CN103796786B

CN103796786B - 焊接结构体

Info

Publication number: CN103796786B
Application number: CN201280043942.7A
Authority: CN
Inventors: 半田恒久; 伊木聪; 远藤茂
Original assignee: NKK Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; JFE Engineering Corp
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2032-09-13
Also published as: JPWO2013038686A1; KR101427706B1; BR112014005461B1; KR20140044406A; BR112014005461A2; CN103796786A; JP5365761B2; WO2013038686A1

Abstract

本发明提供一种角焊接头焊接结构体，具有角焊接头，该角焊接头是将接合部件的端面对接于板厚50mm以上的被接合部件的表面、并通过角焊将接合部件和被接合部件接合而成的，且焊缝腰高或熔接宽度的至少一方为16mm以下，在使接合部件的端面和被接合部件的表面对接而成的面上，具有在接头截面中为接合部件的板厚t_w的95%以上的未熔接部，另外，调整角焊条件，使角焊金属为，角焊金属的断口转变临界温度vTrs（℃）和被接合部件的板厚t_f满足vTrs≦－1.5t_f＋90的关系，及/或－20℃下的吸收能vE_－20（J）和被接合部件的板厚t_f满足vE_－20（J）≧5.75（其中，50≦t_f（mm）≦53）、vE_－20（J）≧2.75t_f（mm）－140（其中，t_f（mm）＞53）的关系，而且，由脆性裂纹传播停止韧性Kca在工作温度下为2500Ｎ/mm^3/2以上的钢板构成接合部件，由此，能够在接合部件中阻止在具有对焊接头部的板厚50mm以上的被接合部件中产生的脆性裂纹的传播。

Description

焊接结构体

技术领域

本发明涉及例如大型集装箱船或散装货船等、使用厚钢板进行焊接施工而得到的焊接钢结构物，尤其涉及能够使从厚钢板母材或焊接接头部产生的脆性裂纹的传播在导致结构物的大规模破坏之前停止的、脆性裂纹传播停止特性优异的焊接结构体。

背景技术

集装箱船和散装货船为了提高装载能力和提高装卸效率等，例如具有与油轮等不同地，在船舱内隔壁较少、且增大船上部的开口部的构造。因此，在集装箱船和散装货船中，需要特别使船体外板高强度化或厚壁化。

另外，集装箱船在近年来不断大型化，建造6,000～20,000TEU这样的大型船。此外，TEU（Twenty feet Equivalent Unit，20英尺的集装箱）表示换算成长度为20英尺的集装箱而得到的个数，表示集装箱船的装载能力的指标。随着这样的船的大型化，船体外板具有使用板厚为50mm以上、屈服强度为390Ｎ/mm²级以上的厚钢板的倾向。

近年来，从缩短施工时间的观点出发，成为船体外板的钢板多是通过例如气电焊等大线能量焊接而被对焊。这种大线能量焊接容易导致焊接热影响部处的韧性大幅降低，成为从焊接接头部产生脆性裂纹的一个原因。

在船体构造中，一直以来，从安全性的观点出发，考虑需要即使在万一发生脆性破坏的情况下，也要使脆性裂纹的传播在导致大规模破坏之前停止，从而防止船体分离。

出于这样的想法，在非专利文献1中报告了，关于板厚不足50mm的造船用钢板中的焊接部的脆性裂纹传播行为的、实验性的研究结果。

在非专利文献1中，实验性地调查了在焊接部强制性地产生的脆性裂纹的传播路径、传播行为。其中，记载有如下结果：若在一定程度上确保焊接部的破坏韧性，则由于焊接残余应力的影响，多存在脆性裂纹从焊接部传递至母材侧的情况，但也确认到多例脆性裂纹沿焊接部传播的例子。这意味着不能断言不存在脆性破坏沿焊接部直线前进传播的可能性。

但是，将与非专利文献1所适用的焊接同等的焊接适用于板厚不足50mm的钢板而建造的船舶无异常地起航的实绩很多，而且，出于韧性良好的钢板母材（造船E级钢等）会充分地保持使脆性裂纹停止的能力这一认识，在船级标准等中未要求造船用钢材焊接部的脆性裂纹传播停止特性。

但是，在近年的超过6,000TEU的大型集装箱船中，所使用的钢板的板厚超过50mm，由于板厚增大而导致破坏韧性降低。而且，存在采用焊接输入热量更大的大线能量焊接、焊接部的破坏韧性进一步降低的倾向。在这样的厚壁的大线能量焊接接头中，示出存在如下可能性：从焊接部产生的脆性裂纹不传递至母材侧而是直线前进，而且即使在骨架部件等钢板母材部也不会停止（例如，非专利文献2）。因此，确保适用了板厚50mm以上的厚壁高强度的钢板的船体构造的安全性成为很大的问题。

另外，在非专利文献2中也指出，特别是为了使产生的脆性裂纹的传播停止，需要具有特别的脆性裂纹传播停止特性的厚钢板。

针对这样的问题，例如在专利文献1中记载有如下焊接结构体：在优选板厚50mm以上的船壳外板即焊接结构体中，以与对焊部交叉的方式配置骨架部件，通过角焊将该骨架部件接合。

在专利文献1所记载的技术中，在该骨架部件中使用具有如下微观组织的钢板：在表层部及里层部的3mm以上的厚度范围内具有0.5～5μm的平均圆当量粒径，而且在与板厚面平行的面上，（100）晶面的X射线面强度比为1.5以上。通过形成将具有这样的微观组织的钢板作为加强材料进行角焊而得到的构造，即使在对焊部产生脆性裂纹，也能够通过作为加强材料的骨架部件使脆性裂纹的传播停止，从而能够防止如焊接结构体破坏这样的致命损伤。

另外，在专利文献2中记载有如下脆性裂纹传播停止特性优异的焊接结构体：该焊接结构体具有将接合部件（以下，也称为腹板（web））角焊在被接合部件（以下，也称为翼缘（flange））上而成的角焊接头。

在专利文献2所记载的焊接结构体中，在角焊接头截面中的腹板的、与翼缘的对接面上残留有未熔接部。而且，将该未熔接部的宽度、与角焊部的左右焊缝腰高与腹板板厚的和的比记作Ｘ，以使该X与被接合部件（翼缘）的脆性裂纹传播停止韧性Kca满足特别的关系式的方式，调整未熔接部的宽度。由此，即使使被接合部件（翼缘）是板厚为50mm以上的厚的材料，也能够使在接合部件（腹板）中产生的脆性裂纹的传播在角焊部的腹板与翼缘的对接面停止，从而阻止脆性裂纹向被接合部件（翼缘）的传播。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2004－232052号公报

专利文献2:日本特开2007－326147号公报

非专利文献

非专利文献1:日本造船研究协会第147研究部会：“关于船体用高张力钢板大线能量接头的脆性破坏强度评价的研究”，第87号（1978年2月），p.35～53，日本造船研究协会。

非专利文献2:山口欣弥等：“超大型集装箱船的开发—新的高强度极厚钢板的实用—”，日本船舶海洋工学会杂志，第3号（2005），p.70～76，平成17年11月。

发明内容

但是，为了使专利文献1所记载的技术中使用的、作为加强材料的骨架部件为具有期望组织的钢板，需要复杂的工序。因此，存在生产率降低、难以稳定地确保具有期望组织的钢板这样的问题。

另外，专利文献2所记载的技术为如下的技术：通过构造的不连续性和被接合部件（翼缘）的脆性裂纹传播停止特性的组合，来阻止在接合部件（腹板）中产生的脆性裂纹的传播。

但是，如日本造船研究协会第169委员会报告（“关于船体构造的破坏管理控制设计的研究—报告书—”，（1979），p.118～136，日本造船研究协会第169委员会）所示那样，通过实验确认到，通常，使在角焊接头的被接合部件（翼缘）中产生的脆性裂纹在接合部件（腹板）中停止传播的情况，比使在接合部件（腹板）中产生的脆性裂纹在被接合部件（翼缘）中停止传播的情况困难。

其理由未明确地记载，但认为原因之一是，关于裂纹进入T接头部中时的破坏驱动力（应力增大系数），在裂纹进入接合部件（腹板）中的情况下比裂纹进入被接合部件（翼缘）中的情况下大。

因此，为了使在被接合部件（翼缘）中产生的脆性裂纹在接合部件（腹板）中停止传播，专利文献2所记载的技术的、接合部件（腹板）的脆性裂纹传播停止特性等不充分，因此不能说是充分的技术。

此外，在专利文献2中也未考虑接合部件（腹板）的脆性裂纹传播停止特性。

即，专利文献2所记载的技术对于如下情况不能说具有充分的裂纹传播停止特性，即，在例如NK船级的《脆性裂纹抑制设计指南（脆性亀裂アレスト設計指針）》（2009年9月制定）中假设的、在大型集装箱船的强力甲板（相当于翼缘）中产生的脆性裂纹传播至舱口边缘围板（hatch side coaming）（相当于腹板）的情况。

本发明的目的在于，解决这样的现有技术的问题，提供一种脆性裂纹传播停止特性优异的焊接结构体，能够在导致大规模破坏之前停止（阻止）在被接合部件（翼缘）中产生的脆性裂纹向接合部件（腹板）的传播。

此外，作为本发明的对象的焊接结构体为，具有使接合部件（腹板）的端面对接于被接合部件（翼缘）的表面、并通过角焊将它们接合而成的角焊接头的焊接结构体。

本申请发明人为了实现上述目的，锐意研究了对角焊接头中的脆性裂纹传播停止特性产生影响的各种因素。

其结果是，料想到，为了阻止（停止）从被接合部件（翼缘）产生的脆性裂纹的传播，仅仅是在被接合部件（翼缘）与接合部件（腹板）的对接面上确保不连续部、并由具有规定值以上的脆性裂纹传播停止韧性Kca的脆性裂纹传播停止特性优异的部件构成脆性裂纹的传播部，是不充分的。

特别是，若被接合部件（翼缘）的板厚t_f（mm）增大，则脆性裂纹前端的能量释放率（裂纹发展驱动力）增加，脆性裂纹难以停止，鉴于该情况，想到必须提高与被接合部件（翼缘）的板厚t_f（mm）相关的、角焊部的韧性。

另外，也得知，若角焊部的焊缝腰高或熔接宽度增长，则脆性裂纹的传播变容易，因此需要使角焊部的焊缝腰高或熔接宽度的至少一方为16mm以下。

而且发现，在角焊接头中，通过形成如下的高韧性焊接部才实现通过现有技术难以实现的、能够阻止（停止）在板厚50mm以上的厚壁被接合部件中产生的脆性裂纹向接合部件的传播，在该高韧性焊接部中，在将被接合部件的表面和接合部件的端面对接而成的面上确保未熔接部、即不连续部，使接合部件为具有2500Ｎ/mm^3/2以上的脆性裂纹传播停止韧性Kca的接合部件，并且使角焊部的焊缝腰高或熔接宽度为16mm以下，而且，使角焊部韧性在与被接合部件的板厚的关系中满足规定关系。发现该情况即使在被接合部件是具有对焊接头部的厚钢板的情况下也相同。

首先，说明作为本发明基础的实验结果。

将各种板厚及－10℃下的脆性裂纹传播停止韧性Kca为6000N/mm^3/2左右（5500～6700N/mm^3/2）的钢板用作接合部件（腹板），制作由各种未熔接部比率Y（%）（＝（角焊接头截面中的未熔接部的宽度B）/（接合部件的板厚t_w）×100）的未熔接部、和具有各种低温韧性、焊缝腰高的角焊部构成的、大型角焊接头。

此外，对被接合部件（翼缘）使用具有对焊接头部的板厚为50mm以上的钢板。另外，对焊接头通过1焊道的大线能量气电焊或二氧化碳焊接（多层焊）而制作。

使用得到的大型角焊接头，制作图3的（b）所示的超大型构造模型试验体，实施脆性裂纹传播停止试验。此外，超大型构造模型试验体在大型角焊接头9的被接合部件（翼缘）2的下方通过定位焊8而焊接有与被接合部件（翼缘）2相同板厚的钢板。

此外，图3的（b）所示的超大型构造模型试验体以使被接合部件（翼缘）的对焊接头部11与接合部件（腹板）正交的方式制作，而且以使机械槽口7的前端成为对焊接头部11的BOND部的方式进行加工。

另外，脆性裂纹传播停止试验是对机械槽口7给与打击而使其产生脆性裂纹，并调查该脆性裂纹的传播是否在角焊部停止。任一实验均在应力257Ｎ/mm²、温度：－10℃的条件下实施。

应力257Ｎ/mm²是相当于适用于船体的屈服强度390Ｎ/mm²级钢板的最大许用应力的值。温度－10℃是船舶的设计温度。

得到的结果如图4的（a）、（b）所示。

从图4的（a）、（b）可知，在未熔接部比率Y为95%以上、且接合部件（腹板）的脆性裂纹传播停止韧性Kca为6000Ｎ/mm^3/2左右以上（5500～6700Ｎ/mm^3/2）、并且角焊部的韧性与被接合部件（翼缘）的板厚t_f的关系满足特定关系的情况下，即使在工作应力为257Ｎ/mm²以上的情况下，也能够阻止（停止）在被接合部件（翼缘）中产生的脆性裂纹向接合部件（腹板）的传播。

此外，未熔接部比率Y是，角焊接头截面中的未熔接部的宽度B与接合部件（腹板）板厚t_w的比，是用（B/t_w）×100（%）定义的值。

图4的（a）、（b）是工作应力为257Ｎ/mm²的情况，但通常作用于船体的应力的平均值为100Ｎ/mm²左右。该情况下，阻止（停止）在被接合部件（翼缘）中产生的脆性裂纹向接合部件（腹板）的传播所需的Kca用6000Ｎ/mm^3/2×100/257（≒2334Ｎ/mm^3/2）计算，因此若Kca为2500Ｎ/mm^3/2以上，则相对于通常作用于船体的应力（100Ｎ/mm²左右），能够可靠地阻止（停止）裂纹传播。

根据这些结果，作为角焊部的韧性、与被接合部件（翼缘）的板厚t_f的特定关系，从图4的（a）得到

vTrs（℃）≦－1.5t_f（mm）＋90‥‥（1），

从图4的（b）得到

vE_－20（J）≧2.75t_f（mm）－140‥‥（2）。

其中，在被接合部件（翼缘）的板厚t_f处于50≦t_f（mm）≦53的范围内的情况下，（2）式为vE_－20（J）≧5.75。

另外，若被接合部件（翼缘）的板厚t_f（mm）增大，则脆性裂纹前端的能量释放率（裂纹发展驱动力）增加，脆性裂纹难以停止。但是，关于这一点，可知若是未熔接部比率Y为95%以上的具有构造不连续部的焊接结构体（角焊接头），则传播来的脆性裂纹前端的能量释放率降低，脆性裂纹的传播容易停止。

而且发现，若进一步使角焊部的低温韧性提高至满足上述（1）、（2）式，则容易使在板厚50mm以上的厚壁的被接合部件（翼缘）中产生的脆性裂纹在角焊部内停止。

而且发现，即使无法在满足上述（1）、（2）式的低温韧性优异的角焊部阻止脆性裂纹的传播，只要由具有规定以上的脆性裂纹传播停止特性的钢板构成接合部件（腹板），就能够在接合部件（腹板）内阻止脆性裂纹的传播。

另一方面，也发现在未实施未熔接部的设定、角焊部的低温韧性提高这样的对策的情况下，不论对接合部件（腹板）适用具有多么优异的（Kca超过6000N/mm^3/2那样的）脆性裂纹传播停止特性的厚钢板，在最大许用应力条件下，都难以阻止脆性裂纹的传播。

本发明是基于上述见解进一步加以研究而完成的。即，本发明的主旨如下所述。

1.一种焊接结构体，其具有如下的角焊接头，该角焊接头是使接合部件的端面对接于板厚50mm以上的被接合部件的表面、并通过角焊将上述接合部件和上述被接合部件接合而成的，且焊缝腰高或熔接宽度的至少一方为16mm以下，该焊接结构体的特征在于，

在上述角焊接头中的使上述接合部件的端面与上述被接合部件的表面对接而成的面上，具有在上述角焊接头的截面中为该接合部件的板厚t_w的95%以上的未熔接部

而且，关于上述角焊接头的角焊金属，

使该角焊金属的夏比冲击试验断口转变临界温度vTrs（℃）和上述被接合部件（翼缘）的板厚t_f满足下述（1）式的关系，及/或

使该角焊金属的夏比冲击试验的试验温度：－20℃下的夏比冲击试验吸收能vE_－20（J）和上述被接合部件的板厚t_f满足下述（2）式的关系，

而且，由脆性裂纹传播停止韧性Kca在上述焊接结构体的工作温度下为2500Ｎ/mm^3/2以上的钢板构成上述接合部件。

记

vTrs≦－1.5t_f＋90‥‥（1）

vE_－20（J）≧5.75（其中，50≦t_f（mm）≦53）、

vE_－20（J）≧2.75t_f（mm）－140（其中，t_f（mm）＞53）‥‥（2）

在此，vTrs：角焊金属的夏比冲击试验断口转变临界温度（℃），

vE_－20：试验温度：－20℃下的夏比冲击试验吸收能（J），

t_f：被接合部件的板厚（mm）

2.如上述1所述的焊接结构体，其特征在于，上述板厚50mm以上的被接合部件以与上述接合部件交叉的方式具有对焊接头部。

3.如上述1或2所述的焊接结构体，其特征在于，由脆性裂纹传播停止韧性Kca在上述焊接结构体的工作温度下为6000Ｎ/mm^3/2以上的钢板构成上述接合部件。

发明效果

根据本发明，能够实现以往难以实现的、在导致大规模破坏之前停止（阻止）在由板厚50mm以上的厚钢板构成的被接合部件（翼缘）中产生的脆性裂纹向接合部件（腹板）的传播。由此，能够避免钢结构物、特别是大型集装箱船或散装货船等的船体分离等大规模脆性破坏的危险性，在确保船体构造的安全性方面有显著效果，在工业上发挥显著效果。

另外，也具有如下效果：通过在施工时调整未熔接部的尺寸及角焊金属的韧性、并将具有适当的脆性裂纹传播停止性能的钢板适用于接合部件，从而不需要使用特殊的钢板，且无需损害安全性，就能够容易地制造脆性裂纹传播停止特性优异的焊接结构体。

附图说明

图1是示意性地说明角焊接头的截面结构的说明图。（a）表示接合部件（腹板）1与被接合部件（翼缘）2正交的情况，（b）表示接合部件（腹板）1与被接合部件（翼缘）2斜着交叉的情况。

图2是示意性地表示角焊接头的结构的另一例的说明图。（a）是外观图，（b）是剖视图。

图3是示意性地表示在实施例中使用的、超大型构造模型试验体的形状的说明图。（a）是被接合部件（翼缘）2仅由钢板母材构成的情况，（b）是被接合部件（翼缘）2具有对焊接头部的情况。

图4是表示对脆性裂纹的传播停止产生影响的角焊金属的韧性与翼缘板厚的关系的影响的图表。

具体实施方式

本发明的焊接结构体是使接合部件（腹板）1的端面对接于板厚50mm以上的被接合部件（翼缘）2的表面、并通过角焊将接合部件（腹板）1与被接合部件（翼缘）2接合而成的焊接结构体。该焊接结构体包括角焊接头，该角焊接头具有焊缝腰高3或熔接宽度12为16mm以下的角焊金属5。另外，在该角焊接头的接合部件（腹板）1与被接合部件（翼缘）2的对接面上，存在成为构造不连续部的未熔接部4。

用接头截面在图1中示出该状态。此外，图1的（a）表示使接合部件（腹板）1相对于被接合部件（翼缘）2直立地安装的情况，但在本发明中不限定于此。例如，如图1的（b）所示，也可以使接合部件（腹板）1相对于被接合部件（翼缘）2倾斜角度θ地安装。该情况下，关于求出未熔接部的比率Y（%）时使用的接合部件（腹板）板厚t_w，使用接合部件（腹板）与被接合部件（翼缘）的交叉部的长度、即（t_w）/cos（90°－θ）。此外，图中附图标记3为焊缝腰高，附图标记4为未熔接部，附图标记5为角焊金属，附图标记12为熔接宽度。

如上所述，本发明的焊接结构体在角焊接头中的接合部件（腹板）1与被接合部件（翼缘）2的对接面处，具有构造不连续的、未熔接部4。在角焊接头中，接合部件（腹板）1与被接合部件（翼缘）2的对接面成为脆性裂纹的传播面，因此在本发明中，使对接面上存在未熔接部4。由于未熔接部4的存在，在被接合部件（翼缘）2中传播来的脆性裂纹前端的能量释放率（裂纹发展驱动力）降低，在对接面处，脆性裂纹容易停止。

此外，即使脆性裂纹传播至接合部件（腹板）1侧，由于在本发明中，形成保持规定以上韧性的角焊部（角焊金属5、热影响部（在图1中省略）），并使接合部件为具有规定以上的脆性裂纹传播停止性能的钢板制，所以脆性裂纹在角焊部（角焊金属5、热影响部（在图1中省略））或接合部件（腹板）1的母材中停止。

此外，脆性裂纹在缺陷少的钢板母材部中产生的情况极少。过去的脆性破坏事故多发生在焊接部。因此，例如，在图2中示出使被接合部件（翼缘）2为通过对焊接头11而接合的钢板、并以使接合部件（腹板）与该对焊接头的焊接部（对焊接头部）11交叉的方式进行角焊而得到的角焊接头。在这样的角焊接头中，为了阻止从对焊接头部11产生的脆性裂纹向接合部件（腹板）1的传播，存在构造的不连续很重要。因此，在该情况下，使角焊部中的被接合部件与接合部件的对接面上存在未熔接部4。

此外，图2的（a）表示角焊接头的外观，图2的（b）表示对焊接头部11中的截面形状。

在本发明中，为了抑制脆性裂纹的传播，角焊接头截面中的未熔接部4的尺寸为腹板板厚t_w的95%以上。由此，角焊金属容易发生塑性变形，因此进入到角焊金属中的脆性裂纹的裂纹前端附近的应力得到缓和，从而能够抑制脆性裂纹向接合部件（腹板）1侧的传播。因此，未熔接部4的尺寸（宽度B）限定于能够抑制脆性裂纹的传播的、接合部件（腹板）板厚t_w的95%以上。此外，优选为96%以上100%以下。

另外，使角焊接头的焊缝腰高或熔接宽度为16mm以下。由此，角焊金属容易发生塑性变形，因此传播至角焊金属的脆性裂纹的裂纹前端附近的应力得到缓和，脆性裂纹的传播停止。因此，角焊接头的焊缝腰高或熔接宽度限定于，高韧性的角焊金属容易变形的、16mm以下。优选为15mm以下。

而且，在本发明中，角焊接头中的角焊金属与被接合部件（翼缘）的板厚t_f相关联，调整为能够确保满足如下（1）式及/或如下（2）式的韧性。

vTrs≦－1.5t_f＋90‥‥（1）

vE_－20≧5.75（其中，50≦t_f（mm）≦53）、

vE_－20≧2.75t_f（mm）－140（其中，t_f（mm）＞53）‥（2）

（在此，vTrs：角焊金属的夏比冲击试验断口转变临界温度（℃），vE_－20：试验温度－20℃下的夏比冲击试验吸收能（J），t_f：被接合部件（翼缘）的板厚（mm））

角焊金属的韧性与被接合部件（翼缘）的板厚t_f相关联，通过使其满足上述的（1）式及/或（2）式，如图4所示，能够使被接合部件（翼缘）的板厚为50mm以上的焊接结构体是，确保了一定程度的脆性裂纹传播阻止特性的焊接结构体。在角焊金属的韧性不满足上述的（1）式及（2）式中的任一个的情况下，角焊金属的韧性不足，无法使在被接合部件（翼缘）中产生的传播来的脆性裂纹在角焊部停止传播。

此外，即使是满足上述条件的焊接结构体，根据所作用的应力条件，产生通过构成接合部件（腹板）的钢板的脆性裂纹传播停止特性，无法在接合部件（腹板）中阻止在被接合部件（翼缘）中产生的长大脆性裂纹的传播的情况。因此，在本发明中，优选根据作用于结构物的应力，来选择适用于接合部件（腹板）的钢板应具备的脆性裂纹传播停止韧性。

根据本申请发明人的研究，在对满足上述条件的焊接结构体的接合部件（腹板）适用例如具有相当于通常的造船E级钢的抑制性能（Kca≒2500Ｎ/mm^3/2）的钢板的情况下，能够阻止在船舶等的通常航行时产生的工作应力条件下（100Ｎ/mm²左右的应力条件下）的长大脆性裂纹的传播。

但是，在这样的接合部件（腹板）中，难以阻止由于风暴等而很少产生的相当于最大许用应力的应力条件下（257～283Ｎ/mm²左右的应力条件下）的长大脆性裂纹的传播。本申请发明人确认到，为了即使在相当于最大许用应力的应力条件下（257～283Ｎ/mm²左右的应力条件下）也能够阻止长大脆性裂纹的传播，需要对接合部件（腹板）适用工作温度下的脆性裂纹传播停止韧性Kca为6000Ｎ/mm^3/2以上的钢板。由此，即使在相当于最大许用应力的应力条件下（257～283Ｎ/mm²左右的应力条件下），也能够阻止长大脆性裂纹的传播。

作为工作温度、例如船体的设计温度即－10℃下的脆性裂纹传播停止韧性Kca为6000Ｎ/mm^3/2以上的钢板，其组成、制造方法没有特别限定。

例如，能够适用日本专利第4449388号公报、日本特开2010－202931号公报、日本特开2009－132995号公报、日本特开2008－214654号公报、日本特开2005－97694号公报等中记载的、脆性裂纹传播停止特性优异的厚钢板中的任一种。

此外，本发明的焊接结构体具有上述的角焊接头，例如能够适用于以船舶的船体外板为翼缘、以隔壁为腹板的船体构造，或者以甲板为翼缘、以舱口为腹板的船体构造等。

以下，基于实施例详细说明本发明。

实施例

将具有表1所示的板厚、脆性裂纹传播停止特性（－10℃下的Kca）的厚钢板用作接合部件（腹板），将具有表1所示的板厚的厚钢板用作被接合部件（翼缘），进行角焊而制作图3的（a）、（b）所示形状的实际结构尺寸的大型角焊接头。

此外，在制作好的角焊接头中，在接合部件1与被接合部件2的对接面上，使图1的（a）所示那样的未熔接部4以各种未熔接部的比率Y（＝（未熔接部的宽度B/接合部件（腹板）板厚t_w）变化。

此外，使被接合部件（翼缘）为厚钢板（仅母材）（图3的（a）），以及使被接合部件（翼缘）为具有对焊接头的厚钢板（图3的（b））。对焊接头是通过1焊道大线能量气电焊（SEGARC及2电极SEGARC）或多层CO₂焊接而制作的。

另外，角焊接头是使焊接材料及焊接输入能量、保护气体等焊接条件变化而具有各种韧性、各种焊缝腰高及熔接宽度的角焊金属的角焊接头。此外，关于角焊金属的韧性，从角焊金属中采取夏比冲击试验片（10mm厚），按照JISZ2242的规定，求出试验温度－20℃下的吸收能vE_－20（J）、断口转变临界温度vTrs（℃）。

另外，使用所得到的大型角焊接头，制作图3所示的超大型构造模型试验体，实施脆性裂纹传播停止试验。此外，超大型构造模型试验体在大型角焊接头9的被接合部件（翼缘）2的下方通过定位焊8而焊接有与被接合部件（翼缘）2相同板厚的钢板。

此外，在图3的（b）所示的超大型构造模型试验体中，以使被接合部件（翼缘）的对焊接头部11与接合部件（腹板）正交的方式制作，并以使机械槽口7的前端成为对焊接头部11的BOND部、或焊接金属WM的方式进行加工。

另外，脆性裂纹传播停止试验是，对机械槽口给与打击而使其产生脆性裂纹，调查在以下的试验条件下传播的脆性裂纹在角焊部是否停止。任一试验均在应力100～283Ｎ/mm²、温度－10℃的条件下实施。应力100Ｎ/mm²是通常作用于船体的应力的平均值。另外，应力257Ｎ/mm²是相当于适用于船体的屈服强度390Ｎ/mm²级钢板的最大许用应力的值。另外，应力283Ｎ/mm²是相当于适用于船体的屈服强度460Ｎ/mm²级钢板的最大许用应力的值。温度－10℃为船舶的设计温度。

得到的结果如表2所示。

可知，在任一本发明例中均为，脆性裂纹从角焊部的被接合部件（翼缘）开始在角焊金属中传播，进入接合部件（腹板）而停止。另一方面，在脱离本发明的范围的比较例中，脆性裂纹在角焊部及接合部件（腹板）中不停止地传播，无法阻止脆性裂纹的传播。

附图标记说明

1 腹板

2 翼缘

3 焊缝腰高

4 未熔接部

5 角焊金属

7 机械槽口

8 定位焊

9 大型角焊接头

11 翼缘的对焊接头部

12 熔接宽度

θ 交叉角

Claims

1.一种焊接结构体，其具有如下的角焊接头，该角焊接头是使接合部件的端面对接于板厚50mm以上的被接合部件的表面、并通过角焊将所述接合部件和所述被接合部件接合而成的，且焊缝腰高或熔接宽度的至少一方为16mm以下，所述焊接结构体的特征在于，

在所述角焊接头中的使所述接合部件的端面与所述被接合部件的表面对接而成的面上，具有在所述角焊接头的截面中为该接合部件的板厚t_w的95％以上的未熔接部，

而且，关于所述角焊接头的角焊金属，

使该角焊金属的夏比冲击试验断口转变临界温度vTrs(℃)和所述被接合部件即翼缘的板厚t_f满足下述(1)式的关系，及/或

使该角焊金属的夏比冲击试验的试验温度：－20℃下的夏比冲击试验吸收能vE_－20(J)和所述被接合部件的板厚t_f满足下述(2)式的关系，

而且，由脆性裂纹传播停止韧性Kca在所述焊接结构体的工作温度下为2500N/mm^3/2以上的钢板构成所述接合部件，

所述(1)式和(2)式如下，

vTrs≦－1.5t_f+90‥‥(1)

vE_－20(J)≧5.75其中，50≦t_f(mm)≦53、

vE_－20(J)≧2.75t_f(mm)－140其中，t_f(mm)＞53‥‥(2)

在此，vTrs：角焊金属的夏比冲击试验断口转变临界温度(℃)，

vE_－20：试验温度－20℃下的夏比冲击试验吸收能(J)，

t_f：被接合部件的板厚(mm)。

2.如权利要求1所述的焊接结构体，其特征在于，

所述板厚50mm以上的被接合部件以与所述接合部件交叉的方式具有对焊接头部。

3.如权利要求1或2所述的焊接结构体，其特征在于，

由脆性裂纹传播停止韧性Kca在所述焊接结构体的工作温度下为6000N/mm^3/2以上的钢板构成所述接合部件。