JP2009178761A - Ｔ型継手の貫通溶接方法及び貫通溶接構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】上板側に形成される開先溝や継手ギャップを不要にし，上板表面側からの１パス溶接で下側の立板側まで確実に溶融接合して，十分な溶接強度を得ること。
【解決手段】上板の板厚Ｔ1より厚肉の立板３上面に１枚重ね配置された上板１表面又は２枚並列に突合せ配置された上板１，２表面から下側の立板３まで溶融接合するＴ型継手の貫通溶接方法において，不活性ガスのシールドガス９ｂを流出するシールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら下側の立板３まで溶融させ，少なくとも上板裏面貫通後の立板３側の溶け幅ｗを前記上板１，２の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板１，２裏面の貫通部分若しくは立板３側の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを上板１，２側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は，下側の立板上面に上板を溶接するＴ型継手の貫通溶接方法及び貫通溶接構造物に関する。

高エネルギ密度の電子ビームやレーザビームを用いたＴ型継手の貫通溶接方法が提案されている。

例えば，特許文献１に記載のＴ型継手の貫通溶接方法では，下板の上板と接する面を凹状に形成し，上板表面から電子ビームを照射して上板の溶接金属を前記凹状の部分で受け止めることが開示されている。

特許文献２に記載の溶接方法及びこれを用いて接合された構造体では，車体フレームを対象に，接合箇所となる略板状箇所を有する部材に他の部材の接合箇所を当接し，前記他の部材が当接する面とは反対側の部材面から所定の貫通溶接手段(レーザ溶接手段，電子ビーム溶接手段)を用いて貫通溶接処理することが開示されている。

特許文献３に記載の中空材及びその製造方法では，断面櫛型形状のソリッド押出形材と，このソリッド形材の櫛歯部に対向する板材と，前記ソリッド形材の櫛歯部の先端部と前記板材との接触部を溶着する溶接部とから構成することが開示されている。また，前記ソリッド形材の櫛歯部に対向させて板材を載置して，前記ソリッド形材の櫛歯部の先端部と前記板材との接触部を溶接することが開示されている。

一方，フラックス入りワイヤを用いた深い溶け込みのＴＩＧ溶接方法が開示されている。

例えば，特許文献４に記載のＴＩＧ溶接方法では，金属酸化物を６質量％以上含有するフラックスを内包したフラックス入りワイヤを溶加材として使用し，溶融金属中に前記金属酸化物を０.０５〜３ｇ／分供給しながらＴＩＧ溶接することが開示されている。

特許文献５に記載のＴＩＧ溶接用フラックス入りワイヤでは，フラックスがＳｉＯ_２とＣｒ_２Ｏ_３とで構成され，この混合比率はＳｉＯ_２が２０〜８０重量％，Ｃｒ_２Ｏ_３が２０〜２０〜８０重量％であり，このフラックスが前記フラックス入りワイヤに５〜２５重量％の比率で充填されていることが開示されている。

特許文献６に記載のＴＩＧ溶接法では，第１部材の開先表側における第２部材の中心線上でアークを発生させると共に，溶接部に交番磁界を与えながら溶接することが開示されている。

特許文献７に記載のＴＩＧ溶接装置及び方法では，不活性ガスからなる第１のシールドガスを，電極を囲むように被溶接物に向けて流すと共に，前記第１のシールドガスの周辺側に，酸化性ガスを含む第２のシールドガスを被溶接物に向けて流して溶接し，溶接金属部の酸素濃度を７０〜２２０ｗｔ.ｐｐｍの範囲にすることが開示されている。また，特許文献７には，第２のシールドガスの酸素濃度若しくは二酸化炭素濃度と溶接金属部の溶け幅及び深さとの関係が開示されている。

特許文献８には，摩擦攪拌接合によってＴ継手を形成することが開示されている。すなわち，特許文献７では，第１ワークの下面に溝を設け，前記溝に第２ワークを嵌合し，第１ワークの上面側から摩擦攪拌プローブを第２ワークの肉に及ぶように作用せしめ，第１ワークと第２ワークとを摩擦攪拌接合することによってＴ継手を形成することが開示されている。

特開昭６３−２０３２８６号公報（特に，第２頁左上欄第１６行〜同頁右上欄第４行，第１図） 特開２００３−３３４６８０号公報（特に，段落００２９，００３０，図３） 特開平６−２３４５１号公報（特に，段落０００７〜００１０，図１，図２） 特開２００１−２１９２７４号公報（特に，段落０００９，００１０） 特開２００１−１１８３号公報（特に，段落０００６〜０００８） 特開昭５９−１３５７７号公報（特に，第１頁右下欄第４〜１７行，第１図） 特開２００４−２９８９６３号公報（特に，段落００１４〜００１６，図１，図１１，図１５） 特開平１１−２８５８１号公報（特に，段落００１２〜００１４，図１，図２）

しかしながら，特許文献１に開示された技術的思想では，従来の溶接工程では困難な厚板のＴ型継手部材を対象に，電子ビーム溶接によって上板を溶融及び貫通して下板側まで容易に溶融接合できるが，大気を排除する真空装置や溶接する部材を収納する大きな真空チャンバー等の特殊な環境設備が必要になり，新たな設備投資に伴って製造コストが高騰するという問題がある。また，特許文献１では，電子ビームによる貫通溶接がキーホール型の溶け込み形状になり，溶け幅が極めて狭いため溶接断面積が小さく，部材の板厚強度より低い強度しか得られない。キーホール型の溶け込み溶接は，スパッタ(溶融金属の飛散)も発生し易いという問題がある。

特許文献２に開示された技術的思想では，従来のアーク溶接では困難な継手構造の車体フレームを対象に，レーザ溶接，又は電子ビーム溶接による貫通溶接を施して，上側の板状部材と下側部材とを溶融接合するようにしている。特に，レーザ溶接は，アーク溶接と全く異なる溶接方法であり，光学レンズ等によって集光化及び高エネルギ密度化したレーザビームを部材に照射して溶融するため，上記貫通溶接が可能であるが，キーホール型の溶け込み形状であって溶け幅が狭いため，溶接強度に相関関係のある溶接断面積が小さくなり易い。また，溶接中にスパッタが発生し易い。このレーザ溶接には，添加ワイヤ又はフラックス入りワイヤは使用されていない。さらに，レーザ溶接は，レーザ発信器等の特殊な設備が必要であり，電子ビーム溶接と同様に，安価なアーク溶接設備と比べて何れも高価である。また，特許文献２では，電子ビーム溶接でも前記レーザ溶接と同様に遂行できると明記されているが，大気を排除する真空装置や溶接する部材を収納する真空チャンバー等の特殊な環境設備が必要となるため，溶接前の準備や溶接後の搬出に時間がかかり，溶接部位の移動や回転を要する複雑形状の溶接には不向きである。

特許文献３に開示された技術的思想では，ソリッド形材の櫛歯部の先端部と前記板材との接触部（Ｔ型継手部）を，主にレーザ溶接によって溶接するようにしている。しかしながら，溶接対象の中空材は，アルミニウム合金であり，ステンレス鋼や低炭素鋼と材質や特性及び融点が全く異なる材料である。また，特許文献３には，レーザ溶接の代わりに，ＭＩＧ溶接又はＴＩＧ溶接を使用してもよいと記載されているが，特に，ＴＩＧ溶接については何れの実施例にも使用されていない。また，ＭＩＧ溶接では，下側の櫛歯部まで溶融接合するために，上側の板材に予め穴を設けておき，この穴部からプラグ溶接（ＭＩＧアークスポット溶接）して下側の櫛歯部まで接合するようにしている。また，特許文献３に記載のレーザ溶接では，光学レンズ等によって集光化及び高エネルギ密度化したレーザビームを部材に照射して溶融するため，前記下側の櫛歯部までの貫通溶接が可能であるが，キーホール型の溶け込み形状であって溶け幅が狭いため，溶接強度に相関関係のある溶接断面積が小さく成り易い。このレーザ溶接には，添加ワイヤ又はフラックス入りワイヤは使用されていない。

特許文献４に開示された技術的思想では，金属酸化物を６％以上含有したフラックス入りワイヤを所定量供給しながらＴＩＧ溶接して深い溶け込み部を得るようにしている。特に，板厚９ｍｍのＩ型突合せ継手を溶接試験した溶け込み深さの測定結果を示している。しかしながら，フラックス入りワイヤの送給量の増減や送給方向によって溶け込み深さやワイヤ溶融状態が大きく変化するという問題がある。また，特許文献４には，Ｉ型突合せ継手の表面側から片面溶け込み溶接した試験結果が開示されているが，平板やＩ型突合せ継手と形状が異なるＴ型継手の貫通溶接には適用も想定もされていないし，本発明とは全く異なり，Ｔ型継手の貫通溶接に関しても何ら開示も示唆もされていない。

特許文献５に開示された技術的思想では，ＳｉＯ_２とＣｒ_２Ｏ_３とで構成されたフラックスが５〜２５重量％の比率で充填されているフラックス入りワイヤを使用して深い溶け込み部を得るようにしている。しかしながら，前記特許文献３の場合と同様に，フラックス入りワイヤの送給量の増減や送給方向によって溶け込み深さやワイヤ溶融状態が大きく変化するという問題がある。また，特許文献５には，板厚８ｍｍステンレス鋼の平板にビードオンプレート溶接した試験結果が開示されているが，Ｉ型継手の溶接への適用を示唆しており，平板やＩ型突合せ継手と形状が異なるＴ型継手の貫通溶接には適用も想定もされていないし，本発明とは全く異なり，Ｔ型継手の貫通溶接に関しても何ら開示も示唆もされていない。

特許文献６に開示された技術的思想では，アーク溶接中に交番磁界を与えてながら溶融部を攪拌してＴ型継手の左右裏面部に裏ビードを形成するようにしているが，上板表面には溝状の開先が設けられており，開先上部まで積層するために複数パスの溶接工程が必要となり煩雑である。また，特許文献６では，交番磁界を与えるために特殊な交番磁界装置を使用する必要があり，新たな設備投資に伴って製造コストが高騰するという問題がある。

特許文献７に開示された技術的思想では，酸化性ガス（Ｏ_２ガスやＣＯ_２ガス）と不活性ガス（Ａｒガス）との混合ガスをアーク溶接部分に流して溶け込み深さを増加するようにしているが，その際，フラックス入りワイヤは使用されていない。また，特許文献７には，第２シールドガスの酸素濃度若しくは二酸化炭素濃度と溶接金属部の溶け幅及び深さとの関係が開示されているが，Ｔ型継手の溶け込み結果と異なる平板上での溶け込み結果であり，本発明とは全く異なるものである。また，Ｔ型継手の貫通溶接や突合せ継手の溶接に関して何ら開示も示唆もされていない。

特許文献８に開示された技術的思想では，Ｔ型継手の形成を摩擦攪拌接合方法によって達成しているが，この摩擦攪拌接合方法は，材料を溶融させることがなく軟化状態で一方のワークと他方のワークとを接合するものであるのに対し，本発明におけるアーク溶接では，材料を溶融させた溶融状態で一方のワークと他方のワークとを接合する点で基本的に相違している。すなわち，摩擦攪拌接合方法は，摩擦攪拌用のプローブを挿入して低融点材のアルミニウム継手材料を摩擦攪拌接合するものであって，前記プローブを用いて前記アルミニウム継手材料を固相接合（融点以下の状態で接合）するものであるのに対し，本発明におけるアーク溶接は，アークの熱エネルギを用いて高融点材のステンレス鋼又は低炭素鋼の継手材料を溶融接合（融点以上の状態で接合）するものである点で，その接合方法及び接合状態が全く異なるものである。さらに，摩擦攪拌接合方法では，外部から溶接ワイヤ（例えば，フラックス入りワイヤやソリッドワイヤ）を接合部分に送給することも溶着することも全くできない。

本発明は，前記技術の種々の点を考慮してなされたものであり，上板側に形成される開先溝や継手ギャップを不要にし，上板表面側から行う１パス溶接によって下側の立板側まで確実に溶融接合した健全な溶接金属部及び十分な溶接強度を得るのに有効なＴ型継手の貫通溶接方法及び貫通溶接構造物を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明は，ステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなるＴ型継手であって，かつ，上板の板厚Ｔ1範囲が２＜Ｔ1≦６ｍｍであり，前記上板の板厚より厚肉の立板上面に１枚重ね配置された上板表面又は２枚並列に突合せ配置された上板表面から下側の立板まで溶融接合するＴ型継手の貫通溶接方法において，不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，少なくとも上板裏面貫通後の立板側の溶け幅ｗを前記上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板裏面の貫通部分又は立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成することを特徴とする。

また，本発明は，ステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなるＴ型継手であって，かつ，上板の板厚Ｔ1範囲が２＜Ｔ1≦６ｍｍであり，前記上板の板厚より厚肉の立板上面に１枚重ね配置された上板表面又は２枚並列に突合せ配置された上板表面から下側の立板まで溶融接合するＴ型継手の貫通溶接方法において，不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，少なくとも上板裏面貫通後の立板側の溶け幅ｗを前記上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板裏面の貫通部分又は立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成することを特徴とする。

また，上記目的を達成するために，本発明は，ステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなるＴ型継手であって，かつ，上板の板厚Ｔ1範囲が２＜Ｔ1≦６ｍｍであり，前記上板の板厚より厚肉の立板上面に１枚重ね配置された上板表面又は２枚並列に突合せ配置された上板表面から下側の立板まで溶融接合するＴ型継手の貫通溶接方法において，少なくとも下側の立板上面に該立板の板厚より薄肉の上板を１枚重ね配置又は２枚並列に突合せ配置してＴ型継手を製作する第１工程と，不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，又は不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，前記フラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，少なくとも上板裏面貫通後の立板側の溶け幅ｗを前記上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板裏面の貫通部分又は立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成する第２工程と，を備えることを特徴とする。

特に，前記板厚Ｔ1範囲の上板を前記厚肉の立板上面に２枚並列に突合せ配置する時には，この突合せ部にギャップＧが殆んどない状態又はあっても上板の板厚Ｔ1の０．２倍以下の小さいギャップＧ範囲（０≦Ｇ≦０．２×Ｔ1）に抑えて設定し，その後に，不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段，又は不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，少なくとも前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ1の大きさに形成，又は前記溶接断面積ＡをＡ＞Ｂ1の大きさに形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成するとよい。

また，上記目的を達成するために，本発明は，ステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなるＴ型継手であって，かつ，上板の板厚Ｔ1範囲が２＜Ｔ1≦６ｍｍであり，前記上板の板厚より厚肉の立板上面に１枚重ね配置された上板表面又は２枚並列に突合せ配置された上板表面から下側の立板まで溶融接合するＴ型継手の貫通溶接方法において，溶接すべき箇所に照射するレーザビームの焦点位置を前記上板表面より上側へずらした位置となるようにレーザトーチを配置し，焦点ぼかしの前記レーザビーム照射によるレーザ溶接を遂行すると同時にワイヤをレーザ溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，少なくとも上板裏面貫通後の立板側の溶け幅ｗを上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板裏面の貫通部分又は立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成することを特徴とする。

また，前記立板側の溶け幅ｗを前記上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成すると同時に，上板側のビード表面高さＣを上板表面より１〜３ｍｍ高く（１≦Ｃ≦３ｍｍ）形成して凸形状にするとすることもできる。

さらに，前記立板の板厚Ｔ2範囲は，前記上板の板厚Ｔ1の２．５倍以上５倍以下（２．５×Ｔ1≦Ｔ2≦５×Ｔ1）に設定されているとよい。

また，上記目的を達成するために，本発明は，ステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなるＴ型継手であって，かつ，上板の板厚Ｔ1範囲が２＜Ｔ1≦６ｍｍであり，前記上板の板厚より厚肉の立板上面に１枚重ね配置された上板表面又は２枚並列に突合せ配置された上板表面から下側の立板まで溶融接合したＴ型継手の貫通溶接構造物において，不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段，又は不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，少なくとも上板裏面貫通後の立板側の溶け幅ｗを上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板裏面の貫通部分又は立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成した溶接金属部を備えた構造にすることを特徴とする。

また，前記立板側の溶け幅ｗを前記上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成すると同時に，上板側のビード表面高さＣを上板表面より１〜３ｍｍ高く（１≦Ｃ≦３ｍｍ）形成して凸形状にした溶接金属部を備えた構造にすることもできる。

またさらに，前記大きさの溶接金属部は，前記フラックス入りワイヤを用いたＴＩＧアーク溶接による１パス溶接で形成されているとすることもできる。

さらに，前記溶け幅ｗがｗ＞Ｔ1，又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ1のいずれかの大きさを有した前記溶接金属部は，少なくとも原子力機器又は火力機器又は自動車機器に適用されるＴ型継手に形成されているとよい。

すなわち，本発明のＴ型継手の貫通溶接方法では，不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，少なくとも上板裏面貫通後の立板側の溶け幅ｗを前記上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板裏面の貫通部分又は立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成することにより，開先加工を施していないステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなるＴ型継手であっても，上板と下側の立板とを確実に溶融接合でき，所定形状の健全な溶接金属部を得ることができる。また，ある程度の溶接強度が必要な部材であっても，上板側の板厚断面積より大きな溶接断面積が確保でき，上板材料強度と同等以上の引張強度（溶接強度）を得ることができる。

また，本発明の貫通溶接方法では，不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，少なくとも上板裏面貫通後の立板側の溶け幅ｗを前記上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板裏面の貫通部分又は立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成することにより，上述したように，開先加工を施していないステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなるＴ型継手であっても，上板と下側の立板とを確実に溶融接合でき，所定形状の健全な溶接金属部を得ることができる。また，ある程度の溶接強度が必要な部材であっても，上板側の板厚断面積より大きな溶接断面積が確保でき，上板材料強度と同等以上の引張強度（溶接強度）を得ることができる。

また，本発明の貫通溶接方法では，下側の立板上面に該立板の板厚より薄肉の上板を１枚重ね配置又は２枚並列に突合せ配置してＴ型継手を製作する第１工程により，溶接対象のＴ型継手を所定形状に製作することができる。その後に，不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，又は不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，前記フラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，少なくとも上板裏面貫通後の立板側の溶け幅ｗを前記上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板裏面の貫通部分又は立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成する第２工程により，開先加工を施していないステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなるＴ型継手であっても，上板と下側の立板とを確実に溶融接合でき，所定形状の健全な溶接金属部を得ることができる。また，上述したように，ある程度の溶接強度が必要な部材であっても，前記溶け幅ｗや前記溶接断面積Ａの確保（Ａ＞Ｂ1）によって上板材料強度と同等以上の引張強度を得ることができる。しかも，裏当て材の設置が不要であり，溶接変形も少なく，溶け落ちもないので作業工数を削減することができる。

また，本発明の他の貫通溶接方法では，前記板厚Ｔ1範囲の上板を前記厚肉の立板上面に２枚並列に突合せ配置する時には，この突合せ部にギャップＧが殆んどない状態又はあっても上板の板厚Ｔ1の０．２倍以下の小さいギャップＧ範囲（０≦Ｇ≦０．２×Ｔ1）に抑えて設定し，好ましくは０．１倍以下の０≦Ｇ≦０．１×Ｔ1の範囲にさらに抑えて設定することにより，組立精度や位置決め精度が高まり，溶接品質に悪影響を及ぼすことがある要因の一つを取り除くことができる。その後に，不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段，又は不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，少なくとも前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ1の大きさに形成，又は前記溶接断面積ＡをＡ＞Ｂ1の大きさに形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成することにより，上述したように，開先加工を施していないステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなるＴ型継手であっても，上板と下側の立板とを確実に溶融接合でき，所定形状の健全な溶接金属部を得ることができる。また，ある程度の溶接強度が必要な部材であっても，前記溶け幅ｗや前記溶接断面積Ａが確保でき，上板材料強度と同等以上の引張強度を得ることができる。

また，本発明のさらに他の貫通溶接方法では，溶接すべき箇所に照射するレーザビームの焦点位置を前記上板表面より上側へずらした位置となるようにレーザトーチを配置し，焦点ぼかしの前記レーザビーム照射によるレーザ溶接を遂行すると同時に，ワイヤをレーザ溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，少なくとも上板裏面貫通後の立板側の溶け幅ｗを上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板裏面の貫通部分又は立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成することより，開先加工を施していないステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなるＴ型継手であっても，上板と下側の立板とを確実に溶融接合でき，所定形状の健全な溶接金属部を得ることができる。また，ある程度の溶接強度が必要な部材であっても，前記溶け幅ｗや前記溶接断面積Ａが確保でき，上板材料強度と同等以上の引張強度を得ることができる。なお，前記レーザビームの焦点位置が上板表面となるジャストホーカス（距離Ｌ＝０）に定めた時やＴ型継手の内部側（距離Ｌ＜０）に定めた時には，深さ方向に深く溶け込むキーホール型の溶け込み形態によって深い溶け込み形状が得られるが，反対に溶接幅方向の溶け込み幅が狭くなってしまうため，立板側の溶け幅ｗを上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成することができないので好ましくない。

また，前記立板側の溶け幅ｗを前記上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成すると同時に，上板側のビード表面高さＣを上板表面より１〜３ｍｍ高く（１≦Ｃ≦３ｍｍ）形成して凸形状にすることにより，所定形状の健全な溶接金属部が得られると共に，Ｔ型継手の溶接表面に凹みやアンダーカットのない凸形状の良好な溶接ビードを得ることができる。また，ある程度の溶接強度が必要な部材であっても，前記溶接断面積Ａの確保（Ａ＞Ｂ1）によって上板材料強度と同等以上の引張強度を得ることができる。

また，前記上板の板厚Ｔ1範囲を２＜Ｔ1≦６ｍｍに設定することにより，好ましくは２＜Ｔ1≦５ｍｍの範囲に抑えて設定することにより，上板表面から裏面貫通して下側の立板側まで確実に溶融接合することができ，健全な溶け込み形状を有する溶接金属部を得ることができる。また，前記立板の板厚Ｔ2範囲を前記上板の板厚Ｔ1の２．５倍以上５倍以下（２．５×Ｔ1≦Ｔ2≦５×Ｔ1）に設定することにより，溶接すべき上板側の溶接線と下側の立板上面とに位置ずれが少々ある状態であっても，立板側の端面部に溶けダレがない健全な溶け込み形状を有する溶接金属部を得ることができる。

なお，前記上板の板厚Ｔ1が２ｍｍより薄いと，上板側の溶け過ぎによる溶接変形が増大し易い。反対に，前記上板の板厚Ｔ1が６ｍｍより厚いと，上板表面から裏面貫通して下側の立板側まで溶融し難く，また，立板側の溶け幅ｗを十分な大きさに形成することも難しくなる。強制的に溶融するには，大出力のアーク溶接装置が必要になると共に，上板側の溶け過ぎによる溶接変形が増大し易いので好ましくない。一方，前記立板の板厚Ｔ2が上板の板厚Ｔ1の２．５倍より薄いと，例えば，溶接すべき上板側の溶接線と下側の立板上面とに位置ずれがあったりする場合に，立板側の片端面部に溶けダレが発生したり，溶け込みが偏ったり歪な形状になったりし易い。反対に，前記立板の板厚Ｔ2が上板の板厚Ｔ1の５倍より厚いと，立板の板厚Ｔ2に対する立板側の溶け幅ｗ及び溶接断面積Ａの比率が低下すると共に，上板の板厚Ｔ1との板厚バランスが悪化したり，素材自身の重量が増大したりするので好ましくない。

また，上板側のビード表面高さＣが１ｍｍより小さいと，ビード境界部にアンダーカットが生じ易い。反対に，ビード表面高さＣが３ｍｍより大き過ぎると，溶け込み深さが浅くなったり，ビード外観が悪くなったり，過剰な出っ張り部分が邪魔になったりするので好ましくない。

前記非消耗電極方式のアーク溶接は，例えば，ＴＩＧアーク溶接であり，若しくはプラズマアーク溶接であり，特殊な溶接設備を新たに導入する必要がなく，既存の溶接機を使用することができる。特に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤを前記アーク溶接（ＴＩＧアーク溶接，若しくはプラズマアーク溶接）中に送給しながら溶接することにより，前記フラックス入りワイヤの内部に含有している複数の金属酸化物の加熱反応（例えば，溶融中の金属酸化物から酸素が解離し，その解離した酸素の多くが溶融プール内に溶解する化学反応）によって，アーク直下の溶融プール（溶融金属）の対流が深さ方向及び内向き方向に変化して溶け込み状態を促進する結果，溶け込み深さが深くなる。この溶け込み形状や溶け深さは，前記フラックス入りワイヤの送給量や前記金属酸化物の含有量又は混合比率の調整によって調整可能である。また，溶接電流や溶接速度など溶接入熱条件の大きさによって調整可能であり，継手部材の板厚や用途に応じて所定範囲の溶け幅ｗや溶接断面積Ａを確保するように，事前に確認試験を行って調整するとよい。

なお，前記フラックス入りワイヤに充填されているフラックス剤は，複数の金属酸化物であり，例えば，ＴｉＯ_２，ＳｉＯ_２，Ｃｒ_２Ｏ_３などの成分からなる種々の粉末である。溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤは，これら成分粉末の金属酸化物を適正比率で複数混合して充填した特殊なワイヤであり，アーク溶接中に発生する前記加熱反応によって溶け込み状態を促進するため，溶け込み深さが増加する作用及び効果を有しているものである。溶け込み深さを増加する作用及び効果がある。このような溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤは，脱酸剤や塩基性造滓剤入りの従来ワイヤ（フラックス入りワイヤ）とは成分及び作用が全く異なるものであり，溶け込み深さを促進する前記金属酸化物の粉末が充填されている特殊なワイヤであり，既に公知の市販品を使用すればよい。

また，本発明の貫通溶接構造物では，不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，又は不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，前記フラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，少なくとも上板裏面貫通後の立板側の溶け幅ｗを上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板裏面の貫通部分又は立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成した溶接金属部を備えた構造にすることにより，上板側の板厚断面積より大きな溶接断面積を有する溶け込み形状の健全な溶接金属部及び溶接構造物が得られ，しかも，ある程度の溶接強度が必要な部材であっても，前記溶接断面積Ａの確保（Ａ＞Ｂ1）によって上板材料強度と同等以上の引張強度（溶接強度）を得ることができる。

また，前記立板側の溶け幅ｗを前記上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成すると同時に，上板側のビード表面高さＣを上板表面より１〜３ｍｍ高く（１≦Ｃ≦３ｍｍ）形成して凸形状にした溶接金属部を備えた構造にすることもできる。また，前記大きさの溶接金属部は，前記フラックス入りワイヤを用いたＴＩＧアーク溶接による１パス溶接で形成，又は焦点ぼかしのレーザビームを用いた前記レーザ溶接による１パス溶接で形成されていることにより，上述したように，上板材料強度と同等以上の引張強度を得るのに必要な前記溶け幅ｗや溶接断面積Ａを有する溶け込み形状の健全な溶接金属部及び溶接構造物を提供することができる。また，前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接は，対流型(及び熱伝導型)の溶け込み形状であり，スパッタ(溶融金属の飛散)の発生も全くない。しかも，裏当て材の設置が不要であり，１パス溶接で所定形状の深い溶け込みが確実に形成でき，溶接変形も少なく，溶け落ちもないので作業工数及び溶接時間を削減することができる。

さらに，前記溶け幅ｗがｗ＞Ｔ1，又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ1のいずれかの大きさを有した前記溶接金属部は，少なくとも原子力機器又は火力機器又は自動車機器に適用されることにより，従来の溶接構造部と比べて溶接変形の低減，工数削減及びコスト低減が可能になる。

以上述べたように，本発明のＴ型継手の貫通溶接方法及び貫通溶接構造物によれば，上板側に開先溝や継手ギャップを形成する必要がなく，溶け込みの深い１パス溶接が可能であり，上板表面から下側の立板側まで溶融されて上板と下側の立板とを確実に接合した健全な溶接金属部及び上板材料強度と同等以上の引張強度（溶接強度）を得ることができる。しかも，裏当て材の設置が不要であり，溶け落ちも生じない。この結果，従来の溶接方法及び溶接物比べて溶接変形の低減，工数削減及びコスト低減が可能となる。

以下，本発明の内容について，図１〜図４に示される実施形態を用いて具体的に説明する。

図１は，本発明のＴ型継手の貫通溶接方法に係わる溶接手順及び溶け込み形状の一実施形態を示す説明図である。すなわち，最初の第１工程２１では，図１（１）に示すように，鉛直方向に沿った下側の立板３上面に，水平方向に沿った上板１を１枚重ね配置，又は上板１，２を２枚並列に突合せ配置してＴ字状に構成したＴ型継手を製作する。溶接対象のＴ型継手は，例えば，原子力機器又は火力機器又は自動車機器などに組み込まれる溶接物である。主にステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなり，上板１，２の板厚Ｔ1範囲は，２＜Ｔ1≦６ｍｍである。好ましくは２＜Ｔ1≦５ｍｍの範囲に抑えるとよい。下側の立板３のＴ2範囲は，前記上板１，２の板厚Ｔ1の２．５倍以上５倍以下（２．５×Ｔ1≦Ｔ2≦５×Ｔ1）であり，立板３上面に薄肉Ｔ1の上板１，２が水平方向に沿って１枚重ね配置又は２枚並列に突合せ配置してＴ字状に構成されている。上板１，２側の突合せ部にはギャップＧがほとんどない状態，また，上板１，２と下側の立板３との継手面も隙間がほとんどない状態にあり，比較的高精度に位置決め配置されている。なお，図中のＢ1は，上板１，２側の板厚Ｔ1方向の板厚断面積を示している。

次の第２工程２２では，図１（２）に示すように，ノズル９ａの内周から不活性ガス（例えば，純ＡｒガスやＨｅガス，又はＡｒとＨｅとの混合ガスのシールドガス９ｂを流出するシールド構造の溶接トーチ（シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給して，前記上板１，２表面側から下側の立板３側まで溶融接合させる。同時に，この溶融接合によって，少なくとも上板１，２裏面貫通後の立板３側の溶け幅ｗを上板１，２の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板１，２裏面の貫通部分又は立板３側の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを上板１，２側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成するようにしている。

なお，前記溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａは，前記立板３側の溶け幅ｗと溶接線長さＬとの積（Ａ＝ｗ×Ｌ）で求められる。同様に，前記板厚Ｔ1方向の板厚断面積Ｂ1は，上板１，２の板厚Ｔ1と溶接線長さＬとの積（Ｂ1＝Ｔ1×Ｌ）で求められ，前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ1に形成すれば，その時の溶接断面積Ａは，前記板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成されたことになる。

前記非消耗電極方式のアーク溶接は，例えば，ＴＩＧアーク溶接であり，若しくはプラズマアーク溶接であり，特殊な溶接設備を新たに導入する必要がなく，既存の溶接機を使用することができる。特に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤ４を用いた非消耗電極方式のアーク溶接（ＴＩＧアーク溶接，若しくはプラズマアーク溶接）を遂行することにより，フラックス入りワイヤ４の内部に含有している複数の金属酸化物の加熱反応（例えば，溶融中の金属酸化物から酸素が解離し，その解離した酸素の多くが溶融プール７ａ内に溶解する化学反応）によって，アーク６直下の溶融プール７ａ（溶融金属）の対流が深さ方向及び内向き方向に変化して溶け込み状態を促進する結果，溶け込み深さが深くなる。溶け込み形状や溶け深さは，前記フラックス入りワイヤ４の送給量や前記金属酸化物の含有量又は混合比率の調整によって調整可能である。また，溶接電流や溶接速度など溶接入熱条件の大きさによって調整可能であり，継手部材の板厚や用途に応じて所定範囲の溶け幅ｗや溶接断面積Ａを確保するように，事前に確認試験を行って調整するとよい。

なお，前記フラックス入りワイヤ４に充填されているフラックス剤は，複数の金属酸化物であり，例えば，ＴｉＯ_２，ＳｉＯ_２，Ｃｒ_２Ｏ_３などの成分からなる種々の粉末である。溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４は，これら成分粉末の金属酸化物を適正比率で複数混合して充填した特殊なワイヤであり，アーク溶接中に発生する前記加熱反応によって溶け込み状態を促進するため，溶け込み深さが増加する作用及び効果を有しているものである。このような溶け込み深さ促進性のフラックス入りワイヤ４は，一般の脱酸剤や塩基性造滓剤入りの従来ワイヤ（フラックス入りワイヤ）とは成分及び作用が全く異なるものであり，溶け込み深さを促進する金属酸化物の粉末（例えば，ＴｉＯ_２，ＳｉＯ_２，Ｃｒ_２Ｏ_３などの成分粉末）が充填されている特殊なワイヤであり，既に公知の市販品を使用すればよい。

また，非消耗性の電極５は，溶接トーチ８の先端に設けられるタングステン電極であり，例えば，高融点材のＬａ_２Ｏ_３入りＷ，Ｙ_２Ｏ_３入りＷ，ＴｈＯ_２入りＷなど，市販品の電極棒を使用すればよい。また，アーク６溶接部分及び電極５を保護するシールドガス９ｂは，ノズル９ａの内周から流出させる不活性ガスであり，例えば，純ＡｒガスやＨｅガスであり，また，Ａｒ主体の混合ガスも使用可能であり，市販品のガスを使用すればよい。

図１の（２）及び（３）に示すように，少なくとも上板１，２裏面貫通後の立板３側の溶け幅ｗを上板１，２側の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板裏面の貫通部分又は立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成することにより，開先加工を施していないステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなるＴ型継手であっても，上板１，２と下側の立板３とを確実に溶融接合でき，所定形状の健全な溶接金属部７ｂを得ることができる。また，ある程度の溶接強度が必要な部材であっても，上板側の板厚断面積Ｂ1より大きな溶接断面積Ａが確保（Ａ＞Ｂ1）でき，上板材料強度と同等以上の引張強度（溶接強度）を得ることができ，同時に溶接変形を小さくすることもできる。

溶け込み深さ促進性の前記フラックス入りワイヤ４は，溶接進行方向の前方からアーク６溶接部分に送給，又は溶接進行方向の後方からアーク６溶接部分に送給することができる。特に，溶け込み深さ促進性の前記フラックス入りワイヤ４を溶接進行方向の後方からアーク６溶接部分に送給することにより，例えば，小電流から大電流まで広範囲の溶接電流（例えば１００〜３５０Ａ）を出力させる場合であっても，前記フラックス入りワイヤ４がアーク６直下の溶融プール７ａ内にスムーズに入り，大きな溶滴にならずに安定して溶融及び溶着させることができる。同時に，上板１，２表面から下側の立板３側まで深く溶け込み，その溶け幅ｗを上板１，２側の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成することができ，健全な溶接金属部７ｂを得ることができる。

また，後方送給方式の前記フラックス入りワイヤ４を用いた非消耗電極方式のアーク溶接の遂行によって，前記立板３側の溶け幅ｗを前記上板１，２の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成すると同時に，上板１，２側のビード表面高さＣを上板表面より１〜３ｍｍ高く（１≦Ｃ≦３ｍｍ）形成して凸形状にすることにより，所定形状の健全な溶接金属部７ｂが得られると共に，Ｔ型継手の溶接表面に凹みやアンダーカットのない凸形状の良好な溶接ビードを得ることができる。また，ある程度の溶接強度が必要な部材であっても，前記溶接断面積Ａの確保（Ａ＞Ｂ1）によって上板材料強度と同等以上の引張強度を得ることができる。

上述したように，前記上板１，２の板厚Ｔ1範囲を２＜Ｔ1≦６ｍｍに設定することにより，好ましくは２＜Ｔ1≦５ｍｍの範囲に抑えて設定することにより，上板１，２表面から裏面貫通して下側の立板３側まで確実に溶融接合することができ，健全な溶け込み形状を有する溶接金属部７ｂを得ることができる。また，前記立板３の板厚Ｔ2範囲を上板１，２の板厚Ｔ1の２．５倍以上５倍以下（２．５×Ｔ1≦Ｔ2≦５×Ｔ1）に設定することにより，溶接すべき上板１，２側の溶接線と下側の立板上面とに位置ずれが少々ある状態であっても，立板３の端面部に溶けダレがない健全な溶け込み形状を有する溶接金属部７ｂを得ることができる。

なお，前記上板１，２の板厚Ｔ1が２ｍｍより薄いと，上板１，２側の溶け過ぎによる溶接変形が増大し易い。反対に，前記上板１，２の板厚Ｔ1が６ｍｍより厚いと，上板表面から裏面貫通して下側の立板３側まで溶融し難く，また，立板３側の溶け幅ｗを十分な大きさに形成することも難しくなる。強制的に溶融接合するには，大出力のアーク溶接装置が必要になると共に，上板１，２側の溶け過ぎによる溶接変形が増大し易いので好ましくない。一方，前記立板３の板厚Ｔ2が上板１，２の板厚Ｔ1の２．５倍より薄いと，例えば，溶接すべき上板１，２側の溶接線と立板３上面とに前記位置ずれがあったりする場合に，立板３側の片端面部に溶けダレが発生したり，溶け込みが偏ったり歪な形状になったりし易い。反対に，前記立板３の板厚Ｔ2が上板１，２の板厚Ｔ1の５倍より厚いと，立板３の板厚Ｔ2に対する立板３側の溶け幅ｗ及び溶接断面積Ａの比率が低下すると共に，上板１，２の板厚Ｔ1との板厚バランスが悪化したり，素材自身の重量が増大したりするので好ましくない。

また，上板側のビード表面高さＣが１ｍｍより小さいと，ビード境界部にアンダーカットが生じ易い。反対に，ビード表面高さＣが３ｍｍより大き過ぎると，溶け込み深さが浅くなったり，ビード外観が悪くなったり，過剰な出っ張り部分が邪魔になったりするので好ましくない。

本発明の貫通溶接構造物では，不活性ガスのシールドガス９ｂを流出するシールド構造の溶接トーチ（シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら下側の立板３まで溶融させ，少なくとも上板１，２裏面貫通後の立板３側の溶け幅ｗを上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板裏面の貫通部分又は立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成した溶接金属部７ｂを備えた構造とすることができる。

これにより，上板１，２側の板厚断面積Ｂ1より大きな溶接断面積Ａを有する溶け込み形状の健全な溶接金属部７ｂ及び溶接構造物が得られ，しかも，ある程度の溶接強度が必要な部材であっても，前記溶接断面積Ａの確保（Ａ＞Ｂ1）によって上板材料強度と同等以上の引張強度（溶接強度）を得ることができ，同時に溶接変形を小さくすることもできる。

また，前記立板３側の溶け幅ｗを前記上板１，２の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成すると同時に，上板１，２側のビード表面高さＣを上板表面より１〜３ｍｍ高く（１≦Ｃ≦３ｍｍ）形成して凸形状にした溶接金属部７ｂを備えた構造にすることもできる。また，前記大きさの溶接金属部７ｂは，前記フラックス入りワイヤ４を用いたＴＩＧアーク溶接による１パス溶接で形成されているとよい。

これにより，上板材料強度と同等以上の引張強度を得るのに必要な前記溶け幅ｗや溶接断面積Ａを有する溶け込み形状の健全な溶接金属部７ｂ及び溶接構造物を得ることができる。また，溶け込み深さ促進性の前記フラックス入りワイヤを用いた非消耗電極方式のアーク溶接は，対流型(及び熱伝導型)の溶け込み形状であり，１パス溶接で所定形状の深い溶け込みが確実に形成でき，スパッタ(溶融金属の飛散)の発生も全くない。しかも，裏当て材の設置が不要であり，前記フラックス入りワイヤ４を用いた１パスの溶接工数で済み，溶接変形も小さく，溶け落ちもないので作業工数及び溶接時間を削減することができる。

特に，原子力機器又は火力機器又は自動車機器に組み込まれるＴ型継手の溶接構造物に，前記溶け幅ｗがｗ＞Ｔ1，又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ1のいずれかの大きさを有した前記溶接金属部が適用されることにより，従来の溶接構造部と比べて溶接変形の低減，工数削減及びコスト低減が可能になる。

図２は，本発明のＴ型継手の貫通溶接方法に係わる溶接手順及び溶け込み形状の他の一実施形態を示す説明図である。図１との主な相違点は，下側の立板３上面に上板１，２を２枚並列に突合せ配置する時に，上板１，２同士の突合せ部にギャップＧがあったりなかったりするＴ型継手の実施例であり，その他の部分や符号は，図１と同じである。

溶接線の長い部材のＴ型継手では，ギャップＧがない状態に組み立てることが意外と難しく，上板１，２同士の突合せ部にギャップＧがあったりなかったりする状態になり易く，また，前記上板１，２と下側の上板３上面との継手面にも僅かな隙間があったりなかったりすることがある。特に，前記ギャップＧが全体的に過大な場合や，許容値を時々超えたりするバラツキの大きなギャップＧ変化の場合には，溶接品質に悪影響（例えば，不均一な溶け込み，不揃いなビード形状，アンダーカットなど）が発生し易い。これを避けるため，本実施例では，許容可能なギャップＧ範囲を限定している。

すなわち，最初の第１工程２１では，図２の（１）に示すように，立板３上面に上板１，１を２枚並列に突合せ配置する時に，突合せ部にギャップＧが殆んどない状態又はあっても上板側の板厚Ｔ1の０．２倍以下の小さいギャップＧ範囲（０≦Ｇ≦０．２×Ｔ1）に抑えて設定している。好ましくは０．１倍以下の０≦Ｇ≦０．１×Ｔ1の範囲にさらに抑えて設定するとよい。また，上板１，２と下側の上板３上面との隙間が殆どない状態又はあっても０．５ｍｍ以下に抑制するとよい。このように，ギャップＧ範囲を抑制することにより，組立精度や位置決め精度が高まり，溶接品質に悪影響を及ぼすことがある要因の一つを取り除くことができる。

溶接対象のＴ型継手は，上述したように，原子力機器又は火力機器又は自動車機器などに組み込まれる溶接物である。主にステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなり，上板１，２の板厚Ｔ1範囲は，２＜Ｔ1≦６ｍｍであり，また，下側の立板３のＴ2範囲は，上板１，２の板厚Ｔ1の２．５倍以上５倍以下（２．５×Ｔ1≦Ｔ2≦５×Ｔ1）である。立板３上面に薄肉Ｔ1の上板１，２が水平方向に沿って１枚重ね配置又は２枚並列に突合せ配置してＴ字状に構成されている。

次の第２工程２２では，上記小さなギャップＧ有無のＴ型継手に対して，図２の（２）に示すように，不活性ガスのシールドガス９ｂを流出するシールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給して，上板１，２表面側から前記下側の立板３側まで溶融接合させる。同時に，この溶融接合によって，少なくとも上板１，２裏面貫通後の立板３側の溶け幅ｗを上板１，２の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板１，２裏面の貫通部分又は立板３側の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを上板１，２側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成するようにしている。またさらに，上板側のビード表面高さＣを上板表面より１〜３ｍｍ高く（１≦Ｃ≦３ｍｍ）形成して凸形状にすることもできる。

これにより，前記ギャップＧ有無のＴ型継手であっても，上板１，２と下側の立板３とを確実に溶融接合でき，所定形状の健全な溶接金属部７ｂが得られると共に，Ｔ型継手の溶接表面に凹みやアンダーカットのない凸形状の良好な溶接ビードを得ることができる。また，ある程度の溶接強度が必要な部材であっても，前記溶け幅ｗや前記溶接断面積Ａの確保（Ａ＞Ｂ1）によって上板材料強度と同等以上の引張強度を得ることができる。

特に，前記ギャップＧ有無のＴ型継手のアーク溶接を遂行する時には，１パス溶接のみで所定形状に仕上ることが最も好ましい。しかし，例えば，ワイヤ溶着量の不足によって溶接ビード表面部に僅かな余盛り不足やアンダーカットが発生した時には，２パス目の溶接を遂行するとよい。なお，立板３側の前記溶け幅ｗ及び溶接断面積Ａは，既に１パス目の溶接によって所定（ｗ＞Ｔ1，Ａ＞Ｂ1）の大きさに確保されている。このため，２パス目の溶接では，上板１，２側の溶接ビード表面が所定範囲（１≦Ｃ≦３ｍｍ）の高さになるように，１パス目溶接の施工条件を見直して２パス目溶接の施工条件を定め，前層溶接のビード表面部から前記フラックス入りワイヤ４送りのアーク溶接を再度遂行することによって，前記余盛り不足及びアンダーカットが解消されて，健全な余盛り高さの溶接ビード及び溶け込み形状を有する溶接金属部７ｂに改善することができる。また，前記フラックス入りワイヤの代わりに普通のソリッドワイヤ又はストランドワイヤを使用して前記２パス目のアーク溶接を行うことも可能であり，前記余盛り不足及びアンダーカットを解消することができる。

また，本発明の貫通溶接構造物では，図２の（２）及び（３）に示すように，不活性ガスのシールドガス９ｂを流出するシールド構造の溶接トーチ８（シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら下側の立板３まで溶融させ，少なくとも上板１，２裏面貫通後の立板３側の溶け幅ｗを上板１，２の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板１，２裏面の貫通部分又は立板３側の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを上板１，２側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成した溶接金属部７ｂを備えた構造にすることできる。

これにより，溶け込み形状の健全な溶接金属部７ｂ及び溶接構造物が得られ，しかも，ある程度の溶接強度が必要な部材であっても，前記溶接断面積Ａの確保（Ａ＞Ｂ1）によって上板材料強度と同等以上の引張強度（溶接強度）を得ることができ，同時に溶接変形を小さくすることもできる。

特に，原子力機器又は火力機器又は自動車機器に組み込まれるＴ型継手の溶接構造物に，前記溶け幅ｗがｗ＞Ｔ1，又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ1のいずれかの大きさを有した前記溶接金属部が適用されることにより，従来の溶接構造部と比べて溶接変形の低減，工数削減及びコスト低減が可能になる。

次に，図３は，本発明のＴ型継手の貫通溶接方法に係わる溶接手順及び溶け込み形状のさらに他の実施形態を示す説明図である。図１との主な相違点は，不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールド構造の溶接トーチ８ｂ（二重シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行するようにしたことである。Ｔ型継手の形状や溶接部分の溶け込み形状は，図１と略同じである。

すなわち，図３の（２）に示すように，内管と外管とが同軸状に配設された二重シールド構造の溶接トーチ８ｂを使用し，外側ノズル１０ａのノズル孔から酸化性ガス（Ｏ_２やＣＯ_２）と不活性ガス（ＡｒやＨｅ）との混合ガス１０ｂを流出させ，同時に，内側ノズル９ａのノズル孔から不活性ガス９ｂ（ＡｒやＨｅ）のシールドガスを流出させる雰囲気内で，非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら前記上板１，２表面側から下側の立板３側まで溶融接合させる。同時に，この溶融接合によって，少なくとも上板１，２裏面貫通後の立板３側の溶け幅ｗを上板１，２の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板１，２裏面の貫通部分又は立板３側の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを上板１，２側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成するようにしている。

例えば，外側ノズル１０ａのノズル孔から数パーセントの酸化性ガス(Ｏ_２やＣＯ_２)と不活性ガス(ＡｒやＨｅ)との混合ガス９ｂをアーク６直下の溶融プール７ａ部分に流すと共に，溶け込み促進性の前記フラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら前記アーク溶接を遂行すると，前記酸化性ガス(Ｏ_２やＣＯ_２)から解離した酸素，さらに，溶融中の前記フラックス入りワイヤ４(例えば，ＴｉＯ_２，ＳｉＯ_２，Ｃｒ_２Ｏ_３などの金属酸化物からなるフラックス剤を含有したワイヤ)から解離した酸素の両方が溶融プール７ａ内に多く溶解する。この酸素溶解によって，アーク６直下の溶融プール７ａの対流が深さ方向に大きく変化して溶け込みがさらに深くなり，上板１の表面から下側の立板３側まで確実に溶融接合できると同時に，上板１，２裏面貫通後の立板３側の溶け幅ｗを上板１，２の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成でき，又は上板１，２裏面の貫通部分又は立板３側の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを上板１，２側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成することができる。

なお，溶け込み形状や溶け深さの調整は，前記フラックス入りワイヤ４の送給量や前記金属酸化物の含有量又は混合比率の調整によって調整可能であり，また，前記酸化性ガスの含有量やそのガス流量の調整によっても調整可能である。さらに，溶接電流や溶接速度など溶接入熱条件の大きさによって調整可能であり，継手部材の板厚や用途に応じて所定範囲の溶け幅ｗや溶接断面積Ａを確保するように，事前に確認試験を行って調整するとよい。また，前記酸化性ガスと不活性ガスとの混合ガス１０ｂは，公知の市販品を使用すればよい。また，不活性ガスのシールドガス９ｂと酸化性ガス入りのシールドガス１０ｂ（上記の混合ガス１０ｂ）とを流出させる方法については，二重シールド構造の溶接トーチ８ｂを使用すればよい。

上述したように，前記溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａは，前記立板３側の溶け幅ｗと溶接線長さＬとの積（Ａ＝ｗ×Ｌ）で求められる。同様に，前記板厚Ｔ1方向の板厚断面積Ｂ1は，上板１，２の板厚Ｔ1と溶接線長さＬとの積（Ｂ1＝Ｔ1×Ｌ）で求められ，前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ1に形成すれば，その時の溶接断面積Ａは，前記板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成されたことになる。

前記二重シールド構造の溶接トーチ８ｂ及び前記フラックス入りワイヤ４を用いた非消耗電極方式のアーク溶接は，対流型(及び熱伝導型)の溶け込み形状であり，１パス溶接で所定形状の深い溶け込みが確実に形成でき，スパッタの発生が全くない。しかも，上板１側に開先加工を施す必要がなく，また，裏当て材の設置が不要であり，溶け落ちも生じない。従来のＴＩＧ溶接と比べて溶接変形の低減や工数低減及びコスト低減が可能となる。

最初の第１工程２１では，図３の（１）に示すように，鉛直方向に沿った下側の立板３上面に，水平方向に沿った上板１を１枚重ね配置，又は上板１，２を２枚並列に突合せ配置してＴ字状に構成したＴ型継手を製作する。上述したように，溶接対象のＴ型継手は，例えば，原子力機器又は火力機器又は自動車機器などに組み込まれる溶接物である。主にステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなり，上板１，２の板厚Ｔ1範囲は，２＜Ｔ1≦６ｍｍである。好ましくは２＜Ｔ1≦５ｍｍの範囲に抑えるとよい。また，上述したように，下側の立板３のＴ2範囲は，前記上板１，２の板厚Ｔ1の２．５倍以上５倍以下（２．５×Ｔ1≦Ｔ2≦５×Ｔ1）であり，立板３上面に薄肉Ｔ1の上板１，２が水平方向に沿って１枚重ね配置又は２枚並列に突合せ配置してＴ字状に構成されている。

また，前記第１工程２１で，前記板厚Ｔ1範囲の上板を前記厚肉の立板上面に２枚並列に突合せ配置する時には，この突合せ部にギャップＧが殆んどない状態に設定し，あるいは，図２の（１）に示したように，ギャップＧがあっても上板の板厚Ｔ1の０．２倍以下の小さいギャップＧ範囲（０≦Ｇ≦０．２×Ｔ1）に抑えて設定するとよい。

次の第２工程２２では，図３の（２）に示すように，不活性ガスのシールドガス９ｂと酸化性ガス入りのシールドガス１０ｂとを流出する二重シールド構造の溶接トーチ８ｂ（二重シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性の前記フラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら下側の立板３まで溶融させ，少なくとも上板１，２裏面貫通後の立板３側の溶け幅ｗを前記上板１，２の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板１，２裏面の貫通部分又は立板３側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成するようにしている。

これにより，上述したように，開先加工を施していないステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなるＴ型継手であっても，上板１，２と下側の立板３とを確実に溶融接合でき，所定形状の健全な溶接金属部７ｂを得ることができる。また，ある程度の溶接強度が必要な部材であっても，上板側の板厚断面積Ｂ1より大きな溶接断面積Ａが確保（Ａ＞Ｂ1）でき，上板材料強度と同等以上の引張強度（溶接強度）を得ることができる。

溶け込み深さ促進性の前記フラックス入りワイヤ４は，溶接進行方向の前方からアーク６溶接部分に送給，又は溶接進行方向の後方からアーク６溶接部分に送給することができる。特に，溶け込み深さ促進性の前記フラックス入りワイヤ４を溶接進行方向の後方からアーク６溶接部分に送給することにより，例えば，小電流から大電流まで広範囲の溶接電流（例えば１００〜３５０Ａ）を出力させる場合であっても，前記フラックス入りワイヤ４がアーク６直下の溶融プール７ａ内にスムーズに入り，大きな溶滴にならずに安定して溶融及び溶着させることができる。同時に，上板１，２表面から下側の立板３側まで深く溶け込み，その溶け幅ｗを上板１，２側の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成することができ，健全な溶接金属部７ｂを得ることができる。

また，前記二重シールド構造の溶接トーチ８ｂ及び後方送給方式の前記フラックス入りワイヤ４を用いた非消耗電極方式のアーク溶接の遂行によって，前記立板３側の溶け幅ｗを前記上板１，２の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成すると同時に，上板１，２側のビード表面高さＣを上板表面より１〜３ｍｍ高く（１≦Ｃ≦３ｍｍ）形成して凸形状にすることにより，上述したように，所定形状の健全な溶接金属部７ｂが得られると共に，Ｔ型継手の溶接表面に凹みやアンダーカットのない凸形状の良好な溶接ビードを得ることができる。また，ある程度の溶接強度が必要な部材であっても，前記溶接断面積Ａの確保（Ａ＞Ｂ1）によって上板材料強度と同等以上の引張強度を得ることができる。なお，上板側のビード表面高さＣが１ｍｍより小さいと，ビード境界部にアンダーカットが生じ易い。反対に，ビード表面高さＣが３ｍｍより大き過ぎると，溶け込み深さが浅くなったり，ビード外観が悪くなったり，過剰な出っ張り部分が邪魔になったりするので好ましくない。

また，本発明の貫通溶接構造物では，図３の（２）及び（３）に示すように，不活性ガスのシールドガス９ｂと酸化性ガスのシールドガス１０ｂとを流出する二重シールド構造の溶接トーチ８ｂ（二重シールドガス供給手段）を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤ４をアーク６溶接部分に送給しながら下側の立板３まで溶融させ，少なくとも上板１，２裏面貫通後の立板３側の溶け幅ｗを上板１，２の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板１，２裏面の貫通部分又は立板３側の溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを上板１，２側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成した溶接金属部７ｂを備えた構造にすることもできる。

これにより，上述したように，溶け込み形状の健全な溶接金属部７ｂ及び溶接構造物が得られ，しかも，ある程度の溶接強度が必要な部材であっても，前記溶接断面積Ａの確保（Ａ＞Ｂ1）によって上板材料強度と同等以上の引張強度（溶接強度）を得ることができ，同時に溶接変形を小さくすることもできる。特に，原子力機器又は火力機器又は自動車機器に組み込まれるＴ型継手の溶接構造物に，前記溶け幅ｗがｗ＞Ｔ1，又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ1のいずれかの大きさを有した前記溶接金属部が適用されることにより，従来の溶接構造部と比べて溶接変形の低減，工数削減及びコスト低減が可能になる。

図４は，本発明のＴ型継手の貫通溶接方法に係わるレーザ溶接手順及び溶け込み形状の実施形態を示す説明図である。図１及び図３との主な相違点は，前記アーク溶接の代わりに，レーザトーチを用いて焦点ぼかしのレーザビーム照射によるレーザ溶接を遂行すると同時に，ワイヤをレーザ溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させるようにしたことである。他の部分や符号は，図１及び図３と略同じである。

すなわち，図４の（２）に示すように，焦点ぼかしのレーザ溶接（第２工程２４）では，レーザビーム１８の焦点位置１９を前記上板１，２表面より上側へずらした位置（距離Ｌ）となるようにレーザトーチ１７を配置し，焦点ぼかしの前記レーザビーム１８照射によるレーザ溶接を遂行すると同時に，ワイヤ４４をレーザ溶接部分に送給しながら下側の立板３まで溶融させ，少なくとも上板１，２裏面貫通後の立板３側の溶け幅ｗを上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板裏面の貫通部分又は立板３側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板１，２側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成するようにしている。

レーザビーム１８は，ＣＯ_２レーザ又はＹＡＧレーザ又はファイバーレーザ又はディスクレーザのいずれかを使用すればよい。特に，使用するレーザビーム１８の焦点位置１９を，少なくとも前記上板１，２表面より上側へずらした位置Ｌ（例えば，上板１側の板厚Ｔ1より大きな距離Ｌ＞Ｔ1だけ上側へ離した位置）となるようにレーザトーチ１７（例えば，レーザビームを集光して加工物に照射する集光レンズ等から構成されているレーザ加工トーチ）を配置して，焦点ぼかしレーザビーム１８を溶接すべき箇所に照射することが重要である。このような焦点ぼかしのレーザビームの照射によって，溶接表面部のビード幅や溶け込み部の溶け幅ｗを広くなり，立板３側の溶け幅ｗを上板１，２の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成することができる。なお，レーザビーム１８の焦点位置１９が上板表面となるジャストホーカス（Ｌ＝０）に定めた時やＴ型継手の内部側（Ｌ＜０）に定めた時には，深さ方向に深く溶け込むキーホール型の溶け込み形態によって深い溶け込み形状が得られるが，反対に溶接幅方向の溶け込み幅が狭くなってしまい，その結果，立板３側の溶け幅ｗを上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成することができないので好ましくない。

したがって，前記立板３側の溶け幅ｗを上板１，２の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成するためには，レーザビーム１８の焦点位置１９を上板１，２表面より上側へずらして（例えば，焦点ぼかしの距離ＬをＬ＞Ｔ1にする）レーザビームの焦点をぼかし，ビーム径を大きく及びエネルギー密度を弱めたレーザビームを使用する必要がある。このような焦点ぼかしのレーザビーム照射によるレーザ溶接を遂行することによって，深さ方向に深く溶け込むキーホール型の溶け込み形態から幅方向に溶け広がる溶け込み形態に変化させることができる。その結果，立板３側の溶け幅ｗを上板１，２の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成できると同時に，その溶け幅ｗ部分の溶接断面積Ａを上板側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成することができる。

レーザ溶接部分に送給するワイヤ４４は，Ｔ型継手の部材と同質系のソリッドワイヤ又はストランドワイヤを使用すればよい。また，溶け込み促進性の前記フラックス入りワイヤ４を使用することも可能である。レーザ溶接部分に流すシールドガス９ｃについては，Ａｒガス又はＮ２ガスを使用すればよい。このように，シールドガス９ｃの雰囲気中のレーザ溶接部分にワイヤ４４を送給及び溶着させることによって，所定形状の健全な溶接金属部７７ｂが得られると共に，Ｔ型継手の溶接表面に凹みやアンダーカットのない凸形状の良好な溶接ビードを得ることができる。

上述したように，焦点ぼかしの前記レーザビーム１８照射によるレーザ溶接を遂行すると同時に，前記ワイヤ４４をレーザ溶接部分に送給しながら下側の立板３まで溶融させ，少なくとも上板１，２裏面貫通後の立板３側の溶け幅ｗを上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板裏面の貫通部分又は立板３側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板１，２側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成することにより，開先加工を施していないステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなるＴ型継手であっても，上板１，２と下側の立板３とを確実に溶融接合でき，溶け込み形状の健全な溶接金属部７７ｂ及び溶接構造物を得ることができる。しかも，ある程度の溶接強度が必要な部材であっても，前記溶接断面積Ａの確保（Ａ＞Ｂ1）によって上板材料強度と同等以上の引張強度（溶接強度）を得ることができ，同時に溶接変形を小さくすることもできる。

溶接対象のＴ型継手は，図４の（１）に示すように，原子力機器又は火力機器又は自動車機器などに組み込まれる溶接物である。主にステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなり，上板１，２の板厚Ｔ1範囲は，２＜Ｔ1≦６ｍｍであり，好ましくは２＜Ｔ1≦５ｍｍである。また，下側の立板３のＴ2範囲は，上板１，２の板厚Ｔ1の２．５倍以上５倍以下（２．５×Ｔ1≦Ｔ2≦５×Ｔ1）である。立板３上面に薄肉Ｔ1の上板１，２が水平方向に沿って１枚重ね配置又は２枚並列に突合せ配置してＴ字状に構成されている。

本発明の貫通溶接構造物では，図４の（２）及び（３）に示すように，溶接すべき箇所に照射するレーザビーム１８の焦点位置１９を前記上板１，２表面より上側へずらした位置（距離Ｌ＞Ｔ1）となるようにレーザトーチ１７を配置し，焦点ぼかしの前記レーザビーム照射によるレーザ溶接を遂行すると同時に，ワイヤ４４をレーザ溶接部分に送給しながら下側の立板３まで溶融させ，少なくとも上板裏面貫通後の立板３側の溶け幅ｗを上板１，２の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板裏面の貫通部分又は立板３側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板１，２側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成した溶接金属部７７ｂを備えた構造にすることすることができる。

これにより，上述したように，上板１，２側の板厚断面積Ｂ1より大きな溶接断面積Ａを有する溶け込み形状の健全な溶接金属部７７ｂ及び溶接構造物が得られ，しかも，ある程度の溶接強度が必要な部材であっても，前記溶接断面積Ａの確保（Ａ＞Ｂ1）によって上板材料強度と同等以上の引張強度（溶接強度）を得ることができ，同時に溶接変形を小さくすることもできる。

また，前記立板３側の溶け幅ｗを前記上板１，２の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成すると同時に，上板１，２側のビード表面高さＣを上板表面より１〜３ｍｍ高く（１≦Ｃ≦３ｍｍ）形成して凸形状にした溶接金属部７７ｂを備えた構造にすることもできる。しかも，前記焦点ぼかしのレーザ溶接による１パス溶接によって，前記大きさを有した健全な溶接金属部７７ｂ及び溶接構造物が得られる同時に，作業工数を削減することができる。

特に，原子力機器又は火力機器又は自動車機器に組み込まれるＴ型継手の溶接構造物に，前記溶け幅ｗがｗ＞Ｔ1，又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ1のいずれかの大きさを有した前記溶接金属部７７ｂが適用されることにより，従来の溶接構造部と比べて溶接変形の低減，工数削減及びコスト低減が可能になる。

図５は，従来のＴＩＧ溶接方法による開先溝付きＴ型継手の多パス溶接形状を示す比較例の断面図である。また，図６は，従来のＴＩＧ溶接方法による他のギャップ付きＴ型継手の多パス溶接形状を示す他の比較例の断面図である。さらに，図７は，従来のＴＩＧ溶接方法による他のギャップ付きＴ型継手の多パス溶接形状を示すさらに他の比較例の断面図である。

すなわち，従来のＴＩＧ溶接方法では，溶け込みが浅いため，図５の（１）に示すように，上板１及び立板３を溶け易くするために，上板１表面部に開先溝１２を形成して薄肉化している。そして，図５の（２）に示すように，最初に，開先溝１２の薄肉部を溶接して立板３側まで溶け込ませて初層溶接部１４を形成している。その後に，上板１上部まで複数の積層溶接部１５を順次積層する多パス溶接を遂行している。また，比較例に係わる他の方法として，図６の（１）及び（２）に示すように，上板１，２を２枚並列に配置した継ぎ目部分に数ミリの大きなギャップ１３を設け，この継手ギャップ１３の底部及び下側立板３の空間部を溶接して立板３側まで溶け込ませて初層溶接部１４を形成した後に，開先上部まで複数の積層溶接部１５を順次積層する多パス溶接を遂行している。また，比較例に係わるさらに他の方法として，図７の（１）及び（２）に示すように，上板１，２を２枚並列に配置した継ぎ部に数ミリの大きな継手ギャップ１３を設け，下側の立板３と左右両側の上板とを各々隅肉溶接１６した後に，残り継ぎ部の中央部分を肉盛りする溶接を遂行している。

このため，図５，図６及び図７に示した従来のＴＩＧ溶接方法では，工数増加の多パス溶接が必要であり，また，溶接変形も増加する結果に成り易い。

これに対して，本発明のＴ型継手の貫通溶接方法及び貫通溶接構造物によれば，上板側に開先溝や大きな継手ギャップを形成する必要がなく，溶け込みの深い１パス溶接が可能であり，上板表面から下側の立板側まで溶融されて上板と下側の立板とを確実に接合した健全な溶接金属部及び上板材料強度と同等以上の引張強度（溶接強度）を得ることができる。しかも，裏当て材の設置が不要であり，溶け落ちも生じない。この結果，従来の溶接方法及び溶接物比べて溶接変形の低減，工数削減及びコスト低減が可能となる。

本発明のＴ型継手の貫通溶接方法に係わる溶接手順及び溶け込み形状の実施形態を示す説明図である。 本発明のＴ型継手の貫通溶接方法に係わる溶接手順及び溶け込み形状の他の実施形態を示す説明図である。 本発明のＴ型継手の貫通溶接方法に係わる溶接手順及び溶け込み形状のさらに他の実施形態を示す説明図である。 本発明のＴ型継手の貫通溶接方法に係わるレーザ溶接手順及び溶け込み形状の実施形態を示す説明図である。 従来のＴＩＧ溶接方法による開先溝付きＴ型継手の多パス溶接形状を示す比較例の断面図である。 従来のＴＩＧ溶接方法によるギャップ付きＴ型継手の多パス溶接形状を示す他の比較例の断面図である。 従来のＴＩＧ溶接方法によるギャップ付きＴ型継手の多パス溶接形状を示すさらに他の比較例の断面図である。

符号の説明

１，２…Ｔ型継手の上板，３…Ｔ型継手の立板，４…フラックス入りワイヤ，４４…ワイヤ，５…非消耗性電極，６…アーク，７ａ，７７ａ…溶融プール，７ｂ，７７ｂ…溶接金属部，８，８ｂ…溶接トーチ，９ａ…内側ノズル，９ｂ…不活性ガス，９ｃ…シールドガス，１０ａ…外側ノズル，１０ｂ…酸化性ガス入り混合ガス，１２…開先溝，１３…継手ギャップ，１４…初層溶接部，１５…積層溶接部，１６…隅肉溶接部，１７…レーザトーチ，１８…レーザビーム，１９…焦点位置，
Ｔ1…上板の板厚，Ｔ2…立板の板厚，ｗ…立板の溶け幅，Ｃ…ビード表面高さ，ｈ…立板の溶け深さ，Ａ…溶け幅Ｗ部分の溶接断面積，Ｂ1…上板断面積 ，Ｌ…焦点ずれ高さ

Claims (12)

1. ステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなるＴ型継手であって，かつ，上板の板厚Ｔ1範囲が２＜Ｔ1≦６ｍｍであり，前記上板の板厚より厚肉の立板上面に１枚重ね配置された上板表面又は２枚並列に突合せ配置された上板表面から下側の立板まで溶融接合するＴ型継手の貫通溶接方法において，
   不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，少なくとも上板裏面貫通後の立板側の溶け幅ｗを前記上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板裏面の貫通部分若しくは立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成することを特徴とするＴ型継手の貫通溶接方法。
2. ステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなるＴ型継手であって，かつ，上板の板厚Ｔ1範囲が２＜Ｔ1≦６ｍｍであり，前記上板の板厚より厚肉の立板上面に１枚重ね配置された上板表面又は２枚並列に突合せ配置された上板表面から下側の立板まで溶融接合するＴ型継手の貫通溶接方法において，
   不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，少なくとも上板裏面貫通後の立板側の溶け幅ｗを前記上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板裏面の貫通部分若しくは立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成することを特徴とするＴ型継手の貫通溶接方法。
3. ステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなるＴ型継手であって，かつ，上板の板厚Ｔ1範囲が２＜Ｔ1≦６ｍｍであり，前記上板の板厚より厚肉の立板上面に１枚重ね配置された上板表面又は２枚並列に突合せ配置された上板表面から下側の立板まで溶融接合するＴ型継手の貫通溶接方法において，
   少なくとも下側の立板上面に該立板の板厚より薄肉の上板を１枚重ね配置又は２枚並列に突合せ配置してＴ型継手の形状を構成する第１工程と，
   不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段，又は不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，少なくとも上板裏面貫通後の立板側の溶け幅ｗを前記上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板裏面の貫通部分若しくは立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成する第２工程と，
   を備えることを特徴とするＴ型継手の貫通溶接方法。
4. 請求項１から３のいずれか一つの請求項に記載のＴ型継手の貫通溶接方法において，
   前記板厚Ｔ1範囲の上板を前記厚肉の立板上面に２枚並列に突合せ配置する時には，この突合せ部にギャップＧが殆んどない状態又はあっても上板の板厚Ｔ1の０．２倍以下の小さいギャップＧ範囲（０≦Ｇ≦０．２×Ｔ1）に抑えて設定し，その後に，不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段，又は不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，少なくとも前記溶け幅ｗをｗ＞Ｔ1の大きさに形成，又は前記溶接断面積ＡをＡ＞Ｂ1の大きさに形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成することを特徴とするＴ型継手の貫通溶接方法。
5. ステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなるＴ型継手であって，かつ，上板の板厚Ｔ1範囲が２＜Ｔ1≦６ｍｍであり，前記上板の板厚より厚肉の立板上面に１枚重ね配置された上板表面又は２枚並列に突合せ配置された上板表面から下側の立板まで溶融接合するＴ型継手の貫通溶接方法において，
   溶接すべき箇所に照射するレーザビームの焦点位置を前記上板表面より上側へずらした位置となるようにレーザトーチを配置し，焦点ぼかしの前記レーザビーム照射によるレーザ溶接を遂行すると同時に，ワイヤをレーザ溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，少なくとも上板裏面貫通後の立板側の溶け幅ｗを上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板裏面の貫通部分若しくは立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成することを特徴とするＴ型継手の貫通溶接方法。
6. 請求項１から５のいずれか一つの請求項に記載のＴ型継手の貫通溶接方法において，
   前記立板側の溶け幅ｗを前記上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成すると同時に，上板側のビード表面高さＣを上板表面より１〜３ｍｍ高く（１≦Ｃ≦３ｍｍ）形成して凸形状にすることを特徴とするＴ型継手の貫通溶接方法。
7. 請求項１から５のいずれか一つの請求項に記載のＴ型継手の貫通溶接方法において，
   前記立板の板厚Ｔ2範囲は，前記上板の板厚Ｔ1の２．５倍以上５倍以下（２．５×Ｔ1≦Ｔ2≦５×Ｔ1）に設定されていることを特徴とするＴ型継手の貫通溶接方法。
8. ステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなるＴ型継手であって，かつ，上板の板厚Ｔ1範囲が２＜Ｔ1≦６ｍｍであり，前記上板の板厚より厚肉の立板上面に１枚重ね配置された上板表面又は２枚並列に突合せ配置された上板表面から下側の立板まで溶融接合したＴ型継手の貫通溶接構造物において，
   不活性ガスのシールドガスを流出するシールドガス供給手段，又は不活性ガスのシールドガスと酸化性ガス入りのシールドガスとを流出する二重シールドガス供給手段を用いて非消耗電極方式のアーク溶接を遂行すると同時に，溶け込み深さ促進性のフラックス剤が充填されているフラックス入りワイヤをアーク溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，少なくとも上板裏面貫通後の立板側の溶け幅ｗを上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板裏面の貫通部分若しくは立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成した溶接金属部を備えた構造にすることを特徴とするＴ型継手の貫通溶接構造物。
9. ステンレス鋼材又は低炭素鋼材からなるＴ型継手であって，かつ，上板の板厚Ｔ1範囲が２＜Ｔ1≦６ｍｍであり，前記上板の板厚より厚肉の立板上面に１枚重ね配置された上板表面又は２枚並列に突合せ配置された上板表面から下側の立板まで溶融接合したＴ型継手の貫通溶接構造物において，
   溶接すべき箇所に照射するレーザビームの焦点位置を前記上板表面より上側へずらした位置となるようにレーザトーチを配置し，焦点ぼかしの前記レーザビーム照射によるレーザ溶接を遂行すると同時に，ワイヤをレーザ溶接部分に送給しながら下側の立板まで溶融させ，少なくとも上板裏面貫通後の立板側の溶け幅ｗを上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成，又は上板裏面の貫通部分若しくは立板側の溶け幅部分の溶接断面積Ａを上板側の板厚断面積Ｂ1より大きく（Ａ＞Ｂ1）形成，又は前記溶け幅ｗ及び前記溶接断面積Ａの両方をｗ＞Ｔ1及びＡ＞Ｂ1の大きさに形成した溶接金属部を備えた構造にすることを特徴とするＴ型継手の貫通溶接構造物。
10. 請求項８又は９に記載のＴ型継手の貫通溶接構造物において，
    前記立板側の溶け幅ｗを前記上板の板厚Ｔ1より大きく（ｗ＞Ｔ1）形成すると同時に，上板側のビード表面高さＣを上板表面より１〜３ｍｍ高く（１≦Ｃ≦３ｍｍ）形成して凸形状にした溶接金属部を備えた構造にすることを特徴とするＴ型継手の貫通溶接構造物。
11. 請求項８に記載のＴ型継手の貫通溶接構造物において，
    前記大きさの溶接金属部は，前記フラックス入りワイヤを用いたＴＩＧアーク溶接による１パス溶接で形成されていることを特徴とするＴ型継手の貫通溶接構造物。
12. 請求項８から１１のいずれか一つの請求項に記載のＴ型継手の貫通溶接構造物において，
    前記溶け幅ｗがｗ＞Ｔ1，又は前記溶接断面積ＡがＡ＞Ｂ1のいずれかの大きさを有した前記溶接金属部は，少なくとも原子力機器又は火力機器又は自動車機器に適用されるＴ型継手に形成されていることを特徴とするＴ型継手の貫通溶接構造物。

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