み深さが確保されている領域のフラックス入りワイヤ４の溶着量範囲とＯガス含有量の最小値を記載している。
【０１４３】
図８から明らかなように、フラックス入りワイヤの溶着量が０ｇ／分（ワイヤなし）の時には、溶金部のＯガス含有量が１７wt.ppmで少なく、母材部の値と比べて約半分の値であり、また、溶け込み深さが３mm以下で浅く、特定の溶け込み（例えば、板厚が４〜５mmの上板Ｔ１を貫通溶融し得る溶け込み深さ）に到達しておらず、溶け不足に至っている。フラックス入りワイヤの溶着量が０.８〜６.８ｇ／分の範囲内では、溶け込み深さが５.６〜７mmに深くなっており、特定の溶け込み深さに到達している。この時のＯガス含有量は、少しばらついているが、１００〜２５０wt.ppmの範囲である。フラックス入りワイヤの溶着量が前記範囲より多い時（例えば、８.６ｇ／分）には、溶け込み深さが３.４mmまで減少して特定深さに到達しておらず、溶け不足に至っている。Ｔ型継手の溶接では、上板１ａ，２ａの板表面から立板３まで溶融させる必要があると共に、立板３の溶け幅ｗを上板１ａ，２ａの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成することが最も重要である。したがって、立板３の溶け幅ｗ（上板と立板との接合面部）がｗ＞Ｔ１の大きさになるフラックス入りワイヤの溶着量は、図８に示したように、０.８〜６.８ｇ／分の範囲内であり、小数点以下を四捨五入して１ｇ／分以上７ｇ／以下を適正範囲とした。また、上記溶け込み深さを有する溶金部に含有されたＯガス含有量は、１００〜２５０wt.ppmの範囲であるが、２００wt.ppmを超えると、溶金部の靭性強度が低下して好ましくないので切り捨てて、１００wt.ppm以上２００wt.ppm以下の範囲に限定した。なお、立板３の溶け幅ｗの調整については、前記フラックス入りワイヤの溶着量の他に、溶接電流Ｉや溶接速度など溶接入熱条件の大きさによって調整可能であり、継手部材の板厚や用途に応じて所定範囲の溶け幅ｗ若しくは溶接断面積Ａを確保するように、事前に確認試験を行って調整するとよい。
【０１４４】
図１〜図５に示したように、Ｔ型継手の上板及び下板１ａ，２ａ，１ｂ，２ｂの板厚Ｔ１範囲（２＜Ｔ１≦６mm）対応した溶接電流でアーク溶接を遂行又は前記焦点ぼかしのレーザビーム照射によるレーザ溶接を遂行すると同時に、前記アーク溶接部分又は前記レーザ溶接部分に送給するフラックス入りワイヤの溶着量が１ｇ／分以上７ｇ／分以下の範囲であり、好ましくは２ｇ／分以上５ｇ／分以下の範囲であり、かつ、立板３の溶け幅ｗが前記上板及び下板１ａ，２ａ，１ｂ，２ｂの板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成されていると共に、前記溶接金属部に含まれる酸素ガスの含有量が１００wt.ppm以上２００wt.ppm以下の範囲であることにより、品質良好な溶接金属部７ｂ，７７ｂ，８ｂ，８８ｂ、を上下両側に備えた上下Ｔ型溶接継手及び上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。
【０１４５】
〔実施形態９〕
図９は、複数のＴ型継手及び溶接線を有する溶接構造物の概略を示す一実施例の斜視図である。図９中の下段には、Ｔ型継手の溶接部の断面Ａ，角継手の溶接部の断面Ｂを記載してある。床面に対して垂直方向に沿った複数の立板３の上下両面に上下両側から水平方向に沿った複数の上板１ａ，２ａ及び下板１ｂ，２ｂを各々配置して上下Ｔ字状に構成されたＴ型継手の溶接構造物２８である。この溶接構造物２８は、例えば、原子力機器又は火力機器に組み込まれ、しかも、上下Ｔ型溶接継手の溶接部を含む大部分が高温水蒸気媒体若しくは腐食性媒体と接触する環境状態に配備されることになるものである。複数の立板３の上下両面に配置されている複数の上板１ａ，１ｂ及び下板２ａ，２ｂは、溶接線１５，１６の部分及びその近傍部分を除外した他の部分の板面に多数の孔が予め形成されている多孔板であり、太い黒線部分が溶接線１５，１６である。溶接構造物２８の材質は、耐食性に優れたステンレス鋼であり、高温水蒸気体若しくは腐食性流体が主に前記孔を通過する構造になっている。図９中に記載の溶接線１５がＴ型継手の溶接部、また、左右両端部にある溶接線１６が角継手の溶接部である。立板３の上下両面に各々配置されている上板１ａ，２ａ及び下板１ｂ，２ｂの板厚Ｔ１範囲は、上述したように、２＜Ｔ１≦６mmである。
【０１４６】
Ｔ型継手の溶接部（溶接線１５，断面Ａ）は、図１〜図５に示した溶接方法を適用して立板３まで各々溶接されているものでおり、また、角継手の溶接部（溶接線１６，断面Ｂ）においては、前記溶接方法を応用して立板３の溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさになるように角型溶接されている。すなわち、溶け込み促進性のフラックス入りワイヤ４を用いた前記非消耗電極方式のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって、立板３の各溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさ、又は前記溶け幅ｗ部分の溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ１の大きさに形成された溶け込み形状の溶接金属部７ｂ，８ｂをＴ型継手の上下両側又は角型継手の上下両側に各々備えた構造の溶接構造物２８である。
【０１４７】
このような溶接施工の構成により、上述したように、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７ｂ，７７ｂ，８ｂ，８８ｂを上下両側に備えた上下Ｔ型溶接継手１２，１４又は角型溶接継手及びこれを用いた溶接構造物２８が得られ、また、立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａが確保（Ａ＞Ｂ１）されているので、上板及び下板の板厚材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。さらに、この溶接構造物２８は、原子力機器又は火力機器に組み込まれ、上下Ｔ型溶接継手１２，１４の溶接金属部７ｂ，７７ｂ，８ｂ，８８ｂ，１５又は該上下Ｔ型溶接継手１２，１４と並んでいる角型溶接継手の溶接部１６、断面Ｂを含む溶接構造物２８が高温水蒸気媒体若しくは腐食性媒体と接触する環境状態に配備されるため、原子力機器又は火力機器の稼動によって蒸気媒体環境下若しくは腐食環境下で長期間適用されても、耐食性及び溶接強度が高いので腐食割れ等の事象を防止でき、長寿命化に寄与することができる。
【０１４８】
以上述べたように、本発明の上下Ｔ型継手の溶接方法及びその上下Ｔ型溶接継手１２，１４並びにこれを用いた溶接構造物２８によれば、溶け不足やアンダーカット及びポロシティ等の溶接欠陥のない品質良好な溶接金属部７ｂ，７７ｂ，８ｂ，８８ｂを有する上下Ｔ型溶接継手１２，１４及びこれを用いた溶接構造物２８が得られ、また、立板３の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａが確保（Ａ＞Ｂ１）されているので、上板及び下板の材料強度と同等以上の溶接強度（例えば引張強度）を得ることができる。また、従来の多パス溶接やフラックス塗布方式の溶接施工と比べて作業工数が大幅に削減でき、同時に、多パス溶接で生じていた大きな変形と比べて変形量が大幅に減少するので歪取り作業が削減でき、生産性向上及びコスト低減が可能となる。さらに、原子力機器又は火力機器の稼動によって蒸気媒体環境下若しくは腐食環境下で長期間適用されても、耐食性及び溶接強度が高いので腐食割れ等の事象を防止でき、長寿命化に寄与することができる。
【０１４９】
〔比較例〕
図１０は、従来のＴＩＧ溶接方法による開先溝付きＴ型継手の多パス溶接形状を示す比較例の断面図である。また、図１１は、従来のＴＩＧ溶接方法による他のギャップ付きＴ型継手の多パス溶接形状を示す他の比較例の断面図である。さらに、図１２は、従来のＴＩＧ溶接方法による他のギャップ付きＴ型継手の多パス溶接形状を示すさらに他の比較例の断面図である。
【０１５０】
すなわち、従来のＴＩＧ溶接方法では、溶け込みが浅いため、図１０の（１）に示すように、上板１及び立板３を溶け易くするために、上板１表面部に開先溝２０を形成して薄肉化している。そして、図１０の（２）に示すように、最初に、開先溝２０の薄肉部を溶接して立板３まで溶け込ませて初層溶接部２２を形成している。その後に、上板１上部まで複数の積層溶接部２３を順次積層する多パス溶接を遂行している。また、比較例に係わる他の方法として、図１１の（１）及び（２）に示すように、上板１，２を２枚並列に配置した継ぎ目部分に大きなギャップ２１（隙間Ｇ）を設け、この継手ギャップ２１の底部及び立板３側の空間部を溶接して立板３まで溶け込ませて初層溶接部２２を形成した後に、開先上部まで複数の積層溶接部２３を順次積層する多パス溶接を遂行している。また、比較例に係わるさらに他の方法として、図１２の（１）及び（２）に示すように、上板１，２を２枚並列に配置した継ぎ部に大きな継手ギャップ２１を設け、立板３と左右両側の上板１とを各々隅肉溶接２４した後に、残り継ぎ部の中央部分を肉盛りする溶接２５を遂行している。
【０１５１】
このため、図１０，図１１及び図１２に示した従来のＴＩＧ溶接方法では、工数増加の多パス溶接が必要であり、また、溶接変形も増加する結果に成り易いという問題がある。
【０１５２】
図１３は、従来のレーザ溶接方法によるＴ型継手の溶け込み形状を示す比較例の断面図である。すなわち、従来のレーザ溶接方法では、キーホール型の深い溶け込み及び幅の狭い溶接であるため、図１３の（２）に示すように、レーザ溶接部２６のビード幅及び上板１貫通後の立板３の溶け幅ｗが狭いので、溶接強度に相関関係のある溶接断面積が小さい。また、レーザ溶接中に金属蒸気及びスパッタが多発し易い。累計の溶接断面積を大きくするためには、例えば、レーザビームを複数箇所に照射して複数のレーザ溶接部２６を形成して、各々狭い溶け幅ｗを複数加えて広げるようにしていた。
【符号の説明】
【０１５３】
１ａ，２ａ Ｔ型継手の上板
１ｂ，２ｂ Ｔ型継手の下板
３ Ｔ型継手の立板
４ フラックス入りワイヤ
５ 非消耗性電極
６ アーク
７ａ，７７ａ，８ａ，８８ａ 溶融金属（溶融プール）
７ｂ，７７ｂ，８ｂ，８８ｂ 溶接金属部
９ａ 内側ノズル
９ｂ 不活性ガス
９ｃ シールドガス
１０ａ 外側ノズル
１０ｂ 酸化性ガス入り混合ガス
１１ 溶接トーチ
１２，１４ 溶接後の上下Ｔ型溶接継手
１３ 二重シールド構造の溶接トーチ
１５ Ｔ型継手の溶接線（溶接部）
１６ 角型継手の溶接線（溶接部）
１７ レーザトーチ
１８ レーザビーム
１９ 焦点位置
２０ 開先溝
２１ 継手ギャップ
２２ 初層溶接部
２３ 積層溶接部
２４，２５ 隅肉溶接部
２６ レーザ溶接部
２８ 溶接構造物
４４ ワイヤ
Ｔ１ 上下板の板厚
Ｔ２ 立板の板厚
ｗ 立板の溶け幅
Ｃ ビード表面高さ
ｈ 立板の溶け深さ
Ａ 溶け幅ｗ部分の溶接断面積
Ｂ１ 上下板の板厚断面積
Ｌ 焦点ずれ高さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立板の上下両面に、１枚もしくは突合せ配置された２枚の上板及び下板が配置されたステンレス鋼板からなり、上板及び下板の表面から立板側まで、ワイヤを送給しながら、非消耗電極方式のアーク溶接またはレーザビームの焦点位置を板表面より上側へずらした焦点ぼかしのレーザビーム照射によるレーザ溶接を行う上下Ｔ型継手の溶接方法において、
上板または下板の板厚Ｔ１の範囲が２＜Ｔ１≦６mmであり、
立板の板厚Ｔ２の範囲が前記板厚Ｔ１の２〜５倍（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、
前記上板又は前記下板の貫通後の立板の溶け幅ｗが、前記板厚Ｔ１より大きい（ｗ＞Ｔ１）ことを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法。
【請求項２】
立板の上下両面に、１枚もしくは突合せ配置された２枚の上板及び下板が配置されたステンレス鋼板からなり、上板及び下板の表面から立板側まで、ワイヤをアーク溶接部分に送給しながら非消耗電極方式のアーク溶接を行う上下Ｔ型継手の溶接方法において、
上板または下板の板厚Ｔ１の範囲が２＜Ｔ１≦６mmであり、
立板の板厚Ｔ２の範囲が前記板厚Ｔ１の２〜５倍（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、
前記上板及び下板に形成された板裏面の貫通部分若しくは立板溶け幅部分の溶接断面積Ａが、上板または下板の板厚断面積Ｂ１より大きい（Ａ＞Ｂ１）ことを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法。
【請求項３】
請求項１に記載された上下Ｔ型継手の溶接方法であって、
前記上板及び下板の少なくともいずれかに形成されたビードの表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成することを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載された上下Ｔ型継手の溶接方法であって、
前記アーク溶接を、不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段、又は不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いたシールドガス下で行うことを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載された上下Ｔ型継手の溶接方法であって、
前記ワイヤとして、溶け込み深さ促進性のフラックス剤を含むフラックス入りワイヤを使用することを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法。
【請求項６】
請求項５に記載された上下Ｔ型継手の溶接方法において、
前記フラックス入りワイヤに充填されているフラックス剤は、少なくともＴｉＯ2，Ｃｒ2Ｏ3及びＳｉＯ2からなる酸化物が混合された粉末剤であり、
送給されるフラックス入りワイヤの溶着量が１ｇ／分以上７ｇ／分以下の範囲であり、
前記立板の溶け幅ｗを前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成されていると共に、
前記溶接金属部に含まれる酸素ガスの含有量が１００wt.ppm以上２００wt.ppm以下の範囲であることを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれかに記載された上下Ｔ型継手の溶接方法であって、
前記ワイヤとして、ソリッドワイヤ若しくはストランドワイヤを使用することを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の上下Ｔ型継手の溶接方法において、
前記立板の上下両面に、ギャップＧなしで、もしくはギャップＧを前記板厚Ｔ１の０.２倍以下（０≦Ｇ≦０.２×Ｔ１）として上板及び下板を２枚ずつ突合せ配置することを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法。
【請求項９】
立板の上下両面に上板及び下板を１枚配置又は２枚並列に突合せ配置して上下Ｔ型継手の形状を構成する第１工程と、
前記上板の表面から立板側までを前記請求項１又は２の溶接方法により溶接する第２工程と、
前記上板と対向する前記下板の表面から立板側までを前記請求項１又は２の溶接方法により溶接する第３工程と、を有することを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれかに記載の上下Ｔ型継手の溶接方法において、
前記Ｔ型継手を横向姿勢又は立向姿勢で溶接する時には、継手部材を横向姿勢又は立向姿勢に組立配置した後に、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって、一方の板表面から横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板側まで溶接し、その後に前記板表面と対向する他方の板表面から横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板側まで溶接し、
又は前記フラックス入りワイヤを用いた２組のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いた２組のレーザ溶接の遂行によって、時間的及び空間的に遠く離れた位置で左右両側の継手部を横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板側まで各々別々に溶接し、
少なくとも前記立板の溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさを有する溶け込み形状の溶接金属部を左右Ｔ型継手の両側に備えることを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法。
【請求項１１】
立板の上下両面に、１枚もしくは突合せ配置された２枚の上板及び下板が配置されたステンレス鋼板からなり、ワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接またはレーザビームの焦点位置を板表面より上側へずらした焦点ぼかしのレーザビーム照射によるレーザ溶接で、上板及び下板の板表面から立板までを溶接された溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手であって、
上板及び下板の板厚Ｔ１範囲が２＜Ｔ１≦６mmであり、
立板の板厚Ｔ２範囲が前記板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、
前記上板又は前記下板の貫通後の立板の溶け幅ｗが前記板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）、
または上板及び下板の板裏面の貫通部分若しくは立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａが上板及び下板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成された溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えたことを特徴とする上下Ｔ型溶接継手。
【請求項１２】
請求項１１に記載の上下Ｔ型溶接継手において、
不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段、又は不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いてアーク溶接またはレーザ溶接されたことを特徴とする上下Ｔ型溶接継手。
【請求項１３】
請求項１１に記載の上下Ｔ型溶接継手において、
前記ワイヤは、溶け込み深さ促進性のフラックス剤を含むフラックス入りワイヤであることを特徴とする上下Ｔ型溶接継手。
【請求項１４】
請求項１１に記載の上下Ｔ型溶接継手において、
ビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成したことを特徴とする上下Ｔ型溶接継手。
【請求項１５】
請求項１１に記載の上下Ｔ型溶接継手において、
前記溶接金属部がＴ型継手の上下両側に１パスずつ形成されていることを特徴とする上下Ｔ型溶接継手。
【請求項１６】
請求項１１に記載の上下Ｔ型溶接継手において、
上板及び下板の少なくともいずれか一方は、溶接金属部以外の範囲に予め形成された複数の孔を有する多孔板であることを特徴とする上下Ｔ型溶接継手。
【請求項１７】
原子力機器又は火力機器に使用され、高温水蒸気媒体若しくは腐食性媒体と接触する環境状態に配備されている溶接構造物であって、前記溶接構造物は、少なくとも一部に請求項１１ないし１６のいずれかに記載の上下Ｔ型溶接継手を有することを特徴とする溶接構造物。
【請求項１】
立板の上下両面に、１枚もしくは突合せ配置された２枚の上板及び下板が配置されたステンレス鋼板からなり、上板及び下板の表面から立板側まで、ワイヤを送給しながら、非消耗電極方式のアーク溶接またはレーザビームの焦点位置を板表面より上側へずらした焦点ぼかしのレーザビーム照射によるレーザ溶接を行う上下Ｔ型継手の溶接方法において、
上板または下板の板厚Ｔ１の範囲が２＜Ｔ１≦６mmであり、
立板の板厚Ｔ２の範囲が前記板厚Ｔ１の２〜５倍（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、
前記上板又は前記下板の貫通後の立板の溶け幅ｗが、前記板厚Ｔ１より大きい（ｗ＞Ｔ１）ことを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法。
【請求項２】
立板の上下両面に、１枚もしくは突合せ配置された２枚の上板及び下板が配置されたステンレス鋼板からなり、上板及び下板の表面から立板側まで、ワイヤをアーク溶接部分に送給しながら非消耗電極方式のアーク溶接を行う上下Ｔ型継手の溶接方法において、
上板または下板の板厚Ｔ１の範囲が２＜Ｔ１≦６mmであり、
立板の板厚Ｔ２の範囲が前記板厚Ｔ１の２〜５倍（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、
前記上板及び下板に形成された板裏面の貫通部分若しくは立板溶け幅部分の溶接断面積Ａが、上板または下板の板厚断面積Ｂ１より大きい（Ａ＞Ｂ１）ことを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法。
【請求項３】
請求項１に記載された上下Ｔ型継手の溶接方法であって、
前記上板及び下板の少なくともいずれかに形成されたビードの表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成することを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載された上下Ｔ型継手の溶接方法であって、
前記アーク溶接を、不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段、又は不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いたシールドガス下で行うことを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載された上下Ｔ型継手の溶接方法であって、
前記ワイヤとして、溶け込み深さ促進性のフラックス剤を含むフラックス入りワイヤを使用することを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法。
【請求項６】
請求項５に記載された上下Ｔ型継手の溶接方法において、
前記フラックス入りワイヤに充填されているフラックス剤は、少なくともＴｉＯ2，Ｃｒ2Ｏ3及びＳｉＯ2からなる酸化物が混合された粉末剤であり、
送給されるフラックス入りワイヤの溶着量が１ｇ／分以上７ｇ／分以下の範囲であり、
前記立板の溶け幅ｗを前記上板及び下板の板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）形成されていると共に、
前記溶接金属部に含まれる酸素ガスの含有量が１００wt.ppm以上２００wt.ppm以下の範囲であることを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれかに記載された上下Ｔ型継手の溶接方法であって、
前記ワイヤとして、ソリッドワイヤ若しくはストランドワイヤを使用することを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の上下Ｔ型継手の溶接方法において、
前記立板の上下両面に、ギャップＧなしで、もしくはギャップＧを前記板厚Ｔ１の０.２倍以下（０≦Ｇ≦０.２×Ｔ１）として上板及び下板を２枚ずつ突合せ配置することを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法。
【請求項９】
立板の上下両面に上板及び下板を１枚配置又は２枚並列に突合せ配置して上下Ｔ型継手の形状を構成する第１工程と、
前記上板の表面から立板側までを前記請求項１又は２の溶接方法により溶接する第２工程と、
前記上板と対向する前記下板の表面から立板側までを前記請求項１又は２の溶接方法により溶接する第３工程と、を有することを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれかに記載の上下Ｔ型継手の溶接方法において、
前記Ｔ型継手を横向姿勢又は立向姿勢で溶接する時には、継手部材を横向姿勢又は立向姿勢に組立配置した後に、前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いたレーザ溶接の遂行によって、一方の板表面から横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板側まで溶接し、その後に前記板表面と対向する他方の板表面から横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板側まで溶接し、
又は前記フラックス入りワイヤを用いた２組のアーク溶接又は前記焦点ぼかしのレーザビームを用いた２組のレーザ溶接の遂行によって、時間的及び空間的に遠く離れた位置で左右両側の継手部を横向姿勢又は立向姿勢の状態で立板側まで各々別々に溶接し、
少なくとも前記立板の溶け幅ｗがｗ＞Ｔ１の大きさを有する溶け込み形状の溶接金属部を左右Ｔ型継手の両側に備えることを特徴とする上下Ｔ型継手の溶接方法。
【請求項１１】
立板の上下両面に、１枚もしくは突合せ配置された２枚の上板及び下板が配置されたステンレス鋼板からなり、ワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接またはレーザビームの焦点位置を板表面より上側へずらした焦点ぼかしのレーザビーム照射によるレーザ溶接で、上板及び下板の板表面から立板までを溶接された溶接金属部を有する上下Ｔ型溶接継手であって、
上板及び下板の板厚Ｔ１範囲が２＜Ｔ１≦６mmであり、
立板の板厚Ｔ２範囲が前記板厚Ｔ１の２倍以上５倍以下（２×Ｔ１≦Ｔ２≦５×Ｔ１）であり、
前記上板又は前記下板の貫通後の立板の溶け幅ｗが前記板厚Ｔ１より大きく（ｗ＞Ｔ１）、
または上板及び下板の板裏面の貫通部分若しくは立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａが上板及び下板の板厚断面積Ｂ１より大きく（Ａ＞Ｂ１）形成された溶接金属部をＴ型継手の上下両側に備えたことを特徴とする上下Ｔ型溶接継手。
【請求項１２】
請求項１１に記載の上下Ｔ型溶接継手において、
不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段、又は不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いてアーク溶接またはレーザ溶接されたことを特徴とする上下Ｔ型溶接継手。
【請求項１３】
請求項１１に記載の上下Ｔ型溶接継手において、
前記ワイヤは、溶け込み深さ促進性のフラックス剤を含むフラックス入りワイヤであることを特徴とする上下Ｔ型溶接継手。
【請求項１４】
請求項１１に記載の上下Ｔ型溶接継手において、
ビード表面高さＣを板表面より１〜３mm高い凸形状（１≦Ｃ≦３mm）に形成したことを特徴とする上下Ｔ型溶接継手。
【請求項１５】
請求項１１に記載の上下Ｔ型溶接継手において、
前記溶接金属部がＴ型継手の上下両側に１パスずつ形成されていることを特徴とする上下Ｔ型溶接継手。
【請求項１６】
請求項１１に記載の上下Ｔ型溶接継手において、
上板及び下板の少なくともいずれか一方は、溶接金属部以外の範囲に予め形成された複数の孔を有する多孔板であることを特徴とする上下Ｔ型溶接継手。
【請求項１７】
原子力機器又は火力機器に使用され、高温水蒸気媒体若しくは腐食性媒体と接触する環境状態に配備されている溶接構造物であって、前記溶接構造物は、少なくとも一部に請求項１１ないし１６のいずれかに記載の上下Ｔ型溶接継手を有することを特徴とする溶接構造物。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１６７４２５（Ｐ２０１０−１６７４２５Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０４８６（Ｐ２００９−１０４８６）
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
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