(57)【要約】【課題】レーザ溶接鋼管の溶接部を対象とする超音波探傷試験で測定範囲の調整や探傷感度の調整など、溶接部の評価に必要な試験データを採取するための標準試験片で、特にポロシティ状欠陥の検出に好適なものの作製方法を提供する。【解決手段】レーザ溶接鋼管溶接部の超音波探傷試験で用いる標準試験片を、前記レーザ溶接鋼管と同じ素材からなる板状部材の表面に、レーザ溶接鋼管溶接部に使用するレーザまたは炭酸ガスレーザでビードオンプレート溶接する際、前記ビードオンプレート溶接を前記溶接部のレーザ溶接条件のうちシールドガス流量のみを２．５〜５倍に変更して、その他のレーザ溶接条件は変更せずに行う。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ溶接鋼管溶接部の超音波探傷試験で用いる標準試験片の作製方法であって、
前記レーザ溶接鋼管と同じ素材からなる板状部材の表面に、前記溶接部のレーザ溶接条件のうちシールドガス流量のみを２．５〜５倍に変更して、その他のレーザ溶接条件は変更せずにビードオンプレート溶接することを特徴とするレーザ溶接鋼管溶接部の超音波探傷用標準試験片の作製方法。
【請求項２】
レーザ溶接鋼管溶接部の超音波探傷試験で用いる標準試験片の作製方法であって、
前記レーザ溶接鋼管と同じ素材からなる板状部材の表面に、炭酸ガスレーザでビードオンプレート溶接する際、前記ビードオンプレート溶接を前記溶接部のレーザ溶接条件のうちシールドガス流量のみを２．５〜５倍に変更して、その他のレーザ溶接条件は変更せずに行うことを特徴とするレーザ溶接鋼管溶接部の超音波探傷用標準試験片の作製方法。
【請求項３】
前記ビードオンプレート溶接が板状部材を貫通する溶接とならないように前記レーザ溶接条件において溶接速度を調整することを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ溶接鋼管溶接部の超音波探傷用標準試験片の作製方法。
【請求項４】
前記素材がステンレス鋼であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のレーザ溶接鋼管溶接部の超音波探傷用標準試験片の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ溶接鋼管の溶接部を対象とする超音波探傷試験で測定範囲の調整や探傷感度の調整など、溶接部の評価に必要な試験データを採取するための標準試験片の作製方法であって、特にポロシティ状欠陥の検出に好適なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ溶接によりオープンパイプのエッジ部を溶接するレーザ溶接鋼管は、溶融メタル内に合金元素が偏析しやすい電縫溶接鋼管と比較して、熱エネルギーを高密度に集中できるため、溶融メタルにおける酸化物生成の防止や、溶接部低温靭性、耐食性において優れていることが多く、その適用範囲が拡大している。
【０００３】
レーザ溶接鋼管の製造方法に関しては、溶接部の品質向上の観点から種々の提案がなされている。例えば、特許文献１には、レーザ溶接鋼管の製造において、溶接効率を低下させることなく良好な品質の溶接部を得るため、鋼管をオープンパイプに成形し、２本のレーザビームをエッジ部の右側と左側に、鋼管の表面におけるレーザビーム中心点間隔などが特定値となるようにそれぞれ照射することが記載されている。
【０００４】
特許文献２には、アンダーカットやアンダーフィルが発生しやすいというレーザ溶接において、ジャストフォーカスでのスポット径が０．３ｍｍを超える２本のレーザビームをエッジ部に沿って溶接進行方向の前後となるように照射する際、先行レーザビームと後行レーザビームの入射角度や中心点間隔を特定値に規定することが記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、スポット径が直径０．３ｍｍを超える２本以上のレーザビームを先行レーザビームと後行レーザビームとに分類し、先行レーザビームを後行レーザビームよりも溶接線方向に先行させ、かつ先行レーザビームと後行レーザビームの鋼板内における中心線間隔を１ｍｍ以上として溶接線方向に配列してレーザ溶接を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１８７５９０号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１３７９８号公報
【特許文献３】特開２０１１−２２４６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、レーザ溶接鋼管は、素材となるコイルが全長１００〜４００ｍ程度において幅が数ｍｍ〜数十ｍｍ程度に変動することが一般的で、造管中に溶接部が開先（エッジ部）に対して位置ずれし、溶接欠陥が生じやすいため、製造した全数について溶接部の超音波探傷試験を行った後に出荷されている。
【０００８】
しかし、超音波探傷試験は、得られる欠陥エコーのエコー高さが、欠陥部分で反射される超音波の音圧に比例し、欠陥が大きいほどエコー高さは高くなるが、探傷感度等が異なると同じ寸法の欠陥を探傷してもエコー高さに違いが生じるなど、検出精度の向上には、
熟練を要する。
【０００９】
超音波探傷装置の性能評価は、ＪＩＳＺ３０６０で、予め決められた寸法や形状を有する基準欠陥に超音波を照射し、基準欠陥からの反射エコーのエコー高さによって行うことが規定されているが、欠陥エコーのエコー高さと欠陥寸法との関係が明らかにされていないと、製品規格毎に規定されている許容欠陥寸法に対する合否が判定できない。
【００１０】
特に、ステンレス鋼を素材とするレーザ溶接鋼管の場合、ポロシティ状欠陥は溶接部の耐食性を劣化させるため、欠陥エコーのエコー高さから欠陥寸法を正確に把握することが必要であるが、両者の関係は十分把握されておらず、従来は、安全側となるように処理されていた。
【００１１】
そこで、本発明は、超音波探傷試験で用いる標準試験片であって、レーザ溶接鋼管の溶接部超音波探傷試験において欠陥エコーのエコー高さから欠陥寸法が推定できるように、種々の寸法のポロシティ状欠陥を備えた標準試験片の作製方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の課題の解決は以下の手段で達成可能である。
１．レーザ溶接鋼管溶接部の超音波探傷試験で用いる標準試験片の作製方法であって、
前記レーザ溶接鋼管と同じ素材からなる板状部材の表面に、前記溶接部のレーザ溶接条件のうちシールドガス流量のみを２．５〜５倍に変更して、その他のレーザ溶接条件は変更せずにビードオンプレート溶接することを特徴とするレーザ溶接鋼管溶接部の超音波探傷用標準試験片の作製方法。
２．レーザ溶接鋼管溶接部の超音波探傷試験で用いる標準試験片の作製方法であって、
前記レーザ溶接鋼管と同じ素材からなる板状部材の表面に、炭酸ガスレーザでビードオンプレート溶接する際、前記ビードオンプレート溶接を前記溶接部のレーザ溶接条件のうちシールドガス流量のみを２．５〜５倍に変更して、その他のレーザ溶接条件は変更せずに行うことを特徴とするレーザ溶接鋼管溶接部の超音波探傷用標準試験片の作製方法。
３．前記ビードオンプレート溶接が鋼板を貫通する溶接とならないように前記レーザ溶接条件において溶接速度を調整することを特徴とする１または２に記載のレーザ溶接鋼管溶接部の超音波探傷用標準試験片の作製方法。
４．前記素材がステンレス鋼であることを特徴とする１乃至３のいずれか一つに記載のレーザ溶接鋼管溶接部の超音波探傷用標準試験片の作製方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、標準試験片の任意の場所に、直径５０−４００μｍ程度のポロシティ欠陥を再現性よく発生させることが可能で、ポロシティ状欠陥を検出する際の探傷感度の設定と、欠陥エコーのエコー高さとポロシティ状欠陥寸法の関係が容易に把握でき、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ビードオンプレート溶接を行った板状部材のＸ線透過試験結果を模式的に示す図。
【図２】図１に示した板状部材のビードオンプレート溶接部の溶接線直角方向のマクロ断面を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明では、基準欠陥として種々の寸法のポロシティ状欠陥を備えた標準試験片（ＪＩＳＺ２３４５：２０００）が得られるように、板状部材をレーザ溶接する。レーザ溶接は、超音波探傷試験で対象とするレーザ溶接鋼管のレーザ溶接条件のうち、シールドガスの流量、レーザの種類を変更して、ビードオンプレート溶接により行う。板状部材はレーザ溶接鋼管と同じ素材とし、標準試験片（ＪＩＳＺ２３４５：２０００）が採取可能な寸法とする。
【００１６】
シールドガス流量を調整して板状部材にビードオンプレート溶接を行う場合、超音波探傷試験で対象とするレーザ溶接鋼管のレーザ溶接条件のうち、シールドガス流量を２．５〜５倍に変更する。
【００１７】
レーザ溶接においてポロシティ状欠陥は、溶融池内に巻き込まれたシールドガスが溶融池の凝固の際に、気泡となって生成すると考えられている。シールドガス流量を健全な溶接部が得られるものより多くすると、レーザ溶接の溶融池とシールドガスとの相互作用が増加してポロシティ状欠陥が連続的に発生する。
【００１８】
本発明では、シールドガス流量を、超音波探傷試験で対象とするレーザ溶接鋼管のレーザ溶接条件の２．５〜５倍に変更して板状部材にビードオンプレート溶接を行う。２．５倍未満の流量の場合は、ポロシティ状欠陥が発生せず、５倍を超えると、シールドガス流が乱れて空気の巻き込みなどによるポロシティ状欠陥以外の欠陥が発生するため、２．５〜５倍とする。
【００１９】
また、炭酸ガスレーザは、ＹＡＧレーザ、ファイバーレーザなどの、一般的な産業用レーザ装置と比較して、溶接中のプラズマ発生量が多くてシールドガスとの相互作用が大きくポロシティ状欠陥を発生しやすいため、シールドガス流量の増大と適宜組み合わせてビードオンプレート溶接を行うことが望ましい。
【００２０】
なお、ビードオンプレート溶接を行う際のレーザ溶接条件は、利用するレーザの種類、シールドガス流量を除いて、超音波探傷試験を行うレーザ溶接鋼管で用いるレーザ溶接条件とする。
【００２１】
但し、レーザ溶接鋼管のレーザ溶接は、板厚方向にキーホールが貫通するキーホール溶接であるが、ポロシティ状欠陥の発生には不利なため、キーホールの深さが板厚未満となるように溶接速度を調整するとポロシティ状欠陥の発生状態の調整が容易となって望ましい。キーホールの深さが板厚未満になると、キーホール内に巻き込まれたガスが滞留してポロシティ状欠陥が発生しやすくなる。
【００２２】
図１に、表１に示す条件のうち、溶接速度は２．０ｍ／ｍｉｎ、シールドガス流量を５０〜１００Ｌ／ｍｉｎと連続的に変化させてビードオンプレート溶接を行った板状部材１のＸ線透過試験結果の模式図を、図２に板状部材１のビードオンプレート溶接部２の溶接線直角方向のマクロ断面の模式図を示す。板状部材１の素材はステンレス鋼とする。シールドガス流量は図１の左端から右端に向けて５０〜１００Ｌ／ｍｉｎと変化させた。図１、２の模式図はビードオンプレート溶接が板状部材１を貫通する溶接とならないように行った場合を示している。
【００２３】
模式的に図示したように、種々の寸法のポロシティ状欠陥３が発生している。Ｘ線透過試験によれば、ボロシティの欠陥サイズは５０−４００μｍで、本発明により作製される標準試験片は、ポロシティ状欠陥３を検出する際の探傷感度の設定と、欠陥エコーのエコー高さとポロシティ状欠陥寸法の関係が把握できるように、種々の寸法のポロシティ状欠陥３を備えている。
【００２４】
【表１】
2015141075.tif 000002
【符号の説明】
【００２５】
１  板状部材
２  ビードオンプレート溶接部
３  ポロシティ状欠陥
【図１】
2015141075.tif 000003
【図２】
2015141075.tif 000004