(57)【要約】【課題】  アーク溶接による溶接部の耐食性および均一性を十分に確保することができるとともに、自動アーク溶接の性能向上を図ることができる金属板の溶接方法および溶接装置を提供する。【解決手段】  鋼管１０の外周面に巻いて被覆した薄金属板２０の端部を重ね継手の状態で合わせ、薄肉溶接部に向けた電極４０とエッジ２２ａ間の水平方向の位置を、エッジ２２ａに当接するガイドロール５０で一定に保持しながら、かつ、電極４０と内側端部２１の表面間の上下方向の距離を、外側端部２２を押さえ付ける押さえロール６０で一定に保持しながら、電極４０を移動させる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金属板を第２の金属板の上に重ねて両者を隅肉溶接する金属板の溶接方法であって、溶接用電極に連結されたガイド部材を前記第１の金属板のエッジに沿って移動させ、かつ、前記溶接用電極に連結され、前記第１の金属板の上面から該第１の金属板および第２の金属板を押さえ付ける押さえ部材を移動させることにより、溶接用電極と第１の金属板のエッジとの相対位置を一定に保持することを特徴とする金属板の溶接方法。
【請求項２】
前記ガイド部材を、前記溶接用電極の溶接方向前方に配置したことを特徴とする請求項１に記載の金属板の溶接方法。
【請求項３】
前記ガイド部材は、前記エッジを転動するガイドロールであり、その回転軸を傾斜させることにより、該ガイドロールの周縁のみを前記エッジに当接させることを特徴とする請求項１または２に記載の金属板の溶接方法。
【請求項４】
前記ガイド部材と前記溶接用電極の間から溶接部に溶接用ワイヤを送給することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属板の溶接方法。
【請求項５】
前記溶接用ワイヤの径Ｌ（ｍｍ）と該ワイヤの送給速度：ｖ（ｍｍ／ｍｉｎ）との関係が下記（１）式を満たすことを特徴とする請求項４に記載の金属板の溶接方法。
ｖ（ｍｍ／ｍｉｎ）≧２５０／Ｌ２  …（１）
【請求項６】
前記第１の金属板および前記第２の金属板の孔食指数：ＰＲＥ（％Ｃｒ＋３．３×％Ｍｏ＋２０×％Ｎ）が４３以上で、かつ、前記溶接用ワイヤの孔食指数が５０以上であることを特徴とする請求項４または５に記載の金属板の溶接方法。
【請求項７】
前記第１の金属板と前記第２の金属板との間に形成される隙間ｇが下記（２）式を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の金属板の溶接方法。
ｇ≦０．６ｔ＋０．１  （ｔ：第１の金属板の板厚）  …（２）
【請求項８】
前記第１の金属板の板厚が２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の金属板の溶接方法。
【請求項９】
前記第１の金属板の板厚が０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下で、この板厚ｔ（ｍｍ）と前記溶接用電極の溶接部に対する狙い角度α（°）が下記（３）式を満たすことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の金属板の溶接方法。
ｔ×３０−３０≦α≦ｔ×３０＋１０  …（３）
【請求項１０】
前記第１の金属板の板厚が０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下で、この板厚ｔ（ｍｍ）と前記溶接用電極の平均溶接電流Ｉ（Ａ）が下記（４）式を満たすことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の金属板の溶接方法。
ｔ×３０＋２５≦Ｉ≦ｔ×４５＋８０  …（４）
【請求項１１】
前記隅肉溶接を行う前に、前記第１の金属板と前記第２の金属板とをスポット溶接によって仮固定することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の金属板の溶接方法。
【請求項１２】
前記スポット溶接において、ナゲットの径が２ｍｍ以上で、ナゲットの中心が前記第１の金属板の前記エッジから５〜２０ｍｍに位置し、さらに、第１の金属板の板厚ｔ（ｍｍ）、スポット溶接の間隔Ｉ’（ｍｍ）が下記（５）式を満たすことを特徴とする請求項１１に記載の金属板の溶接方法。
２５×ｔ−５≦Ｉ’≦１００×ｔ  …（５）
【請求項１３】
前記隅肉溶接を行う前に、前記第１の金属板と前記第２の金属板とをシーム溶接によって仮固定することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の金属板の溶接方法。
【請求項１４】
第１の金属板を第２の金属板の上に重ねて両者を隅肉溶接する金属板の溶接装置であって、前記第１の金属板のエッジに沿って移動するガイド部材と、前記第１の金属板の上面から該第１の金属板および第２の金属板を押さえ付けながら移動する押さえ部材と、前記ガイド部材と前記押さえ部材とが連結される溶接用電極と、前記ガイド部材と前記溶接用電極との間から溶接部に溶接用ワイヤを送給するワイヤ送給機構と備えることを特徴とする金属板の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板の溶接方法および溶接装置に係り、特に、各種化学プラントや食料品タンク、あるいは海洋構造物等、塩素イオン濃度が高い環境下において使用される構造物において、母材はもとより溶接部においても十分優れた耐食性を備えさせることができる金属板の溶接方法および溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種化学プラント、食料品タンクや海洋構造物等、腐食しやすいといった面で苛酷な環境における構造材の需要が増大している。海洋構造物に代表されるこうした大型構造物においては、従来、ポリエチレンやエポキシ樹脂系によるライニングによって耐食性を確保していたが、衝撃性が劣ることや化学的劣化が生じるためメンテナンスが頻繁にならざるを得ず、また、環境ホルモン等の問題から、使用しにくい場合があった。そこで、より近年においては、メンテナンスフリーで、かつ環境にやさしいといったメリットを有することから、耐食性に優れる薄金属板を被覆して耐食性を確保する方法の採用が、クラッド材や塗装に代わる方法として増大している。この方法で用いられる薄金属板としては、耐食性確保の観点から主に高耐食ステンレス鋼やチタンが挙げられるが、接合方法の主流である溶接技術の確立が困難であった。
【０００３】
すなわち、重ね継手における隅肉部のアーク溶接において自動化や品質確保が難しく、施工能率が悪かったり、溶接欠陥が生じやすく補修溶接が避けられなかった。また、耐食性が確保できず、苛酷な環境下で腐食が生じる等の問題もあった。薄金属板の溶接被覆方法については、例えば特許文献１に記載されるように、アーク溶接の前に抵抗溶接による固相接合をする方法が知られている。また、特許文献２には、インダイレクトツインスポット溶接とインダイレクトシーム溶接方法による被覆方法が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１２９０９０号公報
【特許文献２】特開平１１−１７９５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術では、施工能率が決して良くなく、さらに溶接部の品質が必ずしも安定的なものではなかった。
よって本発明は、アーク溶接による溶接部の耐食性および均一性を十分に確保することができるとともに、自動アーク溶接の性能向上を図ることができる金属板の溶接方法および溶接装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の金属板の溶接方法は、第１の金属板を第２の金属板の上に重ねて両者を隅肉溶接する金属板の溶接方法であって、溶接用電極に連結されたガイド部材を第１の金属板のエッジに沿って移動させ、かつ、溶接用電極に連結され、第１の金属板の上面から該第１の金属板および第２の金属板を押さえ付ける押さえ部材を移動させることにより、溶接用電極と第１の金属板のエッジとの相対位置を一定に保持することを特徴としている。
【０００７】
上記溶接方法によれば、溶接部に対する電極の狙い位置が、ガイド部材と押さえ部材とによって常に最適な位置に保持される。このため、隅肉溶接で得られるビードがエッジと平行に、かつ均一幅で形成され、高品質な溶接状態が安定して得られる。また、これによって溶接部の耐食性および均一性が十分に確保されるとともに、希釈率が一定となり、自動化した場合の性能向上が図られる。
【０００８】
上記ガイド部材は、溶接用電極を溶接方向に円滑に案内するように溶接方向前方に配置されると好ましい。そして、このガイド部材としては、第１の金属板のエッジを転動するガイドロールが挙げられる。このようなガイドロールの場合、その回転軸を傾斜させて周縁のみをエッジに当接させるように配置すれば、被溶接材との摩擦がなく、電極の移動に影響を及ぼしにくい。なお、このようなガイドロールは、その中心が溶接用電極から１５〜５０ｍｍ以内の位置に配置されていることが好ましい。また、押さえ部材としては、第１の金属板の上面を転動可能な押さえロールが好適に用いられ、その場合、溶接用電極側に面する端面が第１の金属板のエッジから２０ｍｍ以内の位置に配置されていると好ましい。
【０００９】
本発明では、ガイド部材と溶接用電極の間から溶接部に溶接用ワイヤを所定速度で送給することができる。これにより、上記効果が確実に得られるとともに、溶接の品質をより一層向上させることができる。溶接用ワイヤを用いる場合、ワイヤの送給速度は、希釈率を低減させて溶接部の耐食性を確保する上で、ワイヤの径Ｌ（ｍｍ）とワイヤの送給速度：ｖ（ｍｍ／ｍｉｎ）との関係が下記（１）式を満たすと良い。なお、ワイヤ４１の径は、耐食性や施工性の確保およびコスト低減の観点から、０．６〜１．２ｍｍが好適である。
ｖ（ｍｍ／ｍｉｎ）≧２５０／Ｌ２  …（１）
また、強腐食性液体（例えば、海水、温泉水等）に対しても十分な耐食性を確保する上で、第１の金属板および第２の金属板の孔食指数：ＰＲＥ（％Ｃｒ＋３．３×％Ｍｏ＋２０×％Ｎ）が４３以上で、溶接用ワイヤの孔食指数が５０以上であることを好ましい条件とする。
【００１０】
さらに本発明の好ましい条件としては、次の事項が挙げられる。
第１の金属板と第２の金属板との間に形成される隙間ｇが下記（２）式を満たす。
ｇ≦０．６ｔ＋０．１  （ｔ：第１の金属板の板厚）  …（２）
ここで、隙間ｇは好ましくは０．８ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．２ｍｍ以下である。また、第１の金属板の好ましい板厚の上限は２ｍｍ、下限は０．２ｍｍである。
【００１１】
次に、第１の金属板の板厚が０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下で、この板厚ｔ（ｍｍ）と溶接用電極の溶接部に対する狙い角度α（°）が下記（３）式を満たす。
ｔ×３０−３０≦α≦ｔ×３０＋１０  …（３）
電極の狙い角度αがこの式の範囲外であると、一方の金属板に熱が集中して良好な溶接が行われにくい。
また、第１の金属板の板厚が０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下で、この板厚ｔ（ｍｍ）と溶接用電極の平均溶接電流Ｉ（Ａ）が下記（４）式を満たす。
ｔ×３０＋２５≦Ｉ≦ｔ×４５＋８０  …（４）
平均溶接電流Ｉがこの式の範囲より低いと、各金属板と溶接用ワイヤが均一に溶融せず、健全なビードによる隅封着が困難である。また、溶接用ワイヤを用いる場合、そのワイヤが均一に溶融せず溶接部の耐食性が劣化する場合がある。また、電流Ｉがこの式の範囲より高い方に逸脱すると、孔あき等の溶接欠陥が生じやすい他に、溶接入熱が大きくなって溶接変形が過大となり、溶接自体が困難になる場合がある。
【００１２】
本発明では、上記のように第１および第２の金属板を隅肉溶接する前に、両者をスポット溶接あるいはシーム溶接で溶接し、仮固定する。仮固定はアーク溶接の自動化、安定化のために有用であるとともに、アーク熱による金属板の熱変形を防止する上で効果があり、特に第１の金属板が板厚が２ｍｍ以下、さらには０．２〜０．８ｍｍ程度で剛性が低い薄金属板の場合に、より効果的である。
【００１３】
仮固定をスポット溶接で行う場合には、ナゲットの径が２ｍｍ以上であると、接合強度が確保される上で好ましい。また、ナゲットの中心が第１の金属板のエッジから５〜２０ｍｍに位置することが好ましい。これは、ナゲットの中心がエッジから５ｍｍ未満の位置にあると、溶接ビードと重なる場合があり、ビードの幅が均一になりにくく不整ビードになる可能性があり、一方、ナゲットの中心がエッジから２０ｍｍを超える位置にあると、金属板の重ね部に生じる隙間をできる限り小さく（例えば１ｍｍ以下）押さえることが難しく、また、金属板の熱変形を防止することができずに孔あき等の溶接欠陥が生じることによる。
【００１４】
さらに、スポット溶接は、第１の金属板の板厚ｔ（ｍｍ）、スポット溶接の間隔Ｉ’（ｍｍ）が下記（５）式、好ましくは（５）’式を満たすと、仮固定の効果がより顕著に得られる。
２５×ｔ−５≦Ｉ’≦１００×ｔ  …（５）
２５×ｔ−５≦Ｉ’≦５０×ｔ    …（５）’
これは、スポット溶接の間隔Ｉ’が（５）式の下限を下回ると、アーク溶接のビードと重なる場合があり、ビード幅方向の均一性が悪い不整ビードとなる可能性があると同時に、打点数が多すぎてコスト的に非常に高くなるからである。また、スポット溶接の間隔Ｉ’がこの式の上限を超えると、アーク熱による熱変形を防止できず著しい不整ビードになり、さらにひどい場合は孔あき等の溶接欠陥が生じるからである。
【００１５】
次に、本発明の金属板の溶接装置は、上記本発明の溶接方法を好適に実施するためのものであって、第１の金属板を第２の金属板の上に重ねて両者を隅肉溶接する金属板の溶接装置であって、第１の金属板のエッジに沿って移動するガイド部材と、第１の金属板の上面から該第１の金属板および第２の金属板を押さえ付けながら移動する押さえ部材と、ガイド部材と押さえ部材とが連結される溶接用電極と、ガイド部材と溶接用電極との間から溶接部に溶接用ワイヤを送給するワイヤ送給機構と備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ガイド部材と押さえ部材とによって溶接部に対する電極の狙い位置を最適な範囲に保持することができるので、溶接部の耐食性および均一性を十分に確保することができるとともに、自動アーク溶接の性能向上を図ることができるといった効果を奏する。なお、ガイド部材は、その中心が溶接用電極から１５〜５０ｍｍ以内の位置に配置されていることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は、杭として用いられる普通鋼からなる鋼管１０の外周面に、薄金属板２０を巻いて被覆し、接合することによって耐食性を付与した鋼管杭を製造する例を示している。鋼管１０の材質として例えばＳＭ４００等が用いられ、板厚は１６ｍｍ程度とされる。薄金属板２０の材質は、例えば耐海水性ステンレス鋼でスーパーステンレス鋼と呼ばれるＳＵＳ８３６Ｌ等が好適に用いられる。また、その板厚は、強度や衝撃性の確保、成形・溶接性および材料コスト等の兼ね合いより、０．２〜２．０ｍｍの範囲、好ましくは０．４〜１．５ｍｍの範囲のものが選択される。
【００１８】
薄金属板２０は鋼管１０に巻かれて端部どうしが重ねられ、重ね継手の状態で溶接される。すなわち、図２に示すように、鋼管１０の表面に重ねられる一方の端部（内側端部２１：第２の金属板）と、内側端部２１の表面に重ねられる外側端部（第１の金属板）２２とは、所定の幅で、かつ、それぞれのエッジ２１ａ，２２ａが互いに平行な状態で重ねられる。各エッジ２１ａ、２２ａは、鋼管１０の軸方向と平行に設定される。
【００１９】
薄金属板２０は、まず、内側端部２１の近傍であって表面に露出する部分（ここを内側溶接部２３と称する）が鋼管１０にスポット溶接され、次に、外側端部２２が内側端部２１にスポット溶接される。これにより薄金属板２０は鋼管１０に仮固定される。スポット溶接は、通常の抵抗溶接法が用いられる。図２はそのスポット溶接の状態を示しており、鋼管１０側のスポット溶接（鋼管１０への内側溶接部２３のスポット溶接）と、薄金属板２０の端部２１，２２どうしのスポット溶接は、外側端部２２のエッジ２２ａの両側に対称的に行われる。図２の符号３０は、スポット溶接で生じる楕円形のナゲットを示している。
【００２０】
上記のように予めスポット溶接またはＴＩＧ溶接によって仮固定することは、後に行う自動アーク溶接の安定性や溶接による薄金属板２０の変形防止のために有効であるが、ここで、接合強度を確保する上で、スポット溶接のナゲット３０の径ｒが２ｍｍ以上であることが好ましい。また、アーク熱による薄金属板２０の変形によって不整ビードや孔あき等の溶接欠陥が生じることを防ぐ観点から、スポット溶接の間隔すなわちナゲット３０の中心間の距離Ｉ’は２０ｍｍ以下であることが好ましい。なお、スポット溶接の間隔の下限としては、打点数が多すぎてコストが非常に高くなることを抑えるために、最低でも５ｍｍが確保されていることが好ましい。さらに、アーク溶接のビードと重なったり、ビードの幅が均一になりにくく不整ビードになることを防ぐ上で、外側端部２２のスポット溶接のナゲット３０の中心からエッジ２２ａまでの距離ｄは、５〜２０ｍｍの範囲が好ましい。
【００２１】
さらに、薄金属板２０の板厚ｔ、スポット溶接の間隔（ナゲット３０の中心間の距離）Ｉ’とした場合、次の（５）式、好ましくは（５）’式を満たすと、スポット溶接の効果がより顕著に得られる。
２５×ｔ−５≦Ｉ’≦１００×ｔ  …（５）
２５×ｔ−５≦Ｉ’≦５０×ｔ    …（５）’
これは、スポット溶接の間隔Ｉ’が（５）式の下限を下回ると、アーク溶接のビードと重なる場合があり、ビード幅方向の均一性が悪い不整ビードとなる可能性があると同時に、打点数が多すぎてコスト的に非常に高くなるからである。また、スポット溶接の間隔Ｉ’が上記（５）式の上限を超えると、前述した（２）式が満足されず、アーク熱による熱変形を防止できないことから著しい不整ビードになり、さらにひどい場合は、孔あき等の溶接欠陥が生じるからである。図５は、（５）式で示されるスポット溶接の間隔Ｉ’の範囲を示している。なお、（５）’式の範囲に設定されると、上記効果をより顕著に得ることができる。
【００２２】
なお、鋼管１０側のスポット溶接列と、薄金属板２０の端部どうしのスポット溶接列は、図２に示した例ではエッジ２２ａを挟んだ線対称的になされているが、千鳥状に配列されてもかまわない。
【００２３】
上記のように薄金属板２０を鋼管１０に巻き、スポット溶接によって仮固定したら、次に、重ね継手の状態の内側端部２１と外側端部２２とを、隅肉溶接の形態で溶接して接合する。この場合、溶接はアーク溶接のうちのＴＩＧ溶接、あるいはＭＩＧ溶接が好適に採用される。具体的には、図３に示す自動アーク溶接装置が用いられる。
【００２４】
この溶接装置は、図示せぬトーチ内の電極（ＴＩＧの場合であればタングステン電極）４０を、図４（ａ）に示すように、外側端部２２のエッジ２２ａと内側溶接部２３の表面とで形成される内隅に向け、トーチから噴出するアルゴンガスやヘリウムガス中で、電極４０と薄金属板２０との間にアークを発生させ、このアーク中に、溶接材料のワイヤ４１を挿入し、薄金属板２０およびワイヤ４１を溶融して隅肉溶接するものである。この場合のワイヤ４１は、例えば、Ｎｉ：３５ｗｔ％、Ｃｒ：２３ｗｔ％、Ｍｏ：７．５ｗｔ％、Ｎ：０．２ｗｔ％を含む溶接用鋼等が好適に用いられる。なお、トーチから噴出するガスとしては、アルゴンの混合ガス、＋Ｈ２ガス、＋Ｈｅガス、Ｈ２＋Ｈｅガス等を用いることもできる。
【００２５】
電極４０を備えるトーチは、エッジ２２ａに沿って移動する溶接ヘッドに装備され、この溶接ヘッドは、モータ等を駆動源とする移動機構により、エッジ２２ａと平行に移動するようになされている。なお、電極４０は、先端とエッジ２２ａとの間の水平方向の間隔Ｚ、内側端部２１から先端までの高さＸ、内隅に向かう狙い角度α、溶接方向Ｙに対する後傾角度βを、自在に調整することができるようになされている。
【００２６】
溶接ヘッドには、電極４０を備えたトーチの他に、ワイヤ４１を溶接部に送給する送給装置と、溶接時の溶接ヘッドの進行方向、すなわちＹ方向の前方に配置されるガイドロール（ガイド部材）５０と、このガイドロール５０の側方であって薄金属板２０の外側端部２２の上方に配置される押さえロール（押さえ部材）６０とが、それぞれ取り付けられている。ワイヤ４１は、送給装置によって電極４０の前方に送給され、そのワイヤ４１の前方に、ガイドロール５０が配置されている。
【００２７】
ガイドロール５０は、平たい円錐の頂部をカットした形状で、最も大径である底部の周縁５１が薄金属板２０の厚さよりも薄く形成されたもので、底面を下方に向け、かつ、その軸線を、溶接方向に直交する面内において薄金属板２０の外側端部２２の方向に所定角度で傾斜させた状態で、溶接ヘッドに回転自在に支持されている。さらにこのガイドロール５０は、図示せぬバネによってエッジ２２ａ方向に付勢され、周縁５１の上側の角部が、常にエッジ２２ａに当接させられるようになされている。ガイドロール５０がエッジ２２ａに当接することにより、エッジ２２ａと電極４０との間の水平方向の間隔が一定に保持される。このガイドロール５０は、その中心が電極４０から１５〜５０ｍｍ以内の位置に配置されていることが好ましい。
【００２８】
押さえロール６０は、外径が一定の円盤状で、軸線がエッジ２２ａに直交する水平方向と平行であり、溶接ヘッドに回転自在に支持されている。押さえロール６０は、図示せぬバネによって下方に付勢されており、薄金属板２０の外側端部２２が内側端部２１に押さえ付けられる。これによって、内側溶接部２３の表面と電極４０と間の上下方向の間隔が一定に保持される。この押さえロール６０は、電極４０側に面する端面がエッジ２２ａから２０ｍｍ以内の位置に配置されていることが好ましい。
【００２９】
上記溶接装置によれば、電極４０への通電、ワイヤ４１の送給、トーチからのアルゴンまたはヘリウムガスの噴出をそれぞれ行いながら、溶接ヘッドをエッジ２２ａに沿って適宜な速度で移動させることにより、内隅にビードが形成され、エッジ２２ａと内側溶接部２３の表面とが溶接される。溶接ヘッドの移動に伴い、ガイドロール５０の周縁５１がエッジ２２ａに常に当接しながら転動し、これによって、電極４０は常にエッジ２２ａと一定な距離をおいて平行に移動する。このため、隅肉溶接によって形成されるビードは、エッジ２２ａと平行に、かつ均一に形成され、良好な溶接状態が得られる。
【００３０】
また、押さえロール６０によって外側端部２２が内側端部２１に押さえ付けられることにより、重ね部が隙間なく密着させられるか、あるいは隙間が一定とされ、さらに、押さえロール６０から熱放散が生じて抜熱性が得られるので、局所的な溶融が起こらない。局所的な溶融が起こると、その部分の耐食性が劣るが、この場合はそのような不具合が起こりにくく、このため、耐食性の向上が図られる。なお、押さえロール６０による抜熱効果は、押さえロール６０に水冷溝を設けることにより増大させることができる。
【００３１】
次に、上記アーク溶接のより好ましい条件を、以下に記載する。
アーク溶接の自動化のためには、適用する薄金属板２０の板厚ｔ（ｍｍ）に応じて電極４０の狙い角度α（°）を下記（３）式で表す範囲内に設定する。
ｔ×３０−３０≦α≦ｔ×３０＋１０    …（３）
電極４０の狙い角度αが（３）式の範囲外であると、内側端部２１または外側端部２２のみにアークが集中し、重ね部を完全に溶融することができない。図６は、（３）式で示される電極４０の狙い角度αの範囲を示している。
【００３２】
また、隅肉部の品質確保のためには、適用する薄金属板２０の板厚ｔ（ｍｍ）に応じて平均溶接電流Ｉを下記（４）式で表す範囲内に設定する。
ｔ×３０＋２５≦Ｉ≦ｔ×４５＋８０    …（４）
平均溶接電流Ｉが（４）式の範囲より低いと、内側端部２１と外側端部２２とが均一に溶融せず、両者が完全に溶融接合し難いことに加えて、ワイヤ４１が均一に溶融せず溶接部の耐食性が劣化する場合がある。また、（４）式の範囲より高い方に逸脱すると、孔あき等の溶接欠陥が生じやすい他に、溶接入熱が大きくなって溶接変形が過大となり、自動アーク溶接自体が困難になる場合がある。図７は、（４）式で示される平均溶接電流Ｉの範囲を示している。
【００３３】
次に、トーチから溶接方向の前方１５〜５０ｍｍ以内にガイドロール５０を配置し、トーチから前方５０ｍｍ以内に押さえロール６０を配置する。また、図４（ａ）に示した電極４０の狙い位置に関わるＸ（ｍｍ）とＺ（ｍｍ）を、それぞれ０．２ｍｍ以下に保持する。
【００３４】
薄金属板２０の板厚ｔが０．２〜２．０ｍｍ以下で、板厚ｔ（ｍｍ）と重ね部の隙間ｇ（図４（ｂ）に示す）すなわち内側端部２１と外側端部２２との隙間ｇ（ｍｍ）の関係が、下記（２）式を満たす。
ｇ≦０．６ｔ＋０．１    …（２）
【実施例】
【００３５】
上記実施形態と同様の形態で、鋼管に巻いた薄金属板を、スポット溶接により仮溶接した後、アルゴン雰囲気下でアーク溶接（ＴＩＧ溶接）して本溶接することにより、薄金属板で鋼管を被覆した鋼管杭を実際に製造した。鋼管は板厚１６ｍｍの普通鋼：ＳＭ４００を用い、薄金属板はＳＵＳ８３６Ｌを用いた。製造した鋼管杭は、表１に示すように、スポット溶接による仮溶接とＴＩＧ溶接による本溶接において諸条件を変えたサンプルＮｏ．１〜１９である。表１中の下線の値は、スポット溶接の間隔、本溶接時の電極の狙い角度αおよび平均溶接電流に関し、本発明の条件から逸脱していることを示している。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
サンプルＮｏ．１〜１９のビード形状を観察し、アーク溶接の結果を、○：母材と同等以上、×母材より劣る、として評価した。その結果を、表１に併記する。
表１に示すように、スポット溶接の間隔、本溶接時の電極の狙い角度αおよび平均溶接電流のいずれかが、本発明の条件から逸脱しているサンプルＮｏ．１〜１０はビード形状に不整または孔あきが生じた。一方、これら条件を満足するサンプルＮｏ．１１〜１９は溶接結果が良好であり、本発明が有効であることが確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態によって鋼管に薄金属板を被覆して溶接する状態を示す斜視図である。
【図２】薄金属板の溶接部を示す正面図である。
【図３】溶接方法の具体例を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は溶接部を溶接方向前方から見た図であって電極の狙い角度を示す正面図、（ｂ）は溶接部を側方から見た図であって電極の後傾角度を示す側面図である。
【図５】薄金属板の板厚に応じたスポット溶接の間隔の適正範囲を示す線図である。
【図６】薄金属板の板厚に応じた電極の狙い角度の適正範囲を示す線図である。
【図７】薄金属板の板厚に応じた平均溶接電流の適正範囲を示す線図である。
【符号の説明】
【００３９】
２０…薄金属板
２１…内側端部（第２の金属板）
２２…外側端部（第１の金属板）
２２ａ…エッジ
４０…電極
４１…ワイヤ
５０…ガイドロール（ガイド部材）
５１…ガイドロールの周縁
６０…押さえロール（押さえ部材）
【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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