(57)【要約】【課題】簡便な方法で、ＳＣＣの発生や進展を抑制するとともに、溶接割れを抑制することができる溶接方法を提供する。【解決手段】ニッケル基合金からなる溶接棒２及び溶接トーチ５を用いて鋼材１をアーク溶接する際に、溶接棒２を高速で回転させながらアーク６により溶融した溶融池３へ送り込む。これより、形成される溶着金属４は、凝固する直前まで溶接棒２の回転により攪拌されるため、結晶組織の方向が一方向に偏らず、ランダム性を持った凝固組織となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接源からの熱により被溶接材を溶融させて溶融池を形成して溶接層の少なくとも一部を形成する際に、溶接棒を回転させながら前記溶融池へ前記被溶接材を送り込むことを特徴とする溶接方法。
【請求項２】
前記溶接棒は、前記溶融池を形成するために用いられる第１溶接棒と、前記溶接源の進行方向に対して前記第１溶接棒より後方に位置する第２溶接棒とを有し、前記第２溶接棒を回転させながら前記被溶接材を送り込むことを特徴とする請求項１記載の溶接方法。
【請求項３】
前記溶接棒は、ニッケル基合金からなることを特徴とする請求項１又は２記載の溶接方法。
【請求項４】
前記溶接源は、アーク溶接トーチであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の溶接方法。
【請求項５】
前記溶接源は、レーザー発振器であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の溶接方法。
【請求項６】
前記溶接層の少なくとも一部は、前記溶接層の表面部分であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の溶接方法。
【請求項７】
溶接層をその表面部分まで形成した後に、その溶接層の上部において、溶接源からの熱により形成された溶融池へ溶接棒を回転させながら送り込むことにより、表面処理層を形成することを特徴とする溶接方法。
【請求項８】
溶接層をその表面部分まで形成した後に、前記溶接層の周囲に形成された溶接による熱影響部の表面において、溶接源からの熱により形成された溶融池へ溶接棒を回転させながら送り込むことにより、表面処理層を形成することを特徴とする溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、応力腐食割れ（Stress Corrosion Cracking：以下、「ＳＣＣ」と記す）や溶接割れを抑制し得る溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽水冷却型原子炉（以下、「軽水炉」と記す）において、ニッケル基合金を溶接部に用いた場合、ＳＣＣによるき裂が発生することが考えられる。
【０００３】
これは、ニッケル基合金は結晶組織の異方性が強く、一旦発生したき裂が進展の抵抗となる結晶粒界へ鈍角的に当たることがないため、き裂が進展し易いと考えられるからである。
【０００４】
ＳＣＣの発生により、軽水炉の構造健全性を損なう懸念があるため、現在、ＳＣＣの発生あるいは進展を抑制する方法の開発が急務となっている。
【０００５】
また、ニッケル基合金は、鋳造組織が粗いため溶接割れが入り易い。
【０００６】
このため、ニッケル基合金の溶接部近傍に生じる溶接割れを抑制すべく、磁気攪拌等を用いて溶融池を攪拌し、溶融金属を微細化して継手開先面または母材の肉盛溶接すべき面に細粒緩衝層を形成することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６４−８３３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の方法では、電極の周囲にコイルを設けて励磁電源に接続することにより交番磁場を発生させる必要があり、装置が大掛かりになってしまう。
【０００９】
一方、ニッケル基合金溶着金属におけるＳＣＣの進展を抑制する方法としては、結晶組織の異方性を低減し、結晶粒の方向をランダムにすることが有効であると考えられる。
【００１０】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、簡便な方法で、ＳＣＣの発生や進展を抑制するとともに、溶接割れを抑制することができる溶接方法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】
【００１１】
上述の目的を達成するため、本発明の溶接方法は、溶接源からの熱により被溶接材を溶融させて溶融池を形成して溶接層の少なくとも一部を形成する際に、溶接棒を回転させながら前記溶融池へ前記被溶接材を送り込むことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の溶接方法は、溶接層をその表面部分まで形成した後に、その溶接層の上部において、溶接源からの熱により形成された溶融池へ溶接棒を回転させながら送り込むことにより、表面処理層を形成することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の溶接方法は、溶接層をその表面部分まで形成した後に、前記溶接層の周囲に形成された溶接による熱影響部の表面において、溶接源からの熱により形成された溶融池へ溶接棒を回転させながら送り込むことにより、表面処理層を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＳＣＣの発生や進展を抑制するとともに、溶接割れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る溶接方法の第１の実施の形態を示す斜視図。
【図２】本発明に係る溶接方法の第２の実施の形態を示す斜視図。
【図３】本発明に係る溶接方法の第３の実施の形態を示す斜視図。
【図４】本発明に係る溶接方法の第４の実施の形態を示す斜視図。
【図５】本発明に係る溶接方法の第５の実施の形態を示す断面図。
【図６】本発明に係る溶接方法の第６の実施の形態を示す断面図。
【図７】本発明に係る溶接方法の第７の実施の形態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る溶接方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係る溶接方法の第１の実施の形態を示すものである。
【００１８】
本溶接方法では、ニッケル基合金からなる溶接棒２及び溶接トーチ５を用いて鋼材１をアーク溶接する際に、溶接棒２を高速で回転させながらアーク６により溶融した溶融池３へ送り込む。
【００１９】
これより、形成される溶着金属４は、凝固する直前まで溶接棒２の回転により攪拌されるため、結晶組織の方向が一方向に偏らず、ランダム性を持った凝固組織となる。
【００２０】
従って、本溶接方法によれば、ニッケル基合金の溶着金属における結晶組織の異方性を低減し、結晶粒の方向をランダムにすることにより、簡便な方法で、ＳＣＣの発生や進展を抑制するとともに、溶接割れを抑制することができる。
【００２１】
［第２の実施の形態］
図２は、本発明に係る溶接方法の第２の実施の形態を示すものである。
【００２２】
本溶接方法では、ニッケル基合金からなる２本の溶接棒７，８及び溶接トーチ５を用いて鋼材１をアーク溶接する。
【００２３】
２本の溶接棒のうち、先行する第１溶接棒７は溶接トーチ５の直後に位置し、溶融池３を形成する。一方、後方の第２溶接棒８は、溶接トーチ５の進行方向に対して第１溶接棒７の後方に配置され、回転しながら溶融池３へ送り込まれる。
【００２４】
アーク６により直接溶融する第１溶接棒７は回転しないため、溶融した金属が周囲へ散乱することなく、また、第２溶接棒８はアーク６の熱により直接溶融するものではなく、剛性を持ったまま溶融池３へ送り込まれるため、溶融池３を強く攪拌することが可能となる。
【００２５】
これより、溶着金属４の結晶組織の方向は一方向に偏らず、よりランダム性の高い凝固組織とすることが可能となる。
【００２６】
従って、本溶接方法によれば、ニッケル基合金の溶着金属における結晶組織の異方性を低減し、結晶粒の方向をランダムにすることにより、簡便な方法で、ＳＣＣの発生や進展を抑制するとともに、溶接割れを抑制することができる。
【００２７】
［第３の実施の形態］
図３は、本発明に係る溶接方法の第３の実施の形態を示すものである。
【００２８】
本溶接方法は、図１に示す溶接トーチ５に代えてレーザー発振器９を用い、アーク６ではなくレーザー光１０により溶接する以外は第１の実施の形態と同様の方法で行う。
【００２９】
本溶接方法では、図１に示す第１の実施の形態の溶接方法と同様に、溶融池３へ送り込まれる溶接棒２が高速で回転することにより、溶着金属４の結晶組織の方向が一方向に偏らず、ランダム性を持った凝固組織となる。
【００３０】
従って、本溶接方法によれば、ニッケル基合金の溶着金属における結晶組織の異方性を低減し、結晶粒の方向をランダムにすることにより、簡便な方法で、ＳＣＣの発生や進展を抑制するとともに、溶接割れを抑制することができる。
【００３１】
［第４の実施の形態］
図４は、本発明に係る溶接方法の第４の実施の形態を示すものである。
【００３２】
本溶接方法は、図２に示す溶接トーチ５に代えてレーザー発振器９を用い、アーク６ではなくレーザー光１０により溶接する以外は第２の実施の形態と同様の方法で行う。
【００３３】
本溶接方法では、図２に示す第２の実施の形態の溶接方法と同様に、溶融池３へ送り込まれる第２溶接棒８が高速で回転することにより、溶着金属４の結晶組織の方向が一方向に偏らず、ランダム性を持った凝固組織となる。
【００３４】
従って、本溶接方法によれば、ニッケル基合金の溶着金属における結晶組織の異方性を低減し、結晶粒の方向をランダムにすることにより、簡便な方法で、ＳＣＣの発生や進展を抑制するとともに、溶接割れを抑制することができる。
【００３５】
［第５の実施の形態］
図５は、本発明に係る溶接方法の第５の実施の形態を示すものである。
【００３６】
本溶接方法では、ニッケル基合金からなる溶接棒を用いて鋼材１１を溶接する際に、鋼材１１の表面手前まで、従来の既存の溶接方法で溶接を行って従来溶接層１２を形成した後、最後に、表面層のみを第１乃至第４の実施の形態で説明した溶接方法を用いて溶接層１３を形成するものである。
【００３７】
図１乃至図４について説明した第１乃至第４の実施の形態の溶接方法は、溶着金属内におけるき裂の進展を抑制すべく溶着金属の結晶組織の方位をランダムにするが、ＳＣＣの発生を抑制するためには部材表面において結晶方位がランダムであることが有効である。
【００３８】
このため、本実施の形態の溶接方法では、表面層の溶接層１３のみを溶接棒を回転させながら送り込んで形成することにより、内部の層も溶接棒を回転させる第１乃至第４の実施の形態の溶接方法と比較してより効率的である。
【００３９】
［第６の実施の形態］
図６は、本発明に係る溶接方法の第６の実施の形態を示すものである。
【００４０】
本溶接方法では、ニッケル基合金からなる溶接棒を用いて鋼材１１を溶接する際に、鋼材１１の表面まで、従来の既存の溶接方法で溶接を行って従来溶接層１４を形成し、この従来溶接層１４を凝固させた後、その上に第１乃至第４の実施の形態で説明した溶接方法を用いて表面処理層１５を形成するものである。
【００４１】
ＳＣＣの発生を抑制するためには部材表面において結晶方位がランダムであることが有効であることから、本実施の形態の溶接方法により、従来の既存の溶接方法で溶接後に、さらに溶接棒を回転させながら溶着金属に押し付けて表面処理層１５を形成することにより、溶接継手表面の結晶方位をランダムにすることが可能となる。
【００４２】
このため、溶接中に溶接棒を回転させる第１乃至第４の実施の形態の溶接方法と比較してより効率的である。
【００４３】
［第７の実施の形態］
図７は、本発明に係る溶接方法の第７の実施の形態を示すものである。
【００４４】
本溶接方法では、溶接棒を用いてステンレス鋼などの金属材２１を溶接する際に、最終層まで従来通り既存の溶接方法により溶接して従来溶接層２２を形成し、この従来溶接層２２の最終層を凝固させた後に、従来溶接層２２の周囲に形成された溶接熱影響部２３の表面に、第１乃至第４の実施の形態で説明した溶接方法を用いて溶接棒を回転させながら押し付けて表面処理層２４を形成するものである。
【００４５】
第６の実施の形態の溶接方法のように、溶接後に第１乃至第４の実施の形態の方法を用いて溶接棒を回転させながら溶着金属に押し付けることにより、溶接継手表面の結晶方位をランダムにする方法は、溶着金属にＳＣＣを発生しやすいニッケル基合金の溶接継手に対しては有効である。しかし、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼を用いた場合のＳＣＣは溶接熱影響部２３に生じやすいことから、溶接継手表面の溶接熱影響部２３に溶接棒を回転させながら押し付けて表面処理層２４を形成することにより、溶接熱影響部２３上部の結晶方位をランダムにしてＳＣＣ発生を抑制することが可能となる。
【００４６】
従って、本実施の形態の溶接方法は、ニッケル基合金の溶接金属中のＳＣＣ進展抑制に限らず、ステンレス鋼等の他の金属の熱影響部を含む溶接部における疲労き裂進展抑制へも適用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１…鋼材
２…溶接棒
３…溶融池
４…溶着金属
５…溶接トーチ
６…アーク
７…第１溶接棒
８…第２溶接棒
９…レーザー発振器
１０…レーザー光
１１…鋼材
１２…従来溶接層
１３…溶接層
１４…従来溶接層
１５…表面処理層
２１…金属材
２２…従来溶接層
２３…溶接熱影響部
２４…表面処理層
【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】
2012000618.tif 000007
【図６】
2012000618.tif 000008
【図７】
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