JP7845210B2 - Clad steel welding method - Google Patents
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Description
特許法第30条第2項適用 集 会 名:北陸自動車道 手取川橋の更新事業に関する検討会(第5回) 開催場所 :Web会議(中日本高速道路株式会社が主催。) 開催日:2022年2月2日Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Law Meeting Name: Study Group on the Renewal Project of the Tedorigawa Bridge on the Hokuriku Expressway (5th Meeting) Venue: Web Conference (Hosted by Central Nippon Expressway Co., Ltd.) Date: February 2, 2022
本発明は、クラッド鋼溶接方法に関し、詳細には、母材溶接後に耐食性金属である溶接材料の希釈が生じることを抑制したクラッド鋼溶接方法に関する。 This invention relates to a clad steel welding method, and more particularly to a clad steel welding method that suppresses the dilution of the welding material, which is a corrosion-resistant metal, after base metal welding.
クラッド鋼は、母材(炭素鋼または低合金鋼)の表面に、耐食性等の機能に優れた合せ材(ステンレス鋼など)を冶金的に接合した複合鋼材であり、構造部材として必要な強度をもつと同時に、耐食性などの機能も兼ね備え、かつ、母材部分まで合せ材と同一の材質で製造した場合と比較して安価である、という優れた特長をもっており、腐食環境等に配置される構造物や部材等に数多く用いられている。 Clad steel is a composite steel material in which a cladding material (such as stainless steel) with excellent corrosion resistance and other functional properties is metallurgically bonded to the surface of a base material (carbon steel or low-alloy steel). It possesses the necessary strength for structural members, while also having excellent corrosion resistance and other functional properties. Furthermore, it is less expensive than steel manufactured using the same material for both the base and cladding components. These are its superior characteristics, and it is widely used in structures and components placed in corrosive environments.
しかしながら、クラッド鋼は複合鋼材であるため、溶接を行う際には、炭素鋼同士を溶接する場合と比べて工夫を要する。従来のクラッド鋼の溶接方法では、母材側から下向き溶接で溶接するが、初層は溶融不良、ブローホール、スラグ巻き込みなどの溶接欠陥が発生しやすいため、母材溶接後に反転させてガウジングやグラインダーで裏はつりをして溶接欠陥を除去し、TIG(Tungsten Inert Gas)溶接やフラックスコアードワイヤを用いたアーク溶接で合せ材側から下向き溶接で溶接していた。 However, because clad steel is a composite material, welding it requires different techniques compared to welding carbon steel to carbon steel. Conventional clad steel welding methods involve downward welding from the base metal side. However, the first layer is prone to welding defects such as incomplete melting, blowholes, and slag inclusion. Therefore, after welding the base metal, the piece is reversed and the back is gouged or ground to remove the welding defects. Then, TIG (Tungsten Inert Gas) welding or arc welding using flux-cored wire is performed downward from the clad material side.
これに対して、特許文献1において、クラッド鋼の溶接に関し、母材溶接後に裏ビードのはつり作業を行うことなく、パイプの内側から全姿勢での溶接を行うことができ、かつ、非耐食鋼側において非耐食鋼の強度と同等以上となる溶接材料による溶接を可能にして、クラッド鋼管の耐食性と高強度とを両立できるとするクラッド鋼の突合せ溶接方法が提案されている。 In contrast, Patent Document 1 proposes a butt welding method for clad steel that allows welding from the inside of the pipe in all positions without having to chip away the back bead after base metal welding, and enables welding with a welding material that has a strength equal to or greater than that of the non-corrosion-resistant steel on the non-corrosion-resistant steel side, thereby achieving both corrosion resistance and high strength in the clad steel pipe.
特許文献1に記載の技術では、突き合わせ溶接を行うクラッド鋼100の端部を、図11に示されるような形状の開先120(母材側開先122の形状は特に限定されない。)に加工した後、非耐食鋼(母材102)側の母材側開先122に初層溶接を行い、図12に示されるような所定の形状(Hbx/Wbx<1、ここで、Hbx:裏ビード高さ[mm]、Wbx:裏ビード幅[mm])の裏ビード132を高耐食材(合せ材104)側の合せ材側開先124内に形成させた後、耐食性が当該クラッド鋼100の高耐食材(合せ材104)と同等以上の溶接材料を用い、前記裏ビード132のはつり作業を行うことなく、高耐食材(合せ材104)側の合せ材側開先124を溶接する。 In the technology described in Patent Document 1, the end of the clad steel 100 to be butt-welded is processed into a groove 120 of the shape shown in Figure 11 (the shape of the base material side groove 122 is not particularly limited), and then a first layer welding is performed on the base material side groove 122 on the non-corrosion-resistant steel (base material 102) side, forming a back bead 132 of a predetermined shape (H bx / W bx < 1, where H bx : back bead height [mm], W bx : back bead width [mm]) as shown in Figure 12 within the cladding material side groove 124 on the high-corrosion-resistant material (cladding material 104) side. Then, using a welding material with corrosion resistance equal to or greater than that of the high-corrosion-resistant material (cladding material 104) of the clad steel 100, the cladding material side groove 124 on the high-corrosion-resistant material (cladding material 104) side is welded without chipping away at the back bead 132.
しかしながら、特許文献1に記載の技術は、非耐食鋼である裏ビード132を高耐食材(合せ材104)側の合せ材側開先124内に形成させた後、当該裏ビード132のはつり作業を行うことなく、高耐食材(合せ材104)側の合せ材側開先124を溶接するが、合せ材側開先124内に形成させる裏ビード132の幅Wbxに対する高さHbxの比(Hbx/Wbx)を小さくする工夫がなされていないため、当該裏ビード132の近傍部分において高耐食材である溶接材料の希釈が生じるおそれがあると本発明者は考察した。そのため、具体的には次の(1)及び(2)のような不具合が発生するおそれがあると本発明者は考察した。 However, the present inventors have considered that the technology described in Patent Document 1 involves forming a back bead 132 made of non-corrosion-resistant steel within the groove 124 on the high-corrosion-resistant side (clamping material 104), and then welding the groove 124 on the high-corrosion-resistant side (clamping material 104) without chipping away at the back bead 132. However, since no measures are taken to reduce the ratio of the height H bx to the width W bx of the back bead 132 formed within the groove 124 (H bx / W bx ), there is a risk of dilution of the high-corrosion-resistant welding material in the vicinity of the back bead 132. Specifically, the present inventors have considered that the following problems (1) and (2) may occur.
(1)合せ材側開先124を溶接する際にニッケル合金系溶接材料を用いた場合は、希釈が大きくなると局部的に耐食性が低下する。 (1) When a nickel alloy welding material is used to weld the groove 124 on the mating material side, localized corrosion resistance decreases as the dilution increases.
(2)合せ材側開先124を溶接する際に309系溶接材料を用いた場合は、希釈が大きくなると局部的に耐食性が低下するとともに溶接金属がマルテンサイト組織となる。マルテンサイト組織はきわめて硬く、延性に乏しい組織となり割れの原因となる。また、マルテンサイト組織になると拡散性水素により遅れ割れを起こすことがある。 (2) When welding the groove 124 on the mating material side using 309 series welding material, if the dilution is large, the corrosion resistance will locally decrease and the weld metal will form a martensitic structure. A martensitic structure is extremely hard and has poor ductility, which can cause cracking. Furthermore, a martensitic structure can lead to delayed cracking due to diffusible hydrogen.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、母材溶接後に耐食性金属である溶接材料の希釈が生じることを抑制したクラッド鋼溶接方法を提供することを課題とする。 This invention has been made in view of the above points, and aims to provide a clad steel welding method that suppresses the dilution of the welding material, which is a corrosion-resistant metal, after base metal welding.
本発明は前記課題を解決する発明であり、以下のようなクラッド鋼溶接方法である。 This invention solves the aforementioned problems and provides the following clad steel welding method.
即ち、本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第1の態様は、ステンレス鋼またはニッケル合金を合せ材とし、炭素鋼または低合金鋼を母材としたクラッド鋼の溶接方法であって、前記クラッド鋼の溶接を行う部位において前記合せ材を取り除くカットバックを行って、前記母材の露出面を形成する開先加工を施す開先加工工程と、前記母材同士の間のルート間隔が3mm以上となるように、前記開先加工を施した前記クラッド鋼同士を突き合わせる突き合わせ工程と、前記突き合わせ工程の後、裏当て材を前記母材の前記露出面に配置する裏当て材配置工程と、前記裏当て材配置工程の後、前記母材側から前記母材側の突き合わせの開先溶接を行う母材溶接工程と、前記母材溶接工程の後、前記裏当て材を取り外す裏当て材取り外し工程と、前記裏当て材取り外し工程の後、前記合せ材側から前記合せ材の突き合わせの開先溶接を行う合せ材溶接工程と、を有することを特徴とするクラッド鋼溶接方法である。 In other words, the first embodiment of the clad steel welding method according to the present invention is a welding method for clad steel using stainless steel or nickel alloy as the cladding material and carbon steel or low-alloy steel as the base material, characterized by comprising: a beveling step of performing a cutback to remove the cladding material at the welding site of the clad steel to form an exposed surface of the base material; a butt joint step of butting the beveled clad steels together so that the root gap between the base materials is 3 mm or more; a backing material placement step of placing a backing material on the exposed surface of the base material after the butt joint step; a base material welding step of performing a butt joint bevel welding from the base material side after the backing material placement step; a backing material removal step of removing the backing material after the base material welding step; and a cladding material welding step of performing a butt joint bevel welding of the cladding material from the cladding material side after the backing material removal step.
ここで、本願において、炭素鋼とは、鉄と炭素の合金である鋼の一種で、炭素含有率が、通常0.02~約2%の範囲の鋼であり、少量のけい素、マンガン、りん、硫黄などを含む。低合金鋼とは、所定の合金元素の合計量が5質量%以下の鋼のことである。 In this application, carbon steel refers to a type of steel that is an alloy of iron and carbon, with a carbon content typically ranging from 0.02% to approximately 2%, and containing small amounts of silicon, manganese, phosphorus, sulfur, etc. Low-alloy steel refers to steel in which the total amount of specified alloying elements is 5% by mass or less.
また、本願において、カットバックとは、合せ材を当該合せ材が広がる方向と略平行に取り除いて母材を露出させることである。 Furthermore, in this application, "cutback" refers to removing the bonding material in a direction approximately parallel to the direction in which the bonding material expands, thereby exposing the base material.
本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第2の態様は、クラッド鋼溶接方法の前記第1の態様において、前記裏当て材がセラミック製であるように構成されている態様である。 A second embodiment of the clad steel welding method according to the present invention is an embodiment in which, in the first embodiment of the clad steel welding method, the backing material is made of ceramic.
本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第3の態様は、クラッド鋼溶接方法の前記第1または前記第2の態様において、前記突き合わせ工程において、前記露出面が含まれる前記合せ材側の溝底の平行部長さが15mm以上となるように、前記開先加工を施した前記クラッド鋼同士を突き合わせる、ように構成されている態様である。 A third aspect of the clad steel welding method according to the present invention is an aspect of the first or second aspect of the clad steel welding method in which, in the butt joint step, the beveled clad steels are butted together such that the parallel length of the groove bottom on the cladding material side, which includes the exposed surface, is 15 mm or more.
本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第4の態様は、クラッド鋼溶接方法の前記第1~前記第3の態様のいずれかの態様において、前記合せ材溶接工程では、耐食性金属の溶接材料を有するフラックスコアードワイヤを用いて前記合せ材側からアーク溶接をする、ように構成されている態様である。 A fourth aspect of the clad steel welding method according to the present invention is a configuration in which, in any of the first to third aspects of the clad steel welding method, arc welding is performed from the clad material side using a flux-cored wire having a corrosion-resistant metal welding material in the clad material welding step.
本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第5の態様は、クラッド鋼溶接方法の前記第1~前記第4の態様のいずれかの態様において、前記裏当て材は、裏ビードを形成するための凹みのない裏当て材である、ように構成されている態様である。 A fifth aspect of the clad steel welding method according to the present invention is an aspect in which, in any of the first to fourth aspects of the clad steel welding method, the backing material is configured to be a backing material without a recess for forming a back bead.
本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第6の態様は、クラッド鋼溶接方法の前記第1~前記第5の態様のいずれかの態様において、前記開先加工工程では、前記合せ材を取り除くカットバックを行って、前記露出面とのなす角度が130°以上となる溝壁を形成する、ように構成されている態様である。 A sixth aspect of the clad steel welding method according to the present invention is a configuration in which, in any of the first to fifth aspects of the clad steel welding method, the groove preparation step is configured to perform a cutback to remove the cladding material, thereby forming a groove wall with an angle of 130° or more with respect to the exposed surface.
本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第7の態様は、クラッド鋼溶接方法の前記第1~前記第6の態様のいずれかの態様において、前記母材溶接工程を行った後、前記クラッド鋼を反転させることなく前記合せ材溶接工程を行う、ように構成されている態様である。 A seventh aspect of the clad steel welding method according to the present invention is an aspect configured such that, in any of the first to sixth aspects of the clad steel welding method, the clad material welding step is performed without inverting the clad steel after the base material welding step has been performed.
本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第8の態様は、クラッド鋼溶接方法の前記第1~前記第7の態様のいずれかの態様において、前記合せ材溶接工程では、CO2とアルゴンの混合ガスをシールドガスとして用い、前記混合ガスのCO2の含有割合を0mol%以上95mol%以下とし、前記アーク溶接を施す際の入熱量を5kJ/cm以上40kJ/cm以下とする、ように構成されている態様である。 An eighth aspect of the clad steel welding method according to the present invention is an aspect of any of the first to seventh aspects of the clad steel welding method in which, in the cladding welding step, a mixed gas of CO2 and argon is used as a shielding gas, the CO2 content of the mixed gas is set to 0 mol% or more and 95 mol% or less, and the heat input when performing the arc welding is set to 5 kJ/cm or more and 40 kJ/cm or less.
本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第9の態様は、クラッド鋼溶接方法の前記第1~前記第8の態様のいずれかの態様において、前記合せ材溶接工程の後、鉄を含まない、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素、ダイヤモンド、コランダム、ガーネットのうちの少なくとも1つであって、JIS R6001(1998)で規定されるF80の粒度と同等またはそれよりも細かい粒度の研磨材を用いた機械的研磨、電解研磨又は不動態化処理のうちの少なくとも1つを実施して、前記合せ材溶接工程で溶接した箇所の表面の処理をする、ように構成されている態様である。 A ninth aspect of the clad steel welding method according to the present invention is a configuration in which, in any of the first to eighth aspects of the clad steel welding method, after the cladding welding step, at least one of mechanical polishing, electrolytic polishing, or passivation treatment is performed using an abrasive material that does not contain iron and has a particle size equivalent to or finer than F80 as defined in JIS R6001 (1998), to treat the surface of the area welded in the cladding welding step.
本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第10の態様は、クラッド鋼溶接方法の前記第9の態様において、前記合せ材溶接工程で溶接した箇所の表面に対して前記機械的研磨を実施した後、当該表面に対してさらに電解研磨又は不動態化処理のいずれかを実施する、ように構成されている態様である。 A tenth aspect of the clad steel welding method according to the present invention is a configuration in which, in the ninth aspect of the clad steel welding method, after performing the mechanical polishing on the surface of the area welded in the cladding welding step, either electrolytic polishing or passivation treatment is further performed on the said surface.
本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第11の態様は、クラッド鋼溶接方法の前記第1~前記第10の態様のいずれかの態様において、前記クラッド鋼は、クラッド鋼板又はクラッド鋼管である、ように構成されている態様である。 An eleventh aspect of the clad steel welding method according to the present invention is an aspect in which, in any of the first to tenth aspects of the clad steel welding method, the clad steel is configured to be a clad steel plate or a clad steel pipe.
本発明によれば、母材溶接後に耐食性金属である溶接材料の希釈が生じることを抑制したクラッド鋼溶接方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a clad steel welding method that suppresses the dilution of the welding material, which is a corrosion-resistant metal, after base metal welding.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。 The embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
図1~図5は本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法の代表的な工程の場面を模式的に示す断面図であり、図1は本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法に関し、開先加工工程および突き合わせ工程を実施した際のクラッド鋼10の要部を模式的に示す概略図であり、図2は本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法に関し、裏当て材配置工程を実施した際のクラッド鋼10の要部を模式的に示す概略図であり、図3は本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法に関し、母材溶接工程を実施した際のクラッド鋼10の要部を模式的に示す概略図であり、図4は本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法に関し、裏当て材取り外し工程を実施した際のクラッド鋼10の要部を模式的に示す概略図であり、図5は本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法に関し、合せ材溶接工程を実施した際のクラッド鋼10の要部を模式的に示す概略図である。図6は本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法において使用可能な裏当て材の具体例の断面図((A)は凹みあり、(B)は凹みなし。)であり、図7は裏ビードの形状について説明するための図((A)は裏当て材を設けて形成した裏ビード32の形状を模式的に示し、(B)は裏当て材を設けずに形成した裏ビード33の形状を模式的に示す。)であり、図8は合せ材側開先24の第1変形例である合せ材側開先24Aを模式的に示す概略図であり、図9は合せ材側開先24の第2変形例である合せ材側開先24Bを模式的に示す概略図であり、図10は本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法において使用可能な裏当て材の他の具体例(裏当て材29)を模式的に示す図((A)は裏当て材29の断面図、(B)は裏当て材29を合せ材側開先24に取り付けた状態を模式的に示す概略図。)である。 Figures 1 to 5 are schematic cross-sectional views illustrating typical process scenes of a clad steel welding method according to an embodiment of the present invention. Figure 1 is a schematic diagram illustrating the main parts of the clad steel 10 when the groove processing process and butt joint process are performed in a clad steel welding method according to an embodiment of the present invention. Figure 2 is a schematic diagram illustrating the main parts of the clad steel 10 when the backing material placement process is performed in a clad steel welding method according to an embodiment of the present invention. Figure 3 is a schematic diagram illustrating the main parts of the clad steel 10 when the base metal welding process is performed in a clad steel welding method according to an embodiment of the present invention. Figure 4 is a schematic diagram illustrating the main parts of the clad steel 10 when the backing material removal process is performed in a clad steel welding method according to an embodiment of the present invention. Figure 5 is a schematic diagram illustrating the main parts of the clad steel 10 when the cladding material welding process is performed in a clad steel welding method according to an embodiment of the present invention. Figure 6 is a cross-sectional view of a specific example of a backing material that can be used in the clad steel welding method according to an embodiment of the present invention ((A) shows a recessed backing material, and (B) shows a backing material without a recess). Figure 7 is a diagram for explaining the shape of the back bead ((A) schematically shows the shape of the back bead 32 formed with a backing material, and (B) schematically shows the shape of the back bead 33 formed without a backing material). Figure 8 is a schematic diagram showing a clad material side groove 24A, which is a first modification of the clad material side groove 24. Figure 9 is a schematic diagram showing a clad material side groove 24B, which is a second modification of the clad material side groove 24. Figure 10 is a schematic diagram showing another specific example of a backing material (backing material 29) that can be used in the clad steel welding method according to an embodiment of the present invention ((A) is a cross-sectional view of the backing material 29, and (B) is a schematic diagram showing the backing material 29 attached to the clad material side groove 24).
以下の実施形態の説明では、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法を適用するクラッド鋼10の形状が板状であるものとして説明を行うが、本発明の適用対象となるクラッド鋼の形状は板状に限定されるわけではなく、本発明に係るクラッド鋼溶接方法を実施可能な形状であればよく、本発明に係るクラッド鋼溶接方法は、例えば、板状や管状等のクラッド鋼やその他の形状のクラッド鋼に広く適用可能である。また、以下の実施形態の説明では、各材料等を具体的に記載しているが、それらは具体例に過ぎず、記載した具体例に本発明が限定されるわけではない。 In the following description of the embodiments, the clad steel 10 to which the clad steel welding method according to this embodiment is applied is described as being plate-shaped. However, the shape of the clad steel to which the present invention can be applied is not limited to plate shape; any shape that allows the clad steel welding method according to the present invention to be implemented is acceptable. The clad steel welding method according to the present invention is widely applicable to clad steel of various shapes, such as plate-shaped or tubular clad steel, and other clad steel shapes. Furthermore, while the following description of the embodiments specifically mentions various materials, these are merely examples, and the present invention is not limited to these specific examples.
本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法の適用対象となるクラッド鋼10は、図1に示すように、母材12と、合せ材14と、を有してなり、母材12は炭素鋼または低合金鋼であり、合せ材14はステンレス鋼またはニッケル合金であり、合せ材14は耐食性金属である。前述したように、本願において低合金鋼とは、所定の合金元素の合計量が5質量%以下の鋼のことである。 The clad steel 10 to which the clad steel welding method according to this embodiment is applied, as shown in Figure 1, comprises a base material 12 and a cladding material 14. The base material 12 is carbon steel or low-alloy steel, and the cladding material 14 is stainless steel or nickel alloy, and the cladding material 14 is a corrosion-resistant metal. As mentioned above, in this application, low-alloy steel refers to steel in which the total amount of a predetermined alloying element is 5% by mass or less.
本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法の適用対象となるクラッド鋼10の合せ材14は、前述したようにステンレス鋼またはニッケル合金であり、具体的には例えば、ステンレス鋼としてはオーステナイトステンレス鋼であるSUS304、SUS304L、SUS316、SUS316L、SUS316LN、SUS317、SUS317L、SUS312L、SUS836L、JSL310Mo、UNS S31254、UNS S32053、UNS S32050、UNS S08354、UNS N08904等を用いることができ、ニッケル合金としてはクロムとモリブデンを含むニッケル合金であるNCF825、NCF625、NW6022、NW0276、UNS N08825、UNS N06625、UNS N06022、UNS N10276等を用いることができる。 The clad steel 10 to which the clad steel welding method according to this embodiment applies is, as mentioned above, stainless steel or nickel alloy. Specifically, for example, as stainless steel, austenitic stainless steels such as SUS304, SUS304L, SUS316, SUS316L, SUS316LN, SUS317, SUS317L, SUS312L, SUS836L, JSL310Mo, UNS S31254, UNS S32053, UNS S32050, UNS S08354, UNS N08904, etc. can be used. As nickel alloys, nickel alloys containing chromium and molybdenum such as NCF825, NCF625, NW6022, NW0276, UNS N08825, UNS N06625, UNS N06022, UNS N10276, etc. can be used.
本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法では、次のような手順(ステップ1~ステップ6)でクラッド鋼10の溶接を行う。 In the clad steel welding method according to this embodiment, the clad steel 10 is welded in the following steps (Steps 1 to 6).
<ステップ1(開先加工工程および突き合わせ工程)>
溶接を行うクラッド鋼10の溶接箇所である端部に所定の開先加工を行い、そして、その所定の開先加工を施したクラッド鋼10の端部同士を突き合わせて、図1に示すように、開先20、母材側開先22、合せ材側開先24を設ける。ここで、母材側開先22は母材12側に設けた開先であり、合せ材側開先24は合せ材14側に設けた開先であり、母材側開先22と合せ材側開先24とを合わせて、開先20と称している。
<Step 1 (Beveling and Butt Joining Process)>
A predetermined bevel is made at the end of the clad steel 10 that will be welded, and the ends of the clad steel 10 with the predetermined bevel are butted together to create a groove 20, a base material side groove 22, and a cladding material side groove 24, as shown in Figure 1. Here, the base material side groove 22 is a groove provided on the base material 12 side, and the cladding material side groove 24 is a groove provided on the cladding material 14 side, and the base material side groove 22 and the cladding material side groove 24 together are referred to as the groove 20.
母材12の溶接を行う母材側開先22は、母材12の端部同士を突き合わせてなる母材側開先22が、図1に示すようにV形となるように加工を施し、また、母材側開先22のルート間隔Gが3mm以上10mm以下となるように突き合わせて形成する。適切なルート間隔を設けることで、溶着金属と母材12同士の一体化(完全溶け込み)が容易になる。本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法では、所定のルート間隔を設けるため、溶着金属が漏洩しないように裏当て材26(図2参照)を設置し、母材12と裏当て材26との重なりを適切な距離だけ設けて溶着金属が漏洩しないようにする。母材側開先22のルート間隔Gを3mm未満にすると、溶着金属がルート間隔Gの中に入り込みにくくなり、完全溶け込み溶接を行いにくくなる。また、母材側開先22のルート間隔Gを3mm未満にすると、裏当て材26を使用した場合でも、融合不良、ブローホール、スラグ巻き込みなどの溶接欠陥が発生しやすい。一方、ルート間隔Gが10mmを上回ると、溶接のパス数が多くなって溶接作業の効率が悪くなる。また、溶着金属の量が多くなって材料費の面でのコストアップにもつながる。 The base material side groove 22 for welding the base material 12 is formed by butting the ends of the base material 12 together so that it is V-shaped as shown in Figure 1, and the root gap G of the base material side groove 22 is formed by butting the ends together so that it is 3 mm or more and 10 mm or less. By providing an appropriate root gap, integration (complete penetration) of the weld metal and the base material 12 becomes easier. In the clad steel welding method according to this embodiment, in order to provide a predetermined root gap, a backing material 26 (see Figure 2) is installed to prevent leakage of the weld metal, and an appropriate overlap is provided between the base material 12 and the backing material 26 to prevent leakage of the weld metal. If the root gap G of the base material side groove 22 is less than 3 mm, the weld metal will have difficulty entering the root gap G, making it difficult to perform complete penetration welding. Furthermore, if the root gap G of the base metal groove 22 is less than 3 mm, welding defects such as poor fusion, blowholes, and slag inclusion are likely to occur, even when using a backing material 26. On the other hand, if the root gap G exceeds 10 mm, the number of welding passes increases, reducing the efficiency of the welding operation. Also, the amount of deposited metal increases, leading to higher material costs.
また、合せ材14の溶接を行う合せ材側開先24は、溶接を行うクラッド鋼10の溶接箇所である端部において合せ材14を取り除くカットバックを行って母材12を露出させて形成する。この開先加工によって、母材12が一定の範囲で露出してなる母材露出面12Aが形成される。本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法では、母材露出面12Aを、合せ材14の表面が広がる方向と略同一の方向に広がる平面となるように設けている。合せ材側開先24は、母材露出面12Aを溝底、合せ材14の合せ材端面14Aを溝壁とする長方形状の開先(図1参照)であり、合せ材端面(溝壁)14Aは母材露出面(溝底)12Aと略直交している。 Furthermore, the groove 24 on the cladding material side, where the cladding material 14 is welded, is formed by cutting back the cladding material 14 at the end of the clad steel 10 where the welding is to be performed, exposing the base metal 12. This groove processing creates a base metal exposed surface 12A where the base metal 12 is exposed over a certain area. In the clad steel welding method according to this embodiment, the base metal exposed surface 12A is provided as a plane that extends in approximately the same direction as the direction in which the surface of the cladding material 14 expands. The cladding material side groove 24 is a rectangular groove (see Figure 1) with the base metal exposed surface 12A as the groove bottom and the cladding material end face 14A of the cladding material 14 as the groove wall, and the cladding material end face (groove wall) 14A is approximately perpendicular to the base metal exposed surface (groove bottom) 12A.
開先20において、母材側開先22は前述したようにルート間隔Gが3mm以上10mm以下となるように設定するが、合せ材側開先24の合せ材側の溝底の平行部長さWは15mm以上になるように設定する。 In the groove 20, the base material side groove 22 is set so that the root spacing G is 3 mm or more and 10 mm or less, as described above. However, the length W of the parallel section at the bottom of the groove on the mating material side of the mating material side groove 24 is set to be 15 mm or more.
合せ材側開先24の合せ材側の溝底の平行部長さWを15mm以上に設定する理由は、次のステップ2(裏当て材配置工程)で、裏当て材26を母材露出面12Aに十分な距離だけ密着させて、溶着金属が裏当て材26と母材露出面12Aとの間から漏洩することを防ぐためである。溶着金属が裏当て材26と母材露出面12Aとの間から漏洩することを防ぐためには、裏当て材26と母材露出面12Aとの密着距離d(図2参照)を片側で6mm以上確保することが必要であり、7mm以上確保することが好ましい。例えば、母材側開先22のルート間隔Gが3mmの場合に密着距離dを片側で6mmずつ確保するようにすると、合せ材側開先24の合せ材側の溝底の平行部長さWは、3mm+6mm+6mm=15mmとなり、密着距離dを片側で7mmずつ確保するようにすると、合せ材側開先24の合せ材側の溝底の平行部長さWは、3mm+7mm+7mm=17mmとなる。したがって、合せ材側開先24の合せ材側の溝底の平行部長さWは、15mm以上確保することが必要であり、17mm以上確保することが好ましい。 The reason for setting the length W of the parallel portion at the bottom of the groove on the mating material side of the mating material side groove 24 to 15 mm or more is to ensure that in the next step 2 (backing material placement step), the backing material 26 is in close contact with the exposed surface 12A of the base material by a sufficient distance, thereby preventing the weld metal from leaking between the backing material 26 and the exposed surface 12A of the base material. In order to prevent the weld metal from leaking between the backing material 26 and the exposed surface 12A of the base material, it is necessary to ensure a contact distance d (see Figure 2) between the backing material 26 and the exposed surface 12A of the base material of 6 mm or more on one side, and it is preferable to ensure a distance of 7 mm or more. For example, if the root spacing G of the base material side groove 22 is 3 mm, and a contact distance d of 6 mm is ensured on each side, the length W of the parallel section at the bottom of the groove on the mating material side of the mating material side groove 24 will be 3 mm + 6 mm + 6 mm = 15 mm. If a contact distance d of 7 mm is ensured on each side, the length W of the parallel section at the bottom of the groove on the mating material side of the mating material side groove 24 will be 3 mm + 7 mm + 7 mm = 17 mm. Therefore, it is necessary to ensure a parallel section W of 15 mm or more at the bottom of the groove on the mating material side of the mating material side groove 24, and it is preferable to ensure a length of 17 mm or more.
なお、合せ材側開先24の合せ材側の溝底の平行部長さWが長くなりすぎると、合せ材側開先24の溶接に用いる耐食金属の溶接材料の溶接のパス数が多くなって溶接作業の効率が悪くなるとともに、耐食金属の溶着金属の量が多くなって材料費の面でのコストアップにもつながるため、溝の間隔は40mm以下が好ましく、32mm以下がより好ましい。 Furthermore, if the length W of the parallel section at the bottom of the groove on the mating material side of the groove 24 becomes too long, the number of welding passes for the corrosion-resistant metal welding material used for welding the mating material side groove 24 will increase, reducing the efficiency of the welding work. Additionally, the amount of weld metal deposited on the corrosion-resistant metal will increase, leading to higher material costs. Therefore, the groove spacing is preferably 40 mm or less, and more preferably 32 mm or less.
よって、合せ材側開先24の合せ材側の溝底の平行部長さWは、好ましくは15mm以上40mm以下であり、より好ましくは17mm以上32mm以下である。 Therefore, the length W of the parallel portion at the bottom of the groove on the mating material side of the mating material side groove 24 is preferably 15 mm or more and 40 mm or less, and more preferably 17 mm or more and 32 mm or less.
<ステップ2(裏当て材配置工程)>
ステップ1(開先加工工程および突き合わせ工程)で図1に示す開先20を形成した後、図2に示すように、本ステップ2(裏当て材配置工程)において、裏当て材26を母材露出面12Aに密着させて配置する。裏当て材26を母材露出面12Aに密着させて配置する際には、例えばアルミテープを用いることができる。裏当て材26の長さは溶接を行う状況に応じて適宜の長さにすればよく、長さの短い裏当て材を使用する場合には、一列状に並べて配置する。長さの短い裏当て材は溶接対象物の形状に沿わせて配置しやすい。
<Step 2 (Backing material placement process)>
After forming the groove 20 shown in Figure 1 in Step 1 (grooving and butt joint process), in Step 2 (backing material placement process), as shown in Figure 2, the backing material 26 is placed in close contact with the exposed surface 12A of the base material. When placing the backing material 26 in close contact with the exposed surface 12A of the base material, for example, aluminum tape can be used. The length of the backing material 26 can be set to an appropriate length depending on the welding situation, and when using a short backing material, it is placed in a row. Short backing materials are easy to place along the shape of the object to be welded.
本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法では、後のステップ4(裏当て材取り外し工程)で裏当て材26を取り外すので、裏当て材26は、ステップ3(母材溶接工程)で母材側開先22を母材溶接金属30で溶接した後に取り外しできる裏当て材であることが必要である。例えば、セラミック製の裏当て材はステップ3(母材溶接工程)後に取り外すことができるので、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法で使用する裏当て材26として用いることができる。また、セラミックは融点が高く、溶融金属と接触してもセラミックはほとんど溶融せず、溶接金属への影響が少ないので、裏当て材26としては、セラミック製の裏当て材を用いることが好ましい。セラミック製の裏当て材は、具体的には例えば、SiO2、Al2O3、MgO、カオリン、タルクのうちの少なくとも1つ以上の混合物を所定の形状に成型して作製することができる。 In the clad steel welding method according to this embodiment, the backing material 26 is removed in the later step 4 (backing material removal step), so the backing material 26 must be a backing material that can be removed after welding the base metal groove 22 with the base metal weld metal 30 in step 3 (base metal welding step). For example, a ceramic backing material can be removed after step 3 (base metal welding step), so it can be used as the backing material 26 in the clad steel welding method according to this embodiment. Also, since ceramics have a high melting point and hardly melt even when in contact with molten metal, and have little effect on the weld metal, it is preferable to use a ceramic backing material as the backing material 26. Specifically, a ceramic backing material can be made by molding a mixture of at least one of SiO2 , Al2O3 , MgO , kaolin, and talc into a predetermined shape.
また、銅製の裏当て材やフラックス製の裏当て材などもステップ3(母材溶接工程)後に取り外すことができるので、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法で使用する裏当て材26として用いることができる。 Furthermore, copper backing materials and flux backing materials can also be removed after step 3 (base metal welding process), and therefore can be used as backing materials 26 in the clad steel welding method according to this embodiment.
本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法においては、本ステップ2(裏当て材配置工程)において、裏当て材26を母材露出面12Aに密着させて配置するので、次のステップ3(母材溶接工程)の後に、裏ビードのはつり作業を行う必要はない。 In the clad steel welding method according to this embodiment, in step 2 (backing material placement step), the backing material 26 is placed in close contact with the exposed surface 12A of the base material. Therefore, it is not necessary to perform chipping work on the back bead after the next step 3 (base material welding step).
裏当て材26を配置する際には、前述したように、裏当て材26と母材露出面12Aとの密着距離dを片側で6mm以上確保することが必要であり、7mm以上確保することが好ましい。また、裏当て材26を母材露出面12Aに密着させる際には、例えば、アルミテープを用いて行うことができるが、溶着金属が裏当て材26と母材露出面12Aとの間から漏洩することをより確実に防ぐべく、母材露出面12Aの平坦性の確保に留意する。また、裏当て材26を母材露出面12Aにより強く押圧するような押圧材や治具を用いてもよい。 When positioning the backing material 26, as described above, it is necessary to ensure a contact distance d between the backing material 26 and the exposed surface 12A of the base material of at least 6 mm on one side, and preferably at least 7 mm. Furthermore, when attaching the backing material 26 to the exposed surface 12A of the base material, this can be done using, for example, aluminum tape. However, care should be taken to ensure the flatness of the exposed surface 12A of the base material to more reliably prevent leakage of weld metal from between the backing material 26 and the exposed surface 12A. Additionally, a pressing material or jig may be used to press the backing material 26 more firmly against the exposed surface 12A of the base material.
一般的には、完全溶込み突合せ溶接には、裏ビードを形成するための凹みが設けられている裏当て材を用いるところ、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法においても、図2に示すように、裏ビードを形成するための凹み26Aが設けられている裏当て材26(図6(A)参照)を用いている。凹み26Aの幅は、ルート間隔Gと同等かそれ以上にする。 Generally, full penetration butt welding uses a backing material with a recess for forming a back bead. In the clad steel welding method according to this embodiment, as shown in Figure 2, a backing material 26 (see Figure 6(A)) with a recess 26A for forming a back bead is used. The width of the recess 26A is equal to or greater than the root spacing G.
本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法において、母材12同士の溶接の際に、凹み26Aのある裏当て材26を用いた場合でも、裏ビードの高さは凹み26Aの高さに制限され、かつ、裏当て材26を用いることによりルート間隔Gを3mm以上に広くすることができるので、図7(A)に示すように、裏ビード32の高さHb1は幅Wb1に対して相対的に低くなり、ステップ5(合せ材溶接工程)における合せ材14同士の溶接において、耐食性金属である溶接材料の希釈は生じにくい。一方、特許文献1に記載の技術のように、裏当て材を用いずに母材12同士の溶接をした場合には、溶着金属が漏洩しないようにルート間隔Gを狭くする必要があり、かつ、裏ビードの高さの裏当て材による制限がなされないので、図7(B)に示すように、合せ材側開先25内に生じる裏ビード33の高さHb2は幅Wb2に対して相対的に高くなり、ステップ5(合せ材溶接工程)における合せ材14同士の溶接(合せ材側開先24の溶接)において、耐食性金属である溶接材料の希釈が裏ビード33の近傍部位において局所的に生じやすくなる。 In the clad steel welding method according to this embodiment, even when a backing material 26 with a recess 26A is used when welding the base materials 12 together, the height of the back bead is limited to the height of the recess 26A, and by using the backing material 26, the root gap G can be widened to 3 mm or more. As shown in Figure 7(A), the height H b1 of the back bead 32 is relatively low compared to the width W b1 , and dilution of the welding material, which is a corrosion-resistant metal, is less likely to occur when welding the cladding materials 14 together in step 5 (cladding material welding process). On the other hand, when welding the base materials 12 together without using a backing material, as in the technique described in Patent Document 1, it is necessary to narrow the root gap G to prevent leakage of weld metal, and since the height of the back bead is not limited by the backing material, as shown in Figure 7(B), the height H b2 of the back bead 33 that occurs in the joint groove 25 becomes relatively high with respect to the width W b2 , and in the welding of the joint materials 14 together (welding of the joint groove 24) in step 5 (joint welding process), dilution of the welding material, which is a corrosion-resistant metal, is likely to occur locally in the vicinity of the back bead 33.
なお、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法では、溶接部位に密着させる面が平坦面28Aのみで形成されていて凹みのない裏当て材28(図6(B)参照)を用いることもできる。一般的には、裏ビードの形成を確認することで完全溶込み突合せ溶接において完全溶け込みがなされていることを確認するので、片側からの完全溶込み突合せ溶接では、溶接側とは反対側の面に裏ビードを形成させることが必要になるが、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法では、後述するように、ステップ3(母材溶接工程)で母材12同士の溶接を行った後、ステップ5(合せ材溶接工程)で母材12とは反対側の合せ材14側で合せ材14同士の溶接を行うので、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法では、ステップ3(母材溶接工程)において、裏ビードの形成を確認することは必ずしも必要ではなく、凹みのない裏当て材28を用いることもできる。 Furthermore, in the clad steel welding method according to this embodiment, a backing material 28 (see Figure 6(B)) can be used in which the surface that comes into contact with the welding area is formed only of a flat surface 28A and has no recesses. Generally, in full penetration butt welding, the formation of a back bead is confirmed to ensure that full penetration has been achieved. Therefore, in full penetration butt welding from one side, it is necessary to form a back bead on the surface opposite to the welding side. However, in the clad steel welding method according to this embodiment, as will be described later, after welding the base materials 12 together in step 3 (base material welding process), welding the cladding materials 14 together on the cladding material 14 side opposite to the base material 12 is performed in step 5 (cladding material welding process). Therefore, in the clad steel welding method according to this embodiment, it is not necessarily required to confirm the formation of a back bead in step 3 (base material welding process), and a backing material 28 without recesses can be used.
本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法において、凹みのない裏当て材28を用いた場合、合せ材側開先24内に裏ビードが形成されないので、ステップ5(合せ材溶接工程)における合せ材14同士の溶接において、耐食性金属である溶接材料の希釈がより生じにくくなる。 In the clad steel welding method according to this embodiment, when a backing material 28 without a recess is used, a back bead is not formed in the groove 24 on the cladding material side. Therefore, in the welding of the cladding materials 14 in step 5 (cladding material welding process), dilution of the welding material, which is a corrosion-resistant metal, is less likely to occur.
<ステップ3(母材溶接工程)>
ステップ2(裏当て材配置工程)で、図2に示すように、裏当て材26を母材露出面12Aに密着させて配置した後、本ステップ3(母材溶接工程)において、母材12に適合した溶接材料で母材12側から母材12の突き合わせの開先溶接を行って、図3に示すように、母材側開先22を母材溶接金属30で埋めて、母材側開先22を溶接する。
<Step 3 (Base Metal Welding Process)>
In step 2 (backing material placement step), as shown in Figure 2, the backing material 26 is placed in close contact with the exposed surface 12A of the base material. Then, in step 3 (base material welding step), a butt groove welding of the base material 12 is performed from the base material 12 side using a welding material suitable for the base material 12, and as shown in Figure 3, the base material side groove 22 is filled with base material weld metal 30 and the base material side groove 22 is welded.
母材側開先22における母材12(炭素鋼または低合金鋼)の溶接方法としては、具体的には例えば、ガスシールドアーク溶接(ガスメタルアーク溶接)、サブマージアーク溶接、被覆アーク溶接、セルフシールドアーク溶接、TIG溶接を用いることができる。この中で、コストと施工性の面からガスシールドアーク溶接とサブマージアーク溶接を用いることが多い。 Specifically, the welding method for the base metal 12 (carbon steel or low-alloy steel) in the groove 22 on the base metal side can be, for example, gas shielded arc welding (gas metal arc welding), submerged arc welding, shielded metal arc welding, self-shielded arc welding, or TIG welding. Among these, gas shielded arc welding and submerged arc welding are often used due to cost and ease of implementation.
母材側開先22における母材12同士の溶接に用いる溶接材料は、母材の成分に近い溶接材料を用いることが原則であるが、溶接中の蒸発やスラグへの移行などの成分損失も考慮して溶接材料の組成を選定する。また、強度が母材と同等以上、すなわち同等又はオーバーマッチとなる溶接材料を用いることが好ましい。 The welding material used for welding the base metals 12 together in the groove 22 on the base metal side should, in principle, be a welding material with a composition similar to that of the base metal. However, the composition of the welding material should be selected considering component loss such as evaporation and transfer to slag during welding. Furthermore, it is preferable to use a welding material with strength equal to or greater than that of the base metal, i.e., equivalent to or overmatching.
<ステップ4(裏当て材取り外し工程)>
ステップ3(母材溶接工程)で、図3に示すように、母材側開先22を母材溶接金属30で溶接した後、本ステップ4(裏当て材取り外し工程)において、図4に示すように、裏当て材26を取り外す。図4に示すように、合せ材側開先24内に裏当て材26の凹み26Aの形状と同様の形状の裏ビード32が形成されているが、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法では、ステップ3(母材溶接工程)の前にステップ2(裏当て材配置工程)で裏当て材26を配置しているので、前述したように、裏ビード32の高さHb1は幅Wb1に対して相対的に低く(図7(A)参照)、ステップ5(合せ材溶接工程)における合せ材14の突き合わせの開先溶接において、耐食性金属である溶接材料の希釈は生じにくい。
<Step 4 (Removal of backing material)>
In step 3 (base metal welding process), as shown in Figure 3, the base metal groove 22 is welded with the base metal weld metal 30. Then, in step 4 (backing material removal process), the backing material 26 is removed as shown in Figure 4. As shown in Figure 4, a back bead 32 with a shape similar to the recess 26A of the backing material 26 is formed in the cladding material groove 24. However, in the clad steel welding method according to this embodiment, the backing material 26 is placed in step 2 (backing material placement process) before step 3 (base metal welding process). As mentioned above, the height H b1 of the back bead 32 is relatively low compared to the width W b1 (see Figure 7(A)). Therefore, in the groove welding of the cladding material 14 at the butt joint in step 5 (cladding material welding process), dilution of the welding material, which is a corrosion-resistant metal, is unlikely to occur.
また、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法においては、裏当て材26を母材露出面12Aに密着させて配置してからステップ3の母材溶接工程を行うので、初層の溶接欠陥が発生しにくく、本ステップ4(裏当て材取り外し工程)の後に裏ビードのはつり作業を行う必要はない。 Furthermore, in the clad steel welding method according to this embodiment, since the backing material 26 is placed in close contact with the exposed surface 12A of the base metal before the base metal welding process in step 3 is performed, welding defects in the first layer are less likely to occur, and there is no need to perform chipping work on the back bead after step 4 (backing material removal process).
<ステップ5(合せ材溶接工程)>
ステップ4(裏当て材取り外し工程)で、図4に示すように、裏当て材26を取り外して合せ材側開先24を露出させて合せ材14側からの溶接を可能な状態にした後、本ステップ5(合せ材溶接工程)において、合せ材側開先24の溶接に用いる耐食性溶接材料で合せ材14側から合せ材14の突き合わせの開先溶接を行って、図5に示すように、合せ材側開先24を耐食性溶接金属である合せ材溶接金属34で埋めて、合せ材側開先24を溶接する。
<Step 5 (Welding Process for Joints)>
In step 4 (backing material removal step), as shown in Figure 4, the backing material 26 is removed to expose the joint groove 24 on the joint material side, making it possible to weld from the joint material 14 side. Then, in step 5 (joint welding step), a butt groove welding of the joint material 14 is performed from the joint material 14 side using a corrosion-resistant welding material used for welding the joint groove 24, and as shown in Figure 5, the joint groove 24 on the joint material side is filled with the joint material weld metal 34, which is a corrosion-resistant weld metal, and the joint groove 24 is welded.
本ステップ5(合せ材溶接工程)の前に、合せ材側開先24内に裏ビード32が形成されているが、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法では、ステップ3(母材溶接工程)の前にステップ2(裏当て材配置工程)で裏当て材26を配置しているので、前述したように、裏ビード32の高さHb1は幅Wb1に対して相対的に低く(図7(A)参照)、本ステップ5(合せ材溶接工程)における合せ材14の突き合わせの開先溶接において、耐食性金属である溶接材料の希釈は生じにくい。ステップ3(母材溶接工程)の前に裏当て材26を配置しないと、裏ビード33の高さHb2が幅Wb2に対して相対的に大きくなり(図7(B)参照)、その部位が、本ステップ5(合せ材溶接工程)において即座に溶かされてしまい、局所的に溶接材料の希釈が生じるおそれがある。 Before step 5 (cladding welding process), a back bead 32 is formed in the groove 24 on the cladding side. However, in the clad steel welding method according to this embodiment, a backing material 26 is placed in step 2 (backing material placement process) before step 3 (base metal welding process). As mentioned above, the height H b1 of the back bead 32 is relatively low compared to its width W b1 (see Figure 7(A)), and dilution of the welding material, which is a corrosion-resistant metal, is unlikely to occur in the groove welding of the cladding 14 at the butt joint in step 5 (cladding welding process). If the backing material 26 is not placed before step 3 (base metal welding process), the height H b2 of the back bead 33 becomes relatively large compared to its width W b2 (see Figure 7(B)), and that area may be immediately melted in step 5 (cladding welding process), potentially causing localized dilution of the welding material.
また、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法においては、ステップ2(裏当て材配置工程)において、裏当て材26を母材露出面12Aに密着させて配置するので、母材側開先22の溶接における初層の溶接欠陥が発生しにくく、ステップ3(母材溶接工程)の後に、裏ビードのはつり作業を行う必要はなく、ガウジングを行うことが不要で深い溝を設けることはない。このため、本ステップ5(合せ材溶接工程)における耐食性溶接材料での溶接は、原則として1層行えばよい。 Furthermore, in the clad steel welding method according to this embodiment, in step 2 (backing material placement step), the backing material 26 is placed in close contact with the exposed surface 12A of the base metal. Therefore, welding defects in the first layer of the base metal groove 22 are less likely to occur, eliminating the need to chip away at the back bead after step 3 (base metal welding step), and thus eliminating the need for gouging and the creation of deep grooves. For this reason, welding with corrosion-resistant welding material in step 5 (cladding material welding step) generally only requires one layer.
前述したように、合せ材14はステンレス鋼またはニッケル合金であり、耐食性金属である。 As mentioned above, the composite material 14 is stainless steel or a nickel alloy, and is a corrosion-resistant metal.
本実施形態の適用対象であるクラッド鋼10の合せ材14として、SUS304、SUS304L、SUS316、SUS316L、SUS316LN、SUS317、SUS317Lの孔食指数が31未満のオーステナイトステンレス鋼を用いている場合、溶接材料として用いるフラックス入りワイヤ(FCW)の金属成分としては、309系、309L系、309J系、309Mo系、309LMo系、309LNb系のステンレス鋼を用いることができ、具体的には例えば、TS309-FB0、TS309-FB1、TS309-FC0、TS309-FC1、TS309-FM0、TS309-FM1、TS309-MI0、TS309-MI1、TS309L-FB0、TS309L-FB1、TS309L-FC0、TS309L-FC1、TS309L-FM0、TS309L-FM1、TS309L-MI0、TS309L-MI1、TS309J-FB0、TS309J-FB1、TS309Mo-FB0、TS309Mo-FB1、TS309Mo-FC0、TS309Mo-FC1、TS309Mo-FM0、TS309Mo-FM1、TS309Mo-MI0、TS309Mo-MI1、TS309LMo-FB0、TS309LMo-FB1、TS309LMo-FC0、TS309LMo-FC1、TS309LMo-FM0、TS309LMo-FM1、TS309LMo-MI0、TS309LMo-MI1、TS309LNb-FB0等のフラックス入りワイヤ(金属成分は309系ステンレス鋼)を用いることができる。309系ステンレス鋼の溶接材料を用いた場合、炭素鋼と溶接金属の境界近傍の溶接金属はマルテンサイト組織となりにくく、割れの発生を抑制することができる。なお、本願において、孔食指数とは、ステンレス鋼中に含有されるCr、Mo、Nの含有量(質量%)を用いて計算される指数であり、孔食指数=Cr+3.3Mo+16Nの式(式中の各元素記号はその元素の含有量を表している)により計算される値(質量%表示の値)のことである。 When using austenitic stainless steel with a pitting index of less than 31, such as SUS304, SUS304L, SUS316, SUS316L, SUS316LN, SUS317, or SUS317L, as the cladding material 14 for the clad steel 10 to which this embodiment applies, the metal component of the flux-cored wire (FCW) used as the welding material can be stainless steel of the 309 series, 309L series, 309J series, 309Mo series, 309LMo series, or 309LNb series. Specifically, for example, TS309-FB0, TS309-FB1, TS309-FC0, TS309-FC1, TS309-FM0, TS309-FM1, TS309-MI0, TS309-MI1, TS309L-FB0, TS309L-FB1, or TS309L-FC0. Flux-cored wires such as TS309L-FC1, TS309L-FM0, TS309L-FM1, TS309L-MI0, TS309L-MI1, TS309J-FB0, TS309J-FB1, TS309Mo-FB0, TS309Mo-FB1, TS309Mo-FC0, TS309Mo-FC1, TS309Mo-FM0, TS309Mo-FM1, TS309Mo-MI0, TS309Mo-MI1, TS309LMo-FB0, TS309LMo-FB1, TS309LMo-FC0, TS309LMo-FC1, TS309LMo-FM0, TS309LMo-FM1, TS309LMo-MI0, TS309LMo-MI1, and TS309LNb-FB0 (metal component is 309 series stainless steel) can be used. When 309 series stainless steel is used as the welding material, the weld metal near the boundary between the carbon steel and the weld metal is less likely to form a martensitic structure, thus suppressing crack formation. In this application, the pitting index is an index calculated using the Cr, Mo, and N content (mass%) contained in the stainless steel, and is calculated using the formula: Pitting Index = Cr + 3.3Mo + 16N (where each element symbol represents the content of that element) (expressed as a mass percentage).
合せ材14として、SUS312L、SUS836L、JSL310Mo、UNS S31254、UNS S32053、UNS S32050、UNS S08354、UNS N08904の孔食指数が31以上のオーステナイトステンレス鋼を用いている場合、またはNCF825、NCF625、NW6022、NW0276、UNS N08825、UNS N06625、UNS N06022、UNS N10276のクロムとモリブデンを含むニッケル合金を用いている場合、溶接材料として用いるフラックス入りワイヤ(FCW)の金属成分としては、Ni6625系、Ni6276系、Ni6022系、Ni6059系、Ni6275系、Ni6455系、Ni6456系、Ni6686系、Ni1013系ニッケル合金を用いることができ、具体的には例えば、TNi6625-PB0、TNi6625-PB1、TNi6625-BM0、TNi6625-BM1、TNi6625-PM0、TNi6625-PM1、TNi6276-PB0、TNi6276-PB1、TNi6276-BM0、TNi6276-BM1、TNi6276-PM0、TNi6276-PM1、TNi6022-PB0、TNi6022-PB1、TNi6022-BM0、TNi6022-BM1、TNi6022-PM0、TNi6022-PM1、TNi6059-PB0、TNi6059-PB1、TNi6059-BM0、TNi6059-PM1、TNi6059-PB1、TNi6275-PB1、TNi6275-BM0、TNi6275-PM1、TNi6455-PB1、TNi6455-BM0、TNi6455-PM1、TNi6456-PB1、TNi6456-BM0、TNi6456-PM1、TNi6686-PB1、TNi6686-BM0、TNi6686-PM1、TNi1013-PB1、TNi1013-BM0、TNi1013-PM1、AWS A5.34 ENiMo13T1-1/4等のフラックス入りワイヤ(金属成分はニッケル合金)を用いることができる。Cr、Moを含むニッケル合金の溶接材料を用いた場合、希釈が起きても耐食性金属の溶接部の耐食性が低下しにくい。 If austenitic stainless steel with a pitting index of 31 or higher is used as the laminate 14, such as SUS312L, SUS836L, JSL310Mo, UNS S31254, UNS S32053, UNS S32050, UNS S08354, or UNS N08904, or NCF825, NCF625, NW6022, NW0276, UNS N08825, UNS N06625, UNS N06022, UNS When using a nickel alloy containing chromium and molybdenum, such as N10276, the metal components of the flux-cored wire (FCW) used as the welding material can be Ni6625 series, Ni6276 series, Ni6022 series, Ni6059 series, Ni6275 series, Ni6455 series, Ni6456 series, Ni6686 series, and Ni1013 series nickel alloys. Specifically, for example, TNi6625-PB0, TNi6625-PB1, TNi6625-BM0, TNi6625-BM1, TNi6625-PM0, TNi6625-PM1, TNi6276-PB0, TNi6276-PB1, TNi6276-BM0, TNi6276-BM1, TNi6276-PM0, TNi6276-PM1, TNi 6022-PB0, TNi6022-PB1, TNi6022-BM0, TNi6022-BM1, TNi6022-PM0, TNi6022-PM1, TNi6059-P B0, TNi6059-PB1, TNi6059-BM0, TNi6059-PM1, TNi6059-PB1, TNi6275-PB1, TNi6275-BM0, TNi Flux-cored wires such as 6275-PM1, TNi6455-PB1, TNi6455-BM0, TNi6455-PM1, TNi6456-PB1, TNi6456-BM0, TNi6456-PM1, TNi6686-PB1, TNi6686-BM0, TNi6686-PM1, TNi1013-PB1, TNi1013-BM0, TNi1013-PM1, and AWS A5.34 ENiMo13T1-1/4 (metal components are nickel alloys) can be used. When using nickel alloy welding materials containing Cr and Mo, the corrosion resistance of the welded area of the corrosion-resistant metal is less likely to decrease even if dilution occurs.
本ステップ5(合せ材溶接工程)における溶接方法としては、TIG溶接、手棒による溶接、フラックス入りワイヤ(FCW)を用いたMAG溶接(シールドガスに不活性ガスと炭酸ガスを混合して使うアーク溶接)等を用いることができる。フラックス入りワイヤ(FCW)を用いたMAG溶接は、他の溶接方法(TIG溶接、手棒による溶接等)と比べて溶接能率が高く、また、上向き溶接や立向き溶接であっても、他の溶接方法(TIG溶接、手棒による溶接等)と比べて溶接能率が比較的悪くならないので、作業性および施工性の観点から、本ステップ5(合せ材溶接工程)における溶接方法としては、フラックス入りワイヤ(FCW)を用いたMAG溶接を用いることが好ましい。本ステップ5(合せ材溶接工程)において、フラックス入りワイヤ(FCW)を用いたMAG溶接を用いることにより、クラッド鋼10を反転させたり、クラッド鋼10の向きを変えたりせずに、そのまま上向き溶接や立向き溶接を行って合せ材14側の溶接を行った場合でも、溶接能率が低下することを抑制することができる。したがって、本ステップ5(合せ材溶接工程)において、フラックス入りワイヤ(FCW)を用いたMAG溶接を用いることにより、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法を、橋梁等の固定構造物へのクラッド鋼の溶接に好適に用いることができる。 In this Step 5 (cladding welding process), the welding method can be TIG welding, stick welding, or MAG welding using flux-cored wire (FCW) (arc welding using a mixture of inert gas and carbon dioxide as shielding gas). MAG welding using flux-cored wire (FCW) has a higher welding efficiency compared to other welding methods (TIG welding, stick welding, etc.), and even in overhead or vertical welding, the welding efficiency does not deteriorate as much as other welding methods (TIG welding, stick welding, etc.). Therefore, from the viewpoint of workability and constructability, it is preferable to use MAG welding using flux-cored wire (FCW) as the welding method in this Step 5 (cladding welding process). In this Step 5 (cladding welding process), by using MAG welding using flux-cored wire (FCW), even when welding the cladding material 14 side by performing overhead or vertical welding without reversing the cladding steel 10 or changing the orientation of the cladding steel 10, it is possible to suppress a decrease in welding efficiency. Therefore, by using MAG welding with flux-cored wire (FCW) in step 5 (cladding welding process), the clad steel welding method according to this embodiment can be suitably used for welding clad steel to fixed structures such as bridges.
本ステップ5(合せ材溶接工程)においてフラックス入りワイヤ(FCW)を用いてMAG溶接を行う際には、CO2とアルゴンの混合ガスをシールドガスとして用いる。アルゴンの割合を大きくした方がビードの仕上がりがよくなり、また、スパッタも少なくなるが、アルゴンはCO2と比べて高価であるので、当該シールドガスのCO2の含有割合を0mol%以上95mol%以下にすることが好ましい。 In step 5 (joint welding process), when performing MAG welding using flux-cored wire (FCW), a mixed gas of CO2 and argon is used as the shielding gas. Increasing the proportion of argon improves the finish of the weld bead and reduces spatter, but since argon is more expensive than CO2 , it is preferable to set the CO2 content of the shielding gas to 0 mol% or more and 95 mol% or less.
また、本ステップ5(合せ材溶接工程)においてフラックス入りワイヤ(FCW)を用いたMAG溶接におけるアーク溶接を施す際の入熱量は5kJ/cm以上40kJ/cm以下とすることが好ましい。当該溶接入熱量が5kJ/cm未満であると、合せ材溶接工程において、合せ材側に形成される裏ビードの止端部や溝端部を十分に溶融するだけの熱量に達せず、融合不良を招くおそれがある。当該溶接入熱量が40kJ/cmを上回ると、合せ材溶接工程において、母材12が多く溶解することで耐食性金属溶接材料の希釈が大きくなり、溶接部の耐食性が低下するおそれがある。 Furthermore, in step 5 (joint welding process), it is preferable that the heat input during arc welding using flux-cored wire (FCW) in MAG welding be between 5 kJ/cm and 40 kJ/cm. If the welding heat input is less than 5 kJ/cm, it may not reach sufficient heat to adequately melt the toe and groove ends of the back bead formed on the joint side during the joint welding process, potentially leading to poor fusion. If the welding heat input exceeds 40 kJ/cm, the base metal 12 may melt excessively during the joint welding process, leading to increased dilution of the corrosion-resistant metal welding material and potentially reducing the corrosion resistance of the weld.
なお、本ステップ5(合せ材溶接工程)において、合せ材14の表面をシートで覆う養生を行うことまでは必ずしも必要ではないが、溶接時に飛散するスパッタの付着を防止するため、スパッタ防止剤をスプレーやハケなどによって合せ材14の表面に塗布することが好ましい。 In step 5 (joint welding process), it is not strictly necessary to cover the surface of the joint material 14 with a sheet for protection. However, it is preferable to apply a spatter inhibitor to the surface of the joint material 14 using a spray or brush to prevent spatter from adhering to it during welding.
<ステップ6(研磨工程)>
ステップ5(合せ材溶接工程)で、合せ材14側から耐食性溶接金属で合せ材14の突き合わせの開先溶接を行って、図5に示すように、合せ材側開先24を合せ材溶接金属34で埋めて、合せ材14の端部を溶接した後、本ステップ6(研磨工程)において、合せ材14の当該溶接部の表面を研磨して仕上げる。
<Step 6 (Polishing Process)>
In step 5 (joint welding process), a groove weld is performed on the joint of the joint material 14 from the joint material 14 side using corrosion-resistant weld metal, and as shown in Figure 5, the joint material side groove 24 is filled with joint material weld metal 34, and the end of the joint material 14 is welded. Then, in step 6 (polishing process), the surface of the welded part of the joint material 14 is polished to finish it.
溶接焼けした部位は耐食性が低下しているが、合せ材14の溶接部の表面を研磨して仕上げることにより、耐食性が低下した溶接焼けした部位を取り除いて、腐食の起点にならないようにすることができる。また、合せ材14の溶接部の表面を研磨して仕上げることにより、表面の凹凸が少なくなり、鉄粉や錆が付着しにくくなり、もらい錆を防止することができる。また、合せ材14の溶接部の表面を研磨して仕上げることにより、美観も向上する。 Although the corrosion resistance of the welded areas is reduced, polishing the surface of the welded joint of the composite material 14 removes the corrosion-reduced areas, preventing them from becoming the starting point of corrosion. Furthermore, polishing the surface of the welded joint of the composite material 14 reduces surface irregularities, making it less susceptible to the adhesion of iron powder and rust, thus preventing galvanic corrosion. Polishing the surface of the welded joint of the composite material 14 also improves its aesthetic appearance.
合せ材14の溶接部の表面の研磨は、例えば、グラインダーやベルトサンダーを用いて行うことができる。研磨作業の前半においては、研磨作業の効率を上げるため、JIS R6001(1998)で規定されるF80の粒度よりも粗い粒度の研磨材を用いてもよいが、最終仕上げの段階では、JIS R6001(1998)で規定されるF80の粒度と同等またはそれよりも細かい粒度の研磨材を用いて研磨する。最終仕上げの段階で、細かい粒度の研磨材を用いて研磨することにより、表面の凹凸が少なくなって仕上がりの見た目がよくなり、また、鉄粉も付着しにくくなる。表面の凹凸が大きいと鉄粉が付着しやすくなり、もらい錆が発生しやすくなる。 The surface of the welded joint of the composite material 14 can be polished using, for example, a grinder or belt sander. In the first half of the polishing process, to improve efficiency, a coarser abrasive than the F80 grit size specified in JIS R6001 (1998) may be used. However, in the final finishing stage, polishing should be performed using an abrasive with a grit size equivalent to or finer than the F80 grit size specified in JIS R6001 (1998). Polishing with a fine-grained abrasive in the final finishing stage reduces surface irregularities, resulting in a better appearance and reduced adhesion of iron filings. Larger surface irregularities make it easier for iron filings to adhere, leading to increased susceptibility to rust formation.
研磨材の材質は、鉄を含まない、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素、ダイヤモンド、コランダム、ガーネットのうちの少なくとも1つであることが好ましい。研磨材に鉄が含まれていると、研磨材自体のさびが研磨した部位に付着するおそれがある。 The abrasive material is preferably at least one of the following, which does not contain iron: aluminum oxide, silicon carbide, boron nitride, diamond, corundum, or garnet. If the abrasive contains iron, rust from the abrasive itself may adhere to the polished surface.
また、合せ材14の溶接部の表面の研磨を、電解研磨により行ってもよい。電解研磨装置には可搬式のものもあり、橋梁等の固定構造物に対しても、合せ材14の溶接部に対して電解研磨を行うことは可能である。 Furthermore, the surface of the welded joint of the connecting material 14 may be polished by electrolytic polishing. Portable electrolytic polishing equipment is also available, making it possible to perform electrolytic polishing on the welded joint of the connecting material 14 even on fixed structures such as bridges.
また、電解研磨に代えて、硫酸、塩酸、フッ酸、硝酸、リン酸、過酸化水素のうち少なくとも1つを含む溶液を合せ材14の溶接部の表面に塗布し、溶接焼けの除去や不動態化処理を行ってもよい。合せ材14の溶接部の表面に対しては、研磨材を用いた機械的研磨、電解研磨、不動態化処理のうちの少なくとも1つを実施することが好ましい。 Alternatively, instead of electrolytic polishing, a solution containing at least one of sulfuric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, nitric acid, phosphoric acid, and hydrogen peroxide may be applied to the surface of the welded portion of the composite material 14 to remove welding discoloration and perform passivation treatment. It is preferable to perform at least one of the following treatments on the surface of the welded portion of the composite material 14: mechanical polishing using an abrasive, electrolytic polishing, and passivation treatment.
なお、電解研磨や不動態化処理は、合せ材であるステンレス鋼やニッケル合金の表面の不動態被膜中の鉄を優先的に溶解してクロムを濃縮させる作用があるため、耐食性を向上させることができる。 Furthermore, electrolytic polishing and passivation treatments can improve corrosion resistance because they preferentially dissolve iron in the passivation film on the surface of the stainless steel or nickel alloy used as the bonding material, thereby concentrating chromium.
そのため、研磨材を用いた機械的研磨と、電解研磨や不動態化処理との両方を行うことが好ましいが、その場合、処理できる研磨量の範囲の違い(研磨はミリオーダー、電解研磨や不動態化処理は数十ナノメートルオーダー)から、最初に研磨材を用いた機械的研磨による処理を行い、その後に電解研磨や不動態化処理を行うようにすることが好ましい。 Therefore, it is preferable to perform both mechanical polishing using abrasives and electrolytic polishing or passivation treatment. However, due to the difference in the range of polishing that can be performed (polishing is on the order of millimeters, while electrolytic polishing and passivation treatment are on the order of tens of nanometers), it is preferable to perform mechanical polishing using abrasives first, followed by electrolytic polishing or passivation treatment.
なお、母材12側の溶接部の表面は、ブラスト処理を行った後、塗装を行う。この処理は、鋼構造物における通常の表面処理と同様である。 Furthermore, the surface of the welded joint on the base material 12 will be blast-treated and then painted. This treatment is the same as the usual surface treatment for steel structures.
<補足>
前述したように、ステップ1(開先加工工程および突き合わせ工程)においては、合せ材14に対してカットバック加工を行って母材露出面12Aを形成する。図1では合せ材14の厚さと同じ厚さだけ合せ材14を取り除くカットバック加工を行った状態を示している。このカットバック加工においては、図8に示す合せ材側開先24A(合せ材側開先24の第1変形例)のように、合せ材14の厚さよりも厚くカットバック加工を行い、合せ材14だけでなく、母材12もわずかに切り取って母材露出面12Bを形成するようにしてもよい。合せ材側開先24内に合せ材14が残っていると、母材12側の溶接の際の溶接材料に合せ材14が溶融して、母材溶接金属30に悪影響を与えるおそれがあるので、合せ材側開先24から合せ材14を確実に取り除くためである。
<Supplement>
As mentioned above, in step 1 (grooving and butt jointing), a cutback process is performed on the cladding material 14 to form the base metal exposed surface 12A. Figure 1 shows the state after the cutback process is performed to remove the cladding material 14 by the same thickness as the cladding material 14. In this cutback process, as shown in Figure 8, the cladding material side groove 24A (first modified example of the cladding material side groove 24), the cutback process may be performed to a thickness greater than the cladding material 14, so that not only the cladding material 14 but also a small amount of the base metal 12 is cut off to form the base metal exposed surface 12B. If the cladding material 14 remains in the cladding material side groove 24, the cladding material 14 may melt into the welding material during welding on the base metal 12 side, potentially adversely affecting the base metal weld metal 30, so this is done to ensure that the cladding material 14 is reliably removed from the cladding material side groove 24.
また、合せ材14に対するカットバック加工においては、図1に示すように、合せ材側開先24が、母材露出面12Aを溝底、合せ材14の合せ材端面14Aを溝壁とする長方形状の開先となるように加工を行っており、合せ材端面(溝壁)14Aは母材露出面(溝底)12Aと略直交している。しかしながら、ニッケル合金は、溶けたときの粘度が炭素鋼よりも高く、表面張力により球状になりやすいため、ニッケル合金の溶接材料は、細かい隙間に入り込みにくく、図1に示すような長方形状の合せ材側開先24の約90°の入隅部において、融合不良による溶接欠陥が生じることがある。そのため、ニッケル合金の溶接材料を用いる場合には、図1に示すような長方形状の合せ材側開先24にするよりも、図9に示すような等脚台形状の合せ材側開先24Bにする方が好ましい。具体的には、合せ材側開先24B(合せ材側開先24の第2変形例)において、母材露出面(溝底)12Aと合せ材端面(溝壁)14Bとのなす角度θが130°以上となるようにするカットバック加工を行うことが好ましい。 Furthermore, in the cutback process for the cladding material 14, as shown in Figure 1, the cladding material side groove 24 is processed to be rectangular in shape, with the base material exposed surface 12A as the groove bottom and the cladding material end surface 14A of the cladding material 14 as the groove wall, and the cladding material end surface (groove wall) 14A is approximately perpendicular to the base material exposed surface (groove bottom) 12A. However, nickel alloys have a higher viscosity when molten than carbon steel and tend to become spherical due to surface tension, so nickel alloy welding material does not easily penetrate into fine gaps, and welding defects due to poor fusion may occur at the approximately 90° inside corner of the rectangular cladding material side groove 24 as shown in Figure 1. For this reason, when using nickel alloy welding material, it is preferable to have an isosceles trapezoidal cladding material side groove 24B as shown in Figure 9 rather than a rectangular cladding material side groove 24 as shown in Figure 1. Specifically, it is preferable to perform a cutback process on the mating material side groove 24B (a second modified example of the mating material side groove 24) so that the angle θ between the exposed base material surface (groove bottom) 12A and the mating material end surface (groove wall) 14B is 130° or more.
また、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法において使用可能な裏当て材の具体例(裏当て材26、28)の断面形状を、図6において示したが、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法において使用可能な裏当て材の断面形状は、これに限定されるわけではなく、母材露出面(溝底)12Aにおける裏当て材の密着長さを所定の長さ(6mm以上必要であり、7mm以上が好ましい。)確保できるものであればよく、断面形状が正方形状や二等辺三角形状等の裏当て材を用いることも可能である。図10(A)では、断面が二等辺三角形状の裏当て材29の断面形状を示しており、図10(B)では、断面が二等辺三角形状の裏当て材29を合せ材側開先24に取り付けた状態を示している。 Furthermore, while Figure 6 shows specific cross-sectional shapes of backing materials (backing materials 26, 28) usable in the clad steel welding method according to this embodiment, the cross-sectional shapes of the backing materials usable in the clad steel welding method according to this embodiment are not limited to these. Any backing material that can ensure a predetermined contact length (6 mm or more is required, preferably 7 mm or more) on the exposed base material surface (groove bottom) 12A is acceptable, and backing materials with square or isosceles triangular cross-sections can also be used. Figure 10(A) shows the cross-sectional shape of backing material 29 with an isosceles triangular cross-section, and Figure 10(B) shows the backing material 29 with an isosceles triangular cross-section attached to the groove 24 on the clad material side.
10、100…クラッド鋼
12、102…母材
12A、12B…母材露出面(溝底)
14、104…合せ材
14A、14B…合せ材端面(溝壁)
20、120…開先
22、122…母材側開先
24、24A、24B、25、124…合せ材側開先
26、28、29…裏当て材
26A…凹み
28A…平坦面
30…母材溶接金属
32、33、132…裏ビード
34…合せ材溶接金属
G…ルート間隔
W…合せ材側の溝底の平行部長さ
d…裏当て材26と母材露出面12Aとの密着距離
Hb1、Hb2、Hbx…裏ビード高さ
Wb1、Wb2、Wbx…裏ビード幅
θ…母材露出面12Aと溝壁14Bとのなす角度
10, 100... Clad steel 12, 102... Base metal 12A, 12B... Base metal exposed surface (groove bottom)
14, 104... Joint material; 14A, 14B... End face of joint material (groove wall)
20, 120... Groove 22, 122... Base material side groove 24, 24A, 24B, 25, 124... Joint material side groove 26, 28, 29... Backing material 26A... Recess 28A... Flat surface 30... Base material weld metal 32, 33, 132... Back bead 34... Joint material weld metal G... Root spacing W... Length of the parallel section at the bottom of the groove on the joint material side d... Contact distance between backing material 26 and the exposed surface 12A of the base material H b1 , H b2 , H bx ... Back bead height W b1 , W b2 , W bx ... Back bead width θ... Angle between the exposed surface 12A of the base material and the groove wall 14B
Claims (11)
前記クラッド鋼の溶接を行う部位において前記合せ材を取り除くカットバックを行って、前記母材の露出面を形成する開先加工を施す開先加工工程と、
前記母材同士の間のルート間隔が3mm以上となるように、前記開先加工を施した前記クラッド鋼同士を突き合わせる突き合わせ工程と、
前記突き合わせ工程の後、裏当て材を前記母材の前記露出面に配置する裏当て材配置工程と、
前記裏当て材配置工程の後、前記母材側から前記母材側の突き合わせの開先溶接を行う母材溶接工程と、
前記母材溶接工程の後、前記裏当て材を取り外す裏当て材取り外し工程と、
前記裏当て材取り外し工程の後、前記合せ材側から前記合せ材の突き合わせの開先溶接を行う合せ材溶接工程と、
を有することを特徴とするクラッド鋼溶接方法。 A welding method for clad steel, in which stainless steel or nickel alloy is used as the cladding material and carbon steel or low-alloy steel is used as the base material,
A beveling process is performed in which a cutback is made at the part of the clad steel to be welded to remove the cladding material and to form a beveled surface of the base material,
A butt joint step in which the beveled clad steels are butted together such that the root gap between the base materials is 3 mm or more,
After the butt joint step, a backing material placement step is performed in which the backing material is placed on the exposed surface of the base material,
After the backing material placement step, a base material welding step is performed in which a butt joint groove welding is carried out from the base material side to the base material side,
After the base material welding process, a backing material removal process is performed to remove the backing material,
After the backing material removal step, a joint welding step is performed in which a groove welding of the joint is performed from the joint material side,
A clad steel welding method characterized by having the following features.
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