Vol. 486

2015 Spring●技 術 レ ポ ー ト

片面溶接装置の最新機能

2015 Spring

Vol.486

CONTENTS
2 技術レポート

片面溶接装置の最新機能
7 営業部ニュース

1 - ユーザールポ 三井造船株式会社

大分から世界の港へ ー 世界のコンテナ物流を支える港湾クレーン
2 - 新 銘柄のおはなし 被覆アーク溶接棒（6）
11 ほっとひといき｜世界の水辺

消火栓のある風景

15 解説コーナー｜試験・調査報告「深穴穿孔法による内部残留応力測定」

17 神溶会コーナー

Mail from Shanghai

18 知恵袋コーナー｜用語解説「積層造形」について-合併創刊号のお知らせ長年愛読していただいておりました従来の「ぼうだより」と「技術がいど」が2015年 4月号から年 4 回として合併することになりました。
今まで以上に内容の充実と見やすい誌面を心掛けて行く所存ですので、これからもよろしくお願いいたします。

Technical Reports● 技術レポート（Vol. 56 2015-2）

片面溶接装置の最新機能
諏訪 尊信（株）神戸製鋼所 溶接事業部門 技術センター 溶接システム部

1. はじめに
神戸製鋼所が1964年に実用化した片面溶接施工法および装置は、多くの造船所のブロック製造ラインにおける板継溶接工程で採用頂いている。本装置は片面から高速かつ1パスにて溶接を行うことができ、また、コンベアによる流れ作業が可能であるため、造船所の板継溶接工程にはなくてはならない装置となっている。
2010年12月号の技術レポートにて当時の取り組みを報告し、その後もユーザニーズに応えるべく新機能の開発を行ってきた。本稿では最新の片面溶接装置（図1）に搭載されている機能について紹介する。

図1 片面溶接装置

2．新機能の概要
２-１ マルチオペレーション機能
国内の多くの造船所では、片面溶接装置を 2 台導入し、び省人化のため、マルチオペレーション機能を開発した。

2 シームを同時溶接することで生産性を向上させてい当社の片面溶接装置はそれぞれの溶接ヘッド部に制る。当社はこれまでシーム間隔自動位置決め機能を開

御機器を搭載し、装置 1 台毎に独立した制御を行ってい

発し、溶接開始前の段取時間短縮を実現してきた。しる。マルチオペレーション機能は、この独立した制御

かし、溶接中の条件変更および微調整等は、各装置の機器を専用の制御ネットワークで接続し、溶接中の溶操作盤より行うため、2台の装置間をオペレータが頻繁

接条件設定値およびモニタ値を他方のタッチパネルにに行き来するか、装置1台につき1人のオペレータを配置

表示させ、かつ溶接条件の変更や微調整を可能とするする必要があった。そこで、オペレータの負荷軽減およ機能である。

2015 Spring2

● 技術レポート（Vol. 56 2015-2）

図 2 にタッチパネルのマルチオペレーション画面を「減」を押して設定する。

示す。本画面①部で相手号機側の各電極の溶接電流、本機能により2台の装置の同時溶接が 1人で可能とな溶接電圧等を確認することができる。溶接条件の微調り、生産現場での生産性の向上および省人化に貢献し整は各条件の数字をタッチし、②部で条件微調の「増」・ている。

図2 マルチオペレーション画面

２-２ 直流／交流電源自動切替機能

3 2015 Spring

近年、国内造船所で建造される船は製造コストの低裕度を持つ交流垂下特性の溶接電源を用いる必要がある

減や燃費向上を目的とした船体軽量化への取り組みがことが判り、直流／交流電源自動切替機能を開発した。

推進され、それに伴い薄板や板厚差のある継手の割合

本機能は直流または交流をあらかじめ設定し、自動が増えたため、それらの溶接に適した RF装置の導入が溶接時に専用の制御盤に内蔵された遮断器で各溶接電主流となっていた。至近では、多様な継手向けのRF施

源の2次側回路を切替えるものである。溶接電源の設定

工に加え、コンテナ船やLNG船向けの厚板溶接に用いは溶接条件入力モード画面で条件番号毎に入力するられるFCB施工の両方を兼ね備える「兼用装置」
が求め（図3）。溶接電源の切替は自動溶接モード画面で条件番られるようになっている。

号を読みだした時に自動的に行われる（図4）。

当初の兼用装置は第1電極には直流定電圧特性の溶接電本機能によって各施工法に適した溶接電源の自動選源を使用していた。しかしながら、極厚板のFCB施工時に択化を実現し、安定した溶接品質の提供および省力化

おいて安定した裏ビードを形成させるためには、広い条件に寄与している。

図3 溶接条件入力モード画面

図4 自動溶接モード画面

Technical Reports
片面溶接装置の最新機能
２-3 片面溶接装置による後退溶接
片面溶接施工では、溶接線の継手終端部で溶接金属

スケードビードを施し、終端部では裏ビードを形成せ中央部に発生する終端割れが課題としてあり、その対ずに溶接する方法である（図5）。また、クレータ会合法

策手法としてシーリングカスケード法やクレータ会合

は溶接線の両端から中心へ向けてそれぞれ溶接を実施法が挙げられる。シーリングカスケード法とはあらか

し、クレータを重ねる方法である（図 6）。各手法のメリッ

じめ溶接線の終端部付近に300mm程度のシーリングカ

ト・デメリットについて表1に記載する。

図5 シーリングカスケード法

溶接方向

シーリングカスケードビート

図6 クレータ会合法

溶接方向

溶接方向

クレータ会合部

表1 終端割れ対策方法の特徴
終端割れ対策方法

メリット

デメリット
シーリングビードの処置が煩雑

シーリングカスケード法
終端割れ防止率が高い
クレータ会合法

当社は終端割れの対策としてシーリングカスケード

終端部の裏ビード補修が必須
溶接が2回必要
会合部の手直しが不可欠ようになった。

法を推奨してきた。さらにクレータ会合法適用のニー

現在は単電極の後退溶接機能を実用化しているが、ズに応えるため、終端部から始端側へ自動溶接を行う

多電極の後退溶接機能も現在開発中であり、近く実用

後退溶接機能を開発し、所望の終端処理を選択できる化する予定である。

2015 Spring4

● 技術レポート（Vol. 64 2023-2）

10mm離れた箇所です。ここで設定値より温度が高いた。本機能を使用することで、測定したパス間温度の場合は設定値以下になるまでロボットが待機します。

データを自動で入力できます(図6)。これにより温度

測定中の温度は、図5に示すとおりPCの画面で確認でデータの入力作業の削減や入力ミスを防止できます。

き、測定した温度が設定値以下になるとロボットが溶接を開始します。これを最終パスまで繰り返します。

4．おわりに
当社鉄骨溶接ロボットシステムで新たに開発したパス間温度測定機能について紹介しました。本機能により作業者がパス間温度の測定に要している時間を他の作業に活用でき、サイクルタイム短縮や品質安定化が期待できます。またパス間温度測定のために、作業者が安全防護柵の中で作業することがなくなり、安全性の向上も実現できます。
今後も、溶接品質向上、生産効率向上および省人化を実現する製品・機能を開発し、お客様の課題解決に貢献していきます。

図5 パス間温度測定時のPCモニタの様子

参考文献
1）一般社団法人日本溶接協会溶接情報センター：
溶接関係の統計 −溶接技能者認証者数の推移−、

3.3 パス間温度の記録
当社では溶接電流、アーク電圧、入熱量などを自動

http://www-it.jwes.or.jp/statistics/statistics2.jsp、(2023-02-22)で記録し、施工レポートとして出力する機能がありま

2）橋本潔ほか：鉄骨溶接ロボットシステムの開発状況、す。この施工レポートには、パス間温度を記入する項

R&D神戸製鋼技報、Apr.2002、Vol.52 No.1、pp.64-67

目を用意していますが、従来は人が測定したパス間温3）日本建築学会編「鉄骨工事技術指針・工場製作編」

度を記入する、またはPCから入力する必要がありまし2018、p.384

図6 測定した温度が自動記録された施工レポート

5 2023 SpringTechnical Reports
片面溶接装置の最新機能

頻繁にON/OFF

リミットスイッチ信号
1

0

0

2000

4000

6000

8000

10000 12000

14000

16000

18000

リミットスイッチ信号［1:ON, 0:OFF］

リミットスイッチ信号［1:ON, 0:OFF］

図8 リミットスイッチ信号
リミットスイッチ信号
1

常にOFF
0

0

2000

4000

溶接機台車位置［mm］

6000

8000

10000 12000

14000

16000

18000

溶接機台車位置［mm］（a）開先残し発生時（b）正常時2）アーク切れ発生原因の特定
アーク切れ異常が頻発するトラブルが発生した。アー

本現象が頻発する以前の波形と比較しても同等の波形でク切れ現象はワイヤ送給不良に起因することが多いたあり、制御上の問題ではなく機械的要因によりアーク切め、溶接電流、電圧、ワイヤ送給モータ速度に着目し、アーれが発生していると推測した。実際に装置を点検した結ク切れ発生時の波形（図9）を確認した。その結果、溶接

果、ワイヤ送給ローラの加圧不足が原因であることが判

電圧が上昇するとともにワイヤ送給速度が増加しており、明し、早期問題解決に至った。

ワイヤ送給モータは正常に動作していることが判った。

図9 アーク切れ発生時の溶接電流、電圧、ワイヤ送給モータ速度波形

100
90

6000

アーク切れ発生

80

5000
70
4000

60
50

3000

40

2000

溶接電圧［V］

溶接電流［A］、ワイヤ送給速度［mm/min］

7000

30
1000
20
0
1010

1012

1014

1016

1018

-1000

1020

1022

1024

溶接時間［s］

1026

1028

10
1030
0

3．むすび
本稿では、最新の片面溶接装置に搭載されている機能について紹介した。今回紹介した中で、溶接状況ロギン
グ機能は生産管理や品質管理の更なる強化に有効活用できると考えており、機能開発を進める予定である。
今後も神戸製鋼所はユーザの幅広いニーズに応え、革新的な機能を提供するために機能開発に邁進していく所存である。
［参考文献］
田中和雄：技術レポート , 神戸製鋼所 ,Vol.37 (1997)
木幡 茂：技術レポート , 神戸製鋼所 ,Vol.50 (2010)2015 Spring6

● 営業部ニュース

ユーザールポ

大分から世界の港へ
ー 世界のコンテナ物流を支える港湾クレーン
大分県大分市。九州の東部、瀬戸内海の西部に位置し、古くは豊後国の国府が置かれ、府内と呼ばれていました。キリシタン大名として名高い大友宗麟公のもと、南蛮文化が花開いた土地であり、現在は、関あじ関さば豊後ふぐ、とり天に豊後牛とグルメの方々からの人気が高い街でもあります。併せて、鉄鋼業や化学▼▼▼ 三 井 造 船 株 式 会 社 大 分 事 業 所 運 搬 機 工 場

工業が盛んな工業都市でもあり、近年では電子工業の立地も進んでいます。

今回は、三井造船株式会社運搬機工場を訪問し、製造部の河津課長補佐にお話しを伺いました。
■ 本日はご多忙中にも関わらず、お時間を頂戴し誠に■ク レ ー ン 製 作 に お い て、水 平 す み 肉 溶 接 に はありがとうございます。また、日頃より弊社溶接材料

FAMILIARCTM MX-Z200 をご採用頂いております。

及びシステムをご愛顧頂きましてありがとうございます。

継続的にご使用して頂いている理由をお聞かせ下さい。

早速ですが、御社の概要と直近の仕事状況をお聞かせ下さい。

まずは耐ピット性に優れるところが挙げられます。加え

大分事業所は 1981年に操業を開始し、1993年に当時て脚長 7mm程度までなら1パスで滑らかで美しいビード

業界最大級の鉄構工場として能力増強を行い、これまが引ける点も好評です。それから神鋼さんのFCWは送給性

でに大型ボイラー、各種橋梁、石油掘削装置、LPGタに優れているという点で、現場の作業が滞ることなく進め

ンク、海洋開発機器等を製造し今日に至ります。現在られるので重宝しております。

は三井造船の運搬機工場として、「社会に人に信頼され水平すみ肉を専門に行う部

るものづくり企業であり続けます」という企業理念の署では、半自動、簡易台車、もと、コンテナ荷役用のガントリークレーンとトラン

多電極溶接装置で、ほぼ全て

スファークレーンを主製品として、その他各種クレーFAMILIARCTM MX-Z200を使ンと陸上構造物を製造しています。

用しています。

2014年実績では、ガントリークレーンを約20基、トランスファークレーンを約40基建造しました。向け先は国内港湾向けと輸出案件が半々くらいとなっています。輸出先としては、東南アジアが最も多いですが、トルコやアルゼンチンといった国々にも実績があります。
世界的な物流量の増加が継続すると予測されるため、港湾用の荷役クレーンの需要も伸びていくと見ており、
大分事業所も大幅な能力増強を図っているところです。

ガントリークレーン

7 2015 Spring

河津課長補佐FAMILIARCTM MX-Z200 8 電極

トランスファークレーン

FAMILIARCTM MX-Z200 簡易台車

■ ご評価頂きありがとうございます。次に全姿勢用の生産する神鋼さんの工場，物流や在庫の調整を行う流

FAMILIARCTM DW-100についても評価をお聞かせ下さい。

通販売網が機能してこそできることだと思います。おクレーンの製作においては、製品のサイズや形状、建屋の制約もあり、反転を行いづらいという難点があります。そのために立向きや上向きの溶接がどうしても多くなりますので、全姿勢用の溶接材料が必須とな

かげさまで、製造工程を考える上で溶接材料が入荷しないというリスクを減らすことができております。
■ 当社への要望がありましたら お聞かせ下さい。

ります。神鋼さんには立向き上進性の向上という現場

クレーンの部材には、炭素量が 0.5 〜0.7% の高炭素の要望をくみ上げて頂き、当初納入して頂いていた鋼を使用する箇所があり、低水素系の電弧棒で施工しFAMILIARCTM DW-100から、何度かの改良を経て現在ています。これらを半自動で施工できるようなFCWがの製品を納入して頂くに至っています。

あればと思っています。安全衛生の観点からは、更に立向き上進溶接の効率が向上し、現場からの評価もヒュームを減らして頂きたいと思います。製品の構造

MX-Z200 同様に送給性が良上、狭隘部での溶接は避けて通れないため、ヒューム

いので、トーチまでの送給系が長く少々曲がっていてが少ないワイヤは現場から支持されることと思います。

上々です。FAMILIARC

TM

も安定した溶接が可能となっています。また、全姿勢用ワイヤでは 590MPa 級鋼用の材料についても改良を■ 貴重なご意見ありがとうございます。また、本日はお実施頂きました。こちらも作業性が良いと好評です。

忙しい中、貴重なお時間を頂きまして誠にありがとうございました。
今後とも、溶接材料並びに溶接システム共に益々信頼■ ありがとうございます。では当社溶接ワイヤや溶接して頂けるメーカーとなれるよう努力して参りますのシステムへの総合的な印象をお聞かせ下さい。

で、宜しくお願い致します。
先ほどFAMILIARCTM DW-100 改良の経緯でも述べましたが、現場の意見を良く聞いていただいているという■ 終わりにご多忙の中、取材にご協力頂いた河津課長補佐をは印象を持っています。
それから、カスタマーサポートグループに溶接コン
クール指導を複数回実施頂いています。運搬機工場でじめ、三井造船㈱運搬機工場の皆様の益々のご発展をお祈り申し上げます。

は主に厚板の溶接を行っており、また二次電源がコン
クールのときに使用する二次電源と違うため、条件合
わせのコツなど溶接材料以外の点でも多くのアドバイ

レポーター 里元 創㈱神戸製鋼所
西日本営業室

溶接事業部門
九州営業所

営業部

スを頂き、非常に参考になっております。
また、2014年に納入いただいた神鋼さんの溶接材料
は29銘柄で、サイズ、包装形態毎に細分すると40種以上にもなりました。これは現場のニーズに合わせて多様なラインナップを揃えていることはもちろんですが、ユーザーが要求する時期に遅滞なく多種多様な製品を

FAMILIARCTM DW-100 狭隘部

反転を行いづらい大型構造物

2015 Spring8

● 営業部ニュース

新 銘 柄 のおはなし

今回は硬化肉盛、鋳鉄用被覆アーク溶接棒の銘柄の由来をお話しします。肉盛は求められる硬さ、特性に応じ様々な銘柄がラインナップされています。鋳鉄（鋳鋼とは異なりますので注意！）の溶接は鋳鉄専用の銘柄が適用されます。

16. HF-XXX③3% 前後の炭素を含む溶接金属に比較的多量の合金元

専門書などによると、固体と固体がある接触圧力の下で相対運動を起こすと、固体のいずれか一方、もしくは双方の摩擦が生じ、形状が変化していきます。ブルドー
ザーやショベルなど建設機械の部品の中の土砂や岩石などの硬い物質と接触するツース類、金属体が相互に接触する
クローラのリンクとスプロケットの関係などはその典型です。
摩耗の進行度合は、接触圧力が高ければ高いほど、ま- ▼▼▼ 被 覆 ア ー ク 溶 接 棒︵ ︶86た、相互に接触する固体の硬さが低ければ低いほど、一般的に大きく、また温度などの環境にも影響されます。
このため、摩耗を軽減または防止する目的で接触部に硬さの高い物質を使用したり、固体同士が直接接触しな
いよう固体間に適当な液体（潤滑油）などを介在させる方法をとっています。硬化肉盛（ハードフェイシング：
Hard Facing）溶接は前者に属する方法で、各種の機械
部品の表面部に母材より硬さの高い金属を溶接により生成することで、稼働時の摩耗・変形を軽減し、機械設備・部品の長寿命化を図ることが出来ます。
また、摩耗・変形した部品の修復にも使用されています。
神戸製鋼では、本目的で使用されている被覆アーク溶

素を添加した鋳鉄系タイプ、の３つに大別され、その原型は昭和 27 年から 29 年に開発・上市されています。その後、現存する表面硬化肉盛用被覆アーク溶接棒のほとんどが我が国の鉱工業生産が急激に拡大した昭和 38 年
位までに開発され、今日に至っています。
もっとも初めに開発されたものの一つに高炭素・高マンガン系の PREMIARCTM HF-11、高炭素・中合金鋼系のPREMIARCTM HF-12 などがあります。「-11」は高マンガ
ン鋳鋼（いわゆるハッドフィールド鋼）の特徴である11%
マンガンに由来しています。
「-12」はそれに次ぐ 2 番目の被覆アーク溶接棒として、「PREMIARCTM HF-13」は13%クロム系であることから「-13」を使用しています。
高クロム系としては PREMIARCTM HF-30 があります。
「-30」は 30% クロム系であることに由来しており、硬化
肉盛用フラックス入りワイヤのPREMIARCTMDW-H30
やPREMIARCTM DW-H30MVの「-30」も同様に30%クロム系であることを表しています。

PREMIARCTM HF-16 の「-16」は高炭素 -16% マンガン‐16% クロムの溶着金属を形成することに由来します。
「PREMIARCTM HF-240」から「PREMIARCTM HF-1000」「Hard Facing」の頭文字をとった接材料の銘柄名としてなどHFに続く数字が 3〜４桁の数字からなるグループが「HF-XXX」を充てています。また、硬化肉盛用のフラッありますが、この３桁・４桁の数字は溶着金属の硬さをクス入りワイヤとしてDW-HXXX シリーズがありますおよその「ビッカース硬さ」であらわしており、比較的が、このHも「Hard Facing」の頭文字をとったものです。

やわらかいパーライト系溶接金属からタングステン炭

神戸製鋼製の硬化肉盛用溶接金属の種類は、①少量の化物を多量に含む高硬度のものまで広く含まれます。

クロム・モリブデンなどを含む低合金タイプ ②10% 前フラックス入りワイヤ DW-HXXX シリーズも同様に、後を超えるクロム、マンガンなどからなる高合金タイプ

PREMIARCTM DW-H250 からPREMIARCTM DW-H800 まフラックス入りワイヤと被覆棒の種類・特長
肉盛金属の種類

フラックス入りワイヤ

被覆棒

ビッカース硬さ

パーライト系

DW-H250， DW-H350

HF-240， HF-260， HF-350

200〜400

マルテンサイト系

DW-H450， DW-H600
DW-H700， DW-H800

HF-450，HF-500，HF-600
HF-650，HF-700，HF-800K

350〜800

13％クロムステンレス鋼系

DW-H131S， DW-H132

CR-134350〜500

セ ミ・オ ー ス テ ナ イ ト 系

-

HF-12

500〜700

高 マ ン ガ ン・オーステナイト系 16％Mn

DW-H11

HF-11

150〜500

DW-H16

HF-16， MC-16

200〜400

高クロム鉄系

DW-H30， DW-H30MV

HF-30

600〜800

HF-950， HF-1000

800〜1200

13％Mn系-16％Cr系

タングステン炭化物系：PREMIARCTM

9 2015 Spring-で、溶着金属のビッカース硬さを表す数字を銘柄にし属は鋳鉄母材の溶込みによる炭素の影響で硬くなるこたパーライト系・マルテンサイト系の銘柄があります。

と か ら、PREMIARCTM CI-A1やPREMIARCTM CI-A2とその他の硬化肉盛用被覆アーク溶接棒が極軟鋼心線

比較して耐割れ性は劣ります。しかし鋳鉄母材とのなを使用し、合金元素をフラックスから添加している中

じみ性がよく、母材との色調差が少ないメリットもあで PREMIARC

HF-1000 のみが、フラックス入りワイ

り、小さな鋳造欠陥の補修にはよく用いられています。

ヤ同様、主合金成分のタングステン炭化物を軟鋼フー

なお、PREMIARCTM CI-A1から-3の数字は開発順序

TM

プに巻き込んだチューブ状の心線を使用するユニークを示しています。

な構造をしています。

18. PREMIARCTM MC-16

硬化肉盛用溶接材料は、求められる硬さ、特性（耐金属「MC」
を 称 す る 被 覆 ア ー ク 溶 接 棒 はPREMIARCTM

間摩耗、土砂摩耗、高温摩耗、など）に合せラインナップ
されています。硬さの確保、割れの防止（軽減）には適切

MC-16 のみです。低炭素系の16%マンガン -16% クロ

な溶接材料の選定と母材の錆やよごれ、割れの除去など

ム溶接金属を生成し、高強度・高靱性の安定したオースの母材側の処理、熱管理など施工上の管理が重要です。

テナイト組織が得られます。MCはそれぞれマンガン（Manganese）、ク ロ ム（Chromium）の 頭 文 字、16は17. CI-A

それらの添加量（16%）
を示しています。

「CI-AXX」は鋳鉄用被覆アーク溶接棒です。“C” “I”

PREMIARCTM MC-16 は13% マンガン鋼の溶接など

はそれぞれ “Cast Iron”( 鋳鉄 )の頭文字に由来します。

に使用される他に、透磁性が極めて小さいという特長“A” は CM-AXXX で紹介の通り、心線に合金線が使われからリニアモーターカーに使用される高マンガン系非ていることを表します。最初に開発された鋳鉄用被覆

磁性鋼板の溶接などで好評価を得ていました。

（昭和 30 年開発）に合アーク溶接棒 PREMIARCTM CI-A1
金線（純Ni線）
が使用されており、以降 55%Ni-Fe 合金と続いていま線の PREMIARCTM CI-A2（昭和 33 年開発）
す。その後は純鉄心線を使用した PREMIARCTM CI-A3にも本銘柄を付しています。

PREMIARCTM CI-A1は溶着金属中のニッケルの効果
により母材部（鋳鉄）
からの溶着金属への炭素の拡散をおさえることにより熱影響部の硬化を低減し、また延性に富んだニッケルベースの溶接金属と相まって延性の不足しがちな鋳鉄の溶接を可能にしています。

PREMIARCTM CI-A2は 溶 着 金 属 の ニ ッ ケ ル を35〜45%として熱膨張係数を小さくすることで、溶接時の㈱神戸製鋼所

収縮応力に起因した割れの発生を軽減しています。

営業企画室

PREMIARCTM CI-A3は軟鋼系の溶接材料で、溶接金

主な特長

主な特性

溶接事業部門

営業部

原田 和幸

※１

耐金属間摩耗

耐土砂摩耗

耐高温摩耗

耐キャビテーション

耐食性

耐熱性

耐衝撃性

耐割れ性良好機械加工容易

○

△

×

−

−

×

○

耐摩耗性良好

○

○

△

−

×

△

△

耐酸化性，耐熱性，耐食性
耐摩耗性良好

○

△

○

○

○

○

△

靭性・耐摩耗性良好

○

○

△

△

△

△

△

靭性・耐衝撃摩耗性良好
加工硬化性大

×

○

×

△

×

×

◎

高温硬度大，靭性良好

○

△

○

○

○

○

○

耐エロージョン性極めて良好
耐食性，耐熱性良好

△

◎

◎

×

○

○

×

耐重研削摩耗性極めて良好

×

◎

×

×

×

×

×

※1

◎：極めて良好◯：良好△：やや劣る

×：劣る―：一般に用いられない
2015 Spring 10

世界の水辺

「消火栓のある風景」
火事場で活躍する消火栓。
大きな水圧に耐えるよう作られ、見た感じはどっしりして、
文・写真：水中・水辺のフォトジャーナリスト

高野 弘「僕が街を守っているよ！」と言わんばかりの存在感がある。
日本の消火栓はシルバー色に近い単色だが海外の水辺の旅でよく出合うものは、姿、形も違う。
本体のカラーも時々異なり、取材中に出合う消火栓を撮影してきた。
マレーシアと北米で出合った消火栓を通じて
水辺や街の風景そして魅力を紹介。
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■＜自然豊かなボルネオ島東マレーシア＞
東マレーシアに位置するサバ州。州都「コタキナバル」
は、同州の玄関口として発展を続けてきた。空の旅を楽しみながら空港に近づくと街の沖合に浮かぶ島々が眼下に見えてくる。これらの島々はツゥンク・アブドゥル・ラー
マン国立公園を構成し、紺碧の海では各種マリンスポー
ツが楽しめる。島のリゾート施設も充実しており訪ねてみるとさっそく色鮮やかな消火栓に出合った。

海では黄色がよく似合う。それを思って色付けされたのか、このリゾートではイエロー色の消火栓に統一していた。熱帯の花に負けない色使いで島のトロピカル度アップに貢献している。

11 2015 Spring

南国の島の楽しみ、それは、カラフルな原色に出合うこと。

＜リゾートを守る心強い存在＞
朝、カーテンを開ける。朝の陽光が室内で弾け、フレッシュな海からの空気を熱帯の花の香りとともに風が運んでくる。そして魅力は海が目の前に広がっていることだ。夜は南シナ海に沈む落日を楽しみ、島の1日が終わる。そんなリゾートライ
フを満喫できるように海上に建てられた水上コ
テージをここでも消火栓が守っている。木製で作られた部屋が多い上、リゾート内の移動は木で作られた橋を利用する。万一火災が発生すると熱帯の暑さも手伝って火の手が早い。ゲストの滞在を
24 時間守っている頼もしい消火栓でもある。
水上コテージに続く板でブリッジと消火栓。

■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■＜南シナ海に沈む夕日と馬との出合い＞
離島の取材からコタキナバルに戻り、街の中心から車で半時間ほどのビーチを訪ねた。南シナ海にしそうに海岸線から20mほど先の海をビーチと平浮かぶ夕日の撮影のためビーチで時間を過ごして行して全速で走り始めた。人も動物も植物にとっいると、馬に乗った男性が近づいてきた。話しかても自然はストレスフリーに効果あり。インター

けると今から馬を走らせるという。農家の馬で、ネットの中のバーチャルの世界から離れることも農作業の疲れとストレスが取れるため馬も喜び、大切なのだろう。特に水辺の旅はお勧め。良いリ

夕暮れ時の日課だとのこと。すると本当に馬は嬉ズムを体内で生み出す力がある。

人も動物も癒す一時、南シナ海に沈む落日。
2015 Spring 12

世界の水辺＜北米シアトルとマイクロソフト本社の消火栓＞

広大な敷地に建つマイクロソフト社と消火栓。

「水の街」として親しまれる北米ワシントン州の街、ねる機会があった。仕事ではなく、「シアトルに来た

シアトル。人口６０万ほどではあるが、最近は温暖なのであれば一度はマイクロソフト社の外観でも見たらこの地に移住する海外の人が多いという。世界的ないい」とお世話になった現地在住の方に連れて行って企業である航空機関連のボーイング社、大手通販企もらった。到着すると、本社の建物のスケールにびっ

業のアマゾン、IT企業では特に著名なマイクロソフくり。広い。僕はどちらかというと敷地内へ続く入ト社、またシアトルコーヒーやスターバックスが生ま

口の消火栓に注目。「おお、こんなところでも頑張っれた土地でもある。滞在中、マイクロソフト本社を訪ているではないか」とさっそくカメラを向けた。

■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■＜シアトルの海の恵み＞
漁業が盛んな街の水辺では漁船やヨットなどを係留する波止場によく出合う。風光明媚な場所に多く、おしゃれなレストランなどが立ち並び、シーフードを堪能できる。写真の波止場は、漁船やヨットの他、浚渫船（しゅんせつせん）など作業船も多い。目的に応じて船の形や大きさなど様々で見ているだけで楽しくなる。広い波止場を歩いていると看板が目に留まった。見ると当地で獲れる魚
介類の顔ぶれがイラスト入りで紹介されていた。
これまで数多くの港を訪れたがこんな紹介の仕方
は初めて見る。シアトルの水辺の魅力に自信を持
つ管理者の姿勢が表れていた。
「当地で獲れる魚介類ですよ！」と地元産業種の一覧と港。

13 2015 Spring＜水辺を離れ、シアトル郊外のドイツ村へ＞

足元に建つような感じの消火栓。青いキャップがイキな感じ。

シアトルから車で数時間の距離にあるドイツ村“レこにも消火栓が。黄色い色だが、マレーシアのス

ブンワース”。街から日帰りで行けるとのことで訪マートな姿とは違い、体高は短く、太い。ソーセージ

ねてみた。街全体、ドイツの雰囲気が漂い、レストの食べ過ぎではないか、と思うほどだ。

ランではソーセージや豚料理などドイツ定番のレ

しかし、パワーは間違い

ストランメニューが目に飛び込んでくる。北米になくありそうだ。

はドイツの移民が多いという。定着し、コミュニティ
から村へそして街へ発展したのだろう。そしてこ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■＜地球の大変動から生まれた巨大滝跡＞
この機会に、さらにワシントン州を西へと車を走らせ、シアトルの水の供給にも関係するコロンビ
ア川を訪ねた。雄大な川だ。「この土地には昔、地球一大きな滝があった」とのことで、川に近い「Dry Falls」（乾いた滝）を訪ねたが、その滝跡の姿に 唖 然！落 差120m全 長5kmほ ど に 及 ぶ 滝 跡 はすっかり乾き、岩肌が露出。かつては氷河が被い、その後、氷雪解けと洪水で約14,000年前に滝を形成。その後すっかり水がなくなったという。今回の水辺の旅は地球の水の壮大なドラマとの出合いもあり、ますます消火栓が愛おしくなった。
氷河期、洪水、渇水と壮大な地球のドラマを感じる Dry Falls。
（氷河が決壊した当時の水位は展望台の位置からさらに１００ｍほど高い位置にあったという。）
2015 Spring 14

試験・
調査報告

● 解説コーナー

深穴穿孔法による内部残留応力測定
1. はじめに残留応力とは、外力が作用していない状態で材料や構造物の内部に存在する隠れた力（応力）のことです。
構造物によって残留応力は様々な分布を持ちますが、平衡状態を保つために引張応力と圧縮応力の総和はゼロになります。この残留応力の存在は、好ましい場合と好ましくない場合があります。一般的に部材表面の圧縮残留応力は亀裂の開口を抑える方向に作用するため、
応力腐食割れの耐性や疲労強度の向上に繋がり、好ましい場合が多いです。一方、部材表面の引張残留応力は、亀裂の開口を助長する方向に作用するため予想もしなかった破壊の原因となることもあり、好ましくありません。これら表面の残留応力に対し、内部の残留応力は、2．DHD法（深穴穿孔法）
DHD 法の測定は以下の手順で行います（図2）。測定
穴径の変化量から残留応力を算出します。
①ドリリング 測定したい位置にドリル加工により測定穴をあけます。
②計

測 測定穴径をエアプローブにより計測します。

③トレパニング 測定穴回りを放電加工により円筒状に切出します。
（応力解放）④再 計 測 測定穴径を再計測します。

このDHD法は、イギリスのBristol 大学の教授等により開発された手法で、同大学から派生した会社が測定事業を世界で唯一実施しております。現在、国内企業
を含め、各国から内部残留応力の測定依頼がこの会社へ集中しております。

その分布状態によって亀裂の伝搬進路や変形に影響することが知られています。このため、構造物の設計において、溶接部周辺等大きな力が作用すると思われる箇所の内部

図1 試験体形状

残留応力分布を知ることは、極めて重要となります。
残留応力を実測する方法はいろいろとありますが（図 1）、

非破壊法

X 線回折法

放射光 X 線回折法
磁歪法

板厚内部の残留応力を測定できる方法は多くありません。取り分け50mm以上の厚板となると、ひずみゲー

中性子回折法

超音波法
穿孔法

部分破壊法

Ring core法
深穴穿孔法（DHD法）

ジ切断法、Contour法、深穴穿孔法〔以下、DHD（DeepHole Drilling）
法〕の 3 手法に限られます。これら 3 手

ひずみゲージ切断法

完全破壊法

Contour法

法は破壊法となり実構造物への適用はできませんが、
モックアップ試験体に対し活用されています。ひずみ

0.001

0.01

0.1

1

10

100

測 定 位 置 の 深 さ（ 鉄 鋼 材 料 ） m m

ゲージ切断法は、ひずみゲージを貼り付けた部分をブ
ロック状に切断していき、その際に解放された応力を測定する手法ですが、測定対象となる試験体形状に制限があります。Contour 法は、純粋な実測ではなく、切断による変形計測と FEM解析の組合せで応力を算出する手

図2 DHD 法の測定手順
計

ドリリング

測

トレパニング

再計測

放電加 工

内径再計測
（エアプローブ）

法となります。DHD法は、ドリル加工した穴の直径変化量から解放前後の応力を算出する手法で、手順が比較的簡便で複雑な形状への適用も可能となっています。
今回は、板厚内部の残留応力測定方法の一つである
DHD法をご紹介します。また、DHD法をベースとし、ドリル加工より高精度化を達成した改良型深穴穿孔法も合わせて

内径計測（エアプローブ）

穴 径 変 化 量 か ら 残 留 応 力 を 算出

ご紹介させて頂きます。

表1 DHD 法と開発法の比較（一例）
項〈参考文献〉
・北野ら：溶接学会全国大会講演概要、91（2012）、284-285
・北野ら：溶接学会論文集、31-4（2013）
・河合ら：溶接学会全国大会講演概要、95（2014）、368-369
・永井ら：溶接学会全国大会講演概要、95（2014）、370-371
・河合ら：溶接技術、63（2015）、109-113

評価式導出のための応力状態の仮定

神 鋼溶 接サービ ス( 株 ) 技 術 調査 部 技 術 室

トレパニング後の永井 卓也

15 2015 Spring

目

DHDプロセス中に生じる塑性変形の影響

計測

DHD法
二次元
応力状態

×

（考慮なし）
測定穴径の
計測のみ

開発法
三次元
応力状態
（実現象）

○

（考慮あり）
測定穴径
+円筒倒れ
+円筒伸び
の計測

3．開発法（改良型深穴穿孔法）

5．おわりに経済産業省の戦略的基盤技術高度化支援事業の採択

内部残留応力を測定できる深穴穿孔法をご紹介しましを受け、(株) 山本金属製作所、大阪大学、神鋼溶接サーた。深穴穿孔法は溶接をはじめ、切削や圧延、鋳造等製

ビス(株) の 3 機関が、高精度で迅速性を有する内部残造工程全般を対象とする残留応力の評価方法として適用

留応力計測を可能とする改良型 DHD 法を開発しましが可能です。熱処理による応力除去状況の確認、溶接た。3 機関の役割は、大阪大学が評価式の導出、(株)継手等の残留応力の把握、FEM 解析結果の妥当性確認

山本金属製作所が加工及び計測方法の開発、神鋼溶接等への活用が見込まれます。また、内部残留応力を高サービス(株) が試験体製作及び評価・検証です。また、精度に評価することで、脆性破壊挙動や疲労き裂や応アドバイザーとして、重電メーカー 2 社、鉄鋼メーカー

力腐食割れの進展挙動との関係がより詳細に解明され

1 社、自動車メーカー1 社に参加頂いております。

ることも期待されます。これを機会に内部残留応力の開発法の特徴を表1 に示します。DHD 法では、二次評価に興味を持って頂ければ幸いです。

元体の弾性解析によって導出された残留応力の評価式が用いられており、ドリル加工及びトレパニング時に図3 残留応力評価用の試験体形状生じる塑性変形は考慮されておりません。つまり、塑
性変形による測定穴径の変化量は応力計算に反映されSM490ていないことになります。一方、開発法は、三次元応SUS304

力状態及びドリル加工、トレパニング時の塑性変形を体的には、穴あけに回転工具を螺旋上に移動させなが1000部における真円度（円の最大内接円の半径と、最大外〈開先形状〉

レパニングによる応力開放に伴う材料変形を考慮した

向に薄板を切り出し、その時解放される応力とその板に残っている応力の和として残留応力を求める方法を用いました。残留応力の測定位置は試験体中央で、溶接線方向と溶接線直角方向の残留応力を測定しています。
溶接線方向および溶接線直角方向の残留応力測定結果を
図 4 に示します。開発法は、トレパニングを95mmまで行ったデータです。開発法、ひずみゲージ切断法ともに、両測定方向において、試験体表面および裏面から15mm
程度内側で引張残留応力の最大値を示し、板厚中心に向けて圧縮側へシフトしていく傾向を示しています。表面から約 85mm 深さまでは、両手法の値は良い一致を示しています。なお、開発法ではトレパニングを最後まで行わず、下面から15mm 程度までは応力解放が完全でないため、85mm 以降で差が生じたものと推察されます。

試料表面からの距離（mm）

による内部残留応力測定では、溶接線方向と溶接線直角方

100(unit：mm)〈溶 接 条 件 〉
100(unit：mm)

・35層35パス
・電流 250〜300A
・電圧10〜12V
・速度55〜80mm/min
・パス間150℃以下

図4 溶接線方向及び溶接線直角方向の残留応力測定結果

試料表面からの距離（mm）

先ティグ溶接試験体を作製しました。ひずみゲージ切断法

3〜4°

R4.5

4．開発法（改良型深穴穿孔法）による実測例

mm の SUS304、溶接ワイヤに308系を用いた両側 U 開100

3円筒倒れ・伸び量計測手法も確立しております。

較試験を行うため、図 3 に示すように、母材に板厚 100

600

700

ら穴を繰り広げていくヘリカル加工を取り入れ、溶接開発法を用いた実測およびひずみゲージ切断法による比

400

残留応力
測定位置

300

を活用するため、加工精度も向上させております。具で高レベルの精密加工を達成しております。また、トa

250考慮した評価式を用いております。また、この評価式

接円の半径の差）と真直度（穴の入口と出口の位置ずれ）

b

0
溶接線方向
（a方向）

20
ひずみゲージ切断法
MDHD 法（開発法）

4060* 応力解放加工
未完了のため

80

- 500

- 300

100

- 100

参考データ

100

300

500

残留応力（MPa）
溶接線直角方向
（b方向）

0
20
40
60

ひずみゲージ切断法
MDHD 法（開発法）* 応力解放加工
未完了のため

80

- 500

- 300

100

- 100
100
300
残留応力（MPa）

参考データ

500

2015 Spring 16

● 神溶会コーナー

Mail from Shanghai

歓迎光臨、上海！
山下 誠人

上海溶接器材有限公司

ぼうだより・技術がいどの読者の皆様、こんにちは。

さて、ここで上海の生活を少しご紹介させて頂きます。

上海溶接器材有限公司 (KWSH)の山下誠人です。2008

平日は出張で各地を転々とするため、休日を自宅でゆっ年に入社、福知山工場で生産管理を 2 年、東京本社で海くり過ごすことが多い私ですが、家族や友人が訪ねてき

外営業を 4 年担当し、昨年 8 月に中国へ赴任しました。

た時は、はりきって観光案内に出掛けます。日本でもよKWSHは中国における溶接材料、溶接システムの販売く知られている外灘エリアのほかに、昔ながらの中国風拠点として 2010年に設立されました。昨年 8 月には唐山

情を残す豫園、上海随一の繁華街である南京東路を歩け

神鋼溶接材料有限公司 (KWT)、青島神鋼溶接材料有限公

ば、上海の魅力を存分に感じることが出来ます。また少司 (KWQ) の営業部門が統合され、中国の全市場の営業、し足を延ばせば、マルコ・ポーロに「世界で最も華やか

マーケティングを担う新生KWSHとなりました。現在はな街」と称えられた古都・杭州、運河が街を廻る情緒たっ中村総経理以下 34 名 ( 内、日本人からの駐在員は 9 名 )ぷりの蘇州など、中国を代表する観光名所もあり、これが勤務しています。

らも「一見の価値あり」です。

私が所属する溶材部は業種によって3つのチームに分か

また上海は中国全土、さらには世界中から料理店が集れています。私は造船、橋梁、海洋構造物のお客様を担当

まり、美食の面でも魅力の多い都市です。
「上海なら中華する第 2チームに所属し、KWQ製フラックス入りワイヤ、

料理！」と思われがちですが、(意外にも?)イタリアンやフ日本から輸入される電弧棒やサブマージアーク溶接用ワイ

レンチのレベルが高く、価格も日本よりリーズナブルで、ヤなどをお客様にご提供しています。中国はここ数年で世お薦めです。

界最大の造船大国に成長しましたが、人件費高騰や品質安

皆様も上海へお越しの際は、観光名所を巡り、美食を定化が課題となっており、最近では溶接自動化、効率化の満喫して下さい。またその際は、( 昨年 7 月に新しくなっニーズが急速に高まっています。このような環境下で、神た)KWSH の事務所にも是非お立ち寄り下さいませ。

鋼グループがお役に立てる機会は益々増えており、いち早く情報を捉え、お客様にとって最適なご提案を行うことがKWSHに求められています。お客様にとって最も信頼されるパートナーであるため、KWSHスタッフ一同全力で業務に邁進しています。

17 2015 Spring

上海を代表する観光地、外灘

私が担当する第2チームのメンバー ( 中国人5名 )と ※筆者は奥右用 語● 知恵袋コーナーについて
解 説 「積層造形」【表】に示します。

金属製品の加工は、{加圧成形、溶接、切削加工等 }で材料を目的の形状まで造形する手法が一般的です

これらの技術とは別に、金属の積層造形にアーク溶が、必要な形状を得るために二次元の断面を連続的接を適用する技術が産学共同で開発されています。

に積層する方法が注目されています。この手法は積アーク溶接で溶接ワイヤを溶融させて凝固造形させる

層造形と呼ばれており、印刷と同様に複雑な形状の手法は、粉末焼結法と比べ造形精度は劣りますが、低立体が成形できるため、この装置は三次元プリンターコストかつ高能率な積層造形が可能となります。なお、と呼ばれています。

この方法で目的とする形状を精度高く得るためには、積層造形の歴史は、1980年代後半にアメリカで、切削加工等の仕上加工が必要になりますが、新たな金光造形による三次元プリンターが商品化されたこと

属加工法として様々な製造業分野で期待されています。

に発端しています。当時、1台あたり数百万円する㈱神戸製鋼所

ため、汎用性はなかったのですが、2008年頃から、溶接開発部

溶接事業部門技術センター小林 智

基本特許の失効に伴い、数十万円のものが発売されるようになり、現在では、家庭等でも導入されるよう

参考 )になっています。

1) 溶接学会誌 2014年 Vol.83 No.4 P16-35
2) デジタルコンテンツ会 3Dプリンター特集
http://www.ss-dc.com/tokusyu/tokusyu94.html

積層造形技術には数種類の積層法が実用化されています。検出またはインプットした三次元データを

3) 日刊工業新聞 金属3Dプリンター開発-アーク溶接応用、
高速・低コスト化
http://www.nikkan.co.jp/news/nkx0720141224aaai.html

1層ずつ順に出力し、目的の形状を得ることができる
各種積層造形法の適用素材、メカニズム、長短所を【表】各種積層造形法の特徴
方

法

適用素材

メカニズム

長

所

短

所

模 式 図

レーザー

1 光造形法

光硬化樹脂の
光硬化樹脂

液体に紫外線を照射し固化2 粉末焼結
積層法

3

粉末固着
積層法

熱可塑性樹脂素材粉末を薄く金属

平面上に敷詰め砂セラミック

高出力レーザー

・高精度

・素材限定

・高強度

・設備コスト

・高強度

・低精度

・素材豊富

・表面粗度

で焼結

平面上に敷詰め成形バインダー紙となる接着剤を

・高精度

・低強度

・素材豊富

・表面粗度

噴き付けて固化

熱溶解

熱可塑性樹脂素材をサポート

金属

用樹脂の上に石膏

ノズルで吹付け
冷却固化

ステージ

素材粉末
ローラー

粉末積層、焼結を数回繰り返すステージ

レーザー
焼結された素材

素材粉末
ローラー

ノズル

粉末積層、固着を数回繰り返す成形バインダーステージ固着された素材

素材粉末の動き

加熱溶解された

4 積層法

液体樹脂

素材粉末の動き

素材粉末を薄く

樹脂

硬質化した
素材

・素材豊富

・低精度

加熱溶解済
素材

ノズル

サポート用樹脂

サポート用樹脂を洗い落とす

水・設備コスト ・表面粗度
ステージ

2015 Spring 18

2015 Spring
津軽の春-弘前

桜の美しい城、魅力ある津軽十万石の城下町 ---- 青森県弘前市
青森に桜前線がやってくるのは、4月下旬頃。
弘前公園の「弘前さくらまつり」は全国でも屈指の桜の美しい名所として日本さくら名所百選、人と自然

津軽 海峡

また、追手門広場にはルネサンス様式の旧市立図書館と旧東奥義塾外人教師館。さらに東側の青森銀行記念館。キリスト教伝道の先進地でもあった弘前には教会建築も多い。一方、城の北側には武家屋敷群

弘前秋田県

夏の夜の勇壮華麗なねぷた、郊外の秋のリンゴ畑など、弘前は魅力がつまった街です。

販売網機関誌

ぼうだより・技術がいど2015 年

第56巻

第 2 号（通巻 486号） 発行責任者：有園

新

幹

線

十和田湖

八戸道

に残っている数々点在する和洋の歴史建築が彩りを添えます。

北

青森空港
道
東北

た静寂な禅林街。その最奥には津軽藩主の菩提寺である長勝寺に重要文化財の三門を構えるなど、周囲

岩木山

東

八戸

と藩政期からの商家がたたずみ、重伝建地区に選定されています。城の南西は禅宗の寺ばかりが集まっ

青森県

青森

が織りなす日本の風景百選に選ばれ約50種3,000本の桜が咲き誇る。

岩手県

博行

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