パイプの突合せ溶接について

質問

外径27.2厚さ2.5のＳＵＳ304のパイプを突合せで溶接する際、
ビートの両側にアンダーカットが出てしまうのですが、なるべくアンダーカットを出さずに
溶接する良い方法は無いでしょうか？突合せ面は旋盤加工して外径に溶接面をとってあります。

回答No.2

noname#230359 · ベストアンサー

現在の溶接条件（電流やウィービングの有無）にもう少し追記があれば、みなさんからの具体的なアドバイスは可能かと思われます。

想像条件ですが。
・ルート間隔（パイプ同士の隙間）無しで突き合わせ。
・内部流体は過酷な条件ではない
（例：高温や低温。高圧・溶接後の非破壊　検査等は無し）

おおまかですが以上の条件を想定した場合は、大きく分けて２つあります。まずは溶接電流＝溶接で走った後は必要以上に黒く酸化していませんか？

ターンテーブル（ポジショナー）をご使用ですが、適正な電流調整後の使用をお勧めします。

溶接中電極と母材の距離が離れすぎていたり、溶接線の両サイドだけ中央よりも電極刃離れになっていませんか？

電極と母材の距離が開くほど、ＴＩＧアークが拡散してしまい母材であるパイプの肉がえぐられてしまいます。距離を一定に保つには
”ウィービング法”が効果的です。セラミックノズルを母材に接触させたまま進行させていきます。文章表現が難しいのですが、

例えば　缶コーヒーを少し傾けてテーブルに接触させたまま前進させてみて下さい（缶をセラミックノズルと仮定）。　するとギザギザの軌跡になるはずです。ウィービングで進行させた跡にはこのギザギザが少しだけ残ります。慣れてくればウィービングを使うと溶接姿勢に関係なく、幅や肉盛が均等な溶接ビードが出来るようになります。
両サイドへの電極離れから発生するアンダーも出にくくなります。

アンダーになりやすい条件は他にも色々あります（下記参照）ので、条件を再考し少しずつテストしていく方が結果的には近道になります。
・溶接部分の脱脂や水分除去の不足。
・溶接ガス（アルゴン）のボンベからトーチまでのリーク。
・溶接棒の清浄度。

ぜんぜん的外れではありませんよ。
私も人に的確なアドバイスが出来る程、成熟していないのですが失敗は数知れず通って来てますので一緒にがんばりましょう！！

溶接機種や溶接スピードにも差があるので一概には言えませんが、溶接電流とパルス電流は特に問題なく行えました（自分の溶接機でほぼ同条件で試してみました）　ただ、周波数が低めではないでしょうか？
イメージでは、パ・・タ・・パ・・タ・・パ・・タと言った感じですね。
溶加棒の径がφ１,６以下であれば周波数をもっと上げてみてはどうでしょう。パタパタパタと言った具合に。周波数が低くなるほど溶接スピードの調整も難しくなります。パルス無しで試してみる事も必要かも知れません。

お礼

アドバイスありがとうございます。
溶接条件ですが、ルート間隔無しの突合せで（Ｖ開先）
多少温度はあがるようですが、過酷と言うほどの条件では無いです。
機種は、パナソニックＹＣ-３００ＢＺ３
　溶接電流　４３Ａ
　パルス電流７３Ａ
　周波数３
棒なしで仮止めしてから１層盛り（ウィービング無し）です。
幅があまり広く無い場合でもウィービングは効果的なんでしょうか？

まだまだ初心者で的外れな事を書いてるかもしれませんが、よろしく
お願いします。

他に頼れる所がないので助かります。ありがとうございます。

スピードを少し落としたりして、多少は改善されてきました。
とりあえずは何とかなりそうです。
端材を使って、もう少し色々試して条件を探ってみようと思います。

かたくり子さん、genbabitoさん、良回答を付けたいのですがポイントが無くて申し訳ないです。
本当にありがとうございました。

補足

あっと、締め切りで付けられるのですね．．．最後までお恥ずかしい．．
失礼しました。

回答No.1

noname#230359

溶接方法はTIGでしょうか？
TIGならば経験があります。
これは、あくまでも私の経験からですが。。。

姿勢にもよりますが、SUS材の突合せの場合、U開先でリップを1mm程度残し、ギャップなしの継ぎ手が基本的です。
旋盤で加工した場合、アセトンなどでしっかり油分を飛ばします。

このサイズの積層ですと、2～3層盛りが理想です。
X線検査対象であるなら、バックパージは必要です。

◇初層は70～90A程度で、3～4回に分けて溶接します。
　溶加棒は308系でφ0.8がいいでしょう。
　バックパージ圧力が高いと、裏波が凹むか、
　最悪は溶着金属がブローして危険ですので、
　アルゴンガスの圧力はよく検討しましょう。
　溶加棒は裏側に押し込むようにどんどん加えます。
　置いて溶かすだけでは足りません。

◇中間層は初層より10A程度上げて、φ1.2を使います。
　ウィービング法で板厚とツライチくらいまで盛り上げます。
　低すぎると仕上げ層にアンダカットが入り、盛り上げすぎると
　仕上げ層のときに溶接線が見えなくなります。
　余盛も過剰に高くなり、仕上げなどの工程が入ってしまいます。
　これはどんなサイズの溶接にも共通すると思います。

※層間温度は100度以下に押さえます。
　十分に温度を下げないと、両脇にアンダカットを
　生じます。

◇仕上げ層は60～80Aにします。
　やはり3～4回に分けて溶接します。
　溶加棒はφ1.2がちょうどいいと思います。
　ウィービング幅は、電極が開先と表面の境界に来る所が理想的です。
　トーチ移行時間は1秒間に(両脇：中間＝8：2)位がいいでしょう。
　基本は、両脇でしっかり溶加棒を入れることです。
　溶加棒は冷却の役割も持っていますから、余計な
　入熱によるアンダカットは軽減されます。
　ビードを分けたことによって、クレータが2つも3つも
　出来てしまいますが、最後は溶加棒なしでひとなめ
　すれば、綺麗なビードに仕上がるはずです。

冒頭で姿勢によると書きましたが、両脇にアンダカットが出来にくい
姿勢は、上向ではないでしょうか。
それと、パイプですから、距離が進むと電極の角度も変わってきます。
ノズルを転がして溶接できる人はいいですが、浮かせて溶接する人はこれも考慮しなければなりません。

少し難しく書きましたが、溶接のすべては「初層と余盛にあり」と言われるように、最初と最後が肝心です。
「溶かす」と「冷やす」の使い分けが出来れば、あとは体が覚えてくれることでしょう。

私の文章力で溶接技法を説明するのは困難ですが、近くにベテランの先輩がいるなら、後ろからアークを覗くなどしてみましょう。
溶接屋というのは、言葉では教えてくれません。
目と体と経験で覚えるものだ、ということを今後のステップアップの材料にしていただければ、嬉しく思います。

問題ありません。
下向きが一番楽ですし、もっとも一般的な方法です。
回転治具があれば作業がとても楽になりますし、安定した条件で溶接が出来ますので、とてもいい事だと思います。

下向きで溶接するにあたって、パイプですから、上りと下りがあると思います。
上りはよく溶け、下りは入熱が少ないという特性があります。
その分、毎回同じ位置でスタートして、同じ位置でクレータを作ると、変形や応力も偏ってしまいますので、各層で逆向きにしたり、スタート位置を変えるなどといった工夫もしてみましょう。

余談ですが、私は現地での据付溶接が主でしたので、全姿勢は当たり前、体も逆さまになったり、壁際などで見えないところは鏡を使ったりと、貴重な経験をしました。

お礼

詳細な情報、どうもありがとうございます。
溶接に関しては熟練工が一人も居ない状況なんです．．．
SUSの突合せにはU開先が良い等、大変参考になりました。ありがとうございます。
姿勢についてなんですが、パイプを足スイッチで自動回転させられるチャックにくわえて溶接してる（下向きという事になるのでしょうか？）のですが、この姿勢はあまり適さないでしょうか？
質問ばかりで申し訳無いですが、アドバイスいただければ幸いです。
よろしくお願いします。

姿勢によっても大分結果が違ってくるんですね。
まだまだ全然経験不足ですね．．

今回質問して色々考えさせられる事が多かったです。
本当にありがとうございました。

補足

大事な事を書き忘れました。
溶接方法はTIGです。