(57)【要約】【課題】例えば大径鋼管の溶接に際し、溶接ワイヤの送球時の破断を生じることなく、かつ溶接時の電流及び電圧を安定に保って溶接を行うことを可能とする。【解決手段】両端部に、端面から軸方向へ向けて雄ねじ部６及び未加工部７をこの順に備える連結用溶接ワイヤ４を用いて、雄ねじ部６に噛合する雌ねじ部８を有する第１の溶接ワイヤ５及び第２の溶接ワイヤを接続する。第１の溶接ワイヤ５の径に対する連結用溶接ワイヤ４の径の比が０．６２５〜０．７５であり、連結用溶接ワイヤ４の軸方向に関する雄ねじ部６及び未加工部７それぞれの長さの比率が２：１〜３：２であるとともに、軸方向に関する雄ねじ部６の長さが８ｍｍ以上である。【選択図】図１
2014087847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部に、端面から軸方向へ向けて雄ねじ部及び未加工部をこの順に備える連結用溶接ワイヤを用いて、前記雄ねじ部に噛合する雌ねじ部を有する第１の溶接ワイヤ及び第２の溶接ワイヤを接続する際に、前記第１の溶接ワイヤ又は前記第２の溶接ワイヤの径に対する前記連結用溶接ワイヤの径の比が０．６２５〜０．７５であること、前記連結用溶接ワイヤの軸方向に関する前記雄ねじ部及び前記未加工部それぞれの長さの比率が２：１〜３：２であること、及び、前記軸方向に関する前記雄ねじ部の長さが８ｍｍ以上であることを特徴とする溶接ワイヤの連結方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接ワイヤの連結方法に関し、具体的には、肉厚が６ｍｍ以上の大径鋼管の溶接に用いられる溶接ワイヤの連結方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
外径が２０〜６０インチ程度であって長さが１０〜１８ｍ程度である大径鋼管は、一般的に、製造する外径に応じた寸法を有する厚板（板厚：６〜５０ｍｍ）をＯ形状に成形加工した後、継ぎ目に仮付溶接を行い、その後、内面及び外面にサブマージアーク溶接を行うことによって製造される。仮付溶接や内面及び外面の溶接において、溶接ワイヤを多く使用する。
【０００３】
通常、溶接ワイヤの残部分の長さが、溶接ワイヤ１本当たりの使用量と、溶接ワイヤの設置位置から溶接部までの距離との合計よりも短くなる場合、この溶接ワイヤ（以下、「旧ワイヤ」という）を撤去し、新たな溶接ワイヤ（以下、「新ワイヤ」という）を準備する必要を生じる。
【０００４】
旧ワイヤは、廃棄されるか、若しくは新ワイヤとバット溶接で接合されて使用される。しかし、旧ワイヤを廃棄する場合には、溶接ワイヤの使用量の増加となり、コストが嵩む。旧ワイヤを新ワイヤとバット溶接する場合、作業者の溶接技量のバラツキが不可避的に存在するため、操業トラブルの発生や、溶接の品質の低下を生じることもある。また、いずれの場合にあっても、旧ワイヤの撤去や新ワイヤの準備などの作業を行う必要があるため、製造能率が低下する。
【０００５】
そこで、これまでに、旧ワイヤと新ワイヤとを連結する方法が多数提案されている。
特許文献１〜６には、それぞれ、ワイヤを凹凸で連結する際、凸部に突条部を形成したもの、凸部にキャップをかぶせるもの、ワイヤの先端に凹加工を施した後に、それらを、突条部を有する凸型ジグで連結するもの、ワイヤ先端にくさびタイプの凹凸を用いるもの、ワイヤ先端に凹加工を施し、それらに絶縁材を被せた凸上のジグを差し込むもの、ワイヤの先端に凹加工を施した後、それらを、突条部を有する凸型ジグで連結後、押圧するものといった方法が開示されている。
【０００６】
また、特許文献７には、連結長さが２５ｍｍ以上の凹凸ワイヤ連結を行うことが開示されている。
さらに、特許文献８，９には、それぞれ、ワイヤ先端にねじ加工を施すことによる連結方法が提案されている。この方法は、図５に示すように、ワイヤ１，２の端部に、雌ねじ部１ａ、雄ねじ部２ａを形成することにより、溶接機等の機械を用いることなくワイヤ１，２を連結するものである。しかし、ワイヤ１，２の一方又は両方の長さが長い場合には、ワイヤ１，２をねじ止めのために回転させることが容易でないので、両者を簡易に連結できないと思われる。そこで、特許文献９には、図６に示すように、旧ワイヤ１と新ワイヤ２のうちの一方のワイヤ（例えば旧ワイヤ１）に逆ねじ部１ｂを形成するとともに、連結用溶接ワイヤ３にねじ部３ａ及び逆ねじ部３ｂを形成することにより、ワイヤ１，２を回転することなく連結用溶接ワイヤ３だけを一方向へ回転することによって、新ワイヤ２及び旧ワイヤ１を同時に連結する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献ｌ】実開昭４２−１０６６７号公報
【特許文献２】実開昭４３−２３６９１号公報
【特許文献３】実開昭４２−１０６６８号公報
【特許文献４】特公昭４６−１４５２２号公報
【特許文献５】実開昭４５−３１７３５号公報
【特許文献６】特開昭４５−３４２５０号公報
【特許文献７】特開昭５４−２３３４７号公報
【特許文献８】実開昭４９−１５７８２号公報
【特許文献９】特開昭５９−２７７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者らが新旧の溶接ワイヤを機械的に連結させる方法を検討した結果、バット溶接で接合させる方法と比較して、連結部での断線発生や溶接時の電流や電圧が不安定になり易いなどの問題を生じ、溶接品質がバラツキ易いことを見出した。これらの課題について、特許文献１〜６に開示されている技術では、連結部の強度について言及されておらず、かつ、ワイヤ先端の加工に時間を要するものであって生産性の低下を招くと思われる。特許文献７では、連結部の嵌合部形状が明確に示されておらず、連結部の強度については評価されていない。特許文献８，９も同様に、連結部の強度については評価も示唆もされていない。
【０００９】
つまり、上記先行文献は、連結させる方法は開示されているが、連結部での断線発生や溶接時の電流や電圧が不安定になり易いなどの問題を見出しておらず、開示も示唆もない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、両端部側に雄ねじ部を有する連結用溶接ワイヤを用いて、雄ねじ部に噛合する雌ねじ部を有する第１、２の溶接ワイヤを接続する際に、前記連結用溶接ワイヤの、第１、２の溶接ワイヤの径との比が０．６２５〜０．７５である径を有し、前記連結用溶接ワイヤの雄ねじ加工部及び雄ねじ未加工部それぞれの長さの比率が２：１〜３：２であり、さらに、前記連結用溶接ワイヤの雄ねじ加工部の長さが８ｍｍ以上であれば、上記課題を解決できることを知見して、本発明を完成した。
【００１１】
本発明は、両端部に、端面から軸方向へ向けて雄ねじ部及び未加工部をこの順に備える連結用溶接ワイヤを用いて、雄ねじ部に噛合する雌ねじ部を有する第１の溶接ワイヤ及び第２の溶接ワイヤを接続する際に、第１の溶接ワイヤ又は第２の溶接ワイヤの径に対する連結用溶接ワイヤの径の比が０．６２５〜０．７５であること、連結用溶接ワイヤの軸方向に関する雄ねじ部及び未加工部それぞれの長さの比率が２：１〜３：２であること、及び、連結用溶接ワイヤの軸方向に関する雄ねじ部の長さが８ｍｍ以上であることを特徴とする溶接ワイヤの連結方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、例えば大径鋼管の溶接に際し、溶接ワイヤの送給時の破断を生じることなく、かつ溶接時の電流及び電圧を安定に保って溶接を行うことができ、これにより、溶接ワイヤの端部のロスを低減でき、さらに溶接ワイヤ連結部を使用する際においても溶接品質を安定に保って、効率的に溶接を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の連結方法を示す説明図である。
【図２】図２は、ワイヤ曲げと溶接位置を示す説明図である。
【図３】図３は、溶接ワイヤ破断時の溶接状態を示す説明図である。
【図４】図４は、本発明の溶接ワイヤの溶接状態を示す説明図である。
【図５】図５は、溶接ワイヤのねじ式連結方法を示す説明図である。
【図６】図６は、新ワイヤ及び旧ワイヤの連結方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の連結方法を示す説明図である。図1では、連結溶接用ワイヤ４の軸方向の中心より右半分のみを示し、左半分は省略してある。
【００１５】
図１に示すように、本発明では、連結用溶接ワイヤ４を用いて第１の溶接ワイヤ(例えば旧ワイヤ)５と、第２の溶接ワイヤ（例えば新ワイヤ）とを連結する。図１では、第２の溶接ワイヤは省略されている。
【００１６】
連結用溶接ワイヤ４の両端部には、端面から軸方向へ向けて、雄ねじ部６及び未加工部７が、この順に形成されている。
また、第１の溶接ワイヤ５及び第２の溶接ワイヤの端部には、雌ねじ部８が形成されている。雌ねじ部８は雄ねじ部６に噛合する。
【００１７】
第１の溶接ワイヤ５及び第２の溶接ワイヤのうちの一方のワイヤ（例えば第１の溶接ワイヤ５）の雌ねじ部８は、逆ねじ部として形成されるとともに、連結用溶接ワイヤ４の両端のねじ部のうちの一方の雄ねじ部８も、逆ねじ部として形成されている。これにより、第１の溶接ワイヤ５及び第２の溶接ワイヤを回転することなく、連結用溶接ワイヤ４だけを一方向へ回転することによって、第１の溶接ワイヤ５及び第２の溶接ワイヤを同時に連結可能である。
【００１８】
第１の溶接ワイヤ５の径と、第２の溶接ワイヤの径とは、通常、同じ値である。
ここで、第１の溶接ワイヤ５又は第２の溶接ワイヤの径に対する連結用溶接ワイヤ４の径の比は、０．６２５〜０．７５である。この比が０．６２５未満であると、溶接ワイヤの送給時に曲げる力が加わった場合に、雄ねじ部７，８で破断を生じるおそれがあり、一方、比が０．７５超であると、雌ねじ部６で破断を生じる。比が０．６２５未満であると、雄ネジの根元部分に変形が集中することとなり、比が０．７５超であると、雄ネジが雌ネジを突き破ることになるためと思われる。
【００１９】
また、連結用溶接ワイヤ４の軸方向に関する雄ねじ部６及び未加工部７のそれぞれの長さの比率は、２：１〜３：２である。比率がこの範囲外の場合、溶接ワイヤを送給時に破断を生じるおそれがあるとともに、溶接時の電流及び電圧を安定に保つことができなくなるおそれがある。
【００２０】
さらに、連結用溶接ワイヤ４の軸方向に関する雄ねじ部６の長さは、８ｍｍ以上である。この長さが８ｍｍ未満であると、溶接時の電流及び電圧を安定に保つことができなくなるおそれがある。
【００２１】
本発明によれば、例えば大径鋼管を溶接する際に、溶接ワイヤが送給時に破断することなく、かつ溶接時の電流及び電圧を安定に保って溶接を行うことができ、溶接ワイヤ連結部においても溶接品質を安定に保って溶接できると共に、溶接ワイヤの端部のロスを低減でき、さらに効率的に溶接を行うことができるようになる。
【００２２】
本発明を、実施例を参照しながら、より具体的に説明する。
【実施例】
【００２３】
図２は、実際に用いるサブマージアーク溶接機９の溶接部１０の近傍を模式的に示す説明図である。
大径鋼管の製造に際して、狭い空間での溶接が可能になるように、溶接部１０の近傍でワイヤ１１を曲げて送給を行う。ワイヤ１１の曲げ方法は、ローラ１２を用いた３点曲げ（曲げＲ１００ｍｍ）である。
【００２４】
そこで、引張強度：５４０Ｎ／ｍｍ２以上、化学成分：Ｃ：０．１２質量％、Ｓｉ：０．０１質量％、Ｍｎ：１．９３質量％、Ｐ：０．０１１質量％、Ｓ：０．００５質量％、Ｃｕめっき厚：１．０５μｍからなる、直径４．０ｍｍ及び４．８ｍｍワイヤを用い、表１に示す種々のねじ加工条件で、連続供給時に要求される耐曲げ性能を評価した。表１には、試作ワイヤの強度と曲げ特性を併せて示す。
【００２５】
図３は、ワイヤ連結部が破断した場合における溶接時に起こる電流および電圧の状況の一例を示すグラフである。溶接時に破断部を通過する場合、図３のグラフに示すように、瞬時にアークが短絡および再点孤するため、電流および電圧がいずれも不安定な状態になる。
【００２６】
図４は、連結部が破断を起こさない場合における溶接時の電流および電圧の状況の一例を示すグラフである。ワイヤが破断しない場合、電流および電圧ともに安定を保ちながら溶接が可能である。
【００２７】
【表１】
2014087847.tif 000003
【００２８】
その結果、ワイヤ径４．０ｍｍにおいて、ねじ径／ワイヤ径比率が０．５（試作１）、及びねじ径／ワイヤ径比率が０．７５で、ねじ未加工とねじ加工比率が１：１の場合（試作３）では、１００Ｒの曲げ試験において判断が生じた。
【００２９】
一方、試作２、４の条件ではいずれも破断は生じなかった。
次に、試作２、４について表２に示す条件で溶接を行い、溶接条件に及ぼすねじ形状の影響を調査した結果、試作２では、電流、電圧が不安定であった。
【００３０】
【表２】
2014087847.tif 000004
【００３１】
本発明（試作４）において、連結部で、電流、電圧を安定に保ち、溶接可能なことを確認した。
直径４．８mmワイヤにおいても同様に、試作７条件で、同様の結果が得られた。
【符号の説明】
【００３２】
１、２  ワイヤ
１ａ  雌ねじ部
２ａ  雄ねじ部
１ｂ  逆ねじ部
３  連結用溶接ワイヤ
３ａ  ねじ部
３ｂ  逆ねじ部
４  連結用溶接ワイヤ
５  第１の溶接ワイヤ(例えば旧ワイヤ)
６  雄ねじ部６
７  未加工部
８  雌ねじ部
９  サブマージアーク溶接機
１０  溶接部
１１  ワイヤ
１２  ローラ
【図１】
2014087847.tif 000005
【図２】
2014087847.tif 000006
【図３】
2014087847.tif 000007
【図４】
2014087847.tif 000008
【図５】
2014087847.tif 000009
【図６】
2014087847.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成25年12月16日(2013.12.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部に、端面から軸方向へ向けて雄ねじ部及び未加工部をこの順に備える連結用溶接ワイヤを用いて、前記雄ねじ部に噛合する雌ねじ部を有する第１の溶接ワイヤ及び第２の溶接ワイヤを接続する際に、前記第１の溶接ワイヤ又は前記第２の溶接ワイヤの径に対する前記連結用溶接ワイヤの雄ねじ部の径の比が０．６２５〜０．７５であること、前記連結用溶接ワイヤの軸方向に関する前記雄ねじ部及び前記未加工部それぞれの長さの比率が２：１〜３：２であること、前記軸方向に関する前記雄ねじ部の長さが８ｍｍ以上であること、前記第１の溶接ワイヤ、前記第２の溶接ワイヤ及び前記連結用溶接ワイヤそれぞれの直径が４．０ｍｍ又は４．８ｍｍであること、前記第１の溶接ワイヤ、前記第２の溶接ワイヤ及び前記連結用溶接ワイヤそれぞれは、Ｃ:０．１２質量％、Ｓｉ:０．０１質量％、Ｍｎ:１．９３質量％、Ｐ：０．０１１質量％、Ｓ：０．００５質量％を有する化学組成を有すること、及び、厚さが１．０５μｍのＣｕめっき被膜を有することを特徴とする溶接ワイヤの連結方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明は、両端部に、端面から軸方向へ向けて雄ねじ部及び未加工部をこの順に備える連結用溶接ワイヤを用いて、雄ねじ部に噛合する雌ねじ部を有する第１の溶接ワイヤ及び第２の溶接ワイヤを接続する際に、第１の溶接ワイヤ又は第２の溶接ワイヤの径に対する連結用溶接ワイヤの雄ねじ部の径の比が０．６２５〜０．７５であること、連結用溶接ワイヤの軸方向に関する雄ねじ部及び未加工部それぞれの長さの比率が２：１〜３：２であること、連結用溶接ワイヤの軸方向に関する雄ねじ部の長さが８ｍｍ以上であること、第１の溶接ワイヤ、第２の溶接ワイヤ及び連結用溶接ワイヤそれぞれの直径が４．０ｍｍ又は４．８ｍｍであること、第１の溶接ワイヤ、第２の溶接ワイヤ及び連結用溶接ワイヤそれぞれは、Ｃ:０．１２質量％、Ｓｉ:０．０１質量％、Ｍｎ:１．９３質量％、Ｐ：０．０１１質量％、Ｓ：０．００５質量％を有する化学組成を有すること、及び、厚さが１．０５μｍのＣｕめっき被膜を有することを特徴とする溶接ワイヤの連結方法である。