(57)【要約】  本発明による溶接方法は、第１の部材、第２の部材および裏あて板の間に第１および第２の溶接層を形成する工程を有する。第１の部材は、第１の表面を有し、第２の部材は、第２の表面を有する。第１および第２の部材は、第１の表面と第２の表面とが、裏あて板と対面するように配置される。第１の溶接層は、第１の部材の第１の表面と交点Ｐ１で交わり、第２の部材の第２の表面と交点Ｐ２で交わる。交点Ｐ１と交点Ｐ２とを通る直線Ｌを描いたとき、第２の溶接層は、先端が直線Ｌを超える。第２の溶接層は、直線Ｌと交点Ｑ１および交点Ｑ２で交わり、交点Ｑ１は、第１の溶接層の内部にあり、または交点Ｐ１と一致し、交点Ｑ２は、第１の溶接層の内部にあり、または交点Ｐ２と一致する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接方法であって、
（１）第１回目の溶接パスにより、第１の部材、第２の部材および裏あて板の間に、第１の溶接層を形成する工程であって、
前記第１の部材は、第１の表面を有し、前記第２の部材は、第２の表面を有し、前記裏あて板は、上面を有し、
前記第１の部材および前記第２の部材は、前記第１の表面と、前記第２の表面とが、前記裏あて板の前記上面と対面し、または接触するように配置され、
前記第１の溶接層は、該第１の溶接層の延在方向に対して垂直な断面から見たとき、
前記第１の部材の側において、該第１の部材の前記第１の表面と交点Ｐ１で交わり、前記第２の部材の側において、該第２の部材の前記第２の表面と交点Ｐ２で交わるように形成される工程と、
（２）第２回目の溶接パスにより、前記第１の溶接層の上に第２の溶接層を形成する工程と、
を有し、
前記交点Ｐ１と前記交点Ｐ２とを通る直線Ｌを描いたとき、
前記第２の溶接層は、深さ方向の先端が、前記直線Ｌを超えて前記裏あて板内に導入されるように配置され、
前記第２の溶接層は、前記直線Ｌと交点Ｑ１および交点Ｑ２で交わり、前記交点Ｑ１は、前記交点Ｑ２よりも前記第１の部材の側にあり、
前記交点Ｑ１は、前記第１の溶接層の内部にあり、または前記交点Ｐ１と一致し、
前記交点Ｑ２は、前記第１の溶接層の内部にあり、または前記交点Ｐ２と一致する、溶接方法。
【請求項２】
交点Ｐ１と交点Ｑ１の距離は２ｍｍ以下であり、および／または
交点Ｐ２と交点Ｑ２の距離は２ｍｍ以下である、請求項１に記載の溶接方法。
【請求項３】
交点Ｐ１から交点Ｐ２までの幅Ｗ１に対する交点Ｑ１から交点Ｑ２まで幅Ｗ２の割合（Ｗ２／Ｗ１）は、７０％以上である、請求項１に記載の溶接方法。
【請求項４】
溶接部によって、第１の部材、第２の部材および裏あて板が相互に接合された溶接継手であって、
前記第１の部材は、第１の表面を有し、
前記第２の部材は、第２の表面を有し、
前記第１の部材および前記第２の部材は、前記第１の表面と前記第２の表面とが、前記裏あて板の上面と対面または接触するように配置されており、
前記溶接部は、深さ方向において、前記裏あて板に近い側から、第１の溶接層および第２の溶接層を有し、
前記溶接部を、該溶接部の延在方向に対して垂直な断面から見たとき、
前記第１の溶接層は、前記第１の部材の側において、該第１の部材の前記第１の表面と交点Ｐ１で交わり、前記第２の部材の側において、該第２の部材の前記第２の表面と交点Ｐ２で交わり、
前記交点Ｐ１と前記交点Ｐ２とを通る直線Ｌを描いたとき、
前記第２の溶接層は、深さ方向の先端が、前記直線Ｌを超えて前記裏あて板内に導入されるように配置され、
前記第２の溶接層は、前記直線Ｌと交点Ｑ１および交点Ｑ２で交わり、前記交点Ｑ１は、前記交点Ｑ２よりも前記第１の部材の側にあり、
前記交点Ｑ１は、前記第１の溶接層の内部にあり、または前記交点Ｐ１と一致し、
前記交点Ｑ２は、前記第１の溶接層の内部にあり、または前記交点Ｐ２と一致する、溶接継手。
【請求項５】
交点Ｐ１と交点Ｑ１の距離は２ｍｍ以下であり、および／または
交点Ｐ２と交点Ｑ２の距離は２ｍｍ以下である、請求項４に記載の溶接継手。
【請求項６】
交点Ｐ１から交点Ｐ２までの幅Ｗ１に対する交点Ｑ１から交点Ｑ２まで幅Ｗ２の割合（Ｗ２／Ｗ１）は、７０％以上である、請求項４に記載の溶接継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接方法および溶接継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの鋼板を相互に接合する技術として、ガスシールドメタルアーク溶接法などの溶接技術が知られている。ガスシールドメタルアーク溶接法では、ワイヤと２つの鋼板との間にアークが発生し、このアークが熱源となり、ワイヤおよび鋼板が溶融され、鋼板同士が溶接される。またこの際に、アークの周囲にシールドガスが供給されるため、被溶接箇所を外部環境から隔離した状態で、溶接を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−７９４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような溶接技術において、鋼板の溶接箇所に黒皮と呼ばれる酸化皮膜が存在する場合、しばしば、溶接層に溶接欠陥が生じると言う問題が生じ得る。特に、大電流でアーク溶接を実施すると、パイプ状欠陥のような大きな欠陥が生じる可能性が高くなる。【０００５】
そこでこのような溶接不具合を防止するため、通常、溶接処理の前には、酸化皮膜を除去するプロセスが実施される（例えば特許文献１）。【０００６】
しかしながら、このような酸化皮膜の除去プロセスは、溶接の作業効率を低下させる要因となる。このため、効率的な方法で、健全な溶接を行うことができる技術が要望されている。【０００７】
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、作業効率を低下させずに、大きなパイプ状欠陥を抑制することが可能な溶接方法を提供することを目的とする。また、本発明では、大きなパイプ状欠陥が有意に抑制された溶接継手を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、溶接方法であって、
（１）第１回目の溶接パスにより、第１の部材、第２の部材および裏あて板の間に、第１の溶接層を形成する工程であって、
前記第１の部材は、第１の表面を有し、前記第２の部材は、第２の表面を有し、前記裏あて板は、上面を有し、
前記第１の部材および前記第２の部材は、前記第１の表面と、前記第２の表面とが、前記裏あて板の前記上面と対面し、または接触するように配置され、
前記第１の溶接層は、該第１の溶接層の延在方向に対して垂直な断面から見たとき、
前記第１の部材の側において、該第１の部材の前記第１の表面と交点Ｐ１で交わり、前記第２の部材の側において、該第２の部材の前記第２の表面と交点Ｐ２で交わるように形成される工程と、
（２）第２回目の溶接パスにより、前記第１の溶接層の上に第２の溶接層を形成する工程と、
を有し、
前記交点Ｐ１と前記交点Ｐ２とを通る直線Ｌを描いたとき、
前記第２の溶接層は、深さ方向の先端が、前記直線Ｌを超えて前記裏あて板内に導入されるように配置され、
前記第２の溶接層は、前記直線Ｌと交点Ｑ１および交点Ｑ２で交わり、前記交点Ｑ１は、前記交点Ｑ２よりも前記第１の部材の側にあり、
前記交点Ｑ１は、前記第１の溶接層の内部にあり、または前記交点Ｐ１と一致し、
前記交点Ｑ２は、前記第１の溶接層の内部にあり、または前記交点Ｐ２と一致する、溶接方法が提供される。【０００９】
また、本発明では、溶接部によって、第１の部材、第２の部材および裏あて板が相互に接合された溶接継手であって、
前記第１の部材は、第１の表面を有し、
前記第２の部材は、第２の表面を有し、
前記第１の部材および前記第２の部材は、前記第１の表面と前記第２の表面とが、前記裏あて板の上面と対面または接触するように配置されており、
前記溶接部は、深さ方向において、前記裏あて板に近い側から、第１の溶接層および第２の溶接層を有し、
前記溶接部を、該溶接部の延在方向に対して垂直な断面から見たとき、
前記第１の溶接層は、前記第１の部材の側において、該第１の部材の前記第１の表面と交点Ｐ１で交わり、前記第２の部材の側において、該第２の部材の前記第２の表面と交点Ｐ２で交わり、
前記交点Ｐ１と前記交点Ｐ２とを通る直線Ｌを描いたとき、
前記第２の溶接層は、深さ方向の先端が、前記直線Ｌを超えて前記裏あて板内に導入されるように配置され、
前記第２の溶接層は、前記直線Ｌと交点Ｑ１および交点Ｑ２で交わり、前記交点Ｑ１は、前記交点Ｑ２よりも前記第１の部材の側にあり、
前記交点Ｑ１は、前記第１の溶接層の内部にあり、または前記交点Ｐ１と一致し、
前記交点Ｑ２は、前記第１の溶接層の内部にあり、または前記交点Ｐ２と一致する、溶接継手が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、作業効率を低下させずに、大きなパイプ状欠陥を抑制することが可能な溶接方法を提供することができる。また、本発明では、大きなパイプ状欠陥が有意に抑制された溶接継手を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の溶接方法の一例を模式的に示した図である。
【図２】本発明の一実施形態による溶接継手の模式的な斜視図である。
【図３】図２に示した溶接継手のＡ−Ａ線に沿った模式的な断面図である。
【図４】第１の溶接層およびその近傍の断面を模式的に示した図である。
【図５】溶接継手において、不適切な溶接部の一態様を模式的に示した断面図である。
【図６】溶接継手において、不適切な溶接部の一態様を模式的に示した断面図である。
【図７】溶接継手において、適切な溶接部の一態様を模式的に示した断面図である。
【図８】本発明の一実施形態による溶接方法のフローを模式的に示した図である。
【図９】本発明の一実施形態による溶接方法の一工程を概略的に示した図である。
【図１０】本発明の一実施形態による溶接方法の一工程を概略的に示した図である。
【図１１】本発明の一実施形態による溶接方法の一工程を概略的に示した図である。
【図１２】例１において、第１の溶接パス後の被溶接箇所の断面の一例を示した写真である。
【図１３】例１において、第２の溶接パス後の被溶接箇所の断面の一例を示した写真である。
【図１４】例２において得られた溶接部の断面の一例を示した写真である。
【図１５】例２において得られた溶接部を、溶接ビードの近傍に沿って切断し、ビード側面から透過Ｘ線撮影することにより得られた写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
【００１３】
（従来の溶接方法の問題）
本発明の特徴をより良く理解するため、まず図１を参照して、従来の溶接方法の問題について簡単に説明する。
【００１４】
図１には、従来の溶接方法の一例を模式的に示す。
【００１５】
従来の溶接方法を実施する際には、まず、図１（ａ）に示すように、第１の鋼板２０、第２の鋼板３０、および裏あて板４０が準備される。また、これらの部材が所定の関係で配置される。
【００１６】
第１の鋼板２０は、傾斜端面２６を有し、第２の鋼板３０は、傾斜端面３６を有する。第１の鋼板２０および第２の鋼板３０は、裏あて板４０の上で、それぞれの傾斜端面２６、３６が相互に対面するように配置される。
【００１７】
次に、このような配置状態において、傾斜端面２６と傾斜端面３６の間で、第１回目の溶接パスが実施される。これにより、図１（ｂ）に示すような溶接層５０が形成される。
【００１８】
ここで、第１の鋼板２０、第２の鋼板３０、および裏あて板４０の被溶接箇所、またはその近傍に酸化皮膜が存在すると、溶接層５０に、しばしば、欠陥が生じる場合がある。
【００１９】
特に、溶接の際の入熱エネルギーが大きい場合、例えば５００Ａを超えるような大電流でアーク溶接を実施した場合、溶接層５０の内部には、図１（ｂ）に示すような、ウォームホールと呼ばれるパイプ状欠陥７０が発生し得る。ここで、「パイプ状欠陥」とは、ガス放出で溶接金属に発生する細長い筒状の空洞欠陥を意味する。
【００２０】
このようなパイプ状欠陥７０は、溶接層５０の特性に悪影響を及ぼすおそれがある。このため、通常、溶接処理の前には、第１の鋼板２０、第２の鋼板３０、および裏あて板４０に存在する酸化皮膜を除去する処理が実施される。
【００２１】
しかしながら、このような酸化皮膜の除去処理は、溶接の作業効率を低下させる要因となるという問題がある。
【００２２】
（本発明の一実施形態による溶接継手）
次に、図２および図３を参照して、本発明の一実施形態による溶接継手について説明する。図２には、本発明の一実施形態による溶接継手（以下、「第１の溶接継手」という）の模式的な斜視図を示す。また、図３には、図２に示した第１の溶接継手のＡ−Ａ線に沿った、模式的な断面図を示す。
【００２３】
図２に示すように、第１の溶接継手１００は、第１の部材１２０、第２の部材１３０、裏あて板１４０、および第１の部材１２０と第２の部材１３０の間の溶接部１５０を有する。
【００２４】
第１の部材１２０は、相互に対向する第１の表面１２２および第２の表面１２４と、両表面をつなぐ端面１２６とを有する。また、第２の部材１３０は、相互に対向する第３の表面１３２および第４の表面１３４と、両表面をつなぐ端面１３６とを有する。
【００２５】
なお、図２に示した例では、溶接部１５０は、端面１２６および端面１３６の全面に形成されておらず、その結果、端面１２６および端面１３６の一部が視認される。
【００２６】
しかしながら、これとは異なり、溶接部１５０は、端面１２６および端面１３６の全面を覆うように形成されても良い。この場合、端面１２６および端面１３６を視認することはできない。
【００２７】
第１の溶接継手１００において、第１の部材１２０および第２の部材１３０は、両端面１２６および１３６が相互に対面するように配置される。また、第１の部材１２０および第２の部材１３０は、第１の表面１２２および第３の表面１３２が同じ向き（上向き）となるように配置される。
【００２８】
裏あて板１４０は、上面１４２を有する。裏あて板１４０は、溶接部１５０の下側に、上面１４２が第１の部材１２０の第２の表面１２４および第２の部材１３０の第４の表面１３４と対向、または接触するように配置される。
【００２９】
第１の溶接継手１００において、第１の部材１２０、第２の部材１３０、および裏あて板１４０は、溶接部１５０により相互に接合されている。
【００３０】
図３に示すように、溶接部１５０は、深さ方向（図３のＺ方向）において、裏あて板１４０に近い側から、第１の溶接層１５１、および第２の溶接層１５２を有する。第１の溶接層１５１は、裏あて板１４０の上面１４２を超え、裏あて板１４０の内方にまで、深さ方向に延伸している。同様に、第２の溶接層１５２は、裏あて板１４０の上面１４２を超え、裏あて板１４０の内方にまで、深さ方向に延伸している。
【００３１】
ここで、以降の記載を容易にするため、図４を参照して、第１の溶接継手１００における溶接部１５０、特に第１の溶接層１５１の各部分の名称について説明する。
【００３２】
図４には、第１の溶接層１５１およびその近傍の断面を模式的に示す。
【００３３】
なお、図４では、第１の溶接層１５１が第２の溶接層１５２を形成する前の状態として模式的に示されており、従って、第１の溶接層１５１は、図３に示した第１の溶接層１５１とは異なる断面形態を有する。また、図４において、第１の溶接層１５１内の破線は、第１の部材１２０、第２の部材１３０、および裏あて板１４０のそれぞれの、溶接施工前の概略的な輪郭線を示している。
【００３４】
図４において、水平方向（Ｘ方向）を「（溶接層の）幅方向」と称し、鉛直方向（Ｚ方向）を「（溶接層の）深さ方向」と称する。幅方向は右向きを正とし、深さ方向は下向きを正とする。
【００３５】
図４に示すように、第１の溶接層１５１は、第１の部材１２０、第２の部材１３０、および裏あて板１４０のそれぞれの部材を接合するように形成される。
【００３６】
その結果、第１の溶接層１５１は、第１の部材１２０の側（図４の左側）において、第１の部材１２０の第２の表面１２４と交点Ｐ１で交わり、裏あて板１４０の上面１４２と交点Ｐ３で交わる。
【００３７】
また、第１の溶接層１５１は、第２の部材１３０の側（図４の右側）において、第２の部材１３０の第４の表面１３４と交点Ｐ２で交わり、裏あて板１４０の上面１４２と交点Ｐ４で交わる。
【００３８】
なお、図４に示した例では、第１の部材１２０の第２の表面１２４と裏あて板１４０の上面１４２との間、および第２の部材１３０の第４の表面１３４と裏あて板１４０の上面１４２との間には、隙間が存在している。しかしながら、別の形態として、第１の部材１２０の第２の表面１２４と裏あて板１４０の上面１４２、および第２の部材１３０の第４の表面１３４と裏あて板１４０の上面１４２が接触している場合もあり得る。その場合、交点Ｐ３＝交点Ｐ１となり、交点Ｐ４＝交点Ｐ２となる。
【００３９】
第１の溶接層１５１において、交点Ｐ１から交点Ｐ３までの領域を「第１の交差領域（１６０）」と称し、交点Ｐ２から交点Ｐ４までの領域を「第２の交差領域（１６２）」と称する。また、第１の溶接層１５１において、深さ方向（Ｚ方向）の最大位置を「先端（１６４）」と称する。
【００４０】
なお、交点Ｐ３＝交点Ｐ１の場合、第１の交差領域１６０は、図４のような断面から見たとき、点状となる。ただし、その場合でも、第１の交差領域１６０は、奥行き方向（紙面に垂直な方向）に延在する。交点Ｐ４＝交点Ｐ２の場合も同様である。
【００４１】
前述の図１（ｂ）に示したようなパイプ状欠陥７０は、第１の交差領域１６０および／または第２の交差領域１６２を起点として生じる傾向にある。
【００４２】
ここで、第１の溶接継手１００は、溶接部１５０を、該溶接部の延在方向に対して垂直な断面（図４におけるＸＺ平面）から見たとき、以下の特徴を有する：
（１）交点Ｐ１と交点Ｐ２とを通る直線Ｌを描いたとき、第２の溶接層１５２は、深さ方向の先端が、直線Ｌを超えて裏あて板１４０内に導入されるように配置される；および
（２）第２の溶接層１５２は、前記直線Ｌと交点Ｑ１および交点Ｑ２で交わり、交点Ｑ１は、前記交点Ｑ２よりも前記第１の部材の側にあり、交点Ｑ１は、第１の溶接層１５１の内部にあり、または交点Ｐ１と一致し、交点Ｑ２は、第１の溶接層１５１の内部にあり、または交点Ｐ２と一致する。
【００４３】
以下、図５〜図７を参照して、これらの特徴の効果について説明する。
【００４４】
図５〜図７には、第１の溶接パスにより形成され得る第１の溶接層の断面と、第２の溶接パスにより形成され得る第２の溶接層の断面とを重ね合わせて示す。
【００４５】
なお、実際には、第２の溶接パスにより第１の溶接層の一部は溶融するため、第２の溶接パス後に第１の溶接層の形状は変化する。従って、図５〜図７には、第２の溶接パスを実施する前の第１の溶接層の断面が模式的に示されている。
【００４６】
特に、図５および図６には、不適切な溶接部の形態が示されており、図７には、適切な溶接部の形態が示されている。
【００４７】
また、図５〜図７においては、図面が複雑になることを避けるため、第１の部材１２０と裏あて板１４０、および第２の部材１３０と裏あて板１４０は、相互に接触した状態（すなわち隙間のない状態）で示されている。
【００４８】
まず、図５を参照すると、第１の溶接層１５１は、第１の交差領域１６０および第２の交差領域１６２を有する。なお、図５は断面図のため、これらの交差領域１６０、１６２は、それぞれ、交点Ｐ１および交点Ｐ２として示されている。
【００４９】
前述のように、パイプ状欠陥は、第１の交差領域１６０および／または第２の交差領域１６２を起点として生じる傾向にある。このため、図５には、第１の交差領域１６０および第２の交差領域１６２から延伸するパイプ状欠陥１７０が、模式的に示されている。
【００５０】
第２の溶接層１５２Ａは、第１の溶接パスによる第１の溶接層１５１の形成後に、第２の溶接パスを実施することにより形成される。第２の溶接層１５２Ａは、先端１６８Ａを有する。
【００５１】
ここで、図５に示した例では、交点Ｐ１および交点Ｐ２を通る直線Ｌを描いたとき、第２の溶接層１５２Ａの先端１６８Ａは、直線Ｌまで達していない。すなわち、前述の（１）の特徴は満たされていない。
【００５２】
このような態様で、第２の溶接層１５２Ａを形成した場合、第２の溶接パス後にも、第１の溶接層１５１に含まれるパイプ状欠陥１７０が、そのまま、またはほとんど短縮化されずに、残存する可能性が高くなる。その結果、溶接プロセスの完了後に、大きなパイプ状欠陥１７０が残留してしまう可能性が高くなる。
【００５３】
次に、図６を参照すると、この例では、第１の溶接層１５１の形成後に、第２の溶接パスにより第２の溶接層１５２Ｂが形成される。
【００５４】
第１の溶接層１５１は、前述のように、第１の交差領域１６０および第２の交差領域１６２に対応する、それぞれ、交点Ｐ１および交点Ｐ２を有する。
【００５５】
第２の溶接層１５２Ｂは、先端１６８Ｂを有する。また、第２の溶接層１５２Ｂは、幅（Ｘ）方向において、第１の部材１２０の第２の表面１２４と交点Ｑ１で接し、第２の部材１３０の第４の表面１３４と交点Ｑ２で接するように形成される。
【００５６】
図６に示した例では、第１の溶接層１５１の交点Ｐ１と交点Ｐ２を通る直線Ｌを描いたとき、第２の溶接層１５２Ｂは、深さ方向において、先端１６８Ｂが直線Ｌを超え、裏あて板１４０内に導入されるように形成されている。
【００５７】
すなわち、第２の溶接層１５２Ｂは、前述の（１）の特徴を満たしている。
【００５８】
第２の溶接層１５２Ｂをこのように形成した場合、第２の溶接パスの際に、第１の溶接層１５１に存在するパイプ状欠陥１７０の少なくとも一部を再溶融させることができる。このため、第２の溶接パスの後に、第１の溶接層１５１内のパイプ状欠陥１７０が短縮化され、その結果、パイプ状欠陥１７０を除去または低減できる可能性が高くなる。
【００５９】
しかしながら、第２の溶接層１５２Ｂは、前記直線Ｌとの交点Ｑ１が、交点Ｐ１よりも左側（−Ｘ方向）となり、前記直線Ｌとの交点Ｑ２が、交点Ｐ２よりも右側（＋Ｘ方向）となるように形成されている。
【００６０】
すなわち、第２の溶接層１５２Ｂにおいて、交点Ｑ１および交点Ｑ２は、いずれも第１の溶接層１５１の外部にあり、前述の（２）の特徴は満たされていない。
【００６１】
このような態様では、第２の溶接パスの際に、交点Ｑ１が新たな交差領域１８０Ｂとなり、交点Ｑ２が新たな交差領域１８２Ｂとなってしまう。すなわち、第２の溶接層１５２Ｂの中に、新たな交差領域１８０Ｂおよび１８２Ｂを起点とした、新たなパイプ状欠陥１７１が生じる可能性が高くなってしまう。
【００６２】
一方、図７を参照すると、この例では、第１の溶接層１５１の形成後に、第２の溶接パスにより第２の溶接層１５２Ｃが形成される。
【００６３】
第１の溶接層１５１は、前述のように、第１の交差領域１６０および第２の交差領域１６２に対応する、それぞれ、交点Ｐ１および交点Ｐ２を有する。
【００６４】
第２の溶接層１５２Ｃは、先端１６８Ｃを有する。
【００６５】
ここで、図７に示した例では、前述のように交点Ｐ１および交点Ｐ２を通る直線Ｌを描いたとき、第２の溶接層１５２Ｃは、深さ方向において、先端１６８Ｃが直線Ｌを超え、裏あて板１４０内に導入されるように形成されている。
【００６６】
すなわち、第２の溶接層１５２Ｃは、前述の（１）の特徴を満たしている。
【００６７】
この場合、第２の溶接パスの際に、第１の溶接層１５１に存在するパイプ状欠陥１７０の少なくとも一部を再溶融させることができる。このため、第２の溶接パスの後に、第１の溶接層１５１内のパイプ状欠陥１７０が短縮化され、その結果、パイプ状欠陥１７０を除去または低減できる可能性が高くなる。
【００６８】
また、図７に示した例では、第２の溶接層１５２Ｃは、前記直線Ｌとの交点Ｑ１が、交点Ｐ１よりも右側（＋Ｘ方向）となり、前記直線Ｌとの交点Ｑ２が、交点Ｐ２よりも左側（−Ｘ方向）となるように形成されている。
【００６９】
すなわち、第２の溶接層１５２Ｃにおいて、交点Ｑ１および交点Ｑ２は、いずれも第１の溶接層１５１の内部にあり、前述の（２）の特徴が満たされている。
【００７０】
このような態様では、第２の溶接パスの際に、交点Ｑ１および交点Ｑ２によって、第２の溶接層１５２Ｃに新たな交差領域が生じることを回避することができる。交点Ｑ１および交点Ｑ２が第１の溶接層１５１の内部に形成された場合、第２の溶接層１５２Ｃは、直線Ｌ上では、第１の部材１２０、第２の部材１３０および裏あて板１４０のいずれとも接触しないためである。
【００７１】
従って、図７に示したような態様では、第２の溶接層１５２Ｃ内に、新たな交差領域を起点とした新たなパイプ状欠陥が生じることは生じ難い。
【００７２】
このように、前述の（１）および（２）の特徴をともに満たすように第２の溶接層１５２Ｃを形成した場合、第１の溶接層１５１内に存在するパイプ状欠陥１７０を短縮化することが可能となり、パイプ状欠陥１７０を有意に除去または低減することができる。また、第２の溶接層１５２Ｃの形成により、新たな交差領域が生じることも回避することができる。
【００７３】
従って、前述の（１）および（２）の特徴をともに有する第１の溶接継手１００では、大きなパイプ状欠陥を有意に抑制することが可能となる。
【００７４】
（本発明の一実施形態による溶接継手に含まれる各部材）
次に、本発明の一実施形態による溶接継手に含まれる各部材の特徴および構成等について、より詳しく説明する。
【００７５】
なお、ここでは、明確化のため、各部材を表す際に、図２〜図４および図７に示した参照符号を使用する。
【００７６】
（第１の部材１２０および第２の部材１３０）
第１の部材１２０の形状は、板状である限り、特に限られない。例えば、第１の部材１２０において、第１の表面１２２および第２の表面１２４は、曲面を有しても良い。第１の部材１２０の厚さは、例えば、６ｍｍ〜６０ｍｍの範囲であっても良い。
【００７７】
また、第１の部材１２０の材料は、特に限られないが、例えば、炭素鋼などの鋼材であっても良い。
【００７８】
第２の部材１３０についても、同様のことが言える。なお、第１の部材１２０と第２の部材１３０は、同一の材料であっても、異なる材料であっても良い。
【００７９】
（裏あて板１４０）
裏あて板１４０は、例えば、第１の部材１２０または第２の部材１３０と同じ材料で構成されても良い。
【００８０】
裏あて板１４０は、例えば、６ｍｍ〜２２ｍｍの厚さを有しても良い。
【００８１】
（溶接部１５０）
溶接部１５０は、複数の溶接層で構成される。層の数は、２以上であれば、特に限られない。
【００８２】
第１の溶接層１５１は、溶接部１５０の最も底部に存在し、第１の部材１２０、第２の部材１３０、および裏あて板１４０のそれぞれの部材と界面を形成する。
【００８３】
より具体的には、溶接部１５０を延在方向に対して垂直な断面から見たとき、第１の溶接層１５１は、前述の図４に示したように、第１の部材１２０の側において、第１の部材１２０の第２の表面１２４と交点Ｐ１で交わり、裏あて板１４０の上面１４２と交点Ｐ３で交わる。また、第１の溶接層１５１は、第２の部材１３０の側において、第２の部材１３０の第４の表面１３４と交点Ｐ２で交わり、裏あて板１４０の上面１４２と交点Ｐ４で交わる。
【００８４】
第１の溶接層１５１における交点Ｐ１と交点Ｐ２の間の幅Ｗ１（図４および図７参照）は、３ｍｍ〜２０ｍｍの範囲であっても良い。
【００８５】
また、第２の溶接層１５２に関しては、前述のように、交点Ｐ１と交点Ｐ２を通る直線Ｌを描いたとき、第２の溶接層１５２は、直線Ｌとの交点Ｑ１および交点Ｑ２が、いずれも第１の溶接層１５１の内部に含まれるように形成される。
【００８６】
ここで、交点Ｐ１と交点Ｑ１の間の距離は、２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましい。同様に、交点Ｐ２と交点Ｑ２の間の距離は、２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００８７】
また、交点Ｑ１と交点Ｑ２の間の幅Ｗ２（図７参照）は、２ｍｍ〜２０ｍｍの範囲であっても良い。特に、幅Ｗ１に対する幅Ｗ２の割合は、７０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましい。
【００８８】
このような溶接部１５０は、例えば、以降に示す方法により形成することができる。
【００８９】
（本発明の一実施形態による溶接方法）
次に、図８〜図１１を参照して、本発明の一実施形態による溶接方法について説明する。
【００９０】
図８には、本発明の一実施形態による溶接方法のフローを模式的に示す。また、図９〜図１１には、本発明の一実施形態による溶接方法の一工程を概略的に示す。
【００９１】
図８に示すように、本発明の一実施形態による溶接方法（以下、「第１の溶接方法」と称する）は、
（ａ）第１の部材、第２の部材および裏あて板を所定の位置に配置する工程（工程Ｓ１１０）と、
（ｂ）第１回目の溶接パスにより、第１の部材、第２の部材および裏あて板の間に、第１の溶接層を形成する工程（工程Ｓ１２０）と、
（ｃ）第２回目の溶接パスにより、第１の溶接層の上に第２の溶接層を形成する工程（工程Ｓ１３０）と、
を有する。
【００９２】
以下、図９〜図１１を参照して、各工程について説明する。
【００９３】
なお、ここでは、一例として、前述のような第１の溶接継手１００を製造する場合の溶接方法について説明する。従って、各部材を表す際には、前述の図２〜図４および図７で使用した参照符号を使用する。
【００９４】
（工程Ｓ１１０）
まず、第１の部材１２０、第２の部材１３０および裏あて板１４０が準備され、３者が適正な相対位置に配置される。
【００９５】
図９には、３つの部材が適正位置に配置された様子を模式的に示す。
【００９６】
図９に示すように、第１の部材１２０は、相互に対向する第１の表面１２２および第２の表面１２４と、両表面をつなぐ端面１２６とを有する。また、第２の部材１３０は、相互に対向する第３の表面１３２および第４の表面１３４と、両表面をつなぐ端面１３６とを有する。裏あて板１４０は、上面１４２を有する。
【００９７】
第１の部材１２０および第２の部材１３０は、両端面１２６および１３６が相互に対面するようにして、裏あて板１４０上に配置される。この際には、第１の部材１２０および第２の部材１３０は、第１の表面１２２および第３の表面１３２が同じ向き（上向き）となるように配置される。換言すれば、第１の部材１２０および第２の部材１３０は、第２の表面１２４および第４の表面１３４が、裏あて板１４０の上面１４２と対向、または接触するように配置される。
【００９８】
なお、図３に示した例では、第１の部材１２０の端面１２６および第２の部材１３０の端面１３６は、所定の角度に傾斜されている。そのため、第１の部材１２０と第２の部材１３０を相互に対して適正に配置した場合、両者の端面１２６、１３６により、角度θのＶ型の開先形状が形成される。角度θは、通常、３０゜〜９０゜の範囲である。
【００９９】
ただし、これは単なる一例であって、端面１２６および端面１３６の傾斜角度は、特に限られない。例えば、第１の部材１２０の端面１２６および第２の部材１３０の端面１３６の少なくとも一方、あるいは少なくとも一部は傾斜をもたず、それぞれの部材１２０、１３０の厚さ方向に平行であっても良い。また、端面１２６および端面１３６は、それぞれ異なる傾斜角度を有していても構わない。
【０１００】
また、第１の部材１２０と第２の部材１３０の間の最小間隔Ｄ（図９参照）は、例えば、０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲である。
【０１０１】
前述のように、第１の部材１２０の第１の表面１２２および第２の表面１２４は、必ずしも平面である必要はなく、これらは曲面を有しても良い。第２の部材１３０の第３の表面１３２および第４の表面１３４についても同様である。
【０１０２】
（工程Ｓ１２０）
次に、ワイヤ等の溶加材を用いたアーク溶接が実施される。その結果、第１回目の溶接パスにより、第１の部材１２０、第２の部材１３０、および裏あて板１４０の間に、第１の溶接層１５１が形成される。
【０１０３】
図１０には、第１回目の溶接パスにより、第１の溶接層１５１が形成された様子を模式的に示す。
【０１０４】
図１０に示すように、第１の溶接層１５１は、第１の部材１２０の端面１２６と第２の部材１３０の端面１３６との間の、底部に形成される。また、第１の溶接層１５１は、先端１６４が、裏あて板１４０の内部まで進入するように形成される。
【０１０５】
前述のように、第１の溶接層１５１の断面において、第１の溶接層１５１が第１の部材１２０の側において、第１の部材１２０の第２の表面１２４と交わる交点をＰ１と規定し、第２の部材１３０の側において、第２の部材１３０の第４の表面１３４と交わる交点をＰ２と規定する。
【０１０６】
なお、第１回目の溶接パスは、電極ワイヤと各部材１２０、１３０との間に、５００Aを超えるような大電流を印加して実施されても良く、あるいはより小さな電流を印加して実施されても良い。
【０１０７】
（工程Ｓ１３０）
次に、図１１に示すように、第２回目の溶接パスにより、第１の溶接層１５１の上に第２の溶接層１５２が形成される。
【０１０８】
通常、第２回目の溶接パスは、電極ワイヤと各部材１２０、１３０との間に、５００Aを超えるような大電流を印加して実施される。
【０１０９】
ここで、第２の溶接層１５２は、前述のような特徴を有する。
【０１１０】
すなわち、交点Ｐ１と交点Ｐ２とを通る直線Ｌを描いたとき、第２の溶接層１５２は、深さ方向の先端１６８が、直線Ｌを超えて裏あて板１４０の内部に導入されるように形成される。
【０１１１】
また、第２の溶接層１５２は、交点Ｑ１が第１の溶接層１５１の内部にあり、または交点Ｐ１と一致し、交点Ｑ２が第１の溶接層１５１の内部にあり、または交点Ｐ２と一致するように形成される。
【０１１２】
なお、前述のように、交点Ｑ１および交点Ｑ２は、第２の溶接層１５２の断面において、第２の溶接層１５２が直線Ｌと交差する交点として定められる。ここで、交点Ｑ１は、交点Ｑ２よりも第１の部材１２０に近い側の交点として規定される。
【０１１３】
必要な場合、第２の溶接層１５２の上に、第３、第４…の溶接層を設置しても良い。
【０１１４】
以上の工程により、溶接部１５０が形成される。また、溶接部１５０を介して、第１の部材１２０、第２の部材１３０、および裏あて板１４０が相互に接合された、第１の溶接継手１００を得ることができる。
【０１１５】
このような第１の溶接方法では、（工程Ｓ１３０）における第２の溶接パスの際に、第１の溶接層１５１に存在し得るパイプ状欠陥１７０の少なくとも一部を再溶融させることができる。このため、第２の溶接パスの後に、第１の溶接層１５１内のパイプ状欠陥１７０を除去または低減させることができる。
【０１１６】
また、第１の溶接方法では、第２の溶接パスにより第２の溶接層１５２を形成する際に、交点Ｑ１およびＱ２において、新たな交差領域が生じることを回避することができる。
【０１１７】
従って、第１の溶接方法では、たとえ第１の部材１２０、第２の部材１３０、および／または裏あて板１４０の被溶接箇所に酸化皮膜が存在していたとしても、大きなパイプ状欠陥を有意に抑制することが可能となる。
【０１１８】
またこれにより、第１の溶接方法では、第１の部材１２０、第２の部材１３０、および裏あて板１４０に存在する酸化皮膜を除去する工程を実施する必要がなくなり、作業効率を高めることが可能となる。
【０１１９】
なお、上記第１の溶接方法は、前述のような特徴が得られる限り、いかなる溶接技術を用いて実施されても良い。
【０１２０】
例えば、第１の溶接方法は、ＡｒとＣＯ２の混合ガスや、ＣＯ２ガスを用いたガスシールドメタルアーク溶接（ＧＭＡＷ）技術、被覆アーク溶接（ＦＣＡＷ）技術、またはサブマージアーク溶接（ＳＡＷ）技術等のアーク溶接方法を用いて実施されても良い。
【実施例】
【０１２１】
次に、本発明の実施例について説明する。【０１２２】
（例１）
前述の第１の溶接方法を用いて、２枚の鋼板および裏あて板を相互に溶接し、溶接継手を製造した。【０１２３】
２枚の鋼板には、厚さが約１２ｍｍのＳＭ４９０（溶接構造用圧延鋼材）を使用した。両鋼板の端面で構成されるＶ型の開先角度θは、約５０゜であり、両鋼板の間の最小間隔Ｄは、約５ｍｍであった（図９参照）。【０１２４】
裏あて板には、鋼板と同じ材料のものを使用した。【０１２５】
なお、２枚の鋼板および裏あて板に対して、特に酸化皮膜を除去する処理は実施しなかった。【０１２６】
また、溶接には、ガスシールドメタルアーク溶接機を使用した。シールドガスはＡｒとＣＯ２の混合ガスとし、ワイヤには、直径が１．４ｍｍのＹＧＷ１５（ＪＩＳ規格）相当のソリッドワイヤを使用した。【０１２７】
溶接パスの回数は２回とし、２層の溶接層からなる溶接部を形成した。第１回目の溶接パスでは、電極間に５００Ａ未満の電流を印加した。これに対して、第２回目の溶接パスでは、電極間に５００Ａを超える電流を印加した。【０１２８】
得られた溶接継手を検査したところ、溶接部は健全な状態であり、２枚の鋼板および裏あて板は、適正に接合されていることが確認された。また、溶接部には、パイプ状欠陥は認められなかった。【０１２９】
図１２には、第１の溶接パス後の被溶接箇所の断面の一例を示す。また、図１３には、第２の溶接パス後の被溶接箇所の断面の一例を示す。【０１３０】
図１２から、第１の溶接層は、２枚の鋼板の側から、裏あて板の内部まで延在していることがわかる。同様に、図１３から、第２の溶接層は、深さ方向において、先端が、裏あて板の内部まで達していることがわかる。【０１３１】
図１３から、前述の定義に従って、交点Ｐ１、交点Ｐ２、交点Ｑ１、および交点Ｑ２を求めた。その結果、交点Ｑ１および交点Ｑ２は、いずれも第１の溶接層の内部に存在することがわかった。【０１３２】
なお、交点Ｐ１と交点Ｑ１の距離は、約１ｍｍであり、交点Ｐ２と交点Ｑ２の距離は、約０．５ｍｍであった。また、交点Ｐ１と交点Ｐ２の間の幅Ｗ１に対する、交点Ｑ１と交点Ｑ２の間の幅Ｗ２の割合は、約７０％であった。【０１３３】
（例２）
従来の溶接方法を用いて、２枚の鋼板および裏あて板を相互に溶接し、溶接継手を製造した。【０１３４】
２枚の鋼板および裏あて板には、例１と同じものを使用した。また、溶接には、ガスシールドメタルアーク溶接機を使用した。シールドガスはＣＯ２とし、ワイヤには例１と同様のものを使用した。【０１３５】
なお、この例２では、電極ワイヤと鋼板の間に５００Ａを超える大きな電流を印加して、１回の溶接パスで溶接部を形成した。従って、溶接部は、単一の溶接層を有する。【０１３６】
図１４および１５には、得られた溶接部の一例を示す。【０１３７】
図１４は、溶接部を延伸方向に対して垂直な方向から観察（撮影）した断面の写真である。また、図１５は、溶接部を溶接ビードに沿って切断し、側面から透過Ｘ線撮影した写真である。図１５において、上側部分は、２枚の鋼板に対応し、下側部分は、裏あて板に対応する。【０１３８】
図１４から、溶接層の左側の交差領域に、パイプ状欠陥が生じていることがわかる。また、図１５から、溶接部には、交差領域を起点とする、多数のパイプ状欠陥が生じていることがわかる。【０１３９】
このように、例２では、溶接部内に多数のパイプ状欠陥が含まれることがわかった。【０１４０】
以上のことから、第１の溶接層の上に、第２の溶接層を前述の（１）および（２）の特徴を満たすように形成することにより、溶接部に発生し得るパイプ状欠陥を、有意に抑制できることが確認された。【０１４１】
本願は、２０１７年３月１５日に出願した日本国特許出願２０１７−０５０１５２号に基づく優先権を主張するものであり、同日本国出願の全内容を本願に参照により援用する。
【符号の説明】
【０１４２】
２０      第１の鋼板
２６      傾斜端面
３０      第２の鋼板
３６      傾斜端面
４０      裏あて板
５０      溶接層
７０      パイプ状欠陥
１００    第１の溶接継手
１２０    第１の部材
１２２    第１の表面
１２４    第２の表面
１２６    端面
１３０    第２の部材
１３２    第３の表面
１３４    第４の表面
１３６    端面
１４０    裏あて板
１４２    上面
１５０    溶接部
１５１    第１の溶接層
１５２、１５２Ａ、１５２Ｂ、１５２Ｃ  第２の溶接層
１６０    第１の交差領域
１６２    第２の交差領域
１６４    第１の溶接層の先端
１６８、１６８Ａ、１６８Ｂ、１６８Ｃ  第２の溶接層の先端
１７０    パイプ状欠陥
１７１    新たなパイプ状欠陥
１８０Ｂ  新たな交差領域
１８２Ｂ  新たな交差領域
【図１】
2018168896.tif 000003
【図２】
2018168896.tif 000004
【図３】
2018168896.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2018168896.tif 000014
【図１３】
2018168896.tif 000015
【図１４】
2018168896.tif 000016
【図１５】
2018168896.tif 000017
【国際調査報告】
2018168896.tif 000018
2018168896.tif 000019
2018168896.tif 000020