(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板上に、縦横の比が１より小さい溶接面を有する付加物を溶接する方法
において、溶接面の一方の長手方向側面部の端部近傍から角回溶接を経由して対向する長手方向側面部を溶接し、次いで、溶接開始側と反対側の長手方向側面部の端部近傍から角回溶接を経由して対向する長手方向側面部を溶接することを特徴とする溶接方法。
【請求項２】
一方の長手方向の端部直前の側面部から角回溶接を経由して対向する端部
直前までの反対側の長手方向側面部を溶接し、冷却してからこの端部直前の長手方向側面部から角回溶接を経由して溶接開始位置まで溶接することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
請求項１または２の方法により溶接した後に、長手方向両端部を低変態温
度溶接材料により補強溶接することを特徴とする溶接方法。
【請求項４】
溶接が完了する温度、もしくは完了付近温度でマルテンサイト変態膨張が
終了する溶接材料であることを特徴とする請求項３に記載の溶接方法。
【請求項５】
溶接に先立って、溶接面の長手方向両端部を仮付けすることを特徴とする
請求項１ないし４のいずれかに記載の溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、平板上に、溶接面が長方形等の付加物を溶接する方法に関するものである。更に詳しくは、平板体に溶接面の縦横の比が１より小さい溶接面を有する付加物を溶接した後に、低変態温度溶接材料を利用して長手方向両端部（溶接止端部）を補強溶接するのに好適な新しい溶接方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から金属の棒状物の端部を平板体に溶接することが行われてきているが、平板体に縦横の比が１より小さい溶接面を有する付加物を溶接する場合、熱が均等に伝わらないことが歪や破壊の原因になっていた。特に、溶接した後に冷却した際に、溶接部材の収縮が
大きく、歪が生じて溶接部疲労強度の劣化が避けられなかった。このため、溶接疲労強度は溶接ルート部の強度より常に劣るものとされていた。このような問題点を解決するために、この出願の発明者らは、低変態温度溶接材料を使用する新しい溶接方法を提案した。そして、この方法は既に特許登録されている（特許第３０１０２１１号公報）。新しい溶接材料を使用するこの特許方法によって、従来からの課題であった溶接疲労強度、すなわち、溶接部材の溶接強度は大幅に改良されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、溶接材料として低変態温度溶接材料を使用することによって溶接疲労強度を向上させることが可能になった。しかしながら一方で、低変態温度溶接材料を使用して溶接止端部を補強溶接した場合、溶接止端部の疲労強度の方が溶接ルート部の疲労強度より大きくなったため、今度は溶接ルート部の疲労強度を大きくすることが新たな課題となってきた。
【０００４】
もちろん、従来の方法においても、特に、平板体に溶接面が長方形等の付加物を溶接する場合には、平板体の溶接部近傍の溶接疲労強度は著しく低下していたが、溶接部材と溶接母材の境界部分である溶接止端部の溶接部疲労強度の方が溶接ルート部の疲労強度より更に小さかったために、溶接ルート部の疲労強度は問題にならなかった。だが、低変態温度溶接材料を使用して溶接止端部を補強溶接することによって、溶接止端部疲労強度の方が溶接ルート部の疲労強度より大きくなったために溶接ルート部の疲労強度の問題が顕在化することになった。
【０００５】
そこで、この出願の発明は、以上のとおりの問題点を解決し、従来からの各種の溶接材料を用いて平板体に溶接面が長方形等の角柱体を溶接する方法においても、溶接ルート部の疲労強度を劣化させることなく強固な溶接を実現することのできる方法を提供すること、特に、低変態温度溶接材料を使用して溶接止端部を補強溶接する場合に、溶接ルート部の疲労強度を劣化させることなく、溶接強度の大きな溶接を可能とする新しい溶接方法を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するためのものとして、第１には、平板上に、縦横の比が１より小さい溶接面を有する付加物を溶接する方法において、一方の長手方向側面部の端部近傍から角回溶接を経由して対向する長手方向側面部を溶接し、次いで、溶接開始側と反対側の長手方向側面部の端部近傍から角回溶接を経由して対向する長手方向側面部を溶接することを特徴とする溶接方法を提供し、また、第２には、一方の長手方向の端部直前の側面部から角回溶接を経由して対向する端部直前までの反対側の長手方向側面部を溶接し、冷却してからこの端部直前の長手方向側面部から角回溶接を経由して溶接開始位置まで溶接することを特徴とする溶接方法を提供する。
【０００７】
そして、この出願の発明は、第３には、上記いずれかの方法により溶接した後に、長手方向両端部（溶接止端部）を低変態温度溶接材料により補強溶接することを特徴とする溶接方法を、第４には、この低変態温度溶接材料は、溶接が完了する温度、もしくは完了付近温度でマルテンサイド変態膨張が終了するものであることを特徴とする溶接方法を提供する。
【０００８】
さらに、この出願の発明は、第５には、上記いすれかの方法において、溶接に先立って、溶接面の長手方向両端部を仮付けする溶接方法を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この出願の発明は、上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態に
ついて説明する。
【００１０】
まず、この出願の発明の溶接方法とこれまでの溶接方法を、平板体からなる主板に溶接面が長方形の角柱体からなる付加物を溶接する態様として説明する。
【００１１】
図１は従来の溶接方法の態様を示した図である。図１（ａ）は付加物（２）の部分を上方から見た図であり、付加物（２）の主板への仮止め部位（３）を示している。図１（ｂ）は溶接後の態様を示した側面図であり、主板（１）、付加物（２）、溶接金属（４）を示している。図１（ｃ）は平面図である。この平面図においては、付加物の長手方向側面部（５）と、付加物の端部（６）、そして溶接の方向（７）（８）を示している。この溶接の方向（７）（８）に見られるように、従来の溶接方法は、まず、矢印で示す溶接方向（７）のように、溶接面の片側の長手方向側面部（５）の大半を溶接し、これに連続して一方の端部（６）である角回溶接部（９）を溶接し、さらに反対側の長手方向側面部（５）の端部（６）近端部を溶接する。次いで、同様にして溶接方向（８）の溶接を行っている。
【００１２】
これに対して、この出願の第１および第２の発明を図２に従って説明すると、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は各々図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に対応する概略図である。図２（ａ）においては、付加物（２）を、その両端部（６）を主板への仮止め部位（３）としていることが示されている。
この出願の第１および第２の発明の溶接方法では、まず、主板（１）上の付加物（２）の長手方向両端部に温度が低い状態で仮付け（３）を行う。そして、図２（ｃ）の溶接方向（７）（８）に示されているように、まず、溶接方向（７）に従って、付加物（２）の端部（６）手前直前から角回溶接部（９）および長手方向側面部（５）を経て対向する端部（６）の手前まで矢印方向（７）で示す方向に連続して溶接を行う。そして、冷却後、同様に溶接開始端部と対向する端部（６）の手前から矢印方向（８）で示すように溶接をする。このように、この出願の発明は、付加物（２）を溶接するに際し、従来のように付加物（２）の長手方向側面部（５）に沿うように溶接を始めるのでなく、まず、付加物（２）の端部（６）近傍から始めて、角回溶接部（９）を経由して長手方向側面部まで溶接することによって、溶接母材の熱履歴の影響を最小とし、溶接ルート部の疲労強度を著しく向上させる。このような作用効果は、溶接材料として低変態温度材料を用いて、以上の溶接が終了した後に長手方向両端部、つまり溶接止端部を補強溶接することによって顕著なものとなる。この場合の低変態温度溶接材料としては、溶接が完了する温度、もしくは完了付近温度でマルテンサイト変態膨張が終了するものであることが好ましい。
【００１３】
この出願の発明は、以上のように角回溶接の手順方法が従来とは本質的に相違すること、さらには、仮止め部位を両端部とすること、補強溶接の溶接材料として低変態温度材料を用いることを特徴とし、これらによって、溶接ルート部疲労強度を低下させることなく、溶接疲労強度の向上を図ることを特徴としている。
【００１４】
以上のとおりのこの出願の発明の溶接方法は各種の鋼材を対象とする溶接方法として極めて有効であり、有用である。
そこで以下に実施例を示し、さらに詳しく説明する。
もちろん、以下の例によって発明が限定されることはない。
【００１５】
【実施例】
図３は、この発明の溶接方法によって得られた溶接構造体の溶接強度「応力範囲」と「繰り返し数」の関係で調べたものである。対象とした母材と付加物はともにその鋼種は、ＪＩＳ  Ｇ３１０２  ＳＭ５７０Ｑ鋼である。なお、アーク溶接の条件は次のとおりとした。
【００１６】
シールドガス：８０％Ａｒ＋２０％ＣＯ2
その流量    ：２５  ｌ／分
溶接方法    ：２５０Ａ
溶接電圧    ：２７Ｖ
溶接速度    ：１７ｃｍ／分
表中の三角印で示したものは、従来の方法として、ＪＩＳ  Ｚ３３１２  ＹＧＷ２３を溶接材料として図１で示した溶接順序で溶接した場合のものである。また、菱形印で示したものは、同じ溶接材料により図１で示した従来の溶接順序で溶接した後に、低変態温度溶接材料（組成（ｗｔ％）；Ｃ：０．０２５／Ｓｉ：０．３２／Ｍｎ：０．７０／Ｎｉ：１０．００／Ｃｒ：１０．００／Ｍｏ：０．１３／残部Ｆｅ）を用いて角回溶接部の溶接止端部を補強溶接した場合のものである。
そして、丸印で示したものは図２で示した溶接順序で溶接した後に、上記の低変態温度溶接材料を使用して角回溶接部の溶接止端部を補強溶接した場合のものである。この図３の結果から次のことが確認される。
【００１７】
<1> 図１に示した従来法での溶接順序による場合でも、図３中に菱形印で示した低変態温度溶接材料を使用して角回溶接部の溶接止端部を補強溶接した溶接体試験片の疲労強度向上倍率はこのような補強溶接を行わない場合に比較して約１．２５倍向上しているが、この向上の程度はあまり大きくない。
【００１８】
<2> 一方、図３中に丸印で示した、図２の順序での溶接の後に低変態温度溶接材料を使用して角回溶接部の溶接止端部を補強溶接した溶接体試験片の疲労強度向上倍率は約２．０倍にもなっており、この発明の効果が示されている。
実際に、溶接後の破壊断面を観察してみると、図３に三角印で示した従来の溶接方法による場合、溶接材料と溶接母材の境界である角回溶接部の溶接止端部から疲労亀裂が成長して破断に至っている。これに対し、溶接材料として、低変態温度溶接材料を使用して角回溶接部の溶接止端部を補強溶接した場合（図３中の菱形印および丸印）には、いずれの場合も溶接止端部からは破壊していない。ただ、従来と同様の溶接順序で溶接した場合（図３中の菱形印）には、付加物の長手方向溶接部の中央付近で疲労亀裂が生じているのに対し、この出願の発明の溶接（図３中の丸印）では、付加物端部付近で疲労亀裂が生じている。
【００１９】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明による場合には、溶接ルート部の疲労強度を低下させることなしに疲労強度を向上させることができ、また、低変態温度溶接材料を使用して角回溶接部の溶接止端部を補強溶接することによりこの向上効果は極めて顕著なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来法での溶接手順を示した平面図、側面図である。
【図２】 この出願の説明の溶接手順を示した平面図、側面図である。
【図３】 疲労Ｓ−Ｎ線図を例示した図である。
【符号の説明】
１ 主板
２ 付加物
３ 仮止め部位
４ 溶接
５ 付加物の長手側面部
６ 付加物の端部
７ 溶接方向
８ 溶接方向
９ 角回溶接部
【図１】
0003861139.tif 000002
【図２】
0003861139.tif 000003
【図３】
0003861139.tif 000004