特許 7603511 突き合わせ溶接継手の矯正方法及び突き合わせ溶接継手の矯正装置

(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】2024-12-12

(45)【発行日】2024-12-20

(54)【発明の名称】突き合わせ溶接継手の矯正方法及び突き合わせ溶接継手の矯正装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 31/00 20060101AFI20241213BHJP

【ＦＩ】

B23K31/00 F

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021060770

(22)【出願日】2021-03-31

(65)【公開番号】P2022156866

(43)【公開日】2022-10-14

【審査請求日】2023-11-30

(73)【特許権者】

【識別番号】503378420

【氏名又は名称】日鉄ステンレス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(72)【発明者】

【氏名】浅倉 誠仁

(72)【発明者】

【氏名】石丸 詠一朗

【審査官】杉田 隼一

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－０３９２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５２－０４１１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－２２１１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９０２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６４３８４４２（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステンレス鋼板からなる一対の母材と溶接部とを備えてなる突き合わせ溶接継手の矯正方法であって、
前記一対の母材のそれぞれに対して、前記母材表面における前記溶接部と前記母材との境界から１０ｍｍ以上離れ、かつ前記境界から２５ｍｍ以内の領域内に、前記母材の板厚方向両側から圧延ロールを接触させ、前記溶接部の長手方向に沿って前記母材を圧延し、
前記圧延ロールとして、ロール面が円弧状に膨出したクラウンロールを用いる、突き合わせ溶接継手の矯正方法。

【請求項2】

ステンレス鋼板からなる一対の母材と溶接部とを備えてなる突き合わせ溶接継手の矯正方法であって、
前記一対の母材のそれぞれに対して、前記母材表面における前記溶接部と前記母材との境界から１０ｍｍ以上離れ、かつ前記境界から２５ｍｍ以内の領域内に、前記母材の板厚方向両側から圧延ロールを接触させ、前記溶接部の長手方向に沿って前記母材を圧延し、
前記圧延ロールによって圧延中の前記突き合わせ溶接継手に対し、角変形により前記溶接部が突出した側から、矯正ロール又は矯正治具によって前記溶接部を押圧するとともに、
前記圧延中は、前記圧延ロールの前記境界側の端面と前記境界との間隔を前記母材の板厚に相当する寸法以上空ける、突き合わせ溶接継手の矯正方法。

【請求項3】

前記圧延ロールによる前記母材の圧延において、圧下率を０．５～２．０％とする、請求項１または請求項２に記載の突き合わせ溶接継手の矯正方法。

【請求項4】

ステンレス鋼板からなる一対の母材と溶接部とを備えてなる突き合わせ溶接継手の矯正方法であって、
前記一対の母材のそれぞれに対して、前記母材表面における前記溶接部と前記母材との境界から１０ｍｍ以上離れ、かつ前記境界から２５ｍｍ以内の領域内に、前記母材の板厚方向両側から圧延ロールを接触させ、前記溶接部の長手方向に沿って前記母材を圧延する第１工程と、
前記領域内に、前記母材の板厚方向両側から圧延ロールを接触させるとともに、角変形により前記溶接部が突出した側から矯正ロール又は矯正治具によって前記溶接部を押圧しつつ、前記圧延ロールにより前記溶接部の長手方向に沿って前記母材を圧延する第２工程と、
を備え、
前記第１工程及び前記第２工程の前記圧延中は、前記圧延ロールの前記境界側の端面と前記境界との間隔を前記母材の板厚に相当する寸法以上空ける、突き合わせ溶接継手の矯正方法。

【請求項5】

前記第１工程の前記圧延ロールによる前記母材の圧延において、圧下率を０．５～２．０％とし、
前記第２工程の前記圧延ロールによる前記母材の圧延において、圧下率を０．１～２．０％とする、請求項４に記載の突き合わせ溶接継手の矯正方法。

【請求項6】

前記圧延ロールとして、ロール面が円弧状に膨出したクラウンロールを用いる、請求項２乃至請求項５の何れか一項に記載の突き合わせ溶接継手の矯正方法。

【請求項7】

ステンレス鋼板からなる一対の母材と溶接部とを備えてなる突き合わせ溶接継手の矯正装置であって、
前記一対の母材のそれぞれに対して、前記母材表面における前記溶接部と前記母材との境界から１０ｍｍ以上離れ、かつ前記境界から２５ｍｍ以内の領域内に、前記母材の板厚方向両側から接触し、かつ前記溶接部の長手方向に沿って圧延する圧延ロールを備え、
前記圧延ロールは、ロール面が円弧状に膨出したクラウンロールであることを特徴とする突き合わせ溶接継手の矯正装置。

【請求項8】

ステンレス鋼板からなる一対の母材と溶接部とを備えてなる突き合わせ溶接継手の矯正装置であって、
前記一対の母材のそれぞれに対して、前記母材表面における前記溶接部と前記母材との境界から１０ｍｍ以上離れ、かつ前記境界から２５ｍｍ以内の領域内に、前記母材の板厚方向両側から接触し、かつ前記溶接部の長手方向に沿って圧延する圧延ロールを備え、
前記圧延ロールによって圧延中の前記溶接継手に対し、角変形により前記溶接部が突出した側から、前記溶接部を押圧する矯正ロール又は矯正治具を備える、突き合わせ溶接継手の矯正装置。

【請求項9】

前記圧延ロールは、ロール面が円弧状に膨出したクラウンロールである、請求項８に記載の突き合わせ溶接継手の矯正装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステンレス鋼板を母材とする突き合わせ溶接継手の矯正方法及び突き合わせ溶接継手の矯正装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ステンレス鋼板からなる母材に対して突き合わせ溶接を行うと、溶接線方向の熱収縮が主な原因となって、溶接後の溶接継手において、母材が溶接変形することがある。

【0003】

母材の溶接変形は、溶接トーチ側から見た場合に、溶接線を谷線としてＶ字状に変形するいわゆる角変形、溶接線方向に沿って母材が溶接トーチ側に突出するように湾曲する座屈変形、あるいはこれらが合成された変形になる場合がある。このような溶接変形は、溶接施工時に母材を拘束することで、ある程度の低減は可能だが、変形量の低減には限界がある。

【0004】

溶接変形を矯正するために、溶接後の溶接継手に対して矯正工程を実施する場合がある。矯正方法として、従来から局部加熱法や槌打ち法などが行われている。しかし、ステンレス鋼は、高温酸化や鋭敏化が起きる懸念から、局部加熱法は適用し難い問題がある。また、槌打ち法は、作業者の経験と練度が要求され、また複雑な変形に対して十分に対応できない問題がある。

【0005】

また、変形した溶接継手をロールで加圧することにより矯正を行う方法がある。特許文献１には、小型ローラにより溶接ビード近傍の高残留応力部のみを十分冷却し残留応力の発生している状態で、板母材の板厚方向に十分大きな圧力で加圧する溶接変形除去法が記載されている。また、特許文献２には、アルミニウムおよびその合金板の突き合わせ溶接継手において、溶接部に平行に溶接部境界から３０ｍｍの範囲の板部をロールによってロール加圧する方法が記載されている。

【0006】

しかしながら、ステンレス鋼板の場合は、熱伝導率の低さに起因して顕著な角変形や座屈変形が生じるものがあり、特許文献１または特許文献２に記載された方法では、十分な矯正が困難である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開昭５２－４１１４４号公報

【文献】特開平８－３９２８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、ステンレス鋼板を母材とする突き合わせ溶接継手に対して、溶接変形を十分に矯正することが可能な突き合わせ溶接継手の矯正方法及び突き合わせ溶接継手の矯正装置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】

【0009】

［１］ ステンレス鋼板からなる一対の母材と溶接部とを備えてなる突き合わせ溶接継手の矯正方法であって、
前記一対の母材のそれぞれに対して、前記母材表面における前記溶接部と前記母材との境界から１０ｍｍ以上離れ、かつ前記境界から２５ｍｍ以内の領域内に、前記母材の板厚方向両側から圧延ロールを接触させ、前記溶接部の長手方向に沿って前記母材を圧延し、
前記圧延ロールとして、ロール面が円弧状に膨出したクラウンロールを用いる、突き合わせ溶接継手の矯正方法。
［２］ ステンレス鋼板からなる一対の母材と溶接部とを備えてなる突き合わせ溶接継手の矯正方法であって、
前記一対の母材のそれぞれに対して、前記母材表面における前記溶接部と前記母材との境界から１０ｍｍ以上離れ、かつ前記境界から２５ｍｍ以内の領域内に、前記母材の板厚方向両側から圧延ロールを接触させ、前記溶接部の長手方向に沿って前記母材を圧延し、
前記圧延ロールによって圧延中の前記突き合わせ溶接継手に対し、角変形により前記溶接部が突出した側から、矯正ロール又は矯正治具によって前記溶接部を押圧するとともに、
前記圧延中は、前記圧延ロールの前記境界側の端面と前記境界との間隔を前記母材の板厚に相当する寸法以上空ける、突き合わせ溶接継手の矯正方法。
［３］ 前記圧延ロールによる前記母材の圧延において、圧下率を０．５～２．０％とする、［１］または［２］に記載の突き合わせ溶接継手の矯正方法。
［４］ ステンレス鋼板からなる一対の母材と溶接部とを備えてなる突き合わせ溶接継手の矯正方法であって、
前記一対の母材のそれぞれに対して、前記母材表面における前記溶接部と前記母材との境界から１０ｍｍ以上離れ、かつ前記境界から２５ｍｍ以内の領域内に、前記母材の板厚方向両側から圧延ロールを接触させ、前記溶接部の長手方向に沿って前記母材を圧延する第１工程と、
前記領域内に、前記母材の板厚方向両側から圧延ロールを接触させるとともに、角変形により前記溶接部が突出した側から矯正ロール又は矯正治具によって前記溶接部を押圧しつつ、前記圧延ロールにより前記溶接部の長手方向に沿って前記母材を圧延する第２工程と、
を備え、
前記第１工程及び前記第２工程の前記圧延中は、前記圧延ロールの前記境界側の端面と前記境界との間隔を前記母材の板厚に相当する寸法以上空ける、突き合わせ溶接継手の矯正方法。
［５］ 前記第１工程の前記圧延ロールによる前記母材の圧延において、圧下率を０．５～２．０％とし、
前記第２工程の前記圧延ロールによる前記母材の圧延において、圧下率を０．１～２．０％とする、［４］に記載の突き合わせ溶接継手の矯正方法。
［６］ 前記圧延ロールとして、ロール面が円弧状に膨出したクラウンロールを用いる、［２］乃至［５］の何れか一項に記載の突き合わせ溶接継手の矯正方法。
［７］ ステンレス鋼板からなる一対の母材と溶接部とを備えてなる突き合わせ溶接継手の矯正装置であって、
前記一対の母材のそれぞれに対して、前記母材表面における前記溶接部と前記母材との境界から１０ｍｍ以上離れ、かつ前記境界から２５ｍｍ以内の領域内に、前記母材の板厚方向両側から接触し、かつ前記溶接部の長手方向に沿って圧延する圧延ロールを備え、
前記圧延ロールは、ロール面が円弧状に膨出したクラウンロールであることを特徴とする突き合わせ溶接継手の矯正装置。
［８］ ステンレス鋼板からなる一対の母材と溶接部とを備えてなる突き合わせ溶接継手の矯正装置であって、
前記一対の母材のそれぞれに対して、前記母材表面における前記溶接部と前記母材との境界から１０ｍｍ以上離れ、かつ前記境界から２５ｍｍ以内の領域内に、前記母材の板厚方向両側から接触し、かつ前記溶接部の長手方向に沿って圧延する圧延ロールを備え、
前記圧延ロールによって圧延中の前記溶接継手に対し、角変形により前記溶接部が突出した側から、前記溶接部を押圧する矯正ロール又は矯正治具を備える、突き合わせ溶接継手の矯正装置。
［９］ 前記圧延ロールは、ロール面が円弧状に膨出したクラウンロールである、［８］に記載の突き合わせ溶接継手の矯正装置。

【発明の効果】

【0010】

本発明者が得た知見によれば、座屈変形が生じている場合、突き合わせ溶接継手の一対の母材のそれぞれにおいて、母材表面における溶接部と母材との境界に対して１０～２５ｍｍ離れた領域にて、母材の表面側における溶接部の長手方向の残留応力と、表面と反対側の裏面側における溶接部の長手方向の残留応力との差が大きくなる。そこで、本発明では、この領域に対して母材の肉厚方向両側から圧延ロールによって圧延を行う。これにより、突き合わせ溶接継手における座屈変形を矯正できる。また、本発明の矯正方法は、従来のロール加圧による矯正方法に比べて、十分な矯正を行うことができる。更に、本発明では母材に対して加熱する必要がないため、ステンレス鋼板よりなる突き合わせ溶接継手に好適に適用できる。更にまた、本発明は母材に対して槌打ちを行うものではないので、作業者の熟練が必要なく、複雑な形状の溶接変形にも対応できる。

【0011】

また、本発明によれば、圧延ロールによる圧延中の溶接継手に対して、角変形により溶接部が突出した側から、矯正ロール又は矯正治具によって溶接部を押圧することで、座屈変形とともに角変形を矯正できる。また、圧延ロールの境界側の端面と境界との間隔を、母材の板厚に相当する寸法以上空けることにより、溶接継手を挟んで矯正ロール又は矯正治具の反対側にある圧延ロールの端面に、矯正ロール又は矯正治具に押圧された溶接継手の母材が接触することを防止できる。

【0012】

次に、本発明の矯正方法によれば、例えば座屈変形及び角変形の両方が発生するとともに座屈変形の変形量が大きくなっている突き合わせ溶接継手に対して、母材の上記領域に対して圧延ロールで圧延する第１工程を行うことで座屈変形を矯正し、次いで、母材の上記領域に対して圧延ロールで圧延するとともにロール又は治具によって溶接部を押圧する第２工程を行うことで座屈変形及び角変形を矯正することができ、より確実に溶接変形を矯正できる。

【0013】

また、本発明の矯正装置によれば、溶接変形した溶接継手を容易に矯正することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本発明の突き合わせ溶接継手の矯正方法に供される突き合わせ溶接継手の一例を示す斜視図。

【図2】図２は、本発明の第１の実施形態である突き合わせ溶接継手の矯正方法を説明する図であって、溶接継手の搬送方向から見た正面図。

【図3】図３は、本発明の第１の実施形態の矯正方法によって矯正された突き合わせ溶接継手を示す斜視図。

【図4】図４は、矯正前の突き合わせ溶接継手の表面側における残留応力の分布を示す分布図。

【図5】図５は、矯正前の突き合わせ溶接継手の裏面側における残留応力の分布を示す分布図。

【図6】図６は、本発明の突き合わせ溶接継手の矯正方法に供される突き合わせ溶接継手の別の例を示す斜視図。

【図7】図７は、本発明の第２の実施形態である突き合わせ溶接継手の矯正方法を説明する図であって、溶接継手の搬送方向から見た正面図。

【図8】図８は、本発明の第２の実施形態である突き合わせ溶接継手の矯正方法を説明する図であって、溶接継手の搬送方向の側方から見た側面図。

【図9】図９は、本発明の第２の実施形態の矯正方法によって矯正された突き合わせ溶接継手を示す斜視図。

【図10】図１０は、本発明の第３の実施形態である突き合わせ溶接継手の矯正方法を説明する図であって、圧延ロールの進行方向から見た正面図。

【図11】図１１は、本発明の第３の実施形態である突き合わせ溶接継手の矯正方法の一例を説明する図であって、圧延ロールの進行方向の側方から見た側面図。

【図12】図１２は、本発明の第３の実施形態である突き合わせ溶接継手の矯正方法の別の例を説明する図であって、圧延ロールの進行方向の側方から見た側面図。

【図13】図１３は、本発明の突き合わせ溶接継手の矯正方法に供される突き合わせ溶接継手の別の例を示す斜視図。

【図14】図１４は、本発明の第４の実施形態である突き合わせ溶接継手の矯正方法の第１工程を説明する図であって、圧延ロールの進行方向から見た正面図。

【図15】図１５は、第１工程後の突き合わせ溶接継手を示す斜視図。

【図16】図１６は、本発明の第４の実施形態である突き合わせ溶接継手の矯正方法の第２工程を説明する図であって、溶接継手の搬送方向から見た正面図。

【図17】図１７は、第２工程後の突き合わせ溶接継手を示す側面図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照しつつ、本発明の突き合わせ溶接継手の矯正方法の実施形態について説明する。以下の説明では、「突き合わせ溶接継手」を「溶接継手」という場合があり、また、「突き合わせ溶接継手の矯正方法」を「矯正方法」という場合がある。

【0016】

（第１の実施形態）
まず、本実施形態の矯正方法に供される溶接継手について説明する。図１は、本実施形態の矯正方法に供される溶接継手の一例を示す斜視図である。図１に示す溶接継手１００は、ステンレス鋼板からなる一対の母材１０１と、溶接部１０２とを備えている。母材１０１を構成するステンレス鋼板の鋼種は特に限定はなく、オーステナイト系ステンレス鋼板、フェライト系ステンレス鋼板、マルテンサイト系ステンレス鋼板、フェライト・オーステナイト二相ステンレス鋼板のいずれであってもよいが、特に、オーステナイト系ステンレス鋼板からなる溶接継手に好適に適用できる。オーステナイト系ステンレス鋼板は熱伝導率が比較的低く、溶接変形が起きやすい傾向にあるため、特に本発明の矯正方法の矯正対象として好適である。また、母材１０１は、好ましくは単層溶接が可能な板厚４ｍｍ以下の薄鋼板を対象とする。

【0017】

溶接部１０２は、各母材１０１の端部同士を付き合わせて溶接することによって形成された突合せ溶接部である。図１において、母材１０１の上側の面を表面１０１ａと呼び、母材１０１の下側の面を裏面１０１ｂと呼ぶ。図１に示す溶接継手１００は、２枚の母材１０１、１０１を突き合わせ、表面１０１ａ側から溶接トーチによって入熱を与えつつ溶接されたものである。図１に示す溶接継手１００においては、突き合わせ溶接後に座屈変形が生じている。図１に示す溶接継手１００における座屈変形は、溶接部１０２の長手方向に沿って母材１０１が溶接トーチ側に突出するように湾曲する溶接変形とされている。

【0018】

次に、本実施形態の矯正方法について説明する。図２は、本実施形態の矯正装置及び矯正方法を説明する図であって、溶接継手の搬送方向から見た正面図である。本実施形態の矯正方法では、図２に示すように、母材１０１の板厚方向両側から接触し、かつ溶接部１０２の長手方向に沿って母材１０１を圧延する圧延ロール２を備えた矯正装置１を用いる。圧延ロール２は、母材１０１の表面１０１ａにおける溶接部１０２と母材１０１との境界１０３から１０ｍｍ以上離れ、かつ境界１０３から２５ｍｍ以内の領域内を、溶接部１０２の長手方向と平行な方向に沿って圧延可能となるように構成されている。圧延時の圧下率は、少なくとも０．５～２．０％の範囲で調整可能となっている。

【0019】

本実施形態の矯正方法は、母材１０１の板厚方向両側から母材１０１に対して圧延ロール２を接触させ、溶接部１０２の長手方向に沿って圧延することにより、溶接変形を矯正する。圧延は、溶接部１０２の幅方向両側にある一対の母材１０１それぞれに対して同時に圧延を行う。ここで、圧延ロール２を接触させる範囲は、母材１０１の表面１０１ａにおける溶接部１０２と母材１０１との境界１０３から１０ｍｍ以上離れ、かつ境界１０３から２５ｍｍ以内の領域Ｒ内である。以下、矯正方法における圧延条件について説明する。

【0020】

圧延対象とする母材１０１は、溶接部１０２の幅方向両側にある一対の母材１０１である。溶接部１０２の幅方向の片側の母材１０１に対してのみ圧延を行うと、片方の母材１０１のみが溶接部１０２の長手方向に沿って伸びてしまい、溶接変形を矯正できないばかりでなく、直線状に形成された溶接部１０２が湾曲してしまう。従って、溶接部１０２の幅方向両側の母材１０１に対して同時に圧延を行うことが好ましい。

【0021】

圧延ロール２は、図２に示すように、ロール面２ｂが円弧状に膨出したクラウンロールを用いることが好ましい。圧延ロール２としてクラウンロールを用いることで、母材１０１との接触面積が小さくなって効率よく圧下が可能になり、また、圧延ロール２による圧痕が目立ちにくくなる。更には、圧延中に圧延ロール２に対して母材１０１の姿勢が傾斜した場合にも、母材１０１を塑性変形させるおそれがない。圧延ロール２のクラウン高さは１００μｍ以上とすることが好ましい。

【0022】

圧延ロール２を接触させる範囲は、図２に示すように、母材１０１の表面１０１ａにおける溶接部１０２と母材１０１との境界１０３から１０ｍｍ以上離れ、かつ境界１０３から２５ｍｍ以内の領域内とする。溶接部１０２と母材１０１との境界１０３は、溶接部１０２の溶接金属と母材との境界とすることが好ましい。

【0023】

溶接継手１００に座屈変形が生じている場合、境界１０３から１０ｍｍ以上離れ、かつ境界１０３から２５ｍｍ以内の領域Ｒでは、溶接継手１００の一対の母材１０１のそれぞれにおいて、母材１０１の表面１０１ａ側における溶接部１０２の長手方向の残留応力と、表面１０１ａと反対側の裏面１０１ｂ側における溶接部１０２の長手方向の残留応力との差が大きくなる。この残留応力の差により座屈変形が生じていると推測される。そこで本実施形態では、この領域Ｒに対して母材１０１の肉厚方向両側から圧延ロール２で挟んで軽圧下を行うことにより、母材１０１の表面１０１ａ及び裏面１０１ｂにおける残留応力の差を小さくする。これにより、座屈変形が緩和されるようになる。圧延ロール２を接触させる範囲としてより好ましくは、境界１０３から１２ｍｍ以上離れ、かつ境界１０３から１７ｍｍ以内の領域内とする。

【0024】

軽圧下を行う場合の圧下率は、０．５～２．０％の範囲とする。圧下率を０．５％以上にすることで、母材１０１の表面１０１ａ及び裏面１０１ｂにおける残留応力の差を十分小さくすることができ、座屈変形を緩和できる。また、圧下率を２．０％以下にすることで、溶接部１０２近傍における割れの発生を防止できる。

【0025】

図３には、矯正後の溶接継手１１０を示す。図３に示す溶接継手１００では、溶接部１０２の長手方向に沿った母材１０１の湾曲が解消され、座屈変形が矯正されている。

【0026】

図４には、矯正前の突き合わせ溶接継手１００の表面１０１ａ側における残留応力の分布図を示し、図５には裏面１０１ｂ側における残留応力の分布図を示す。図４に示すように、溶接継手１００の表面１０１ａ側では、溶接部１０２の近傍にて溶接部１０２の長手方向に沿って引張残留応力が生じている。一方、図５に示すように、溶接継手１００の裏面１０１ｂ側では、溶接部１０２の近傍にて溶接部１０２の長手方向に沿って圧縮残留応力が生じている。そして、溶接部１０２と母材１０１との境界１０３から１０ｍｍ以上離れ、かつ境界１０３から２５ｍｍ以内の領域Ｒ内では、表面１０１ａ側の残留応力と裏面側の残留応力との差が大きくなっており、特に境界から１２ｍｍ以上離れ、かつ境界１０３から１７ｍｍ以内の領域内では、残留応力の差が特に大きくなっている。本実施形態では、表面１０１ａ及び裏面１０１ｂにおいて残留応力の差が大きくなっている領域に対して圧延ロール２による圧延を行うことで、表面１０１ａ及び裏面１０１ｂにおいて残留応力の差が小さくなり、座屈変形を解消できるようになる。

【0027】

以上、本実施形態によれば、溶接部１０２と母材１０１との境界１０３から１０～２５ｍｍ離れた領域Ｒに対して、母材１０１の肉厚方向両側から圧延ロール２によって圧延を行うことで、突き合わせ溶接継手１００における座屈変形を矯正できる。また、本実施形態の矯正方法は、従来のロール加圧による矯正方法に比べて、十分な矯正を行うことができる。更に、本実施形態では母材１０１に対して加熱する必要がないため、ステンレス鋼板よりなる突き合わせ溶接継手１００に好適に適用できる。更にまた、本実施形態は母材１０１に対して槌打ちを行うものではないので、作業者の熟練が必要なく、複雑な形状の溶接変形にも対応できる。

【0028】

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態の矯正方法に供される溶接継手としては、図６に示すような溶接継手２００を例示できる。図６に示す溶接継手２００は、ステンレス鋼板からなる一対の母材１０１と、溶接部１０２とを備えている。図６に示す溶接継手２００は、突き合わせ溶接後に座屈変形とともに角変形が生じている。座屈変形は、溶接部１０２の長手方向に沿って母材１０１が溶接トーチ側に突出するように湾曲する溶接変形とされている。また、角変形は、溶接部１０２を谷線としてＶ字状に変形する溶接変形とされている。

【0029】

次に、本実施形態の矯正方法について説明する。図７及び図８は、本実施形態の矯正装置及び矯正方法を説明する図である。本実施形態の矯正方法では、図７及び図８に示すように、第１の実施形態の場合と同様な圧延ロール２を備えるとともに、溶接部１０２を押圧する矯正ロール３を備えた矯正装置１０を用いる。溶接部１０２を押圧する矯正ロール３は、溶接部１０２の長手方向に沿って溶接部１０２を押圧するようになっている。また、矯正ロール３は、ロール面３ａが円弧状に膨出したクラウンロールとされている。矯正装置１０においては、図８に示すように、矢印Ｘの方向が溶接継手２００の搬送方向とされている。

【0030】

また、溶接継手２００が溶接線方向に長い場合には、矯正装置１０には、図８に示すように、圧延ロール２の溶接継手の搬送方向Ｘ（溶接線方向）の前方および／または後方に溶接継手２００を下面から支持する支持ロール５を備えていてもよい。

【0031】

また、矯正ロール３の位置は、図８に示すように、溶接継手２００の搬送方向Ｘと直交する方向から見た場合に、圧延ロール２と並ぶ位置にあることが好ましい。圧延ロール２及び矯正ロール３の位置は、それぞれのロール２、３が母材１０１に接触する接触位置を基準とし、溶接継手２００の搬送方向Ｘと直交する方向から見た場合に接触位置が同じ位置に並んでいればよい。矯正ロール３の位置を圧延ロール２の位置と同じにすることで、圧延ロール２による座屈変形の矯正と同時に、矯正ロール３による角変形の矯正を行うことができる。なお、矯正ロール３の位置は、圧延ロール２と完全に同じ位置である必要はない。例えば、矯正ロール３の位置は、圧延ロール２の位置に対して１０ｍｍの範囲でずれていてもよい。

【0032】

本実施形態の矯正方法は、第１の実施形態の場合と同様に行う。すなわち、母材１０１の板厚方向両側から母材１０１に対して圧延ロール２を接触させ、溶接部１０２の長手方向に沿って圧延することにより、溶接変形を矯正する。圧延は、溶接部１０２の幅方向両側にある一対の母材１０１それぞれに対して同時に圧延を行う。圧延ロール２を接触させる範囲は、母材１０１の表面１０１ａにおける溶接部１０２と母材１０１との境界１０３から１０ｍｍ以上離れ、かつ境界１０３から２５ｍｍ以内の領域Ｒ内とする。圧延ロール２による圧下率は０．５～２．０％の範囲とする。

【0033】

また、本実施形態の矯正方法では、圧延ロール２による圧延中に、圧延ロール２の境界側の端面２ａと境界１０３との間隔Ｍを、母材の板厚に相当する寸法以上空けたままとする。

【0034】

更に、本実施形態では、図７及び図８に示すように、角変形により溶接部１０２が突出した側から矯正ロール３によって溶接部１０２を押圧する。溶接部１０２の両側にある母材１０１が圧延ロール２によって拘束されているため、矯正ロール３によって溶接部１０２を押圧することで、角変形に対して逆曲げの変形が生じる。逆曲げの変形を生じさせるためには、矯正ロール３の高さを、下側の圧延ロール２と同じ高さとするか、下側の圧延ロール２の高さ以上、下側の圧延ロール２の高さ＋２ｍｍ以下の範囲とするとよい。このように、溶接継手２００において角変形に対して逆曲げの変形を生じさせることで、角変形を解消させることが可能になる。

【0035】

また、圧延ロール２が溶接部１０２に近すぎると、矯正ロール３によって溶接継手２００を逆曲げして母材１０１を上側に反らせた際に、溶接継手２００を挟んで矯正ロール３の反対側にある上側の圧延ロール２の端面２ａに、上側に反った母材１０１が接触するおそれがある。そのため、本実施形態のように矯正ロール３を使用する場合は、圧延ロール２の境界側の端面２ａと境界１０３との間隔Ｍを、少なくとも母材１０１の板厚以上にする。

【0036】

図９には、矯正後の溶接継手２１０を示す。図９に示す溶接継手２１０では、溶接部１０２の長手方向に沿った母材１０１の湾曲が解消され、座屈変形が矯正されている。また、角変形も解消されている。

【0037】

以上説明したように、本実施形態によれば、圧延ロール２によって圧延中の溶接継手２００に対して、角変形により溶接部１０２が突出した側から矯正ロール３によって溶接部１０２を押圧することで、座屈変形とともに角変形を同時に矯正することができる。また、圧延ロール２の境界側の端面２ａと境界１０３との間隔Ｍを母材１０１の板厚に相当する寸法以上空けることにより、溶接継手２００を挟んで矯正ロール３の反対側にある圧延ロール２の端面２ａに、矯正ロール３に押圧された溶接継手２００の母材１０１が接触することを防止できる。

【0038】

なお、本実施形態の矯正方法では、座屈変形及び角変形が生じた溶接継手２００を矯正する場合について説明したが、本実施形態の矯正対象は特に限定はなく、角変形のみが生じた溶接継手を対象としてもよい。

【0039】

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態の矯正対象は、例えば、第２の実施形態と同様に、座屈変形及び角変形が生じている溶接継手２００とする。

【0040】

本実施形態では、第２の実施形態における矯正ロール３に代えて、矯正治具４を用いる。図１０及び図１１はそれぞれ、本実施形態の矯正装置及び矯正方法を説明するための正面図及び側面図である。図１０及び図１１に示す矯正装置２０には、角変形により溶接部１０２が突出した側から溶接部１０２を押圧する矯正治具４が備えられている。矯正治具４は、裏面１０１ｂ側から溶接部１０２を押圧するようになっている。また、図１０に示すように、溶接継手の搬送方向から見た場合の矯正治具４の先端面４ａは、円弧状に膨出した曲面とされている。また、図１１に示すように、溶接継手の搬送方向の側方から見た場合の矯正治具４の先端面４ａは、上方に円弧状に突出した曲面とされている。これにより、矯正治具４と溶接部１０２とを相対的に摺動させつつ溶接部１０２を押圧できるようになっている。矯正治具４と溶接部１０２との間には、摺動性を高めるために潤滑油などを塗布してもよい。

【0041】

本実施形態の矯正方法は、第１の実施形態の場合と同様に行う。すなわち、母材１０１の板厚方向両側から母材１０１に対して圧延ロール２を接触させ、溶接継手２００を搬送方向Ｘの方向に搬送させつつ、溶接部１０２の長手方向に沿って圧延することにより、溶接変形を矯正する。圧延は、溶接部１０２の幅方向両側にある一対の母材１０１それぞれに対して圧延を行う。圧延ロール２を接触させる範囲は、母材１０１の表面１０１ａにおける溶接部１０２と母材１０１との境界１０３から１０ｍｍ以上離れ、かつ境界１０３から２５ｍｍ以内の領域Ｒ内とする。また、圧延ロール２による圧延中は、圧延ロール２の境界側の端面２ａと境界１０３との間隔を母材１０１の板厚に相当する寸法以上空けたままとする。圧延ロール２による圧下率は０．５～２．０％の範囲とする。

【0042】

更に、本実施形態では、図１０及び図１１に示すように、角変形により溶接部１０２が突出した側から矯正治具４で溶接部１０２を押圧しつつ、圧延ロール２による圧延を行う。溶接部１０２の両側にある母材１０１が圧延ロール２によって拘束されているため、矯正治具４によって溶接部１０２を押圧することで、角変形に対して逆曲げの変形が生じる。逆曲げの変形を生じさせるためには、矯正治具４の高さを、下側の圧延ロール２と同じ高さとするか、下側の圧延ロール２の高さ以上、下側の圧延ロール２の高さ＋２ｍｍ以下の範囲とする。このように、溶接継手２００において角変形に対して逆曲げの変形を生じさせることで、角変形を解消させることが可能になる。

【0043】

矯正後の溶接継手は、座屈変形及び角変形が矯正されたものとなる。

【0044】

以上説明したように、本実施形態によれば、圧延ロール２によって圧延中の溶接継手２００に対して、角変形により溶接部１０２が突出した側から矯正治具４によって溶接部１０２を押圧することで、座屈変形とともに角変形を同時に矯正することができる。また、圧延ロール２の境界側の端面２ａと境界１０３との間隔Ｍを母材１０１の板厚に相当する寸法以上空けることにより、溶接継手２００を挟んで矯正ロール３の反対側にある圧延ロール２の端面２ａに、矯正ロール３に押圧された溶接継手２００の母材１０１が接触することを防止できる。

【0045】

なお、本実施形態に係る矯正治具４は、図１０及び図１１に示したものに限定されるものではない。例えば、図１２に示すように、図１０及び図１１に示した矯正治具４よりも、溶接部１０２の長手方向に沿う長さを長くした矯正治具４４を用い、矯正治具４４上に溶接継手２００を載置しておき、矯正治具４４及び溶接継手２００に対して圧延ロール２を矢印Ｙの方向に移動させながら圧延しつつ、矯正治具４４によって溶接部１０２を押圧することで、角変形に対して逆曲げの変形が生じさせてもよい。

【0046】

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態の矯正対象は、図１３に示すような溶接継手３００を例示できる。図１３に示す溶接継手３００は、図６に示した溶接継手と同様に、突き合わせ溶接後に座屈変形とともに角変形が生じている。図１３に示す溶接継手３００は、図６に示した溶接継手２００に比べて、座屈変形の変形量が大きくなっている。

【0047】

図１４～図１７には、本実施形態の矯正装置及び矯正方法を説明する図である。本実施形態の矯正方法では、図１４または図１６に示すように、第２の実施形態と同様な矯正装置２０を用いる。この矯正装置２０は、圧延ロール２を備えるとともに、溶接部１０２を押圧する矯正ロール３を備えている。溶接部１０２を押圧する矯正ロール３は、溶接部１０２の長手方向に沿って溶接部を押圧するようになっている。また、矯正ロール３は、ロール面３ａが円弧状に膨出したクラウンロールとされている。

【0048】

本実施形態の矯正方法は、第１工程と第２工程とを順次行う。第１工程は、第１の実施形態の場合と同様に、母材１０１の板厚方向両側から母材１０１に対して圧延ロール２を接触させ、溶接部１０２の長手方向に沿って圧延することにより、溶接変形を矯正する。この第１工程では、矯正ロール３による矯正は行わない。次に第２工程では、第２実施形態の場合と同様にして、第１工程後の溶接継手３００に対して、母材１０１の板厚方向両側から母材１０１に対して圧延ロール２を接触させて、溶接部１０２の長手方向に沿って圧延するとともに、矯正ロール３によって溶接部１０２を押圧することにより、溶接変形を矯正する。

【0049】

第１工程における圧延ロール２による圧下率は０．５～２．０％の範囲とし、第２工程における圧延ロール２による圧下率は０．１～２．０％の範囲とすることが好ましい。

【0050】

すなわち、第１工程では、図１４に示すように、母材１０１の板厚方向両側から母材１０１に対して圧延ロール２を接触させ、溶接部１０２の長手方向に沿って圧延することにより、溶接変形を矯正する。圧延は、溶接部１０２の幅方向両側にある一対の母材１０１それぞれに対して同時に圧延を行う。圧延ロール２を接触させる範囲は、溶接部１０２と母材１０１との境界１０３から１０ｍｍ以上離れ、かつ境界１０３から２５ｍｍ以内の領域内とする。また、圧延ロール２による圧延中は、圧延ロール２の境界側の端面２ａと境界１０３との間隔Ｍを母材の板厚に相当する寸法以上空けたままとする。また、第１工程では、矯正ロール３を溶接部１０２の下方に退避させたままとする。

【0051】

図１５には、第１工程終了後の溶接継手３１０を示す。図１５に示すように、第１工程終了後の溶接継手３１０は、圧延ロールによる圧延によって、座屈変形が完全、若しくは不完全ながら矯正されている。また、角変形については、ある程度は矯正されているものの、完全に矯正されるまでには至っていない。

【0052】

次に、第２工程では、図１６に示すように、母材１０１の板厚方向両側から母材１０１に対して圧延ロール２を接触させ、溶接部１０２の長手方向に沿って圧延するとともに、角変形により溶接部１０２が突出した側から矯正ロール３によって溶接部１０２を押圧する。矯正ロール３の高さは、第２の実施形態の場合と同様でよい。また、圧延ロール２による圧延条件は、第１工程と同じであってもよいし、第１工程から変化させてもよい。例えば、第２工程における圧下率は、０．１～２．０％の範囲内で第１工程における圧下率よりも低くしてもよい。また、第２工程における圧延ロール２の接触位置は、境界２０３から１０ｍｍ以上離れ、かつ境界２０３から２５ｍｍ以内の領域内において、第１工程における接触位置とは異なる位置にしてもよい。

【0053】

図１７には、第２工程終了後の溶接継手３２０を示す。図１７に示すように、第２工程終了後の溶接継手３２０は、圧延ロール２による圧延によって、座屈変形がほぼ完全に矯正されている。また、角変形についてもほぼ完全に矯正されている。

【0054】

本実施形態の矯正方法は、特に座屈変形の変形量が大きく、矯正ロール３による角変形の矯正が十分に行えない場合であっても、第１工程によって座屈変形を矯正することで座屈変形の変形量を小さくできるので、その後の第２工程によって矯正ロール３を用いて角変形を確実に矯正できるようになる。

【0055】

以上説明したように、本実施形態の矯正方法によれば、座屈変形及び角変形の両方が発生するとともに座屈変形の変形量が大きくなっている突き合わせ溶接継手３００に対して、母材１０１の上記領域Ｒに対して圧延ロール２で圧延する第１工程を行うことで座屈変形を矯正し、次いで、母材１０１の上記領域Ｒに対して圧延ロール２で圧延するとともに矯正ロール３によって溶接部１０２を押圧する第２工程を行うことで、座屈変形及び角変形を矯正することができ、より確実に溶接変形を矯正できる。

【0056】

なお、本実施形態では、矯正ロール３を供えた矯正装置２０による矯正方法を説明したが、本発明はこれに限らず、第３の実施形態のように矯正治具４、４４を備えた矯正装置３０によって本実施形態の矯正方法を行ってもよい。

【符号の説明】

【0057】

１、１０、２０、３０…矯正装置、２…圧延ロール、２ａ…端面、３…矯正ロール、４、４４…矯正治具、１００、２００、３００…突き合わせ溶接継手、１０１…母材、１０１ａ…表面、１０２…溶接部、１０３境界、Ｒ…領域。

【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】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】