JP2010142822A

JP2010142822A - 鋼管矢板の２電極ガスシールドアーク溶接方法

Info

Publication number: JP2010142822A
Application number: JP2008320372A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Nagatomo; 和男長友; Susumu Takahashi; 将高橋; Seiichi Sato; 清一佐藤; Masatoshi Nakamura; 雅敏中村; Osamu Kiyota; 修清田; Hiroki Yoshikawa; 大樹吉川
Original assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel and Sumikin Welding Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2010-07-01
Anticipated expiration: 2028-12-17
Also published as: JP5090327B2

Abstract

【課題】鋼管矢板の本管と各種連結継手用鋼の２電極ガスシールドアーク溶接方法において、目標とする溶接金属のビード幅、ビード厚およびすみ肉溶接金属の脚長が得られる健全な溶接部を安易に高能率に溶接することができる鋼管矢板の２電極ガスシールドアーク溶接方法を提供する。
【解決手段】鋼管矢板の本管とＰ−Ｐ形またはＰ−Ｔ形連結継手用の鋼管とを溶接する２電極ガスシールドアーク溶接方法において、本管と鋼管のフレア継手部に鋼粒または鉄粉をフレア開先幅１０〜１２ｍｍの高さまで充填し、電極トーチを鋼管方向に先行電極：０〜２５°、後行電極：０〜１０°傾斜させ、電極間距離を先行電極および後行電極のワイヤ間で１５〜４０ｍｍ、ワイヤ径１．６ｍｍで溶接電流を先行電極：４９０〜５８０Ａ、後行電極：４６０〜５６０Ａとし、ワイヤ狙い位置をフレア開先のほぼ中央にして溶接速度を１ｍ／ｍｉｎ以上で溶接することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼管矢板の本管と各種連結継手用鋼の高速２電極ガスシールドアーク溶接方法に関する。

鋼管矢板は、外径５００〜２０００ｍｍ、板厚９〜２５ｍｍのスパイラル鋼管からなる本管と、この本管の両側の長手方向に溶接された板厚９ｍｍまたは１１ｍｍの各種継手材とから構成される。鋼管矢板はＪＩＳＡ５５３０（１９８８）に規定されており、図５（ａ）に示すＰ−Ｐ形連結継手は本管１に外径１６５．２ｍｍの鋼管２を溶接し、後工程でスリット加工をして製造される。図５（ｂ）に示すＰ−Ｔ形連結継手の鋼管２はＰ−Ｐ形連結継手と同一で、Ｔ形鋼３は高さおよび幅ともに１２５ｍｍのＴ形鋼３を本管１に溶接して製造される。図５（ｃ）に示すＬ−Ｔ形連結継手は高さ７６ｍｍで幅が８５ｍｍのＴ形鋼４および１辺が６５ｍｍまたは７５ｍｍの山形鋼５を同様に溶接して製造される。

従来、鋼管矢板の各種連結継手鋼の溶接は高能率に溶接するために、例えば特公平２−２３２６９号公報（特許文献１）に本管と鋼管の間にスタビリテイバーを挟んでサブマージアーク溶接方法で溶接して製造するという技術がある。しかし、特許文献１に記載の溶接はサブマージアーク溶接であるので、溶接後に生成したスラグの除去作業に多大の時間を要するという問題がある。

一方、特開２０００−２６３２３３号公報（特許文献２）には２電極のガスシールドアーク溶接が、特開２０００−２６３２３１号公報（特許文献３）には４電極のガスシールドアーク溶接で本管と鋼管のフレア継手溶接を高速回転アークで行う方法の記載がある。

また、特開２０００−２６３２３２号公報（特許文献４）には４電極のガスシールドアーク溶接で本管とＴ形鋼または山形鋼のすみ肉溶接を高速回転アークで行う方法の記載がある。

特許文献２、特許文献３および特許文献４に記載の２〜４電極ガスシールドアーク溶接方法は、高速回転アーク溶接トーチを用いるためにトーチ周りのスペースが必要となり、特に本管とＬ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼の溶接においては溶接トーチがＴ形鋼に接触しやすく溶接ワイヤの狙い位置がずれて良好なビードが得られないという問題がある。

また、各継手は図６に示すように溶接金属のビード幅ｅ、ビード厚ｆ１，ｆ２およびすみ肉溶接金属の脚長ｇ１〜ｇ６が求められ、特許文献２、特許文献３および特許文献４に記載の高速度の溶接においては必ずしも満足できるものではなかった。
特公平２−２３２６９号公報特開２０００−２６３２３３号公報特開２０００−２６３２３１号公報特開２０００−２６３２３２号公報

本発明は、鋼管矢板の本管と各種連結継手用鋼の２電極ガスシールドアーク溶接方法において、目標とする溶接金属のビード幅、ビード厚およびすみ肉溶接金属の脚長が得られる健全な溶接部を安易に高能率に溶接することができる鋼管矢板の２電極ガスシールドアーク溶接方法を提供することを目的とする。

本発明の要旨は、
（１）鋼管矢板の本管とＰ−Ｐ形またはＰ−Ｔ形連結継手用の鋼管とを溶接する２電極ガスシールドアーク溶接方法において、本管と鋼管のフレア継手部に鋼粒または鉄粉をフレア開先幅１０〜１２ｍｍの高さまで充填し、電極トーチを鋼管方向に先行電極：０〜２５°、後行電極：０〜１０°傾斜させ、電極間距離を先行電極および後行電極のワイヤ間で１５〜４０ｍｍ、ワイヤ径１．６ｍｍで溶接電流を先行電極：４９０〜５８０Ａ、後行電極：４６０〜５６０Ａとし、ワイヤ狙い位置をフレア開先のほぼ中央にして溶接速度を１ｍ／ｍｉｎ以上で溶接することを特徴とする鋼管矢板の２電極ガスシールドアーク溶接方法、
（２）鋼管矢板の本管とＰ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼とを溶接する２電極ガスシールドアーク溶接方法において、電極トーチをＴ形鋼方向に先行電極：３５〜５０°、後行電極：２０〜４０°傾斜させ、電極間距離を先行電極および後行電極のワイヤ間で１５〜４０ｍｍ、ワイヤ径１．６ｍｍで溶接電流を先行電極：４１０〜４８０Ａ、後行電極：４６０〜５４０Ａとし、ワイヤ狙い位置を先行電極：本管とＴ形鋼を突合せたコーナー部から本管の上方向へ１〜２ｍｍ、後行電極：本管とＴ形鋼を突合せたコーナー部からＴ形鋼の本管から離れる方向に２〜４ｍｍにして溶接速度を１ｍ／ｍｉｎ以上で溶接することを特徴とする鋼管矢板の２電極ガスシールドアーク溶接方法、
（３）鋼管矢板の本管とＬ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼とを溶接する２電極ガスシールドアーク溶接方法において、電極トーチをＴ形鋼方向に先行電極および後行電極ともに１０〜２０°傾斜させ、電極間距離を先行電極および後行電極のワイヤ間で１５〜４０ｍｍ、ワイヤ径１．６ｍｍで溶接電流を先行電極および後行電極ともに４８０〜５４０Ａとし、ワイヤ狙い位置を先行電極：本管とＴ形鋼を突合せたコーナー部からＴ形鋼の本管から離れる方向に１〜２ｍｍ、後行電極：本管とＴ形鋼を突合せたコーナー部からＴ形鋼の本管から離れる方向に２〜４ｍｍにして溶接速度を１ｍ／ｍｉｎ以上で溶接することを特徴とする鋼管矢板の２電極ガスシールドアーク溶接方法、
（４）鋼管矢板の本管とＬ−Ｔ形連結継手用の山形鋼とを溶接する２電極ガスシールドアーク溶接方法において、電極トーチを山形鋼方向に先行電極および後行電極ともに３０〜４０°傾斜させ、電極間距離を先行電極および後行電極のワイヤ間で１５〜４０ｍｍ、ワイヤ径１．６ｍｍで溶接電流を先行電極：３４０〜４１０Ａ、後行電極：４８０〜５４０Ａとし、ワイヤ狙い位置を先行電極：本管と山形鋼を突合せたコーナー部から本管の上方向に２〜４ｍｍ、後行電極：本管と山形鋼を突合せたコーナー部から本管の上方向に１〜２ｍｍにして溶接速度を１ｍ／ｍｉｎ以上で溶接することを特徴とする鋼管矢板の２電極ガスシールドアーク溶接方法、
（５）ワイヤ突き出し長さを３０〜４５ｍｍとすることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれか一項に記載の鋼管矢板の２電極ガスシールドアーク溶接方法、
（６）先行電極先方および後行電極後方からサイドシールドすることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれか一項に記載の鋼管矢板の２電極ガスシールドアーク溶接方法にある。

本発明の鋼管矢板の２電極ガスシールドアーク溶接方法によれば、鋼管矢板の本管とＰ−Ｐ形またはＰ−Ｔ形連結継手用の鋼管の溶接金属が健全で、目標とする溶接金属のビード幅およびビード厚が高能率に得られる。また、鋼管矢板の本管とＰ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼、鋼管矢板の本管とＬ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼および山形鋼のすみ肉溶接金属が健全で、目標とする脚長が高能率に得られるなど、産業上有用な著しい効果を奏する。

鋼管矢板の本管と各種連結継手に求められる溶接金属のビード幅、ビード厚およびすみ肉溶接金属の脚長は、図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように連結継手種類によって異なる。したがって、連結継手の種類に応じて溶接条件を設定する必要がある。
以下、本管に連結する各種継手に応じて高能率に溶接可能な溶接速度１ｍ／ｍｉｎ以上での溶接施工条件を限定した理由を詳細に説明する。

まず、鋼管矢板の本管とＰ−Ｐ形またはＰ−Ｔ形連結継手用の鋼管の溶接金属には、図６（ａ）に示すようにビード幅ｅが８ｍｍ以上、本管１側および鋼管２側のビード厚ｆ１，ｆ２が８ｍｍ以上であることが求められる。当然ながら、割れやアンダーカットなどのその他の溶接欠陥がないことも求められている。

図１にＰ−Ｐ形またはＰ−Ｔ形連結継手用鋼管２の溶接施工方法の模式図を示す。本管１と鋼管２のフレア継手部に鋼粒または鉄粉６をフレア開先幅ｗの１０〜１２ｍｍとなる高さまで充填する。鋼粒または鉄粉６の充填量がフレア開先幅ｗの１０ｍｍ未満であると、溶接金属のビード幅ｅが８ｍｍ未満となる。一方、鋼粒または鉄粉６の充填量がフレア開先幅ｗの１２ｍｍを超えると、ビード止端部のなじみが不良となる。

電極トーチを鋼管方向に先行電極トーチ角度θ１：０〜２５°、後行電極トーチ角度θ２：０〜１０°傾斜させる。先行電極トーチ角度θ１が０°未満および／または後行電極トーチ角度θ２が０°未満であると本管１側のビード厚ｆ１が８ｍｍ未満となる。一方、先行電極トーチ角度θ１が２５°超および／または後行電極トーチ角度θ２が１０°を超えると本管１側に片寄ったビードとなり、鋼管２側のビード厚ｆ２が８ｍｍ未満となる。

電極間距離を先行電極Ｌおよび後行電極Ｔのワイヤ間で１５〜４０ｍｍとする。電極間距離が１５ｍｍ未満であると先行電極Ｌと後行電極Ｔのアークが干渉してアークが不安定でビード外観が不良となる。一方、電極間距離が４０ｍｍを超えると２プールになりビードが広がらず凸ビードになる。

なお、電極間距離は、後述する本管１とＰ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼３、本管１とＬ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼４および本管１とＬ−Ｔ形連結継手用の山形鋼５の溶接においても同様となる。したがって、電極間距離はいずれの溶接施工においても１５〜４０ｍｍとする。

溶接電流は、先行電極電流：４９０〜５８０Ａ、後行電極電流：４６０〜５６０Ａとする。先行電極電流が４９０Ａ未満および／または後行電極電流が４６０Ａ未満であるとビード幅ｅが８ｍｍ未満で本管１側および鋼管２側のビード厚ｆ１，ｆ２が８ｍｍ未満となる。一方、先行電極電流が５８０Ａ超および／または後行電極電流が５６０Ａを超えると溶融金属が先行しアークが不安定になる。

ワイヤ径は、前述の溶接電流においてもアークが安定するように公称１．６ｍｍ径とする。なお、ワイヤ径は、後述する本管１とＰ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼３、本管１とＬ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼４および本管１とＬ−Ｔ形連結継手用の山形鋼５の溶接においてもアークを安定にするために公称径を１．６ｍｍとする。

ワイヤ狙い位置は、先行電極Ｌおよび後行電極Ｔともにビードが本管１または鋼管２へ片寄らないようにフレア開先のほぼ中央（±２ｍｍ以内）とする。

次に、Ｐ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼３の溶接金属には、図６（ｂ）に示すように本管１およびＴ型鋼３のすみ肉溶接金属の脚長ｇ１、ｇ２が６ｍｍ以上であることが求められる。

図２にＰ−Ｔ形連結継手用Ｔ形鋼３の溶接施工方法の模式図を示す。電極トーチをＴ形鋼方向に先行電極トーチ角度θ１：３５〜５０°、後行電極トーチ角度θ２：２０〜４０°傾斜させる。先行電極トーチ角度θ１が３５°未満であると本管１側の脚長ｇ１が６ｍｍ未満となる。先行電極トーチ角度θ１が５０°を超えると本管１側にアンダーカットが生じる。後行電極トーチ角度θ２が２０°未満であると凸ビードとなる。一方、後行電極トーチ角度θ２が４０°を超えるとＴ形鋼３側の脚長ｇ２が６ｍｍ未満となる。

溶接電流は、先行電極電流：４１０〜４８０Ａ、後行電極電流：４６０〜５４０Ａとする。先行電極電流が４１０Ａ未満であると本管１側の脚長ｇ１が６ｍｍ未満となる。先行電極電流が４８０Ａを超えると本管１側にビードの片寄り、またアンダーカットが生じる。後行電極電流が４６０Ａ未満であるとＴ形鋼３側の脚長ｇ２が６ｍｍ未満となる。一方、後行電極電流が５４０Ａを超えるとＴ形鋼３側にビードの片寄り、またビードが凸になる。

ワイヤ狙い位置は、先行電極Ｌを本管１とＴ形鋼３を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ１へ１〜２ｍｍ、後行電極Ｔを本管１とＴ形鋼３を突合せたコーナー部からＴ形鋼３の本管１から離れる方向l１に２〜４ｍｍとする。先行電極Ｌのワイヤ狙い位置が本管１とＴ形鋼３を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ１へ１ｍｍ未満であると本管１側の脚長ｇ１が６ｍｍ未満となる。先行電極Ｌのワイヤ狙い位置が本管１と連Ｔ形鋼３を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ１へ２ｍｍを超えると本管１側にアンダーカットが生じる。後行電極Ｔのワイヤ狙い位置が本管１とＴ形鋼３を突合せたコーナー部からＴ形鋼３の本管１から離れる方向l１に２ｍｍ未満であるとＴ形鋼３側の脚長ｇ２が６ｍｍ未満となる。一方、後行電極Ｔのワイヤ狙い位置が本管１とＴ形鋼３を突合せたコーナー部からＴ形鋼３の本管１から離れる方向l１に４ｍｍを超えると本管１側の脚長ｇ１が６ｍｍ未満となる。

Ｌ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼４の溶接金属には、図６（ｃ）に示すように本管１およびＴ型鋼４のすみ肉溶接金属の脚長ｇ３、ｇ４が９ｍｍ以上であることが求められる。

図３にＬ−Ｔ形連結用Ｔ形鋼４の溶接施工方法の模式図を示す。電極トーチをＴ型鋼４方向に先行電極トーチ角度θ１および後行電極トーチ角度θ２をともに１０〜２０°傾斜させる。先行電極トーチ角度θ１および／または後行電電極トーチ角度θ２が１０°未満であると本管１側の脚長ｇ３が９ｍｍ未満となる。一方、先行電極トーチ角度θ１および／または後行電極トーチ角度θ２が２０°を超えると溶接トーチがＴ型鋼４に接触する場合がある。

溶接電流は、先行電極電流および後行電極電流ともに４８０〜５４０Ａとする。先行電極電流および／または後行電極電流が４８０Ａ未満であると本管１側の脚長ｇ３およびＴ形鋼４側の脚長ｇ４ともに９ｍｍ未満となる。一方、先行電極電流および／または後行電極電流が５４０Ａを超えるとＴ形鋼４の板厚が９ｍｍの場合溶け落ちが生じる。

ワイヤの狙い位置を、先行電極Ｌは本管１とＴ形鋼４を突合せたコーナー部からＴ形鋼４の本管１から離れる方向l１に１〜２ｍｍ、後行電極Ｔは本管１とＴ形鋼４を突合せたコーナー部からＴ形鋼４の本管１から離れる方向l２に２〜４ｍｍとする。先行電極Ｌの狙い位置が本管１とＴ形鋼４を突合せたコーナー部からＴ形鋼４の本管１から離れる方向l１に１ｍｍ未満および／または後行電極Ｔの狙い位置が本管１とＴ形鋼４を突合せたコーナー部からＴ形鋼４の本管１から離れる方向l２に２ｍｍ未満であるとＴ形鋼４側の脚長ｇ４が９ｍｍ未満となる。一方、先行電極Ｌの狙い位置が本管１とＴ形鋼４を突合せたコーナー部からＴ形鋼４の本管１から離れる方向l１に２ｍｍ超および／または後行電極Ｔの狙い位置が本管１とＴ形鋼４を突合せたコーナー部からＴ形鋼４の本管１から離れる方向l２に４ｍｍ超であると本管１側の脚長ｇ３が９ｍｍ未満となる。

Ｌ−Ｔ形連結継手用の山形鋼５の溶接金属には、図６（ｄ）に示すように本管１および山形鋼５のすみ肉溶接金属の脚長ｇ５、ｇ６が８ｍｍ以上であることが求められる。

図４にＬ−Ｔ形連結用山形鋼５の溶接施工方法の模式図を示す。電極トーチを山形鋼５方向に先行電極トーチ角度θ１および後行電極トーチ角度θ２をともに３０〜４０°傾斜させる。先行電極トーチ角度θ１および／または後行電電極トーチ角度θ２が３０°未満であると本管１側の脚長ｇ５が８ｍｍ未満となる。一方、先行電極トーチ角度θ１および／または後行電極トーチ角度θ２が４０°を超えると山形鋼５側の脚長ｇ６が８ｍｍ未満となる。

溶接電流は、先行電極電流：３４０〜４１０Ａ、後行電極電流：４８０〜５４０Ａとする。先行電極電流が３４０Ａ未満であると本管１側の脚長ｇ５が８ｍｍ未満となる。先行電極電流が４１０Ａを超えると本管１の板厚が１２ｍｍ以下の場合本管１側に溶け落ちが生じる。後行電極電流が４８０Ａ未満であると山形鋼５側の脚長ｇ６が８ｍｍ未満となる。一方、後行電極電流が５４０Ａを超えると山形鋼５側にビードの片寄り、またビードが凸になる。

ワイヤ狙い位置は、先行電極Ｌを本管１と山形鋼５を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ１に２〜４ｍｍ、後行電極Ｔを本管１と山形鋼５を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ２に１〜２ｍｍとする。先行電極Ｌの狙い位置が、本管１と山形鋼５を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ１に２ｍｍ未満であると本管１側の脚長ｇ５が８ｍｍ未満となる。先行電極Ｌの狙い位置が、本管１と山形鋼５を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ１に４ｍｍを超えると本管１側にアンダーカットが生じる。後行電極Ｔの狙い位置が、本管１と山形鋼５を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ２に１ｍｍ未満であるとビードが凸になる。一方、後行電極Ｔの狙い位置が、本管１と山形鋼５を突合せたコーナー部から本管１の上方向ｈ２に２ｍｍを超えると山形鋼５側の脚長ｇ６が８ｍｍ未満となる。

ワイヤ突き出し長さは３０〜４５ｍｍとする。ワイヤ突き出し長さが３０ｍｍ未満であると溶着量が不足してビード幅または脚長が不足する。一方、ワイヤ突き出し長さが４５ｍｍを超えるとワイヤ狙い位置が不安定になりビードが蛇行しやすくなる。

さらに、本発明においては比較的狭隘な箇所を溶接するので、溶接ノズルは溶接チップとガス吹き出し口とが一体になった従来の溶接ノズルを使用することができない。したがって、ＣＯ_２やＡｒ−ＣＯ_２混合ガスの吹き出しは先行電極Ｌ先方および後行電極Ｔ後方からサイドシールドを行う。なお、ガス流量はワイヤ突き出し長さが長く溶接速度が速いので４０〜１００リットル／分とすることが好ましい。

以下、実施例により本発明の効果を詳細に説明する。

図１に鋼管矢板の本管とＰ−Ｐ形またはＰ−Ｔ形連結継手用鋼管の２電極ガスシールドアーク溶接施工方法の模式図を示す。外径８００ｍｍ、板厚１２ｍｍの本管に外径１６５．２ｍｍ、板厚９ｍｍの鋼管を、表１に示す各種溶接施工条件で溶接速度１．２ｍ／ｍｉｎ，溶接長さ５ｍを溶接した。フレア開先内への充填材はワイヤを１ｍｍ径×１ｍｍ長さにカットしたものを用いた。また、組合せワイヤはＪＩＳＺ３３１２ＹＧＷ−１１の１．６ｍｍでシールドガスはＡｒ−２０％ＣＯ_２を用い先行電極Ｌ先方および後行電極Ｔ後方からそれぞれ流量５０リットル／ｍｉｎでサイドシールドを行った。

溶接時のアークの安定性、溶接後のビード外観の観察と断面マクロを５個採取して溶接金属のビード幅および本管側と鋼管側のビード厚を測定した。なお、断面マクロ調査の評価は、ビード幅ｅが８ｍｍ以上、本管側ビード厚Ｆ１および鋼管側ビード厚ｆ２がともに８ｍｍ以上を良好とした。それらの結果を表２にまとめて示す。

表１および表２中試験Ｎo.Ｐ−１〜Ｐ−６が本発明例、試験Ｎo.Ｐ−７〜Ｐ１６は比較例である。

本発明例である試験Ｎo.Ｐ−１〜Ｐ−６は、鋼粒の充填開先幅ｗ、電極トーチ角度θ１，θ２、電極間距離、溶接電流およびワイヤ突き出し長さが適正であるので、アークの安定性およびビード外観が良好で、マクロ断面測定結果においても溶接金属のビード幅ｅおよび本管側と鋼管側のビード厚ｆ１，ｆ２の目標値が得られるなど極めて満足な結果であった。

比較例中試験Ｎo.Ｐ−７は、鋼粒の充填開先幅ｗが広いので止端部のなじみが不良であった。また、ワイヤ突き出し長さが長いのでビードが蛇行した。

試験Ｎo.Ｐ−８は、鋼粒の充填開先幅ｗが狭いのでビード幅ｅが狭かった。また、電極間距離が短いのでアークが不安定であった。

試験Ｎo.Ｐ−９は、先行電極トーチ角度θ１が大きいので本管側に片寄ったビードとなり鋼管側のビード厚ｆ２が小さかった。また、ワイヤ突き出し長さが短いので溶着量が不足してビード幅ｅが狭かった。

試験Ｎo.Ｐ−１０は、先行電極トーチ角度θ１が小さいので本管側のビード厚ｆ１が小さかった。

試験Ｎo.Ｐ−１１は、後行電極トーチ角度θ２が大きいので本管側に片寄ったビードとなり鋼管側のビード厚ｆ２が小さかった。

試験Ｎo.Ｐ−１２は、後行電極トーチ角度θ２が小さいので本管側のビード厚ｆ１が小さかった。

試験Ｎo.Ｐ−１３は、電極間距離が長いので凸ビードとなった。また、先行電極電流が低いのでビード幅ｅが狭かった。

試験Ｎo.Ｐ−１４は先行電極電流が高いので、また、試験Ｎo.Ｐ−１５は後行電極電流が高いのでいずれもアークが不安定であった。

試験Ｎo.Ｐ−１６は、後行電極電流が低いのでビード幅ｅが狭かった。

図２に鋼管矢板の本管とＰ−Ｔ形連結継手用Ｔ形鋼の２電極ガスシールドアーク溶接施工方法の模式図を示す。外径８００ｍｍ、板厚１２ｍｍの本管に高さおよび幅ともに１２５ｍｍ、板厚９ｍｍのＴ形鋼を、表３に示す各種溶接施工条件で溶接速度１．２ｍ／ｍｉｎ，溶接長さ５ｍを溶接した。また、組合せワイヤおよびシールドガスは実施例１と同様とした。

溶接時のアークの安定性、溶接後のビード外観の観察と断面マクロを５個採取して本管側とＴ形鋼側のすみ肉溶接金属の脚長ｇ１，ｇ２を測定した。なお、断面マクロ調査の評価は、本管側の脚長ｇ１およびＴ形鋼側の脚長ｇ２がいずれも６ｍｍ以上を良好とした。それらの結果を表４にまとめて示す。

表３および表４中試験Ｎo.Ｔ−１〜Ｔ−６が本発明例、試験Ｎo.Ｔ−７〜Ｔ１６は比較例である。

本発明例である試験Ｎo.Ｔ−１〜Ｔ−６は、電極トーチ角度θ１，θ２、電極間距離、溶接電流およびワイヤ突き出し長さが適正であるので、アークの安定性およびビード外観が良好で、マクロ断面測定結果においても本管側とＴ形鋼側のすみ肉溶接金属の脚長ｇ１，ｇ２の目標値が得られるなど極めて満足な結果であった。

比較例中試験Ｎo.Ｔ−７は、先行電極トーチ角度θ１が大きいので本管側にアンダーカットが生じた。また、後行電極トーチ角度θ２が大きいのでＴ形鋼側の脚長ｇ２が小さかった。

試験Ｎo.Ｔ−８は、先行電極トーチ角度θ１が小さいので本管側の脚長ｇ１が小さかった。また、後行電極トーチ角度θ２が小さいので凸ビードとなった。

試験Ｎo.Ｔ−９は、先行電極電流が高いので本管側にビードが片寄りアンダーカットも生じた。また、後行電極電流が低いのでＴ形鋼側の脚長ｇ２が小さくなった。

試験Ｎo.Ｔ−１０は、先行電極電流が低いので本管側の脚長ｇ１が小さかった。また、後行電極電流が高いので凸ビードとなった。

試験Ｎo.Ｔ−１１は、先行電極のワイヤ狙い位置が本管とＴ形鋼を突合せたコーナー部から本管の上方向ｈ１の距離が長いので本管側にアンダーカットが生じた。

試験Ｎo.Ｔ−１２は、先行電極のワイヤ狙い位置が本管とＴ形鋼を突合せたコーナー部の上方向ｈ１の距離が短いので本管側の脚長ｇ１が小さかった。

試験Ｎo.Ｔ−１３は、後行電極のワイヤ狙い位置が本管とＴ形鋼を突合せたコーナー部からＴ形鋼の本管から離れる方向l１の距離が長いので本管側の脚長ｇ１が小さかった。

試験Ｎo.Ｔ−１４は、後行電極のワイヤ狙い位置が本管とＴ形鋼を突合せたコーナー部からＴ形鋼の本管から離れる方向l１の距離が短いのでＴ形鋼側の脚長ｇ２が小さかった。

試験Ｎo.Ｔ−１５は、電極間距離が長いので凸ビードとなった。また、ワイヤ突き出し長さが長いのでビードが蛇行した。

試験Ｎo.Ｔ−１６は、電極間距離が短いのでアークが不安定であった。また、ワイヤ突き出し長さが短いので本管側およびＴ形鋼側の脚長ｇ１，ｇ１ともに小さかった。

図３に鋼管矢板の本管とＬ−Ｔ形連結継手用Ｔ形鋼の２電極ガスシールドアーク溶接施工方法の模式図を示す。外径８００ｍｍ、板厚１２ｍｍの本管に高さ７６ｍｍで幅が８５ｍｍ、板厚９ｍｍのＴ形鋼を、表５に示す各種溶接施工条件で溶接速度１．０ｍ／ｍｉｎ，溶接長さ５ｍを溶接した。また、組合せワイヤおよびシールドガスは実施例１と同様とした。

溶接時のアークの安定性、溶接後のビード外観の観察と断面マクロを５個採取して本管側とＴ形鋼側のすみ肉溶接金属の脚長ｇ３，ｇ４を測定した。なお、断面マクロ調査の評価は、本管側の脚長ｇ３およびＴ形鋼側の脚長ｇ４がいずれも９ｍｍ以上を良好とした。それらの結果を表６にまとめて示す。

表５および表６中試験Ｎo.ｔ−１〜ｔ−６が本発明例、試験Ｎo.ｔ−７〜ｔ―１４は比較例である。

本発明例である試験Ｎo.ｔ−１〜ｔ−６は、電極トーチ角度θ１，θ２、電極間距離、溶接電流およびワイヤ突き出し長さが適正であるので、アークの安定性およびビード外観が良好で、マクロ断面測定結果においても本管側とＴ形鋼側のすみ肉溶接金属の脚長ｇ３，ｇ４の目標値が得られるなど極めて満足な結果であった。

比較例中試験Ｎo.ｔ−７は、先行電極および後行電極のトーチ角度θ１，θ２が大きく溶接トーチがＴ形鋼に接触するので溶接を中止した。

試験Ｎo.ｔ−８は、先行電極および後行電極のトーチ角度θ１，θ２が小さいので本管側の脚長ｇ３が小さかった。また、ワイヤ突き出し長さが長いのでビードが蛇行した。

試験Ｎo.ｔ−９は、先行電極電流および後行電極電流ともに高いのでＴ形鋼側に溶け落ちたので溶接を中止した。

試験Ｎo.ｔ−１０は、先行電極電流および後行電極電流ともに低いので本管側およびＴ形鋼側の脚長ｇ３，ｇ４ともに小さかった。また、電極間距離が短いのでアークが不安定であった。

試験Ｎo.ｔ−１１は、先行電極のワイヤ狙い位置が本管とＴ形鋼を突合せたコーナー部からＴ形鋼の本管から離れる方向l１の距離が長いので本管側の脚長ｇ３が小さかった。また、ワイヤ突き出し長さが短いのでＴ形鋼側の脚長ｇ４も小さかった。

試験Ｎo.ｔ−１２は、先行電極のワイヤ狙い位置が本管とＴ形鋼を突合せたコーナー部からＴ形鋼の本管から離れる方向l１の距離が短いのでＴ形鋼側の脚長ｇ４が小さかった。

試験Ｎo.ｔ−１３は、後行電極のワイヤ狙い位置が本管とＴ形鋼を突合せたコーナー部からＴ形鋼の本管から離れる方向l２の距離が長いので本管側の脚長ｇ３が小さかった。

試験Ｎo.ｔ−１４は、後行電極のワイヤ狙い位置が本管とＴ形鋼を突合せたコーナー部からＴ形鋼の本管から離れる方向l２の距離が短いのでＴ形鋼側の脚長ｇ４が小さかった。また、電極間距離が長いので凸ビードとなった。

図４に鋼管矢板の本管とＬ−Ｔ形連結継手用山形鋼の２電極ガスシールドアーク溶接施工方法の模式図を示す。外径８００ｍｍ、板厚１２ｍｍの本管に一片が６５ｍｍの山形鋼を、表７に示す各種溶接施工条件で溶接速度１．０ｍ／ｍｉｎ，溶接長さ５ｍを溶接した。また、組合せワイヤおよびシールドガスは実施例１と同様とした。

溶接時のアークの安定性、溶接後のビード外観の観察と断面マクロを５個採取して本管側と山形鋼側のすみ肉溶接金属の脚長ｇ５，ｇ６を測定した。なお、断面マクロ調査の評価は、本管側の脚長ｇ５山形鋼側の脚長ｇ６がいずれも８ｍｍ以上を良好とした。それらの結果を表８にまとめて示す。

表７および表８中試験Ｎo.Ｌ−１〜Ｌ−６が本発明例、試験Ｎo.Ｌ−７〜Ｌ―１４は比較例である。

本発明例である試験Ｎo.Ｌ−１〜Ｌ―６は、電極トーチ角度θ１，θ２、電極間距離、溶接電流およびワイヤ突き出し長さが適正であるので、アークの安定性およびビード外観が良好で、マクロ断面測定結果においても本管側と山形鋼側のすみ肉溶接金属の脚長ｇ５，ｇ６の目標値が得られるなど極めて満足な結果であった。

比較例中試験Ｎo.Ｌ−７は、先行電極および後行電極のトーチ角度θ１、θ２が大きいので山形鋼側の脚長ｇ６が小さかった。また、後行電極の狙い位置が本管と山形鋼を突合せたコーナー部から本管の上方向ｈ２の距離が短いので凸ビードになった。

試験Ｎo.Ｌ−８は、先行電極および後行電極のトーチ角度θ１、θ２が小さいので本管側の脚長ｇ５が小さかった。また、後行電極の狙い位置が本管と山形鋼を突合せたコーナー部から本管の上方向ｈ２の距離が長いので山形鋼側の脚長ｇ６も小さかった。

試験Ｎo.Ｌ−９は、先行電極電流が高いので本管側に溶け落ちた。

試験Ｎo.Ｌ−１０は、先行電極電流が低いので本管側の脚長ｇ５が小さかった。また、後行電極電流が低いので山形鋼側の脚長ｇ６も小さかった。

試験Ｎo.Ｌ−１１は、後行電極電流が高いので山形鋼側にビードの片寄り凸ビードになった。また、先行電極の狙い位置が本管と山形鋼を突合せたコーナー部から本管の上方向ｈ１の距離が短いので本管側の脚長ｇ５が小さかった。

試験Ｎo.Ｌ−１２は、先行電極の狙い位置が本管と山形鋼を突合せたコーナー部から本管の上方向ｈ１の距離が長いので本管側にアンダーカットが生じた。

試験Ｎo.Ｌ−１３は、電極間距離が長いので凸ビードとなった。また、ワイヤ突き出し長さが長いのでビードが蛇行した。

試験Ｎo.Ｌ−１４は、電極間距離が短いのでアークが不安定であった。また、ワイヤ突き出し長さが短いので本管側および山形鋼側の脚長ｇ５、ｇ６ともに小さかった。

Ｐ−Ｐ形またはＰ−Ｔ形連結継手用鋼管の溶接施工方法の模式図を示す。Ｐ−Ｔ形連結継手用Ｔ形鋼の溶接施工方法の模式図を示す。Ｌ−Ｔ形連結用Ｔ形鋼の溶接施工方法の模式図を示す。Ｌ−Ｔ形連結用山形鋼の溶接施工方法の模式図を示す（ａ）はＰ−Ｐ形連結継手、（ｂ）はＰ−Ｔ形連結継手、（ｃ）はＬ−Ｔ形連結継手を示す。（ａ）はＰ−Ｐ形およびＰ−Ｔ形連結継手鋼管の溶接金属に要求される部位、（ｂ）はＰ−Ｔ形連結継手Ｔ形鋼の溶接金属に要求される部位、（ｃ）はＬ−Ｔ形連結継手Ｔ形鋼の溶接金属に要求される部位、（ｄ）はＬ−Ｔ形連結継手山形鋼の溶接金属に要求される部位を示す図である。

符号の説明

１本管
２連結継手用の鋼管
３Ｐ−Ｌ形連結継手のＴ形鋼
４Ｌ−Ｔ形連結継手のＴ形鋼
５山形鋼
６鋼粒または鉄粉
Ｌ先行電極
Ｔ後行電極
ｅビード幅
ｆ１，ｆ２ビード厚
ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４，ｇ５，ｇ６脚長
ｗフレア開先幅
θ１先行電極トーチ角度
θ２後行電極トーチ角度
ｈ１、ｈ２本管と各種連結鋼を突合せたコーナー部から本管の上方向への距離
l１、l２本管と各種連結鋼を突合せたコーナー部から連結鋼の本管から離れる方向への距離

Claims

鋼管矢板の本管とＰ−Ｐ形またはＰ−Ｔ形連結継手用の鋼管とを溶接する２電極ガスシールドアーク溶接方法において、本管と鋼管のフレア継手部に鋼粒または鉄粉をフレア開先幅１０〜１２ｍｍの高さまで充填し、電極トーチを鋼管方向に先行電極：０〜２５°、後行電極：０〜１０°傾斜させ、電極間距離を先行電極および後行電極のワイヤ間で１５〜４０ｍｍ、ワイヤ径１．６ｍｍで溶接電流を先行電極：４９０〜５８０Ａ、後行電極：４６０〜５６０Ａとし、ワイヤ狙い位置をフレア開先のほぼ中央にして溶接速度を１ｍ／ｍｉｎ以上で溶接することを特徴とする鋼管矢板の２電極ガスシールドアーク溶接方法。
鋼管矢板の本管とＰ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼とを溶接する２電極ガスシールドアーク溶接方法において、電極トーチをＴ形鋼方向に先行電極：３５〜５０°、後行電極：２０〜４０°傾斜させ、電極間距離を先行電極および後行電極のワイヤ間で１５〜４０ｍｍ、ワイヤ径１．６ｍｍで溶接電流を先行電極：４１０〜４８０Ａ、後行電極：４６０〜５４０Ａとし、ワイヤ狙い位置を先行電極：本管とＴ形鋼を突合せたコーナー部から本管の上方向へ１〜２ｍｍ、後行電極：本管とＴ形鋼を突合せたコーナー部からＴ形鋼の本管から離れる方向に２〜４ｍｍにして溶接速度を１ｍ／ｍｉｎ以上で溶接することを特徴とする鋼管矢板の２電極ガスシールドアーク溶接方法。
鋼管矢板の本管とＬ−Ｔ形連結継手用のＴ形鋼とを溶接する２電極ガスシールドアーク溶接方法において、電極トーチをＴ形鋼方向に先行電極および後行電極ともに１０〜２０°傾斜させ、電極間距離を先行電極および後行電極のワイヤ間で１５〜４０ｍｍ、ワイヤ径１．６ｍｍで溶接電流を先行電極および後行電極ともに４８０〜５４０Ａとし、ワイヤ狙い位置を先行電極：本管とＴ形鋼を突合せたコーナー部からＴ形鋼の本管から離れる方向に１〜２ｍｍ、後行電極：本管とＴ形鋼を突合せたコーナー部からＴ形鋼の本管から離れる方向に２〜４ｍｍにして溶接速度を１ｍ／ｍｉｎ以上で溶接することを特徴とする鋼管矢板の２電極ガスシールドアーク溶接方法。
鋼管矢板の本管とＬ−Ｔ形連結継手用の山形鋼とを溶接する２電極ガスシールドアーク溶接方法において、電極トーチを山形鋼方向に先行電極および後行電極ともに３０〜４０°傾斜させ、電極間距離を先行電極および後行電極のワイヤ間で１５〜４０ｍｍ、ワイヤ径１．６ｍｍで溶接電流を先行電極：３４０〜４１０Ａ、後行電極：４８０〜５４０Ａとし、ワイヤ狙い位置を先行電極：本管と山形鋼を突合せたコーナー部から本管の上方向に２〜４ｍｍ、後行電極：本管と山形鋼を突合せたコーナー部から本管の上方向に１〜２ｍｍにして溶接速度を１ｍ／ｍｉｎ以上で溶接することを特徴とする鋼管矢板の２電極ガスシールドアーク溶接方法。
ワイヤ突き出し長さを３０〜４５ｍｍとすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の鋼管矢板の２電極ガスシールドアーク溶接方法。
先行電極先方および後行電極後方からサイドシールドすることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の鋼管矢板の２電極ガスシールドアーク溶接方法。