[发明专利]立向窄坡口焊接接头的制造方法和立向窄坡口焊接接头

说明书

本发明提供使用厚壁高强度钢材的、焊接部韧性优异的立向窄坡口焊接接头的制造方法。将2个钢材经由坡口角度为20°以下的窄坡口进行对接，通过使用横向摆动的立向气体保护电弧焊进行接合时，将该立向气体保护电弧焊中的立向焊接的上升速度v(mm/min)与上述横向摆动的一个周期所需要的时间(s)的倒数f(s^‑1)调整为满足v/60/f≤9.0的范围。

技术领域

本发明涉及船舶、建筑、土木等领域的各种钢结构物中使用的焊接接头的制造方法，特别是涉及将板厚为40mm以上的厚壁的高强度钢材相互通过立向窄坡口气体保护电弧焊法接合的立向窄坡口焊接接头中提高焊接部韧性的立向窄坡口焊接接头的制造方法以及立向窄坡口焊接接头。

背景技术

近年来，船舶、建筑、土木等的钢结构物越来越大型化，所使用的钢材也向高强度化、厚壁化积极发展。这些钢结构物通常通过焊接接合而精加工为所希望的形状。因此，从确保这样的基于焊接的钢结构物(以下，也称为焊接钢结构物)的安全性的观点考虑，使用的钢材不但要求母材的强度、韧性优异，还要求焊接部的强度、韧性也优异。

另外，伴随焊接钢结构物的大型化以及使用的钢材的厚壁化，存在钢结构物的制作过程中的焊接，特别是对接焊的焊接量增大，进而焊接施工时间变长，导致施工成本的增大的问题。对于这样的问题，例如可考虑应用窄坡口气体保护电弧焊，其利用电弧焊接法将与板厚相比窄的间隙的坡口进行焊接。该窄坡口气体保护电弧焊与通常的气体保护电弧焊相比焊接量少，能够实现焊接施工的高效率化、节能，进而可期待施工成本的减少。

并且，制作焊接钢结构物时，有时需要立向焊接。作为立向的焊接，通常使用电渣焊。但是，电渣焊基本上是1道次大热量输入焊接。因此，焊接板厚超过40mm的钢材时，焊接热量输入过多，结果焊接部韧性可能降低。因此，希望实现将上述的窄坡口气体保护电弧焊用于立向焊接的高品质且高效率的焊接方法。

对于这样的迫切期望，例如，专利文献1中提出了两侧焊接方法。专利文献1中提出的两侧焊接方法是将两面U型坡口接头进行TIG焊接的两侧焊接方法，形成于两面U型坡口接头的板厚中央部或者其附近的、正面侧的坡口底部进行初层熔透焊接，从包含初层焊接部分的坡口底部到达焊接前坡口深度或者到达板厚二分之一的1/5～2/5的范围的层叠焊道高度，或者到达焊接前坡口深度的4/5～3/5的范围的残留坡口深度，或者坡口肩宽度收缩量的上限值接近2mm为止进行正面侧层叠焊接，其后从背面侧的U型坡口接头的坡口底部到坡口上部的最终层进行背面侧层叠焊接，其后从正面侧的剩余坡口部分到坡口上部的最终层进行正面侧层叠焊接。该焊接方法中，通过使用惰性气体来抑制炉渣、飞溅的产生，能够防止层叠缺陷，能够得到低变形且高品质的两侧层叠焊接部。

专利文献2中提出了窄坡口焊接方法。专利文献2中提出的窄坡口焊接方法中，在从插入到向焊接方向延伸的坡口的尖端突出的线的前端形成电弧，线的前端进行以在与焊接行进方向相反的一侧描绘圆弧状轨迹的方式反复的摆动，进而控制摆动的反转时的停止时间和速度对窄坡口进行气体保护弧焊。这时，由如下工序形成1个周期的焊接工序：以窄坡口的宽度方向中心位置为起点，到一个坡口端部附近为止在焊接行进方向进行摆动的正进第1工序；在一个坡口端部附近停止摆动规定时间的行进第1工序；以一个坡口端部附近为起点，到窄坡口的宽度方向中心位置为止与焊接行进方向相反地进行摆动的逆进第1工序；以窄坡口的宽度方向中心位置为起点，到另一个坡口端部附近位置为止在焊接行进方向进行摆动的正进第2工序；在另一个坡口端部附近停止摆动规定时间的行进第2工序；以另一个坡口端部附近为起点，到窄坡口的宽度方向中心位置为止与焊接行进方向相反地进行摆动的逆进第2工序。而且，对于摆动的速度，垂直方向向下的摆动速度比垂直向上的摆动速度快。由此，能够防止或者抑制飞溅、融合不良。

专利文献3提出了立向焊接方法。专利文献3中提出的立向焊接方法是对坡口壁位于左右的立向姿势的母材边使焊炬横向摆动边进行电弧焊时，从电弧焊的焊接方向看到的运条图案在分别沿左右的坡口壁的第1图案部分和将这些第1图案部分的根侧和开口侧连接的第2图案部分为8的字形状的立向焊接方法。由此，能够防止焊道的厚度不均、熔深不良、咬边、焊道外观不良等。