JPH1038231A - 水中溶接用ノズル - Google Patents
水中溶接用ノズルInfo
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- JPH1038231A JPH1038231A JP19762296A JP19762296A JPH1038231A JP H1038231 A JPH1038231 A JP H1038231A JP 19762296 A JP19762296 A JP 19762296A JP 19762296 A JP19762296 A JP 19762296A JP H1038231 A JPH1038231 A JP H1038231A
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- Japan
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- welding
- underwater welding
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安定した水カーテンが形成されると共に、ス
パッタに起因するシールドガス流の乱れも減少し、局部
空洞が安定化し、良好な溶接が行える水中溶接用ノズル
を提供する。 【解決手段】 ノズル１１の先端部を２重筒形構造と
し、内外両筒間の間隙１４から水ｗを噴射させて筒状の
水カーテンＷを作り、内筒１２からシールドガスＧを流
して水中で被溶接材の溶接部を局部的にシールドして水
中溶接する水中溶接用ノズルにおいて、前記間隙１４の
ヘッド部１５内に環状の仕切壁１７を設けて水溜まり１
８を形成し、該水溜まり１８に供給された水ｗが前記仕
切壁１７を乗り越えて前記間隙１４に流入するようにし
た。
パッタに起因するシールドガス流の乱れも減少し、局部
空洞が安定化し、良好な溶接が行える水中溶接用ノズル
を提供する。 【解決手段】 ノズル１１の先端部を２重筒形構造と
し、内外両筒間の間隙１４から水ｗを噴射させて筒状の
水カーテンＷを作り、内筒１２からシールドガスＧを流
して水中で被溶接材の溶接部を局部的にシールドして水
中溶接する水中溶接用ノズルにおいて、前記間隙１４の
ヘッド部１５内に環状の仕切壁１７を設けて水溜まり１
８を形成し、該水溜まり１８に供給された水ｗが前記仕
切壁１７を乗り越えて前記間隙１４に流入するようにし
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水中溶接用ノズ
ル、更に詳しくは、ノズル先端部を２重筒形構造とし、
内外両筒間の間隙から水を噴射させてラッパ管状の水カ
ーテンを作り、内筒からシールドガスを流して局部的に
空洞を形成し、アーク及び溶融池の周辺から水の影響を
排除して溶接できるようにした水中溶接用ノズルに関す
る。
ル、更に詳しくは、ノズル先端部を２重筒形構造とし、
内外両筒間の間隙から水を噴射させてラッパ管状の水カ
ーテンを作り、内筒からシールドガスを流して局部的に
空洞を形成し、アーク及び溶融池の周辺から水の影響を
排除して溶接できるようにした水中溶接用ノズルに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の水中溶接用ノズル１は、図２に示
すように、ノズル先端部を２重筒形構造とし、内外両筒
２，３間の間隙４から水を噴射させてラッパ管状の水カ
ーテンＷを作り、内筒２からシールドガスＧを流して局
部的に空洞を形成し、アーク及び溶融池の周辺から水の
影響を排除して溶接できる構造になっていた。具体的に
は、上記間隙４のヘッド部５に水溜まりがなく、直接、
間隙４に流れ込む形状であり、また、カーテン水を噴射
する水噴射部６の間隙は、ほぼ平行に作られ、その間隔
を適性値に調整して水カーテンＷを形成していた。
すように、ノズル先端部を２重筒形構造とし、内外両筒
２，３間の間隙４から水を噴射させてラッパ管状の水カ
ーテンＷを作り、内筒２からシールドガスＧを流して局
部的に空洞を形成し、アーク及び溶融池の周辺から水の
影響を排除して溶接できる構造になっていた。具体的に
は、上記間隙４のヘッド部５に水溜まりがなく、直接、
間隙４に流れ込む形状であり、また、カーテン水を噴射
する水噴射部６の間隙は、ほぼ平行に作られ、その間隔
を適性値に調整して水カーテンＷを形成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】水カーテン式の水中溶
接ノズルで良好な水中溶接を行うためには、ラッパ管状
の安定な水カーテンを形成して溶接部近傍に安定な局部
空洞を形成することが最も重要である。この安定な空洞
を形成する上で、従来の問題点は、次の通りである。
接ノズルで良好な水中溶接を行うためには、ラッパ管状
の安定な水カーテンを形成して溶接部近傍に安定な局部
空洞を形成することが最も重要である。この安定な空洞
を形成する上で、従来の問題点は、次の通りである。
【０００４】すなわち、 水カーテンの安定化には、ノズル先端の水噴射部の
間隙を精密に調整するしかなく、具体的には、上記間隔
を０．５mm以下にノズル全周にわたって均一に保持でき
るような精密な加工が必要があった。 カーテン水をノズルに導入する入口付近の水流が最
も強く、その対面側（１８０°回った所）が最も弱くな
り、ノズル全周にわたってカーテン水の流速が不均一に
なり、水カーテンが不安定になる原因になることがあっ
た。
間隙を精密に調整するしかなく、具体的には、上記間隔
を０．５mm以下にノズル全周にわたって均一に保持でき
るような精密な加工が必要があった。 カーテン水をノズルに導入する入口付近の水流が最
も強く、その対面側（１８０°回った所）が最も弱くな
り、ノズル全周にわたってカーテン水の流速が不均一に
なり、水カーテンが不安定になる原因になることがあっ
た。
【０００５】 また、安定な空洞を形成するために、
ノズル内筒よりシールドガスを流すことになるが、例え
ば、従来のノズルを用いて陸上で最もよく使われている
炭酸ガス溶接を水中で行う場合、溶接中のスパッタがノ
ズル先端に付着してシールドガスの流速を乱し、空洞が
不安定になって欠陥発生の原因となるため、かなりの頻
度でノズル先端の清掃を行う必要があった。
ノズル内筒よりシールドガスを流すことになるが、例え
ば、従来のノズルを用いて陸上で最もよく使われている
炭酸ガス溶接を水中で行う場合、溶接中のスパッタがノ
ズル先端に付着してシールドガスの流速を乱し、空洞が
不安定になって欠陥発生の原因となるため、かなりの頻
度でノズル先端の清掃を行う必要があった。
【０００６】本発明は、かかる従来の問題に鑑みてなさ
れたものであり、安定した水カーテンが形成されると共
に、スパッタに起因するシールドガス流の乱れも少なく
なり、局部空洞が安定化し、良好な溶接が行える水中溶
接用ノズルを提供することを目的とするものである。
れたものであり、安定した水カーテンが形成されると共
に、スパッタに起因するシールドガス流の乱れも少なく
なり、局部空洞が安定化し、良好な溶接が行える水中溶
接用ノズルを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の水中溶接用ノズルは、ノズルの先端部を２
重筒形構造とし、内外両筒間の間隙から水を噴射させて
筒状の水カーテンを作り、内筒からシールドガスを流し
て水中で被溶接材の溶接部を局部的にシールドして水中
溶接する水中溶接用ノズルにおいて、前記間隙のヘッド
部内に環状の仕切壁を設けて水溜まりを形成し、該水溜
まりに供給された水が前記仕切壁を乗り越えて前記間隙
に流入するように構成されている。
め、本発明の水中溶接用ノズルは、ノズルの先端部を２
重筒形構造とし、内外両筒間の間隙から水を噴射させて
筒状の水カーテンを作り、内筒からシールドガスを流し
て水中で被溶接材の溶接部を局部的にシールドして水中
溶接する水中溶接用ノズルにおいて、前記間隙のヘッド
部内に環状の仕切壁を設けて水溜まりを形成し、該水溜
まりに供給された水が前記仕切壁を乗り越えて前記間隙
に流入するように構成されている。
【０００８】このように、内外両筒間の間隙のヘッド部
内に仕切壁を設けて水溜まりを形成させたことにより、
入口から水溜まりに流入したカーテン水がこの仕切壁に
当たって勢いが殺がれ、カーテン水の流速がノズル全周
にわたって均一化され、安定な水カーテンが形成され
る。また、前記間隙の間隔を出口に近くなるほど小さく
なるようにしたことにより、カーテン水がノズル全周に
わたって均一化され、安定な水カーテンの形成に寄与す
る。
内に仕切壁を設けて水溜まりを形成させたことにより、
入口から水溜まりに流入したカーテン水がこの仕切壁に
当たって勢いが殺がれ、カーテン水の流速がノズル全周
にわたって均一化され、安定な水カーテンが形成され
る。また、前記間隙の間隔を出口に近くなるほど小さく
なるようにしたことにより、カーテン水がノズル全周に
わたって均一化され、安定な水カーテンの形成に寄与す
る。
【０００９】また、前記内筒に着脱自在に設けたフラン
ジ付筒形カバーで内筒の先端面及び内面をカバーするよ
うにしたことにより、スパッタによる損傷に対してフラ
ンジ付筒形カバーの交換で対処できるため、常に、ノズ
ル先端を良好な状態に保持できる。従って、スパッタの
付着によるシールドガス流の乱れも少なくなり、局部空
洞が安定化し、良好な溶接が行える。また、このフラン
ジ付筒形カバーの内径を変えることにより、ノズル先端
からのシールドガス流速を容易に変更でき、被溶接材の
形状に適したシールド条件を選定し易くなった。
ジ付筒形カバーで内筒の先端面及び内面をカバーするよ
うにしたことにより、スパッタによる損傷に対してフラ
ンジ付筒形カバーの交換で対処できるため、常に、ノズ
ル先端を良好な状態に保持できる。従って、スパッタの
付着によるシールドガス流の乱れも少なくなり、局部空
洞が安定化し、良好な溶接が行える。また、このフラン
ジ付筒形カバーの内径を変えることにより、ノズル先端
からのシールドガス流速を容易に変更でき、被溶接材の
形状に適したシールド条件を選定し易くなった。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態について説明する。図１に示すように、水中溶接用
ノズル１１は、ノズル先端部が２重筒形構造になってお
り、内外両筒１２，１３間の間隙１４から水を噴射させ
てラッパ管状の水カーテンＷを作り、内筒１２からシー
ルドガスＧを流して図示しない被溶接材の溶接部に局部
的な空洞を形成するようになっている。
形態について説明する。図１に示すように、水中溶接用
ノズル１１は、ノズル先端部が２重筒形構造になってお
り、内外両筒１２，１３間の間隙１４から水を噴射させ
てラッパ管状の水カーテンＷを作り、内筒１２からシー
ルドガスＧを流して図示しない被溶接材の溶接部に局部
的な空洞を形成するようになっている。
【００１１】上記間隙１４は、その上端に環状のヘッド
部１５を持っているので、このヘッド部１５内に環状の
仕切壁１７を設けて環状の水溜まり１８を形成し、外筒
１３に装着されているパイプ１９から水溜まり１８内に
供給されたカーテン水ｗが仕切壁１７を乗り越えて間隙
１４内に流入するようになっている。すると、パイプ１
９から水溜まり１８に流入したカーテン水ｗが仕切壁１
７に当たって勢いが殺がれ、カーテン水ｗの流速がノズ
ル全周にわたって均一化され、安定な水カーテンＷが形
成される。この仕切壁１７の高さは、カーテン水ｗを導
入するパイプ１９の径より３〜５mm高く設定することが
望ましい。
部１５を持っているので、このヘッド部１５内に環状の
仕切壁１７を設けて環状の水溜まり１８を形成し、外筒
１３に装着されているパイプ１９から水溜まり１８内に
供給されたカーテン水ｗが仕切壁１７を乗り越えて間隙
１４内に流入するようになっている。すると、パイプ１
９から水溜まり１８に流入したカーテン水ｗが仕切壁１
７に当たって勢いが殺がれ、カーテン水ｗの流速がノズ
ル全周にわたって均一化され、安定な水カーテンＷが形
成される。この仕切壁１７の高さは、カーテン水ｗを導
入するパイプ１９の径より３〜５mm高く設定することが
望ましい。
【００１２】間隙１４内に流入したカーテン水ｗは、間
隙１４の下端、つまり、出口２０から噴射されるが、こ
の出口２０を持つ水噴射部１６は、ラッパ管状になって
いる。すなわち、この水噴射部１６は、外筒１３の先端
面に設けた円錐状部２１と、内筒１２の先端部に設けた
ラッパ管状部２２により形成され、その出口２０からカ
ーテン水ｗを噴射してラッパ管状の水カーテンＷを形成
するようになっている。カーテン水出口２０の間隙は、
ラッパ管状部２２がネジ構造になっているため、精密に
設定でき、被溶接材の板厚、ルートギャップ、シールド
ガス流量に応じてカーテン水を適当な流速と流量になる
ように調整できる。
隙１４の下端、つまり、出口２０から噴射されるが、こ
の出口２０を持つ水噴射部１６は、ラッパ管状になって
いる。すなわち、この水噴射部１６は、外筒１３の先端
面に設けた円錐状部２１と、内筒１２の先端部に設けた
ラッパ管状部２２により形成され、その出口２０からカ
ーテン水ｗを噴射してラッパ管状の水カーテンＷを形成
するようになっている。カーテン水出口２０の間隙は、
ラッパ管状部２２がネジ構造になっているため、精密に
設定でき、被溶接材の板厚、ルートギャップ、シールド
ガス流量に応じてカーテン水を適当な流速と流量になる
ように調整できる。
【００１３】本発明では、水噴射部１６を構成している
外筒先端の円錐状部２１と、内筒先端部のラッパ管状部
２２との間隔が出口２０に近くなるほど小さくなるよう
に、外筒先端の円錐状部２１の傾斜角θ1 を４０〜６０
°、内筒先端のラッパ管状部２２の傾斜角θ2 を３０〜
４５°に形成させている。そして、水噴射部１６の出口
２０の間隔を０．５〜１mmに設定している。
外筒先端の円錐状部２１と、内筒先端部のラッパ管状部
２２との間隔が出口２０に近くなるほど小さくなるよう
に、外筒先端の円錐状部２１の傾斜角θ1 を４０〜６０
°、内筒先端のラッパ管状部２２の傾斜角θ2 を３０〜
４５°に形成させている。そして、水噴射部１６の出口
２０の間隔を０．５〜１mmに設定している。
【００１４】上記のように、水噴射部１６の間隔が出口
２０に近くなるほど小さくなるようにすると、カーテン
水ｗが水噴射部１６全周にわたって均一になり、安定な
水カーテンＷが形成される。更に、上記内筒１２に螺着
させた銅製のフランジ付筒形カバー２３によって内筒先
端のラッパ管状部２２の円錐状の外端面２４と内筒の内
面２５をカバーするようになっている。
２０に近くなるほど小さくなるようにすると、カーテン
水ｗが水噴射部１６全周にわたって均一になり、安定な
水カーテンＷが形成される。更に、上記内筒１２に螺着
させた銅製のフランジ付筒形カバー２３によって内筒先
端のラッパ管状部２２の円錐状の外端面２４と内筒の内
面２５をカバーするようになっている。
【００１５】このカバー２３に図示しないスパッタが付
着したときは、新しいカバーと交換し、常に、ノズル先
端面を良好な状態に保持する。こうすることで、シール
ドガス流の乱れも少なくなり、局部空洞が安定化し、良
好な溶接が行える。また、このフランジ付筒形カバー２
０の内径Ｄを変えることにより、ノズル先端からのシー
ルドガスＧの流速を変更でき、被溶接材形状に適したシ
ールド条件を選定し易くなる。
着したときは、新しいカバーと交換し、常に、ノズル先
端面を良好な状態に保持する。こうすることで、シール
ドガス流の乱れも少なくなり、局部空洞が安定化し、良
好な溶接が行える。また、このフランジ付筒形カバー２
０の内径Ｄを変えることにより、ノズル先端からのシー
ルドガスＧの流速を変更でき、被溶接材形状に適したシ
ールド条件を選定し易くなる。
【００１６】一方、このノズル１１は、当該ノズル１１
に大気中用溶接トーチノズル３１を差し込んで固定でき
るように、装着部２６の内径を大気中用溶接トーチノズ
ル３１の外径に合わせて加工している。そして、大気中
用溶接トーチノズル３１の胴部３２に設けた細孔３３か
ら噴出したシールドガスＧは、内筒１２の先端から噴出
するようになっている。図中、３４はチップ、３５は溶
接ワイヤーを示している。
に大気中用溶接トーチノズル３１を差し込んで固定でき
るように、装着部２６の内径を大気中用溶接トーチノズ
ル３１の外径に合わせて加工している。そして、大気中
用溶接トーチノズル３１の胴部３２に設けた細孔３３か
ら噴出したシールドガスＧは、内筒１２の先端から噴出
するようになっている。図中、３４はチップ、３５は溶
接ワイヤーを示している。
【００１７】
（実施例１）透明アクリル板で製作した模擬試験体（４
５°Ｖ開先、１３mm板厚、ルートギャップ０〜２０mm可
変可能) を用いて図１の本発明の水中溶接用ノズルと、
図２の従来の水中溶接用ノズルの水中での安定空洞形成
条件を調査し、その結果を図３に示した。
５°Ｖ開先、１３mm板厚、ルートギャップ０〜２０mm可
変可能) を用いて図１の本発明の水中溶接用ノズルと、
図２の従来の水中溶接用ノズルの水中での安定空洞形成
条件を調査し、その結果を図３に示した。
【００１８】本発明の水中溶接用ノズルの安定空洞形成
範囲は、従来の水中溶接用ノズルに比べて広くなり、特
に、７mm程度が限度であったノズル高さが１０mmでも安
定空洞形成が可能になり、溶接時の被溶接材の変形など
に起因するノズル高さ変動に対する許容範囲が格段に向
上した。なお、今回使用したノズルは、θ1 ＝４０°、
θ2 ＝３０°、ノズル出口間隔を０．５mmに設定した。 （実施例２）図１の本発明の水中溶接用ノズルと、図２
の従来の水中溶接用ノズルとを用いて行った水中炭酸ガ
ス溶接実験の結果を図４に示した。実施例１に記載した
ように、安定空洞領域が拡がった結果、本発明のノズル
は、従来のノズルに比べ適正溶接範囲の領域を拡大する
ことができた。
範囲は、従来の水中溶接用ノズルに比べて広くなり、特
に、７mm程度が限度であったノズル高さが１０mmでも安
定空洞形成が可能になり、溶接時の被溶接材の変形など
に起因するノズル高さ変動に対する許容範囲が格段に向
上した。なお、今回使用したノズルは、θ1 ＝４０°、
θ2 ＝３０°、ノズル出口間隔を０．５mmに設定した。 （実施例２）図１の本発明の水中溶接用ノズルと、図２
の従来の水中溶接用ノズルとを用いて行った水中炭酸ガ
ス溶接実験の結果を図４に示した。実施例１に記載した
ように、安定空洞領域が拡がった結果、本発明のノズル
は、従来のノズルに比べ適正溶接範囲の領域を拡大する
ことができた。
【００１９】なお、溶接条件は、次の通りである。 板厚：１３mm ４５°Ｖ開先 ノズル高さ：５mm ３０ｖ、２５０Ａ、２０cm／min
【００２０】
【発明の効果】上記のように、本発明は、ノズルの先端
部を２重筒形構造とし、内外両筒間の間隙から水を噴射
させて筒状の水カーテンを作り、内筒からシールドガス
を流して水中で被溶接材の溶接部を局部的にシールドし
て水中溶接する水中溶接用ノズルにおいて、前記間隙の
ヘッド部内に環状の仕切壁を設けて水溜まりを形成し、
該水溜まりに供給された水が前記仕切壁を乗り越えて前
記間隙に流入するように構成させたので、カーテン水の
流速がノズル全周にわたって均一化され、安定な水カー
テンが形成されるようになった。
部を２重筒形構造とし、内外両筒間の間隙から水を噴射
させて筒状の水カーテンを作り、内筒からシールドガス
を流して水中で被溶接材の溶接部を局部的にシールドし
て水中溶接する水中溶接用ノズルにおいて、前記間隙の
ヘッド部内に環状の仕切壁を設けて水溜まりを形成し、
該水溜まりに供給された水が前記仕切壁を乗り越えて前
記間隙に流入するように構成させたので、カーテン水の
流速がノズル全周にわたって均一化され、安定な水カー
テンが形成されるようになった。
【００２１】また、前記間隙の間隔を出口に近くなるほ
ど小さくなるようにしたことにより、カーテン水がノズ
ル全周にわたって均一化され、安定な水カーテンの形成
に寄与するようになった。従って、安定な局部空洞を形
成できる条件範囲が拡大し、特に、ノズル高さについて
は、１０mm程度まで拡大でき、溶接時の被溶接材の変形
に伴うノズル高さ変動に対する許容範囲が拡大し、安定
な溶接が行えるようになった。
ど小さくなるようにしたことにより、カーテン水がノズ
ル全周にわたって均一化され、安定な水カーテンの形成
に寄与するようになった。従って、安定な局部空洞を形
成できる条件範囲が拡大し、特に、ノズル高さについて
は、１０mm程度まで拡大でき、溶接時の被溶接材の変形
に伴うノズル高さ変動に対する許容範囲が拡大し、安定
な溶接が行えるようになった。
【００２２】一方、溶接時のスパッタによる損傷に対
し、直ちに、フランジ付筒形カバーの交換で対処でき、
常に、ノズル先端を良好な状態に保持して溶接できるた
め、長尺の溶接を安定して実施できるようになった。
し、直ちに、フランジ付筒形カバーの交換で対処でき、
常に、ノズル先端を良好な状態に保持して溶接できるた
め、長尺の溶接を安定して実施できるようになった。
【図１】本発明にかかる水中溶接用ノズルの断面図であ
る。
る。
【図２】従来の水中溶接用ノズルの断面図である。
【図３】安定空洞領域を示す図である。
【図４】局部空洞湿式水中溶接適正溶接範囲を示す図で
ある。
ある。
１１ ノズル １２ 内筒 １３ 外筒 １４ 間隙 １５ ヘッド部 １７ 仕切壁 １８ 水溜まり Ｇ シールドガ
ス Ｗ 水カーテン ｗ カーテン水
ス Ｗ 水カーテン ｗ カーテン水
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 等農 克巳 三重県津市雲出鋼管町１番地 日本鋼管株 式会社津研究センター内 (72)発明者 入江 隆博 千葉県市原市八幡海岸通１番地 三井造船 株式会社千葉事業所内 (72)発明者 大野 豊 千葉県市原市八幡海岸通１番地 三井造船 株式会社千葉事業所内
Claims (4)
- 【請求項１】 ノズルの先端部を２重筒形構造とし、内
外両筒間の間隙から水を噴射させて筒状の水カーテンを
作り、内筒からシールドガスを流して水中で被溶接材の
溶接部を局部的にシールドして水中溶接する水中溶接用
ノズルにおいて、前記間隙のヘッド部内に環状の仕切壁
を設けて水溜まりを形成し、該水溜まりに供給された水
が前記仕切壁を乗り越えて前記間隙に流入するようにし
た水中溶接用ノズル。 - 【請求項２】 前記間隙の間隔を出口に近くなるほど小
さくなるようにした請求項１記載の水中溶接用ノズル。 - 【請求項３】 前記内筒に着脱自在に設けたフランジ付
筒形カバーで内筒の先端面及び内面をカバーするように
した請求項１記載の水中溶接用ノズル。 - 【請求項４】 外筒の後端部に設けた筒状の装着部内に
市販されている大気中用溶接トーチを挿着させるように
した請求項１記載の水中溶接用ノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19762296A JPH1038231A (ja) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | 水中溶接用ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19762296A JPH1038231A (ja) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | 水中溶接用ノズル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1038231A true JPH1038231A (ja) | 1998-02-13 |
Family
ID=16377549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19762296A Ceased JPH1038231A (ja) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | 水中溶接用ノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1038231A (ja) |
-
1996
- 1996-07-26 JP JP19762296A patent/JPH1038231A/ja not_active Ceased
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