JPH0429471B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は大径鋼管の管端突き合せ部を内面側よ
り自動溶接する方法に関し、更に詳述すれば裏当
金として突き合せ部の外面に着脱自在に、また、
水冷可能になしてある銅製の当金を使用し、ま
た、突き合せ部内表面を溶接する溶接トーチの管
内表面に対する離隔距離等の溶接条件を、該突き
合せ部の周方向位置に応じて変更することとし
て、溶接仕上り品質の向上が図れ、また、能率の
良い溶接が行なえる自動溶接方法を提案するもの
である。 〔従来技術〕 管径2000mm程度の大径のパイプラインの建設
は、開先加工を施した管端を相互に突き合せ、そ
の突き合せ部を、該突き合せ部の内表面に沿うよ
うに周回移動可能になした溶接トーチにて溶接ト
ーチすることにより行われる。そして、このよう
な溶接方法としては第５図に部分縦断面図を、ま
た、第６図に部分横断面図を示す方法が公知であ
る。 第５図に示すように開先角度が約30゜となるよ
うに、内面側に開先加工を施してなる鋼板１０１
と鋼板１０２とを突き合せてなる突き合せ部の外
周には、共金溶接を行なうべく鋼製の裏当金３１
を全周に亘つて溶着し、また、裏当金３１の外周
には冷却用の銅板３２を外嵌固定してある。 管内には図示しない自動溶接機を設置してあ
り、開先加工部には該自動溶接機の溶接トーチ２
０１をその周方向への移動可能に臨ませてある。
そして、作業者が溶接トーチ２０１の位置、つま
り、第５図に示すように溶接トーチ２０１の先
端、具体的には後述するようにこれに挿通したワ
イヤの先端〜管内表面間距離ａ及びトーチ角度α
（アーク入射角であつて、具体的には第６図に示
すように管内表面の法線に対する溶接トーチ２０
１の火口先２０１ａの軸心の管周方向における傾
き角度α）を、突き合せ部の周方向位置に応じて
変更しつつ、溶接トーチ２０１を管内面の全周に
亘つて移動させることにより溶接を行なう方法で
あつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、叙上の如き従来方法にあつては、裏
当金３１を突き合せ部に隅肉溶接する作業が必要
であり、また、この溶接作業を行なう場合には、
これに先立つて両管１０１，１０２の芯合せ作業
を行なう必要がある。 しかしながら、従来方法にあつては第５図に示
すようにルートギヤツプ（開先加工部の底部の間
隔）が約８mm程度であつたため、両者１０１，１
０２の芯合せ作業は両管１０１，１０２の管軸方
向の位置決めをした後、コの字状の“馬”を、そ
の脚を両管１０１，１０２に跨らせた状態で仮溶
接することにより行なつていた。このため、突き
合せ部の本来の溶接に先立つて、上記仮溶接及び
隅肉溶接が必要となり、また、突き合せ部の溶接
後“馬”を取外す必要があるため、これらに多大
の時間を費やす結果、能率のよい溶接を行なうこ
とができないという難点があつた。 また、裏当金３１は突き合せ部の溶接中に溶融
し、突き合せ部の外表面に大きな凸部を形成して
残存し、溶接仕上り品質を劣化するという欠点も
あつた。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであ
り、裏波ビードのための溝を管側に、また、水冷
可能にしてある銅製の当金を、管端突き合せ部の
外面に、着脱可能に装着することにより、滑らか
な裏波ビードが形成できて、溶接仕上り品質に優
れ、また、能率のよい溶接が行なえる自動溶接方
法を提供することを目的とする。 本発明に係る自動溶接方法は、大径鋼管の管端
を相互に突き合せ、この突き合せ部の外面に当金
を装着し、その内表面に沿うようにして周回移動
可能になしてある溶接トーチを用いて該突き合せ
部を自動溶接する方法において、２つの大径鋼管
を芯合せして突き合せ、仮溶接し、裏波ビードの
ための溝を管側に形成してあり、また、水冷可能
にしてある銅製の当金を着脱可能にその突き合せ
部に外嵌固着し、突き合せ部の周方向位置に応じ
て、前記溶接トーチ先端の管内表面に対する距離
及び該溶接トーチの管内表面の法線に対する管周
方向の傾き角度を変更しつつ、突き合せ部を溶接
することを特徴とする。 〔実施例〕 以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて
詳述する。第１図は本発明に係る自動溶接方法の
実施状態を示す正面図、第２図は第１図で示す溶
接ヘツド15周りの拡大図、第３図は当金３の拡大
縦断面図である。 管端部同士を相互に突き合せ溶接して延設し
た、直径2000mm程度の既溶接着１の未溶接側端面
には同径の未溶接管２を芯合せして、突き合せ、
この突き合せ部の開先内の適所にて仮溶接して両
者を連結してある。既溶接管１及び未溶接管２
夫々の突き合せ部には内面側に開先加工を施して
あり、突き合せ部における開先角度は約50゜とな
るように定め、また、両管１，２のルートギヤツ
プは０mmを目標とし、また、端面の平坦度の加工
精度を考慮して＋３mm程度の公差を許容してあ
る。 突き合せ部の外周には適幅、適厚の１対の半円
環状の当金３，３を、夫々の周方向端部に形成し
た凸状の係止片３ｃ，３ｃ…間を１対のレバーブ
ロツク４，４を用いて緊締することにより、両管
１，２の突き合せ部に跨らせて外嵌固定してあ
り、レバーブロツク４，４の緊締を解除すると当
金３，３を突き合せ部から容易に離脱させ得るよ
うになつている。 当金３は第３図にその断面形状を示すように、
半円環状の銅板３ａの外面に断面凹状の銅製の半
円環状部材３ｂの開口端を溶着したものであり、
その断面の略中央には角穴３ｄが形成される。角
穴３ｄの当金３の周方向両端部は閉塞されてい
る。銅板３ａの内面中央には裏波ビードの形状を
滑らかな形状とし、また、仮溶接スポツトを位置
させるべく内面側に曲率中心を有する曲面溝３ｅ
をその周方向の全長に亘つて形成してある。 当金３の周方向両端部の外面側には筒状の給、
排水ホース連結部５，６を夫々取付けてあり、そ
の穴は前記角穴３ｄに連通している。給水ホース
連結部５及び排水ホース連結部６には夫々給水ホ
ース５ａ、排水ホース６ａの一端部を連結してあ
る。給水ホース５ａの他端部は図示しない水ポン
プの吐出側に接続してあり、また排水ポンプ６ａ
の他端部は冷却水タンクに接続してあり、水ポン
プの駆動により角穴３ｄ内には冷却水７が循環供
給されるようになつている。これにより当金３の
冷却が行なえる。 管内には管内表面に臨ませて溶接ヘツド１５を
設けてある。溶接ヘツド１５は管内に固定した固
定脚（図示せず）により管中心回りに周回可能に
支持されている。 溶接ヘツド１５の管周方向の一側端部には該溶
接ヘツド１５駆動用の電動機１７を装備してあ
る。電動機１７は管外に設けた駆動制御装置（図
示せず）からの信号により駆動され、ギヤ機構１
８を介してその駆動力を、溶接ヘツド１５の管周
方向の一側端部寄りの位置に、管内表面上を周方
向に転動可能に取付けてある溶接ヘツド駆動輪１
９に伝達できるようになつている。これにより電
動機１７が駆動されると、駆動輪１９が管内表面
上を転動し、溶接ヘツド１５が管中心回りに周回
移動することになる。なお、ギヤ機構１８のギヤ
比により溶接ヘツド１５を第１図中に矢符で示す
上昇方向に回動せしめた後、電動機１７を停止せ
しめる場合でも溶接ヘツド１５が下降方向に回動
する虞れはない。 なお、このような溶接ヘツド１５の周回移動
は、管内表面上に同心状に環状ラツクを設け、前
記電動機１７に連結したピニオンの駆動により行
うこととしてもよい。 溶接ヘツド１５の駆動輪１９取付位置と管周方
向が略同様の管内表面側には、該管内表面に沿わ
せるようにしてカツパシユー１１を取付けてあ
る。カツパシユー１１は溶接ヘツド１５の移動に
伴い管内表面上を摺動する。 溶接ヘツド１５の管周方向の他側端寄りの位置
には第２図に示すように管内表面の法線２９に対
して、その先端に位置する火口先２１ａの軸心を
所定角度αだけ傾斜させて溶接トーチ２１を取付
けてあり、また、溶接ヘツド１５の管周方向の他
側端には、突き合せ部の開先加工面上を転動可能
にして、管周方向に適長離隔させた１対の倣いロ
ーラ２０，２０を取付けてある。溶接トーチ２１
は第２図に示すように前記法線２９側に湾曲した
形状となつており、その内部にはワイヤ２１ｂを
適長突出させて挿通してある。 溶接トーチ２１の傾き角度α及び溶接トーチ２
１の先端、具体的にはワイヤ２１ｂの先端〜管内
表面間距離ａは調整可能になつている。第２図に
示すように溶接ヘツド１５の管周方向の中央部か
ら前記他側端にかけて前記駆動輪１９側に湾曲し
てなるガイドレール２３を取付けてある。ガイド
レール２３の曲率中心はワイヤ２１ｂの先端に一
致している。ガイドレール２３には、その内部に
溶接トーチ２１を支持するホルダ２４を、該ホル
ダ２４に装備した上ガイドローラ２２ａ，２２
ａ、下ガイドローラ２２ｂ間に挾むようにして装
着してある。ガイドローラ２２ａ，２２ａ，２２
ｂはガイドレール２３に沿つて転動可能になつて
おり、該ガイドローラ２２ａ，２２ａ，２２ｂを
転動させることによりホルダ２４の装着位置、つ
まり溶接トーチ２１の前記傾き角度αを調整でき
るようになつている。 この調整は溶接ヘツド１５の管内表面と反対側
の位置に設けた摘子２５を回転し、連結部材２６
を介して一端側をこれに連結してあり、また他端
を前記ホルダ２４に螺合してある螺杆２８を螺条
送りし、ホルダ２４をガイドレール２３に沿つて
移動させることにより行われる。なお、前述した
如くガイドレール２４の曲率中心とワイヤ２１ｂ
の先端が一致しているため、この調整の間距離ａ
は不変である。 次に距離ａの調節について説明する。ガイドレ
ール２４の溶接ヘツド１５の管周方向の中央部側
端部はガイドレール支持部材４０に取付けてあ
る。ガイドレール支持部材４０はこれに螺合させ
てある螺杆４１を螺条送りすることにより、管内
表面に対して接離可能になつており、この送り量
を調整することにより距離ａの調整が行なえる。 倣いローラ２０，２０は電動機１７の駆動によ
り管内表面上を周回移動する溶接ヘツド１５、つ
まり溶接トーチ２１の管軸方向の開先倣いを行
い、これにより溶接トーチ２１は開先加工部を正
確に溶接し、前記カツパシユー１１の移動方向前
端部に溶接池を形成する。 次に本発明方法を実施する場合の手順について
詳しく説明する。未溶接管２をクレーンにて吊支
し、敷設してある既溶接管１と芯合せを行つて、
両管１，２の管端部を突き合せる。次いで、この
突き合せ部の開先内の適所を手溶接にて溶接し、
両管１，２を仮付けする。次に上述した如く１対
の当金３，３をレバーブロツク４，４を緊締する
ことにより突き合せ部外面に固定し、その後水ポ
ンプにて当金３，３内に冷却水７を循環させる。
次いで、管内に溶接ヘツド１５を設置し、第５図
に示す管内面の周方向位置夫々について、第１表
に示す溶接条件に従つて溶接を実行する。第５図
は管内面の周方向位置を時計の時刻で示す略示正
面図であり、左右対称であるので右側半分は省略
している。第１表は溶接トーチ２１が管周方向の
溶接位置に占位したときの溶接条件（距離ａ、傾
き角度α、開先形状、溶接電圧、溶接電流）を従
来方法のそれとを対比して示す表である。但し、
溶接条件は管周方向の左右対称位置については同
様であり、右側半分については省略する。また、
溶接対象の鋼管の寸法は直径2000mm、肉厚20mmで
ある。

〔効果〕

次に実施例に基づき本発明の効果を第２表によ
り説明する。第２表は本発明方法により管径2000
mm、肉厚14mm〜29mmの既溶接管、未溶接管の溶接
を行つた場合の、溶接部を撮像し、その仕上り品
質をＸ線３級フイルムにより検査した結果を示す
表である。

【表】 第２表より本発明方法による場合は仕上り品質
の合格率が高く、良好な結果が得られた。 また、本発明方法による場合は、芯合せ作業が
迅速に行なえ、また、ビード研磨に要する時間が
短縮できること等により、作業能率を従来方法に
よる場合よりも約14％向上せしめることができる
ことを確認できた。 以上の如き本発明方法による場合は、滑らかな
形状の裏波ビードを形成すべき曲面溝を備え、ま
た、水冷可能にしてある銅製の当金を管端突き合
せ部の外面に着脱自在に固定し、予め実験により
求めた溶接条件に従い管端突き合せ部を溶接する
ものであるので、能率のよい溶接が行え、また、
良好な溶接仕上り品質を得ることができる。 また、叙上の如き実施例による場合は、ルート
ギヤツプを実質的に０にして、既溶接管と未溶接
管とを突き合せ、この突き合せ部の開先内を仮溶
接することにより両管を芯合せ状態で連結するも
のであるので、両管の管軸方向の位置決めが容易
に行え、また、従来方法の如き“馬”付けを要せ
ず芯合せ作業が迅速に行え、更に一層溶接作業全
体の能率を大幅に向上せしめることができ、この
結果大幅なコストダウンが図れる等、本発明は優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施状態を示す正面図、
第２図は溶接ヘツド周りの拡大図、第３図は当金
の拡大横断面図、第４図は溶接位置を示す略示正
面図、第５図は従来方法の実施状態を示す部分縦
断面図、第６図はその部分横断面図である。 １……既溶接管、２……未溶接管、３，３……
当金、１５……溶接ヘツド、２１……溶接トー
チ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 大径鋼管の管端を相互に突き合せ、この突き
   合せ部の外面に当金を装着し、その内表面に沿う
   ようにして周回移動可能になしてある溶接トーチ
   を用いて、該突き合せ部を自動溶接する方法にお
   いて、 ２つの大径鋼管を芯合せして突き合せ、仮溶接
   し、裏波ビードのための溝を管側に形成してあ
   り、また、水冷可能にしてある銅製の当金を着脱
   可能にその突き合せ部に外嵌固着し、突き合せ部
   の周方向位置に応じて、前記溶接トーチ先端の管
   内表面に対する距離及び該溶接トーチの管内表面
   の法線に対する管周方向の傾き角度を変更しつ
   つ、突き合せ部を溶接することを特徴とする自動
   溶接方法。 ２ 前記突き合せ部のルートギヤツプは実質的に
   ０とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の自動溶接方法。