横向サブマージアーク溶接方法および装置
【課題】開先部の裏側の劣化を防止して、良好な裏波ビードを得ることができる横向サブマージアーク溶接方法および装置を提供する。
【解決手段】板材７７同士を上下に突き合わせると共に、それら板材７７の少なくとも一方の面に開先部６２を形成し、その開先部６２をフラックスで覆いながら横向き溶接して、上記板材７７同士を接合する横向サブマージアーク溶接方法において、溶接すべき上記開先部６２の裏側に位置する開先裏面部６３に、裏側フラックスＢＦを散布して該開先裏面部６３を予め裏側フラックスＢＦで覆い、上記開先部６１をアーク溶接するときに、そのアークによる熱を上記裏側フラックスＢＦに付与して開先裏面溶接部６３の劣化を防止しつつ、上記開先部６１を溶接するものである
【解決手段】板材７７同士を上下に突き合わせると共に、それら板材７７の少なくとも一方の面に開先部６２を形成し、その開先部６２をフラックスで覆いながら横向き溶接して、上記板材７７同士を接合する横向サブマージアーク溶接方法において、溶接すべき上記開先部６２の裏側に位置する開先裏面部６３に、裏側フラックスＢＦを散布して該開先裏面部６３を予め裏側フラックスＢＦで覆い、上記開先部６１をアーク溶接するときに、そのアークによる熱を上記裏側フラックスＢＦに付与して開先裏面溶接部６３の劣化を防止しつつ、上記開先部６１を溶接するものである
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下に突き合わせた板材を横向の溶接姿勢でサブマージアーク溶接する横向サブマージアーク溶接方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶接ワイヤと母材とをフラックスで覆い、そのフラックス中でアークを発生させて母材を溶接するサブマージアーク溶接が知られている（例えば、特許文献１参照）。そのサブマージアーク溶接により、水平継手を横向きに溶接する方法として横向サブマージアーク溶接がある。
【０００３】
図１０に示すように、横向サブマージアーク溶接では、直立する二つの板材９１、９１が上下に突き合わされる。板材９１には、Ｘ字状の開先部９２（Ｘ開先）が形成され、その開先部９２の下方にフラックステーブル９３が設けられる。フラックステーブル９３には、板材９１の開先部９２を覆うフラックスＦが散布される。そのフラックスＦ中に、溶接トーチ９４から溶接ワイヤ９５が送り込まれ、その溶接ワイヤ９５の先端と板材９１（開先部９２）との間に、アークが発生して開先部９２が溶接される。
【０００４】
ここで、サブマージアーク溶接方法を横向きに適用する場合、Ｘ開先（あるいはＶ開先）に対して、初層溶接時にそのアーク力により溶融金属が板材（母材）裏側に抜けることを防ぐため、銅製あるいはセラミック製の一時裏当材９６が用いられる。
【０００５】
この裏当材９６により、溶融金属が裏側に抜けるのが防がれて、初層溶接金属９７が形成される。
【０００６】
【特許文献１】特開平３−１３２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した一時裏当材９６を用いる方法だと初層溶接の溶け込みが十分でない場合が多く、また、開先部９２の裏側部分（裏当材９６に当接する部分）の酸化や、銅製裏当材９６を使用する場合には銅化合物の生成により、開先部９２の裏側が劣化してしまうという問題があった。
【０００８】
そのため、健全な継手を形成するには、表側の溶接が終了後、裏側から健全な溶接金属が見られるまで、アークエアーガウジングなどで初層溶接金属９７をハツリ取る必要があった。
【０００９】
また、健全な溶接金属が裏側面に出てきていないか確認するためＰＴ検査（浸透探傷検査）等の検査が必要であり、作業工程上、非常な手間となっていた。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、開先部の裏側の劣化を防止して、良好な裏波ビードを得ることができる横向サブマージアーク溶接方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明は、板材同士を上下に突き合わせると共に、それら板材の少なくとも一方の面に開先部を形成し、その開先部をフラックスで覆いながら横向き溶接して、上記板材同士を接合する横向サブマージアーク溶接方法において、溶接すべき上記開先部の裏側に位置する開先裏面部に、裏側フラックスを散布して該開先裏面部を予め裏側フラックスで覆い、上記開先部をアーク溶接するときに、そのアークによる熱を上記裏側フラックスに付与して開先裏面溶接部の劣化を防止しつつ、上記開先部を溶接するものである。
【００１２】
好ましくは、上記開先部をアーク溶接するときに、アークによる熱で上記裏側フラックスを溶融して、上記開先裏面部を覆うスラグを形成するものである。
【００１３】
好ましくは、上記開先部に、上下に離間する開先ギャップを設け、上記開先部をアーク溶接するときに、上記開先ギャップを通してアークによる熱を裏側フラックスに付与するものである。
【００１４】
好ましくは、上記板材の一方の面に、上記開先部をなす表側開先部が形成され、上記板材の他方の面に、上記開先裏面部をなす裏側開先部が形成され、上記表側開先部の溶接後に、上記裏側開先部を溶接するものである。
【００１５】
好ましくは、上記板材が低温鋼からなり、上記アーク溶接に使用される溶接ワイヤが、高Ｎｉ合金からなるものである。
【００１６】
上記目的を達成するために本発明は、板材同士を上下に突き合わせると共に、それら板材の少なくとも一方の面に開先部を形成し、その開先部をフラックスで覆いながら横向き溶接して、上記板材同士を接合する横向サブマージアーク溶接装置において、溶接すべき上記開先部の裏側に位置する開先裏面部に裏側フラックスを散布して該開先裏面部をフラックスで覆うためのフラックスバッキング手段と、上記開先部をアーク溶接する際に、そのアーク溶接による熱を上記裏側フラックスに付与して開先裏面溶接部の劣化を防止しつつ、上記開先部を溶接する溶接手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、開先部の裏側の劣化を防止して良好な裏波ビードを得ることができるという優れた効果を発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１９】
本実施形態の横向サブマージアーク溶接装置（以下、溶接装置という）は、例えば、ＬＮＧ等の低温液体を収容する貯蔵タンクを製造する際に適用される。
【００２０】
図１に基づき本実施形態の貯蔵タンクの概略構造を説明する。
【００２１】
図１に示すように、図例の貯蔵タンク７０は、二重殻タンクであり、低温液体を収容するための内槽７１と、その内槽７１を囲繞する外槽７２と、それら内槽７１と外槽７２との間に設けられた保冷層７３（パーライト粒など）とを備える。
【００２２】
内槽７１は、ドーム状の天井部７４と、その天井部７４から下方に延びる円筒状の側面部７５と、その側面部７５を下方から覆う底部７６とで構成される。
【００２３】
これら天井部７４と側面部７５と底部７６とは、複数の板材（鋼板）を継ぎ合わせて形成される。板材は、例えば、９％Ｎｉ鋼などの低温用鋼から形成される。
【００２４】
図２に示すように、側面部７５を形成する各板材（以下、側板という）７７は、円弧状の外形形状を有する。それら側板７７は、周方向にリング状に並べられると共に上下方向（鉛直方向）に重ねられて全体として円筒状に組み合わされ、それら側板７７の周方向の端部と上下方向の端部とが互いに溶接により接合される。
【００２５】
本実施形態では、側板７７の周方向の端部（垂直継手）がＴＩＧ溶接により接合されてリング体８１、８２が形成され、そのリング体８１、８２（側板７７）が下方から１段ごとに組み立てられると共に、組み立てられたリング体８１、８２の上下方向の端部（水平継手）が、１段ごとに周方向に沿って横向サブマージアーク溶接により溶接される。
【００２６】
その横向サブマージアーク溶接を行うために、本実施形態の溶接装置が用いられる。
【００２７】
図２から図６に基づき、本実施形態の溶接装置の概略構造を説明する。以下の説明において側板７７の溶接が行われる側を表側、その反対側を裏側という。また、側板７７の溶接すべき端部に沿った仮想のラインを溶接線Ｌという。上述した内槽７１の横向サブマージアーク溶接では、溶接線Ｌが、最上段のリング体８１の下縁と、最上段の１段下のリング体８２の上縁との間に設定される。
【００２８】
溶接装置１は、サブマージアーク溶接を行うための装置本体（溶接手段）２と、その装置本体２を保持すると共に溶接線Ｌに沿って移動させる移動手段３と、側板７７の裏側に配置され溶接による側板７７の変形を防ぐための拘束手段４と、溶接線Ｌ（溶接箇所）の裏側をフラックス（以下、裏側フラックスという）ＢＦで覆うためのフラックスバッキング手段５とを備える。
【００２９】
図３および図４に示すように、移動手段３は、装置本体２を保持するフレーム１１と、そのフレーム１１に設けられた走行ローラ１２とを備える。
【００３０】
フレーム１１は、上下方向に側板７７よりも長く延びる。フレーム１１の上部には、走行ローラ１２が配置され、その走行ローラ１２が、最上段の側板７７の上端部（リング体８１の上縁）に係合する。この走行ローラ１２がリング体８１の上縁を走行することで、フレーム１１および装置本体２がリング体８１に沿って周方向に移動する。
【００３１】
装置本体２は、溶接ワイヤ１４を保持してガイドする溶接トーチ１５と、その溶接トーチ１５（溶接ワイヤ１４）および側板７７（母材）間に溶接電流を供給するための溶接電源１６と、溶接トーチ１５に溶接ワイヤ１４を供給するワイヤ送給装置１８と、それら溶接電源１６およびワイヤ送給装置１８などを制御する制御装置１９と、溶接線Ｌ（溶接箇所）にフラックス（以下、表側フラックスという）ＦＦを散布するためのフラックス供給装置２０とを備える。
【００３２】
溶接トーチ１５は、フレーム１１の下部に、溶接線Ｌとほぼ同じ高さ位置に配置される。溶接トーチ１５には、ワイヤ送給装置１８の後述する送給モータ２６から延び溶接ワイヤ１４を保護、案内するコンジットチューブ２１と、溶接電源１６から延びる電力ケーブル２２とが各々接続される。
【００３３】
図５に示すように、溶接トーチ１５は、溶接トーチ１５の位置および角度を調整するための溶接トーチ調節手段２４を介してフレーム１１に支持される。溶接トーチ調節手段２４により、溶接トーチ１５の高さ（上下方向の位置）、溶接トーチ１５と側板７７との距離、溶接トーチ１５の水平方向（溶接方向）の傾き角度（後退角）、上下方向の傾き角度（回転角ｗａ、図８参照）などが各々調整される。
【００３４】
図３に戻り、ワイヤ送給装置１８は、溶接ワイヤ１４がコイル状に巻き付けられたワイヤリール２５と、そのワイヤリール２５から溶接ワイヤ１４を引き出して溶接トーチ１５に送り込むための送給モータ２６とを備える。送給モータ２６には、ワイヤリール２５から引き出された溶接ワイヤ１４を矯正するためのワイヤ矯正装置（図示せず）が設けられる。
【００３５】
ここで、上述したように本実施形態では、母材をなす側板７７が９％Ｎｉ鋼であることから、溶接ワイヤ１４として、高Ｎｉ合金（重量％でＮｉ６０から８０％程度）からなるものが使用される。
【００３６】
制御装置１９は、走行ローラ１２、送給モータ２６および溶接電源１６に各々接続され、走行ローラ１２に溶接速度のための制御信号、送給モータ２６にワイヤ供給速度のための制御信号、溶接電源１６に溶接電流および溶接電圧のための制御信号を、各々出力する。
【００３７】
フラックス供給装置２０は、粒状の表側フラックスＦＦが収容（貯蔵）されたフラックスホッパー３０と、そのフラックスホッパー３０から供給された表側フラックスＦＦを溶接線Ｌ（溶接箇所）にて保持するためのフラックスベルト３１と、そのフラックスベルト３１から表側フラックスＦＦを吸引して回収するための回収手段（図例では、回収ブローワ）３２とを有する。
【００３８】
フラックスホッパー３０と回収ブローワ３２とは、フレーム１１の上部に配置され、フラックスベルト３１は、フレーム１１の下部に配置される。
【００３９】
フラックスホッパー３０に、フラックスベルト３１まで下方に延びる供給ホース３４が設けられ、回収ブローワ３２に、フラックスベルト３１まで下方に延びる回収ホース３５が設けられる。
【００４０】
フラックスホッパー３０または供給ホース３４には、重力により落下してフラックスベルト３１に供給される表側フラックスＦＦの供給量を調整するための手段（図示せず）が設けられる。回収ブローワ３２は、フラックスベルト３１から回収した表側フラックスＦＦを戻すべくフラックスホッパー３０に接続される。
【００４１】
図５に示すように、図例のフラックスベルト３１は、溶接トーチ１５の溶接方向前方（以下、前方という）に配置された前プーリ３８と、溶接トーチ１５の溶接方向後方（以下、後方という）に配置された後プーリ３９と、それら前プーリ３８および後プーリ３９との間に架け渡され、表側フラックスＦＦを受ける耐熱性（不燃性）の無端ベルト４０とを有する。
【００４２】
前プーリ３８と後プーリ３９とは、フレーム１１に固定された支持部材４１により回転自在に支持され、無端ベルト４０は、幅方向の一端部が側板７７に当接する。フラックスベルト３１は、溶接装置１の移動時（溶接時）に無端ベルト４０と側板７７との相対速度がほぼ０に保たれるように、無端ベルト４０が摩擦により側板７７に係合する、或いは前および／または後プーリ３８、３９が溶接装置１の移動に連動して駆動される。
【００４３】
フラックスベルト３１の前部上方には、供給ホース３４の供給口が配置される。図例では、供給ホース３４の端部に供給口を形成する供給ノズル４２が取り付けられる。その供給ノズル４２は、前プーリ３８と溶接トーチ１５との間に、かつ無端ベルト４０の上方に間隔を隔てて配置される。供給ノズル４２は、供給ノズル４２の前後位置（溶接トーチ１５との間隔）と高さ位置（無端ベルト４０との間隔）とを調整するための供給ノズル調整手段４３を介してフレーム１１に支持される。
【００４４】
フラックスベルト３１の後部上方には、回収ホース３５の回収口が配置される。具体的には、回収ホース３５の端部に回収口を形成する回収ノズル４４が取り付けられる。その回収ノズル４４は、溶接トーチ１５から後方に離間させ、かつ無端ベルト４０の上面に近接させて配置される。回収ノズル４４も供給ノズル４２と同様に図示しない回収ノズル調整手段を介してフレーム１１に支持される。
【００４５】
表側フラックスＦＦは、アークにより溶融する溶融フラックスであり、かつ脱酸剤を含有する（脱酸作用がある）ものである。表側フラックスＦＦは、例えば、ＰＦＮ−４（神戸製鋼所製）やＦｌｕｘ１０Ｈ（日鐵住金溶接工業製）などが好ましい。
【００４６】
図２に示すように、側板７７の裏側には、上記拘束手段４が設けられる。本実施形態の拘束手段４は、側板７７の裏側に溶接線Ｌに沿って間隔を隔てて配置された複数のストロングバック４６から構成される。
【００４７】
図６に示すように、ストロングバック４６は、上下に長いほぼ長方形状の板材からなり、幅方向の縁部（縦辺）の一方に、切り欠き部４８が形成される。ストロングバック４６は、切り欠き部４８を溶接線Ｌの高さに位置させて、上下の側板７７に各々固定される。例えば、ストロングバック４６の切り欠き部４８が設けられた側の縁部が溶接などにて予め上下の側板７７に各々仮接合される。
【００４８】
本実施形態のフラックスバッキング手段５は、側板７７の裏側に設けられ溶接線Ｌに沿って延びるフラックス受け部材５１で構成される。
【００４９】
フラックス受け部材５１は、断面Ｌ字状にアングル材からなる。そのフラックス受け部材５１は、一方のフランジ（受けフランジ）５２が側板７７の裏面に対しほぼ垂直になるよう、かつ他方のフランジ（ガイドフランジ）５３が受けフランジ５２から上方に延びるように配置される。受けフランジ５２は、溶接線Ｌの下方の側板７７（裏面）に当接する。
【００５０】
フラックス受け部材５１は、ストロングバック４６の切り欠き部４８内に配置され、その切り欠き部４８と両フランジ５２、５３との間に、スペーサ（例えば、くさび状のもの）５４、５４を各々挟み込ませて固定される。
【００５１】
裏側フラックスＢＦは、フラックス受け部材５１の受けフランジ５２上に散布され、ガイドフランジ５３により横から零れ落ちないように保持される。裏側フラックスＢＦは、表側フラックスＦＦと同じ種類のものが用いられる。
【００５２】
次に、図７から図９に基づき、上述の溶接装置１による本実施形態の横向サブマージアーク溶接方法（以下、溶接方法という）を説明する。
【００５３】
図７および図９に示すように、本実施形態の溶接方法は、側板７７の両面溶接に適用され、その側板７７には、Ｘ状の開先部６１（Ｘ開先）が形成される。そのＸ状の開先部は、始めに溶接が行われる表側に形成された表側開先部６２と、その表側開先部６２の溶接後に溶接が行われる裏側開先部６３とからなる。
【００５４】
溶接方法は、側板７７（板材）同士を上下に突き合わせると共に、それら側板７７の両面に表側開先部６２と裏側開先部６３とを各々形成し、表側開先部６２を表側フラックスＦＦで覆いながら横向き溶接して側板７７同士を接合するものであり、本実施形態では、始めに溶接すべき表側開先部６２の裏側に位置する裏側開先部６３（開先部裏面部）に、裏側フラックスＢＦを散布して裏側開先部６３を予め裏側フラックスＢＦで覆い、表側開先部６２をアーク溶接する際に、そのアーク溶接による熱を裏側フラックスＢＦに付与して裏側開先部６３を保護しつつ、表側開先部６２を溶接する。
【００５５】
具体的には、表側開先部６２をアーク溶接するときに、アークによる熱で裏側フラックスＢＦを溶融させてスラグＢＳを形成し、そのスラグＢＳにより裏側開先部６３の溶接金属ＷＭを覆って保護し、裏側開先部６３の劣化（酸化など）を防止する。
【００５６】
そこで、本実施形態では、溶接ワイヤ１４からのアーク熱が裏側フラックスＢＦに十分に達するように、開先部形状と溶接ワイヤ１４の狙い位置とが各々設定される。
【００５７】
図８は、開先部形状および溶接ワイヤ１４の狙い位置の一例を示したものである。
【００５８】
図８に示すように、上側の側板７７の開先部６１は、上側の側板７７の下端部を下方に至るにつれ板厚（図８において左右方向の長さ）が狭くなるテーパ状に形成すると共に、その下端（上端）にほぼ水平方向に延びるルート６４を形成してなる。
【００５９】
同様に下側の側板７７の開先部６１は、下側の側板７７の上端部をテーパ状に形成すると共に、その上端にルート６４を形成してなる。図例では、上側の側板７７における開先部６１のテーパが、下側のテーパよりも大きく設定される。
【００６０】
上側および下側の側板７７（ルート６４）の間には、上下に離間する開先ギャップＧが設けられる。
【００６１】
図８において、ｔは板厚、ｄｗは上側のルート６４から溶接ワイヤ１４の先端までの距離、ｄｒはルート間隔（開先ギャップＧの長さ）、ｗａはルート６４に対する溶接ワイヤ１４（溶接トーチ１５）の傾斜角度（回転角）である。
【００６２】
本実施形態の側板７７は、板厚ｔが１１．９から５０ｍｍのものが使用される。
【００６３】
この板厚ｔに対して、ルート間隔ｄｒは約０．５から２．５ｍｍに設定される。これは、ルート間隔ｄｒが０．５ｍｍ未満だとアークが裏側に抜け難く裏側フラックスＢＦの溶融が不十分となり、他方、２．５ｍｍを超えると表側開先部６２の溶け込みが不十分となるからである。
【００６４】
また、回転角ｗａは、約１０°から２５°、より好ましくは、１５°から２０°に設定される。これは、回転角ｗａが１０°未満の場合、アークが裏側に抜け過ぎ表側開先部６２の溶け込みが不十分となり、他方、２５°を超えると裏側フラックスＢＦの溶融が不十分となるからである。
【００６５】
溶接ワイヤ１４の先端は、上側のルート６４よりも上方に配置され、その距離ｄｗは、約０．５から１．５ｍｍ、より好ましくは１ｍｍに設定される。これは、距離ｄｗが０．５から１．５ｍｍの範囲を外れると、裏側フラックスＢＦの溶融が不十分となるからである。
【００６６】
なお、開先部形状、回転角ｗａおよび溶接ワイヤ１４の狙い位置は、上述のものに限定されず、側板７７の板厚、側板７７（母材）および溶接ワイヤ１４の材質、溶接速度、溶接電流および電圧などを考慮して適宜設定される。
【００６７】
次に、本実施形態の溶接方法を、図１および図２の内槽７１の側面部７５の溶接に適用した例を説明する。
【００６８】
図２に示すように、内槽７１の側面部７５は、複数の側板７７によりリング体８１を形成し、そのリング体８１を１段ごとに上に重ねて形成される。リング体８１同士は、側板７７の両面（内周面および外周面）を各々多層溶接して接合される。図例では、リング体８１の多層溶接は外周面側から行われ、その多層溶接における初層溶接の際に、本実施形態の溶接方法が用いられる。
【００６９】
具体的には、まず、既設のリング体８１の上に、新たなリング体８１を組み付け、それらリング体８１を仮固定する。それら仮固定したリング体８１の内周側に、周方向に間隔を隔てて複数のストロングバック４６を配置し、それらストロングバック４６に、フラックス受け部材５１を固定する。
【００７０】
次に、フラックス受け部材５１の受けフランジ５２上に裏側フラックスＢＦを散布する。裏側フラックスＢＦは、予めリング体８１の全周に亘り散布してもよく、表側の溶接の進捗に合わせて、部分的に散布するようにしてもよい。
【００７１】
次に、リング体８１の外周側に、装置本体２を保持するフレーム１１を取り付けて、装置本体２をリング体８１に沿って移動させつつ、リング体８１を初層溶接する。
【００７２】
具体的には、図７に示すように、側板７７の裏側（リング体８１の内周側）は、裏側開先部６３を裏側フラックスＢＦにより完全に覆い、かつ側板７７の表側（リング体８１の外周側）は、表側開先部６２と溶接ワイヤ１４の先端とを表側フラックスＦＦにより完全に覆った状態で、表側からアーク溶接する。
【００７３】
そのアーク溶接のアークにより、表側フラックスＦＦおよび裏側フラックスＢＦが溶融し、そのスラグＦＳ、ＢＳ（図９参照）により表側開先部６２と裏側開先部６３との入熱部分が覆われつつ、表側開先部６２に初層の溶接金属ＷＭが形成される。
【００７４】
ここで、側板７７が低温鋼（９％Ｎｉ鋼）からなるため溶接時に酸化による劣化が生じやすいが、本実施形態では、裏側開先部６３を裏側フラックスＢＦによるスラグＢＳで覆って酸化を防止し、かつアークの熱による裏側フラックスＢＦの脱酸反応により、裏側開先部６３を脱酸するので、側板７７の裏側には良好な裏波ビードが形成される。
【００７５】
初層溶接の終了後、側板７７の裏側は、ビードの形状を整えるために、裏側フラックスＢＦが除去されて、裏波ビードがグラインダーにより研削される。一方、側板７７の表側は、続けて所定パスだけ多層溶接が行われる。
【００７６】
側板７７の表側（リングの外周側）の多層溶接終了後、ストロングバック４６を内周側から外周側に、フレーム１１および装置本体２を外周側から内周側に各々再配置して、リングの内周側を多層溶接し、以上により内槽７１の側面部７５が形成される。
【００７７】
このように、本実施形態の横向サブマージアーク溶接方法および装置によれば、開先部６１の裏側の劣化を防止して、良好な裏波ビードを得ることができる。
【００７８】
すなわち、銅製あるいはセラミック製の一時裏当材を用いるサブマージアーク溶接方法にて従来使用されていた通常のフラックス（特に裏開先部用というわけではない）を、裏面開先部６３を完全に覆い尽くすように散布し、その状態で表面から通常の溶接を行うことにより、綺麗な初層の溶接金属が形成される。
【００７９】
本実施形態の方法により形成された初層溶接金属は溶け込みも十分にあり、裏側の溶接金属表面も金属光沢があり、ほとんど酸化されておらず、平滑でアークエアーガウジングでハツらなくとも健全な溶接金属が得られる。
【００８０】
実際の施工においては、裏側からの次溶接の良好なビード形成のために、若干グラインダーなどで軽く成型する必要はあるが、従来のように健全な溶接金属を得るためにアークエアーガウジングなどを行う必要がなく、また、ガウジング後の酸化物除去、裏側開先部形成のためのグラインダー処理に比べ、本実施形態では簡便なグラインダー処理だけで済むので、従来に比べて作業能率の大きな向上が望める。
【００８１】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。
【００８２】
例えば、上述の実施形態では、Ｘ字状に形成された開先部に溶接を行ったが、これに限定されず、例えば、開先部はＶ字状に形成されたものでもよい。また、両面溶接に限定されず、片面溶接でもよい。
【００８３】
裏側フラックスＢＦの散布は、裏側開先部６３がフラックスで隠れればよいのであって、そのためにどのような散布方法を用いても良い。
【００８４】
すなわち、フラックスバッキング手段５は、フラックス受け部材５１に限定されず、例えば、表側フラックスＦＦの散布に用いるフラックスホッパー３０、フラックスベルト３１、回収ブローア３２により構成してもよい。その場合、フラックスベルト３１を側板７７の裏側に配置し、その裏側のフラックスベルト用の供給および回収ホースを、フラックスホッパー３０および回収ブローア３２に各々設けることが望ましい。
【００８５】
また、裏側フラックスＢＦは、表側で通常に使用する表側フラックスＦＦと同様に再利用が可能である。
【００８６】
また、上述の実施形態では、裏側開先部６３を完全に覆うように裏側フラックスＢＦを散布したが、これに限定されず、裏側フラックスＢＦによるスラグＢＳが溶接金属を覆う量の裏側フラックスＢＦを散布すればよい。例えば、裏側フラックスＢＦを、開先部６１の上側のルート６４の高さまで、散布することが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る横向サブマージアーク溶接方法および装置が適用される貯蔵タンクの概略構造図である。
【図２】図２は、貯蔵タンクの内槽および本実施形態の横向サブマージアーク溶接装置の部分斜視図である。
【図３】図３は、本実施形態の横向サブマージアーク溶接装置の側面図である。
【図４】図４は、本実施形態の横向サブマージアーク溶接装置の正面図である。
【図５】図５は、本実施形態の横向サブマージアーク溶接装置のトーチおよびフラックスベルトの側面図である。
【図６】図６は、本実施形態のストロングバックおよびフラックス受け部材の正面図である。
【図７】図７は、本実施形態の横向サブマージアーク溶接方法を説明するための図である。
【図８】図８は、本実施形態の横向サブマージアーク溶接方法における開先形状および溶接ワイヤの狙い位置を説明するための図である。
【図９】図９は、本実施形態の横向サブマージアーク溶接方法による溶接金属の形成を説明するための図である。
【図１０】図１０は、従来の裏当材を用いた横向サブマージアーク溶接方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８８】
１ 溶接装置（横向サブマージアーク溶接装置）
２ 装置本体（溶接手段）
３ 移動手段
４ 拘束手段
５ フラックスバッキング手段
１４ 溶接ワイヤ
１５ 溶接トーチ
３１ フラックスベルト
７７ 板材
６２ 表側開先部
ＦＦ 表側フラックス
ＢＦ 裏側フラックス
６３ 裏側開先部（開先裏面部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下に突き合わせた板材を横向の溶接姿勢でサブマージアーク溶接する横向サブマージアーク溶接方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶接ワイヤと母材とをフラックスで覆い、そのフラックス中でアークを発生させて母材を溶接するサブマージアーク溶接が知られている（例えば、特許文献１参照）。そのサブマージアーク溶接により、水平継手を横向きに溶接する方法として横向サブマージアーク溶接がある。
【０００３】
図１０に示すように、横向サブマージアーク溶接では、直立する二つの板材９１、９１が上下に突き合わされる。板材９１には、Ｘ字状の開先部９２（Ｘ開先）が形成され、その開先部９２の下方にフラックステーブル９３が設けられる。フラックステーブル９３には、板材９１の開先部９２を覆うフラックスＦが散布される。そのフラックスＦ中に、溶接トーチ９４から溶接ワイヤ９５が送り込まれ、その溶接ワイヤ９５の先端と板材９１（開先部９２）との間に、アークが発生して開先部９２が溶接される。
【０００４】
ここで、サブマージアーク溶接方法を横向きに適用する場合、Ｘ開先（あるいはＶ開先）に対して、初層溶接時にそのアーク力により溶融金属が板材（母材）裏側に抜けることを防ぐため、銅製あるいはセラミック製の一時裏当材９６が用いられる。
【０００５】
この裏当材９６により、溶融金属が裏側に抜けるのが防がれて、初層溶接金属９７が形成される。
【０００６】
【特許文献１】特開平３−１３２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した一時裏当材９６を用いる方法だと初層溶接の溶け込みが十分でない場合が多く、また、開先部９２の裏側部分（裏当材９６に当接する部分）の酸化や、銅製裏当材９６を使用する場合には銅化合物の生成により、開先部９２の裏側が劣化してしまうという問題があった。
【０００８】
そのため、健全な継手を形成するには、表側の溶接が終了後、裏側から健全な溶接金属が見られるまで、アークエアーガウジングなどで初層溶接金属９７をハツリ取る必要があった。
【０００９】
また、健全な溶接金属が裏側面に出てきていないか確認するためＰＴ検査（浸透探傷検査）等の検査が必要であり、作業工程上、非常な手間となっていた。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、開先部の裏側の劣化を防止して、良好な裏波ビードを得ることができる横向サブマージアーク溶接方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明は、板材同士を上下に突き合わせると共に、それら板材の少なくとも一方の面に開先部を形成し、その開先部をフラックスで覆いながら横向き溶接して、上記板材同士を接合する横向サブマージアーク溶接方法において、溶接すべき上記開先部の裏側に位置する開先裏面部に、裏側フラックスを散布して該開先裏面部を予め裏側フラックスで覆い、上記開先部をアーク溶接するときに、そのアークによる熱を上記裏側フラックスに付与して開先裏面溶接部の劣化を防止しつつ、上記開先部を溶接するものである。
【００１２】
好ましくは、上記開先部をアーク溶接するときに、アークによる熱で上記裏側フラックスを溶融して、上記開先裏面部を覆うスラグを形成するものである。
【００１３】
好ましくは、上記開先部に、上下に離間する開先ギャップを設け、上記開先部をアーク溶接するときに、上記開先ギャップを通してアークによる熱を裏側フラックスに付与するものである。
【００１４】
好ましくは、上記板材の一方の面に、上記開先部をなす表側開先部が形成され、上記板材の他方の面に、上記開先裏面部をなす裏側開先部が形成され、上記表側開先部の溶接後に、上記裏側開先部を溶接するものである。
【００１５】
好ましくは、上記板材が低温鋼からなり、上記アーク溶接に使用される溶接ワイヤが、高Ｎｉ合金からなるものである。
【００１６】
上記目的を達成するために本発明は、板材同士を上下に突き合わせると共に、それら板材の少なくとも一方の面に開先部を形成し、その開先部をフラックスで覆いながら横向き溶接して、上記板材同士を接合する横向サブマージアーク溶接装置において、溶接すべき上記開先部の裏側に位置する開先裏面部に裏側フラックスを散布して該開先裏面部をフラックスで覆うためのフラックスバッキング手段と、上記開先部をアーク溶接する際に、そのアーク溶接による熱を上記裏側フラックスに付与して開先裏面溶接部の劣化を防止しつつ、上記開先部を溶接する溶接手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、開先部の裏側の劣化を防止して良好な裏波ビードを得ることができるという優れた効果を発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１９】
本実施形態の横向サブマージアーク溶接装置（以下、溶接装置という）は、例えば、ＬＮＧ等の低温液体を収容する貯蔵タンクを製造する際に適用される。
【００２０】
図１に基づき本実施形態の貯蔵タンクの概略構造を説明する。
【００２１】
図１に示すように、図例の貯蔵タンク７０は、二重殻タンクであり、低温液体を収容するための内槽７１と、その内槽７１を囲繞する外槽７２と、それら内槽７１と外槽７２との間に設けられた保冷層７３（パーライト粒など）とを備える。
【００２２】
内槽７１は、ドーム状の天井部７４と、その天井部７４から下方に延びる円筒状の側面部７５と、その側面部７５を下方から覆う底部７６とで構成される。
【００２３】
これら天井部７４と側面部７５と底部７６とは、複数の板材（鋼板）を継ぎ合わせて形成される。板材は、例えば、９％Ｎｉ鋼などの低温用鋼から形成される。
【００２４】
図２に示すように、側面部７５を形成する各板材（以下、側板という）７７は、円弧状の外形形状を有する。それら側板７７は、周方向にリング状に並べられると共に上下方向（鉛直方向）に重ねられて全体として円筒状に組み合わされ、それら側板７７の周方向の端部と上下方向の端部とが互いに溶接により接合される。
【００２５】
本実施形態では、側板７７の周方向の端部（垂直継手）がＴＩＧ溶接により接合されてリング体８１、８２が形成され、そのリング体８１、８２（側板７７）が下方から１段ごとに組み立てられると共に、組み立てられたリング体８１、８２の上下方向の端部（水平継手）が、１段ごとに周方向に沿って横向サブマージアーク溶接により溶接される。
【００２６】
その横向サブマージアーク溶接を行うために、本実施形態の溶接装置が用いられる。
【００２７】
図２から図６に基づき、本実施形態の溶接装置の概略構造を説明する。以下の説明において側板７７の溶接が行われる側を表側、その反対側を裏側という。また、側板７７の溶接すべき端部に沿った仮想のラインを溶接線Ｌという。上述した内槽７１の横向サブマージアーク溶接では、溶接線Ｌが、最上段のリング体８１の下縁と、最上段の１段下のリング体８２の上縁との間に設定される。
【００２８】
溶接装置１は、サブマージアーク溶接を行うための装置本体（溶接手段）２と、その装置本体２を保持すると共に溶接線Ｌに沿って移動させる移動手段３と、側板７７の裏側に配置され溶接による側板７７の変形を防ぐための拘束手段４と、溶接線Ｌ（溶接箇所）の裏側をフラックス（以下、裏側フラックスという）ＢＦで覆うためのフラックスバッキング手段５とを備える。
【００２９】
図３および図４に示すように、移動手段３は、装置本体２を保持するフレーム１１と、そのフレーム１１に設けられた走行ローラ１２とを備える。
【００３０】
フレーム１１は、上下方向に側板７７よりも長く延びる。フレーム１１の上部には、走行ローラ１２が配置され、その走行ローラ１２が、最上段の側板７７の上端部（リング体８１の上縁）に係合する。この走行ローラ１２がリング体８１の上縁を走行することで、フレーム１１および装置本体２がリング体８１に沿って周方向に移動する。
【００３１】
装置本体２は、溶接ワイヤ１４を保持してガイドする溶接トーチ１５と、その溶接トーチ１５（溶接ワイヤ１４）および側板７７（母材）間に溶接電流を供給するための溶接電源１６と、溶接トーチ１５に溶接ワイヤ１４を供給するワイヤ送給装置１８と、それら溶接電源１６およびワイヤ送給装置１８などを制御する制御装置１９と、溶接線Ｌ（溶接箇所）にフラックス（以下、表側フラックスという）ＦＦを散布するためのフラックス供給装置２０とを備える。
【００３２】
溶接トーチ１５は、フレーム１１の下部に、溶接線Ｌとほぼ同じ高さ位置に配置される。溶接トーチ１５には、ワイヤ送給装置１８の後述する送給モータ２６から延び溶接ワイヤ１４を保護、案内するコンジットチューブ２１と、溶接電源１６から延びる電力ケーブル２２とが各々接続される。
【００３３】
図５に示すように、溶接トーチ１５は、溶接トーチ１５の位置および角度を調整するための溶接トーチ調節手段２４を介してフレーム１１に支持される。溶接トーチ調節手段２４により、溶接トーチ１５の高さ（上下方向の位置）、溶接トーチ１５と側板７７との距離、溶接トーチ１５の水平方向（溶接方向）の傾き角度（後退角）、上下方向の傾き角度（回転角ｗａ、図８参照）などが各々調整される。
【００３４】
図３に戻り、ワイヤ送給装置１８は、溶接ワイヤ１４がコイル状に巻き付けられたワイヤリール２５と、そのワイヤリール２５から溶接ワイヤ１４を引き出して溶接トーチ１５に送り込むための送給モータ２６とを備える。送給モータ２６には、ワイヤリール２５から引き出された溶接ワイヤ１４を矯正するためのワイヤ矯正装置（図示せず）が設けられる。
【００３５】
ここで、上述したように本実施形態では、母材をなす側板７７が９％Ｎｉ鋼であることから、溶接ワイヤ１４として、高Ｎｉ合金（重量％でＮｉ６０から８０％程度）からなるものが使用される。
【００３６】
制御装置１９は、走行ローラ１２、送給モータ２６および溶接電源１６に各々接続され、走行ローラ１２に溶接速度のための制御信号、送給モータ２６にワイヤ供給速度のための制御信号、溶接電源１６に溶接電流および溶接電圧のための制御信号を、各々出力する。
【００３７】
フラックス供給装置２０は、粒状の表側フラックスＦＦが収容（貯蔵）されたフラックスホッパー３０と、そのフラックスホッパー３０から供給された表側フラックスＦＦを溶接線Ｌ（溶接箇所）にて保持するためのフラックスベルト３１と、そのフラックスベルト３１から表側フラックスＦＦを吸引して回収するための回収手段（図例では、回収ブローワ）３２とを有する。
【００３８】
フラックスホッパー３０と回収ブローワ３２とは、フレーム１１の上部に配置され、フラックスベルト３１は、フレーム１１の下部に配置される。
【００３９】
フラックスホッパー３０に、フラックスベルト３１まで下方に延びる供給ホース３４が設けられ、回収ブローワ３２に、フラックスベルト３１まで下方に延びる回収ホース３５が設けられる。
【００４０】
フラックスホッパー３０または供給ホース３４には、重力により落下してフラックスベルト３１に供給される表側フラックスＦＦの供給量を調整するための手段（図示せず）が設けられる。回収ブローワ３２は、フラックスベルト３１から回収した表側フラックスＦＦを戻すべくフラックスホッパー３０に接続される。
【００４１】
図５に示すように、図例のフラックスベルト３１は、溶接トーチ１５の溶接方向前方（以下、前方という）に配置された前プーリ３８と、溶接トーチ１５の溶接方向後方（以下、後方という）に配置された後プーリ３９と、それら前プーリ３８および後プーリ３９との間に架け渡され、表側フラックスＦＦを受ける耐熱性（不燃性）の無端ベルト４０とを有する。
【００４２】
前プーリ３８と後プーリ３９とは、フレーム１１に固定された支持部材４１により回転自在に支持され、無端ベルト４０は、幅方向の一端部が側板７７に当接する。フラックスベルト３１は、溶接装置１の移動時（溶接時）に無端ベルト４０と側板７７との相対速度がほぼ０に保たれるように、無端ベルト４０が摩擦により側板７７に係合する、或いは前および／または後プーリ３８、３９が溶接装置１の移動に連動して駆動される。
【００４３】
フラックスベルト３１の前部上方には、供給ホース３４の供給口が配置される。図例では、供給ホース３４の端部に供給口を形成する供給ノズル４２が取り付けられる。その供給ノズル４２は、前プーリ３８と溶接トーチ１５との間に、かつ無端ベルト４０の上方に間隔を隔てて配置される。供給ノズル４２は、供給ノズル４２の前後位置（溶接トーチ１５との間隔）と高さ位置（無端ベルト４０との間隔）とを調整するための供給ノズル調整手段４３を介してフレーム１１に支持される。
【００４４】
フラックスベルト３１の後部上方には、回収ホース３５の回収口が配置される。具体的には、回収ホース３５の端部に回収口を形成する回収ノズル４４が取り付けられる。その回収ノズル４４は、溶接トーチ１５から後方に離間させ、かつ無端ベルト４０の上面に近接させて配置される。回収ノズル４４も供給ノズル４２と同様に図示しない回収ノズル調整手段を介してフレーム１１に支持される。
【００４５】
表側フラックスＦＦは、アークにより溶融する溶融フラックスであり、かつ脱酸剤を含有する（脱酸作用がある）ものである。表側フラックスＦＦは、例えば、ＰＦＮ−４（神戸製鋼所製）やＦｌｕｘ１０Ｈ（日鐵住金溶接工業製）などが好ましい。
【００４６】
図２に示すように、側板７７の裏側には、上記拘束手段４が設けられる。本実施形態の拘束手段４は、側板７７の裏側に溶接線Ｌに沿って間隔を隔てて配置された複数のストロングバック４６から構成される。
【００４７】
図６に示すように、ストロングバック４６は、上下に長いほぼ長方形状の板材からなり、幅方向の縁部（縦辺）の一方に、切り欠き部４８が形成される。ストロングバック４６は、切り欠き部４８を溶接線Ｌの高さに位置させて、上下の側板７７に各々固定される。例えば、ストロングバック４６の切り欠き部４８が設けられた側の縁部が溶接などにて予め上下の側板７７に各々仮接合される。
【００４８】
本実施形態のフラックスバッキング手段５は、側板７７の裏側に設けられ溶接線Ｌに沿って延びるフラックス受け部材５１で構成される。
【００４９】
フラックス受け部材５１は、断面Ｌ字状にアングル材からなる。そのフラックス受け部材５１は、一方のフランジ（受けフランジ）５２が側板７７の裏面に対しほぼ垂直になるよう、かつ他方のフランジ（ガイドフランジ）５３が受けフランジ５２から上方に延びるように配置される。受けフランジ５２は、溶接線Ｌの下方の側板７７（裏面）に当接する。
【００５０】
フラックス受け部材５１は、ストロングバック４６の切り欠き部４８内に配置され、その切り欠き部４８と両フランジ５２、５３との間に、スペーサ（例えば、くさび状のもの）５４、５４を各々挟み込ませて固定される。
【００５１】
裏側フラックスＢＦは、フラックス受け部材５１の受けフランジ５２上に散布され、ガイドフランジ５３により横から零れ落ちないように保持される。裏側フラックスＢＦは、表側フラックスＦＦと同じ種類のものが用いられる。
【００５２】
次に、図７から図９に基づき、上述の溶接装置１による本実施形態の横向サブマージアーク溶接方法（以下、溶接方法という）を説明する。
【００５３】
図７および図９に示すように、本実施形態の溶接方法は、側板７７の両面溶接に適用され、その側板７７には、Ｘ状の開先部６１（Ｘ開先）が形成される。そのＸ状の開先部は、始めに溶接が行われる表側に形成された表側開先部６２と、その表側開先部６２の溶接後に溶接が行われる裏側開先部６３とからなる。
【００５４】
溶接方法は、側板７７（板材）同士を上下に突き合わせると共に、それら側板７７の両面に表側開先部６２と裏側開先部６３とを各々形成し、表側開先部６２を表側フラックスＦＦで覆いながら横向き溶接して側板７７同士を接合するものであり、本実施形態では、始めに溶接すべき表側開先部６２の裏側に位置する裏側開先部６３（開先部裏面部）に、裏側フラックスＢＦを散布して裏側開先部６３を予め裏側フラックスＢＦで覆い、表側開先部６２をアーク溶接する際に、そのアーク溶接による熱を裏側フラックスＢＦに付与して裏側開先部６３を保護しつつ、表側開先部６２を溶接する。
【００５５】
具体的には、表側開先部６２をアーク溶接するときに、アークによる熱で裏側フラックスＢＦを溶融させてスラグＢＳを形成し、そのスラグＢＳにより裏側開先部６３の溶接金属ＷＭを覆って保護し、裏側開先部６３の劣化（酸化など）を防止する。
【００５６】
そこで、本実施形態では、溶接ワイヤ１４からのアーク熱が裏側フラックスＢＦに十分に達するように、開先部形状と溶接ワイヤ１４の狙い位置とが各々設定される。
【００５７】
図８は、開先部形状および溶接ワイヤ１４の狙い位置の一例を示したものである。
【００５８】
図８に示すように、上側の側板７７の開先部６１は、上側の側板７７の下端部を下方に至るにつれ板厚（図８において左右方向の長さ）が狭くなるテーパ状に形成すると共に、その下端（上端）にほぼ水平方向に延びるルート６４を形成してなる。
【００５９】
同様に下側の側板７７の開先部６１は、下側の側板７７の上端部をテーパ状に形成すると共に、その上端にルート６４を形成してなる。図例では、上側の側板７７における開先部６１のテーパが、下側のテーパよりも大きく設定される。
【００６０】
上側および下側の側板７７（ルート６４）の間には、上下に離間する開先ギャップＧが設けられる。
【００６１】
図８において、ｔは板厚、ｄｗは上側のルート６４から溶接ワイヤ１４の先端までの距離、ｄｒはルート間隔（開先ギャップＧの長さ）、ｗａはルート６４に対する溶接ワイヤ１４（溶接トーチ１５）の傾斜角度（回転角）である。
【００６２】
本実施形態の側板７７は、板厚ｔが１１．９から５０ｍｍのものが使用される。
【００６３】
この板厚ｔに対して、ルート間隔ｄｒは約０．５から２．５ｍｍに設定される。これは、ルート間隔ｄｒが０．５ｍｍ未満だとアークが裏側に抜け難く裏側フラックスＢＦの溶融が不十分となり、他方、２．５ｍｍを超えると表側開先部６２の溶け込みが不十分となるからである。
【００６４】
また、回転角ｗａは、約１０°から２５°、より好ましくは、１５°から２０°に設定される。これは、回転角ｗａが１０°未満の場合、アークが裏側に抜け過ぎ表側開先部６２の溶け込みが不十分となり、他方、２５°を超えると裏側フラックスＢＦの溶融が不十分となるからである。
【００６５】
溶接ワイヤ１４の先端は、上側のルート６４よりも上方に配置され、その距離ｄｗは、約０．５から１．５ｍｍ、より好ましくは１ｍｍに設定される。これは、距離ｄｗが０．５から１．５ｍｍの範囲を外れると、裏側フラックスＢＦの溶融が不十分となるからである。
【００６６】
なお、開先部形状、回転角ｗａおよび溶接ワイヤ１４の狙い位置は、上述のものに限定されず、側板７７の板厚、側板７７（母材）および溶接ワイヤ１４の材質、溶接速度、溶接電流および電圧などを考慮して適宜設定される。
【００６７】
次に、本実施形態の溶接方法を、図１および図２の内槽７１の側面部７５の溶接に適用した例を説明する。
【００６８】
図２に示すように、内槽７１の側面部７５は、複数の側板７７によりリング体８１を形成し、そのリング体８１を１段ごとに上に重ねて形成される。リング体８１同士は、側板７７の両面（内周面および外周面）を各々多層溶接して接合される。図例では、リング体８１の多層溶接は外周面側から行われ、その多層溶接における初層溶接の際に、本実施形態の溶接方法が用いられる。
【００６９】
具体的には、まず、既設のリング体８１の上に、新たなリング体８１を組み付け、それらリング体８１を仮固定する。それら仮固定したリング体８１の内周側に、周方向に間隔を隔てて複数のストロングバック４６を配置し、それらストロングバック４６に、フラックス受け部材５１を固定する。
【００７０】
次に、フラックス受け部材５１の受けフランジ５２上に裏側フラックスＢＦを散布する。裏側フラックスＢＦは、予めリング体８１の全周に亘り散布してもよく、表側の溶接の進捗に合わせて、部分的に散布するようにしてもよい。
【００７１】
次に、リング体８１の外周側に、装置本体２を保持するフレーム１１を取り付けて、装置本体２をリング体８１に沿って移動させつつ、リング体８１を初層溶接する。
【００７２】
具体的には、図７に示すように、側板７７の裏側（リング体８１の内周側）は、裏側開先部６３を裏側フラックスＢＦにより完全に覆い、かつ側板７７の表側（リング体８１の外周側）は、表側開先部６２と溶接ワイヤ１４の先端とを表側フラックスＦＦにより完全に覆った状態で、表側からアーク溶接する。
【００７３】
そのアーク溶接のアークにより、表側フラックスＦＦおよび裏側フラックスＢＦが溶融し、そのスラグＦＳ、ＢＳ（図９参照）により表側開先部６２と裏側開先部６３との入熱部分が覆われつつ、表側開先部６２に初層の溶接金属ＷＭが形成される。
【００７４】
ここで、側板７７が低温鋼（９％Ｎｉ鋼）からなるため溶接時に酸化による劣化が生じやすいが、本実施形態では、裏側開先部６３を裏側フラックスＢＦによるスラグＢＳで覆って酸化を防止し、かつアークの熱による裏側フラックスＢＦの脱酸反応により、裏側開先部６３を脱酸するので、側板７７の裏側には良好な裏波ビードが形成される。
【００７５】
初層溶接の終了後、側板７７の裏側は、ビードの形状を整えるために、裏側フラックスＢＦが除去されて、裏波ビードがグラインダーにより研削される。一方、側板７７の表側は、続けて所定パスだけ多層溶接が行われる。
【００７６】
側板７７の表側（リングの外周側）の多層溶接終了後、ストロングバック４６を内周側から外周側に、フレーム１１および装置本体２を外周側から内周側に各々再配置して、リングの内周側を多層溶接し、以上により内槽７１の側面部７５が形成される。
【００７７】
このように、本実施形態の横向サブマージアーク溶接方法および装置によれば、開先部６１の裏側の劣化を防止して、良好な裏波ビードを得ることができる。
【００７８】
すなわち、銅製あるいはセラミック製の一時裏当材を用いるサブマージアーク溶接方法にて従来使用されていた通常のフラックス（特に裏開先部用というわけではない）を、裏面開先部６３を完全に覆い尽くすように散布し、その状態で表面から通常の溶接を行うことにより、綺麗な初層の溶接金属が形成される。
【００７９】
本実施形態の方法により形成された初層溶接金属は溶け込みも十分にあり、裏側の溶接金属表面も金属光沢があり、ほとんど酸化されておらず、平滑でアークエアーガウジングでハツらなくとも健全な溶接金属が得られる。
【００８０】
実際の施工においては、裏側からの次溶接の良好なビード形成のために、若干グラインダーなどで軽く成型する必要はあるが、従来のように健全な溶接金属を得るためにアークエアーガウジングなどを行う必要がなく、また、ガウジング後の酸化物除去、裏側開先部形成のためのグラインダー処理に比べ、本実施形態では簡便なグラインダー処理だけで済むので、従来に比べて作業能率の大きな向上が望める。
【００８１】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。
【００８２】
例えば、上述の実施形態では、Ｘ字状に形成された開先部に溶接を行ったが、これに限定されず、例えば、開先部はＶ字状に形成されたものでもよい。また、両面溶接に限定されず、片面溶接でもよい。
【００８３】
裏側フラックスＢＦの散布は、裏側開先部６３がフラックスで隠れればよいのであって、そのためにどのような散布方法を用いても良い。
【００８４】
すなわち、フラックスバッキング手段５は、フラックス受け部材５１に限定されず、例えば、表側フラックスＦＦの散布に用いるフラックスホッパー３０、フラックスベルト３１、回収ブローア３２により構成してもよい。その場合、フラックスベルト３１を側板７７の裏側に配置し、その裏側のフラックスベルト用の供給および回収ホースを、フラックスホッパー３０および回収ブローア３２に各々設けることが望ましい。
【００８５】
また、裏側フラックスＢＦは、表側で通常に使用する表側フラックスＦＦと同様に再利用が可能である。
【００８６】
また、上述の実施形態では、裏側開先部６３を完全に覆うように裏側フラックスＢＦを散布したが、これに限定されず、裏側フラックスＢＦによるスラグＢＳが溶接金属を覆う量の裏側フラックスＢＦを散布すればよい。例えば、裏側フラックスＢＦを、開先部６１の上側のルート６４の高さまで、散布することが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る横向サブマージアーク溶接方法および装置が適用される貯蔵タンクの概略構造図である。
【図２】図２は、貯蔵タンクの内槽および本実施形態の横向サブマージアーク溶接装置の部分斜視図である。
【図３】図３は、本実施形態の横向サブマージアーク溶接装置の側面図である。
【図４】図４は、本実施形態の横向サブマージアーク溶接装置の正面図である。
【図５】図５は、本実施形態の横向サブマージアーク溶接装置のトーチおよびフラックスベルトの側面図である。
【図６】図６は、本実施形態のストロングバックおよびフラックス受け部材の正面図である。
【図７】図７は、本実施形態の横向サブマージアーク溶接方法を説明するための図である。
【図８】図８は、本実施形態の横向サブマージアーク溶接方法における開先形状および溶接ワイヤの狙い位置を説明するための図である。
【図９】図９は、本実施形態の横向サブマージアーク溶接方法による溶接金属の形成を説明するための図である。
【図１０】図１０は、従来の裏当材を用いた横向サブマージアーク溶接方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８８】
１ 溶接装置（横向サブマージアーク溶接装置）
２ 装置本体（溶接手段）
３ 移動手段
４ 拘束手段
５ フラックスバッキング手段
１４ 溶接ワイヤ
１５ 溶接トーチ
３１ フラックスベルト
７７ 板材
６２ 表側開先部
ＦＦ 表側フラックス
ＢＦ 裏側フラックス
６３ 裏側開先部（開先裏面部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板材同士を上下に突き合わせると共に、それら板材の少なくとも一方の面に開先部を形成し、その開先部をフラックスで覆いながら横向き溶接して、上記板材同士を接合する横向サブマージアーク溶接方法において、
溶接すべき上記開先部の裏側に位置する開先裏面部に、裏側フラックスを散布して該開先裏面部を予め裏側フラックスで覆い、
上記開先部をアーク溶接するときに、そのアークによる熱を上記裏側フラックスに付与して開先裏面溶接部の劣化を防止しつつ、上記開先部を溶接することを特徴とする横向サブマージアーク溶接方法。
【請求項２】
上記開先部をアーク溶接するときに、アークによる熱で上記裏側フラックスを溶融して、上記開先裏面部を覆うスラグを形成する請求項１記載の横向サブマージアーク溶接方法。
【請求項３】
上記開先部に、上下に離間する開先ギャップを設け、上記開先部をアーク溶接するときに、上記開先ギャップを通してアークによる熱を裏側フラックスに付与する請求項１または２記載の横向サブマージアーク溶接方法。
【請求項４】
上記板材の一方の面に、上記開先部をなす表側開先部が形成され、上記板材の他方の面に、上記開先裏面部をなす裏側開先部が形成され、
上記表側開先部の溶接後に、上記裏側開先部を溶接する請求項１から３いずれかに記載の横向サブマージアーク溶接方法。
【請求項５】
上記板材が低温鋼からなり、上記アーク溶接に使用される溶接ワイヤが、高Ｎｉ合金からなる請求項１から４いずれかに記載の横向サブマージアーク溶接方法。
【請求項６】
板材同士を上下に突き合わせると共に、それら板材の少なくとも一方の面に開先部を形成し、その開先部をフラックスで覆いながら横向き溶接して、上記板材同士を接合する横向サブマージアーク溶接装置において、
溶接すべき上記開先部の裏側に位置する開先裏面部に裏側フラックスを散布して該開先裏面部をフラックスで覆うためのフラックスバッキング手段と、
上記開先部をアーク溶接する際に、そのアーク溶接による熱を上記裏側フラックスに付与して開先裏面溶接部の劣化を防止しつつ、上記開先部を溶接する溶接手段とを備えたことを特徴とする横向サブマージアーク溶接装置。
【請求項１】
板材同士を上下に突き合わせると共に、それら板材の少なくとも一方の面に開先部を形成し、その開先部をフラックスで覆いながら横向き溶接して、上記板材同士を接合する横向サブマージアーク溶接方法において、
溶接すべき上記開先部の裏側に位置する開先裏面部に、裏側フラックスを散布して該開先裏面部を予め裏側フラックスで覆い、
上記開先部をアーク溶接するときに、そのアークによる熱を上記裏側フラックスに付与して開先裏面溶接部の劣化を防止しつつ、上記開先部を溶接することを特徴とする横向サブマージアーク溶接方法。
【請求項２】
上記開先部をアーク溶接するときに、アークによる熱で上記裏側フラックスを溶融して、上記開先裏面部を覆うスラグを形成する請求項１記載の横向サブマージアーク溶接方法。
【請求項３】
上記開先部に、上下に離間する開先ギャップを設け、上記開先部をアーク溶接するときに、上記開先ギャップを通してアークによる熱を裏側フラックスに付与する請求項１または２記載の横向サブマージアーク溶接方法。
【請求項４】
上記板材の一方の面に、上記開先部をなす表側開先部が形成され、上記板材の他方の面に、上記開先裏面部をなす裏側開先部が形成され、
上記表側開先部の溶接後に、上記裏側開先部を溶接する請求項１から３いずれかに記載の横向サブマージアーク溶接方法。
【請求項５】
上記板材が低温鋼からなり、上記アーク溶接に使用される溶接ワイヤが、高Ｎｉ合金からなる請求項１から４いずれかに記載の横向サブマージアーク溶接方法。
【請求項６】
板材同士を上下に突き合わせると共に、それら板材の少なくとも一方の面に開先部を形成し、その開先部をフラックスで覆いながら横向き溶接して、上記板材同士を接合する横向サブマージアーク溶接装置において、
溶接すべき上記開先部の裏側に位置する開先裏面部に裏側フラックスを散布して該開先裏面部をフラックスで覆うためのフラックスバッキング手段と、
上記開先部をアーク溶接する際に、そのアーク溶接による熱を上記裏側フラックスに付与して開先裏面溶接部の劣化を防止しつつ、上記開先部を溶接する溶接手段とを備えたことを特徴とする横向サブマージアーク溶接装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１７２６３２（Ｐ２００９−１７２６３２Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２６３７（Ｐ２００８−１２６３７）
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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