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発明の名称 チタンクラッド鋼板の溶接方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−80775
公開日 平成10年(1998)3月31日
出願番号 特願平8−236859
出願日 平成8年(1996)9月6日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】高野 茂
発明者 浅沼 直行 / 井上 正 / 深井 英明 / 松野 隆 / 崎山 哲雄 / 高野 俊夫
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 下記の工程を有してなることを特徴とするチタンクラッド鋼板の溶接方法。
(イ)溶接されるチタンクラッド鋼板の突き合わせ部の合わせ材(チタン)を除去する工程と、(ロ)前記合わせ材の除去された部分の母材(鋼板)に開先を設ける工程と、(ハ)前記開先の設けられた母材を溶接する工程と、(ニ)前記母材の溶接部の少なくとも両端部において、隣接するチタンクラッド鋼板表面と高さが一致するようにチタンのスペーサを挿入して前記チタンクラッド鋼板の合わせ材に溶接する工程と、(ホ)前記母材の溶接部に隣接するチタンクラッド鋼板の合わせ材および前記チタンのスペーサに、前記母材の溶接部の表面を覆うようにチタンの当て板を溶接する工程と、(ヘ)前記母材の溶接部から前記母材の溶接部に隣接するチタンクラッド鋼板にわたる部分の両端部の側面に樹脂板を接着剤を用いて接着する工程。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、チタンクラッド鋼板の溶接方法に関する。
【0002】
【従来の技術】チタンクラッド鋼板は、非常に優れた耐食性を有するチタン(合わせ材と呼ばれる)を強度部材である鋼板(母材と呼ばれる)の表面に接合させた鋼板で、コスト的にも有利なため使用環境の厳しい海洋構造物、化学プラント、発電プラントなどの分野でその用途を拡大しつつある。しかし、以下に述べるような溶接上の問題などがあるため、未だ大量使用されるまでには至ってない。
【0003】チタンクラッド鋼板を通常の方法で溶接すると、チタンと鋼の異種金属が溶融する部分(異材溶接部と呼ばれる)には脆弱な金属間化合物やチタンの炭窒化物が生成するため、溶接部が割れやすくなる。そのため、チタンクラッド鋼板の溶接には、真空ろう付け法や金属間化合物を生成しないようなインサート材を挿入する拡散接合法が用いられているが、高価な真空装置や貴金属のインサート材を用いるためコスト高になる、大きさに制約がある、施工現場での溶接ができないなどの問題がある。
【0004】こうした溶接上の問題を解決するために、従来より幾つかの方法が提案されている。例えば、特開平2ー280969号公報や特開平2ー280970号公報には、溶接される突き合わせ部の合わせ材を除き、合わせ材の除かれた母材に開先を設け、母材を溶接し、合わせ材と同質のチタンをスペーサとして溶接部に被せる方法や、さらにその上をチタンの当て板で覆う方法が開示されている。
【0005】いずれの場合も、母材溶接部とスペーサとは全面接合されないので両者の間には隙間が存在する。そのため、溶接部の両端部ではこの隙間より腐食性のガスや液体が浸入し溶接部の腐食が生じたり、また、溶接を通常の方法で行っているため上述したような脆弱な金属間化合物などが生成し割れが生じるといった問題がある。
【0006】そこで、特開平5ー185237号公報や特開平6ー15453号公報には、こうした溶接部の腐食や割れを防止する方法が提案されている。
【0007】図2に、特開平5ー185237号公報に記載されたチタンクラッド鋼板の溶接方法を示す。図2で、1はチタンクラッド鋼板、2は合わせ材、3は母材、4は母材溶接部、6はチタンの当て板、8は異材溶接部、9はクラッドスペーサ、10は切り込みを表す。また、図2の(a)は母材3を溶接した後の状態を、(b)は母材溶接部4の端部の切り込み10にクラッドスペーサ9を挿入して溶接した後の状態を、(c)は母材溶接部4およびその周辺部をチタンの当て板6で覆い溶接した後の状態を表す。
【0008】まず、図2の(a)に示すように、溶接されるチタンクラッド鋼板1の突き合わせ部から合わせ材2を除き、合わせ材2の除去された母材3には開先を設けるとともに、その端部に切り込み10を入れ、母材3を溶接する。
【0009】メインの溶接が母材3同士の溶接となるため、強度上の問題が生じることはない。
【0010】次に、図2の(b)に示すように、母材溶接部4の端部にできた切り込み10にチタンクラッド鋼板1と同質のクラッドスペーサ9を挿入して溶接する。このとき、チタンと鋼が溶融する側面の異材溶接部8の溶接を、不活性ガス雰囲気中でAgーCu系溶材を用いてプラズマ溶接やTIG溶接で行う。
【0011】クラッドスペーサ9を端部に挿入して溶接しているため、隙間より腐食性ガスなどが浸入することはない。また、異材溶接部8においては、その溶接が不活性ガス雰囲気中で行われるため酸化物や窒化物が生成することなく、しかも低融点化の図れるAgーCu系溶材を用いて溶接速度の速いプラズマ溶接やTIG溶接で行われるためチタンと鉄の反応が抑制され、それらの金属間化合物などの生成が妨げられる。
【0012】最後に、図2の(c)に示すように、母材溶接部4に隣接するチタンクラッド鋼板1の表面と切り込み10に挿入されたクラッドスペーサ9の表面に、合わせ材2と同質のチタンの当て板6を、母材溶接部4表面を覆うように隅肉溶接する。
【0013】チタンの当て板6で母材溶接部4表面が覆われるので、溶接部全体の耐食性は確保される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平5ー185237号公報や特開平6ー15453号公報に記載された方法には、以下のような問題がある。すなわち、切り込みを作製したり、溶接個所が多いために作業性が著しく阻害される。また、異材溶接部が存在しているため金属間化合物などの生成を完全には抑制できず、割れの生じる場合がある。
【0015】本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、溶接部の腐食や割れの発生を招くことなく、しかも作業性を阻害しない簡便なチタンクラッド鋼板の溶接方法を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記課題は、下記の工程を有してなることを特徴とするチタンクラッド鋼板の溶接方法により解決される。
【0017】(イ)溶接されるチタンクラッド鋼板の突き合わせ部の合わせ材を除去する工程と、(ロ)前記合わせ材の除去された部分の母材に開先を設ける工程と、(ハ)前記開先の設けられた母材を溶接する工程と、(ニ)前記母材の溶接部の少なくとも両端部において、隣接するチタンクラッド鋼板表面と高さが一致するようにチタンのスペーサを挿入して前記チタンクラッド鋼板の合わせ材に溶接する工程と、(ホ)前記母材の溶接部に隣接するチタンクラッド鋼板の合わせ材および前記チタンのスペーサに、前記母材の溶接部の表面を覆うようにチタンの当て板を溶接する工程と、(ヘ)前記母材の溶接部から前記母材の溶接部に隣接するチタンクラッド鋼板にわたる部分の両端部の側面に樹脂板を接着剤を用いて接着する工程。
【0018】メインの溶接は、合わせ材を除いて開先を設けた母材同士の溶接のため、溶接強度上の問題は生じない。
【0019】母材の溶接部の少なくとも両端部において、隣接するチタンクラッド鋼板表面と高さが一致するようにチタンのスペーサを挿入してチタンクラッド鋼板の合わせ材に溶接した後、母材の溶接部に隣接するチタンクラッド鋼板の合わせ材およびチタンのスペーサに、母材の溶接部の表面を覆うようにチタンの当て板を溶接すれば、端部も含めて溶接部表面全体の耐食性が確保される。
【0020】そして、母材の溶接部から母材の溶接部に隣接するチタンクラッド鋼板にわたる部分の両端部の側面に樹脂板を接着剤を用いて接着すれば、側面からの腐食性ガスなどの浸入による腐食が起きることもない。
【0021】本発明法では、異材溶接の行われる個所を接着剤を用いて接合しているので、金属間化合物などに起因する割れの恐れは全くない。
【0022】また、特別な加工が必要なく、一部を接着接合で行っているので溶接個所も著しく少なく、簡便で作業性に優れた溶接方法といえる。
【0023】
【発明の実施の形態】図1に、本発明であるチタンクラッド鋼板の溶接方法の1実施の形態を示す。図1で、1はチタンクラッド鋼板、2は合わせ材、3は母材、4は母材溶接部、5はチタンのスペーサ、6はチタンの当て板、7は塩化ビニル板を表す。また、図1の(a)は合わせ材2を除いた母材3を溶接した後の状態を、(b)は母材溶接部4の両端部にチタンのスペーサ5を挿入してチタンクラッド鋼板1の合わせ材2に溶接した後の状態、(c)は母材溶接部4に隣接するチタンクラッド鋼板1の合わせ材2およびチタンのスペーサ5に、チタンの当て板6を溶接した後の状態を、(d)は母材溶接部4からそれに隣接するチタンクラッド鋼板1にわたる部分の両端部の側面に塩化ビニル板6を接着剤を用いて接着した後の状態を表す。
【0024】まず、図1の(a)に示すように、溶接されるチタンクラッド鋼板1の突き合わせ部分から合わせ材2を除き、合わせ材2の除去された母材3に開先を設け、母材3をTIG溶接する。
【0025】次に、図1の(b)に示すように、母材溶接部4の両端部に、隣接するチタンクラッド鋼板1表面と高さが一致するようにチタンのスペーサ5を挿入してチタンクラッド鋼板1の合わせ材2になめ付け溶接する。
【0026】そして、図1の(c)に示すように、母材溶接部4に隣接するチタンクラッド鋼板1の合わせ材2およびチタンのスペーサ5に、母材溶接部4の表面を覆うようにチタンの当て板6を隅肉溶接する。
【0027】最後に、図1の(d)に示すように、母材溶接部4からそれに隣接するチタンクラッド鋼板1にわたる部分の両端部の側面に塩化ビニル板7をエポキシ樹脂を用いて接着する。
【0028】本発明法はいずれの種類のチタンクラッド鋼板にも適用できる。チタンのスペーサや当て板には、どんな種類のチタンを用いてもよいが、溶接すべきチタンクラッド鋼板の合わせ材と同種のチタンを用いることが好ましい。
【0029】樹脂板としては、塩化ビニル板の他、ポリエチレン板などを用いることができる。
【0030】なお、本発明法における母材同士の溶接時に、チタンクラッド鋼板の鋼板側を構造物表面に溶接などにより貼り付ければ、表面がチタンと樹脂で覆われた耐食性に優れる構造物を建造できる。
【0031】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されているので、溶接部の腐食や割れの発生を招くことなく、しかも作業性を阻害しない簡便なチタンクラッド鋼板の溶接方法を提供できる。




 

 


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