特許 7434931 リップ形成方法および溶接方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-13

(45)【発行日】2024-02-21

(54)【発明の名称】リップ形成方法および溶接方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 33/00 20060101AFI20240214BHJP

【ＦＩ】

B23K33/00 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020009310

(22)【出願日】2020-01-23

(65)【公開番号】P2021115584

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2022-12-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】置田 大記

(72)【発明者】

【氏名】加藤 明

(72)【発明者】

【氏名】市川 淳実

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 正紀

(72)【発明者】

【氏名】猪瀬 幸太郎

(72)【発明者】

【氏名】野々村 将一

(72)【発明者】

【氏名】田之上 辰朗

【審査官】松田 長親

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－２５５９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０６６７８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ３３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに接合される２つの被溶接対象物の少なくとも一方の母材に、溶接時に溶融されるリップを形成するリップ形成方法であって、
前記母材に肉盛り溶接により肉盛り部を形成する肉盛り工程と、
前記肉盛り工程で形成された前記肉盛り部を切削して前記リップの形状に加工するリップ加工工程と、
を含み、
前記肉盛り工程では、前記肉盛り部は、前記母材の互いに連続する２つの面の双方に接するように形成され、
前記母材は、管状部材であり、
２つの前記被溶接対象物が互いに縦継ぎ溶接により接合される場合、前記肉盛り工程では、前記肉盛り部は、双方の前記母材に形成され、
２つの前記面は、２つの前記母材が互いに対向する端面の一部と、内周面の一部とであり、
前記母材の前記端面に、前記肉盛り部が形成される領域と前記肉盛り部が形成されない領域とを設定し、前記肉盛り部が形成される前記領域が高位で、前記肉盛り部が形成されない前記領域が低位となるように段差を形成する段差形成工程を含む、リップ形成方法。

【請求項2】

前記段差形成工程は、前記肉盛り工程よりも前に行われ、
前記段差は、前記肉盛り部が形成されない前記領域を切り欠くことで形成される、請求項１に記載のリップ形成方法。

【請求項3】

前記段差形成工程は、前記肉盛り工程と併せて行われ、
前記段差は、前記肉盛り部が形成される前記領域にさらなる肉盛り溶接で形成された平面肉盛り部である、請求項１に記載のリップ形成方法。

【請求項4】

前記リップ加工工程では、前記リップは、前記端面よりも前記母材の内側にある形状に加工される、請求項２又は３に記載のリップ形成方法。

【請求項5】

２つの被溶接対象物の少なくとも一方の母材に、請求項１～４のいずれか１項に記載のリップ形成方法によりリップを形成するリップ形成工程と、
前記リップ形成工程により形成された前記リップを溶融させながら２つの前記母材を溶接して、２つの前記被溶接対象物を互いに接合する溶接工程と、
を含む、溶接方法。

【請求項6】

母材が管状部材である２つの被溶接対象物を互いに接合する溶接方法であって、
２つの前記被溶接対象物の各々の前記母材に、溶接時に溶融されるリップを形成するリップ形成工程と、
一方の前記母材に形成された前記リップと他方の前記母材に形成された前記リップとが互いに向かい合って接するように、一方の前記被溶接対象物に対して他方の前記被溶接対象物を位置決めする位置決め工程と、
前記位置決め工程の後に、一方の前記母材の前記リップが形成されていない端面と、他方の前記母材の前記リップが形成されていない端面とで挟まれた空間領域を通じて、前記母材の外周側から内周側に向けて熱源を照射し、前記リップを溶融させながら溶接する第１溶接工程と、
前記第１溶接工程の後に、一方の前記母材の前記リップが形成されていない前記端面と、他方の前記母材の前記リップが形成されていない前記端面とで挟まれた前記空間領域を、前記母材の外周側から肉盛り溶接することで埋める第２溶接工程と、
を含み、
前記リップ形成工程は、
前記母材に肉盛り溶接により肉盛り部を形成する肉盛り工程と、
前記肉盛り工程で形成された前記肉盛り部を切削して前記リップの形状に加工するリップ加工工程と、
を含み、
前記肉盛り工程では、前記肉盛り部は、前記母材の互いに連続する２つの面の双方に接するように形成され、
２つの前記被溶接対象物が互いに縦継ぎ溶接により接合される場合、前記肉盛り工程では、前記肉盛り部は、双方の前記母材に形成され、
２つの前記面は、２つの前記母材が互いに対向する前記端面の一部と、内周面の一部とである、溶接方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、被溶接対象物にリップを形成する方法、および、当該リップ形成方法を用いてリップが形成された被溶接対象物を溶接する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、２つの被溶接対象物を互いに接合するに際して、アークやレーザ等の熱源に溶接材料としてのフィラー(溶加材)を添加する溶接方法がある。しかし、被溶接対象物の近傍に干渉する部材が配置されているなどの種々の理由から、溶接時にフィラーの添加が困難な場合がある。特許文献１は、火炉壁を構成するような複数の並列配管の一部を溶接する場合など、特定の方向からの作業者のアクセスが困難な被溶接対象物の接合に採用される接合方法に関連する技術を開示している。

【0003】

このような溶接作業が困難な場合への対処として、従来、互いに接合される２つの被溶接対象物の少なくとも一方の母材に、溶接時に熱源が照射されることで溶融して溶接金属となるリップを予め形成しておく方法がある。そして、リップが形成されている被溶接対象物を溶接する方法によれば、リップがフィラーとして機能するため、溶接時にフィラーを添加する必要がなく、溶接作業性を向上させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００１－４７２８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

リップが形成されている被溶接対象物を接合する従来の溶接方法では、母材の一部であるリップを溶融させる。そして、被溶接対象物の母材の材質は、一般には、溶接時に溶融させることを主たる条件として選定されるのではない。そのため、例えば、特定の材質からなる母材によっては、所望の余盛が得られないなどの理由から、溶接部の継手性能が低下するおそれがある。

【0006】

そこで、本開示は、継手性能を向上させるのに有利なリップ形成方法および溶接方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様は、互いに接合される２つの被溶接対象物の少なくとも一方の母材に、溶接時に溶融されるリップを形成するリップ形成方法であって、母材に肉盛り溶接により肉盛り部を形成する肉盛り工程と、肉盛り工程で形成された肉盛り部を切削してリップの形状に加工するリップ加工工程と、を含み、肉盛り工程では、肉盛り部は、母材の互いに連続する２つの面の双方に接するように形成され、母材は、管状部材であり、２つの被溶接対象物が互いに縦継ぎ溶接により接合される場合、肉盛り工程では、肉盛り部は、双方の母材に形成され、２つの面は、２つの母材が互いに対向する端面の一部と、内周面の一部とであり、母材の端面に、肉盛り部が形成される領域と肉盛り部が形成されない領域とを設定し、肉盛り部が形成される領域が高位で、肉盛り部が形成されない領域が低位となるように段差を形成する段差形成工程を含む。

【0010】

または、段差形成工程は、肉盛り工程よりも前に行われ、段差は、肉盛り部が形成されない領域を切り欠くことで形成されてもよい。段差形成工程は、肉盛り工程と併せて行われ、段差は、肉盛り部が形成される領域にさらなる肉盛り溶接で形成された平面肉盛り部であってもよい。また、リップ加工工程では、リップは、端面よりも母材の内側にある形状に加工されてもよい。

【0011】

また、本開示の一態様に係る溶接方法は、２つの被溶接対象物の少なくとも一方の母材に、上記のリップ形成方法によりリップを形成するリップ形成工程と、リップ形成工程により形成されたリップを溶融させながら２つの母材を溶接して、２つの被溶接対象物を互いに接合する溶接工程と、を含む。

【0013】

さらに、本開示の一態様は、母材が管状部材である２つの被溶接対象物を互いに接合する溶接方法であって、２つの被溶接対象物の各々の母材に、溶接時に溶融されるリップを形成するリップ形成工程と、一方の母材に形成されたリップと他方の母材に形成されたリップとが互いに向かい合って接するように、一方の被溶接対象物に対して他方の被溶接対象物を位置決めする位置決め工程と、位置決め工程の後に、一方の母材のリップが形成されていない端面と、他方の母材のリップが形成されていない端面とで挟まれた空間領域を通じて、母材の外周側から内周側に向けて熱源を照射し、リップを溶融させながら溶接する第１溶接工程と、第１溶接工程の後に、一方の母材のリップが形成されていない端面と、他方の母材のリップが形成されていない端面とで挟まれた空間領域を、母材の外周側から肉盛り溶接することで埋める第２溶接工程と、を含み、リップ形成工程は、母材に肉盛り溶接により肉盛り部を形成する肉盛り工程と、肉盛り工程で形成された肉盛り部を切削してリップの形状に加工するリップ加工工程と、を含み、肉盛り工程では、肉盛り部は、母材の互いに連続する２つの面の双方に接するように形成され、２つの被溶接対象物が互いに縦継ぎ溶接により接合される場合、肉盛り工程では、肉盛り部は、双方の母材に形成され、２つの面は、２つの母材が互いに対向する端面の一部と、内周面の一部とである。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、継手性能を向上させるのに有利なリップ形成方法および溶接方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１実施形態に係るリップ形成方法での肉盛り工程を説明する図である。

【図2】第１実施形態に係るリップ形成方法でのリップ加工工程を説明する図である。

【図3】第１実施形態に係る溶接方法を説明する図である。

【図4】第２実施形態に係るリップ形成方法での段差形成工程を説明する図である。

【図5】第２実施形態に係るリップ形成方法での肉盛り工程を説明する図である。

【図6】第２実施形態に係るリップ形成方法でのリップ加工工程を説明する図である。

【図7】第２実施形態に係る溶接方法での突合せ工程を説明する図である。

【図8】第２実施形態に係る溶接方法での第１溶接工程の原理を説明する図である。

【図9】第２実施形態に係る溶接方法での第１溶接工程を説明する図である。

【図10】第２実施形態に係る溶接方法での第２溶接工程の原理を説明する図である。

【図11】第２実施形態に係る溶接方法での第２溶接工程を説明する図である。

【図12】第２実施形態に係るリップ形成方法でのリップ加工工程の他の例を示す図である。

【図13】第２実施形態に係るリップ形成方法の他の例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、いくつかの例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、各実施形態に示す寸法、材料、その他、具体的な数値等は例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。

【0017】

各実施形態に係るリップ形成方法でいうリップとは、溶接前に互いに接合される２つの被溶接対象物の少なくとも一方の母材に形成され、溶接時に熱源が照射されることで溶融して溶接金属となる突出部をいう。また、各実施形態に係る溶接方法は、各実施形態に係るリップ形成方法を用いて形成されたリップをいずれか一方が有する２つの被溶接対象物を互いに接合するために溶接する方法である。

【0018】

一般に、溶接時に溶融して溶接金属となる溶接材料としてフィラー(溶加材)を添加しながら溶接する方法がある。しかし、例えば、溶接部位に関する要因、溶接装置に関する要因、溶接方法に関する要因、または、仮付け作業に関する要因から、溶接時にフィラーの添加が困難な場合がある。溶接部位に関する要因は、被溶接対象物が複雑形状であったり、溶接部が狭隘部にあったり、被溶接対象物の近くに干渉する部材があったりするような要因である。溶接装置に関する要因は、フィラーの送給に起因するトラブルを回避したい遠隔自動溶接機や、装置構成の簡略化や軽量化をしたい自動溶接機など、可能であれば装置構成からフィラーの送給機構を無くしたいという要望に係る要因である。溶接方法に関する要因は、例えば、熱源がレーザ光であってミラー反射による複数個所溶接を行う場合など、事実上、フィラーの添加が困難であるような要因である。また、仮付け作業に関する要因は、仮付け作業の簡易化や仮付け精度の向上に関する要望に係る要因である。これに対して、少なくともいずれか一方にリップが形成されている２つの被溶接対象物を互いに接合する溶接方法によれば、溶接時のフィラーの添加が不要となるので、上記のようなフィラーの添加が困難な場合への対処として特に有効である。

【0019】

（第１実施形態）
第１実施形態に係るリップ形成方法は、互いに接合される２つの被溶接対象物の母材にリップを形成する方法である。本実施形態が適用される２つの被溶接対象物の母材は、それぞれ平板状部材である。また、２つの被溶接対象物は、以後、突合せ溶接により互いに接合されるものとする。

【0020】

図１および図２は、本実施形態に係るリップ形成方法に関する図である。ここで、本実施形態に適用される２つの被溶接対象物の母材は、一例として、互いに同一形状で、かつ、互いに鋼材で形成された第１平板部材１０と第２平板部材１２とである。また、以後の突合せ溶接では、第１平板部材１０の第１端面１０ｂと第２平板部材１２の第２端面１２ｂとが接合されるものとする。この場合、一方の被溶接対象物の母材である第１平板部材１０にリップ２０ａが形成され、他方の被溶接対象物の母材である第２平板部材１２にはリップが形成されない。

【0021】

本実施形態に係るリップ形成方法は、肉盛り工程と、リップ加工工程とを含む。

【0022】

図１は、肉盛り工程を説明する図である。図１（ａ）は、肉盛り工程が実施されている途中の状態にある第１平板部材１０を示す図である。図１（ｂ）は、肉盛り工程が終了している状態にある第１平板部材１０を示す図である。図１（ｃ）は、図１（ｂ）におけるＩＣ－ＩＣ断面に対応し、肉盛り部２０の延伸方向とは垂直な面で切断した第１平板部材１０の一部断面図である。

【0023】

肉盛り工程は、リップ２０ａが形成される方の母材である第１平板部材１０に、肉盛り溶接により肉盛り部２０を形成する工程である。ここで、肉盛り溶接を行う溶接装置は、金属積層溶接装置であってもよい。金属積層溶接装置は、例えば、熱源として高密度エネルギーであるレーザ光Ｌを照射位置に向けて照射しながら、照射位置に形成された溶融領域に金属パウダーＰＯを吹き付けることで、金属材料を堆積させ、連続的な肉盛り部２０を造形する溶接装置である。なお、肉盛り溶接を行う溶接装置としては、これに限らず、電子ビーム溶接、プラズマ溶接、ＴＩＧ溶接など、母材上に肉盛り部を形成することができるものであれば、様々な溶接装置を採用し得る。

【0024】

肉盛り工程では、肉盛り部２０は、第１平板部材１０の互いに連続する２つの面の双方に接するように形成される。本実施形態のように２つの被溶接対象物が互いに突合せ溶接により接合される場合、ここでいう２つの面のうちの一方の面は、第１平板部材１０と第２平板部材１２とが対向する端面、すなわち、第１端面１０ｂである。また、２つの面のうちの他方の面は、第１平板部材１０と第２平板部材１２とが溶接されるときに熱源が照射される側の表面、すなわち、第１平板部材１０の第１表面１０ａである。

【0025】

肉盛り工程では、図１（ａ）に示すように、上記のように規定された２つの面の双方に接する肉盛り部２０が、第１端面１０ｂの長手方向に沿って、第１端面１０ｂの一方の端部から他方の端部に向かって徐々に形成されていく。最終的に、肉盛り工程が終了した段階では、図１（ｂ）に示すように、第１平板部材１０には、丸棒状の肉盛り部２０が形成される。肉盛り工程後では、肉盛り部２０と接する第１平板部材１０の一部は、図１（ｃ）に示すように溶融され、肉盛り部２０の一部と一体化する。

【0026】

図２は、リップ加工工程を説明する図である。図２（ａ）は、リップ加工工程が終了している状態、すなわち、本実施形態に係るリップ形成方法でリップが形成された状態にある第１平板部材１０を示す図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＩＩＢ－ＩＩＢ断面に対応し、リップ２０ａの延伸方向とは垂直な面で切断した第１平板部材１０の一部断面図である。

【0027】

リップ加工工程は、肉盛り工程で形成された肉盛り部２０を切削して、リップ２０ａの形状に加工する工程である。ここで、肉盛り部２０を切削する加工装置は、特に限定されるものではなく、一般的な加工装置の中から適切な加工装置を選択し、採用してよい。

【0028】

リップ加工工程では、リップ２０ａは、少なくとも、第１平板部材１０と第２平板部材１２とが溶接されるときに第２平板部材１２の第２表面１２ａ（図３参照）の一部とリップ２０ａとが対向する形状に加工される。本実施形態の例では、リップ加工工程が終了した段階では、図２（ａ）に示すように、第１平板部材１０には、角棒状のリップ２０ａが形成される。

【0029】

この場合、リップ２０ａは、図２（ｂ）に示すように、それぞれ長手方向に沿った、上面２０ｃ、下面２０ｅ、第１側面２０ｂおよび第２側面２０ｄを有する。上面２０ｃは、第１表面１０ａとおおよそ平行となる面であり、第１表面１０ａから高さＨ１の位置にある。下面２０ｅは、上面２０ｃの反対側にある面であり、第１表面１０ａとおおよそ同じ高さ位置にある。本実施形態では、第１平板部材１０と第２平板部材１２とが溶接されるときに、下面２０ｅが第２平板部材１２の第２表面１２ａと対向することになる。第１側面２０ｂは、第１表面１０ａに対しておおよそ垂直で、かつ、第１表面１０ａと接する面である。第２側面２０ｄは、第１側面２０ｂの反対側にある面であり、第１表面１０ａに対しておおよそ垂直であるが、第１表面１０ａとは接しない。また、第２側面２０ｄは、第１端面１０ｂとはおおよそ平行で、かつ、第１端面１０ｂから幅Ｗ１だけ離れた位置にある。

【0030】

本実施形態におけるリップ加工工程では、上面２０ｃ、下面２０ｅ、第１側面２０ｂおよび第２側面２０ｄのすべてが切削により平坦化される。つまり、これら面は、切削前には肉盛り部２０の内部にある。また、リップ加工工程では、肉盛り部２０のうち、第１表面１０ａと連続して第１側面２０ｂに接する面、および、第１端面１０ｂと連続して下面２０ｅに接する面も、併せて平坦化される。

【0031】

ただし、上面２０ｃ、第１側面２０ｂおよび第２側面２０ｄのうちのいずれかの面が切削されずに、肉盛り部２０の一部がそのままの形で残存してもよい場合もあり得る。

【0032】

次に、本実施形態に係るリップ形成方法を用いて形成されたリップ２０ａを有する第１平板部材１０と、第２平板部材１２とを接合する溶接方法について説明する。

【0033】

図３は、本実施形態に係る溶接方法を説明する図である。図３（ａ）は、本実施形態に係る溶接方法を実施している途中の状態にある第１平板部材１０および第２平板部材１２を示す図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ断面に対応し、いまだ溶接されていない部分を溶接方向とは垂直な面で切断した第１平板部材１０および第２平板部材１２の一部断面図である。図３（ｃ）は、図３（ａ）におけるＩＩＩＣ－ＩＩＩＣ断面に対応し、すでに溶接された部分を溶接方向とは垂直な面で切断した第１平板部材１０および第２平板部材１２の一部断面図である。

【0034】

本実施形態に係る溶接方法は、リップ形成工程と、位置決め工程と、溶接工程とを含む。

【0035】

リップ形成工程は、上記のリップ形成方法により、第１平板部材１０にリップ２０ａを形成する工程である。

【0036】

位置決め工程は、リップ形成工程の後に、突合せ溶接時の位置として、第２平板部材１２からなる一方の被溶接対象物に対して、リップ２０ａを含む第１平板部材１０からなる他方の被溶接対象物を位置決めする工程である。位置決め工程により互いに位置決めされた第１平板部材１０および第２平板部材１２の状態は、本実施形態では、図３（ｂ）に示す状態に対応する。具体的には、位置決め工程により、リップ２０ａが形成されている方の第１平板部材１０の第１端面１０ｂと、リップが形成されていない方の第２平板部材１２の第２端面１２ｂとは、対向する。ここで、第１端面１０ｂと第２端面１２ｂとは互いに接してもよい。一方、本実施形態によれば、第１端面１０ｂと第２端面１２ｂとの間には、図３（ｂ）に示すように、隙間Ｇ１が設けられてもよい。また、位置決め工程により、リップが形成されていない方の第２平板部材１２の第２表面１２ａの一部と、第１平板部材１０に形成されているリップ２０ａの一部とは、対向する。ここで、第１平板部材１０に形成されているリップ２０ａの一部とは、すなわち、リップ２０ａの下面２０ｅである。

【0037】

溶接工程は、位置決め工程の後に、リップ２０ａを溶融させながら２つの被溶接対象物を突合せ溶接する工程である。ここで、突合せ溶接を行う溶接装置は、フィラーの送給を要しないレーザ溶接装置であってもよい。レーザ溶接装置は、例えば、熱源として高密度エネルギーであるレーザ光Ｌを接合位置上にあるリップ２０ａに集光した状態で照射して局部的に溶融・凝固させることで、２つの被溶接対象物を互いに接合する溶接装置である。なお、突合せ溶接を行う溶接装置としては、これに限らず、特にフィラーの送給を要しない、電子ビーム溶接、プラズマ溶接、ＴＩＧ溶接など、様々な溶接装置を採用し得る。

【0038】

溶接工程では、図３（ａ）に示すように、リップ２０ａの延伸方向に沿って、第１端面１０ｂ及び第２端面１２ｂの一方の端部から他方の端部に向かって徐々に溶接が進行し、溶接部には溶接金属３０が形成されていく。溶接工程の終了により、２つの被溶接対象物、すなわち、第１平板部材１０と第２平板部材１２との接合が完了する。溶接工程が終了した段階では、図３（ｃ）に示すように、リップ２０ａは溶融されて、溶接金属３０となり、第１平板部材１０および第２平板部材１２と一体化する。なお、図３（ｃ）では、比較のために、溶融前のリップ２０ａの形状を二点鎖線で示している。

【0039】

ここで、位置決め工程において、第１端面１０ｂと第２端面１２ｂとの間に、適切な寸法に調整された隙間Ｇ１が設けられていると仮定する。この場合、溶接工程においてリップ２０ａが溶融されたときに、溶融したリップ２０ａは、図３（ｂ）に示すように、第１平板部材１０および第２平板部材１２の反対側にまで到達しやすくなる。ここで、第１平板部材１０および第２平板部材１２の反対側とは、溶接時に熱源が照射される側の反対側を意味する。具体的には、第１平板部材１０では、第１表面１０ａとは反対側の第１裏面１０ｃであり、第２平板部材１２では、第２表面１２ａとは反対側の第２裏面１２ｃである。つまり、この場合の溶接部では、第１表面１０ａおよび第２表面１２ａ、ならびに、反対側である第１裏面１０ｃおよび第２裏面１２ｃの双方の側に、溶接金属３０の余盛が形成されることになる。すなわち、溶接部が減肉状態となることを予め抑えることができる。

【0040】

本実施形態に係るリップ形成方法において、リップ２０ａの材質は、被溶接対象物の母材の材質または大きさにより、適宜選択される。このとき、肉盛り部２０を形成する材料に、予め材料特性を向上させる成分を付与しておいてもよい。これにより、リップ２０ａには、材料特性を向上させる成分が含まれることになり、最終的に形成される溶接部に、フィラーが添加された場合と同様の特性が持たせることができる。具体的には、溶接金属３０を低炭素化させたり、Ｎｉ系を用いてオーステナイト化させたりするなど、金属組織を改善させることができ、結果として、継手性能を向上させるほか、割れの発生を抑えたり、施工裕度を大きくさせたりするのに有利となる。

【0041】

また、本実施形態に係るリップ形成方法において、リップ２０ａの大きさも、被溶接対象物の母材の材質または大きさにより、適宜選択される。例えば、リップ２０ａの大きさを適宜調整することで、第１端面１０ｂと第２端面１２ｂとの間の隙間Ｇ１が所望の寸法よりも大きくなるような場合には、リップ２０ａの大きさを大きくすることで、溶接金属３０の余盛不足を予め回避させることができる。

【0042】

次に、本実施形態に係るリップ形成方法および溶接方法による効果について説明する。

【0043】

まず、本実施形態に係るリップ形成方法は、互いに接合される２つの被溶接対象物の少なくとも一方の母材に、溶接時に溶融されるリップを形成する。また、リップ形成方法は、母材に肉盛り溶接により肉盛り部２０を形成する肉盛り工程と、肉盛り工程で形成された肉盛り部２０を切削してリップ２０ａの形状に加工するリップ加工工程とを含む。

【0044】

ここで、本実施形態では、２つの母材は、平板状部材であり、例えば、第１平板部材１０と第２平板部材１２とに相当する。また、本実施形態では、２つの被溶接対象物が互いに突合せ溶接により接合される場合に相当し、肉盛り工程では、肉盛り部２０は、一方の被溶接対象物の母材である第１平板部材１０に形成される。

【0045】

本実施形態に係るリップ形成方法では、母材に形成されるリップ２０ａは、母材に肉盛りされた肉盛り部２０を加工して形成されたものである。したがって、例えば、肉盛り部２０を形成する材料として、予め以後の溶接において溶融されることを想定して適当な材料を選定しておくことで、溶接時にはリップ２０ａを所望の状態に溶融させることができる。具体的には、リップ２０ａの材料を、溶接時に溶融部で溶融しやすく、余盛の形成や、２つの被溶接対象物の母材同士の隙間の変動などに対して柔軟に対応することができる。本実施形態に係るリップ形成方法によれば、結果として、溶接部が減肉状態となったり、割れが発生しやすくなったりすることを予め抑えることができる。したがって、従来の母材と同一材料からなるリップを有する被溶接対象物同士を溶接する場合に比べて、継手性能を向上させることができる。

【0046】

比較例として、従来、リップを有する被溶接対象物を形成する場合には、ある素材を切削加工することで、リップ部が形成される。つまり、リップが形成されている被溶接対象物を接合する従来の溶接方法では、母材の一部であるリップを溶融させることになる。そして、被溶接対象物の母材の材質は、最終的に製造される構造体での一部位としての性能を主たる条件として選定されるものであって、溶接時に溶融させることを主たる条件として選定されるものではない。そのため、特定の材質からなる母材によっては、リップを好適に溶融させることができず、結果として、溶接部が減肉状態となったり、割れが発生しやすくなったりするおそれがある。

【0047】

このように、本実施形態によれば、継手性能を向上させるのに有利なリップ形成方法を提供することができる。

【0048】

また、本実施形態に係るリップ形成方法による効果は、上記の効果に限られない。例えば、従来、リップは母材に対して切削加工により形成されるので、母材の元となる素材の板厚は、本来必要な板厚ではなく、リップを含めた板厚となる。したがって、母材が大きいほど、材料費や加工費などのコストが増加するおそれがある。これに対して、本実施形態によれば、元の素材は、母材の形状として準備すればよいので、材料費を抑えたり、また、切削加工がない分、加工費を抑えたりすることができる。

【0049】

また、本実施形態に係るリップ形成方法における肉盛り工程では、肉盛り部２０は、母材の互いに連続する２つの面の双方に接するように形成されてもよい。特に本実施形態では、２つの面は、２つの母材が互いに対向する端面と、２つの被溶接対象物が互いに溶接されるときに熱源が照射される側の表面とであってもよい。

【0050】

本実施形態によれば、以後のリップ加工工程において形成されるリップ２０ａの形成位置に合う場所に肉盛り部２０が形成されることになる。したがって、肉盛り部２０を形成させるための材料の節約や、肉盛り工程に要する溶接時間の削減などに有利となる。

【0051】

また、本実施形態に係るリップ形成方法におけるリップ加工工程では、リップ２０ａは、２つの被溶接対象物が互いに溶接されるときに、リップが形成されていない方の母材の表面の一部とリップ２０ａの一部とが対向する形状に加工されてもよい。

【0052】

本実施形態によれば、２つの被溶接対象物が互いに溶接される溶接部にてリップが適切に溶融されやすくなるので、継手性能を向上させるのにより有利となる。

【0053】

次に、本実施形態に係る溶接方法は、母材が平板状部材である２つの被溶接対象物を互いに接合する。溶接方法は、２つの被溶接対象物の一方の母材に、上記のリップ形成方法によりリップ２０ａを形成するリップ形成工程を含む。溶接方法は、一方の被溶接対象物に対して他方の被溶接対象物を位置決めする位置決め工程を含む。このとき、リップ２０ａが形成されている方の母材の端面と、リップが形成されていない方の母材の端面とが対向し、かつ、リップが形成されていない方の母材の表面の一部とリップ２０ａの一部とが対向する。また、溶接方法は、位置決め工程の後に、リップ２０ａを溶融させながら２つの被溶接対象物を突合せ溶接する溶接工程を含む。

【0054】

本実施形態に係る溶接方法によれば、リップ２０ａは上記のリップ形成方法により形成されたものであるので、溶接された被溶接対象物同士の継手性能は、従来の溶接方法により溶接された被溶接対象物同士の継手性能よりも向上する。

【0055】

（第２実施形態）
第２実施形態に係るリップ形成方法は、第１実施形態に係るリップ形成方法と同様に、互いに接合される２つの被溶接対象物の母材にリップを形成する方法である。ただし、本実施形態が適用される２つの被溶接対象物の母材は、第１実施形態と異なり、それぞれ管状部材である。これに伴い、２つの被溶接対象物は、以後、縦継ぎ溶接により互いに接合される。

【0056】

図４～図６は、本実施形態に係るリップ形成方法に関する図である。ここで、本実施形態に適用される２つの被溶接対象物の母材は、一例として、互いに同一規格で、かつ、互いに鋼材で形成された第１配管５０と第２配管５２とである。また、以後の縦継ぎ溶接では、第１配管５０の一方の端面と、第２配管５２の一方の端面とが接合されるものとする。この場合、一方の被溶接対象物の母材である第１配管５０と、他方の被溶接対象物の母材である第２配管５２との双方にリップが形成される。第１配管５０に形成されるリップがリップ６０ａであり、第２配管５２に形成されるリップがリップ６２ａである（図７等参照）。なお、第１配管５０にリップ６０ａを形成する方法と、第２配管６２にリップ６２ａを形成する方法とは、同一である。そこで、以下、第１配管５０にリップ６０ａを形成する方法を例として説明する。

【0057】

本実施形態に係るリップ形成方法は、段差形成工程と、肉盛り工程と、リップ加工工程とを含む。

【0058】

図４は、段差形成工程を説明する図である。図４（ａ）は、段差形成工程が開始される前の第１配管５０の端部を示す図である。図４（ｂ）は、段差形成工程が終了した後の第１配管５０の端部を示す図である。

【0059】

段差形成工程は、肉盛り部６０（図５参照）が形成される第１領域５０ａが高位で、肉盛り部６０が形成されない第２領域５０ｂが低位となるように段差を形成する工程である。そのため、実際に段差が形成される前に、第１配管５０の端部には、第１領域５０ａと第２領域５０ｂとのそれぞれの範囲が予め設定される。なお、当該範囲の設定については、以後、図９を用いて説明する。以下、段差形成工程により形成された一方の段差面を第１段差面５０ｃと表現し、他方の段差面を第２段差面５０ｄと表現する。また、図４（ｂ）では、第１領域５０ａと第２領域５０ｂとの高さ差をＨ２と表現している。

【0060】

本実施形態では、段差は、第１配管５０の端部において肉盛り部６０が形成されない第２領域５０ｂを切り欠くことで形成される。第２領域５０ｂを切り欠く加工装置は、特に限定されるものではなく、一般的な加工装置の中から適切な加工装置を選択し、採用してよい。

【0061】

図５は、肉盛り工程を説明する図である。図５（ａ）は、肉盛り工程が実施されている途中の状態にある第１配管５０を示す図である。図５（ｂ）は、肉盛り工程が終了している状態にある第１配管５０を示す図である。図５（ｃ）は、図５（ｂ）におけるＶＣ－ＶＣ断面に対応し、肉盛り部６０の延伸方向とは垂直な面で切断した第１配管５０の一部断面図である。

【0062】

肉盛り工程は、第１配管５０に、肉盛り溶接により肉盛り部６０を形成する工程である。ここで、肉盛り溶接を行う溶接装置は、第１実施形態と同様であってよい。肉盛り工程では、肉盛り部６０は、第１配管５０の互いに連続する２つの面の双方に接するように形成される。本実施形態のように２つの被溶接対象物が互いに縦継ぎ溶接により接合される場合、ここでいう２つの面のうちの一方の面は、第１配管５０と第２配管５２とが対向する端面の一部、すなわち、第１領域５０ａである。また、２つの面のうちの他方の面は、第１配管５０の内周面５０ｅの一部である。

【0063】

肉盛り工程では、図５（ａ）に示すように、上記のように規定された２つの面の双方に接する肉盛り部６０が、第１領域５０ａの周方向に沿って、第１段差面５０ｃから第２段差面５０ｄに向かって徐々に形成されていく。最終的に、肉盛り工程が終了した段階では、図５（ｂ）に示すように、第１配管５０には、半環状の肉盛り部６０が形成される。肉盛り工程後では、肉盛り部６０と接する第１配管５０の一部は、図５（ｃ）に示すように溶融され、肉盛り部６０の一部と一体化する。

【0064】

図６は、リップ加工工程を説明する図である。図６（ａ）は、リップ加工工程が終了している状態、すなわち、本実施形態に係るリップ形成方法でリップが形成された状態にある第１配管５０を示す図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＶＩＢ－ＶＩＢ断面に対応し、リップ６０ａの延伸方向とは垂直な面で切断した第１配管５０の一部断面図である。

【0065】

リップ加工工程は、肉盛り工程で形成された肉盛り部６０を切削して、リップ６０ａの形状に加工する工程である。ここで、肉盛り部６０を切削する加工装置は、第１実施形態と同様であってよい。リップ加工工程では、リップ６０ａは、第１領域５０ａよりも第１配管５０の内側にある形状に加工される。本実施形態の例では、リップ加工工程が終了した段階では、図６（ａ）に示すように、第１配管５０には、断面が矩形である半環状のリップ６０ａが形成される。

【0066】

この場合、リップ６０ａは、図６（ｂ）に示すように、それぞれ周方向に沿った、上面６０ｃ、下面６０ｅ、第１側面６０ｂおよび第２側面６０ｄを有する。上面６０ｃは、第１領域５０ａとおおよそ平行となる面であり、第１領域５０ａから高さＨ３の位置にある。本実施形態では、第１配管５０と第２配管５２とが溶接されるときに、上面６０ｃが第２配管５２にある上面６２ｃ（図７参照）と対向して接することになる。下面６０ｅは、上面６０ｃの反対側にある面であり、上面６０ｃから高さＨ４だけ離間している。ここで、高さＨ４は、高さＨ３よりも長い。第１側面６０ｂは、第１領域５０ａに対しておおよそ垂直で、かつ、第１領域５０ａと接する面である。第２側面６０ｄは、第１側面６０ｂの反対側にある面であり、第１領域５０ａに対しておおよそ垂直であるが、第１領域５０ａとは接しない。また、第２側面６０ｄは、内周面５０ｅとはおおよそ平行で、かつ、内周面５０ｅから幅Ｗ２だけ離れた位置にある。ここで、リップ６０ａは、上記のとおり、第１領域５０ａよりも第１配管５０の内側にある形状に加工される。つまり、第１側面６０ｂは、内周面５０ｅの直径とほぼ同一寸法である。また、上面６０ｃと下面６０ｅとは、第１配管５０の軸方向に沿った投影視では、ほぼ同一形状である。

【0067】

本実施形態におけるリップ加工工程では、上面６０ｃ、下面６０ｅ、第１側面６０ｂおよび第２側面６０ｄのすべてが切削により平坦化される。つまり、これら面は、切削前には肉盛り部６０の内部にある。また、リップ加工工程では、肉盛り部６０のうち、第１領域５０ａと連続して第１側面６０ｂに接する面、および、内周面５０ｅと連続して下面６０ｅに接する面も、併せて平坦化される。

【0068】

次に、本実施形態に係るリップ形成方法を用いて形成されたリップ６０ａを有する第１配管５０と、同じく本実施形態に係るリップ形成方法を用いて形成されたリップ６２ａを有する第２配管５２とを接合する溶接方法について説明する。

【0069】

図７～１１は、本実施形態に係る溶接方法を説明する図である。本実施形態に係る溶接方法は、リップ形成工程と、位置決め工程と、第１溶接工程と、第２溶接工程とを含む。

【0070】

リップ形成工程は、上記のリップ形成方法により、第１配管５０にリップ６０ａを形成する工程、および、第２配管５２にリップ６２ａを形成する工程である。

【0071】

図７は、位置決め工程を説明する図である。図７（ａ）は、位置決め工程により位置決めされた第１配管５０および第２配管５２を示す一部側面図である。図７（ｂ）は、位置決め工程により位置決めされた第１配管５０および第２配管５２を示す一部断面図である。

【0072】

位置決め工程は、リップ形成工程の後に、縦継ぎ溶接時の位置として、リップ６０ａを含む第１配管５０からなる一方の被溶接対象物に対して、リップ６２ａを含む第２配管５２からなる他方の被溶接対象物を位置決めする工程である。本実施形態では、具体的には、位置決め工程により、第１配管５０に形成されたリップ６０ａと、第２配管５２に形成されたリップ６２ａとが互いに向かい合って接する。

【0073】

このとき、本実施形態によれば、図７（ｂ）に示すように、２つの隙間が形成される。まず、第１配管５０の第１領域５０ａと第２配管５２の第１領域５２ａとの間には、第１隙間Ｇ２が形成される。第１隙間Ｇ２の寸法は、図６（ｂ）に示すリップ６０ａの高さＨ３、同時に第２配管５２のリップ６２ａの高さＨ３に依存する。なお、図７（ｂ）では、理解のしやすさのために、第１隙間Ｇ２の間隔が誇張して描画されており、実際には、微小な隙間であってもよい。

【0074】

また、第１配管５０の第２領域５０ｂと第２配管５２の第２領域５２ｂとの間には、第２隙間Ｇ３が形成される。第２隙間Ｇ３の寸法は、リップ６０ａおよびリップ６２ａの高さＨ３に加えて、図４（ｂ）に示す第１領域５０ａと第２領域５０ｂとの高さ差Ｈ２に依存する。なお、図７（ｂ）では、第２隙間Ｇ３の間隔についても、誇張して描画されている。

【0075】

図８は、第１溶接工程の原理を説明する図である。図９は、第１溶接工程を説明する図であり、第１配管５０と第２配管５２との溶接部の中間位置で切断した、第１配管５０を示す断面図である。図９（ａ）は、第１溶接工程を実施している途中の状態にある図である。図９（ｂ）は、第１溶接工程が終了した後の図である。

【0076】

第１溶接工程は、位置決め工程の後に、リップ６０ａおよびリップ６２ａを溶融させながら溶接し、２つの被溶接対象物の一部を縦継ぎ溶接する工程である。ここで、第１溶接工程にて溶接を行う溶接装置は、第１実施形態における溶接工程で用いられるような、フィラーの送給を要しない溶接装置であってもよい。以下、一例として、第１溶接工程では、フィラーの送給を要しないレーザ溶接装置が用いられるものとする。

【0077】

第１溶接工程では、レーザ溶接装置は、不図示であるが、第１配管５０または第２配管５２の外周側にある。そして、レーザ溶接装置は、図８に示すように、第２隙間Ｇ３で規定される第２領域５０ｂと第２領域５２ｂとで挟まれた空間領域を通じて、第１配管５０または第２配管５２の外周側から内周側に向けてレーザ光Ｌを照射する。外周側から内周側に向けて照射されたレーザ光Ｌは、溶接位置にあるリップ６０ａおよびリップ６２ａに到達し、リップ６０ａおよびリップ６２ａが溶融することで、溶接部には溶接金属７０が形成される。

【0078】

ここで、第１領域５０ａと第１領域５２ａとの間には第１隙間Ｇ２が形成されているので、溶融したリップ６０ａおよびリップ６２ａは、図８に示すように、溶接金属７０の一部として第１配管５０および第２配管５２の反対側にまで到達しやすくなる。ここで、第１配管５０および第２配管５２の反対側とは、溶接時に熱源が照射される側の反対側を意味する。具体的には、第１配管５０では、内周面５０ｅとは反対側の外周面５０ｆであり、第２配管５２では、内周面５２ｅとは反対側の外周面５２ｆである。つまり、この場合の溶接部では、内周面５０ｅおよび内周面５２ｅ、ならびに、反対側である外周面５０ｆおよび外周面５２ｆの双方の側に、溶接金属７０の余盛が形成されることになる。すなわち、溶接部が減肉状態となることを予め抑えることができる。

【0079】

また、第２隙間Ｇ３は、本実施形態の例によるレーザ光Ｌなどの熱源が、第１配管５０および第２配管５２の外周側から内周側の溶接位置にあるリップ６０ａおよびリップ６２ａに到達し得る程度の幅を有する。したがって、第２隙間Ｇ３の幅は、例えば、第１配管５０等の大きさや、採用される溶接装置の熱源の性質などにより適宜設定される。一例として、第１配管５０および第２配管５２が、ともに直径３０～６０ｍｍ程度の配管であり、レーザ溶接により互いに溶接される場合には、第２隙間Ｇ３は、おおよそ０．１～１０ｍｍの範囲にあり、例えば３ｍｍ程度に設定されてもよい。

【0080】

第１溶接工程では、図９（ａ）に示すように、リップ６０ａの延伸方向に沿って、第１段差面５０ｃから第２段差面５０ｄに向かって徐々に溶接が進行し、溶接部には溶接金属７０が形成されていく。溶接工程の終了により、２つの被溶接対象物、すなわち、第１配管５０の第１領域５０ａと第２配管５２の第１領域５２ａとの接合が完了する。第１溶接工程が終了した段階では、図９（ｂ）に示すように、第１領域５０ａと第２配管５２側の第１領域５２ａとで挟まれた部分の全体は、溶接金属７０で接合され、互いに一体化する。

【0081】

また、第１溶接工程の間、第２領域５０ｂと第２配管５２側の第２領域５２ｂとで挟まれた空間領域の周方向の範囲Ｒが、レーザ光Ｌ等の熱源の移動範囲となる。範囲Ｒは、溶接装置自体の機構上の制限や、被溶接対象物の外周近傍に干渉するような部材がある場合などの種々の要因を考慮して適宜設定される。つまり、第１配管５０における第１段差面５０ｃおよび第２段差面５０ｄの位置、ならびに、第２配管５２における第１段差面５２ｃおよび第２段差面５２ｄの位置は、上記のような要因を考慮して規定された範囲Ｒに基づいて設定される。

【0082】

図１０は、第２溶接工程の原理を説明する図である。図１１は、第２溶接工程を説明する図であり、第１配管５０と第２配管５２との溶接部の中間位置で切断した、第１配管５０を示す断面図である。図１１（ａ）は、第２溶接工程を実施している途中の状態にある図である。図１１（ｂ）は、第２溶接工程が終了した後の図である。

【0083】

第２溶接工程は、第１溶接工程の後に、リップが形成されていない第２領域５０ｂと、リップが形成されていない第２領域５２ｂとで挟まれた空間領域を、第１配管５０または第２配管５２の外周側から肉盛り溶接することで埋める工程である。ここで、第２溶接工程にて溶接を行う溶接装置は、リップ形成工程の肉盛り工程で用いられるような肉盛り溶接を行う溶接装置であってよい。以下、一例として、第２溶接工程では、金属積層溶接装置が用いられるものとする。

【0084】

第２溶接工程では、金属積層溶接装置は、不図示であるが、第１溶接工程で用いられたレーザ溶接装置と入れ替わり、第１配管５０または第２配管５２の外周側にある。そして、金属積層溶接装置は、図１０に示すように、第１配管５０または第２配管５２の外周側から、第２隙間Ｇ３で規定される第２領域５０ｂと第２領域５２ｂとで挟まれた空間領域を肉盛り部７２で埋める。

【0085】

ここで、第２領域５０ｂと第２領域５２ｂとで挟まれた空間領域は、直接的に肉盛り部７２で埋められるので、当該空間領域に形成される溶接部は、減肉状態になりにくい。また、第２隙間Ｇ３が比較的大きく設定されている場合でも、金属積層溶接装置は、図１０に示すように、レーザ光Ｌを第１配管５０および第２配管５２の軸方向に沿って適宜移動させることで、第２隙間Ｇ３で規定される空間領域を密に埋めることができる。

【0086】

第２溶接工程では、図１１（ａ）に示すように、第１配管５０の周方向に沿って、第２段差面５０ｄから第１段差面５０ｃに向かって徐々に溶接が進行し、溶接部には肉盛り部７２が形成されていく。溶接工程の終了により、２つの被溶接対象物、すなわち、第２領域５０ｂと第２配管５２の第２領域５２ｂとの接合が完了する。第２溶接工程が終了した段階では、図１１（ｂ）に示すように、第２領域５０ｂと第２配管５２側の第２領域５２ｂとで挟まれた部分の全体は、肉盛り部７２で接合され、互いに一体化する。そして、第２溶接工程の終了により、第１配管５０と第２配管５２との接合が完了する。

【0087】

なお、本実施形態に係るリップ形成方法におけるリップ６０ａやリップ６２ａの材質や大きさについては、第１実施形態に係るリップ形成方法に関して説明した、リップ２０ａの材質や大きさと同様に設定することができる。

【0088】

また、リップ加工工程で形成されるリップ６０ａやリップ６２ａの形状は、本実施形態においても、図６（ｂ）に示すような周方向に沿った四面のすべてが切削されたものに限定されない。

【0089】

図１２は、本実施形態に係るリップ形成方法でのリップ加工工程の他の例を示す図である。例えば、リップ加工をより単純化させるために、リップ６０ａにおいて切削される面を減らし、肉盛り部６０の一部がそのままの形で残存してもよい場合もあり得る。図１２（ａ）では、第１側面６０ｂのみが切削される一面加工が例示されている。図１２（ｂ）では、第１側面６０ｂおよび上面６０ｃが切削される二面加工が例示されている。また、図１２（ｃ）では、第１側面６０ｂ、上面６０ｃおよび第２側面６０ｄが切削される三面加工が例示されている。

【0090】

次に、本実施形態に係るリップ形成方法および溶接方法による効果について説明する。

【0091】

まず、本実施形態に係るリップ形成方法は、互いに接合される２つの被溶接対象物の双方の母材に、溶接時に溶融されるリップ６０ａ（またはリップ６２ａ）を形成する。また、リップ形成方法は、母材に肉盛り溶接により肉盛り部６０を形成する肉盛り工程と、肉盛り工程で形成された肉盛り部６０を切削してリップ６０ａ（またはリップ６２ａ）の形状に加工するリップ加工工程とを含む。

【0092】

ここで、本実施形態では、２つの母材は、管状部材であり、例えば、第１配管５０と第２配管５２とに相当する。また、本実施形態では、２つの被溶接対象物が互いに縦継ぎ溶接により接合される場合に相当する。この場合、肉盛り工程では、一方の被溶接対象物の母材である第１配管５０に肉盛り部６０が形成され、他方の被溶接対象物の母材である第２配管５２に不図示の肉盛り部が形成される。

【0093】

本実施形態によれば、母材の形状が管状であっても、第１実施形態に係るリップ形成方法と同様に、継手性能を向上させるのに有利なリップ形成方法を提供することができる。

【0094】

また、本実施形態に係るリップ形成方法における肉盛り工程では、肉盛り部６０は、母材の互いに連続する２つの面の双方に接するように形成されてもよい。特に本実施形態では、第１配管５０を例とすれば、２つの面は、２つの母材が互いに対向する端面の一部、すなわち、第１領域５０ａと、内周面５０ｅの一部とであってもよい。

【0095】

本実施形態によれば、母材の形状が管状であっても、以後のリップ加工工程において形成されるリップ６０ａの形成位置に合う場所に肉盛り部６０が形成されることになる。したがって、肉盛り部６０を形成させるための材料の節約や、肉盛り工程に要する溶接時間の削減などに有利となる。

【0096】

また、本実施形態に係るリップ形成方法におけるリップ加工工程では、第１配管５０を例とすれば、リップ６０ａは、端面に相当する第１領域５０ａよりも第１配管５０の内側にある形状に加工されてもよい。

【0097】

本実施形態によれば、２つの被溶接対象物が互いに溶接される溶接部にてリップが適切に溶融されやすくなり、また、第１隙間Ｇ２を所望の幅に設定しやすくなるので、継手性能を向上させるのにより有利となる。

【0098】

また、本実施形態に係るリップ形成方法では、第１配管５０を例とすれば、母材である第１配管５０の端面に、肉盛り部６０が形成される第１領域５０ａと、肉盛り部が形成されない第２領域５０ｂとを設定する。この場合、リップ形成方法は、肉盛り部６０が形成される第１領域５０ａが高位で、肉盛り部が形成されない第２領域５０ｂが低位となるように段差を形成する段差形成工程を含んでもよい。

【0099】

本実施形態によれば、第１溶接工程において、溶接装置がレーザ光Ｌを通過させる、第２隙間Ｇ３で規定される第２領域５０ｂと第２領域５２ｂとで挟まれた空間領域を確実に形成することができる。

【0100】

また、本実施形態に係るリップ形成方法では、段差形成工程は、肉盛り工程よりも前に行われてもよい。このとき、段差は、第１配管５０を例とすれば、肉盛り部が形成されない第２領域５０ｂを切り欠くことで形成されてもよい。

【0101】

本実施形態によれば、第１配管５０や第２配管５２に、例えば切削により容易に第２領域５０ｂや第２領域５２ｂを形成することができる。

【0102】

また、本実施形態に係るリップ形成方法では、段差形成工程は、肉盛り工程と併せて行われてもよい。このとき、段差は、第１配管５０を例とすれば、肉盛り部６０が形成される領域にさらなる肉盛り溶接で形成された平面肉盛り部であってもよい。

【0103】

図１３は、第１配管５０を例として、本実施形態に係るリップ形成方法の他の例を説明する図である。図１３（ａ）は、肉盛り工程の他の例を説明する図である。図１３（ｂ）は、リップ加工工程の他の例を説明する図である。

【0104】

まず、図１３（ａ）に示すように、この肉盛り工程では、上記説明した肉盛り部６０の形成に併せて、平面肉盛り部６０ｆが形成される。平面肉盛り部６０ｆは、上記説明でいう第１領域５０ａとなる部位である。次に、図１３（ｂ）に示すように、リップ加工工程では、上記説明したリップ６０ａの加工に加えて、平面肉盛り部６０ｆの平坦化が行われる。これにより、第１配管５０の端部には、平面肉盛り部が形成されていない第２領域５０ｂよりも高さＨ３分高位となる第１領域５０ａが形成される。

【0105】

本実施形態によれば、段差が切り欠きにより形成される場合に比べて、溶接部の肉盛り量が増える。したがって、２つの被溶接対象物を互いに溶接するときに、溶接部の成分を大きく変化させることができるので、継手性能をより向上させるのに有利となる。

【0106】

次に、本実施形態に係る溶接方法は、母材が管状部材である２つの被溶接対象物を互いに接合する。溶接方法は、２つの被溶接対象物の各々の母材に、上記のリップ形成方法によりリップを形成するリップ形成工程を含む。溶接方法は、一方の母材に形成されたリップ６０ａと他方の母材に形成されたリップ６２ａとが互いに向かい合って接するように、一方の被溶接対象物に対して他方の被溶接対象物を位置決めする位置決め工程を含む。溶接方法は、位置決め工程の後に、一方の母材の第２領域５０ｂと、他方の母材の第２領域５２ｂとで挟まれた空間領域を通じて、母材の外周側から内周側に向けて熱源を照射し、リップ６０ａおよびリップ６２ａを溶融させながら溶接する第１溶接工程を含む。また、溶接方法は、第１溶接工程の後に、一方の母材の第２領域５０ｂと、他方の母材の第２領域５２ｂとで挟まれた空間領域を、母材の外周側から肉盛り溶接することで埋める第２溶接工程を含む。

【0107】

本実施形態に係る溶接方法によれば、図９および図１１を用いて説明したとおり、第１溶接工程において熱源が照射される方向と、第２溶接工程において熱源が照射される方向とが、ほぼ同じである。つまり、範囲Ｒとは水平方向で反対となる側からは、溶接作業がなされることはない。したがって、例えば、範囲Ｒとは水平方向で反対側となる場所が、作業者が入りづらい場所であったり、溶接装置を搬入しづらい場所であったりする場合でも、２つの被溶接対象物を互いに溶接して接合することができる。

【0108】

いくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正または変形をすることが可能である。上記実施形態のすべての構成要素、および請求の範囲に記載されたすべての特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、個々に抜き出して組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0109】

１０ 第１平板部材
１２ 第２平板部材
２０ 肉盛り部
２０ａ リップ
５０ 第１配管
５２ 第２配管
６０ 肉盛り部
６０ａ リップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】