JPH0453626B2 - - Google Patents

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JPH0453626B2
JPH0453626B2 JP62187313A JP18731387A JPH0453626B2 JP H0453626 B2 JPH0453626 B2 JP H0453626B2 JP 62187313 A JP62187313 A JP 62187313A JP 18731387 A JP18731387 A JP 18731387A JP H0453626 B2 JPH0453626 B2 JP H0453626B2
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JP
Japan
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welding
composite material
groove
welded
opening
Prior art date
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JP62187313A
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JPS6431577A (en
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Yukio Nishino
Takekazu Arakawa
Takaharu Sasaki
Kazuyoshi Ume
Kenichi Hirata
Masao Tsuji
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
Nippon Kokan Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は、炭素鋼あるいは低合金鋼を母材と
し、ステンレス鋼あるいはNi基合金鋼を合材と
するクラツド材を溶接する方法に関する。 〔従来の技術〕 ギヤザリングライン等の未処理ガス輸送やケミ
カルプラント等の配管や板材には、耐食性や耐酸
性とともに、強度や靱性を要求される。 上記のような要求を満足させるとともに、経済
的観点から複合材料により構成されたクラツド材
が広範囲に使用されている。 上記クラツド材は、内面側に耐食性や耐酸性の
良好なステンレス鋼やNi基合金鋼よりなる合材
と、外面側に強度や靱性の良い炭素鋼や低合金鋼
よりなる母材とから構成され、いわゆるクラツド
鋼管等に成形、加工された後製品として使用され
る。 上記クラツド鋼管で大径管を製造する際は、前
記のクラツド材を公知のロールフオーミング方式
やUOE方式で成形した後、そのクラツド材端部
を縦シーム溶接し、製品とする行程を経る。 上記縦シーム溶接の行程で前述の合材や母材を
それぞれ溶接するが、上記母材の溶接を行う際母
材の溶着金属が上記合材に接し、上記合材の一部
が溶融すると、ステンレス鋼等を構成する元素の
CrやNi等が母材の溶着金属部分等に侵入濃化し、
合材の組成を変えるとともに材料劣化させる。 これを防止するための一方法として第2図に示
すように、合材1bの開先の開口幅1eを広くす
る方法が特開昭60−154875号公報に開示されてい
る。 第2図は上記特開昭60−154875号公報の方法を
示すもので、クラツド鋼管の軸方向の縦シームと
直交する断面を示す。 縦シーム溶接の際は、クラツド鋼管1の母材1
aには、母材1aの合材1bと接しない面つまり
外側と合材1b側つまり内側とにそれぞれ開口1
c,1dと、母材1aの板厚方向で略中央部にル
ート面とを有するX形開先を設け、合材1bに
は、上記母材1aに設けられた合材1b側の開口
1dの幅よりも広く、上記母材1aの開口1dを
溶接する際、溶着金属が接触しない幅を有した開
口1eを設け、まず母材1aの内側の開口1d、
次に母材1aの外側の開口1cをそれぞれ潜弧溶
接法等で両面溶接した後、合材1bの開口1e
を、TIG溶接法等で溶接する方法である。 上記溶接の際のそれぞれの溶接材料は一般に、
母材1a用としては母材1aと同等成分の溶接材
料を使用し、合材1b用としては合材1bと同等
またはそれ以上の高合金成分の溶接材料が使用さ
れている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記のようなそれぞれの開口1c,1d,1e
を有する開先や溶接順序や溶接材料を使用して行
うクラツド鋼管1の縦シーム溶接では、母材1a
の溶接の際内側の開口1dおよび外側の開口1c
を少なくともそれぞれ1層づつ溶接することによ
り作業能率が低下したり、母材1aの内側に開口
1dの開先を形成させると、上記開口1dの溶着
金属が合材1bに接触しないように合材1bに設
ける開口1eの幅を広くする必要がある。 さらに上記合材1bの開口1eの幅を広くする
と、肉盛体積が増加することにより溶接材料を多
く使用したり溶接能率が低下し経済的損失が大き
い。 これに加え、合材1bの開口1eの溶接の際、
母材1aとの接触面積が増えているため、合材1
bの溶接入熱により母材1aが溶融し、合材1b
の溶接材料の化学成分のCrやNiが母材1aに侵
入濃化し母材1aの希釈率が増加するので、溶接
材料選定時、上記を考慮し合材1bの化学成分以
上の高合金成分を有するものを用いる必要があり
不経済であるとともに、合材1bの開口1eの幅
が15mmを超えた場合、母材1aの希釈率は合材1
bの溶接法にもよるが30%〜60%となり、局部的
に母材1aの組成も変化させるので、強度や靱性
を低下させる問題がある。 この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、母材1aや合材1bの溶接能
率を向上できたり、合材1bの溶接材料を合材1
bの組成成分に近いものとしても、従来以上のす
ぐれた冶金的性能が得られるクラツド材を用いた
鋼管等の縦シーム溶接方法を提供することを目的
とする。 〔問題を解決するための手段〕 本発明は上記のような問題点を解決するため
に、炭素鋼あるいは低合金鋼を母材とし、ステン
レス鋼あるいはNi基合金鋼を合材とするクラツ
ド材相互を溶接する方法において、母材側にはI
開先あるいは開口部を有したY開先を設けるとと
もに、合材側には幅が15mm〜5mmの開口部を有し
た開先を設け、まず母材の溶接を母材側から1層
でかつ裏波が出る溶接をしたのち、合材を溶接す
るようにしたものである。 〔作用〕 この発明のクラツド材の溶接方法は、母材の溶
接を合材と反対側の外側より片面一層でかつ裏波
が出る溶接をすることにより、合材の開口すなわ
ち開先部を狭くすることができるので、合材の溶
接の際使用する溶接材料を減少させることができ
るとともに、溶着金属による母材の希釈率を低く
することができる。 〔発明の実施例〕 以下本発明の実施例を第1図に基づいて説明す
る。 第1図は本発明の実施状態を行程別に示す模式
図で、クラツド鋼管1の縦シーム溶接部の上記縦
シームと直交する断面図を示す。 第1図aにおいて、クラツド鋼管1は、外側が
炭素鋼や低合金鋼の母材1aと内側がステンレス
鋼やNi基合金鋼の合材1bよりなる。 母材の上記溶接部には母材1aの板厚t1が厚板
の場合、溶着と裏波が確実に行なえるように母材
1aの板厚t1よりも少ない深さdと角度θ1とより
なる開口2aと、ルート面2b,2bとを具備し
てなる開先2が設けられている。 母材1aの板厚t1が薄板の場合、上記溶接部は
溶着と裏波が確実に行なえるので、上記開先2に
上記開口2aは設けなくても良い。 なお上記ルート面2b,2bの間隔lは0〜
1.5mmとしている。 合材1aの上記溶接部には、上記開先2のルー
ト面2b,2bと接しない間隔Bの開口3aを具
備してなる開先3が設けられている。 なお上記開先3の開口3aを形成する合材1b
の端面は溶接性を良くするために、板厚方向とは
角度θ2を有する斜面にするとともに、上記間隔B
は母材1aの希釈率を低下させるために15mmを超
えないものとしている。最小の間隔Bは上記母材
1aの溶接部の裏波の幅(5mm前後)が望まし
い。 上記のようなそれぞれの開先2,3を有するク
ラツド鋼管1の縦シーム溶接は、その材質、寸法
等の諸条件に整合する溶接法や溶接材料を選択し
以下の順序で行なわれる。 まず第1図bに示すように母材1aの開先2を
開口2a側から一層盛でかつ裏波の出る溶接を行
い母材1aの溶接4を完了し、次に第1図cに示
すように合材1bの開先3を一層盛以上の溶接で
行ない合材1bの溶接5を完了する。 第1表は上記母材1aの溶接を潜弧溶接で行な
う際の適正な裏波が出る条件を示すもので、それ
ぞれの母材の板厚での開先形状、電極数、電流、
電圧および溶接速度である。
【表】 さらに上記第1表を母材板厚を10mm、電極数を
1極とした場合の例で詳述すると、母材の開先の
開口深さを3mm、電流を560A、電圧を32Vおよ
び溶接速度を120cpmとし、上記開先の開口側か
ら一層盛溶接すれば適正な裏波が得られることを
示すもので、溶接の際使用する溶接材料は母材と
ほぼ同等の化学成分を有するソリツドワイヤであ
る。 上記溶接条件下で得られる溶接4は、溶接割れ
等の溶接欠陥がなく、かつ適正な裏波が得られ
る。 なお上記母材1aの溶接4の際、溶接金属がス
テンレス鋼等の合材1bにかからないようにする
のは、割れ防止などの観点から重要である。 上述のような溶接法で母材1aを溶接した後、
合材1bの開先3を、合材1bの化学成分に近い
高合金の溶接材料を使用して溶接を行なうのであ
るが、その際合材1bの開先3の開口3aは15mm
を超えないものとしているので、合材1bの溶着
金属と母材1aとの接触面積が小さくなり、母材
1aの希釈率は15%〜40%程度で済み、従来法が
30%〜60%程度の高率であるのに対して大巾に低
くすることができる。 上記のように母材1aの希釈率が低いというこ
とは、合材1bおよびその溶接材料の構成元素で
あるCrやNi等の成分が母材1a側へ侵入濃化す
る割合が少ない事を示し、このことにより母材1
aや合材1bの溶接部の冶金的性質を素材の性能
に近いものとすることができたり、合材1bの溶
接材料に含有されているCrやNi等の化学成分比
を押えたものとすることができるので、安価な溶
接材料で強度や耐食性等のすぐれた溶接ができ
る。 これに加え母材1aの溶接4は一層盛であり、
合材1bの溶接に要する溶接材料を少なくするこ
とができ、溶接材料コストも低減でき、経済的効
果も大きい。 次に種々の材質のクラツド鋼管1を本発明方法
で溶接した場合の具体的な実施例について説明す
る。 (実施例 1) 次の第2表に示す化学成分を有する板厚14.5mm
でAPI−5L−X60の母材と板厚3mmでインコネル
825の合材とよりなる外径609.6mmで肉厚17.5mmの
クラツド鋼管について、その縦シーム溶接に本発
明方法を採用した。
【表】 この時のそれぞれの開先形状を次の第3表、溶
接材料を第4表および溶接条件を第5表に示し、
第6表には上記諸条件で溶接した時の合材溶接部
の溶着金属の化学成分分析結果を示す。 なお比較のために前述の従来方法による縦シー
ム溶接の開先形状と溶接条件とを、第3表および
第5表に併記する。さらに第5表にはそれぞれの
溶接条件等で溶接した時の溶接部の溶接順序を付
したマクロの積層断面図も併記する。
【表】
【表】
【表】
【表】 (実施例 2) 次の第7表に示す化学成分を有する板厚9mmで
API−5L−X60の母材と板厚3mmでSUS316の合
材とよりなる外径508mmで板厚12mmのクラツド鋼
管について、その縦シーム溶接について本発明方
法を採用した。
【表】 この時のそれぞれの開先形状を次の第8表、溶
接材料を第9表および溶接条件を第10表に示し、
第11表には上記諸条件で溶接した時の合材溶接部
の溶接金属の化学成分分析結果を示す。 なお比較のために前述の従来方法による縦シー
ム溶接の開先形状と溶接条件とを、第8表および
第10表に併記する。さらに第10表にはそれぞれの
溶接条件等で溶接した時の溶接部の溶接順序を付
したマクロの積層断面図も併記する。
【表】
【表】
【表】
【表】 (実施例 3) 次の第12表に示す化学成分を有する板厚19.2mm
でAPI−5L−X60の母材と板厚3mmでJIS
329J2Lの合材とよりなる外径558.8mmで板厚22.2
mmのクラツド鋼管についてその縦シーム溶接につ
いて本発明方法を採用した。
【表】 この時のそれぞれの開先形状を次の第13表、溶
接材料を第14表および溶接条件を第15表に示し、
第16表には上記諸条件で溶接した時の、合材溶接
部の溶着金属の化学成分分析結果を示す。 なお比較のために前述の従来方法による縦シー
ム溶接の開先形状と溶接条件とを、第13表および
第15表に併記する。さらに第15表にはそれぞれの
溶接条件等で溶接した時の溶接部の溶接順序を付
したマクロの積層断面図も併記する。
【表】
【表】
【表】
〔発明の効果〕
以上のような構成よりなる本発明のクラツド材
の溶接方法によれば、次のような効果が得られ
る。 合材の溶接に際し、合材の開先の開口幅を15
mm〜5mmとし母材との接触面積を小さくしてい
るので、合材の溶接による母材への入熱低減が
計れる。 上記入熱低減が計れることにより、母材の希
釈率が低下し、合材の溶接材料のCrやNi等に
化学成分をむやみに高める必要がないととも
に、上記CrやNi等が母材に侵入濃化し母材の
機械的性能を大幅に低減させることがない。 さらに合材の溶接部の溶着金属に含有される
CrやNi等の含有量比率を上げることができる
ので上記溶接部の耐食性等の向上が計れる。 母材の溶接を、片面一層盛りでかつ裏波の出
る開先形状と溶接方法としているので、溶接時
のスラグ差込みが減少し溶接部の欠陥を減少で
きる。 これに加え、合材溶接部の開先の開口も小さ
くしているので、縦シーム溶接時の作業能率を
向上させることができる。 以上のような効果が得られ、クラツド材や、ク
ラツド鋼管の縦シーム溶接を健全で効率良く、さ
らに溶接部の冶金的性能を向上させることができ
るので、工業的にその効果の大き発明である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施状態を工程別に示す模式
図、第2図は従来技術の説明図である。 1……クラツド鋼管、1a……母材、1b……
合材、2……母材開先、2a……母材開先の開
口、3……合材開先、3a……合材開先の開口、
4……母材の溶接、5……合材の溶接。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 炭素鋼あるいは低合金鋼を母材とし、ステン
    レス鋼あるいはNi基合金鋼を合材とするクラツ
    ド材相互を溶接する方法において、母材側にはI
    開先あるいは開口部を有したY開先を設けるとと
    もに、合材側には幅が15mm〜5mmの開口部を有し
    た開先を設け、まず母材の溶接を母材側から1層
    でかつ裏波が出る溶接をしたのち、合材を溶接す
    ることを特徴とするクラツド材の溶接方法。
JP18731387A 1987-07-27 1987-07-27 Welding method for clad material Granted JPS6431577A (en)

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JP18731387A JPS6431577A (en) 1987-07-27 1987-07-27 Welding method for clad material

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JP18731387A JPS6431577A (en) 1987-07-27 1987-07-27 Welding method for clad material

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5874297A (ja) * 1981-10-29 1983-05-04 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd クラツド鋼材の溶接方法
JPS61202782A (ja) * 1985-03-06 1986-09-08 Sumitomo Metal Ind Ltd クラツド材の溶接方法

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