JP6386330B2 - Repair method for defective welds in metal cask welded structures - Google Patents
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Description
本発明は金属キャスク溶接構造物の溶接不良部補修方法に係り、特に、原子力発電所等から発生する使用済燃料を輸送又は貯蔵若しくは輸送及び貯蔵し、かつ、鋼製の内筒及び外筒に銅製の伝熱フィンが直接溶接するものに好適な金属キャスク溶接構造物の溶接不良部補修方法に関する。 The present invention relates to a weld defect portion repair how metal cask welded structure, in particular, to transport or storage or transport and storage of spent fuel generated from nuclear power plants, etc., and the steel of the inner cylinder and the outer cylinder copper heat transfer fins about the weld defect portion repair how suitable metal cask welded structures to those welded directly.
一般に、原子力発電所の原子炉で一定期間使用された複数の燃料は、原子炉から取り出され、使用済燃料冷却プール等に一時保管される。使用済燃料冷却プールで所定期間冷却された使用済燃料は、再資源として活用するため、金属キャスクと呼ばれる放射性物質収納容器に収納され、再処理施設で再処理されるまで中間貯蔵施設に搬入して保管される。 In general, a plurality of fuels used for a certain period in a nuclear power plant nuclear reactor are taken out of the nuclear reactor and temporarily stored in a spent fuel cooling pool or the like. Spent fuel that has been cooled in the spent fuel cooling pool for a specified period of time is stored in a radioactive material storage container called a metal cask to be used as a resource, and then transported to an intermediate storage facility until it is reprocessed at the reprocessing facility. Stored.
使用済燃料の集合体を運搬、貯蔵する金属キャスクは、使用済燃料を収納する内筒(内筒容器や容器本体或いは胴本体ともいう)、外部からの衝撃を吸収する外筒及び内筒を密閉する複数の蓋等を有している。 A metal cask that transports and stores spent fuel assemblies consists of an inner cylinder (also called an inner cylinder container, a container body, or a trunk body) that stores spent fuel, and an outer cylinder and an inner cylinder that absorb impact from the outside. It has a plurality of lids to be sealed.
使用済燃料は、高レベルの放射性物質を含んでいることから崩壊熱を発生しているため、内筒と外筒の間には、使用済燃料集合体から発生する崩壊熱を内筒及び外筒の外側へ逃がすために複数の伝熱フィンが配備されており、これら複数の伝熱フィンは、内筒及び外筒にそれぞれ溶接されている。 Since spent fuel contains a high level of radioactive material, it generates decay heat, so the decay heat generated from the spent fuel assembly is transferred between the inner and outer cylinders between the inner and outer cylinders. A plurality of heat transfer fins are provided for escape to the outside of the cylinder, and the plurality of heat transfer fins are welded to the inner cylinder and the outer cylinder, respectively.
通常、内筒及び外筒の材料には、剛性及び遮蔽性等の性能が良い炭素鋼材やステンレス鋼材等が使用され、一方、伝熱フィンの材料には、主に熱伝導の良い銅材が使用されており、また、2種類の金属を予め接合した銅クラッド鋼材等も使用されている。 Usually, carbon steel materials and stainless steel materials with good performance such as rigidity and shielding properties are used as the material of the inner cylinder and the outer cylinder, while copper materials with good heat conduction are mainly used as the material of the heat transfer fins. Moreover, the copper clad steel material etc. which joined two types of metals previously are also used.
上述した金属キャスクの内筒の外面及び外筒の内面に伝熱フィンを溶接する技術が、例えば、特許文献1乃至5に開示されている。また、金属キャスクではないが、車両構造体の摩擦撹拌接合部の欠陥部を補修する方法や、原子炉圧力容器のクラッド部と内部構造物との溶接部付近に発生した欠陥部を補修溶接する方法、亀裂に追従させながらアーク溶接で補修溶接する方法が特許文献6乃至8に開示されている。
The technique which welds a heat-transfer fin to the outer surface of the inner cylinder of the metal cask mentioned above and the inner surface of an outer cylinder is disclosed by
特許文献1には金属製容器の製造方法について記載され、純銅製のMIGワイヤからMIGアークを発生させる溶接工程と、MIGアークを取り囲むように同軸上に配置されたプラズマ電極からプラズマアークを発生させるプラズマ溶接工程とを並行して行い、MIG溶接工程及びプラズマ溶接工程では、銅製の伝熱フィンと水平面のなす角を15〜20度とし、伝熱フィンと炭素鋼製の内筒のなす角を75度以上に配置して、MIGアーク及びプラズマアークを下向きに発生させることが開示されている。
また、特許文献2には複合溶接方法及び複合溶接用の溶接トーチについて記載され、先行側でTIGアークを発生させ、後行側でMIGアークを発生させて溶接するものであり、TIG電流をMIG電流よりも大きく設定し、TIG電極とMIG電極とに継続してアークを発生させると共に、両アーク間の距離を20mm以下にすることが開示されている。更に、シールドガスとして、ArガスとH2ガスとの混合ガスや、ArガスとHeガスとの混合ガス及びAr+H2+Heとの混合ガスを使用することが開示されている。
また、特許文献3には放射性物質用金属キャスクについて記載され、胴本体から径方向外方に延びて外筒に伝熱させる伝熱フィンを備え、この伝熱フィンは2種類の金属板を接合したクラッド材から構成され、かつ、クラッド材の一方の金属は胴本体及び外筒を同種の金属材料、他方は熱伝導の良好な良伝熱材料で構成されており、胴本体(及び/又は外筒)とこれと同種金属のクラッド部位とを直接溶接することが開示されている。
また、特許文献4には溶接方法について記載され、溶接後熱処理を必要とする鋼製の母材と銅製の母材とをMIGトーチ等の溶接手段によって溶接する溶接工程と、溶接手段と所定距離離れた後方位置に配置されたアーク溶接トーチや高周波コイル或いはレーザ等の加熱手段によって、溶接工程で生じた溶接ビード上を加熱(溶融も含む)して、鋼製の母材の溶接熱影響部まで熱処理する熱処理工程を備えており、更に、溶接工程の前に、溶接手段より所定距離先行する前方位置に配置されたTIGトーチやYAGレーザ、或いは高周波コイル等の加熱手段によって、溶接工程の前に、熱伝導率の高い銅製の母材を予熱することが開示されている。
また、特許文献5には放射性物質収納容器について記載され、銅製の伝熱フィンの両端部に平行部が各々形成されており、この平行部を容器本体外周面及び外筒内周面に沿って配置し、銅合金ワイヤを用いたMIG溶接又はMIGブレイジングによって、容器本体外周面及び外筒内周面と伝熱フィンの平行先端部とが溶接されていることが開示されている。
また、特許文献6には摩擦撹拌接合部の補修方法について記載され、摩擦撹拌接合によって形成した接合ビードに含まれる欠陥を研削除去して補修領域を形成する工程と、継手部材の母材(アルミ合金)と同材料の溶接棒を用いるTIG溶接によって補修ビードを形成する工程とを備えることが開示されている。
Further,
一方、特許文献7には原子炉圧力容器の補修方法について記載され、溶接部とクラッド部を含む欠陥部を機械的に切取って除去した後に、クラッドの残存厚さが3.2mm未満の時には、テンパービード工法による肉盛溶接にて除去部を補修し、クラッドの残存厚さが3.2mm以上の時には、通常の肉盛溶接にて除去部を補修することが開示されている。
On the other hand,
また、特許文献8には亀裂補修方法について記載され、横向き姿勢で亀裂補修溶接を実施する時に、構造部材の亀裂部を撮像する監視カメラと、溶接ヘッドを駆動制御すると共に、亀裂部に追従させる溶接制御手段を備えた亀裂補修溶接装置を用いて、ワイヤ供給ノズルから金属酸化物を含むフラックス入りワイヤを溶接進行方向と直交する方向の溶融池上方から挿入し、亀裂を除去することなく亀裂に追従させながらアーク溶接(TIG溶接)で補修溶接することが開示されている。
しかしながら、上述した特許文献1では、MIGアーク及びプラズマアークをほぼ同軸上に発生させているため、両アークに作用する電磁力は相殺し合うが、MIGワイヤ(消耗電極)及びプラズマ電極(非消耗電極)の両極性を正極(プラス)、母材側を負極(マイナス)にしていることから、プラズマ電極が消耗されて損傷し易いため、長時間稼働が必要な溶接線の長い長尺部材の溶接には適さないし、溶接途中でプラズマ電極が消耗すると、不安定なアーク挙動に変化して溶接ビード形成に悪影響を及ぼし、溶接不良に至る場合がある。また、純銅は熱伝導率の高い材料であるが、銅材と鋼材との異材溶接は相性が悪く、固溶し難い性質があるため、純銅製のMIGワイヤを用いて銅と鋼継手部を溶接して鋼側の溶込みが深くなると、溶接割れ(凝固割れ)が発生し易くなる。また、特許文献1には、SiCuワイヤを使用することや、溶接欠陥(又は溶接不良)の発生及びその溶接不良部を補修溶接することについては、対象外で適用されておらず、全く記載も示唆もされていない。
However, in
また、特許文献2では、TIG電流をMIG電流よりも大きく、かつ、両アーク間の距離を20mm以下に設定して溶接することで、アークの硬直性及び安定性が向上すると考えられるが、両アーク間距離が長いと、離れ合う両アークで形成される溶融プールが細長く不安定な形状となり、不均一なビード形状(蛇行ビード)になり易い。また、HeガスやH2ガスとArガスとの混合ガスを使用することが記載されているが、検証試験では、Arガスのみ使用の溶接結果が記載されている。また、検証試験には、ステンレス鋼の母材を用いた溶接結果が記載されている。この溶接に使用された溶接ワイヤの材質は記載されていないが、母材と同系のステンレス系の溶接ワイヤであろうと推定される。このため、特許文献2には、特許文献1の場合と同様に、SiCuワイヤを使用することや銅と鋼との異材継手部や隅肉継手部を溶接すること、或いはアンダーカットやのど厚不足等の溶接不良部(溶接欠陥部)を補修溶接することについては、対象外で適用されておらず、全く記載も示唆もされていない。
Further, in
また、特許文献3では、銅クラッド鋼材の鋼部と鋼製の胴体又は外筒とを溶接するように構成していることから、鋼材同士のMAG溶接やCO2溶接等が施工可能となるが、伝熱フィンに銅クラッド鋼材を使用しているため、製造コストが高く、重量が重くなるという問題がある。また、銅クラッド鋼材の銅側の板厚が薄いことから、除熱性能に限界があるため、より高い除熱性能が必要な伝熱フィンには適さない。また、特許文献3には、特許文献1及び2の場合と同様に、SiCuワイヤを使用することや銅材と鋼材との異材継手部を溶接すること、或いはアンダーカットやのど厚不足等の溶接不良部を補修溶接することについては、対象外で適用されておらず、全く記載も示唆もされていない。
In
また、特許文献4では、溶接手段の他に、この溶接手段の後方位置及び/又は前方位置にアーク溶接トーチや高周波コイル、或いはレーザ等の加熱手段を設ける構成であるため、装置の大型化、溶接対象物との干渉による溶接不可の部位発生、高周波コイルの電磁力の影響によるアーク挙動の不安定化、レーザ照射の反射の影響による加熱不足等の問題が予想される。また、特許文献4では、第1の溶接手段のMIG溶接トーチによって、Niの溶接ワイヤを用いて伝熱フィンと本体胴とを溶接し、第2の溶接手段のMIG溶接トーチによって、溶接ビードと伝熱フィンとを溶接するようにしており、同種の溶接トーチ、同種の溶接ワイヤは使用されていない。また、SiCuワイヤを使用することや、アンダーカットやのど厚不足等の溶接不良部を補修溶接することについては、対象外で適用されておらず、全く記載も示唆もされていない。
Moreover, in
また、特許文献5では、板幅の広い銅板を使用すると共に、銅板幅方向の両端部に平行部を設けるための曲げ成形等の加工が必要な構造であり、製造コストが高くなるという問題がある。また、容器本体外周面及び外筒内周面に平行部を密着させて重ね隅肉継手部を形成し、この重ね隅肉継手部をMIG溶接又はMIGブレイジングするようにしているため、大きな溶接入熱量が必要となり、更に、銅側の溶接ビード止端部に発生し易いアンダーカット等の凹みによって、溶接部ののど厚不足や有効断面積不足に至る場合がある。また、特許文献5には、アンダーカットやのど厚不足の溶接不良部(溶接欠陥部)を補修溶接することについては、対象外で適用されておらず、全く記載も示唆もされていない。
Moreover, in
一方、特許文献6では、銅材や鋼材と異なるアルミ合金を母材とする継手部材の摩擦撹拌接合であり、アーク溶接(溶融接合)と異なる固相接合法であることから、銅と鋼との異材継手に適用することはできない。また、接合ビードに含まれる割れやピット等の欠陥部をグラインダ加工等で切削除去して補修領域を形成しており、事前に切削加工する作業が必要となる。また、母材(アルミ合金)と同材料の溶接棒を用いたTIG溶接によって補修ビードを形成しており、MIG溶接の適用は美観上の問題から避けている。また、特許文献6には、SiCuワイヤを用いて本溶接することや、同一のSiCuワイヤを用いて、アンダーカットやのど厚不足の溶接不良部(溶接欠陥部)を補修溶接することについては、対象外で適用されておらず、全く記載も示唆もされていない。
On the other hand, in
また、特許文献7では、溶接部とクラッド部を含む欠陥部(亀裂や欠損等の原子炉特有の欠陥)を機械的に切取って除去しており、事前に切削加工する作業が必要となる。また、欠陥部を除去した後に、クラッド部の残存高さの違いに応じて、テンパービード工法による肉盛溶接にするか、通常の肉盛溶接にするかを使い分けして除去部を補修するようにしている。肉盛溶接(補修溶接)にはTIG溶接が採用され、かつ、多層多パスの補修溶接が必要になるため、多くの時間と手間及び費用が掛かるという問題がある。補修溶接に使用される溶接ワイヤの材質は記載されていないが、クラッドの材質がNi基合金であることから、これと同種のNi基合金系の溶接ワイヤであろうと推定される。このため、CuSiワイヤ等の銅系ワイヤを使用して、クラッド部の欠陥部を補修溶接することは不可能ある。また、特許文献7には、特許文献6の場合と同様に、SiCuワイヤを使用することや銅と鋼との異材継手部や隅肉継手部を溶接すること、或いはアンダーカットやのど厚不足等の溶接不良部を補修溶接することについては、対象外で適用されておらず、全く記載も示唆もされていない。
Moreover, in
また、特許文献8では、割れ等の亀裂部を撮像する監視カメラと、その亀裂部に追従させる溶接制御手段及び補修する溶接ヘッドとによって、亀裂部を補修溶接することができる。しかしながら、補修すべき構造部材が原子炉等の放射線環境下で使用される機器であること、補修姿勢が横向き姿勢であること、溶込み深さ促進性の金属酸化物を含むフラックスワイヤを溶接方向と直交する方向の溶融池上方から挿入して補修溶接を施工するようにしていることから、特殊な構造部材で平面的な部材面の亀裂補修への適用に限定されるものと考えられる。また、溶込み深さ促進性の金属酸化物を含むフラックスワイヤを使用するため、銅と鋼との異材継手部の本溶接やその欠陥部の補修溶接には適用することができない。また、特許文献8には、特許文献6及び7の場合と同様に、SiCuワイヤを使用することや、割れ及び亀裂と異なるアンダーカットやのど厚不足の溶接不良部(溶接欠陥部)を補修溶接することについては、対象外で適用されておらず、全く記載も示唆もされていない。
Moreover, in
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、溶接不良部の補修溶接性に優れ、独自の補修施工によってアンダーカット過大やのど厚不足等の溶接不良部を確実に消滅させ、品質良好な補修溶接ビード及び補修断面部を得ることができる金属キャスク溶接構造物の溶接不良部補修方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is excellent in repair weldability of poorly welded portions, and reliably prevents defective welded portions such as excessive undercuts and insufficient throat thickness by original repair work. quenched to provide a weld defect portion repair how metal cask welded structure capable of obtaining a quality good repair weld bead and repair cross section.
本発明の金属キャスク溶接構造物の溶接不良部補修方法は、上記目的を達成するために、放射性物質を有する使用済燃料の集合体を収納する鋼製の内筒と、該内筒の外側に同軸状に配置される鋼製の外筒との間の周方向に略等間隔に傾斜配備される銅製の複数の伝熱銅フィンをそれぞれ溶接する本溶接工程の過程で発生する溶接不良部、又は溶接後の品質検査工程で検出される溶接不良部を、補修工程で補修溶接する金属キャスク溶接構造物の溶接不良部補修方法であって、前記本溶接工程の過程で発生する溶接不良部、又は溶接後の品質検査工程で不合格と判定された溶接不良部を補修する際には、前記本溶接工程で使用したTIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチと同一又は同種の溶接トーチ、同一成分の溶接ワイヤ及びシールドガスをそれぞれ使用すると共に、前記本溶接工程で施工した時の溶接方向と同一方向に前記TIG−MIG溶接トーチ又は前記MIG溶接トーチを走行させ、先行TIGと後続MIGとの複合溶接又はMIG溶接によって、前記溶接不良部を有する溶接ビード部の上から肉盛するように、少なくとも前記溶接不良部に補修溶接を施工して補修ビードを形成し、前記補修工程で溶接不良部を捕集する際には、前記本溶接工程で使用した溶接条件と略同一の補修溶接条件、又は前記補修溶接条件よりもMIG電圧や入熱量を増加した他の補修溶接条件を用い、前記本溶接工程で形成された溶接ビード部の銅側のビード止端部から前記伝熱銅フィンの表面側に所定距離だけシフトさせた位置の線上に、前記TIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチを配置し、少なくとも前記溶接不良部の線上を通過するように前記TIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチを走行させ、前記先行TIGと後続MIGとの複合溶接又はMIG溶接によって、前記溶接不良部を有する溶接ビード部の上から肉盛するように、少なくとも前記溶接不良部に補修溶接を施工して補修ビードを形成するようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for repairing a defective welded portion of a metal cask welded structure according to the present invention includes a steel inner cylinder that houses an assembly of spent fuel having a radioactive substance, and an outer side of the inner cylinder. A poorly welded portion that occurs in the course of the main welding process in which a plurality of copper heat transfer copper fins that are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction between the steel outer cylinders arranged coaxially are welded, Alternatively, a welding defect repairing method for a metal cask welded structure in which a welding defect detected in a quality inspection process after welding is repaired and welded in a repair process, the welding defect occurring in the course of the main welding process, Or, when repairing a defective weld that is determined to be unacceptable in the quality inspection process after welding, the same or the same type of welding torch or the same component as the TIG-MIG welding torch or MIG welding torch used in the main welding process. Welding wires and seals Each of the gases is used, and the TIG-MIG welding torch or the MIG welding torch is run in the same direction as the welding direction when the main welding process is performed, and by combined welding or MIG welding of the preceding TIG and the subsequent MIG In order to build up a repair bead by at least repairing a weld bead so as to build up from above the weld bead portion having the weld failure portion, and collecting the weld failure portion in the repair process. Is formed in the main welding process using repair welding conditions substantially the same as the welding conditions used in the main welding process, or other repair welding conditions in which the MIG voltage and the heat input amount are increased more than the repair welding conditions. The TIG-MIG welding torch or MIG melt is placed on a line at a position shifted from the copper toe end of the weld bead to the surface side of the heat transfer copper fin by a predetermined distance. A torch is disposed, and the TIG-MIG welding torch or the MIG welding torch is caused to travel so as to pass at least on the line of the defective welding portion, and the defective welding portion is obtained by composite welding or MIG welding of the preceding TIG and the succeeding MIG. A repair bead is formed by performing repair welding on at least the poor weld portion so as to build up from above the weld bead portion having a crack .
本発明によれば、溶接不良部の補修溶接性に優れ、独自の補修施工によってアンダーカット過大やのど厚不足等の溶接不良部を確実に消滅させ、品質良好な補修溶接ビード及び補修断面部を得ることができる。 According to the present invention, repair weldability of defective welded parts is excellent, and original repair work reliably eliminates welded defective parts such as excessive undercuts and insufficient throat thickness, and provides repair weld beads and repair cross-sections with good quality. Can be obtained.
以下、図示した実施例に基づいて本発明の金属キャスク溶接構造物の溶接不良部の補修方法について説明する。 Hereinafter, a description will be given to repair how the welding defects of the metal cask welded structure of the present invention based on the illustrated embodiments.
図1に、本実施例に係わる金属キャスク溶接構造物の構造を、図2に、図1中のA部を拡大した溶接構造をそれぞれ示す。 FIG. 1 shows a structure of a metal cask welded structure according to the present embodiment, and FIG. 2 shows a welded structure in which a portion A in FIG. 1 is enlarged.
該図において、内筒1は、その内部に放射性物質を有する複数の使用済燃料(図示せず)の集合体等を収納する容器であり、強度の高い炭素鋼等の鋼製の鋼材が用いられている。この内筒1の外側には、内筒1と同種材の鋼製の外筒2が内筒1を取り囲むように同軸状に配置されている(金属キャスク全体の強度及び剛性は、強度の高い鋼製の厚板の内筒1と外筒2及びこれらで形成する容器を密閉する複数の蓋(図示せず)等によって十分に確保されている)。内筒1の外面と外筒2の内面の間には、円周方向に略等間隔に、数十枚(所定枚数をN枚という)の伝熱銅フィン3が傾斜して配備されている。
In the figure, an
これらN枚の伝熱銅フィン3は、熱伝導率の高い純銅等の銅製の銅板材が用いられており、銅製の伝熱銅フィン3を用いることで、使用済燃料集合体から発生する崩壊熱を内筒1及び外筒2の外側へ逃がすための除熱性能を高めることができると共に、軽量化及びコスト低減にも寄与することができる。
These N heat
図2に示すように、N枚の伝熱銅フィン3の片方の各端面部には、内筒1側の各隅肉継手部5で溶接された内側溶接部(溶接ビード及びその溶接断面部)7が形成されており、また、他方の各端面部には、外筒2側の各隅肉継手部8で溶接された外側溶接部(溶接ビード及びその溶接断面部)10が形成されている。この伝熱銅フィン3の内側溶接部7及び外側溶接部10については、特に強度は要求されないが、収納・保管する物質の性質上、高い信頼性を確保する必要がある。
As shown in FIG. 2, an inner welded portion (weld bead and its weld cross section) welded by each fillet
溶接すべきN枚の伝熱銅フィン3の各隅肉継手部5、8の内筒1と伝熱銅フィン3、外筒2と伝熱銅フィン3とのそれぞれの角度θ1は、内筒1の外面又は外筒2の内面若しくは内筒1及び外筒2の両面に対して、θ1=120度±15度(105≦θ1≦135度)の範囲の広角に傾斜して形成されている。
The angle θ1 between the
また、N枚の伝熱銅フィン3が隣接する各空間4は、樹脂材等のレジン(図示せず)を充填配備する場所である。これらのレジンは、使用済燃料の集合体から法線状に放出される放射線を遮蔽する物質であり、溶接終了後に、N枚の伝熱銅フィン3の傾斜面に沿って、レジンが各空間4の内部にそれぞれ充填されるものである。伝熱銅フィン3を広角に傾斜して配備することで、溶接時の作業性が容易になると共に、伝熱銅フィン3の傾斜面に沿って充填されるレジンの傾斜配備によって、放射線の遮蔽性能を高めることができる。
Each
本実施例における伝熱銅フィン3の両端面部を内筒1及び外筒2の両面に溶接する方法について、以下に説明する。
A method of welding both end surface portions of the heat
図3は、本実施例に係わる金属キャスク溶接構造物の溶接手順概要の一実施例を示すフローチャートであり、図4は、他の金属キャスク溶接構造物の溶接手順概要の一実施例を示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing an embodiment of a welding procedure outline of a metal cask welded structure according to the present embodiment, and FIG. 4 is a flowchart showing an embodiment of a welding procedure outline of another metal cask welded structure. It is.
図3及び図4に示したフローチャートの主な相違点は、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103及び各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の溶接工程110の施工内容を、内筒1側のN箇所の溶接の繰り返し溶接工程105及び外筒2側のN箇所の溶接の繰り返し溶接工程112と、内筒1側の少数単位での溶接及び検査の繰り返し溶接工程106及び外筒2側の少数単位での溶接及び検査の繰り返し溶接工程113とに区分けしたことである。
The main differences between the flowcharts shown in FIGS. 3 and 4 are that the
例えば、図3に示すように、伝熱銅フィン3の溶接手順(その1)99では、溶接前にワイヤ溶着断面積Awを決定するワイヤ溶着断面積決定工程102と、所定枚数(N枚)の伝熱銅フィン3の片方端面部を内筒1側に各々突合せて隅肉継手部5をN箇所形成、又はN箇所形成すると共に仮付(例えば、仮付溶接)して仮組した後に、そのN箇所の隅肉継手部5−1、5−2・・・5−Nに繰り返し溶接する各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103及び内筒1側のN箇所の溶接の繰り返し溶接工程105と、その後に行う内筒1側の溶接品質の検査工程107の終了後で、N枚の伝熱銅フィン3の他方の端面部を外筒2側に各々突合せて隅肉継手部8をN箇所形成、又はN箇所形成すると共に仮付溶接して仮組した後に、そのN箇所の隅肉継手部8−1、8−2・・・8−Nに繰り返し溶接する各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の溶接工程110及びN箇所の溶接の繰り返し溶接工程112と、を備えている。
For example, as shown in FIG. 3, in the welding procedure (No. 1) 99 of the heat
そして、隅肉継手部8をN箇所形成すると共に仮付溶接して仮組した後に、そのN箇所の隅肉継手部8−1、8−2・・・8−Nに1パスずつ繰り返し溶接(連続溶接)することで、各隅肉継手部の仮組作業と溶接作業とをそれぞれ効率良く行うことができる。
Then,
一方、図4に示すように、伝熱銅フィン3の溶接手順(その2)100においては、溶接前にワイヤ溶着断面積Awを決定するワイヤ溶着断面積決定工程102の後に行う各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103では、内筒1側のN箇所の隅肉継手部5−1、5−2・・・5−Nに1パスずつ繰り返し溶接(連続溶接)するN箇所の溶接の繰り返し溶接工程105と、1〜5箇所程度に分割した隅肉継手部に溶接すると共に、その溶接後の溶接部を検査するように、溶接と検査の両作業を繰り返す少数単位での溶接及び検査の繰り返し溶接工程106とに分けている。
On the other hand, as shown in FIG. 4, in the welding procedure (No. 2) 100 of the heat
例えば、少数単位に分割して溶接及び検査を繰り返す少数単位での溶接及び検査の繰り返し溶接工程106では、所定枚数(N枚)の伝熱銅フィン3を内筒1の外面に取り付て隅肉継手部をN箇所形成、又はN箇所形成すると共に仮付溶接して仮組した後に、そのN箇所の隅肉継手部5−1、5−2・・・5−Nを予め1〜5箇所程度に分割し、その分割した1〜5箇所の隅肉継手部5−1〜5−5に1パスずつ溶接すると共に、その溶接部を検査するように、隅肉継手部の溶接と検査とを繰り返すようにしている。
For example, in the repeated
一方、各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の溶接工程110では、内筒1側の場合と同様に、外筒2側のN箇所の隅肉継手部8−1、8−2・・・8−Nに1パスずつ繰り返し溶接(連続溶接)する外筒2側のN箇所の溶接の繰り返し溶接工程112と、1〜5箇所程度に分割した隅肉継手部に1パスずつ溶接すると共に、その溶接部を検査するように、溶接と検査の両作業を繰り返す少数単位での溶接及び検査の繰り返し溶接工程113とに分けている。
On the other hand, in the
例えば、外筒2側でも溶接と検査を繰り返す少数単位での溶接及び検査の繰り返し溶接工程113には、内筒2側の場合と同様であり、外筒2側に形成したN箇所の隅肉継手部8−1、8−2・・・8−Nを予め1〜5箇所程度に分割し、その分割した1〜5箇所の隅肉継手部8−1〜8−5に1パスずつ溶接すると共に、その溶接部を検査するように、隅肉継手部の溶接と検査とを繰り返すようにしている。
For example, the repeated
このように、二通りある作業(連続溶接又は溶接と検査の繰り返し)の何れかを選択することで、溶接優先の作業効率向上又は検査優先の溶接品質向上を図ることができる。 In this way, by selecting one of two types of operations (continuous welding or repetition of welding and inspection), it is possible to improve work efficiency with priority on welding or improvement in welding quality with priority on inspection.
一方、内筒1側及び外筒2側の検査工程107及び114は、上述したように、本溶接した各溶接部の品質を検査する工程である。この内筒1側及び外筒2側の検査工程107及び114は、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103と内筒1側のN箇所の溶接の繰り返し溶接工程105の終了後、又は各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103、内筒1側のN箇所の溶接の繰り返し溶接工程105、各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の溶接工程110、外筒2側のN箇所の溶接の繰り返し溶接工程112の終了後の必要箇所に設けられている。更に、内筒1側及び外筒2側の検査工程107及び114では、各溶接部の品質を各々検査すると共に、その検査で不合格となった溶接部分及びその近傍部を補修する補修溶接工程109、116を備えている。
On the other hand, the inspection processes 107 and 114 on the
また、溶接と検査との両作業を繰り返し行う場合の内筒1側の検査工程117及び外筒2側の検査工程120では、該当する溶接部に溶接ビードが良好に形成されているか否か、割れやアンダーカット等の欠陥があるか否か、のど厚L1やビード高さH1や溶込み深さc等を満足しているか否か等の溶接品質の検査・確認を行う。
Further, in the
この溶接品質の検査を行う内筒1側の検査工程117及び外筒2側の検査工程120で不合格となった場合には、不合格の溶接部分及びその近傍部を補修溶接工程119及び122で補修するようにしている。
When the
これらの補修溶接工程109、116、119及び122では、例えば、隅肉継手部を本溶接した時の溶接条件と略同一の補修溶接条件、又は補修溶接条件よりもMIG電圧や入熱量を増加した他の補修溶接条件を使用して、1パス肉盛して補修溶接することで、欠陥部(溶接不良部)を容易に消滅できるように肉盛補修することができる。 In these repair welding processes 109, 116, 119, and 122, for example, the MIG voltage and the heat input amount are increased more than the repair welding conditions or repair welding conditions that are substantially the same as the welding conditions when the fillet joint is main welded. By using other repair welding conditions and performing one-pass overlay and repair welding, the overlay repair can be performed so that the defective portion (welding failure portion) can be easily eliminated.
なお、溶接不良部の補修方法については、別の実施例(図7、図10、図14〜16)を用いて後述する。 In addition, the repair method of a poor weld part is later mentioned using another Example (FIG. 7, FIG. 10, FIG. 14-16).
最初に、溶接前に行うワイヤ溶着断面積決定工程102では、所定の隅肉継手部5に形成すべき内側溶接部7ののど厚L1が伝熱銅フィン3の板厚T1以上(L1≧T1)になるように、ワイヤ送り速度Wf又は該ワイヤ送り速度Wfとワイヤ径d及び所定の溶接速度Vからワイヤ溶着断面積Awを算出して決定する。
First, in the wire welding cross-sectional
なお、内側溶接部7(又は外側溶接部10)ののど厚L1とは、図3及び図4のワイヤ溶着断面積Awの決定工程102中に示すように、伝熱銅フィン3側の溶融底部から溶接ビード表面までの最小距離のことである。また、ワイヤ溶着断面積Awの決定工程102の箇所に図示した隅肉継手部5の内側溶接部7は、内筒1の外面に伝熱銅フィン3の一方の端面部を溶接して形成することを想定して描いているが、外筒2の内面に伝熱銅フィン3の他方の端面部を溶接して他方の外側溶接部10を形成することも想定内であり、図2に示した溶接構造と同様であることから省略している。
The throat thickness L1 of the inner welded portion 7 (or outer welded portion 10) is the molten bottom portion on the heat
次に、図3及び図4に示す各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103では、本溶接前に所定枚数(N枚)の伝熱銅フィン3を内筒1側に仮付溶接して仮組するようにしている。例えば、図5に示すように、鋼製の内筒1の外面に所定枚数(N枚)の伝熱銅フィン3の片方の各端面部を突き合せて広角形状の各隅肉継手部5−1、5−2・・・5−Nを略等間隔に各々形成、又は各々形成すると共に、仮付(例えば、仮付溶接)して仮組する。
Next, in the
図5中の右側に示すように、隅肉継手部5−1、5−2・・・5−Nを形成及び仮組する場合には、例えば、TIG溶接等の溶接法によって仮付溶接し、所定長さX1の仮付部(k1、k2・・・kp)を所定間隔X2毎に形成して、隅肉継手部を仮組すると良い。仮付溶接すべき仮付長さX1は、15mm以上50mm以下(15≦X1≦50mm)の範囲であり、仮付間の距離間隔X2は、200mm以上600mm以下(200≦X2≦600mm)の範囲にすると良い。 As shown on the right side in FIG. 5, when forming and temporarily assembling fillet joint portions 5-1, 5-2... 5-N, for example, temporary welding is performed by a welding method such as TIG welding. It is preferable to temporarily assemble the fillet joint portion by forming the temporary attachment portions (k1, k2,... Kp) having a predetermined length X1 at predetermined intervals X2. The tacking length X1 to be tack welded is in the range of 15 mm to 50 mm (15 ≦ X1 ≦ 50 mm), and the distance interval X2 between the tacks is in the range of 200 mm to 600 mm (200 ≦ X2 ≦ 600 mm). It is good to make it.
また、仮付個数nについては、本溶接すべき溶接線長さXwによって変化するが、例えば、溶接線長さXwを仮付間の距離間隔X2で略均等分割した数に開始側又は終了側の1つを加えた合計数にすれば、(溶接線長さXw/距離間隔X2)+1となり、仮付個数nを容易に決定することができる。また、各仮付位置についても、溶接線の開始位置と、その開始位置から前記距離間隔X2毎の各位置と溶接線の終了位置とに決定すれば良い。また、仮付溶接すべき継手母材の溶接線(6−1、6−2・・・6−N)は、本溶接の場合と同程度であり、伝熱銅フィン3の端面角部から伝熱銅フィン表面側に溶接トーチをシフトさせる距離S3(第2の距離)は、1mm以上3mm以下(1≦S3≦3mm)の範囲にすると良い。
The number of temporary attachments n varies depending on the weld line length Xw to be welded. For example, the start side or the end side is a number obtained by dividing the weld line length Xw substantially equally by the distance interval X2 between the temporary attachments. If the total number including one of the above is added, (welding line length Xw / distance interval X2) +1, and the provisional number n can be easily determined. Further, each temporary attachment position may be determined as the start position of the weld line, the respective positions for each distance interval X2 and the end position of the weld line from the start position. Further, the weld lines (6-1, 6-2,..., 6-N) of the joint base material to be tack welded are the same as those in the case of the main welding, and from the end face corners of the heat
なお、仮付長さX1が15mmより短過ぎると、仮付長さ不足に伴う強度不足になり易く、反対に、50mmより長過ぎると、本溶接の施工時に仮付部を再溶融させて本溶接ビードを形成させるのに支障が生じ易い。また、仮付間の距離間隔X2が200mmより短過ぎると、仮付個数の増加及び仮付作業の時間増加に至り、反対に、600mmより長過ぎると、仮付個数不足に伴う強度不足になり易く、また、本溶接の施工時に反り変形が生じ易いので好ましくない。また、溶接トーチをシフトさせるシフト距離S3が1mmより短過ぎると、仮付溶接中のアーク及び溶融プールが鋼側(内筒1側)に片寄り易くなることから、反対側の伝熱銅フィン3側の溶融不足やアンダーカット発生に伴う強度不足になり易い。一方、シフト距離S3が3mmより長過ぎると、仮付溶接中のアーク及び溶融プールが伝熱銅フィン3側に片寄り易くなることから、反対側の内筒1側の溶融不足や不正ビードになり易いので好ましくない。
If the tacking length X1 is too short than 15 mm, the strength tends to be insufficient due to insufficient tacking length. Conversely, if the tacking length X1 is too long, the tacking part is remelted during the main welding process. It is easy to cause trouble in forming the weld bead. Further, if the distance X2 between the tacks is too short than 200 mm, the number of tacks increases and the time for the tacking work increases. On the other hand, if it is too long, the strength is insufficient due to the shortage of the tacks. This is not preferable because it is easy to be warped and deformed during the actual welding. Also, if the shift distance S3 for shifting the welding torch is shorter than 1 mm, the arc and the molten pool during the tack welding are likely to be shifted to the steel side (
このようにして決定した仮付位置に所定長さ(X1)ずつ、所定間隔(X2)毎にTIG仮付溶接を行うことで、内筒1側の場合でも、所定長さずつの仮付部を容易にn個形成(k1、k2・・・kn)することができ、また、本溶接すべき溶接線の曲がりや反り変形が小さい隅肉継手部を容易に仮組製作することができる。また、本仮付方法による仮付によって金属キャスク溶接構造物の溶接組立及び製造を継続することもできる。
By performing TIG temporary welding at predetermined intervals (X1) at predetermined intervals (X1) at the temporary attachment positions determined in this manner, temporary attachment portions with predetermined lengths even in the case of the
また、各隅肉継手部5−1、5−2・・・5−Nの所定位置にn個の仮付部を形成するためのTIG仮付溶接では、この仮付溶接後の本溶接で使用予定の溶接ワイヤ及びシールドガスと同一成分のSiCuワイヤ及びArガスとHeガスとの混合ガスを使用すると良い。 Moreover, in TIG tack welding for forming n tacking portions at predetermined positions of the fillet joint portions 5-1, 5-2,..., 5-N, the main welding after the tack welding is performed. It is preferable to use a mixed gas of SiCu wire and Ar gas and He gas having the same components as the welding wire and shield gas to be used.
また、仮付溶接すべき隅肉継手部5−1の溶接線6−1上を通過するように溶接トーチを配置し、溶接トーチの先端開口部から仮付すべき隅肉継手部5−1及びその近傍表面部に向かって混合ガスを流出させて仮付開始位置にTIGアークを発生させ、給電無のSiCuワイヤをTIGアーク中及び溶融プール内に低速送給し、先行ワイヤ後続TIGアークの方向に溶接トーチを走行移動させ、隅肉継手部に所定長さのTIG仮付溶接を施工して仮付ビードを形成することで、所定の仮付長さX1の仮付ビード(k1、k2・・・kn)を良好に得ることができる。 Moreover, the welding torch is disposed so as to pass over the weld line 6-1 of the fillet joint portion 5-1 to be tack welded, and the fillet joint portion 5-1 to be provisionally attached from the tip opening of the welding torch and The mixed gas is flowed out to the vicinity surface portion to generate a TIG arc at the temporary attachment start position, and a non-powered SiCu wire is fed into the TIG arc and the molten pool at a low speed, and the direction of the preceding wire and the subsequent TIG arc The welding torch is moved and moved, and a TIG tack welding of a predetermined length is applied to the fillet joint portion to form a temporary bead, thereby providing a temporary bead (k1, k2,. .. kn) can be obtained satisfactorily.
また、SiCuワイヤを用いてTIG仮付溶接することで、銅と鋼との異材溶接であっても、銅と鋼及びSiとが固溶可能な状態で適度に混合し合って割れのない良好な仮付ビード及び仮付溶接断面部を得ることができる。更に、複数の仮付部を有する隅肉継手部の本溶接を行うことが可能となる。 Also, by TIG tack welding using SiCu wire, even when dissimilar material welding of copper and steel, copper, steel and Si are mixed properly in a state where they can be dissolved, and good without cracks A temporary bead and a temporary welded cross section can be obtained. Furthermore, it becomes possible to perform the main welding of the fillet joint portion having a plurality of temporary attachment portions.
なお、図5中には、伝熱銅フィン3を2枚のみ図示して他の部分を省略してあるが、溶接すべき所定枚数の伝熱銅フィン3は、内筒1の外面の円周方向に略等間隔に傾斜配備されている。
In FIG. 5, only two heat
図6は、図5に示した内筒側の隅肉継手部に本溶接した溶接部の形状を示す部分斜視図である。 FIG. 6 is a partial perspective view showing the shape of a welded portion that is finally welded to the fillet joint portion on the inner cylinder side shown in FIG. 5.
本実施例の内筒1側の本溶接では、外筒2は配備せずに、伝熱銅フィン3を内筒1の外面に傾斜配備して広角形状の隅肉継手部5−1、5−2・・・5−Nを形成すると共に仮付して仮組した後に、TIG−MIG溶接トーチによる本溶接の先行TIGと後続MIGとの複合溶接又はMIG溶接トーチによる本溶接のMIG溶接によって、1パスずつ順番に溶接施工して溶接ビード及び溶接断面部7−1、7−2・・・7−Nを形成するようにしている。
In the main welding on the
このように、仮組(仮付溶接)後の各隅肉継手部5−1、5−2・・・5−Nの溶接線上から本溶接を1パスずつ順番に溶接施工することで、十分な大きさを有するのど厚L1とビード高さH1及び除熱に有効な熱伝導断面積を確実に確保でき、浅溶込みの溶接ビード及び溶接断面部7−1、7−2・・・7−Nを得ることができる。 In this way, it is sufficient to perform the main welding in order one pass at a time on the weld line of each fillet joint portion 5-1, 5-2... 5-N after temporary assembly (temporary welding). Throat thickness L1 and bead height H1 and heat conduction cross-sectional area effective for heat removal can be reliably ensured, and a shallow penetration weld bead and weld cross sections 7-1, 7-2,... 7 -N can be obtained.
また、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103(本溶接工程)は、上述したように、仮組及び溶接すべき内筒1側の各隅肉継手を仮付溶接して仮組した後に本溶接する工程である。
In addition, as described above, the first welding process 103 (main welding process) on the
図3〜図6に示したように、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103では、所定枚数(N枚)の伝熱銅フィン3を内筒1の外面に取り付て隅肉継手部5をN箇所形成、又はN箇所形成すると共に仮付溶接して仮組し、その後に、仮付有継手部に本溶接を施工するようにしている。仮組後の内筒1側の本溶接では、例えば、所定枚数(N枚)の伝熱銅フィン3を内筒1の外面に取り付て隅肉継手部5をN箇所形成、又はN箇所形成すると共に仮付溶接して仮組した後に、そのN箇所の隅肉継手部5−1、5−2・・・5−Nに1パスずつ繰り返し溶接(連続溶接)する内筒1側のN箇所の溶接の繰り返し溶接工程105と、N箇所の隅肉継手部5−1、5−2・・・5−Nを予め1〜5箇所程度に分割し、その分割した1〜5箇所の隅肉継手部5−1、5−2、5−3、5−4、5−5を溶接して、その溶接部を検査するように、溶接と検査の両作業を繰り返す内筒1側の少数単位での溶接と検査の繰り返し溶接工程106とに分けている。
As shown in FIGS. 3 to 6, in the
内筒1側のN箇所の溶接(本溶接)の繰り返し溶接工程105では、パス毎に溶接すべきN箇所の隅肉継手部5−1、5−2・・・5−Nの各溶接開始位置から終了位置までの各溶接線(伝熱銅フィン3の下位表面に点線で示す溶接線6−1、6−2・・・6−N)に対して、シリコン入りのCuSiワイヤを用い、TIG−MIG溶接トーチによる本溶接の先行TIGと後続MIGとの複合溶接、又はMIG溶接トーチによる本溶接のMIG溶接によって、1パスずつ順番に溶接施工する。
In the repeated
このため、内筒1側のN箇所の溶接の繰り返し溶接工程105では、例えば、溶接対象の継手(内筒1及び伝熱銅フィン3の両方)側を回転駆動装置等で回転移動させて、仮付溶接の場合と同様に、本溶接すべき隅肉継手部5−1の溶接線6−1を鉛直方向に姿勢変更した後に、溶接線6−1上に一体構造のTIG−MIG溶接トーチ、又はMIG溶接トーチを下向姿勢で位置決めする。伝熱銅フィン3の両端面部が平坦面形状の場合の溶接線は、端面角部から伝熱銅フィン3の表面側にワイヤ位置又はトーチ位置(電極位置含む)を所定距離だけシフトさせた位置であり、そのシフト量S1(第1の距離S1)は、0mm以上4mm以下(0≦S1≦4mm)の範囲で設定すると良い。
For this reason, in the repeated
また、下向姿勢の一体構造のTIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチを、溶接開始位置から終了位置までの溶接線6−1上に沿って走行させながら1パス溶接して溶接ビード及び溶接断面部7−1、7−2を形成するようにすると良い。 In addition, the TIG-MIG welding torch or the MIG welding torch having a monolithic structure in the downward posture is welded along the weld line 6-1 from the welding start position to the end position to perform one pass welding, and a weld bead and a weld cross section. The parts 7-1 and 7-2 may be formed.
このように、ワイヤ位置又はトーチ位置を伝熱銅フィン3側にシフトさせて本溶接することで、伝熱銅フィン3の加熱溶融が促進されると共に、鋼側の溶込み深さcが抑制されるので、十分な大きさを有するのど厚L1及び除熱に有効な熱伝導断面積を確実に確保でき、浅溶込みの溶接ビード及び溶接断面部7−1、7−2を得ることができる。
In this way, by performing the main welding by shifting the wire position or the torch position to the heat
溶接線6−1の1パス溶接が終了すれば、溶接トーチを回避移動させ、次の溶接線6−2の溶接では、継手側を再び回転移動させて、該当する溶接線6−2を鉛直方向に姿勢変更した後に、回避移動させていた溶接トーチを溶接線6−2上に沿って移動させて下向姿勢で位置決めを行う。溶接トーチを溶接線6−2上に沿って走行させながら1パス溶接すると良い。 When the one-pass welding of the welding line 6-1 is completed, the welding torch is moved around, and in the welding of the next welding line 6-2, the joint side is rotated again, and the corresponding welding line 6-2 is moved vertically. After changing the posture in the direction, the welding torch that has been moved to avoid is moved along the welding line 6-2 to perform positioning in a downward posture. One-pass welding may be performed while the welding torch travels along the welding line 6-2.
このように、該当する隅肉継手部5の溶接線を姿勢変更する動作、溶接線上に溶接トーチを位置決めする動作、その溶接トーチを走行させながら溶接線上に1パス溶接を施工する動作、1パス溶接施工後に溶接トーチを回避させる動作等の一連の繰り返し動作を行うことで、所定枚数(N枚)の隅肉継手部の各溶接線6−1、6−2・・・6−Nに、図6に示すように、それぞれ溶接ビード及び溶接断面部7−1、7−2・・・7−Nを形成することができる。
In this way, the operation of changing the orientation of the weld line of the corresponding fillet
なお、先行TIGと後続MIGとの複合溶接又はMIG溶接については、別の実施例(図11〜14)を用いて後述する。 Note that composite welding or MIG welding of the preceding TIG and the subsequent MIG will be described later using another embodiment (FIGS. 11 to 14).
一方、内筒1側の溶接(1〜5箇所)と、その溶接部の検査を繰り返す内筒1側の少数単位での溶接と検査の繰り返し溶接工程106でも、溶接施工は同様であり、上述したように、下向姿勢の一体構造のTIG−MIG溶接トーチ、又はMIG溶接トーチを溶接開始位置から終了位置までの溶接線6−1上に沿って走行させながら1パス溶接して、溶接ビード及び溶接断面部7−1を形成するようにすると良い。溶接後には内筒1側の検査工程117で溶接品質の検査を行い、また、この溶接品質の検査で不合格となった場合には、不合格の溶接部分及びその近傍部を補修溶接工程119で補修するようにしている。
On the other hand, the welding operation is the same in the
CuSiワイヤを用いて先行TIGと後続MIGとの複合溶接又はMIG溶接することで、銅と鋼との異材溶接であっても、銅と鋼及びSiとが固溶可能な状態で適度に混合し合って割れのない良好な溶接ビード及び溶接断面部(溶接部)を形成することができる。 By using CuSi wire to perform composite welding of preceding TIG and subsequent MIG or MIG welding, copper, steel, and Si can be mixed together in a state where they can be dissolved even in the case of dissimilar material welding of copper and steel. As a result, it is possible to form a good weld bead and weld cross section (welded part) without cracks.
例えば、Si及びMnは、CuやFeに対して溶け合う共晶型IIに属する物質であり、このため、該Si及びMn入りのCuSiワイヤを用いて溶接施工することで、上述したように、銅と鋼及びSiが固溶可能な状態で適度に混合し合って割れのない良好な溶接部が得られるものと推定される。 For example, Si and Mn are substances belonging to eutectic type II that are soluble in Cu and Fe. For this reason, by performing welding using the CuSi wire containing Si and Mn, It is presumed that a good weld with no cracks can be obtained by mixing the steel and the steel and Si in a solid solutionable state.
一方、熱伝導率が高い純銅製のCuワイヤを使用することも可能であるが、純銅製のCuワイヤの場合には、シリコン入りのCuSiワイヤと比べて、銅と鋼との異材溶接に対して溶接性及び溶接品質が劣ると共に、割れ感受性も高いことから本実施例の溶接方法には採用しなかった。 On the other hand, it is also possible to use a pure copper Cu wire with high thermal conductivity, but in the case of a pure copper Cu wire, compared to CuSi wire containing silicon, different materials welding of copper and steel Since the weldability and weld quality are inferior and the cracking susceptibility is high, it was not adopted in the welding method of this example.
そして、本実施例では、溶接施工された各隅肉継手部5−1、5−2・・・5−Nの溶接ビード及び溶接断面部7−1、7−2・・・7−Nに、少なくとも溶接部ののど厚L1が、伝熱銅フィン3の板厚T1以上(L1≧T1)に形成され、かつ、内筒1側の溶込み深さcが、0.05mm以上6mm以下(0.05≦c≦6mm)に形成されている。好ましくは、溶込み深さcを0.05mm以上4mm以下(0.05≦c≦4mm)に形成する良い。
In this embodiment, the weld bead of each fillet joint portion 5-1, 5-2,..., 5-N and the weld cross-section portions 7-1, 7-2,. At least the throat thickness L1 of the welded portion is formed to be not less than the plate thickness T1 of the heat transfer copper fin 3 (L1 ≧ T1), and the penetration depth c on the
これによって、内筒1側の各伝熱銅フィン3の溶接箇所に、十分な大きさを有するのど厚L及び除熱に有効な熱伝導断面積を確実に確保でき、かつ、割れ等の欠陥がない品質良好な溶接ビード及び溶接断面部を得ることができる。また、除熱性能の向上及び製造コスト低減にも寄与することができる。更に、溶接部の引張強度についても、100N/mm2以上の強度を確実に得ることができる。
As a result, it is possible to reliably secure a throat thickness L having a sufficient size and a heat conduction cross-sectional area effective for heat removal at the welded portion of each heat
上述したのど厚L1が伝熱銅フィン3の板厚T1よりも小さ過ぎると、例えば、内筒1側から内側溶接部7を経由して伝熱銅フィン3側に熱を伝導するのに必要な熱伝導断面積が減少するため、除熱性能の向上に支障をきたすことになる。そのため、溶接部ののど厚L1を伝熱銅フィン3の板厚T1以上(L1≧T1)、ビード高さH1をT1以上(H1≧T1)に形成している。
If the above-mentioned throat thickness L1 is too smaller than the plate thickness T1 of the heat
また、伝熱銅フィン3側のビード止端部に発生することがあるアンダーカット深さRを(0.1×T1)以下に抑制している。更に、内筒1側の溶込み深さcが深過ぎると、溶接部の断面積に対する鋼の溶融比率(希釈率)が増加するため、溶接部分の熱伝導率が減少すると共に、割れ感受性が高くなり易い。溶込み深さcが浅過ぎると、鋼側との接合不足によって引張強度が低下し易くなる。
Moreover, the undercut depth R which may occur at the bead toe portion on the heat
そのため、上述したように、内筒1側の溶込み深さcを0.05mm以上6mm以下(0.05≦c≦6mm)に形成している。好ましくは溶込み深さcを0.05mm以上4mm以下(0.05≦c≦4mm)に形成すると良い。
Therefore, as described above, the penetration depth c on the
一方、各伝熱銅フィン3を、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103(本溶接工程)で溶接する過程で発生することがあるアンダーカット過大や、のど厚不足又はビード高さ不足等の溶接不良部、又は溶接後の品質検査工程107、117で検出されることがあるアンダーカット過大、のど厚不足又はビード高さ不足等の溶接不良部は、補修溶接(肉盛補修)する必要がある。
On the other hand, excessive undercuts that may occur in the process of welding each heat
図7は、本発明の実施例1に係わる金属キャスク溶接構造物における内筒側の検査工程での合否判定、及び補修溶接工程で溶接不良部を補修した補修溶接部の形状を示す部分斜視図である。 FIG. 7 is a partial perspective view showing the pass / fail determination in the inspection process on the inner cylinder side in the metal cask welded structure according to the first embodiment of the present invention, and the shape of the repair weld part in which the defective weld part is repaired in the repair welding process. It is.
本実施例の内筒側の検査工程107、117では、溶接品質の合否判定を行うため、例えば、のど厚L1がL1<T1、又はビード高さH1がH1<T1、又はアンダーカット深さRがR>(0.1×T1)の時には、不合格(溶接不良)と判定し、また、L1≧T1、又はH1≧T1、又はR≦(0.1×T1)の時には、合格(溶接良好)と判定するようにしている。不合格判定の溶接不良部及びその近傍部は、補修溶接工程109、119で補修溶接を実施する。
In the inspection steps 107 and 117 on the inner cylinder side of this embodiment, in order to determine whether or not the welding quality is acceptable, for example, the throat thickness L1 is L1 <T1, or the bead height H1 is H1 <T1, or the undercut depth R When R> (0.1 × T1), it is judged as rejected (welding failure), and when L1 ≧ T1, or H1 ≧ T1, or R ≦ (0.1 × T1), it passes (welded). (Good). Repair welding is performed in the
例えば、不合格判定の溶接不良部を補修する場合には、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103(本溶接工程)で使用したTIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチと同一又は同種の溶接トーチ、同一成分の溶接ワイヤ及びシールドガスをそれぞれ使用すると共に、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103で施工した時の溶接方向と同一方向にTIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチを走行させ、先行TIGと後続MIGとの複合溶接又はMIG溶接によって、溶接不良部を有する溶接ビード部7−1、7−2の上から肉盛するように、溶接不良部及びその近傍部に補修溶接を施工して溶接不良部を消滅させ、かつ、良好な補修溶接ビード(補修ビード)70−1を形成するようにしている。
For example, when repairing a defective weld portion determined to be rejected, the TIG-MIG welding torch used in the first welding process 103 (main welding process) on the
また、補修溶接工程109、119で溶接不良部を補修する場合には、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103で使用した溶接条件と略同一の補修溶接条件、又は補修溶接条件よりもMIG電圧や入熱量を増加した他の補修溶接条件を使用し、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103で形成された溶接ビード部7−1、7−2の銅側のビード止端部から伝熱銅フィン3の表面側に所定距離だけシフトさせた位置の線上に、TIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチを配置すると良い。
In addition, when repairing defective welds in the repair welding processes 109 and 119, the repair is substantially the same as the welding conditions used in the
そして、溶接不良部及びその近傍部の線上を通過するようにTIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチを走行させ、先行TIGと後続MIGとの複合溶接又はMIG溶接によって、溶接不良部を有する溶接ビード部7−1、7−2の上から肉盛するように、溶接不良部及びその近傍部に補修溶接を施工して溶接不良部を消滅させると共に、良好な補修溶接ビード70−1を形成するようにしている。 And a TIG-MIG welding torch or a MIG welding torch is run so as to pass on the line of the poorly welded part and the vicinity thereof, and a weld bead having a poorly welded part by combined welding of the preceding TIG and the succeeding MIG or MIG welding Repair welding is performed on the poorly welded part and the vicinity thereof so as to build up from above the parts 7-1 and 7-2 so that the poorly welded part disappears and a good repair weld bead 70-1 is formed. I am doing so.
このように補修溶接することで、のど厚不足又はビード高さ不足及びアンダーカット深さ過大等の溶接不良部を確実に消滅させることができ、品質良好な溶接ビード(補修断面部)70−1、70−2を得ることができる。また、本補修方法による補修によって、金属キャスク溶接構造物の製造を継続することもできる。 By carrying out repair welding in this way, weld defects such as insufficient throat thickness or insufficient bead height and excessive undercut depth can be reliably eliminated, and weld beads (repair cross section) 70-1 with good quality can be reliably eliminated. 70-2 can be obtained. In addition, the repair of the metal cask welded structure can be continued by the repair by this repair method.
補修終了後に行う補修溶接部の品質検査1071、1171で、補修後ののど厚L2≧T1、ビード積層高さH2≧T1、アンダーカット深さR≦(0.1×T1)に回復すると合格判定となり、次工程の各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の溶接工程110に進むようにしている。
In the
このように、溶接不良が発生した場合でも、独自の補修溶接の施工によって、のど厚不足やビード高さ不足及びアンダーカット深さ過大等の溶接不良部を確実に消滅させることができ、品質良好な補修溶接ビード(補修断面部)70−1、70−2を得ると共に、除熱性能向上に寄与する大きな溶接のど厚及び熱伝導断面積を確保することができる。 In this way, even when poor welding occurs, the original repair welding can reliably eliminate defective welds such as insufficient throat thickness, insufficient bead height, and excessive undercut depth, resulting in good quality. It is possible to obtain a large repair weld bead (repair cross section) 70-1 and 70-2, and to secure a large weld throat thickness and a heat conduction cross section that contributes to an improvement in heat removal performance.
次に、各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の溶接工程110(本溶接工程)は、仮組及び溶接すべき外筒2側の各隅肉継手を仮付溶接して仮組した後に本溶接する工程である。
Next, in the second welding step 110 (main welding step) on the
図3及び図4に示しように、各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の溶接工程110では、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103、内筒1側のN箇所の溶接の繰り返し溶接工程105、内筒1側の少数単位での溶接と検査の繰り返し溶接工程106の終了後又は内筒1側の検査工程107、117の終了後に、外筒2側の各隅肉継手を仮組(仮付溶接)し、その後に、仮付有継手部に本溶接を施工するようにしている。
As shown in FIGS. 3 and 4, in the
例えば、外筒2側の仮組では、図8に示すように、内筒1側に溶接済の伝熱銅フィン3の外周側に一体の円筒状の外筒2を配置して、所定枚数(N)の伝熱銅フィン3の他方の各端面部を突き合せて、広角形状の各隅肉継手部8−1、8−2・・・8−Nを略等間隔に各々形成、又は前記各々形成すると共に仮付溶接して仮組する。
For example, in the temporary assembly on the
図8中の右側に示すように、隅肉継手部8−1、8−2・・・8−Nを形成及び仮組する場合には、例えば、TIG溶接等の溶接法によって仮付溶接し、所定長さX1の仮付部(k1、k2・・・kp)を所定間隔X2毎に形成して隅肉継手部を仮組すると良い。 As shown on the right side in FIG. 8, when forming and temporarily assembling fillet joint portions 8-1, 8-2... 8 -N, for example, temporary welding is performed by a welding method such as TIG welding. The fillet joint portions may be provisionally assembled by forming temporary attachment portions (k1, k2,... Kp) having a predetermined length X1 at predetermined intervals X2.
上述した内筒1側の場合と同様に、外筒2側の場合でも、仮付溶接すべき仮付長さX1は、15mm以上50mm以下(15≦X1≦50mm)の範囲であり、仮付間の距離間隔X2は、200mm以上600mm以下(200≦X2≦600mm)の範囲であると良い。また、仮付個数nについては、本溶接すべき溶接線長さXwによって変化するが、例えば、溶接線長さXwを仮付間の距離間隔X2で略均等分割した数に開始側又は終了側の1つを加えた合計数にすれば、(溶接線長さXw/距離間隔X2)+1となり、仮付個数nを容易に決定することができる。また、各仮付位置についても、溶接線の開始位置と、その開始位置から距離間隔X2毎の各位置と溶接線の終了位置とに決定すれば良い。
As in the case of the
このようにして決定した仮付位置にTIG仮付溶接を所定長さ(X1)ずつ、所定間隔(X2)毎に行うことで、内筒1側の場合と同様に、外筒2側の場合でも、所定長さずつの仮付部を容易にn個形成することができ、また、本溶接すべき溶接線の曲がりや反り変形が小さい隅肉継手部を容易に仮組製作することができる。また、上述したように、本仮付方法による仮付によって、金属キャスク溶接構造物の溶接組立及び製造を継続することもできる。
In the case of the
なお、各隅肉継手部5−1、5−2・・・5−Nの所定位置にn個の仮付部を形成するためのTIG仮付溶接では、この仮付溶接後の本溶接で使用予定の溶接ワイヤ及びシールドガスと同一成分のSiCuワイヤ及びArガスとHeガスとの混合ガスを使用すると良い。 In addition, in TIG tack welding for forming n tacking portions at predetermined positions of the fillet joint portions 5-1, 5-2,..., 5-N, the main welding after the tack welding is performed. It is preferable to use a mixed gas of SiCu wire and Ar gas and He gas having the same components as the welding wire and shield gas to be used.
また、内筒1側の仮付溶接の場合と同様に、外筒2の場合でも、仮付溶接すべき隅肉継手部8−1の溶接線9−1上を通過するように溶接トーチを配置し、溶接トーチの先端開口部から仮付すべき隅肉継手部8−1及びその近傍表面部に向かって混合ガスを流出させて仮付開始位置にTIGアークを発生させ、給電無のSiCuワイヤをTIGアーク中及び溶融プール内に低速送給し、先行ワイヤ後続TIGアークの方向に溶接トーチを走行移動させ、隅肉継手部に所定長さの仮付溶接を施工して仮付ビードを形成するTIG仮付溶接を施工し仮付ビードを形成することで、所定の仮付長さX1の仮付ビード(k1、k2・・・kn)を良好に得ることができる。
Similarly to the case of tack welding on the
また、SiCuワイヤを用いてTIG仮付溶接することで、銅と鋼との異材溶接であっても、銅と鋼及びSiとが固溶可能な状態で適度に混合し合って割れのない良好な仮付ビード及び仮付溶接断面部を得ることができる。更に、複数の仮付部を有する隅肉継手部の本溶接を行うことが可能となる。 Also, by TIG tack welding using SiCu wire, even when dissimilar material welding of copper and steel, copper, steel and Si are mixed properly in a state where they can be dissolved, and good without cracks A temporary bead and a temporary welded cross section can be obtained. Furthermore, it becomes possible to perform the main welding of the fillet joint portion having a plurality of temporary attachment portions.
なお、図8中には、図5と同様に、伝熱銅フィン3を2枚のみ図示して他の部分を省略しているが、溶接すべき所定枚数(N)の伝熱銅フィン3は、内筒1及び外筒2の両面に略等間隔に傾斜配備されており、かつ、内筒1側の溶接ビード及び溶接断面部7−1、7−2・・・7−Nは既に形成済であり、継手側の姿勢を反転して図示している。
In FIG. 8, only two heat
図9は、図8に示した外筒側の隅肉継手部に本溶接した溶接部の形状を示す部分斜視図である。 FIG. 9 is a partial perspective view showing the shape of a welded portion that is finally welded to the fillet joint portion on the outer cylinder side shown in FIG. 8.
本実施例の外筒2側の本溶接では、伝熱銅フィン3を外筒2の内面に傾斜配備して広角形状の隅肉継手部8−1、8−2・・・8−Nを形成すると共に仮付して仮組した後に、内筒1側の場合と同様に、TIG−MIG溶接トーチによる本溶接の先行TIGと後続MIGとの複合溶接又はMIG溶接トーチによる本溶接のMIG溶接によって、1パスずつ順番に溶接施工して溶接ビード(溶接断面部)10−1、10−2・・・10−Nを形成するようにしている。
In the main welding on the
このように、仮組(仮付溶接)後の各隅肉継手部8−1、8−8・・・8−Nの溶接線上から本溶接を1パスずつ順番に溶接施工することで、十分な大きさを有するのど厚L1とビード高さH1及び除熱に有効な熱伝導断面積を確実に確保でき、浅溶込みの溶接ビード(溶接断面部)10−1、10−2・・・10−Nを得ることができる。 In this way, it is sufficient to perform the main welding one by one in order from the weld line of each fillet joint portion 8-1, 8-8... 8 -N after temporary assembly (temporary welding). Throat thickness L1 and bead height H1 and heat conduction cross-sectional area effective for heat removal can be ensured reliably, and shallow penetration weld beads (welding cross sections) 10-1, 10-2,... 10-N can be obtained.
また、各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の溶接工程110では、図3、図4、図8及び図9に示すように、外筒2側に隅肉継手部をN箇所形成、又はN箇所形成すると共に仮付溶接して仮組した後に、そのN箇所の隅肉継手部8−1、8−2・・・8−Nに1パスずつ繰り返し溶接(連続溶接)する外筒2側のN箇所の溶接(本溶接)の繰り返し溶接工程112と、1〜5箇所程度の隅肉継手部8−1、8−2・・・8−Nに1パスずつ溶接すると共に、その溶接後の溶接部を検査するように溶接と検査の両作業を繰り返す外筒2側の少数単位での溶接と検査の繰り返し溶接工程113とに分けている。
Further, in the
例えば、外筒2側のN箇所の溶接の繰り返し溶接工程112では、内筒1側のN箇所の溶接の繰り返し溶接工程105の場合と同様に、パス毎に溶接すべきN箇所の隅肉継手部8−1、8−2・・・8−Nの各溶接開始位置から終了位置までの各溶接線(伝熱銅フィン3の下位表面に記載した点線で示す溶接線9−1、9−2・・・9−Nに対して、シリコン入りのCuSiワイヤを用い、先行TIGと後続MIGとの複合溶接又はMIG溶接によって、1パスずつ順番に溶接施工する。
For example, in the repeated
このため、内筒1側の場合と同様に、外筒2側の本溶接の場合でも、溶接対象の継手(内筒1と外筒2及び伝熱銅フィン3)側を回転駆動装置等で回転移動させて、仮付溶接の場合と同様に、本溶接すべき隅肉継手部8−1の溶接線9−1を鉛直方向に姿勢変更した後に、溶接線9−1上に、一体構造のTIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチを下向姿勢で位置決めする。
For this reason, as in the case of the
上述したように、伝熱銅フィン3の両端面部が平坦面形状の場合の溶接線は、端面角部から伝熱銅フィン3の表面側にワイヤ位置又はトーチ位置(電極位置含む)を所定距離だけシフトさせた位置であり、そのシフト量S1は、0≦S1≦4mmの範囲で設定すると良い。また、下向姿勢の一体構造のTIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチを、溶接開始位置から終了位置までの溶接線9−1上に沿って走行させながら1パス溶接して溶接ビード(溶接断面部)10−1を形成するようにすると良い。
As described above, the welding line in the case where both end portions of the heat
このように、ワイヤ位置又はトーチ位置を伝熱銅フィン3側にシフトさせて溶接することで、伝熱銅フィン3の加熱溶融が促進されると共に鋼側の溶込み深さが抑制されるので、十分な大きさを有するのど厚L1とビード高さH1及び除熱に有効な熱伝導断面積を確実に確保でき、浅溶込みの溶接ビード及び溶接断面部を得ることができる。
Thus, by shifting the wire position or torch position to the heat
溶接線9−1の1パス溶接が終了すれば、溶接トーチを回避移動させ、次の溶接線9−2の溶接及びそれ以降の溶接線の溶接も同様であり、上述したように、該当する隅肉継手部の溶接線を姿勢変更する動作、溶接線上に溶接トーチを位置決めする動作、溶接トーチを走行させながら溶接線上に1パス溶接を施工する動作、1パス溶接施工後に溶接トーチを回避させる動作等の一連の繰り返し動作を行うことで、所定枚数(N枚)の隅肉継手部の各溶接線9−1、9−2・・・9−Nに、それぞれ溶接ビード(溶接断面部)10−1、10−2・・・10−Nを形成することができる。 When the one-pass welding of the welding line 9-1 is completed, the welding torch is moved around to avoid the welding of the next welding line 9-2 and the welding of the subsequent welding line, as described above. Operation to change the position of the weld line of the fillet joint, operation to position the welding torch on the weld line, operation to perform 1-pass welding on the weld line while running the welding torch, avoid welding torch after 1-pass welding operation By performing a series of repetitive operations such as operations, a weld bead (welded cross section) is provided on each of the welding lines 9-1, 9-2,... 9-N of a predetermined number (N) of fillet joints. 10-1, 10-2... 10-N can be formed.
一方、外筒2側の溶接(1〜5箇所)と、その溶接部の検査とを繰り返す外筒2側の少数単位での溶接と検査の繰り返し溶接工程113でも、内筒1側の場合と同様であり、上述したように、下向姿勢の一体構造のTIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチを、溶接開始位置から終了位置までの溶接線9−1上に沿って走行させながら1パス溶接して溶接ビード(溶接断面部)10−1を形成するようにすると良い。溶接後に外筒2側の溶接品質の検査工程120を行い、また、この外筒2側の溶接品質の検査工程120で不合格となった場合は、不合格の溶接部分及びその近傍部を補修溶接工程122で補修するようにしている。
On the other hand, in the case of the
また、図4、図8及び図9に示したように、溶接施工された各隅肉継手部8−1、8−2・・・8−Nの溶接ビード(溶接断面部)10−1、10−2・・・10−Nには、少なくとも溶接部ののど厚L1が伝熱銅フィン3の板厚T1以上(L1≧T1)、ビード高さH1がT1以上(H1≧T1)に形成されており、また、アンダーカット深さRは(0.1×T1)以下に抑制されている。 Moreover, as shown in FIG.4, FIG8 and FIG.9, the weld bead (welding cross-section part) 10-1 of each fillet joint part 8-1, 8-2, ... 8-N welded, 10-2... 10-N, at least the throat thickness L1 of the weld is formed to be equal to or greater than the plate thickness T1 of the heat transfer copper fin 3 (L1 ≧ T1), and the bead height H1 is equal to or greater than T1 (H1 ≧ T1). In addition, the undercut depth R is suppressed to (0.1 × T1) or less.
これによって、上述した内筒1側の場合と同様に、外筒2側の各伝熱銅フィン3の溶接箇所でも、十分な大きさを有するのど厚L及び除熱に有効な熱伝導断面積を確実に確保でき、かつ、割れ等の欠陥がない品質良好な溶接ビード(溶接断面部)10−1、10−2・・・10−Nを得ることができる。
As a result, as in the case of the
外筒2側の繰り返し溶接が終了した後の外筒2側の検査工程114では、内筒1側の溶接検査と同様に、外筒2側の各溶接部に溶接ビードが良好に形成されているか否か、割れやアンダーカット等の欠陥があるか否か、のど厚L1やビード高さH1や溶込み深さc等を満足しているか否か等の溶接品質の検査・確認を行う。合格(工程115)であれば、次工程125のステップに進み、不合格の溶接箇所があれば、補修溶接工程116に進み、不合格の溶接箇所及び近傍を補修溶接するようにしている。
In the
内筒1側の場合と同様に、外筒2側の溶接部に発生したアンダーカット過大、のど厚不足又はビード高さ不足等の溶接不良部は、補修溶接(肉盛補修)する必要がある。図10に示すように、外筒2側の検査工程114、120では、溶接品質の合否判定を行うため、例えば、のど厚L1がL1<T1、又はビード高さH1がH1<T1、又はアンダーカット深さRがR>(0.1×T1)の時は不合格(溶接不良)と判定し、不合格判定の溶接不良部及びその近傍部は、補修溶接工程116、122で補修溶接を実施する。
As in the case of the
内筒1側の場合と同様に、不合格判定の溶接不良部を補修溶接工程116、122で補修する場合には、各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の溶接工程110(本溶接工程)で使用したTIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチと同一又は同種の溶接トーチ、同一成分の溶接ワイヤ及びシールドガスをそれぞれ使用すると共に、各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の溶接工程110で施工した時の溶接方向と同一方向にTIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチを走行させ、先行TIGと後続MIGとの複合溶接又はMIG溶接によって、溶接不良部を有する溶接ビード(溶接断面部)10−1の上から肉盛するように、溶接不良部及びその近傍部に補修溶接を施工して溶接不良部を消滅させると共に、良好な補修溶接ビード100−1を形成するようにしている。
As in the case of the
また、補修溶接工程116、122で溶接不良部を補修する場合には、上述したように、各隅肉継手の仮組工程を含む第1の溶接工程110で使用した溶接条件と略同一の補修溶接条件、又は補修溶接条件よりもMIG電圧や入熱量を増加した他の補修溶接条件を使用し、各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の溶接工程110で形成された補修溶接ビード10−1の銅側のビード止端部から伝熱銅フィン3表面側に所定距離だけシフトさせた位置の線上に、TIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチを配置すると良い。
In addition, when repairing a defective welded part in the repair welding processes 116 and 122, as described above, the repair is substantially the same as the welding conditions used in the
そして、溶接不良部及びその近傍部の線上を通過するようにTIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチを走行させ、先行TIGと後続MIGとの複合溶接又はMIG溶接によって、溶接不良部を有する溶接ビード(溶接断面部)10−1の上から肉盛するように、溶接不良部及びその近傍部に補修溶接を施工して溶接不良部を消滅させると共に、良好な補修溶接ビード100−1を形成するようにしている。 And a TIG-MIG welding torch or a MIG welding torch is run so as to pass on the line of the poorly welded part and the vicinity thereof, and a weld bead having a poorly welded part by combined welding of the preceding TIG and the succeeding MIG or MIG welding. (Welding cross section) 10-1 is repaired on the poorly welded part and its vicinity so as to build up from the top so that the poorly welded part disappears and a good repair weld bead 100-1 is formed. I am doing so.
このように補修溶接することで、のど厚L1不足又はビード高さH1不足及びアンダーカット深さR過大等の溶接不良部を確実に消滅させることができ、品質良好な補修溶接ビード100−1を得ることができる。また、上述したように、本補修方法による補修によって金属キャスク溶接構造物の製造を継続することもできる。 By repair welding in this way, defective welds such as a throat thickness L1 shortage or a bead height H1 shortage and an excessive undercut depth R can be reliably eliminated, and a repair weld bead 100-1 with good quality can be obtained. Can be obtained. Further, as described above, the production of the metal cask welded structure can be continued by the repair by the repair method.
補修溶接(肉盛補修)すべき補修箇所は、主に不合格判定された溶接不良部及びその近傍部であり、上述したように、溶接不良部を有する溶接ビード10−1の上から肉盛するように、溶接不良部及びその近傍部に補修溶接を施工すると良い。なお、合格判定の溶接良好部には補修溶接を施工する必要性がないので省略すれば良い。 The repair locations to be repaired (built-up repair) are mainly welded defective portions and the vicinity thereof that have been determined to be rejected, and as described above, build-up from above the weld bead 10-1 having the welded defective portions. As described above, repair welding may be performed on the poorly welded portion and its vicinity. In addition, since it is not necessary to perform repair welding in the welding good part of a pass determination, it may be omitted.
そして、補修終了後に行う補修溶接部の品質検査1141、1201で、補修後ののど厚L2≧T1、ビード積層高さH2≧T1、アンダーカット深さR≦(0.1×T1)に回復すると合格判定となり、次工程125に進むようにしている。
Then, in the
このように、外筒2側の溶接箇所に溶接不良が発生した場合でも、内筒2側の場合と同様に、独自の補修溶接の施工によって、のど厚L1不足やビード高さH1不足及びアンダーカット深さR過大等の溶接不良部を確実に消滅させることができ、品質良好な補修溶接ビード100−1を得ると共に、除熱性能向上に寄与する大きな溶接のど厚及び熱伝導断面積を確保することができる。
As described above, even when a welding failure occurs in the welded portion on the
図11及び図12は、本実施例に係わる一体構造のTIG−MIG溶接トーチの概略構成及びトーチ配置の一実施例を示すものである。 FIG. 11 and FIG. 12 show one embodiment of a schematic configuration and a torch arrangement of an integrally structured TIG-MIG welding torch according to the present embodiment.
図11に示すように、一体構造のTIG−MIG溶接トーチ11の内部には、タングステン等の非消耗電極13、その非消耗電極13の先端部及び溶接部分に向けて第1のシールドガス14を流出させる第1のガス通路(図示せず)等を備えたTIGユニット12と、CuSiワイヤ等の消耗ワイヤ18(溶接ワイヤともいう)、その消耗ワイヤ18が挿通するワイヤ通路(図示せず)、消耗ワイヤ18の先端部及び溶接部分に向けて第2のシールドガス19を流出させる第2のガス通路等を備えたMIGユニット17とが配備されている。
As shown in FIG. 11, a TIG-
第1及び第2のシールドガス14及び19は、ガスの種類や成分を変更可能であるが、ここではArガスとHeガスとの混合ガスをシールドガスに使用している。銅と鋼との溶接にArガスとHeガスとの混合ガスを使用することで、純Arガスの場合と比べて、電位傾度が高く、溶接性や濡れ性等が優れており、品質良好な溶接部を得ることが容易となる。図示していないが、この他にも、TIG−MIG溶接トーチ11を循環水で冷却する水路が設けられている。
The first and
TIG−MIG溶接トーチ11は、鋼製の内筒1と銅製の伝熱銅フィン3との隅肉継手部5の溶接線6に対して、走行移動可能な長尺アーム31の先端部に取付冶具(図示せず)を介して略下向姿勢に取付け、又は長尺アーム31の先端部に取付冶具及び左右・上下移動可能な2軸駆動テーブル(図示せず)を介して取付け、かつ、溶接線6−1方向に配置されている。
The TIG-
また、走行移動可能な長尺アーム31の代わりに、多関節可動式の溶接ロボットを用い、この溶接ロボットの手首部にTIG−MIG溶接トーチ11を配置(取付)して、TIG−MIG溶接トーチ11を走行移動させながら、先行TIGと後続MIGとの複合溶接を隅肉継手部の溶接線の開始位置から終了位置まで溶接施工するようにしても良い。
Further, an articulated movable welding robot is used instead of the
更に、先行TIGの非消耗電極13側のTIGユニット12は、溶接進行方向と逆方向側に後退角−α1で傾斜配置され、また、後続MIGの消耗ワイヤ18側のMIGユニット17は、溶接進行方向に前進角+α2で傾斜して配置されている。
Furthermore, the
先行TIG側の後退角−α1は、0〜45度の範囲にすると良い。好ましくは15〜30度の範囲に配置するとさらに良い。他方の後続MIG側の前進角+α2は、15〜45度の範囲にすると良い。好ましくは15〜30度の範囲に配置するとさらに良い。 The receding angle -α1 on the preceding TIG side is preferably in the range of 0 to 45 degrees. It is more preferable to arrange it in the range of 15 to 30 degrees. The forward angle + α2 on the other subsequent MIG side is preferably in the range of 15 to 45 degrees. It is more preferable to arrange it in the range of 15 to 30 degrees.
また、非消耗電極13の先端部の延長線が継手母材の溶接線6と交差する位置から消耗ワイヤ18の先端部までの両電極間の距離間隔f1は、3〜9mmの範囲にすると良い。好ましくは4〜7mmの範囲に配置するとさらに良い。また、継手母材の溶接線6から非消耗電極13の先端部までの電極高さf2は、3〜9mmの範囲にすると良い。好ましくは4〜7mmの範囲に配置するとさらに良い。
The distance interval f1 between the electrodes from the position where the extension line of the tip of the
このように、TIG−MIG溶接トーチ11を配置して溶接線上を走行移動及び溶接動作させることで、先行TIGと後続MIGとの複合溶接を安定に施工することができる。
Thus, the composite welding of the preceding TIG and the subsequent MIG can be stably performed by arranging the TIG-
なお、TIGユニット12の後退角−α1及びMIGユニット17の前進角+α2が15度よりも小さ過ぎると、例えば、非消耗電極13と消耗ワイヤ18との距離間隔f1を所定範囲に接近させることができなくなり、また、TIGアーク22とMIGアーク23で形成する1つの溶融プール24の形状が細長く不安定になり易い。
If the receding angle −α1 of the
一方、後退角−α1及び前進角+α2が上述した角度範囲よりも大き過ぎると、MIGアーク23によって溶融される消耗ワイヤ18の溶滴が、スパッタとなって先行TIG側方向に飛び散り易く、そのスパッタの一部が先行TIG側の非消耗電極13に付着して非消耗電極13を損傷させることがあり、また、ガスシールド性が低下し易いので好ましくない。
On the other hand, if the receding angle −α1 and the advancing angle + α2 are too larger than the above-described angle range, the droplets of the
従って、先行TIG側の後退角−α1は、0〜45度の範囲にすると良いし、後続MIG側の前進角+α2は、15〜45度の範囲にすると良い。 Therefore, the receding angle −α1 on the preceding TIG side is preferably in the range of 0 to 45 degrees, and the advancing angle + α2 on the subsequent MIG side is preferably in the range of 15 to 45 degrees.
また、非消耗電極13と消耗ワイヤ18との距離間隔f1の値が3mmよりも小さ過ぎると、例えば、TIGアーク22とMIGアーク23が接近し過ぎ、後続MIG側の消耗ワイヤ18から発生したスパッタの一部が先行TIG側の非消耗電極13に付着して非消耗電極13を損傷させることがあり、しかも、TIGアーク22とMIGアーク23の挙動も不安定になり易い。
On the other hand, if the value of the distance interval f1 between the
一方、非消耗電極13と消耗ワイヤ18との距離間隔f1が9mmよりも大き過ぎると、TIGアーク22とMIGアーク23で形成する1つの溶融プール24の形状が細長く不安定になり易く、所望の溶接ビード及び溶接断面部が得られない場合がある。
On the other hand, if the distance interval f1 between the
従って、非消耗電極13の先端部の延長線が継手母材の溶接線6−1と交差する位置から消耗ワイヤ18の先端部までの両電極間の距離間隔f1は、3〜9mmの範囲にすると良い。
Accordingly, the distance interval f1 between the electrodes from the position where the extension line of the tip of the
更に、継手母材の溶接線6から非消耗電極13の先端部までの電極高さf2が3mmよりも小さ過ぎると、例えば、TIGアーク22の短縮に伴うアーク電圧低下及び入熱減少等によって溶融不足が発生することがあり、また、非消耗電極13の先端部が溶融プール24の表面上に接近しているので、溶融プール24の挙動変化や飛散したスパッタの影響を受け易くなる。
Furthermore, if the electrode height f2 from the
一方、継手母材の溶接線6−1から非消耗電極13の先端部までの電極高さf2が9mmよりも大き過ぎると、TIGアーク22の延長に伴うアーク不安定化及び入熱増加等によって、伝熱銅フィン3が過剰に溶融されてアンダーカットの発生要因になることがあり、また、ガスシールド性も低下し易いので好ましくない。
On the other hand, if the electrode height f2 from the weld line 6-1 of the joint base material to the tip of the
従って、継手母材の溶接線6−1から非消耗電極13の先端部までの電極高さf2は、3〜9mmの範囲にすると良い。
Therefore, the electrode height f2 from the weld line 6-1 of the joint base material to the tip of the
図12に示すように、TIG溶接電源15は、給電ケーブル16−1、16−2を経由してTIGユニット12内の非消耗電極13と継手母材の内筒1との間に接続され、かつ、非消耗電極13側の極性を負極(マイナス)とし、内筒1側の極性を正極(プラス)として、シールドガス14の流出雰囲気内で、TIGアーク22を溶接箇所に発生させる。他方のMIG溶接電源20(ワイヤ送給装置も含む)は、給電ケーブル21−1、21−2を経由してMIGユニット17内の消耗ワイヤ18と継手母材の内筒1との間に接続され、かつ、給電及び送給する消耗ワイヤ18側の極性を正極(プラス)とし、内筒1側の極性を負極(マイナス)として、第2のシールドガス19の流出雰囲気内で、MIGアーク23をTIGアーク22の後方近傍に発生させる。
As shown in FIG. 12, the TIG
先行TIG側の非消耗電極13を流れる第1の溶接電流Iaと、後続MIG側の消耗ワイヤ18(CuSiワイヤ)を流れる第2の溶接電流Ibとで生じる反発作用の磁力によって、相互に反発し合う2つのTIGアーク22及びMIGアーク23で1つの溶融プール24を形成し、仮付有継手部の溶接線6上を通過するように溶接方向25aへ移動させながら本溶接するようにしている。
The first welding current Ia flowing through the
第1の溶接電流Iaと第2の溶接電流Ibとの比(Ia/Ib)は、約0.8〜1.2の範囲に設定して出力させると良い。また、第1及び第2の溶接電流Ia及びIbは、両方共に直流電流を給電して、直流同士の2つのアークを形成するようにすると良い。。 The ratio (Ia / Ib) between the first welding current Ia and the second welding current Ib is preferably set in the range of about 0.8 to 1.2. Further, both the first and second welding currents Ia and Ib are preferably supplied with direct current to form two arcs of direct current. .
非消耗電極13を流れる第1の溶接電流Iaと、消耗ワイヤ18を流れる第2の溶接電流Ibとの比(Ia/Ib=0.8〜1.2)の範囲で直流同士の溶接電流Ia、Ibを出力させることで、相互に反発し合うTIGアーク22とMIGアーク23が略下向き方向に偏向した状態で持続されると共に、1つの溶融プール24を安定に形成することができる。また、消耗ワイヤ18の先端部からの溶滴が飛散することなく、溶融プール24内へ容易に溶滴移行し易くなり、良好な溶接ビード及び溶接断面部を有する溶接ビード(溶接断面部)7−1を得ることができる。
Welding current Ia between direct currents in the range of the ratio of the first welding current Ia flowing through the
なお、非消耗電極13を流れる第1の溶接電流Iaと、消耗ワイヤ18を流れる第2の溶接電流Ibとの比(Ia/Ib)が小さ過ぎる場合又は大き過ぎる場合には、相互に反発し合うTIGアーク22とMIGアーク23に大きな偏差が生じるため、電流が大きい側のアーク力の影響により電流の小さい側のアーク挙動が不安定となって溶接不良になり易い。
When the ratio (Ia / Ib) between the first welding current Ia flowing through the
一方、例えば、TIG側の極性を負極(マイナス)から正極(プラス)に反転させた場合は、溶接中にタングステン等の非消耗電極13が高温過熱によって激しく消耗するため、アーク挙動が不安定となって溶接不良になり易く、時間の長い溶接が困難となる。また、TIGアーク22とMIGアーク23が相互に引き合う方向に偏向するため、MIG側の消耗ワイヤ18の溶滴が、TIG側の非消耗電極13に溶着して短時間で電極消耗が発生することもある。他方のMIG側の極性を正極(プラス)から負極(マイナス)に反転させた場合には、不安定なアーク挙動及びスパッタの発生を伴うため溶接不良になり易く、時間の長い溶接が困難となる。
On the other hand, for example, when the polarity on the TIG side is reversed from the negative electrode (minus) to the positive electrode (plus), the
図12中には、説明し易くするために中央付近の溶接線6上にTIGアーク22とMIGアーク23及び1つの溶融プール24を図示しているが、実際にTIGアーク22とMIGアーク23を発生させる箇所は、溶接すべき隅肉継手部5の溶接線6上の溶接開始位置である。
In FIG. 12, for ease of explanation, a
例えば、溶接対象の継手(内筒1及び伝熱銅フィン3)側を回転駆動装置等で回転移動させて、溶接すべき隅肉継手部5の溶接線6を鉛直方向に姿勢変更した後に、溶接線6−1上に一体構造のTIG−MIG溶接トーチ11を下向姿勢で位置決めする。その後、TIG−MIG溶接トーチ11を溶接線6上の溶接開始位置に停止させる。TIG−MIG溶接トーチ11内のTIGユニット12の先端開口部と、MIGユニット17の先端開口部との両方からArガスとHeガスとの混合ガスを溶接開始位置及びその近傍で流出させながら、先行TIGの非消耗電極13の先端部から電極負極(マイナス)のTIGアーク22を発生させ、その第1の溶接電流Iaを定常値まで到着させた直後又は所定時間経過後に、後続MIGの消耗ワイヤ18として送給するCuSiワイヤからワイヤ正極(プラス)のMIGアーク23を、TIGアーク22の後方近傍に発生させると共に、その第2の溶接電流Ibを定常値まで到達させ、相互に反発し合うTIGアーク22とMIGアーク23で1つの溶融プール24を形成させ、溶接開始位置に発生させた直後又は所定時間経過後に、TIG−MIG溶接トーチ11を走行させて、1つの溶融プール24を溶接線方向に移動させながら隅肉継手部5の溶接終了位置まで溶接するようにしている。
For example, after rotating the joint (
このように溶接施工することで、上述したように、隅肉継手部5の溶接開始位置から終了位置までの溶接線6上に良好な溶接ビード(溶接断面部)7−1を確実に形成することができる。
By performing welding in this way, as described above, a good weld bead (welded cross section) 7-1 is reliably formed on the
図13は、本発明の実施例2としてのMIG溶接トーチの概略構成及びトーチ配置の一例を示すものである。該図に示す例は、上述したTIG−MIG溶接トーチ11の代わりに、MIG溶接トーチ26を使用してMIG溶接する場合の例である。
FIG. 13 shows an example of a schematic configuration and a torch arrangement of a MIG welding torch as
該図に示す如く、MIG溶接トーチ26を使用する場合には、消耗ワイヤ18のCuSiワイヤと継手母材の内筒1との間に、給電ケーブル29−1、29−2を経由してMIG溶接電源28が接続されている。また、MIG溶接トーチ26は、上述のTIG−MIG溶接トーチ11の場合と同様に、溶接すべき溶接線6に対して、走行移動可能な長尺アーム(図示せず)の先端部又は多関節可動式の溶接ロボット(図示せず)の手首部に取付冶具(図示せず)を介して略下向姿勢に取付けられ、かつ、溶接線6の方向に配置されている。
As shown in the figure, when the
また、本実施例でのMIG溶接トーチ26は、溶接方向に対して、略垂直又は前進角+α3で傾斜配置している。この前進角+α3は、0〜30度の範囲にすると良い。好ましくは0〜15度の範囲に配置するとさらに良い。
Further, the
なお、前進角+α3は記載を省略しているが、図11及び図12に示したTIG−MIG溶接トーチ11内のMIGユニット17の傾斜角+α2に該当するトーチ傾斜角度であり、図13に示すMIG溶接トーチ26を使用する場合には、前進角+α3を0〜30度の範囲にすると良い。好ましくは0〜15度の範囲に配置するとさらに良い。
Although the advance angle + α3 is omitted, it is a torch inclination angle corresponding to the inclination angle + α2 of the
この前進角+α3を30度よりも大きくして溶接すると、MIGアーク23が前方に傾斜し過ぎることから、MIGアーク23によって溶融される消耗ワイヤ18の溶滴が前方方向へ飛び散り(スパッタ多発)易く、また、ガスシールド性も低下し易いので好ましくない。
If welding is performed with the advance angle + α3 larger than 30 degrees, the
各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103、各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の溶接工程110でMIG溶接を実施する場合は、MIG溶接トーチ26の先端開口部からArガスとHeガスとの混合ガスからなるMIG用シールドガス27を流出させながら、MIG溶接電源28側から給電及び送給する消耗ワイヤ18の電極極性を正極(プラス)としたMIGアーク(図示せず)を隅肉継手部5の溶接線6上の溶接開始位置より発生させ、1つのアークで1つの溶融プール24を形成させてから、MIG溶接トーチ26を溶接方向に移動させながら下向姿勢で溶接するようにしている。
When performing MIG welding in the
消耗ワイヤ18へ正極(プラス)の直流電流を給電する直流MIGアークによる溶接も可能であるが、高いピーク電流と低いベース電流とを交互に繰り返すパルスMIGアークを使用すると、直流MIGアークの場合よりもスパッタの発生が少ない溶接を行うことができる。
Welding with a DC MIG arc that feeds a positive (positive) DC current to the
溶接すべき内筒1側の伝熱銅フィン3の片方端面部と隅肉継手部5又は外筒2側の伝熱銅フィン3の他方端面部と隅肉継手部8の角度θ1は、θ1=120度±15度(105≦θ1≦135度)の範囲の広角傾斜に配置(構成)されており、また、内筒1及び外筒2の両面に形成された伝熱銅フィン3の両方端面部との隅肉継手部5の角度θ1も上記値と同じ範囲内に配置すると良い。また、他方の内筒1側又は外筒2側の傾斜角度θ2は、水平線に対して、θ2=30度±15度(15≦θ2≦45度)の範囲となるように配置されている。
The angle θ1 between one end surface portion of the heat
このような角度範囲で継手部材(伝熱銅フィン3と内筒1又は伝熱フィン3と外筒2)を傾斜配置することで、MIG溶接トーチ26(TIG−MIG溶接トーチ11の場合も同様)を略垂直の下向姿勢に配置可能となり、溶接トーチ等の操作性が良くなると共に、溶接前の準備作業及び溶接作業等を向上することができる。
The joint member (the heat
なお、図1及び図2で説明したように、内筒1及び外筒2と複数枚(N枚)の伝熱銅フィン3との間に区分けされた各空間部4は、使用済燃料の集合体から法線状に放出される放射線を遮蔽する物質(レジン)が別途実施するレジン充填工程で充填される。
As described with reference to FIGS. 1 and 2, each
このため、図5及び図8に示したように、溶接すべき隅肉継手部5、8の角度θ1を135度よりも大きくすると、上述したレジンの充填によって放射線を効果的に遮蔽することができるが、溶接施工時に内筒1の外面及び外筒2の内面の間に溶接すべき各伝熱銅フィン3の板幅を事前に大きく製作する必要があるため、伝熱銅フィン3の製作コスト増加になると共に、隣接し合う各伝熱銅フィン3の溶接時に、溶接トーチの一部が隣の伝熱銅フィン3に接触して溶接施工が実施できなくなる可能性が高い。
Therefore, as shown in FIGS. 5 and 8, when the angle θ1 of the fillet
一方、隅肉継手部5、8の角度θ1を105度よりも小さくすると、伝熱銅フィン3の板幅は縮小でき、また、溶接施工もし易くなるが、使用済燃料の集合体から放出される放射線量の一部が各レジンの間(伝熱銅フィン3及び隙間)から透過することが予想され、この放射線量の透過漏れ等によって、放射線遮蔽能力が低下する可能性が高まるので好ましくない。
On the other hand, if the angle θ1 of the fillet
従って、隅肉継手部5、8の角度θ1を105≦θ1≦135度の範囲の広角傾斜に配置することで、溶接施工の実施や放射線遮蔽の能力確保を可能にすることができる。
Therefore, by arranging the angle θ1 of the fillet
また、内筒1側又は外筒2側の傾斜角度θ2は、MIG溶接トーチ26(TIG−MIG溶接トーチ11の場合も同様)を略垂直の下向姿勢に配置するための角度であることから、隅肉継手部5の角度θ1の大きさに対応して変化させれば良く、例えば、隅肉継手部5、8の角度θ1を小さくする場合は、他方の内筒1側又は外筒2側の傾斜角度θ2を大きくする方向に変化させ、反対に隅肉継手部5、8の角度θ1を大きくする場合には、傾斜角度θ2を小さくする方向に変化させると良い。
Further, the inclination angle θ2 on the
図11、図12及び図13に示した一体構造のTIG−MIG溶接トーチ11及びMIG溶接専用のMIG溶接トーチ26は、図11に一例として示すように、アーム駆動装置31−1によって走行移動可能な長尺アーム31の先端部(又は多関節可動式の溶接ロボットの手首部)に取付冶具を介して略下向姿勢に取付け、又は長尺アーム31の先端部に取付冶具及び左右・上下移動可能な2軸駆動テーブルを介して略下向姿勢に取付けると共に、溶接線方向に配置されている。
The integrated TIG-
また、伝熱銅フィン3の銅板と内筒1又は外筒2の鋼材と隅肉継手部に対して、パス毎に溶接すべき隅肉継手部の溶接線の溶接開始位置から終了位置まで、溶接制御機器20−1による長尺アーム31の走行指令、TIG溶接電源15及びMIG溶接電源20への出力指令によって、一体構造のTIG−MIG溶接トーチ11又はMIG溶接トーチ26の走行動作及び溶接動作を実行させながら、先行TIGと後続MIGとの複合溶接又はMIG溶接を隅肉継手部の溶接線の開始位置から終了位置まで溶接が施工されている。
Moreover, from the welding start position of the weld line of the fillet joint part to be welded for each pass to the copper plate of the heat
このようにして、継手傾斜の隅肉継手部5の溶接線6上に、MIG溶接トーチ26又はTIG−MIG溶接トーチ11を下向配置して溶接施工することで、溶接線の開始位置から終了位置まで安定に溶接することができると共に、良好な溶接ビード及び溶接断面部を得ることが可能となる。
In this manner, the
上述したように、溶接線6は、端面角部から伝熱銅フィン3の表面側にワイヤ位置又はトーチ位置(電極位置含む)を所定距離だけシフトさせた位置であり、そのシフト量S1(第1の距離S1)は、S1=0〜4mm(0≦S1≦4mm)の範囲で設定すると良い。好ましくは、1≦S1≦3mmの範囲にするとさらに良いと考えられる。
As described above, the
なお、シフト量S1が0mmより小さ過ぎると、ワイヤ位置又はトーチ位置が鋼側寄りになるため、溶接時のアーク及び溶融プールが鋼側寄りに形成されることから、鋼側の溶込み深さは増加し易くなるが、反対側の銅側(伝熱銅フィン側)の溶融不足の影響で、溶接部のど厚L1及びビード高さH1が減少し、影響過大の場合にはのど厚不足又はビード高さ不足に至る可能性が高い。 If the shift amount S1 is too smaller than 0 mm, the wire position or the torch position is closer to the steel side, so that the arc and the molten pool during welding are formed closer to the steel side. However, the throat thickness L1 and the bead height H1 decrease due to insufficient melting on the opposite copper side (heat transfer copper fin side). If the influence is excessive, the throat thickness is insufficient or There is a high possibility that the bead height will be insufficient.
一方、シフト量S1が4mmより大き過ぎると、溶接時のアーク及び溶融プールが伝熱銅フィン側寄りに形成され易いため、溶接部のど厚L1及びビード高さH1は増加し易くなるが、伝熱銅フィンの溶融過大による溶落ち、若しくは反対側の鋼側の溶融不足による接合不良(強度不足)に至る可能性が高い。 On the other hand, if the shift amount S1 is larger than 4 mm, the welding arc and the molten pool are likely to be formed closer to the heat transfer copper fin side, so that the weld throat thickness L1 and the bead height H1 are likely to increase. There is a high possibility that the hot copper fins will melt down due to overmelting, or that the opposite steel side will be poorly fused (insufficient strength).
また、伝熱銅フィン3(長さ方向短縮)の両端面部の形状については、図13に示すように、伝熱銅フィン3の表面に対して、傾斜面がない略直角な端面の平坦面形状39であるが、30度±15度の範囲で傾斜させた傾斜面形状の伝熱銅フィン3を使用することもできる。伝熱銅フィン3の両端面部が平坦面形状39の場合には、継手底面部の開口によってギャップ等が生じ易いが、傾斜面形状の伝熱銅フィン3の場合と比べて加工コストを低減することができる。
Moreover, about the shape of the both-ends surface part of the heat-transfer copper fin 3 (length direction shortening), as shown in FIG. 13, with respect to the surface of the heat-
図14は、本発明の実施例3に係わるTIG−MIG溶接トーチの概略構成及び溶接ビード部の上から肉盛するようにTIG−MIG補修溶接するトーチ配置の一実施例を示すものである。 FIG. 14 shows an example of a schematic configuration of a TIG-MIG welding torch according to Example 3 of the present invention and a torch arrangement for TIG-MIG repair welding so as to build up from above the weld bead portion.
本実施例における補修溶接に使用する溶接トーチ11Aは、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103、各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の溶接工程110で使用した溶接トーチと同一又は同種のTIG−MIG溶接トーチであり、補修すべき溶接線60上を通過するように配置されている。
A welding torch 11A used for repair welding in the present embodiment includes a
この補修すべき溶接線60は、補修すべき溶接不良部を有する内側溶接部7の伝熱銅フィン3側のビード止端部7bから伝熱銅フィン3の表面側に所定距離だけシフトさせた位置であり、そのシフト量S2(第2の距離)は0〜3mmの範囲(0≦S2≦3mm)に設定すると良い。好ましくは1≦S2≦2mmの範囲に限定するとさらに良い。
The
また、このTIG−MIG補修溶接に使用する溶接ワイヤ18やシールドガス14、19等は、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103、各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の溶接工程110で使用したものと同一成分のSiCuワイヤ、ArガスとHeガスとの混合ガスであり、更に、TIG溶接電源15やワイヤ送給装置を含むMIG溶接電源20等も同様なものを使用すると良い。
Further, the
このように、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103、各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の溶接工程110と補修溶接工程109、116、119及び122とで使用する装置を兼用化することで、設備投資削減や製造コスト低減等を図ることができる。
As described above, the
上述した補修溶接工程109、116、119及び122で、アンダーカット深さ過大やのど厚不足等の溶接不良部をTIG−MIG補修溶接する場合には、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103、各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の溶接工程110で使用した溶接条件と略同一の補修溶接条件、又は補修溶接条件よりもMIG電圧や入熱量を増加した他の補修溶接条件を使用し、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103、各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の溶接工程110で形成された溶接ビード部7の伝熱銅フィン3側のビード止端部7bから伝熱銅フィン3の表面側に所定距離だけシフトさせた位置(0≦S2≦3mm)の補修すべき溶接線60上にTIG−MIG溶接トーチ11を配置し、少なくとも補修すべき溶接不良部及びその近傍部の補修すべき溶接線60上を通過するようにTIG−MIG溶接トーチ11を走行させ、先行TIGと後続MIGとの複合溶接によって、溶接不良部を有する内側溶接部7の上から肉盛するように、溶接不良部及びその近傍部に補修溶接を施工して、溶接不良部を消滅させると共に、良好な補修溶接ビード(溶接断面部)70を形成するようにしている。
In the above-described repair welding processes 109, 116, 119 and 122, when TIG-MIG repair welding is performed on a welded defective part such as an excessive undercut depth or insufficient throat thickness, the provisional assembly process for each fillet joint is included. From repair welding conditions or repair welding conditions substantially the same as those used in the
例えば、TIGユニット12内の非消耗電極13の極性を負極(マイナス)とし、内筒1側の極性を正極(プラス)として、TIGアーク22を溶接ビード7−1及び近傍に発生させ、その後に、他方のMIGユニット17側から給電及び送給する消耗ワイヤ18側の極性を正極(プラス)とし、内筒1側の極性を負極(マイナス)として、MIGアーク23をTIGアーク22の後方近傍に発生させる。
For example, the polarity of the
そして、相互に反発し合うTIGアーク22とMIGアーク23で1つの溶融プール24を形成させ、少なくとも補修すべき溶接不良部及びその近傍部の補修すべき溶接線60上を通過するように、TIG−MIG溶接トーチ11を先行TIG及び後続MIGの補修方向25bに走行させ、TIGアーク22及びMIGアーク23によるTIG−MIG補修溶接によって、溶接不良部を有する溶接ビード部7の上から肉盛するように補修溶接を施工し、溶接不良部を消滅させると共に良好な補修溶接ビード70を形成するものである。
Then, the
このようにTIG−MIG補修溶接することで、のど厚L1の不足又はビード高さH1の不足及びアンダーカット深さRの過大等の溶接不良部を確実に消滅させることができ、品質良好な補修ビード及び補修溶接断面部(補修ビード)70を得ることができる。 By repairing TIG-MIG in this way, defective welds such as lack of throat thickness L1 or bead height H1 and excessive undercut depth R can be reliably eliminated, and repair with good quality is possible. A bead and repair weld cross section (repair bead) 70 can be obtained.
図15は、本発明の実施例4に係わるTIG−MIG溶接トーチの概略構成及び溶接ビード部の上から肉盛するようにTIG補修溶接するトーチ配置の一実施例を示すものである。 FIG. 15 shows an example of a schematic configuration of a TIG-MIG welding torch according to Example 4 of the present invention and an example of a torch arrangement for TIG repair welding so as to build up from above the weld bead portion.
図14との主な相違点は、MIGアーク23を発生させずに、TIGアーク22のみを発生させ、MIGユニット17側から給電無のコールドワイヤとした消耗ワイヤ18(溶接ワイヤ)を、TIGアーク22中及び溶融プール24内に、TIG、MIG溶接で使用するワイヤ速度よりも遅い速度で低速送給しながらTIG補修溶接するようにしたことである。
The main difference from FIG. 14 is that the
なお、このTIG補修溶接に使用するTIG−MIG溶接トーチ11、SiCuワイヤ(消耗ワイヤ18)、ArとHeとの混合ガス、TIG溶接電源15及びMIG溶接電源20等の装置構成は、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103、各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の溶接工程110で使用した装置構成(図11及び図12)と同様である。
Note that the apparatus configuration of the TIG-
上述した補修溶接工程109、116、119及び122で、TIG−MIG溶接トーチ11を使用してTIG補修溶接する場合には、例えば、TIGユニット12及びMIGユニット17の先端開口部からArとHeとの混合ガスからなるシールドガス14、19を流出させ、TIGユニット12内の非消耗電極13の極性を負極(マイナス)とし、内筒1側の極性を正極(プラス)として、TIGアーク22を溶接ビード部7及び近傍に発生させ、その後に、他方のMIGユニット17側から給電無(MIGアーク無)の消耗ワイヤ18をTIGアーク22中及び溶融プール24内に、TIG、MIG溶接で使用するワイヤ速度よりも遅い速度で低速送給して、1つのTIGアーク22で1つ溶融プール24を形成させ、補修すべき溶接不良部及びその近傍部の補修すべき溶接線60上を通過するように、TIG−MIG溶接トーチ11を先行ワイヤ及び後続TIGアーク22の補修方向25bに走行させ、1つのTIGアーク22及び1つ溶融プール24の形成によるTIG補修溶接によって、溶接不良部を有する溶接ビード7の上から肉盛するように、補修溶接を施工して溶接不良部を消滅させると共に、良好な補修溶接ビード70を形成するようにしている。
In the repair welding processes 109, 116, 119 and 122 described above, when TIG repair welding is performed using the TIG-
なお、先行ワイヤ及び後続TIGアーク22の補修方向25bと逆方向に、TIG−MIG溶接トーチ11を走行させてTIG補修する場合には、後退角のTIGアーク22(後方曲がりのアーク形状)の後方からワイヤが、TIGアーク22中及び溶融プール24内に送給されることになるため、不安定なワイヤ溶融及び溶融プール24の形成によって不良ビードになり易い。
When the TIG-
このため、先行ワイヤ及び後続TIGアーク22の方向に、TIG−MIG溶接トーチ11を走行させてTIG補修することで、前進角のTIGアーク22(前方曲がりのアーク形状)の前方からワイヤが、TIGアーク22中及び溶融プール24内に送給されるため、ワイヤがスムーズに溶融されると共に溶融プールも安定に形成でき、良好な補修溶接ビードを得ることができる。
For this reason, by moving the TIG-
なお、TIG−MIG溶接トーチ11の代わりにTIG専用トーチを用いてTIG補修溶接を行うように変更することも可能である。
In addition, it is also possible to change to perform TIG repair welding using a TIG dedicated torch instead of the TIG-
このように、TIG補修溶接することで、のど厚L1の不足又はビード高さH1の不足及びアンダーカット深さRの過大等の溶接不良部を確実に消滅させることができ、品質良好な補修溶接ビード(補修断面部)70を得ることができる。 In this way, TIG repair welding can reliably eliminate defective welds such as lack of throat thickness L1 or bead height H1 and excessive undercut depth R, and repair welding with good quality. A bead (repair cross section) 70 can be obtained.
TIG補修溶接すべき溶接線60は、TIG−MIG補修溶接の場合と同様であり、溶接不良部を有する溶接ビード7の伝熱銅フィン3側のビード止端部7bから伝熱銅フィン3の表面側へ所定距離S2だけシフトさせた位置であり、そのシフト量S2(第2の距離)は、0〜3mmの範囲(0≦S2≦3mm)に設定すると良く、好ましくは、1≦S2≦2mmの範囲にすると更に良い。
The
また、TIG補修溶接に使用する補修溶接条件は、例えば、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103、各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の溶接工程110で使用(出力)したTIG電流と同等以上のTIG電流を設定し、溶接(補修)速度Vを90〜150mm/分の範囲(90≦V≦150mm/分)に設定して入熱量を大きくすると共に、給電無の消耗ワイヤ18を、TIG、MIG溶接で使用するワイヤ速度よりも遅い速度で低速送給(例えば、2〜2.5m/分)すると良い。
The repair welding conditions used for TIG repair welding are, for example, the
シフト量S2の補修すべき溶接線60上を通過するように、TIG−MIG溶接トーチ11を先行ワイヤ及び後続TIGアーク22の補修方向25bに走行させると共に、補修溶接条件を用いてTIG補修溶接することで、上述したように、のど厚L1の不足又はビード高さH1の不足及びアンダーカット深さRの過大等の溶接不良部を確実に消滅させることができ、品質良好な補修溶接ビード(補修溶接断面部)70を得ることができる。
The TIG-
図16は、本発明の実施例5に係わるMIG溶接トーチの概略構成及び溶接ビード部の上から肉盛するようにMIG補修溶接するトーチ配置の一実施例を示すものである。該図に示す例は、上述したTIG−MIG溶接トーチ11の代わりに、MIG溶接トーチ26を使用する場合の例であり、また、図13に示したMIG溶接の装置構成と同様である。
FIG. 16 shows an example of a schematic configuration of a MIG welding torch according to the fifth embodiment of the present invention and a torch arrangement for performing MIG repair welding so as to build up from above the weld bead portion. The example shown in the figure is an example in the case of using the
図16に示すように、補修溶接工程109、116、119及び122でMIG溶接トーチ26を使用してMIG補修溶接する場合には、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103、各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の溶接工程110で使用したMIG溶接トーチ26と同一又は同種の溶接トーチ26、同一成分の消耗ワイヤ18(SiCuワイヤ)及びシールドガス27(ArとHeとの混合ガス)をそれぞれ使用すると共に、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103、各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の溶接工程110で施工した時の溶接方向と同一方向にMIG溶接トーチ26を走行させ、MIGアーク23によるMIG溶接によって、溶接不良部を有する溶接ビード部7の上から肉盛するようにMIG補修溶接を施工して溶接不良部を消滅させると共に、良好な補修溶接断面部(溶接ビード)70を形成させることができる。
As shown in FIG. 16, when MIG repair welding is performed using the
例えば、MIG溶接トーチ26の先端開口部からArガスとHeガスとの混合ガスからなるMIG用シールドガス27を流出させながら、MIG溶接電源28側から給電及び送給する消耗ワイヤ18の電極極性を正極(プラス)としたMIGアークを溶接ビード部7及びその近傍に発生させと共に、1つのMIGアーク23で1つの溶融プール24を形成させ、溶接不良部及びその近傍部の溶接線60上を通過するようにMIG溶接トーチ26を補修方向25bに走行させ、1つのMIGアーク23及び1つの溶融プール24形成によるMIG溶接によって、溶接不良部を有する溶接ビード部7の上から肉盛するようにMIG補修溶接を施工して溶接不良部を消滅させると共に、良好な補修溶接ビード(溶接断面部)70を形成させることができる。
For example, the electrode polarity of the
このようにMIG補修溶接することで、上述したように、のど厚L1の不足又はビード高さH1の不足及びアンダーカット深さRの過大等の溶接不良部を確実に消滅させることができ、品質良好な補修溶接ビード(溶接断面部)70を得ることができる。 By repairing the MIG in this way, as described above, it is possible to reliably eliminate defective welds such as a lack of the throat thickness L1 or an insufficient bead height H1 and an excessive undercut depth R. A good repair weld bead (weld cross section) 70 can be obtained.
また、溶接不良部を有する溶接ビード7のビード止端部7bから伝熱銅フィン3の表面側へMIG溶接トーチ26をシフトさせ、そのシフト量S2(第2の距離)は、TIG−MIG補修溶接の場合と同様であり、上述したように、0mm以上3mm以下(0≦S2≦3mm)の範囲にすると良く、好ましくは1≦S2≦2mmの範囲にすると更に良い。
Further, the
また、補修溶接工程109、116、119及び122で溶接不良部及びその近傍部をMIG補修する場合には、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103、各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の溶接工程110で使用した溶接条件と略同一の補修溶接条件、又は前記補修溶接条件よりもMIG電圧や入熱量を増加した他の補修溶接条件を使用して補修溶接すると良い。
Further, when repairing a defective weld and its vicinity in the repair welding processes 109, 116, 119 and 122, the
上述したシフト量S2の補修すべき溶接線60上を通過するようにMIG溶接トーチ11を補修方向25bに走行させると共に、補修溶接条件を用いてMIG補修溶接することで、上述したように、のど厚L1の不足又はビード高さH1の不足及びアンダーカット深さRの過大等の溶接不良部を確実に消滅させることができ、品質良好な補修溶接ビード(溶接断面部)70を得ることができる。
As described above, the
次に、本発明者等が実際に行った溶接試験及び補修試験の方法及び結果について説明する。 Next, methods and results of welding tests and repair tests actually conducted by the inventors will be described.
図17は、本発明の実施例6に係わる補修試験方法及び溶接ビード部の上から肉盛するように補修溶接するトーチ配置を示す一実施例である。 FIG. 17 is an example showing a repair test method according to Example 6 of the present invention and a torch arrangement for repair welding so as to build up from above the weld bead portion.
本実施例では、多関節可動式の溶接ロボット33を用い、作業台36及び試験固定台35に傾斜配置した伝熱銅フィン(銅板)3と内筒(鋼板)1との隅肉継手に対して、事前に溶接施工した溶接ビード7の上位に、溶接ロボット33の手首34に保持したTIG−MIG溶接トーチを垂直下向方向に配置し、補修溶接する試験を実施した。
In this embodiment, a multi-joint
図18は、本発明の実施例6に係わる溶接模擬欠陥部のTIG補修試験片の一実施例を示す斜視図である。
FIG. 18 is a perspective view showing an embodiment of a TIG repair test piece for a welded simulated defect portion according to
本実施例でのTIG補修用の試験片は、板厚5mmの銅板(材質:C1020P、サイズ:長さ250×幅80mm)と板厚16mmの炭素鋼板(材質:SM400A、サイズ:長さ250×幅100mm)との隅肉継手を用いた。ワイヤは、1.2mm径のCuSiワイヤ(MG960)、また、シールドガスは、ArガスとHeガス(50〜70%)との混合ガスを用いた。
The test piece for TIG repair in this example is a copper plate having a thickness of 5 mm (material: C1020P, size:
そして、隅肉継手の試験片に本溶接のTIG−MIG複合溶接を事前に施工して本溶接ビードを形成し、のど厚不足やアンダーカット深さ過大の溶接欠陥を有する試験片と仮定した。 Then, the TIG-MIG composite welding of the main welding was preliminarily applied to the test piece of the fillet joint to form the main welding bead, and it was assumed that the test piece had a welding defect with insufficient throat thickness or excessive undercut depth.
模擬欠陥部のTIG補修溶接試験では、図15及び図18に示すように、溶接ビード7(模擬欠陥部)の上位にTIG−MIG溶接トーチ11を配置して走行させ、先行ワイヤ及び後続TIGアーク22によるTIG補修溶接を施工し、約50mm長さの補修溶接断面部(補修溶接ビード70)(1パス又は2パス)を2ヵ所に形成させた。このTIG補修溶接試験では、適正な補修溶接条件を調査するため、トーチ位置のシフト量S2、溶接(補修)速度V、ワイヤ送り速度Wf、TIG電流It等の条件因子を変化させた。
In the TIG repair welding test of the simulated defect portion, as shown in FIGS. 15 and 18, the TIG-
図19は、本発明の実施例6に係わる溶接模擬欠陥部のTIG−MIG補修試験片の一実施例を示す斜視図である。 FIG. 19: is a perspective view which shows one Example of the TIG-MIG repair test piece of the welding simulation defect part concerning Example 6 of this invention.
本実施例でのTIG−MIG補修用の試験片は、TIG補修用の試験片と同一の材質及びサイズのものを用い、この銅・鋼隅肉継手に本溶接のTIG−MIG複合溶接を事前に施工して本溶接ビードを形成し、のど厚不足やアンダーカット深さ過大の溶接欠陥を有する試験片と仮定した。 The test piece for TIG-MIG repair in this example is of the same material and size as the test piece for TIG repair, and the TIG-MIG composite welding of the main welding is previously applied to this copper / steel fillet joint. This was assumed to be a test piece having a weld defect with a short throat thickness or an excessive undercut depth.
そして、模擬欠陥部のTIG−MIG補修溶接試験では、図14及び図19に示すように、溶接ビード7(模擬欠陥部)の上位にTIG−MIG溶接トーチ11を配置して走行させ、先行TIGアーク及び後続MIGアークによるTIG−MIG補修溶接を施工し、約160mm長さの補修溶接ビード70を1ヵ所に形成させた。このTIG−MIG補修溶接試験では、MIG設定電圧Em等の条件因子を変化させた。
In the TIG-MIG repair welding test of the simulated defect portion, as shown in FIGS. 14 and 19, the TIG-
表1は、銅板と炭素鋼との隅肉継手試験片に本溶接のTIG−MIG複合溶接試験とその本溶接ビードの上にTIG補修溶接試験及びTIG−MIG補修溶接試験を行った時の溶接条件並びに補修溶接条件を示すものである。 Table 1 shows the welds when the TIG-MIG composite welding test of the main welding is performed on the fillet joint specimen of the copper plate and the carbon steel and the TIG repair welding test and the TIG-MIG repair welding test are performed on the main welding bead. This shows the conditions and repair welding conditions.
本溶接のTIG−MIG複合溶接試験は、補修溶接する前に、アンダーカット過大やのど厚不足等の溶接不良部を想定した模擬欠陥を有した溶接ビード7を形成させるための試験であり、溶接速度が354mm/分、ワイヤ送り速度が11m/分、TIG電流が約300Aの一定の条件下でTIG−MIG複合溶接を施工した。
The TIG-MIG combined welding test of the main welding is a test for forming a
このTIG−MIG複合溶接試験では、のど厚L1やビード高さH1等の溶接品質に及ぼす影響を調査するため、継手試験片の予熱有無、電極高さh及びシフト量S1を変化させて溶接施工し、模擬欠陥の溶接ビード部7を形成させて評価した。
In this TIG-MIG combined welding test, in order to investigate the influence on the welding quality such as the throat thickness L1 and the bead height H1, the welding operation is performed by changing the preheating of the joint specimen, the electrode height h and the shift amount S1. Then, a
一方、模擬欠陥の溶接ビード7の上に肉盛するTIG補修溶接試験では、TIG電流(It=275〜340A)、ワイヤ送り速度(Wf=2〜2.5m/分)、補修溶接速度(V=90〜120mm/分)、シフト量(S2=0〜3mm)等の条件因子を変化させ、図18に示すように、溶接ビード7の上に1パス補修又は2パス補修を施工し、補修溶接ビード部70を形成させて評価した。
On the other hand, in the TIG repair welding test that builds up on the
また、模擬欠陥の溶接ビード7の上に肉盛するTIG−MIG補修溶接試験では、本溶接条件と略同一の補修溶接条件を用い、更に、MIG設定電圧を増加させ、図19に示すように、溶接ビード7の上に1パス補修を施工し、補修溶接ビード部70を形成させて評価した。
Moreover, in the TIG-MIG repair welding test that builds up on the
なお、表1中に記載したMIG設定電圧Emは、給電ケーブル電圧を含むMIG側の電圧値(電圧検出フィードバック制御の出力電圧に該当)であるため、MIG電極と母材間で計測した電圧値(計測値)よりも約1.7〜2V程度高くなっている。 The MIG setting voltage Em described in Table 1 is a voltage value measured between the MIG electrode and the base material because it is a voltage value on the MIG side (corresponding to the output voltage of voltage detection feedback control) including the power supply cable voltage. It is about 1.7-2V higher than (measured value).
また、表1中(後述する表2も同様)の左側に記載の各番号は、本溶接(39−49)の試験番号及び補修(1−14)の試験番号である。例えば、表1の最上段に本溶接39、その下に補修1、2を記載しているのは、本溶接39の試験後の溶接ビード上に、補修1、2の試験を施工したからであり、以下の番号配列も同様である。更に、表1中の仮付方向の記入欄に記載の逆方向は、溶接方向に対する表現であり、ワイヤ先行後続TIGアークの方向にTIG補修溶接した試験例、また、正方向も溶接方向に対する表現であり、本溶接の場合と同様に、先行TIGアーク後続MIGアークの方向にTIG−MIG補修溶接した試験例である。
Further, the numbers on the left side of Table 1 (the same applies to Table 2 to be described later) are the test number for main welding (39-49) and the test number for repair (1-14). For example, the
表2は、表1に示した溶接条件及び補修溶接条件で試験した時のTIG−MIG複合溶接部とTIG補修溶接及びTIG−MIG補修溶接部の各形状寸法並びに評価結果を示すものである。 Table 2 shows the shape dimensions and evaluation results of the TIG-MIG composite weld, TIG repair weld, and TIG-MIG repair weld when tested under the welding conditions and repair welding conditions shown in Table 1.
表2中には、各溶接試験片から3個ずつ採取した各溶接断面部ののど厚L、ビード積層高さHの各値と融合不良有無、ビード外観良否及び合否評価の結果をそれぞれ記している。補修前の本溶接部ののど厚L1は基準値(L1≧T1)を全て満足しているが、模擬欠陥有の溶接ビードと仮定し、この模擬欠陥有の溶接ビード部の上に補修ビード部を形成させ、補修終了後の各補修溶接断面部からのど厚L2、ビード積層高さH2を計測して評価した。 In Table 2, the values of throat thickness L, bead stacking height H of each welded cross section taken from each welded test piece, and the results of poor fusion, bead appearance quality, and pass / fail evaluation are shown. Yes. The throat thickness L1 of the main welded part before repair satisfies all the reference values (L1 ≧ T1), but it is assumed that the weld bead has a simulated defect, and the repair bead part is placed on the weld bead part having the simulated defect. The throat thickness L2 and the bead stacking height H2 were measured and evaluated from each repair weld cross section after completion of repair.
表2中の斜線部分は、アンダーカット過大、溶融不良及び溶落ちによる判定で不合格(×印)になったものであり、○印は品質基準確保の判定で合格になったものである。また、△印については、品質基準を満たしているが、ワイヤ溶融不安定の影響で補修ビードの形状が見劣りする判定で、○印に至らなかったものである。 The hatched portion in Table 2 is a failure due to the determination due to excessive undercutting, poor melting, and burn-off, and a circle indicates that the quality standard is determined to be acceptable. For the Δ mark, the quality standard was satisfied, but the shape of the repair bead was inferior due to the effect of instability of the wire melting, and the mark was not reached.
図20は、本発明の実施例6に係わる溶接(補修)速度及びワイヤ送り速度を変化させた時のワイヤ溶着断面積を示す特性図である。図中には、TIG補修溶接の適用範囲及び代表的な補修溶接断面部の写真を記している。 FIG. 20 is a characteristic diagram showing a cross-sectional area of wire welding when the welding (repair) speed and the wire feed speed according to Example 6 of the present invention are changed. In the figure, the application range of TIG repair welding and a photograph of a typical repair weld cross section are shown.
該図の補修溶接断面部の写真から分かるように、上側の補修溶接部は、銅板側及び下側の溶接部の両方に深く溶込んで融合している。ワイヤ溶着断面積Bは、ワイヤ送り速度Wfに比例増加し、溶接速度Vに反比例する関係にある。 As can be seen from the photograph of the repair weld cross section in the figure, the upper repair weld is deeply melted and fused into both the copper plate side and the lower weld. The wire welding cross-sectional area B increases in proportion to the wire feed speed Wf and is inversely proportional to the welding speed V.
良好な補修溶接ビード70が得られる適正なTIG補修溶接の適用範囲は、溶接(補修)速度Vが90≦V≦150mm/分の範囲であると共に、ワイヤ送り速度Wfが2≦Wf≦2.5m/分であり、好ましくは2≦Wf≦2.2m/分である。
Applicable range of appropriate TIG repair welding for obtaining a good
この適用範囲でTIG補修溶接を施工することで、アンダーカット深さ過大やのど厚不足等の溶接不良部を確実に消滅できると共に、品質良好な補修溶接ビード(補修溶接断面部)を得ることができる。 By applying TIG repair welding in this application range, it is possible to reliably eliminate defective welds such as excessive undercut depth and insufficient throat thickness, and to obtain repair weld beads (repair weld cross sections) with good quality. it can.
なお、溶接(補修)速度Vが150mm/分より速過ぎると、入熱不足及びワイヤ溶着断面不足の影響で不良ビードになり易い。また、ワイヤ送り速度Wfが2m/分より少な過ぎると、ワイヤ溶着断面不足の影響で、補修溶接時にワイヤの溶融状態及び溶融プールの形成状態が不安定になって不良ビードになり易い。 Note that if the welding (repair) speed V is faster than 150 mm / min, a defective bead tends to be formed due to the influence of insufficient heat input and insufficient cross section of the wire weld. On the other hand, if the wire feed speed Wf is less than 2 m / min, the melted state of the wire and the formation state of the melt pool become unstable at the time of repair welding due to the lack of the cross section of the wire weld, and a defective bead tends to be formed.
一方、補修速度Vが90mm/分より遅過ぎる場合は、作業時間の増加による生産効率低下を伴うと共に、入熱増加及びワイヤ溶着断面増加の影響で肉盛すべき補修ビードが鋼側の溶接ビードへ垂れ下がり易くなる。また、ワイヤ送り速度Wfが2.5m/分より多過ぎる場合は、ワイヤ溶着断面が増加するが、のど厚増加になり難く、ワイヤ溶融の不安定化の影響で補修ビードが鋼側の溶接ビードへ垂れ下がり易くなる。 On the other hand, if the repair speed V is slower than 90 mm / min, the production efficiency decreases due to an increase in work time, and the repair bead to be built up due to the effects of increased heat input and increased wire weld cross section is a weld bead on the steel side. It becomes easy to hang down. Also, if the wire feed speed Wf is more than 2.5 m / min, the wire welding cross section increases, but the throat thickness is unlikely to increase, and the repair bead becomes a weld bead on the steel side due to destabilization of wire melting. It becomes easy to hang down.
従って、上述した適用範囲でTIG補修溶接を施工することで、良好な補修溶接ビードを安定に形成することができる。 Therefore, a good repair weld bead can be stably formed by performing TIG repair welding in the above-described application range.
図21は、本発明の実施例6に係わるTIG−MIG複合溶接した後の本溶接ビードの上からTIG補修溶接した時の補修ビード及び補修有無部の溶接断面の一実施例を示す試験結果の写真図である。 FIG. 21 is a test result showing an example of the weld cross section of the repair bead and the repair presence / absence portion when the TIG repair welding is performed from above the main weld bead after the TIG-MIG composite welding according to the sixth embodiment of the present invention. FIG.
該図のビード外観写真中に記載の番号は、表1及び表2に示した試験番号である。また、各溶接(補修)断面部は、本溶接ビード部の1ヶ所と2ヵ所の補修ビード部から各々採取した位置を記している。TIG−MIG複合溶接した本溶接ビードの溶接速度は354mm/分であり、また、TIG補修溶接した補修ビードの溶接(補修)速度は90mm/分の場合と120mm/分の場合である。 The numbers described in the bead appearance photograph in the figure are the test numbers shown in Tables 1 and 2. In addition, each weld (repair) cross-sectional portion indicates a position taken from one and two repair bead portions of the main weld bead portion. The welding speed of the main welding bead subjected to TIG-MIG composite welding is 354 mm / min, and the welding (repairing) speed of the repair bead repaired by TIG is 90 mm / min and 120 mm / min.
該図の補修溶接断面部の写真から分かるように、上側の補修溶接部は、銅板側及び下側の溶接部の両方に深く溶込んで融合している。 As can be seen from the photograph of the repair weld cross section in the figure, the upper repair weld is deeply melted and fused into both the copper plate side and the lower weld.
このように、溶接ビード7の上からTIG補修溶接を施工することで、アンダーカット深さ過大やのど厚不足等の溶接不良部を確実に消滅できると共に、品質良好な補修溶接ビード(補修溶接断面部)70を得ることができる。また、TIG−MIG複合溶接による本溶接方法並びにTIG補修溶接による補修方法を金属キャスク溶接構造物の製造ラインへ適用することで、金属キャスク溶接構造物の製造を継続することができる。
In this way, by performing TIG repair welding from above the
TIG補修溶接では、本溶接のTIG−MIG複合溶接の場合と比べて、溶接(補修)速度が遅い。このため、例えば、補修すべき溶接不良部の長さが比較的短い溶接線に対して、TIG補修溶接を適用することで、補修作業の時間短縮を図ることができる。 In TIG repair welding, the welding (repair) speed is slower than in the case of TIG-MIG composite welding of main welding. For this reason, for example, the time of repair work can be shortened by applying TIG repair welding to a weld line in which the length of a defective weld portion to be repaired is relatively short.
図22及び図23は、本発明の実施例6に係わるTIG−MIG複合溶接した後の本溶接ビードの上からTIG補修溶接又はTIG−MIG補修溶接した時のトーチ位置のシフト量と補修前後ののど厚及びビード積層高さの関係を示す一実施例の特性図である。 FIGS. 22 and 23 show the amount of shift of the torch position when TIG repair welding or TIG-MIG repair welding is performed on the main weld bead after TIG-MIG composite welding according to Example 6 of the present invention and before and after the repair. It is a characteristic view of one Example which shows the relationship between throat thickness and bead lamination | stacking height.
図22に示すように、補修前の本溶接部ののど厚L1は、6.4〜6.7mmの大きさで基準値(L1≧T1)を満足しているが、溶接ビード7の上からシフト量S2(第2の距離)を変化(S2=0〜3mm)させてTIG補修溶接した時ののど厚L2は、バラツキがあるものの、約9.2〜9.8mmの大きさ(約1.4倍)に増加している。また、TIG−MIG補修溶接の場合には、10.5〜10.9mmであり、TIG補修溶接部ののど厚L2よりも大きく形成されている。
As shown in FIG. 22, the throat thickness L1 of the main weld before repair is 6.4 to 6.7 mm and satisfies the reference value (L1 ≧ T1), but from above the
一方、ビード積層高さH2は、図23に示すように、シフト量S2の増加に伴って増加する傾向ある。補修前のビード高さH1が約6.7〜6.8mmであるのに対して、シフト量S2を2mmに設定して補修溶接した時のビード積層高さH2は、バラツキがあるものの、約12.1〜12.9mmの大きさ(約1.8〜1.9倍)に増加してしている。 On the other hand, the bead stacking height H2 tends to increase as the shift amount S2 increases as shown in FIG. While the bead height H1 before repair is about 6.7 to 6.8 mm, the bead stacking height H2 when repair welding is performed with the shift amount S2 set to 2 mm varies, The size is increased to 12.1 to 12.9 mm (about 1.8 to 1.9 times).
このような結果から、例えば、補修前ののど厚L1及びビード高さH1の各値が基準値(L1≧T1=5、H1≧T1)を下回る4mm程度の場合でも、上述した補修溶接を施工することで、基準値を満足する大きさに改善することができる。また、アンダーカット深さが1mm前後ある場合でも、アンダーカット部及びその近傍に肉盛するように補修溶接を施工することで、アンダーカットを確実に消滅させることができると共に、基準値を満足するのど厚L2及びビード積層高さH2を有する良好な補修溶接ビード(補修溶接断面部)が形成できる。 From these results, for example, the repair welding described above is performed even when the values of the throat thickness L1 and the bead height H1 before repair are about 4 mm below the reference values (L1 ≧ T1 = 5, H1 ≧ T1). By doing so, the size can be improved to satisfy the reference value. In addition, even when the undercut depth is around 1 mm, the undercut can be reliably eliminated by applying repair welding so that the undercut portion and its vicinity are built up, and the reference value is satisfied. A good repair weld bead (repair weld cross section) having a throat thickness L2 and a bead lamination height H2 can be formed.
なお、シフト量S2が3mmより大き過ぎると、補修時のアーク及び溶融プールが銅側(伝熱銅フィン側)寄りに形成され易いため、ビード積層高さH2は増加する可能性があるが、のど厚L2増加が望めず、伝熱銅フィンの溶融過大による溶落ちに至る可能性が高い。一方、シフト量S2が0mmより小さ過ぎると、補修時のアーク及び溶融プールが溶接ビード寄りに形成され易いため、補修後ののど厚L2及びビード積層高さH2の増加にならず、溶接ビード側へ垂れ下がり易くなる。 If the shift amount S2 is too larger than 3 mm, the arc and molten pool during repair are likely to be formed closer to the copper side (heat transfer copper fin side), so the bead stacking height H2 may increase. The increase in the throat thickness L2 cannot be expected, and there is a high possibility that the heat transfer copper fin will be melted down. On the other hand, if the shift amount S2 is less than 0 mm, the arc and the molten pool at the time of repair are likely to be formed closer to the weld bead, so the throat thickness L2 and the bead stack height H2 after repair are not increased, and the weld bead side It becomes easy to hang down.
従って、シフト量S2を0≦S2≦3mmの範囲に、好ましくは1≦S2≦2mmの範囲に設定して、TIG−MIG補修溶接又はTIG補修溶接を施工することで、上述したように、アンダーカット深さ過大やのど厚不足等の溶接不良部を確実に消滅できると共に、良好な補修溶接ビード(補修溶接断面部)を得ることができる。 Therefore, by setting the shift amount S2 in the range of 0 ≦ S2 ≦ 3 mm, preferably in the range of 1 ≦ S2 ≦ 2 mm, and performing TIG-MIG repair welding or TIG repair welding, A weld defect such as an excessive cut depth or insufficient throat thickness can be reliably eliminated, and a good repair weld bead (repair weld cross section) can be obtained.
図24は、本発明の実施例6に係わるTIG−MIG複合溶接した本溶接ビードの上からTIG−MIG補修溶接した時の補修溶接ビード及び補修有無部の溶接断面の一実施例を示す試験結果の写真図である。 FIG. 24 is a test result showing an example of the weld cross section of the repair weld bead and the repair presence / absence portion when the TIG-MIG repair weld is performed on the TIG-MIG composite weld main weld bead according to the sixth embodiment of the present invention. FIG.
該図のビード外観写真中に記載の番号は、図21に示した結果の場合と同様に、表1及び表2に示した試験番号である。また、各溶接(補修)断面部は、本溶接ビード部の1ヶ所と補修ビード部の2ヵ所から各々採取した位置を記している。 The numbers described in the bead appearance photograph in the figure are the test numbers shown in Tables 1 and 2 as in the case of the results shown in FIG. In addition, each welding (repair) cross-sectional portion indicates a position taken from one place of the main weld bead part and two places of the repair bead part.
本溶接ビード7の上からTIG−MIG補修溶接した補修溶接ビード70の溶接速度は、本溶接時と同一速度の354mm/分であり、TIG補修溶接の場合と比べて約3倍速く補修することができる。また、TIG−MIG補修溶接では、例えば、本溶接のTIG−MIG複合溶接で使用した溶接条件よりも、MIG設定電圧Emを1V前後高くした補修溶接条件を使用して補修施工することで、補修ビードの表面形状を滑らかに改善することができ、また、補修作業の時間短縮を図ることも可能である。
The welding speed of the
上述したように、TIG−MIG補修溶接では、本溶接のTIG−MIG複合溶接と同一速度で補修溶接することができる。このため、例えば、補修すべき溶接不良部の長さが比較的長い溶接線に対して、TIG−MIG補修溶接を適用することで、補修作業の時間短縮を図ることができる。補修すべき溶接不良部の長さの相違に応じて、TIG−MIG補修溶接とTIG補修溶接とを使い分けて施工すると良い。 As described above, in TIG-MIG repair welding, repair welding can be performed at the same speed as the TIG-MIG composite welding of the main welding. For this reason, for example, by applying TIG-MIG repair welding to a weld line in which the length of a defective weld portion to be repaired is relatively long, the time required for repair work can be reduced. Depending on the difference in the length of the defective weld portion to be repaired, TIG-MIG repair welding and TIG repair welding may be used separately.
また、TIG−MIG補修溶接又はTIG補修溶接では、本溶接工程で使用した溶接トーチと同一又は同種のTIG−MIG溶接トーチ11、同一成分のSiCuワイヤ(消耗ワイヤ18)及びArガスとHeガスとの混合ガス(第1、第2のシールドガス14、19)を使用して補修溶接を施工することで、装置の兼用化や設備投資削減や製造コスト低減等を図ることができる。
In TIG-MIG repair welding or TIG repair welding, the same or the same type of TIG-
一方、図24に示す補修溶接断面部の写真から分かるように、上側の補修溶接部は銅板側(伝熱銅フィン側)及び下側の溶接部の両方に深く溶込んで融合している。補修前の溶接ビード及びその溶接断面部7には、アンダーカット等の溶接不良部は発生していないが、欠陥部の補修溶接を想定した補修試験のように、模擬欠陥部の溶接ビード7の上からTIG−MIG補修溶接を施工することで、アンダーカット深さR過大やのど厚L2不足等の溶接不良部を確実に消滅できると共に、品質良好な補修溶接ビード(補修溶接断面部)70を得ることができる。
On the other hand, as can be seen from the photograph of the repair weld cross section shown in FIG. 24, the upper repair weld is deeply melted and fused to both the copper plate side (heat transfer copper fin side) and the lower weld. The weld bead before repair and its
このような結果から、例えば、アンダーカット深さが1mm前後ある場合、又はのど厚L1及びビード高さH1が基準値(L1≧T1=5mm、H1≧T1)を下回る4mm程度の場合でも、これらの溶接不良部及びその近傍に肉盛するようにTIG−MIG補修溶接を施工することで、アンダーカットを確実に消滅させることができると共に、基準値を満足するのど厚L2及びビード積層高さH2を有する良好な補修溶接ビード(補修溶接断面部)70が形成できる。 From these results, for example, even when the undercut depth is around 1 mm, or when the throat thickness L1 and bead height H1 are about 4 mm below the reference values (L1 ≧ T1 = 5 mm, H1 ≧ T1), By applying TIG-MIG repair welding so as to build up in the weld failure part and its vicinity, the undercut can be reliably eliminated, and the throat thickness L2 and bead stacking height H2 satisfying the standard value A good repair weld bead (repair weld cross section) 70 having the above can be formed.
また、TIG−MIG複合溶接による本溶接方法、並びに同様なTIG−MIG補修溶接による補修方法を金属キャスク溶接構造物の製造ラインへ適用することで、金属キャスク溶接構造物を製造及び継続することができる。 In addition, by applying the main welding method by TIG-MIG composite welding and the same repair method by TIG-MIG repair welding to the production line of the metal cask welded structure, the metal cask welded structure can be manufactured and continued. it can.
また、上述した前記TIG−MIG補修溶接又はTIG補修溶接によって形成された補修ビード及び補修断面部70には、少なくともアンダーカット深さR過大、のど厚L1不足又はビード高さH1不足等の溶接不良部が消滅しており、かつ、補修前の溶接部を含む補修溶接部のビード積層高さH2が補修後ののど厚L2より大きく、補修後ののど厚L2も伝熱銅フィンの板厚T1より大きく(H2>L2>T1)形成できる。
Further, in the repair bead and repair
更に、TIG−MIG溶接トーチ11の代わりに、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103、各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の本溶接工程110で使用した溶接トーチと同一のMIG溶接トーチ26、同一成分のSiCuワイヤ及びArガスとHeガスとの混合ガスを用い、各隅肉継手の仮組工程を含む内筒1側の第1の溶接工程103、各隅肉継手の仮組工程を含む外筒2側の第2の本溶接工程110で使用したMIG溶接条件と略同一の補修溶接条件、又はこの補修溶接条件よりもMIG設定電圧や入熱量を少し高くした補修溶接条件を用い、補修溶接工程109、116、119及び122でMIG補修溶接することも可能であり、MIG補修溶接によって形成された補修ビード及び補修断面部70には、少なくともアンダーカット深さR過大、のど厚L1不足又はビード高さH1不足等の溶接不良部が消滅しており、かつ、補修前の溶接部を含む補修溶接部のビード積層高さH2が補修後ののど厚L2より大きく、補修後ののど厚L2も伝熱銅フィンの板厚T1より大きく(H2>L2>T1)形成することができる。
Further, instead of the TIG-
また、上述したように、TIG−MIG補修溶接の場合と同様に、溶接不良部を有する溶接ビード7の上から肉盛するようにMIG補修溶接することで、のど厚L1不足又はビード高さH1不足及びアンダーカット深さR過大等の溶接不良部を確実に消滅させることができ、品質良好な補修溶接ビード(補修溶接断面部)70を得ることができる。
Further, as described above, similarly to the case of TIG-MIG repair welding, by performing MIG repair welding so as to build up from the top of the
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
1…内筒、2…外筒、2−2…外筒板、3…伝熱銅フィン、4…空間、5、5−1、5−2・・・5−N、8、8−1、8−2・・・8−N…隅肉継手部、6、6−1、6−2・・・6−N、9−1、9−2・・・9−N…仮付溶接すべき継手部材の溶接線、7…内側溶接部、7b…ビード止端部、7、7−1、7−2・・・7−N、10−1、10−2・・・10−N…溶接ビード(溶接断面部)、10…外側溶接部、11…TIG−MIG溶接トーチ、11A…溶接トーチ、12…TIGユニット、13…非消耗電極、14…第1のシールドガス、15…TIG溶接電源、16−1、16−2、21−1、21−2、29−1、29−2…給電ケーブル、17…MIGユニット、18…消耗ワイヤ、19…第2のシールドガス、20、28…MIG溶接電源、20−1…溶接制御機器、22…TIGアーク、23…MIGアーク、24…溶融プール、25a…溶接方向、25b…補修方向、26…MIG溶接トーチ、27…MIG用シールドガス、31…長尺アーム、31−1…アーム駆動装置、33…溶接ロボット、34…手首、35…試験片固定台、36…作業台、60…補修すべき溶接線、70、70−1、70−2、100−1,100−2…補修溶接ビード、99…伝熱銅フィンの溶接手順(その1)、100…伝熱銅フィンの溶接手順(その2)、102…ワイヤ溶着断面積決定工程、103…内筒側の第1の溶接工程、105…内筒側のN箇所の溶接の繰り返し溶接工程、106…内筒側の少数単位での溶接及び検査の繰り返し溶接工程、107、117…内筒側の溶接品質の検査工程、109、116、119、122…補修溶接工程、110…外筒側の第2の溶接工程、112…外筒側のN箇所の溶接の繰り返し溶接工程、113…外筒側の少数単位での溶接及び検査の繰り返し溶接工程、114、120…外筒側の検査工程、123…外筒の溶接仕上げ工程、1071、1171…補修溶接部の品質検査、Aw…ワイヤ溶着断面積、c…鋼側の溶込み深さ、d…ワイヤ径、H1…溶接部のビード高さ、H2…補修後のビード積層高さ、Ia…第1の溶接電流、Ib…第2の溶接電流、L1…溶接部ののど厚、L2…補修後ののど厚、S1…溶接時のシフト量(第1の距離)、S2…補修時のシフト量(第2の距離)、R…アンダーカット深さ、T1…伝熱銅フィンの板厚、V…溶接速度、Wf…ワイヤ送り速度、Xw…溶接線長さ。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記本溶接工程の過程で発生する溶接不良部、又は溶接後の品質検査工程で不合格と判定された溶接不良部を補修する際には、前記本溶接工程で使用したTIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチと同一又は同種の溶接トーチ、同一成分の溶接ワイヤ及びシールドガスをそれぞれ使用すると共に、前記本溶接工程で施工した時の溶接方向と同一方向に前記TIG−MIG溶接トーチ又は前記MIG溶接トーチを走行させ、先行TIGと後続MIGとの複合溶接又はMIG溶接によって、前記溶接不良部を有する溶接ビード部の上から肉盛するように、少なくとも前記溶接不良部に補修溶接を施工して補修ビードを形成し、
前記補修工程で溶接不良部を捕集する際には、前記本溶接工程で使用した溶接条件と略同一の補修溶接条件、又は前記補修溶接条件よりもMIG電圧や入熱量を増加した他の補修溶接条件を用い、前記本溶接工程で形成された溶接ビード部の銅側のビード止端部から前記伝熱銅フィンの表面側に所定距離だけシフトさせた位置の線上に、前記TIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチを配置し、少なくとも前記溶接不良部の線上を通過するように前記TIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチを走行させ、前記先行TIGと後続MIGとの複合溶接又はMIG溶接によって、前記溶接不良部を有する溶接ビード部の上から肉盛するように、少なくとも前記溶接不良部に補修溶接を施工して補修ビードを形成するようにしたことを特徴とする金属キャスク溶接構造物の溶接不良部補修方法。 Inclined at substantially equal intervals in the circumferential direction between a steel inner cylinder that houses a collection of spent fuel containing radioactive material and a steel outer cylinder that is coaxially disposed outside the inner cylinder A metal cask that repairs and welds defective welds that occur in the process of the main welding process for welding a plurality of copper heat transfer copper fins to be welded or welded defective parts that are detected in the quality inspection process after welding. A method for repairing a defective weld portion of a welded structure,
When repairing a defective welding part that occurs in the process of the main welding process or a defective welding part determined to be rejected in the quality inspection process after welding, the TIG-MIG welding torch used in the main welding process or The TIG-MIG welding torch or the MIG welding is used in the same direction as the welding direction when the welding torch of the same or the same type as the MIG welding torch, the same component welding wire and the shielding gas are used in the main welding process. Run a torch and repair it by repair welding at least on the welded part so as to build up from above the weld bead part having the welded defective part by composite welding of the preceding TIG and the succeeding MIG or MIG welding. Forming a bead ,
When collecting defective welds in the repair process, repair welding conditions that are substantially the same as the welding conditions used in the main welding process, or other repairs that have increased MIG voltage and heat input over the repair welding conditions. Using the welding conditions, the TIG-MIG welding is performed on a line at a position shifted from the copper bead toe portion of the weld bead portion formed in the main welding process by a predetermined distance to the surface side of the heat transfer copper fin. A torch or MIG welding torch is arranged, and the TIG-MIG welding torch or MIG welding torch is caused to travel so as to pass at least on the line of the defective welding portion, and by combined welding or MIG welding of the preceding TIG and subsequent MIG, wherein as cladding over the weld bead portion having a poor weld portion, that it has to form a repaired bead by applying a repair welding at least in the defective welding portion Poor welding unit repair method for a metal cask welded structure to symptoms.
前記TIG−MIG溶接トーチを用いて前記溶接不良部をTIG−MIG補修溶接する際に、TIG側の電極極性を負極とするTIGアークを少なくとも前記溶接ビード部に発生させると共に、MIG側から給電及び送給するワイヤの極性を正極とするMIGアークを前記TIGアークの後方に発生させ、相互に反発し合う2つのアークで1つの溶融プールを形成させ、少なくとも前記溶接不良部の線上を通過するように前記TIG−MIG溶接トーチを先行TIG及び後続MIGの方向に走行させ、前記TIGアーク及びMIGアークによるTIG−MIG補修溶接によって、前記溶接不良部を有する溶接ビード部の上から肉盛するように、少なくとも前記溶接不良部に補修溶接を施工することを特徴とする金属キャスク溶接構造物の溶接不良部補修方法。 In the method for repairing a defective weld portion of the metal cask welded structure according to claim 1 ,
When the TIG-MIG welding torch is used for TIG-MIG repair welding of the poor welded portion, a TIG arc having a negative electrode polarity on the TIG side is generated in at least the weld bead portion, and power is supplied from the MIG side. A MIG arc having the polarity of the wire to be fed as a positive electrode is generated behind the TIG arc, and one arc is formed by two arcs repelling each other so as to pass at least on the line of the defective weld portion. The TIG-MIG welding torch is caused to travel in the direction of the preceding TIG and the subsequent MIG, and the TIG-MIG repair welding using the TIG arc and the MIG arc is used to build up the weld bead portion having the poor weld portion. Welding of metal cask welded structure characterized in that repair welding is applied to at least the weld defect portion Good part repair method.
前記TIG−MIG溶接トーチを用いて前記溶接不良部をTIG補修溶接する際に、TIG側の電極極性を負極とするTIGアークを少なくとも前記溶接ビード部に発生させると共に、MIG側から給電無のコールドワイヤとした溶接ワイヤを、TIGアーク中及び溶融プール内にTIG−MIG複合溶接又はTIG−MIG補修溶接で使用する溶接ワイヤの速度よりも遅い低速で送給し、少なくとも前記溶接不良部の線上を通過するように前記TIG−MIG溶接トーチを先行ワイヤ及び後続TIGアークの方向に走行させ、前記先行ワイヤ及び後続TIGアークによるTIG補修溶接によって、前記溶接不良部を有する溶接ビード部の上から肉盛するように、少なくとも前記溶接不良部に補修溶接を施工することを特徴とする金属キャスク溶接構造物の溶接不良部補修方法。 In the method for repairing a defective weld portion of the metal cask welded structure according to claim 1 ,
When the TIG-MIG welding torch is used for TIG repair welding of the poor welded portion, a TIG arc having a negative electrode polarity on the TIG side is generated in at least the weld bead portion, and a cold without power supply from the MIG side The welding wire as a wire is fed at a low speed slower than the speed of the welding wire used in the TIG-MIG composite welding or the TIG-MIG repair welding in the TIG arc and in the molten pool, and at least on the line of the defective welding portion. The TIG-MIG welding torch travels in the direction of the preceding wire and the subsequent TIG arc so as to pass, and is built up from the top of the weld bead portion having the poor welded portion by TIG repair welding using the preceding wire and the subsequent TIG arc. A metal cast characterized in that repair welding is applied to at least the defective welded portion. Poor welding unit repair method of welded structure.
前記溶接不良部をTIG補修溶接する際に、前記本溶接工程で使用したTIG電流と同等以上のTIG電流を設定し、溶接速度を90〜150mm/分の範囲に設定して入熱量を大きくすると共に、給電無の前記溶接ワイヤを、TIG−MIG複合溶接又はTIG−MIG補修溶接で使用する前記溶接ワイヤの速度よりも遅い低速で送給するように設定した他の補修溶接条件を用いることを特徴とする金属キャスク溶接構造物の溶接不良部補修方法。 In the method for repairing a defective weld portion of the metal cask weld structure according to claim 3 ,
When TIG repair welding is performed on the defective welded portion, a TIG current equal to or higher than the TIG current used in the main welding process is set, and the welding speed is set in a range of 90 to 150 mm / min to increase the heat input. And using other repair welding conditions set to feed the welding wire without power supply at a lower speed than the speed of the welding wire used in TIG-MIG composite welding or TIG-MIG repair welding. A method for repairing defective welded parts of a metal cask welded structure.
前記溶接不良部は、前記本溶接工程の過程で発生するか若しくは溶接後の品質検査工程で検出されるアンダーカット過大、のど厚不足又はビード高さ不足であることを特徴とする金属キャスク溶接構造物の溶接不良部補修方法。 In the method for repairing a defective weld portion of a metal cask welded structure according to any one of claims 1 to 4 ,
The metal cask welding structure characterized in that the poor weld portion is generated in the course of the main welding process, or is undercut excessively detected in a quality inspection process after welding, insufficient throat thickness, or insufficient bead height. Repair method for defective welded parts.
前記アンダーカット過大の不良判定は、前記アンダーカットの深さRが前記伝熱銅フィンの板厚T1の1/10より大きい(R>0.1×T1)時であり、また、前記のど厚不足又はビード高さ不足の不良判定は、補修前の前記のど厚L1又はビード高さH1の大きさが前記伝熱銅フィンの板厚T1より小さい(L1<T1、H1<T1))時であり、これらの溶接不良部が無くなるように前記補修溶接を施工することを特徴とする金属キャスク溶接構造物の溶接不良部補修方法。 In the method for repairing a defective weld portion of the metal cask weld structure according to claim 5 ,
The determination of the undercut excess failure is when the depth R of the undercut is greater than 1/10 of the plate thickness T1 of the heat transfer copper fin (R> 0.1 × T1), and the throat thickness The defect judgment of insufficient or bead height is determined when the size of the throat thickness L1 or bead height H1 before repair is smaller than the plate thickness T1 of the heat transfer copper fin (L1 <T1, H1 <T1)). There is provided a method for repairing a defective weld portion of a metal cask welded structure, wherein the repair welding is performed so that the defective weld portion is eliminated.
前記溶接不良部の補修溶接に使用する溶接ワイヤ及びシールドガスは、前記本溶接工程で使用した溶接ワイヤと同一成分のシリコン入りのCuSiワイヤであると共に、同一成分のArガスとHeガスとの混合ガスであり、かつ、前記溶接トーチの先端開口部から前記混合ガスを放出させ、前記CuSiワイヤを前記溶接ビード部の上から肉盛するように前記補修溶接を施工して前記補修ビードを形成することを特徴とする金属キャスク溶接構造物の溶接不良部補修方法。 In the method for repairing a defective weld portion of a metal cask welded structure according to any one of claims 1 to 6 ,
The welding wire and shield gas used for repair welding of the defective welding part are CuSi wires containing silicon of the same component as the welding wire used in the main welding process, and a mixture of Ar gas and He gas of the same component. The repair bead is formed by discharging the mixed gas from the tip opening of the welding torch and applying the repair welding so as to build up the CuSi wire from above the weld bead. A method for repairing a defective welded part of a metal cask welded structure.
前記TIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチを溶接ビード部の銅側のビード止端部から伝熱銅フィン表面側にシフトさせる所定距離S2は、0mm以上3mm以下(0≦S2≦3)であることを特徴とする金属キャスク溶接構造物の溶接不良部補修方法。 In the method for repairing a defective weld portion of the metal cask welded structure according to claim 1 ,
The predetermined distance S2 for shifting the TIG-MIG welding torch or the MIG welding torch from the copper side bead toe portion to the heat transfer copper fin surface side of the weld bead portion is 0 mm or more and 3 mm or less (0 ≦ S2 ≦ 3). A method for repairing a defective welded part of a metal cask welded structure.
前記補修溶接によって形成された補修ビード及び補修断面部には、少なくともアンダーカット過大、のど厚不足又はビード高さ不足等の溶接不良部が消滅しており、かつ、補修前の溶接部を含む補修溶接部のビード積層高さH2が補修後ののど厚L2より大きく、前記補修後ののど厚L2も伝熱銅フィンの板厚T1より大きく(H2>L2>T1)形成されていることを特徴とする金属キャスク溶接構造物の溶接不良部補修方法。 In the method for repairing a defective weld portion of the metal cask weld structure according to claim 8 ,
The repair bead and repair cross-section formed by the repair welding have repaired including at least the undercut, the throat thickness is insufficient, or the bead height is insufficient, and the weld including the weld before repair is eliminated. The bead lamination height H2 of the welded portion is larger than the throat thickness L2 after repair, and the throat thickness L2 after the repair is also larger than the plate thickness T1 of the heat transfer copper fin (H2>L2> T1). Repair method for defective welded parts of metal cask welded structures.
前記溶接不良部を補修溶接する補修工程は、前記内筒側の品質検査工程又は前記外筒側の品質検査工程若しくは両方の品質検査工程の次工程に設けられると共に、前記品質検査工程は、所定枚数(N枚)の前記伝熱銅フィンの端面部又は他方の前記伝熱銅フィンの端面部を順番に繰り返し溶接する溶接工程の終了後の次工程に、又は少数単位に分割した前記伝熱銅フィンの片方端面部又は前記伝熱銅フィンの他方端面部を少数単位で溶接して検査する溶接・検査繰り返し工程の中に、若しくは両方の工程に設けられており、かつ、前記補修工程では、前記品質検査工程で不良判定された前記溶接不良部を無くすように前記補修溶接を施工することを特徴とする金属キャスク溶接構造物の溶接不良部補修方法。 In the method for repairing a defective weld portion of the metal cask weld structure according to claim 9 ,
The repair process for repair welding the defective weld portion is provided in the next process of the quality inspection process on the inner cylinder side or the quality inspection process on the outer cylinder side or both of the quality inspection processes. The number of (N) end surfaces of the heat transfer copper fins or the other end surface of the heat transfer copper fins are sequentially and repeatedly welded in order, or after the end of the welding process, or the heat transfer divided into a small number of units. One end surface of the copper fin or the other end surface of the heat transfer copper fin is welded and inspected by welding in a small number of units, or is provided in both processes, and in the repair process, A repair method for repairing a defective welded part of a metal cask welded structure, wherein the repair welding is performed so as to eliminate the welded defective part determined to be defective in the quality inspection step.
前記補修工程前の本溶接工程で前記伝熱銅フィンの端面部と継手部の溶接線を本溶接する際に、前記補修工程で使用予定の溶接トーチと同一又は同種のTIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチ、同一成分のシリコン入りのCuSiワイヤ及びArガスとHeガスとの混合ガスをそれぞれ使用し、前記伝熱銅フィンの端面角部から前記伝熱銅フィンの表面側に所定距離だけシフトさせた位置の溶接線上の溶接開始位置に前記TIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチを配置すると共に、前記溶接開始位置から終了位置までの溶接線上を通過するように走行させ、前記TIG−MIG溶接トーチによる先行TIGと後続MIGとの複合溶接又は前記MIG溶接トーチによるMIG溶接によって、前記継手部の前記溶接開始位置から終了位置までの溶接線に溶接施工することを特徴とする金属キャスク溶接構造物の溶接不良部補修方法。 In the method for repairing a defective weld portion of the metal cask welded structure according to claim 1 ,
TIG-MIG welding torch which is the same or the same type as the welding torch scheduled to be used in the repairing process when the welding line of the end face part of the heat transfer copper fin and the joint part is main welded in the main welding process before the repairing process or Using a MIG welding torch, CuSi wire containing silicon of the same component, and a mixed gas of Ar gas and He gas, respectively, a predetermined distance is shifted from the corner portion of the heat transfer copper fin to the surface side of the heat transfer copper fin. The TIG-MIG welding torch or the MIG welding torch is disposed at the welding start position on the weld line at the position, and the TIG-MIG welding is run so as to pass over the welding line from the welding start position to the end position. From the welding start position of the joint part by composite welding of the preceding TIG and the subsequent MIG with a torch or MIG welding with the MIG welding torch Poor welding unit repair method for a metal cask welded structure, characterized in that welding to the welding line to the completion position.
前記TIG−MIG溶接トーチ又はMIG溶接トーチを前記伝熱銅フィンの端面角部から前記伝熱銅フィンの表面側にシフトさせる所定距離S1は、0mm以上4mm以下(0≦S1≦4mm)であることを特徴とする金属キャスク溶接構造物の溶接不良部補修方法。 In the method for repairing a defective weld portion of the metal cask weld structure according to claim 11 ,
The predetermined distance S1 for shifting the TIG-MIG welding torch or the MIG welding torch from the end face corner portion of the heat transfer copper fin to the surface side of the heat transfer copper fin is 0 mm or more and 4 mm or less (0 ≦ S1 ≦ 4 mm). A method for repairing a defective welded part of a metal cask welded structure.
前記溶接施工によって形成された前記溶接ビード及び溶接断面部には、前記のど厚L1及びビード高さH1が、前記伝熱銅フィンの板厚T1以上(L1≧T1、H1≧T1)の大きさに形成され、かつ、前記アンダーカット深さRが前記板厚T1の1/10以下(R≦(0.1×T1))であることを特徴とする金属キャスク溶接構造物の溶接不良部補修方法。 In the method for repairing a defective weld portion of the metal cask weld structure according to claim 11 ,
In the weld bead and weld cross section formed by the welding operation, the throat thickness L1 and bead height H1 are equal to or greater than the plate thickness T1 of the heat transfer copper fin (L1 ≧ T1, H1 ≧ T1). And the undercut depth R is 1/10 or less of the plate thickness T1 (R ≦ (0.1 × T1)). Method.
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