(57)【要約】【課題】基材の表面に耐摩耗性、耐腐食性、及び耐熱衝撃性に優れた肉盛溶接部を形成する肉盛溶接方法及び該方法によって形成した肉盛溶接部を提供する。【解決手段】厚さ１．５ｍｍ以上の基材１１表面に、ニッケル基合金はステンレス合金を肉盛溶接して、耐摩耗性、耐腐食性、及び耐熱衝撃性に優れた肉盛溶接部を形成する肉盛溶接方法において、ＭＩＧ溶接又はＭＡＧ溶接を行う溶接機２７を使用し、ウィービングの振幅を７ｍｍ以上で２０ｍｍ以下、ウィービングの振動数を７回／秒以下、溶接速度を２ｍｍ／秒以上で１７ｍｍ／秒以下にして、肉盛溶接部の基材１１からの希釈率を１０質量％以下にする。ここで、溶接機による溶接の入熱量は４００Ｊｏｕｌｅ／ｍｍ以上で１１００Ｊｏｕｌｅ／ｍｍ以下にするのがよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直又は斜めに設けられた中空長尺の構造物の一部又は全部であって厚さ１．５ｍｍ以上の基材表面に、ニッケル基合金又はステンレス合金を肉盛溶接して、耐摩耗性、耐腐食性、及び耐熱衝撃性に優れた肉盛溶接部を形成する肉盛溶接方法において、
ＭＩＧ溶接又はＭＡＧ溶接を行う溶接機を含む溶接装置を前記構造物に取付けて、前記溶接機を用いて行う溶接部のウィービングの振幅を７ｍｍ以上で２０ｍｍ以下、該ウィービングの振動数を７回／秒以下、溶接速度を２ｍｍ／秒以上で１７ｍｍ／秒以下にして、前記肉盛溶接部の前記基材からの希釈率を１０質量％以下にすることを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項２】
請求項１記載の肉盛溶接方法において、前記溶接機による溶接の入熱量を４００Ｊｏｕｌｅ／ｍｍ以上で１１００Ｊｏｕｌｅ／ｍｍ以下にすることを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の肉盛溶接方法において、同一の前記溶接部に１回又は２回以上の肉盛溶接を行うことによって、前記肉盛溶接部の厚みを１．５ｍｍ以上とすることを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の肉盛溶接方法において、前記ウィービングの振幅を７ｍｍ以上で１４ｍｍ以下、該ウィービングの振動数を５回／秒以下、溶接速度を３ｍｍ／秒以上で１７ｍｍ／秒以下にすることを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項５】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の肉盛溶接方法において、前記肉盛溶接部は予め形成された溶接ビードの上に他の溶接ビードの一部を重ねて形成され、しかも上から重ねられる前記他の溶接ビードの溶接狙い位置を、単一ビードの端から該単一ビードの幅の０．１５倍以上０．４５倍以下の範囲内とし、前記溶接ビードを３層以上積層することを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の肉盛溶接方法において、前記構造物は筒状であって、前記溶接装置は、該構造物の内面上にそれぞれ支持金具を介して上下周方向に取付けられた第１、第２のレールと、該第１、第２のレールに沿って移動する対となる走行台車に連結された縦ガイド部材と、該縦ガイド部材に沿って上下動する昇降台車と、該昇降台車に取付けられて該昇降台車に対して水平方向に進退する水平ロッド部材と、該水平ロッド部材の一端部の取付け金具に前記構造物の内面の前記溶接部に向けて進退機構及び傾動機構を介して設けられ、前記溶接機の一部を構成する溶接トーチと、該溶接トーチのオシレート制御手段を含むこれらの制御装置と、前記溶接トーチに溶接ワイヤ及び電力を供給する前記溶接機とを有することを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項７】
請求項６記載の肉盛溶接方法において、前記第１、第２のレールを、それぞれ摺動機構を介して前記走行台車のフレーム部で挟持し、該第１、第２のレールの内側面にはチェーンがそれぞれ取付けられ、該走行台車に設けられた回転駆動するスプロケットを該チェーンに噛合させることを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項８】
請求項６及び７のいずれか１項に記載の肉盛溶接方法において、前記第１、第２のレールに、前記縦ガイド部材、前記昇降台車、前記水平ロッド部材、前記溶接トーチをそれぞれ複数任意位置に設けることを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載の肉盛溶接方法において、前記溶接トーチと前記基材表面との距離を測定する距離センサーを設けることを特徴とする肉盛溶接方法。
【請求項１０】
厚さ１．５ｍｍ以上の基材表面に、ニッケル基合金又はステンレス合金からなる溶接材料を、ＭＩＧ溶接機又はＭＡＧ溶接機を用いて、ウィービングの振幅を７ｍｍ以上で２０ｍｍ以下、該ウィービングの振動数を７回／秒以下、溶接速度を２ｍｍ／秒以上で１７ｍｍ／秒以下の条件で溶接を行って形成した肉盛溶接部であって、前記基材からの希釈率が１０質量％以下であることを特徴とする肉盛溶接部。
【請求項１１】
請求項１０記載の肉盛溶接部において、前記溶接機による溶接の入熱量が４００Ｊｏｕｌｅ／ｍｍ以上で１１００Ｊｏｕｌｅ／ｍｍ以下であることを特徴とする肉盛溶接部。
【請求項１２】
請求項１０及び１１のいずれか１項に記載の肉盛溶接部において、該肉盛溶接部の厚さが１．５ｍｍ以上であることを特徴とする肉盛溶接部。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の肉盛溶接部において、前記ウィービングの振幅を７ｍｍ以上で１４ｍｍ以下、該ウィービングの振動数を５回／秒以下、溶接速度を３ｍｍ／秒以上で１７ｍｍ／秒以下にすることを特徴とする肉盛溶接部。
【請求項１４】
請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の肉盛溶接部において、該肉盛溶接部は予め形成された溶接ビードの上に他の溶接ビードの一部を積層して構成され、しかも上から重ねられる前記他の溶接ビードの溶接狙い位置を、単一ビードの端から該単一ビードの幅の０．１５倍以上０．４５倍以下の範囲内とし、前記溶接ビードを３層以上積層することを特徴とする肉盛溶接部。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の肉盛溶接部において、前記基材が複数の管を長尺板材で連結した伝熱部材であることを特徴とする肉盛溶接部。
【請求項１６】
請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の肉盛溶接部において、前記基材が、製鉄用排ガス処理設備の排ガス通路の側壁部材であることを特徴とする肉盛溶接部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐摩耗性、耐腐食性、及び耐熱衝撃性に優れた肉盛溶接部を形成する肉盛溶接方法及び該方法によって形成した肉盛溶接部に関する。
【背景技術】
【０００２】
転炉排ガス処理設備における排ガス通路は、転炉から排出される温度が１４５０〜１８００℃で、しかも、ダスト（例えば、鉄粉）及び塩素イオンや硫化水素等の腐食性ガスを多量に含む排ガスを冷却して安全に集塵機に導く冷却機能を有している。ここで、排ガス通路の側壁には、冷却器を構成する水管（ボイラー用鋼管）が配設されているが、ダストによる摩耗や腐食性ガスの侵食による水管の減肉、減耗が問題となっている。このため、損傷の激しい水管を抜き取り新しい水管と交換する補修が行なわれているが、工期が長く補修コストも高くなるという問題がある。そこで、減肉、減耗の生じている水管の外表面に、溶接トーチを用いて水管と同材質の肉盛溶接部を形成すること（例えば、特許文献１参照）が行なわれている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３４４１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、溶接トーチを用いて水管と同材質の肉盛溶接部を形成する方法は、水管に水漏れが発生した場合の応急的処理方法としては有効であるが、水管の減肉、減耗を抑えて水管の寿命を延ばすという本質的な解決方法ではない。そこで、水管表面に、耐腐食性及び耐摩耗性を有する保護層を溶射により形成して、水管の減肉、減耗を抑えることで水管の寿命を延ばすことが行なわれている。ここで、保護層としては、例えば、クロムが１５質量％以下、鉄が８質量％以下、銅が４質量％以下、硼素が１〜３質量％以下、シリコンが１．５〜６質量％以下、タングステンが２質量％以下、炭素が１質量％以下、残部がニッケルからなる溶射材料が使用できる。
【０００５】
しかし、冷却器には使用環境下において急加熱及び急冷の繰り返し熱衝撃が作用するため、水管の表面に形成された保護層にも繰り返し熱衝撃が作用すると共に、水管自体も熱膨張及び熱収縮を繰り返す。これにより、水管の表面に形成された保護層には表面割れが発生し、水管と保護層の熱膨張係数の差から保護層の水管表面からの剥離が生じるという問題が生じる。なお、保護層に再溶融処理を施すと、表面割れが消失すると共に保護層と水管表面との間に拡散層が形成されて保護層と水管表面との密着力を向上させることができるが、保護層の再溶融処理を行なうには保護層を加熱せねばならず、そのときに保護層に割れが生じるという問題がある。このため、再溶融処理による保護層の補修は困難となり、保護層に表面割れや剥離が発生すると、形成している保護層をブラスト処理等で除去して溶射により新たな保護層を形成する必要があり、工期が長く補修コストも高くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は係る事情に鑑みてなされたもので、基材の表面に耐摩耗性、耐腐食性、及び耐熱衝撃性に優れた肉盛溶接部を形成する肉盛溶接方法及び該方法によって形成した肉盛溶接部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】
【０００７】
前記目的に沿う本発明に係る肉盛溶接方法は、垂直又は斜めに設けられた中空長尺の構造物の一部又は全部であって厚さ１．５ｍｍ以上の基材表面に、ニッケル基合金又はステンレス合金を肉盛溶接して、耐摩耗性、耐腐食性、及び耐熱衝撃性に優れた肉盛溶接部を形成する肉盛溶接方法において、
ＭＩＧ溶接又はＭＡＧ溶接を行う溶接機を含む溶接装置を前記構造物に取付けて、前記溶接機を用いて行う溶接部のウィービングの振幅を７ｍｍ以上で２０ｍｍ以下、該ウィービングの振動数を７回／秒以下、溶接速度を２ｍｍ／秒以上で１７ｍｍ／秒以下にして、前記肉盛溶接部の前記基材からの希釈率を１０質量％以下にする。
ここで、前記溶接機による溶接の入熱量を４００Ｊｏｕｌｅ／ｍｍ以上で１１００Ｊｏｕｌｅ／ｍｍ以下にすることが好ましく、同一の前記溶接部に１回又は２回以上の肉盛溶接を行うことによって、前記肉盛溶接部の厚みを１．５ｍｍ以上とするのがよい。
【０００８】
本発明に係る肉盛溶接方法において、前記ウィービングの振幅を７ｍｍ以上で１４ｍｍ以下、該ウィービングの振動数を５回／秒以下、溶接速度を３ｍｍ／秒以上で１７ｍｍ／秒以下にすることが好ましい。
本発明に係る肉盛溶接方法において、前記肉盛溶接部は予め形成された溶接ビードの上に他の溶接ビードの一部を積層して構成され、しかも上から重ねられる前記他の溶接ビードの溶接狙い位置を、単一ビードの端から該単一ビードの幅の０．１５倍以上０．４５倍以下の範囲内とし、前記溶接ビードを３層以上積層することが好ましい。
【０００９】
本発明に係る肉盛溶接方法において、前記構造物は筒状であって、前記溶接装置を、該構造物の内面上にそれぞれ支持金具を介して上下周方向に取付けられた第１、第２のレールと、該第１、第２のレールに沿って移動する対となる走行台車に連結された縦ガイド部材と、該縦ガイド部材に沿って上下動する昇降台車と、該昇降台車に取付けられて該昇降台車に対して水平方向に進退する水平ロッド部材と、該水平ロッド部材の一端部の取付け金具に前記構造物の内面の前記溶接部に向けて進退機構及び傾動機構を介して設けられ、前記溶接機の一部を構成する溶接トーチと、該溶接トーチのオシレート制御手段を含むこれらの制御装置と、前記溶接トーチに溶接ワイヤ及び電力を供給する前記溶接機とを有する構成とすることができる。
【００１０】
本発明に係る肉盛溶接方法において、前記第１、第２のレールを、それぞれ摺動機構を介して前記走行台車のフレーム部で挟持し、該第１、第２のレールの内側面にはチェーンがそれぞれ取付けられ、該走行台車に設けられた回転駆動するスプロケットを該チェーンに噛合させることが好ましい。
本発明に係る肉盛溶接方法において、前記第１、第２のレールに、前記縦ガイド部材、前記昇降台車、前記水平ロッド部材、前記溶接トーチをそれぞれ複数任意位置に設けることができる。また、前記溶接トーチと前記基材表面との距離を測定する距離センサーを設けることが好ましい。
【００１１】
前記目的に沿う本発明に係る肉盛溶接部は、厚さ１．５ｍｍ以上の基材表面に、ニッケル基合金又はステンレス合金からなる溶接材料を、ＭＩＧ溶接機（メタルイナートガス溶接機）又はＭＡＧ溶接機(メタルアクティブガス溶接機)を用いて、ウィービングの振幅を７ｍｍ以上で２０ｍｍ以下、該ウィービングの振動数を７回／秒以下、溶接速度を２ｍｍ／秒以上で１７ｍｍ／秒以下の条件で溶接を行って形成した肉盛溶接部であって、前記基材からの希釈率が１０質量％以下である。
ここで、前記溶接の入熱量が４００Ｊｏｕｌｅ／ｍｍ以上で１１００Ｊｏｕｌｅ／ｍｍ以下とすることが好ましく、該肉盛溶接部の厚さは１．５ｍｍ以上であることガ好ましい。
【００１２】
本発明に係る肉盛溶接部において、前記ウィービングの振幅を７ｍｍ以上で１４ｍｍ以下、該ウィービングの振動数を５回／秒以下、溶接速度を３ｍｍ／秒以上で１７ｍｍ／秒以下にすることが好ましい。
本発明に係る肉盛溶接部において、該肉盛溶接部は予め形成された溶接ビードの上に他の溶接ビードの一部を積層して構成され、しかも上から重ねられる前記他の溶接ビードの溶接狙い位置を、単一ビードの端から該単一ビードの幅の０．１５倍以上０．４５倍以下の範囲内とし、前記溶接ビードを３層以上積層することが好ましい。
本発明に係る肉盛溶接部において、前記基材を複数の管を長尺板材で連結した伝熱部材とすることができる。また、前記基材を、製鉄用排ガス処理設備の排ガス通路の側壁部材としてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜９記載の肉盛溶接方法及び請求項１０〜１６記載の肉盛溶接部においては、溶接装置を使用し、ウィービングの振幅を７ｍｍ以上で２０ｍｍ以下の範囲内、ウィービングの振動数を７回／秒以下の範囲内、溶接速度を２ｍｍ／秒以上で１７ｍｍ／秒以下の範囲内にして、肉盛溶接部の基材からの希釈率を１０質量％以下にするので、肉盛溶接部ではニッケル基合金又はステンレス合金が本来備えている特性が維持され、肉盛溶接部の耐摩耗性、耐腐食性、及び耐熱衝撃性を図ることが可能になり、例えば、温度変動が激しく、ダスト及び腐食性ガスの環境下で使用される機器（構造物）の基材の表面に肉盛溶接部を形成することで、機器を長期間に渡って保護することができる。
特に、請求項２記載の肉盛溶接方法及び請求項１１記載の肉盛溶接部においては、溶接機による溶接部への入熱量が４００Ｊｏｕｌｅ／ｍｍ以上で１１００Ｊｏｕｌｅ／ｍｍ以下であるので、肉盛溶接部では基材からの溶け込み量が少なくなり、希釈率を１０質量％以下にすることができる。
請求項３記載の肉盛溶接方法、及び請求項１２に記載の肉盛溶接部においては、肉盛溶接部の厚さが１．５ｍｍ以上であるので、長期間に渡り基材の保護を行なうことができる。
【００１４】
請求項４記載の肉盛溶接方法、及び請求項１３に記載の肉盛溶接部においては、ウィービングの振幅、ウィービングの振動数、及び溶接速度の範囲を更に限定するので、肉盛溶接部ではニッケル基合金又はステンレス合金が本来備えている特性が更に維持され、肉盛溶接部の耐摩耗性、耐腐食性、及び耐熱衝撃性を図ることが可能になる。これにより、機器を更に長期間に渡って保護することができる。
請求項５記載の肉盛溶接方法、及び請求項１４に記載の肉盛溶接部においては、肉盛溶接部が予め形成された溶接ビードの上に他の溶接ビードの一部を重ねて形成して、溶接ビードを３層以上積層するので、重ねられた溶接ビードと基材との間に溶接ビードが配置され、最表層部に位置する溶接ビードの希釈率を更に低減できる。
また、上から重ねられる他の溶接ビードの溶接狙い位置を、単一ビードの端から単一ビードの幅の０．１５倍以上０．４５倍以下の範囲内とするので、予め形成された溶接ビードと、その上から重ねられる他の溶接ビードとの重なり代を、例えば、０．６５倍以上０．９５倍以下にできる。
【００１５】
請求項６記載の肉盛溶接方法においては、構造物の内面に支持金具を介して上下周方向に第１、第２のレールを取付けることで、溶接トーチを構造物の内面の溶接部に向けて移動させ、更に、溶接トーチを溶接部に向けることができ、例えば、構造物を据え付けた現地において、短時間でしかも均質な肉盛溶接部を形成することが可能になる。
請求項７記載の構造物の肉盛溶接方法においては、チェーン及びスプロケットを用いるので、第１、第２のレールに沿って走行台車を容易に移動させることが可能になる。
【００１６】
請求項８記載の構造物の肉盛溶接方法においては、構造物内に複数の溶接トーチを設けることで、構造物の内面の離れた複数箇所に対して同時に肉盛溶接を行なうことができ、構造物の熱変形を抑えながら短時間で構造物の内面全体に肉盛溶接部を形成することが可能になる。
請求項９記載の構造物の肉盛溶接方法においては、溶接トーチと基材表面との距離を距離センサーで把握することができ、基材表面に均質な肉盛溶接部を形成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係る肉盛溶接方法で使用する溶接装置のブロック図、図２は同肉盛溶接方法で使用する溶接装置の部分正断面図、図３は同肉盛溶接方法で使用する溶接装置の部分側断面図、図４は同肉盛溶接方法で使用する溶接装置の部分平断面図、図５は同肉盛溶接方法で使用する溶接装置の溶接トーチの取付け状態を示す平面図、図６は同溶接トーチの取付け状態を示す正面図、図７は同溶接トーチの取付け状態を示す側面図、図８（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る肉盛溶接方法を使用して形成した肉盛溶接部の正断面図、平面図、図９（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同肉盛溶接方法の説明図、図１０は第１の変形例に係る縦ガイド部材の説明図、図１１は第２の変形例に係る縦ガイド部材の説明図、図１２は変形例に係る溶接装置の説明図である。
【００１８】
図１〜図４に示すように、本発明の一実施の形態に係る肉盛溶接方法で使用する溶接装置１０は、垂直に設けられた中空長尺の構造物の一部又は全部である基材の一例であって、製鉄用排ガス処理設備（転炉排ガス処理設備）に設けられた垂直に延びる断面が円形の排ガス通路の側壁部材１１（例えば、厚みが５〜１０ｍｍ）の内面上にそれぞれ複数の支持金具１２を介して周方向に取付けられ、しかも、それぞれは上下方向に距離を有した枠状の第１、第２のレール１３、１４と、第１、第２のレール１３、１４に沿って移動する対となる走行台車１５、１６に連結された縦ガイド部材１７と、縦ガイド部材１７に沿って上下動する昇降台車１８と、昇降台車１８に取付けられて昇降台車１８に対して水平方向に進退する水平ロッド部材１９とを有している。更に、溶接装置１０は、水平ロッド部材１９の一端部の取付け金具２０に排ガス通路の側壁部材１１の内面の溶接部に向けて進退機構２１及び傾動機構２２を介して進退及び傾動可能に設けられパルスＭＩＧ溶接機（ＭＩＧ溶接機の一例）２７の一部を構成する、オシレート機構２３付きの溶接トーチ２４と、これらの制御装置２５と、溶接トーチ２４に溶接ワイヤ２６及び電力を供給するパルスＭＩＧ溶接機２７とを有している。以下、これらについて詳細に説明する。
【００１９】
図３、図４に示すように、支持金具１２は、排ガス通路の側壁部材１１に取付けられる固定部２８と、固定部２８の先側にそれぞれ連結され先部に隣り合うレール部材２９の端部がそれぞれ支持され固定される座板部材３０が設けられたレール受け部３１とを有している。このような構成とすることにより、側壁部材１１の周方向にそれぞれ固定部２８を取付け、更にレール受け部３１を連結すると、座板部材３０上に隣り合うレール部材２９の端部同士を対向させながら固定することができる。これにより、排ガス通路の側壁部材１１の肉盛溶接部（即ち、肉盛溶接金属）を形成する領域を上、下から挟むように側壁部材１１の全周に渡って第１、第２のレール１３、１４を配置することができる。ここで、第１、第２のレール１３、１４の内側面の全周にはチェーン３２が取付けられている。
【００２０】
走行台車１５、１６は、それぞれ第１、第２のレール１３、１４の上下両端部を、それぞれ摺動機構の一例であるローラーベアリング３３を介して上下方向から挟持するフレーム部３４と、フレーム部３４内に設けられチェーン３２に噛合して回転駆動するスプロケット３５と、フレーム部３４に設けられた軸受３６により両側が回転可能に支持されスプロケット３５と連結してスプロケット３５に回転駆動力を伝達する回転軸３７と、回転軸３７に回転駆動力を与える減速機付き電動機３８とを有している。
このような構成とすることにより、減速機付き電動機３８を駆動させて回転軸３７を回転させるとスプロケット３５をチェーン３２に噛合させながら回転させることができる。これにより、第１、第２のレール１３、１４の上下両端部に対してフレーム部３４をローラーベアリング３３を介して摺動させることができる。その結果、第１、第２のレール１３、１４に沿って走行台車１５、１６をそれぞれ移動させることができる。なお、符号３９はローラーベアリング３３をフレーム部３４に取付ける固定用ノブである。
【００２１】
縦ガイド部材１７は、走行台車１５、１６にそれぞれ取付け部材４０、４１を介して両側が固定される連結部４２と、連結部４２に取付け台４３を介して両側がそれぞれ固定される縦レール４４を有している。ここで、縦レール４４の前側面にはラック歯４５が取付けられている。昇降台車１８は、縦レール４４の水平方向の両端部を、それぞれ摺動機構の一例であるローラーベアリング４６を介して左右方向から挟持するフレーム部４７と、フレーム部４７内に設けられラック歯４５に噛合して回転駆動するピニオン４８と、フレーム部４７に設けられた図示しない軸受により回転可能に支持されピニオン４８と連結してピニオン４８に回転駆動力を伝達する図示しない回転軸と、回転軸に回転駆動力を与える減速機付き電動機４９とを有している。なお、符号５０はローラーベアリング４６をフレーム部４７に取付ける固定用ノブである。
このような構成とすることにより、減速機付き電動機４９を駆動させて回転軸を回転させるとピニオン４８をラック歯４５に噛合させながら回転させることができる。これにより、縦レール４４の左右両端部に対してフレーム部４７をローラーベアリング４６を介して摺動させることができる。その結果、縦レール４４に沿って昇降台車１８を移動させることができる。
【００２２】
水平ロッド部材１９は、昇降台車１８のフレーム部４７に固定され水平方向の両側に開口を備えた筒体５１内を水平方向に貫通して設けられ、筒体５１の天井面及び底面にそれぞれ配置された摺動機構の一例であるローラーベアリング５２を介して上下両端部が摺動可能に支持された水平レール５３と、水平レール５３の裏面側に取付けられた水平フレーム５４と、水平レール５３の表面側に取付けられたラック歯５５とを有している。そして、筒体５１内にはラック歯５５に噛合して回転するピニオン５６が設けられ、ピニオン５６は図示しない回転軸を介して減速機付き電動機５７の回転軸と連結している。なお、符号５８はローラーベアリング５２を筒体５１に取付ける固定用ノブである。
このような構成とすることにより、減速機付き電動機５７を駆動させて回転軸を回転させるとピニオン５６をラック歯５５に噛合させながら回転させることができる。これにより、水平レール５３をその上下両端部をローラーベアリング５２で支えられながら水平方向に移動させることができ、水平レール５３と共に水平フレーム５４を移動させることができる。
【００２３】
図５〜図７に示すように、水平ロッド部材１９の水平フレーム５４の一端部には、溶接トーチ２４を取付ける取付け金具２０が設けられている。ここで、取付け金具２０は水平フレーム５４の一端部に取付けられた連結部５９と、連結部５９に対して水平フレーム５４の軸心に直交して取付けられた固定板６０と、固定板６０の一側に距離を開けて平行に立設され先側が平面視して円板状となった対となる取付け板６１、６２を有している。
【００２４】
また、傾動機構２２は、一側が円板状となって取付け板６１、６２に外側から当接し第１のピン６５を介して回動可能に取付けられるガイド板６３、６４を備えた第１の傾動部６６を有している。なお、ガイド板６３、６４の他端部は、それぞれ連結板６７の両側に連結しており、ガイド板６４には、第１のピン６５の中心位置を中心とする異なる２つの半径の円弧（中心角が９０〜１００度）で挟まれた弧状孔６８、６９が第１のピン６５の中心位置に対して対称に形成され、弧状孔６８、６９には取付け板６２に立設された第２のピン７０、７１がそれぞれ嵌入している。更に、傾動機構２２は、連結板６７の中央部に形成された図示しない挿通孔を挿通する第３のピン７２を中央部に備えて連結板６７の下面側に当接し回動可能なトーチ取付け板７３と、トーチ取付け板７３の第３のピン７２の先側に形成された雌ねじ部に螺合し連結板６７に対して任意の角度位置まで回動した状態のトーチ取付け板７３を固定する固定用ノブ７４とを備えた第２の傾動部７５を有している。
【００２５】
進退機構２１は、トーチ取付け板７３の下面側に取付けられ、平面視して矩形状のフレーム部７６と、フレーム部７６の長手方向に沿って電動機７７の回転駆動力により進退する図示しないスライド台と、スライド台の下面側に取付けられた架台部７８とを有している。更に、フレーム部７６には、架台部７８を突出させた状態でスライド台の進退範囲を覆ってフレーム部７６内に埃が進入するのを防止する伸縮性のカバー部材７９が設けられている。そして、架台部７８の上側にはオシレート機構２３が取付けられ、オシレート機構２３に取付け部材８０を介して溶接トーチ２４が取付けられている。更に、図６に示すように、架台部７８の下側には、センサー収納部８１が取付けられ、センサー収納部８１内には溶接トーチ２４と排ガス通路の側壁部材１１の表面との距離を測定する距離センサーの一例である超音波センサー８２が設けられている。ここで、超音波センサー８２では、非接触式で距離を測定することができるので、溶接トーチ２４を制約を比較的受けずに移動させることが可能になる。なお、溶接トーチ２４を比較的自由に移動させることができる場合は、例えば、検出部に差動トランスを用いた接触式の距離センサーを使用することができる。
【００２６】
以上の構成により、傾動機構２２の第１の傾動部６６を用いて連結板６７を水平ロッド部材１９の軸方向に対して傾斜させることができ、第２の傾動部７５を用いて連結板６７に対してトーチ取付け板７３を連結板６７面内で傾動させることができる。その結果、水平ロッド部材１９の一端部で、溶接トーチ２４を任意の方向に向けることができる。更に、進退機構２１により、溶接トーチ２４と排ガス通路の側壁部材１１との距離を任意に調整できる。これにより、排ガス通路の側壁部材１１の溶接部に対して、溶接トーチ２４の方向を所定の溶接方向になるように調整すると共に、溶接部と溶接トーチ２４との距離を、設定した溶接距離に調整できる。
なお、第１、第２のレール１３、１４、走行台車１５、１６、縦ガイド部材１７、昇降台車１８、水平ロッド部材１９、取付け金具２０、進退機構２１、傾動機構２２、オシレート機構２３、及び溶接トーチ２４は、いずれも、主要部材にアルミ材質を使用し、例えば重量が２０ｋｇ以下の構成部品に分解可能な構成となっている。これによって、現地において構造物の溶接装置１０を容易に組み立てることができ、作業終了後には素早く分解することが可能になる。
【００２７】
図１に示すように、制御装置２５には、第１、第２のレール１３、１４に沿って移動する対となる走行台車１５、１６の走行を制御する走行台車制御部、縦ガイド部材１７に沿って上下動する昇降台車１８の移動を制御する昇降台車制御部、昇降台車１８に対して水平方向に水平ロッド部材１９を進退させる水平ロッド制御部、超音波センサー８２からの信号に基づいて溶接トーチ２４を排ガス通路の側壁部材１１の溶接部に対して進退させる進退機構２１の動作を制御するトーチ進退制御部が設けられている。これによって、排ガス通路の側壁部材１１の溶接部及び溶接部に対する溶接距離を決めて、溶接部に対して溶接トーチ２４の方向を傾動機構２２により予め設定しておくと、溶接トーチ２４を自動で溶接部位に向けて移動させ、溶接部から設定された溶接距離を有して溶接トーチ２４を配置することができる。これによって、溶接部の凹凸に応じて溶接トーチ２４を進退させること（倣い制御）が可能になる。
【００２８】
更に、制御装置２５には、オシレート機構２３の動作を制御するオシレート制御手段が設けられている。一方、パルスＭＩＧ溶接機２７は、溶接トーチ２４と、溶接トーチ２４に不活性ガス（例えば、アルゴンガス）を供給しながらパルス電力を供給するガス電力供給部８６と、ガス電力供給部８６からのパルス電力供給に同期して溶接トーチ２４に溶接ワイヤ２６を供給するワイヤ供給部８７とを有している。このような構成とすることにより、排ガス通路の側壁部材１１の溶接部に対して溶接トーチ２４を向けて、オシレート制御手段により溶接トーチ２４を単位時間当たり設定した回数で一定の振幅となるように水平面内で振動させながらパルスＭＩＧ溶接機２７を駆動させると、溶接部に一定幅の溶接肉盛層を形成することができる。
【００２９】
続いて、本発明の一実施の形態に係る肉盛溶接方法について説明する。
先ず、転炉排ガス処理設備が設置されている現地で、垂直に設けられた断面が円形の排ガス通路の側壁部材１１で肉盛溶接部を形成する領域を上下から挟むように第１、第２のレール１３、１４をそれぞれ配置する。そして、第１、第２のレール１３、１４にそれぞれ走行台車１５、１６を取付け、走行台車１５、１６を縦ガイド部材１７で連結する。また、縦ガイド部材１７に昇降台車１８を取付け、昇降台車１８に水平ロッド部材１９を取付ける。更に、水平ロッド部材１９の一端部に取付け金具２０を取付け、取付け金具２０に進退機構２１及び傾動機構２２を介してオシレート機構２３付きの溶接トーチ２４を固定する。続いて、走行台車１５、１６、昇降台車１８、及び水平ロッド部材１９にそれぞれ設けられた減速機付き電動機３８、４９、５７、並びに進退機構２１に設けられた電動機７７を、制御装置２５に設けられた走行台車制御部、昇降台車制御部、水平ロッド制御部、トーチ進退制御部と接続し、オシレート機構２３はオシレート制御手段と接続する。そして、溶接トーチ２４をガス電力供給部８６と接続すると共に、溶接トーチ２４にワイヤ供給部８７からニッケル基合金又はステンレス合金の溶接ワイヤ２６を供給する。これによって、側壁部材１１への溶接装置１０の配置が完了する。
【００３０】
次いで、排ガス通路の側壁部材１１における肉盛溶接を開始する位置（側壁部材１１の任意の周方向角度位置で肉盛溶接領域の上端）を決め、制御装置２５の走行台車制御部により対となる走行台車１５、１６を第１、第２のレール１３、１４に沿って移動させ、次いで昇降台車制御部により昇降台車１８を縦ガイド部材１７に沿って上昇させる。そして、水平ロッド制御部により昇降台車１８に対して水平方向に水平ロッド部材１９を移動させ、更に、超音波センサー８２による溶接トーチ２４と側壁部材１１との距離を測定しながらトーチ進退制御部を介して進退機構２１を電動機７７を駆動させて操作し水平ロッド部材１９の一端部の取付け金具２０に取付けられた溶接トーチ２４と側壁部材１１の溶接部との距離を予め設定された溶接距離に調整すると共に、傾動機構２２を手動で操作して溶接部に対する溶接トーチ２４の方向を調整する。以上の操作により、肉盛溶接を開始する位置の溶接部に対して立て向き下進溶接を行なうための溶接トーチ２４の位置決め作業が終了する。
【００３１】
続いて、ウィービング振幅が７ｍｍ以上で２０ｍｍ以下（好ましくは、下限を８ｍｍ、上限を、１４ｍｍ、更には１３ｍｍ）、ウィービング振動数が７回／秒以下（好ましくは、５回／秒以下）となるようにオシレート機構２３を駆動させると共にパルスＭＩＧ溶接機２７を稼動させながら昇降台車制御部により昇降台車１８を縦ガイド部材１７に沿って２ｍｍ／秒以上で１７ｍｍ／秒以下（好ましくは、下限を３ｍｍ／秒）の下進溶接速度Ｓで下降させる。これにより、溶接トーチ２４に不活性ガスを供給しパルス電力供給に同期して溶接トーチ２４に溶接ワイヤ２６を供給すると共に、溶接トーチ２４を水平面内で振動させながら徐々に下降させることができ、パルスＭＩＧ溶接により肉盛溶接を開始する位置から下方に向けて、７〜２０ｍｍの一定幅の肉盛溶接部が徐々に形成されていく。
【００３２】
ここで、溶接トーチ２４を下方に移動させる、即ち下進溶接することにより、溶接ワイヤ２６の溶解により形成された肉盛溶接部の一部は溶接部から垂れて溶接部の下側の側壁部材１１上に溶着金属層を形成することになり、溶接ワイヤ２６とこの溶着金属層の間にアークが発生することになって、側壁部材１１の表層部がアークにより溶融する深さが浅くなる。更に、パルス電力供給では、溶接電流Ｉを１００〜３００アンペア、溶接電圧Ｖを１０〜３０ボルトの範囲でそれぞれ調整するので、下進溶接の溶接部への入熱量Ｑを４００Ｊｏｕｌｅ／ｍｍ以上で１１００Ｊｏｕｌｅ／ｍｍ以下（好ましくは、上限を７００Ｊｏｕｌｅ／ｍｍ）とすることができ、これによって、側壁部材１１を構成する基材の溶け込みによる希釈率が１０質量％以下となる肉盛溶接部を一筋形成することができる。ここで、入熱量Ｑは、ＩＶ／Ｓを用いて算定し、ウィービングは考慮していない。
【００３３】
なお、別の手法により、肉盛溶接部の重ね代を、以下検討する。
図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、肉盛溶接部は、間隔を有して配置された水管パネルの構造物に形成している。なお、図８（Ａ）、（Ｂ）において、符号１ａ〜７ａは肉盛溶接部の溶接ビードを示しており、その番号は溶接部に溶接ビードが形成される順番を示している。これにより肉盛溶接部を多層盛りとすることができる。即ち、水管パネルの各水管１５０を連接する各平板１５１の上に肉盛溶接して１番目の溶接ビードを形成し（図８（Ａ）、（Ｂ）に示す１ａ、２ａ）、この溶接ビードと水管１５０の上に被さるようにして２番目の溶接ビードを形成する（図８（Ａ）、（Ｂ）に示す３ａ、４ａ）。次に、２番目の溶接ビードと水管１５０の上に被さるように３番目の溶接ビードを形成し（図８（Ａ）、（Ｂ）に示す５ａ、６ａ）、最後に３番目の溶接ビードと水管１５０の上に被さるように４番目の溶接ビードを形成する（図８（Ａ）、（Ｂ）に示す７ａ）。このように、各水管１５０と各平板１５１の同じ領域を順次溶接することによって、熱ひずみを最小にできる。ここで、各溶接ビードに以下に説明する多層盛りを適用するのが好ましく、これによって表面がインコネルの肉盛溶接部が形成される。
ここで、水管パネルにインコネル６２５を、直流又は交流のパルス溶接のＭＩＧ溶接で下進溶接した場合、ウィービング幅とビード幅の関係について説明する。
ウィービング幅が５〜１５ｍｍの場合、ビード幅は８〜２０ｍｍになるため、溶接トーチの速度を適切に調整して形成した溶接ビードの重ね代の限定範囲の下限値は、（８ｍｍ−５ｍｍ）／８ｍｍ＝０．２４、又は（２０ｍｍ−１５ｍｍ）／２０ｍｍ＝０．２５にできる。
しかし、ウィービング幅とビード幅の関係は、肉盛溶接する水管内部の水冷状態により変化するため、水冷が十分行われている場合には、溶接部のウィービングなしの溶接トーチで溶接する場合の溶接ビードの幅が小さくなり、ウィービング幅とビード幅の差異が小さくなるので、この下限値をビード幅の０．１５倍とすることができる。
【００３４】
一方、上限値は、後述するように、ビードを肉盛溶接する位置によってビードの重なりが片方だけの場合と両側に生ずる場合があるので、溶接トーチの速度を適切に調整して形成した溶接ビードの重ね代の下限値の２倍以上となるため、０．２５×２＝０．５０となる。
通常、構造物の肉盛溶接を施工する場合、構造物の溶接熱ひずみによる曲り等の変形を防止するため、先に溶接したビードとは対称となる反対側の位置に肉盛溶接の施工をする。
これらを交互に繰返し、最後に構造物の中央部の位置における位置の肉盛溶接を施工して、肉盛溶接施工は完成し、最終の溶接ビードには、前述したように重なりが両側に発生する。従って、上限値は、ビード幅の０．５５倍とすることができる。
【００３５】
また、図９（Ａ）に示すように、肉盛溶接部１００は、予め形成された溶接ビード１０１の上に他の溶接ビード１０２の一部、この溶接ビード１０２の上に他の溶接ビード１０３の一部を重ねる溶接作業を複数回行って形成することが好ましい。また、図９（Ｂ）に示すように、肉盛溶接部１１０は、予め形成された溶接ビード１１１の上に他の溶接ビード１１２の一部、この溶接ビード１１２の上に他の溶接ビード１１３の一部を重ねる溶接作業を複数回行って形成することが好ましい。なお、図９（Ａ）、（Ｂ）においては、ウィービングを図示していない。
このとき、図９（Ａ）に示すように、溶接ビード１０１に対する他の溶接ビード１０２、及び溶接ビード１０２に対する溶接ビード１０３の溶接狙い位置、即ち、溶接トーチの位置決め位置Ｐ１を、単一ビードの端からこの単一ビードの幅ｄの０．１５倍以上とする。また、溶接ビード１１１に対する他の溶接ビード１１２、及び溶接ビード１１２に対する溶接ビード１１３の溶接狙い位置、即ち、溶接トーチの位置決め位置を、単一ビードの端からこの単一ビードの幅の０．４５倍以下、好ましくは０．３３倍以下、更に好ましくは、図９（Ｂ）に示すように、溶接トーチの位置決め位置Ｐ２を、単一ビードの端からこの単一ビードの幅ｄの０．２５倍以下とする。
これにより、溶接ビードを３層以上積層する。なお、単一ビード幅とは、前記した溶接条件と同一条件で、ウィービングを行うことなく直線的に溶接を行った場合に形成される溶接ビードの幅ｄを意味する。
【００３６】
ここで、他の溶接トーチの位置決めした位置が、単一ビード幅の０．１５倍未満の場合、形成される溶接ビードの重なる領域が少なくなり、下層に形成された溶接ビードが表面に露出し、希釈された部分が表面に現れ易くなる。なお、溶接トーチの位置決め位置を、単一ビード幅の０．１５倍とした場合、図９（Ａ）に示すように、溶接ビードを３層以上積層できない領域が発生するように思われる。しかし、前記したように、本実施の形態では下進溶接を行っているので、溶接ワイヤの溶解により形成された肉盛溶接部の一部が溶接部から垂れ、溶接部の下側の側壁部材上に溶着金属層を形成するため問題ない。
一方、単一ビード幅の０．４５倍を超える場合、溶接ビードが過剰に積層されることになり、下進速度が遅くなり過ぎて作業効率の低下を招く。
【００３７】
以上のことから、上から重ねられる他の溶接ビードの溶接狙い位置を、単一ビードの端から単一ビードの幅の０．１５倍以上０．４５倍以下の範囲内としたが、下限を０．１７倍、上限を０．３３倍、更には０．２５倍とすることが好ましい。
このように、肉盛溶接部を形成するに際しては、溶接ビードを積層するごとに、基材の溶け込みによる希釈率が低減され、特に肉盛溶接部の最表層部となる溶接ビードの希釈率を１０質量％以下、更には５質量％以下まで低減できる。
なお、複数の溶接ビードを積層するに際しては、下層となる溶接ビードが凝固した後に、その上から溶接ビードを形成することが好ましい。これにより、下層となる溶接ビードの希釈率が高くなったとしても、その上から積層される溶接ビードへの溶け込みが少なく、希釈率の低減が図れる。この方法としては、例えば、ウィービングの振動数を遅くする方法がある。
【００３８】
以上に示した方法を適用し、溶接トーチ２４を下降させて、排ガス通路の側壁部材１１における肉盛溶接の終了の位置（内肉盛溶接を開始した位置と同一の周方向角度位置で肉盛溶接領域の下端）まで肉盛溶接部が形成されると、昇降台車１８を停止させると共に、オシレート機構２３及びパルスＭＩＧ溶接機２７を停止させる。次いで、排ガス通路の側壁部材１１における肉盛溶接部を形成した周方向角度位置から離れた周方向角度位置（例えば、周方向角度差が９０〜１８０度となる位置）で肉盛溶接領域の上端となる位置に向けて、走行台車１５、１６、昇降台車１８、及び水平ロッド部材１９を操作することで溶接トーチ２４を移動させ、更に、進退機構２１及び傾動機構２２を操作して、溶接トーチ２４と側壁部材１１の溶接部との溶接距離及び溶接部に対する溶接トーチ２４の方向を調整する。そして、オシレート機構２３を駆動させると共にパルスＭＩＧ溶接機２７を稼動させながら昇降台車制御部により昇降台車１８を縦ガイド部材１７に沿って下降させ、肉盛溶接領域の下端となる位置まで肉盛溶接部を形成すると、昇降台車１８を停止させると共に、オシレート機構２３及びパルスＭＩＧ溶接機２７を停止させる。これにより、側壁部材１１に二筋目の肉盛溶接部が形成される。二筋目の肉盛溶接部を一筋目の肉盛溶接部を形成した場所から離れた位置に形成することにより、排ガス通路の側壁部材１１に対する肉盛溶接に伴う入熱を分散させることができ、排ガス通路の熱変形を防止することができる。
【００３９】
側壁部材１１への二筋目の肉盛溶接部の形成が終了すると、溶接トーチ２４を三筋目の肉盛溶接部を開始する位置まで移動させ、溶接トーチ２４と側壁部材１１の溶接部との溶接距離及び溶接部に対する溶接トーチ２４の方向を調整して、肉盛溶接を開始する。以上の肉盛溶接作業を繰り返すことにより、排ガス通路の側壁部材１１全周に肉盛溶接部を形成することができる。
ここで、走行台車１５、１６にそれぞれ距離計を設けると共に、走行台車制御部に、走行台車１５、１６の移動機能、走行台車１５、１６の停止機能、走行台車１５、１６の移動速度調整機能、走行台車１５、１６の移動距離計測機能、走行台車１５、１６の移動（停止）回数の計数機能、及び各機能を組み合わせて走行台車１５、１６に複合動作を行なわせるプログラム機能を設けることにより、予め、溶接開始位置、即ち走行台車１５、１６の初期位置、走行台車１５、１６の移動速度、走行台車１５、１６の移動距離、走行台車１５、１６の移動（停止）回数のデータを走行台車制御部に入力することで、一つの肉盛溶接作業が終了すると、自動で次の肉盛溶接位置に向けて溶接トーチ２４を移動させることができる。
【００４０】
また、昇降台車１８に距離計を設けると共に、昇降台車制御部に、昇降台車１８の移動機能、停止機能、移動速度調整機能、移動距離計測機能、及び各機能を組み合わせて昇降台車１８に複合動作を行なわせるプログラム機能を設けることにより、予め、溶接開始位置、即ち昇降台車１８の初期位置、昇降台車１８の移動速度、移動距離のデータを昇降台車制御部に入力することで、一つの肉盛溶接作業を自動で行なうことができる。
更に、制御装置２５に、走行台車１５、１６及び昇降台車１８を連携させて移動させた際に走行台車１５、１６及び昇降台車１８の位置をそれぞれ記憶する位置記憶機能、位置記憶機能に記憶された走行台車１５、１６及び昇降台車１８の各位置データに基づいて走行台車制御部及び昇降台車制御部を介して走行台車１５、１６及び昇降台車１８を連携動作させる連携動作機能を備えた連携動作制御部を設けることにより、予め、肉盛溶接を行なう経路に沿って溶接トーチ２４を移動させて溶接経路を教えておくと、教えた溶接経路に沿って自動で溶接トーチ２４を移動させることができる。これによって、曲線状の肉盛溶接が可能になる。
以上の実際の形態においては、肉盛溶接を開始する位置の溶接部に対して立て向き下進溶接を行なう場合について説明したが、水平溶接を行うこともできる。この場合、下進溶接速度は、水平溶接速度となる。
【００４１】
続いて、本発明の一実施の形態に係る肉盛溶接方法で形成した肉盛溶接部について説明する。
ここで、ニッケル基合金の溶接ワイヤ２６は、（１）ニッケルを３６．５質量％以上、クロムを１４．０〜２３．５質量％含有する合金のソリッドワイヤ、（２）ニッケルを３６．５質量％以上、モリブデンを５．５〜３０．０質量％含有する合金のソリッドワイヤ、（３）ニッケルを３６．５質量％以上、クロムを１４．０〜２３．５質量％、及びモリブデンを５．５〜３０．０質量％含有する合金のソリッドワイヤをいい、具体的には表１に示すソリッドワイヤがある。
また、ステンレス合金の溶接ワイヤ２６は、（１）ニッケルを９．０〜２２．５質量％、クロムを１１．５〜２８．０質量％含有する合金のソリッドワイヤ、（２）ニッケルを９．０〜２２．５質量％、モリブデンを２．０〜３．０質量％含有する合金のソリッドワイヤ、（３）ニッケルを９．０〜２２．５質量％、クロムを１１．５〜２８．０質量％、及びモリブデンを２．０〜３．０質量％含有する合金のソリッドワイヤ、（４）ニッケルを１６．０質量％以下、クロムを１１．０質量％以上含有する合金のフラックス入りワイヤをいい、具体的には表２に示すものがある。
【００４２】
【表１】
2008093732.tif 000003
【００４３】
【表２】
2008093732.tif 000004
【００４４】
そして、下進溶接の入熱量を４００Ｊｏｕｌｅ／ｍｍ以上で１１００Ｊｏｕｌｅ／ｍｍ以下に制限するので、排ガス通路の側壁部材１１に形成した肉盛溶接部では、側壁部材１１からの溶け込み量が少なくなって希釈率が１０質量％以下になっている。このため、肉盛溶接部ではニッケル基合金又はステンレス合金が本来備えている特性が維持され、肉盛溶接部の耐摩耗性、耐腐食性、及び耐熱衝撃性を図ることが可能になる。その結果、肉盛溶接部の厚さを１．５ｍｍ以上にすることで、長期間に渡り側壁部材１１の保護を行なうことができる
【実施例】
【００４５】
（実施例１）
垂直に保持した厚さ５ｍｍのＳＳ４００を基材に使用し、パルスＭＩＧ溶接機を用いて、表３に示すＡ〜Ｆと表４に示すＫ〜Ｖの溶接条件でインコネル６２５（ＹＮｉＣｒＭｏ−３）のソリッドワイヤを溶接ワイヤとして肉盛溶接部を形成した。また、比較例として、垂直に保持した厚さ５ｍｍのＳＳ４００を基材に使用し、パルスＭＩＧ溶接機を用いて表３に示すＧ〜Ｊの溶接条件でインコネル６２５のソリッドワイヤを溶接ワイヤとして肉盛溶接部を形成した。なお、表３は立て向き下進溶接での溶接条件であり、表４は水平溶接での溶接条件である。
【００４６】
【表３】
2008093732.tif 000005
【００４７】
【表４】
2008093732.tif 000006
【００４８】
表４から明らかなように、実施例では、溶け込み深さの平均が、最大でも０．５ｍｍ程度であり、希釈率の低減が図れることを確認できた。
また、表３の溶接条件については、得られた肉盛溶接部のニッケル、クロム、及びモリブデンの各成分の基材からの希釈率を求めると共に、鉄の濃化率を求めた。また、形成した肉盛溶接部の一部については、濃度３２％の塩酸と濃度６５％の硝酸を３：１の割合で混合した腐食液に１２０分間浸漬した際の腐食減量の測定を行なった。その結果を表５に示す。なお、成分Ｘの希釈率は、溶接ワイヤ中のＸの分析値をＸＷ、肉盛溶接部中のＸの分析値をＸＢとした場合、１００（ＸＷ−ＸＢ）／ＸＷから求めた。また、鉄の濃化率は、溶接ワイヤ中の鉄の分析値をＦＷ、肉盛溶接部中の鉄の分析値をＦＢとした場合、１００（ＦＢ−ＦＷ）／（１００−ＦＷ）から求めた。なお、表５には、使用したインコネル６２５のソリッドワイヤ中のニッケル、クロム、モリブデン、鉄、及びその他成分の含有率も合わせて示している。また、希釈率の平均欄は、ニッケル、クロム、及びモリブデンの各希釈率の平均希釈率を示し、−符号は濃化を示す。
【００４９】
【表５】
2008093732.tif 000007
【００５０】
表５から、本実施例では、肉盛溶接部のニッケル、クロム、及びモリブデンの各成分の基材からの希釈率を１０質量％以下にできることが確認された。そして、希釈率を１０質量％以下にできることから、肉盛溶接部にニッケル基合金が本来備えている耐腐食性を付与できることが確認できた。
【００５１】
（実施例２）
垂直に保持した厚さ５ｍｍのＳＳ４００を基材に、パルスＭＩＧ溶接機を用いて表３に示すＡ〜Ｆの溶接条件でハステロイＸ（ＹＮｉＣｒＭｏ−２）のソリッドワイヤを溶接ワイヤとして肉盛溶接部を形成した。また、比較例として、垂直に保持した厚さ５ｍｍのＳＳ４００を基材に使用し、パルスＭＩＧ溶接機を用いて表３に示すＧ〜Ｊの溶接条件でハステロイＸのソリッドワイヤを溶接ワイヤとして肉盛溶接部を形成した．そして、得られた肉盛溶接部のニッケル、クロム、及びモリブデンの各成分の基材からの希釈率を求めると共に、鉄の濃化率を求めた。その結果を表６に示す。なお、表６には、使用したハステロイＸのソリッドワイヤ中のニッケル、クロム、モリブデン、鉄、及びその他成分の含有率も合わせて示している。また、希釈率の平均欄は、ニッケル、クロム、及びモリブデンの各希釈率の平均希釈率を示し、−符号は濃化を示す。
表６から、本実施例では、肉盛溶接部のニッケル、クロム、及びモリブデンの各成分の基材からの希釈率を１０質量％以下にできることが確認された。
【００５２】
【表６】
2008093732.tif 000008
【００５３】
（実施例３）
垂直に保持した厚さ５ｍｍのＳＳ４００を基材に、パルスＭＩＧ溶接機を用いて表３に示すＡ〜Ｆの溶接条件で２５Ｃｒ−２０Ｎｉステンレス合金（Ｙ３１０）のソリッドワイヤを溶接ワイヤとして肉盛溶接部を形成した。また、比較例として、垂直に保持した厚さ５ｍｍのＳＳ４００を基材に使用し、パルスＭＩＧ溶接機を用いて表３に示すＧ〜Ｊの溶接条件で２５Ｃｒ−２０Ｎｉステンレス合金のソリッドワイヤを溶接ワイヤとして肉盛溶接部を形成した。そして、得られた肉盛溶接部のニッケル及びクロムの各成分の基材からの希釈率を求めると共に、鉄の濃化率を求めた。その結果を表７に示す。なお、表７には、使用した２５Ｃｒ−２０Ｎｉステンレス合金のソリッドワイヤ中のニッケル、クロム、鉄、及びその他成分の含有率も合わせて示している。また、希釈率の平均欄は、ニッケル及びクロムの各希釈率の平均希釈率を示し、−符号は濃化を示す。
表７から、本実施例では、肉盛溶接部のニッケル及びクロムの各成分の基材からの希釈率を１０質量％以下にできることが確認された。
【００５４】
【表７】
2008093732.tif 000009
【００５５】
（実施例４）
垂直に保持した厚さ５ｍｍのＳＳ４００を基材に、パルスＭＩＧ溶接機を用いて表３に示すＡ〜Ｆの溶接条件で１３Ｃｒステンレス合金（４２０Ｊ２）のソリッドワイヤを溶接ワイヤとして肉盛溶接部を形成した。また、比較例として、垂直に保持した厚さ５ｍｍのＳＳ４００を基材に使用し、パルスＭＩＧ溶接機を用いて表３に示すＧ〜Ｊの溶接条件で１３Ｃｒステンレス合金のソリッドワイヤを溶接ワイヤとして肉盛溶接部を形成した。そして、得られた肉盛溶接部のクロム成分の基材からの希釈率を求めると共に、鉄の濃化率を求めた。その結果を表８に示す。なお、表８には、使用した１３Ｃｒステンレス合金のソリッドワイヤ中のクロム、鉄、及びその他成分の含有率も合わせて示している。また、表中の−符号は濃化を示す。
表８から、本実施例では、肉盛溶接部のクロム成分の基材からの希釈率を１０質量％以下にできることが確認された。
【００５６】
【表８】
2008093732.tif 000010
【００５７】
（実施例５）
垂直に保持した厚さ５ｍｍのＳＳ４００を基材に、ＭＡＧ溶接機を用いて表３に示すＡ〜Ｆの溶接条件で２３Ｃｒ−１３Ｎｉ−２．５Ｍｏステンレス合金（ＹＦ３０９Ｍｏ）のフラックス入りワイヤを溶接ワイヤとして肉盛溶接部を形成した。また、比較例として、垂直に保持した厚さ５ｍｍのＳＳ４００を基材に使用し、ＭＡＧ溶接機を用いて表３に示すＧ〜Ｊの溶接条件で２３Ｃｒ−１３Ｎｉ−２．５Ｍｏステンレス合金（ＹＦ３０９Ｍｏ）のフラックス入りワイヤを溶接ワイヤとして肉盛溶接部を形成した．そして、得られた肉盛溶接部のニッケル、クロム、及びモリブデンの各成分の基材からの希釈率を求めると共に、鉄の濃化率を求めた。その結果を表９に示す。なお、表９には、使用した２３Ｃｒ−１３Ｎｉ−２．５Ｍｏステンレス合金（ＹＦ３０９Ｍｏ）のフラックス入りワイヤ中のニッケル、クロム、モリブデン、鉄、及びその他成分の含有率も合わせて示している。また、希釈率の平均欄は、ニッケル、クロム、及びモリブデンの各希釈率の平均希釈率を示し、−符号は濃化を示す。
表９から、本実施例では、肉盛溶接部のニッケル、クロム、及びモリブデンの各成分の基材からの希釈率を１０質量％以下にできることが確認された。
【００５８】
【表９】
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【００５９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の肉盛溶接方法及びそれを用いて形成した肉盛溶接部を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、第１、第２のレール上に、縦ガイド部材、昇降台車、水平ロッド部材、溶接トーチをそれぞれ複数任意位置、好ましくは複数均等位置に配置してもよい。これによって、同時に複数筋の肉盛溶接部を排ガス通路の内面に形成することができ、排ガス通路の内面全周に肉盛溶接部を短時間で形成することができる。
本実施の形態では、垂直に設けられた中空長尺の構造物の一部又は全部である基材の一例として、転炉排ガス処理設備の排ガス通路の側壁部材表面に肉盛溶接部を形成したが、転炉排ガス処理設備の転炉フードの内面、ごみ焼却炉の煙道の側壁部材、排ガス通路内の熱交換チューブの外面等のように、第１、第２のレールが取付け可能であれば断面が任意形状の構造体の内面又は外面に対しても、更に、熱交換器の熱交換チューブパネルの内面のように平面状の構造体に対しても本発明を適用して肉盛溶接部を形成することができる。なお、基材の厚みは１．５ｍｍ以上とする。また、斜めに設けられた構造物に対して適用することもできる。基材が複数の管を長尺板材で連結した伝熱部材であってもよい。
そして、本実施の形態では、パルスＭＩＧ溶接機を用いて溶接を行ったが、その他のＭＩＧ溶接機又はＭＡＧ溶接を使用して溶接を行ってもよい。更に、本実施の形態では、同一溶接部に１回の肉盛溶接を行ったが、２回以上の肉盛溶接を行うこともできる。
【００６０】
本実施の形態では、図２に示すように、縦ガイド部材１７の縦レール４４が第１、第２のレール１３、１４の間に配置されるようにしたが、図１０に示す縦ガイド部材１７ａのように、連結部８３を長くして、縦レール８４の両側が第１、第２のレール１３、１４の外側にそれぞれ突出するようにしてもよい。これによって、ラック歯８５の長さを長くでき、昇降台車１８を第１、第２のレール１３、１４の外側領域まで移動させて、第１、第２のレール１３、１４の外側領域に肉盛溶接部を形成することができる。
また、各走行台車１５、１６に設けた取付け部材４０、４１に連結部の両側をそれぞれ固定したが、図１１に示す縦ガイド部材１７ｂのように、連結部８８に伸縮機構８９を設けて連結部８８の長さを可変にすると共に、連結部８８の両側を取付け部材４０、４１にそれぞれピン部材９０を用いてピン結合することもできる。これによって、各走行台車１５、１６を第１、第２のレール１３、１４上で単独動作させることで、連結部８８を手動操作により傾斜させることができる。その結果、肉盛ビード芯が傾斜している場合、縦レール４４の軸方向を肉盛ビード芯の軸方向に実質的に一致させて昇降台車１８を肉盛ビード芯の軸方向に沿って斜行させることができ、スカート等の末広がり構造の構造物の内面又は外面に肉盛溶接部を形成することができる。
更に、図１２に示すように、排ガス通路が斜めに設けられている場合は、排ガス通路の側壁部材９１の肉盛溶接部を形成する領域を斜め上と斜め下から挟むように排ガス通路の側壁部材９１の全周に渡って第１、第２のレール９２、９３を配置する。そして、第１、第２のレール９２、９３にそれぞれ走行台車１５、１６を設け、走行台車１５、１６を縦ガイド部材１７で連結し、縦ガイド部材１７には縦ガイド部材１７の軸方向に移動する昇降台車１８を設け、昇降台車１８には昇降台車１８に対して水平方向、即ち、縦位ガイド部材１７と直交する方向に進退する水平ロッド部材１９を取付け、水平ロッド部材１９の一端部に設けられた取付け金具２０に進退機構２１及び傾動機構２２を介して進退及び傾動可能にオシレート機構２３付きの溶接トーチ２４を設けるようにすればよい。なお、走行台車１５、１６には、それぞれ駆動源として減速機付きの電動機（図示せず）を搭載させ、各減速機付きの電動機は同調運転させる。これにより、第１、第２のレール９２、９３上を、走行台車１５、１６は安定して走行することができ、斜めに設けられた排ガス通路の側壁部材９１の任意の部位に肉盛溶接部を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る肉盛溶接方法で使用する溶接装置のブロック図である。
【図２】同溶接装置の部分正断面図である。
【図３】同溶接装置の部分側断面図である。
【図４】同溶接装置の部分平断面図である。
【図５】同溶接装置の溶接トーチの取付け状態を示す平面図である。
【図６】同溶接トーチの取付け状態を示す正面図である。
【図７】同溶接トーチの取付け状態を示す側面図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る肉盛溶接方法を使用して形成した肉盛溶接部の正断面図、平面図である。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る肉盛溶接方法の説明図である。
【図１０】第１の変形例に係る縦ガイド部材の説明図である。
【図１１】第２の変形例に係る縦ガイド部材の説明図である。
【図１２】変形例に係る溶接装置の説明図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０：溶接装置、１１：側壁部材、１２：支持金具、１３：第１のレール、１４：第２のレール、１５、１６：走行台車、１７、１７ａ、１７ｂ：縦ガイド部材、１８：昇降台車、１９：水平ロッド部材、２０：取付け金具、２１：進退機構、２２：傾動機構、２３：オシレート機構、２４：溶接トーチ、２５：制御装置、２６：溶接ワイヤ、２７：パルスＭＩＧ溶接機、２８：固定部、２９：レール部材、３０：座板部材、３１：レール受け部、３２：チェーン、３３：ローラーベアリング、３４：フレーム部、３５：スプロケット、３６：軸受、３７：回転軸、３８：減速機付き電動機、３９：固定用ノブ、４０、４１：取付け部材、４２：連結部、４３：取付け台、４４：縦レール、４５：ラック歯、４６：ローラーベアリング、４７：フレーム部、４８：ピニオン、４９：減速機付き電動機、５０：固定用ノブ、５１：筒体、５２：ローラーベアリング、５３：水平レール、５４：水平フレーム、５５：ラック歯、５６：ピニオン、５７：減速機付き電動機、５８：固定用ノブ、５９：連結部、６０：固定板、６１、６２：取付け板、６３、６４：ガイド板、６５：第１のピン、６６：第１の傾動部、６７：連結板、６８、６９：弧状孔、７０、７１：第２のピン、７２：第３のピン、７３：トーチ取付け板、７４：固定用ノブ、７５：第２の傾動部、７６：フレーム部、７７：電動機、７８：架台部、７９：カバー部材、８０：取付け部材、８１：センサー収納部、８２：超音波センサー、８３：連結部、８４：縦レール、８５：ラック歯、８６：ガス電力供給部、８７：ワイヤ供給部、８８：連結部、８９：伸縮機構、９０：ピン部材、９１：側壁部材、９２：第１のレール、９３：第２のレール、１００：肉盛溶接部、１０１〜１０３：溶接ビード、１１０：肉盛溶接部、１１１〜１１３：溶接ビード、１５０：水管、１５１：平板
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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