CN100595443C - 耐脆性破坏裂纹传播止裂特性优异的t型焊接接头构造 - Google Patents

耐脆性破坏裂纹传播止裂特性优异的t型焊接接头构造 Download PDF

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Abstract

本发明的T型焊接接头构造，其通过焊接将对高强度钢板进行对焊而成的垂直构件、和对高强度钢板进行对焊而成的水平构件接合而成，其特征在于，是使所述垂直构件的焊缝在T型焊接接头构造延伸设置方向上的位置、与所述水平构件的焊缝在T型焊接接头构造延伸设置方向上的位置不一致的构造，并且，构成所述水平构件的高强度钢板满足(1)表不止裂特性的Kca值在-10℃时为7000N/mm3/2以上，及(2)板厚方向1/2处的在-100℃时的平均摆锤吸收能量值为70J以上。通过该构成，即使万一在大热量输入焊接部上产生脆性破坏，也可以有效地防止脆性裂纹的传播。

Description

耐脆性破坏裂纹传播止裂特性优异的T型焊接接头构造
技术领域
本发明涉及一种能够很好地防止在大热量输入焊接部产生的脆性裂纹的传播的T型焊接接头构造。本发明的T型焊接接头构造，可以应用于造船、海洋构造物、低温油罐、管道、土木建筑构造物等采用T型焊接接头构造的领域，以下以大型集装箱船和散装货轮等的上甲板附近的纵贯构件为代表例进行说明。
背景技术
在大型集装箱船和散装货轮中考虑产生脆性破坏时，一般是指以在甲板附近的纵贯构件上进行大热量输入焊接时的焊接缺陷为起点的疲劳裂纹进展，在某一阶段形成脆性破坏。
因此，即使在一大热量输入焊接部偶然产生脆性破坏，也需要使脆性裂纹的扩展停止。作为这种情况的对策，一般认为有效的方法是采用具有优良的裂纹扩展止裂特性(以下称为“止裂特性”)的钢板作为纵贯构件和上甲板的材料。
然而，最近的研究结果表明，即使采用具有优良止裂特性的钢板，特别是采用板厚(例如超过50mm)的厚钢板作为材料时，也存在纵贯构件上产生的脆性裂纹不会停止，而扩展到上甲板的可能性。
图1是表示大型集装箱船的横截面构造的概略说明图，图中1表示上甲板，2表示纵贯构件。在这种构成中，虽然上甲板1(水平构件)和纵贯构件2(垂直构件)构成T型焊接接头构造，但纵贯构件2上产生的脆性裂纹会扩展到上甲板。因此，迫切希望开发一种技术，能够确实、稳定地使纵贯构件2上产生的裂纹停止扩展，使其不能到达上甲板1。
迄今为止，为了抑制脆性裂纹的扩展，提出了各种技术方案。例如，在特开2006-131056号公报中，提出了一种用表示止裂特性的Kca值在-10℃时为4000N/mm3/2以上的钢板作为甲板材料的方案。但是，如上所述，仅靠采用具有优良止裂特性的钢板，未必能够抑制在上述的T型焊接接头构造中产生的脆性裂纹的扩展。特别是在该技术中，上述Kca值由板厚为35mm时的数据决定，而且仅通过由复合构件进行的焊接混成ESSO试验(也称为“SOD试验”)，确认有无发生脆性裂纹的停止，对于抑制在采用板厚超过50mm的钢板的T型焊接接头构造中的脆性裂纹扩展，很难说该技术能够发挥出应有的效果。
例如，在特开2005-31516号公报中，提出了一种通过在纵贯构件的焊接部上装入具有规定的止裂特性的构件，确实使脆性裂纹的扩展得到停止的方案。在该技术中，通过采用插入如上所述的构件的构造，可以使脆性裂纹的扩展得到抑制，但该技术在现场施工时，需要增加削掉、再焊接等多项附加作业，因此存在增加劳动量的问题。特别是因为进行再焊接，使产生成为脆性裂纹的发生起点的焊接缺陷的可能性变高，因此未必能够称之为具有优良安全性的技术。
另外，还提出了通过在纵贯构件的焊接部的一部分上，进行表面切割后钻孔，通过用含有很多的Ni等具有优良脆性破坏止裂特性的添加元素的特殊焊接材料在该部分上进行修补焊接，使脆性裂纹的扩展停止的各种技术方案(例如，特开2005-111520号公报、特开2005-131709号公报、特开2005-296986号公报、特开2006-07874号公报)。
然而，这些技术在进行现场施工时，也需要进行多余的附加作业，使工作量增大。而且，这些技术与上述技术同样，由于进行再焊接，使产生成为脆性裂纹的发生起点的焊接缺陷的可能性变高，因此未必能够称为具有优良安全性的技术。
在特开2004-232052号公报中，提出了一种技术方案。与纵贯构件的焊接部(焊缝)交叉，通过在进行了堆焊接合的骨材上，采用具有特殊表层部的组织(在表层部及背层部的3mm以上的范围内，平均圆相当粒径为0.5～5μm，且在与板厚面平行的面上，(100)结晶面的X射线面强度比为1.5以上)的钢材，可以获得抑制脆性裂纹扩展的效果。
但是，为了应用该技术，使用一般不评价的(100)结晶面的X射线面强度比得到保证的钢板是必要条件，用于骨材的钢材品质难以保证，是应用到实际的焊接构造物的最大障碍。
另一方面，在特开平5-138542号公报中，提出了一种通过将钢板的表层部的铁素体进行超微粒化处理，使其粒径达到3μm以下，而提高钢板的脆性裂纹传播止裂特性的方案。在该技术中，为了使表层部起到阻碍脆性裂纹的传播扩展的作用，通过超微粒化处理而实现钢板的高韧性化。另外，还公开了一种采用这种钢板，使脆性裂纹传播停止的构造(例如，“日本船舶海洋工学会”06年秋季大会/《造船用厚钢板中的长大脆性裂纹传播举动》，平成18年11月发行)。
该技术是指除了T型焊接接头之外，通过在水平构件(相当于图1中的上甲板1)上，再安装垂直延伸的构件，获得一种能够实现停止脆性裂纹传播的构造。但采用该构造，未必能够确实停止脆性裂纹的传播。特别是在T型焊接接头中，为了通过水平构件，使从垂直构件扩展的脆性裂纹确实停止，除了通常被认为对提高止裂特性有效的表层部的特性之外，板厚方向的特性也变得非常重要，但特开平5-138542号公报中公开的钢板中，是利用在冷却时板厚方向的温度分布变得不均匀，而仅对钢板表层部进行改质的技术，因此可以预测使T型焊接接头中的脆性破坏确实停止变得困难。
而且，在该技术中，采用板厚为50mm的钢板作为水平构件，进行脆性破坏试验，结果发现当钢板的厚度变厚时，钢板板厚方向的温度分布控制变得困难，因此对于随着集装箱船的大型化而要求板厚超过50mm的构件，该技术并非有效的方法。
发明内容
本发明正是着眼于上述问题而设计的，其目的在于，提供一种T型焊接接头构造，是通过焊接垂直构件和水平构件接合而成的T型焊接接头构造，即使万一在大热量输入焊接部上产生脆性破坏，也能够确实地防止脆性裂纹的传播，具有优良的耐脆性破坏裂纹传播止裂特性。该垂直构件和水平构件均通过对高强度钢板进行大热量输入对焊而成。
能够实现上述目的的本发明的T型焊接接头构造，其通过焊接将对高强度钢板进行对焊而成的垂直构件、和对高强度钢板进行对焊而成的水平构件接合而成，其特征在于，是使所述垂直构件的焊缝在T型焊接接头构造延伸设置方向上的位置、与所述水平构件的焊缝在T型焊接接头构造延伸设置方向上的位置不一致的构造，并且，构成所述水平构件的高强度钢板满足下述(1)及(2)的特性，
(1)表示止裂特性的Kca值在-10℃时为7000N/mm3/2以上，
(2)板厚方向1/2处的在-100℃时的平均摆锤吸收能量值为70J以上。
在本发明的T型焊接接头构造中，优选满足以下主要条件：(a)所述垂直构件的对焊接合部中的板厚方向1/2处的在-20℃时的平均摆锤吸收能量值为50J以上；(b)所述垂直构件及水平构件的板厚超过50mm。另外，所述垂直构件及水平构件的焊接接合，采用的是完全熔透或部分熔透的任一种。
本发明的T型焊接接头采用使所述垂直构件的焊缝在T型焊接接头构造延伸设置方向上的位置，与所述水平构件的焊缝在T型焊接接头构造延伸设置方向上的位置不一致的构造，该垂直构件和水平构件均通过对高强度钢板进行大热量输入对焊而成。即，采用垂直构件的焊缝与水平构件的焊缝不交叉的构造，并且构成水平构件的高强度钢板满足规定的特性。如此，即使万一在大热量输入焊接部上产生脆性破坏，本发明的构造也可以有效地防止脆性裂纹的传播。另外，由于本发明的T型接头构造的构成简单，而且所用钢板的特性以及为了确保目标品质而采用的焊接施工方法和品质管理方法明确，因此可以确实地防止脆性裂纹的传播。
附图说明
图1是表示大型集装箱船的横截面构造的概略说明图。
图2是表示本发明的T型焊接接头构造的例举说明图。
图3是表示ESSO试验体的形状的概略说明图。
图4是表示平均脆性裂纹扩展速度和垂直构件的焊接连接部的板厚方向中心部的平均摆锤吸收能量vE-20的关系的曲线图。
图5是表示脆性破坏试验的状况说明图。
图6是表示图5的T型焊接接头部分A的说明图。
图7是表示切口部分12a的放大图。
图8是表示形成切口的位置的说明图。
图9是表示构成水平构件的钢板在-10℃时的Kca值及板厚1/2部的vE-100，对脆性裂纹止裂特性造成的影响的关系的曲线图。
具体实施方式
迄今为止，已知的钢板止裂特性，是通过对表层部进行微粒化等改质处理，使表层部成为脆性裂纹扩展时的切变裂痕(Shear lip)和阻力，从而使裂纹的扩展停止(所述特开平5-138542号公报，“日本船舶海洋工学会”06年秋季大会/《造船用厚钢板中的长大脆性裂纹传播举动》)。但是，这种技术虽然对相对于钢板的平面方向扩展的脆性裂纹有效，但在用水平构件使T型焊接接头中从垂直方向扩展的裂纹停止的情况下未必有效。
因此，本发明的发明人员从各种角度出发，对用水平构件使T型焊接接头中从垂直方向扩展的裂纹停止的构成进行了研究。结果发现，通过采用对高强度钢板进行对焊而成的垂直构件的焊缝在T型焊接接头构造延伸设置方向上的位置与对高强度钢板进行对焊而成的水平构件的焊缝在T型焊接接头构造延伸设置方向上的位置不一致的构造，并且使构成水平构件的高强度钢板满足规定的特性，可以圆满地达成上述目的，从而完成本发明。
图2是表示本发明的T型焊接接头构造的一例的说明图，图中5表示垂直构件；6表示水平构件；7a～7c表示焊缝。垂直构件5通过在焊缝7a处对多个高强度钢板5a、5b进行大热量输入对焊而成；水平构件6通过在焊缝7b、7c处对多个高强度钢板6a～6c进行对焊而成，垂直构件5和水平构件6被焊接接合后构成T型焊接接头10，不使焊缝7a和焊缝7b、7c保持一致。此外，当设想将图2所示的构成用于大型集装箱船时，水平构件6相当于图1中的上甲板1；垂直构件5相当于图1中的纵贯构件2。
本发明的T型焊接接头构造，通过采用使水平构件6的焊缝7b、7c在T型焊接接头构造延伸设置方向上的位置与所述焊缝7a在T型焊接接头构造延伸设置方向上的位置不一致的构造，使在垂直构件5的大热量输入焊接部(所述焊缝7a)产生的脆性裂纹的传播进入到水平构件6，通过构成水平构件6的高强度钢板6a～6c本身具有的特性(止裂特性)，使脆性裂纹的传播停止。
即使仅采用图2所示的构造，对停止脆性裂纹的传播有效，但仅以这样的构造并不能确实地停止脆性裂纹的传播。如上所述，构成水平构件的高强度钢板(所述6a～6c)自身的特性也是非常重要的条件。
本发明的发明人员，采用具有各种特性的钢板作为构成水平构件的高强度钢板，制成T型焊接接头，对其特性对脆性裂纹传播造成的影响进行了研究(详细的试验方法如后所述)。结果发现，如果构成水平构件的高强度钢板具有如下特性，即止裂特性(脆性裂纹传播止裂特性：Kca值)在-10℃时为7000N/mm3/2以上；板厚1/2部(中央部)的平均摆锤吸收能量vE-100在-100℃时为70J以上的话，可以通过水平构件有效地停止脆性裂纹的传播。
优选为构成水平构件的高强度钢板的Kca值在-10℃时为7000N/mm3/2以上。作为获得该Kca值的方法，可以采用通过添加Ni等合金元素而提高母材韧性的方法，或通过限制轧制条件使奥氏体颗粒微粒化，最终使组织实现微细化的方法。但过于提高Kca值，需要大量添加昂贵的Ni元素，或者在极低的温度下进行轧制，或者进行利用复热的、需要高度温度控制的轧制。这些操作会导致生产性大幅下降，因此，为了不使生产性下降，能够满足上述特性的Kca值优选为15000N/mm3/2以下。
板厚1/2部的平均摆锤吸收能量vE-100在-100℃时在规定值以上，对于构成水平构件的高强度钢板也是非常重要的条件。即，对于板厚方向的脆性裂纹扩展的抑制功能，比仅以表层部的特性而具有停止性能的钢板，优选采用板厚方向的特性差异小的钢板，从该观点来看，在板厚方向1/2部(板厚中央部)的韧性为重要条件的立意下进行了研究，结果发现，如果钢板厚度中央部的平均摆锤吸收能量vE-100在-100℃时在70J以上的话，可以有效地停止脆性裂纹的传播。为了进一步提高安全性，该摆锤吸收能量vE-100优选为100J以上。此外，为了提高板厚1/2部的平均摆锤吸收能量vE-100，优选对C等化学成分的量进行规定，并在强压下向钢板中加入该限量的化学成分，例如低含量的C(C≤0.05％)等，制成微细的针状铁素体(Acicular ferrite)组织。
对用于本发明的水平构件的高强度钢板的种类并不作特殊的限定，只要具有上述的特性即可，例如可以采用特开昭62-205230号公开的具有优良脆性裂纹传播止裂特性的钢板。该钢板是将具有规定化学成分(含有0.005～0.5％的C、0.05～0.70％的Si、0.80～1.80％的Mn、0.01～0.08％的Al、0.02～0.08％的Nb、0.20～0.80％的Ni，余量为铁及不可避免的杂质)组成的钢渣，加热到添加的Nb的0.02％以上固溶时的温度后，为了使组成形成针状铁素体，而在加工温度为(Ar3+40℃)～(Ar3-20℃)的温度条件下，且进行奥氏体未再结晶范围压下量为50％以上的轧制，该轧制结束后立即在5℃/秒以上的冷却速度进行冷却的制造条件下制备的，可以作为满足上述Kca值及平均摆锤吸收能量vE-100的钢板使用。
上述构成基本上是通过水平构件使脆性裂纹传播停止的构成，但可以预料降低在垂直构件的大热量输入焊接部(图2中的焊缝7a)产生的脆性裂纹的传播速度，也可以对脆性破坏的停止产生很大影响。本发明的发明人员发现，优选为可通过大热量输入连接部(焊接金属和焊接母材(钢板)的边界)的板厚方向1/2部的韧性对上述传播速度进行控制，且所需的韧性值为钢材厚度中央部的平均摆锤吸收能量vE-20(JIS Z 2201规格V型凹槽4号试验片；在轧制方向上采取；3次的平均值)在-20℃时为50J以上(优选为70J以上)即可。
本发明的发明人员，通过焊接制成具有各种连接部特性的试验体(关于焊接条件，参考后述实施例)，对焊接连接部施以切口加工，进行使裂纹向焊缝方向传播的ESSO试验，测出-10℃(温度一定)时的脆性裂纹扩展速度(应力负荷条件：257MPa)，并对脆性裂纹扩展速度和焊接连接部的平均摆锤吸收能量vE-20的关系进行了调查。在频率为5kHz的条件下，对设在试验体3个位置上的裂纹量规(Crack gauge)的破断时间进行了测定，求出其平均值作为脆性裂纹扩展速度。试验体(ESSO试验体)的形状(60mm厚度×400mm宽度×500mm高度)如图3所示(在图3中，11、12、13分别表示试验体、切口部、焊缝)。此外，用-10℃时的Kca值为3900N/mm3/2以上的钢板作为构成垂直构件的高强度钢板。
其结果如下述表1所示。另外，在该数据的基础上，用图4表示平均脆性裂纹扩展速度(m/秒)和焊接连接部(板厚1/2部)的平均摆锤吸收能量vE-20(JIS Z 2201规格V型切口4号试验片；在轧制方向上采取；3次的平均值)的关系。
[表1]
从该结果可知，通过将-10℃时的垂直构件焊接连接部的板厚方向1/2部的平均吸收能量vE-20设为50J以上，可以将脆性裂纹传播速度降低到1000m/秒以下左右。另外，如果平均摆锤吸收能量vE-20为70J以上，可以将脆性裂纹传播速度降低到700m/秒左右，即使将平均摆锤吸收能量vE-20控制为比70J更高的值，裂纹传播速度也不会出现大幅下降，因此，优选将上述vE-20控制在70J以上。
这种结果的原因大致可以这样认为，即通过使脆性裂纹在最脆弱的大热量输入焊接连接部中扩展，以及提高钢板板厚1/2部对于该裂纹扩展的韧性，可以使裂纹扩展得到抑制。
对本发明的垂直构件所采用的高强度钢材的种类并不作特殊的限定，只要是大热量输入用钢材且具有上述的特性即可，当然可以采用能够用于上述水平构件的钢板，另外，也可以采用将加工轧制温度设为两相域的、压下率为50％以上的低温轧制材。在这种钢板中，基本的屈服强度(用0.2％屈服点(σ0.2)表示)为355～460N/mm2。
在垂直构件的上述试验中，采用-10℃时的Kca值为3900N/mm3/2以上的高强度钢板，但在连接部的裂纹传播不对钢板(母材)的Kca值产生直接影响。然而，优选采用万一脆性裂纹走偏后到达母材，或者从安装在垂直构件上的附加构造物产生的脆性裂纹传播到垂直构件上时，具有可以确实使导致脆性破坏的脆性裂纹的扩展停止的特性的高强度钢板。从这一点来看，优选为构成垂直构件的高强度钢板具有在-10℃时的Kca值为3900N/mm3/2以上的止裂特性。
本发明的T型焊接接头，是通过对如上所述的垂直构件和水平构件进行焊接接合构成的，关于采用的垂直构件及水平构件的板厚，在能够确实停止脆性裂纹的技术尚未确立的板厚超过50mm的材料中特别有效，但也可以适用于板厚为50mm以下的构成。但为了能够进行经济性生产，不依靠于添加Ni等昂贵的元素和降低生产性的恒温轧制，优选板厚为70mm以下。
对用于接合垂直构件和水平构件的焊接方法，并不作特殊的限定，例如可以举出埋弧焊和二氧化碳气体保护焊等。通过这些焊接法，垂直构件和水平构件的接合状态，可以采用熔深横贯接合部分整体的完全熔透(将钢板在焊接作用下变为焊接金属的部分称为“熔透”)或熔深到接头的中途为止的不完全熔透的任何一种。
以下，以实施例对本发明进行更具体的说明，但本发明并不受下述实施例的限制，当然也可以在能够适合前后述的宗旨的范围内进行适当的变更，这些均包含在本发明的技术领域内。
实施例
作为垂直构件，采用通过气电焊接合的、板厚中央部的-20℃时的平均摆锤吸收能量为70J以上的钢板，在其上用具有各种特性的钢板作为水平构件，将它们组合后制成T型焊接接头(参考所述图2)，对该焊接接头进行脆性破坏试验(温度一定的ESSO试验)。
图5是表示上述试验状况的说明图，图中20表示由垂直构件5和水平构件6构成的试验体，在水平构件6的底部上，通过焊接(例如二氧化碳堆焊)固定有用于抑制脆性破坏后的试验体离心的辅助钢材16。在试验体20上，连接设置肋17a、17b以及引板18a、18b，通过向销子部分19a、19b之间施加相反方向的负荷，使试验体20的焊缝7a承受相反方向的负荷。
将板厚超过50mm，0.2％屈服点(σ0.2)为390N/mm2以上的各种钢板进行组合，制成模仿用于实际构造物的T型焊接接头部的试验体20，用3000吨(ton)的大型拉伸试验机，在图5所示的状态下，对试验体的脆性裂纹止裂特性进行了评估。此时，将实验温度设为集装箱船的设计温度，即-10℃，向水平构件施加集装箱船的最大设计载重，即257N/mm2以上的负荷。
在上述试验中，如图6(图5的T型焊接接头部分A的说明图)及图7(切口部分的放大图)所示，通过机械加工在垂直构件的上端部上设置切口12a，将该切口12a加工为焊接部21和钢板部22(母材部)各为一半(图8)。而且，以该切口为脆性破坏的产生起点，对脆性裂纹的传播进行了研究。
下述表2表示试验中采用的垂直构件或水平构件的材料的高强度钢板的化学成分组成。垂直构件是通过气电焊对高强度钢板进行对焊而成的，此时的焊接条件如下所示。另外，垂直构件和水平构件的焊接采用的是通过二氧化碳气体保护焊进行的完全熔透焊接，此时的焊接条件如下所述。
[垂直构件的气电焊接条件]
垫板：KL-4GT
保护气体：100％CO2(流量：40L/mm)
焊缝根部间隔：10mm
坡口：V型坡口(坡口角度：20°)
焊接电流：390～410A
焊接电压：42～44V
焊接速度：2.3～2.44cm/min
输入热量：200～650kJ/cm
焊丝：DWS-1LG(神户制钢所制造；C：0.05％、Si：0.25％、Mn：1.6％、P：0.009％、S：0.007％、N：1.40％、Mo：0.13％相当的钢，1.6mmφ)
[垂直构件和水平构件的完全熔透焊接条件]
保护气体：100％CO2(流量：25L/mm)
层数：11层(33Pass)
坡口：K型坡口(坡口角度：30°)
焊接电流：190～235A
焊接电压：23～29V
焊接速度：18～60cm/min
输入热量：10～50kJ/cm
焊丝：DW-55E(C：0.05％、Si：0.40％、Mn：1.28％、P：0.012％、S：0.010％、N：0.41％相当的钢，1.2mmφ)
[表2]
Figure C20081000301600131
*余量：铁及不可避免的杂质
在对脆性裂纹止裂特性进行的评估时，将沿着垂直构件的大热量输入焊接连接部扩展的裂纹到达水平构件后的情况分为两种，(a)在水平构件的1～3mm处停止的情况(脆性裂纹止裂特性良好：用“Arrest”表示)；(b)裂纹没有停止而贯通水平构件的情况(脆性裂纹止裂特性不良：用“Go”表示)。
将试验结果(脆性裂纹停止试验结果)与构成垂直构件的钢板特性(板厚、0.2％屈服点(σ0.2)、拉伸强度TS、-10℃时的Kca值、焊接连接部的vE-20)以及构成水平构件的钢板特性(板厚、0.2％屈服点(σ0.2)、拉伸强度TS、-10℃时的Kca值、钢板板厚1/2部的vE-100)一并用下述表3表示(均为3次的平均值)。此外，在构成垂直构件及水平构件的钢板中，即使采用相同的钢种，也存在特性的差异，这是通过轧制表(passschedule)、未再结晶压下量和加速冷却条件进行调整的结果。特别是在构成水平构件的钢板中，-10℃时的Kca值通过最终3道的压下量和冷却条件的组合进行了调整，板厚1/2部的vE-100通过未再结晶压下量进行了调整。
具体地说，试验No.5采用的水平构件，是进行粗轧阶段下的温度调整轧制(大压下轧制)+控制精轧制时的轧制温度和缩短道间轧制的轧制(受到控制)，复热后直接淬火而成的。另外，试验No.8采用的水平构件，是通过在精轧制的Ar3相变点以下的温度范围(更低温一侧)内的压下使表层部微粒化而提高止裂特性的(但为了进行低温轧制，不将充分的压下施加到板厚中心部，在板厚方向上存在粒径的偏差)。试验No.9采用的水平构件，是进行900～820℃的精轧制后，通过加速冷却(高温中途停止)而制成的，由于轧制温度高，压下充分施加到中心部；由于冷却温度快，使中心部具有良好的韧性。
另外，各种高强度钢板的拉伸特性[0.2％屈服点(σ0.2)、拉伸强度(TS)]，是通过在钢板的板厚方向1/2部采取的JIS Z 2201规格的4号试验片，以JIS Z 2241规格的要领进行拉伸试验而求出的。另外，Kca值是通过WES(日本焊接协会)规定的梯度型双重拉伸试验测得的。
Figure C20081000301600151
根据表3的结果，用图9表示构成水平构件的钢板在-10℃时的Kca值及板厚1/2部的vE-100对脆性裂纹止裂特性施加的影响(“Arrest”或“Go”)。从该结果可知，通过将构成水平构件的钢板在-10℃时的Kca值设为7000N/mm3/2以上，并且将板厚方向1/2部的vE-100设为70J以上，可以用水平构件有效地停止裂纹。

Claims (4)

1.一种T型焊接接头构造，其通过焊接将对高强度钢板进行对焊而成的垂直构件和对高强度钢板进行对焊而成的水平构件接合而成，其特征在于，采用使所述垂直构件的焊缝在T型焊接接头构造延伸设置方向上的位置、与所述水平构件的焊缝在T型焊接接头构造延伸设置方向上的位置不一致的构造，并且，构成所述水平构件的高强度钢板满足下述(1)及(2)的特性，
(1)表示止裂特性的Kca值在-10℃时为7000N/mm3/2以上，
(2)板厚方向1/2处的在-100℃时的平均摆锤吸收能量值为70J以上。
2.根据权利要求1所述的T型焊接接头构造，其特征在于，所述垂直构件的对焊接合部中的板厚方向1/2处的在-20℃时的平均摆锤吸收能量值为50J以上。
3.根据权利要求1所述的T型焊接接头构造，其特征在于，所述垂直构件及水平构件的板厚超过50mm。
4.根据权利要求1所述的T型焊接接头构造，其特征在于，所述垂直构件及水平构件的焊接接合通过完全熔透或部分熔透实现。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5197476B2 (ja) * 2008-10-02 2013-05-15 株式会社神戸製鋼所 Ｔ字型完全溶込み溶接構造体の脆性き裂伝播停止性能の品質管理方法
KR101005899B1 (ko) * 2008-11-06 2011-01-06 대우조선해양 주식회사 컨테이너 선박의 토션박스와 이의 용접방법
JP5197496B2 (ja) * 2009-06-03 2013-05-15 株式会社神戸製鋼所 Ｔ字型完全溶込み溶接構造体の脆性き裂伝播停止性能の品質管理方法
JP5692776B2 (ja) * 2010-06-11 2015-04-01 シロキ工業株式会社 車両用ドアフレーム
JP2014501678A (ja) * 2010-10-13 2014-01-23 セラムテック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ２つの接合相手、すなわち金属／セラミックを有するセラミックをレーザービームで接合するための方法
CN103796786B (zh) * 2011-09-13 2015-04-22 杰富意钢铁株式会社 焊接结构体
BR112014005504A2 (pt) * 2011-09-13 2017-03-21 Japan Marine United Corp estrutura soldada
CN104271301B (zh) * 2012-05-10 2015-10-14 杰富意钢铁株式会社 焊接构造体
CN102829047B (zh) * 2012-09-10 2015-04-22 湖南省金为型材有限公司 用于安装玻璃板的支架组件
CN104511682A (zh) * 2015-01-12 2015-04-15 大连中远川崎船舶工程有限公司 一种单枪单丝垂直气电焊的方法
JP5797856B2 (ja) * 2015-01-29 2015-10-21 シロキ工業株式会社 車両用ドアフレーム
JP2018069323A (ja) * 2016-11-02 2018-05-10 新日鐵住金株式会社 溶接継手の作製方法、および溶接継手の改修方法
JP6879018B2 (ja) * 2017-04-04 2021-06-02 日本製鉄株式会社 溶接継手の作製方法
JP7119805B2 (ja) * 2018-09-13 2022-08-17 日本製鉄株式会社 厚鋼板の品質評価方法
CN115058657A (zh) * 2022-07-04 2022-09-16 刘朋飞 一种高速线材轧机生产拉丝用低碳钢及其控轧控冷工艺

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0941077A (ja) * 1995-08-04 1997-02-10 Sumitomo Metal Ind Ltd 亀裂伝播停止特性に優れた高張力鋼板およびその製造方法
JP4173601B2 (ja) * 1999-04-23 2008-10-29 株式会社神戸製鋼所 アレスト特性及び脆性亀裂発生特性に優れた鋼板
JP4074524B2 (ja) 2003-01-31 2008-04-09 新日本製鐵株式会社 耐脆性破壊に優れた溶接構造体
JP4537683B2 (ja) * 2003-10-06 2010-09-01 新日本製鐵株式会社 耐脆性破壊特性に優れた溶接構造体
JP4410715B2 (ja) 2004-04-09 2010-02-03 新日本製鐵株式会社 耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体の溶接方法および溶接構造体
JP4505368B2 (ja) * 2004-04-21 2010-07-21 新日本製鐵株式会社 脆性き裂伝播停止特性に優れた溶接鋼構造物およびその製造方法
JP5075421B2 (ja) * 2006-06-23 2012-11-21 株式会社アイ・エイチ・アイ マリンユナイテッド 溶接構造体

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
几种合金结构钢的断裂韧性及其与其它机械性能指标的关系. 西安交通大学金属材料及强度研究室.中国科学，第1期. 1977
几种合金结构钢的断裂韧性及其与其它机械性能指标的关系. 西安交通大学金属材料及强度研究室.中国科学，第1期. 1977 *

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