JPH08215852A - スパイラル鋼管外面のサブマージアーク溶接方法 - Google Patents

スパイラル鋼管外面のサブマージアーク溶接方法

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JPH08215852A
JPH08215852A JP2908495A JP2908495A JPH08215852A JP H08215852 A JPH08215852 A JP H08215852A JP 2908495 A JP2908495 A JP 2908495A JP 2908495 A JP2908495 A JP 2908495A JP H08215852 A JPH08215852 A JP H08215852A
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JP
Japan
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electrode
welding
spiral
pipe
spiral steel
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Pending
Application number
JP2908495A
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English (en)
Inventor
Noriji Tsukahara
戴司 塚原
Nobuo Tomizawa
信夫 富沢
Junichi Karasawa
順市 唐沢
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JFE Steel Pipe Co Ltd
Original Assignee
Kawatetsu Steel Pipe Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目 的】 スパイラル鋼管外面のサブマージアーク溶
接で、溶接部にオーバーラップ、アンダーカットなどの
溶接欠陥のない良好なビード形状の溶接方法を提供す
る。 【構 成】 スパイラルシーム線に沿って先行電極、中
間電極および一対の後行電極を順次配置した4つの電極
の心線配置、特に一対の後行電極の心線配置を、管軸方
向に対し平行方向に所定間隔をもってそれぞれ配置す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オーバーラップ、アン
ダーカット(または開先残り)などの溶接欠陥のない良
好なビードを形成するスパイラル鋼管外面のサブマージ
アーク溶接方法、詳しくは4電極サブマージアーク溶接
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】サブマージアーク溶接は、高能率溶接方
法であるため、パイプの溶接や造船、構造物などの溶接
分野で広く用いられている。スパイラル鋼管もそのひと
つであるが、一般にスパイラル鋼管の溶接は鋼管を横置
した姿勢で行われ、必然的に鋼管の周面に沿う上り坂ま
たは下り坂に溶融池がさしかかるような位置での溶接と
なるため、溶融スラグおよび溶接金属が流出し易く、ビ
ードがコンケーブやコンベックになりやすく、水平面で
の溶接におけるビードに比較すると、ビード形状は劣っ
ており、オーバーラップ、アンダーカットなどの欠陥を
発生し易いという問題があった。
【0003】厚肉スパイラル鋼管の溶接では、溶接電流
を高め、溶接入熱を増加する必要があり、図2に示すよ
うに、先行電極L、中間電極Mおよび後行電極Tの3電
極を、管軸に対してスパイラル角θの傾きのスパイラル
シーム線AA’に沿った造管方向Xに直列に配置した多
電極によるサブマージアーク溶接方法が採用されてい
る。
【0004】この溶接方法では、溶融池が長くなる傾向
にあり、特に、スパイラル鋼管外面の溶接では、スパイ
ラルシームに沿って長い溶融池がスパイラル鋼管の馬の
背の位置に生じるので、反回転方向に溶融金属が流れて
オーバーラップが生じる。また、溶接部に発生するピー
キング防止のため鋼板端部に逆ひずみ加工したとき、鋼
板端部へこみ部に溶融金属が不足しアンダーカットが生
じる。
【0005】この3電極溶接法での長い溶融池に起因す
る溶接欠陥を防止するため、図3に示すように、一対の
後行電極T1 ’、T2 ’をスパイラルシーム線AA’を
挟んで対称位置に配置した4電極式のサブマージアーク
溶接方法も採用されている。この場合、溶融池は幅広か
つ短くなって前記した3電極式の問題点は解決されるも
のの、一対の後行電極T1 ’、T2 ’間の間隔が開先幅
に制約をうけ、開先幅が狭いときには、それぞれの電極
からのアークが相互に干渉し合い、安定した溶接作業が
実現できない問題があった。
【0006】また、従来から溶接欠陥のない良好なビー
ド形状を得る溶接方法が種々検討されている。例えば、
特開昭59-47069号公報、特公平6-30819 号公報にも示さ
れているように、フラックスや溶接条件を特定し、溶融
スラグの粘性、耐久性を上げ、ソフトなアーク力を発揮
する溶接方法の改善がなされているが、高価なフラック
スの選択と特殊な溶接方法に課題が残っている。
【0007】このように、従来のスパイラル鋼管外面の
サブマージアーク溶接においては、オーバーラップ、ア
ンダーカットなどの溶接欠陥、多電極間におけるアーク
の相互干渉による安定しない溶接作業などで問題があっ
た。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述のよう
な現状にかんがみて、スパイラル鋼管外面のサブマージ
アーク溶接、特に多電極サブマージアーク溶接におい
て、特定のフラックスを用いなくともオーバーラップ、
アンダーカットなどの溶接欠陥のない良好なビード形状
を得ることができ、さらに電極間でアークの相互干渉の
ない溶接方法を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、スパイラルシ
ーム線に沿って先行電極、中間電極および一対の後行電
極を順次配置したスパイラル鋼管外面のサブマージアー
ク溶接において、一対の後行電極の心線位置を、中間電
極の心線位置後方の基準点から管軸と平行した造管方向
及び反造管方向に所定長さ離してそれぞれ位置させたこ
とを特徴とするスパイラル鋼管外面のサブマージアーク
溶接方法であり、この場合、基準点から管軸と平行した
造管方向及び反造管方向への所定長さDが下記式で求ま
るものであることが望ましく、さらに、先行電極の電流
値AL を1300〜1750A、中間電極の電流値AM を0.45A
L 〜0.60AL A、後行電極の電流値AT をそれぞれ0.65
M 〜1.00AM Aに調整制御して溶接するのが望まし
い。
【0010】 記 D(mm)=(k1 ・t+k2 )/2 但し、k1 :係数 k2 :定数 t :スパイラル鋼管の板厚(mm)
【0011】
【作用】本発明では、スパイラル鋼管外面の4電極サブ
マージアーク溶接における各電極相互の心線間隔を規定
したので、特定のフラックスを使用しなくてもオーバー
ラップ、アンダーカットなどの溶接欠陥のないスパイラ
ル鋼管を安定した溶接作業のもとで製造することができ
る。
【0012】さらに、溶接電流値を電極相互の関係で規
定すれば、溶接欠陥のないより良好な溶接ビードが得ら
れる。図1を参照しながら、本発明での先行電極、中間
電極および後行電極の位置関係を説明する。本発明の特
徴点は一対の後行電極T1 、T2 の心線配置にある。即
ち、後行電極T1 、T2 の心線位置は、中間電極Mの心
線位置からスパイラルシーム線AA’上後方に所定長さ
離した基準点Cから、スパイラルシーム線AA’に対し
スパイラル角θだけ傾斜させ、すなわち管軸と平行した
造管方向X及び反造管方向に所定長さ離してそれぞれ位
置させることにある。これによって、溶融池の長さを短
く、かつ後行電極T1 、T2 の間隔を開先幅に関係なく
幅広にできる。
【0013】次に、各電極心線の具体的な位置関係につ
いて説明する。先行電極L、中間電極Mの心線の位置関
係を示す心線間隔l1 は、10〜22mmと従来の3電極サブ
マージアーク溶接の場合と同じであり、この範囲内で板
厚、溶接速度に対応して変化させる。板厚が厚く、溶接
速度が早いときには心線間隔l1 を拡げて先行電極Lと
中間電極Mの間隔を広くすることで、両電極のアークが
独立し、両電極のアーク干渉のない安定したアークとな
り、溶融池の流動状況が規則的で、良好な溶接ビード形
状が得られる。
【0014】中間電極Mの心線位置と、一対の後行電極
1 、T2 の心線位置を結ぶ直線BB’とスパイラルシ
ーム線AA’が交差する基準点Cの間隔l2 は、機構上
の制約から従来の3電極サブマージアーク溶接の場合の
中間・後行電極の心線間隔と同様に12±2m/m とし、一
対の後行電極T1 、T2 の心線の位置は、基準点Cか
ら、スパイラルシーム線AA’に対しスパイラル角θだ
け傾斜させ、すなわち管軸と平行した造管方向X及び反
造管方向に下記式で求まる距離Dmm離れてそれぞれ位置
させる。
【0015】D(mm)=(k1 ・t+k2 )/2 但し、k1 :係数 k2 :定数 t :スパイラル鋼管の板厚(mm) なお、係数k1 は、スパイラル角θ、開先幅によって決
まるもので、通常0.70〜0.80の値であり、定数k2 は、
溶接機などの機構上から定まり、0.15〜0.25の値が一般
的である。また、スパイラル角度θは、一般に10〜48°
である。
【0016】本発明における各電極、即ち、先行電極
L、中間電極Mおよび一対の後行電極T1 、T2 の溶接
電源は、従来の3電極サブマージアーク溶接方法と同様
に直流−交流−交流の組み合わせとしている。また、先
行電極Lの溶接電流値AL は、板厚が比較的厚い母材の
十分な溶け込みを確保する観点から1300〜1750Aが必要
であり、1300A未満では溶込み深さを確保するために溶
接速度低下となり、1750A超では電極間のアーク干渉増
大があって好ましくない。中間電極Mの溶接電流値AM
は、各電極のアーク安定化のために0.45AL 〜0.60AL
Aの範囲が好ましく、0.45AL A未満では溶融池の攪拌
力が低下して溶接欠陥が発生し、0.60AL A超では電極
間の干渉が発生して好ましくない。一対の後行電極
1 、T2 ではビード表面の形状を整えるために0.65A
M 〜1.00AM Aの範囲が好ましく、0.65AM A未満では
オーバーラップ、アンダーカット等の欠陥が発生し、1.
00AM A超ではビード表面が凸状となり好ましくない。
【0017】各電極の心線径は、アーク力の面から選択
する必要があり、先行電極Lと中間電極Mでは、それぞ
れ4.0 〜4.8mm の範囲が好ましく、4.0mm 未満ではアー
ク力が強すぎて溶融池が乱れ、4.8mm 超の場合はアーク
電圧が不安定となって好ましくない。一方、一対の後行
電極T1 、T2 では、ビード整形の面を考慮し、3.2〜
4.0mm の範囲が好ましい。3.2mm 未満では余盛不足とな
り、4.0mm 超では余盛過剰となり問題があるので3.2 〜
4.0mm の範囲が選択される。
【0018】従来の3電極のときには、スパイラルシー
ム線に沿って長い溶融池がスパイラル鋼管の馬の背の位
置に生じたので、図4に示すように溶融金属1が反回転
方向に流出しオーバーラップ4を生じ、回転方向Yには
アンダーカット3(開先残り)が生じていた。さらに、
一対の後行電極をスパイラルシーム線AA’を挟んで対
称位置に配置した4電極の場合、開先幅が小さいと後行
電極間の心線間隔が狭くなってそれぞれのアーク力が干
渉し合い、安定した溶接が行えなかった。
【0019】上記したように、本発明では一対の後行電
極の心線配置を、中間電極の心線位置および管軸方向と
の関係で規制することにより、溶融池の長さが短くかつ
幅広になったので、溶融金属の反回転方向への流出、回
転方向での開先残りを防止することができ、オーバーラ
ップ、アンダーカットのない良好なビード形状を、アー
クの相互干渉がない安定した溶接作業のもとで得ること
ができる。さらに、各電極の溶接電流値や心線径を適正
範囲内で設定することによって、より一層良好なビード
形状を得ることができる。
【0020】
【実施例】
板厚:12〜26mmの一般構造用炭素鋼 SKT材を用いて外径
700〜1600mmのスパイラル鋼管外面を、本発明のサブマ
ージアーク溶接方法で製造した。スパイラル鋼管の仕様
と各電極の心線位置を表1に、溶接条件と溶接ビードの
外観形状を表2に示した。比較例として3電極、4電極
法による従来法も併せて示した。
【0021】表2における溶接ビード外観形状は、○:
良好、△:オーバーラップ、アンダーカットのいずれか
が発生、×:オーバーラップ、アンダーカットともに発
生として評価した。なお、フラックスは溶融型を用い
た。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】本発明例であるNo.1〜No.4では、溶融金属
の反回転方向への流出や回転方向での開先残りが防止さ
れる結果、オーバーラップ、アンダーカットなど溶接欠
陥のない良好な溶接ビードが得られた。これに対して、
従来の3電極サブマージアーク溶接法であるNo.5では、
スパイラルシーム線に沿って形成される比較的長い溶融
池の影響があり、溶接速度の向上の面で、4電極法のN
o.6では、アークの相互干渉のため、安定した溶接を行
うことができず、溶接ビードも表面の凸状が激しく、ま
たオーバーラップ、アンダーカット等の溶接欠陥があり
良好な結果は得られなかった。
【0025】
【発明の効果】本発明によると、スパイラル鋼管外面の
サブマージアーク溶接、特に4電極サブマージアーク溶
接において、各電極の心線間隔を規定したのでオーバー
ラップ、アンダーカット(または開先残り)などの溶接
欠陥のない良好なビード形状のスパイラル鋼管を製造す
ることができた。
【0026】さらに、溶接電流を各電極相互に規定する
ことでより良好なビード形状のスパイラル鋼管を製造す
ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明での各電極心線の位置を示す説明図であ
る。
【図2】従来の3電極サブマージアーク溶接での心線の
位置を示す説明図である。
【図3】従来の4電極サブマージアーク溶接での心線の
位置を示す説明図である。
【図4】溶接欠陥を示す説明図。
【符号の説明】 1 溶接金属 2 母材 3 アンダーカット 4 オーバーラップ L 先行電極の心線位置 M 中間電極の心線位置 T1,T2 後行電極の心線位置 T1' , T2' 従来の後行電極の心線位置 θ スパイラル角 AA' スパイラルシーム線 BB' 一対の後行電極の心線位置を結ぶ線 X 造管方向 Y 鋼管回転方向

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スパイラルシーム線に沿って先行電極、
    中間電極および一対の後行電極を順次配置したスパイラ
    ル鋼管外面のサブマージアーク溶接において、一対の後
    行電極の心線位置を、中間電極の心線位置後方の基準点
    から管軸と平行した造管方向及び反造管方向に所定長さ
    離してそれぞれ位置させたことを特徴とするスパイラル
    鋼管外面のサブマージアーク溶接方法。
  2. 【請求項2】 基準点から管軸と平行した造管方向及び
    反造管方向への所定長さDが下記式で求まるものである
    ことを特徴とする請求項1記載のスパイラル鋼管外面の
    サブマージアーク溶接方法。 記 D(mm)=(k1 ・t+k2 )/2 但し、k1 :係数 k2 :定数 t :スパイラル鋼管の板厚(mm)
  3. 【請求項3】 先行電極の電流値AL を1300〜1750A、
    中間電極の電流値A M を0.45AL 〜0.60AL A、後行電
    極の電流値AT をそれぞれ0.65AM 〜1.00A M Aに調整
    制御して溶接することを特徴とする請求項1又は2記載
    のスパイラル鋼管外面のサブマージアーク溶接方法。
JP2908495A 1995-02-17 1995-02-17 スパイラル鋼管外面のサブマージアーク溶接方法 Pending JPH08215852A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105458475A (zh) * 2016-01-14 2016-04-06 内蒙古君诚管道科技股份有限公司 一种内置在螺旋管成型机中的自动双丝埋弧焊装置及其定位方法
US20250305964A1 (en) * 2024-03-27 2025-10-02 Lti Mindtree Ltd Handheld device for detecting weld defects and a method thereof

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