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WO2014024365A1 - サブマージアーク溶接方法ならびにその溶接方法によって形成される溶接継手およびその溶接継手を有する鋼管 - Google Patents

サブマージアーク溶接方法ならびにその溶接方法によって形成される溶接継手およびその溶接継手を有する鋼管 Download PDF

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WO2014024365A1
WO2014024365A1 PCT/JP2013/003307 JP2013003307W WO2014024365A1 WO 2014024365 A1 WO2014024365 A1 WO 2014024365A1 JP 2013003307 W JP2013003307 W JP 2013003307W WO 2014024365 A1 WO2014024365 A1 WO 2014024365A1
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WO
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surface side
welding
line
submerged arc
heat input
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WO2014024365A8 (ja
Inventor
渉平 上月
篤史 石神
早川　直哉
Original Assignee
Ｊｆｅスチール株式会社
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Filing date
Publication date
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Priority to JP2014529255A priority patent/JP5854145B2/ja
Priority to EP13828082.1A priority patent/EP2883643B1/en
Priority to CN201380041475.9A priority patent/CN104520049B/zh
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Publication of WO2014024365A8 publication Critical patent/WO2014024365A8/ja

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    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/18—Submerged-arc welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00—Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
    • B23K33/004—Filling of continuous seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00—Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby

Definitions

  • the present invention relates to a submerged arc welding method for steel plates.
  • the present invention also relates to a welded joint formed by the above-described submerged arc welding method and a steel pipe having the welded joint.
  • Submerged arc welding used when welding steel sheets is widely used as a highly efficient welding technique because it can supply a large current to increase the penetration depth and the amount of wire welding.
  • the thick steel plates are butt-welded by submerged arc welding
  • double-sided single-layer welding it is necessary to secure a depth of penetration so that the weld metal on the lower surface side and the weld metal on the upper surface side are sufficiently overlapped, and an unmelted portion does not occur. It is common to perform welding by supplying (for example, Patent Documents 1 and 2).
  • Patent Documents 3 to 9 are difficult to stably increase the toughness of the weld heat affected zone. That is, the weld heat affected zone (especially the coarse grain region) when the lower surface side of the steel plate is welded is heated again by welding on the upper surface side, so that a toughness deteriorated region called a local embrittlement zone occurs. Since the size and shape of the embrittled region change depending on the shape, the toughness varies.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 11-138266 Japanese Patent Laid-Open No. 10-109171 JP 2002-146471 A JP 2004-52104 A JP 2009-91653 A JP 2006-272377 A JP 2009-241128 JP 2010-274275 A JP 2010-274276 A
  • the present invention was developed in order to solve the above-mentioned problem.
  • the purpose is to provide.
  • Another object of the present invention is to provide a welded joint formed by the above-described submerged arc welding method, and further a steel pipe having this welded joint.
  • the inventor conducted submerged arc welding for welding the upper surface side after welding the lower surface side of the steel sheet under various welding conditions, and investigated the toughness of the weld heat affected zone of the welded joint.
  • the welding heat input is suppressed below a certain level, and the boundary line between the weld metal formed by solidification after melting and the weld heat affected zone formed on the unmelted steel sheet (hereinafter referred to as the fusion boundary line). It was found that a welding heat-affected zone excellent in toughness can be stably obtained by appropriately controlling the inclination angle of the lower surface side and the upper surface side.
  • the present invention is a welding method of welding the upper surface side after welding the lower surface side of the steel sheet when performing butt welding by submerged arc welding, A meeting point where the melting boundary line of the lower surface side weld metal and the melting boundary line of the upper surface side weld metal intersect, and a first parallel line passing through the position from the meeting point toward the upper surface of the steel sheet and parallel to the upper surface
  • ⁇ 1 is the following (1 )
  • the above-mentioned meeting point is connected to the second intersection point where the second parallel line passing through the position of 5 mm from the meeting point toward the lower surface of the steel plate and parallel to the lower surface intersects with the melting boundary line of the lower surface side weld metal.
  • this invention is the steel pipe which has a welded joint formed by said submerged arc welding method, and this welded joint.
  • the surface to be welded first is the lower surface
  • the surface to be welded thereafter is the upper surface
  • a weld heat-affected zone excellent in toughness can be stably obtained in submerged arc welding of a steel sheet, so that an industrially significant effect is achieved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a welded joint formed in the present invention.
  • the present invention will be described below with reference to FIG.
  • the lower surface side of the steel plate 1 is welded by submerged arc welding to obtain a weld metal 2 (hereinafter referred to as a lower surface side weld metal).
  • the upper surface side of the steel plate 1 is welded by submerged arc welding to obtain a weld metal 3 (hereinafter referred to as an upper surface side weld metal).
  • a line 7 parallel to the upper surface passes through a position 5 mm from the point 6 (hereinafter referred to as the meeting point) where the lower boundary side melting boundary line 4 and the upper boundary side melting boundary line 5 intersect to the upper surface of the steel sheet 1.
  • One parallel line is assumed.
  • a point 8 at which the first parallel line 7 intersects the melting boundary line 5 on the upper surface side is defined as a first intersection.
  • a straight line 9 connecting the meeting point 6 and the first intersection point 8 is defined as an upper surface side boundary straight line, and an angle formed by the upper surface side boundary straight line 9 and a line perpendicular to the first parallel line 7 is defined as ⁇ 1 (°).
  • a line 10 passing through a position of 5 mm from the meeting point 6 toward the lower surface of the steel plate 1 and parallel to the lower surface is defined as a second parallel line.
  • a point 11 at which the second parallel line 10 intersects the melting boundary line 4 on the lower surface side is taken as a second intersection point.
  • a straight line 12 connecting the meeting point 6 and the second intersection 11 is defined as a lower boundary line, and an angle formed by the lower boundary line 12 and a line perpendicular to the second parallel line 10 is defined as ⁇ 2 (°).
  • ⁇ 1 is set to 15 ° or more as shown in the following equation (1).
  • ⁇ 1 is desirably in the range of 15 to 50 °. More preferably, it is in the range of 30 to 50 °. ⁇ 1 ⁇ 15 (1)
  • the angle ⁇ 2 is set to 15 ° or more, the toughness of the weld heat affected zone is improved.
  • ⁇ 2 is set to 15 ° or more as shown in the following equation (2).
  • ⁇ 2 is preferably in the range of 15 to 50 °. More preferably, it is in the range of 30 to 50 °.
  • ⁇ 2 ⁇ 15 The distance between the meeting point 6 and the first parallel line 7 and the second parallel line 10 is set to 5 mm in accordance with the sampling position of the specimen of the Charpy impact test for evaluating toughness.
  • the total of ⁇ 1 and ⁇ 2 is preferably 50 ° or more as shown in the following formula (4). If ⁇ 1 + ⁇ 2 is set to 50 ° or more, the area of the region where the toughness of the weld heat affected zone caused by the lower surface side welding is reheated and deteriorated in the upper surface side welding can be reduced, and as a result, the toughness is improved. ⁇ 1 + ⁇ 2 ⁇ 50 (4) In the welding of a thick steel plate having a plate thickness of 25.4 mm or more, the shape of the weld metal becomes a shape extending in the plate thickness direction, and therefore the angle ⁇ 1 and the angle ⁇ 2 tend to be 15 ° or less. Therefore, such a thick steel plate can be expected to improve toughness.
  • the thickness of the steel plate particularly effective when the present invention is applied is about 20 to 40 mm.
  • the welding heat input when welding the lower surface side and the upper surface side of the steel plate 1 needs to be set according to the plate thickness of the steel plate 1. This is because, in a steel plate having a large thickness, particularly a thick steel plate having a thickness of 25.4 mm or more, the heat input increases and the toughness of the weld heat affected zone tends to deteriorate. Therefore, the total heat input Q (kJ / cm) of the welding heat input on the lower surface side and the upper surface side of the steel plate satisfies the following formula (3) with respect to the plate thickness t of the steel plate 1, Welding shall be performed.
  • Q is preferably in the range of t 1.37 to 1.3 ⁇ t 1.37 kJ / cm.
  • the welding heat input on the lower surface side and the upper surface side are not necessarily the same, and it is preferable that the welding heat input on the upper surface side is larger than the welding heat input on the lower surface side.
  • the reason for this is that by suppressing the welding heat input in the welding on the lower surface side, coarsening of the weld heat affected zone in the vicinity of the fusion boundary 4 on the lower surface side can be prevented, and as a result, the upper surface side is welded. This is because deterioration of toughness due to reheating at the time can be prevented.
  • the effect of the present invention to stably obtain excellent toughness of the weld heat-affected zone by submerged arc welding of steel plates is the groove shape, welding current, welding voltage, welding speed, number of electrodes, electrode arrangement Regardless of whether it is demonstrated.
  • the present invention is preferably applied to double-sided single-layer welding in which both the lower surface side and the upper surface side of the steel plate are welded in one pass with three or more electrodes.
  • the first electrode use a wire with a wire diameter of 3.2 mm or more at the leading electrode in the welding direction (hereinafter referred to as the first electrode) in the welding on the lower surface side of the steel sheet.
  • the voltage is preferably 33V or higher.
  • the first electrode in the welding on the upper surface side of the steel plate, it is preferable to use a wire having a wire diameter of 3.2 mm or less as the first electrode and to set the welding voltage to 33 V or less.
  • the first electrode By setting and welding the first electrode in this way, it becomes easy to adjust the inclination angle of the melting boundary line 4 on the lower surface side and the melting boundary line 5 on the upper surface side, and as a result, the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are within the above-described range. It becomes easy to control inside.
  • the wire As the wire, a solid wire widely used in general submerged arc welding can be used in the present invention, but a cored wire including a filler such as metal powder can also be used.
  • the submerged arc welding method of the present invention can be suitably used for pipe-forming welding (both inner and outer surface welding) of large diameter steel pipes such as UOE steel pipes, spiral steel pipes, and sheet-wound steel pipes.
  • a UOE steel pipe is a steel pipe which expands to a desired diameter, after joining the steel plates pressed into the U shape at both ends so that it may become an O shape, and welding an inner and outer surface.
  • the pipe-forming welding of these steel pipes is generally performed in the order of the inner surface and the outer surface, the inner surface and the outer surface respectively correspond to the lower surface and the upper surface in the present invention.
  • the groove shape of the steel plate 1 is shown in Table 2.
  • the groove angle of the lower surface in Table 2 is the angle ⁇ (°) shown in FIG. 2, and the groove angle of the upper surface is the angle ⁇ (°) shown in FIG.
  • the groove depth of the lower surface in Table 2 is V (mm) shown in FIG. 2
  • the groove depth of the upper surface is U (mm) shown in FIG.
  • Tables 3 and 4 show the welding conditions for submerged arc welding. As shown in Table 3, only the lower surface of the welding symbol 1 was welded with 3 electrodes (1 pass), and the others were welded with 4 electrodes (1 pass). Moreover, as for the electric current shown in Table 3, all made the 1st electrode into direct current
  • the inter-electrode distance in Table 4 is the distance (mm) between the wire tips on the surface (lower surface or upper surface) of the steel plate 1. The distance between the base material and the electrode is the distance (mm) between the surface (lower surface or upper surface) of the steel plate 1 and the lower surface of the contact chip.
  • the electrode angle is an angle formed between a wire perpendicular to the steel sheet and the wire, and the advancing angle (°) is positive and the receding angle (°) is negative.
  • the advancing angle is an angle formed by a wire perpendicular to the steel sheet and the wire when the wire is inclined so that the wire tip is positioned in front of the welding direction with respect to the torch. This is the angle formed between the wire perpendicular to the steel sheet and the wire when the wire is inclined so as to be located behind the torch in the welding direction.
  • Charpy impact test piece and a cross-sectional macro test piece were collected from the test piece collection position 13 shown in FIG.
  • Charpy impact test pieces were taken as No. 4 test pieces specified in JIS Z 3111, 20 pieces from each welded joint (that is, 100 pieces for each weld symbol).
  • the Charpy impact test piece was sampled so that the notch was parallel to the plate thickness direction of the steel plate and the plane including the meeting point 6 (plane parallel to the surface of the steel plate 1) was the center of the test piece in the plate thickness direction.
  • the position of the notch was a position where the ratio of the weld metal and the weld heat affected zone at the notch bottom was 50%.
  • the Charpy impact test was performed in accordance with JIS Z 2242 (test temperature: ⁇ 30 ° C.), and the absorbed energy V E -30 (J) was measured.
  • the results are shown in Table 5.
  • the absorbed energy V E -30 in Table 5 indicates the lowest value among the measured values obtained in the Charpy impact test for 100 Charpy impact test pieces for each welding symbol. If this value is 56 J or more, it can be said that excellent toughness is stably obtained in the weld heat affected zone.
  • three cross-section macro test pieces were collected from each welded joint (that is, 15 for each weld symbol).
  • Table 5 shows the results of measuring the angles ⁇ 1 (°) and ⁇ 2 (°) from the respective cross-section macro test pieces. In Table 5, ⁇ 1 and ⁇ 2 are average values when 15 test pieces are measured for each welding symbol.
  • the welding symbols 1 to 6 shown in Table 5 are examples of the invention. Among them, for welding symbols 1 and 2, ⁇ 1 satisfies the expression (1) and ⁇ 2 satisfies the expression (2), and the total heat input Q of the welding heat input on the lower surface side and the welding heat input on the upper surface side is Q. Is an example that satisfies equation (3). With these welding symbols 1 and 2, stable and excellent toughness was obtained. In addition, for welding symbols 3 and 4, ⁇ 1 satisfies the expression (1) and ⁇ 2 satisfies the expression (2), and the total heat input Q of the welding heat input on the lower surface side and the welding heat input on the upper surface side is In this example, equation (3) is satisfied and ⁇ 1 + ⁇ 2 satisfies equation (4).
  • the welding symbols 7 and 8 as comparative examples have ⁇ 1 of less than 15 °, excellent toughness was not stably obtained in the heat affected zone. Further, since the welding symbols 9 and 10 have ⁇ 2 of less than 15 °, excellent toughness was not stably obtained in the heat affected zone. Furthermore, since the total heat input Q of the welding symbols 11 and 12 is excessive, excellent toughness cannot be stably obtained in the weld heat affected zone.

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Abstract

　サブマージアーク溶接で突合せ溶接を行うに際し、鋼板の下面側を溶接した後に上面側を溶接する溶接方法であって、下面側溶接金属の溶融境界線と上面側溶接金属の溶融境界線とが交わる会合点と、その会合点から鋼板の上表面の方向へ５mmの位置を通り上表面に平行な第１平行線と上面側溶接金属の溶融境界線とが交わる第１交点と、を結ぶ上面側境界直線が、第１平行線に垂直な線となす角θ１を15°以上とし、かつ上記した会合点と、会合点から鋼板の下表面の方向へ５mmの位置を通り下表面に平行な第２平行線と下面側溶接金属の溶融境界線とが交わる第２交点と、を結ぶ下面側境界直線が、第２平行線に垂直な線となす角θ２を15°以上とするとともに、鋼板の下面側の溶接入熱と上面側の溶接入熱との合計入熱Ｑ（kJ／cm）について、鋼板の板厚ｔ（mm）との間でＱ≦1.3×ｔ1.37の関係を満足させることにより、高靭性の溶接熱影響部を安定して得る。

Description

サブマージアーク溶接方法ならびにその溶接方法によって形成される溶接継手およびその溶接継手を有する鋼管
　本発明は、鋼板のサブマージアーク溶接方法に関するものである。
　また、本発明は、上記のサブマージアーク溶接方法によって形成される溶接継手およびその溶接継手を有する鋼管に関するものである。
　鋼板を溶接する際に用いられるサブマージアーク溶接は、大電流を供給して溶込み深さおよびワイヤ溶着量を増加することができるので、高能率の溶接技術として広く普及している。特にサブマージアーク溶接により厚鋼板を突合せて溶接する場合では、多電極を採用して、厚鋼板の下面側と上面側をそれぞれ１パスで溶接（いわゆる両面一層盛り溶接）することも可能である。
　この両面一層盛り溶接では、下面側の溶接金属と上面側の溶接金属が十分に重なり、未溶融部が生じないように、溶込み深さを確保する必要があるので、1000Ａ以上の大電流を供給して溶接を行うのが一般的である（たとえば特許文献１、２）。
　また、アンダーカット等の表面欠陥を抑制するために、幅の広いビードを形成する必要があるので、電圧を増加する等の溶接条件の調整も行われている。
　しかしながら、電流や電圧が増加すると、溶接入熱の増大を招き、溶接熱影響部の靭性が劣化するという問題が生じる。このような問題に対して、溶接熱影響部の靭性を向上するために、鋼板の特性を改善する技術（たとえば特許文献３、４、５）、溶接施工にて細径ワイヤを使用する技術（たとえば特許文献６、７）、ビード形状を制御する技術（たとえば特許文献８、９）等が検討されている。
　ところが、これら特許文献３～９に開示された技術は、溶接熱影響部の靭性を安定して高めることが困難である。
　つまり、鋼板の下面側を溶接した際の溶接熱影響部（特に粗粒域）が上面側の溶接によって再び加熱されるので、局所脆化域と呼ばれる靱性劣化領域が生じるが、溶接熱影響部の形状によって脆化域の寸法や形状が変化するため、靱性にばらつきが生じる。
特開平11-138266号公報 特開平10-109171号公報 特開2002-146471号公報 特開2004-52104号公報 特開2009-91653号公報 特開2006-272377号公報 特開2009-241128号公報 特開2010-274275号公報 特開2010-274276号公報
　本発明は、上記の問題を解決するために開発されたもので、サブマージアーク溶接により鋼板を突合せて溶接するにあたり、高靭性の溶接熱影響部を安定して得ることができるサブマージアーク溶接方法を提供することを目的とする。
　また、本発明は、上記のサブマージアーク溶接方法で形成される溶接継手、さらにはこの溶接継手を有する鋼管を提供することを目的とする。
　発明者は、種々の溶接条件で、鋼板の下面側を溶接した後に上面側を溶接するサブマージアーク溶接を行い、溶接継手の溶接熱影響部の靭性を調査した。
　その結果、溶接入熱を一定以下に抑制するとともに、溶融した後に凝固して形成された溶接金属と未溶融の鋼板に形成された溶接熱影響部との境界線（以下、溶融境界線という）の傾斜角度を、下面側と上面側でそれぞれ適正に制御することによって、靭性に優れた溶接熱影響部が安定して得られることを見出した。
　本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
　すなわち、本発明は、サブマージアーク溶接で突合せ溶接を行うに際し、鋼板の下面側を溶接した後に上面側を溶接する溶接方法であって、
　下面側溶接金属の溶融境界線と上面側溶接金属の溶融境界線とが交わる会合点と、その会合点から鋼板の上表面の方向へ５mmの位置を通り上表面に平行な第１平行線と上面側溶接金属の溶融境界線とが交わる第１交点と、を結ぶ上面側境界直線が、第１平行線に垂直な線となす角をθ１（°）とするとき、θ１が下記の(1)式を満足し、
　かつ上記した会合点と、会合点から鋼板の下表面の方向へ５mmの位置を通り下表面に平行な第２平行線と下面側溶接金属の溶融境界線とが交わる第２交点と、を結ぶ下面側境界直線が、第２平行線に垂直な線となす角をθ２（°）とするとき、θ２が下記の(2)式を満足するとともに、
　鋼板の下面側の溶接入熱と上面側の溶接入熱との合計入熱Ｑ（kJ／cm）が、鋼板の板厚ｔ（mm）との間で下記の(3)式の関係を満足するサブマージアーク溶接方法である。
　　　　　　　　　　　　　　　　　記
　　　　　　　　θ１≧15　　　　  ・・・(1)
　　　　　　　　θ２≧15　　　　  ・・・(2)
　　　　　　　　Ｑ≦1.3×ｔ1.37     ・・・(3)
　また、本発明のサブマージアーク溶接方法においては、θ１とθ２とが、次式(4)
　　　　　　　　θ１＋θ２≧50    ・・・(4)
を満足することが好ましい。
　加えて、鋼板の上面側の溶接入熱が鋼板の下面側の溶接入熱よりも大きいこと、さらには鋼板の下面側および上面側の溶接を、それぞれ３電極以上かつ１パスで行うことが好ましい。
　また、本発明は、上記のサブマージアーク溶接方法によって形成される溶接継手およびこの溶接継手を有する鋼管である。
　なお、本発明では、溶接する鋼板の両面のうち、先に溶接する側の面を下面、その後で溶接する側の面を上面としている。
　本発明によれば、鋼板のサブマージアーク溶接において靭性に優れた溶接熱影響部を安定して得ることができるので、産業上格段の効果を奏する。
本発明で形成される溶接継手の例を模式的に示す断面図である。 鋼板の開先形状の例を模式的に示す断面図である。 シャルピー衝撃試験片の採取位置を模式的に示す断面図である。
　図１は、本発明で形成される溶接継手の例を模式的に示す断面図である。以下、図１を参照して本発明について説明する。
　まず、鋼板１の下面側をサブマージアーク溶接で溶接して、溶接金属２（以下、下面側溶接金属という）を得る。次に、鋼板１の上面側をサブマージアーク溶接で溶接して、溶接金属３（以下、上面側溶接金属という）を得る。
　下面側の溶融境界線４と上面側の溶融境界線５とが交わる点６（以下、会合点という）から鋼板１の上表面の方向へ５mmの位置を通り上表面に平行な線７を第１平行線とする。その第１平行線７が、上面側の溶融境界線５と交わる点８を第１交点とする。そして、会合点６と第１交点８とを結ぶ直線９を上面側境界直線とし、その上面側境界直線９と第１平行線７に垂直な線とのなす角をθ１（°）とする。
　なお、会合点は２ヶ所に形成されるが、基準としての会合点は板厚中心寄りの点を採用することが望ましい。
　また、会合点６から鋼板１の下表面の方向へ５mmの位置を通り下表面に平行な線10を第２平行線とする。その第２平行線10が、下面側の溶融境界線４と交わる点11を第２交点とする。そして、会合点６と第２交点11とを結ぶ直線12を下面側境界直線とし、その下面側境界直線12と第２平行線10に垂直な線とのなす角をθ２（°）とする。
　角度θ１を15°以上とすることにより、溶接熱影響部の靭性が向上する。その理由は、上面側境界直線９が水平に近づくとき裂の伝播経路が複雑化し、き裂が進展する際に必要な伝播エネルギーが高くなるためであると考えられる。
　したがって、θ１は以下の(1)式に示すとおり、15°以上とする。しかしながら、θ１が50°を超えるような溶接部を形成するには、多大な溶接入熱が必要となる。そのため、θ１は、15～50°の範囲とすることが望ましい。より好ましくは30～50°の範囲である。
　　　　　　　　　　θ１≧15　　　・・・(1)
　また、角度θ２を15°以上とすることにより、溶接熱影響部の靭性が向上する。その理由は、上述したところと同様で、下面側境界直線12が水平に近づくとき裂の伝播経路が複雑化し、き裂が進展する際に必要な伝播エネルギーが高くなるためであると考えられる。
　したがって、θ２も以下の(2)式に示すとおり、15°以上とする。しかしながら、θ２が50°を超えるような溶接部を形成するには、多大な溶接入熱が必要となる。そのため、θ２は、15～50°の範囲とすることが好ましい。より好ましくは30～50°の範囲である。
　　　　　　　　　　θ２≧15　　　・・・(2)
　なお、会合点６と第１平行線７および第２平行線10との距離は、靭性を評価するためのシャルピー衝撃試験の試験片の採取位置にあわせて、それぞれ５mmに設定したものである。
　そして、θ１とθ２の合計は、以下の(4)式に示す通り、50°以上とすることが好ましい。θ１＋θ２を50°以上とすれば、下面側の溶接によって生じる溶接熱影響部の靱性が上面側の溶接において再加熱されて劣化する領域の面積を小さくでき、結果として靭性が向上する。
　　　　　　　　　　θ１＋θ２≧50　　　・・・(4)
　なお、板厚が25.4mm以上の厚鋼板の溶接では、溶接金属の形状が板厚方向により伸長した形状となるので、角度θ１ならびに角度θ２が15°以下になりやすい。したがって、このような厚鋼板では、特に靭性の向上が期待できる。
　ここに、本発明を適用して特に有効な鋼板の板厚は、20～40mm程度である。
　また、鋼板１の下面側と上面側を溶接する際の溶接入熱は、鋼板１の板厚に応じて設定する必要がある。というのは、板厚が大きい鋼板、特に板厚が25.4mm以上の厚鋼板では、入熱が増大し、溶接熱影響部の靭性が劣化しやすいからである。したがって、鋼板の下面側の溶接入熱と上面側の溶接入熱との合計入熱Ｑ(kJ/cm)が鋼板１の板厚ｔに対して以下の(3)式を満たす範囲内で、溶接を行うものとする。
　　　　　　　　　　Ｑ≦1.3×ｔ1.37　　　・・・(3)
　ただし、厚鋼板のサブマージアーク溶接においては、Ｑがｔ1.37 kJ／cm未満では、十分な溶込み深さと溶着量を確保するのが困難になる。そのため、このような厚鋼板、特に板厚が25.4～38.1mmの厚鋼板のサブマージアーク溶接では、Ｑはｔ1.37～1.3×ｔ1.37kJ／cmの範囲内とすることが好ましい。
　なお、下面側と上面側の溶接入熱は、必ずしも同一にする必要はなく、上面側の溶接入熱を下面側の溶接入熱よりも大きくすることが好ましい。その理由は、下面側の溶接における溶接入熱を低く抑えることによって、下面側の溶融境界線４近傍の溶接熱影響部の粗粒化を防止することができ、その結果、上面側を溶接する際の再加熱による靭性劣化を防止できるからである。
　以上説明した通り、鋼板のサブマージアーク溶接にて溶接熱影響部の優れた靭性を安定して得るという本発明の効果は、開先形状、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、電極数、電極配置に拘わらず発揮される。特に、本発明は、鋼板の下面側と上面側をいずれも３電極以上でかつ１パスで溶接する両面一層盛り溶接に適用するのが好ましい。
　ここに、３電極以上で溶接を行う場合は、鋼板の下面側の溶接にて、溶接進行方向の先頭の電極（以下、第１電極という）でワイヤ径3.2mm以上のワイヤを使用し、溶接電圧を33Ｖ以上とすることが好ましい。一方、鋼板の上面側の溶接では、第１電極でワイヤ径3.2mm以下のワイヤを使用し、溶接電圧を33Ｖ以下とすることが好ましい。第１電極をこのように設定して溶接することによって、下面側の溶融境界線４と上面側の溶融境界線５の傾斜角度を調整し易くなり、その結果、角度θ１、θ２を上記した範囲内に制御することが容易となる。
　なお、ワイヤは、一般のサブマージアーク溶接にて広く用いられているソリッドワイヤを本発明でも使用できるが、金属粉等の充填材を内包したコアードワイヤも使用できる。
　また、本発明のサブマージアーク溶接方法は、ＵＯＥ鋼管やスパイラル鋼管、板巻鋼管などの大径鋼管の造管溶接（内外面の両面溶接）に、好適に用いることができる。
　なお、ＵＯＥ鋼管とは、Ｕ字形にプレスした鋼板同士を、Ｏ字形となるよう両端で突合わせ、内外面を溶接したのち、所望の口径に拡張する鋼管のことである。
　ここに、これらの鋼管の造管溶接は、一般的に内面、外面の順に行うので、この内面および外面が、それぞれ本発明でいう下面、上面に相当する。
　表１に示す成分を有する２種類の鋼板（板厚ｔ：25.4mm，38.1mm）に、図２に示すような形状の開先を形成した後、下面側のサブマージアーク溶接（１パス）を行い、次いで上面側のサブマージアーク溶接（１パス）を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　鋼板１の開先形状を表２に示す。表２中の下面の開先角度は図２に示す角β（°）、上面の開先角度は図２に示す角α（°）である。また、表２中の下面の開先深さは図２に示すＶ（mm）、上面の開先深さは図２に示すＵ（mm）である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　サブマージアーク溶接の溶接条件を表３、４に示す。表３に示すように、溶接記号１の下面のみ３電極（１パス）で溶接を行い、その他は全て４電極（１パス）で溶接を行った。また、表３に示す電流は、いずれも第１電極を直流とし、第２電極以降を交流とした。
　表４中の極間距離は、鋼板１の表面（下面または上面）におけるワイヤ先端の間隔（mm）である。母材－電極間距離は、鋼板１の表面（下面または上面）とコンタクトチップ下面との間隔（mm）である。電極角度は、鋼板に垂直な線とワイヤとのなす角であり、前進角（°）を正、後退角（°）を負として示している。
　ここで前進角は、ワイヤ先端がトーチよりも溶接進行方向の前方に位置するようにワイヤを傾斜させた場合における、鋼板に垂直な線とワイヤのなす角であり、後退角は、ワイヤ先端がトーチよりも溶接進行方向の後方に位置するようにワイヤを傾斜させた場合における、鋼板に垂直な線とワイヤのなす角である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　これらの各条件（溶接記号１～12）で溶接を行い、それぞれ５個ずつ溶接継手を作製した。次に、図３に示す試験片採取位置13からシャルピー衝撃試験片および断面マクロ試験片を採取した。
　シャルピー衝撃試験片は、JIS Z 3111に規定する４号試験片として、各溶接継手から20個ずつ（すなわち溶接記号ごとに100個ずつ）採取した。シャルピー衝撃試験片は、ノッチが鋼板の板厚方向に平行となり、かつ会合点６を含む面（鋼板１の表面に平行な面）が試験片の板厚方向中央となるように採取した。そのノッチの位置は、ノッチ底における溶接金属と溶接熱影響部の比率が50％ずつとなる位置とした。
　シャルピー衝撃試験は、JIS Z 2242に準拠（試験温度：－30℃）して行い、吸収エネルギーVＥ-30（Ｊ）を測定した。
　その結果を表５に示す。ここで、表５中の吸収エネルギーVＥ-30は、溶接記号ごとに100個のシャルピー衝撃試験片に対するシャルピー衝撃試験で得られた測定値のうち、最も低い値を示している。
　なお、この値が56Ｊ以上であれば、溶接熱影響部において優れた靭性が安定して得られていると言える。
　また、断面マクロ試験片は、各溶接継手から３個ずつ（すなわち溶接記号ごとに15個ずつ）採取した。それぞれの断面マクロ試験片から角度θ１（°）とθ２（°）を測定した結果を表５に示す。なお、表５中のθ１、θ２は、溶接記号ごとに15個の試験片を測定したときの平均値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 　表５に示した溶接記号１～６は発明例である。このうち、溶接記号１、２は、θ１が(1)式を満足し、θ２が(2)式を満足するとともに、下面側の溶接入熱と上面側の溶接入熱との合計入熱Ｑが(3)式を満足する例である。この溶接記号１、２では、安定して優れた靭性が得られた。
　また、溶接記号３、４は、θ１が(1)式を満足し、θ２が(2)式を満足するとともに、下面側の溶接入熱と上面側の溶接入熱との合計入熱Ｑが(3)式を満足し、かつθ１＋θ２が(4)式を満足する例である。この溶接記号３、４では、溶接記号１、２よりも優れた靭性が安定して得られた。
　さらに、溶接記号５、６は、θ１が(1)式を満足し、θ２が(2)式を満足するとともに、下面側の溶接入熱と上面側の溶接入熱との合計入熱Ｑが(3)式を満足し、かつθ１＋θ２が(4)式を満足し、さらに上面側の溶接入熱が下面側の溶接入熱よりも大きい例である。この溶接記号５、６では、溶接記号３、４よりも一層優れた靭性が安定して得られた。
　一方、比較例である溶接記号７、８は、θ１が15°未満であるから、溶接熱影響部において優れた靭性が安定して得られなかった。
　また、溶接記号９、10は、θ２が15°未満であるから、溶接熱影響部において優れた靭性が安定して得られなかった。
　さらに、溶接記号11、12は、合計入熱Ｑが過大であるから、溶接熱影響部において優れた靭性が安定して得られなかった。
１　　鋼板
２　　下面側溶接金属
３　　上面側溶接金属
４　　下面側の溶融境界線
５　　上面側の溶融境界線
６　　会合点
７　　第１平行線
８　　第１交点
９　　上面側境界直線
10　　第２平行線
11　　第２交点
12　　下面側境界直線
13　　試験片採取位置

Claims (6)

  1. 　サブマージアーク溶接で突合せ溶接を行うに際し、鋼板の下面側を溶接した後に上面側を溶接する溶接方法であって、
    　下面側溶接金属の溶融境界線と上面側溶接金属の溶融境界線とが交わる会合点と、該会合点から前記鋼板の上表面の方向へ５mmの位置を通り該上表面に平行な第１平行線と前記上面側溶接金属の溶融境界線とが交わる第１交点と、を結ぶ上面側境界直線が、前記第１平行線に垂直な線となす角をθ１（°）とするとき、該θ１が下記の(1)式を満足し、
    　かつ前記会合点と、前記会合点から前記鋼板の下表面の方向へ５mmの位置を通り該下表面に平行な第２平行線と前記下面側溶接金属の溶融境界線とが交わる第２交点と、を結ぶ下面側境界直線が、前記第２平行線に垂直な線となす角をθ２（°）とするとき、該θ２が下記の(2)式を満足するとともに、
    　前記鋼板の下面側の溶接入熱と上面側の溶接入熱との合計入熱Ｑ（kJ／cm）が、前記鋼板の板厚ｔ（mm）との間で(3)式の関係を満足することを特徴とするサブマージアーク溶接方法。
    　　　　　　　　　　　　　　　　　記
    　　　　　　　　θ１≧15　　　　  ・・・(1)
    　　　　　　　　θ２≧15　　　　  ・・・(2)
    　　　　　　　　Ｑ≦1.3×ｔ1.37　　 ・・・(3)
  2. 　前記θ１と前記θ２とが、次式(4)
    　　　　　　　　θ１＋θ２≧50　　・・・(4)
    を満足することを特徴とする請求項１に記載のサブマージアーク溶接方法。
  3. 　前記鋼板の上面側の溶接入熱が、前記鋼板の下面側の溶接入熱よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載のサブマージアーク溶接方法。
  4. 　前記鋼板の下面側および上面側の溶接を、それぞれ３電極以上かつ１パスで行うことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のサブマージアーク溶接方法。
  5. 　請求項１～４のいずれか一項に記載のサブマージアーク溶接方法で形成されたことを特徴とする溶接継手。
  6. 　請求項５に記載の溶接継手を有することを特徴とする鋼管。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016150364A (ja) * 2015-02-18 2016-08-22 新日鐵住金株式会社 低温靱性に優れたｕｏｅ鋼管

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104816077B (zh) * 2015-05-15 2017-03-22 武汉钢铁(集团)公司 能快速确定v型坡口埋弧焊一次成形焊接线能量的方法
CN105352964B (zh) * 2015-12-08 2018-05-08 山西北方机械制造有限责任公司 一种焊接接头热影响区域的测量方法
CN112334265B (zh) * 2018-06-27 2023-02-17 Smc株式会社 钢材的对焊接头及其制造方法
CN112059374B (zh) * 2020-09-14 2022-04-12 中国石油天然气集团有限公司 三通产品制备方法及预制三通产品
CN113510344A (zh) * 2021-07-28 2021-10-19 广船国际有限公司 一种船舶的钢结构焊接方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10109171A (ja) 1996-10-02 1998-04-28 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 高電流密度サブマージアーク溶接法
JPH11138266A (ja) 1997-11-10 1999-05-25 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd タンデムサブマージアーク溶接方法
JP2002146471A (ja) 2000-11-07 2002-05-22 Nippon Steel Corp 低温靱性および溶接熱影響部靭性に優れた超高強度鋼板、超高強度鋼管およびそれらの製造法
JP2004052104A (ja) 2002-05-27 2004-02-19 Nippon Steel Corp 低温靱性および溶接熱影響部靱性に優れた高強度鋼とその製造方法および高強度鋼管の製造方法
JP2006272377A (ja) 2005-03-28 2006-10-12 Jfe Steel Kk 鋼材のサブマージアーク溶接方法
JP2009091653A (ja) 2007-09-19 2009-04-30 Jfe Steel Kk 溶接熱影響部靭性に優れた低温用高強度溶接鋼管およびその製造方法
JP2009241128A (ja) 2008-03-31 2009-10-22 Jfe Steel Corp 溶接鋼管の製造方法
JP2010221297A (ja) * 2009-02-25 2010-10-07 Jfe Steel Corp 厚鋼板の溶接方法
WO2010137186A1 (ja) * 2009-05-27 2010-12-02 Ｊｆｅスチール株式会社 鋼板のサブマージアーク溶接方法
JP2010274275A (ja) 2009-05-27 2010-12-09 Jfe Steel Corp 鋼材のサブマージアーク溶接方法
JP2010274276A (ja) 2009-05-27 2010-12-09 Jfe Steel Corp 鋼材のサブマージアーク溶接方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1459849A1 (ru) * 1978-12-25 1989-02-23 Предприятие П/Я А-3959 Способ дуговой сварки плав щимс электродом
DE59407600D1 (de) * 1994-01-29 1999-02-18 Asea Brown Boveri Verfahren zum Verbinden von Metallteilen mittels Lichtbogen-Schmelzschweissen
RU2089363C1 (ru) * 1996-10-22 1997-09-10 Шуляковский Олег Борисович Способ сварки корпусных конструкций из стали типа ак
KR100709521B1 (ko) * 2001-11-13 2007-04-20 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 대입열용접의 용접이음매 및 그 용접방법
JP4171267B2 (ja) * 2002-09-05 2008-10-22 新日本製鐵株式会社 溶接部靱性に優れた高強度溶接鋼管およびその製造方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10109171A (ja) 1996-10-02 1998-04-28 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 高電流密度サブマージアーク溶接法
JPH11138266A (ja) 1997-11-10 1999-05-25 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd タンデムサブマージアーク溶接方法
JP2002146471A (ja) 2000-11-07 2002-05-22 Nippon Steel Corp 低温靱性および溶接熱影響部靭性に優れた超高強度鋼板、超高強度鋼管およびそれらの製造法
JP2004052104A (ja) 2002-05-27 2004-02-19 Nippon Steel Corp 低温靱性および溶接熱影響部靱性に優れた高強度鋼とその製造方法および高強度鋼管の製造方法
JP2006272377A (ja) 2005-03-28 2006-10-12 Jfe Steel Kk 鋼材のサブマージアーク溶接方法
JP2009091653A (ja) 2007-09-19 2009-04-30 Jfe Steel Kk 溶接熱影響部靭性に優れた低温用高強度溶接鋼管およびその製造方法
JP2009241128A (ja) 2008-03-31 2009-10-22 Jfe Steel Corp 溶接鋼管の製造方法
JP2010221297A (ja) * 2009-02-25 2010-10-07 Jfe Steel Corp 厚鋼板の溶接方法
WO2010137186A1 (ja) * 2009-05-27 2010-12-02 Ｊｆｅスチール株式会社 鋼板のサブマージアーク溶接方法
JP2010274275A (ja) 2009-05-27 2010-12-09 Jfe Steel Corp 鋼材のサブマージアーク溶接方法
JP2010274276A (ja) 2009-05-27 2010-12-09 Jfe Steel Corp 鋼材のサブマージアーク溶接方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016150364A (ja) * 2015-02-18 2016-08-22 新日鐵住金株式会社 低温靱性に優れたｕｏｅ鋼管

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