JPH1080773A - チタンクラッド鋼板の溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐海水腐食性に優れた簡便なチタンクラッド
鋼板の溶接法。 【解決手段】 チタンクラッド鋼板1 の突き合わせ部の
両端部を除いた部分の合わせ材2 を除去する工程と、合
わせ材2 の除去された母材3 に開先を設ける工程と、開
先を設けた母材3 を溶接する工程と、チタンクラッド鋼
板1 の突き合わせ部の両端部を溶接する工程と、母材溶
接部5 の周囲に隣接したチタンクラッド鋼板1 の表面
に、チタンの当て板6 を、母材溶接部5 全体を覆うよう
に溶接する工程を有してなり、かつ母材3 の溶接におい
て、その両端部をなめ付け溶接し、しかもチタンクラッ
ド鋼板1 の突き合わせ部の両端部の溶接において、チタ
ンと鋼が溶融する側面の異材溶接部7 を不活性ガス雰囲
気中でAgーCu系溶材を用いてプラズマ溶接またはTIG 溶
接するチタンクラッド鋼板の溶接法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チタンクラッド鋼
板の溶接方法、特に耐海水腐食性に優れる溶接方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】チタンクラッド鋼板は、非常に優れた耐
食性を有するチタン（合わせ材と呼ばれる）を強度部材
である鋼板（母材と呼ばれる）の表面に接合させた鋼板
で、コスト的にも有利なため使用環境の厳しい海洋構造
物、化学プラント、発電プラントなどの分野でその用途
を拡大しつつある。しかし、以下に述べるような溶接上
の問題などがあるため、未だ大量使用されるまでには至
ってない。

【０００３】チタンクラッド鋼板を通常の方法で溶接す
ると、チタンと鋼の異種金属が溶融する部分（異材溶接
部と呼ばれる）には脆弱な金属間化合物やチタンの炭窒
化物が生成するため、溶接部が割れやすくなる。そのた
め、チタンクラッド鋼板の溶接には、真空ろう付け法や
金属間化合物を生成しないようなインサート材を挿入す
る拡散接合法が用いられているが、高価な真空装置や貴
金属のインサート材を用いるためコスト高になる、大き
さに制約がある、施工現場での溶接ができないなどの問
題がある。

【０００４】こうした溶接上の問題を解決するために、
従来より幾つかの方法が提案されている。例えば、特開
平２ー２８０９６９号公報や特開平２ー２８０９７０号
公報には、溶接される突き合わせ部の合わせ材を除き、
合わせ材の除かれた母材に開先を設け、母材を溶接し、
合わせ材と同質のチタンをスペーサとして溶接部に被せ
る方法や、さらにその上をチタンの当て板で覆う方法が
開示されている。

【０００５】いずれの場合も、母材溶接部とスペーサと
は全面接合されないので両者の間には隙間が存在する。
そのため、海洋構造物の脚柱のスプラッシュゾーンなど
に用いられると、溶接部の両端部ではこの隙間より海水
が浸入し溶接部の腐食が生じたり、また、溶接を通常の
方法で行っているため上述したような脆弱な金属間化合
物などが生成し割れが生じるといった問題がある。

【０００６】そこで、特開平５ー１８５２３７号公報や
特開平６ー１５４５３号公報には、こうした溶接部の腐
食や割れを防止する方法が提案されている。

【０００７】図２に、特開平５ー１８５２３７号公報に
記載されたチタンクラッド鋼板の溶接方法を示す。図２
で、１はチタンクラッド鋼板、２は合わせ材、３は母
材、４は母材溶接部、５は当て板、６は異材溶接部、７
はクラッドスペーサ、８は切り込みを表す。また、図２
の（ａ）は母材２を溶接した後の状態を、（ｂ）は母材
溶接部４の端部の切り込み８にクラッドスペーサ７を挿
入し溶接した後の状態を、（ｃ）は母材溶接部４および
その周辺部をチタンの当て板５で覆い溶接した後の状態
を表す。

【０００８】まず、図２の（ａ）に示すように、溶接さ
れるチタンクラッド鋼板１の突き合わせ部から合わせ材
２を除き、合わせ材２の除去された母材３には開先を設
けるとともに、その端部に切り込み８を入れ、母材３を
溶接する。

【０００９】メインの溶接が母材３同士の溶接となるた
め、強度上の問題が生じることはない。

【００１０】次に、図２の（ｂ）に示すように、母材溶
接部４の端部にできた切り込み８にチタンクラッド鋼板
１と同質のクラッドスペーサ７を挿入し溶接する。この
とき、チタンと鋼が溶融する側面の異材溶接部６の溶接
を、不活性ガス雰囲気中でＡｇーＣｕ系溶材を用いてプ
ラズマ溶接やＴＩＧ溶接で行う。

【００１１】クラッドスペーサ７を端部に挿入して溶接
しているため、隙間より海水などが浸入することはな
い。また、異材溶接部６においては、その溶接が不活性
ガス雰囲気中で行われるため酸化物や窒化物が生成する
ことなく、しかも低融点化の図れるＡｇーＣｕ系溶材を
用いて溶接速度の速いプラズマ溶接やＴＩＧ溶接で行わ
れるためチタンと鉄の反応が抑制され、それらの金属間
化合物などが生成することもない。

【００１２】最後に、図２の（ｃ）に示すように、母材
溶接部４に隣接するチタンクラッド鋼板１の表面と切り
込み８に挿入されたクラッドスペーサ７の表面に、合わ
せ材２と同質のチタンからなる当て板５を、母材溶接部
４全体を覆うように隅肉溶接する。

【００１３】チタンの当て板５で母材溶接部全体が覆わ
れるので、溶接部全体の耐食性は確保される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
５ー１８５２３７号公報や特開平６ー１５４５３号公報
に記載された方法では、切り込みを作製したり、クラッ
ドスペーサを切り込み部へ挿入したりする手間がかかっ
たり、溶接個所が多いため作業性が著しく阻害される。

【００１５】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、溶接部の腐食や割れの発生を招くこと
なく、しかも作業性を阻害しない簡便なチタンクラッド
鋼板の溶接方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題は、（イ）溶接
されるチタンクラッド鋼板の突き合わせ部の両端部を除
いた部分の合わせ材を除去する工程と、（ロ）前記合わ
せ材の除去された部分の母材に開先を設ける工程と、
（ハ）前記開先の設けられた母材を溶接する工程と、
（ニ）前記チタンクラッド鋼板の突き合わせ部の両端部
を溶接する工程と、（ホ）前記母材の溶接部の周囲に隣
接するチタンクラッド鋼板の表面に、チタンの当て板
を、前記母材の溶接部全体を覆うように溶接する工程を
有してなり、かつ前記合わせ材の除去された部分の母材
の溶接において、その両端部をなめ付け溶接し、しかも
前記チタンクラッド鋼板の突き合わせ部の両端部の溶接
において、チタンと鋼が溶融する側面の異材溶接部を不
活性ガス雰囲気中でＡｇーＣｕ系の溶材を用いてプラズ
マ溶接またはＴＩＧ溶接することを特徴とするチタンク
ラッド鋼板の溶接方法により解決される。

【００１７】メインの溶接は、合わせ材を除いて開先を
設けた母材同士の溶接のため、溶接強度上の問題は生じ
ない。

【００１８】合わせ材の除去された部分の母材の溶接に
おいて、その両端部をなめ付け溶接すると、それに隣接
する突き合わせ部端部のチタンクラッド鋼板との反応が
起こり難く、脆弱な金属間化合物の生成を抑制できる。

【００１９】溶接部の両端部では、合わせ材の除去され
てないチタンクラッド鋼板がそのまま用いられているの
で、隙間が生じることはなく海水などの浸入を防止でき
る。

【００２０】また、チタンと鋼が溶融する側面の異材溶
接部が不活性ガス雰囲気中でＡｇーＣｕ系の溶材を用い
てプラズマ溶接またはＴＩＧ溶接されているため、割れ
の発生することもない。

【００２１】母材の溶接部の周囲に隣接するチタンクラ
ッド鋼板の表面に、チタンの当て板を前記母材の溶接部
全体を覆うように溶接するので、溶接部全体の耐食性は
確保される。

【００２２】本発明法は、チタンクラッド鋼板の突き合
わせ部において両端部を除いた部分の合わせ材を除去し
て溶接するだけでよいので、簡便であり、また溶接個所
も少ないので作業性が損なわれることもない。

【００２３】なお、合わせ材の除去された母材の溶接部
と合わせ材の除去されてない端部のチタンクラッド鋼板
の溶接部の割合は、母材溶接部の溶接強度が十分に確保
されるように、母材に使われる鋼板の種類や溶接法によ
って適宜決められる必要がある。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１に、本発明であるチタンクラ
ッド鋼板の溶接方法の１実施の形態を示す。図１で、１
はチタンクラッド鋼板、２は合わせ材、３は母材、４は
母材溶接部、５は当て板、６は異材溶接部を表す。ま
た、図１の（ａ）は合わせ材２を除いた母材３とその両
端部のチタンクラッド鋼板１を溶接した後の状態を、
（ｂ）は母材溶接部４の周囲をチタンの当て板５で覆っ
て溶接した後の状態を表す。

【００２５】まず、図１の（ａ）に示すように、溶接さ
れるチタンクラッド鋼板１の突き合わせ部分から、その
両端部を除いて合わせ材２を除き、合わせ材２の除去さ
れた母材３と突き合わせ部端部のチタンクラッド鋼板１
を別々に溶接する。

【００２６】合わせ材２の除去された母材３の溶接おい
ては、その両端部を、チタンクラッド鋼板１の合わせ材
との異材溶接を避けるためになめ付け溶接し、両端部以
外をＴＩＧ溶接する。

【００２７】一方、突き合わせ部端部のチタンクラッド
鋼板１の溶接においては、合わせ材２表面をなめ付け溶
接し、チタンと鋼が溶融する側面の異材溶接部６をＡｒ
やＨｅなどの不活性ガス雰囲気中で溶接部をシールドし
ながらＡｇーＣｕ系の溶材を用いてＴＩＧ溶接したり、
上記シールドガスに加えてＡｒガスをセンターガスとし
てＡｇーＣｕ系の溶材を用いてプラズマ溶接する。この
とき、ＡｇーＣｕ系溶材としては、ＪＩＳ Ｚ３２６１
に規定されているＢＡｇ８またはＢＡｇ８Ａ系のものを
用いることができる。また、これらの溶材にＳｎやＺｎ
を適宜添加してもよい。

【００２８】次に、図１の（ｂ）に示すように、母材溶
接部４の周囲に隣接するチタンクラッド鋼板１の表面
に、チタンの当て板５を、母材溶接部４全体を覆うよう
に隅肉溶接する。

【００２９】本発明法はいずれの種類のチタンクラッド
鋼板にも適用できる。なお、本発明法における母材同士
の溶接時に、チタンクラッド鋼板の鋼板側を構造物表面
に溶接などにより貼り付ければ、表面がチタンで覆われ
た耐食性に優れる構造物を建造できる。

【００３０】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、溶接部の腐食や割れの発生を招くことなく、
しかも作業性を阻害しない簡便なチタンクラッド鋼板の
溶接方法を提供できる。

【００３１】本発明である溶接法を適用し、海洋構造物
の表面をチタンクラッド鋼板で覆えば、耐海水腐食性に
優れる構造物を構築できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明であるチタンクラッド鋼板の溶接方法の
１実施の形態を示す図である。

【図２】特開平５ー１８５２３７号公報に記載されたチ
タンクラッド鋼板の溶接方法を示す図である。

【符号の説明】 １ チタンクラッド鋼板 ２ 合わせ材（チタン） ３ 母材（鋼板） ４ 母材溶接部 ５ 当て板（チタン） ６ 異材溶接部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 35/30 ３２０ Ｂ２３Ｋ 35/30 ３２０Ｚ 37/06 37/06 Ａ // Ｂ２３Ｋ 103:16 (72)発明者 深井 英明 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 松野 隆 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 崎山 哲雄 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 高野 俊夫 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（イ）溶接されるチタンクラッド鋼板の突
   き合わせ部の両端部を除いた部分の合わせ材（チタン）
   を除去する工程と、 （ロ）前記合わせ材の除去された部分の母材（鋼板）に
   開先を設ける工程と、 （ハ）前記開先の設けられた母材を溶接する工程と、 （ニ）前記チタンクラッド鋼板の突き合わせ部の両端部
   を溶接する工程と、 （ホ）前記母材の溶接部の周囲に隣接するチタンクラッ
   ド鋼板の表面に、チタンの当て板を、前記母材の溶接部
   全体を覆うように溶接する工程を有してなり、かつ前記
   合わせ材の除去された部分の母材の溶接において、その
   両端部をなめ付け溶接し、しかも前記チタンクラッド鋼
   板の突き合わせ部の両端部の溶接において、チタンと鋼
   が溶融する側面の異材溶接部を不活性ガス雰囲気中でＡ
   ｇーＣｕ系の溶材を用いてプラズマ溶接またはＴＩＧ溶
   接することを特徴とするチタンクラッド鋼板の溶接方
   法。