JP7591964B2 - How to butt weld stainless steel plates - Google Patents
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Description
本発明は、ステンレス鋼板の突き合わせ溶接方法に関する。 The present invention relates to a method for butt welding stainless steel plates.
溶加材を用いることなくステンレス鋼板からなる母材同士を突き合わせ溶接すると、溶接線方向の熱収縮が主な原因となって、溶接後の溶接継手において、母材が溶接変形することがある。 When stainless steel plates are butt welded together without using a filler metal, the base material may undergo welding deformation at the welded joint after welding, mainly due to thermal contraction in the direction of the weld line.
母材の溶接変形は、溶接トーチ側から見た場合に、溶接線を谷線としてV字状に変形するいわゆる角変形と、溶接線方向に沿って母材が溶接トーチ側に突出するように湾曲する座屈変形とが合成された溶接変形になる場合がある。このような溶接変形は、板厚が薄いステンレス鋼板が母材である場合に発生しやすい。 When viewed from the welding torch side, welding deformation of the base material can be a combination of so-called angular distortion, in which the weld line forms a V-shape as the valley line, and buckling deformation, in which the base material curves along the weld line so that it protrudes toward the welding torch. This type of welding deformation is likely to occur when the base material is a thin stainless steel plate.
母材の溶接変形を抑制するために、溶接時の母材の拘束位置を、なるべく開先に近い位置に設定することが考えられる。しかし、母材の拘束位置を開先に近づけると、溶接トーチ側から見た場合に、先の角変形とは逆向きに変形する逆角変形と、溶接線方向に沿ってステンレス鋼板が溶接トーチ側とは反対側に突出するように湾曲する座屈変形とが合成された溶接変形が起きることがある。 In order to suppress welding deformation of the base material, it is possible to set the restraint position of the base material during welding as close as possible to the groove. However, when the restraint position of the base material is brought closer to the groove, when viewed from the welding torch side, a welding deformation that combines reverse angular deformation, which deforms in the opposite direction to the previous angular deformation, and buckling deformation, which causes the stainless steel plate to bend along the weld line so that it protrudes to the opposite side from the welding torch side, can occur.
逆角変形と、座屈変形とが合成された溶接変形が起きると、溶接部周辺が複雑な形状になってしまう。また、母材の拘束位置を一定にしたとしても、母材の機械的特性や板厚の変化により、上述のように変形の方向が変わってしまう場合がある。一対の母材をそれぞれ拘束する拘束具の間隔を大きく取ることで変形の方向を一定にすることは可能だが、拘束具の間隔を広げすぎると溶接変形の変形量そのものが大きくなってしまう。 When welding deformation occurs that is a combination of reverse angular distortion and buckling distortion, the area around the weld ends up with a complex shape. Even if the restraining position of the base material is kept constant, the direction of deformation may change as described above due to changes in the mechanical properties and plate thickness of the base material. It is possible to keep the direction of deformation constant by increasing the distance between the restraining devices that restrain each of a pair of base materials, but widening the distance between the restraining devices too much will increase the amount of welding deformation itself.
このような溶接変形の問題は、フェライト系ステンレス鋼板よりも耐力及びヤング率が比較的低いオーステナイト系ステンレス鋼板において起きやすい。また、オーステナイト系ステンレス鋼板に比べて比較的高強度なフェライト・オーステナイト二相鋼板は、溶接速度が低い場合に、溶接変形の問題が起きやすい。 Such welding distortion problems are more likely to occur with austenitic stainless steel sheets, which have relatively lower yield strength and Young's modulus than ferritic stainless steel sheets. In addition, ferritic-austenitic dual-phase steel sheets, which have relatively higher strength than austenitic stainless steel sheets, are more likely to have welding distortion problems when the welding speed is low.
溶接後の溶接継手に矯正を行うことによって、溶接変形が矯正された溶接継手を得ることは可能である。しかし、上記のように、溶接継手において、溶接部周辺が複雑な形状になったり、母材の変形の方向が継手毎に変化したり、変形量が大きくなりすぎたりすると、溶接後の矯正工程において、継手の変形状態に合わせて矯正条件を個別に調整する必要が生じ、矯正工程が煩雑になる問題がある。矯正工程の煩雑化を防止するには、製造した複数の溶接継手において溶接変形の変形方向を一定にさせ、更には変形量自体を小さくさせることが求められる。 It is possible to obtain a welded joint with corrected welding distortion by performing correction on the welded joint after welding. However, as mentioned above, if the welded joint has a complex shape around the weld, if the direction of deformation of the base material changes for each joint, or if the amount of deformation is too large, it becomes necessary to individually adjust the correction conditions in the post-weld correction process according to the deformation state of the joint, which creates a problem of complicating the correction process. To prevent the correction process from becoming complicated, it is necessary to make the direction of welding deformation consistent for multiple welded joints manufactured, and further to reduce the amount of deformation itself.
特許文献1には、異なる板材同士を付き合わせ溶接するために、各板材を載置するステージと、各板材の上面にそれぞれ接触される第1冷却体及び第2冷却体と、各冷却体を押圧する第1押圧部及び第2押圧部と、溶接トーチとを用いる溶接機が記載されている。また、特許文献2には、鋼板を裏当金上で突合せて溶接する際に溶接熱によって発生する変形を防止するために、鋼板の開先部を跨ぐように設ける門形部材と、この門形部材を挿通し鋼板に固着した引き上げ板と、この引き上げ板のほぼ中央部に挿通するテーパーピンとで形成した変形抑制部材を用いた、溶接による角変形を防止する変形抑制方法が記載されている。
しかし、これら特許文献1、2に記載された技術によっても、ステンレス鋼板の突き合わせ溶接の際に発生する溶接変形を一定にすることは困難である。
However, even with the techniques described in
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、溶接継手を量産する場合に、各溶接継手における溶接変形が一定の向きになり、変形量自体を小さくすることが可能な、ステンレス鋼板の突き合わせ溶接方法を提供することを課題とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a method for butt welding stainless steel plates that, when mass-producing welded joints, ensures that the welding deformation in each welded joint is in a consistent direction, making it possible to reduce the amount of deformation itself.
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用する。
[1] 板厚が3mm以下である2つのステンレス鋼板を、それぞれの端部同士が向き合うように配置するとともに、一対の第1拘束具及び一対の第2拘束具によって前記2つのステンレス鋼板をそれぞれ板厚方向から挟んで拘束する準備工程と、
向き合わされた前記ステンレス鋼板の前記端部に対して溶加材を用いることなく突き合わせ溶接を行う溶接工程と、を備え、
前記準備工程では、溶接により形成される溶接部の予測幅をw(mm)とし、前記ステンレス鋼板の板厚をt(mm)とした場合に、前記第1拘束具の端部と前記第2拘束具の端部との間隔を、{w+(40-10t)}mm以上、2×{w+(40-10t)}mm以下の範囲にするとともに、
前記第1拘束具に拘束される前記ステンレス鋼板の端部と前記第1拘束具の端部との間、及び、前記第2拘束具に拘束される前記ステンレス鋼板の端部と前記第2拘束具の端部との間、を前記第1拘束具の端部と前記第2拘束具の端部との間隔の2分の1を基準として±5%の範囲内に揃える、ステンレス鋼板の突き合わせ溶接方法。
[2] 前記ステンレス鋼板は、オーステナイト系ステンレス鋼板またはフェライト・オーステナイト二相ステンレス鋼板である、[1]に記載のステンレス鋼板の突き合わせ溶接方法。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration.
[1] A preparation step of arranging two stainless steel plates having a thickness of 3 mm or less so that their ends face each other, and clamping and restraining the two stainless steel plates from the thickness direction with a pair of first restraining devices and a pair of second restraining devices;
and a welding process for butt-welding the ends of the opposed stainless steel plates without using a filler metal,
In the preparation step, when a predicted width of a weld portion formed by welding is w (mm) and a plate thickness of the stainless steel plate is t (mm), a distance between an end of the first restraint device and an end of the second restraint device is set in a range of {w+(40-10t)} mm or more and 2×{w+(40-10t)} mm or less ;
A method for butt welding stainless steel plates, wherein the distance between the end of the stainless steel plate restrained by the first restraint device and the end of the first restraint device, and the distance between the end of the stainless steel plate restrained by the second restraint device and the end of the second restraint device are aligned to within a range of ±5% based on half the distance between the end of the first restraint device and the end of the second restraint device .
[ 2 ] The method for butt welding stainless steel sheets according to [1] , wherein the stainless steel sheets are austenitic stainless steel sheets or ferritic-austenitic duplex stainless steel sheets.
本発明のステンレス鋼板の突き合わせ溶接方法によれば、ステンレス鋼板の端部と、第1拘束具及び第2拘束具のそれぞれの端部との間を、第1拘束具の端部と第2拘束具の端部との間隔の2分の1を基準として±5%の範囲内に揃えるとともに、第1拘束具の端部と第2拘束具の端部との間隔を、{w+(40-10t)}mm以上とすることにより、溶接工程時に、拘束されていない部分が溶接トーチとは反対側に変形する余地が生まれ、溶接継手において、溶接トーチ側から見て溶接線を谷線とするV字状の角変形を確実に生じさせることができる。また、このような角変形が生じたことによって、断面中立軸が溶接トーチ側に移動することになり、溶接トーチ側に突出する座屈変形を生じさせることができる。これにより、溶接後の溶接継手における溶接変形の向きを溶接継手毎に一定の向きとし、更に、変形量自体を小さくすることができる。 According to the method for butt welding stainless steel plates of the present invention, the distance between the end of the stainless steel plate and each of the ends of the first and second restraining devices is adjusted to within a range of ±5% based on half the distance between the end of the first restraining device and the end of the second restraining device, and the distance between the end of the first restraining device and the end of the second restraining device is set to be equal to or greater than {w+(40-10t)} mm. This allows the unrestrained portion to deform toward the opposite side of the welding torch during the welding process, and ensures that a V-shaped angular deformation with the weld line as the valley line as viewed from the welding torch side is generated in the welded joint. In addition, the occurrence of such angular deformation causes the cross-sectional neutral axis to move toward the welding torch side, and buckling deformation that protrudes toward the welding torch side can be generated. This allows the direction of welding deformation in the welded joint after welding to be consistent for each welded joint, and further reduces the amount of deformation itself.
よって、本発明によれば、溶接継手を量産する場合に、各溶接継手における溶接変形が一定の向きになり、変形量自体を小さくすることができる。そして、溶接後の矯正工程では、溶接継手毎に矯正条件を変更することなく矯正を行えるようになる。 Therefore, according to the present invention, when mass-producing welded joints, the welding deformation in each welded joint is in a uniform direction, and the amount of deformation itself can be reduced. Furthermore, in the correction process after welding, correction can be performed without changing the correction conditions for each welded joint.
本発明の実施形態であるステンレス鋼板の突き合わせ溶接方法について図面を参照して説明する。 The method for butt welding stainless steel plates, which is an embodiment of the present invention, will be described with reference to the drawings.
本実施形態の溶接方法の溶接対象は、ステンレス鋼板である。中でも特に、オーステナイト系ステンレス鋼板またはフェライト・オーステナイト二相ステンレス鋼板を用いて本実施形態の溶接方法によって溶接継手を量産する場合に、各溶接継手における溶接変形が一定の向きになり、変形量自体を小さくすることができる。なお、本実施形態のステンレス鋼板の溶接方法は、オーステナイト系ステンレス鋼板またはフェライト・オーステナイト二相ステンレス鋼板に限定するものではなく、フェライト系ステンレス鋼板など他のステンレス鋼板にも好適に適用できる。 The welding target of the welding method of this embodiment is stainless steel plate. In particular, when austenitic stainless steel plate or ferritic-austenitic duplex stainless steel plate is used to mass-produce welded joints by the welding method of this embodiment, the welding deformation in each welded joint will be in a uniform direction, and the amount of deformation itself can be reduced. Note that the welding method of stainless steel plate of this embodiment is not limited to austenitic stainless steel plate or ferritic-austenitic duplex stainless steel plate, but can also be suitably applied to other stainless steel plates such as ferritic stainless steel plate.
また、溶接対象のステンレス鋼板は、板厚が3mm以下の薄鋼板を対象とする。板厚が小さい鋼板は、溶接変形が発生しやすいことから、特に本実施形態の溶接方法の溶接対象として好適に用いることができる。より好ましくは1~3mmの板厚とし、更には1~2mmの板厚としてもよい。板厚を1mm以上にすることで、溶接時の溶接部における板厚方向温度勾配が小さくなりすぎず、座屈変形が複雑にならない。また、板厚を3mm以下にすることで、溶接時の溶け込み深さが十分になり、溶加材を用いることなく溶接が可能になる。
The stainless steel plate to be welded is a thin steel plate with a thickness of 3 mm or less. Thin steel plates are prone to welding deformation, and are therefore particularly suitable for use as the welding object of the welding method of this embodiment. More preferably, the plate thickness is 1 to 3 mm, and may be 1 to 2 mm. By making the
溶接対象のステンレス鋼板の端面には開先部が設けられていてもよい。開先部が突き合わされて構成される開先の形状は、I形開先がよい。また、開先加工を行わず、ステンレス鋼板の端面のままとしてもよい。I形開先の場合のルート間隔は0mmとする。 A groove may be provided on the end face of the stainless steel plate to be welded. The shape of the groove formed by butting the grooves together is preferably an I-groove. Alternatively, no groove preparation may be performed and the end face of the stainless steel plate may be left as is. In the case of an I-groove, the root spacing is 0 mm.
本実施形態のステンレス鋼板の溶接方法は、準備工程と、溶接工程とを備えている。以下、各工程について説明する。 The method for welding stainless steel sheets in this embodiment includes a preparation process and a welding process. Each process is described below.
(準備工程)
図1及び図4に示すように、準備工程では、2つのステンレス鋼板1、2を、それぞれの端部1a、2a同士が向き合うように配置してから、それぞれのステンレス鋼板1、2を拘束する。なお、上述のように、各端部1a、2aには開先部を設けてもよい。
(Preparation process)
1 and 4, in the preparation step, two
各ステンレス鋼板1、2を拘束するため、本実施形態では、第1拘束具3及び第2拘束具4を用いる。第1拘束具3は、2つのブロック状の拘束体3a、3bが一対になって構成されており、一方のステンレス鋼板1をその板厚方向から挟んで拘束する。第2拘束具4は、第1拘束具3と同様に、2つのブロック状の拘束体4a、4bが一対になって構成されており、他方のステンレス鋼板2をその板厚方向から挟んで拘束する。
In this embodiment, a
第1拘束具3及び第2拘束具4は、図4の平面模式図に示すように、ステンレス鋼板1、2のそれぞれの端部1a、2aの長手方向に沿って延在させる。また、第1拘束具3及び第2拘束具4の鋼板端部側の各端部3c、4cと鋼板の端部1a、2aとが平行になるように、各ステンレス鋼板1、2に対して第1拘束具3及び第2拘束具4を配置させる。
As shown in the schematic plan view of FIG. 4, the
第1拘束具3及び第2拘束具4の長さD1、D2は、図4に示すように、端部1a、2aの長さよりも長くするか、または、端部1a、2aの長さと同じにする。第1拘束具3及び第2拘束具4の長さD1、D2が端部1a、2aの長さよりも短いと、ステンレス鋼板1、2が拘束されない領域が生じてしまい、予定されていない溶接変形が起きてしまうので好ましくない。
The lengths D1, D2 of the
また、第1拘束具3及び第2拘束具4の幅h1、h2は、ステンレス鋼板1、2をそれぞれ確実に拘束可能な幅を有していればよく、特に制限はない。
The widths h1 and h2 of the
各ステンレス鋼板1、2はそれぞれ、各ステンレス鋼板1、2の端部1a、2aから離れた位置において第1拘束具3及び第2拘束具4によって拘束される。図4に示すように、第1拘束具3に拘束される一方のステンレス鋼板1の端部1aの先端と第1拘束具3の端部3cとの間隔L1、及び、第2拘束具4に拘束される他方のステンレス鋼板2の端部2aの先端と第2拘束具4の端部4cとの間隔L2は、第1拘束具3の端部3cと第2拘束具4の端部4cとの間隔(L1+L2)の2分の1を基準とし、この基準の±5%の範囲内に揃える。間隔L1、L2がこの範囲から外れると、溶接後の溶接変形を予定された変形状態に制御することが困難になる。
Each of the
また、準備工程では、次工程である溶接工程において形成される溶接部の予測幅をw(mm)とし、ステンレス鋼板の板厚をt(mm)とした場合に、第1拘束具3の鋼板端部側の端部3cと第2拘束具4の鋼板端部側の端部4cとの間隔Mを、{w+(40-10t)}mm以上とする。間隔Mの上限は、2×{w+(40-10t)}mm以下としてもよい。より好ましくは、第1拘束具3の端部3cと第2拘束具4の端部4cとの間隔Mを、{w+(40-10t)}mm以上とする。また、間隔Mは、1.1×{w+(40-10t)}mm以下としてもよい。最も好ましくは間隔Mを{w+(40-10t)}mmとする。
In the preparation process, the distance M between the
母材となるステンレス鋼板1、2の板厚tが小さくなるほど、溶接入熱を受けた溶接部の板厚方向の温度分布の勾配が小さくなって角変形が起きにくくなる。よって、第1拘束具3の端部3cと第2拘束具4の端部4cとの間隔Mを大きくすることで、予定されていない溶接変形を抑制可能になる。一方、第1拘束具3の端部3cと第2拘束具4の端部4cとの間隔Mを広げすぎると、端部1a、2aにおける第1、第2拘束具3、4による拘束力が弱くなり、変形量が大きくなってしまう。また、第1拘束具3の端部3cと第2拘束具4の端部4cとの間隔Mは、少なくとも溶接部の幅w以上とする必要がある。以上の知見に基づき、本発明者が実験を行った結果、上記の範囲を見出すに至った。
The smaller the plate thickness t of the
第1拘束具3の鋼板端部側の端部3cと第2拘束具4の鋼板端部側の端部4cとの間隔が{w+(40-10t)}mm未満になると、溶接トーチ側から見た場合に、溶接線が山折りになる角変形(逆向きの角変形(図5(b)参照。))が起こる場合があり、また、溶接線方向に沿ってステンレス鋼板1、2が溶接トーチ側とは反対側に突出するように湾曲する座屈変形が起こる場合もある。このような予定されていない変形が合成することで、溶接線の近傍ではより複雑な変形が起きてしまい、溶接後の矯正が難しくなってしまう。
If the distance between the
第1拘束具3の鋼板端部側の端部3cと第2拘束具4の鋼板端部側の端部4cとの間隔Mが2×{w+(40-10t)}mmを超えると、第1拘束具3及び第2拘束具4と鋼板の端部1a、2aとの間隔が広がり、これにより端部1a、2aに対する拘束力が弱くなり、溶接変形の変形量が大きくなってしまう。
If the distance M between the
溶接部の予測幅w(mm)は、溶接工程によって形成される溶接部の溶接トーチ側の面における溶接金属の幅の予測値である。この予測幅wは、予備試験を行うことにより決定する。予備試験では、溶接工程における溶接条件と同じ溶接条件とし、材質、板厚及び端部形状を溶接対象のステンレス鋼板と同じにしたステンレス鋼板を用いて溶接を行う。予備試験において形成された溶接部の幅を予測幅wとする。 The predicted width w (mm) of the weld is the predicted value of the width of the weld metal on the welding torch side of the weld formed by the welding process. This predicted width w is determined by conducting a preliminary test. In the preliminary test, welding conditions are the same as those in the welding process, and welding is performed using a stainless steel plate that has the same material, plate thickness, and end shape as the stainless steel plate to be welded. The width of the weld formed in the preliminary test is the predicted width w.
(溶接工程)
次に図2に示すように、溶接工程では、向き合わされた端部1a、2aに対して溶接トーチ10を対向させ、溶加材を用いることなく突き合わせ溶接を行う。溶接方法はレーザー溶接または非消耗電極式ガスシールドアーク溶接とし、好ましくはTIG溶接とする。溶接施工としては片側溶接とする。その他の溶接条件は特に限定しない。
(Welding process)
Next, as shown in Fig. 2, in the welding process, a
本実施形態では、裏当ては行わなくてもよい。裏当てを行うと、端部1a、2aの周辺が必要以上に強く拘束されてしまい、溶接後の溶接部の熱収縮によって座屈変形が大きくなる場合がある。
In this embodiment, backing is not required. If backing is performed, the periphery of the
図3には、溶接終了後の状態を示す。溶接を行うことにより溶接部20が形成される。これにより、ステンレス鋼板1、2が溶接部によって接合されてなる溶接継手30が得られる。なお、間隔Mを決定する際に利用する溶接部20の予測幅wは、前述したように、予備試験によって得られた溶接継手の溶接部の幅に基づいて決定される。参考として、図3には、予備試験において測定する溶接部の幅の測定範囲を符号wとともに寸法線で示している。
Figure 3 shows the state after welding is completed. The
本実施形態の溶接方法によって得られる溶接継手30は、第1、第2拘束部3、4による拘束を解除することにより、溶接施工時の溶接トーチ側から見た場合に、溶接線を谷線としてV字状に変形するいわゆる角変形と、溶接線方向に沿って母材が溶接トーチ側に突出するように湾曲する座屈変形とが合成された溶接変形が起こる。この溶接変形は、予定された変形である。そして、本実施形態の溶接方法によって溶接継手30を量産した場合であっても、角変形及び座屈変形の向きが溶接継手毎に変化することはない。更に、それぞれの溶接継手30における変形量も小さくなる。これにより、溶接後に矯正工程を行う際に、溶接継手30の変形状態に合わせて溶接継手30毎に矯正条件を調整する必要がない。
When the weld joint 30 obtained by the welding method of this embodiment is released from the constraint by the first and
以上説明したように、本実施形態のステンレス鋼板の突き合わせ溶接方法によれば、ステンレス鋼板1,2の端部1a、2aと、第1拘束具3及び第2拘束具4のそれぞれの端部3c、4cとの間を、第1拘束具3の端部3cと第2拘束具4の端部4cとの間隔の2分の1を基準として±5%の範囲内に揃えるとともに、第1拘束具3の端部3cと第2拘束具4の端部4cとの間隔Mを、{w+(40-10t)}mm以上とすることにより、溶接工程時に、拘束されていない部分が溶接トーチ10とは反対側に変形する余地が生まれ、これにより、溶接継手30において、溶接トーチ10側から見て溶接線を谷線とするV字状の角変形を確実に生じさせることができる。また、このような角変形が生じたことによって、断面中立軸が溶接トーチ10側に移動することになり、溶接線に沿って溶接トーチ10側に突出する座屈変形を生じさせることができる。これにより、本実施形態では、溶接継手30を量産する場合に、溶接後の溶接継手30における溶接変形の向きを溶接継手30毎に一定の向きとし、更に、変形量自体を小さくすることができる。そして、溶接後の矯正工程では、溶接継手30毎に矯正条件を調整することなく矯正を行えるようになる。
As described above, according to the method for butt welding stainless steel plates of this embodiment, the distance between the
長さ200mm、幅75mm及び板厚1.5mmのステンレス鋼板を2枚(鋼種:SUS316L)と、長さ200mm、幅75mm及び板厚2.0mmのステンレス鋼板を2枚(鋼種:SUS316L)と、長さ200mm、幅75mm及び板厚2.0mmのステンレス鋼板を2枚(鋼種:NSSC2351、日鉄ステンレス株式会社製)と、長さ200mm、幅75mm及び板厚2.0mmのステンレス鋼板を2枚(鋼種:NSSC2120、日鉄ステンレス株式会社製)と、を用意した。なお、SUS316Lはオーステナイト系ステンレス鋼板であり、NSSC2351及びNSSC2120はフェライト・オーステナイト二相ステンレス鋼板である。 Two stainless steel plates with a length of 200 mm, a width of 75 mm and a thickness of 1.5 mm (steel type: SUS316L), two stainless steel plates with a length of 200 mm, a width of 75 mm and a thickness of 2.0 mm (steel type: SUS316L), two stainless steel plates with a length of 200 mm, a width of 75 mm and a thickness of 2.0 mm (steel type: NSSC2351, manufactured by Nippon Steel Stainless Steel Corporation), and two stainless steel plates with a length of 200 mm, a width of 75 mm and a thickness of 2.0 mm (steel type: NSSC2120, manufactured by Nippon Steel Stainless Steel Corporation) were prepared. SUS316L is an austenitic stainless steel plate, and NSSC2351 and NSSC2120 are ferritic-austenitic duplex stainless steel plates.
次に、準備工程として、2つのステンレス鋼板を、長さ方向に平行な端面(長さ200mmの端部)同士が向き合うように配置してから、それぞれのステンレス鋼板を拘束した。また、溶接対象の2つのステンレス鋼板を配置する際は、それぞれ水平になるように配置した。 Next, as a preparation step, the two stainless steel plates were arranged so that their end faces (200 mm long ends) parallel to the longitudinal direction faced each other, and then each stainless steel plate was restrained. In addition, when arranging the two stainless steel plates to be welded, they were arranged so that they were horizontal.
各ステンレス鋼板を拘束するために、図1及び図4に示すような第1拘束具及び第2拘束具を用いた。第1拘束具及び第2拘束具は、図4の平面模式図に示すように、ステンレス鋼板の長さ方向に平行な端部の長手方向に沿って延在させた。また、第1拘束具及び第2拘束具の鋼板端部側の各端部と鋼板端部とが平行になるように、各ステンレス鋼板に対して第1拘束具及び第2拘束具を配置させた。 To restrain each stainless steel plate, a first restraining device and a second restraining device as shown in Figures 1 and 4 were used. As shown in the schematic plan view of Figure 4, the first restraining device and the second restraining device were extended along the longitudinal direction of the end of the stainless steel plate parallel to the longitudinal direction. In addition, the first restraining device and the second restraining device were placed on each stainless steel plate so that the ends of the first restraining device and the second restraining device on the steel plate end side were parallel to the steel plate end.
第1拘束具に拘束される一方のステンレス鋼板の端部と前記第1拘束具の端部との間隔L1、及び、第2拘束具に拘束される他方のステンレス鋼板の端部と第2拘束具の端部との間隔L2は、同じ長さとした。また、第1拘束具の鋼板端部側の端部と第2拘束具の鋼板端部側の端部との間隔は、表1に示す通りとした。 The distance L1 between the end of one stainless steel plate restrained by the first restraining device and the end of the first restraining device, and the distance L2 between the end of the other stainless steel plate restrained by the second restraining device and the end of the second restraining device, were the same length. In addition, the distance between the end of the first restraining device on the steel plate end side and the end of the second restraining device on the steel plate end side was as shown in Table 1.
次に、向き合わされた端部に対して溶加材を用いることなく突き合わせ溶接を行った。溶接方法はTIG溶接とし、溶接速度および溶接入熱量は表1に記載の通りとした。溶接施工としては片側溶接とした。このようにして、溶接継手を製造した。溶接継手は、条件No.ごとに3個ずつ製造した。 Next, the opposed ends were butt-welded without using a filler metal. The welding method was TIG welding, and the welding speed and welding heat input were as shown in Table 1. One-sided welding was used for the welding procedure. In this manner, welded joints were produced. Three welded joints were produced for each condition number.
なお、裏当ては行わなかった。 No backing was performed.
得られた溶接継手について、角変形の向きを確認した。条件毎に3個ずつ製造した溶接継手のうち、全ての溶接継手が、溶接施工時の溶接トーチ側から見た場合に溶接線を谷線としてV字状に変形した場合を「○」とした。一方、一部または全部の溶接継手が、溶接施工時の溶接トーチ側から見た場合に溶接線が山線になるように逆向きに変形した場合を「×」とした。結果を表1に示す。また、「○」の場合の変形の例を図5(a)に示し、「×」の場合の変形の例を図5(b)に示す。 The direction of angular distortion was checked for the welded joints obtained. Three welded joints were produced for each condition, and all welded joints were marked as "○" if they were deformed into a V-shape with the weld line as a valley line when viewed from the welding torch side during welding. On the other hand, some or all of the welded joints were marked as "×" if they were deformed in the opposite direction so that the weld line became a crest line when viewed from the welding torch side during welding. The results are shown in Table 1. An example of deformation in the case of "○" is shown in Figure 5(a), and an example of deformation in the case of "×" is shown in Figure 5(b).
また、得られた溶接継手のうち、角変形の向きの評価が「○」だった溶接継手について、溶接後の変形量を評価した。変形量の評価は、溶接継手の長手方向と直交する板厚方向の断面において、溶接部を中心とする変形角度θを計測することで評価した。図6に変形角度θを示す。変形角度θは、溶接継手を水平面M上に置いた場合の、水平面Mに対する片側のステンレス鋼板の傾斜角度とした。変形角度θが0~2°以下である場合を、変形量が少ないとして「○」とし、変形角度θが2°を超える場合を変形量が大きいとして「×」とした。結果を表1に示す。 In addition, the amount of deformation after welding was evaluated for those welded joints for which the direction of angular distortion was evaluated as "○". The amount of deformation was evaluated by measuring the deformation angle θ centered on the weld in a cross section in the plate thickness direction perpendicular to the longitudinal direction of the welded joint. Figure 6 shows the deformation angle θ. The deformation angle θ was defined as the inclination angle of the stainless steel plate on one side relative to the horizontal plane M when the welded joint was placed on the horizontal plane M. When the deformation angle θ was 0 to 2° or less, the amount of deformation was small and was evaluated as "○", and when the deformation angle θ was more than 2°, the amount of deformation was large and was evaluated as "×". The results are shown in Table 1.
表1に示すように、拘束具の間隔が本発明を満足する条件で製造された溶接継手は、3つのうち全ての溶接継手が、図5(a)に示すように、溶接施工時の溶接トーチ側から見た場合に溶接線を谷線としてV字状に変形した。このように、製造条件が本発明を満足する溶接継手は、溶接後の溶接継手における溶接変形の向きを溶接継手毎に一定の向きとなり、また、横曲がりの変形角度θを0~2°の範囲とすることができた。 As shown in Table 1, all three welded joints manufactured under conditions where the spacing of the restraining devices satisfied the present invention were deformed into a V-shape with the weld line as the valley line when viewed from the welding torch side during welding, as shown in Figure 5(a). In this way, welded joints whose manufacturing conditions satisfied the present invention had a consistent direction of welding deformation in the welded joint after welding, and the deformation angle θ of the lateral bending could be kept in the range of 0 to 2°.
一方、表1に示すように、拘束具の間隔が本発明を満足しない条件で製造された溶接継手は、3つのうちの一部の溶接継手が、図5(b)に示すように、溶接施工時の溶接トーチ側から見た場合に溶接線を山線となるように変形した。このため、溶接変形の向きが溶接継手毎に異なる向きとなった。 On the other hand, as shown in Table 1, in the welded joints manufactured under conditions where the spacing of the restraining devices did not satisfy the requirements of the present invention, some of the three welded joints were deformed so that the weld line became a crest line when viewed from the welding torch side during welding, as shown in Figure 5 (b). As a result, the direction of the welding deformation was different for each welded joint.
このため、溶接継手の変形を矯正するための矯正条件は、発明例の場合にはどの溶接継手であっても一定の矯正条件で矯正できたが、比較例の場合には溶接継手毎に矯正条件を調整する必要が生じてしまい、溶接継手の生産性が低下した。 As a result, while the correction conditions for correcting the deformation of the welded joint were consistent for all welded joints in the examples of the invention, the correction conditions had to be adjusted for each welded joint in the comparative examples, which reduced the productivity of the welded joints.
1…一方のステンレス鋼板(ステンレス鋼板)、2…他方のステンレス鋼板(ステンレス鋼板)、1a、2a…端部、3…第1拘束具、4…第2拘束具、3c…第1拘束具の端部、4c…第2拘束具の端部、10…溶接トーチ、30…溶接継手、M…間隔。 1...one stainless steel plate (stainless steel plate), 2...other stainless steel plate (stainless steel plate), 1a, 2a...end, 3...first restraint, 4...second restraint, 3c...end of first restraint, 4c...end of second restraint, 10...welding torch, 30...welding joint, M...spacing.
Claims (2)
向き合わされた前記ステンレス鋼板の前記端部に対して溶加材を用いることなく突き合わせ溶接を行う溶接工程と、を備え、
前記準備工程では、溶接により形成される溶接部の予測幅をw(mm)とし、前記ステンレス鋼板の板厚をt(mm)とした場合に、前記第1拘束具の端部と前記第2拘束具の端部との間隔を、{w+(40-10t)}mm以上、2×{w+(40-10t)}mm以下の範囲とするとともに、
前記第1拘束具に拘束される前記ステンレス鋼板の端部と前記第1拘束具の端部との間、及び、前記第2拘束具に拘束される前記ステンレス鋼板の端部と前記第2拘束具の端部との間、を前記第1拘束具の端部と前記第2拘束具の端部との間隔の2分の1を基準として±5%の範囲内に揃える、ステンレス鋼板の突き合わせ溶接方法。 A preparation step of arranging two stainless steel plates each having a thickness of 3 mm or less so that their ends face each other, and clamping and restraining the two stainless steel plates from the thickness direction using a pair of first restraining devices and a pair of second restraining devices;
and a welding process for butt-welding the ends of the opposed stainless steel plates without using a filler metal,
In the preparation step, when a predicted width of a weld portion formed by welding is w (mm) and a plate thickness of the stainless steel plate is t (mm), a distance between an end of the first restraint device and an end of the second restraint device is set in a range of {w+(40-10t)} mm or more and 2×{w+(40-10t)} mm or less ;
A method for butt welding stainless steel plates, wherein the distance between the end of the stainless steel plate restrained by the first restraint device and the end of the first restraint device, and the distance between the end of the stainless steel plate restrained by the second restraint device and the end of the second restraint device are aligned to within a range of ±5% based on half the distance between the end of the first restraint device and the end of the second restraint device.
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