(57)【要約】【課題】アークを安定化させることで、スラグ巻き込みなどの溶接欠陥の発生を抑制し、溶接部品質を良好なものとすることができる、ＵＯＥ鋼管を製造するのに好適な、鋼板のサブマージアーク溶接方法及びＵＯＥ鋼管製造用サブマージアーク溶接機を提供する。【解決手段】Ｏ形状にプレス成形された鋼板１の両側端部を、電極ワイヤ６ａ〜６ｂを有するサブマージアーク溶接機によりサブマージアーク溶接するに際して、電極ワイヤ６ａ〜６ｂを撮像する撮像装置８と、該撮像装置８から出力された信号を画像処理して画像データを得る画像処理装置９と、該画像処理装置９で得られた画像データを基に電極ワイヤ６ａ〜６ｂの配列間隔が適正範囲内にあるか否かを判定する判定装置１０と、該判定装置１０の判定結果を表示する表示装置１１とを備えてなる監視装置７により電極ワイヤ６ａ〜６ｂの配列間隔を監視する。【選択図】図１
2005342723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｏ形状にプレス成形された鋼板の両側端部を、複数の電極ワイヤを有するサブマージアーク溶接機によりサブマージアーク溶接するに際して、前記電極ワイヤの配列間隔を監視装置により監視しながら前記鋼板の両側端部をサブマージアーク溶接することを特徴とする鋼板のサブマージアーク溶接方法。
【請求項２】
ＵＯＥ鋼管を製造するときに用いられるＵＯＥ鋼管製造用サブマージアーク溶接機であって、複数の電極ワイヤを有する溶接機本体と、前記電極ワイヤを撮像する撮像装置と、該撮像装置から出力された信号を画像処理して画像データを得る画像処理装置と、該画像処理装置で得られた画像データを基に前記電極ワイヤの配列間隔が適正範囲内にあるか否かを判定する判定装置と、該判定装置の判定結果を表示する表示装置と、を備えたことを特徴とするＵＯＥ鋼管製造用サブマージアーク溶接機。
【請求項３】
請求項２に記載のＵＯＥ鋼管製造用サブマージアーク溶接機であって、前記電極ワイヤの配列間隔が適正範囲外であるときに警報を発する警報装置をさらに備えたことを特徴とするＵＯＥ鋼管製造用サブマージアーク溶接機。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のＵＯＥ鋼管製造用サブマージアーク溶接機であって、前記電極ワイヤの配列間隔が適正範囲外であるときに前記電極ワイヤの配列間隔を適正範囲内に調整する間隔調整装置をさらに備えたことを特徴とするＵＯＥ鋼管製造用サブマージアーク溶接機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＵＯＥ鋼管を製造するときに用いられる鋼板のサブマージアーク溶接方法に関する。また、本発明はＵＯＥ鋼管製造用サブマージアーク溶接機に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学プラントの配管や、天然ガスあるいは石油の輸送用配管などに使用されるＵＯＥ鋼管は、図４に示されるように、鋼板１の両側端部をエッジミーリング（開先加工）し、さらに鋼板１をＣ形状、Ｕ形状およびＯ形状に順次プレス成形した後、鋼板１の両側端部をサブマージアーク溶接機２により溶接して製造されるのが一般的である。このようなＵＯＥ鋼管を製造するときに使用される、例えば特許文献１に記載のサブマージアーク溶接機の一例を図５に示す。同図において、符号３はフラックス供給管、４はコンタクトチップ、６ａ〜６ｄは各コンタクトチップ４の先端から突出する電極ワイヤを示し、これらの電極ワイヤ６ａ〜６ｄはＯ形状にプレス成形された鋼板１の中心軸方向に沿って配列されている。なお、サブマージアーク溶接機の電極ワイヤを多電極とする理由は、溶接時の入熱量の増大、溶接速度の向上、溶接部品質の向上等を図るためである。
【０００３】
このようなサブマージアーク溶接機により鋼板1の両側端部を溶接した部位の強度や靭性など、溶接部品質を良好なものとするためには、電極ワイヤ６ａ〜６ｄの先端部に発生するアークを、方向が変化したり、途切れたりすることのないよう安定化させることで、スラグ巻き込みなどの溶接欠陥の発生を極力防止する必要があり、そのためには、溶接電流等の溶接条件によって決まる適正範囲内に、電極ワイヤ６ａ〜６ｄの配列間隔を維持する必要がある。また、電極ワイヤ６ａ〜６ｄの配列間隔が適正範囲から外れた場合には、電極ワイヤ６ａ〜６ｄの配列間隔を調整し直す必要がある。
【特許文献１】特開昭６３−２６０６７６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、溶接の進行に伴ってコンタクトチップが摩耗したり、電極ワイヤに反りなどが発生したりして、電極ワイヤの配列間隔が変動することがどうしてもあり、アークを安定化させることが困難となる。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、アークを安定化させることで、スラグ巻き込みなどの溶接欠陥の発生を抑制し、溶接部品質を良好なものとするこができる、ＵＯＥ鋼管を製造するのに好適な、鋼板のサブマージアーク溶接方法及びＵＯＥ鋼管製造用サブマージアーク溶接機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る本発明の鋼板のサブマージアーク溶接方法は、Ｏ形状にプレス成形された鋼板の両側端部を、複数の電極ワイヤを有するサブマージアーク溶接機によりサブマージアーク溶接するに際して、前記電極ワイヤの配列間隔を監視装置により監視しながら前記鋼板の両側端部をサブマージアーク溶接することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る本発明のＵＯＥ鋼管製造用サブマージアーク溶接機は、ＵＯＥ鋼管を製造するときに用いられるＵＯＥ鋼管製造用サブマージアーク溶接機であって、複数の電極ワイヤを有する溶接機本体と、前記電極ワイヤを撮像する撮像装置と、該撮像装置から出力された信号を画像処理して画像データを得る画像処理装置と、該画像処理装置で得られた画像データを基に前記電極ワイヤの配列間隔が適正範囲内にあるか否かを判定する判定装置と、該判定装置の判定結果を表示する表示装置と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る本発明のＵＯＥ鋼管製造用サブマージアーク溶接機は、請求項２に記載のＵＯＥ鋼管製造用サブマージアーク溶接機であって、前記電極ワイヤの配列間隔が適正範囲外であるときに警報を発する警報装置をさらに備えたことを特徴とする。
請求項４に係る本発明のＵＯＥ鋼管製造用サブマージアーク溶接機は、請求項２又は３に記載のＵＯＥ鋼管製造用サブマージアーク溶接機であって、前記電極ワイヤの配列間隔が適正範囲外であるときに前記電極ワイヤの配列間隔を適正範囲内に調整する間隔調整装置をさらに備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電極ワイヤの配列間隔が溶接中に適正範囲から外れた場合に溶接作業を中止して電極ワイヤの配列間隔を調整し直すなどの手立てを人力で別途講ずる場合も含め、アークを安定化させることで、スラグ巻き込みなどの溶接欠陥の発生を抑制し、溶接部品質を良好なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図５に示したものと同一部分には同一符号を付し、その部分の詳細な説明は省略する。
図１に、本発明のＵＯＥ鋼管製造用サブマージアーク溶接機の概要を示す。同図において、符号５は溶接機本体、８は、電極ワイヤ６ａ〜６ｄを撮像するＣＣＤカメラ等の撮像装置、９は、この撮像装置８から出力された画像信号を画像処理して画像データを得る画像処理装置、１０は、この画像処理装置９で得られた画像データを基に電極ワイヤ６ａ〜６ｄの配列間隔が適正範囲内にあるか否かを判定する判定装置、１１は、この判定装置１０の判定結果を表示する表示装置である。本発明においては、撮像装置８、画像処理装置９、判定装置１０、表示装置１１をひとまとまりにして、監視装置７として、適宜扱う。また、本発明のＵＯＥ鋼管製造用サブマージアーク溶接機２０は、判定装置１０が電極ワイヤ６ａ〜６ｄの配列間隔が適正範囲外であると判定したときに警報を発する警報装置１２や、電極ワイヤ６ａ〜６ｄの配列間隔が適正範囲外であると判定したときに電極ワイヤ６ａ〜６ｄの配列間隔を適正範囲内に調整する間隔調整装置１３とを別途備えていてもよい。
【００１０】
Ｏ形状にプレス成形された鋼板１の両側端部を溶接機本体５の下方に取り付けられた電極ワイヤ６ａ〜６ｄによりサブマージアーク溶接しているときの様子を拡大して図２に示す。同図において、符号１４は母材、１５はフラックス、１６は溶融プールを示しており、先頭の電極ワイヤ６ａと先頭から二番面の電極ワイヤ６ｂは溶け込みを確保するのが主な役割であり、先頭から三番面の電極ワイヤ６ｃは溶接ビードを形成するのが、そして、先頭から四番面の電極ワイヤ６ｄは仕上げビードを形成するのが、それぞれ主な役割、とされている。
【００１１】
このような構成によると、電極ワイヤ６ａ〜６ｄの配列間隔が適正範囲内にあるか否かを判定する判定装置１０の判定結果が表示装置１１に表示されるので、それに定規を当てる、あるいは表示装置１１に目盛をつけておくなどして配列間隔を測定することができるようになる。すると、電極ワイヤ６ａ〜６ｄの配列間隔が適正範囲内にあるか否かを一目で判断することができる。なお、この配列間隔は画像処理装置９あるいは判定装置１０内で自動的に測定もできる。これにより、電極ワイヤ６ａ〜６ｄの配列間隔が適正範囲内にあるか否かを目視で直接判断しなくてもよくなるので、溶接作業を中止して電極ワイヤ６ａ〜６ｄの配列間隔を調整し直すなどの手立てを人力で別途講ずる場合も含め、アークを安定化させることで、スラグ巻き込みなどの溶接欠陥の発生を抑制することができ、溶接部品質を良好なものとすることができる。
【００１２】
また、警報装置１２を備えた場合は電極ワイヤ６ａ〜６ｄの配列間隔が溶接中に適正範囲から外れたときは警報装置１２から警報が発せられるので、常時人が表示装置１１を監視していなくても、警報が発せられたときに溶接作業を中止して電極ワイヤ６ａ〜６ｄの配列間隔を調整し直すなどの手立てを人力で別途講ずる場合も含め、とることができる。
【００１３】
間隔調整装置１３を備えた場合は、電極ワイヤ６ａ〜６ｄの配列間隔が溶接中に適正範囲から外れたとき、間隔調整装置１３によって電極ワイヤ６ａ〜６ｄの配列間隔が適正範囲内に自動的に調整し直されるので、スラグ巻き込みなどの溶接欠陥の発生を抑制することができ、溶接部品質を良好なものとすることができる。具体的に、電極ワイヤ６ａ〜６ｄの配列間隔を調整するには、電極ワイヤ６ａ〜６ｄのうちの１つ以上に、ステッピングモータやサーボ油圧弁などの図示しないアクチュエータを、配列間隔が増減する方向に取り付けておき、画像処理装置９あるいは判定装置１０あるいは間隔調整装置１３に記憶させておいた、電極ワイヤ６ａ〜６ｄの各配列間隔の目標値と、画像処理装置９で得られた画像データを基に自動的に判定した、電極ワイヤ６ａ〜６ｄの各配列間隔の実績値と、を比較し、実績値が目標値に近づく方向に前述のアクチュエータを動作させるよう、間隔調整装置１３から指令を出すようにすればよい。なお、アクチュエータは、ステッピングモータやサーボ油圧弁に限るものではなく、配列間隔の目標値は定数に限らず、溶接電流等の溶接条件によって変化するようにしてもよい。電極ワイヤ６ａ〜６ｄの各配列間隔については、図２に示したように、フラックスと大気の境界部分において、ａ，ｂ，ｃを測定するようにするのが１つの方法であるが、これに限らず、さらにｄだけ上方の、ｅ，ｆ，ｇを測定するなどにしてももちろんよい。
電極ワイヤ６ａ〜６ｄの配列間隔を、試しに２０ｍｍ，１５ｍｍ，１３ｍｍに変更して設定した場合の溶接電流と溶接電圧の変化を図３に示す。
【００１４】
【表１】
2005342723.tif 000003
【００１５】
図３に示されるように、電極ワイヤ６ａ〜６ｄの配列間隔を２０ｍｍに設定すると、電流及び電圧の変化が大きくなる。その結果、表１に示すように、スラグ巻き込み欠陥の発生数が増え、サブマージアーク溶接機により鋼板1の両側端部を溶接した部位の溶接部品質を良好なものとすることが困難になる。これに対し、電極ワイヤの配列間隔を１５ｍｍ以下とした場合は、電流及び電圧の変化が小さくなり、表１に示すように、スラグ巻き込み欠陥の発生数が少なくなることがわかる。したがって、Ｏ形状にプレス成形された鋼板１の両側端部を多電極サブマージアーク溶接機により溶接する場合には、電極ワイヤの配列間隔を１５ｍｍ以下とすることが好ましい。
なお、上述した実施の形態ではサブマージアーク溶接機の電極ワイヤをＣＣＤカメラ等の撮像装置で撮像して電極ワイヤの配列間隔が適正範囲内にあるか否かを判定するようにしたが、電極ワイヤの配列間隔を測定する手段として、例えばレーザ距離計等を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のＵＯＥ鋼管製造用サブマージアーク溶接機の概要を説明するための図である。
【図２】４本の電極ワイヤによりサブマージアーク溶接しているときの様子を拡大して示す図である。
【図３】サブマージアーク溶接機の電極ワイヤの配列間隔を２０ｍｍ，１５ｍｍ，１３ｍｍに設定した場合の溶接電流と溶接電圧の変化を示す図である。
【図４】ＵＯＥ鋼管の製造工程を説明するための図である。
【図５】ＵＯＥ鋼管を製造するときに使用されるサブマージアーク溶接機の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  鋼板
２  サブマージアーク溶接機
３  フラックス供給管
４  コンタクトチップ
５  溶接機本体
６ａ〜６ｄ  電極ワイヤ
７  監視装置
８  撮像装置
９  画像処理装置
１０  判定装置
１１  表示装置
１２  警報装置
１３  間隔調整装置
１４  母材
１５  フラックス
１６  溶融プール
２０  ＵＯＥ鋼管製造用サブマージアーク溶接機
【図１】
2005342723.tif 000004
【図２】
2005342723.tif 000005
【図３】
2005342723.tif 000006
【図４】
2005342723.tif 000007
【図５】
2005342723.tif 000008