(57)【要約】【課題】  オーステナイト系ステンレス鋼配管の、炉水と接する内面側の溶接部の引張方向の残留応力を低減させる、さらには残留応力を圧縮方向に転化させることで、応力腐食割れを抑制する。【解決手段】  オーステナイト系ステンレス鋼配管の開先を材質の異なる２種類の溶接用ワイヤを用いて積層する配管溶接施工方法において、  前記開先を特定範囲の寸法形状に形成する製作工程と、前記開先底部の裏面側に特定の裏ビード幅を形成させる初層裏波溶接工程又は仮付け溶接工程の少なくともいずれかの工程と、開先裏面から特定の累計積層ビード高さまで、オーステナイト系ステンレス鋼ワイヤを積層溶接する第１の積層溶接工程と、ニッケル基合金系ワイヤを前記開先上面部の最終層まで積層溶接する第２の積層溶接工程とからなる配管溶接施工方法。【選択図】図１
2006247673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーステナイト系ステンレス鋼配管の開先を相互に突き合せ、溶加材を用いて開先底部から開先上面部まで溶接する配管溶接施工方法であって、開先内に特定の累計積層ビード高さまでオーステナイト系ステンレス鋼溶加材を積層溶接する第１の溶接工程と、この第１の溶接工程後、残りの開先内にニッケル基合金系溶加材を積層溶接した第２の溶接工程とを有することを特徴とする配管溶接施工方法。
【請求項２】
オーステナイト系ステンレス鋼配管同士を相互に突き合せた開先に、溶接用ワイヤを用いて開先底部から開先上面部まで非消耗電極方式のパルスアーク溶接を行う配管溶接施工方法であって、溶接すべき前記配管の前記開先を特定範囲の寸法形状に形成する製作工程と、前記開先底部の裏面側に所定の幅の裏ビードを形成させる初層裏波溶接工程又は仮付け溶接工程の少なくともいずれかと、開先裏面から所定の累計積層ビード高さまでをオーステナイト系ステンレス鋼ワイヤで積層溶接する第１の積層溶接工程と、前記第１の積層溶接工程後に、前記所定の累計積層ビード高さより前記開先上面部の最終層までニッケル基合金系ワイヤで積層溶接する第２の積層溶接工程と、からなる配管溶接施工方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の配管溶接施工方法において、
前記ニッケル基合金よりなる開先内の溶接金属の線膨張係数は、
前記オーステナイト系ステンレス鋼よりなる開先内の溶接金属の線膨張係数よりも小さい値であることを特徴とする配管溶接施工方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の配管溶接施工方法において、
前記第１の積層溶接工程は１層１パスずつ積層溶接される工程であり、
前記第２の積層溶接工程は１層１パスずつの積層溶接し、積層する途中で開先左右に振分けて１層２パスずつ積層溶接し、最終層の溶接パスを３パス以上として積層溶接する工程であることを特徴とする配管溶接施工方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載の配管溶接施工方法において、
前記配管の前記開先の形状を、
前記開先底部の開先幅を４mm以上８mm以下とし、前記開先の上面部までの片側開先壁角度を１０°以下とすることを特徴とする配管溶接施工方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載の配管溶接施工方法において、
前記累計積層ビード高さの所定値は前記配管の板厚の１／５以上４／５以下であることを特徴とする配管溶接施工方法。
【請求項７】
構成部品がオーステナイト系ステンレス鋼からなる沸騰水型原子炉において、
前記原子炉の一次系冷却水配管の溶接部は、２種類の溶接用ワイヤを用いて開先底部から開先上面部まで積層溶接されており、前記開先底部の裏面側に特定の裏ビード幅を有する初層裏波溶接部分と、開先裏面から所定の累計積層ビード高さまでオーステナイト系ステンレス鋼ワイヤの積層溶接された第１の溶接金属部分と、前記第１の溶接金属と接し、前記所定の累計積層ビード高さより前記開先上面部まで、ニッケル基合金系ワイヤの積層溶接された第２の溶接金属部分と、を有することを特徴とする沸騰水型原子炉。
【請求項８】
請求項７記載の沸騰水型原子炉において、前記第２の溶接金属部分は、ＹＮｉＣｒ−３、あるいは、ＹＮｉＣｒＭｏ−３であることを特徴とする沸騰水型原子炉。
【請求項９】
請求項７記載の沸騰水型原子炉において、前記原子炉の一次系冷却水配管の溶接部の裏面側の残留応力が引張方向１００ＭＰａ以下であることを特徴とする沸騰水型原子炉の一次系冷却水配管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管の溶接部の残留応力低減に係り、特に接水するオーステナイト系ステンレス鋼製配管内面部側の溶接部の引張残留応力を低減し、応力腐食割れを抑制するのに好適な溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子力プラントの原子炉内構造物や配管，構成部品等の溶接構造物に用いるオーステナイト系ステンレス鋼は、原子炉の高温水と接する場合、その溶接部（溶接金属や隣接する熱影響部）に応力腐食割れが発生することが知られている。応力腐食割れは、材料の鋭敏化，引張残留応力，腐食環境の三因子が重畳した条件下で発生する。材料の鋭敏化は、溶接熱などによって結晶粒界にクロム炭化物が析出する結果、粒界の極近傍にクロム欠乏層が形成されて、この粒界近傍クロム欠乏層が腐食に対し鋭敏になることによって発生する。引張応力は、外力による応力と溶接によって溶融した金属が凝固時に収縮する過程で、溶融した金属と接する領域に発生する引張残留応力とが重畳することによって発生する。腐食環境は、溶存酸素を含む高温水によって生じる。
【０００３】
応力腐食割れは、これらの三因子の中から１つの因子を取り除くことにより防止できる。このため、特に、高温水等と接水して腐食環境下にさらされる溶接部の接水表面、及びその近傍に残留する引張応力を大幅に低減させる、さらには圧縮応力に変化させることが強く求められている。
【０００４】
従来から溶接材部分の引張残留応力の低減に関する溶接方法や溶接装置が幾つか提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１（特公昭５３−３８２４６号公報）に記載の配管系の熱処理方法では、溶接組み立て後の配管の内部に冷却水を存在させ、前記配管の外部を加熱して管内面と管外面との間に温度差を発生させ、管内面を引張降伏させ、管外面を圧縮降伏させることが提案されている。
【０００６】
また、特許文献２（特開２００１−１４１６２９号公報）に記載のオーステナイト系ステンレス鋼溶接部位の予防保全方法及び装置では、線状の溶接部位を追従しながら高周波加熱コイルを移動させ、この高周波加熱コイルによって溶接部位を応力降伏点の温度より高い温度まで加熱する手順と、過熱領域に冷却水を噴出して急速冷却する手順が提案されている。
【０００７】
一方、特許文献３（特表平９−５１２４８５号公報）に記載の金属部品を接合する方法及び装置では、選定速度（毎分１２７cm以上）で走行する電極先端のチップ近傍に溶接材を連続的に供給する段階と、前記チップからの放電電流によって溶接材料を開先内で連続的に溶融する段階と、溶接ビードを形成する段階とを有し、前記電極はチップに接合及び電気的に接続された非円形断面のブレードを有し、所定数の溶接パス全体で圧縮性のある最終残留応力状態を外部にヒートシンク媒体なしで達成することが提案されている。
【０００８】
また、特許文献４（特公昭６２−１９９５３号公報）に記載のオーステナイト系ステンレス鋼の狭溶接継手の多層盛溶接方法では、開先最深部に近い側の層をオーステナイト系溶加材を用いて溶着（溶接）し、前記層に隣接する外側の少なくとも１つの層をマルテンサイト系溶加材を用いて溶接することが提案されている。
【０００９】
さらに、特許文献５（特開平１１−１３８２９０号公報）に記載の溶接方法及び溶接材料では、溶接継手の疲労強度を向上させるために、溶接によって生成する溶接金属に溶接後の冷却過程でマルテンサイト変態を生じさせ、前記溶接金属が室温時においてマルテンサイト変態の開始温度（例えば２５０℃未満１７０度以下）時より膨張している状態にすることが提案されている。
【００１０】
また、特許文献６（特開平９−２５３８６０号公報）に記載の高張力鋼のＴＩＧ溶接方法及びＴＩＧ溶接用ソリッドワイヤでは、全溶着金属のマルテンサイト変態開始温度が
４００℃以下であり、ワイヤ全重量に対してＮｉが７.５〜１２％を含有し、Ｃが０.１％以下、Ｈは２ppm 以下に規制されたソリッドワイヤを使用し、ワイヤ送り速度を５〜４０ｇ／分にして溶接することが提案されている。
【００１１】
【特許文献１】特公昭５３−３８２４６号公報（特許第９５７３２４号）
【特許文献２】特開２００１−１４１６２９号公報
【特許文献３】特表平９−５１２４８５号公報（特許第３２１５４２７号）
【特許文献４】特公昭６２−１９９５３号公報（特許第１４１５０５４号）
【特許文献５】特開平１１−１３８２９０号公報（特許第３３５０７２６号）
【特許文献６】特開平９−２５３８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記特許文献１は、大型の高周波加熱設備と、溶接完了後に配管の内周部に冷却水を供給しながら外周部を高温加熱する作業及び費用が必要である。
【００１３】
上記特許文献２は、移動式の加熱及び水冷設備が必要になる。またこの高温加熱及び急速冷却を実施する作業及び費用が必要になる。
【００１４】
上記特許文献３は、熱効率の高い溶接施工及び狭い溶接継手の伝導性自己冷却効果により、引張残留応力及び溶接ひずみを低減する工夫がされているが、この引張残留応力を圧縮残留応力に変化させるまでに至らない可能性が高い。また、安価な円形断面のタングステン電極棒と異なる非円筒形（非円形断面）に成形した薄い電極を使用しているため、この薄い電極は、製作費が高価になり、また、開先内に挿入してアーク溶接する時に生じる電極先端の消耗に伴う電極交換費用もコスト高になる。開先内に供給して溶融させるワイヤ（溶加材）は、溶接対象の溶接継手材と同じ組成のオーステナイト系ステンレス鋼ワイヤが使用され、このワイヤと材質が異なるワイヤは使用されていない。
【００１５】
また、上記特許文献４は、オーステナイト系ステンレス鋼ワイヤとマルテンサイト系ワイヤとを使い分けて溶接しているが、まだ引張応力が残留しており、圧縮応力に変化させるまでには至っていない。尚、マルテンサイト系ワイヤは、開先内の中間層の溶接部分のみに使用されており、開先表面の最終層の溶接部分には使用されていない。さらに、溶接継手の角度が広いため、板厚の厚い溶接継手を溶接する場合には、溶接すべき開先断面積及び開先肩幅が増加し、１層１パスずつ積層する溶接が困難であり、１層多パスの多層盛溶接が必要になり、引張残留応力及び収縮変形が増す可能性が高い。溶接方法については、不明であるが、実施例から想定すると、非消耗性のタングステンを電極にするアーク溶接法ではなく、溶接ワイヤ（溶加材）を電極にするアーク溶接法の可能性が高い。
【００１６】
また、上記特許文献５は、溶接対象は主に低合金鉄鋼材料（高張力鋼材など）の溶接構造物であり、材質が異なるオーステナイト系ステンレス鋼材の溶接に適用できない。また、溶接で生じる引張残留応力の低減箇所は、すみ肉継手やＴ継手や十字継手の溶接表面部分、又はＸ溶接継手の両面溶接の表面部分であり、継手形状及び溶け込み形状が異なる狭溶接継手のような片面溶接で求められている溶接裏面部分が対象ではない。
【００１７】
また、上記特許文献６は、高張力鋼の溶接割れの防止に有効であると考えられるが、材質の異なるステンレス鋼材の溶接に適用できない。
【００１８】
この他にも、マルテンサイト変態を生じさせる溶接ワイヤを用いて溶接する溶接方法が幾つか提案されているが、主に高張力鋼材の溶接が対象であり、オーステナイト系ステンレス鋼材の溶接ではないようである。また、前記特許文献６と同様に、溶接で生じる引張残留応力の低減箇所は、溶接表面部分であり、継手形状及び溶け込み形状が異なる狭溶接継手のような片面溶接で求められている溶接裏面部分については検討されていない。
【００１９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、沸騰水型原子炉で使用されているオーステナイト系ステンレス鋼配管の、炉水と接する内面側の溶接部の引張方向の残留応力を低減させる、さらには残留応力を圧縮方向に転化させることで、応力腐食割れを抑制する配管溶接施工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の配管溶接施工方法は、開先を有するオーステナイト系ステンレス鋼配管同士の開先を相互に突き合せ、材質の異なる２種類の溶加材を使い分けて開先底部から開先上面部まで積層する溶接を行って、前記開先底部の裏面側の溶接部分の残留応力を低減する溶接施工方法であって、初層裏波溶接によって前記開先底部の裏面側に特定の裏ビード幅を形成させた後に、前記配管の材質と同質系のオーステナイト系ステンレス鋼溶加材を開先内のアーク溶接部分に送給して溶融させ、開先裏面から特定の累計積層ビード高さまで積層溶接した第１の溶接金属と、この第１の溶接金属のビード表面と接する開先内の残りの溶接部分から開先上面部の最終層まで、ニッケル基合金系溶加材を開先内のアーク溶接部分に送給して溶融させて積層溶接した第２の溶接金属を有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明による配管溶接施工方法は、開先を有するオーステナイト系ステンレス鋼配管同士の開先を相互に突き合せ、材質の異なる２種類の溶接用ワイヤを使い分けて開先底部から開先上面部まで積層する非消耗電極方式のパルスアーク溶接を行って、前記開先底部の裏面側の溶接部分の残留応力を低減する溶接施工方法であって、溶接すべき前記配管の前記開先を特定範囲の寸法形状に形成する製作工程と、溶接準備の完了後に、前記開先底部の裏面側に特定の裏ビード幅を形成させる初層裏波溶接、又は仮付け溶接及び前記初層裏波溶接を含み、開先裏面から特定の累計積層ビード高さまで、前記配管の材質と同質系のオーステナイト系ステンレス鋼ワイヤを開先内のアーク溶接部分に送給して溶融させて積層溶接する第１の積層溶接工程と、この第１の積層溶接工程後に、前記オーステナイト系ステンレス鋼ワイヤと異なるニッケル基合金系ワイヤをアーク溶接部分に送給して溶融させ、開先内の残りの溶接部分から前記開先上面部の最終層まで積層溶接する第２の積層溶接工程とからなることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明による配管溶接施工方法は、前記第１の溶接金属が有する線膨張係数に比べ、前記第２の積層溶接工程によって積層溶接されたニッケル基合金系の第２の溶接金属が有する線膨張係数が、小さい値であることを特徴とする。
【００２３】
配管の材質と同質系のオーステナイト系ステンレス鋼ワイヤの溶融積層により形成された第１の溶接金属に比べて、配管の外表面方向に形成される第２の溶接金属は線膨張係数の小さいニッケル基合金系ワイヤの溶融積層により形成されるため、それぞれの溶接金属が溶融状態から凝固する過程の収縮量は第２の溶接金属の方が少ない。
【００２４】
オーステナイト系ステンレス鋼ワイヤが積層溶接によって第１の溶接金属が形成される段階では、第１の溶接金属が溶融状態から凝固収縮するのに伴い、この周囲の配管も影響を受けて溶接変形、特に配管の円周方向に収縮する現象（タワラ締め収縮）が発生する。このまま配管の開先上面部の最終層までオーステナイト系ステンレス鋼ワイヤで積層溶接する、すなわち、開先内の全ての溶接部分を第１の溶接金属とすれば、配管の円周方向収縮量はますます増加し、配管の内面側の溶接部に引張方向の大きな曲げ変形が生じ、引張方向の応力が残留することになる。
【００２５】
これに対して、第１の溶接金属を形成させた後に、開先内の残りの溶接部分から開先上面部の最終層まで、ニッケル基合金系ワイヤを積層溶接させて第２の溶接金属を形成させることで、第１の溶接金属の材質であるオーステナイト系ステンレス鋼よりも線膨張係数が小さいことに起因し、配管の円周方向収縮（タワラ締め収縮）は抑制され、開先底面側の溶接裏面部及びその近傍に残留する引張応力を低減できる、あるいは圧縮応力に変えることができる。同時に、最終層の溶接表面部及びその近傍に残留する引張応力を従来より大幅に低減できる。
【００２６】
ニッケル基合金系の第２の溶接金属を形成するために使用する溶接用ワイヤは、ＪＩＳＺ３３３４で規定されるＹＮｉＣｒ−３相当品、あるいは、ＹＮｉＣｒＭｏ−３相当品が好適である。特に、ＹＮｉＣｒ−３相当品については、沸騰水型原子炉内の構造物であるオーステナイト系ステンレス鋼製のシュラウドと、ニッケル基合金製のシュラウドサポートとを溶接する際に溶接用ワイヤとして使用されており、オーステナイト系ステンレス鋼に対する溶接の溶接用ワイヤとして、沸騰水型原子力発電プラントにて使用実績があるため、好適である。
【００２７】
また、本発明による配管溶接施工方法は、前記第１の積層溶接工程を１層１パスずつ積層溶接し、前記第２の積層溶接工程を１層１パスずつ積層溶接するか、あるいは１層１パスずつ積層する途中で必要に応じて開先左右に振分けて１層２パスずつ積層溶接するか、あるいは最終層の溶接パスを３パス以上に増して積層溶接されたニッケル基合金系の第２の溶接金属とを有することを特徴とする。
【００２８】
また、本発明による配管溶接施工方法は、前記配管の前記開先の形状が、前記開先底部の開先幅、又は前記開先底部中央に挿入するインサート材の幅を含む開先幅を最小で４mm以上、最大で８mm以下、前記開先上面部までの片側開先壁角度を１０°以下の特定範囲に規定することを特徴とする。
【００２９】
すなわち、開先形状を狭い形状として溶接すべき開先断面積を小さくし、溶接用ワイヤの使用量を削減した結果として凝固収縮する溶接金属の量を削減することにより、溶接金属の凝固収縮に起因する溶接変形を少なくできる。
【００３０】
また、狭い開先により、１層１パスの積層溶接が可能となり、溶接パス毎の入熱量を低減できるため、溶接熱による収縮変形を抑制できる。さらには、溶接の工程数を低減できる。
【００３１】
１パスでは開先や溶接用ワイヤが溶融しにくい開先であっても、入熱量が同一条件のまま、あるいは少し低く設定した条件でも、１層２パス溶接にすることによって、この開先幅の両壁面を溶融することができ、開先上面部の最終層まで良好な溶接結果を得られる。さらに、最終層の溶接パスを３パス以上に増すことにより、最終層の累計ビード幅をより広くすることができる。
【００３２】
また、本発明による配管溶接施工方法は、前記累計積層ビード高さが、前記配管の板厚の１／５以上から４／５以下の範囲に特定し、この特定した累計積層ビード高さに到達するまで、前記配管の材質と同質系のオーステナイト系ステンレス鋼ワイヤを開先内のアーク溶接部分に送給して溶融させながら積層溶接を行うことを特徴とする。
【００３３】
すなわち、目標にしている特定の裏ビード幅（例えば、裏ビード幅の適正範囲を４〜７mm、好ましくは４〜６mmに特定）を形成でき、高温水等と接水して腐食環境下にさらされる内面側、あるいは底面側の溶接裏面部、及びこの溶接裏面部から特定の高さ位置まで、配管の材質と同質系のオーステナイト系ステンレス鋼ワイヤによる溶接金属で、開先内を充填できる。
【００３４】
また、炉心スプレイノズル，給水ノズル，セーフエンド，再循環系配管の構成部品を有し、該構成部品がオーステナイト系ステンレス鋼からなる沸騰水型原子炉の一次冷却水配管であって、前記一次系冷却水配管の溶接部は、突合わされた開先に対して材質の異なる２種類の溶接用ワイヤを使い分けて開先底部から開先上面部まで積層する非消耗電極方式のパルスアーク溶接によって製作されており、初層裏波溶接によって前記開先底部の裏面側に特定の裏ビード幅を形成させた後に、開先裏面から特定の累計積層ビード高さまで、前記一次系冷却水配管の材質と同質系のオーステナイト系ステンレス鋼ワイヤを前記開先内のアーク溶接部分に送給して溶融させて積層溶接した第１の溶接金属と、前記第１の溶接金属のビード表面と接する前記開先内の残りの溶接部分から前記開先上面部の最終層まで、ニッケル基合金系ワイヤを前記開先内のアーク溶接部分に送給して溶融させて積層溶接した第２の溶接金属を有することを特徴とする。
【００３５】
また、このような一次系冷却水配管の、水と接する内面側の溶接部近傍の残留応力が引張方向１００ＭＰａ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の配管溶接施工方法によれば、炉水と接する配管の内面側の溶接部の引張方向の残留応力を改善できる。その結果、溶接施工完了後に残留応力を除去するための高価な加熱処理装置を設けたり、加熱処理を行う必要がなく、コスト低減を図ることができる。また、原子力発電プラントの構成部品等の応力腐食割れ防止・長寿命化に寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の内容について、図１〜図６の実施例に用いて具体的に説明する。
【００３８】
（実施例１）
図１は、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼配管の配管溶接施工方法の概要を示す実施例１である。（１）は溶接前の配管の開先継手部材の断面、（２）は溶接装置の構成概要と溶接中の溶接断面、（３）はオーステナイト系ステンレス鋼ワイヤを開先内で溶融させて、開先底部から板厚Ｔの３／５程度の高さＨｂまで積層溶接し、その後にニッケル基合金系ワイヤに交換して残りの溶接部分２６から開先上面部の最終層まで積層溶接した時の溶接断面、（４）は（３）と同様に、オーステナイト系ステンレス鋼ワイヤを開先内で溶融させて、板厚Ｔの１／４程度の浅い高さＨｂまで積層溶接し、その後にニッケル基合金系ワイヤに交換して残りの深い部分から開先上面部まで積層溶接した時の溶接断面である。
【００３９】
開先裏面から積層すべき累計積層ビード高さＨｂは、溶接継手の板厚Ｔの１／５以上から４／５以下の範囲に特定し、開先表面から残存すべき残存開先深さＨを板厚Ｔの４／５以下，１／５以上の範囲（Ｈ＝Ｔ−Ｈｂに該当）に特定するとよい。
【００４０】
Ｈｂが板厚Ｔの１／５より小さ過ぎると、腐食環境下にさらされる溶接裏面部分の耐食性保持，腐食進行の防止を損なうおそれがあって好ましくない。前記積層ビード高さＨｂの最小値は、板厚の大小によって変化するが、少なくとも２層目の溶接ビード高さまではオーステナイト系ステンレス鋼ワイヤ５６を用いて溶接施工することが好ましい。
【００４１】
一方、Ｈｂが板厚Ｔの４／５より大き過ぎると、その後に、ニッケル基合金系ワイヤ
５７に交換して最終層まで積層溶接すべき部分が少な過ぎるため、線膨張係数の大小を利用して溶接裏面部、及びその近傍に残留する引張応力を低減する効果が薄れて好ましくない。
【００４２】
図１（１）に示す溶接継手部材１，２は、開先裏面１ｂ，２ｂ側に裏ビード１５を形成させると共に、開先表面１ａ，２ａ側の開先上面部まで積層する多層盛溶接が必要な配管を突き合せた狭い溶接継手の一部である。特に、沸騰水型原子力発電プラントで使用されるオーステナイト系ステンレス鋼配管からなる狭溶接継手であって、多層盛溶接の施工によって裏面側の溶接部分（裏ビード１５及びその近傍）に残留する引張応力を低減させる、さらには圧縮応力に変化させることが重要である。
【００４３】
また、図１（２）に示すように、アーク溶接は、溶接トーチ７（ＴＩＧトーチ）に装備した非消耗性の電極６先端と溶接継手部材１，２との間にＴＩＧ溶接電源８より給電して開先内でアーク１０を発生させ、ワイヤ５を開先内のアーク溶接部分に送給及び溶融させて１層１パスずつ積層溶接するようにしている。
【００４４】
ＴＩＧ溶接電源８は、パルスアーク溶接が可能な溶接電源である。パルスアーク溶接の給電に必要なピーク電流とベース電流、アーク電圧などの各条件値を任意に出力でき、また、パルス周波数の任意変更（例えば１Ｈｚ〜最大５００Ｈｚ）も設定できるようになっている。また、溶接制御装置９ａは、溶接トーチ７及びワイヤ５を搭載した溶接台車４
（図示せず）の走行を指令制御し、ＴＩＧ溶接電源８の出力を指令制御し、溶接トーチ７（電極６）の左右位置，上下位置を必要に応じて指令制御し、アーク１０溶接部分へのワイヤ５の供給、このワイヤ５の左右位置及び上下位置を必要に応じて調整するものである。
【００４５】
なお、ワイヤ５については、溶接継手部材１，２の材質 (例えば、ＳＵＳ３０４系，
ＳＵＳ３１６系) と同質系のオーステナイト系ステンレス鋼ワイヤ(例えば、外径が０.８〜１.２mm で、ＳＵＳ３０４系かＳＵＳ３０８系，ＳＵＳ３１６系の市販ワイヤ) を用いる。
【００４６】
また、開先内３のアーク１０溶接部分に流すシールドガス３３は、不活性の純アルゴンガス、あるいはアルゴンに数パーセント水素を混合させたガス、あるいは、アルゴンと数十パーセントのヘリウム入りの混合ガスを使用できる。これらの混合ガスを使用すると、純アルゴンガスと比べてエネルギー密度やアークの集中性が高まり、溶融状態及び溶け込みを良くでき、溶接速度を上げることができる。
【００４７】
また、非消耗性の電極６は、高融点材の酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）入りタングステン，酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）入りタングステン，酸化トリウム（ＴｈＯ2 ）入りタングステンの丸棒であり、開先内に挿入可能な直径の丸電極を使用できる。例えば、直径１.６
mm、又は直径２.４mm の細径の電極を使用（電極先端のみを円錐形状に加工して使用）することにより、シールドガス流入の雰囲気内で、この細径の電極先端と開先底部との間に発生させるアーク１０が開先内３の壁面側方向に乱れることなく、溶融すべき開先底部の部分にアーク１０を安定に保持できる。さらに、電極６は、安価に入手できると共に、丸棒の先端のみを簡便な電極研磨器で円錐加工することができ、電極消耗時の再加工，溶接トーチへの取付け取り外し作業が容易で使い勝手がよい。また、この細径の電極６の代わりに、太径の電極下部の横幅を開先幅ｗより狭い偏平形状にした非消耗性の偏平電極を使用可能である。この偏平形状の電極は、太径の丸電極下部の横幅を偏平形状に加工するための製作費用を要するが、上述した細径の電極６とほぼ同様に、電極先端のみを簡便な電極研磨器によって簡単に円錐加工でき、溶接トーチへの取付け取り外し作業が容易である。
【００４８】
本実施例は前記片側開先壁角度θを１０°以下とした。開先底部のルートフェイスｆは、約１〜２.５mmの範囲に形成すること、好ましくは約１.５mm前後に形成することにより、裏面側まで容易に溶融させることができる。また、図示していないインサート材１９を開先底部中央に挿入することにより、開先底部の突合せ部に生じ易い段違いやギャップの影響を緩和することができ、特に、初層裏波溶接時に、凹みのない凸形状で、ほぼ均一な裏ビード幅Ｂを得られる。
【００４９】
図１（１）では、開先底部の開先幅ｗ最小で４mm以上、最大で８mm以下の寸法、開先上面部までの片側開先壁角度θを１０°以下の狭い開先形状に仕上げることにより、溶接すべき開先断面積を小さくでき、ワイヤの使用量を削減，溶接工数を低減できる。この片側開先壁角度θを広くした溶接継手を多層盛溶接することは可能であるが、溶接すべき開先断面積Ａが増大するため、溶接パス数の増加や溶接作業時間の増加，累計入熱量及び収縮変形も増加する。開先底部の開先幅ｗが４mm未満になると狭すぎる。その開先内に挿入する電極６の外面と開先内３の壁面との隙間が狭く、さらに初層溶接及びその後の溶接による熱収縮によって開先幅全体が収縮するため、開先壁面への電極６の接触やアークの乱れが起こり易く、開先上部までの積層溶接が困難となるからである。一方、開先底部の開先幅ｗが８mmを超えると広すぎる。開先断面積の増加によって溶接パス数及びワイヤ使用量が増加し、溶接工数も増す結果となるからである。
【００５０】
尚、前記開先底部中央にインサート材１９を挿入してもよい。その場合の開先幅の好ましい範囲も上記の場合と同様である。
【００５１】
（実施例２）
図２は、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼配管の配管溶接施工方法を示す他の一実施例であり、溶接パス数を増やして積層溶接した時の溶接断面である。
【００５２】
１層２パス溶接によって、１層１パスでは溶接しがたい開先幅の壁面であっても、また入熱アークが同一条件・又は少し低く抑制した条件でも、この開先幅の両壁面を溶融することができ、開先上面部の最終層まで良好な溶接結果を得られる。
【００５３】
さらに、最終層の溶接パスを３パス以上に増すことにより、最終層の累計ビード幅をより広くすることができる。
【００５４】
第１の溶接金属４１１に比べ第２の溶接金属４２２の線膨張係数は小さく、溶融状態から凝固する過程の収縮量が少ないため、開先内３の全ての溶接部分を第１の溶接金属411とする場合より配管の円周方向収縮（タワラ締め収縮）は抑制される。その結果、開先底面側の溶接裏面部及びその近傍に残留する引張応力を低減し、さらに圧縮応力を与えることが可能である。同時に、最終層の溶接表面部及びその近傍に残留する引張応力を大幅に低減できる。
【００５５】
（実施例３）
図３は、オーステナイト系ステンレス鋼配管の配管溶接施工方法の溶接手順の一実施例を示す説明図である。
【００５６】
溶接前に行う最初の開先形状の製作工程５１では、溶接対象の継手部材を所定寸法に機械加工したり、溶接場所に搬送したり、加工後の継手部材や部品を組立したりする。例えば、この製作工程５１で、開先幅・開先壁角度等を調整する。
【００５７】
次の溶接準備工程５２では、溶接台車４,溶接トーチ７,ワイヤ５などの取付け，ＴＩＧ溶接電源８や溶接制御装置９ａの立上げ，溶接動作の準備，溶接条件の設定を行う。ワイヤ５は、溶接継手材の材質と同質系のオーステナイト系ステンレス鋼ワイヤ５６を送給できるように準備するとよい。
【００５８】
また、次の第１の積層溶接工程４１では、開先底部の裏面側に特定の裏ビード幅Ｂを形成させる初層裏波溶接、あるいは、仮付け溶接、及び、前記初層裏波溶接を含み、開先裏面１ｂ，２ｂから特定の累計積層ビード高さＨｂまで、溶接継手部材１，２の材質と同質系のオーステナイト系ステンレス鋼ワイヤ５６を開先内のアーク溶接部分に送給して溶融させて積層溶接する溶接動作を行う。この第１の積層溶接工程４１により、高温水等と接水して食環境下にさらされる配管の内面側、又は底面側の溶接裏面部及びこの溶接裏面部から特定の高さ位置まで、溶接継手部材１，２と同質系のオーステナイト系ステンレス鋼の溶接金属で充填でき、第１の溶接金属４１１を確実に得られる。
【００５９】
尚、オーステナイト系ステンレス鋼ワイヤ５６を開先内のアーク溶接部分に送給して溶融させて１層１パスずつ積層溶接することにより、その後に溶接すべき残存開先深さＨや溶接パス数及び層数を予測できる。
【００６０】
最初の初層裏波溶接では、形成すべき裏ビード幅Ｂの適正範囲を４〜７mm、好ましくは４〜６mmに特定し、開先裏面１ｂ，２ｂまで溶融可能な入熱アークの初層条件を出力させ、裏ビード幅Ｂが特定範囲に形成するように施工する。例えば、パルスアーク溶接のピーク電流，ベース電流，ピーク電圧又は平均アーク電圧又はアーク長，ワイヤ送り速度のいずれか１つ以上の条件因子を調整又は制御し、裏面側の溶融プール幅又はこの溶融プール近傍の裏ビード幅Ｂが前記特定の適正範囲に形成させることにより、溶接装置を操作する溶接士が代わっても個人差の影響がなくなり、目標にしている裏ビード幅Ｂを特定値の適正範囲（例えば４〜６mmの範囲）に形成でき、凹みのない凸形状でほぼ均一な裏ビード幅Ｂを得られる。
【００６１】
この初層裏波溶接は、開先底部を浅く溶かすワイヤなしの仮付け溶接した後に行ってもよい。また、初層裏波溶接の終了後に行う２層目の溶接では、オーステナイト系ステンレス鋼ワイヤ５６を使用すると共に、少なくとも初層溶接時に形成した裏ビード１５を再溶融させない入熱条件に抑制した溶接条件（例えば、初層溶接条件の１／２〜２／３の入熱条件）に変更して、非消耗電極方式のパルスアーク溶接を行うようにしている。このように２層目溶接の入熱を抑制して溶接することにより、裏ビード１５の再溶融が防止できると共に、表面側に積層するビード高さを増すことができる。
【００６２】
また、第１の積層溶接工程では、少なくとも初層の溶接条件，２層目の溶接条件と異なる積層条件であって、溶接パスに該当する複数の適正な溶接条件（例えば、４〜１２ｋＪ／cmの低い入熱条件、又は平均溶接電流が約１２０〜２２０Ａのアーク条件）に変更して１層１パスずつ積層溶接４１するように、非消耗電極方式のパルスアーク溶接又は直流アーク溶接を行うようにしている。あるいはほぼ一定の適正な溶接条件（例えば、約４ｋＪ／cmか約６ｋＪ／cmか約８ｋＪ／cmか約１０ｋＪ／cmか約１２ｋＪ／cmに特定した低い入熱条件）に設定して積層溶接４１するように、非消耗電極方式のパルスアーク溶接を行うとよい。
【００６３】
ワイヤ５の送給量については、溶接入熱条件に適した溶融可能なワイヤ量であり、例えば、形成すべきビード高さが０.５〜２.０mmの範囲内になるように送給するとよい。
【００６４】
また、溶接中は、図８で後述する第１の映像モニタ装置３７に画面表示する表面側の溶接状態の監視結果に基づいて、電極６の位置、あるいは、電極６の位置、ならびに、ワイヤ５の位置を調整又は制御するとよい。
【００６５】
次の第２の積層溶接工程４２では、ニッケル基合金系ワイヤ５７を開先内のアーク溶接部分に送給して溶融させて、開先内の残りの溶接部分２６から開先上面部の最終層まで１層１パスずつ積層溶接するか、または図２（１），（２）のように１層１パスずつ積層する途中で必要に応じて開先左右に振分けて１層２パスずつ積層溶接、あるいは、最終層の溶接パスを３パス以上に増して積層溶接することにより、上述したように、開先内の残りの溶接部分２６から開先上面部の最終層溶接までニッケル基合金系ワイヤ５７の溶接金属を充填できる。
【００６６】
特に、前記第１の積層溶接工程、及び第２の積層溶接工程で溶接パス毎、又は溶接層毎に出力すべき高いピーク電流と低いベース電流とを交互に繰り返すパルス周波数を最小で１Ｈｚ以上、最大で５００Ｈｚ以下、好ましくは１５０Ｈｚ以下の範囲で使用する１つ以上の特定値を定めるとよい。または初層裏波溶接、又は仮付け溶接の少なくともいずれかと、この初層裏波溶接を除いた第１の積層溶接工程と、前記第２の積層溶接工程とで使用するそれぞれ異なる複数の特定値を定めるとよい。そして、この定めた特定値のパルス周波数のパルスアークを溶接パス毎又は溶接層毎に出力させて積層溶接することにより、アーク力及び指向力を強くでき、開先内の両壁面部及び開先底面部の溶融，溶け込み深さを促進できる。また、開先底部から開先上面部まで良好な多層盛溶接結果を得られる。
【００６７】
なお、パルスアーク溶接時のパルス周波数が最も低い約１Ｈｚ(パルス周期時間：１ｓ)の場合は、例えば、溶接速度が９０mm／min 以上の速度領域で溶接ビードのリップル形状（貝殻模様のような波目）が約１.５mm以上に荒くなり易い。一方、パルス周波数が高い約３００Ｈｚ，約５００Ｈｚの場合には、パルス周期時間が極端に短くなるため、給電ケーブルの延長（例えば１０倍の１００mm以上に延長）が必要な時に、このケーブル延長に伴うリアクタの増加によって、矩形状のピーク電流波形が台形状や三角形状に変化するので、事前にピーク電流値を少し高めに補正することが望ましい。このパルス周波数を約
１５０Ｈｚ以下に下げた場合には、例えば、給電ケーブルを１００ｍまで長く延長しても、ほぼ矩形状のピーク電流波形を出力することが可能である。また、耳ざわりな高音のアーク音を激減できる。
【００６８】
（実施例４）
図４は、図１，図２、及び図３に示したオーステナイト系ステンレス鋼の配管溶接施工方法に使用するオーステナイト系ステンレス鋼ワイヤのＳＵＳ３１６Ｌワイヤ（又はこのワイヤと同質係の溶接継手材）と、ニッケル基合金系ワイヤであるＪＩＳ  Ｚ３３３４のＹＮｉＣｒ−３相当品ワイヤの、温度と平均線膨張係数との関係を模式的に示す説明図である。
【００６９】
図４に示すように、点線で示すオーステナイト系ステンレス鋼ワイヤ（又はオーステナイト系ステンレス鋼の溶接継手材）の場合に比べ、実線で示すニッケル基合金系ワイヤは１０００℃までの温度範囲で全て線膨張係数が小さい値を示している。すなわち、積層溶接して溶融状態から凝固する際、ニッケル基合金系ワイヤの方が収縮量が少ない。
【００７０】
よって、第２の溶接金属４２２を形成するために使用する溶接用ニッケル基合金系ワイヤは、ＪＩＳ  Ｚ３３３４で規定されるＹＮｉＣｒ−３相当品，ＹＮｉＣｒＭｏ−３相当品が好適である。特に、ＹＮｉＣｒ−３相当品は沸騰水型原子炉内の構造物であるオーステナイト系ステンレス鋼製のシュラウドと、ニッケル基合金製のシュラウドサポートとを溶接する際に溶接用ワイヤとして使用されており、オーステナイト系ステンレス鋼に対する溶接の溶接用ワイヤとして、沸騰水型原子力発電プラントにて使用実績があるため好適である。
【００７１】
（実施例５）
図５の（１）は、開先内の全ての溶接部分を、オーステナイト系ステンレス鋼ワイヤで積層溶接した場合に、配管の円周方向収縮（タワラ締め収縮）の量が増加し、配管の内面側の溶接部に引張方向の大きな曲げ変形が生じ、引張方向の応力が残留することを模式的に示す説明図である。
【００７２】
図５の（２）は、開先裏面から特定の累計積層ビード高さまでオーステナイト系ステンレス鋼ワイヤで積層溶接した第１の溶接金属と、開先内の残りの溶接部分２６から開先上面部の最終層まで、ニッケル基合金系ワイヤを積層溶接した第２の溶接金属とを形成した場合に、配管の材質、ならびに、第１の溶接金属の材質であるオーステナイト系ステンレス鋼よりも線膨張係数が小さいことに起因し、第２の溶接金属の凝固収縮量は、第１の溶接金属の凝固収縮量よりも少ないため、配管の円周方向収縮（タワラ締め収縮）は抑制され、開先底面側の溶接裏面部及びその近傍に残留する引張応力を低減でき、さらに圧縮応力を与えることを模式的に示す説明図である。
【００７３】
本発明のオーステナイト系ステンレス鋼の配管溶接施工方法では、図４に示した温度変化に対する収縮曲線が異なる２種類のワイヤを使い分けて積層溶接を施工している。すなわち、図５に示すように、オーステナイト系ステンレス鋼ワイヤを用いて開先底部側を積層溶接４１し、その後に、線膨張係数が小さいニッケル基合金系ワイヤを用いて、開先内の残り部分から開先上面部の最終層まで積層溶接４２している。このように２種類のワイヤを使い分けて積層溶接４１，４２することにより、上述したように、ニッケル基合金系ワイヤは、配管と第１の溶接金属４１１の材質であるオーステナイト系ステンレス鋼ワイヤよりも線膨張係数が小さいので、第２の溶接金属４２２の凝固収縮量は、第１の溶接金属４１１の凝固収縮量よりも少なく、配管の円周方向収縮（タワラ締め収縮）は抑制され、開先底面側の溶接裏面部及びその近傍に残留する引張応力を低減でき、さらには圧縮応力を与えることができる。
【００７４】
（実施例６）
図６は、本発明の配管溶接施工方法に係わる溶接装置の一実施を示す概略構成図である。溶接対象の継手部材１，２は、厚板のオーステナイト系ステンレス鋼からなる配管であり、開先底部の裏面側に裏ビード１５形成（完全溶け込み）を有する初層裏波溶接，開先上部までの多層盛溶接及び溶接裏面部分の残留応力低減が必要な溶接継手である。
【００７５】
図６に示す実施例では、レール上を走行する溶接台車４に搭載されている溶接トーチ７（ＴＩＧトーチ）に装着した非消耗性の電極６と、ワイヤ５を案内するワイヤホルダ２５の両方とを開先内３に挿入し、シールドガス３３の流入雰囲気で発生させるアーク１０中及び溶融プール中にワイヤ５を送給し、開先底部の裏面側に裏ビード１５を形成させる初層裏波溶接を行っている状況を示している。
【００７６】
開先内３の溶接部に流入するシールドガス３３は、不活性の純Ａｒガス、あるいはＡｒ＋３〜７％Ｈ2 入りの混合ガス又はＡｒ＋５０〜８０％Ｈｅ入りの混合ガスを使用すればよい。これらの混合ガスを使用すると、純Ａｒガスと比べてエネルギ密度やアークの集中性が高まり、溶融状態及び溶け込みを良くでき、溶接速度も上げることができる。
【００７７】
ＴＩＧ溶接電源８は、前記溶接トーチ７先端の電極６と継手部材１，２との間に接続されている。パルスアーク溶接の給電に必要なピーク電流とベース電流，アーク電圧などの各条件値を任意に出力でき、また、パルス周波数の任意変更（例えば１Ｈｚ〜最大５００Ｈｚ）もできる。
【００７８】
溶接制御装置９ａは、溶接トーチ７及びワイヤ５を搭載した溶接台車４の走行を指令制御し、ＴＩＧ溶接電源８の出力を指令制御し、溶接トーチ７（電極６）の左右位置，上下位置を必要に応じて指令制御し、電極６先端部へのワイヤ５の供給、このワイヤ５の左右位置及び上下位置を必要に応じて調整するものである。操作ペンダント９ｂは、溶接制御装置９ａに接続されており、溶接条件調整手段，トーチ位置及びワイヤ位置調整手段を内蔵している。操作ペンダント９ｂに内蔵されている溶接条件調整手段により、パルスアーク溶接時のピーク電流とそのピーク電流時間，ベース電流とそのベース電流時間、又はパルス周波数とピーク電流の時間比率，電極高さの制御（ＡＶＣ制御）に使用するピーク電圧又はベース電圧又は平均アーク電圧，ピークワイヤ送りとベースワイヤ送り，溶接速度又はこの溶接速度に該当する走行速度の各条件値を設定したり、これらの条件値を溶接中に割り込んで調整したりすることができるようになっている。また、トーチ位置及びワイヤ位置調整手段により、前記溶接トーチ７の位置ずれや、省略しているワイヤ５の位置ずれを調整したりすることができるようになっている。
【００７９】
また、操作ペンダント９ｂに内蔵している溶接条件調整手段は、仮付け溶接で出力すべき小入熱の仮付け条件，初層裏波溶接で出力すべき初層条件，特定の積層ビード高さまで積層溶接する第１の積層溶接工程４１で出力すべき複数の積層条件、その後に、開先上面部の最終層まで積層溶接する第２の積層溶接工程４２で出力すべき複数の積層条件を設定、記憶及び再生が可能な機能を有している。この溶接条件調整手段に該当する機能を有する溶接データファイルや他の手段であってもよい。また、操作ペンダント９ｂは、溶接実行手段を兼用しており、前記溶接条件調整手段又はこの溶接条件調整手段に該当する溶接データファイルに予め設定された層別又はパス別の各溶接条件に基づいて、仮付け溶接，初層裏波溶接を含む第１の積層溶接工程での積層溶接４１，第２の積層溶接工程での積層溶接４２を順番に実行できる。
【００８０】
また、溶接台車４には、表面側の溶接状態を監視するための第１のカメラ３５を、溶接トーチ７とワイヤホルダ２５との上部中間に配備している。この第１のカメラ３５と一対のカメラ制御器３６によって撮像する表面側の溶接状態の映像を第１の映像モニタ装置
３７に画面表示して監視できるようにしている。前記第１のカメラ３５，第１の映像モニタ装置３７に該当する他の第１の映像手段，第１の映像表示手段であってもよい。前記第１の映像モニタ装置３７の画面には、図８の下段に示すように、開先表面１ａ，２ａ側から開先内３に挿入した電極６とワイヤ５，表面側のアーク１０及び溶融プール１８、この溶融プール１８及び電極６の後方に形成する表面側の溶融プール３９の状態を表示している。前記第１の映像モニタ装置３７に画面表示する表面側の溶接状態の監視結果に基づいて、電極６の位置又はこの電極位置及びワイヤ５位置を調整又は制御することにより、電極６の位置ずれ（例えば左右方向の電極位置ずれ）やワイヤ５の位置ずれ（例えば左右方向，上下方向のワイヤ位置ずれ）をなくすことができる。また、溶接条件の因子も調整又は制御できる。
【００８１】
なお、図６に示した実施例では、継手部材１，２側を位置決め固定した状態で、溶接台車４に搭載している溶接トーチ７側を走行させて溶接するようにしているが、溶接トーチ７の走行を停止した状態で、継手部材１，２側を走行移動させて溶接する施工であってもよい。
【００８２】
図１，図２及び図３に示したように、開先上面部の最終層のビード断面３０まで積層溶接する第２の積層溶接工程４２では、オーステナイト系ステンレス鋼ワイヤ５６と異なるニッケル基合金系ワイヤ５７を開先内のアーク溶接部分に送給して溶融させ、開先内３の残りの溶接部分２６からの最終層のビード断面３０まで１層１パスずつ第２の積層溶接工程４２を実施するようにしている。また、１層１パスずつ積層する途中で開先左右に振分けて１層２パスずつ積層溶接するか、又は最終層の溶接パスを３パス以上に増して溶接できる。このように、第１の溶接金属部４１１の上部に第２の積層溶接工程４２を実施することにより、上述したように、材質の異なる第２の溶接金属部４２２を確実に得られる。
【００８３】
また、ニッケル基合金系ワイヤを使用する第２の積層溶接工程４２では、この第２の積層溶接工程４２の以前にオーステナイト系ステンレス鋼ワイヤ５６を使用して第１の積層溶接工程４１を実施した時の最後の溶接条件、あるいはこの最後前の溶接条件よりも小さい入熱量の適正な溶接条件に変更して溶接することにより、第１の溶接金属４１１と異なる材質の第２の溶接金属４２２を開先上面部まで良好に溶接でき、溶接による収縮変形やたわみ変形，熱影響部の領域を小さくできる。また、最後の溶接条件、あるいはこの最後前の溶接条件と同等の適正な溶接条件を再使用して溶接することにより、第１の溶接金属４１１と異なる材質の第２の溶接金属４２２を少ないパス数で開先上面部まで積層できる。最終層のビード断面３０（Ｐ＝Ｎ）では、開先表面１ａ，２ａより少し盛り上る（例えは１mm程度の余盛り高さ）ように仕上げている。特に、この最終層のビード断面３０、あるいは最終層の前層の溶接、及び最終層のビード断面３０では、溶接トーチ７を左右に揺動させるウィービング溶接を行うとよい。このウィービング溶接によって溶接ビードの両止端部の溶け込みを良くし、貝殻模様のような波目を有する良好な溶接ビード外観を得られる。
【００８４】
このように、２種類のワイヤを使い分けて第１の溶接金属４１１、及び第２の溶接金属４２２を得るように、第１の積層溶接工程４１，第２の積層溶接工程４２を実施し、開先裏面部から開先上面部まで欠陥のない良好な溶接結果を得られる。また、配管の材質、ならびに、第１の溶接金属４１１の材質であるオーステナイト系ステンレス鋼ワイヤよりも線膨張係数が小さいことに起因し、第２の溶接金属４２２の凝固収縮量は、第１の溶接金属４１１の凝固収縮量よりも少ないため、配管の円周方向収縮（タワラ締め収縮）は抑制され、開先底面側の溶接裏面部及びその近傍に残留する引張応力を低減できる、あるいは圧縮応力に変えることができる。同時に、最終層の溶接表面部及びその近傍に残留する引張応力を大幅に低減できる。また、溶接パス毎の入熱量を小さく抑制した溶接条件を用いることにより、パス毎の溶接及び累計の積層溶接で生じる溶接金属部及びこの周辺部の収縮変形やたわみ変形，熱影響部の領域を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の配管溶接施工方法の溶接概要を示す一実施例の溶接断面である。
【図２】本発明の配管溶接施工方法の溶接概要を示す他の一実施例の溶接断面である。
【図３】本発明の配管溶接施工方法の溶接手順概要の一実施例を示す説明図である。
【図４】図１及び図２に示した多層盛溶接に使用するニッケル基合金系ワイヤと、オーステナイト系ステンレス鋼ワイヤ（又はこのワイヤと同質系の溶接継手材）とにおける温度と平均線膨張係数との関係を模式的に示す説明図である。
【図５】オーステナイト系ステンレス鋼ワイヤで積層溶接した溶接断面の配管の円周方向収縮量と、オーステナイト系ステンレス鋼ワイヤとニッケル基合金系ワイヤとを組み合わせて積層溶接した溶接断面の配管の円周方向収縮量を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明の配管溶接施工方法に係わる溶接装置の一実施を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００８６】
１，２…溶接継手部材、１ａ，２ａ…開先表面、１ｂ，２ｂ…開先裏面、３…開先内、４…溶接台車、５…ワイヤ、６…電極、７…溶接トーチ、８…ＴＩＧ溶接電源、９ａ…溶接制御装置、９ｂ…操作ペンダント、１０…アーク、１１…ワイヤ送給モータ、１５…裏ビード、１６…裏面側の溶融プール、１８…表面側の溶融プール、１９…インサート材、２１…初層裏波溶接のビード断面、２６…残りの溶接部分、３０…最終層のビード断面、３２…照明手段、３３…シールドガス、３５…第１のカメラ、３６…カメラ制御器、３７…第１の映像モニタ装置、３９…表面側の溶融プール、４１…第１の積層溶接工程、４２…第２の積層溶接工程、５１…開先形状の製作工程、５２…溶接準備工程、５６…オーステナイト系ステンレス鋼ワイヤ、５７…ニッケル基合金系ワイヤ、４１１…第１の溶接金属、４２２…第２の溶接金属、Ｂ…裏ビード幅、Ｈｂ…累計の積層ビード高さ、Ｈ…残存開先深さ、Ｔ…板厚、ｗ…開先底部幅、ｆ…ルートフェイス、θ…片側開先壁角度。
【図１】
2006247673.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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