1. 背景: 造船における従来の厚板溶接のボトルネック
大型コンテナ船は高応力荷重特性のため、船体中央構造部品に高張力極厚鋼材を採用しています。従来のシングルワイヤエレクトロガス溶接（EGW）では最大板厚32～33mmまでしか対応しておらず、極厚の船体鋼板の加工需要には対応できません。ダブルワイヤ EGW は厚さ 70 mm の範囲に達することができますが、非常に高い入熱がもたらされ、専用の高入熱耐性鋼のみがこのプロセスに適合できるため、材料調達コストが大幅に増加します。
特殊鋼板を使用しない厚肉立突合せ継手において、従来のフラックス入りアーク溶接（FCAW）多層多パス溶接を採用すると、生産サイクルが非常に長くなり、工事の進捗が大幅に遅延します。厚さの制限、材料の適合性、溶接効率の間の矛盾を解決するために、34 ～ 80 mm の厚鋼板向けに新しい FCAW+EGW 複合溶接技術が開発されました。
プロセスフロー: FCAWによる構造面での片面成形を完了し、次に非構造面でEGW溶接を実行します。FCAWの裏面成形の利点とEGWの超高成膜効率を組み合わせます。
FCAW+EGW複合溶接の2核技術仕様
2.1 適用板厚範囲
このハイブリッドプロセスは、厚さ 34 ～ 80 mm の鋼板を対象としています。下限は標準単線 EGW の最大厚さで、上限は主流のコンテナ船で使用される最も厚い船体側外板に一致し、造船におけるほとんどの重い構造溶接シナリオをカバーします。
2.2 厚さの一致原理
積層溶接レイアウトを設計する場合、EGW の高効率の利点を最大化すること、および深刻な非対称溶接変形を回避するために両側の総溶着金属量の差を妥当な範囲内に制御することという 2 つの中心要素のバランスを取る必要があります。
2.3 最適化されたジョイントと溝の設計
溝角度: FCAW 側は充填量を減らすために適度に狭い溝 (X±5°) を採用しています。 EGW 側は板厚に基づいて可変角度を設定します。30 ～ 50 mm の板では Y±5°、51 ～ 80 mm の板では Z±5° となり、溶接フィラーの消費量を削減します。
ルートギャップ：両方の溶接プロセスの作業要件を同時に満たすために、統一されたギャップ公差 G±2mm。
バッキングストリップ: 従来の三角形のバッキングストリップは、この溝構造と互換性がありません。実際の組み立てクリアランスに応じて直径を選択した丸棒バッキング ストリップが必要です。
2.4 現場工事作業規定
オペレーターの特別トレーニング: 中板用の EGW 溶接の熟練した経験を持つ技術者であっても、対象を絞ったトレーニングが必要です。極厚板溶接では溶融池制御とワイヤスイングの動作ロジックが大きく異なります。
非破壊検査の終了: すべての溶接開始/停止セグメントは RT または UT によって検査される必要があります。見つかった欠陥はエアガウジングで除去し、FCAW または SMAW で修理します。
ランオンおよびランオフタブ: 端部の欠陥を避けるために、タブは少なくとも 50 mm の長さで、同一の厚さとベースメタルに一致する溝の形状を持たなければなりません。
防風保護: 気流はシールドガスを乱し、溶融池に窒素を導入し、細孔を発生させ、接合部の機械的特性を低下させます。建設中は防風壁が義務付けられています。
3 工程認定試験基準
3.1 試験条件
すべての試験片と適合する溶接消耗品は造船基準に準拠しています。溶接位置は垂直 3G で、完全なパラメータ記録が保持されます。検査は、LR および CCS 分類協会の検査員によって監督されます。
3.2 非破壊検査結果
PT: 溶接表面のエッジは滑らかで、表面亀裂、気孔、またはアンダーカット欠陥はありません。
UT: すべてのテスト溶接は ISO 5817 グレード B の受け入れ基準に完全に準拠しています。
MT: 表裏の溶接面に表面下または表面の線状欠陥は検出されません。
3.3 機械的特性試験データ
引張、側屈、低温衝撃および硬度の試験は、海洋仕様要件に完全に従って実施されます。
引張試験: 4 つの試験片は 580 ～ 595MPa の引張強度に達し、すべて溶接接合部ではなく母材金属上で破断しました。
側面曲げテスト (D=40mm、180°曲げ): 4 つのサンプルすべてに亀裂が発生せずに合格しました。
-20℃衝撃靭性：溶接中心、溶融線、外側2/5mm溶融線はいずれも最低要求値34Jを大幅に上回り、優れた耐低温割れ性を示します。
すべての非破壊および機械的テストインジケーターは LR および CCS 海洋基準を満たしており、FCAW+EGW 結合溶接プロセスは公式手順認定に合格しています。
4 溶接効率の比較
比較対象として 1 メートルの垂直突合せ溶接を取り上げます。
従来の両面FCAWマルチパス溶接：総作業時間250分
FCAW+EGW 複合プロセス：FCAW セクション 125 分 + EGW セクション 18 分 = 合計 143 分
革新的なハイブリッド技術により、建造時間が 43% 近く短縮され、厚板船体ワークショップのスループットが大幅に向上します。
5 結論
FCAW+EGW 複合溶接プロセスは、厚板垂直溶接の 3 つの主要な問題点、つまり単一 EGW の厚さの制限、高入熱材料の制限、およびフル FCAW 多層溶接の低効率を完全に解決します。フラックス入りワイヤ溶接の安定したバックフォーミング能力を維持しながら、エレクトロガス溶接の超高速溶着速度を活用し、生産効率と接合性能の二重の利益を達成します。
実際の船舶生産では、このプロセスを安定して量産するためには、溝加工精度、組立クリアランス、溶接消耗品のマッチング、標準化された操作パラメータなどを厳密に管理することが前提条件となります。造船または重量鉄骨構造プロジェクト向けにカスタマイズされた厚板ハイブリッド溶接プロセス スキームが必要な場合は、次の技術チームにお問い合わせください。 heavth.com をご覧ください。 完全なパラメータのマッチングとプロセスのガイダンスについては、
