(57)【要約】      （修正有）【課題】溶接金属において、厚板においても高温割れの発生率が少なく、ビード形状が良好であり、融合不良の発生が抑制される４電極片面１層サブマージアーク溶接方法を提供する。【解決手段】４電極片面１層サブマージアーク溶接方法であって、第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの電極間距離Ｂ１：２５〜６５ｍｍ、第２電極１５ｂと第３電極１５ｃとの電極間距離Ｂ２：１００〜１４９ｍｍ、第３電極１５ｃと第４電極１５ｄとの電極間距離Ｂ３：２０〜８０ｍｍ、第１電極のワイヤ径：３．２ｍｍφを超え６．４ｍｍφ未満、第２電極のワイヤ径：３．２ｍｍφを超え、第３電極および第４電極のワイヤ径：４．８ｍｍφを超え、第３電極および第４電極のワイヤ突出し長さＡ３，Ａ４：４０ｍｍ以上、第３電極の電流をＩ３（Ａ）、被溶接鋼板の板厚をｔ（ｍｍ）としたときに、下記式Ｉ３≧７×Ｂ２＋１２．５ｔ−３５０の条件で溶接を行う。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４電極を用いて片面１層の溶接を行う４電極片面１層サブマージアーク溶接方法であって、
第１電極と第２電極との電極間距離：２５〜６５ｍｍ
第２電極と第３電極との電極間距離：１００〜１４９ｍｍ
第３電極と第４電極との電極間距離：２０〜８０ｍｍ
第１電極のワイヤ径：３．２ｍｍφを超え６．４ｍｍφ未満
第２電極のワイヤ径：３．２ｍｍφを超え
第３電極および第４電極のワイヤ径：４．８ｍｍφを超え
第３電極および第４電極のワイヤ突出し長さ：４０ｍｍ以上
第３電極の電流をＩ３（Ａ）、被溶接鋼板の板厚をｔ（ｍｍ）としたときに、下記式（１）
Ｉ３≧７×（第２電極と第３電極との電極間距離（ｍｍ））＋１２．５ｔ−３５０・・・（１）
の条件で溶接を行うことを特徴とする４電極片面１層サブマージアーク溶接方法。
【請求項２】
前記第３電極の電流が７５０〜１６００Ａであることを特徴とする請求項１に記載の４電極片面１層サブマージアーク溶接方法。
【請求項３】
前記第２電極のワイヤ径が４．８ｍｍφであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の４電極片面１層サブマージアーク溶接方法。
【請求項４】
前記被溶接鋼板の板厚が１０〜４０ｍｍであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の４電極片面１層サブマージアーク溶接方法。
【請求項５】
前記第１電極のワイヤ径が４．０〜４．８ｍｍφであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の４電極片面１層サブマージアーク溶接方法。
【請求項６】
前記第３電極および第４電極のワイヤ径が６．４ｍｍφであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の４電極片面１層サブマージアーク溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４電極を用いて片面１層の溶接を行う４電極片面１層サブマージアーク溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多電極片面サブマージアーク溶接は、板継ぎ溶接として造船を中心に、広い分野に適用されている高能率の溶接施工方法である。このような高能率化を図った多電極片面サブマージアーク溶接方法として、種々の溶接方法が開示されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、フラックスを裏当に使用し、３電極または４電極の電極を使用して行う片面サブマージアーク溶接方法において、被溶接材の開先角度を２５〜６０°のＶ形状の開先とし、該開先内に鋼粒または鉄粉を被溶接材板厚の１／５から被溶接材表面の高さまで充填して溶接することを特徴とする多電極片面サブマージアーク溶接方法が開示されている。
この溶接方法では、各電極のワイヤ径は４．８ｍｍ以上で、第１電極の電流（Ｉ１）を１２００〜２０００Ａとして、第２電極の電流（Ｉ２）および第３電極の電流（Ｉ３）はＩ１＞Ｉ２≧Ｉ３で、かつ第１電極と第２電極の電極間距離を２０〜７０ｍｍ、第２電極と第３電極の電極間距離を３電極溶接の場合１００〜１５０ｍｍ、４電極溶接の場合１５０〜３００ｍｍで溶接することを特徴としている。
【０００４】
また、例えば、特許文献２には、４電極を用い、第１電極のワイヤ径４．８ｍｍφ、第２〜４電極のワイヤ径を６．４ｍｍφとし、かつ、第１電極の電流をＩ１（Ａ），第２電極の電流をＩ２（Ａ），第３電極の電流をＩ３（Ａ），第４電極の電流をＩ４（Ａ），溶接速度をＳ（ｃｍ／ｍｉｎ），被溶接鋼板の板厚をｔ（ｍｍ）とした時、６０≦Ｓ≦２００，１０００≦Ｓｔ≦４０００，１１００≦Ｉ１≦２４００，９００≦Ｉ２≦２１００、１０００≦Ｉ３＋Ｉ４≦４２００、第２、第３電極の極間距離１２５〜２５０ｍｍで、焼成型の表および裏フラックスを用いることを特徴とする多電極片面サブマージアーク溶接法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１９５０７号公報
【特許文献２】特開平５−３３７６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の技術においては以下の問題が存在する。
特許文献１に記載の技術では、第２電極と第３電極との電極間距離が長いため、第３電極の溶け込みが浅く、第１電極と第２電極との電極間で発生した溶接金属中の割れを除去できないという問題がある。
また、ワイヤ突出し長さによっては、第１電極および第２電極で発生したスラグが第３電極および第４電極のチップに付着し、表ビード外観が不良になるという問題がある。
【０００７】
特許文献２に記載の技術では、第２電極と第３電極との電極間距離と、第３電極の電流の設定によっては、溶接金属に割れが発生する可能性がある。
また、ワイヤ突出し長さによっては、第１電極および第２電極で発生したスラグが第３電極および第４電極のチップに付着し、表ビード外観が不良になるという問題がある。
【０００８】
また、片面１層サブマージアーク溶接では、被溶接鋼板が厚板になるにつれてビード形状が、いわゆる‘なし型’となり易く、高温割れの発生率が上昇する。そのため厚板の割れの発生率を低下させるため、ビード形状を犠牲にした条件を採用せざるを得なかった。
また、片面１層サブマージアーク溶接では、溶接金属における融合不良の発生を抑制することも必要である。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、溶接金属において、厚板においても高温割れの発生率が少なく、ビード形状が良好であり、融合不良の発生が抑制される４電極片面１層サブマージアーク溶接方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願に関わる４電極片面１層サブマージアーク溶接方法（以後、適宜、サブマージアーク溶接方法、あるいは、溶接方法という）は、４電極を用いて片面１層の溶接を行う４電極片面１層サブマージアーク溶接方法であって、第１電極と第２電極との電極間距離：２５〜６５ｍｍ、第２電極と第３電極との電極間距離：１００〜１４９ｍｍ、第３電極と第４電極との電極間距離：２０〜８０ｍｍ、第１電極のワイヤ径：３．２ｍｍφを超え６．４ｍｍφ未満、第２電極のワイヤ径：３．２ｍｍφを超え、第３電極および第４電極のワイヤ径：４．８ｍｍφを超え、第３電極および第４電極のワイヤ突出し長さ：４０ｍｍ以上、第３電極の電流をＩ３（Ａ）、被溶接鋼板の板厚をｔ（ｍｍ）としたときに、下記式（１）Ｉ３≧７×（第２電極と第３電極との電極間距離（ｍｍ））＋１２．５ｔ−３５０・・・（１）の条件で溶接を行うことを特徴とする。
【００１１】
かかる溶接方法によれば、所定の電極において、電極間距離、ワイヤ径、ワイヤ突出し長さを規定するとともに、式（１）を満たすことで、融合不良の発生が抑制され、また、表ビードおよび裏ビードが安定し、かつ耐高温割れ性が向上する。
【００１２】
また、本発明の溶接方法は、前記第３電極の電流が７５０〜１６００Ａであることが好ましい。
かかる溶接方法によれば、第３電極のアークがより安定し、ビード形状がより良好となる。
【００１３】
また、本発明の溶接方法は、前記第２電極のワイヤ径が４．８ｍｍφであることが好ましい。
かかる溶接方法によれば、裏ビードがより安定し、また、ビード幅がより広くなりやすく、耐高温割れ性がより向上しやすくなる。
【００１４】
また、本発明の溶接方法は、前記被溶接鋼板の板厚を１０〜４０ｍｍとすることができる。
かかる溶接方法によれば、厚板であっても、良好な高温割れを抑制できるとともに、良好なビード形状を得ることができる。
【００１５】
また、本発明の溶接方法は、前記第１電極のワイヤ径が４．０〜４．８ｍｍφであることが好ましい。
かかる溶接方法によれば、裏ビードがより安定しやすくなる。
【００１６】
また、本発明の溶接方法は、前記第３電極および第４電極のワイヤ径が６．４ｍｍφであることが好ましい。
かかる溶接方法によれば、第３電極のワイヤ径を好ましい値とすることで耐高温割れ性がより向上しやすくなる。また、第４電極のワイヤ径を好ましい値とすることで表ビードがより安定しやすくなる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の４電極片面１層サブマージアーク溶接方法は、溶接金属において、厚板においても高温割れを抑制できるとともに、良好なビード形状を得ることができる。さらには、溶接金属の融合不良の発生が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の４電極片面１層サブマージアーク溶接方法に用いる溶接装置の断面図である。
【図２】本発明の４電極片面１層サブマージアーク溶接方法で溶接する鋼板の平面図である。
【図３】４電極片面１層サブマージアーク溶接を行う際の様子を示す鋼板周辺の断面図である。
【図４】４電極片面１層サブマージアーク溶接を行う際の様子を示す鋼板周辺の断面図である。
【図５】本発明の４電極片面１層サブマージアーク溶接方法における電極間距離とワイヤ突出し長さについて説明するための断面図である。
【図６】実施例における耐高温割れ性について説明するための鋼板周辺の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明の４電極片面１層サブマージアーク溶接方法は、４電極を用いて片面１層の溶接を行う４電極片面１層サブマージアーク溶接方法である。そして、本発明の溶接方法は、電極間距離、電極のワイヤ径、電極のワイヤ突出し長さ、電流と電極間距離と被溶接鋼板の板厚との関係を規定したものである。
【００２０】
まず、本発明の溶接方法に用いる溶接装置の主要部の概略および鋼板について説明する。
（溶接装置）
図１に示すように、溶接装置１００は、架台フレーム１１と、溶接機１２と、溶接機ビーム１３と、を主に備える。
【００２１】
架台フレーム１１は、鋼製の角材を枠組みして、断面視凹状を呈するように形成されており、上方が開放され、内部に図３、４に示す裏当装置５０ａあるいは裏当装置５０ｂが支持されている。そして、裏当装置５０ａの裏当銅板５５あるいは裏当装置５０ｂの耐火性キャンバス５６上に鋼板２０が載置されている。
溶接機ビーム１３は、溶接機１２を鋼板２０の長手方向に沿って移動させるものである。
溶接機１２は、架台フレーム１１の上方（鋼板２０の上方）に配置され、鋼板２０の溶接開先部Ｍ（図２参照）の表側から鋼板２０を溶接するものである。溶接機１２は、ここでは４本の電極（溶接トーチ）１５を備える。溶接機１２は、溶接機ビーム１３に沿って所定速度で移動しながら、溶接開先部Ｍの表側から電極１５によって片面サブマージアーク溶接により鋼板２０を溶接する。
【００２２】
ここで、本願が属する多電極片面サブマージアーク溶接方法とは、図３、４に示すように、突き合わされた鋼板２０，２０の裏面から、裏当銅板５５上に層状に散布した裏当フラックス５２、あるいは、耐火性キャンバス５６内に収容された裏当フラックス５２をエアホース５９などの押上機構により押圧して溶接する方法である。多電極片面サブマージアーク溶接方法では、鋼板２０の表側から表フラックス５１を用いてサブマージアーク溶接を行い、鋼板２０の表面と裏面に同時にビードを形成する。なお、図３についての説明はＦＣＢ（Ｆｌｕｘ  Ｃｏｐｐｅｒ  Ｂａｃｋｉｎｇ）（登録商標）方式についてのものであり、図４についての説明はＲＦ（Ｒｅｓｉｎ  Ｆｌｕｘ）（登録商標）方式についてのものである。また、図３、４において、符号５３はスラグ、符号５４は溶接金属、符号５７は耐熱カバー、符号５８は下敷フラックスである。
【００２３】
（鋼板）
鋼板２０としては、例えば造船用鋼板が挙げられ、その長さは、例えば１０〜３０ｍである。図２に示すように、この鋼板２０には、鋼板２０同士を突き合わせ、溶接開先部Ｍの位置で、断続あるいは連続した面内仮付がなされている。
この鋼板２０の始端３１および終端３２には、クレータを処理するためのタブ２１，２２が取り付けられている。
【００２４】
そして、本発明の溶接方法では、第１電極と第２電極との電極間距離：２５〜６５ｍｍ、第２電極と第３電極との電極間距離：１００〜１４９ｍｍ、第３電極と第４電極との電極間距離：２０〜８０ｍｍ、第１電極のワイヤ径：３．２ｍｍφを超え６．４ｍｍφ未満、第２電極のワイヤ径：３．２ｍｍφを超え、第３電極および第４電極のワイヤ径：４．８ｍｍφを超え、第３電極および第４電極のワイヤ突出し長さ：４０ｍｍ以上、第３電極の電流をＩ３（Ａ）、被溶接鋼板の板厚をｔ（ｍｍ）としたときに、下記式（１）Ｉ３≧７×（第２電極と第３電極の電極間距離（ｍｍ））+１２．５ｔ−３５０・・・（１）の条件で溶接を行う。
【００２５】
サブマージアーク溶接では主にソリッドワイヤが使われており、そのワイヤ径は、４．８ｍｍφ、６．４ｍｍφなど特定の公称径に限定される。そして、実径については、誤差範囲を含むものとして広く解釈されるのが一般的である。ここで、ＪＩＳ Ｚ ３２００：２００５では、サブマージアーク溶接用ソリッドワイヤ（３．２ｍｍφ、４．０ｍｍφ、４．８ｍｍφ、６．４ｍｍφ）の許容差は±０．０６ｍｍである。そのため、本発明で規定するワイヤ径は、実径として、±０．０６ｍｍφの誤差を含むものとする。すなわち、例えば、ワイヤ径が４．８ｍｍφとは、実径として「４．８ｍｍφ±０．０６ｍｍφ」、ワイヤ径が６．４ｍｍφとは、実径として「６．４ｍｍφ±０．０６ｍｍφ」を意味するものとする。
【００２６】
溶接機の電極は、図５に示すように、溶接進行方向（図中、矢印で示す方向）から順に、第１電極１５ａ、第２電極１５ｂ、第３電極１５ｃ、第４電極１５ｄの４本の電極からなる。そして、電極間距離Ｂ１〜Ｂ３とは、溶接を行う際の電極の配置において、各電極１５ａ〜１５ｄのワイヤ１６ａ〜１６ｄの先端に対して垂直に基準線を引いた場合の前記基準線間の水平な距離をいう。
また、ワイヤ突出し長さＡ１〜Ａ４とは、溶接を行う際の電極の配置において、チップ１７ａ〜１７ｄの先端の中央、すなわち、チップ１７ａ〜１７ｄの先端とワイヤ１６ａ〜１６ｄとの接点から、ワイヤ１６ａ〜１６ｄの先端に対して水平に基準線を引いた場合の前記基準線までの垂直な長さをいう。なお、ワイヤ１６ａ〜１６ｄの先端が鋼板２０に接している場合は、ワイヤ突出し長さＡ１〜Ａ４とは、チップ１７ａ〜１７ｄの先端とワイヤ１６ａ〜１６ｄとの接点から、鋼板２０までの垂直な長さとなる。
以下、各条件について説明する。
【００２７】
（第１電極と第２電極との電極間距離：２５〜６５ｍｍ）
第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの電極間距離Ｂ１が２５〜６５ｍｍであれば、アーク同士が干渉しにくく、第１電極と第２電極夫々のアークが安定し、裏ビードが安定する。電極間距離Ｂ１が２５ｍｍ未満では、アーク同士が干渉しアーク不安定となり、裏ビードが不安定になる。一方、電極間距離Ｂ１が６５ｍｍを超えると、溶融金属の湯溜まりが不安定となり、裏ビードが不安定となる。したがって、第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの電極間距離Ｂ１は２５〜６５ｍｍとする。なお、裏ビードをより安定させる観点から、電極間距離Ｂ１は、好ましくは３０ｍｍ以上、より好ましくは３５ｍｍ以上とする。また、裏ビードをより安定させる観点から、電極間距離Ｂ１は、好ましくは６０ｍｍ以下、より好ましくは５５ｍｍ以下とする。
【００２８】
（第２電極と第３電極との電極間距離：１００〜１４９ｍｍ）
第２電極１５ｂと第３電極１５ｃとの電極間距離Ｂ２が１００〜１４９ｍｍであれば、裏ビードが安定し、また、耐高温割れ性が向上する。電極間距離Ｂ２が１００ｍｍ未満では、裏ビードが不安定となる。一方、電極間距離Ｂ２が１４９ｍｍを超えると、第３電極１５ｃの溶け込みが浅くなり、耐高温割れ性が劣化する。したがって、第２電極１５ｂと第３電極１５ｃとの電極間距離Ｂ２は１００〜１４９ｍｍとする。なお、裏ビードをより安定させる観点から、電極間距離Ｂ２は、好ましくは１１０ｍｍ以上、より好ましくは１１５ｍｍ以上とする。また、耐高温割れ性をより向上させる観点から、電極間距離Ｂ２は、好ましくは１４５ｍｍ以下、より好ましくは１４０ｍｍ以下とする。
【００２９】
（第３電極と第４電極との電極間距離：２０〜８０ｍｍ）
第３電極１５ｃと第４電極１５ｄとの電極間距離Ｂ３が２０〜８０ｍｍであれば、大電流でもアーク干渉が少なくなるため、表ビードが安定する。電極間距離Ｂ３が２０ｍｍ未満では、アーク干渉の影響が大きくなり、表ビードが不安定となる。一方、電極間距離Ｂ３が８０ｍｍを超えると、表ビードが不安定となる。したがって、第３電極１５ｃと第４電極１５ｄとの電極間距離Ｂ３は２０〜８０ｍｍとする。なお、表ビードをより安定させる観点から、電極間距離Ｂ３は、好ましくは４０ｍｍ以上、より好ましくは５０ｍｍ以上とする。また、表ビードをより安定させる観点から、電極間距離Ｂ３は、好ましくは７０ｍｍ以下、より好ましくは６５ｍｍ以下とする。
【００３０】
（第１電極のワイヤ径：３．２ｍｍφを超え６．４ｍｍφ未満）
第１電極１５ａのワイヤ径が３．２ｍｍφを超え６．４ｍｍφ未満であれば、安定した溶け込みが実現され、裏ビードが安定する。ワイヤ径が３．２ｍｍφ以下では、アークが不安定となり、裏ビードが不安定となる。一方、ワイヤ径が６．４ｍｍφ以上では、溶け込みが浅くなり、裏ビードが不安定となる。したがって、第１電極１５ａのワイヤ径は３．２ｍｍφを超え６．４ｍｍφ未満とする。なお、裏ビードをより安定させる観点から、第１電極１５ａのワイヤ径は、好ましくは４．０ｍｍφ以上とする。また、裏ビードをより安定させる観点から、第１電極１５ａのワイヤ径は、好ましくは４．８ｍｍφ以下、より好ましくは４．８ｍｍφとする。
【００３１】
（第２電極のワイヤ径：３．２ｍｍφを超え）
第２電極１５ｂのワイヤ径が３．２ｍｍφを超えるものであれば、裏ビードが安定し、また、ビード幅が広くなり、耐高温割れ性が向上する。ワイヤ径が３．２ｍｍφ以下では、アークが不安定となり、裏ビードが不安定となる。したがって、第２電極１５ｂのワイヤ径は３．２ｍｍφを超えるものとする。一方、ワイヤ径が６．４ｍｍφ以下であれば、ビード幅が広くなり、耐高温割れ性が向上しやすくなる。したがって、第２電極１５ｂのワイヤ径は６．４ｍｍφ以下とすることが好ましい。すなわち、第２電極１５ｂのワイヤ径は、４．０ｍｍφ、４．８ｍｍφ、６．４ｍｍφのいずれでも使用することができる。なお、裏ビードをより安定させ、また、ビード幅をより広くしやすく、耐高温割れ性をより向上しやすくする観点から、第２電極１５ｂのワイヤ径は、好ましくは４．８ｍｍφ以上、より好ましくは４．８ｍｍφとする。
【００３２】
（第３電極のワイヤ径：４．８ｍｍφを超え）
第３電極１５ｃのワイヤ径が４．８ｍｍφを超えるものであれば、溶け込みが深くなり、耐高温割れ性が向上する。ワイヤ径が４．８ｍｍφ以下では、アークが集中して融合不良が発生する。したがって、第３電極１５ｃのワイヤ径は４．８ｍｍφを超えるものとする。一方、ワイヤ径が６．４ｍｍφ以下であれば、溶け込みが深くなり、耐高温割れ性が向上しやすくなる。したがって、第３電極１５ｃのワイヤ径は６．４ｍｍφ以下とすることが好ましい。なお、耐高温割れ性をより向上させる観点から、第３電極１５ｃのワイヤ径は、好ましくは６．４ｍｍφとする。
【００３３】
（第４電極のワイヤ径：４．８ｍｍφを超え）
第４電極１５ｄのワイヤ径が４．８ｍｍφを超えるものであれば、表ビードが安定する。ワイヤ径が４．８ｍｍφ以下では、余盛が高く、オーバーラップが発生し、表ビードが不安定となる。したがって、第４電極１５ｄのワイヤ径は４．８ｍｍφを超えるものとする。一方、ワイヤ径が６．４ｍｍφ以下であれば、ビード幅が広がらず、中央部が凸化しにくく、表ビードが安定しやすくなる。したがって、第４電極１５ｄのワイヤ径は６．４ｍｍφ以下とすることが好ましい。なお、表ビードをより安定させる観点から、第４電極１５ｄのワイヤ径は、好ましくは６．４ｍｍφとする。
【００３４】
（第３電極のワイヤ突出し長さ：４０ｍｍ以上）
第３電極１５ｃのワイヤ突出し長さＡ３が４０ｍｍ以上であれば、表ビードが安定する。ワイヤ突出し長さＡ３が４０ｍｍ未満では、第３電極１５ｃにスラグが付着し、溶接中にこのスラグが溶融プールへ落下する。そのため、表ビードが不安定となる。したがって、第３電極のワイヤ突出し長さは４０ｍｍ以上とする。なお、表ビードをより安定させる観点から、ワイヤ突出し長さＡ３は、好ましくは４５ｍｍ以上、より好ましくは５０ｍｍ以上とする。また、上限については特に規定されるものではないが、表ビードをより安定させる観点から、電ワイヤ突出し長さＡ３は、好ましくは８０ｍｍ以下、より好ましくは７５ｍｍ以下とする。
【００３５】
（第４電極のワイヤ突出し長さ：４０ｍｍ以上）
第４電極１５ｄのワイヤ突出し長さＡ４が４０ｍｍ以上であれば、表ビードが安定する。ワイヤ突出し長さＡ４が４０ｍｍ未満では、第４電極１５ｄにスラグが付着し、溶接中にこのスラグが溶融プールへ落下する。そのため、表ビードが不安定となる。したがって、第４電極のワイヤ突出し長さは４０ｍｍ以上とする。なお、表ビードをより安定させる観点から、ワイヤ突出し長さＡ４は、好ましくは４５ｍｍ以上、より好ましくは５０ｍｍ以上とする。また、上限については特に規定されるものではないが、表ビードをより安定させる観点から、電ワイヤ突出し長さＡ４は、好ましくは８０ｍｍ以下、より好ましくは７５ｍｍ以下とする。
【００３６】
（Ｉ３≧７×（第２電極と第３電極との電極間距離＋１２．５ｔ−３５０））
本発明者らは、鋭意研究した結果、電流、電極間距離、板厚を相互に調整することにより、耐高温割れ性を向上できることを見出した。すなわち、
第３電極１５ｃの電流をＩ３（Ａ）、被溶接鋼板２０の板厚をｔ（ｍｍ）としたときに、下記式（１）「Ｉ３≧７×(第２電極と第３電極との電極間距離（ｍｍ）＋１２．５ｔ−３５０・・・（１）」であれば、耐高温割れ性が向上する。式（１）を満たさないと、第３電極１５ｃの溶け込みが浅くなり、耐高温割れ性が劣化する。したがって、「Ｉ３≧７×(第２電極と第３電極との電極間距離（ｍｍ）＋１２．５ｔ−３５０」とする。なお、本関係式は実験により導かれたものである。
【００３７】
第３電極１５ｃの電流（Ｉ３）は７５０〜１６００Ａであることが好ましい。第３電極１５ｃの電流（Ｉ３）が７５０Ａ以上であれば、より良好なビードが得られる。また、第３電極１５ｃの電流（Ｉ３）が１６００Ａ以下であれば、より良好なビードが得られる。
【００３８】
鋼板２０の板厚は、例えば１０〜４０ｍｍとすることができる。本発明の溶接方法であれば、２５ｍｍ以上の厚板であっても、良好な高温割れを抑制できるとともに、良好なビード形状を得ることができる。
【００３９】
また、第１電極１５ａ、第２電極１５ｂおよび第４電極１５ｄの電流値については、特に限定されるものではない。第１電極１５ａの電流は、例えば１１００〜１７００Ａ、第２電極１５ｂの電流は、例えば７５０〜１４００Ａ、第４電極１５ｄの電流は、例えば７５０〜１４００Ａとすることができる。これにより、より良好なビード形状が得られる。
【００４０】
溶接方法としては、例えば、開先形状がＹ形開先の鋼板２０を対象とし、ボンドフラックスを用いたＦＣＢ（Ｆｌｕｘ  Ｃｏｐｐｅｒ  Ｂａｃｋｉｎｇ）方式（図３参照）で溶接することが挙げられる。これにより、より良好なビード形状が得られる。
ただし、これに限定されるものではなく、Ｖ形開先の鋼板を対象としたものであってもよい。また、溶融フラックスを用いた溶接であってもよく、ＲＦ（Ｒｅｓｉｎ  Ｆｌｕｘ）方式（図４参照）で溶接するものであってもよい。
【００４１】
次に、本発明の溶接方法を用いた４電極片面１層サブマージアーク溶接の概略について図１〜５を参照して説明する。
（準備工程）
準備工程では、まず、タブ２１，２２が取り付けられ、断続あるいは連続した面内仮付がされた鋼板２０，２０を準備する。次に、裏当装置５０ａの裏当銅板５５上面に、図示しないフラックス供給手段により裏当フラックス５２を供給する。あるいは、裏当装置５０ｂの耐火性キャンバス５６内の耐熱カバー５７上面に、図示しないフラックス供給手段により下敷フラックス５８を供給し、更にその上に裏当フラックス５２を供給する。そして、鋼板２０，２０を溶接装置１００にセットし、裏当装置５０ａあるいは裏当装置５０ｂの上方に鋼板２０，２０によって形成された溶接開先部Ｍを配置させる。そして、図示しない駆動装置を作動させて溶接開先部Ｍの直下に裏当銅板５５あるいは耐火性キャンバス５６が位置するように微調整を行う。次に、エアホース５９に圧縮空気を導入し、エアホース５９を膨張させて裏当銅板５５あるいは下敷フラックス５８を溶接開先部Ｍの裏側に押圧し、溶接開先部Ｍの裏面に裏当フラックス５２を押し当てる。
【００４２】
（電極調整工程）
電極調整工程では、４つの各電極間距離Ｂ１〜Ｂ３を調整するとともに、ワイヤ突出し長さＡ１〜Ａ４を調整する。また、各電極１５ａ〜１５ｄの電流値を設定する。これにより、本発明の溶接方法の規定となるように調整する。なお、準備工程と電極調整工程の順序は特に規定されるものではなく、どちらの工程が先でもよく、同時に行ってもよい。
【００４３】
（溶接工程）
溶接工程では、まず、溶接装置１００の溶接機１２を溶接開始の位置に移動させる。次に、電極１５に、本発明の規定の電流値となるように電流を供給し、溶接機１２を作動させる。そして、鋼板２０の始端３１から終端３２に向かって溶接機ビーム１３に沿って溶接機１２を所定速度で移動させながら、表フラックス５１を供給しながら鋼板２０，２０を溶接する。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明の範囲に入る実施例について、その効果を本発明の範囲から外れる比較例と比較して説明する。
【００４５】
端面に斜面を形成した２枚の鋼板について、端面を相互に対向させて突合せてＹ字形開先を形成した。このＹ字形開先は、開先角が４５°、５０°、６０°、ルートフェースが３〜６ｍｍ、ルートギャップが０ｍｍである。また、本実施例においては、鋼板の長さは１．２ｍ、鋼板の厚さは１２〜４０ｍｍとした。なお、開先角は、板厚が１２ｍｍのものが６０°、２５ｍｍのものが５０°、４０ｍｍのものが４５°である。
この鋼板の組成、使用したワイヤの組成、および、フラックスの組成を下記表１に示す。
【００４６】
【表１】
2015226934.tif 000003
【００４７】
この鋼板について、表２〜４に示す条件で片面１層のサブマージアーク溶接を行い、以下の評価を行った。
溶接装置は、図３に示す裏当装置５０ａあるいは図４に示す裏当装置５０ｂを有するものを用い、表フラックスとして高温焼結フラックス、裏フラックスとして焼結フラックスを用いた。なお、表２〜４に示す条件以外の条件は従来公知の条件であり、すべて同一条件とした。なお、本発明の範囲を満たさないものは数値に下線を引いて示す。
【００４８】
【表２】
2015226934.tif 000004
【００４９】
【表３】
2015226934.tif 000005
【００５０】
【表４】
2015226934.tif 000006
【００５１】
（ビード形状）
ビード形状は、表ビードおよび裏ビードを目視にて観察して評価した。表ビードおよび裏ビードは、それぞれ、余盛高さが２〜４ｍｍ、かつ、余盛高さおよびビード幅がほぼ均一なものを極めて良好（◎）、余盛高さが２〜４ｍｍ、かつ、余盛高さおよびビード幅がやや均一なものを良好（○）とした。また、表ビードおよび裏ビードは、それぞれ、余盛が過少もしくは過剰であるもの、アンダーカットが多発したもの、ビード幅が不均一なもの、あるいは、ビード外観が不良となったものを不良（×）とした。
【００５２】
（耐高温割れ性）
図６に示すように、本溶接方法で形成される溶接金属は、第１電極（Ｌ極）および第２電極（Ｔ１極）で形成される溶接金属６０と、第３電極（Ｔ２極）および第４電極（Ｔ３極）で形成される溶接金属６１からなる。第１電極および第２電極で発生する溶接金属６０の組織はデンドライトが真横に成長し高温割れが発生しやすい。そのため、第３電極で発生する溶接金属が深く溶け込み、その脆弱な組織を溶かすことで耐高温割れ性は良好となる。よって断面マクロ組織から第３電極および第４電極の溶け込み深さＴを計測して評価した。鋼板２０の板厚をｔとしたとき、鋼板２０の表面（上面）から、第３電極および第４電極で形成される溶接金属６１の溶け込み深さＴが「４／４ｔ＞Ｔ≧３／４ｔ」の関係になる場合を、耐高温割れ性が良好（◎）、「３／４ｔ＞Ｔ」、「Ｔ≧４／４ｔ」の関係になる場合を不良（×）とした。
【００５３】
（融合不良）
融合不良は、Ｘ線透過試験により評価し、溶接金属に欠陥がなければ良好（◎）、欠陥があれば不良（×）とした。
これらの結果を表５〜７に示す。
【００５４】
【表５】
2015226934.tif 000007
【００５５】
【表６】
2015226934.tif 000008
【００５６】
【表７】
2015226934.tif 000009
【００５７】
表５に示すように、本発明の範囲を満足するＮｏ．１〜４１は、すべての評価項目において良好であった。
一方、表６、７に示すように、本発明の範囲を満足しないＮｏ．４２〜１１３は、以下の結果となった。
【００５８】
Ｎｏ．４２は、第１電極のワイヤ径が下限値未満のため、裏ビード形状が不良であった。Ｎｏ．４３は、第１電極のワイヤ径が上限値を超えるため、裏ビード形状が不良であった。Ｎｏ．４４は、第２電極のワイヤ径が下限値未満のため、裏ビード形状が不良であった。Ｎｏ．４５は、第２電極のワイヤ径が下限値未満のため、裏ビード形状が不良であった。
【００５９】
Ｎｏ．４６は、第３電極のワイヤ径が下限値未満のため、融合不良となった。Ｎｏ．４７は、第４電極のワイヤ径が下限値未満のため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．４８は、第１電極と第２電極との電極間距離が下限値未満のため、裏ビード形状が不良であった。Ｎｏ．４９は、第１電極と第２電極との電極間距離が上限値を超えるため、裏ビード形状が不良であった。
【００６０】
Ｎｏ．５０は、第２電極と第３電極との電極間距離が下限値未満のため、裏ビード形状が不良であった。Ｎｏ．５１は、第２電極と第３電極との電極間距離が上限値を超えるため、耐高温割れ性に劣った。Ｎｏ．５２は、第３電極と第４電極との電極間距離が下限値未満のため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．５３は、第３電極と第４電極との電極間距離が上限値を超えるため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．５４は、第１電極と第２電極との電極間距離が下限値未満のため、裏ビード形状が不良であった。Ｎｏ．５５は、第１電極と第２電極との電極間距離が上限値を超えるため、裏ビード形状が不良であった。
【００６１】
Ｎｏ．５６は、第２電極と第３電極との電極間距離が下限値未満のため、裏ビード形状が不良であった。Ｎｏ．５７は、第２電極と第３電極との電極間距離が上限値を超えるため、また、式（１）を満たさないため、耐高温割れ性に劣った。Ｎｏ．５８は、第３電極のワイヤ突出し長さが下限値未満のため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．５９は、第３電極のワイヤ突出し長さが下限値未満のため、表ビード形状が不良であった。
【００６２】
Ｎｏ．６０は、第４電極のワイヤ突出し長さが下限値未満のため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．６１は、第４電極のワイヤ突出し長さが下限値未満のため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．６２は、第３電極と第４電極との電極間距離が下限値未満のため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．６３は、第３電極と第４電極との電極間距離が上限値を超えるため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．６４は、式（１）を満たさないため、耐高温割れ性に劣った。Ｎｏ．６５は、式（１）を満たさないため、耐高温割れ性に劣った。
【００６３】
Ｎｏ．６６は、第１電極のワイヤ径が下限値未満のため、裏ビード形状が不良であった。Ｎｏ．６７は、第１電極のワイヤ径が上限値を超えるため、裏ビード形状が不良であった。Ｎｏ．６８は、第２電極のワイヤ径が下限値未満のため、裏ビード形状が不良であった。Ｎｏ．６９は、第２電極のワイヤ径が下限値未満のため、裏ビード形状が不良であった。
【００６４】
Ｎｏ．７０は、第３電極のワイヤ径が下限値未満のため、融合不良となった。Ｎｏ．７１は、第４電極のワイヤ径が下限値未満のため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．７２は、第１電極と第２電極との電極間距離が下限値未満のため、裏ビード形状が不良であった。Ｎｏ．７３は、第１電極と第２電極との電極間距離が上限値を超えるため、裏ビード形状が不良であった。
【００６５】
Ｎｏ．７４は、第２電極と第３電極との電極間距離が下限値未満のため、裏ビード形状が不良であった。Ｎｏ．７５は、第２電極と第３電極との電極間距離が上限値を超えるため、また、式（１）を満たさないため、耐高温割れ性に劣った。Ｎｏ．７６は、第３電極と第４電極との電極間距離が下限値未満のため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．７７は、第３電極と第４電極との電極間距離が上限値を超えるため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．７８は、第１電極と第２電極との電極間距離が下限値未満のため、裏ビード形状が不良であった。Ｎｏ．７９は、第１電極と第２電極との電極間距離が上限値を超えるため、裏ビード形状が不良であった。
【００６６】
Ｎｏ．８０は、第２電極と第３電極との電極間距離が下限値未満のため、裏ビード形状が不良であった。Ｎｏ．８１は、第２電極と第３電極との電極間距離が上限値を超えるため、耐高温割れ性に劣った。Ｎｏ．８２は、第３電極のワイヤ突出し長さが下限値未満のため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．８３は、第３電極のワイヤ突出し長さが下限値未満のため、表ビード形状が不良であった。
【００６７】
Ｎｏ．８４は、第４電極のワイヤ突出し長さが下限値未満のため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．８５は、第４電極のワイヤ突出し長さが下限値未満のため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．８６は、第３電極と第４電極との電極間距離が下限値未満のため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．８７は、第３電極と第４電極との電極間距離が上限値を超えるため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．８８は、式（１）を満たさないため、耐高温割れ性に劣った。Ｎｏ．８９は、式（１）を満たさないため、耐高温割れ性に劣った。
【００６８】
Ｎｏ．９０は、第１電極のワイヤ径が下限値未満のため、裏ビード形状が不良であった。Ｎｏ．９１は、第１電極のワイヤ径が上限値を超えるため、裏ビード形状が不良であった。Ｎｏ．９２は、第２電極のワイヤ径が下限値未満のため、裏ビード形状が不良であった。Ｎｏ．９３は、第２電極のワイヤ径が下限値未満のため、裏ビード形状が不良であった。
【００６９】
Ｎｏ．９４は、第３電極のワイヤ径が下限値未満のため、融合不良となった。Ｎｏ．９５は、第４電極のワイヤ径が下限値未満のため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．９６は、第１電極と第２電極との電極間距離が下限値未満のため、裏ビード形状が不良であった。Ｎｏ．９７は、第１電極と第２電極との電極間距離が上限値を超えるため、裏ビード形状が不良であった。
【００７０】
Ｎｏ．９８は、第２電極と第３電極との電極間距離が下限値未満のため、裏ビード形状が不良であった。Ｎｏ．９９は、第２電極と第３電極との電極間距離が上限値を超えるため、耐高温割れ性に劣った。Ｎｏ．１００は、第３電極と第４電極との電極間距離が下限値未満のため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．１０１は、第３電極と第４電極との電極間距離が上限値を超えるため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．１０２は、第１電極と第２電極との電極間距離が下限値未満のため、裏ビード形状が不良であった。Ｎｏ．１０３は、第１電極と第２電極との電極間距離が上限値を超えるため、裏ビード形状が不良であった。
【００７１】
Ｎｏ．１０４は、第２電極と第３電極との電極間距離が下限値未満のため、裏ビード形状が不良であった。Ｎｏ．１０５は、第２電極と第３電極との電極間距離が上限値を超えるため、また、式（１）を満たさないため、耐高温割れ性に劣った。Ｎｏ．１０６は、第３電極のワイヤ突出し長さが下限値未満のため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．１０７は、第３電極のワイヤ突出し長さが下限値未満のため、表ビード形状が不良であった。
【００７２】
Ｎｏ．１０８は、第４電極のワイヤ突出し長さが下限値未満のため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．１０９は、第４電極のワイヤ突出し長さが下限値未満のため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．１１０は、第３電極と第４電極との電極間距離が下限値未満のため、表ビード形状が不良であり、また、式（１）を満たさないため、耐高温割れ性に劣った。Ｎｏ．１１１は、第３電極と第４電極との電極間距離が上限値を超えるため、表ビード形状が不良であった。Ｎｏ．１１２は、式（１）を満たさないため、耐高温割れ性に劣った。Ｎｏ．１１３は、式（１）を満たさないため、耐高温割れ性に劣った。
【００７３】
以上、本発明について実施の形態および実施例を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されることなく、その権利範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈しなければならない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて広く改変・変更等することが可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００７４】
１１  架台フレーム
１２  溶接機
１３  溶接機ビーム
１５  電極
１５ａ  第１電極
１５ｂ  第２電極
１５ｃ  第３電極
１５ｄ  第４電極
１６ａ〜１６ｄ  ワイヤ
１７ａ〜１７ｄ  チップ
２０  鋼板
２１，２２  タブ
３１  始端
３２  終端
５０ａ，５０ｂ  裏当装置
５１  表フラックス
５２  裏当フラックス
５３  スラグ
５４  溶接金属
５５  裏当銅板
５６  耐火性キャンバス
５７  耐熱カバー
５８  下敷フラックス
５９  エアホース
６０  第１電極および第２電極で形成される溶接金属
６１  第３電極および第４電極で形成される溶接金属
１００  溶接装置
Ａ１〜Ａ４  ワイヤ突出し長さ
Ｂ１〜Ｂ３  電極間距離
Ｔ  第３電極および第４電極で形成される溶接金属の溶け込み深さ
ｔ  板厚
【図１】
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【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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