CN101443150A - 脆性裂纹传播停止特性优良的焊接构造体 - Google Patents

脆性裂纹传播停止特性优良的焊接构造体 Download PDF

Info

Publication number
CN101443150A
CN101443150A CNA2007800172472A CN200780017247A CN101443150A CN 101443150 A CN101443150 A CN 101443150A CN A2007800172472 A CNA2007800172472 A CN A2007800172472A CN 200780017247 A CN200780017247 A CN 200780017247A CN 101443150 A CN101443150 A CN 101443150A
Authority
CN
China
Prior art keywords
web
brittle
welded
weld part
fillet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2007800172472A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101443150B (zh
Inventor
半田恒久
久保高宏
川端文丸
村冈隆二
潮海弘资
中岛喜之
丰田昌信
中西保正
木治昇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Universal Shipbuilding Corp
Original Assignee
IHI Marine United Inc
NKK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Marine United Inc, NKK Corp filed Critical IHI Marine United Inc
Publication of CN101443150A publication Critical patent/CN101443150A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101443150B publication Critical patent/CN101443150B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/025—Seam welding; Backing means; Inserts for rectilinear seams
    • B23K9/0256—Seam welding; Backing means; Inserts for rectilinear seams for welding ribs on plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00—Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00—Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
    • B23K33/004—Filling of continuous seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B3/00—Hulls characterised by their structure or component parts
    • B63B3/14—Hull parts
    • B63B3/26—Frames
    • B63B3/34—Frames of longitudinal type; Bulkhead connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L57/00—Protection of pipes or objects of similar shape against external or internal damage or wear
    • F16L57/02—Protection of pipes or objects of similar shape against external or internal damage or wear against cracking or buckling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

本发明提供一种适于船体构造的、脆性裂纹传播停止特性优良的焊接构造体。具备在腹板(1)与凸缘(2)的对接面上残留有未焊接部(4)的角焊接头，所述角焊接头的接头截面的未焊接部(4)的宽度n相对于腹板(1)的板厚t和左右角焊接部的脚长(3(3a，3b))之和L的比率X(＝100·n/L)(％)与所述凸缘在工作温度下的脆性裂纹传播停止韧性Kca(N/mm3/2)满足X(％)≥{5900－Kca(N/mm3/2)}/85。将所述角焊接头的未焊接部(4)，设定为角焊接头截面的腹板(1)的板厚t和左右角焊接部的脚长(3(3a，3b))之和的15～90％的宽度。当腹板(1)上具有对焊接头部时，对焊接头部的板厚为t，所述比率X(％)与所述脆性裂纹传播停止韧性Kca(N/mm3/2)满足上式。

Description

脆性裂纹传播停止特性优良的焊接构造体
技术领域
本发明涉及例如使可能发生于大型集装箱船(Mega-containercarrier)及散装货船(bulk carrier)等使用厚钢板(steel plate)进行焊接施工的构造物(welded structure)的母材(base metal)及焊接接头(weld joint)上的脆性裂纹(brittle crack)的传播在大规模破坏之前停止的脆性裂纹传播停止特性(brittle crack arrestability)优良的焊接构造体，具体而言，涉及即使角焊接头(fillet weld joint)的接合构件(腹板(web))上发生脆性裂纹、也使脆性裂纹向被接合构件(凸缘(flange))的传播停止的脆性裂纹停止特性优良的焊接构造体。
背景技术
作为焊接构造体的集装箱船及散装货船的构造为：为了提高装载能力(carrying capacity)及提高装卸效率(cargo handling efficiency)等，扩大了上部开口部(upper aperture)。因此，为确保船体的刚性(rigidity)及纵强度(longitudinal strength)，需要使这些船尤其是船体外板(outer plateof vessel’s body)厚壁化。
近年来，集装箱船大型化，建造了6000～20000TEU(twenty-footequivalent unit)的大型船，随之，使用的船体外板有50mm以上的厚壁化的倾向。
在船体构造(hull structure)中，万一从焊接部(weld)发生了脆性破坏(brittle fracture)时，必须使脆性裂纹的传播停止而防止船体分离，例如在特开2004-232052号公报中记载有，在船舶的船体外板的加强材料(或称为骨材，(stiffeners))中，使用具有特定微观组织、耐脆性破坏优良的钢板。
对于板厚不足50mm的造船用钢板焊接部的脆性裂纹传播行为而言，日本造船研究协会(The Shipbuilding Research Association of Japan)第147委员会进行了试验性的研究。
第147委员会实验地研究了在焊接部上强制地发生的脆性裂纹的传播路径、传播行为，其结果是，只要确保焊接部的破坏韧性(fracturetoughness)在某程度范围内，则由于焊接残留应力(welding residual stress)的影响，脆性裂纹从焊接部向母材侧延伸的情况多，但是，脆性裂纹沿焊接部传播的例子也多数被确认。这意味着不能断言脆性破坏没有沿焊接部直线传播的可能性。
但是，将与第147委员会应用的焊接同样的焊接用于板厚不足50mm的钢板而建造的船舶(ships)在多数实际航行(actual service)中无异常，而且，认识到韧性良好的钢板母材(造船E级钢等)使脆性裂纹停止的能力充分，因此，造船用钢材焊接部的脆性裂纹传播停止特性在船级规则(Rules and Guidance for the survey and construction of steelships)等中不被要求。
但是，最近在超过6000TEU的大型集装箱船中钢板的板厚超过50mm，除了破坏韧性因板厚效果而降低之外，焊接热输入(welding heatinput)也变得更大，因此，焊接部的破坏韧性(fracture toughness)有进一步降低的倾向。
最近，试验表明，在这种厚度厚且大线能量焊接接头(large heatinput weld joint of heavy gauge steel plate)中，自焊接部发生的脆性裂纹不向母材侧延伸而直线前进，有可能即使在骨材(或也称为加强材料，stiffeners)等钢板母材部也不停止(山口等：“超大型集装箱船(Mega-container carrier)的开发-新的高强度极厚钢板(new high strengthheavy gauge steel plate)的实用-”)，日本船舶海洋工学会杂志，3，(2005)，p70.)，这在使用了50mm以上的板厚的钢板的船体构造的安全保障上成为大问题。另外，还指出为了使裂纹停止而需要具有特别的特性的钢板。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种焊接构造体，即使在厚钢板及其焊接部万一发生脆性破坏的情况下，也能够在大规模破坏(catastrophic fracture)前使脆性裂纹停止。
本发明人为了解决上述课题而进行了认真的研究，发现通过在角焊接部的接头截面的接合构件(腹板1)、被接合构件(凸缘2)的对接面上，确保与被接合构件(凸缘2)的脆性裂纹传播停止性能对应的尺寸n的未焊接部4(un-welded face)，能够使板厚50mm以上的厚板材的脆性裂纹的传播在角焊接部的腹板1与凸缘2的对接面停止。
另外发现，接合构件(腹板1)为用对焊接头(butt jojnt)11接合的钢板时，通过在所述对焊接头11的焊接部与被接合构件(凸缘2)的对接面上确保与被接合构件(凸缘2)的脆性裂纹传播停止性能对应的尺寸的未焊接部4，能得到同样的脆性裂纹传播停止特性。
即，本发明为：
1、一种脆性裂纹传播特性优良的焊接构造体，具备在腹板1与凸缘2的对接面上残留有未焊接部4的角焊接头9。
2、一种脆性裂纹传播停止特性优良的焊接构造体，具备在腹板1与凸缘2的对接面上残留有未焊接部4的角焊接头9，其特征在于，所述角焊接头9的接头截面的未焊接部4的宽度n相对于腹板1的板厚t和左右角焊接金属5的脚长(leg length)3(3a，3b)之和L的比率X(％)与所述被接合构件(凸缘2)的工作温度(service temperature)的脆性裂纹传播停止韧性Kca(N/mm3/2)的关系满足下式。另外，比率X也称为未焊接比率X。
X(％)≥{5900-Kca(N/mm3/2)}/85
3、如2所述的脆性裂纹传播停止特性优良的焊接构造体，其特征在于，所述角焊接头9的未焊接部4的宽度n为角焊接头截面的腹板1的板厚t和左右角焊接金属5的脚长3(3a，3b)之和L的15～90％(X)。
4、一种脆性裂纹传播停止特性优良的焊接构造体，腹板1为用对焊接头11接合的钢板，且所述焊接构造体具备该对焊接头11的焊接部与凸缘2交差的角焊接头9，其特征在于，至少在所述对焊接头11的焊接部与凸缘2的对接面上残留有未焊接部4。
5、一种脆性裂纹传播停止特性优良的焊接构造体，腹板1为用对焊接头11接合的钢板，且所述焊接构造体具备该对焊接头11的焊接部与凸缘2交差的角焊接头9，其特征在于，在所述对焊接头11的焊接部与凸缘2交差的角焊接头9的交差部的接头截面的未焊接部4的宽度n相对于腹板1的板厚t和左右角焊接金属5的脚长3(3a，3b)之和L的比率X(％)与所述凸缘在工作温度下的脆性裂纹传播停止韧性Kca(N/mm3/2)的关系满足下式。
X(％)≥{5900-Kca(N/mm3/2)}/85
6、如5所述的脆性裂纹传播停止特性优良的焊接构造体，其特征在于，所述未焊接部4的宽度n在角焊接头截面为腹板1的板厚t和左右角焊接金属5的脚长3(3a，3b)之和L的15～90％(X)。
另外，所谓上述2、3、5及6中所说的“角焊接金属5的脚长3(3a，3b)”，如图1A、图1B及图2B所示，分别是指从焊接前的母材的角部(Fa或Fb)至焊接金属的焊趾(Ta或Tb)的长度3a或3b。另外，上述2、3、5和6中所说的“腹板1的板厚t”，实际是指腹板1与凸缘2连接的长度t或对焊接部的焊接金属高度(t’)，但也存在腹板1与凸缘2的交差角θ不是直角的情况，以及为了焊接余高而超过腹板1的板厚(t)、与实际的腹板1的板厚t不一致的情况。但是，如下所述，“腹板1的板厚t和左右角焊接金属5的脚长3(3a，3b)之和L”与从左右角焊接金属5的左焊接金属的焊趾(toe)Ta到右焊接金属的焊趾Tb的长度L相等，为了求出L，测定自Ta到Tb的长度更容易。因此，不必特意地求交差角θ及焊接金属高度t’，因此，在上述2、3、5和6及权利要求中，为了方便，表示成腹板1的板厚t。
本发明根据成为凸缘2的钢板的脆性裂纹传播停止性能，在角焊接金属5的腹板1与凸缘2的对接面上残留适当尺寸的未焊接部4，能够使目前困难的板厚50mm以上的厚板材的脆性裂纹的传播停止。
其结果是，即使在船体等万一发生脆性裂纹并传播的情况下，也能够避免船体分离等大规模的脆性破坏的危险性，在确保钢构造物尤其是船体构造的安全性方面起到重要作用，工业上非常有用。
另外，通过在施工时调整未焊接部的尺寸，可适当地区分使用脆性裂纹传播停止性能不同的钢板(制造成本不同的钢板)，不使用特别的钢板，就能够不损害安全性地降低焊接构造体制造的总成本。
附图说明
图1A是说明角焊接头9的各部分的图，并且表示腹板1与凸缘2正交的情况。
图1B是说明角焊接头9的各部分的图，并且表示腹板1与凸缘2倾斜交差的情况。
图2A是表示腹板1为用对焊接头11接合的钢板且对焊接头部11与凸缘2交差的角焊接头9的外观图；
图2B是示意地表示对焊接头部11的接头截面形状的图，腹板1为用对焊接头11接合的钢板。
图3A是说明十字型ESSO试件的形状的图，并且是表示腹板1由没有对焊接头11的母材构成时的图。
图3B是说明十字型ESSO试件的形状的图，并且是表示腹板1具有对接焊接头11时的图。
图4是表示图3A的十字型ESSO试件的试验结果的图。
图5是表示图3B的十字型ESSO试件的试验结果的图。
标号说明
1：腹板(t：腹板的板厚)
2：凸缘
3：脚长(3a：左角焊接金属5的脚长，3b：右角焊接金属5的脚长)
4：未焊接部(n：未焊接部的宽度)
5：角焊接金属
7：机械缺口
8：定位焊接部
9：T字型角焊接头(Fa、Fb：焊接前的母材的角部，Ta、Tb：左右的焊接金属的焊趾)
10：缝隙
11：对焊接头部(t’：对焊接头的焊接金属高度)
θ：腹板与凸缘的交差角
L：腹板的板厚(t、t’)和左右角焊接金属5的脚长(3a，3b)之和(L＝t+3a+3b或L＝t’+3a+3b)(与从Ta到Tb的长度相等)
X：未焊接比率(X＝100·n/L)
具体实施方式
图1A和图1B表示角焊接头的接头截面形状，图1A表示接合构件(腹板)(以下，腹板1)相对于被接合构件(凸缘)(以下，凸缘2)垂直安装的情况，图1B表示腹板1相对于凸缘2倾斜安装的情况。
在以下的本发明的限定理由说明中，各部分为图1A和图1B中所示的各部分。但是，图1B所示的角焊接头9的情况下，作为求后述的比率X(％)时的腹板1的板厚t，使用腹板1与凸缘2的交差部的长度即腹板1的钢板的板厚t/COS(90°-θ)(其中，θ是腹板1与凸缘2的交差角，θ<90°＝。另外，如前所述，“腹板1的板厚t和左右角焊接金属5的脚长3(3a，3b)之和L”与从左右角焊接金属5的左焊接金属的焊趾Ta到右焊接金属的焊趾Tb的长度L相等，由于测定自Ta到Tb的长度的方法更简便，因此，不必特意地求交差角θ和腹板1的板厚t。
在本发明中，在角焊接头的腹板1与凸缘2的对接面上残留有未焊接部4。在角焊接头上，腹板1与凸缘2的对接面成为裂纹传播面，因此，使该对接面上残留未焊接部4。
由于未焊接部4残留，在腹板1传播的脆性裂纹前端的能量释放率(energy release rate)(裂纹前进驱动力)降低，在该对接面上，脆性裂纹容易停止。
由于未焊接部4的存在，脆性裂纹前端的能量释放率(裂纹前进驱动力)降低，因此，例如，即使向凸缘2侧传播，裂纹也会在角焊接部的所有部位(角焊接金属5、热影响部(在图1A和图1B中省略))及凸缘2的母材中停止。
在角焊接头的接头截面的腹板1与凸缘2的对接面的未焊接部4的尺寸n，优选在与凸缘2的脆性裂纹传播停止韧性Kca(N/mm3/2)的关系中进行规定。
将角焊接头的接头截面的未焊接部4的宽度n相对于腹板1的板厚t和左右角焊接金属5的脚长3(3a，3b)之和L的比率X(％)(X＝100X·n/L)与用于上述凸缘2的钢板在工作温度下的脆性裂纹传播停止韧性Kca(N/mm3/2)的关系设定为满足(1)式。
X(％)≥{5900-Kca(N/mm3/2)}/85……(1)
比率X(％)减小时，脆性裂纹前端的能量释放率(裂纹进展驱动力)的降低减少，脆性裂纹难以停止，但是，若用于凸缘2的钢板的Kca值大，则能够使脆性裂纹停止。
另外，优选将角焊接头的未焊接部4的宽度n设定为角焊接的接头截面的腹板1的板厚t和左右角焊接金属5的脚长3(3a，3b)之和L的15～90％(X)的长度。
未焊接部4的宽度n不足腹板1的板厚t和左右角焊接金属5的脚长3(3a，3b)之和L的15％时，脆性裂纹前端(brittle crack tip)的能量释放率(energy release rate)(裂纹前进驱动力(crack growth driving force))的降低减少，脆性裂纹变得难以停止。
另外，未焊接部4的宽度n超过腹板1的板厚t和腹板1的左右角焊接金属5的脚长3(3a，3b)之和L的90％(X)时，难以确保接头强度(strength of joint)。因此，在本发明中，优选将X限定在15％以上、90％以下的范围内。
更优选的是，在如上所述使未焊接部4贯穿腹板1的母材与凸缘2的对接面的角焊接头9的全长而残留时，在腹板1的母材部的任何位置发生脆性裂纹时都能使脆性裂纹停止，从而能够避免脆性破坏的危险性，因此，优选使未焊接部4贯穿腹板1的角焊接头9的全长而残留。
另外，未焊接比率X是用任意的具有未焊接部的角焊接头截面求出的平均值。
另外，脆性破坏在缺陷少的钢板母材部发生的情况极其稀少，过去的脆性破坏事故多数发生在焊接部。图2A和图2B表示对焊接头部11的焊接部(以下，对焊接头部11)与凸缘2交差的角焊接头9，其中腹板1为由对焊接头11接合的钢板，图2A是外观图，图2B示意地表示对焊接头部11的接头截面形状(shape of cross section of weld)。
图2A和图2B中所示的角焊接头9的情况，为了防止从对焊接头部11发生的脆性裂纹的传播，需要至少在对焊接头11与凸缘2的对接面上残留未焊接部4。
另外，脆性裂纹可能向母材侧延伸，更优选在含有对焊接头11前后的角焊接头9的对焊接头11及其前后500mm上残留上述的未焊接部4。更优选的是，当如上所述使未焊接部4残留在腹板1的母材与凸缘2的对接面上时，即使在腹板1的母材部发生脆性裂纹的情况下，脆性裂纹也容易停止，因此，也可以使未焊接部4贯穿腹板1的角焊接头9的全长而残留。
在角焊接头9上，对焊接头部11与凸缘2交差的交差部的接头截面的未焊接部4的宽度n相对于对焊接头部11的腹板1的板厚方向的厚度t即对焊接头部11的焊接金属高度(height of weld metal)t’的平均值和左右角焊接金属5的脚长3(3a，3b)(图1A和图1B为相同含义)之和L的比率X(％)与用于上述凸缘2的钢板在工作温度下的脆性裂纹传播停止韧性Kca(N/mm3/2)优选规定为满足上述(1)式。比率X(％)优选设定为在对焊接头部11的最脆化部即BOND部的接头截面形状求得的值。另外，如上所述，“腹板1的板厚t和左右角焊接金属5的脚长3(3a，3b)之和L”与从左右角焊接金属5的左焊接金属的焊趾(toe)Ta到右焊接金属的焊趾Tb的长度L相等，即使不特意地求焊接金属高度t’的平均值，测定从Ta到Tb的长度也更简便。
另外，在对焊接头部11与凸缘2的交差部，也优选将未焊接部4的宽度n设定为角焊接头截面的对焊接头部11的焊接金属高度t’的平均值和左右角焊接金属5的脚长3(3a，3b)之和L的15～90％(X)。
图2A和图2B表示了腹板1的对焊接头部11与凸缘2正交的情况，但是，也可以以交差角θ倾斜交差。图2A和图2B的角焊接头是首先将腹板1彼此对焊接、然后将得到的对焊接头与凸缘2角焊接而制造的。
本发明的焊接构造体具有上述的角焊接头9，因此，例如可以应用于将船舶的船体外板作为凸缘2、将舱壁(bulk head)作为腹板1的船体构造，或者将甲板(deck)作为凸缘2、将舱口(hatch)作为腹板1的船体构造等。
另外，本发明的焊接构造体，尤其是在波浪导致弯曲应力大的船体中央附近，腹板1的母材部及对焊接部发生脆性裂纹的危险性比在船体前尾端高，因此，特别优选该未焊接部4设置于船体中央附近的船体外板等的角焊接头9。另外，在该船体中央部附近，未焊接部4按照即使在腹板母材和对焊接部的任何位置发生脆性裂纹、脆性裂纹也容易停止的方式而在角焊接头9的全长上残留，由此，脆性破坏的危险性能够进一步降低，因此更优选。
另外，在船体的前端及尾端附近，在腹板1的母材部及对焊接部11发生脆性裂纹的可能性与船体中央附近相比较低，因此，该未焊接部4至少在腹板1的对焊接部11上残留，也可以在其它的角焊接头9上部分地残留。但是，在船体的前端及尾端附近，在角焊接头9的全长上都残留该未焊接部4时，即使在腹板1的母材及对焊接部11的任何位置发生脆性裂纹，都能够使脆性裂纹停止，因此更优选。即，上述的未焊接部4更优选残留于船体全长的船体外板等的角焊接头9的全长上。
如上所述的本发明的焊接构造体能够避免脆性破坏的危险性，在确保钢构造物尤其是船体构造的安全性方面起到重要作用。
本发明的焊接构造体在使用板厚超过50mm的厚板时发挥特别优良的效果，但是，钢板厚度也可以不足50mm。另外，在现有的船体构造中，在实施时，由于在进行角焊接之后进行腹板的对焊接，因此，角焊接头9的腹板1的对焊接头部11与凸缘的对接面被焊接，在凸缘2的对接面上不存在未焊接部4。
实施例
使用具有各种板厚及脆性裂纹传播停止韧性(-10℃下的Kca)的钢板，制作具有各种各样的未焊接部比率X(未焊接部的宽度n相对于腹板1的板厚t和腹板1的左右角焊接部的脚长3(3a，3b)之和L的比率)的T字型的角焊接头9。T字型的角焊接头9在腹板1只是钢板母材的情况下和腹板1具有对焊接头11的情况下制作而成。另外，对焊接头11通过单焊道大线能量焊接(表2中，表示成EGW(electro gas arc)或2电极EGW)或多层CO2焊接(multi-layer carbon-dioxide welding)制作。
使用得到的T字型角焊接头9制造图3A、图3B所示的十字型ESSO试件，供于脆性裂纹传播停止试验(brittle crack arrestabilitytest)(ESSO试验)。十字型ESSO试件在T字型角焊接头9的凸缘2的下方用定位焊接8焊接腹板1和同样板厚的钢板。
图3A所示的十字型ESSO试件中，腹板1只是由母材制成，图3B所示的十字型ESSO试件是使腹板的对焊接头部11与凸缘2正交而制成的，将机械缺口(mechanical notch)7的前端作为对焊接头部11的BOND部，在试件的全长500mm上实施角焊接。
ESSO试验是对机械缺口给予撞击使其发生脆性裂纹，研究传播的脆性裂纹是否在角焊接金属5停止。所有的试验都在应力24kgf/mm2、温度-10℃的条件下实施。应力24kgf/mm2是多用于船体的屈服强度(yield strength)36kgf/mm2级钢板的最大容许应力(maximum allowablestress)，温度-10℃是船舶的设计温度(design temperature)。另外，图3A和图3B下侧的缝隙10和机械缺口7的深度相同，在腹板1中处于与机械缺口7对称的位置。该缝隙10是为了在ESSO试验中(牵引载荷)与缺口7平衡以使试件不变形而设计的。
表1、2中同时表示钢板的板厚、Kca及试验结果。另外，图4表示表1的试验结果，图5表示表2的试验结果。表1表示图3A的十字型ESSO试件的试验结果，在满足(1)式的发明例中，脆性裂纹没有从腹板1传播至凸缘2就停止。而且，在表1、2中，结果栏中表示为“停止”。脆性裂纹在凸缘2中传播的情况表示为“贯穿”。
表2表示图3B的十字型ESSO试件的试验结果，在满足(1)式的发明例中，脆性裂纹没有从对焊接部11传播至凸缘2就停止。表2中，No.2-0、3-0、4-0表示在腹板的对焊接头部11与凸缘的交差部没有未焊接部，因此裂纹传播到凸缘2时的试验结果。而且，表2的裂纹传播部栏中，“WM”表示裂纹在焊接金属部(weldmetal)传播，“Bond”表示裂纹在焊接接头的接合部(bond)传播。
另外，表1、2中角焊接头的未焊接比率X(％)，测定距机械缺口7左右50mm的两处的角焊接头截面，由其平均值而求得。另外，在表1、2的栏中，平均脚长是两处的角焊接头截面的角焊接金属的脚长的平均值。另外，如上所述，“腹板1的板厚(t、t’)和左右角焊接金属5的脚长(3a，3b)之和L”与从左右角焊接金属5的左焊接金属的焊趾(Ta)到右焊接金属的焊趾(Tb)的长度(L)相等，测定自Ta到Tb的长度更简便。
发明效果
本发明根据成为凸缘2的钢板的脆性裂纹传播停止性能，在角焊接金属5的腹板1与凸缘2的对接面上残留适当尺寸的未焊接部4，能够使目前困难的板厚50mm以上的厚板材的脆性裂纹的传播停止。
其结果是，即使在船体等万一发生脆性裂纹并传播的情况下，也能够避免船体分离等大规模的脆性破坏的危险性，在确保钢构造物尤其是船体构造的安全性方面起到重要作用，在工业上非常有用。
另外，通过在施工时调整未焊接部4的尺寸n，适当地区分使用脆性裂纹传播停止性能不同的钢板(制造成本不同的钢板)，不使用特别的钢板，就能够不损害安全性地降低焊接构造体制造的总成本。
表1
Figure A200780017247D00171
注：*标记是指在本发明范围之外
表2
Figure A200780017247D00181
注：*标记是指在木发明范围之外

Claims (9)

1.一种脆性裂纹传播停止特性优良的焊接构造体，具备在腹板与凸缘的对接面上残留有未焊接部的角焊接头。
2.如权利要求1所述的脆性裂纹传播停止特性优良的焊接构造体，所述焊接构造体具备所述腹板的对焊接头的焊接部与凸缘交差的角焊接头，所述腹板为用对焊接头接合的钢板，其中，所述腹板与凸缘的对接面的未焊接部至少是所述腹板的对焊接头的焊接部与凸缘的对接面。
3.如权利要求1或2所述的脆性裂纹传播停止特性优良的焊接构造体，其特征在于，所述角焊接头的接头截面的未焊接部的宽度相对于腹板的板厚和左右角焊接部的脚长之和的比率X(％)与所述凸缘在工作温度下的脆性裂纹传播停止韧性Kca(N/mm3/2)的关系满足下式：
X(％)≥{5900-Kca(N/mm3/2)}/85。
4.如权利要求3所述的脆性裂纹传播停止特性优良的焊接构造体，其特征在于，所述角焊接头的未焊接部的未焊接比率X，相对于角焊接头截面的腹板的板厚和左右角焊接金属的脚长之和为15～90％。
5.一种脆性裂纹传播停止特性优良的焊接构造体，具备在腹板与凸缘的对接面上残留有未焊接部的角焊接头，其特征在于，所述角焊接头的接头截面的未焊接部的宽度相对于腹板的板厚和左右角焊接金属的脚长之和的比率X(％)与所述凸缘在工作温度下的脆性裂纹传播停止韧性Kca(N/mm3/2)的关系满足下式：
X(％)≥{5900-Kca(N/mm3/2)}/85。
6.如权利要求5所述的脆性裂纹传播停止特性优良的焊接构造体，其特征在于，所述角焊接头的未焊接部的宽度为角焊接头截面的腹板的板厚和左右角焊接金属的脚长之和的15～90％。
7.一种脆性裂纹传播停止特性优良的焊接构造体，所述腹板为用对焊接头接合的钢板，且所述焊接构造体具备所述对焊接头的焊接部与凸缘交差的角焊接头，其特征在于，至少在所述对焊接头的焊接部与凸缘的对接面上残留有未焊接部。
8.一种脆性裂纹传播停止特性优良的焊接构造体，其特征在于，所述对焊接头的焊接部与凸缘交差的角焊接头的交差部的接头截面的未焊接部的宽度相对于腹板的板厚和左右角焊接金属的脚长之和的比率X(％)与所述凸缘在工作温度下的脆性裂纹传播停止韧性Kca(N/mm3/2)的关系满足下式：
X(％)≥{5900-Kca(N/mm3/2)}/85。
9.如权利要求8所述的脆性裂纹传播停止特性优良的焊接构造体，其特征在于，所述未焊接部的宽度为角焊接头截面的腹板的板厚和左右角焊接金属的脚长之和的15～90％。
CN2007800172472A 2006-05-12 2007-05-08 脆性裂纹传播停止特性优良的焊接构造体 Active CN101443150B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006133487 2006-05-12
JP133487/2006 2006-05-12
JP2006282132A JP5144053B2 (ja) 2006-05-12 2006-10-17 脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体
JP282132/2006 2006-10-17
PCT/JP2007/059817 WO2007132794A1 (ja) 2006-05-12 2007-05-08 脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101443150A true CN101443150A (zh) 2009-05-27
CN101443150B CN101443150B (zh) 2012-01-04

Family

ID=38693885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007800172472A Active CN101443150B (zh) 2006-05-12 2007-05-08 脆性裂纹传播停止特性优良的焊接构造体

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP2018929B1 (zh)
JP (1) JP5144053B2 (zh)
KR (1) KR101105620B1 (zh)
CN (1) CN101443150B (zh)
DK (1) DK2018929T3 (zh)
WO (1) WO2007132794A1 (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103796786A (zh) * 2011-09-13 2014-05-14 杰富意钢铁株式会社 焊接结构体
CN104272084A (zh) * 2012-08-06 2015-01-07 杰富意钢铁株式会社 厚钢板的长大脆性裂纹传播停止性能的评价方法、用于该评价方法的试验装置以及厚钢板的制造方法
CN104271301A (zh) * 2012-05-10 2015-01-07 杰富意钢铁株式会社 焊接构造体
CN107405713A (zh) * 2015-03-12 2017-11-28 杰富意钢铁株式会社 焊接构造体
CN109311126A (zh) * 2016-06-16 2019-02-05 杰富意钢铁株式会社 脆性裂纹传播停止特性优异的焊接结构体
CN109311127A (zh) * 2016-06-16 2019-02-05 杰富意钢铁株式会社 脆性裂纹传播停止特性优异的焊接结构体
CN111032266A (zh) * 2018-05-18 2020-04-17 日本制铁株式会社 焊接构造体
CN111315650A (zh) * 2018-12-26 2020-06-19 日本制铁株式会社 焊接构造体
CN113319456A (zh) * 2021-05-24 2021-08-31 中国一冶集团有限公司 一种防裂纹焊接方法
TWI808791B (zh) * 2021-06-15 2023-07-11 日商杰富意鋼鐵股份有限公司 熔接結構體

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5679336B2 (ja) * 2006-05-12 2015-03-04 ジャパンマリンユナイテッド株式会社 脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体
JP5657873B2 (ja) * 2009-09-14 2015-01-21 新日鐵住金株式会社 脆性き裂停止後の破壊発生防止特性に優れた溶接構造体
CN103706917B (zh) * 2013-12-25 2015-10-28 青岛武船重工有限公司 一种防止fcb焊接产生终端裂纹的终端加热方法
JP6720106B2 (ja) * 2017-03-22 2020-07-08 Ｊｆｅスチール株式会社 溶接構造体
WO2019102912A1 (ja) * 2017-11-22 2019-05-31 Ｊｆｅスチール株式会社 厚鋼板の脆性き裂伝播停止性能の評価方法
CN113226614B (zh) 2018-12-26 2023-04-28 日本制铁株式会社 焊接结构体
JP7288197B2 (ja) * 2019-12-16 2023-06-07 日本製鉄株式会社 溶接構造体
WO2022265011A1 (ja) 2021-06-15 2022-12-22 Ｊｆｅスチール株式会社 溶接構造体
JP7299554B1 (ja) 2021-07-26 2023-06-28 日本製鉄株式会社 溶接構造体、ならびにその設計方法および施工方法
CN116237665B (zh) * 2023-02-27 2024-07-19 江苏科技大学 一种评价t形接头焊接裂纹敏感性的装置及方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS491707B1 (zh) * 1969-10-31 1974-01-16
JPH0596369A (ja) * 1991-04-08 1993-04-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 骨材すみ肉溶接方法
JPH08267234A (ja) * 1995-03-31 1996-10-15 Nippon Steel Corp 隅肉溶接方法および隅肉溶接継手
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
JP4733955B2 (ja) * 2003-10-08 2011-07-27 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
JP4319886B2 (ja) * 2003-10-22 2009-08-26 新日本製鐵株式会社 耐脆性破壊発生特性を有する大入熱突合せ溶接継手
JP4761746B2 (ja) * 2004-09-22 2011-08-31 新日本製鐵株式会社 船体用大入熱突合せ溶接継手の耐脆性破壊発生特性評価方法
JP4898110B2 (ja) * 2004-11-04 2012-03-14 三菱重工業株式会社 船舶用鋼構造体の選択方法及び船舶
JP4580220B2 (ja) * 2004-11-24 2010-11-10 新日本製鐵株式会社 継手溶接部の疲労性能向上構造及び疲労性能向上方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103796786A (zh) * 2011-09-13 2014-05-14 杰富意钢铁株式会社 焊接结构体
CN103796786B (zh) * 2011-09-13 2015-04-22 杰富意钢铁株式会社 焊接结构体
CN104271301A (zh) * 2012-05-10 2015-01-07 杰富意钢铁株式会社 焊接构造体
CN104271301B (zh) * 2012-05-10 2015-10-14 杰富意钢铁株式会社 焊接构造体
CN104272084A (zh) * 2012-08-06 2015-01-07 杰富意钢铁株式会社 厚钢板的长大脆性裂纹传播停止性能的评价方法、用于该评价方法的试验装置以及厚钢板的制造方法
CN107405713A (zh) * 2015-03-12 2017-11-28 杰富意钢铁株式会社 焊接构造体
CN109311126A (zh) * 2016-06-16 2019-02-05 杰富意钢铁株式会社 脆性裂纹传播停止特性优异的焊接结构体
CN109311127A (zh) * 2016-06-16 2019-02-05 杰富意钢铁株式会社 脆性裂纹传播停止特性优异的焊接结构体
CN111032266A (zh) * 2018-05-18 2020-04-17 日本制铁株式会社 焊接构造体
CN111032266B (zh) * 2018-05-18 2020-11-24 日本制铁株式会社 焊接构造体
CN111315650A (zh) * 2018-12-26 2020-06-19 日本制铁株式会社 焊接构造体
CN111315650B (zh) * 2018-12-26 2021-04-23 日本制铁株式会社 焊接构造体
CN113319456A (zh) * 2021-05-24 2021-08-31 中国一冶集团有限公司 一种防裂纹焊接方法
TWI808791B (zh) * 2021-06-15 2023-07-11 日商杰富意鋼鐵股份有限公司 熔接結構體

Also Published As

Publication number Publication date
CN101443150B (zh) 2012-01-04
WO2007132794A1 (ja) 2007-11-22
JP5144053B2 (ja) 2013-02-13
KR101105620B1 (ko) 2012-01-18
EP2018929B1 (en) 2015-08-12
JP2007326147A (ja) 2007-12-20
EP2018929A4 (en) 2010-06-23
EP2018929A1 (en) 2009-01-28
DK2018929T3 (en) 2015-08-31
KR20090010196A (ko) 2009-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101443150B (zh) 脆性裂纹传播停止特性优良的焊接构造体
JP4410715B2 (ja) 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
CN103874557B (zh) 焊接构造体
JP6744274B2 (ja) 溶接構造体
JP5365761B2 (ja) 溶接構造体
BR112014025358B1 (pt) estrutura soldada
KR102258423B1 (ko) 취성 균열 전파 정지 특성이 우수한 용접 구조체
JP7293515B2 (ja) 溶接構造体
JP4074524B2 (ja) 耐脆性破壊に優れた溶接構造体
JP4371963B2 (ja) 船舶用溶接構造体の溶接方法および船舶用溶接構造体
JP4818466B1 (ja) 耐脆性き裂伝播性を有する溶接構造体
JP6720106B2 (ja) 溶接構造体
JP6251463B1 (ja) 脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体
Hirota et al. World’s first development and application of HTSS (high tensile strength steel) with yield stress of 47 kgf/mm2 to actual ship hull structure
CN106314678A (zh) 一种防止主船体脆性断裂的结构
Conditionr C. Materials.
JP2022083554A (ja) 溶接構造体の脆性亀裂伝播停止性能の評価方法
JP2012096790A (ja) 脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: UFJ MARINE CORPORATION

Free format text: FORMER OWNER: IHI MARINE UNITED INC.

Effective date: 20140728

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20140728

Address after: Tokyo, Japan

Patentee after: NKK Corporation

Patentee after: UNIVERSAL SHIPBUILDING CORP.

Address before: Tokyo, Japan

Patentee before: NKK Corporation

Patentee before: IHI Marine United Inc.