溶接部強度が母材より低下する金属の裏当金利用全強溶接方法

【課題】調質鋼の高張力鋼や冷間加工材の溶接では溶接部の強度が母材より低下する問題があった。本溶接の小入熱・低パス間温度とし、溶接熱影響部および溶接金属の強度低下を減少させると溶接能率が低下するという問題があった。
【解決手段】裏当金を単なる溶接時の溶けぬけ防止として仕様するのではなく、裏当金おと母材の全線を隅肉溶接し、母材の応力の一部をこの隅肉溶接、裏当金を介して反対側の母材に伝達するとともに、本溶接の最終層の溶接において開先の外にビードを置き、その止端部に再熱がかかりように溶接することにより、本溶接部単位面積当たりの応力を低減することにより能率の高い溶接で母材以上の強度を有する溶接を行うことができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高強度鋼等の溶接において全強溶接を行う方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
調質高張力鋼や冷間塑性加工材を溶接した場合熱影響部や溶接金属の強度が図６に示すように低下する。一般にはその影響を低下させるため、入熱・パス間温度を低く抑えているが溶接能率が低下する。
【０００３】
熱影響部や溶接金属の強度低下を継手効率を下げることにより安全性を確保しているが、材料の強度を十分に使い切っていないため無駄が多い。
【０００４】
溶接部の開先形状でレ形やＶ形が多く用いられ、図１に示すような裏当金２付きの完全溶け込み溶接においては、裏当金２は溶接時の溶け落ち防止に利用され、母材１とは３の位置で部分的に仮付け溶接がされる。しかし裏当金２は溶接部の応力伝達にほとんど寄与しない。
【０００５】
一般の溶接では図１に示すように開先内を本溶接４をしているが、応力集中が大きい溶接止端部１０から熱影響部が母材に垂直に近い状態で貫通している。熱影響部の強度が低下すると、母材の強度が完全に発揮される前に溶接止端部１０から熱影響部へ亀裂が発生し破断に至る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上に述べた従来の高張力鋼等の溶接方法では、溶接部の強度は母材より低下し十分に母材の強度を有効に利用できない。またその影響を小さくするために入熱・パス間温度を低く抑えると、溶接能率が低下する。
【０００７】
本発明はこのような溶接部の強度低下および能率低下を防止することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従来裏当金と母材は部分的に仮付け溶接されているが、図２、図４および図５のように裏当金２と母材１を３の位置で全線隅肉溶接５を行い、母材の応力の一部が隅肉溶接５および裏当金２を介して反対側の母材１に伝達させる。
【０００９】
図３に示すように本溶接４の最終層の溶接において、６のビードを先に置きその後７のビードを置く。これにより溶接止端部１０近傍に再熱をかけ、靭性の向上をはかるとともに、溶接止端部１０から母材を貫通する熱影響部が母材にほぼ垂直で平面的なものとならず、溶接止端部１０近傍断面では、母材部が大半で強度が確保できる。
【発明の効果】
【００１０】
上述したように本発明の溶接法では、母材１の応力の一部が裏当金２を介して反対側の母材１に伝達される。また本溶接最終層側溶接止端部１０の断面では大半が母材のままであり母材１に近い強度が確保できる。また熱影響部が貫通している断面では溶接の余盛や裏当金２があり、断面が大きくなっているため単位断面積当たりの強度が低下していても母材強度以上の強度が確保できる。そのため本溶接で入熱・パス間温度が高く、熱影響部や溶接金属の強度が低下していても溶接部としての強度は母材強度以上となる。
【００１１】
次の表はＨＴ７８０Ｎ／ｍｍ^２を小入熱・低パス間温度で溶接した２０Ｓ１、大入熱・高パス間温度で溶接した３０Ｓ１および本発明の方法で大入熱・高パス間温度で溶接した３０Ｂ１の溶接部を含む引張試験片の溶接施工条件であり、最下段は本発明の裏当金と母材の隅肉溶接の溶接施工条件である。溶接作業時間は本発明の溶接法では裏当金の隅肉溶接の時間を含めて６５分であったが、小入熱・低パス間温度の２０Ｓ１では１８０分、２１０分と３倍程度の溶接時間となっている。
【表１】

次の表はその引張試験の結果である。
大入熱・高パス間温度の従来の溶接を行った３０Ｓ１は破断が溶接部であり、しかも引張強さも約１割本発明より低い。また小入熱・低パス間温度の２０Ｓ１は破断位置が溶接部のものと母材のものがあり、引張強さは本発明の３０Ｂ１よりやや低い。本発明の溶接方法は比較的能率よく、母材強度以上の強度の溶接が可能であることがわかる。
【表２】

【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来の裏当金付き突き合わせ溶接の断面例
【図２】本発明を用いた継手溶接部の断面
【図３】本発明の溶接の最終層のビードの置き方
【図４】本発明を用いた仕口溶接部の断面（図５の９の隅肉溶接が行えない場合）
【図５】本発明を用いた仕口溶接部の断面（裏当金２と母材１との隅肉溶接９が行える場合
【図６】高張力鋼ＨＴ７８０Ｎ／ｍｍ^２を溶接したときの硬度分布の例
【発明を実施するための形態】
以下、本発明の実施の形態を図２、図４および図５に基づいて説明する。
【００１３】
図において１は母材、２は裏当金であり従来は図１に示す裏当金と母材の間の３の位置で隅肉溶接で仮づけ溶接をして裏当金を留めていたが、本発明では図２に示すような板が同一平面で溶接される場合は３の位置で全線隅肉溶接５を行う。また図３に示すように本溶接４の最終層の溶接において、開先の外にビード６を置き、その後止端部１０に再熱がかかるようにビード７を置いた溶接を行う。
【００１４】
母材１が垂直な位置関係にある図４および図５では、裏当金２と母材の３の位置で全線隅肉溶接５を行い、図５のように本溶接４の後裏当金２と母材１の９の隅肉溶接が可能な場合は９の隅肉溶接を全線行う。また本溶接４の後に図５の９の隅肉溶接を行うことが閉鎖断面等で困難な場合には、図４に示すように裏当金２の８の部分を切り欠き本溶接４の断面積を大きくする。図４および図５のように母材が垂直関係にある場合においても、本溶接４の最終層の溶接においては開先の外にビード６を置き、その後止端部１０に再熱がかかるようにビード７を置いた溶接を行う。
【符号の説明】
【００１５】
１母材
２裏当金
４本溶接
５裏当金と母材の全線隅肉溶接

【特許請求の範囲】
【請求項１】
継手、仕口部の溶接において、裏当金と母材を全線隅肉溶接を行い、本溶接最終層の溶接で開先の外側にビードを置き、その後その止端部に再熱がかかるように溶接を行う溶接方法。

【図１】