JPS63501488A - ル−トインサ−トおよび溶接方法 - Google Patents

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】 ルートインサートおよび溶接方法 ル乳α光」 本発明は、構造部材、特に、高合金鋼でできた構造部材の間に形成される溶接シ ームのためのルートインサートに関するものである０本発明は、また、ｗ４構造 材、特に、高合金鋼でできた構造部材を相互に溶接する方法に関するものであっ て、この方法では溶接ルートが最初に形成されそして溶接シームの後続層が積層 さることになる。

皮丘＠犬波 知られているように、構造部材を相互に溶接する際に溶接ルートが形成されると きに、考慮しなければならない困難が多くある０合わせて溶接される構造部材の 燃焼又は消失、溶接ルートの崩壊および溶接シームの他方側での溶接ルートのふ くらみ又は突起部を回避するために多くの技術が必要である。

この危険を減らすために、ルート側面に形成される溶接シームの下に置く裏あて 金又は下敷を使用することが提案された。裏あて金の材料が母材の材料と同じな らば、それらは溶接ルートと一緒にいくぶん溶解して、後で裏あて金は除去でき ない。このことはシームの品質および美感を低下せせ、そして、この方法を管に 用いるときには、残留物が管内を送られる媒体にとって流れ障害物となる。さら に、シームの強度がしばしば十分でない。

裏あて金の材料が相互に溶接される構造部材の材ｉ＋と異なるならば、裏あて金 はこれら部材と一諸には溶解しない。この場合には、裏あて金の役割は溶接溶融 金属を支えることおよびルートの崩壊を回避することだけである。しかしながら 、溶接シールを仕上げた後で裏あて金を除去することは本当にむずかしい。この ことが可能でないならば、管でしばしばあるように、あて金が流れ障害物を形成 して、前進媒体中にうず巻を作る。このために、あて金の両側に堆積物が形成さ れて、すでに溶接によって強く応力の生じかつ品質低下した構造部材のこの領域 での腐食作用が強まる。さらに、管清掃器での管クリーニングができないであろ う。

上述した困難は、高合金鋼、オーステナイト鋼、ステンレス鋼又は耐酸鋼を相互 に溶接するときに、より大きな困難となる。これらの場合には、知られているよ うに形成する溶接シームを周囲空気の有害影響から保護することになる。このた めに保護雰囲気がこの種の構造部材の溶接作業中使用され、そしてこの保護雰囲 気は普通アルゴンガスによって作られる。

管の場合には、全溶接作業中管全長にわたって管はアルゴンガスによって排気さ れねばならない。このことは溶接を非常にむずかしくする。なぜならば、排気（ 掃去）を溶接と同時にそして全溶接中一定に制御しなけばならないからである。

保護ガス流の中断が、例えば、ガス容器が空になることによって起こるならば、 排気が、例えば、ガス流の強さが低下することによって不十分となるならば、あ るいは、周囲空気が管内へ入るならば、溶接を中止しなけばならず、管内部を脱 気しそして管内に十分なガス流を作り、すなわち、全ての予備順序をいくたびも 行なわなけばならない。

ステンレス鋼又は耐酸鋼でできた構造部材の材料特性では、部材を相互に仮固定 するためのいわゆるタック溶接が材料組織に有害な変化を与えるという結果にな る。タック溶接部が再び溶接されるときに、クラック又はこぼれがタック溶接部 のスポットに出現し、このようにして溶接シームはこの区域において細心な注意 又は用心で形成される。

上述したような敏感な材料の場合には、材料の燃焼又は消失の危険が高まる。ス テンレス鋼又は耐酸鋼の溶接部を制御された熱入力で形成するには多くの技術が 必要であり、その際には材料は十分に溶解されるが消失は回避されている。さら に、溶接シームの崩壊もまた回避され、そうでないと該シームは少しでも可能な ら直さなけばならない。管の場合には、欠陥のある溶接シームのある部分は切断 除去しなければならず、管の切断端部を規定されたように加工しかつ測定し、こ れらのことは時間のかかる、付随付的でかつ困難な仕事であるだけでなくかなり の材料損失をも招く。

見胛へ１１ 本発明の目的は、上述のような欠点をなくすことでありがつ溶接用ルートインサ ート並びにこのルートインサートの助けをかりて溶接する方法を提供することで あり、この場合で溶接シームの形状をあらかじめ決め、被溶接構造部材への伝熱 が溶接作業中調整され、高合金鋼のための保護雰囲気が構造部材のルート側でも はや必要とされず、そして溶接作業がより簡単かつ容易であり、シームの品質が より良くなる。

本発明に係るルートインサートの改善では、ルートインサートはルート部分およ び該ルート部分につながった溶解ウェブからなりかつ該ウェブの両側にルート面 （ｓｈｏｕ　！ｄｅｒｓ）を有し、該ルート面はルートインサートのすえ付は位 置で合わせて溶接される構造部材のルート側面にある。

本発明の好しい態様において、ルートインサートにはウェブと反対側のルートイ ンサート外側表面上にスラグ形成コーティング層が設けられ、該コーティング層 はルート面によって限定された平坦面まで伸びている。

ルートインサートの相関的寸法では、本発明によると、冷たいコーティング層の 場合で、ルート部分のウェブに対する質量比が少なくとも２：８であり、そして 熱いコーティング層の場合で、ルート部分のウェブに対する質量比が３ニアを越 えないことは好ましい。

好ましい実施態様において、ルートインサートが、構造部材を溶接するのに使用 される溶接電極の材料および／又は構造部材自身の材料と同じ材料で作られる。

本発明にしたがって構造部材を溶接する方法の改善は、溶接ルート形成前にルー トインサート、特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に係るルートイン サートを溶接される構造部材の間の中に置き、その後に溶接ルートが該インサー トのウェブを溶解することによって形成されることにある。

好ましい実施においては、ルートインサートのルート面のひとつが接合溶接され る構造部材のひとつのルート側面上にあり、その後に他方の構造部材が該インサ ートの他方のルート面上にある。

本発明によると、ルートインサートのウェブを溶解しているうちに、溶接シーム の第１充填層がツインシームの形態に同時に形成される。

最後に、ウェブの形状並びにルート部分のウェブに対する質旦比が接合溶接され る構造物の材料、該構造物による熱の散逸、コーティング層の特性および形状さ れる溶接シームの品質に応じて選定されるときに、本発明の好ましい実施となる 。

図面の簡単な説明 添付図面を参照して本発明を好ましい実施態様に基づいて詳細に説明する。

第１図は、本発明での好ましい態様のルートインサートの断面のおかけで本発明 の方法の好ましい実施を説明する図であり、 第２図は、本発明のおかけで形成されたルート溶接部を示す図である。

ましい　、　゛の−８ 図面を参照して、高台金オーステナイト鋼でできた管の実施例でもって本発明を 説明する。第１図から明らかなように、相互に溶接される管１および２の端部が 溶接施工に通常必要とされる形状となるように仕上げられている。管１と管２と の間に、本発明にしたがって、ルートインサート３が設けられており、この場合 には、リング形状である。ルートシーム。

−ト３はルート部分４およびこれにつながったウェブ５からなる。詳しくは後述 するように、ルート面６が溶接前のすえ付は位置での管１および２の表面にある 。ルート面６はウェブ５の両側でルート部分４への結合点にある。このようにし てルートインサート３はさかさにしたずんぐりマツシュルーム形状である。マツ シュルームの柄がウェブ５であり、そしてかさがルート部分４である。そのかさ のふちに、第１図に示すように、管１および２の端部がある。

この実施例において、ウェブ５の両側面が仕上げ管端部の形状に合っている。こ の特定な場合には、ルートインサート３が高台金オーステナイト鋼でできた管１ および２を溶接するのに使用されるので、形成される溶接シームを周囲空気から 保護することになる。本発明によると、このことは、既に知られた解決方法でよ くあるアルゴンガス掃気によってよりもスラグ生成コーティング層７を用意する ことによって解決される。このコーティング層７はウェブ５と反対側のルート部 分４の外面をルート面６によって限定された平坦面まで覆っている。このように して、コーティング層７の端は管１および２のルート側面にあるルート面６の延 長部を形成する。

次に、コーティング層７は管１および２のルート側面にも接触し、そして第１図 に示すようなルートインサート３のすえ付は位置にて周囲空気がルート側から保 護下にある溶接シーム内へ忍び込むことはない、ルートインサート３上のスラグ 生成コーティング層７の材料は溶接を行なう際の溶接電極の材料と同じとするこ とができる。

コーティング層７は、被溶接材料並びに形成される溶接シームの品質にとって必 要とされるときにのみ必要である。もちろん、コーティング層なしのルートイン サート３を用意して使用することもできる。しかしながら、コーティング層７は 、同時に、溶接作業中の溶接シームのための支持体として働き、特に、溶融金属 の崩壊の危険を解消する。したがって、コーティング層７を備えたルートインサ ート３の使用はこのような場合にも適切であり、その際に被溶接材料の故にこの ことは必須でないであろう。

第２図において、本発明にしたがって形成されたルートシーム８を断面で示す、 このルートシーム８は事実上ツインシーム（ｔｗｉｎ　ｓｅａｍ）であり、それ は厳密に言えばシームルート９のみならず第１充填シーム層１０が形成されてい るからである。

本発明方法の好ましい実施を、以下に、本発明のルートインサート３の使用を述 べることによって説明する。

溶接作業開始前に、管１および２の端部を通常の溶接用に適する形状に加工しな ければならない、その後に、リング形状ルートインサート３は、管１のルート側 面上にルートインサート３のルート面６があってかつウェブ５が外方放射状に配 置されるように管１の端部上に置かれる。次に、他方の管２のルート側面がルー トインサート３の他方のルート面６上にあるように管２がルートインサート３に 接して置かれる。

この際中に管２の長手軸が管１の軸と同軸位置に持って来られて管２がこの同軸 方向でルート面６に押し付けられる。これを行なったときに、管１および２のシ ャープな端がルート面６とウェブ５との間で管１，２の全周に沿っである。この ことでも管１および２の中心合せが行なわれる。管１，２の端部間距離が全周に わたって一定であることが保証されており、このことが形成する溶接シームにつ いて注目すべき重要なことである。

管１および２をルートインサート３上に配置した後に、溶接がウェブ５を溶解す ることで開始される。管１および２が相互に向かって押されているならば、管１ および２のルートインサート３上の確実な位置が一定に保たれる０円周のいくつ かのところで管１および２をウェブ５を溶解して相互に仮固定する、いわゆる、 仮付めは必要でないであろう、しかし、反してこの仮固定が行なわれたとしても 、従来のタック溶接にはならであろう。

ウェブ５の溶解中にルートも溶解され、これはコーティング層７によって内側か ら支えられる。ルートインサート３のルート部分４がシームルート９を形成し、 同時に、第１充填シーム層１０用の付加材料がウェブ５によって与えられる。

溶解に必要な熱がウェブ５およびルートに当っている管端部を通して伝わる。熱 量は、管１および２の端部およびルートシーム８をすべて溶かすのにかつコーテ ィング層７がらスグラをルート側面上に形成するのに十分でなければならない。

伝熱はウェブ５および管端部を通して主になされるので、ウェブ５の形状並びに ウェブ５のルート部分４に対する質量比が特に重要である。主要要因は管１およ び２の熱散逸であり、これは２つの管１，２について異なることがある。全ての これら要因に関しては、ウェブ５の形状およびウェブ５のルート部分４に対する 質量比を十分に注意して決めなけばならない。例えば、冷たいコーティング層の 場合に、ウェブ５とルート部分４との質量比は、好ましくは、少なくとも２：８ であるが、必要なときにはルート部分４がウェブ５に対してより小さい、しかし 、熱いコーティング層を使用するならば、この質量比は最大３ニアであり、すな わち、ウェブ５の質量とルート部分４の質量との差はより小さい、それにもかか わらず、ウェブ５には本発明にしたがって形成されて熱調整機能があり、このこ とは必要な伝熱を可能にするが管１および２の材料の燃焼を防ぐ。

溶接中にコーティング層７が溶けてスラグ被覆を形成し、これが形成下のシーム を周囲空気の影響から保護する。したがって、ルート側での保護雰囲気は、最も 感受性ある材料であっても、全く必要がない。

もちろん、本発明に係るルートインサートは管のためのみに使用されるのではな い、任意の形状かつ軌跡での溶接シームは本発明に係るルートインサートの助け で形成でき、ルートインサートは常に溶接シームと同じ形状でなければならない 。

上述したように本発明の方法およびルートインサートでの経験およびテストによ って、導入部にて述べた目的が骨折りなしに達成できることがわかった。さらに 、非常に驚いたことには、ルートシーム８は予想されたよりも美しい、シームル ート９は大部分が被溶接構造部材のルート側面と溶けあっている。溶接シームの 崩壊又は他の変形は認められない、管の場合に、このことは非常に重要であり、 なぜならば、管においてルートシームの仕上げができないがらである。隣接表面 と溶けあったルートは管内の材料流をがなり妨げることにはならなす、このよう にして、この点での準備は従来よりも容易に実現される。

Ｆｉｇ、２ 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示　ど／−６どｌ−一と ＰＣＴ／ＨＵ８６１０００５２ ２、発明の名称 ルートインサートおよび溶接方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 氏名　ベイツィ、チャバ ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号静光虎ノ門ビル　電話５０４ −０７２１５、補正命令の日付 ６、補正の対象 （１）明細書及び請求の範囲の翻訳文 （２）委任状 ７、補正の内容 （１）明細書及び請求の範囲の翻訳文の浄書（内容に変更なし） （２）別紙の通り ８、添付書類の目録 （１）明細書及び請求の範囲の翻訳文　各１通（２）委任状及びその翻訳文　各 １通 国際調査報告

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．構造部材、特に、高合金鋼でできた構造部材間の溶接シームのためのルート インサートにおいて、前記ルートインサート（３）はルート部分（４）および該 ルート部分（４）につながった溶解ウェブ（５）からなりかつ該ウェブ（５）の 両側にルート面（６）を有し、該ルート面は前記インサート（３）のすえ付け位 置で接合溶接される前記構造部材のルート側面にあることを特徴とするルートイ ンサート。
2. ２．前記ルートインサート（４）には前記ウェブ（５）と反対側の該ルートイン サート（４）の外側表面上にスラグ形成コーティング層（７）が設けられ、該コ ーティング層は前記ルート面によって限定された平坦面まで伸びていることを特 徴とする請求の範囲第１項記載のルートインサート。
3. ３．冷たいコーティング層の場合に、前記ルート部分（４）と前記ウェブ（５） との質量比が少なくとも２：８であることを特徴とする請求の範囲第１項又は第 ２項記載のルートインサート。
4. ４．熱いコーティング層の場合に、前記ルート部分（４）と前記ウェブ（５）と の質量比が３：７を越えないことを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載 のルートインサート。
5. ５．前記ルートインサートが、前記構造部材を溶接するのに使用される溶接電極 の材料および／又は該構造部材自身の材料と同じ材料で作られていることを特徴 とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項に記載のルートインサート。
6. ６．溶接ルートを最初に形成し、次に溶接シームの後続層を積層することになる 構造部材、特に、高合金鋼でできた構造部材を相互に溶接する方法において、前 記溶接ルートを形成する前に、ルートインサート、特に、請求の範囲第１項〜第 ５項のいずれか１項に係るルートインサートを、接合溶接される前記構造部材の 間の中に置き、その後に前記溶接ルートが前記インサートのウェブを溶解するこ とによって形成されることを特徴とする溶接方法。
7. ７．前記ルートインサートのルート面のひとつが接合溶接される前記構造部材の ひとつのルート側面上にあり、その後に他方の構造部材が前記ルートインサート の他方のルート面上にあることを特徴とする請求の範囲第６項記載の方法。
8. ８．前記ルートインサートのウェブを溶解しているうちに、溶接シームの第１充 填層がツインシームの形態に同時に形成されることを特徴とする請求の範囲第６ 項又は第７項に記載の方法。
9. ９．前記ウェブの形状並びに前記ルート部分の前記ウェブに対する質量比が、合 わせて溶接される前記構造部材の材料、該構造部材による熱散逸、コーティング 層の特性および形成される溶接シームの品質に応じて選定されることを特徴とす る請求の範囲第６項〜第８項のいずれか１項に記載の方法。