JPS63238975A

JPS63238975A - 水中溶接トーチ

Info

Publication number: JPS63238975A
Application number: JP7115687A
Authority: JP
Inventors: Koichi Wada; 宏一和田; Yukio Manabe; 幸男真鍋; Shigeo Inoue; 繁夫井上
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1988-10-05
Anticipated expiration: 2010-02-08
Also published as: JPH0710432B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は各種港湾施設９発電所取排水施設。

船舶、海洋構造物などの水中補修、水中建造工事などに
適用される水中溶接方法及び同トチに関する。

〔従来の技術〕

船舶、海洋構造物等の洋上建造あるいは補修工事等には
水中溶接は不可欠の技術であり。

従来から次の表に示すような形式のものが用いられてお
り、それは同表に示すようにいずれも利点及び欠点を有
している。

夙下企白上記３形式のうちの局部乾式方法は、その有する利点か
ら、近来注目を受けつつぁシ２例えば第６図に示すよう
な溶接トーチが開発・実用されている。

’コレは、　溶接トーチ（基本的には外側ノズル０２２
と内側ノズル０２０で構成される）０２０゜０２２の周
縁下端よシ斜下方に噴出される水噴流０２１の諸効果を
利用し、溶接トーチ０２０．０２２の直下のみに気相域
を形成し。

シールドガス０１９を溶接トーチ０２０，０２２の内側
に流して、ここで溶接を行うものである。このとき０６
’は溶接ワイヤ０６を導くチップ、０１８はアーク、１
３は溶接ビード。

０１２は被溶接材である。

なお、溶接トーチ０２０，０２２は高温のアーク０１８
の近傍にあるため金属製であシ。

また溶接中は溶接トーチ０２０，０２２の周辺に排出さ
れる微細なシールドガス０１９の気泡が生じるため、溶
接部及びその周辺の監視が困難であった。

しかも段差のある太矢印の溶接方向で溶接する第７図に
示す重ね継手などには第８図巨ａ）。

（ｂ）に示すＡ及びＢのように隙間が大きくなるため水
噴流の効果が低下し、適用が難しかった。この第８図（
ａ）　、　（ｂ）に示す記号は前述の第６図に使用の記
号と同一として説明を省略した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述のように、水噴流とシールドガスによる気泡のため
溶接部周辺の監視が困碧となることや１重ね継手など溶
接部の形状によりシール困難な場合があり、溶接が不可
能となる開票を呈した。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために、気相域を形成す
るシール材に粘性流体を用い。

底部に前記粘性流体を噴出する吐出口を設けた円筒形溶
接トーチを使用し、該トーチと被溶接物間に押し出した
前記粘性流体のなじみ効果（密着）と粘性効果（一時的
な耐圧性）及びシールガスの静圧によりシールして重ね
継手、Ｔ形継手を水中溶接するものである。

すなわち。

１、一方に開口部を有する箱状体の開口部周縁部を溶接
部材に近接して設置し、同周縁部と溶接部材との間隙に
粘性流体を充填して密封し、しかる後９箱状体内部にシ
ール用ガスを注入して水を排水し、気相域を形成して溶
接部材を溶接することを特徴とする水中溶接方法。

２、シール用ガス吹出し孔と溶接ワイヤ送出口を有する
溶接用ノズルの周囲に付設し、一方に開口部を有し、か
つ内部に中空部を形成する二重構造の箱状体であって、
同箱状体は粘性流体圧送用ホース取付口と、開口部周縁
部に粘性体排出用小孔またはスリットとを具備してなる
ことを特徴とする水中溶接トーチを提供するものである
。

〔作　用〕

本発明の水中溶接方法及び同トーチは上記のような溶接
方法並びに構造とする溶接トーチであるので２重ね継手
などの段差のある継手部においても安定して気相域を形
成させるために継手形状に略一致させ、かつ粘性流体溜
めを備えた溶接トーチの底部（全周）に粘性流体を吐出
させる吐出口を設け、これより粘性流体を押し出して被
溶接物とのギャップを埋めて周囲の水を遮断（シール）
すると共に、粘性により溶接トーチ内部と外部の圧力差
ヲカバーする（シールガスの静圧と流体の粘性により外
部から水の侵入を防止）。

この内側と外側に粘性流体の流出を抑える目的で補助的
に摺動部材を配設し、更に溶接トーチ下部を継手部の形
状に略一致させた形状（段付など）にする。

該溶接トーチを継手部にセットし、粘性流体を圧送し溶
接トーチと被溶接材の隙間を埋める。この゛状態で溶接
ノズルによりシールドガスを噴出してやれば溶接トーチ
内の水が排除され、気相域が形成される。

このとき粘性流体は一定圧で押し出されて。

溶接トーチと被溶接材との隙間を連続的にシールしてい
るため、溶接トーチを溶接のだめに移動させてもこのシ
ール効果は保持される。

溶接中はシールドガスを定量または内圧を保持するため
に微少量流す（溶接ワイヤの種類による）。

この粘性流体の粘度（Ｐ）と、隙間（２ｒ）と溶接トー
チ底部寸法（ソは略下式を参考にして得る（流体の速度
Ｖｍａｘは１０ｃｍ／ｓｅｅ以内を目安とする）。

Ｖｍａｘ　：流体の速度　　　　（ｃｍ／　ｓｅ　ｃ　
）Ｐ　　：・単位長さ当りの圧力差（Ｋ９／Ｃｒｌ１）
（Ｐ、−Ｐｔ／Ｌ） γ　：平面間距離の凭　　（Ｃ＋ｎ） μ　：粘性係数　（Ｐ）ポイズ（Ｉ　Ｐ＝１．Ｏ１９７２Ｘ　１０−’　Ｋｇ−ｓｅｅ
／ｃｒｄ）上記式により９例えばｖｍａＸを１ａし’ｓ
ｅｅ程度に設定して、使用環境により圧力Ｐを求め隙間
γ、溶接トーチ底部寸法りを設定すると必要な粘性が求
まる。

ここで、この粘性流体には透明質の水ガラスを使用した
が他の流体でも代用できる（粘度調整可能で溶接部への
影響少ないものを適用する）。

以上の方法によれば、溶接トーチと被溶接物との接触は
粘性流体を介して行われるため。

溶接トーチの移動抵抗が小さく、また多少の隙間の変動
や表面の凹凸への追従性も良好である。

この結果１局部乾式方法による各種継手の溶接において
、溶接部に安定して気相域が形成できるようになり、溶
接が安定して行える。

このことにより、水中溶接が低コストでしかも高品質に
施工できるものである。

〔実施例〕

以下２本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に説
明する。第１図は本発明の第１実施例に係る水中溶接ト
ーチを適用した溶接状態の構成を示す（ａ）図は側面の
部分断面図。

同（ｂ１図は正面図、同（Ｃ）図は（ａ１図Ｃ矢視の拡
大断面図。第２図は本実施例に係る水平隅肉溶接に適用
の側面の断面図。第３図は本実施例に係る突合せ隅肉溶
接部の（ａ１図は水平隅肉溶接の斜視図、同（ｂ）図は
立向突合せ隅肉溶接部の斜視図。第４図は本発明の第２
実施例に係る水中溶接トーチの構成中に（ａ１図はガス
排気管を配設した溶接状態の側面を示す断面図。

同（ｂ）図は（ａ）図に示すガス排気弁を組入れた溶接
状態の側面を示す断面図。第５図は本発明の第１，２実
施例に係る水中溶接トーチを適用した作業状態の概念図
である。以下にその説明をする。

ｍ　ｌ　図（ａ）　、　（ｂ）において１は円筒形二重
トーチ。

２はフレキシブルな機能をもつノズル装着口。

３はノズル装着口とノズルを固着させる袋ナツト、４は
パツキン、５は溶接用ノズル（ガス通路、溶接ワイヤ通
路を内蔵）、６は溶接ワイヤ、７はシールドガス、８は
粘性流体の供給口、９は粘性流体、１０は粘性流体吐出
０．１１は摺動材（ゴム、スポンジなど）。

１２・１２′　は被溶接材、１３は粘性流体溜めである
。

この構成で８よシ粘性流体を供給（圧送）すると粘性流
体溜め１３に充満し、同溜め１３の下端の流体吐出口１
０から粘性流体９が順次に押し出され、溶接トーチと被
溶接材１２・１２′の間の隙間を埋めシールする。ここ
で溶接用ノズル５よシ−ルドガス７を噴出し。

溶接トーチ内部の水を排除し、気相域を形成させる。気
相域形成後は溶接トーチ外へ気泡が出ないようにシール
ドガス圧を調整する。

このとき第１図（Ｃ）に示す１１の摺動材が備えてあれ
ば流体９の動きを抑制する作用をして耐圧性やシール性
を向上させることが可能、となる。

第２図はＴ継手への適用例を示したもので。

溶接トーチ形状を継手に合わせて略直角に変えている（
溶接トーチの構成部材は第１図と同一であシ使用記号の
説明は略す）。

なお、二重トーチ１を透明な材質（アクリルなど）とし
、同様に粘性流体９も透明質（水ガラスなど）を用いる
と溶接状況が監視でき。

溶接中に継手形状に応じたアーク位置の調整が可能とな
る。また、第３図には（ａ）図で示す被溶接材１２・１
２′のＴ形突合せ水平隅肉溶接の１層１バスの溶接ビー
ド１３の溶接状況と、同（ｂ）図は（ａ１図同様の立向
突合せ隅肉溶接の１層１パスの溶接ビード１３の溶接状
況を示したもので、良好な溶接を得れるものである。

この結果、第１図、第２図に見られるような各種継手の
溶接部に良好な気相域を形成することが可能となる。

次に本発明の第二実施例に係る第４図について説明する
と、（ａ）図は溶接時に供給したシールドガスによシ溶
接トーチ内圧が増大することを防止すること、並びに溶
接ヒユーム２３によシ溶接トーチ内部が曇るのを防止す
るためにガス排気用の配管２４を設けることが溶接の安
定に寄与する（当然の事ながらこの場合、配管２４の端
部には吸引装置が必要）。

また、同様の作用を得るため第４図（ｂｌに示すような
ガス排気弁（圧力調整可能・・・使用場所の水深プラス
αの圧力に調整弁２５）を設けても良い。以上の使用記
号は前述の各図に示す記号と同一で説明を略す。水中作
業に実用の埴５　ＩＩＩは１本発明の水中溶接トーチを
用いた鋼管杭の補修作業の一例を示す（鋼管の腐食の著
しい箇所または損傷部に半割部材を当てて周囲の重ね継
手部を隅肉溶接して補修するもの）。

１は本発明の水中溶接トーチ、５は溶接用ノズル、８は
粘性流体供給口（ホース）、１２・１２′は被溶接材、
１８は水中用走行台車。

１４は水中溶接トーチを連結・保持し、これを溶接線に
対し上下１前後に移動させる機構をもつセツティング治
具、１５はレール（分割式）、１６は溶接作業者（ダイ
パー）、１７は体位保持治具（分割式）である。

溶接は走行台車１８の走行によって進行し。

ダイパー１６は体位保持治具１７につかまって溶接部を
監視し、場合によってはアーク位置を調整する。

以上の装置構成によシ局部乾式方法による水中溶接を高
能率、高品質に施工する（本発明の溶接トーチはその主
要部である）。

なお、水中溶接トーチに供給する粘性流体やその圧送装
置、並びに溶接装置、ガス供給装置などは洋上の台船な
どに装備されている。

また、継手形状や要求される脚長によっては溶接用ノズ
ルをウィービングする必要が生じるが、この場合１台車
にウィーバ−（防水式）を搭載し、これを溶接ノズルに
連結して動きを伝える方法を採る（既に述べたように本
トーチのノズル装着口はフレキシブルジヨイントとなっ
ており、ウィービングに対応できる）。

本実施例における施工条件の例を以下に示す。

（１）粘性流体種類：ケイ酸ソーダ（水ガラス）ケイ酸
カリ、澱粉等の溶液（ケイ酸ソーダが最良、また、これ
らの溶液に溶接用フラックスを混合して用いることもで
きる）。

（２）流体の粘性：１００ポイズ２０００ポイズのケイ酸ソーダ水溶液も良好な結果が得
られた。

実施例として１００ボイズ及び２０００ポイズを示した
が、溶接トーチ底部の寸法（Ｌ）と隙間（２ｒ）を種々
調整しても１ボイズ以下になれば、外部の水圧とシール
ドガスの水圧をバランスさせることが困難となる。

また、粘度が２０００ポイズを超えると圧送するホース
の長さ及び太さの制約を受けて圧送が困難となる。

（３）粘性流体の送給圧：２〜５Ｋｆ／ｃｆＩＫ（ノズ
ル内での圧力）外部からホース等で圧送された粘性流体を一時溜めてお
く流体溜めが必要である。これは溶接トーチの移動によ
り粘性流体のシールが部分的に破れた場合、直ちに粘性
流体が補充できるためである。従来の水噴流によるシー
ルの溶接トーチにこのような溜めを設けると、水の流速
を阻害し、シール効果が低下する。

〔発明の効果〕

以上、具体的に説明したように９本発明においては従来
方法では難しかった重ね継手やＴ継手並びに各種溶接姿
勢（下向き、水平。

立向きなど）の水中溶接を局部乾式方法で経済的に、か
つ高品質に施工できるようになった。これによシ海洋構
造物などの洋上建造。

あるいは港湾施設などの水中溶接工事全般に広く応用で
き、大きな効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の第１実施例に係る水中溶接トーチを
適用した溶接状態の構成を示す（ａ）図は側面の部分断
面図、同（ｂ）図は（ａ）　［＋の正面図。同（ｃ）図は（ａ）図Ｃ矢視の拡大断面図、第２図は本
実施例に係る水平隅肉溶接に適用の側面の断面図、第３
図は本実施例に係る突合せ隅肉溶接部の（ａ１図は水平
隅肉溶接の斜視図、同（ｂ）図は立向突合せ隅肉溶接部
の斜視図、第４図は本発明の第２実施例に係る水中溶接
トーチの構成中に（ａ）図はガス排気管を配設した溶接
状態の側面を示−妃フ＝丘７１　　　１”ＦＩｌいｎ　
２訃ｌ培丘刀　ｒｒ；二重　Ｍ　ｉ　旧トｔぼ　白傷Ｗ
　＆を組入れた溶接状態の側面を示す断面図、第５図は
本発明の第１．第２実施例に係る水中溶接トーチを適用
した作業状態の概念図、第６図は従来の局部乾式方法を
適用した水中溶接トーチによる溶接状態の説明図、第７
図は従来の水中溶接トーチによる重ね継手溶接部に適用
した斜視図、第８図は第７図同様に水中溶接状態を示す
（ａ）図は重ね継手部に垂直に溶接トーチを設定した溶
接状態の説明図、同（ｂ）図は（ａ）図同様に段差部で
溶接点に添わせる溶接トーチの傾斜設定の説明図である
。ｌ・・・円筒形二重トーチ、２・・・ノズル装着口。３・・・袋ナツト、４・・・パツキン、５・・・溶接用
ノズル、６・・・溶接ワイヤ、７・・・シールドガス、
８・・・粘性流体供給口、９・・・粘性流体、１０・・
・粘性流体吐出口、１１・・・摺動材、１２・１２′・
・・被溶接材、１３・・・溶接ビード、１４・・・セツ
ティング治Ａ、１５・・・レール、１６・・・ダイパー
、１７・・・体位俣桔治具−１訃・・水中用帯行台本、
２３・・・溶接ヒユーム、２４・・・ガス排気管、２５
・・・ガス排気弁。

Claims

【特許請求の範囲】１、一方に開口部を有する箱状体の開口部周縁部を溶接
部材に近接して設置し、同周縁部と溶接部材との間隙に
粘性流体を充填して密封し、しかる後、箱状体内部にシ
ール用ガスを注入して水を排出し、気相域を形成して溶
接部材を溶接することを特徴とする水中溶接方法。２、シール用ガス吹出し孔と溶接ワイヤ送出口を有する
溶接用ノズルの周囲に付設し、一方に開口部を有し、か
つ内部に中空部を形成する二重構造の箱状体であつて、
同箱状体は粘性流体圧送用ホース取付口と、開口部周縁
部に粘性流体排出用小孔またはスリットとを具備してな
ることを特徴とする水中溶接トーチ。