JPH0740051A - 鋼構造物の溶接方法及びその装置 - Google Patents

鋼構造物の溶接方法及びその装置

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JPH0740051A
JPH0740051A JP33677692A JP33677692A JPH0740051A JP H0740051 A JPH0740051 A JP H0740051A JP 33677692 A JP33677692 A JP 33677692A JP 33677692 A JP33677692 A JP 33677692A JP H0740051 A JPH0740051 A JP H0740051A
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JP
Japan
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welding
groove
induction heating
heating coil
preheating
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Withdrawn
Application number
JP33677692A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisahiro Onoe
久浩 尾上
Toru Iesawa
徹 家沢
Ken Kanetani
研 金谷
Yukihiko Horii
行彦 堀井
Kunio Koyama
邦夫 小山
Masasuke Ushijima
正祐 牛島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NETSUSAN HEAT KK
Nippon Steel Corp
Tomoe Corp
Original Assignee
NETSUSAN HEAT KK
Nippon Steel Corp
Tomoe Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 少い電力消費で予熱効率良く、しかも溶接と
オンラインで行うことができる鋼構造物の溶接方法及び
その装置を提供する。 【構成】 溶接部の開先4とほぼ同一の断面形状を有す
る一定長さの誘導加熱コイル5と、該誘導加熱コイル5
の溶接方向後側に配置される溶接装置本体2とで構成さ
れ、溶接部の開先4に挿入配置された誘導加熱コイル5
により予熱した後、溶接装置本体2により、予熱された
範囲について引き続いて溶接を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、建築におけるボック
ス柱の角継手溶接等に使用される鋼構造物の溶接方法及
びその実施に使用する溶接装置に関する。
【0002】
【従来技術】近年、構造物の大型化に伴い使用鋼材も厚
肉化、高強度化して、例えば建築では100mmを越える
厚肉の鋼材、引張り強度が580MPa を越える高強度の
鋼材の使用が開始されているが、鋼材が厚肉化、高強度
化する程、溶接金属中の拡散性水素に起因した低温割れ
が発生することから、低温割れが発生しないように、溶
接金属中の拡散性水素量が少い溶接方法、溶接材料の選
択は勿論、溶接部に入った水素を逃がし易くする予熱或
いは後熱を行う必要がある。予熱温度は拡散性水素量、
鋼材の成分、板厚、溶接部の拘束度等で異なり、一般に
は490MPa 鋼までは予熱なしで実施されるが、580
MPa 鋼では120℃程度、780MPa 鋼では150℃程
度予熱される。鋼材の予熱にはガスバーナー加熱、電気
抵抗加熱が使用されるが、実公平4−15422号公報
には誘導加熱も提案されている。
【0003】ところで、厚板の大型構造物である建築用
ボックス柱の角継手溶接では、図6に示すように、鋼材
20A、20Bを2枚ずつボックス状に仮組みした後、
上側の鋼材20Aと両側の鋼材20Bとで形成される2
本の溶接部の開先21を覆うように複数個の電気抵抗加
熱装置22を設置する一方、両側の鋼材20Bに電気抵
抗加熱装置22を設置し、或いは、下側の鋼材20Aと
両側の鋼材20Bとで形成される2本の開先21を覆う
ように複数個の電気抵抗加熱装置22を設置して、各々
上側及び左右両側の3面或いは上側及び下側の2面を同
時に加熱することによって行っている。
【0004】
【発明の解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の溶接方法では、電気抵抗加熱装置22により開先2
1を間接的に予熱するため、予熱効率が悪く、予熱に時
間がかかり過ぎ、しかも予熱が溶接とオフラインで行わ
れることから、作業能率が悪かった。また、予熱のため
の電力消費が多くて製作コストの高騰を招いていた。
【0005】そこで、上記実公平4−15422号公報
に記載された誘導加熱の使用も考えられるが、建築用ボ
ックス柱のような厚板の大型構造物では、加熱設備が大
規模になる等で実用的ではないという不都合を免れな
い。
【0006】この発明は上記課題を解決するためになし
たもので、その第1の目的とするところは、溶接作業の
能率の向上と溶接品質の向上と電力費の低減が同時に図
れる鋼構造物の溶接方法を提供することにある。また、
この発明の第2の目的とするところは、特に溶接品質の
向上が図れる鋼構造物の溶接方法を提供することにあ
る。更に、この発明の第3の目的とするところは、上記
溶接方法を確実に実施できる簡単で安価な鋼構造物の溶
接装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、第1の発明に係る鋼構造物の溶接方法は、溶
接部の開先に挿入配置された誘導加熱コイルにより前記
溶接部の開先を予熱した後、予熱された範囲について引
き続いて溶接を行うものである。
【0008】また、上記第2の目的を達成するために、
第2の発明に係る鋼構造物の溶接方法は、上記溶接方法
における溶接を、径2.4mm以上の電極ワイヤを使用
する交流ガスシールドアーク溶接によって行うものであ
る。
【0009】更に、上記第3の目的を達成するために、
第3の発明に係る鋼構造物の溶接装置は、溶接部の開先
に挿入配置される、該開先とほぼ同一の断面形状を有す
る一定長さの誘導加熱コイルと、該誘導加熱コイルの溶
接方向後側に配置される溶接装置本体とを備えたもので
ある。
【0010】
【作用】上記第1の発明に係る鋼構造物の溶接方法によ
れば、母材に開先の両側部及び底部を通る磁路を形成し
て、該磁路の回りに形成される渦電流によるジュール熱
で、開先を、初層ビードが形成される底部まで直接に予
熱することが可能となる。また、予熱された範囲につい
て予熱に引き続いて溶接を行うことで、予熱と溶接をオ
ンラインで行うことが可能となる。
【0011】また、上記第2の発明に係る鋼構造物の溶
接方法によれば、ガスシールドアーク溶接は、シールド
ガス雰囲気中で電極ワイヤと母材との間にアークを発生
させて行われるが、前記電極ワイヤに、単位体積当りの
表面積が少くて酸化され難い径2.4mm以上のものを
使用したため、溶接金属中の拡散性水素量を低減させる
ことができる。また、使用電流が交流であることと相俟
って溶接電流を高くして、単位時間当りの溶着量を増加
させることができ、これにより予熱温度を大幅に低くで
きる。
【0012】更に、上記第3の発明に係る鋼構造物の溶
接装置によれば、誘導加熱コイルによる予熱後、溶接装
置本体により、予熱された範囲についてオンラインで予
熱に引き続いて溶接が行われる。このため、上記第1及
び第2の発明の実施に使用可能である。
【0013】
【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。
【0014】図1はこの発明に係る溶接装置の全体を示
す斜視図、図2(1)は同溶接装置における誘導加熱装
置を示す斜視図、(2)は(1)の正断面図、図3
(1)、(2)、(3)は各々異なる開先形状図であ
る。
【0015】この発明に係る溶接装置は誘導加熱装置1
と溶接装置本体2とで構成されており、鋼材3Aと鋼材
3Bとで形成される溶接部の開先4に対して矢印で示す
溶接方向の前側に誘導加熱装置1が、後側に溶接装置本
体2が各々配置されて使用される。通常、前記開先4に
は、建築用ボックス柱の角継手溶接用として、図3
(1)のV形、同図(2)のU形、同図(3)のレ形等
が考えられる。
【0016】前記誘導加熱装置1は誘導加熱コイル5と
マッチングトランス6と図示しない高周波発振器とで構
成されている。尚、高周波発振器に代えて低周波発振器
等を使用しても良いことは言うまでもない。
【0017】誘導加熱コイル5は、前記開先4に挿入配
置される一定長さ、例えば150mm〜200mm程度
の剛体コイル部5Aと、該剛体コイル部5Aの開先挿入
部5aの開先4側とは反対側に固定された鉄心5Bとで
構成され、剛体コイル部5Aの基端は前記マッチングト
ランス6に接続されている。
【0018】剛体コイル部5Aの開先挿入部5aは開先
4とほぼ同一の断面形状を有し、該開先挿入部5aにお
ける開先4の開先面4aとの対向面には絶縁材7が設け
られている。前記開先挿入部5aの開先4側とは反対側
には鉄心固定部5bが形成され、該鉄心固定部5bには
軸方向に沿う突条部5cが形成されている。
【0019】また、鉄心5Bは、一長辺の中央部に凹部
8aが形成されたほぼ長方形の電磁鋼板8(例えばケイ
素鋼板)を多数枚横方向に重ねて構成されており、各電
磁鋼板8の凹部8aが剛体コイル部5Aの突条部5cに
係合した状態で鉄心固定部5bに載置固定されている。
この鉄心5Bにおける電磁鋼板8の磁化容易方向は開先
4に対する誘導加熱コイル5の挿入方向(図2の上下方
向)と直角方向となっている。
【0020】以上のように構成された誘導加熱コイル5
は絶縁材7と開先4の開先面4aとの間に微小間隔(例
えば1mm程度)が保持されるように開先4に挿入配置
されて使用される。
【0021】また、前記溶接装置本体2は従来公知のガ
スシールドアーク溶接用のもので、図示しない電極チッ
プと電極ワイヤとシールドガスノズルとで構成する一本
ないし複数本の溶接トーチ9を溶接方向に一定間隔で備
えている。実施例では、前記電極ワイヤに径2.4mm
以上のものが使用されて、交流が通電される。
【0022】以上の構成において、溶接部の全長につい
て下記予熱及び溶接が連続的に行われる。つまり、高周
波発振器によりマッチングトランス6を介して剛体コイ
ル部5Aに誘導電流を印加することで誘導加熱コイル5
による誘導加熱が行われて、開先4の一定範囲が直接予
熱された後、予熱装置1と溶接装置本体2が溶接方向に
一体的に或いは別々に移動され、しかる後、溶接装置本
体2の溶接トーチ9により、前記予熱された範囲につい
てオンラインで引き続いてガスシールドアーク溶接が行
われる。
【0023】尚、効果的な予熱を図るために、多数枚の
電磁鋼板8を横方向に重ねて誘導加熱コイル5の鉄心5
Bを構成し、その磁化容易方向を開先4への挿入方向に
対して直角方向とすることによって、磁束の発散が少い
磁路Pを形成するようにしたが、鉄心5Bに磁化容易方
向がなくても予熱は可能であることは言うまでもない。
【0024】次に、この発明に係る鋼構造物の溶接方法
を説明する。
【0025】この溶接方法は上記溶接装置による溶接作
業に具現化されるもので、まず、溶接部の開先4に挿入
配置された誘導加熱コイル5により、前記溶接部の開先
4が予熱された後、予熱された範囲について引き続いて
ガスシールドアーク溶接が行われる。
【0026】前記誘導加熱コイル5は開先4に挿入配置
されていることから、母材(鋼材3A、3B)には、交
流の電磁誘導により鉄心5Bを経て開先4の両側部4b
及び底部4cを通る磁路Pが形成され、該磁路Pの回り
に形成される渦電流によるジュール熱で、開先4は、初
層ビードが形成される底部4cまで確実に予熱される。
そして、鉄心5Bの磁化容易方向により、磁束の発散の
少い磁路Pが得られることから、上記予熱はより確実な
ものとなる。また、予熱された範囲について引き続いて
ガスシールドアーク溶接が行われることから、溶接が予
熱とオンラインで行える。
【0027】前記ガスシールドアーク溶接は、シールド
ノズルから供給されるシールドガス雰囲気中で、電極ワ
イヤと母材(鋼材3A、3B)との間にアークを発生さ
せて行われるが、電極ワイヤに径2.4mm以上のもの
を使用すると、図4に示すように、ワイヤの単位体積当
りの表面積が少くて酸化され難いことから、溶接金属中
の拡散性水素量を低減させることができる。これによっ
て低温割れの少い溶接品質が得られる。
【0028】また、径2.4mm以上の電極ワイヤを使
用したため、使用電流が交流であることと相俟って溶接
電流を高くすることができ、これにより大入熱溶接で単
位時間当りの溶着量を増加させて、予熱温度を大幅に低
くできる。このため、開先4の予熱は上記誘導加熱によ
り十分に行われることになり、予熱に引き続いて行われ
るガスシールドアーク溶接を確実なものとできて、58
0MPa 鋼ばかりでなく、780MPa 鋼に対しても十分対
応可能となる。また、ガスシールドアーク溶接では、サ
ブマージアーク溶接に比べて溶接後の冷却速度が早いこ
とから、継手性能の劣化が少いという利点もある。更
に、予熱温度を大幅に低くできることから、誘導加熱装
置1の加熱容量が小さくて済み、或いは加熱容量を大き
くすることで予熱効率を向上させて溶接速度のアップが
図れる。
【0029】尚、ガスシールドアーク溶接ではなくサブ
マージアーク溶接であっても良い。サブマージアーク溶
接の場合は、図5に示すように、誘導加熱コイル5と電
極ワイヤとの間にフラックス供給チューブ10を挿入配
置し、誘導加熱コイル5の通過後にフラックス11を供
給散布して溶接部を覆うようにすれば良い。
【0030】
【発明の効果】以上の通り第1の発明に係る鋼構造物の
溶接方法は、溶接部の開先に挿入配置された誘導加熱コ
イルにより前記溶接部の開先を予熱した後、予熱された
範囲について引き続いて溶接を行うため、予熱に引き続
いてオンラインで溶接を確実に行うことができる。従っ
て、従来に比べて溶接作業の能率の大幅な向上と溶接品
質の向上と電力量の大幅な低減とが同時に図れる。
【0031】また、第2の発明に係る鋼構造物の溶接方
法は、上記溶接方法における溶接を、径2.4mm以上
の電極ワイヤを使用する交流ガスシールドアーク溶接に
よって行うため、溶接金属中の拡散性水素量を低減させ
ることができる。また、使用電流が交流であることと相
俟って溶接電流を高くして、単位時間当りの溶着量を増
加させることができる。従って、溶接品質の向上が更に
図れるばかりでなく、予熱温度が低くて済むことから、
誘導加熱コイルの加熱容量の低減、或いは溶接作業の能
率の向上が図れる。
【0032】更に、第3の発明に係る鋼構造物の溶接装
置は、溶接部の開先に挿入配置される、該開先とほぼ同
一の断面形状を有する一定長さの誘導加熱コイルと、該
誘導加熱コイルの溶接方向後側に配置される溶接装置本
体とで構成したため、上記溶接方法を確実に実施できる
と共に、従来に比べて設備が簡単で安価なもので済む。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る溶接装置の全体を示す斜視図で
ある。
【図2】(1) 同溶接装置における誘導加熱装置を示
す斜視図である。 (2) (1)の正断面図である。
【図3】(1) 開先形状図である。 (2) 開先形状図である。 (3) 開先形状図である。
【図4】ガスシールドアーク溶接での使用ワイヤ径に対
する溶接金属中の拡散性水素量を示す図である。
【図5】この発明に係る溶接装置を使用したサブマージ
アーク溶接の場合の溶接方法を説明するための概念図で
ある。
【図6】(1) 従来の予熱方法の一使用態様を示す斜
視図である。 (2) 従来の予熱方法の他の使用態様を示す斜視図で
ある。
【符号の説明】
1 誘導加熱装置 2 溶接装置本体 4 溶接部の開先 5 誘導加熱コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 家沢 徹 東京都江東区豊洲3−4−5 株式会社巴 技研内 (72)発明者 金谷 研 東京都江東区豊洲3−4−5 株式会社巴 技研内 (72)発明者 堀井 行彦 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社鉄鋼研究所内 (72)発明者 小山 邦夫 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社鉄鋼研究所内 (72)発明者 牛島 正祐 福岡県北九州市戸畑区銀座2−7−16 熱 産ヒート株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶接部の開先に挿入配置された誘導加熱
    コイルにより前記溶接部の開先を予熱した後、予熱され
    た範囲について引き続いて溶接を行うことを特徴する鋼
    構造物の溶接方法。
  2. 【請求項2】 前記溶接を、径2.4mm以上の電極ワ
    イヤを使用する交流ガスシールドアーク溶接によって行
    うことを特徴とする請求項1記載の鋼構造物の溶接方
    法。
  3. 【請求項3】 溶接部の開先に挿入配置される、該開先
    とほぼ同一の断面形状を有する一定長さの誘導加熱コイ
    ルと、該誘導加熱コイルの溶接方向の後側に配置される
    溶接装置本体とを備えたことを特徴する鋼構造物の溶接
    装置。
JP33677692A 1992-11-25 1992-11-25 鋼構造物の溶接方法及びその装置 Withdrawn JPH0740051A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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ITTO20130430A1 (it) * 2013-05-28 2014-11-29 Illinois Tool Works Dispositivo per il pre-riscaldamento ad induzione e la saldatura testa a testa di lembi adiacenti di almeno un elemento da saldare
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Effective date: 20000201