JPH0217271B2 - - Google Patents

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JPH0217271B2
JPH0217271B2 JP55074348A JP7434880A JPH0217271B2 JP H0217271 B2 JPH0217271 B2 JP H0217271B2 JP 55074348 A JP55074348 A JP 55074348A JP 7434880 A JP7434880 A JP 7434880A JP H0217271 B2 JPH0217271 B2 JP H0217271B2
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JP
Japan
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welding
welded
groove
weld
arc
Prior art date
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Application number
JP55074348A
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English (en)
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JPS571572A (en
Inventor
Takatoshi Yoshioka
Seishin Kirihara
Takehiko Yoshida
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS571572A publication Critical patent/JPS571572A/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、低合金鋼、其他の鋼材よりなる厚板
の突合せアーク溶接法に係るものである。 構造物には溶接により大きな残留応力が発生す
る。残留応力の発生は溶接割れおよび溶接部の脆
性破壊を起す原因となる。 そこで、溶接後の部材には、一般に応力除去焼
なまし処理が施されている。しかしながら、被溶
接材の材質、溶接条件および拘束度などの条件に
よつては、その目的とは逆に応力除去焼なまし過
程で溶接熱影響部に割れを生じることがある。こ
れは低合金鋼や高張力鋼に多く見られる。 応力除去焼なまし割れ(SR割れ)防止法とし
ては、従来予熱温度を高めて溶接熱影響部の粗粒
域の組織改善を図り、また、応力除去焼なまし処
理開始時の温度を高めて残留応力の値を低めに抑
える方法が取られてきている。しかしながら、こ
の方法では応力除去焼なまし割れが防止できたと
しても、予熱温度を高めたために溶接熱影響部の
冷却速度が遅くなり、結晶粒径が粗くなる。ま
た、その継手を500℃程度で使用した場合には、
使用中に脆化の問題を生じて来る。すなわち、耐
使用脆化に対して良好である溶接熱影響部のマル
テンサイト組織量を減じ、使用中の脆化感受性を
高める。更に、予熱温度が高くなるために溶接作
業環境の悪化の問題が生ずる。 一方、最近各方面で使用されている電子ビーム
溶接法は予熱を施さなくてもSR割れが発生せず、
しかも溶接部の冷却速度が速いため熱影響部の組
織が非常に微細で、しかもマルテンサイト組織の
生成量が多いことが知られている。したがつて、
500℃程度の比較的高温で使用される機器の溶接
に電子ビーム(EB)溶接を適用すれば、SR割れ
防止のための予熱を施す必要もなく、しかも溶接
部の使用中脆化を軽減できる。 しかしながら、大型の部材をEB溶接する場合
は十分に高い真空度が得られない等の理由によ
り、超厚板のEB溶接は非常に困難である。従つ
て、EB溶接に適用できる板厚は出力、真空度等
にもよるが、概ね100〜150mmとされている。近
年、機器が大型化の傾向にあり、適用鋼板も超厚
板化しており、そのような機器へのEB溶接の適
用法の開発が各方向から望まれている。 本発明の目的は、予熱温度を低くすることがで
き、使用中の脆化が少い溶接部を得る厚鋼板のア
ーク溶接法を提供するにある。 本発明による厚鋼板のアーク溶接法は、被溶接
材縁端を、ルート間隔概ね0mmの長い足部のU、
YまたはJ形の開先に加工し、その開先部より被
溶接材表面へ向けて該足部を電子ビーム溶接によ
り溶接して貫通溶接部とし、溝部をアーク溶接に
より多層溶接することを特徴とするアーク溶接法
である。 以下、本発明による厚鋼板のアーク溶接法につ
いて詳述する。 対象とされる厚鋼板は、低合金鋼、其他の鋼材
よりなる板厚100〜150mm以上の厚鋼板である。こ
れらの厚鋼板を突合せ溶接するに際して、先ず第
1図Aのように、被溶接材1,1の縁端を、ルー
ト間隔概ね0mmの長い足部3のU形の開先に加工
する。第1図Aに開先の溝部を2で示してある。
開先形状はYまたはJ形でもよい。 本発明の方法はEB溶接とアーク溶接を併用す
るものであり、EB溶接で溶け込み不足分をアー
ク溶接法で補足すると共に、両者の溶接による残
留応力を相殺させて低い残留応力とするものであ
る。従つて、U形開先の足部3の長さはEB溶接
によつて貫通できる距離以内とすると共に、足部
3の長さと開先の深さ(=溝部2の深さ)との割
合は、前述の目的および使用溶接機の種類、溶接
条件等により適宜選択される。 溶接に際しては、第1図Aの足部3をその開先
部より被溶接材表面に向けて貫通溶接部となるよ
うEB溶接した後、溝部2をアーク溶接により多
層溶接する。第1図BにEB溶接部を4、アーク
溶接部を5で示してある。アーク溶接には、被覆
アーク、サブマージアーク、MIG、TIG、炭酸
ガスアーク溶接など各種アーク溶接法を使用する
ことができる。 溶接は始めに予熱を必要としないEB溶接を行
つた後、アーク溶接の順に行う。溶接順序が逆の
場合にはEB溶接部先端に形成されるスパイクな
どの欠陥の除去が困難であり、溶接部に欠陥を内
在せしめることとなる。 開先の足部3をEB溶接するに際して、第2図
A,Bに示すように、EB溶接を被溶接材1の裏
側方向Aよりと、溝部2方向Bより行う2通りあ
る。しかし、A図の方法ではEB溶接部の先端に
生成するスパイク6をアーク溶接を行う前にはつ
り取る必要があり、作業工程が増える欠点があ
る。B図の方法では、開先の足部3の裏面に当板
7を施し、当板7まで貫通するようにEB溶接を
行えば、スパイク6を当板7内に逃すことができ
るので、B図の方法が適当である。 次に、EB溶接部の残留応力を測定した結果の
一実施例を第3図に示す。試験片としては市販の
2 1/4Cr−1Mo鋼の板厚100mmの鋼板を板幅500
mm、板長さ400mmに切断したものを2板I形突合
せ形状としたものを用いた。EB溶接は予熱を施
さず溶接入熱量130KJ/cmの条件で行つた。その
時の最大溶け込み深さは90cmである。残留応力は
ビート表面に2軸のゲージを貼付けて溶接線方向
a及び溶接線に直角方向bについて測定した。 第3図に示すように、a方向ではいずれも1〜
10Kg/mm2程度の非常に低い引張りの残留応力が発
生し、一方、b方向では−30〜−40Kg/mm2程度の
圧縮の残留応力が発生している。特にSR割れな
どの問題となるのはb方向の残留応力である。こ
の結果からEB溶接は応力的には非常に良好であ
ることが明らかである。 一方、この種の材料を従来一般に行われている
アーク溶接法により溶接する場合には、残留応力
を軽減する為に250℃程度の予熱を行うが、この
ような処置をして溶接したとしても、溶接部には
40〜50Kg/mm2程度の引張りの残留応力が発生す
る。このように高い残留応力が発生していると、
材料の不純物含有量が多いものを使用した場合に
はSR割れの危険性が生ずる。 ところで、本発明の方法においては、初めに行
うEB溶接で圧縮の残留応力が発生するため、そ
の後に行うアーク溶接で発生する引張りの残留応
力が前者の圧縮応力に相殺されて、全体的にレベ
ルが低下する。 また、本発明の方法によれば溶接部の残留応力
を低下できるため、アーク溶接を行う場合の予熱
温度の低下をはかれる利点がある。先に述べたよ
うに、予熱温度を低下すれば、溶接熱影響部に形
成されるマルテンサイト組織量の増加、すなわち
応力除去焼なまし処理における靭性の優れた焼も
どしマルテンサイト組織の増加をもたらす。第4
図に2 1/4Cr−1Mo鋼の被覆アーク溶接部を応
力除去焼なまし処理したものを、538℃で7000時
間保持の使用中脆化処理を施した後の熱影響部の
衝撃試験結果を、50%脆性破面率における脆性破
面遷移温度(FATT)と予熱温度との関係で示
す。第4図より、予熱温度が低い方が遷移温度が
低下し、使用中脆化に対しては良好であることが
明らかである。 以上述べた如く、本発明の方法によるときは、
溶接部の残留応力の低減、およびアーク溶接の際
の予熱温度の低下にともなう使用中脆化感受性の
改善がはかられ、機器の破壊寿命の増加に貢献す
ることができる。更に、本発明の方法において
は、予熱温度の低下により溶接作業環境の改善、
およびアーク溶接時のみ予熱を施すため、予熱時
間の短縮がはかられ、製品の原価低減ができるな
ど多くの利点がある。 次に、本発明の方法の具体的実施例を示す。 実施例 供試母材として2 1/4Cr−1Mo鋼を用いた。
寸法は板厚250mm、幅500mm、長さ1000mmである。 開先形状は第1図Aで示した形状と同一であ
る。足部の長さは150mm、ルート間隔0mm、溝部
の深さ100mm、開先幅40mm、溝部底部半径30mmと
した。 溶接方法はEB溶接と半自動ミグ溶接を用いた。
なお、後者の溶接材料には市販の2 1/4Cr−
1Mo鋼用径1.2mmのワイヤを用いた。 溶接条件を第1表に示す。
【表】 溶接はEB溶接、半自動ミグ溶接の順に行なつ
た。また、後者の溶接終了後、700℃×10時間保
持の応力除去焼なまし処理を行つた。 以上のような溶接条件によつて溶接を行なつた
試験片を用いて以下に述べる試験を行つた。 溶接欠陥の有無を放射線及び断面部の顕微鏡観
察によつて検査したが無欠陥であつた。 継手の引張試験(JISI号試験片)を実施した。
EB及び半自動ミグ継手部の引張強さは60Kg/mm2
であつたが、いずれも母材破断であり、溶接部の
方が高い結果を示した。 使用中脆化処理後の衝撃試験を実施した。脆化
条件は538℃×7000時間保持で行つた。第5図に、
EB溶接部及び半自動ミグ溶接部のそれぞれの熱
影響部粗粒域及び溶接金属、並びに母材の衝撃試
験における50%の脆性破面率における脆性破面遷
移温度(FATT)の測定結果を示す。第5図か
ら明らかなように、母材に比べて本発明の方法に
よる溶接部のFATTはいずれの部分も20℃以上
低く、良好な結果を示している。 実施例の結果よりも、本発明の方法による溶接
部はいずれも優れた特性を示し、実用上まつたく
問題がないことが明らかである。特に、EB溶接
の方向を開先内より被溶接材表面に向かう方向
(第2図B参照)にしたため、EB溶接によつて生
じる貫通溶接部先端のスパイクを除去する作業を
当板を利用する等によつて容易に対処することが
可能となり、作業工程を能率アツプすることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法における開先図A及び溶
接継手断面図B、第2図A,Bは本発明の方法に
おけるEB溶接のみを終えた継手部の断面図、第
3図はEB溶接部の残留応力を示す線図、第4図
はアーク溶接部の使用脆化処理後の衝撃試験にお
ける50%脆性破面率における脆性破面遷移温度
(FATT)と予熱温度の関係線図、第5図は本発
明の方法による溶接継手の使用脆化処理後の衝撃
試験における50%脆性破面率におけるFATTの
柱状線図である。 1……被溶接材、2……U形開先の溝部、3…
…U形開先の足部、4……EB溶接部、5……ア
ーク溶接部、6……スパイク、7……当板。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 厚鋼板の突合せ溶接において、被溶接材縁端
    を、ルート間隔概ね0mmの長い足部のU、Yまた
    はJ形の開先に加工し、その開先部より被溶接材
    表面へ向けて該足部を電子ビーム溶接により溶接
    して貫通溶接部とし、溝部をアーク溶接により多
    層溶接することを特徴とする厚鋼板のアーク溶接
    法。
JP7434880A 1980-06-04 1980-06-04 Arc welding method of thick steel plate Granted JPS571572A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7434880A JPS571572A (en) 1980-06-04 1980-06-04 Arc welding method of thick steel plate

Applications Claiming Priority (1)

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JP7434880A JPS571572A (en) 1980-06-04 1980-06-04 Arc welding method of thick steel plate

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Publication Number Publication Date
JPS571572A JPS571572A (en) 1982-01-06
JPH0217271B2 true JPH0217271B2 (ja) 1990-04-19

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ID=13544517

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JP7434880A Granted JPS571572A (en) 1980-06-04 1980-06-04 Arc welding method of thick steel plate

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPS571572A (en) 1982-01-06

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