JPH0140714B2 - - Google Patents

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JPH0140714B2
JPH0140714B2 JP58109060A JP10906083A JPH0140714B2 JP H0140714 B2 JPH0140714 B2 JP H0140714B2 JP 58109060 A JP58109060 A JP 58109060A JP 10906083 A JP10906083 A JP 10906083A JP H0140714 B2 JPH0140714 B2 JP H0140714B2
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JP
Japan
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welding
pipes
laser
pipe
joint
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JP58109060A
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JPS59232690A (ja
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Sadao Sugyama
Kazuo Nakayama
Naoto Sano
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K28/00Welding or cutting not covered by groups B23K5/00 - B23K26/00
    • B23K28/02Combined welding or cutting procedures or apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/346Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding
    • B23K26/348Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in combination with welding or cutting covered by groups B23K5/00 - B23K25/00, e.g. in combination with resistance welding in combination with arc heating, e.g. tungsten inert gas [TIG], metal inert gas [MIG] or plasma welding

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  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は溶接方法に係り、特にパイプ、タンク
およびフランジ等の円筒形状を有する部材を溶接
するための溶接方法に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来パイプ、タンクおよびフランジ等の溶接を
行なう場合には、第1図に示すようにパイプ1
a,1bの接合部分の外周側に開先を設け、この
開先部分をTIGやプラズマ等のアーク熱源により
溶接するようになされている。また、他の方法と
して第2図に示すように、フランジ2およびパイ
プ1の接合部分の外周側および内周側にそれぞれ
開先を設けてアーク溶接を行なうものがある。
上記のような溶接方法においては、各溶接部
3,3の外周側および内周側に溶接金属が余盛り
として突出して存在することが多い。通常のパイ
プ等は、その使用時において内側に流体が流れる
ことから、上記余盛りのうち特に内周面にある余
盛り部分により、上記流体の流れが乱されてしま
う問題がある。そのため、溶接後に内周面の余盛
り部分を機械加工により平滑に仕上げなければな
らないという欠点を有している。また、第1図に
示すように第1層の溶接により余盛りを内周面全
周に出すことは溶接技術上極めて困難であるとと
もに、溶接層が何層にもわたつて形成されるため
溶接金属量が多くなり、溶接ひずみ等の欠陥が生
じやすく、溶接後の加工の必要性が高いという欠
点をも有している。
また、近年においてはアーク溶接に代わりレー
ザや電子ビーム等の高エネルギー密度熱源を用い
て溶接を行なう手段が多用されるようになつてき
た。このようなレーザ等による溶接は、第3図に
示すように、パイプ1a,1bの接合部分に外周
側(図中矢印方向)からレーザあるいは電子ビー
ムを照射して行なわれるもので、この場合パイプ
肉厚の貫通溶接を行なうため、パイプ1a,1b
の接合部分の内周面に通常1mm程度の余盛りが生
じてしまう。そのため、溶接終了後にこの余盛り
部分を平滑に仕上げる必要があるという欠点を有
している。また、余盛りの高さを低くするように
溶接条件を選択すると、部分的な溶け込み不足が
生じてしまい溶接欠陥が生じやすいという欠点を
も有している。
さらに、レーザや電子ビーム等の溶接において
は、溶け込み幅が非常に狭いため、第4図に示す
ように、レーザや電子ビームの方向がわずかにず
れた場合に、パイプ1a,1bの接合部分の内周
側の溶接が行なわれないという欠点をも有してい
る。これは、溶接ビームの方向と、上記接合面の
方向とを正確に一致させれば問題はないが、通常
±0.1〜0.2mm程度の高い精度が要求されるため実
用上は極めて困難である。
〔発明の目的〕
本発明は上記欠点に鑑みてなされたもので、溶
接後の仕上げ加工を少なくするとともに溶け込み
不足等の溶接不良を除去することの可能な溶接方
法を提供することを目的とするものである。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するため本発明の溶接方法は、
パイプ、タンクおよびフランジ等の円筒形状を有
する部材を接合する溶接方法において、上記部材
の接合部分の外周側から高エネルギ密度熱源によ
り上記接合部分の内周側に未溶接部分を残すよう
に溶接するとともに、上記接合部分の内周側から
アーク熱源により上記高エネルギ密度熱源による
溶接部分に至るまで溶接するようになされてい
る。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を第5図乃至第10図を
参照して説明する。
第5図は本発明の一実施例を示したもので、2
本のパイプ1a,1bの端面を合わせ、この接合
部分の外周側から高エネルギ密度熱源として本実
施例においてはレーザを照射するようになされ
る。上記レーザは、図示しない例えば炭酸ガスレ
ーザ発振器等のレーザ発振器により発生され、ビ
ームベンダ4により反射された後集光レンズ5を
透過してパイプ1a,1bの接合部分を上記パイ
プの中心軸と直角方向から照射するものである。
また、パイプ1aの内部には、TIG溶接トーチ6
がその先端部が上記パイプ1a,1bの接合部分
の内周側に配向するように設けられている。
本実施例においては、パイプ1a,1bの接合
部分の外周側からレーザによる溶接を行ない、こ
の溶接は上記接合部分の内周側に2mm以下程度の
未溶接部分を残すように行なわれる。そして、上
記接合部分の内周側からは、TIG溶接トーチ6に
よりTIG溶接を行なうものであり、このときの溶
接条件は、溶接深さが上記レーザによる溶接部分
7に至るとともに両溶接部分7,8が1mm程度重
なり合うように設定される。
このとき本実施例においては、パイプ1a,1
bはその中心軸を中心として連続的に回転するよ
うになされており、レーザおよび溶接トーチ6を
移動させることなく溶接を行なうようになされて
いる。
したがつて上記実施例においては、パイプ1
a,1bの接合部分の内周側に余盛りがほとんど
なくなるため、溶接後の仕上げ加工量を少なくす
ることができ、しかも、両パイプ1a,1bの接
合部分が未溶接で残ることがなく、安定した品質
を得ることができる。
また、レーザによる溶接部分7の先端部がTIG
溶接の溶接部分8により再溶融されるため、レー
ザ溶接の溶け込み先端部に生じやすいブローホー
ルやコールドシヤツト等の溶接欠陥を除去するこ
とができる。
第6図は本発明の他の実施例を示したもので、
一方のパイプ1bの接合面に、このパイプ1bの
内周縁を軸方向に延出してなる係合突部9を設
け、他方のパイプ1aの接合面には、上記係合突
部9に係合する切欠段部10が設けられている。
上記係合突部9は、その肉厚が0.5〜2mm、突出
長が0.2〜1mmに設定すればよい。そして、上記
係合突部9を上記切欠段部10に係合させて、両
パイプ1a,1bを接合させる。
また、図中矢印Aはレーザの溶接方向、矢印B
はTIG溶接の溶接方向をそれぞれ示すものであ
り、上記実施例と同様に、パイプ1a,1bの外
周側からレーザによる溶接を行なうとともに、内
周側からTIG溶接を行なうようになされている。
このとき、レーザ溶接による溶接部分7が、上記
係合突部9と上記切欠段部10とが係合している
部分に至るように条件を設定するとともに、TIG
溶接による溶接部分8が、上記レーザの溶接部分
7と1mm程度重なるように条件を設定する。
したがつて、本実施例においては、上記実施例
と同様に未溶接部分を残すことなくしかもパイプ
1a,1bの接合部分内周面の余盛りもほとんど
ない溶接を行なうことができる。さらに、両パイ
プ1a,1bを、上記係合突部9と上記切欠段部
10とを係合させることにより接合するようにな
されているので、パイプ1a,1bの接合保持が
容易であり、しかも正確に接合することができ
る。この場合、パイプ内周側からのTIG溶接は、
その溶け込み幅が広いため、係合突部9および切
欠段部10を設けても、溶融不足や未溶接部分が
発生することがない。
第7図は本発明の他の実施例を示したもので、
パイプ1の一端にフランジ2を接合する場合の例
を示している。フランジ2の接合面には、パイプ
1と係合する段部11が設けられており、この段
部11にパイプ1の端部を係合させることによ
り、パイプ1とフランジ2の接合が行なわれる。
そして、上記各実施例と同様に矢印A方向から
レーザにより溶接するとともに矢印B方向から
TIG溶接する。このとき、レーザ光をやや傾けて
照射するようになされ、この照射角は実用上約5゜
〜20゜の範囲が適当である。例えば、パイプ1の
肉厚が9mmで、上記段部11の段差が0.5mmのと
きには、上記照射角は5゜程度にする。
本実施例においても、パイプ内周面に余盛りが
なく、しかも未溶接部分のない溶接が可能である
とともに、パイプ1とフランジ2との接合を容易
かつ正確に行なうことができる。
第8図は本発明のさらに他の実施例を示したも
ので、フランジ2の接合側内周縁をパイプ1の肉
厚と同じ肉厚で軸方向に延出せしめてなる接合部
12が設けられており、この接合部12の端面お
よびパイプ1の端面に、それぞれ第6図に示す実
施例と同様に切欠段部10および係合突部9が設
けられている。本実施例においては、上記切欠段
部10と係合突部9とを係合させることにより、
フランジ2とパイプ1とを接合させ、矢印A方向
からレーザにより溶接を行なうとともに矢印B方
向からTIG溶接を行なうようになされる。
したがつて、上記実施例と同様に余盛りの少な
い溶接を行なうことができ、さらにフランジ2と
パイプ1との溶接であつても、パイプ同士の溶接
と同様に行なうことができるため、溶接作業が容
易となり、しかもフランジ2部分の応力集中を減
少することができる。
また、第9図は本発明の他の実施例を示したも
ので、両パイプ1a,1bの接合部分の外周縁部
および内周縁部にそれぞれ断面V字状の切欠部1
3,13が設けられており、この切欠部13は、
0.2〜1.0mm程度の深さを有し、また、形状はレ字
状であつてもよい。
本実施例において切欠部13は、溶接作業の自
動化を図る場合に、パイプ1a,1bの接合位置
を光センサ等のセンサで検出しやすくするもので
あり、自動溶接時における溶接位置のずれを防止
することが可能となる。さらに、上記切欠部13
により余盛りをより少なくすることができる。
さらに第10図は本発明の他の実施例を示した
もので、パイプ1a,1bの接合部分の外周側
に、上記パイプの肉厚の1/2以下の深さを有する
V字状の開先14が設けられるとともに、内周側
には第6図に示す実施例と同様に切欠段部10お
よび係合突部9がそれぞれ設けられている。本実
施例においては、矢印A方向からレーザにより溶
接を行なうとともに矢印B方向からTIG溶接を行
なつて、両パイプ1a,1bを溶接した後、レー
ザの熱源にフイラーワイヤを供給しながら、開先
14にビード15を溶接する。
そのため、肉厚の厚いパイプの溶接をも行なう
ことが可能となり、特にレーザによる溶け込み深
さが10mm以下の出力しか得られない発振器を使用
している場合に好適である。
なお、上記各実施例において高エネルギ密度熱
源としてレーザを用いた場合について説明した
が、電子ビーム等の他の手段を用いてもよく、さ
らに、アーク溶接としてはTIG溶接を用いた場合
について説明したがプラズマ等の手段によつても
同様の効果を得ることができることはもちろんで
ある。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明に係る溶接方法は、円
筒形状部材の接合部分外周側から高エネルギ密度
熱源により内周側に未溶接部分を残すように溶接
するとともに、上記接合部分内周側からアーク熱
源により上記高エネルギ密度熱源による接合部分
に至るまで溶接するようになされているので、上
記接合部分の未溶接部分や溶融不足を除去するこ
とができ、その結果、溶接欠陥のない品質の安定
した溶接を行なうことができる。さらに、接合部
分内周面に残る余盛りを大幅に減少することがで
きるので、溶接後の仕上げ加工量が少なくなる等
の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は従来のアーク熱源による
溶接状態を示すそれぞれ一部の縦断面図、第3図
および第4図は従来のレーザによる溶接状態を示
すそれぞれ一部の縦断面図、第5図、第6図、第
7図、第8図、第9図、第10図はそれぞれ本発
明の一実施例を示す一部の縦断面図である。 1……パイプ、2……フランジ、3,7,8…
…溶接部分、4……ビームベンダ、5……集光レ
ンズ、6……TIG溶接トーチ、9……係合突部、
10……切欠段部、11……段部、12……接合
部、13……切欠部、14……開先、15……ビ
ード。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 パイプ、タンクおよびフランジ等の円筒形状
    を有する部材を接合する溶接方法において、上記
    部材の接合部分の外周側から高エネルギ密度熱源
    により上記接合部分の内周側に未溶接部分を残す
    ように溶接するとともに、上記接合部分の内周側
    からアーク熱源により上記高エネルギ密度熱源に
    よる溶接部分に至るまで溶接することを特徴とす
    る溶接方法。
JP58109060A 1983-06-17 1983-06-17 溶接方法 Granted JPS59232690A (ja)

Priority Applications (1)

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JP58109060A JPS59232690A (ja) 1983-06-17 1983-06-17 溶接方法

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JP58109060A JPS59232690A (ja) 1983-06-17 1983-06-17 溶接方法

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JPS59232690A JPS59232690A (ja) 1984-12-27
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