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JPH11226785A - Grooved backing material - Google Patents

Grooved backing material

Info

Publication number
JPH11226785A
JPH11226785A JP3250898A JP3250898A JPH11226785A JP H11226785 A JPH11226785 A JP H11226785A JP 3250898 A JP3250898 A JP 3250898A JP 3250898 A JP3250898 A JP 3250898A JP H11226785 A JPH11226785 A JP H11226785A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
backing material
welding
grooved
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3250898A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuru Komori
充 小森
Norio Tezuka
則雄 手塚
Toru Iwasaki
徹 岩崎
Kazuhiro Fukuda
和廣 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd filed Critical Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority to JP3250898A priority Critical patent/JPH11226785A/en
Publication of JPH11226785A publication Critical patent/JPH11226785A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Arc Welding In General (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a grooved backing material to be used for water curtain wet type submerged welding in deep water by applying a water repellent treatment to a base material in which plural grooves are formed on the surface side facing to the rear side of a welding groove. SOLUTION: A backing martial 11 grooved in small pieces is made of a square ceramic plate 11a solidifying/forming a ceramic powdery body, one of a large groove 11c having a shallow dish-shaped cross section is provided extending in the longitudinal direction and further, over the surface side whole face including the large groove 11c surface, many small grooves 11b of triangle- shaped cross section are formed in the longitudinal direction. A water repellent treatment is applied to the backing material 11. As a coating method, a mothod in which a coating liquid which is adjusted beforehand so as to constitute a raggedness structure to keep water repellence and an air layer, is coated on the weld zone surface of a groove working part, etc., can be utilized. When a coating layer is submerged into water, an air film can bemaintained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、石油生産施設、荷
役施設、貯蔵施設、洋上空港、海上備蓄基地、船舶、沈
埋トンネル、波力・潮流・温度差発電施設、海洋牧場等
の水中あるいは水上構造物や、陸上で雨水、水滴、水し
ぶき等にさらされる製油プラント、化学プラント、橋梁
等の陸上構造物において、部材同士の接合、補修溶接、
メンテナンス等に用いるのに好適な溝付き裏当て材に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to underwater or waterborne facilities such as oil production facilities, cargo handling facilities, storage facilities, offshore airports, offshore storage bases, ships, submerged tunnels, wave power / tidal current / temperature difference power generation facilities, marine pastures, etc. In structures and onshore structures such as oil refineries, chemical plants, and bridges that are exposed to rainwater, water droplets, and splashes on land, joining members, repair welding,
The present invention relates to a grooved backing material suitable for use in maintenance and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、湿式水中溶接では裏当て材は、被
溶接部材と同じ材料(共金)を用いており、被溶接部材
と一緒に溶接される。取り外し可能な湿式水中溶接用裏
当て材としては、これまで銅製の裏当て金を用いる方法
が研究されているのみである。一方、陸上溶接用裏当て
材としては例えばセラミック製のものがある。これは、
通常は短尺もので、溶接線に沿って複数配列して使用す
る。この裏当て材は、通常、炉中で乾燥させた後に使用
し、湿度の高い場所や雨中では使用できない。
2. Description of the Related Art Conventionally, in wet underwater welding, a backing material uses the same material (common metal) as a member to be welded, and is welded together with the member to be welded. As a removable backing material for wet type underwater welding, a method using a copper backing metal has only been studied so far. On the other hand, as a backing material for onshore welding, for example, there is a material made of ceramic. this is,
Usually, it is short and used by arranging a plurality of pieces along the welding line. This backing material is usually used after drying in a furnace and cannot be used in humid places or in the rain.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】湿式水中溶接用裏当て
材として共金裏当てを用いた場合、溶接後に裏当て材が
残るため、特に海中構造物などで、被溶接部材と裏当て
材との隙間で生じる隙間腐食が問題となる。また共金裏
当て材付き溶接継ぎ手は、セラミック裏当て材などの溶
接後取りはずし可能な裏当て材による完全溶け込み裏波
溶接継ぎ手に比べ80%程度の疲労強度であるため、疲
労強度部材に共金裏当てを用いると、材料費、製作コス
ト共に上がるという問題があった。
When a co-metal backing is used as a backing material for wet-type underwater welding, the backing material remains after welding. Crevice corrosion which occurs in the gaps between the holes causes a problem. In addition, the welded joint with the co-metal backing material has a fatigue strength of about 80% compared to the completely penetration back-wave welding joint with the backing material that can be removed after welding such as a ceramic backing material. If the backing is used, there is a problem that both the material cost and the production cost increase.

【0004】湿式水中溶接で銅製の裏当て材を用いた場
合、溶接後取りはずし可能であるが、形成される裏ビー
ト表面はやや荒れた形状となるため、溶接部の疲労強度
が低下するという問題がある。また銅製の裏当て材は、
内部に冷却水流路を設けるなどから通常は長尺で、フレ
キシビリティーがないため、溶接開先の目違いや変形に
対応できず、裏ビート形状が不良になりやすい。従っ
て、被溶接部材同士の合わせ精度が厳しく、施工準備に
時間とコストがかかる。
[0004] When a copper backing material is used in wet underwater welding, it can be removed after welding, but the back beat surface formed has a slightly rough shape, and the fatigue strength of the welded portion is reduced. There is. The copper backing material is
Since the cooling water flow path is provided inside, it is usually long and has no flexibility, so that it is impossible to cope with misalignment or deformation of the welding groove, and the back beat shape is likely to be defective. Therefore, the accuracy of alignment between the members to be welded is strict, and it takes time and cost to prepare for construction.

【0005】湿式水中溶接で市販の陸上溶接用裏当て材
を用いた場合、市販のセラミック製裏当て材は、正方形
の板に近い短尺ものを複数配列して使用するので、裏当
て全体にはフレキシビリティーがあり、また溶融金属と
のなじみがよく、裏ビードの形状も良好であり陸上では
多用される。しかし、この種の裏当て材は多孔質である
ため、水中で使用すると吸湿し、内部の吸湿水分が溶接
アーク熱により分解して多量の水素ガスを発生し、アー
クが乱れ溶接ができない。
[0005] When a commercially available backing material for land welding is used in wet underwater welding, a plurality of short ceramic-made backing materials close to a square plate are used. It is flexible, has good compatibility with molten metal, and has a good shape of the back bead, and is often used on land. However, since this type of backing material is porous, when used in water, it absorbs moisture, and the moisture absorbed inside decomposes due to welding arc heat to generate a large amount of hydrogen gas.

【0006】特開昭48−49号公報に示された「片面
溶接における裏当て用フラックス及びその製造方法は、
溶接金属とフラックスとの密着性を良くすることを目的
として、フラックス成分中にコールタールを0.5〜8
%添加するものである。これは、貯蔵中の吸湿防止の効
果はあったが、雨天時や水の飛散する場所では、撥水性
の程度が低いため、水に濡れると吸湿し、乾燥処理を行
わなければ、溶接することができない。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 48-49 discloses "a backing flux for single-sided welding and a method for producing the same.
In order to improve the adhesion between the weld metal and the flux, 0.5 to 8 coal tar is contained in the flux component.
%. This has the effect of preventing moisture absorption during storage, but in rainy weather or places where water splashes, the degree of water repellency is low. Can not.

【0007】本発明の目的は、特に水深の深い水中で行
う湿式水中溶接のために用い、良好な裏ビートを形成で
きる溝付き裏当て材を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a grooved backing material which can be used for wet underwater welding performed particularly in deep water, and which can form a good back beat.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による溝付き裏当て材は、セラミック粉体を
固化成形して溶接開先の裏側と対向する表面側に複数の
溝を並行に形成した基材に、撥水処理を施すことによ
り、水中に没したときに空気膜を保持可能なコーティン
グ層を少なくとも表面側に形成したことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, a grooved backing material according to the present invention comprises a plurality of grooves formed on a surface side opposite to a back side of a welding groove by solidifying ceramic powder. The substrate formed in parallel is subjected to a water-repellent treatment, so that a coating layer capable of retaining an air film when immersed in water is formed on at least the surface side.

【0009】本発明の溝付き裏当て材は、水中に没した
ときに空気膜を保持可能なコーティング層を有するの
で、溝付き裏当て材の外表面に付着した水は空気膜には
ばまれて基材内に形成された気孔に侵入することなく表
面に留まる。また、この溝付き裏当て材を大気中から水
中に持ち込んだ場合、大気中で溝付き裏当て材の外表面
近傍に滞留していた空気が持ち込まれて外表面近傍に空
気膜を形成し保持される。そして溝付き裏当て材が水に
接触しても、複数の溝中に滞留する空気は水中に放散し
にくいので、溝付き裏当て材の表面にはより安定した空
気膜を平均的に厚く形成し保持されることになる。そし
て、この空気膜は、ガスシールド溶接で用いるシールド
ガス、または被覆アーク溶接で生じる溶接アークと相俟
って、溶接開先中に入ろうとする水の排除を、容易にす
る。
Since the grooved backing material of the present invention has a coating layer capable of retaining an air film when submerged in water, water adhering to the outer surface of the grooved backing material is blown off by the air film. And stay on the surface without penetrating the pores formed in the substrate. Also, when this grooved backing material is brought into the water from the atmosphere, the air that has accumulated near the outer surface of the grooved backing material in the air is brought in, forming an air film near the outer surface and holding it. Is done. And even if the grooved backing material comes into contact with water, the air that stays in multiple grooves is difficult to dissipate into the water, so a more stable air film is formed on the surface of the grooved backing material on average and thicker And will be retained. This air film, together with the shielding gas used in gas shield welding or the welding arc generated in covered arc welding, facilitates the elimination of water that tends to enter the welding groove.

【0010】以下、水中に没したときに空気膜を保持可
能なコーティング層を形成する方法及びその作用につい
て説明する。空気膜を保持させるために、2つの条件が
必要であることを見いだした。1つは材料の撥水性であ
り、もう一つは空気膜を保持させるための表面の微細な
凹凸構造である。前者の撥水性は水との接触角で言うと
90度以上が望ましい。90度以下では空気膜を長期間
保持することができない。後者の表面の微細な凹凸は水
中に没したときに空気を保持するために必要な空間であ
る。この凹凸があるため、表面が水と接触したときにこ
の部分に空気を保持し、表面に空気膜を保持することが
可能になる。材料と水が直接接することを防止する働き
がある。
Hereinafter, a method of forming a coating layer capable of retaining an air film when immersed in water and its operation will be described. It has been found that two conditions are required to maintain the air film. One is the water repellency of the material, and the other is a fine uneven structure on the surface for retaining the air film. The water repellency of the former is desirably 90 degrees or more in terms of the contact angle with water. If it is less than 90 degrees, the air film cannot be maintained for a long time. The fine irregularities on the surface of the latter are spaces necessary for retaining air when immersed in water. Due to the unevenness, when the surface comes into contact with water, air can be retained in this portion, and an air film can be retained on the surface. It has the function of preventing direct contact between the material and water.

【0011】表面の微細な凹凸の形状は、断面が三角形
や半球状あるいは不定形の突起、または凹みを連続的に
または不規則に配置したものでよい。凹凸の寸法は、凹
部と凹部の間隔または凸部と凸部の間隔(以下、単に凹
凸の間隔という)は、2nm〜200μmが好ましい。
さらに好ましく20nm〜50μmが好ましい。20n
m以下では空気の保持できる空間の大きさが小さく、水
中に没したときに空気膜の容積が小さくなってしまうこ
と、200μm以上では、凹凸の間隔が広くなり、空気
の保持が悪くなるからである。
The shape of the fine irregularities on the surface may be a projection or a depression having a triangular, hemispherical or irregular cross-section, which is arranged continuously or irregularly. As for the size of the unevenness, the interval between the concave portions or the interval between the convex portions (hereinafter simply referred to as the interval between the uneven portions) is preferably 2 nm to 200 μm.
More preferably, it is 20 nm to 50 μm. 20n
m or less, the size of the space that can hold air is small, and the volume of the air film becomes small when submerged in water. is there.

【0012】凹凸の高さは、20nm以上が好ましい。
これ以下だと空気膜の保持性能が悪い問題がある。上限
は空気膜の形成に関しては特に制限はないが、溶接時に
作業がやりにくくならない、寸法精度悪くならない範囲
である。1mm以下が好ましい。
The height of the unevenness is preferably 20 nm or more.
Below this, there is a problem that the holding performance of the air film is poor. The upper limit is not particularly limited with respect to the formation of the air film, but is in a range where the work is not difficult to perform at the time of welding and the dimensional accuracy does not deteriorate. 1 mm or less is preferable.

【0013】具体的なコーティング方法としては、硬化
後に上記の撥水性と、空気層を保持させるための凹凸構
造が構成されるようにあらかじめ調整されたコーティン
グ液を、開先加工部等の溶接部表面に塗布する方法が利
用できる。
As a specific coating method, a coating liquid that has been adjusted in advance so that the above-described water repellency and an uneven structure for retaining an air layer are formed after curing is applied to a welding portion such as a groove processing portion. A method of applying to the surface can be used.

【0014】コーティング液は、疎水性粒子および樹脂
を溶媒に混合・分散したスラリー、あるいは疎水性基を
有する表面処理剤の液を用いる。
As the coating liquid, a slurry in which hydrophobic particles and a resin are mixed and dispersed in a solvent, or a liquid of a surface treating agent having a hydrophobic group is used.

【0015】疎水性粒子は、無機酸化物の粒子表面を疎
水基を有する表面処理剤で処理したもの、有機材料のポ
リテトラフルオロエチレン粒子を用いることが出来る。
粒子は空気膜を保持するための凹凸構造を構成するもの
であるので、粒径は、平均粒径で2nm〜200μmが
好ましい。さらに好ましくは20nm〜50μmが好ま
しい。20nm以下では空気の保持できる空間の大きさ
が小さく、水中での空気膜の容積が小さくなってしまう
こと、200μm以上では、凹凸の間隔が広くなり、水
中での空気の保持が悪くなるからである。
As the hydrophobic particles, those obtained by treating the surface of an inorganic oxide particle with a surface treating agent having a hydrophobic group or polytetrafluoroethylene particles of an organic material can be used.
Since the particles constitute a concavo-convex structure for holding an air film, the average particle size is preferably 2 nm to 200 μm. More preferably, the thickness is 20 nm to 50 μm. If it is less than 20 nm, the size of the space that can hold air is small, and the volume of the air film in water will be small. If it is more than 200 μm, the interval between the irregularities will be wide, and the retention of air in water will be poor. is there.

【0016】処理を行う無機酸化物粒子の種類は、シリ
カ、アルミナ、酸化チタン、酸化鉄などを挙げることが
出来る。特に、無機質酸化物粒子の中では多孔性の粒子
が好ましい。本出願人が、特開平7−17476号公報
で、構造物の没水表面に空気膜を形成する方法および没
水表面の膜体構造として開示したように、粒子表面がポ
ーラスであることによって、水中での優れた空気保持機
能を有し、超撥水性能を発揮する。
The types of the inorganic oxide particles to be treated include silica, alumina, titanium oxide, iron oxide and the like. In particular, among inorganic oxide particles, porous particles are preferable. As disclosed by the present applicant in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-17476 as a method of forming an air film on a submerged surface of a structure and a film structure of the submerged surface, the particle surface is porous. It has an excellent air retention function in water and exhibits super water repellency.

【0017】疎水基を有する表面処理剤は、アルキル基
やフッ素置換疎水性基を有するシラン、クロロシラン、
シラザンのいわゆるシラン化合物や、ジメチルポリシロ
キサン、アルキル基を有するチタネートカップリング
剤、アルミニウム系カップリング剤を使用する。
The surface treating agent having a hydrophobic group includes silane, chlorosilane, and the like having an alkyl group or a fluorine-substituted hydrophobic group.
So-called silane compounds of silazane, dimethylpolysiloxane, titanate coupling agents having an alkyl group, and aluminum-based coupling agents are used.

【0018】アルキル基を有するシラン化合物として、
メチル基を有するもので、例えばメチルメトキシシラン
CH3Si(OCH3)3、ジメチルジメトキシシラン(CH
3)2Si(OCH3)2、トリメチルメトキシシラン(CH3)
3Si(OCH3)、メチルトリエトキシシランCH3Si
(OC25)3、ジメチルジエトキシシラン(CH3)2Si
(OC25)2、トリメチルエトキシシラン(CH3)3Si
(OC25)、ヘキサメチルジシラザンなどがあり、エチ
ル基を有するものでは、エチルトリメトキシシランC2
5Si(OCH3)3、ジエチルジメトキシシラン(C
25)2Si(OCH3)2、トリエチルメトキシシラン(C2
5)3Si(OCH3)、エチルトリエトキシシランC25
Si(OC25)3、ジメチルジエトキシシラン(C25)2
Si(OC25)2、トリエチルエトキシシラン(C25)3
Si(OC25)などがあり、プロピル基を有するもの
で、プロピルトリメトキシシランC37Si(OC
3)3、ジプロピルジメトキシシラン(C37)2Si(O
CH3)2、トリプロピルメトキシシラン(C37)3Si
(OCH3)、プロピルトリエトキシシランC37Si(O
25)3、ジプロピルジエトキシシラン(C37)2Si
(OC25)2、トリプロピルエトキシシラン(C37)3
Si(OC25)などがあり、長鎖アルキルシランとして
n−オクタデシルトリメトキシシラン、n−ドデシルト
リエトキシシラン等がある。
As the silane compound having an alkyl group,
Those having a methyl group, for example, methylmethoxysilane CH 3 Si (OCH 3 ) 3 , dimethyldimethoxysilane (CH
3 ) 2 Si (OCH 3 ) 2 , trimethylmethoxysilane (CH 3 )
3 Si (OCH 3 ), methyl triethoxysilane CH 3 Si
(OC 2 H 5 ) 3 , dimethyldiethoxysilane (CH 3 ) 2 Si
(OC 2 H 5 ) 2 , trimethylethoxysilane (CH 3 ) 3 Si
(OC 2 H 5), include hexamethyldisilazane, it is one having an ethyl group, ethyltrimethoxysilane C 2
H 5 Si (OCH 3 ) 3 , diethyldimethoxysilane (C
2 H 5) 2 Si (OCH 3) 2, triethyl silane (C 2
H 5) 3 Si (OCH 3 ), ethyl triethoxysilane C 2 H 5
Si (OC 2 H 5 ) 3 , dimethyldiethoxysilane (C 2 H 5 ) 2
Si (OC 2 H 5 ) 2 , triethylethoxysilane (C 2 H 5 ) 3
Si (OC 2 H 5 ) and the like having a propyl group, and propyltrimethoxysilane C 3 H 7 Si (OC
H 3 ) 3 , dipropyldimethoxysilane (C 3 H 7 ) 2 Si (O
CH 3 ) 2 , tripropylmethoxysilane (C 3 H 7 ) 3 Si
(OCH 3 ), propyltriethoxysilane C 3 H 7 Si (O
C 2 H 5 ) 3 , dipropyldiethoxysilane (C 3 H 7 ) 2 Si
(OC 2 H 5 ) 2 , tripropylethoxysilane (C 3 H 7 ) 3
Si (OC 2 H 5 ) and the like, and n-octadecyltrimethoxysilane, n-dodecyltriethoxysilane and the like as long-chain alkylsilanes.

【0019】上記のような炭素数1〜20のアルキル基
を1〜3個有するアルコキシシランに、クロルシラン又
はシラザンの単独又は複数種を混合して使用することが
できる。但し、本発明の金属アルコキシドは以上の例示
化合物に限定されない(以下同様)。
The above-mentioned alkoxysilane having 1 to 3 alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms can be used alone or as a mixture of a plurality of chlorosilanes or silazanes. However, the metal alkoxide of the present invention is not limited to the above exemplified compounds (the same applies hereinafter).

【0020】フッ素置換疎水性基を有するシラン化合物
は、例えばパーフルオロオクチルエチルトリエトキシシ
ランCF3(CF2)7(CH2)2Si(OC25)3、パーフル
オロイソプロピルエチルトリエトキシシラン(CF3)2
F(CH2)2Si(OC25)3などのほかに、パーフルオ
ロメチルエチルトリメトキシシラン、パーフルオロブチ
ルエチルトリメトキシシラン、パーフルオロオクチルエ
チルトリメトキシシラン、パーフルオロオクチルエチル
メチルジメトキシシランなどの炭素数1〜20の、好ま
しくは1〜10のパーフルオロアルキル基を有するアル
コキシシランなどが挙げられる。
Examples of the silane compound having a fluorine-substituted hydrophobic group include perfluorooctylethyltriethoxysilane CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 and perfluoroisopropylethyl triethoxy silane (CF 3 ) 2 C
In addition to F (CH 2 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 and the like, perfluoromethylethyltrimethoxysilane, perfluorobutylethyltrimethoxysilane, perfluorooctylethyltrimethoxysilane, perfluorooctylethylmethyldimethoxysilane And alkoxysilane having a perfluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms.

【0021】チタネートカップリング剤としては、イソ
プロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピ
ルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、
テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタ
ネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイ
ト)チタネートなどが挙げられる。
As the titanate coupling agent, isopropyl triisostearoyl titanate, isopropyl tris (dioctyl pyrophosphate) titanate,
Examples thereof include tetraisopropyl bis (dioctyl phosphite) titanate and tetraoctyl bis (ditridecyl phosphite) titanate.

【0022】アルミニウム系カップリング剤としてはア
セトアルコキシアルミニウムジイソプロピレートを挙げ
られる。
Examples of the aluminum-based coupling agent include acetoalkoxyaluminum diisopropylate.

【0023】上記処理をしたセラミック裏当て材は、水
にまったくあるいは殆ど濡れない性質となる。水中に没
した場合は、表面に薄い空気の膜を生じる性質となる。
この空気の膜は、光を当てると、銀色に反射することで
確認できる。また、セラミック内部も撥水処理がなされ
ているため、たとえ水中に没しても内部への水の浸入も
なく完全に水にぬれることがないため、この裏当て材を
当てた開先部の溶接において、溶接ノズル直下の局部空
洞中ではシールドガスにより完全に水が排除され水のな
い状態で溶接可能となり安定な溶接と良好な裏波ビード
を得ることができる。
The ceramic backing material treated as described above has such a property that it is not or almost not wetted by water. When submerged in water, it has the property of forming a thin film of air on the surface.
This air film can be confirmed by being reflected in silver when exposed to light. In addition, since the inside of the ceramic is also water-repellent, even if it is immersed in water, there is no intrusion of water into the inside and it is not completely wetted by water. In welding, in a local cavity immediately below the welding nozzle, water is completely removed by the shielding gas, and welding can be performed without water. Thus, stable welding and a good Uranami bead can be obtained.

【0024】ここで、上記の各表面処理剤により形成さ
れたコーティング層が、水中に没したときに空気膜を保
持可能となるような性質について、図5、6、7を参照
して説明する。図5に示すように、表面の一部に撥水処
理により、水中に没したときに空気膜保持可能なコーテ
ィング層21を形成した平板20(金属、セラミックあ
るいは合成樹脂等の板)を空気中から水23中に入れた
際、コーティング層21表面に接していた空気が保持さ
れた状態で水中に持ち込まれ、層21表面部に空気膜2
2が形成される。そして、例えば、この空気膜22に細
管24を通じて少量の空気を送りこむと、空気はこの空
気膜22内に取り込まれて、膜22は点線で示すように
膨らむ。このようにコーティング層21は、水中で表面
上に薄い空気膜22を保持し、外部から供給された空気
を空気膜22中に取り込むという特有の性質がある。
Here, the property that the coating layer formed by each of the above surface treatment agents can retain an air film when immersed in water will be described with reference to FIGS. . As shown in FIG. 5, a flat plate 20 (a plate made of metal, ceramic, synthetic resin, or the like) having a coating layer 21 capable of retaining an air film when submerged in water is subjected to a water repellent treatment on a part of its surface. From the surface of the coating layer 21 is brought into the water while the air that has been in contact with the surface of the coating layer 21 is retained.
2 are formed. Then, for example, when a small amount of air is sent to the air film 22 through the thin tube 24, the air is taken into the air film 22 and the film 22 expands as shown by a dotted line. As described above, the coating layer 21 has a unique property of holding a thin air film 22 on the surface in water and taking in air supplied from the outside into the air film 22.

【0025】この空気を取り込む性質について、さら
に、図6(A)、(B)を用いて説明する。まず、図6(A)
に示すように、表面全体にコーティング層21を形成し
た平板20を水中で傾斜させて、細管24を通じて板表
面に空気を連続的に供給した時は、空気がコーティング
層21表面に保持された空気膜22に取り込まれ、板2
0の傾斜面にそって上昇し、そして空気膜22端から気
泡27となって浮上する。図6(B)は、図6(A)での平
板20を上り斜面の正面寄りからみた図であり、図示の
ように、空気25が上り斜面にそって広がりながら流
れ、上端で空気溜り26となり、そこから気泡27とな
って浮上する。これと比べて、本コーティング層がな
い、例えば生地表面を露出した平板20を若干傾斜させ
て水中に浸漬し、金属板表面に細管を通じて空気を送り
こんだ時、図7に示すように空気は板表面に接すると、
直ちに板表面から離れ、気泡となって浮上する。なお、
コーティング層上では溶接用シールドガスであるC
2、O2、Ar、He等の各ガスも空気と同じ挙動を示
し、これらのガスと空気またはそれらの混合ガスは同等
である。
The property of taking in air will be further described with reference to FIGS. 6 (A) and 6 (B). First, FIG.
As shown in FIG. 5, when the flat plate 20 having the coating layer 21 formed on the entire surface is inclined in water and air is continuously supplied to the plate surface through the thin tube 24, the air retained on the coating layer 21 surface It is taken into the film 22 and the plate 2
It rises along the 0 inclined plane, and floats as bubbles 27 from the end of the air film 22. FIG. 6B is a view of the flat plate 20 in FIG. 6A as viewed from the front of the upward slope, and as shown, air 25 flows while spreading along the upward slope, and an air reservoir 26 at the upper end. Then, the air bubbles 27 emerge from the air. On the other hand, when the flat plate 20 without the coating layer, for example, with the cloth surface exposed is slightly inclined and immersed in water, and air is sent through the thin tube to the metal plate surface, as shown in FIG. When you touch the surface,
Immediately separates from the plate surface and floats as bubbles. In addition,
C on the coating layer, which is a shielding gas for welding
Each gas such as O 2 , O 2 , Ar, and He shows the same behavior as air, and these gases and air or their mixed gas are equivalent.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】まず、本発明の溝付き裏当て材を
用いる水中溶接方法、すなわち水カーテン式湿式水中溶
接法を図1により説明しておきたい。水カーテン式湿式
水中溶接法は、ガスメタルアーク溶接方法を用いて行う
もので、原理的には、被溶接部材1、1間に形成された
溶接開先2に対向し該開先2の長手方向に移動させる溶
接用ノズル3先端部を二重筒構造とし、内外両筒3a、
3bの間隙から溶接開先2を含む被溶接部材1上に水を
噴射させてラッパ状の水カーテン4を作り、内筒3aか
らシールドガス5をながして水カーテン4内部に空洞6
を形成することにより、内筒3aの軸中心に配置された
コンタクトチップ3cを通じて供給される溶接ワイヤ7
と被溶接部材との間に発生するアーク8、及びこのアー
ク8により溶接開先2中に形成される溶融池を、周辺の
水から保護して溶接する方法である。通常、図1に示す
ような突合せ開先2には裏当て材9を取り付ける。この
方法によれば、被溶接部材が水にぬれていても、水カー
テン及びシールドガスにより被溶接部材上から水を排除
して、シールドガスに満たされた局部的空洞を形成する
ことができ、溶接すべき箇所を乾燥した状態にする事が
できるので、安定した溶接が行える。また陸上用裏当て
材として用いる場合、溶接法は通常のガスメタルアーク
溶接法である。図2は、本発明にかかる溝付き裏当て材
を溶接開先の裏側に取り付けた様子を示す図である。こ
の裏当て材10は、小片の溝つき裏当て材11(または
12)の複数をその長手方向に並べて用いる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, an underwater welding method using a grooved backing material of the present invention, that is, a water curtain type wet underwater welding method will be described with reference to FIG. The water curtain type wet underwater welding method is performed by using a gas metal arc welding method, and in principle, opposes a welding groove 2 formed between the members 1 to be welded and the longitudinal direction of the groove 2. The tip of the welding nozzle 3 to be moved in the direction has a double cylinder structure, and the inner and outer cylinders 3a,
Water is sprayed from the gap of 3b onto the member 1 to be welded including the welding groove 2 to form a trumpet-shaped water curtain 4, and the shielding gas 5 flows from the inner cylinder 3a to form a cavity 6 inside the water curtain 4.
Forming the welding wire 7 supplied through the contact tip 3c arranged at the axial center of the inner cylinder 3a.
In this method, the arc 8 generated between the workpiece and the member to be welded and the molten pool formed in the welding groove 2 by the arc 8 are protected from surrounding water and welded. Usually, a backing material 9 is attached to the butt groove 2 as shown in FIG. According to this method, even when the member to be welded is wet with water, water can be removed from the member to be welded by the water curtain and the shielding gas to form a local cavity filled with the shielding gas, Since a portion to be welded can be kept dry, stable welding can be performed. When used as a backing material for land, the welding method is a normal gas metal arc welding method. FIG. 2 is a view showing a state where the grooved backing material according to the present invention is attached to the back side of a welding groove. The backing material 10 uses a plurality of small-sized grooved backing materials 11 (or 12) arranged in the longitudinal direction.

【0027】次に本発明の実施の形態となる溝付き裏当
て材について説明する。図3、図4に示す2種類の形状
の溝つき裏当て材を試作した。図3に示す小片の溝つき
裏当て材11は、セラミック粉体を固化成形した四角形
のセラミック板11aからなり、表面側の中央部には浅
い皿状断面の一つの大きな溝11c(2点鎖線で示す
溝)が縦方向に延びて設けられ、さらに大きな溝11c
表面を含んで表面側全面にわたって三角形状断面の多く
の細溝11bが縦方向に形成されている。溝つき裏当て
材の縦方向は、溶接開先の長手方向に対応する。溝つき
裏当て材11のサイズは、市販の陸上用セラミック製裏
当てと同じく、32mm長×28mm幅×9mm厚と
し、そして本発明を特徴づける細溝11は、形状が三角
形で、細溝深さ:0.5mm、隣合う溝間距離(細溝ピ
ッチ)1mmとした。なお、細溝深さは5μm〜1mm
の範囲で、細溝ピッチは5μm〜2mmの範囲で加工の
しやすい寸法の細溝とすればよいが、細溝の深さ及びピ
ッチは、塗布する撥水剤の撥水力、つまり水との接触角
で限度が決まる。例えば、水との接触角が130°以上
の超撥水性を示すコーティング層の場合は、細溝の深さ
及びピッチともに2mm程度まで許容される。また細溝
の形状は、三角形に限らず、台形、四角形、正弦波形で
もよく、その他、並行溝の代わりに縦横に溝を設けたよ
うな凹凸模様を採用してもよい。
Next, a grooved backing material according to an embodiment of the present invention will be described. Two types of grooved backing materials as shown in FIGS. 3 and 4 were prototyped. The small-piece grooved backing material 11 shown in FIG. 3 is composed of a square ceramic plate 11a formed by solidifying ceramic powder, and has a single large groove 11c having a shallow dish-shaped cross section (two-dot chain line) at the center on the surface side. Groove extending in the vertical direction, and a larger groove 11c is provided.
Many narrow grooves 11b having a triangular cross section are formed in the vertical direction over the entire surface including the surface. The longitudinal direction of the grooved backing material corresponds to the longitudinal direction of the welding groove. The size of the grooved backing material 11 is 32 mm long × 28 mm wide × 9 mm thick, similar to a commercially available land-based ceramic backing, and the narrow groove 11 that characterizes the present invention has a triangular shape and a narrow groove depth. Length: 0.5 mm, distance between adjacent grooves (narrow groove pitch) 1 mm. In addition, the depth of the narrow groove is 5 μm to 1 mm.
The fine groove pitch may be in the range of 5 μm to 2 mm, and the fine groove may have a size easily processed. The depth and pitch of the fine groove are determined by the water repellency of the water repellent to be applied, ie, the water repellency. The limit is determined by the contact angle. For example, in the case of a coating layer showing a super water repellency having a contact angle with water of 130 ° or more, both the depth and pitch of the narrow groove are allowed up to about 2 mm. The shape of the narrow groove is not limited to a triangle, but may be a trapezoid, a quadrangle, or a sine waveform. In addition, an uneven pattern in which vertical and horizontal grooves are provided instead of parallel grooves may be employed.

【0028】図4に示す溝付き裏当て材12は、縦横が
同じ程度の寸法の四角形の板12aでなり、表面側は平
らで、表面側全面にわたって三角形状断面の多くの細溝
12bが縦方向に形成されている。溝つき裏当て材12
のサイズ、細溝の深さ及び細溝ピッチは図3に示すもの
と同じである。
The grooved backing material 12 shown in FIG. 4 is a square plate 12a having the same dimensions in the vertical and horizontal directions. The surface side is flat, and many narrow grooves 12b having a triangular cross section are formed vertically over the entire surface side. It is formed in the direction. Grooved backing material 12
, The depth of the narrow groove and the pitch of the narrow groove are the same as those shown in FIG.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明によれば、溝付き裏当て材は、開
先裏面と対向する表面側に細溝を設け、撥水処理を施し
て、水中に没したときに空気膜を保持可能なコーティン
グ層を表面にをもつものとしたので、特に細溝のある表
面側に、滑らかな表面をもつ裏当て材に比べて水中では
より厚い空気膜を形成することができ、より深い水中で
の水カーテン式湿式水中溶接法による水中溶接に用いる
ことができる。すなわち、厚い空気膜と溶接用シールド
ガスにより水カーテン中により安定した空洞をつくるこ
とができ、空洞での溶接性を向上させることができる。
According to the present invention, the grooved backing material can be provided with a narrow groove on the surface side opposite to the groove back surface, subjected to a water-repellent treatment, and can retain an air film when submerged in water. The coating layer has a thin coating layer on the surface, so a thicker air film can be formed in water, especially on the surface side with narrow grooves, compared to a backing material with a smooth surface. It can be used for underwater welding by the water curtain type wet underwater welding method. That is, a more stable cavity can be formed in the water curtain by the thick air film and the shielding gas for welding, and the weldability in the cavity can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】水カーテン式湿式水中溶接法を原理的に説明す
る図である。
FIG. 1 is a view for explaining in principle a water curtain type wet underwater welding method.

【図2】水カーテン式湿式水中溶接における本発明の溝
付き裏当て材の配置を示す図である。
FIG. 2 is a view showing an arrangement of a grooved backing material of the present invention in a water curtain type wet underwater welding.

【図3】本発明の溝付き裏当て材の形状を示す図であ
る。
FIG. 3 is a view showing the shape of a grooved backing material of the present invention.

【図4】本発明の溝付き裏当て材の別の形状を示す図で
ある。
FIG. 4 is a view showing another shape of the grooved backing material of the present invention.

【図5】水中で空気膜を表面に保持するコーティング層
を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a coating layer that holds an air film on the surface in water.

【図6】板面に形成されたコーティング層が空気膜を保
持し、該空気膜に取り込まれた空気がコーティング層の
面にそって移行することを説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating that a coating layer formed on a plate surface holds an air film, and that air taken into the air film moves along the surface of the coating layer.

【図7】処理されてない板を水中に浸漬し、板表面に空
気を送りこんだ時、空気は直ちに気泡となって浮上する
様子を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a state in which an untreated plate is immersed in water and air is immediately blown up as bubbles when air is sent to the plate surface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 被溶接部材 2 溶接開先 3 溶接用ノズル 3a ノズル内筒 3b ノズル外筒 3c コンタクトチップ 4 水カーテン 5 シールドガス 6 空洞 7 溶接ワイヤ 8 アーク 9 裏当て材 10 撥水性裏当て材 11 溝付き裏当て材 12 溝付き裏当て材 20 平板 21 コーティング層 22 空気膜 REFERENCE SIGNS LIST 1 welded member 2 welding groove 3 welding nozzle 3a nozzle inner cylinder 3b nozzle outer cylinder 3c contact tip 4 water curtain 5 shielding gas 6 cavity 7 welding wire 8 arc 9 backing material 10 water repellent backing material 11 grooved backing Backing material 12 Backing material with groove 20 Flat plate 21 Coating layer 22 Air film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 和廣 東京都中央区築地5丁目6番4号 三井造 船株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kazuhiro Fukuda 5-6-4 Tsukiji, Chuo-ku, Tokyo Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被溶接部材の溶接開先間の裏側に取り付
ける裏当て材において、溶接開先の裏側と対向する表面
側に複数の溝を形成した基材に、撥水処理を施すことに
より、水中に没したときに空気膜を保持可能なコーティ
ング層を少なくとも表面側に形成したことを特徴とする
溝付き裏当て材。
In a backing material to be attached to the back side of a welding groove of a member to be welded, a base material having a plurality of grooves formed on a surface side opposite to the back side of the welding groove is subjected to a water-repellent treatment. A grooved backing material, wherein a coating layer capable of retaining an air film when immersed in water is formed on at least the surface side.
【請求項2】 被溶接部材の溶接開先間の裏側に取り付
ける裏当て材において、溶接開先の裏側に対向する表面
側に複数の溝を形成した基材に、疎水性粒子及び樹脂を
溶媒に混合・分散したスラリをコーティングすることに
より、水中に没したときに空気膜を保持可能なコーティ
ング層を少なくとも表面側に形成したことを特徴とする
溝付き裏当て材。
2. A backing material to be attached to the back side of a welding groove of a member to be welded, wherein a hydrophobic particle and a resin are formed on a base material having a plurality of grooves formed on a surface side facing the back side of the welding groove. A grooved backing material characterized in that a coating layer capable of retaining an air film when immersed in water is formed on at least the surface side by coating the mixed and dispersed slurry on the surface.
【請求項3】 疎水性粒子は、無機酸化物の粒子表面を
疎水基を有する表面処理剤で処理してなる請求項2記載
の溝付き裏当て材。
3. The grooved backing material according to claim 2, wherein the hydrophobic particles are obtained by treating the surface of the inorganic oxide particles with a surface treating agent having a hydrophobic group.
【請求項4】 無機酸化物がシリカであり、表面処理剤
が疎水基を有するシラン化合物である請求項3記載の溝
付き裏当て材。
4. The grooved backing material according to claim 3, wherein the inorganic oxide is silica, and the surface treatment agent is a silane compound having a hydrophobic group.
【請求項5】 疎水性粒子は、有機材料のポリテトラフ
ルオロエチレン(PTFE)からなる請求項2記載の溝
付き裏当て材。
5. The grooved backing material according to claim 2, wherein the hydrophobic particles are made of an organic material, polytetrafluoroethylene (PTFE).
【請求項6】 被溶接部材の溶接開先間の裏側に取り付
けられる裏当て材において、溶接開先の裏側に対向する
表面に複数の溝を形成した基材を、疎水基を有する表面
処理剤で処理することにより、水中に没したときに空気
膜を保持可能なコーティング層を少なくとも表面側に形
成したことを特徴とする溝付き裏当て材。
6. A backing material attached to the back side of a welding groove of a member to be welded, wherein a base material having a plurality of grooves formed on a surface opposite to the back side of the welding groove is used as a surface treatment agent having a hydrophobic group. Characterized in that a coating layer capable of retaining an air film when submerged in water is formed on at least the surface side by treating with water.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009541033A (en) * 2006-06-23 2009-11-26 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Articles with durable hydrophobic surfaces

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009541033A (en) * 2006-06-23 2009-11-26 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Articles with durable hydrophobic surfaces
US8354160B2 (en) 2006-06-23 2013-01-15 3M Innovative Properties Company Articles having durable hydrophobic surfaces

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