JP2000343218A - 管材溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接継手の周方向残留応力分布を略均一にす
る。 【解決手段】 外面開先加工を施した管材１，２の端部
を対峙させ、終了端寄り部分が開始端寄り部分にオーバ
ラップするように全周溶接した所定パス数の溶接ビード
５からなる溶接層Ｗを、開先面１ａ，２ａの間に順次盛
り上げて両管材１，２を突合せ接続する溶接継手を形成
する際に、溶接ビード５の開始端及び終了端を各パスＰ
1〜Ｐ13ごとに管周方向へずらして、残留応力が大きい
溶接ビード５の終了端の位置を分散させ且つ前層の溶接
ビード５の終了端の残留応力を次層の溶接ビード５の溶
着時の入熱により緩和する。また、溶接継手６の最外面
側の溶接ビード５の終了端寄り部分のビード幅を終了端
へ向かって徐々に縮小させ、溶接ビード５の終了端に対
するクレータの生成を抑制して、溶接ビード５の終了端
の残留応力を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は管材溶接方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図４及び図５は従来の管材溶接方法を適
用した管継手の一例を示すもので、この管継手は、外面
開先加工を施した管材１，２の端部を対峙させ、所定パ
ス数の溶接ビード３からなる溶接層を、開先面１ａ，２
ａの間に順次盛り上げることにより溶接継手４を形成
し、両管材１，２を突合せ接続している。

【０００３】溶接ビード３は、それぞれ管周方向の方位
０°位置から管周方向へ延び且つ終了端寄り部分が開始
端寄り部分に対して２０〜３０ｍｍ程度オーバラップす
るように全周溶接されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
管材溶接方法では、残留応力が他の部分よりも大きくな
る溶接ビード３の終了端のクレータ３ａが管周方向の特
定部分だけに集中して、溶接継手４の管周方向残留応力
分布が不均一になる。

【０００５】このため、溶接後の収縮に起因した割れや
管材１，２の管軸が互いに屈曲した状態になる変形が溶
接継手４に生じやすく、また、経時変化に伴って溶接継
手４に応力腐蝕割れが発生することが懸念される。

【０００６】本発明は上述した実情に鑑みてなしたもの
で、溶接継手の管周方向残留応力分布を略均一にできる
管材溶接方法を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載の管材溶接方法では、外面
開先加工を施した管材の端部を対峙させ、終了端寄り部
分が開始端寄り部分にオーバラップするように全周溶接
した所定パス数の溶接ビードからなる溶接層を、開先面
の間に順次盛り上げて両管材を突合せ接続する溶接継手
を形成する際に、溶接ビードの開始端及び終了端を各パ
スごとに管周方向へずらし、溶接継手最外面側の溶接ビ
ードの終了端寄り部分のビード幅を終了端へ向かって徐
々に縮小させる。

【０００８】本発明の請求項２に記載の管材溶接方法で
は、外面開先加工を施した管材の端部を対峙させ、終了
端寄り部分が開始端寄り部分にオーバラップするように
全周溶接した所定パス数の溶接ビードからなる溶接層
を、開先面の間に順次盛り上げて両管材を突合せ接続す
る溶接継手を形成する際に、溶接継手最外面側の溶接ビ
ード以外の他の溶接ビードの開始端及び終了端を溶接層
の盛り上げごとに管周方向へずらし、溶接継手最外面側
の溶接ビードの開始端及び終了端を各パスごとに管周方
向へずらし且つその終了端寄り部分のビード幅を終了端
へ向かって徐々に縮小させる。

【０００９】本発明の請求項１に記載の管材溶接方法に
おいては、溶接ビードの開始端及び終了端を各パスごと
に管周方向へずらして、残留応力が大きい溶接ビードの
終了端の位置を分散させ、前層の溶接ビードの終了端の
残留応力を次層の溶接ビードの溶着時の入熱により緩和
する。

【００１０】また、溶接継手最外面側に位置する溶接ビ
ードの終了端寄り部分のビード幅を徐々に縮小して、溶
接ビードの終了端に対するクレータの生成を抑制させ、
溶接ビードの終了端の残留応力を低減する。

【００１１】本発明の請求項２に記載の管材溶接方法に
おいては、溶接ビードの開始端及び終了端を溶接層の盛
り上げごとに管周方向へずらして、残留応力が大きい溶
接ビードの終了端の位置を分散させ、前層の溶接ビード
の終了端の残留応力を次層の溶接ビードの溶着時の入熱
により緩和する。

【００１２】また、溶接継手最外面側に位置する溶接ビ
ードの終了端寄り部分のビード幅を徐々に縮小して、溶
接ビードの終了端に対するクレータの生成を抑制させ、
溶接ビードの終了端の残留応力を低減する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１４】図１及び図２は本発明の管材溶接方法の一
例を適用した管継手を示すもので、この管材溶接方法
は、小径薄肉管をはじめとする種々の管材突合せ接続に
適している。

【００１５】管材１，２を相互に接続する際には、外面
開先加工端が対峙するように管材１，２を対峙させ（図
１（Ａ）参照）、開先面１ａ，２ａに溶接ビード５（パ
スＰ1）を、管周方向の方位０°位置から周方向へ延び
且つ終了端寄り部分が開始端寄り部分に対して２０〜３
０ｍｍ程度オーバラップするように、全周ＴＩＧ溶接す
る（図１（Ｂ）参照）。

【００１６】次いで、開先面１ａ，２ａとパスＰ1から
なる溶接層Ｗの外面に溶接ビード５（パスＰ2）を、管
周方向の方位９０°の位置から周方向へ延び且つ終了端
寄り部分が開始端寄り部分に対して２０〜３０ｍｍ程度
オーバラップするように全周ＴＩＧ溶接し、溶接ビード
５（パスＰ3）を、管周方向の方位１８０°位置から周
方向へ延び且つ終了端寄り部分が開始端寄り部分に対し
て２０〜３０ｍｍ程度オーバラップするように全周ＴＩ
Ｇ溶接する（図１（Ｃ）参照）。

【００１７】同様に、開先面１ａ，２ａとパスＰ1〜Ｐ3
からなる溶接層Ｗの外面に溶接ビード５（パスＰ4，Ｐ
5，Ｐ6）を、管周方向の方位２７０°位置、方位０°位
置、方位９０°位置からそれぞれ周方向へ延び且つ終了
端寄り部分が開始端寄り部分に対して２０〜３０ｍｍ程
度オーバラップするように全周ＴＩＧ溶接したうえ、
（図１（Ｄ）参照）、開先面１ａ，２ａとパスＰ1〜Ｐ6
からなる溶接層Ｗの外面に溶接ビード５（パスＰ7，Ｐ
8，Ｐ9）を、管周方向の方位１８０°位置、方位２７０
°位置、方位０°位置からそれぞれ周方向へ延び且つ終
了端寄り部分が開始端寄り部分に対して２０〜３０ｍｍ
程度オーバラップするように全周ＴＩＧ溶接する（図１
（Ｅ）参照）。

【００１８】上述したパスＰ1〜Ｐ9の溶接ビード５を全
周ＴＩＧ溶接する際には、当該パスＰ1〜Ｐ9のビード幅
が略一定になるように、溶接トーチを溶接施工方向に対
して左右へ連続的に揺動させる。

【００１９】更に、開先面１ａ，２ａとパスＰ1〜パス
Ｐ9からなる溶接層Ｗの外面に溶接ビード５（Ｐ10，Ｐ1
1，Ｐ12，Ｐ13）を、管周方向の方位９０°位置、方位
１８０°位置、方位２７０°位置、方位０°位置からそ
れぞれ周方向へ延び且つ終了端寄り部分が開始端寄り部
分に対して管材１，２の周長の１／４〜１／８程度オー
バラップするように全周ＴＩＧ溶接し、パスＰ1〜Ｐ13
からなる溶接層Ｗによって、管材１と管材２とを突合せ
接続する溶接継手６を形成する（図１（Ｆ）参照）。

【００２０】このパスＰ10〜Ｐ13の溶接ビード５を全周
ＴＩＧ溶接する際には、当該パスＰ10〜Ｐ13の終了端寄
り部分のビード幅が終了端へ向かって徐々に縮小してい
くように（図２参照）、溶接トーチの溶接施工方向の左
右への揺動量を狭める。

【００２１】このように、図１及び図２に示す管継手で
は、溶接ビード５の開始端及び終了端を各パスＰ1〜Ｐ1
3ごとに管周方向へずらして、残留応力が大きい溶接ビ
ードの終了端の位置を分散させるので、前層の溶接ビー
ド５の終了端の残留応力が次層の溶接ビード５の溶着時
の入熱により緩和される。

【００２２】また、溶接継手６の最外面側に位置する溶
接ビード５の各終了端寄り部分のビード幅を徐々に縮小
して、溶接ビード５の終了端に対するクレータの生成を
抑制するので、溶接ビード５の終了端の残留応力が低減
される。

【００２３】よって、溶接継手６の管周方向残留応力分
布が略均一になり、溶接後の収縮に起因した割れや管材
１，２の管軸が互いに屈曲した状態になる変形が溶接継
手６に生じにくく、また、経時変化に伴った応力腐蝕割
れが溶接継手６に発生することを回避でき、管継手の信
頼性が向上する。

【００２４】図３は本発明の管材溶接方法の他の例を適
用した管継手を示すもので、この管材溶接方法は、大径
厚肉管の管材突合せ接続に適している。

【００２５】大径厚肉の管材１，２を相互に接続する際
には、溶接ビード５のパス数が多くなるので、溶接継手
６を形成する第１層目溶接層Ｗ1の溶接ビード５のパス
の開始端を管周方向の方位０°位置、第２層目溶接層Ｗ
2の溶接ビード５のパスの開始端を管周方向の方位９０
°位置として、順次盛り上げる溶接層Ｗ3，Ｗ4，…Ｗn-
1のビード５のパスの開始端を、管周方向へずらし、前
層の溶接ビードの終了端の残留応力を次層の溶接ビード
５の溶着時の入熱により緩和させる（図３（Ａ）参
照）。

【００２６】次いで、溶接継手６の最外面側に位置する
第ｎ層目の溶接層Ｗnの溶接ビード５の開始端及び終了
端を各パスごとに管周方向へずらし且つその終了端寄り
部分のビード幅を終了端へ向かって徐々に縮小させ、溶
接ビード５の終了端に対するクレータの生成を抑制し、
溶接ビード５の終了端の残留応力を低減させる（図３
（Ｂ）参照）。

【００２７】溶接継手６の最外面側の溶接ビード５のオ
ーバラップ長は、図１及び図２に示すような小径管では
管材周長の１／４程度、図３に示すように大径管では管
材周長の１／８程度が適当である。

【００２８】また、各パスＰ1〜Ｐ13ごと、あるいは溶
接層Ｗ1〜Ｗn-1ごとにずらす溶接ビード５の開始端及び
終了端の割合は、４５〜９０°程度が適当である。

【００２９】なお、本発明の管材溶接方法は上述した実
施の形態のみに限定されるものではなく、突合せ溶接す
べき管材の径及び肉厚に応じて溶接ビードのパス数及び
溶接層の盛り上げ回数を適宜変更すること、その他、本
発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得るこ
とは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の管材溶接方
法によれば下記のような種々の優れた効果を奏し得る。

【００３１】（１）本発明の請求項１に記載の管材溶接
方法においては、溶接ビードの開始端及び終了端を各パ
スごとに管周方向へずらして、管軸線方向に隣接する溶
接ビードの終了端の位置を分散させ且つ前層の溶接ビー
ドの終了端の残留応力を次層の溶接ビードの溶着時の入
熱により緩和し、また、溶接継手最外面側に位置する溶
接ビードの終了端寄り部分のビード幅を徐々に縮小し
て、当該溶接ビードの終了端の残留応力を低減するの
で、溶接継手の管周方向残留応力分布が略均一になり、
溶接継手の変形や応力腐蝕割れを回避することができ
る。

【００３２】（２）本発明の請求項２に記載の管材溶接
方法においては、溶接ビードの開始端及び終了端を溶接
層の盛り上げごとに管周方向へずらして、管径方向に隣
接する溶接ビードの終了端の位置を分散させ且つ前層の
溶接ビードの終了端の残留応力を次層の溶接ビードの溶
着時の入熱により緩和し、また、溶接継手最外面側に位
置する溶接ビードの終了端寄り部分のビード幅を徐々に
縮小して、当該溶接ビードの終了端の残留応力を低減す
るので、溶接継手の管周方向残留応力分布が略均一にな
り、溶接継手の変形や応力腐蝕割れを回避することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｆ）は本発明の管材溶接方法の一例
を適用した管継手の溶接施工手順を示す斜視図である。

【図２】本発明の管材溶接方法の一例を適用した管継手
を示す斜視図である。

【図３】（Ａ）（Ｂ）は本発明の管材溶接方法の他の例
を適用した管継手の溶接施工手順を示す斜視図である。

【図４】従来の管材溶接方法の一例を適用した管継手を
示す断面図である。

【図５】従来の管材溶接方法の一例を適用した管継手を
示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 管材 １ａ 開先面 ２ 管材 ２ａ 開先面 ５ 溶接ビード ６ 溶接継手

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外面開先加工を施した管材の端部を対峙
   させ、終了端寄り部分が開始端寄り部分にオーバラップ
   するように全周溶接した所定パス数の溶接ビードからな
   る溶接層を、開先面の間に順次盛り上げて両管材を突合
   せ接続する溶接継手を形成する際に、溶接ビードの開始
   端及び終了端を各パスごとに管周方向へずらし、溶接継
   手最外面側の溶接ビードの終了端寄り部分のビード幅を
   終了端へ向かって徐々に縮小させることを特徴とする管
   材溶接方法。
2. 【請求項２】 外面開先加工を施した管材の端部を対峙
   させ、終了端寄り部分が開始端寄り部分にオーバラップ
   するように全周溶接した所定パス数の溶接ビードからな
   る溶接層を、開先面の間に順次盛り上げて両管材を突合
   せ接続する溶接継手を形成する際に、溶接継手最外面側
   の溶接ビード以外の他の溶接ビードの開始端及び終了端
   を溶接層の盛り上げごとに管周方向へずらし、溶接継手
   最外面側の溶接ビードの開始端及び終了端を各パスごと
   に管周方向へずらし且つその終了端寄り部分のビード幅
   を終了端へ向かって徐々に縮小させることを特徴とする
   管材溶接方法。