(57)【要約】【課題】塔槽体の下方へ膨出する形状をもつ底部の内面に肉盛溶接を施工するに際して好適な作業装置及び作業方法を提案する。【解決手段】塔槽体１の底部３の内面に肉盛溶接を施工する肉盛溶接作業装置において、底部３の内面に沿ってその周方向に延出する如く架設された基準レール２１と、基準レール２１に沿って走行する走行台車１９と、走行台車１９に取り付けられた溶接機３１とを備え、走行台車１９を走行させながら溶接機３１によって底部３の内面に対してその周方向に向けて順次肉盛溶接を施工する。かかる構成とすることで、底部３の内面が凹面形状であるにも拘わらず、上記溶接機３１によって上記内面に対して周方向に正確に肉盛溶接を施工することができ、高品質の肉盛溶接の実現によって、上記底部３の内面の減肉部分に対する肉盛溶接による肉厚回復を高次元で達成することができる。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塔槽体（１）の下方へ膨出する形状をもつ底部（３）の内面に肉盛溶接を施工するに供せられる肉盛溶接作業装置であって、
上記底部（３）の内面に沿ってその周方向に延出する如く架設された基準レール（２１）と、上記基準レール（２１）に沿って走行する走行台車（１９）と、上記走行台車（１９）に取り付けられた溶接機（３１）とを備え、
上記走行台車（１９）を走行させながら上記溶接機（３１）によって上記底部（３）の内面に対してその周方向に向けて順次肉盛溶接を施工するように構成されていることを特徴とする塔槽体の底部内面の肉盛溶接作業装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記溶接機（３１）がＭＡＧ溶接方式であって、且つ溶接ヘッド（３５）が下向きの溶接姿勢に設定されていることを特徴とする塔槽体の底部内面の肉盛溶接作業装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
上記溶接機（３１）が、上記溶接ヘッド（３５）の前後方向における位置調整機構（３２）と上下方向における位置調整機構（３３）と略鉛直面上における角度調整機構（３４）とを備えていることを特徴とする塔槽体の底部内面の肉盛溶接作業装置。
【請求項４】
塔槽体（１）の下方へ膨出する形状をもつ底部（３）の内面に肉盛溶接を施工する肉盛溶接作業方法であって、
溶接機（３１）を上記底部（３）の内面に沿ってその周方向に移動させながら該内面に対して周回状に肉盛溶接を施工するとともに、周回状の肉盛溶接の完了毎に溶接位置を順次段階的に下方へ移動させて下段側の肉盛溶接の施工に移行することを特徴とする塔槽体の底部内面の肉盛溶接作業方法。
【請求項５】
請求項４において、
上記溶接機（３１）をＭＡＧ溶接方式とし且つ溶接ヘッド（３５）を下向きの溶接姿勢に設定するとともに、下段側の肉盛溶接による溶接ビード（Ｂｅ２）が上段側の肉盛溶接による溶接ビード（Ｂｅ１）の一部と重なり合うように上記溶接ヘッド（３５）の下方への移動量を設定することを特徴とする塔槽体の底部内面の肉盛溶接作業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、塔槽体の底部内面の肉盛溶接作業装置及び該装置を用いた肉盛溶接作業方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
塔槽体、例えば、図９に示すようなパルプ溶解に用いられる高炉状形態をもつ圧力容器体である蒸解釜１は、大径直筒状の本体２と、下方へ膨出する形状をもち且つ上記本体２の下端に連続する底体３（特許請求の範囲中における「塔槽体の底部」に相当する）とを備えて構成され、該底体３を下側にした状態で基台４上に立設される。そして、この蒸解釜１は、高温高圧下でしかも内容物（パルプ素材）と薬品との化学反応を伴うような環境条件下で使用されるものであることから、安全基準上、第一種圧力容器として規定されている。
【０００３】
ところで、蒸解釜１においては、図９及び図１０に示すように、その内部で蒸解処理されるパルプ素材を撹拌するために、上記底体３の底部付近にスクレパー装置７を備えている。即ち、上記底体３は、上記本体２の下端に連続する直胴部３Ａと該直胴部３Ａの下端に連続して縮径方向に弧状に湾曲する鏡板部３Ｂと、該鏡板部３Ｂの下端に連続して略漏斗状に縮径変化する円錐胴部３Ｃとを備えて構成されるとともに該円錐胴部３Ｃの中心部にはマンホール状の底部開口５が設けられ、さらにこの底部開口５には排出スクロール６が接続されている。そして、この底部開口５に臨んで上記スクレパー装置７が配置されている。
【０００４】
上記スクレパー装置７は、上記排出スクロール６の軸心部を貫通して上記底体３の内部側へ突出配置された駆動軸１０に、掻寄羽根９Ａ，９Ｂを備えた第１のアーム８Ａと掻寄羽根９Ｃ，９Ｄを備えた第２のアーム８Ｂとを取付け、上記駆動軸１０によって上記各アーム８Ａ，８Ｂを所定速度で回転させることで上記蒸解釜１内のパルプ素材等の内容物を撹拌しその流動性を高めて該蒸解釜１内における内容物の滞留性を調整するとともに、上記排出スクロール６側に指向するように傾斜配置された送出羽根９Ｅ，９Ｆによって内容物を上記排出スクロール６側に排出させるようになっている。
【０００５】
ところで、このような蒸解釜１は圧力容器であり且つ特にその底体３部分は内容物の自重を受けて最も高圧となる部分であること、及び鏡板部３Ｂ部分は製作時の曲げ加工に伴う残留応力が大きい、等のことから、長期の使用中に応力腐食割れ等の経年的な亀裂状欠陥の発生が懸念される。さらに、上記底体３の内面は、内容物が、高温高圧環境下において上記スクレパー装置７の各掻寄羽根９Ａ〜９Ｄによる撹拌作用を受けて連続的に摺接することから、その摩滅の進行が助長され、肉厚の減少を生じることは周知の事実である。
【０００６】
このような事情から、図１１に示すように、蒸解釜１の底体３においては、通常、軟鋼で構成される母材１１の内面に、さらに耐食性・耐摩耗性に優れた素材、例えばＳＵＳ３０４等の板材をライニング材１２として溶接により取り付けている。この場合、上記母材１１は、強度設計上から必要とされる板厚に、さらに所定の余肉をもたせた板厚に設定されているので、例え上記ライニング材１２が摩滅したとしても、直ちに上記底体３の強度が損なわれるというものではない。とは言っても、上記ライニング材１２の摩滅等をそのまま放置すれば、何れ上記母材１１そのものの減肉に至り、場合によっては圧力容器としての所要の強度性能を維持することが困難となる。
【０００７】
このため、蒸解釜１においては、定期的に点検作業を行って壁部の摩滅状態等を検査し、その補修作業の必要性の有無を判断するようにしている。そして、例えば、摩滅による減肉が大きく、これを補修して肉厚の回復を図ることが必要と判断された場合には、摩滅の進行した既設のライニング材１２を取り外し、これを新しいライニング材１２に張り替えるようにしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、圧力容器においては、製作時の残留応力の大きい部位、例えば、曲面形状をもつ底体３の壁面に対しては、その強度上の信頼性を確保する観点から、製作後の補修時等における入熱量を低く抑えることが要求される。
【０００９】
ところが、上述の如きライニング材１２の張り替えによる減肉対策では、既設のライニング材１２をガウジングにより取り除き、これに代えて新しいライニング材１２を溶接により取り付けるものであることから、底体３の母材１１に対してガウジング施工と溶接施工の双方において入熱され、しかも溶接施工はライニング材１２を母材１１側に強固に取り付ける必要上、比較的その溶け込みを大きくする必要がありそれだけ入熱量が大きい。さらに、ライニング材１２の張り替えは、一度行えば半永久的に使用できるというものではなく、長期の使用中、これを繰り返して施工する必要があり、その施工の度に底体３の母材１１側への入熱がくりかえされる。これらの相乗作用として、ライニング材１２の張り替えによる減肉対策では、母材１１側への入熱量が大きくなり、補修時の入熱抑制という観点からして、必ずしも好適なものとは言えない。
【００１０】
このような事情から、蒸解釜１の底体３の壁面の減肉対策の他の手法として、肉盛溶接による「オーバレイ法」が注目されている。しかし、この「オーバレイ法」は、底体３の内面の減肉部分に肉盛溶接を施工して肉厚回復を図る工法であって、これが無条件で蒸解釜１の底体３の減肉対策として適用できるものではなく、「肉盛溶接の施工性」と「肉盛溶接に伴う入熱の抑制」という点を考慮することが必要である。即ち、底体３の内面に肉盛溶接を施工する場合、この底体３が下方へ膨出する形状をもち、従ってその内面は凹面形状をもつことから、かかる凹面形状の内面に対しても作業性良く施工できるような肉盛溶接作業装置が必要となる。また、肉盛溶接に伴う母材１１への入熱抑制という観点からは、母材１１への溶込み量を小さく抑える必要があり、このような溶込み量の低減を可能とする作業装置及び作業方法の開発も必要となる。
【００１１】
そこで本願発明は、蒸解釜等の塔槽体の下方へ膨出する形状をもつ底部の内面に肉盛溶接を施工するに際して好適な作業装置及び作業方法を提案することを目的としてなされたものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。
【００１３】
本願の第１の発明では、塔槽体１の下方へ膨出する形状をもつ底部３の内面に肉盛溶接を施工するに供せられる肉盛溶接作業装置において、上記底部３の内面に沿ってその周方向に延出する如く架設された基準レール２１と、上記基準レール２１に沿って走行する走行台車１９と、上記走行台車１９に取り付けられた溶接機３１とを備え、上記走行台車１９を走行させながら上記溶接機３１によって上記底部３の内面に対してその周方向に向けて順次肉盛溶接を施工するように構成したことを特徴としている。
【００１４】
従って、上記基準レール２１に沿って上記走行台車１９を走行させることで、上記底部３の内面が凹面形状であるにも拘わらず、上記走行台車１９に取り付けられた上記溶接機３１によって上記内面に対して周方向に正確に肉盛溶接を施工することができ、高品質の肉盛溶接の実現によって、上記底部３の内面の減肉部分に対する肉盛溶接による肉厚回復を高次元で達成することができる。
【００１５】
本願の第２の発明では、上記第１の発明に係る塔槽体の底部内面の肉盛溶接作業装置において、上記溶接機３１をＭＡＧ溶接方式とし、且つ溶接ヘッド３５を下向きの溶接姿勢に設定したことを特徴としている。
【００１６】
従って、ＭＡＧ溶接方式を採用することで、例えばＭＩＧ溶接方式の場合に比して、溶接母材側への入熱を小さく抑えることができる。また、溶接ヘッド３５を下向き姿勢に設定することで、周方向への肉盛溶接を上段側から下段側へ順次施工する場合、下段側の肉盛溶接が上段側の溶接ビードの一部を溶融させながら行われる。これら両者の相乗効果として、溶材の母材側への溶込み量を小さく抑えた状態での肉盛溶接が実現され、肉盛溶接に伴う母材側への入熱をより低く抑えることができ、特に圧力容器としての規制を受ける塔槽体の底部に対する肉盛溶接として好適な肉盛溶接が実現されるものである。
【００１７】
本願の第３の発明では、上記第１又は第２の発明に係る塔槽体の底部内面の肉盛溶接作業装置において、上記溶接機３１が、上記溶接ヘッド３５の前後方向における位置調整機構３２と上下方向における位置調整機構３３と略鉛直面上における角度調整機構３４とを備えたことを特徴としている。
【００１８】
従って、上記底部３の内面に対する周方向への肉盛溶接を上段側から下段側へ順次施工する場合において、各段における上記溶接ヘッド３５の位置を当該段の肉盛溶接に最適な位置に確実に且つ容易に位置決めすることができ、この結果、所定幅で周方向に延びる溶接対象範囲に対して多段階の肉盛溶接を施工して複数の溶接ビードで該溶接対象範囲の増肉を行う場合における施工上の高い信頼性が確保される。
【００１９】
本願の第４の発明では、塔槽体１の下方へ膨出する形状をもつ底部３の内面に肉盛溶接を施工する肉盛溶接作業方法において、溶接機３１を上記底部３の内面に沿ってその周方向に移動させながら該内面に対して周回状に肉盛溶接を施工するとともに、周回状の肉盛溶接の完了毎に溶接位置を順次段階的に下方へ移動させて下段側の肉盛溶接の施工に移行することを特徴としている。
【００２０】
従って、この溶接作業方法によれば、上記塔槽体１の底部３の内面うち、任意幅で周方向に延びる範囲に対して確実に肉盛溶接を施工することができ、この結果、上記底部３の内面の全域を肉盛溶接で補修する場合とか、その一部領域のみを肉盛溶接で補修する場合等、肉盛溶接をその対象領域の広狭に拘わらず確実に施工することができ、自由度の高い肉盛溶接の施工が可能となるものである。
【００２１】
本願の第５の発明では、上記第４の発明に係る塔槽体の底部内面の肉盛溶接作業方法において、上記溶接機３１をＭＡＧ溶接方式とし且つ溶接ヘッド３５を下向きの溶接姿勢に設定するとともに、下段側の肉盛溶接による溶接ビードＢｅ２が上段側の肉盛溶接による溶接ビードＢｅ１の一部と重なり合うように上記溶接ヘッド３５の下方への移動量を設定することを特徴としている。
【００２２】
従って、この溶接作業方法によれば、ＭＡＧ溶接方式を採用するとともに溶接ヘッド３５を下向き姿勢に設定することで、例えばＭＩＧ溶接方式の場合に比して、溶接母材側への入熱を小さく抑えることができるとともに、シールドガスの流動圧によって溶融金属に下方側への流動作用が付与され、しかも、下段側の溶接ビードＢｅ２が上段側の溶接ビードＢｅ１の一部と重なり合うように形成されることから、下段側の肉盛溶接においては既に形成されている上段側の溶接ビードの一部を溶融しながら溶接が進行し、これらの相乗効果として、母材側の溶込み量が小さい（即ち、母材側への入熱が少ない）肉盛溶接が可能となり、特に圧力容器としての規制を受ける塔槽体の底部に対する肉盛溶接として好適である。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本願発明の肉盛溶接作業装置及び肉盛溶接作業方法は、塔槽体１の底部３の内面の減肉部分の補修を肉盛溶接によって施工するに場合において好適な肉盛溶接、即ち、母材側への溶込み量が小さく、従って母材側に与える熱影響が少なく、補修後における塔槽体の強度性能上の信頼性が高い肉盛溶接を実現するものであって、塔槽体の底部の減肉に起因する短命化に対する延命策として極めて有効なものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明にかかる塔槽体の底部内面に対する肉盛溶接作業装置及び肉盛溶接作業方法を図１〜図８に基づいて具体的に説明する。
【００２５】
図１には、本願発明がその対象とする塔槽体の一例として、製紙工場で用いられる高炉状形態をもつ圧力容器体である蒸解釜１を示すとともに、その底部内面に対する肉盛溶接の作業状態を示している。
【００２６】
上記蒸解釜１は、例えば、内径４〜５ｍ、高さ４０〜５０ｍの大型の縦型密閉容器状とされ、安全基準上、第一種圧力容器に類せられるものであり、従って、その壁面の肉厚は一定以上に維持されることが必要で、この肉厚が所定以上減耗した場合には、その延命化対策として、所要の補修作業を施工してその肉厚回復を図ることが必要となることは既述の通りである。そして、この実施形態では、この蒸解釜１のうち、壁面の減肉が最も発生し易い底部内面（具体的には、後述する底体３の内面）に、肉盛溶接を施工してその肉厚回復を図る（所謂「オーバレイ工法」）ようにしており、この肉盛溶接作業に本願発明に係る肉盛溶接作業装置及び肉盛溶接作業方法を適用している。
【００２７】
上記蒸解釜１の具体的構造は、既述した従来の蒸解釜１と同様であって、これを簡単な説明すると、図１及び図２に示すように、大径直筒状の本体２と、下方へ膨出する形状をもち且つ上記本体２の下端に連続する底体３（特許請求の範囲中における「塔槽体の底部」に相当する）とを備えて構成され、該底体３を下側にした状態で基台４上に立設される。
【００２８】
また、上記底体３は、上記本体２の下端に連続する直胴部３Ａと該直胴部３Ａの下端に連続して縮径方向に弧状に湾曲する鏡板部３Ｂと、該鏡板部３Ｂの下端に連続して略漏斗状に縮径変化する円錐胴部３Ｃとを備えて構成される。また、上記底体３の上記円錐胴部３Ｃの中心部にはマンホール状の底部開口５が設けられ、さらにこの底部開口５には排出スクロール６が接続されるとともに、該底部開口５に臨んでスクレパー装置７が配置されている。このスクレパー装置７は、上記排出スクロール６の軸心部を貫通して上記底体３の内部側へ突出配置された駆動軸１０に、掻寄羽根９Ａ，９Ｂを備えた第１のアーム８Ａと掻寄羽根９Ｃ，９Ｄを備えた第２のアーム８Ｂと、上記排出スクロール６側に指向して傾斜配置された送出羽根９Ｅ，９Ｆとを取り付けて構成される。
【００２９】
ところで、上記底体３の内面は、上記蒸解釜１のうちで最も損耗による減肉の発生し易い部位であり、そのため、図４及び図７に示すように、その製作時点において、軟鋼厚板（例えば、設計必要板厚ｔ２＝２５ｍｍに、余肉厚ｔ３＝５ｍｍを見込んだ板厚ｔ１＝３０ｍｍの厚板）で構成される母材１１の内面に、ライニング材１２として耐腐食性、耐摩耗性に優れた性状をもつステンレス鋼板（例えば、板厚＝ｔ４ｍｍのＳＵＳ３０４材）をライニングして構成される。このライニング材１２の付設によって上記底体３の内面の耐腐食性、耐摩耗性は、該ライニング材１２を付設しない場合に比して格段に向上するものの、これは半永久的に維持されるものではなく、長期の使用中、次第にこのライニング材１２が損耗し、上記底体３としての壁厚が減少することは避けられない。そして、このライニング材１２の損耗は、上記底体３の内面のうちでも、特に上記スクレパー装置７の掻寄羽根９Ａに対応する部位（既に撹拌回転速度が最も大きいところに対応する部位）において最大となる。
【００３０】
そこで、この実施形態では、「オーバレイ法」の施工例として、上記ライニング材１２の損耗が最大となる部位、即ち、上記底体３の鏡板部３Ｂのうち、上記円錐胴部３Ｃ寄りに位置する所定幅（例えば、２００ｍｍ程度）の周回範囲（図３においてハッチングを施した溶接対象範囲Ｚに対応する範囲）に肉盛溶接を施工する場合を想定し、この肉盛溶接作業に本願発明に係る肉盛溶接作業装置及び肉盛溶接作業方法を適用している。
【００３１】
先ず、最初に、この実施形態における肉盛溶接の作業手順について説明する。例えば、図４に示すように、母材１１とその内面にライニングされたライニング材１２とからなる底体３の壁面のうち、減肉線Ｌ１（鎖線図示）で示すように底体３においてその径方向に幅寸法Ｗをもって周回する環状の範囲を肉盛溶接の対象範囲（即ち、損耗による減肉が進んでいる範囲）とする。
【００３２】
そして、図５に示すように、上記ライニング材１２の上記対象範囲をガウジングによって取り除き、この部分をライニング材除去領域２３とする。従って、このライニング材除去領域２３には、ライニング材１２の部分的除去によって上記母材１１の内面が直接露出することになる。
【００３３】
しかる後、このライニング材除去領域２３に対して、図６に示すように、周方向に向けての肉盛溶接を、該ライニング材除去領域２３の上端側から下端側に向けて多段階に施工して複数の溶接ビードＢｅ，Ｂｅ，・・を順次列設形成し、最終的には、図８に示すように上記ライニング材除去領域２３の全域を複数の溶接ビードＢｅ，Ｂｅ，・・でなる溶接ビード群によって覆うことでその肉厚の回復を図るものである。
【００３４】
尚、図３に示すように、上記底体３の内部には上記スクレパー装置７が配置されているため、該スクレパー装置７との干渉を回避する必要上、上記底体３の全周を一気に連続して肉盛溶接するのではなく、同図にハッチングを付した周方向角度「α」の範囲を第１の溶接対象範囲Ｚとし、この第１の溶接対象範囲Ｚの肉盛溶接が完了した時点で上記スクレパー装置７を適度に回転移動させて該スクレパー装置７との干渉を回避した位置に上記第１の溶接対象範囲Ｚに隣設する第２の溶接対象範囲Ｚを設定し、さらに同様にして、第２の溶接対象範囲Ｚの肉盛溶接が完了した時点でこれに隣設した位置に第３の溶接対象範囲Ｚを設定する。これら三つの溶接対象範囲Ｚのそれぞれにおいて順次肉盛溶接の施工することで、最終的には、上記底体３の周方向に所定幅Ｗをもって連続する環状のオーバレイ施工部が形成されるものである。
【００３５】
続いて、上記肉盛溶接作業装置の具体的構成について説明する。肉盛溶接作業装置は、図２及び図３に示すように、次述の基準レール２１と該基準レール２１に沿って自走する走行台車１９とを備えてなるガイド機構２０と、該走行台車１９に取り付けられた溶接機３１とを備えて構成される。
【００３６】
上記ガイド機構２０を構成する上記基準レール２１は、図２及び図３に示すように、上記底体３の直胴部３Ａの内周面の曲率半径よりも所定寸法だけ小さい曲率半径をもち且つ上記角度αよりも所定角度だけ大きな角度範囲に亙って弧状に延びる帯板状部材で構成されるとともに、その内面側にはその全長に亙ってラック２１ａを形成している。
【００３７】
そして、この弧状形態をもつ基準レール２１は、上記底体３の直胴部３Ａの内周面に所定間隔をもって離間対向状態で配置され、且つその周方向（弧状方向）に所定間隔で配置した複数個のレール固定具２２（例えば、ラバー等の緩衝材で構成される）を介して上記直胴部３Ａの内周面に当接保持されるとともに、該各レール固定具２２をそれぞれ吊下部材１７を介して後述の作業足場床１５に吊下支持されている。
【００３８】
尚、この場合、上記基準レール２１全体の重心が弧状の内側に位置しており、しかもこの基準レール２１には次述のように走行台車１９を介して溶接機３１が該基準レール２１の弧状内側へ跳ね出し状態で支持されることから、該基準レール２１にはその自重による下方への回転モーメントと上記走行台車１９及び溶接機３１の自重による下方への回転モーメントとが相乗的に働くことになる。この結果、上記基準レール２１は、上記各回転モーメントを受けて、上記各吊下部材１７を介して上記作業足場床１５側に吊下支持された姿勢のまま、その外周側を上記直胴部３Ａの内周面側へ押圧させる方向に回動付勢され、上記内周面に沿った姿勢で固定保持される。従って、上記基準レール２１を上記直胴部３Ａの内周面側に固定するための専用部材の設置は不要である。
【００３９】
ここで、上記作業足場床１５の構造について簡単に説明すると、該作業足場床１５は、図１及び図２に示すように、上記蒸解釜１の上記底体３の直上位置に配置されるものであって、該底体３の内側に収容可能な径寸法をもって周回する周枠材１６の上側に作業足場床１５を載置して構成され、該底体３の内面側に固定配置された複数の固定ピース１４を介して吊下支持されている。そして、この作業足場床１５の上記周枠材１６に、上記基準レール２１を吊下支持する上記各吊下部材１７がそれぞれクランプ１８によって着脱自在に固定されている。
【００４０】
上記走行台車１９は、上記基準レール２１に対してその内面側から鞍座状態で支持されて該基準レール２１に沿って移動可能とされるとともに、上記ラック２１ａに噛合するピニオン（図示省略）をモータ２４により回転駆動することで自走可能とされるものである。そして、この走行台車１９に次述の溶接機３１が取り付けられている。
【００４１】
上記溶接機３１は、図２及び図３に示すように、ＭＡＧ溶接方式により肉盛溶接を施工するものであって、溶接ヘッド３５を角度調整機構３４を介してヘッド支持アーム３６に取り付けるとともに、さらにこのヘッド支持アーム３６を前後位置調整機構３２と上下位置調整機構３３を介して上記走行台車１９に取り付けて構成される。そして、上記ヘッド支持アーム３６を上記前後位置調整機構３２によって前後方向（図２の矢印ａ−ｂ方向）に、また上記上下位置調整機構３３によって上下方向（図２の矢印ｃ−ｄ方向）に、それぞれ移動させて位置調整を行うことで上記溶接ヘッド３５の先端位置（即ち、溶接位置）を上記底体３の鏡板部３Ｂの内面に沿った所定幅Ｓ（図２参照。図３に示す溶接対象範囲Ｚの幅寸法Ｗに対応する）内の任意位置に設定できる。また、上記角度調整機構３４によって上記ヘッド支持アーム３６に対する上記溶接ヘッド３５の鉛直面内での相対角度調整を行うことで、該溶接ヘッド３５の指向方向を任意に設定できるようになっている。
【００４２】
この実施形態においては、上記溶接ヘッド３５の姿勢に関しては、図２に示すように、該溶接ヘッド３５の軸線方向を斜め下方に設定してこれが上記鏡板部３Ｂの内面に対して略直交するようにしている。
【００４３】
また、上記溶接ヘッド３５の上記幅寸法Ｓに沿う方向（即ち、上記溶接対象範囲Ｚの幅方向）における移動に関しては、上記溶接対象範囲Ｚの周方向の一端側から他端側への肉盛溶接を単位溶接工程とし、かかる単位溶接工程を多段階に繰り返すことで該溶接対象範囲Ｚの全域に肉盛溶接を施工することを基本とし、しかもこの場合、単位溶接工程を、高さ方向上位に位置する部位（即ち、上記溶接対象範囲Ｚの上縁Ｚａ側）から下位に位置する部位（上記溶接対象範囲Ｚの下縁Ｚｂ側）に向けて多段階に施工するようにしている（図６を参照）。従って、上記溶接ヘッド３５は、図２に鎖線図示する上位位置（符号３５′参照）から下位位置（符号３５″参照）に向けて段階的に移動されることになる。
【００４４】
さらに、各単位溶接工程の施工間隔、即ち、上記溶接ヘッド３５の上位位置側から下位位置側への移動ピッチは、図６に示すように、先行する単位溶接工程で形成された溶接ビードＢｅ１と後行する単位溶接工程で形成された溶接ビードＢｅ２とが所定の重なりをもつような寸法に設定される。
【００４５】
また、この溶接機３１は、ＭＡＧ溶接方式の溶接機であって、炭酸ガスをシールドガスとし且つ溶材としてのワイヤーを電極として使用するものであるが、特にこの実施形態においては、肉盛溶接により得られる肉厚回復部の耐腐食性及び耐摩耗性を補修作業以前における上記ライニング材１２のそれよりもさらに高めるべく、ワイヤーとして上記ライニング材１２の素材であるＳＵＳ３０４よりもさらに耐腐食性及び耐摩耗性に優れたＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌを採用している。
【００４６】
さらに、上記溶接機３１への電源と炭酸ガス及びワイヤーの供給は、図１に示すように、上記蒸解釜１の外部に設置された溶接機本体６１から溶接用ケーブル６２を介して行われるが、この場合、この溶接用ケーブル６２は上記蒸解釜１の本体２の壁面に設けたマンホール５１を通して上記溶接機３１側に引き込まれる。また、溶接施工時における作業環境の確保のために、この実施形態においては、図１に示すように上記蒸解釜１の本体２の下部寄りに設けたマンホール５２にブロア５３を取り付けて給気を行わせると同時に、上記底体３の底部に設けた上記排出スクロール６にダクト５５を接続し、これにブロア５４を取り付けることで排気を行わせ、これによって上記底体３の内部に上方から下方への循環空気流を強制的に発生させその換気性を確保するようにしている。
【００４７】
以上が肉盛溶接作業装置の具体的構成である。
【００４８】
続いて、この肉盛溶接作業装置を用いて上記底体３の鏡板部３Ｂの内面に設定した上記溶接対象範囲Ｚに肉盛溶接による「オーバレイ法」を施工する場合の溶接方法等について説明する。
【００４９】
先ず、図４において鎖線図示するように、上記底体３の鏡板部３Ｂのうち、特にライニング材１２の減肉が大きい幅Ｗの環状領域部分をガウジングによって除去する。このライニング材１２の除去によって、図５に示すように、ライニング材除去領域２３（図３の溶接対象範囲Ｚに相当する）においては母材１１が直接露出することになる。
【００５０】
次に、上記溶接機３１の溶接ヘッド３５の先端を、上記ライニング材除去領域２３の上側端縁寄り部位で、且つ上記溶接対象範囲Ｚの周方向の一端寄りに位置する部位に位置決めする。この状態から、第１番目の単位溶接工程を実行する。即ち、上記溶接機３１を上記基準レール２１に沿って所定速度で走行させながら上記ライニング材除去領域２３の上側端縁寄り部位に肉盛溶接を施工し、これを上記溶接対象範囲Ｚの周方向の他端に対応する位置まで継続し、該位置に達した時点で一旦溶接を停止させる。この第１番目の単位溶接工程の施工によって、上記ライニング材除去領域２３の上側端縁寄り部位には上記ライニング材１２の切断端縁に沿って周方向に延びる溶接ビードＢｅ１が形成される。
【００５１】
次に、第２番目の単位溶接工程を実行する。即ち、第１番目の単位溶接工程の施工終了位置において、上記前後位置調整機構３２と上下位置調整機構３３を作動させて上記溶接ヘッド３５の先端位置を上記ライニング材除去領域２３の幅方向に所定寸法だけ移動させる。しかる後、上記溶接機３１を上記基準レール２１に沿って上記溶接対象範囲Ｚの他端側から一端側へ向けて所定速度で逆走行させながら肉盛溶接を行う。この第１番目の単位溶接工程の実行によって溶接ビードＢｅ２が形成される。
【００５２】
このような単位溶接工程を、上記溶接ヘッド３５の先端位置を順次下側へ移動させながら多段階に繰り返して順次溶接ビードＢｅ３，Ｂｅ４，・・を形成することで、最終的には、図８に示すように、上記ライニング材除去領域２３の上位側から下位側にかけて多段階に形成された溶接ビードＢｅ１，Ｂｅ２，Ｂｅ３，・・によって上記ライニング材除去領域２３が埋め尽くされ、オーバレイ部１３が形成され、このオーバレイ部１３によって上記ライニング材除去領域２３部分の肉厚が回復されるものである。
【００５３】
以上のような上記溶接対象範囲Ｚに対する肉盛溶接を、上記底体３の内面に設定される三つの溶接対象範囲Ｚのそれぞれに順次行うことで、該底体３の内面全周に対する肉盛溶接による補修作業が完了する。
【００５４】
ところで、この肉盛溶接作業装置及び肉盛溶接作業方法を適用した肉盛溶接によれば、圧力容器である上記蒸解釜１の肉厚回復のための補修工法として最適な肉盛溶接の施工が実現されるものである。
【００５５】
即ち、第１に、この実施形態の肉盛溶接作業装置では、上記蒸解釜１の上記底体３の内面に沿ってその周方向に延出する如く架設された基準レール２１と、上記基準レール２１に沿って走行する走行台車１９と、上記走行台車１９に取り付けられた溶接機３１とを備え、上記走行台車１９を走行させながら上記溶接機３１によって上記底部３の内面に対してその周方向に向けて順次肉盛溶接を施工するように構成しているので、上記底体３の内面が凹面形状であるにも拘わらず、上記走行台車１９に取り付けられた上記溶接機３１によって上記内面に対して周方向に正確に肉盛溶接を施工することができる。かかる高品質の肉盛溶接の実現によって、上記底体３の内面の減肉部分に対する肉盛溶接による肉厚回復が高次元で達成され、強度上の高い信頼性が確保されるものである。
【００５６】
第２に、この実施形態の肉盛溶接作業装置では、上記溶接機３１をＭＡＧ溶接方式とし且つ上記溶接ヘッド３５を下向きの溶接姿勢に設定するとともに、下段側の肉盛溶接による溶接ビードＢｅ２が上段側の肉盛溶接による溶接ビードＢｅ１の一部と重なり合うように上記溶接ヘッド３５の下方への移動量を設定するようにしているので、
▲１▼ＭＡＧ溶接方式を採用するとともに溶接ヘッド３５を下向き姿勢に設定することで、例えばＭＩＧ溶接方式の場合に比して、溶接母材側への入熱を小さく抑えることができる、
▲２▼シールドガスの流動圧によって溶融金属に下方側への流動作用が付与される、
▲３▼図７に示すように、下段側の溶接ビードＢｅ２が上段側の溶接ビードＢｅ１の一部と重なり合うように形成される、
等のことから、下段側の肉盛溶接においては既に形成されている上段側の溶接ビードの一部を溶融しながら溶接が進行し、母材１１側の溶込み量（ｔ３ｂ）を小さく抑えた状態での肉盛溶接が実現され、肉盛溶接に伴う母材側への入熱をより低く抑えることができる。
【００５７】
これらの相乗効果として、特に圧力容器としての規制を受ける蒸解釜１の底体３に対する補修工法として最適な肉盛溶接が実現されるものである。
【００５８】
尚、この場合、上記母材１１側への溶込み量（ｔ３ｂ）が小さく抑えられる結果として、上記母材１１の余肉厚（ｔ３）における未溶け込み量（ｔ３ａ）が比較的多く、しかも上記母材１１の設計必要厚（ｔ２）部分への熱影響が可及的に抑制されることから、肉盛溶接の施工に拘わらず上記母材１１部分の強度上の信頼性が高水準に維持される。
【００５９】
ところで、上述のようにして上記底体３の内面に肉盛溶接による補修を行っても、補修後、これを長期間使用することによって上記補修部分の減肉が次第に進行し、再度、当該部位の補修が必要となる。この場合、２回目以降の補修に際しては、当該部位には前回の補修に用いられた補修用溶材であるＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌがそのまま残っているので、これをガウジングによって取り除く必要はなく、該残留部分の上にそのままＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌを溶材を用いた次回の肉盛溶接による補修を実行すれば良い。従って、二回目以降の補修に際してはガウジング作業を必要としない分だけ作業性が良好となり、延いては補修コストの低減が可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る肉盛溶接作業装置を用いた蒸解釜の底部内面に対する溶接作業を示す全体図である。
【図２】図１に示した蒸解釜の底部の拡大断面図である。
【図３】図１に示した蒸解釜の底部の平面図である。
【図４】図２のＩＶ部における減肉前の状態を示す拡大断面斜視図である。
【図５】図４に示した部位における減肉部分をガウジングにより除去した状態を示す断面斜視図である。
【図６】図５において減肉部分に肉盛溶接を施工している状態を示す断面斜視図である。
【図７】図６の拡大図である。
【図８】減肉部分への肉盛溶接の施工完了状態を示す断面斜視図である。
【図９】従来一般の蒸解釜の底部構造を示す全体図である。
【図１０】図９に示した底部の拡大図である。
【図１１】図１０のＸＩ部の拡大である。
【符号の説明】
１は蒸解釜（塔槽体）、２は本体、３は底体（塔槽体の底部）、３Ａは直胴部、３Ｂは鏡板部、３Ｃは円錐胴部、３Ｂａは減肉集中部、４は基台、５は底部開口、６は排出スクロール、７はスクレパー装置、８Ａ及び８Ｂはアーム、９Ａ〜９Ｄは掻寄羽根、１０は駆動軸、１１は母材、１２はライニング材、１３はオーバレイ部、１４は固定ピース、１５は作業足場床、１６は周枠材、１７は吊下部材、１８はクランプ、１９は走行台車、２０はガイド機構、２１は基準レール、２２はレール固定具、２３はライニング材除去領域、３１は溶接機、３２は前後位置調整機構、３３は上下位置調整機構、３４は角度調整機構、３５は溶接ヘッド、３６はヘッド支持アーム、５０〜５２はマンホール、５３及び５４はブロア、５５及び５６はダクト、Ｚは溶接対象範囲である。
【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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