JPH09271992A

JPH09271992A - Ｔ継手用裏当て材

Info

Publication number: JPH09271992A
Application number: JP8663396A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Sato; 正晴佐藤; Tomokazu Morimoto; 朋和森本
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 1997-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｔ形継手の溶接に際して、ノッチが生じるこ
とを防止でき、両面溶接のように能率が低下することを
回避しつつ、健全な溶接が可能であり、実際の溶接適用
に際して使用可能な適用裕度が広いＴ継手用裏当て材を
提供する。【解決手段】Ｔ継手用裏当て材２３は、垂直材２１の
側面に水平材２２を突き合わせてＴ形継手を形成するた
めに使用される固形耐火物よりなる。この裏当て材２３
は水平材２２と垂直材２１との突合せ隅部に配置され、
その上面が、垂直材２１から最も遠い側から垂直材に向
けて、水平材２２の下面に接触する第１部２４と、水平
材の下面から適長間隔で離隔し、水平材の下面に平行の
第２部２５と、垂直材に向けて下降する第３部２６とに
区画されている。この第３部２６は傾斜平面であるが、
曲面にすることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築鉄骨における
柱と梁との接合部（仕口）等のように、鋼構造物のレ形
開先を有するＴ形突合せ継手のガスシールドアーク溶接
法による下向又は横向片面溶接継手に使用するＴ継手用
裏当て材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、建築鉄骨等の仕口部の溶接におい
ては、裏当て金を使用するのが一般的となっている。こ
の裏当て金を使用することにより、常に高い電流で溶接
することが可能となり、溶接能率を高くすることができ
るという利点がある。しかし、この裏当て金は溶接後も
取り除かれることがないため、被溶接部材（母材）との
間には未溶融部が残存する。即ち、図６に示すように、
垂直材１に、先端をレ形開先加工した水平材２をＴ字形
に突合せ、突合せ部の下方に裏当て金３をあてがう。そ
して、前記レ形開先部を溶接すると、溶接金属４が形成
される。この場合に、開先部内で裏当て金３も一部溶融
し、この部分では垂直材１、水平材２及び裏当て金３が
一旦溶融し、その後凝固して一体化している。しかし、
裏当て金３の下部と垂直材１の側面との間には未溶融部
５が残存し、これが応力集中等が生じた場合にノッチと
して機能し、割れ発生の起点となる。また、水平材２と
裏当て金３との間にも未溶融部６が形成される。

【０００３】このように、未溶融部５、６が存在する
と、この未溶融部５、６が応力集中等が生じた場合にノ
ッチとして機能して割れの起点となるため、耐震性の点
で問題がある。

【０００４】このような未溶融部の発生を防止するため
には、図７に示すように、裏当て金をガウジング等で除
去した後、再度裏面から溶接して裏面溶接金属７を形成
するか、又は図８に示すように、開先形状をＫ形として
表裏から両面溶接を行い、溶接金属８、９を形成する必
要がある。

【０００５】しかしながら、上述のように、ガウジング
後又はＫ形開先で表面側を溶接した後、裏面を溶接する
と、この裏面溶接の際に、欠陥が発生しやすい等の問題
点がある。また、建築現場にて溶接する際には、裏面は
上向溶接になるため、能率が著しく劣るという難点があ
り、実用的ではない。

【０００６】一方、裏当て金を使用して両面溶接する際
の問題点を解決する方法として、造船及び船舶等で一般
的に使用されている片面溶接法の適用が考えられる。し
かし、船及び船舶等における片面溶接は板同士を平継手
で溶接する場合のものであり、Ｔ継手は一般的にはすみ
肉溶接にて施工されている。このため、Ｔ継手の片面溶
接法は実施されていないのが実状である。図９はこの片
面溶接方法を示す図である。相互間にＶ開先が形成され
るように、開先形状を形成した被溶接材１０、１１を水
平に突合わせ、開先の下方に裏当て材１２を配置して溶
接し、溶接金属１３を形成する。このように、片面溶接
は通常平継手用の溶接方法であり、Ｔ継手に対する片面
溶接は不向きである。

【０００７】そこで、実公平２−１６８７４号公報にお
いては、裏当て材を改善してＴ継手の片面溶接を可能に
したＴ継手用の片面溶接用裏当て材が提案されている。
図１０及び図１１はこの従来のＴ継手用片面溶接用裏当
て材を示す。垂直材１と水平材２との突合せ部の下面
に、裏当て材１４が配置されている。この裏当て材１４
はルート間隔と対応する裏当て箇所に凹陥部１７を設け
たものであり、この凹陥部１７は円弧面であってこの円
弧面の両端部の端面が夫々対応する溶接部に直交してい
る。そして、この裏当て材１４は溶接部材とは溶融しな
い部材で構成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この実
公平２−１５８７４号公報に記載された片面溶接用裏当
て材は、図１０に示すように、凹陥部１７の形状を広い
開先ギャップに合わせて設計すると、開先が狭い場合
に、溶接が困難になる。即ち、開先ギャップが狭い場合
は、得られる溶接金属１５が少なく、十分な溶け込みが
得られないため、融合不良１６が発生してしまう。ま
た、水平材２と裏当材１４との間の隙間１６´が大きい
ために、溶接金属が入り込むと、オーバーラップが発生
する。

【０００９】一方、図１１に示すように、狭いギャップ
に合わせて凹陥部１７の形状を決めると、裏当て材１４
はその上面部分１８においてスラグを収納できないため
に、アンダーカットが発生してしまう。また、アークが
直接裏当て材に当ると、裏当て材が溶接金属と融着して
しまう。このように、従来の片面溶接用裏当て材は、テ
ーパギャップ等によるルート間隔の変化に対する適応性
が低いという難点がある。

【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、Ｔ形継手の溶接に際してノッチが生じるこ
とを防止でき、両面溶接のように能率が低下することを
回避しつつ、健全な溶接が可能であり、実際の溶接適用
に際して使用可能な適用裕度が広いＴ継手用裏当て材を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係るＴ継手用裏
当て材は、垂直材の側面に水平材を突き合わせてＴ形継
手を形成するために使用される固形耐火物よりなるＴ継
手用裏当て材において、前記水平材と垂直材との突合せ
隅部に配置され、その上面が、前記垂直材から最も遠い
側から前記垂直材に向けて、前記水平材の下面に接触す
る第１部と、前記水平材の下面から適長間隔で離隔し、
前記水平材の下面に平行の第２部と、前記垂直材に向け
て下降する第３部とに区画されていることを特徴とす
る。

【００１２】このＴ継手用裏当て材において、例えば、
前記第３部は傾斜平面であるか、又は前記第３部は曲面
である。前記第２部と前記水平材との間隔は、０．５乃
至２．５ｍｍであり、前記第２部と第１部との境界と、
前記裏当て材先端との間の距離は１２ｍｍ以上であるこ
とが好ましい。また、前記第３部の裏当て材先端の深さ
は３乃至１０ｍｍであり、前記第２部と前記第３部との
境界と、前記裏当て材先端との間の距離は３乃至１０ｍ
ｍであることが好ましい。

【００１３】本発明においては、裏当て材の上面が、第
１部〜第３部に区画されており、特に、水平材の下面に
接触する第１部と、開先下部に位置する第３部との間
に、前記水平材から適長間隔で離隔する第２部が存在す
る。溶接時には、この第２部内に溶融スラグが収納され
るので、被溶接材（垂直材及び水平材）へのスラグの食
い込みが防止され、アンダーカットの発生が抑制され
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明
の実施例に係る裏当て材２３を示す図である。垂直材２
１に対し、斜め開先加工が施された水平材２２の端面が
突き合わされ、両者がＴ字形に配置されている。そし
て、水平材２２の下面に本実施例の固形耐火物からなる
裏当て材２３が配置されている。この裏当て材２３はそ
の上面が垂直材から遠い方から順に、第１部２４、第２
部２５及び第３部２６に分けて区画されている。第１部
２４は水平材の下面に接触しており、第３部２６は水平
材２２と垂直材２１との間の開先下部にて垂直材２１に
向けて下降するように形成されている。本実施例におい
ては、第３部は傾斜平面になっている。

【００１５】そして、第２部２５は、第１部２４の表面
から一定深さで階段状に切り欠かれて形成されており、
水平材２２から適長間隔で離隔していて、水平材２２と
平行になっている。

【００１６】このように構成された裏当て材において
は、水平材２２と垂直材２１との開先部を溶接すると、
溶融スラグは第２部２５において水平材２２と裏当て材
２３との間隙に入り込み、スラグが収納されるため、垂
直材２１及び水平材２２へのスラグの食い込みを防止
し、アンダーカット等の欠陥を防止することができる。

【００１７】また、第３部２６においては、水平材２２
と裏当て材２３との間に形成された隙間に、溶融金属が
収納され、同時に裏当て材自体も溶融することにより、
裏ビードが形成される。

【００１８】なお、本実施例は、図２に示すように、第
１部２４に対し、第２部２５が段差をもって形成され、
第３部２６においては、平面状に傾斜している。しか
し、本実施例はこれに限らず、図３に示すように、第３
部２６が曲面で湾曲していても良い。

【００１９】一方、図４に示すように、図１、２に示す
実施例において、第２部２５の深さ（水平材と裏当て材
との間隔）をａ、第２部２５の幅（第１部２４と第２部
２５との境界から裏当て材先端までの距離）をｂ、第３
部の幅（第２部２５と第３部２６との境界から裏当て材
先端までの距離）をｄ、第３部の裏当て材先端における
深さをｃとする。

【００２０】この場合に、第２部２５の深さ（第２部２
５と水平材２２との間隔）ａは、０．５乃至２．５ｍｍ
であることが好ましい。間隔ａが０．５ｍｍ未満である
と、スラグの厚さより小さいため、スラグの食い込みに
よるアンダーカットの発生を防止できない。一方、間隔
が２．５ｍｍを超えると、溶融スラグだけではなく溶融
金属も第２部に入り込んでしまい、オーバラップ等の欠
陥が発生する可能性がある。

【００２１】また、第２部２５の幅ｂが１２ｍｍ未満で
は、ルート間隔が実用範囲の中で大きい場合に十分スラ
グを収納することができない。このため、第２部の幅ｂ
は１２ｍｍ以上であることが好ましい。

【００２２】第３部２６においては、その幅ｄは３乃至
１０ｍｍ、深さｃは３乃至１０ｍｍであることが好まし
い。また、深さｃと幅ｄとの差は２ｍｍ以内である。

【００２３】深さｃ及び幅ｄが３ｍｍ未満では、十分な
脚長を持つ裏ビードが得られない。また、ルート間隔が
小さい場合には、溶融金属の熱量が不足するため、被溶
接部材に十分に溶込んだビードが得られず、融合不良等
の欠陥が生じる。逆に、深さｃ及び幅ｄが１０ｍｍを超
えると、ルート間隔が小さい場合に、ビード断面形状
（ビードの高さ／ビードの幅）の値が大きくなり、高温
割れが発生し易い。また、被溶接部材と裏当て材が接す
る部材にアークが届かないため、立板側に十分に溶け込
まず、融合不良等の欠陥が発生する。

【００２４】なお、ビード幅と深さの値については、溝
の幅に対して深さが深い場合、ビード断面形状の値が大
きくなり、高温割れが発生する可能性が高くなると共
に、被溶接部材と裏当て材が接する部材にアークが届き
難くなり、融合不良等の欠陥が発生しやすい。また、深
さに対して幅が大きくなると、ビードの断面形状が滑ら
かとならず、凸ビードとなる。

【００２５】一方、図３に示す実施例の場合にも、図５
に示すように第３部２６が１／４円弧のとき、半径ｃは
３〜１０ｍｍが好ましく、従って、図４のｃ及びｄに相
当する部分も同様に３〜１０ｍｍの範囲となる。半径ｃ
が３ｍｍ未満では、十分な脚長をもつ裏ビードが得られ
ず、ルート間隔が小さい場合には溶融金属の熱量が不足
するため、被溶接部材に十分溶け込んだビードが得られ
ず、オーバラップ等の欠陥が生じる。

【００２６】逆に、曲率半径ｃが１０ｍｍを超えると、
ルート間隔が小さい場合、ビード断面形状（ビードの高
さ／ビード幅）の値が大きくなり、高温割れが発生し易
い。また、被溶接部材と裏当て材が接する部分にアーク
が届かないため、立板側に十分に溶け込まず、オーバラ
ップ等の欠陥が発生する。このため、第３部２６の曲面
の曲率半径は３乃至１０ｍｍとすることが好ましい。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例について、その比較例
と比較して説明する。下記表１乃至表４は本発明の実施
例及び比較例の裏当て材形状及びその溶接部品質を示
す。

【００２８】実施例１乃至３、８乃至１０及び比較例４
乃至７、１１は、図１及び２に示すＴ継手用裏当て材
（第３部平面）の場合であり、実施例１２乃至１４及び
比較例１５乃至１８は、図３に示すＴ継手用裏当て材
（第３部曲面：１／４円弧）の場合についてのものであ
る。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】

【表４】

【００３３】但し、溶接条件は、直径が１．４ｍｍのソ
リッドワイヤ（ＪＩＳＺ３３１２ＹＧＷ１１）を使用
し、２５０Ａ−２８Ｖで半自動溶接により下向き溶接し
たものである。また、融合不良、オーバラップ、アンダ
カット及び高温割れにおいて、○は欠陥無し、×は有害
な欠陥有りを示す。また、凸ビード欄において、○はビ
ード形状良好、△はビード形状が構造上問題となるレベ
ルではないが、凸となったものを示す。

【００３４】これらの各表において、ルート間隔は図１
２に示すとおりである。また、図１３は良好なビード形
状が得られた場合のものである。図１４は凸ビード形状
を示す。図１５は部材Ａ（垂直材）側融合不良の状態を
示す。図１６は部材Ｂ（水平材）側オーバラップの状態
を示す。図１７は部材Ｂ側のアンダカットの状態を示
す。図１８は高温割れの状態を示す。

【００３５】これらの表１乃至４から明らかなように、
本発明の実施例の場合は、いずれも、溶接部品質が優れ
ていた。これに対し、本発明の範囲から外れる比較例に
おいては、凸ビード、融合不良、オーバラップ、アンダ
カット又は高温割れのいずれかが生じ、溶接部品質が悪
いものであった。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
裏当て材の表面に水平材から適長間隔で平行に離隔する
第２部を設けたから、凸ビード、融合不良、オーバラッ
プ、アンダカット及び高温割れが防止され、優れた溶接
部品質を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す図である。

【図２】同じくその裏当て材の形状を説明する図であ
る。

【図３】本発明の第２実施例の裏当て材を示す図であ
る。

【図４】第１実施例の寸法を説明する図である。

【図５】第２実施例の寸法を説明する図である。

【図６】従来の裏当て材に発生するノッチを示す図であ
る。

【図７】従来のガウジング後の溶接状態を示す図であ
る。

【図８】従来の両面溶接の状態を示す図である。

【図９】従来の平継手の形状を示す図である。

【図１０】従来の未溶融部の状態を示す図である。

【図１１】従来の裏当て材の融着を示す図である。

【図１２】ルート間隔を示す図である。

【図１３】良好なビード形状を示す図である。

【図１４】凸ビードを示す図である。

【図１５】融合不良を示す図である。

【図１６】オーバラップを示す図である。

【図１７】アンダカットを示す図である。

【図１８】高温割れを示す図である。

【符号の説明】

２１：垂直材２２：水平材２３：裏当て材２４：第１部２５：第２部２６：第３部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】垂直材の側面に水平材を突き合わせてＴ
形継手を形成するために使用される固形耐火物よりなる
Ｔ継手用裏当て材において、前記水平材と垂直材との突
合せ隅部に配置され、その上面が、前記垂直材から最も
遠い側から前記垂直材に向けて、前記水平材の下面に接
触する第１部と、前記水平材の下面から適長間隔で離隔
し、前記水平材の下面に平行の第２部と、前記垂直材に
向けて下降する第３部とに区画されていることを特徴と
するＴ継手用裏当て材。
【請求項２】前記第３部は傾斜平面であることを特徴
とする請求項１に記載のＴ継手用裏当て材。
【請求項３】前記第３部は曲面であることを特徴とす
る請求項１に記載のＴ継手用裏当て材。
【請求項４】前記第２部と前記水平材との間隔は、
０．５乃至２．５ｍｍであり、前記第２部と第１部との
境界と、前記裏当て材先端との間の距離は１２ｍｍ以上
であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項
に記載のＴ継手用裏当て材。
【請求項５】前記第３部の裏当て材先端の深さは３乃
至１０ｍｍであり、前記第２部と前記第３部との境界
と、前記裏当て材先端との間の距離は３乃至１０ｍｍで
あることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に
記載のＴ継手用裏当て材。