特開 2024-109243 クラッド鋼溶接方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024109243

(43)【公開日】2024-08-14

(54)【発明の名称】クラッド鋼溶接方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/23 20060101AFI20240806BHJP

   B23K 33/00 20060101ALI20240806BHJP

   B23K 37/06 20060101ALI20240806BHJP

   B23K 9/16 20060101ALI20240806BHJP

   B23H 5/00 20060101ALI20240806BHJP

   B24B 9/04 20060101ALI20240806BHJP

   B24B 37/00 20120101ALI20240806BHJP

   C23G 1/08 20060101ALI20240806BHJP

【ＦＩ】

B23K9/23 K

B23K33/00 Z

B23K37/06 B

B23K9/16 J

B23H5/00 A

B24B9/04 C

B24B37/00 Z

C23G1/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023013945

(22)【出願日】2023-02-01

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 集 会 名：北陸自動車道 手取川橋の更新事業に関する検討会（第５回） 開催場所 ：Ｗｅｂ会議（中日本高速道路株式会社が主催。） 開催日：２０２２年２月２日

(71)【出願人】

【識別番号】000004123

【氏名又は名称】ＪＦＥエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002963

【氏名又は名称】弁理士法人ＭＴＳ国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100080458

【弁理士】

【氏名又は名称】高矢 諭

(74)【代理人】

【識別番号】100144299

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 崇

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 勇佑

(72)【発明者】

【氏名】北川 尚男

(72)【発明者】

【氏名】岩川 貴志

(72)【発明者】

【氏名】片瀬 慶嗣

(72)【発明者】

【氏名】深谷 道夫

【テーマコード（参考）】

3C049

3C059

3C158

4E001

4K053

【Ｆターム（参考）】

3C049AA02

3C049AA05

3C049CA01

3C059AA03

3C158AA02

3C158AA05

3C158CA01

3C158DA02

3C158DA12

4E001AA03

4E001BB07

4E001BB09

4E001CA01

4E001CA03

4E001CC01

4E001DB03

4E001DD02

4E001DD04

4E001DF02

4E001DF05

4E001DG05

4K053PA02

4K053PA13

4K053QA01

4K053RA15

4K053RA16

4K053RA17

4K053RA18

4K053RA19

4K053SA03

(57)【要約】

【課題】母材溶接後に耐食金属溶接材料の希釈を抑制してクラッド鋼を溶接する。
【解決手段】二相ステンレス鋼を合せ材１４とし、炭素鋼又は低合金鋼を母材１２としたクラッド鋼１０の溶接方法であって、合せ材１４のカットバックを行って母材１２の露出面１２Ａを形成する開先加工を施す工程と、母材１２同士の間のルート間隔Ｇが３ｍｍ以上となるように、前記開先加工を施したクラッド鋼１０同士を突合せる工程と、その後、裏当て材２６を母材１２の露出面１２Ａに配置する工程と、その後、母材１２側から母材１２側の突合せの開先溶接を行う工程と、その後、裏当て材２６を取り外す工程と、その後、合せ材１４側から合せ材１４の突合せの開先溶接を行う合せ材溶接工程と、を有し、合せ材溶接工程では、初層溶接に３０９系ステンレス鋼の溶接材料を用い、最外層の溶接に二相ステンレス鋼又はニッケル合金の溶接材料を用いる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

二相ステンレス鋼を合せ材とし、炭素鋼または低合金鋼を母材としたクラッド鋼の溶接方法であって、
前記クラッド鋼の溶接を行う部位において前記合せ材を取り除くカットバックを行って、前記母材の露出面を形成する開先加工を施す開先加工工程と、
前記母材同士の間のルート間隔が３ｍｍ以上となるように、前記開先加工を施した前記クラッド鋼同士を突き合わせる突き合わせ工程と、
前記突き合わせ工程の後、裏当て材を前記母材の前記露出面に配置する裏当て材配置工程と、
前記裏当て材配置工程の後、前記母材側から前記母材側の突き合わせの開先溶接を行う母材溶接工程と、
前記母材溶接工程の後、前記裏当て材を取り外す裏当て材取り外し工程と、
前記裏当て材取り外し工程の後、前記合せ材側から前記合せ材の突き合わせの開先溶接を行う合せ材溶接工程と、
を有し、
前記合せ材溶接工程では、初層の溶接に３０９系ステンレス鋼の溶接材料を用い、最外層の溶接に二相ステンレス鋼またはニッケル合金の溶接材料を用いることを特徴とするクラッド鋼溶接方法。

【請求項2】

前記合せ材溶接工程では、最外層以外の溶接に３０９系ステンレス鋼の溶接材料を用いることを特徴とする請求項１に記載のクラッド鋼溶接方法。

【請求項3】

前記裏当て材はセラミック製であることを特徴とする請求項１に記載のクラッド鋼溶接方法。

【請求項4】

前記突き合わせ工程において、前記露出面が含まれる前記合せ材側の溝底の平行部長さが１５ｍｍ以上となるように、前記開先加工を施した前記クラッド鋼同士を突き合わせることを特徴とする請求項１に記載のクラッド鋼溶接方法。

【請求項5】

前記合せ材溶接工程では、耐食性金属の溶接材料を有するフラックスコアードワイヤを用いて前記合せ材側からアーク溶接をすることを特徴とする請求項１に記載のクラッド鋼溶接方法。

【請求項6】

前記裏当て材は、裏ビードを形成するための凹みのない裏当て材であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のクラッド鋼溶接方法。

【請求項7】

前記開先加工工程では、前記合せ材を取り除くカットバックを行って、前記露出面とのなす角度が１３０°以上となる溝壁を形成することを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のクラッド鋼溶接方法。

【請求項8】

前記母材溶接工程を行った後、前記クラッド鋼を反転させることなく前記合せ材溶接工程を行うことを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のクラッド鋼溶接方法。

【請求項9】

前記合せ材溶接工程では、ＣＯ₂とアルゴンの混合ガスをシールドガスとして用い、前記混合ガスのＣＯ₂の含有割合を０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％以下とし、前記アーク溶接を施す際の入熱量を５ｋＪ／ｃｍ以上４０ｋＪ／ｃｍ以下とすることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のクラッド鋼溶接方法。

【請求項10】

前記合せ材溶接工程の後、鉄を含まない、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素、ダイヤモンド、コランダム、ガーネットのうちの少なくとも１つであって、ＪＩＳ Ｒ６００１（１９９８）で規定されるＦ８０の粒度と同等またはそれよりも細かい粒度の研磨材を用いた機械的研磨、電解研磨又は不動態化処理のうちの少なくとも１つを実施して、前記合せ材溶接工程で溶接した箇所の表面の処理をすることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のクラッド鋼溶接方法。

【請求項11】

前記合せ材溶接工程で溶接した箇所の表面に対して前記機械的研磨を実施した後、当該表面に対してさらに電解研磨又は不動態化処理のいずれかを実施することを特徴とする請求項１０に記載のクラッド鋼溶接方法。

【請求項12】

前記クラッド鋼は、クラッド鋼板又はクラッド鋼管であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載のクラッド鋼溶接方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クラッド鋼溶接方法に関し、詳細には、母材溶接後に耐食性金属である溶接材料の希釈が生じることを抑制したクラッド鋼溶接方法に関する。

【背景技術】

【0002】

クラッド鋼は、母材（炭素鋼または低合金鋼）の表面に、耐食性等の機能に優れた合せ材（ステンレス鋼など）を冶金的に接合した複合鋼材であり、構造部材として必要な強度をもつと同時に、耐食性などの機能も兼ね備え、かつ、母材部分まで合せ材と同一の材質で製造した場合と比較して安価である、という優れた特長をもっており、腐食環境等に配置される構造物や部材等に数多く用いられている。

【0003】

しかしながら、クラッド鋼は複合鋼材であるため、溶接を行う際には、炭素鋼同士を溶接する場合と比べて工夫を要する。従来のクラッド鋼の溶接方法では、母材側から下向き溶接で溶接するが、初層は融合不良、ブローホール、スラグ巻き込みなどの溶接欠陥が発生しやすいため、母材溶接後に反転させてガウジングやグラインダーで裏はつりをして溶接欠陥を除去し、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接やフラックスコアードワイヤを用いたアーク溶接で合せ材側から下向き溶接で溶接していた。

【0004】

これに対して、特許文献１において、クラッド鋼の溶接に関し、母材溶接後に裏ビードのはつり作業を行うことなく、パイプの内側から全姿勢での溶接を行うことができ、かつ、非耐食鋼側において非耐食鋼の強度と同等以上となる溶接材料による溶接を可能にして、クラッド鋼管の耐食性と高強度とを両立できるとするクラッド鋼の突合せ溶接方法が提案されている。

【0005】

特許文献１に記載の技術では、突き合わせ溶接を行うクラッド鋼１００の端部を、図１１に示されるような形状の開先１２０（母材側開先１２２の形状は特に限定されない。）に加工した後、非耐食鋼（母材１０２）側の母材側開先１２２に初層溶接を行い、図１２に示されるような所定の形状（Ｈ_ｂｘ／Ｗ_ｂｘ＜１、ここで、Ｈ_ｂｘ：裏ビード高さ［ｍｍ］、Ｗ_ｂｘ：裏ビード幅［ｍｍ］）の裏ビード１３２を高耐食材（合せ材１０４）側の合せ材側開先１２４内に形成させた後、耐食性が当該クラッド鋼１００の高耐食材（合せ材１０４）と同等以上の溶接材料を用い、前記裏ビード１３２のはつり作業を行うことなく、高耐食材（合せ材１０４）側の合せ材側開先１２４を溶接する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２１－１３７８６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、非耐食鋼である裏ビード１３２を高耐食材（合せ材１０４）側の合せ材側開先１２４内に形成させた後、当該裏ビード１３２のはつり作業を行うことなく、高耐食材（合せ材１０４）側の合せ材側開先１２４を溶接するが、合せ材側開先１２４内に形成させる裏ビード１３２の幅Ｗ_ｂｘに対する高さＨ_ｂｘの比（Ｈ_ｂｘ／Ｗ_ｂｘ）を小さくする工夫がなされていないため、当該裏ビード１３２の近傍部分において高耐食材である溶接材料の希釈が生じるおそれがあると本発明者は考察した。そのため、具体的には次の（１）及び（２）のような不具合が発生するおそれがあると本発明者は考察した。

【0008】

（１）二相ステンレス鋼でクロムやモリブデンを多く含む2209系、329J4L系、2553系の溶接材料は、希釈率が小さくてもマルテンサイト組織になりやすく、炭素鋼の上に直接溶接することが難しいが、希釈率が大きくなると、よりマルテンサイト組織になりやすくなる。

【0009】

（２）合せ材側開先１２４を溶接する際に３０９系溶接材料を用いた場合は、希釈が大きくなると局部的に耐食性が低下するとともに溶接金属がマルテンサイト組織となる。マルテンサイト組織はきわめて硬く、延性に乏しい組織となり割れの原因となる。また、マルテンサイト組織になると拡散性水素により遅れ割れを起こすことがある。

【0010】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、母材溶接後に耐食性金属である溶接材料の希釈が生じることを抑制したクラッド鋼溶接方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は前記課題を解決する発明であり、以下のようなクラッド鋼溶接方法である。

【0012】

即ち、本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第１の態様は、二相ステンレス鋼を合せ材とし、炭素鋼または低合金鋼を母材としたクラッド鋼の溶接方法であって、前記クラッド鋼の溶接を行う部位において前記合せ材を取り除くカットバックを行って、前記母材の露出面を形成する開先加工を施す開先加工工程と、前記母材同士の間のルート間隔が３ｍｍ以上となるように、前記開先加工を施した前記クラッド鋼同士を突き合わせる突き合わせ工程と、前記突き合わせ工程の後、裏当て材を前記母材の前記露出面に配置する裏当て材配置工程と、前記裏当て材配置工程の後、前記母材側から前記母材側の突き合わせの開先溶接を行う母材溶接工程と、前記母材溶接工程の後、前記裏当て材を取り外す裏当て材取り外し工程と、前記裏当て材取り外し工程の後、前記合せ材側から前記合せ材の突き合わせの開先溶接を行う合せ材溶接工程と、を有し、前記合せ材溶接工程では、初層の溶接に３０９系ステンレス鋼の溶接材料を用い、最外層の溶接に二相ステンレス鋼またはニッケル合金の溶接材料を用いることを特徴とするクラッド鋼溶接方法である。

【0013】

ここで、本願において、炭素鋼とは、鉄と炭素の合金である鋼の一種で、炭素含有率が、通常０．０２～約２％の範囲の鋼であり、少量のけい素、マンガン、りん、硫黄などを含む。低合金鋼とは、所定の合金元素の合計量が５質量％以下の鋼のことである。

【0014】

また、本願において、カットバックとは、合せ材を当該合せ材が広がる方向と略平行に取り除いて母材を露出させることである。

【0015】

本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第２の態様は、クラッド鋼溶接方法の前記第１の態様において、前記合せ材溶接工程では、最外層以外の溶接に３０９系ステンレス鋼の溶接材料を用いる、ように構成されている態様である。

【0016】

本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第３の態様は、クラッド鋼溶接方法の前記第１の態様または前記第２の態様において、前記裏当て材がセラミック製であるように構成されている態様である。

【0017】

本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第４の態様は、クラッド鋼溶接方法の前記第１～前記第３の態様のいずれかの態様において、前記突き合わせ工程において、前記露出面が含まれる前記合せ材側の溝底の平行部長さが１５ｍｍ以上となるように、前記開先加工を施した前記クラッド鋼同士を突き合わせる、ように構成されている態様である。

【0018】

本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第５の態様は、クラッド鋼溶接方法の前記第１～前記第４の態様のいずれかの態様において、前記合せ材溶接工程では、耐食性金属の溶接材料を有するフラックスコアードワイヤを用いて前記合せ材側からアーク溶接をする、ように構成されている態様である。

【0019】

本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第６の態様は、クラッド鋼溶接方法の前記第１～前記第５の態様のいずれかの態様において、前記裏当て材は、裏ビードを形成するための凹みのない裏当て材である、ように構成されている態様である。

【0020】

本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第７の態様は、クラッド鋼溶接方法の前記第１～前記第６の態様のいずれかの態様において、前記開先加工工程では、前記合せ材を取り除くカットバックを行って、前記露出面とのなす角度が１３０°以上となる溝壁を形成する、ように構成されている態様である。

【0021】

本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第８の態様は、クラッド鋼溶接方法の前記第１～前記第７の態様のいずれかの態様において、前記母材溶接工程を行った後、前記クラッド鋼を反転させることなく前記合せ材溶接工程を行う、ように構成されている態様である。

【0022】

本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第９の態様は、クラッド鋼溶接方法の前記第１～前記第８の態様のいずれかの態様において、前記合せ材溶接工程では、ＣＯ₂とアルゴンの混合ガスをシールドガスとして用い、前記混合ガスのＣＯ₂の含有割合を０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％以下とし、前記アーク溶接を施す際の入熱量を５ｋＪ／ｃｍ以上４０ｋＪ／ｃｍ以下とする、ように構成されている態様である。

【0023】

本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第１０の態様は、クラッド鋼溶接方法の前記第１～前記第９の態様のいずれかの態様において、前記合せ材溶接工程の後、鉄を含まない、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素、ダイヤモンド、コランダム、ガーネットのうちの少なくとも１つであって、ＪＩＳ Ｒ６００１（１９９８）で規定されるＦ８０の粒度と同等またはそれよりも細かい粒度の研磨材を用いた機械的研磨、電解研磨又は不動態化処理のうちの少なくとも１つを実施して、前記合せ材溶接工程で溶接した箇所の表面の処理をする、ように構成されている態様である。

【0024】

本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第１１の態様は、クラッド鋼溶接方法の前記第１０の態様において、前記合せ材溶接工程で溶接した箇所の表面に対して前記機械的研磨を実施した後、当該表面に対してさらに電解研磨又は不動態化処理のいずれかを実施する、ように構成されている態様である。

【0025】

本発明に係るクラッド鋼溶接方法の第１２の態様は、クラッド鋼溶接方法の前記第１～前記第１１の態様のいずれかの態様において、前記クラッド鋼は、クラッド鋼板又はクラッド鋼管である、ように構成されている態様である。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、母材溶接後に耐食性金属である溶接材料の希釈が生じることを抑制したクラッド鋼溶接方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法に関し、開先加工工程および突き合わせ工程を実施した際のクラッド鋼１０の要部を模式的に示す概略図

【図2】本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法に関し、裏当て材配置工程を実施した際のクラッド鋼１０の要部を模式的に示す概略図

【図3】本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法に関し、母材溶接工程を実施した際のクラッド鋼１０の要部を模式的に示す概略図

【図4】本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法に関し、裏当て材取り外し工程を実施した際のクラッド鋼１０の要部を模式的に示す概略図

【図5】本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法に関し、合せ材溶接工程を実施した際のクラッド鋼１０の要部を模式的に示す概略図

【図6】本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法において使用可能な裏当て材の具体例の断面図（（Ａ）は凹みあり、（Ｂ）は凹みなし。）

【図7】裏ビードの形状について説明するための図（（Ａ）は裏当て材を設けて形成した裏ビード３２の形状を模式的に示し、（Ｂ）は裏当て材を設けずに形成した裏ビード３３の形状を模式的に示す。）

【図8】合せ材側開先２４の第１変形例である合せ材側開先２４Ａを模式的に示す概略図

【図9】合せ材側開先２４の第２変形例である合せ材側開先２４Ｂを模式的に示す概略図

【図10】本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法において使用可能な裏当て材の他の具体例（裏当て材２９）を模式的に示す図（（Ａ）は裏当て材２９の断面図、（Ｂ）は裏当て材２９を合せ材側開先２４に取り付けた状態を模式的に示す概略図。）

【図11】特許文献１に記載の技術を説明するための図（突き合わせ溶接を行うクラッド鋼１００の開先形状を示す断面図）

【図12】特許文献１に記載の技術を説明するための図（非耐食鋼（母材１０２）側の初層溶接により形成される裏ビード１３２の形状の断面図）

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

【0029】

図１～図５は本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法の代表的な工程の場面を模式的に示す断面図であり、図１は本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法に関し、開先加工工程および突き合わせ工程を実施した際のクラッド鋼１０の要部を模式的に示す概略図であり、図２は本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法に関し、裏当て材配置工程を実施した際のクラッド鋼１０の要部を模式的に示す概略図であり、図３は本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法に関し、母材溶接工程を実施した際のクラッド鋼１０の要部を模式的に示す概略図であり、図４は本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法に関し、裏当て材取り外し工程を実施した際のクラッド鋼１０の要部を模式的に示す概略図であり、図５は本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法に関し、合せ材溶接工程を実施した際のクラッド鋼１０の要部を模式的に示す概略図である。図６は本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法において使用可能な裏当て材の具体例の断面図（（Ａ）は凹みあり、（Ｂ）は凹みなし。）であり、図７は裏ビードの形状について説明するための図（（Ａ）は裏当て材を設けて形成した裏ビード３２の形状を模式的に示し、（Ｂ）は裏当て材を設けずに形成した裏ビード３３の形状を模式的に示す。）であり、図８は合せ材側開先２４の第１変形例である合せ材側開先２４Ａを模式的に示す概略図であり、図９は合せ材側開先２４の第２変形例である合せ材側開先２４Ｂを模式的に示す概略図であり、図１０は本発明の実施形態に係るクラッド鋼溶接方法において使用可能な裏当て材の他の具体例（裏当て材２９）を模式的に示す図（（Ａ）は裏当て材２９の断面図、（Ｂ）は裏当て材２９を合せ材側開先２４に取り付けた状態を模式的に示す概略図。）である。

【0030】

以下の実施形態の説明では、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法を適用するクラッド鋼１０の形状が板状であるものとして説明を行うが、本発明の適用対象となるクラッド鋼の形状は板状に限定されるわけではなく、本発明に係るクラッド鋼溶接方法を実施可能な形状であればよく、本発明に係るクラッド鋼溶接方法は、例えば、板状や管状等のクラッド鋼やその他の形状のクラッド鋼に広く適用可能である。また、以下の実施形態の説明では、各材料等を具体的に記載しているが、それらは具体例に過ぎず、記載した具体例に本発明が限定されるわけではない。

【0031】

本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法の適用対象となるクラッド鋼１０は、図１に示すように、母材１２と、合せ材１４と、を有してなり、母材１２は炭素鋼または低合金鋼であり、合せ材１４は二相ステンレス鋼であり、合せ材１４は耐食性金属である。前述したように、本願において低合金鋼とは、所定の合金元素の合計量が５質量％以下の鋼のことである。

【0032】

本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法の適用対象となるクラッド鋼１０の合せ材１４は、前述したように二相ステンレス鋼であり、具体的には例えば、SUS329J1L、SUS329J3L、SUS329J4L、SUS327L1、UNS S32900、UNS S31803、UNS S32205、UNS S31260、UNS S32506、UNS S32750、UNS S82122、UNS S32304、UNS S39274等を用いることができる。

【0033】

本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法では、次のような手順（ステップ１～ステップ６）でクラッド鋼１０の溶接を行う。

【0034】

＜ステップ１（開先加工工程および突き合わせ工程）＞
溶接を行うクラッド鋼１０の溶接箇所である端部に所定の開先加工を行い、そして、その所定の開先加工を施したクラッド鋼１０の端部同士を突き合わせて、図１に示すように、開先２０、母材側開先２２、合せ材側開先２４を設ける。ここで、母材側開先２２は母材１２側に設けた開先であり、合せ材側開先２４は合せ材１４側に設けた開先であり、母材側開先２２と合せ材側開先２４とを合わせて、開先２０と称している。

【0035】

母材１２の溶接を行う母材側開先２２は、母材１２の端部同士を突き合わせてなる母材側開先２２が、図１に示すようにＶ形となるように加工を施し、また、母材側開先２２のルート間隔Ｇが３ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように突き合わせて形成する。適切なルート間隔を設けることで、溶着金属と母材１２同士の一体化（完全溶け込み）が容易になる。本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法では、所定のルート間隔を設けるため、溶着金属が漏洩しないように裏当て材２６（図２参照）を設置し、母材１２と裏当て材２６との重なりを適切な距離だけ設けて溶着金属が漏洩しないようにする。母材側開先２２のルート間隔Ｇを３ｍｍ未満にすると、溶着金属がルート間隔Ｇの中に入り込みにくくなり、完全溶け込み溶接を行いにくくなる。また、母材側開先２２のルート間隔Ｇを３ｍｍ未満にすると、裏当て材２６を使用した場合でも、溶融不良、ブローホール、スラグ巻き込みなどの溶接欠陥が発生しやすい。一方、ルート間隔Ｇが１０ｍｍを上回ると、溶接のパス数が多くなって溶接作業の効率が悪くなる。また、溶着金属の量が多くなって材料費の面でのコストアップにもつながる。

【0036】

また、合せ材１４の溶接を行う合せ材側開先２４は、溶接を行うクラッド鋼１０の溶接箇所である端部において合せ材１４を取り除くカットバックを行って母材１２を露出させて形成する。この開先加工によって、母材１２が一定の範囲で露出してなる母材露出面１２Ａが形成される。本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法では、母材露出面１２Ａを、合せ材１４の表面が広がる方向と略同一の方向に広がる平面となるように設けている。合せ材側開先２４は、母材露出面１２Ａを溝底、合せ材１４の合せ材端面１４Ａを溝壁とする長方形状の開先（図１参照）であり、合せ材端面（溝壁）１４Ａは母材露出面（溝底）１２Ａと略直交している。

【0037】

開先２０において、母材側開先２２は前述したようにルート間隔Ｇが３ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように設定するが、合せ材側開先２４の合せ材側の溝底の平行部長さＷは１５ｍｍ以上になるように設定する。

【0038】

合せ材側開先２４の合せ材側の溝底の平行部長さＷを１５ｍｍ以上に設定する理由は、次のステップ２（裏当て材配置工程）で、裏当て材２６を母材露出面１２Ａに十分な距離だけ密着させて、溶着金属が裏当て材２６と母材露出面１２Ａとの間から漏洩することを防ぐためである。溶着金属が裏当て材２６と母材露出面１２Ａとの間から漏洩することを防ぐためには、裏当て材２６と母材露出面１２Ａとの密着距離ｄ（図２参照）を片側で６ｍｍ以上確保することが必要であり、７ｍｍ以上確保することが好ましい。例えば、母材側開先２２のルート間隔Ｇが３ｍｍの場合に密着距離ｄを片側で６ｍｍずつ確保するようにすると、合せ材側開先２４の合せ材側の溝底の平行部長さＷは、３ｍｍ＋６ｍｍ＋６ｍｍ＝１５ｍｍとなり、密着距離ｄを片側で７ｍｍずつ確保するようにすると、合せ材側開先２４の合せ材側の溝底の平行部長さＷは、３ｍｍ＋７ｍｍ＋７ｍｍ＝１７ｍｍとなる。したがって、合せ材側開先２４の合せ材側の溝底の平行部長さＷは、１５ｍｍ以上確保することが必要であり、１７ｍｍ以上確保することが好ましい。

【0039】

なお、合せ材側開先２４の合せ材側の溝底の平行部長さＷが長くなりすぎると、合せ材側開先２４の溶接に用いる耐食金属の溶接材料の溶接のパス数が多くなって溶接作業の効率が悪くなるとともに、耐食金属の溶着金属の量が多くなって材料費の面でのコストアップにもつながるため、溝の間隔は４０ｍｍ以下が好ましく、３２ｍｍ以下がより好ましい。

【0040】

よって、合せ材側開先２４の合せ材側の溝底の平行部長さＷは、好ましくは１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下であり、より好ましくは１７ｍｍ以上３２ｍｍ以下である。

【0041】

＜ステップ２（裏当て材配置工程）＞
ステップ１（開先加工工程および突き合わせ工程）で図１に示す開先２０を形成した後、図２に示すように、本ステップ２（裏当て材配置工程）において、裏当て材２６を母材露出面１２Ａに密着させて配置する。裏当て材２６を母材露出面１２Ａに密着させて配置する際には、例えばアルミテープを用いることができる。裏当て材２６の長さは溶接を行う状況に応じて適宜の長さにすればよく、長さの短い裏当て材を使用する場合には、一列状に並べて配置する。長さの短い裏当て材は溶接対象物の形状に沿わせて配置しやすい。

【0042】

本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法では、後のステップ４（裏当て材取り外し工程）で裏当て材２６を取り外すので、裏当て材２６は、ステップ３（母材溶接工程）で母材側開先２２を母材溶接金属３０で溶接した後に取り外しできる裏当て材であることが必要である。例えば、セラミック製の裏当て材はステップ３（母材溶接工程）後に取り外すことができるので、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法で使用する裏当て材２６として用いることができる。また、セラミックは融点が高く、溶融金属と接触してもセラミックはほとんど溶融せず、溶接金属への影響が少ないので、裏当て材２６としては、セラミック製の裏当て材を用いることが好ましい。セラミック製の裏当て材は、具体的には例えば、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、カオリン、タルクのうちの少なくとも１つ以上の混合物を所定の形状に成型して作製することができる。

【0043】

また、銅製の裏当て材やフラックス製の裏当て材などもステップ３（母材溶接工程）後に取り外すことができるので、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法で使用する裏当て材２６として用いることができる。

【0044】

本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法においては、本ステップ２（裏当て材配置工程）において、裏当て材２６を母材露出面１２Ａに密着させて配置するので、次のステップ３（母材溶接工程）の後に、裏ビードのはつり作業を行う必要はない。

【0045】

裏当て材２６を配置する際には、前述したように、裏当て材２６と母材露出面１２Ａとの密着距離ｄを片側で６ｍｍ以上確保することが必要であり、７ｍｍ以上確保することが好ましい。また、裏当て材２６を母材露出面１２Ａに密着させる際には、例えば、アルミテープを用いて行うことができるが、溶着金属が裏当て材２６と母材露出面１２Ａとの間から漏洩することをより確実に防ぐべく、母材露出面１２Ａの平坦性の確保に留意する。また、裏当て材２６を母材露出面１２Ａにより強く押圧するような押圧材や治具を用いてもよい。

【0046】

一般的には、完全溶込み突合せ溶接には、裏ビードを形成するための凹みが設けられている裏当て材を用いるところ、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法においても、図２に示すように、裏ビードを形成するための凹み２６Ａが設けられている裏当て材２６（図６（Ａ）参照）を用いている。凹み２６Ａの幅は、ルート間隔Ｇと同等かそれ以上にする。

【0047】

本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法において、母材１２同士の溶接の際に、凹み２６Ａのある裏当て材２６を用いた場合でも、裏ビードの高さは凹み２６Ａの高さに制限され、かつ、裏当て材２６を用いることによりルート間隔Ｇを３ｍｍ以上に広くすることができるので、図７（Ａ）に示すように、裏ビード３２の高さＨ_ｂ１は幅Ｗ_ｂ１に対して相対的に低くなり、ステップ５（合せ材溶接工程）における合せ材１４同士の溶接において、耐食性金属である溶接材料の希釈は生じにくい。一方、特許文献１に記載の技術のように、裏当て材を用いずに母材１２同士の溶接をした場合には、溶着金属が漏洩しないようにルート間隔Ｇを狭くする必要があり、かつ、裏ビードの高さの裏当て材による制限がなされないので、図７（Ｂ）に示すように、合せ材側開先２５内に生じる裏ビード３３の高さＨ_ｂ２は幅Ｗ_ｂ２に対して相対的に高くなり、ステップ５（合せ材溶接工程）における合せ材１４同士の溶接（合せ材側開先２４の溶接）において、耐食性金属である溶接材料の希釈が裏ビード３３の近傍部位において局所的に生じやすくなる。

【0048】

なお、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法では、溶接部位に密着させる面が平坦面２８Ａのみで形成されていて凹みのない裏当て材２８（図６（Ｂ）参照）を用いることもできる。一般的には、裏ビードの形成を確認することで完全溶込み突合せ溶接において完全溶け込みがなされていることを確認するので、片側からの完全溶込み突合せ溶接では、溶接側とは反対側の面に裏ビードを形成させることが必要になるが、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法では、後述するように、ステップ３（母材溶接工程）で母材１２同士の溶接を行った後、ステップ５（合せ材溶接工程）で母材１２とは反対側の合せ材１４側で合せ材１４同士の溶接を行うので、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法では、ステップ３（母材溶接工程）において、裏ビードの形成を確認することは必ずしも必要ではなく、凹みのない裏当て材２８を用いることもできる。

【0049】

本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法において、凹みのない裏当て材２８を用いた場合、合せ材側開先２４内に裏ビードが形成されないので、ステップ５（合せ材溶接工程）における合せ材１４同士の溶接において、耐食性金属である溶接材料の希釈がより生じにくくなる。

【0050】

＜ステップ３（母材溶接工程）＞
ステップ２（裏当て材配置工程）で、図２に示すように、裏当て材２６を母材露出面１２Ａに密着させて配置した後、本ステップ３（母材溶接工程）において、母材１２に適合した溶接材料で母材１２側から母材１２の突き合わせの開先溶接を行って、図３に示すように、母材側開先２２を母材溶接金属３０で埋めて、母材側開先２２を溶接する。

【0051】

母材側開先２２における母材１２（炭素鋼または低合金鋼）の溶接方法としては、具体的には例えば、ガスシールドアーク溶接（ガスメタルアーク溶接）、サブマージアーク溶接、被覆アーク溶接、セルフシールドアーク溶接、ＴＩＧ溶接を用いることができる。この中で、コストと施工性の面からガスシールドアーク溶接とサブマージアーク溶接を用いることが多い。

【0052】

母材側開先２２における母材１２同士の溶接に用いる溶接材料は、母材の成分に近い溶接材料を用いることが原則であるが、溶接中の蒸発やスラグへの移行などの成分損失も考慮して溶接材料の組成を選定する。また、強度が母材と同等以上、すなわち同等又はオーバーマッチとなる溶接材料を用いることが好ましい。

【0053】

＜ステップ４（裏当て材取り外し工程）＞
ステップ３（母材溶接工程）で、図３に示すように、母材側開先２２を母材溶接金属３０で溶接した後、本ステップ４（裏当て材取り外し工程）において、図４に示すように、裏当て材２６を取り外す。図４に示すように、合せ材側開先２４内に裏当て材２６の凹み２６Ａの形状と同様の形状の裏ビード３２が形成されているが、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法では、ステップ３（母材溶接工程）の前にステップ２（裏当て材配置工程）で裏当て材２６を配置しているので、前述したように、裏ビード３２の高さＨ_ｂ１は幅Ｗ_ｂ１に対して相対的に低く（図７（Ａ）参照）、ステップ５（合せ材溶接工程）における合せ材１４の突き合わせの開先溶接において、耐食性金属である溶接材料の希釈は生じにくい。

【0054】

また、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法においては、裏当て材２６を母材露出面１２Ａに密着させて配置してからステップ３の母材溶接工程を行うので、初層の溶接欠陥が発生しにくく、本ステップ４（裏当て材取り外し工程）の後に裏ビードのはつり作業を行う必要はない。

【0055】

＜ステップ５（合せ材溶接工程）＞
ステップ４（裏当て材取り外し工程）で、図４に示すように、裏当て材２６を取り外して合せ材側開先２４を露出させて合せ材１４側からの溶接を可能な状態にした後、本ステップ５（合せ材溶接工程）において、合せ材側開先２４の溶接に用いる耐食性溶接材料で合せ材１４側から合せ材１４の突き合わせの開先溶接を行って、図５に示すように、合せ材側開先２４を、初層溶接の耐食性溶接金属である初層溶接金属３４と、合せ材１４に対応した耐食性溶接金属である合せ材対応溶接金属３６で埋めて、合せ材側開先２４を溶接する。

【0056】

本ステップ５（合せ材溶接工程）において、合せ材側開先２４における合せ材１４の突き合わせの開先溶接を行う際、初層溶接には３０９系ステンレス鋼の溶接材料を用いて初層溶接金属３４を形成させ、最外層の溶接に二相ステンレス鋼またはニッケル合金の溶接材料を用いて合せ材対応溶接金属３６を形成させる。初層溶接に３０９系ステンレス鋼の溶接材料を用いる理由は、３０９系ステンレス鋼の溶接材料によって形成される、炭素鋼と溶接金属の境界近傍の溶接金属は、マルテンサイト組織となりにくく割れの発生を抑制できるからである。一方、クロムやモリブデンを多く含む二相ステンレス鋼である2209系、329J4L系、2553系の溶接材料は、希釈率が小さくてもマルテンサイト組織になりやすく、炭素鋼の上に直接溶接することが難しい。そのため、母材１２の上に直接溶接を行う初層溶接においては309系、309L系、309J系、309Mo系、309LMo系、309LNb系等の３０９系ステンレス鋼の溶接材料を用い、最外層の溶接においてクロムやモリブデンを多く含む二相ステンレス鋼である2209系、329J4L系、2553系の溶接材料またはクロムとモリブデンを含むNi6625系、Ni6276系、Ni6022系、Ni6059系、Ni6275系、Ni6455系、Ni6456系、Ni6686系、Ni1013系ニッケル合金の溶接材料を用いる。

【0057】

本ステップ５（合せ材溶接工程）の前に、合せ材側開先２４内に裏ビード３２が形成されているが、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法では、ステップ３（母材溶接工程）の前にステップ２（裏当て材配置工程）で裏当て材２６を配置しているので、前述したように、裏ビード３２の高さＨ_ｂ１は幅Ｗ_ｂ１に対して相対的に低く（図７（Ａ）参照）、本ステップ５（合せ材溶接工程）における合せ材１４の突き合わせの開先溶接において、耐食性金属である溶接材料の希釈は生じにくい。ステップ３（母材溶接工程）の前に裏当て材２６を配置しないと、裏ビード３３の高さＨ_ｂ２が幅Ｗ_ｂ２に対して相対的に大きくなり（図７（Ｂ）参照）、その部位が、本ステップ５（合せ材溶接工程）において即座に溶かされてしまい、局所的に溶接材料の希釈が生じるおそれがある。

【0058】

また、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法においては、ステップ２（裏当て材配置工程）において、裏当て材２６を母材露出面１２Ａに密着させて配置するので、母材側開先２２の溶接における初層の溶接欠陥が発生しにくく、ステップ３（母材溶接工程）の後に、裏ビードのはつり作業を行う必要はなく、ガウジングを行うことが不要で深い溝を設けることはない。このため、本ステップ５（合せ材溶接工程）における耐食性溶接材料での溶接においては、初層溶接金属３４の後に溶接する合せ材対応溶接金属３６は原則として１層設ければよい。合せ材の厚さが厚い場合、初層溶接金属３４を溶接した後、最外層以外の２層目以降を初層溶接での溶接材料と同じ３０９系ステンレス鋼の溶接材料で溶接し、最外層に合せ材対応溶接金属３６を溶接により原則として１層設ければよい。ただし、最外層だけでなく最外層以外の２層目以降を合せ材対応溶接金属３６で形成して、合せ材対応溶接金属３６を複数層設けるようにしてもよい。

【0059】

前述したように、合せ材１４は耐食性金属である二相ステンレス鋼であり、合せ材１４として、具体的には例えば、SUS329J1L、SUS329J3L、SUS329J4L、SUS327L1、UNS S32900、UNS S31803、UNS S32205、UNS S31260、UNS S32506、UNS S32750、UNS S82122、UNS S32304、UNS S39274等を用いることができる。

【0060】

本ステップ５（合せ材溶接工程）における初層の溶接材料として用いるフラックス入りワイヤ（ＦＣＷ）の金属成分としては、309系、309L系、309J系、309Mo系、309LMo系、309LNb系のステンレス鋼を用いることができ、具体的には例えば、TS309-FB0、TS309-FB1、TS309-FC0、TS309-FC1、TS309-FM0、TS309-MI0、TS309L-FB0、TS309L-FB1、TS309L-FC0、TS309L-FC1、TS309L-FM0、TS309L-MI0、TS309J-FB0、TS309Mo-FB0、TS309Mo-FB1、TS309Mo-FC0、TS309Mo-FC1、TS309Mo-FM0、TS309Mo-MI0、TS309LMo-FB0、TS309LMo-FB1、TS309LMo-FC0、TS309LMo-FC1、TS309LMo-MI0、TS309LMo-FM0、TS309LNb-FB0等のフラックス入りワイヤ（金属成分は３０９系ステンレス鋼）を用いることができる。初層の溶接材料に３０９系ステンレス鋼の溶接材料を用いた場合、炭素鋼と溶接金属の境界近傍の溶接金属はマルテンサイト組織となりにくく、割れの発生を抑制することができる。

【0061】

本ステップ５（合せ材溶接工程）における２層目以降の溶接材料として使用可能で少なくとも最外層に用いる耐食性溶接材料であるフラックス入りワイヤ（ＦＣＷ）の金属成分としては、クロムやモリブデンを多く含む二相ステンレス鋼である2209系、329J4L系、2553系の溶接材料を用いることができ、具体的には例えば、TS2209-FB0、TS2209-FB1、TS2209-FC0、TS2209-FC1、TS2209-MIO、TS329J4L-FB0、TS329J4L-FB1、TS329J4L-FC0、TS329J4L-FC1、TS329J4L-MIO、TS2553-FB0、TS2553-FB1等のフラックス入りワイヤ（金属成分はクロムやモリブデンを多く含む二相ステンレス鋼）を用いることができる。

【0062】

もしくは、本ステップ５（合せ材溶接工程）における２層目以降の溶接材料として使用可能で少なくとも最外層に用いる耐食性溶接材料であるフラックス入りワイヤ（ＦＣＷ）の金属成分としては、クロムとモリブデンを含むニッケル合金であるNi6625系、Ni6276系、Ni6022系、Ni6059系、Ni6275系、Ni6455系、Ni6456系、Ni6686系、Ni1013系ニッケル合金の溶接材料を用いることができ、具体的には例えば、TNi6625-BP1、TNi6625-BM0、TNi6625-BM1、TNi6625-PM1、TNi6276-BP1、TNi6276-BM0、TNi6276-BM1、TNi6276-PM1、TNi6022-BP1、TNi6022-BM0、TNi6022-BM1、TNi6022-PM1、TNi6059-BP1、TNi6059-BM0、TNi6059-PM1、TNi6275-BP1、TNi6275-BM0、TNi6275-PM1、TNi6455-BP1、TNi6455-BM0、TNi6455-PM1、TNi6456-BP1、TNi6456-BM0、TNi6456-PM1、TNi6686-BP1、TNi6686-BM0、TNi6686-PM1、TNi1013-BP1、TNi1013-BM0、TNi1013-PM1、AWS A5.34 ENiMo13T1-1/4等のフラックス入りワイヤ（金属成分はニッケル合金）を用いることができる。

【0063】

本ステップ５（合せ材溶接工程）における溶接方法としては、ＴＩＧ溶接、手棒による溶接、フラックス入りワイヤ（ＦＣＷ）を用いたＭＡＧ溶接（シールドガスに不活性ガスと炭酸ガスを混合して使うアーク溶接）等を用いることができる。フラックス入りワイヤ（ＦＣＷ）を用いたＭＡＧ溶接は、他の溶接方法（ＴＩＧ溶接、手棒による溶接等）と比べて溶接能率が高く、また、上向き溶接や立向き溶接であっても、他の溶接方法（ＴＩＧ溶接、手棒による溶接等）と比べて溶接能率が比較的悪くならないので、作業性および施工性の観点から、本ステップ５（合せ材溶接工程）における溶接方法としては、フラックス入りワイヤ（ＦＣＷ）を用いたＭＡＧ溶接を用いることが好ましい。本ステップ５（合せ材溶接工程）において、フラックス入りワイヤ（ＦＣＷ）を用いたＭＡＧ溶接を用いることにより、クラッド鋼１０を反転させたり、クラッド鋼１０の向きを変えたりせずに、そのまま上向き溶接や立向き溶接を行って合せ材１４側の溶接を行った場合でも、溶接能率が低下することを抑制することができる。したがって、本ステップ５（合せ材溶接工程）において、フラックス入りワイヤ（ＦＣＷ）を用いたＭＡＧ溶接を用いることにより、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法を、橋梁等の固定構造物へのクラッド鋼の溶接に好適に用いることができる。

【0064】

本ステップ５（合せ材溶接工程）においてフラックス入りワイヤ（ＦＣＷ）を用いてＭＡＧ溶接を行う際には、ＣＯ₂とアルゴンの混合ガスをシールドガスとして用いる。アルゴンの割合を大きくした方がビードの仕上がりがよくなり、また、スパッタも少なくなるが、アルゴンはＣＯ₂と比べて高価であるので、当該シールドガスのＣＯ₂の含有割合を０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％以下にすることが好ましい。

【0065】

また、本ステップ５（合せ材溶接工程）においてフラックス入りワイヤ（ＦＣＷ）を用いたＭＡＧ溶接におけるアーク溶接を施す際の入熱量は５ｋＪ／ｃｍ以上４０ｋＪ／ｃｍ以下とすることが好ましい。当該溶接入熱量が５ｋＪ／ｃｍ未満であると、合せ材溶接工程において、合せ材側に形成される裏ビードの止端部や溝端部を十分に溶融するだけの熱量に達せず、融合不良を招くおそれがある。当該溶接入熱量が４０ｋＪ／ｃｍを上回ると、合せ材溶接工程において、母材１２が多く溶解することで耐食性金属溶接材料の希釈が大きくなり、溶接部の耐食性が低下するおそれがある。

【0066】

なお、本ステップ５（合せ材溶接工程）において、合せ材１４の表面をシートで覆う養生を行うことまでは必ずしも必要ではないが、溶接時に飛散するスパッタの付着を防止するため、スパッタ防止剤をスプレーやハケなどによって合せ材１４の表面に塗布することが好ましい。

【0067】

＜ステップ６（研磨工程）＞
ステップ５（合せ材溶接工程）で、合せ材１４側から耐食性溶接金属で合せ材１４の突き合わせの開先溶接を行って、図５に示すように、合せ材側開先２４を初層溶接金属３４および合せ材対応溶接金属３６で埋めて、合せ材１４の端部を溶接した後、本ステップ６（研磨工程）において、合せ材１４の当該溶接部の表面を研磨して仕上げる。

【0068】

溶接焼けした部位は耐食性が低下しているが、合せ材１４の溶接部の表面を研磨して仕上げることにより、耐食性が低下した溶接焼けした部位を取り除いて、腐食の起点にならないようにすることができる。また、合せ材１４の溶接部の表面を研磨して仕上げることにより、表面の凹凸が少なくなり、鉄粉や錆が付着しにくくなり、もらい錆を防止することができる。また、合せ材１４の溶接部の表面を研磨して仕上げることにより、美観も向上する。

【0069】

合せ材１４の溶接部の表面の研磨は、例えば、グラインダーやベルトサンダーを用いて行うことができる。研磨作業の前半においては、研磨作業の効率を上げるため、ＪＩＳ Ｒ６００１（１９９８）で規定されるＦ８０の粒度よりも粗い粒度の研磨材を用いてもよいが、最終仕上げの段階では、ＪＩＳ Ｒ６００１（１９９８）で規定されるＦ８０の粒度と同等またはそれよりも細かい粒度の研磨材を用いて研磨する。最終仕上げの段階で、細かい粒度の研磨材を用いて研磨することにより、表面の凹凸が少なくなって仕上がりの見た目がよくなり、また、鉄粉も付着しにくくなる。表面の凹凸が大きいと鉄粉が付着しやすくなり、もらい錆が発生しやすくなる。

【0070】

研磨材の材質は、鉄を含まない、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素、ダイヤモンド、コランダム、ガーネットのうちの少なくとも１つであることが好ましい。研磨材に鉄が含まれていると、研磨材自体のさびが研磨した部位に付着するおそれがある。

【0071】

また、合せ材１４の溶接部の表面の研磨を、電解研磨により行ってもよい。電解研磨装置には可搬式のものもあり、橋梁等の固定構造物に対しても、合せ材１４の溶接部に対して電解研磨を行うことは可能である。

【0072】

また、電解研磨に代えて、硫酸、塩酸、フッ酸、硝酸、リン酸、過酸化水素のうち少なくとも１つを含む溶液を合せ材１４の溶接部の表面に塗布し、溶接焼けの除去や不動態化処理を行ってもよい。合せ材１４の溶接部の表面に対しては、研磨材を用いた機械的研磨、電解研磨、不動態化処理のうちの少なくとも１つを実施することが好ましい。

【0073】

なお、電解研磨や不動態化処理は、合せ材であるステンレス鋼やニッケル合金の表面の不動態被膜中の鉄を優先的に溶解してクロムを濃縮させる作用があるため、耐食性を向上させることができる。

【0074】

そのため、研磨材を用いた機械的研磨と、電解研磨や不動態化処理との両方を行うことが好ましいが、その場合、処理できる研磨量の範囲の違い（研磨はミリオーダー、電解研磨や不動態化処理は数十ナノメートルオーダー）から、最初に研磨材を用いた機械的研磨による処理を行い、その後に電解研磨や不動態化処理を行うようにすることが好ましい。

【0075】

なお、母材１２側の溶接部の表面は、ブラスト処理を行った後、塗装を行う。この処理は、鋼構造物における通常の表面処理と同様である。

【0076】

＜補足＞
前述したように、ステップ１（開先加工工程および突き合わせ工程）においては、合せ材１４に対してカットバック加工を行って母材露出面１２Ａを形成する。図１では合せ材１４の厚さと同じ厚さだけ合せ材１４を取り除くカットバック加工を行った状態を示している。このカットバック加工においては、図８に示す合せ材側開先２４Ａ（合せ材側開先２４の第１変形例）のように、合せ材１４の厚さよりも厚くカットバック加工を行い、合せ材１４だけでなく、母材１２もわずかに切り取って母材露出面１２Ｂを形成するようにしてもよい。合せ材側開先２４内に合せ材１４が残っていると、母材１２側の溶接の際の溶接材料に合せ材１４が溶融して、母材溶接金属３０に悪影響を与えるおそれがあるので、合せ材側開先２４から合せ材１４を確実に取り除くためである。

【0077】

また、合せ材１４に対するカットバック加工においては、図１に示すように、合せ材側開先２４が、母材露出面１２Ａを溝底、合せ材１４の合せ材端面１４Ａを溝壁とする長方形状の開先となるように加工を行っており、合せ材端面（溝壁）１４Ａは母材露出面（溝底）１２Ａと略直交している。しかしながら、ニッケル合金は、溶けたときの粘度が炭素鋼よりも高く、表面張力により球状になりやすいため、ニッケル合金の溶接材料は、細かい隙間に入り込みにくく、図１に示すような長方形状の合せ材側開先２４の約９０°の入隅部において、融合不良による溶接欠陥が生じることがある。そのため、ニッケル合金の溶接材料を用いる場合には、図１に示すような長方形状の合せ材側開先２４にするよりも、図９に示すような等脚台形状の合せ材側開先２４Ｂにする方が好ましい。具体的には、合せ材側開先２４Ｂ（合せ材側開先２４の第２変形例）において、母材露出面（溝底）１２Ａと合せ材端面（溝壁）１４Ｂとのなす角度θが１３０°以上となるようにするカットバック加工を行うことが好ましい。

【0078】

また、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法において使用可能な裏当て材の具体例（裏当て材２６、２８）の断面形状を、図６において示したが、本実施形態に係るクラッド鋼溶接方法において使用可能な裏当て材の断面形状は、これに限定されるわけではなく、母材露出面（溝底）１２Ａにおける裏当て材の密着長さを所定の長さ（６ｍｍ以上必要であり、７ｍｍ以上が好ましい。）確保できるものであればよく、断面形状が正方形状や二等辺三角形状等の裏当て材を用いることも可能である。図１０（Ａ）では、断面が二等辺三角形状の裏当て材２９の断面形状を示しており、図１０（Ｂ）では、断面が二等辺三角形状の裏当て材２９を合せ材側開先２４に取り付けた状態を示している。

【符号の説明】

【0079】

１０、１００…クラッド鋼
１２、１０２…母材
１２Ａ、１２Ｂ…母材露出面（溝底）
１４、１０４…合せ材
１４Ａ、１４Ｂ…合せ材端面（溝壁）
２０、１２０…開先
２２、１２２…母材側開先
２４、２４Ａ、２４Ｂ、２５、１２４…合せ材側開先
２６、２８、２９…裏当て材
２６Ａ…凹み
２８Ａ…平坦面
３０…母材溶接金属
３２、３３、１３２…裏ビード
３４…初層溶接金属
３６…合せ材対応溶接金属
Ｇ…ルート間隔
Ｗ…合せ材側の溝底の平行部長さ
ｄ…裏当て材２６と母材露出面１２Ａとの密着距離
Ｈ_ｂ１、Ｈ_ｂ２、Ｈ_ｂｘ…裏ビード高さ
Ｗ_ｂ１、Ｗ_ｂ２、Ｗ_ｂｘ…裏ビード幅
θ…母材露出面１２Ａと溝壁１４Ｂとのなす角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】