[发明专利]立式窄坡口气体保护弧焊方法

说明书

适当地控制初层焊接条件，尤其是焊炬角度、焊接热量输入量、摆动条件，将初层焊接中的接合深度设为20mm以上且65mm以下，并且在最终层焊接时，将能够向上行方向滑动移动的冷却板作为厚钢材的坡口的表面垫板材料从焊炬侧压抵于厚钢材，对应于焊炬的上行移动而一边使冷却板上行移动一边进行焊接。

技术领域

本发明涉及窄坡口气体保护弧焊方法，尤其是涉及能够适用于两张厚钢材的对焊的立式窄坡口气体保护弧焊方法。

在本发明中，“窄坡口”是指坡口角度为25°以下且成为被焊接材料的钢材间的最小坡口宽度为该钢材的板厚的50％以下的情况。

背景技术

钢的焊接施工使用的气体保护弧焊通常是将CO₂单独的气体、或者Ar与CO₂的混合气体使用于熔融部的保护的消耗电极式。这样的气体保护弧焊在汽车、建筑、桥梁、造船及电气设备等的制造领域中被广泛使用。

然而，近年来，伴随着钢构造物的大型化/厚壁化，制作过程中的焊接、尤其是钢材的对焊中的熔敷量增大，此外焊接施工需要较多的时间，会导致施工成本的增大。

作为对其进行改善的方法，可考虑通过弧焊法将相对于板厚较小的间隙的坡口焊接的、窄坡口气体保护弧焊的适用。该窄坡口气体保护弧焊与通常的气体保护弧焊相比熔敷量减少，因此能够实现焊接的高效率化/节能化，甚至可期待带来施工成本的降低。

另一方面，在立式的高效率焊接中，通常适用电渣焊，但是基本为1焊道大小的热量输入焊接，在板厚超过60mm的焊接中，热量输入变得过多而韧性可能会下降。而且，在1焊道焊接中存在板厚的极限，尤其是板厚超过65mm的焊接的现状是当前在技术还未确立。

因此，希望开发出将窄坡口气体保护弧焊适用于立式焊接的高品质且高效率的焊接方法。

作为将这样的窄坡口气体保护弧焊适用于立式焊接的焊接方法，例如，专利文献1公开了以两面U型坡口接头为对象的两侧多层焊接方法。在该焊接方法中，进行使用了惰性气体的TIG焊接的层叠焊接，通过使用惰性气体而抑制熔渣或溅射物的产生，防止层叠缺陷。

然而，非消耗电极式的TIG焊接与使用作为消耗电极的钢丝的MAG焊接或CO₂焊接相比，焊接方法其本身的效率较大地劣化。

另外，专利文献2公开了为了抑制溅射物或熔合不良而进行焊炬的摆动的窄坡口的立式焊接方法。

然而，在该焊接方法中，焊炬的摆动方向不是坡口深度方向而是钢板表面方向，因此需要在熔融金属滴落之前使焊炬摆动，结果是，需要使焊接电流为150A左右的低电流，需要抑制每1焊道的熔敷量(≈热量输入量)。

因此，在将该焊接方法适用于板厚较大的厚钢材的焊接时，成为少量多焊道的层叠焊接，熔深不良等层叠缺陷增多，而且焊接效率较大地下降。

此外，在专利文献3中，与专利文献2同样，公开了为了抑制熔合不良而进行焊炬的摆动的立式焊接方法。

在此公开的面角度(坡口角度)为26.3～52°，是较宽的，但是在此的焊炬的摆动也是相对于坡口深度方向进行。因此，在专利文献3的立式焊接方法中，能够比较多地取得每1焊道的熔敷量。

然而，坡口深度方向的摆动量小，而且未考虑焊接金属及焊丝组成，因此产生抑制每1焊道的熔敷量(≈热量输入量)的需要，每1焊道的焊接深度变浅为10mm左右。

因此，在将该焊接方法适用于板厚较大的厚钢材的焊接时，仍成为少量多焊道的层叠焊接，熔深不良等层叠缺陷增多，此外焊接效率下降。

另外，专利文献4公开了能够进行极厚材料的1焊道焊接的两电极的二氧化碳气体保护焊装置。