(57)【要約】【課題】二つのステンレス鋼板を重ね合わせて溶接した際に生じる溶接焼けに外部から浸食性のある溶液が入り込んで到達し、錆を発生させることを効果的に解消することのできる重ね溶接部材を提供する。【解決手段】第一のステンレス鋼板１に対して第二のステンレス鋼板２の端部２ａが重ね合わされて位置決めされ、端部２ａから離れた位置において第一のステンレス鋼板１と第二のステンレス鋼板２が溶接部Ｙを介して接続されている重ね溶接部材１０であって、第一のステンレス鋼板１と第二のステンレス鋼板２の端部２ａの間にスペーサー２ｂが介在し、第一のステンレス鋼板１と第二のステンレス鋼板２の間であってスペーサー２ｂと溶接部Ｙの間に空間部３が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のステンレス鋼板に対して第二のステンレス鋼板の端部が重ね合わされて位置決めされ、該端部から離れた位置において該第一のステンレス鋼板と該第二のステンレス鋼板が溶接部を介して接続されている重ね溶接部材であって、
前記第一のステンレス鋼板と前記第二のステンレス鋼板の前記端部の間にスペーサーが介在し、該第一のステンレス鋼板と該第二のステンレス鋼板の間であって該スペーサーと前記溶接部の間に空間部が設けられている重ね溶接部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二つのステンレス鋼板が溶接部を介して接続されてなる重ね溶接部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼板同士を溶接にて接続するに当たり、溶接時に大気中の酸素と接触することで耐食性の良好でない不良層が溶接部に形成されることがあり、これを溶接焼けと称している。
【０００３】
そこで、アルゴンガス等の不活性ガスを溶接焼け防止のためのシールドガスとして適用することにより、ステンレス鋼板同士の溶接がおこなわれている。
【０００４】
しかしながら、実際には、二つのステンレス鋼板を重ね合わせて溶接する場合、溶接部においてもシールドガスの当たらない箇所が生じることから、完全に溶接焼けを防止するのは難しい。
【０００５】
この溶接焼けに関し、溶接焼け部に外部から塩水等の浸食性のある溶液が入り込むと錆びの発生に至り、重ね溶接部材の見栄えや部材の機能低下の原因となる。
【０００６】
本発明者等は、この浸食性溶液の主たる浸入原因が毛細管現象であることを特定している。
【０００７】
ところで、特許文献１には、ステンレス鋼を重ね合わせて溶接する際、断面内部に生じる溶接金属部の最大厚みを板厚の80％以上とし、すきまが開き始める位置から50μm離れた箇所のすきまの間隔を4μm以上とし、さらにCr、Mo含有量をCr＋3Mo≧24に規制したフェライト系ステンレス鋼を素材として防食溶接するステンレス鋼板の防食溶接法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−８５９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示のステンレス鋼板の防食溶接法によれば、ソーラー温水器等の溶接部の耐食性を大幅に向上させることができ、温水器の信頼性を高めることができるとしている。しかしながら、この防食溶接法を適用した場合でも、上記する課題、すなわち、二つのステンレス鋼板を重ね合わせて溶接した際に生じる溶接焼けに対し、外部から浸食性のある溶液が入り込んで当該溶接焼けに到達し、錆を発生させる課題を解消するには至らない。
【００１０】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、二つのステンレス鋼板を重ね合わせて溶接した際に生じる溶接焼けに外部から浸食性のある溶液が入り込んで到達し、錆を発生させることを効果的に解消することのできる重ね溶接部材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】
【００１１】
前記目的を達成すべく、本発明による重ね溶接部材は、第一のステンレス鋼板に対して第二のステンレス鋼板の端部が重ね合わされて位置決めされ、該端部から離れた位置において該第一のステンレス鋼板と該第二のステンレス鋼板が溶接部を介して接続されている重ね溶接部材であって、前記第一のステンレス鋼板と前記第二のステンレス鋼板の前記端部の間にスペーサーが介在し、該第一のステンレス鋼板と該第二のステンレス鋼板の間であって該スペーサーと前記溶接部の間に空間部が設けられているものである。
【００１２】
本発明の重ね溶接部材は、溶接にて接続される二つのステンレス鋼板のうち、一方のステンレス鋼板の端部から離れた位置に溶接部が存在している重ね溶接部材において、この端部と他方のステンレス鋼板の間にスペーサーを介在させることにより、二つのステンレス鋼板と溶接部とスペーサーの間に空間部を形成しておくことに特徴を有するものである。
【００１３】
この空間部が二つのステンレス鋼板の間に形成されていることで、二つのステンレス鋼板の間に外部から塩水等の浸食性溶液が浸入してきた場合でも、この浸食性溶液を空間部にてトラップすることにより、浸食性溶液を溶接部に到達させないようにすることができ、トラップされた以上の浸食性溶液の浸入を防止することも可能になる。
【００１４】
なお、空間部は、ここで毛細管現象が生じない程度の隙間高さを二つのステンレス鋼板の間に有していることを要する。すなわち、毛細管現象によって二つのステンレス鋼板の間を浸入してきた浸食性溶液は、毛細管現象が生じない空間部において以後の溶接部への浸入が阻止され、トラップされる。
【００１５】
また、浸食性溶液は、スペーサーと一方のステンレス鋼板の間を毛細管現象にて二つのステンレス鋼板の間に浸入し、空間部に到達してくることになるが、空間部にてトラップされた浸食性溶液が溶接部に到達しない程度に、空間部の幅（スペーサーと溶接部の間の距離）を設定するのがよい。
【００１６】
ここで、「スペーサー」としては、二つのステンレス鋼板とは別部材を適用してもよいし、一方のステンレス鋼板の端部を折り曲げて折り曲げ部を設けることで、折り曲げ部を構成するステンレス鋼板の重ね合わされた一方をスペーサーとしてもよい。特に後者の形態では、スペーサーとして別部材を使用しないことから製造コストの削減に繋がる。  
【発明の効果】
【００１７】
以上の説明から理解できるように、本発明の重ね溶接部材によれば、溶接にて接続される二つのステンレス鋼板のうち、一方のステンレス鋼板の端部から離れた位置に溶接部が存在している重ね溶接部材において、この端部と他方のステンレス鋼板の間にスペーサーを介在させ、溶接部とスペーサーの間に空間部が設けられていることにより、外部から浸入してきた浸食性溶液を空間部にてトラップすることができ、トラップされた以上の浸食性溶液の浸入を防止することができる。そのため、溶接部に生じ得る溶接焼け部に浸食性溶液が到達して錆びの発生に至り、重ね溶接部材の見栄えや部材の機能低下が生じるのを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の重ね溶接部材の重ね溶接箇所の構造を拡大した断面図である。
【図２】（ａ）は溶接焼けを想定したステンレス鋼の腐食試験結果を示した図であり、（ｂ）は熱処理温度ごとの錆びの状態を示した写真図である。
【図３】ステンレス鋼板の重ね溶接箇所における腐食試験結果を示した写真図である。
【図４】溶接焼け幅の測定例を示した写真図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の重ね溶接部材の実施の形態を説明する。
【００２０】
（重ね溶接部材の実施の形態）
図１は本発明の重ね溶接部材の重ね溶接箇所の構造を拡大した断面図である。図示する重ね溶接部材１０は、第一のステンレス鋼板１に対して第二のステンレス鋼板２の端部２ａが重ね合わされて位置決めされ、端部２ａから離れた位置において第一のステンレス鋼板１と第二のステンレス鋼板２が溶接部Ｙを介して接続されている。
【００２１】
ここで、ステンレス鋼は、表面にCrの酸化物からなる極薄の不動態皮膜で覆われ、耐腐食性の高い鋼材である。
【００２２】
重ね溶接部材１０では、第二のステンレス鋼板２の端部２ａを折り曲げ加工して二重構造とすることにより、この折り曲げられた箇所をスペーサー２ｂとして第一のステンレス鋼板１の表面に当接させている。
【００２３】
第一のステンレス鋼板１と第二のステンレス鋼板２の間にペーサー２ｂを介在させたことにより、第一のステンレス鋼板１と第二のステンレス鋼板２の間であってスペーサー２ｂと溶接部Ｙの間には、空間部３が形成される。
【００２４】
溶接部Ｙの周囲には、溶接時の入熱によってステンレス鋼内部のFeが表面で酸化し、耐食性が不良な溶接焼け部Ｙ’が少なからず生じている。
【００２５】
ここで、スペーサー２ｂと第一のステンレス鋼板１の表面の間の当接箇所の微小隙間Ｇを介して塩水等の浸食性溶液が内部に浸入する場合について説明する。
【００２６】
浸食性溶液Ｓは、微小隙間Ｇに対して外部から浸入し（Ｘ１方向）、微小隙間Ｇでは毛細管現象にて浸食性溶液Ｓがさらに内部に浸入する（Ｘ２方向）。
【００２７】
浸食性溶液Ｓが溶接焼け部Ｙ’に入り込むと、溶接焼け部Ｙ’に錆びが発生したり、重ね溶接部材１０の見栄えを損なうとともに機能を低下させる原因となる。
【００２８】
しかしながら、図示する重ね溶接部材１０では、スペーサー２ｂと溶接部Ｙの間に空間部３が形成されていることで、浸食性溶液Ｓを空間部３にてトラップすることにより、浸食性溶液Ｓを溶接部Ｙや溶接焼け部Ｙ’に到達させないようにすることができ、トラップされた以上の浸食性溶液Ｓの浸入も防止することができる。
【００２９】
なお、空間部３は、毛細管現象が生じない程度の隙間高さｔ２を有しており、かつ、トラップされた浸食性溶液Ｓが溶接部Ｙや溶接焼け部Ｙ’に到達しない程度の幅ｔ１を有している。そのため、毛細管現象によって第一、第二のステンレス鋼板１，２の間を浸入してきた浸食性溶液Ｓは、毛細管現象が生じない空間部３において以後の溶接部Ｙや溶接焼け部Ｙ’への浸入が阻止され、ここでトラップされる。
【００３０】
このように浸食性溶液Ｓが溶接焼け部Ｙ’に入り込むことが解消される結果、浸食性溶液Ｓに起因して溶接焼け部Ｙ’に錆びが発生したり、重ね溶接部材１０の見栄えが損なわれ、機能が低下するといった課題は効果的に解消される。
【００３１】
また、図示する重ね溶接部材１０は、第一、第二のステンレス鋼板１，２の間にスペーサー２ｂを介在させて空間部３を形成した極めて簡易な構造改良によるものであることから、部材製造コストを高騰させるものではない。
【００３２】
空間部３の形成に当たり、図示例では、第二のステンレス鋼板２の端部２ａを折り曲げ加工してスペーサー２ｂを形成しているが、第一、第二のステンレス鋼板１，２とは別部材からスペーサーを構成し、これらの間に介在させる形態であってもよい。
【００３３】
（溶接焼けを想定したステンレス鋼の腐食試験とその結果）
本発明者等は、溶接焼けを想定したステンレス鋼の腐食試験をおこなった。ここで、図２（ａ）は腐食試験結果を示した図であり、図２（ｂ）は熱処理温度ごとの錆びの状態を示した写真図である。この実験では、熱処理なしのケース、400℃で8時間熱処理したケース、600℃で8時間熱処理したケースで、各ケースの実験をそれぞれ二度おこなっている。
【００３４】
まず、図２（ａ）より、熱処理なしのケースに対し、熱処理温度が高くなるにつれて最大侵食深さが大きくなり、耐食性の劣化が進行することが実証されている。
【００３５】
そして、図２（ｂ）より、熱処理なしのケースに対し、熱処理温度が高くなるにつれて錆びの発生領域が増大し、見栄えが不良になることが確認できる。
【００３６】
（ステンレス鋼板の重ね溶接箇所における腐食試験とその結果）
本発明者等は、ステンレス鋼板の重ね溶接箇所における腐食試験をおこなった。ここで、図３は腐食試験結果を示した写真図である。
【００３７】
図３の左図は腐食試験前の状態を示しており、右図は腐食試験後の状態を示している。まず、腐食試験前では、左上図で示すように重ね溶接箇所において溶接焼け部が存在しているが、左下図で示すようにこの溶接焼け部は容易に除去が可能であった。
【００３８】
これに対し、腐食試験後においては、右上図で示す溶接焼け部は右下図で示すように研磨にて解消することができたものの、重ね溶接箇所の内側からは依然として腐食が発生していることが確認された。すなわち、重ね溶接箇所において、表面の溶接焼け部の除去は可能である一方、重ね溶接内側の溶接焼け部の除去は困難で、腐食の発生に至ることが分かった。
【００３９】
（各種溶接による溶接焼け幅を検証した実験とその結果）
本発明者等はさらに、各種溶接による溶接焼け幅を検証する実験をおこなった。ここで、図４は溶接焼け幅の測定例を示した写真図である。
【００４０】
溶接方法として、シーム溶接、アーク溶接、プラズマ溶接、およびレーザー溶接をおこなった。各溶接方法による溶接焼け幅を測定した結果、シーム溶接の場合は3mm、アーク溶接の場合は2〜5mm、プラズマ溶接の場合は5mm、レーザー溶接の場合は1mmの結果となった。
【００４１】
なお、溶接方法が同じ場合でも、材質や溶接条件による入熱量が変化するため、これらの条件によって溶接焼け幅が変化することを付言する。
【００４２】
上記実験より、溶接方法によって特定される溶接焼け幅を勘案して、スペーサーと溶接部もしくは想定される溶接焼け部の間の幅を特定し、空間部の幅を設定することができる。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４４】
１…第一のステンレス鋼板、２…第二のステンレス鋼板、２ａ…端部、２ｂ…スペーサー、３…空間部、１０…重ね溶接部材、Ｙ…溶接部、Ｙ’…溶接焼け部、Ｓ…浸食性溶液
【図１】
2018130730.tif 000003
【図２】
2018130730.tif 000004
【図３】
2018130730.tif 000005
【図４】
2018130730.tif 000006