12 ．水中溶接継 手の 試験 検査 ※1 宮 森 勝 弥 村 井 徹 被覆 アー ク溶 接 法 によ る水中溶 接は 実際 の工事 に用い ら れて いる が、特殊 な環境 で施工 さ れるため に、陸上 の もの に比 し、強度的 にやや劣 る ものと思 わ れる。また実際 に海中で 行 われた試 験結果 も公表 さ れた もの が少ない。そこ で現 在行 わ れ てい る水中溶接 の強度的 信頼性 を調査 するこ と を目的 と して、 水深約 ４ｍ の海中で板厚12mmの軟綱板 を下向 き、横向 き、 立向 きの姿勢で突 き合せ溶接し たもの につい て、Ｘ線 検 査、強度試験、 顕微鏡 観察 等 を行った。 以上 の諸試験 より、外観 が良 好 でも内 面 にブロ ーホ ー ル等の 欠陥 が発生す ること、 引張 り強度 は母 材の80％以 上と なり 好結果 を示す が伸 びが毋 材の1/3 ∼1/2 になるこ と等 が判明 した。 Test Results of Underwater Welding Katsuya MlYAMORI *4,Tohru MURAI * s The strength reliabilityof an underwater rods was studied. Mild steel plates of 12mm depth of water for three and vertical. A welding using conventional welding thickness were welded different attitudes including series of X-ray inspections and mechanical indicated that many of that horizontal tests for the welds blow-holes were concealed inside the welding beads of good appearances, and that tensile strength and elongation of the welded were more in 4 meters specimens than 80 percent and less than 50 percent of parent metal respectively. ま え が き く 公 表 さ れてい る が、 ダイバ ー が実 際 に海 中 で 行 っ た もの の 試験 結 果 の 公 表 は 少 ない。 本 報 告 は水深 ４ 近年海洋工事 がさかんになり、水中溶接の分野に ｍ の 海中 で板 厚12mm の 軟鋼 板 に下 向 き、 横 向 き、 立 おいても数多くの基礎研究やプラズマ溶接、水 ジェ 向 きの 姿 勢 で突 合 せ溶 探 し た もの につ い て、 Ｘ線検 ット局部乾式水中溶接等の試みがなされている。こ 査、 強 度 試験 、 顕 微鏡 検 査 を行っ た もの で あ る。 な れらは新しい海洋構造物の建造方法を生み出すもの お、継 手部 の 試験 は石 川島 播 磨重 工㈱ に衣 頼 し た。 と期待されている。 ダイバ ーによる被覆 アーク溶接 法は古 くから沈船引上げ、船舶の応急修理、護岸工 2. 現 在 実 際 に行 われてい る水中溶接 工事 の 強度 的 信 事等に用いられている。こ れらの溶接施工法は陸上 と同 じ イルミナイト系、あるいはチ タニア系の溶接 棒に防水加工を行い、直流の溶接機によって行 われ ている。悪条件の環境下であるため、ブロ ーホール、 スラ グ巻込み、硬度の増加、アンダーカット等の欠 目 的 頼性 を調査 し て、 水 中 溶接研 究 の 資料 を得 る。 3. 方 法 3.1 溶 接継 手 試験 板 陥が発生して、陸上のものに比し強度的にやや劣 る 試験 板 は溶 接 は水 深 約 ４ｍ の海 中 で 、 そ れ ぞれ イ と思 われる。水中溶接継手の実験室的 な研究は数多 ル ミナ イト系 Ｂ −10 とチ タニ ヤ系 Ｂ −33 を用い て行 ゛1 本研 究は、科 学技術庁研究調整局 から委託 を受 けた「海中作 業基地 によ る海中実験研 究（ シート ピ ア計画）」の一環 として実施 した ものであ る。 − ’21前潜水技 術部（現石 川島播 磨重工業㈱） 潜水技術部 former; Manned Undersea Technology & Engineering Department (present; Ishikawajima Harima Heavy Industries,LTD.) Manned Undersea Technology & Engineering Department 表 １ 試 験 板 の 符 号 と 溶接 条 件 Symbol of test piece and conditionof welding 水 深， 溶 接 棒 姿 勢 符 号 溶 接 条 件 Welding conditions 試験板寸法 電流 Working depth Working electrode Attitude･ Symbol パ ス数 Dimension of welded plate 水 温 (C) 透明度 (m) ， Underwater Visibil ity Number of pass 下 向(F) Flat H F 283 ６ １０ 1.0 ２７４ ７ １１ (15 204 ５ １０ 1.3 // ２８３ 1 ∼6 １０ 1.0 -1.26 t =12×260 ×300 １９０ ９ 23 ／ 7.91 １０ 23 ／ 7.05 ４ 23 ／ 1.70 t =12×280 ×400 -3.07 横 向 ＆５ｍ Horizontal HH // ×260x H V yz // 1.78 D 4 301 Ｂ −１０． ５や 立 向 Vertical ×250 ×yz ０ 下 向1(見本)(FS) Flat (specimen) H FS Xy ×270x 下 向(F) Flat MF ｔ ｏｍ 横 向 Ｈ） D 4313 Horizontal MH yy ×// MV X/ ×270x X400 0180 Ｂ−３ 3.4$ 立 向(V) Vertical （米） 角変 形 は 溶 接 後の 状 態を 示 す。 - 81 // つた。母材はC =0.15∼0.18％、Gy=- 31 .5kg/mm2 °'B=46.5kg/mm2 , Efl=45.Wo の軟鋼 でありヽ 試 験板の形状は板厚12mm、板巾250mm 、長さ400mm で 裏当金(t = 9 mm X 40mm)付 き、45° Ｖ開先とした。 表１には試験板の符号と寸法、溶接条件及び溶接後 の変形 を示 す。 ３． ２ 継 手性能試験 図１ に示 すように試験片 を採取して以下の手順で 各試験板の継 手性能 を調べた。 図２ 図３ 図 １ 化 学 分 析 マ クロ ミ クロ 硬 度 図4 100倍 写 真 図 １ 試験 板 の 形状 お よ び試験 片 採取 位 置 図 ５ Shape and arrangement of test piece ビッカース硬度計(10kg) 一 図６ 下 向 引張 り Flat 表裏 曲 げ シャ ルピ 4｡ 継 手 性 能 試 験 結 果 4.1 外観検査 図 ２に外観写真を示 すが下向 き、横向 き、立向 き 共にビートの形状 は良好である。横向 き及び立向 き 横 向 ではそれぞれ約1 ∼ ３ｍｍ程度のアンダーカシトがピ Horizontal ートの両側 に生じている。 4.2 X 線検査 図３にＸ線写真 を示す が、ブロ ーホールの発生が みられ、陸上の基準で判定すると３・４級程度 と認 められる。 特に下の写真 からはブロ ーホールがビート全体 に 分布していることがわかる。 立 向 4.3 マ クロ試験 Vertical 図４は断面マ クロ写真であり、下向 き、立向 きで はアンダーカットの発生がみられ、又 どの姿勢にお いてもブロ ーホールの散在が観察 される。 4.4 ミ クロ 試験 図５に下向 き溶接 について、①母材部、②熱影響 部及よび③溶着金属部の３箇所の倍率100 のミ クロ 写真 を示す。写真撮影した熱影響部及び溶着金属部 - 図２ 外観写真 External picture 82 判 定 Evaluation J1S 3 級 3rd class of JIS 母 JIS 4 級 材 Base metal 4th class of OIS JIS 4 級 4th class of JIS （X100 JIS 3 級 ） 3rd class of JIS ｛2 ｝ 熱 影 響 部 Heat affected zone 判 定 Evaluation JIS 4級 （X100 4th class of 01$ ） （3 ） 溶 着 金 廣 JIS 4級 Deposite 4th class of JIS JIS 4 級 4th class of JIS 図３ Ｘ線写真 X ｒａy picture 図５ 断面ミクロ写真HF Micro picture of section of test piece HF 下 向 ： ６ パ ス Flat : 6 passes 横 向 ： ７ パ ス Horizontal : 7 passes 図６ 硬度分布H F S Hardness distributionof test piece HFS 立 向 ： ５ パ ス Vertical: 5 passes 図４ 断 面マ クロ写真 Macro-picture of section of test piece - 83 破断後の形状 Fracturing behavior 図７ 引張試験 Tensile test 図８ 曲げ試験 Bending test 84 破断面 Fracture surface 表 ２ 継 手 部 の 機械 試 験 結 果 一 覧 母材破断強度(0 が46.5kg/mn2 〉 との比率 Ratio t ｏ the stren覃th of base metal 破断した時の角度９・II は２ の試験片の各値 actured specimen, 2 values of °/ ゜indicate the test results ｏ ｆ ２ specimens Test iece of JIS-No. 4 試験片31 の平均値を示す． Mean valve of the test results of 3 specimens 4｡6 引張り試験 引張 り、表裏曲げ、シャルピー衝撃試験の結果を まとめて表２に示 す。 図 ７に引張り試験後の形状 を示 すが、下向 きの試 片は母材 から、その他のものは溶着金属部のアンダ ーカット及びブローホールの部分より破断した。母 材破断強度と試験片 の破断強度の比である継 手効率 は100 ∼83 ％となっており、比較的良好な結果 を示 す。伸びは8 ∼13 ％で陸上に比較して％∼％である。 4.7 曲げ試験 曲げ試験結果の試験片 を図 ８に示 す。下向 き姿勢 では表裏曲げ共に180°曲ったものもあるが、他の姿 図 ９ シ ャ ルピ ー衝 撃 試験破 断 面 勢では28∼70°程度で欠陥部 より折 れた。 180°曲が ったものでも表裏に欠陥の認められるものもある0 4.8 シャルピー衝撃試験 Breaking point of charpy impact test は再加熱された部分であり、熱影響部では緇粒化し アンダーカット が大 きいために、100mm2の標準試 たフェライトとパーライト が、溶着金属部では微細 験片 がとれず7.5 ×10×55mmの試験片 とした。衝撃 化したフェライトとパーライト が認められる。 また、 値 は4.9∼7.0ky m ｃ /㎡で欠陥 が認められるにもか 最終層以外の層の変質部は次層の溶接 により組織 が わらず結果は良好である。 試験後の試験片 を図 ９ に示 す。 改善されて陸上の場合と大差ないことが判 る。 ４． ５ 硬度測定 5｡ 図６に下向 きの硬度測定結果を示 す。 最終層熱影 響部は硬化 が認められ1300H V となり、' 他 の例では 以 上 の試 験 結 果 を考 察 し 次 の 結 論 を得 た。 400 H Vの硬化 が認められたら 溶着金属部は全般的 に200 H V 以下であり陸上の場合と大差 がないよう 思 われる。 - 結 論 （Ｉ ） 外 観 が良 好 で も内 面 にブ ロ 一 ホ ー ル等 の 欠陥 が認 め ら れ る。 （２ ） 最終 層 の熱 影 響 部 は 急 冷 さ れ硬 化 す る が、 他 85 の層の熱影響部および溶着金属部では次層溶 （ ３） 引張 り 強度 は母 材の80 ％ 以 上 と なり、 良 好 な 接 による再加熱のためさほどではない。組織 結 果 と なっ てい る が伸 びは陸 上 溶 接 の ％∼ ％ についても同様に、最終層以外では、比較的 と なっ てい る。 良好な組織となっている。 86
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