JPH06269963A - ボックス柱のダイヤフラム溶接方法 - Google Patents
ボックス柱のダイヤフラム溶接方法Info
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 239000010953 base metal Substances 0.000 abstract description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 5
- 239000010421 standard material Substances 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
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- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
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Landscapes
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Rod-Shaped Construction Members (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接法を採
用しダイヤフラムとボックスとの溶接部の靭性を母材の
最小靭性と同等以上にするボックス柱のダイヤフラム溶
接方法の提供。 【構成】 ダイヤフラム2の端部両面に設けた裏当て金
9,9をボックス内面10に当接させることにより、ダ
イヤフラム2の端面と両裏当て金9,9とボックス内面
11とで密閉空間を形成して設けたルート間隙Bを溶接
する方法において、前記ルート間隙Bを16mmから2
2mmの間に設定し、該ルート間隙を非消耗ノズル式エ
レクトロスラグ溶接法で溶接することにより、ダイヤフ
ラム溶接部のシャルピー吸収エネルギー量をボックス板
材の最低シャルピー吸収エネルギー量以上にする方法。
用しダイヤフラムとボックスとの溶接部の靭性を母材の
最小靭性と同等以上にするボックス柱のダイヤフラム溶
接方法の提供。 【構成】 ダイヤフラム2の端部両面に設けた裏当て金
9,9をボックス内面10に当接させることにより、ダ
イヤフラム2の端面と両裏当て金9,9とボックス内面
11とで密閉空間を形成して設けたルート間隙Bを溶接
する方法において、前記ルート間隙Bを16mmから2
2mmの間に設定し、該ルート間隙を非消耗ノズル式エ
レクトロスラグ溶接法で溶接することにより、ダイヤフ
ラム溶接部のシャルピー吸収エネルギー量をボックス板
材の最低シャルピー吸収エネルギー量以上にする方法。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば超高層ビル等に
使用されるボックス柱のダイヤフラム溶接方法に関す
る。
使用されるボックス柱のダイヤフラム溶接方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、超高層ビル等に使用されるボック
ス柱は、厚板材料(19mmから80mm程度)を溶接
継手で接合して形成したボックスの仕口内部に、同じく
厚板材料(板厚はボックスと略同じ)で形成したダイヤ
フラムが配置されている。このダイヤフラムは、仮組み
したボックス内部に仮組み状態で配置され、ボックスの
かどを本溶接した後、ダイヤフラムが配置されているボ
ックスの角部をドリル等によって穿孔し、この孔からダ
イヤフラムの端面とボックス内面とで形成されたルート
間隙に溶接ノズルを挿入して垂直溶接することにより固
着していた。この場合、ダイヤフラムとボックス内面と
の間に設けるルート間隙の大きさは、ボックス仮組時の
ウェブ材位置決め用を兼ねると共にウェブ材とフランジ
材におけるかど溶接時の裏当て金を設けるため、通常一
般的に購入できる規格材のうち25mm×25mmの寸
法を有する角材を使用することにより必然的に25mm
の大きさで設けられていた。このため、ボックスやダイ
ヤフラムの様々な板厚に拘らず、ルート間隙の大きさ
は、全て25mmの大きさで設定されていた。この角材
の寸法は溶接部の強度とは何ら関係なく、ボックス材や
ダイヤフラムの板厚が様々変わっても習慣上それに統一
して使用されてきたものである。そして、溶接には消耗
ノズル式エレクトロスラグ溶接法が採用されていた。
ス柱は、厚板材料(19mmから80mm程度)を溶接
継手で接合して形成したボックスの仕口内部に、同じく
厚板材料(板厚はボックスと略同じ)で形成したダイヤ
フラムが配置されている。このダイヤフラムは、仮組み
したボックス内部に仮組み状態で配置され、ボックスの
かどを本溶接した後、ダイヤフラムが配置されているボ
ックスの角部をドリル等によって穿孔し、この孔からダ
イヤフラムの端面とボックス内面とで形成されたルート
間隙に溶接ノズルを挿入して垂直溶接することにより固
着していた。この場合、ダイヤフラムとボックス内面と
の間に設けるルート間隙の大きさは、ボックス仮組時の
ウェブ材位置決め用を兼ねると共にウェブ材とフランジ
材におけるかど溶接時の裏当て金を設けるため、通常一
般的に購入できる規格材のうち25mm×25mmの寸
法を有する角材を使用することにより必然的に25mm
の大きさで設けられていた。このため、ボックスやダイ
ヤフラムの様々な板厚に拘らず、ルート間隙の大きさ
は、全て25mmの大きさで設定されていた。この角材
の寸法は溶接部の強度とは何ら関係なく、ボックス材や
ダイヤフラムの板厚が様々変わっても習慣上それに統一
して使用されてきたものである。そして、溶接には消耗
ノズル式エレクトロスラグ溶接法が採用されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記ボックスの材料
は、溶接構造用圧延鋼材が使用されるが、この場合、そ
の機械的性質のうち、衝撃試験におけるシャルピー吸収
エネルギーは、SM490において最低2.8kgfm
必要となっている(JISG3106)。従って、ダイ
ヤフラム溶接部分のシャルピー吸収エネルギーも前記
2.8kgfmを確保して、その全体強度を一定化させ
る必要がある。この溶接部では、母材の適切な溶け込み
も確保しなければならないが、この母材の溶け込みは入
熱量によって決定される。例えば、ダイヤフラム板厚が
50mmの場合の入熱量は、700KJ/cmが適当と
いわれている。しかしながら、従来のルート間隙が25
mmの場合、ワイヤー送給速度を8.5m/minとす
ると溶接速度が1.3cm/minとなることから、こ
のルート間隙を非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接法
で溶接すると、入熱量が必要以上に大きく(約840K
J/cm)なるため、結晶粒が粗大化して溶接部の衝撃
値が低く(シャルピー吸収エネルギー:2kgfm)な
り、脆性破壊を発生し易くなるという問題があった。
は、溶接構造用圧延鋼材が使用されるが、この場合、そ
の機械的性質のうち、衝撃試験におけるシャルピー吸収
エネルギーは、SM490において最低2.8kgfm
必要となっている(JISG3106)。従って、ダイ
ヤフラム溶接部分のシャルピー吸収エネルギーも前記
2.8kgfmを確保して、その全体強度を一定化させ
る必要がある。この溶接部では、母材の適切な溶け込み
も確保しなければならないが、この母材の溶け込みは入
熱量によって決定される。例えば、ダイヤフラム板厚が
50mmの場合の入熱量は、700KJ/cmが適当と
いわれている。しかしながら、従来のルート間隙が25
mmの場合、ワイヤー送給速度を8.5m/minとす
ると溶接速度が1.3cm/minとなることから、こ
のルート間隙を非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接法
で溶接すると、入熱量が必要以上に大きく(約840K
J/cm)なるため、結晶粒が粗大化して溶接部の衝撃
値が低く(シャルピー吸収エネルギー:2kgfm)な
り、脆性破壊を発生し易くなるという問題があった。
【0004】本発明は、かかる従来の問題点を解決する
ためになされたものであって、その目的とするところ
は、従来の消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接法より溶
接スピードを早くすることができる非消耗ノズル式エレ
クトロスラグ溶接法を採用し、ボックス柱のダイヤフラ
ム溶接部強度を使用鋼材の最低シャルピー吸収エネルギ
ー量と同等以上にすることができる溶接方法を提供する
ことにある。
ためになされたものであって、その目的とするところ
は、従来の消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接法より溶
接スピードを早くすることができる非消耗ノズル式エレ
クトロスラグ溶接法を採用し、ボックス柱のダイヤフラ
ム溶接部強度を使用鋼材の最低シャルピー吸収エネルギ
ー量と同等以上にすることができる溶接方法を提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を解決するため
の手段として本発明のボックス柱のダイヤフラム溶接方
法にあっては、ダイヤフラムの端部両面に設けた裏当て
金をボックス内面に当接させることにより、ダイヤフラ
ムの端面と両裏当て金とボックス内面とで密閉空間を形
成して設けたルート間隙を溶接する方法において、前記
ルート間隙を16mmから22mmの間に設定し、該ル
ート間隙を非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接法で溶
接することにより、ダイヤフラム溶接部のシャルピー吸
収エネルギー量をボックス板材の最低シャルピー吸収エ
ネルギー量以上にする方法を採用した。
の手段として本発明のボックス柱のダイヤフラム溶接方
法にあっては、ダイヤフラムの端部両面に設けた裏当て
金をボックス内面に当接させることにより、ダイヤフラ
ムの端面と両裏当て金とボックス内面とで密閉空間を形
成して設けたルート間隙を溶接する方法において、前記
ルート間隙を16mmから22mmの間に設定し、該ル
ート間隙を非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接法で溶
接することにより、ダイヤフラム溶接部のシャルピー吸
収エネルギー量をボックス板材の最低シャルピー吸収エ
ネルギー量以上にする方法を採用した。
【0006】
【作用】本発明は、ボックス柱のダイヤフラムを非消耗
ノズル式エレクトロスラグ溶接で組立てるものである。
この場合、ボックスをかど溶接して組立後、ノズルをボ
ックス外部からダイヤフラムとボックス内面との間に形
成されたルート間隙に挿入し、ワイヤーを送給しノズル
を引き上げながら垂直溶接してゆく。この場合、ノズル
外径は非消耗ノズル式では最低13mmであって、部材
間とのギャップが最低1.5mmずつ必要であるので、
ルート間隙は最小16mm必要となる。また、溶接部
は、母材の溶け込み量を確保した上で、溶接部の溶材に
おけるシャルピー吸収エネルギー量を使用板材のシャル
ピー吸収エネルギー量と同等(2.8kgfm)以上確
保するため、通常一般的に購入できる規格材において、
25mm×25mmの角材より小さいものを使用した場
合、ルート間隙を22mm以下にして入熱量を制限する
必要がある。
ノズル式エレクトロスラグ溶接で組立てるものである。
この場合、ボックスをかど溶接して組立後、ノズルをボ
ックス外部からダイヤフラムとボックス内面との間に形
成されたルート間隙に挿入し、ワイヤーを送給しノズル
を引き上げながら垂直溶接してゆく。この場合、ノズル
外径は非消耗ノズル式では最低13mmであって、部材
間とのギャップが最低1.5mmずつ必要であるので、
ルート間隙は最小16mm必要となる。また、溶接部
は、母材の溶け込み量を確保した上で、溶接部の溶材に
おけるシャルピー吸収エネルギー量を使用板材のシャル
ピー吸収エネルギー量と同等(2.8kgfm)以上確
保するため、通常一般的に購入できる規格材において、
25mm×25mmの角材より小さいものを使用した場
合、ルート間隙を22mm以下にして入熱量を制限する
必要がある。
【0007】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。図1は本実施例のルート間隙を示す説明図、
図2は溶接状態を示す断面図である。まず、断面(図2
参照)における縦寸法と横幅寸法が共に600mmのボ
ックス柱1を例に取ってダイヤフラム2の溶接組立てを
説明する。ボックス3は、上フランジ4、下フランジ
5、左側ウェブ6、右側ウェブ7共40mm厚の溶接構
造用圧延鋼材(SM490A)を使用して形成されてい
る。図中8は断面22mm×22mmの角材(SM49
0A)からなるかど継手裏当金であって、ボックス組立
前、上フランジ4と下フランジ5との内面側に固定され
るものである。2は板厚A=50mmのダイヤフラムで
あって、図1、図2に示すように、四辺共ボックス内面
との間に22mmのギャップを形成する寸法に形成さ
れ、端部両面には全周に裏当金9,9がこのダイヤフラ
ム2の端面10から22mm突出した状態で設けられて
いる。そして、ボックス3を仮組時、このダイヤフラム
2をボックス3の仕口位置に配置すると、ダイヤフラム
2の端面10と、両裏当て金9,9と、ボックス内面1
1とで密閉空間12を形成してルート間隙Bが設けられ
ることになる。この場合、ルート間隙Bは、四隅のかど
継手裏当金8部分を除いて22mmとなる。
説明する。図1は本実施例のルート間隙を示す説明図、
図2は溶接状態を示す断面図である。まず、断面(図2
参照)における縦寸法と横幅寸法が共に600mmのボ
ックス柱1を例に取ってダイヤフラム2の溶接組立てを
説明する。ボックス3は、上フランジ4、下フランジ
5、左側ウェブ6、右側ウェブ7共40mm厚の溶接構
造用圧延鋼材(SM490A)を使用して形成されてい
る。図中8は断面22mm×22mmの角材(SM49
0A)からなるかど継手裏当金であって、ボックス組立
前、上フランジ4と下フランジ5との内面側に固定され
るものである。2は板厚A=50mmのダイヤフラムで
あって、図1、図2に示すように、四辺共ボックス内面
との間に22mmのギャップを形成する寸法に形成さ
れ、端部両面には全周に裏当金9,9がこのダイヤフラ
ム2の端面10から22mm突出した状態で設けられて
いる。そして、ボックス3を仮組時、このダイヤフラム
2をボックス3の仕口位置に配置すると、ダイヤフラム
2の端面10と、両裏当て金9,9と、ボックス内面1
1とで密閉空間12を形成してルート間隙Bが設けられ
ることになる。この場合、ルート間隙Bは、四隅のかど
継手裏当金8部分を除いて22mmとなる。
【0008】13は非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶
接機のノズル部分であって、ボックス3のかど溶接14
終了後、上フランジ4の隅であってルート間隙Bの上位
置から穿孔して形成した孔15からルート間隙B内に挿
入し、あらかじめフラックスを投入した下面側から垂直
溶接を行うものである。この場合、図1の一点鎖線で示
すように、ボックス3、ダイヤフラム2、裏当金9等の
各部材には、3mmの溶け込み16を確保する入熱量を
得るために溶接電流380A電圧48Vで溶接を行う。
また、溶接ワイヤーは直径1.6mm、ワイヤー送給速
度8.5m/minとする。そして、前記手順によっ
て、ダイヤフラム2の全周を溶接する。
接機のノズル部分であって、ボックス3のかど溶接14
終了後、上フランジ4の隅であってルート間隙Bの上位
置から穿孔して形成した孔15からルート間隙B内に挿
入し、あらかじめフラックスを投入した下面側から垂直
溶接を行うものである。この場合、図1の一点鎖線で示
すように、ボックス3、ダイヤフラム2、裏当金9等の
各部材には、3mmの溶け込み16を確保する入熱量を
得るために溶接電流380A電圧48Vで溶接を行う。
また、溶接ワイヤーは直径1.6mm、ワイヤー送給速
度8.5m/minとする。そして、前記手順によっ
て、ダイヤフラム2の全周を溶接する。
【0009】このルート間隙の溶材部分からシャルピー
衝撃試験用試験片を3個採取し衝撃試験を行った結果、
5.12,2.98,2.68kgfmの測定値が得ら
れ、シャルピー吸収エネルギーの平均値として3.59
kgfmを得ることができた。
衝撃試験用試験片を3個採取し衝撃試験を行った結果、
5.12,2.98,2.68kgfmの測定値が得ら
れ、シャルピー吸収エネルギーの平均値として3.59
kgfmを得ることができた。
【0010】ここで、前記溶接箇所の入熱量を求める。
ダイヤフラム9の板厚A=50mm、ルート間隙B=2
2mm、ワイヤー送給速度E=8.5m/min,溶接
電流I=380A、電圧V=48Vであるから、溶着量
C=A×B×7.85/1000=8.6(kg) 1分当りのワイヤー溶着量D=(1.6)2 π×7.8
5×E/4000=0.134(kg) 溶接速度v=100×D/C=1.6(cm/min) 入熱量J=60×VI/v=684(KJ/cm) 従って、前記溶接方法では、シャルピー吸収エネルギー
が母材のシャルピー吸収エネルギー2.8kgfm(但
し、SM490AはJISに規定値が指示されていない
ため、SM490Bに準ずるものとして取扱った)より
1.28倍であり、溶接ワイヤの材質や外気温度の変動
等を見込んでも十分許容できるものである。また、入熱
量が従来と比較して略23%少いことから組織の粗大化
も縮小させていることが判るから、非消耗ノズル式エレ
クトロスラグ溶接法でダイヤフラムを溶接するギャップ
の最大値としては、規格材として購入できる角材のう
ち、22mm×22mmの角材を使用して形成される2
2mmとすることができる。
ダイヤフラム9の板厚A=50mm、ルート間隙B=2
2mm、ワイヤー送給速度E=8.5m/min,溶接
電流I=380A、電圧V=48Vであるから、溶着量
C=A×B×7.85/1000=8.6(kg) 1分当りのワイヤー溶着量D=(1.6)2 π×7.8
5×E/4000=0.134(kg) 溶接速度v=100×D/C=1.6(cm/min) 入熱量J=60×VI/v=684(KJ/cm) 従って、前記溶接方法では、シャルピー吸収エネルギー
が母材のシャルピー吸収エネルギー2.8kgfm(但
し、SM490AはJISに規定値が指示されていない
ため、SM490Bに準ずるものとして取扱った)より
1.28倍であり、溶接ワイヤの材質や外気温度の変動
等を見込んでも十分許容できるものである。また、入熱
量が従来と比較して略23%少いことから組織の粗大化
も縮小させていることが判るから、非消耗ノズル式エレ
クトロスラグ溶接法でダイヤフラムを溶接するギャップ
の最大値としては、規格材として購入できる角材のう
ち、22mm×22mmの角材を使用して形成される2
2mmとすることができる。
【0011】次に、前記ルート間隙の最小値としては、
規格材として購入できる角材のうち、非消耗ノズル式エ
レクトロスラグ溶接機のノズル径13mmを挿入してボ
ックス内面11とダイヤフラム端面10との間に1.5
mmずつの余裕が形成できる16mm×16mmの角材
を使用して形成される16mmとすることができる。こ
の場合、入熱量はダイヤフラムの板厚、ワイヤ送給速
度、溶接電流、電圧を前記と同じくしても513KJ/
cmとなって安全側となる。
規格材として購入できる角材のうち、非消耗ノズル式エ
レクトロスラグ溶接機のノズル径13mmを挿入してボ
ックス内面11とダイヤフラム端面10との間に1.5
mmずつの余裕が形成できる16mm×16mmの角材
を使用して形成される16mmとすることができる。こ
の場合、入熱量はダイヤフラムの板厚、ワイヤ送給速
度、溶接電流、電圧を前記と同じくしても513KJ/
cmとなって安全側となる。
【0012】以上本発明の実施例を説明してきたが、本
発明の具体的な構成はこの実施例に限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等はこ
の発明に含まれる。例えばルート間隙は、規格材として
購入できる19m×19mの角材を使用することによっ
て19mmとすることができる。また、16mmと22
mmの間であれば、ボックスの板厚やダイヤフラムの板
厚、作用荷重の大きさによって任意に設定することもで
きる。
発明の具体的な構成はこの実施例に限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等はこ
の発明に含まれる。例えばルート間隙は、規格材として
購入できる19m×19mの角材を使用することによっ
て19mmとすることができる。また、16mmと22
mmの間であれば、ボックスの板厚やダイヤフラムの板
厚、作用荷重の大きさによって任意に設定することもで
きる。
【0013】溶接電流、電圧も母材の必要溶け込み量に
よって任意に設定することができる。
よって任意に設定することができる。
【0014】ワイヤー送給速度も任意である。
【0015】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明にあっ
ては、前記方法を採用したため、非消耗ノズル式エレク
トロスラグ溶接法を使用してボックスとダイヤフラムの
溶接部のシャルピー吸収エネルギーをボックス板材の最
低シャルピー吸収エネルギー以上としボックス柱の強度
を一定化させることができるという効果が得られる。
ては、前記方法を採用したため、非消耗ノズル式エレク
トロスラグ溶接法を使用してボックスとダイヤフラムの
溶接部のシャルピー吸収エネルギーをボックス板材の最
低シャルピー吸収エネルギー以上としボックス柱の強度
を一定化させることができるという効果が得られる。
【図1】本発明実施例のルート間隙を示す説明図であ
る。
る。
【図2】同上の溶接状態を示す断面図である。
A ダイヤフラムの板厚 B ルート間隙 1 ボックス柱 2 ダイヤフラム 3 ボックス 8 かど継手裏当金(角材) 9 ダイヤフラムの裏当金 10 ダイヤフラムの端面 11 ボックス内面 12 密閉空間 13 非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接機のノズル
部分
部分
Claims (1)
- 【請求項1】 ダイヤフラムの端部両面に設けた裏当て
金をボックス内面に当接させることにより、ダイヤフラ
ムの端面と両裏当て金とボックス内面とで密閉空間を形
成して設けたルート間隙を溶接する方法において、 前記ルート間隙を16mmから22mmの間に設定し、
該ルート間隙を非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接法
で溶接することにより、ダイヤフラム溶接部のシャルピ
ー吸収エネルギー量をボックス板材の最低シャルピー吸
収エネルギー量以上にすることを特徴とするボックス柱
のダイヤフラム溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8911493A JPH06269963A (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | ボックス柱のダイヤフラム溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8911493A JPH06269963A (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | ボックス柱のダイヤフラム溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06269963A true JPH06269963A (ja) | 1994-09-27 |
Family
ID=13961873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8911493A Pending JPH06269963A (ja) | 1993-03-23 | 1993-03-23 | ボックス柱のダイヤフラム溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06269963A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112427832A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-03-02 | 防城港中一重工有限公司 | 钢结构四面体巨柱焊接方法 |
| CN114393294A (zh) * | 2022-02-24 | 2022-04-26 | 浙江大东吴建筑科技有限公司 | 一种电渣焊板件及避免其组装间隙造成漏渣的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04138885A (ja) * | 1990-09-27 | 1992-05-13 | Nippon Steel Corp | 非消耗ノズル式エレクトロスラグ溶接方法 |
-
1993
- 1993-03-23 JP JP8911493A patent/JPH06269963A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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