JP3997447B2 - Welding backing - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被溶接板材を突合せて表裏両面から溶接を行う際に、開先部裏面側に設ける溶接用裏当てに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、被溶接厚板材を突合せて表裏両面側からそれぞれ溶接を行う際には、まず板材相互の対向する端面を所定の角度と形状に開先加工して開先部を形成し、この板材相互を所定の開先ルート間隔でほぼ同一面に合致させて固定している。そして、この開先部の裏面側から裏当材を挟み込んで開先面に密接させて設置し、この裏当材を複数層溶接の第一層目溶接の裏当てにして、その反対表面側から第一層目の溶接を行っている。この仮に設置する従来の裏当材について、図5及至図8に基づいて説明する。
【0003】
図5に示すように、上下に隣接する厚板の被溶接板材1,1の端面、被溶接開先部3を突合せて所定間隔に保持し、この開先部3を直角に跨ぐように門形部材5,5・・を被溶接板材1,1に固定する。図示例の開先部3の形状は、断面略X字状のX形開先に形成した場合を示す。そして、開先部3の裏面側から、図のような従来一般的なブロック状の裏当材4を挟み込み、この裏当材4の上部には必要に応じて帯板状の角矢受板6を載せ、この角矢受板6と上記門形部材5との空間にくさび状の角矢7を打ち込み、押圧力をもって裏当材4を開先部3に密接させるように設置している。この裏当材4を第一層目溶接の裏面側の裏当てにして、その反対表面側から溶接トーチ8によって第一層目の溶接を行う。その第一層目溶接の後、裏当材4及び角矢受板6等を取り外し、第一層目溶接裏面を研磨清掃し、第一層目溶接部の上、或いは裏面側溶接部の上に、単層又は複数層の溶接を積層して溶接を完了していた。
【0004】
上記従来一般的な裏当材4の使用状況について、図6に示す開先部3の部分拡大図に基づいてさらに詳細に説明する。突合せ溶接する板材1,1の端面、開先部3は断面略X形の開先面2,2に形成した場合を示し、この開先部2,2の最先端部、つまりルート部9,9間の距離、ルート間隔Lを所定寸法に保持している。このように形成した開先部3の形状と寸法に対応させ、かつルート部9,9のルートエッジ9a,9a近傍に裏当材4の上端面10が達して接触するように、裏当材4を銅材などの金属部材を用いて製作している。図6の実線断面に例示する従来一般的な形状の裏当材4は、X形開先に対応するように、先端部の幅が狭い断面略台形状に形成した場合を示す。つまり、この裏当材4は、X形の開先部3のルート間隔Lとほぼ同一寸法の幅に形成した先端部略水平の上端面10と、その下方両側に連続して開先面2,2の傾斜角度よりやや鋭角に傾斜させて形成した両側面11,11と、その下部外方側に平板状に延出した張出部12,12とから断面略台形の長いブロック状に形成した場合を示すものである。このように形成した裏当材4は、図6の一点鎖線に示すように、開先部3の裏面側に挟み込んだ際に、裏当材4の上端面10の幅を開先のルート間隔Lをほぼ一致させて製作しているため、上端面10の両端部は板材1,1のルート部9,9のルートエッジ9a,9a近傍に密接し、両側面11,11は開先面2,2から離れ、張出部12,12は板材1,1の表面にほぼ接触するか僅かに離れた状態に設置される。
【0005】
上記裏当材4は、円筒形タンクの側板の溶接、円筒形低温タンクの側板と屋根部を弧状に接続するナックル部の溶接、球形タンクの球殻板の溶接など、肉厚が比較的大きい厚板材を表裏両面から溶接する際に使用して、第一層目の溶接の裏面が大気に露出されて溶接部内に気孔や割れが発生したり、外観形状不良、或いは溶接金属の溶け落ちを防ぎ、溶接欠陥のない良好な裏波(第一層目溶接の裏側部)を得るようにしている。なお、表裏両面から溶接を行う開先部3の形状は、上記X形の他に、K形、H形、両面J形など種々形状の開先があり、これらの開先形状に対応して、上記例示のような断面略台形に類似した形状の裏当材4が使用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
図7(a),(b)及び図8(a),(b)は、上記従来例の裏当材4が、開先部3に適正に設置されていない状態例を示すもので、これらの図示例に基づいて従来の裏当材4の有する問題点を詳細に説明する。なお、各部の名称及び符号は、図6に示した名称及び符号と同一である。
【0007】
図7(a)は、開先部3のルート部9,9間のルート間隔Lが広いか、又は裏当材4の上端面10の幅が狭いなどの理由によって、裏当材4の先端部上端面10がルート部9,9のルートエッジ9a,9aから離れて上方に突出して、段差部13を生じてしまった場合を示す。またその逆に、図7(b)は、開先部3のルート部9,9間のルート間隔Lが狭いか、又は裏当材4の上端面10の幅が広いなどの理由によって、裏当材4の先端部上端面10がルート部9,9のルートエッジ9a,9aから離れて下方に凹んで、段差部13を生じてしまった場合を示す。上記図7(a),(b)に示すような段差部13は、ルート部9,9の間隔Lが微妙に変化する場合や、裏当材4の製作寸法精度が充分でなく上端面10の幅が大小異なる場合などにも生じることがある。このような凹凸の段差部13があると、第一層目の溶接をする際に融合不良や形状不良などの溶接欠陥が生じ、その裏面に良好な裏波溶接部が得られないことがあった。
【0008】
図8(a)は、裏当材4が開先部3から浮き上がって、上端面10と左右開先面2,2との間に隔離部14を生じた場合を示す。このような浮き上がりによる隔離部14は、湾曲した板材1,1を溶接する場合、板材1,1の表面が不均一な場合、開先部3が不揃いの場合などに生じやすい。例えば、図5に示すような湾曲した板材1,1の場合で、門形部材5,5間の間隔が広い場合などに生じやすく、つまり、門形部材5の近傍箇所では裏当材4は開先部3に密接するが、図5の左矢印で示すように、門形部材5から離れた箇所では裏当材4が開先部3から部分的に浮き上がりやすくなった。また、図8(b)に示すように、板材1,1の板面がずれて、目違いMを生じた場合に、その片方側に隔離部14を生じることがある。この隔離部14が生じないように裏当材4を密接させるためには、図の破線のように裏当材4を斜めに設置するか、或いは裏当材4を曲げたり捩じったりしなければならない。ところがこの断面略台形の裏当材4は、斜め方向には押さえ難く、ブロック状で剛性が大きいために曲げ難く捩じりも困難で、その設置と固定作業はかなり難しかった。また、上記図8(a),(b)のように、開先面2,2への裏当材4の密接性が得られない場合は、裏当ての働きが不充分なために第一層目の溶接がうまくいかずに良好な裏波溶接部が得られないことがあった。
【0009】
上述のように、裏当材4の上端面10の加工精度が充分でない場合、板材1,1の曲率に対する裏当材4の湾曲加工の精度が充分でない場合、開先部3のルート間隔Lが一定でない場合、開先面2,2の加工精度が充分でない場合、板材1,1の曲率精度が僅かに変化する場合などにおいては、開先部3と裏当材4の密接性が得られず、裏当材4を適正に設置することができなかった。このように、従来例の裏当材4が開先部3に適正に設置されていない状態では、第一層目の溶接部裏面が盛り上がったり凹んだりして平滑で良好な外観の裏波形状が得られないばかりか、開先部2,2先端近傍及びルート部9,9の溶け込み溶着が不充分になったり、溶接部の形状不良、割れの発生などの溶接欠陥を生じる場合があった。
【0010】
そして、裏当材4を取り外してこの方向裏面側からの溶接を行う際に、上記形状の良くない第一層目の裏波溶接部を研削して平滑な形状に整えたり、上記溶接欠陥を除去したりするために、アークエアガウジング、グラインダなどによる深い裏はつりや研削などの、大掛かりで手間を要する作業が必要であった。そして、この裏はつり等が不充分な場合には、この裏面側からの溶接部にも溶接欠陥が生じ、適正な溶接部を得られないこともあった。
【0011】
この発明は、従来技術の有する上述の問題点に鑑みてなされたもので、被溶接開先部の形状の変化に追従し、かつ開先部の間隔の変化にも適応して、開先面のルート部近傍に密接し、その反対表面側からの第一層目溶接の際に、良好な裏波が得られる溶接用裏当てを提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためにこの発明の溶接用裏当ては、被溶接板材を突合せて両面溶接する際に開先部に設ける溶接用裏当ては、開先部のルートエッジに当接する断面略円形状の当接材と、当接材を開先部へ押し付ける押圧材とから形成し、前記当接材は、被溶接板材より軟らかい部材で形成し、前記押圧材により前記開先部に押し付けられると前記開先部の開先面になじみ凹んで変形する当接材である。
【0014】
また、この発明の溶接用裏当ては、上記当接材と接触する押圧材の接触面に、当接材固定用の係合溝を設けたものである。
【0015】
また、この発明の溶接用裏当ては、上記当接材の内部、又は押圧材の内部、或いは当接材及び押圧材それぞれの内部に、冷媒を通す中空部を設けたものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
この発明に係る溶接用裏当てを、図1乃至図4の実施形態例に基づいて説明する。この発明に係る溶接用裏当ては、被溶接厚板材を突合せて表裏両面側からそれぞれ溶接を行う際の第一層目溶接時に、第一層目溶接の裏面側への溶融金属垂れ下がりを押さえ良好な裏波溶接部を得るために、この第一層目溶接の開先裏面側に設けるものである。
【0017】
この発明の溶接用裏当ては、図1及びその部分拡大図2に示すように、突合せた被溶接板材1,1の開先部3のルート部9,9のルートエッジ9a,9aに当接する断面略円形状の当接材15と、この当接材15を押さえる断面略台形で帯板状の押圧材16とから形成する。この溶接用裏当ては、図1に示すように、開先部3を直角に跨いで被溶接板材1,1に固定した門形部材5と角矢7,角矢受板6とで挟み込むように押圧力をもって設置する。この当接材15と押圧材16を第一層目の溶接の裏当てにして、その反対側から第一層目の溶接を溶接トーチ8によって行う。
【0018】
図2に例示する部分拡大図は、突合せた被溶接板材1,1の端部開先面2,2が、断面略X字形状になるようにX形開先の開先部3を形成し、開先先端のルート部9,9間にルート間隔Lを設けた場合を示すものであり、この開先部3上方表面側から第一層目の溶接を行う際の裏当てとして、下方裏面側のルート部9,9のルートエッジ9a,9aに当接し溶接金属の溶け落ちを防ぎ良好な裏波を得るための断面略円形状の当接材15を設け、この当接材15を押さえ、かつ溶接熱を当接材15から吸収する断面略台形の押圧材16(一部は図示省略)を設置する状態を示すものである。
【0019】
このように溶接用裏当てを、開先部3のルートエッジ9a,9aに当接する部分の当接材15と、それを開先部3側へ押さえて溶接熱を吸収し放散する部分の押圧材16とに分離した構造に形成しているので、ルートエッジ9a,9aに当接する部分の当接材15は、その剛性が従来の溶接用裏当てに比べて小さくなるため、ルートエッジ9a,9aへの当接作業が容易となる。この当接材15は、点対称断面形状の断面略円形状であるため、どの方向にも曲げ加工しやすく、当接作業も楽である。また押圧材16も、さ程の精度を必要とすることなく簡単容易に製作するとができ、かつ断面積を小さくすることができるため、湾曲した面でも押し付けやすく、取付作業がしやすくなる。また、裏当てを溶接熱により万一損傷した場合でも、損傷しやすい当接材15のみの交換で済むため、経済的である。さらにまた、分離した裏当ては、その1本の長さを長くして長手方向の接続部を減らすことができるので、その取付け作業は容易で、加えて当接材15長手方向の接続部に生じやすい欠陥発生の抑制も可能となる。
【0020】
当接材15は、真円、楕円、或いは円形に近い多角形などの断面略円形状で、その両肩部(両斜め上方接触部)が上記のように開先部3のルートエッジ9a,9aに当接する寸法に形成する。図2に拡大して例示する当接材15は、図の実線断面のように、断面真円形の丸棒材25で形成した場合を示している。この丸棒材25の直径Dは、開先部3のルート間隔Lよりやや大きく、ルート部9,9の下端ルートエッジ9a,9aに当接する寸法が好ましい。この寸法は開先部3の形状にも左右されるが、例えば、ルート間隔Lが5ミリメートルの場合には、直径Dは8ミリメートル程度の寸法の丸棒材25を使用する。なお、丸棒材25の長さは数十センチメートル、或いは数メートルに及ぶ長いものも適宜使用できる。この丸棒材25の直径Dがルート間隔Lより小さすぎると、ルート部9,9間に入り込んでしまったり、抜け出てしまったり、食い込みすぎて段差が大きくなったり、抜き取り難くなったりしてしまう。またその逆に、丸棒材25の直径Dがルート間隔Lよりかなり大きすぎると、ルート部9,9下部のルートエッジ9a,9a近傍が埋まらずに間隔を生じてしまう。よって、当接材15は、開先部3の形状に適合させた寸法に形成する。
【0021】
図2の一点鎖線は、上記当接材15を被溶接板材1,1より軟らかい部材で形成した場合の、第2の発明の溶接用裏当てを示すものである。図の一点鎖線に示すように、この当接材15は、開先部3のルート間隔Lよりもいくぶん大きい直径D、つまり図の実線断面の丸棒材25の直径Dよりも少し大きい断面真円形状の丸棒材35で形成したものである。図の一点鎖線矢印のように、丸棒材35の下方から断面略台形の押圧材16を押し当て、ルート部9,9下部近傍の開先面2,2に当接させて、さらに押圧すると、丸棒材35は板材より軟らかい部材のため、図の破線のように、その接する両肩部が線状の接触から面で接触するように凹んで変形し開先面2,2の形状になじんで、ルート部9,9のルートエッジ9a,9a下部近傍に広い当接面でもって密接する。なお、この丸棒材35の設置作業は、押圧材16の上面を軽く叩くなどして調整しながら容易に行える。
【0022】
上記のように、板材1,1より軟らかい部材で形成する丸棒材35は、押圧力によって曲がるとともに、開先面2,2の形状になじみ凹んで変形しやすく、耐熱性と伝熱性が高い金属材料、例えば、板材1,1が鋼材の場合には、銅や銅合金等が好ましい。このような材料で形成した丸棒材35は、開先部の溶接線方向に沿った曲率や変形に容易に追従して曲がって密接し、かつ、開先の角度と開先形状、ルート間隔の不揃いなどの変化に容易に対応して、凹んで変形し間隔を埋めるように広い接触面積をもって当接するので、密接性能が向上し、好適な溶接用裏当てとなる。なお、丸棒材35は一度使用して断面円形の両肩部が凹んで変形したものでも、元は点対称断面形状であるため、この変形箇所に対向する反対側部を再度開先面2,2に向けて合わせ、密接させて再使用できるので経済性が図られる。
【0023】
上記溶接用裏当て、つまり板材1,1より軟らかい部材で当接材15を形成した溶接用裏当ては、不揃いの開先形状であっても当接材15を容易に密接させることができるため、平底円筒形低温タンクの円筒状側板と球殻状の屋根部を接続する断面弧状板のナックル部(曲率が円筒円周方向と円筒軸心方向の二方向に複雑に大きく変化して湾曲する板材)の開先部3や、球形タンクの球殻板の開先部3に、より適した裏当てとして使用することができる。また、板厚の異なる板材1,1の板合わせが難しい開先部3や、板材1,1同士の中心線が合致しない開先部3、或いは目違いを生じやすい開先部3、円筒状側板の周継手の開先部3などにも、より適した裏当てとして使用できる。
【0024】
この発明の溶接用裏当ての押圧材16は、開先部3の内部、開先面2,2から間隔をもって当接材15を押さえるように、例えば断面略台形の帯板状に形成し、かつ溶接時の熱を当接材15から吸収し放散しやすい伝熱性の高い部材、例えば銅、銅合金等の部材で形成する。このように押圧材16を介して溶接熱を吸収しその熱を外部に放散することにより、当接材15の熱変形や溶融、さらに開先面2,2への溶着も防止することができる。また、押圧材16の先端部や左右の傾斜面は、開先面2,2に密接させることなく開先部3内部に間隔があってもよいので、さ程の精度を必要としない。よって、断面略台形などの帯板を溶接線方向に沿った形状、例えば開先部3の曲率に湾曲させて簡単容易に製作することができるとともに、その断面積も減少しているので曲げやすく取付作業も容易となる。
【0025】
このように、本願発明の当接材15と押圧材16とからなる溶接用裏当てを使用して第一層目の溶接を行うと、開先面2,2のルート部9,9への密接性が良いので、不活性ガスを使用してガスシールドアーク溶接を行う場合にはガスシールド性能も良い状態に保持され、また溶接施工箇所に凹凸の段差もなく溶接鋼材の溶融が良く溶け込みが充分に行われ、また熱吸収と放散性が良いため、溶接欠陥の発生がなく、溶接部裏面に凹凸のない良好な外観の裏波形状が得られる。
【0026】
この断面略円形状の当接材15を取り除いた境界面は断面U字形状となり、その両側境界部は弧状に滑らかにせり上がり連続しているので、酸化被膜、スケール等の異物の除去作業がやり易く、また、左右の開先面2,2と溶着金属との境界部に不連続部がなく完全溶け込みの状態となっているので、従来のようにアークエアガウジングなどの大掛かりな裏はつりを必要とすることなく、簡単容易な表面研削や研磨による清掃でよい。この反対裏面側からの溶接を行う際に、上記のように境界面は断面U字形状で滑らかであるため、その上面への溶接は滑らかかつ平均に積層しやすく、良質な厚肉溶接部を得ることができる。
【0027】
第3の発明の溶接用裏当ての実施形態例を、図3に示す部分拡大図に基づいて説明する。この溶接用裏当ては、上記当接材15と接触する押圧材16の接触面のほぼ中央部に、当接材15が動かないように固定する係合溝17を設けたものである。この係合溝17を設けたことによって、当接材15の動きを拘束するため押さえやすくなり、押圧材16もずれることなく安定し、取付け作業を効率良く行うことができる。この係合溝17は当接材15の安定固定を図る程度の深さと幅の溝形状であればよく、例えば断面U字状、凹条、V字状などの細長い溝状で、さほどの精度を必要とすることなく、切削などによって簡単容易に製作することが可能である。このように形成した係合溝17に当接材15の下部を入れて固定することにより、両者の接触部は増え、伝熱面積が増加し、溶接熱の伝熱性能が良くなり、溶接熱を吸収放熱する機能が増すので、溶接熱による当接材15の熱溶着や熱変形の防止機能はより増加させることができる。
【0028】
第4の発明の溶接用裏当ての実施形態例を、図4に示す部分拡大図に基づいて説明する。この溶接用裏当ては、当接材15の内部、又は押圧材16の内部、或いは当接材15及び押圧材16それぞれの内部に、中空部18を設けるものである。図4の図示例は、当接材15の内部に中空部18を設けて円管状に形成した場合を示す。このように裏当ての内部に中空部18を設けると、裏当ての軽量化により持ち運びや取付けの作業性が良くなるとともに、材料の節減も図られ経済性が向上する。そして、この中空部18の中には、溶接時の熱を吸収して冷却するように、空気や水などの冷媒が通される。このように中空部18の中に冷媒を通すと、裏当てが冷却されるので、その当接材15は高温になることないため、溶融や熱溶着、熱変形の防止機能を更に増加させることができる。さらに、必要以上の溶接熱も吸収冷却し、溶接部の冷却制御が可能となるため、溶着金属及び熱影響部の結晶粒子の高温変質などの悪影響が考えられる場合にはその防止も可能となり、溶接金属の改質機能をも具備することとなる。
【0029】
上述のように、この発明に係る第1乃至第4の発明の溶接用裏当ては、表裏両面方向から複数層溶接を行う際の第一層目の溶接裏面に使用し、密接性能が良いためにその溶接部裏面に溶接欠陥の発生がなく良好な外観の裏波形状が得られ、裏はつりを少なくすることができる。また、上記詳述したX形開先形状の場合に限定されることなく、K形開先、H形開先、両面J形開先等、何れの開先形状にも適用することができる。さらに、簡単容易に製作し、曲率や変形にも追従するため設置作業も容易にできる。また、手動式、半自動式、或いは自動式をとわず、イナートガスアーク溶接、炭酸ガスアーク溶接等の何れの溶接方法にも適宜使用することができる。殊に、自動式ティグ溶接で行なわれる9%ニッケル鋼の高品位厚板溶接には、より適した溶接用裏当てとなり、より一層良質な溶接と高効率の溶接作業が可能となる。
【0030】
【発明の効果】
叙述のように、前記当接材は、被溶接板材より軟らかい部材で形成し、前記押圧材により前記開先部に押し付けられると前記開先部の開先面になじみ凹んで変形する当接材であるので、その両肩部が線接触から面接触になるように凹んで変形し形状になじんで、ルートエッジ下部近傍に広い当接面でもって密接する。よって、このように軟らかい部材で形成した当接材は、開先部の溶接線方向に沿った曲率や変形に容易に追従して曲がって密接し、かつ、開先の角度と開先形状、ルート間隔の不揃いなどの変化に対応して、変形し間隔を埋めるように広い接触面積をもって当接するので、密接性能が一層向上し、より好適な溶接用裏当てとなる。また、当接材は一度使用して両肩部が凹んで変形したものでも、元は点対称断面形状であるため、この変形箇所に対向する反対側部を再度開先面に向けて、密接させて再使用できるので経済性が図られる。
【0031】
前記当接材は、被溶接板材より軟らかい部材で形成し、前記押圧材により前記開先部に押し付けられると前記開先部の開先面になじみ凹んで変形する当接材であるので、この溶接用裏当ては、殊に、不揃いの開先形状であっても当接材を容易に密接させることができるため、平底円筒形低温タンクの円筒状側板と球殻状の屋根部を接続する断面弧状板のナックル部(曲率が円筒円周方向と円筒軸心方向の二方向に複雑に大きく変化して湾曲する板材)の開先部や、球形タンクの球殻板の開先部に、より適した裏当てとして使用することができる。また、板厚が異なり板材の板合わせがうまくいかない開先部、板材同士の中心線が合致しない時の開先部、目違いが生じる開先部、側板周継手の開先部などにも、より適した裏当てとして使用することができる。
【0032】
断面略円形状の当接材と、当接材を開先部へ押し付ける押圧材とから形成したこの発明の溶接用裏当ては、当接材が開先部の溶接線方向の曲率形状や変形、開先角度と開先形状、ルート間隔に容易に追従して変形になじみ、開先部のルートエッジに当接しやすく、密接状態が良好になるため、溶接部裏面からの溶融金属の垂れ下がりや凹凸部を生じることなく、溶接欠陥の発生もなく均一で安定した良好な一層目の溶接ができ、かつその溶接部裏面に平滑で溶接欠陥のない良好な外観の裏波形状が得られる。また、溶接による熱も押圧材を介して当接材から吸収し放散されるので、当接材が熱による変形や溶着などすることなく良好な溶接表面が得られる。
【0033】
またこの溶接用裏当ては、開先部のルートエッジに当接する部分の当接材と、それを押さえて溶接熱を吸収し放散する部分の押圧材とに分離した構造にしているので、ルートエッジに当接する部分の当接材の剛性が従来の溶接用裏当てに比べて小さくなるため、ルートエッジへの当接作業が容易となる。この点対称断面の断面略円形状の当接材は、どの方向にも曲げ加工しやすく、当接作業も楽である。また押圧材も、さ程の精度を必要とすることなく簡単容易に製作でき、かつ断面積を小さくすることができるため、取付作業もしやすい。また、裏当てを溶接熱により万一損傷した場合でも、損傷しやすい当接材のみの交換で済むため、経済的である。さらにまた、分離した裏当ては、その1本の長さを長くして長手方向の接続部を減らすことができるので、その取付け作業は容易で、加えて接続部に生じやすい欠陥発生の抑制も可能となる。
【0034】
また、断面略円形状の当接材は、取り外した後の裏面溶接時に、U字状の開先が形成されるため、従来のように溶接欠陥の除去や形状を滑らかで均一化するための手間のかかる裏はつりの作業を必要とすることなく、表面研削や研磨などの清掃が簡単容易で、かつ裏面からの溶接が施工しやすいので、良質な厚肉溶接部を得ることができる。
【0035】
また、上記当接材と接触する押圧材の接触面に、当接材固定用の係合溝を設けた第3の発明の溶接用裏当ては、当接材を溶接開先部へ押さえやすく、押圧材もずれることなく安定し、当接材を安定固定することができ、取付け作業の効率化も図られる。また、当接材と押圧材の接触面積が増加するので、当接材に伝えられた溶接熱を押圧材に良く伝え、放熱する機能が増すので、溶接熱による当接材の熱溶着や熱変形の防止機能を増加することができる。
【0036】
また、上記溶接用裏当ての内部、つまり当接材の内部、又は押圧材の内部、或いは当接材及び押圧材それぞれの内部に、冷媒を通す中空部を設けた第4の発明の溶接用裏当ては、溶接熱を冷媒によって冷却することができるので、溶接熱による当接材の溶融、熱溶着及び熱変形の防止機能をより増すことができる。さらに、材料の軽量化により作業性が良くなり、材料の節減も図られるため経済性が向上する。
【0037】
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に係る溶接用裏当ての実施形態例の一部を欠除し断面とした斜視説明図である。
【図2】 第1及び第2の発明の溶接用裏当ての実施形態例の一部を欠除し拡大して示す断面説明図である。
【図3】 第3の発明の溶着用裏当ての実施形態例の一部を欠除し拡大して示した断面説明図である。
【図4】 第4の発明の溶着用裏当ての実施形態例の一部を欠除し拡大して示した断面説明図である。
【図5】 従来の裏当材を用いて板材を溶接する場合を示す一部を欠除し断面とした斜視説明図である。
【図6】 従来の裏当材の一部を欠除し拡大して示す断面説明図である。
【図7】 (a),(b)は従来の裏当材の一部を欠除し拡大して示す断面説明図である。
【図8】 (a),(b)は従来の裏当材の一部を欠除し拡大して示す断面説明図である。
【符号の説明】
1,1 板材 2,2 開先面
3 開先部 4 裏当材
5 門形部材 6 角矢受板
7 角矢 8 溶接トーチ
9,9 ルート部 9a,9a ルートエッジ
10 上端面 11,11 両側面
12 張出部 13 段差部
14 隔離部 15 当接材
16 押圧材 17 係合溝
18 中空部
25,35 丸棒材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a welding backing provided on the back side of a groove portion when welding plate materials to be welded to perform welding from both front and back surfaces.
[0002]
[Prior art]
As is well known, when welding the thick plate materials to be welded and performing welding from both the front and back sides, first, the opposing end surfaces of the plate materials are grooved into a predetermined angle and shape to form a groove portion, The plate members are fixed so as to be substantially flush with each other at a predetermined groove root interval. Then, the backing material is sandwiched from the back side of the groove portion and placed in close contact with the groove surface, and this backing material is used as the backing for the first layer welding of the multi-layer welding, and the opposite surface side The first layer is welded. The conventional backing material to be temporarily installed will be described with reference to FIGS.
[0003]
As shown in FIG. 5, the end faces of the
[0004]
The use situation of the above-described conventional
[0005]
The
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
7 (a), 7 (b) and 8 (a), 8 (b) show examples of the state in which the
[0007]
FIG. 7A shows the front end of the
[0008]
FIG. 8A shows a case where the
[0009]
As described above, when the processing accuracy of the
[0010]
And when the
[0011]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and follows the change in the shape of the welded groove part and adapts to the change in the interval of the groove part. This provides a welding backing that is in close contact with the vicinity of the root portion of the steel plate and that provides a good back wave during the first layer welding from the opposite surface side.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the welding backing of the present invention has a substantially circular cross section that abuts against the root edge of the groove when the welding backing provided on the groove when the welded plate materials are butted on both sides is welded. Formed of a shape contact material and a pressing material that presses the contact material against the groove.The contact material is a contact material that is formed of a member that is softer than the plate member to be welded, and deforms by conforming to the groove surface of the groove portion when pressed against the groove portion by the pressing material..
[0014]
In the welding backing of the present invention, an engagement groove for fixing the contact material is provided on the contact surface of the pressing material that contacts the contact material.
[0015]
Further, the welding backing of the present invention is the above contact material.Inside, or inside of pressing material, or contact material and pressing material, respectivelyIs provided with a hollow portion through which the refrigerant passes.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A welding backing according to the present invention will be described on the basis of the embodiment shown in FIGS. The welding backing according to the present invention is excellent in suppressing dripping of the molten metal on the back side of the first layer welding during the first layer welding when welding the thick plate materials to be welded and performing welding from both the front and back sides. In order to obtain a deep back welded portion, it is provided on the groove back side of this first layer welding.
[0017]
As shown in FIG. 1 and a partially enlarged view thereof, the welding backing of the present invention abuts against the root edges 9a and 9a of the
[0018]
In the partially enlarged view illustrated in FIG. 2, the
[0019]
In this way, the welding backing is pressed against the portion of the
[0020]
The
[0021]
2 shows the welding backing of the second invention in the case where the abutting
[0022]
As described above, the round bar material 35 formed of a member softer than the
[0023]
The welding backing, that is, the welding backing in which the
[0024]
The
[0025]
As described above, when the first layer is welded using the welding backing made of the
[0026]
The boundary surface from which the
[0027]
An embodiment of the welding backing of the third invention will be described based on a partially enlarged view shown in FIG. This welding backing is provided with an engagement groove 17 for fixing the
[0028]
An embodiment of the welding backing of the fourth invention will be described based on a partially enlarged view shown in FIG. This welding backing is provided with a hollow portion 18 inside the
[0029]
As described above, the welding backings of the first to fourth inventions according to the present invention are used for the welding back surface of the first layer when performing multi-layer welding from the front and back both sides, and have good close contact performance. In addition, there is no occurrence of weld defects on the back surface of the welded portion, and a back surface shape with a good appearance can be obtained. Further, the present invention is not limited to the X-shaped groove shape described in detail above, and can be applied to any groove shape such as a K-shaped groove, an H-shaped groove, a double-sided J-shaped groove, or the like. Furthermore, it is easy and easy to manufacture and can follow the curvature and deformation, so installation work can be done easily. Moreover, it can use suitably for any welding methods, such as an inert gas arc welding and a carbon dioxide gas arc welding, not a manual type, a semi-automatic type, or an automatic type. In particular, high-quality thick plate welding of 9% nickel steel performed by automatic TIG welding provides a more suitable welding backing, and enables higher-quality welding and highly efficient welding work.
[0030]
【The invention's effect】
As stated,The contact material is formed of a member softer than the plate material to be welded, and is a contact material that is deformed by conforming to the groove surface of the groove portion when pressed against the groove portion by the pressing material. Both shoulders are recessed and deformed so as to change from line contact to surface contact, and conform to the shape, and are in close contact with a wide contact surface near the lower portion of the root edge. Therefore, the contact material formed of such a soft member bends and closely follows the curvature and deformation along the weld line direction of the groove part, and the groove angle and groove shape, Corresponding to changes such as unevenness in the route interval, the contact is made with a large contact area so as to be deformed and fill the interval, so that the close contact performance is further improved and a more suitable backing for welding is provided. Even if the abutment material is used once and both shoulders are recessed and deformed, it originally has a point-symmetric cross-sectional shape. It is economical because it can be reused.
[0031]
The contact material is formed of a member softer than the plate material to be welded, and is a contact material that is deformed by conforming to the groove surface of the groove portion when pressed against the groove portion by the pressing material. The welding backing can connect the cylindrical side plate of the flat bottom cylindrical cryogenic tank and the spherical shell-shaped roof portion in particular because the contact material can be easily brought into close contact even with irregular groove shapes. At the groove part of the knuckle part of the arc-shaped cross section (plate material whose curvature changes complicatedly in two directions of the cylindrical circumferential direction and the cylindrical axis direction) and the groove part of the spherical shell plate of the spherical tank, It can be used as a more suitable backing. In addition, the groove part where the plate thickness is different and the plate alignment is not successful, the groove part when the center lines of the plate materials do not match, the groove part where the misalignment occurs, the groove part of the side plate circumferential joint, etc. Can be used as a suitable backing.
[0032]
The welding backing of the present invention formed from a contact material having a substantially circular cross section and a pressing material that presses the contact material against the groove portion is a curved shape or deformation in the weld line direction of the groove portion of the contact material. Since the groove angle, groove shape, and root interval easily follow the deformation, it is easy to contact the root edge of the groove part, and the close contact state is improved, so that the molten metal hangs down from the back of the welded part. A uniform, stable and good first-layer welding can be performed without generating irregularities without generating irregularities, and a smooth and smooth appearance of the back surface without welding defects can be obtained on the back surface of the weld. Further, since heat due to welding is also absorbed and dissipated from the contact material via the pressing material, a good weld surface can be obtained without the contact material being deformed or welded by heat.
[0033]
In addition, this welding backing has a structure that is separated into a contact material at a portion that contacts the root edge of the groove portion and a pressing material that absorbs and dissipates the welding heat by holding it. Since the rigidity of the contact material of the portion that contacts the edge is smaller than that of the conventional welding backing, the contact operation to the root edge is facilitated. The contact material having a substantially circular cross section with a point-symmetric cross section is easy to bend in any direction, and the contact work is easy. Further, the pressing material can be easily and easily manufactured without requiring a certain degree of accuracy, and the cross-sectional area can be reduced, so that the mounting work is also easy. Moreover, even if the backing is damaged by welding heat, it is economical because only the contact material that is easily damaged can be replaced. Furthermore, since the separated backing can be lengthened by one to reduce the number of longitudinal connecting portions, it is easy to install and also suppresses the occurrence of defects that are likely to occur in the connecting portions. It becomes possible.
[0034]
In addition, since the contact material having a substantially circular cross section is formed with a U-shaped groove at the time of back surface welding after being removed, it is possible to remove welding defects and make the shape smooth and uniform as in the past. The time-consuming back side does not require a lifting operation, and cleaning such as surface grinding and polishing is easy and easy, and welding from the back side is easy to perform, so a high-quality thick welded portion can be obtained.
[0035]
In addition, the welding backing of the third aspect of the present invention, in which the contact groove for fixing the contact material is provided on the contact surface of the pressing material that contacts the contact material, makes it easy to press the contact material against the weld groove. Also, the pressing material is stable without shifting, the abutting material can be stably fixed, and the efficiency of the mounting work can be improved. In addition, since the contact area between the abutting material and the pressing material is increased, the welding heat transmitted to the abutting material is well transmitted to the pressing material and the function of radiating heat is increased. The deformation prevention function can be increased.
[0036]
Further, for welding according to the fourth aspect of the present invention, a hollow portion through which a coolant passes is provided in the inside of the welding backing, that is, in the inside of the abutting material, in the pressing material, or in each of the abutting material and the pressing material. Since the backing can cool the welding heat with the refrigerant, the function of preventing the contact material from being melted, welded and thermally deformed by the welding heat can be further increased. Furthermore, the workability is improved by reducing the weight of the material, and the economy is improved because the material is saved.
[0037]
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a perspective explanatory view in which a part of an embodiment of a welding backing according to the present invention is partly omitted and made into a cross section.
FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view showing a part of an embodiment of a welding backing according to the first and second inventions in an enlarged manner with a part removed.
FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view showing a part of an embodiment of a welding backing according to a third aspect of the present invention by removing a part thereof and enlarging it.
FIG. 4 is an explanatory cross-sectional view showing a part of an embodiment of a welding backing according to a fourth aspect of the present invention by removing a part thereof and enlarging it.
FIG. 5 is an explanatory perspective view of a cross-section with a part removed showing a case where a plate material is welded using a conventional backing material.
FIG. 6 is an explanatory cross-sectional view showing a conventional backing material with a part removed and enlarged.
FIGS. 7A and 7B are cross-sectional explanatory views showing a conventional backing material partly omitted and enlarged. FIG.
FIGS. 8A and 8B are cross-sectional explanatory views showing a conventional backing material with a part thereof removed and enlarged. FIG.
[Explanation of symbols]
1,1
3 groove
5 Portal member 6 Square arrow receiving plate
7 Square arrows 8 Welding torch
9,9 root part 9a, 9a root edge
10 Top surface 11, 11 Both sides
12
14
16 Pressing material 17 Engaging groove
18 Hollow part
25, 35 Round bar
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