JPH0622754B2 - 全姿勢配管自動溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は発電用ボイラ、化学装置等の大型配管を狭開
先でかつ自動溶接する装置を使用して行なう全姿勢配管
自動溶接方法に関する。

＜従来の技術及びその問題点＞ 従来大径の管の接続については、工場においては溶接装
置を固定して位置させ大径の直管を回転させて突合せ溶
接していた。しかし一旦その管を曲管にすると突合せ溶
接しようとする直管部を回転させようとすると他端の屈
曲部は所謂「振り廻し」となり、直管部をしつかり保持
したとしても管の回転位置に応じた曲管部重量による不
均衡で保持部に掛る力は変化し、溶接速度の制御におい
て好ましくない事態を生ずる。一方曲管の振り廻しの空
間が必要となり安全と工場スペースに無駄を生ずる。そ
のため曲管を架台の上に置き熟練した溶接作業者が上
進、下進の手溶接を繰かえすことゝなり開先幅10mm級の
狭開先溶接は行なうことができず、作業工程の遅れ、加
工費用の増大といつた問題を生ずる。

また発電用等の大型ボイラまたは化学装置においては大
径の管の数も多く、かつ突合せ溶接個所も配管について
は莫大な数となる。またこのような溶接は現地の高所で
かつ足場も不充分な環境で行なわねばならず、安全と良
質な溶接部を得る上からも大径管の狭開先自動溶接の実
現は強く要望された処である。これはひとり現地溶接の
みならず工場における配管の部分組立についても、この
種の大径管の狭開先自動溶接の実用化は同様に強く要望
される処である。しかし従来このような装置は全く提供
されていなかつた。

しかし発明者はこの問題を解決する装置を開発し、さき
に全姿勢配管自動溶接装置の名称で特許出願をしその内
容を開示した。（特願昭59-243479号） なおこの装置により完全な配管自動溶接するためにはそ
の溶接方法につき提案する必要がある。

＜本発明の目的＞ この発明は上記の様な要望にもとづきされたもので、大
径管を完全に狭開先の自動溶接で突合せ溶接をするに際
し発明者の開発した溶接装置に対し制御箱に記憶させる
べき溶接条件、即ち溶接方法を提案することを目的とす
る。

要するにこの発明は、管の突き合わせ接続を、管外周面
に沿い移動する狭開先自動溶接装置で溶接接続する方法
において、該管の横断面につき反時計方向に約６０度弧
長を規定溶接ビード厚の約１／２厚で、続いて約１２０
度弧長を規定ビード厚で、さらにこれに続く約６０度弧
長を規定ビード厚の約１／２厚にするビード構成で第１
のビードを形成し、次に前記第１のビードにおける規定
ビード厚の始まる個所より時計方向に前記ビード構成と
同じビード構成で第２のビードを形成して第１溶接層を
形成し、続いて第１溶接層の最初の溶接開始点と管の半
径方向につき重複位置することのない角度ずれにした位
置を溶接開始点にし、第１溶接層と同じビード構成で第
２溶接層を形成し、この繰り返しにより溶接層を積層し
て溶接接続部を形成することを特徴とする全姿勢配管自
動溶接方法である。

＜実施例＞ まず本発明の実施に使用する全姿勢配管自動装置につい
て説明する。

第５図はこの溶接装置の構成要素である走行自動溶接装
置の斜視図である。図示のものは厚平鋼板上を走行する
ように構成されたもので、配管用として設計をする前段
としての作動確認の装置としても機能したものである。
符号１に示すリール架台装置は溶接用の線材のリールを
含み、かつこの線材を波状に形成して狭開先溶接を可能
ならしめる装置の動力源としての圧縮空気を供給する装
置である。走行自動溶接装置３に送られた溶接線材（以
下単に線材と称す）２はローラ装置５を経由し線材を波
状に形成する第４図に示す空気圧型波状形成装置４（特
願昭59-167299）に供給する。線材２は空気圧シリンダ
４ａに接続する線材の送りローラ組４ｂの往復動と固定
位置するローラ組４ｃ，上端の線材入口４ｅと関連にお
いて波状に形成され、それが弾性的に波形を保持する状
態で溶接ノズル４ｄの通路内に供給され、その下端より
突出するとき線材の弾性により図示の如く左右に揺動す
るアークを形成し狭開先溶接を可能とするものである。
符号６は溶接ノズルの上下方向への送り装置である。符
号７は操作盤内に設けるタイマー装置でリール架台装置
１内の圧力空気用の電磁弁（図示せず）を制御するもの
である。

第３図は本発明の実施にかゝる走行自動溶接装置９の部
分断面図で線材の送りローラ組４ｃを駆動する装置のう
ち減速装置８が示されている。符号10は溶接ノズル４ｄ
を含む装置の上下送り機構である。開先幅方向の溶接ノ
ズル調節装置は図示されていない。符号11は走行自動溶
接装置９の弾性型案内ローラ装置で装置が鎖接続されて
いる状態で車軸12に着脱可能に設けられている。

第２図はこの発明にかゝる装置を、大径管を突合せ狭開
先溶接するために、大径管13に取付けした状態を示す。
牽引台車15は大径管13の軸心14に装置９と対称の位置に
位置し、その重量は走行自動溶接装置９とほぼ等しくし
て平衡するようになつている。この走行自動溶接装置９
と牽引台車15とを単純に鎖16で接続するときは鎖16は大
径管外面と接触することゝなり、大径管外面を傷つける
のみならず、牽引台車の駆動力を大きいものにしてしま
う。

このため鎖16が大径管外周面に接触しないように鎖に張
力を与えるテンシヨン台車17が２台大径管軸心について
対向するように設けられ、かつその重量を等しいものと
し本発明の装置の回転移動の抵抗即ち駆動動力が小とな
るようにしている。

テンシヨン台車17には発条力等を利用した装置を設け管
外径の若干の変化を吸収しかつ装置が円滑に回転移動し
良好な溶接部が得られるように形成してある。

なおアークの前後に供給されるビード形状を整形し溶け
込みを良くする不活性ガスの量は制御され、上進，下進
溶接時のビード形成を好適にするようにしている。（特
願昭53-49220）なお溶接速度，溶接装置への供給電圧，
線材の送り速度，不活性ガスのアークについての前後の
供給量の調節は溶接装置即ちアークの位置が被溶接配管
についての外周のどの辺に位置するか、また上進溶接か
下進溶接かによりその調節をすることが必要であり、こ
れらは被溶接配管に対する走行自動溶接装置（アーク）
の位置と進行方向を信号として定められるものである。
これらの制御因子は図示しない制御箱内の記憶装置にイ
ンプツトされ、その記憶装置の指令信号により前記の諸
条件の数値については制御機構を通じ指令させるもので
ある。

つぎに前記の配管自動溶接装置を使用して配管を溶接す
る方法につき説明する。

第１図は初層からの溶接順序を示すもので、初層溶接で
は特に溶接開始部の欠陥の発生を防止する手段を配慮す
る必要がある。このためまず図示管横断面を時計盤面に
見たてたときの時間区分で溶接位置の条件を配慮し制御
箱にインプツトするものである。一例としてまず７時の
位置で１パスの溶接ビード肉厚の1/2の溶接条件としか
つ反時計方向の５時までの溶接をする。ついで規定の溶
接ビード肉厚即ち７時〜５時の間の肉厚の倍の溶接ビー
ドを形成しながら１時の個所まで溶接し、ついでまたそ
れまでの溶接ビードの1/2肉厚になる条件で１時〜11時
の間を溶接し、溶接部１Ｒ（第１のビード、第６図
（Ａ）を形成する。

ついで今度は５時〜７時の肉厚に相当する溶接ビード肉
厚を形成しながら、時計方向に５時から７時まで溶接を
進行させ、７時〜11時は規定ビード肉厚とし、また11時
〜１時は規定ビード肉厚の1/2の肉厚形成の溶接をし図
面左半分の初層１Ｌ〔第２のビード。第６図（Ｂ）〕を
形成する。この１Ｌ、１Ｒにより第１溶接層が形成され
る。

第２層は７時の位置を外し例えば７時30分の位置から弧
長で60度の区間を1/2肉厚の溶接をしついで規定のビー
ド肉厚の溶接をし１時30分から11時30分までを1/2肉厚
の溶接とし約半周の第２層溶接２Ｒを形成させる。

同様にして５時30分から時計方向に1/2肉厚溶接を７時3
0分まで行いついで規定肉厚で11時30分まで溶接し、１
時30分までを1/2肉厚の溶接とし第２層溶接２Ｌを形成
し第２層の溶接を完了する。２Ｒ、２Ｌにより第２溶接
層が形成される。

この溶接をくりかえし第３層，第４層と順序溶接をし管
の溶接接続を完了する。

制御箱には１時，２時，………12時における供給速度，
不活性ガスのアークの前後についての前記ガスの供給
量，溶接の上進，下進の条件がインプツトされ自動溶接
がされる。

＜効果＞ ５時と５時半、７時と７時半の如く溶接開始点をずらす
ことは溶接欠陥の発生と連続を防止し、規定のビード層
厚の溶接は先の２分の１ビード厚の溶接開始点に生ずる
欠陥部を溶かし除く効果を奏するものである。

また10mm等の狭開先の溶接は溶接時間，材料の節約にな
るのみならず、上進，下進に際してビードの垂れ落ちが
少なく良好な溶接部形成に大きな効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施の一例にかゝる溶接順序を模式に
示す溶接接続部の断面図、第２図はこの発明の実施に使
用する自動溶接装置の構成部材の配置を示す正面図、第
３図は走行自動溶接装置の部分断面側面図、第４図は空
気圧型波状形成装置の一例を示す正面図、第５図は厚鋼
板の溶接に使用される走行自動溶接装置とリール架台装
置の斜視図、第６図の（Ａ）はビード１Ｒ、（Ｂ）は１
Ｌ、（Ｃ）は２Ｒ、（Ｄ）は２Ｌの溶接ビードの断面を
夫々示す図面である。 １……リール架台装置 16……鎖 ２……溶接線材 ３，９……走行自動溶接装置 11……弾性型案内ローラ装置 13……大径管 17……テンシヨン台車 15……牽引台車 1R……初層のほぼ右半周部 1L……初層のぼぼ左半周部 2L，2R……第２層ビード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】管の突き合わせ接続を、管外周面に沿い移
   動する狭開先自動溶接装置で溶接接続する方法におい
   て、該管の横断面につき反時計方向に約６０度弧長を規
   定溶接ビード厚の約１／２厚で、続いて約１２０度弧長
   を規定ビード厚で、さらにこれに続く約６０度弧長を規
   定ビード厚の約１／２厚にするビード構成で第１のビー
   ドを形成し、次に前記第１のビードにおける規定ビード
   厚の始まる個所より時計方向に前記ビード構成と同じビ
   ード構成で第２のビードを形成して第１溶接層を形成
   し、続いて第１溶接層の最初の溶接開始点と管の半径方
   向につき重複位置することのない角度ずれにした位置を
   溶接開始点にし、第１溶接層と同じビード構成で第２溶
   接層を形成し、この繰り返しにより溶接層を積層して溶
   接接続部を形成することを特徴とする全姿勢配管自動溶
   接方法。