(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部開先角度：10°以下、底部開先ギャップ：7mm以上15mm以下の開先形状とした、板厚が22mm以上である厚鋼材の狭開先ガスシールドアーク溶接継手であって、
上記狭開先ガスシールドアーク溶接継手は、複数層からなる溶接金属を有し、
上記厚鋼材の底部における溶融深さが1.5mm以上4mm以下であり、さらに溶接金属中に含有される酸素（Ｏ）および硫黄（Ｓ）の合計量が400質量ppm以上1000質量ppm以下の範囲であり、
上記狭開先ガスシールドアーク溶接継手の初層の溶接金属における溶接盛り高さが、上記底部開先ギャップの0.4倍以上1.0倍以下である狭開先ガスシールドアーク溶接継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスシールドアーク溶接継手に関するものであって、特には厚鋼材の狭開先ガスシールドアーク溶接継手に関するものである。
本発明において、「狭開先」とは、開先角度が２０°以下でかつ被溶接材となる鋼材間の最小開先幅が、当該鋼材の板厚の５０％以下であることを意味する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の溶接施工に用いられるガスシールドアーク溶接としては、ＣＯ２単独のガス、あるいはＡｒとＣＯ２との混合ガスを溶融部のシールドに用いる消耗電極式が一般的であり、自動車、建築、橋梁および電気機器等の製造分野において幅広く用いられている。【０００３】
ところで近年、鋼構造物の大型化・厚肉化に伴い、製作過程での溶接、特に鋼材の突き合わせ溶接における溶着量が増大し、さらには溶接施工に多くの時間が必要となり、施工コストの増大を招いている。【０００４】
これを改善する方法として、板厚に対して小さい間隙の開先をアーク溶接法により多層溶接する、狭開先ガスシールドアーク溶接の適用が考えられる。この狭開先ガスシールドアーク溶接は、通常のガスシールドアーク溶接と比べ溶着量が少なくなるので、溶接の高能率化・省エネルギーが達成でき、ひいては施工コストの低減をもたらすものと期待される。【０００５】
このような狭開先ガスシールドアーク溶接に関する技術として、特許文献１には、溶接用シールドガス噴出口の穴を斜め長円形（楕円形）にして、シールドガスの拡散性を良くし、さらにトーチのコンタクトチップの穴を長円形にして、溶接ワイヤのウイービング方向が常に一定の方向となるように設定した狭開先ＭＩＧ溶接用トーチおよびこれを用いた溶接方法が開示されている。
この溶接方法では、イナートガスを用いた１層当たり１パスの積層溶接を行っている。しかしながら、このような１層当たり１パスの溶接では、熱が開先の中央部に集中するので、鋼材の開先面は溶融が不足して溶融深さが小さくなる。これを補うため、溶接ワイヤのウイービング方向を常に一定の方向とすることにより、開先面における溶融深さを確保し、溶け込み不良等による溶接欠陥を少なくしている。【０００６】
また、特許文献２には、溶接トーチ先端のチップ先端部の一側面を突出させ、その突出部分を貫通孔に沿って凹になるように湾曲させたサブマージ溶接用チップが開示されている。
このサブマージ溶接用チップは、溶接ワイヤの巻きぐせを利用し、チップから溶接ワイヤを屈曲した状態で送給することにより、開先面に近い位置でアークを発生させ、開先面における溶融深さを確保して、溶け込み不良等による溶接欠陥を少なくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１１６８５２号公報
【特許文献２】特開昭５０−６７７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１および２に記載の技術では、鋼材の開先面の溶融は必ずしも十分とは言えない。そのため、特許文献１および２に記載の技術において、溶け込み不良等による溶接欠陥を有効に抑制するためには、鋼材の開先加工として極めて高精度かつ清浄な機械加工を施すことが必要とされる。
一方、高付加価値の鋼構造物を除く、建築、橋梁および造船等の一般構造物では、コスト等の面から、ガス切断やプラズマ切断等による開先加工を行い、それをそのまま溶接に供するのが通常である。ガス切断やプラズマ切断等による開先加工は、低コストで施工も容易である。しかしながら、ガス切断やプラズマ切断等による開先加工は、開先面の表面が粗くなる、つまり表面の凹凸が大きくなる傾向にあり、機械加工のような高精度の加工を行うことは難しい。
このため、建築、橋梁および造船等の一般構造物については、特許文献１および２に記載の技術を適用することが困難であった。【０００９】
本発明は、上記の問題を解決するために開発されたもので、ガス切断やプラズマ切断等による低コストの開先加工を施した場合であっても、開先面の手入れ等を行うことなしに、高能率の狭開先ガスシールドアーク溶接を行って高温割れや融合不良等による欠陥を効果的に防止することができ、また溶着量も少ない厚鋼材の狭開先ガスシールドアーク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】
【００１０】
さて、発明者らは、上記の課題を解決すべく、厚鋼材の狭開先ガスシールドアーク溶接継手、特に板厚が２２ｍｍ以上の厚鋼材に対し、開先幅が狭い狭開先ガスシールドアーク溶接方法を用いた場合に得られる溶接継手における、溶け込み形状を含むビード形状と溶接欠陥防止との関連性について研究を重ねた。
その結果、上記したような厚鋼材の狭開先ガスシールドアーク溶接継手においては、
（ａ）厚鋼材の底部における開先面からの溶融深さを１．５ｍｍ以上とし、さらに
（ｂ）溶接金属中に含有される酸素（Ｏ）および硫黄（Ｓ）の合計量を４００質量ｐｐｍ以上１０００質量ｐｐｍ以下の範囲に制御することにより、ガス切断やプラズマ切断等による開先加工を施した厚鋼材を使用して高能率の狭開先ガスシールドアーク溶接を行う場合であっても、高温割れや融合不良等による欠陥を有効に防止できるとの知見を得た。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。【００１１】
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．底部開先角度：10°以下、底部開先ギャップ：7mm以上15mm以下の開先形状とした、板厚が22mm以上である厚鋼材の狭開先ガスシールドアーク溶接継手であって、
上記狭開先ガスシールドアーク溶接継手は、複数層からなる溶接金属を有し、
上記厚鋼材の底部における溶融深さが1.5mm以上4mm以下であり、さらに溶接金属中に含有される酸素（Ｏ）および硫黄（Ｓ）の合計量が400質量ppm以上1000質量ppm以下の範囲であり、
上記狭開先ガスシールドアーク溶接継手の初層の溶接金属における溶接盛り高さが、上記底部開先ギャップの0.4倍以上1.0倍以下である狭開先ガスシールドアーク溶接継手。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、開先加工としてガス切断やプラズマ切断等の低コストの開先加工を施した場合であっても、高温割れや融合不良等による欠陥の発生がなく、しかも溶着量も少ない溶接継手を、高能率の狭開先ガスシールドアーク溶接により得ることができる。
そして、このようにして得られた狭開先ガスシールドアーク溶接継手は、従来の溶接継手と比較して製造コストが大幅に低減するので、特に建築、橋梁および造船等の一般構造物に適用して極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の溶接継手を得るのに好適な各種開先形状を示すものである。
【図２】Ｖ形の開先形状を用いて溶接を行う場合における好適な施工要領を示すものである。
【図３】Ｖ形の開先形状を用いて溶接を行った場合における初層溶接後の開先を示すものである。
【図４】開先面の最大凹部深さを説明する図である。
【図５】本発明の発明例（Ｎｏ．７）において、初層溶接後の開先断面写真を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を具体的に説明する。
まず、本発明の溶接継手において、鋼材の板厚、厚鋼材の底部における溶融深さおよび溶接金属中に含有される酸素（Ｏ）および硫黄（Ｓ）の合計量を、前記の範囲に限定した理由について説明する。
【００１６】
板厚ｔ：２２ｍｍ以上
鋼材の板厚は２２ｍｍ以上とする。というのは、鋼材の板厚が２２ｍｍ未満であれば、従来のレ形開先において開先角度を大きくする一方、開先ギャップを小さくすることで、場合によっては本発明の狭開先ガスシールド溶接継手よりも開先断面積が小さくなるからである。
例えば、板厚ｔが２０ｍｍの場合、開先角度：０°、開先ギャップ：７ｍｍのＩ形開先から得た狭開先ガスシールド溶接継手では開先断面積が１４０ｍｍ２であるのに対して、開先角度：２５°、開先ギャップ：２ｍｍのレ形開先から得た溶接継手では開先断面積が１３３ｍｍ２であり、レ形開先から得た溶接継手の方が溶着量の小さい高能率な溶接を行うことになる。
なお、一般の圧延鋼材を対象とする場合、板厚は一般に１００ｍｍが上限である。よって、本発明で対象とする鋼材の板厚の上限は１００ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００１７】
なお、本発明の溶接継手で対象とする鋼種としては、高張力鋼が特に好適である。というのは、高張力鋼は、溶接入熱制限が厳しく、溶接金属に割れが生じ易い。これに対し本発明では、入熱：２０ｋＪ／ｃｍ以下で効率良く初層から最終層までの溶接が可能であり、また各パスの溶接形状がほぼ隅肉溶接の９０°に近く、割れ難い形状となるからである。さらに、７８０ＭＰａ級鋼の溶接も予熱なしで可能であり、高合金系となる５９０ＭＰａ級耐食鋼の溶接も可能である。当然、軟鋼にも問題なく対応できるのは言うまでもない。
【００１８】
厚鋼材の底部における溶融深さＰ：１．５ｍｍ以上
本発明の溶接継手における鋼材の開先加工では、ガス切断やプラズマ切断、レーザ切断等による加工を行う。ただし、機械加工を拒否するものではない。一方、狭開先ガスシールドアーク溶接における開先面に必要な溶融深さは、開先面の表面性状（特に、凹部深さや清浄度）によって主に決定される。
最も一般的なガス切断による開先加工では、特殊鋼やステンレス鋼等を除き、ガス切断時のガス流量や火口の選択により、切断面の仕上がりに大きな差が生じる。例えば、ガス流量や火口の調整が良好な場合における開先面表面の凹部深さは０．２ｍｍ程度以下となるが、特殊な場合、例えば、火口の摩耗などにより火炎流速が通常より落ちた場合などには、１ｍｍを超える凹部深さが生じるおそれがある。しかしながら、このような凹部が生じても、一般構造物等では手入れなしにそのまま溶接に供されることとなる。このため、高温割れや融合不良等による欠陥を有効に防止するには、溶接施工の際に開先面、特に溶接時の温度が低く、溶融深さが小さくなる傾向にある厚鋼材の底部を、より深く溶融する必要がある。また、切断面は加工熱により生じた厚い酸化膜で覆われているため、溶接施工の際にはやはり開先面をより深く溶融する必要がある。
以上のことから、本発明では、厚鋼材の底部における溶融深さＰは１．５ｍｍ以上としたのである。好ましくは２．０ｍｍ以上である。ただし、溶融深さが４ｍｍを超えると、開先面の溶接ビード上部にアンダーカットが生じ、溶接欠陥の要因となるので、溶融深さは４ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００１９】
溶接金属中に含有される酸素（Ｏ）および硫黄（Ｓ）の合計量：４００質量ｐｐｍ以上１０００質量ｐｐｍ以下
溶接部の溶け込みは、アークそのものによるガウジング効果と高温状態にある溶接金属の対流によって支配されている。溶接金属の対流が内向きとなる場合、高温の溶接金属が上から下方向に対流するのでアーク直下の溶け込みが増す。一方、溶接金属の対流が外向きとなる場合、高温の溶接金属が中央から左右方向に対流し、溶接ビードが広がりを持つとともに開先面の溶け込みが増す。従って、上記した厚鋼材の底部における溶融深さ：１．５ｍｍ以上を達成するには、溶接金属の対流を外向きとすることが望ましい。このような観点から、溶接金属の湯流れを支配する酸素（Ｏ）と硫黄（Ｓ）を合計量で４００質量ｐｐｍ（以下、単にｐｐｍという）以上にする必要がある。一方、酸素（Ｏ）と硫黄（Ｓ）の合計量が１０００ｐｐｍを超えると、溶接金属の靭性確保が困難となる。
以上のことから、溶接金属中に含有される酸素（Ｏ）および硫黄（Ｓ）の合計量は４００ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下の範囲とする必要がある。好ましくは５００ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下の範囲である。
なお、溶接金属中のＳ量は、溶接ワイヤのＳ量と鋼材のＳ量で制御できる。また、溶接金属中のＯ量は、溶接ワイヤのＯ量と鋼材のＯ量、さらには、シールドガスに含まれるＣＯ２やＯ２等の活性ガスの比率によって制御できる。
【００２０】
以上、本発明の溶接継手において、鋼材の板厚、厚鋼材の底部における溶融深さおよび溶接金属中に含有される酸素（Ｏ）および硫黄（Ｓ）の合計量を限定した理由を説明したが、上記のような溶接継手を得るには、以下に示す開先条件および溶接条件を満足する狭開先ガスシールドアーク溶接を施すことが肝要である。
【００２１】
図１（ａ）〜（ｃ）に、本発明の溶接継手を得るのに好適な各種開先形状を示す。図中、符号１が厚鋼材、２が厚鋼材の開先面、３が底部開先であり、記号θで底部開先角度を、Ｇで底部開先ギャップを、ｈで底部開先高さを、ｔで板厚を示す。
同図で示したように、本発明の溶接継手を得るのに好適な開先形状はＶ形開先（Ｉ形開先を含む）およびＹ形開先のいずれとすることも可能であり、また図１（ｃ）に示すように多数段のＹ形開先とすることも可能である。
【００２２】
ここで、底部開先とは鋼材下段部の開先と定義する。また、鋼材下段部の開先とは、鋼材の底面から板厚の２０〜４０％程度までの領域を意味する。
底部開先を上記のように定義したことに関連して、底部開先角度をθで、底部開先ギャップをＧで、底部開先高さをｈで示すものとしたのである。なお、Ｖ形開先の場合には、底部開先高さｈを板厚ｔの２０％として定義する。
【００２３】
また、図２に、Ｖ形の開先形状を用いて溶接を行う場合における好適な施工要領を示す。図中、符号４、５がそれぞれ溶接トーチの給電チップおよび溶接ワイヤ、６が裏当て材であり、記号φで溶接トーチ先端の給電チップから供給する溶接ワイヤの供給角度を、ｄで底部開先における溶接ワイヤの先端の側端部と厚鋼材の開先面との距離を示す。
ここでは、Ｖ形の開先形状を例に用いたが、他の開先形状でもφおよびｄは同様である。
【００２４】
さらに、図３に、Ｖ形の開先形状を用いて溶接を行った場合における初層溶接後の開先を示す。図中、符号７が溶接ビードであり、記号Ｐで厚鋼材の底部における溶融深さを、Ｈで溶接盛り高さ（溶接ビード高さの平均）を示す。
ここでは、Ｖ形の開先形状を例に用いたが、他の開先形状でもＰおよびＨは同様である。
【００２５】
底部開先角度θ：１０°以下
鋼材の開先部は小さいほどより早く高能率な溶接を可能とする反面、融合不良等の欠陥が生じやすい。また、底部開先角度が１０°を超える場合の溶接は、従来の施工方法でも実施可能である。このため、底部開先角度は、従来の施工方法では施工が困難であり、かつ一層の高能率化が見込まれる１０°以下とすることが好ましい。
なお、Ｖ形開先において、底部開先角度が０°の場合はいわゆるＩ形開先と呼ばれ、溶着量の面からはこの０°の場合が最も効率的であるが、溶接熱ひずみにより溶接中に開先が閉じてくるため、これを見込んで、板厚ｔ（ただし、Ｙ形開先の場合には底部開先高さｈ）に応じた底部開先角度を設定することがより好ましい。
具体的には、底部開先角度は（０．５×ｔ／２０）〜（２．０×ｔ／２０）°の範囲とすることがより好ましく、さらに好ましくは（０．８×ｔ／２０）〜（１．２×ｔ／２０）°の範囲である。例えば、板厚ｔが１００ｍの場合、底部開先角度は２．５〜１０°の範囲がより好ましく、さらに好ましくは４〜６°の範囲である。
ただし、板厚ｔが１００ｍｍを超えると、上限が１０°を超えるようになるが、この場合の上限は１０°とする。
【００２６】
底部開先ギャップＧ：７ｍｍ以上１５ｍｍ以下
鋼材の開先部は小さいほどより早く高能率な溶接を可能とする反面、融合不良等の欠陥が生じやすい。また、底部開先ギャップが１５ｍｍを超える溶接は、従来の施工方法でも実施可能である。このため、底部開先ギャップは、従来の施工方法では施工が困難であり、かつ一層の高能率化が見込まれる１５ｍｍ以下とすることが好ましい。一方、底部開先ギャップが７ｍｍ未満では、後述する１層あたり２パス以上の溶接施工が困難となる。このため、底部開先ギャップは７ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲とすることが好ましい。より好ましくは８ｍｍ以上１２ｍｍ以下の範囲である。
【００２７】
初層溶接：２パス以上として各パスを底部開先ギャップの両側に振り分け
狭開先の多層溶接では、１層当たり１パスとすることが一般的である。しかしながら、１層当たり１パスとする場合、熱が開先中央に集中するため、鋼材の開先面の溶融が不足し、融合不良（コールドラップ）、開先面に付着したスパッタおよびスラグ巻き込みによる欠陥が生じ易い。特に、初層溶接は鋼材の温度が低く、溶融深さが小さくなるため、融合不良による欠陥が生じ易い。
従って、初層溶接で必要な溶融深さおよび溶着量を確保し、融合不良等による欠陥を抑制するため、初層溶接を２パス以上とし、さらに両側の開先面を溶融し易くなるように、各パスを底部開先ギャップの両側に振り分けることが好ましい。
一方、初層溶接が４パス以上になると、１パス当たりの入熱が低下し、溶融量そのものが減少することから、初層溶接は２パスまたは３パスとすることがより好ましい。また、高入熱化による溶融量の確保と高能率化のためには、初層溶接は２パスとすることが最適である。
なお、アークおよび溶け込み形状の安定化には、ウイービングや回転などの溶接トーチおよび電極（溶接ワイヤ）の動きを抑制することが好ましい。
【００２８】
溶接トーチ先端の給電チップから供給する溶接ワイヤの供給角度：垂線に対して５°以上１５°以下
アークには指向性があり、電極（溶接ワイヤ）先端が指す方向に向きやすい性質がある。このアークの指向性を開先面の溶融に有効に活かすためには、電極先端が指す方向を開先面に向ける必要があり、この電極先端が指す方向は溶接トーチ先端の給電チップから供給する溶接ワイヤの供給角度により大きく変化する。
ここに、溶接トーチ先端の給電チップから供給する溶接ワイヤの供給角度が垂線に対して５°未満では、電流がより抵抗の小さい経路に流れてしまう。その結果、アークが電極であるワイヤを這い上がり（アークの這い上がり）、狙いとする開先面、特に底部での溶融を維持することが困難となる。一方、溶接トーチ先端の給電チップから供給する溶接ワイヤの供給角度が垂線に対して１５°を超えると、アークが開先面に向き過ぎるために溶接ビード形状が凸となり、次パスのアークでの溶融が不十分となって溶接欠陥を生じさせる。従って、溶接トーチ先端の給電チップから供給する溶接ワイヤの供給角度は、垂線に対して５°以上１５°以下とすることが好ましい。より好ましくは６°以上１２°以下である。
なお、溶接トーチ先端の給電チップから供給する溶接ワイヤの供給角度は、給電チップ、特に給電チップ先端の傾きと同じになるため、この給電チップ先端の傾きによりこの溶接ワイヤの供給角度を制御することができる。
【００２９】
底部開先における溶接ワイヤの先端の側端部と厚鋼材の開先面との距離：０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下
厚鋼材の底部における溶融深さをより深く安定して得るには、底部開先における溶接ワイヤの先端の側端部と厚鋼材の開先面との距離を０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とすることが好ましい。
というのは、底部開先における溶接ワイヤの先端の側端部と厚鋼材の開先面との距離が０．５ｍｍ未満では、アークがワイヤ上部と開先面との間で発生し、厚鋼材底部の開先面を効率良く溶融できない。一方、２．０ｍｍを超えるとアークが開先面から離れてしまい、開先面を効率良く溶融できないからである。より好ましくは０．５〜１．０ｍｍの範囲である。
なお、ここで言う溶接ワイヤの先端の側端部とは、各パスで溶融させようとする厚鋼材の開先面に近い側の側端部を指すものとする。
【００３０】
給電チップに送給する溶接ワイヤの曲率半径：１５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下
溶接トーチ先端の給電チップから供給する溶接ワイヤの供給角度の制御には、先端を曲げた給電チップを使用することができる。この場合、溶接ワイヤが先端を曲げた給電チップを通ることになるが、よりスムーズに通過させるためには、いわゆる３点ローラー等を用いて溶接ワイヤを予め湾曲させておくことが好ましい。
ここに、溶接ワイヤの曲率半径が１５０ｍｍ未満ではワイヤの送給抵抗が大きくなって、安定して溶接ワイヤを送給することができず、アークを維持することが困難となる。一方、溶接ワイヤの曲率半径が３００ｍｍを超えると、給電チップ先端が曲がった状態でのワイヤの送給抵抗軽減に効果がないため、やはり安定して溶接ワイヤを送給することができず、アークを維持することが困難となる。
従って、給電チップに送給する溶接ワイヤの曲率半径は１５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下とすることが好ましい。より好ましくは１７５ｍｍ以上２７５ｍｍ以下である。
【００３１】
溶接盛り高さＨ：底部開先ギャップＧの０．４倍以上１．０倍以下
開先ギャップに対する１層当りの溶接盛り高さを適正に管理することにより、各パスでの溶け込みを含めた溶接ビード形状が一定となり、また開先面の安定した溶け込みを確保することが可能となる。さらに、より深い溶け込みを得るためにはより高い入熱が有効であるが、入熱が高くなりすぎると、溶接盛り高さが大きくなって、両側の開先面を均等に溶融することが困難になる。
ここで、１層当りの溶接盛り高さが底部開先ギャップＧの０．４倍未満では、入熱が不足し、開先面の深い溶融が困難になるだけでなく、１パス当りの溶着量が不足して各層での溶接ビード形状が変化してしまう。一方、１層当りの溶接盛り高さが底部開先ギャップＧの１．０倍を超えると、１パス当りの溶着量が多くなりすぎ、両側の開先面を均等に溶融することができない。
従って、溶接盛り高さ、特に初層の溶接盛り高さは、底部開先ギャップＧの０．４倍以上１．０倍以下とすることが好ましい。より好ましくは底部開先ギャップＧの０．５倍以上０．８倍以下である。
【００３２】
シールドガス組成：ＣＯ２ガスを６０体積％以上
シールドガス組成は、溶接金属中の酸素量に大きく影響する。このため、シールドガス組成としては、ＣＯ２ガスを６０体積％以上、残りをＡｒ等の不活性ガスとして含有する混合ガスを使用することが好ましい。特に好ましくはＣＯ２ガス：１００体積％である。
【００３３】
また、溶接部の溶け込みは、アークの指向性およびガウジング効果にも影響される。従って、溶接の極性は、アークの指向性およびガウジング効果のより大きいワイヤマイナス（正極性）とすることが好ましい。
【００３４】
上記以外の条件については、特に規定する必要はなく、定法に従えばよい。例えば、溶接電流：２８０〜３６０Ａ、溶接電圧：３２〜３７Ｖ（電流とともに上昇）、溶接速度：３０〜８０ｃｍ／分、ワイヤ突き出し長さ：１５〜３０ｍｍ、ワイヤ径：１．２〜１．６ｍｍ、１パス当りの溶接入熱：１０〜２５ｋＪ／ｃｍとすればよい。
【００３５】
上記したような好適条件で継手溶接を行うことにより、本発明で目的とする高温割れや融合不良等による欠陥の発生がなく、しかも溶着量も少ない溶接継手を安定して得ることができるのである。
なお、本発明の溶接継手において、必要な厚鋼材の底部における溶融深さを確保するには、特に初層溶接が重要となる。また、初層以外の層では、必ずしもこれらの条件を満足させなくてもよいが、基本的には上記した溶接条件と同様とすればよい。
【実施例】
【００３６】
表１に示す開先形状の鋼材について、表２に示す溶接条件で狭開先ガスシールドアーク溶接を施した。
なお、鋼材の開先加工には、ガス切断を用い、開先面には研削等の手入れは行わなかった。また、開先面の最大凹部深さはレーザ変位計を用いて測定した。
すなわち、図４に示すように、測定点の最も高い凸部と最も低い凹部をそれぞれ通り、全ての測定点をその間に含む２本の平行線とその中間線を引く。ここで、凹部とはこの中間線より低い部分であり、開先面の凹部深さとは、凹部と中間線との距離とした。開先面の最大凹部深さとは、この凹部深さの最大値である。
測定結果を表１に併せて示す。【００３７】
かくして得られた溶接継手を５断面で切り出し、各断面で底部の溶融幅を測定した。そして、各断面について、測定した溶融幅から底部開先ギャップ分の長さを減じ、この値を２で除することにより、溶融深さを測定し、その平均値を求めた。この値を鋼材の底部における溶融深さとした。【００３８】
また、得られた溶接継手について、超音波探傷検査を実施し、次のように評価した。
◎：検出欠陥なし
○：欠陥長さが３ｍｍ以下の合格欠陥のみを検出
×：欠陥長さが３ｍｍを超える欠陥を検出
これらの結果も併せて表２に示す。【００３９】
【表１】
0005954433.tif 000002
【００４０】
【表２】
0005954433.tif 000003
【００４１】
表２に示したとおり、発明例であるＮｏ．１〜１２では、いずれも鋼材の底部における溶融深さが１．５ｍｍ以上であり、また超音波探傷検査では検出欠陥がないか、あっても欠陥長さが３ｍｍ以下であった。
一方、比較例であるＮｏ．１３〜１７はいずれも、鋼材の底部における溶融深さが１．５ｍｍに満たず、また超音波探傷検査においては、欠陥長さが３ｍｍ超の欠陥が検出された。【００４２】
また、図５に、発明例であるＮｏ．７の初層溶接後の開先断面写真を示す。図中（１）、（２）は、それぞれ１および２パス目の溶接ビードを示す。同図より、厚鋼材の底部における溶融深さは、１パス目の溶接で３．２ｍｍ程度、２パス目の溶接では２．４ｍｍ程度であり、厚鋼材の底部における開先面の両側で良好な溶融深さが得られていることがわかる。
【符号の説明】
【００４３】
１：厚鋼材
２：厚鋼材の開先面
３：底部開先
４：溶接トーチの給電チップ
５：溶接ワイヤ
６：裏当て材
７：溶接ビード
θ：底部開先角度
Ｇ：底部開先ギャップ
ｈ：底部開先高さ
ｔ：板厚
φ：溶接トーチ先端の給電チップから供給する溶接ワイヤの供給角度
ｄ：底部開先における溶接ワイヤの先端の側端部と厚鋼材の開先面との距離
Ｐ：厚鋼材の底部における溶融深さ
Ｈ：溶接平均盛り高さ
【図１】
0005954433.tif 000004
【図２】
0005954433.tif 000005
【図３】
0005954433.tif 000006
【図４】
0005954433.tif 000007
【図５】
0005954433.tif 000008