JPH0252174A

JPH0252174A - 多電極サブマージアーク溶接方法

Info

Publication number: JPH0252174A
Application number: JP19884388A
Authority: JP
Inventors: Koki Sato; 佐藤　功輝; Shuichi Sakaguchi; 修一阪口; Tadamasa Yamaguchi; 忠政山口
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1988-08-11
Filing date: 1988-08-11
Publication date: 1990-02-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業−にの利用分野）この発明は、厚みが８０印までの厚鋼板ときには１６０
ＩＴＩＩｌに達するような極′ｆｇ−鋼板を高能率で溶
接して耐高温割れ特性はもちろん溶接ビード外観にも（
２れる多電極サブマージアーク溶接方法に関するもので
ある。

橋梁やビルなどの建築構造物は近年、長大化、高層化の
傾向にある。これに伴い、使用される鋼材は、板厚の面
では５０ｔｔａを超えるＦｉＩ厚化また溶接構造的には
箱状化のすう勢が著しい。

そごで溶接品質の改善に加えて溶接能率の向上が望まれ
る。

従来から高能率溶接法として、高電流が使用できる利点
の下にサブマージアーク溶接法が広く用いられている。

しかし、片面１層溶接の板厚β艮界が５０ｍｍ、両面１
層溶接の板厚限界が１００１１ＩＩ１１程度にとどまる
。

最近の超高層ビルでは板厚８０胴の釦１材を用いること
が計画されるに至り、このような極ｙｇ、￥Ａ材を高能
率（片面１層）で溶接し得る方法の開発が必要とされる
。

（従来の技術）従来、この発明の方法によって有利につくろうとする方
形中空断面の柱状鋼材、いわゆる箱形状柱の溶接は、そ
の各ずみ角における鋼板側縁と隣接鋼板の片面との間の
シングルベベル（し形）開先に、２層３バスサブマージ
アーク）８接法を適用することによって、またときには
炭酸ガスアーク溶接等による一層の下盛溶接と一ド上に
２層目のサブマージアーク溶接にてけうを例としていた
。

しかしこれらの方法は、溶接能率の点に問題を残してい
たのである。またこれらの方法のうちでも比較的高能率
である２層３バスサブマージアーク溶接法においては、
■パス目の溶接が大電流溶接であるが故に母材の希釈率
が６０〜６５％と通常の１．５〜２倍程度に大きくなっ
て母材成分特に炭素（Ｃ）による影響を受は易くなり、
その結果、凝固割れ等の高温割れを生じやすかった。こ
の凝固割れは、鋼材の板厚が厚くなるほど大電流溶接が
要求され、かつ溶接部の拘束が大となるため極厚＠仮に
おいて助長される。

また溶接の高能率化及び母材成分の希釈を低減するため
に、開先内にあらかしめ鉄粉等を充填し、アーク熱によ
って充填材を溶かして溶着量を増加させる方法も行われ
ている。

しかしこの方法では、主に第１電極の溶接条件に律則さ
れる溶込み深さが鉄粉のために浅くなる傾向を示すので
、ルートフェース部を小さくする必要が生し、このため
開先部の断面積が相対的に広くなるのでそれほど能率向
上が１す１待できなかった。

（発明が解決しようとする課題）この発明は、上述した問題を有利に解決するもので、厚
さ８０ｍｍまでの極ｙＪ、鋼板を高能率で溶接し、耐高
温割れ特性、溶接ビード外観にもｆ９れる多電極サブマ
ージアーク溶接方法を提案することを目的とする。

（課題を解決するだめの手段）発明者らは、厚さ８０ｍｍの極ｌ〃鋼板を高能率（片面
１層）にて溶接可能にする条件として次の事柄を挙げ、
このような条件を満足する溶接方法について検討した。

■）開先に対して充分な溶込み深さと溶接金属１迂とが
得られること。

２〕凝固割れなどの高温割れが生しないこと。

３）良好なビート形状がｉ′ｔられること。

その結果、多電極タンデムサブマージアークｌ容接法で
あって、追尾電極の周囲に磁気的凝集力により鉄粉又は
鋼粉の堆積層を形成し、これを溶加材に加えることによ
り上記の各条件を満足できることを見出した。

この発明は、上記の知見に立脚するものである。

すなわちこの発明は、厚鋼板の片面当り１層Ｉバスにて
多電極クンデムサブマージアーク溶接法を行うに際し、
追尾電極のうちの少なくとも１本の溶接ワイヤのまわり
に鉄粉又は鋼粉を不断に供給し、該ワイヤの周囲で、こ
れを通る溶接電流の磁気作用に由来した該粉末粒子相互
間の磁気的凝集力による堆積層を形成して、これを溶加
材に加えることを特徴とする多電極サブマージアーク溶
接方法である。

この発明で片面当り１層１パスにて行う溶接は、片面溶
接では板厚５０〜８０腸の鋼板を片面１層を１バスで、
両面溶接では片面当り５０〜８０閣の厚さになる鋼板に
両面を各１層１バスで溶接するものである。

（作　用）この発明は、溶接ワイヤの周囲で、これを通る溶接電流
の磁気的作用に由来した、鉄粉又は鋼１５）の粒子相互
間の６ｉ気的凝集力による堆積層を形成し、これを溶加
材に加えることが特徴である。

鉄粉又は鋼粉を溶加材に加えることによって生ずる効果
は以下のとおりである。

■溶接金属贋をより効果的Ｇこ増大さゼることかできる
。

■溶接熱エネルギーが鉄粉又は鋼粉を溶融させるために
消費されるので、母材の希釈率が低下し、耐高温割れ特
性を向上させる。

０通常用いる鉄粉のＣ含有量は、母材の約１／３程度な
ので、溶接金属のＣ含有量が低下し、耐高温割れ性を向
上させる。

かくして鉄粉又は鋼粉は、特別にガイド筒を設けなくて
も溶接ワイヤ周囲に堆積層を形成して溶加材に加えられ
るが、必要とされる強磁性全屈又は合金粉の供給星を安
定して送給するためには、第１図に示したようにガイド
筒を設けることが望ましく、そのガイド筒は、内径を１
０〜２０俳程度とするのが望ましい。すなわち内径が１
０　ｍｍに満たないと充分な量の鉄粉又は鋼粉を供給し
難いために充分な溶接金属量が得られないばかりでなく
、母材の希釈率を増大させて熱間割れを発生し易くなる
。内径が２０ｍ＋＋ｒ＋を超えると鉄粉又は鋼粉の供給
量が過大となって、溶融池温度を下げすぎるためスラグ
巻込み等の欠陥を生じ易くなる。このため内径は１０〜
２０印程度とするのが望ましい。

尚、これらの鉄粉又は鋼粉にＭｎ、　Ｍｏ、　Ｎｉ、　
（／２゜Ｔｉ及びＢなどの合金又は金属を１０％以下混
合して同１、ばに供給して溶接金属成分の調整を行うこ
とによりこの溶接法への適用も可能である。

この発明では、第２図に３電極サブマージアーク溶接法
を示すように、２電極又は３電極のクンデ１、サブマー
ジアーク溶接法であることが必要であり、かつ鉄粉又は
鋼粉を供給する電極は第１電極を除いた、追尾電極であ
ることが必要である。

すなわちｌ電極サブマージアーク溶接法では、充分な溶
接金属量が得られない。また、第１電極に鉄粉又は鋼粉
を供給すると充分な溶込み深さが得られないのである。

鉄粉又は鋼粉を供給する追尾電極は、２電極サブマージ
アーク法の場合はもちろん第２電極であり、３電極サブ
マージアーク溶接法の場合は、第２、第３電極の両者か
ら該粉を供給するのが望ましいが、比較的薄板を溶接す
る際には、いずれか一方からの供給で充分であるので特
に限定はしない。

第３図（ａ）に、この発明の溶接方法をａ刊に適用する
箱形状柱の断面図を示す。箱形状柱は、同図（ｂ）、　
（Ｃ）に示されたし形又はに形開先にて片面又は両面−
層溶接されるわけである。

この発明において、片面１層溶接の場合の板厚範囲は５
０〜ｂは（Ｒの１００〜１６０ｍｍ）が望ましい。すなわち板
厚５０ｍｍまでは従来の技術によって片面１層溶接が可
能であり、この発明は従来技術より更に高能率化を図る
ものであるから下限は５０ｆｆ１１１程度が好ましく、
一方、板厚が８０ｍｍを超えると充分な溶接金属量と、
溶は込み深さの確保との両者を同時に満足することが困
難であるので、上限は８０ｍａ＋が望ましい。

開先角度、ルートフェース及び各電極間距離については
、特に限定するものではないが、開先角度は３５〜５０
″、ルートフェースは板厚の０．１０〜０．２０（８と
するのが望ましい。また各電極間距離は、実質的に１プ
ール（溶融池）となる電極間距離、すなわち４０〜１５
０　ｎｕｎに配置された電極群とすることが望ましい。

フラックスは、焼成形フラックスが望ましく、その構成
成分としては、５ｉＯ７，ＴｉＯ□１月ｇＯ，八Ｐ２０
゜等の全屈酸化物、ＣａＣ０，ＲａＣＯ３，ＭｇＣＯ３
等の金属炭酸塩、ＣａＦｚ、　ＢａＦ２等の金属ぶつ化
物、Ｓｉ、八！Ｍｎ、　Ｍｇ、　Ｔｉ、　Ｆｅ等の金属
粉またはその合金粉を適宜選択できる。これらのうち、
特にＦｅ粉は、この発明の効果をより高めるのでフラッ
クス中に１８〜４５−Ｌ％添加するのが望ましい。

（実施例）表１に示す４種類の鋼板（ｐ＋〜ｐ、）と、表２に示す
２種類のフラックス（Ｆ、、　Ｆ−と、表３に示す２種
類のワイヤ（Ｗ＋、　Ｗｚ）を用いて、表４に示す条件
で突合せ溶接を行った。なお、用いた鉄粉の特性を表５
に示し、開先形状を第４図〜第８図に示す。

これろの結果を表６に示す。検討項目としては溶接金属
量、溶接ビード外観及び溶接部内部欠陥について実施し
た。

表６から明らかなように、この発明に従う実施例漱Ｌ　
Ｎｏ、２、Ｎα４〜７、Ｎｏ、１０及び阻１１は、いず
れも全ての項目において満足な結果が得られた。

一方比較例Ｎα３は、板厚が大であったために片面１層
溶接では充分な溶接金属量が得られなかった。

また比較例Ｎｏ、　８は、電極周囲からの鉄粉供給がな
かったために充分な溶接金属量が得られなかった。

比較例Ｎα９では、電極周囲からの鉄粉供給はなかった
が、開先角度を狭くしたために溶接金属量は充分であっ
た。しかし、梨の実状の高温割れが発生した。

（発明の効果）この発明は、多電極タンデムサブマージアーク溶接法に
おいて、追尾電極の周囲から鉄粉を供給することにより
充分な溶接金属量の確保と母材希釈率の低減による高温
割れ防止とが可能となり、８０ｍｍという超厚板の高能
率溶接が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ワイヤ周囲から鉄粉を供給する方法を示す図
、第２図は、３電極サブマージアーク溶接法を示す電極配
置の正面図及び側面図、第３図は、箱形状柱の断面図、第４図、第５図、第６図及び第８図は、実施例に用いた
片面溶接法の開先形状図、第７図は、実施例に用いた両面溶接法の開先形状図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１、厚鋼板の片面当り１層１パスにて多電極タンデムサ
ブマージアーク溶接法を行うに際し、追尾電極のうちの
少なくとも１本の溶接ワイヤのまわりに鉄粉又は鋼粉を不断に供給し、該ワイヤ
の周囲で、これを通る溶接電流の磁気作用に由来した該
粉末粒子相互間の磁気的凝集力による堆積層を形成して
、これを溶加材に加えることを特徴とする多電極サブマ
ージアーク溶接方法。