CN103930344A - 相异材料接头、结构体支持构件和lng船、以及相异材料接头的制造方法 - Google Patents

Abstract

应用于支持由与船体（2）不同种的金属制作而成的结构体（4）的结构体支持构件（5）中的相异材料接头（10），具备：与船体侧构件（6）接合的第一接头构件（11）；和与结构侧构件（7）填角焊接且与第一接头构件（11）摩擦搅拌接合的第二接头构件（12）。第一接头构件（11）的第一接合面（14）和第二接头构件（12）的第二接合面（15）大致平坦地形成而相互面接触，两个接头构件（11、12）在宽度方向上排列且长度方向上延伸的多列的摩擦搅拌接合部（21）上相互接合。一对填角焊部（23）从结构侧构件（7）的侧面（20）设置至与第二接合面（15）相反侧的焊接面（16）。各填角焊部（23）在从第二接合面（15）的法线方向观察时，以与摩擦搅拌接合部（21）中的至少一个重叠的形式配置。

Description

相异材料接头、结构体支持构件和LNG船、以及相异材料接头的制造方法

技术领域

 本发明涉及具备由与船体不相同的金属制作的液化天然气贮留用的储罐的LNG船、为了支持由与船体不相同的金属制作的结构体而介设在船体和该结构体之间的结构体支持构件、以及应用于该结构体支持构件的相异材料接头。又，本发明涉及该相异材料接头的制造方法。

背景技术

LNG船是以液化天然气作为货物输送的船，并且具备将液化天然气维持超低温并贮留的储罐。LNG船的储罐大致分为薄膜型和独立型，在采用独立型储罐的情况下，储罐支持构件焊接在船舱内壁，储罐在船舱内由储罐支持构件所支持。

独立型储罐形成为球形、圆筒形或方形。在采用球形时，储罐支持构件形成为圆筒状或圆锥台状而从船舱内壁向上方延伸，在储罐支持构件的上端接合储罐的赤道部外表面。另外，用于独立型球形储罐的储罐支持构件因其形状而被称为“裙部（skirt）”。

一般而言，LNG船的船体由钢材制造，独立型储罐为了能够承受超低温而由铝合金制造。储罐支持构件介于相互不同的金属材料之间，而钢材和铝合金具有不同的熔点，因此不容易将钢材与铝合金进行焊接。因此，储罐支持构件具备由与船体同种的金属制作而成并固定于船体的船体侧构件、和由与储罐同种的金属制作而成并固定于储罐的储罐侧构件，在储罐支持构件中，为了将船体侧构件与储罐侧构件连接，而应用称为过渡接头（TJ，transition joint）的相异材料接头。

专利文献1中公开的相异材料接头具备填角焊接于船体侧构件的第一接头构件、和填角焊接于储罐侧构件的第二接头构件。第一接头构件由与船体侧构件不相同的金属制作而成，第二接头构件由与储罐侧构件不相同的金属制作而成。通过将第一接头构件与第二接头构件接合而构成相异材料接头。

专利文献1公开为了容易接合无法焊接的两个接头构件，而采用爆炸焊接法、真空压延法或燕尾接合（dovetail joint）。另外，由于相异材料接头非常大，因此在专利文献1公开的相异材料接头中制造出在周方向（长度方向）上细分的多个段部，之后，将多个段部依次结合。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开2004-74870号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

然而，在使用爆炸焊接法的情况下，在第一接头构件和第二接头构件之间不得不介入钛制包层（clad）及镍制包层（clad），因此制造成本提高。又，段部的尺寸由于用于进行火药爆炸的设备的尺寸的因素而受到限制，因此难以制造出长尺寸的段部。因此，相异材料的段部数量变得非常多，由此相异材料接头的制造工序变得繁琐，并且在其组装时需要庞大的工时。在使用真空压延法的情况下，也同样地段部的尺寸由于真空室等的装置的尺寸的因素而受到限制。因此，产生与爆炸焊接法相同的问题。

 在使用燕尾接合的情况下，将第一接头构件及第二接头构件在榫眼的延伸方向上进行排列后，使第一接头构件相对于第二接头构件在榫眼的延伸方向上相对移动以能够构成燕尾接合。然而，榫眼的延伸方向与第一接头构件及第二接头构件的宽度方向（储罐支持构件的半径方向）一致。因此，在为了确保接合可靠性而试图缩小间隙时，不得不使段部变小，因此产生与爆炸焊接法相同的问题。

如专利文献1公开的那样，在为了将相异材料接头与船体侧构件和储罐侧构件等接合而采用填角焊时，可以使制造工序变得简单并且比较容易进行品质管理。然而，在将相异材料接头应用于船舶时，以来自于船体运动（例如纵摇（pitching）、艏摇（yawing）、横摇（rolling）、垂荡（heaving））及波浪外力的加速度为基础的惯性力作用于相异材料接头。此外，在将相异材料接头应用于储罐支持构件中时，以储罐的重量、储罐内LNG的重量及储罐的热变形为基础的载荷也作用于相异材料接头。

在将储罐侧构件填角焊接在第二接头构件上时，在从储罐侧构件至第二接头构件上设置有一对填角焊部，而储罐侧构件的下端部在一对填角焊部之间没有与第二接头构件接合。因此，在一对填角焊部上，基于上下方向的压缩及拉伸、长度方向及宽度方向（船体侧构件的板厚方向）的剪切、朝向储罐中央侧的弯曲等的载荷而容易发生应力集中。然而，在专利文献1中，对这样的应力集中没有采取任何对策。例如，在观察使用燕尾接合的相异材料接头时，填角焊部在俯视时远离燕尾接合部分地配置。于是，在上下方向的拉伸载荷作用于储罐支持构件时，在填角焊部和燕尾接合部分之间载荷的传递复杂地曲折。因此，在填角焊部上会发生过大的应力集中。

在船舶中，除了LNG船的储罐以外，例如像形成居住区域的结构物那样上部结构物有时由铝合金制作而成。在将相异材料接头应用于用来支持这样的上部结构物的构件中时，也会发生上述同样的问题。

因此，本发明的目的是能够容易制造在用来支持由与船体不相同的金属制作而成的结构体的结构体支持构件中所应用的相异材料接头，并且缓和在填角焊部上发生的应力集中。

解决问题的手段：

为了实现上述目的，根据本发明的相异材料接头是应用于为了支持由与船体不同种的金属制作而成的结构体而介设在所述船体和所述结构体之间的结构体支持构件中的相异材料接头，具备：由与所述船体同种的金属制作而成，并接合于所述结构体支持构件的船体侧构件的第一接头构件；和由与所述结构体同种的金属制作而成，并与所述结构体支持构件的结构侧构件填角焊接且与所述第一接头构件摩擦搅拌接合的第二接头构件；所述第一接头构件在与所述船体侧构件相反侧上具有第一接合面，所述第二接头构件具有与所述结构侧构件填角焊接的焊接面、和与所述焊接面相反侧的第二接合面；所述第一接合面及所述第二接合面大致平坦地形成而相互面接触，所述第一接头构件及所述第二接头构件在宽度方向上排列且长度方向上延伸的多列的摩擦搅拌接合部上相互接合；设置有分别从所述结构侧构件的两侧面至所述焊接面的一对填角焊部，所述一对填角焊部中的每个在从所述第二接合面的法线方向观察时，以与所述多列的摩擦搅拌接合部中的至少一列重叠的形式配置。

根据所述结构，在大致平坦的第一接合面和第二接合面面接触的状态下，第一接合构件与第二接合构件摩擦搅拌接合。因此，与采用燕尾接合等的槽及突起的嵌合的情况相比，可以将第二接头构件简单地与第一接头构件进行组合。而且，只要将保持工具的焊接机械手和焊接台车等设置为可自动行驶或可搬运的结构，即可容易使摩擦搅拌接合部形成为长尺寸。因此，不需要如爆炸焊接和真空压延法等那样因接合技术上的问题而减小段部的长度。因此，可以减少构成相异材料接头的段部的数量，并且相异材料接头乃至结构体支持构件的制造工序变得简单而降低制造成本。

而且，多列的摩擦搅拌接合部在相异材料接头的宽度方向上排列。因此，对于作用于第一接头构件及第二接头构件上的长度方向及宽度方向的剪切载荷，强度得到改善。又，对于作用于第一接头构件及第二接头构件上的第二接合面的法线方向的压缩载荷及拉伸载荷，强度得到改善。

第二接头构件由与结构体同种的金属制作而成，因此容易与结构侧构件填角焊接。在从结构侧构件的侧面至第二接头构件的焊接面设置有一对填角焊部时，各填角焊部在从第二接合面的法线方向观察时以与多列摩擦搅拌接合部中的至少一列重叠的形式配置。因此，在第二接合面的法线方向作用着压缩载荷及拉伸载荷时，载荷在填角焊部上以该法线方向顺利地传递。因此可以良好地缓和在填角焊部上的应力集中。

也可以是在所述多列的摩擦搅拌接合部中位于设置在最外端的摩擦搅拌接合部之间的一列以上的摩擦搅拌接合部在从所述法线方向观察时配置在所述一对填角焊部之间。

根据所述结构，即使将第一接头构件及第二接头构件在使大致平坦面相面对的状态下相互接合，也可以通过位于设置在最外端的摩擦搅拌接合部之间的摩擦搅拌接合部确保其接合强度。

也可以是所述多列的摩擦搅拌接合部中的至少两列形成在所述宽度方向上连接的连续部；所述一对填角焊部中的每个在从所述法线方向观察时以与所述连续部重叠的形式配置。

根据所述结构，可以在连续部上，在宽度方向上扩大两个接头构件相互在上下方向上接合的区域。填角焊部与这样的区域重叠，因此可以良好地缓和在填角焊部上的应力集中。

也可以是所述结构侧构件在所述侧面具有一对坡口，所述填角焊部以分别伸入于所述坡口内的形式设置；所述结构侧构件的所述侧面在从所述法线方向观察时以与所述多列的摩擦搅拌接合部中的一列重叠的形式配置。

根据所述结构，填角焊部伸入于坡口内，因此在填角焊部上的接合强度得到改善。结构侧构件的侧面在从法线方向观察时以与多列的摩擦搅拌接合部中的一列重叠的形式配置，因此可以扩大填角焊部中伸入于坡口内的部分与该摩擦搅拌接合部在法线方向上重叠的区域。因此，可以缓和在伸入于坡口内的部分上的应力集中。

也可以是所述第二接头构件具有具备所述第一接合面及所述焊接面的平板部、和以覆盖所述第一接头构件的两侧面的形式从所述平板部的宽度方向两端突出的一对突出部，所述平板部在所述多列的摩擦搅拌接合部上与所述第一接头构件接合。

根据所述结构，第一接头构件的两侧面被一对突出部所覆盖。借助于此，对于作用于第一接头构件及所述第二接头构件上的宽度方向的剪切载荷，强度得到改善。又，在设置有一对突出部时，由于发挥加强筋（rib）效果，因此可以期待第二接头构件的刚性改善，并且在进行摩擦搅拌接合及填角焊接时，可以抑制第二接头构件在宽度方向或长度方向上翘曲而第二接合面远离第一接合面的情况。

也可以是所述突出部与所述第一接头构件摩擦搅拌接合。

根据所述结构，突出部与第一接头构件接合，因此在将平板部与第一接头构件摩擦搅拌接合时以及将结构侧构件与第二接头构件填角焊接时，可以抑制因受热而导致平板部发生长度方向的弯曲及宽度方向的弯曲。又，改善第一接头构件和第二接头构件的接合强度。

也可以是所述第二接头构件具有以覆盖所述第一接头构件的与所述第一接合面相反侧的面的形式从所述一对突出部的梢端突出的一对折回部。

根据所述结构，第一接头构件在第二接合面的法线方向上被夹入平板部和折回部之间。因此，在将平板部与第一接头构件摩擦搅拌接合及填角焊接时，折回部与第一接头构件配合而发挥锚效果，从而可以抑制因受热而导致平板部发生长度方向的弯曲及宽度方向的弯曲。又，对于作用于第一接头构件及第二接头构件上的法线方向的压缩载荷及拉伸载荷，强度得到改善。

也可以是所述折回部与所述第一接头构件摩擦搅拌接合。

根据所述结构，改善第一接头构件和第二接头构件的接合强度，并且还改善抑制翘曲的效果。

也可以是通过接合在宽度方向上分割的第一半体及第二半体以此构成所述第二接头构件。

根据所述结构，只要使第一半体相对于第一接头构件在宽度方向上相对移动，并且使第二半体相对于第一接头构件在宽度方向上相对移动，即可简单地实现第一接头构件被夹入平板部和一对折回部之间的结构。

也可以是所述第一半体及所述第二半体通过所述摩擦搅拌接合部被接合。

 根据所述结构，第一半体和第二半体的接合与摩擦搅拌接合同时进行，因此即使第二接头构件由两个部件构成，也不会使制造工序变得复杂。

也可以是所述第一半体及所述第二半体通过电弧焊接被接合。

根据所述结构，将第一半体及第二半体分别与第一接头构件摩擦搅拌接合，因此即使第一半体和第二半体收缩而在分模线上产生间隙等，也可以根据填充金属的投入量简单地应对间隙形成，改善第一半体及第二半体的接合可靠性。

也可以是各所述摩擦搅拌接合部以靠近所述第一接合面的宽度方向中心的一侧作为前进侧，并且以与此相反侧作为后退侧。

根据所述结构，在拉伸载荷和剪切载荷等向宽度方向外侧作用于相异材料接头时，可以提高对于该载荷的强度。

根据本发明的结构体支持构件是为了支持由与船体不同种的金属制作而成的结构体而介设在所述船体和所述结构体之间的结构体支持构件，具备：由与所述船体同种的金属制作而成并固定于所述船体的船体侧构件；由与所述结构体同种的金属制作而成并固定于所述结构体的结构侧构件；和上述的相异材料接头。又，根据本发明的LNG船具备船体、由与所述船体不同种的金属制作而成的储罐、和作为储罐支持构件的所述结构体支持构件。

根据本发明的相异材料接头的制造方法是应用于为了支持由与船体不同种的金属制作而成的结构体而介设在所述船体和所述结构体之间的结构体支持构件中的相异材料接头的制造方法，具备：由与所述船体同种的金属制作具有大致平坦的第一接合面的第一接头构件的第一接头构件制作工序；由与所述结构体同种的金属制作具有大致平坦的第二接合面和与该第二接合面相反侧的焊接面的第二接头构件的第二接头构件制作工序；在所述第一接合面与所述第二接合面面接触的状态下从所述焊接面按压工具而使其到达至所述第一接合面，并且改变宽度方向的位置地多次进行使工具在保持旋转的状态下在长度方向上移动，从而在宽度方向上排列且长度方向上延伸的多列摩擦搅拌接合部上使所述第一接头构件及所述第二接头构件相互摩擦搅拌接合的摩擦搅拌接合工序；和以使从所述结构体支持构件的结构侧构件的侧面至所述焊接面的一对填角焊部与所述多列摩擦搅拌接合部中的至少一列重叠地配置的方式将所述结构侧构件与所述第二接头构件填角焊接的填角焊接工序。

根据所述方法，可以减少构成相异材料接头的段部的数量，并且使相异材料接头乃至结构体支持构件的制造工序变得简单而降低制造成本。又，对于作用于第一接头构件及第二接头构件上的长度方向及宽度方向的剪切载荷，强度得到改善。对于作用于第一接头构件及第二接头构件上的第二接合面的法线方向的压缩载荷及拉伸载荷，强度也得到改善。在第二接合面的法线方向上作用着压缩载荷及拉伸载荷时，载荷在填角焊部上以该法线方向顺利地传递，因此可以良好地缓和在填角焊部上的应力集中。

也可以是在所述第二接头构件制作工序中，制作将所述第二接头构件在宽度方向上分割的第一半体及第二半体，所述第一半体及所述第二半体具有具备所述第二接合面及所述焊接面的宽度方向一侧半部分的平板半部、和从所述平板半部的端部突出的突出部；所述摩擦搅拌接合工序具有：使所述第一半体相对于所述第一接头构件在宽度方向上相对移动，以此以使所述第一半体的平板半部覆盖所述第一接合面且使所述突出部覆盖所述第一接头构件的侧面的方式将所述第一半体组装在所述第一接头构件上的第一组装工序；将工具从所述第一半体的所述焊接面按压而使其到达至所述第一接合面，并且使工具在保持旋转的状态下在长度方向上移动，从而在宽度方向上排列且长度方向上延伸的多列摩擦搅拌接合部上使所述第一接头构件及所述第一半体相互摩擦搅拌接合的第一摩擦搅拌接合工序；使所述第二半体相对于所述第一接头构件在宽度方向上相对移动，以此以使所述第二半体的平板半部覆盖所述第一接合面且使所述突出部覆盖所述第一接头构件的侧面的方式将所述第二半体组装在所述第一接头构件上的第二组装工序；将工具从所述第一半体的所述焊接面按压而使其到达至所述第一接合面，并且使工具在保持旋转的状态下在长度方向上移动，从而在宽度方向上排列且长度方向上延伸的多列摩擦搅拌接合部上使所述第一接头构件及所述第二半体相互摩擦搅拌接合的第二摩擦搅拌接合工序；和将所述第一半体及所述第二半体沿着所述第一半体和所述第二半体的分模线接合的半体接合工序。

根据所述方法，在第二接头构件具有一对突出部时，预先制作在宽度方向上分割的第一半体及第二半体。假设第二接头构件由单一的部件构成，则为了将第一接头构件与第二接头构件组装，而预先将第一接头构件和第二接头构件在长度方向上以一直线状排列，并且使第一接头构件相对于第二接头构件在长度方向上相对移动。于是，在相异材料接头的制造设备中，有必要在用于将第一接头构件与第二接头构件接合的区域上确保各段部长度的两倍以上的尺寸。反而言之，有必要与该区域相配地缩短段部长度。相对于此，在本实施形态中，通过相互接合宽度方向上一分为二的一对半体而构成第二接头构件。因此，只要预先将第一半体及第二半体与第一接头构件在宽度方向上相邻地设置即可。因此，可以尽可能增大相异材料接头的段部长度。该制造方法尤其是在制造宽度方向及长度方向上大型的相异材料接头时有利。

也可以是在所述半体接合工序中，使工具沿着所述第一半体和所述第二半体之间的分模线移动，从而使所述第二半体与所述第一接头构件摩擦搅拌接合的同时与所述第一半体成为一体。

根据所述方法，多列摩擦搅拌接合部中的一列有效利用于第二半体与第一半体的一体化。像这样，即使第二接合构件由两个半体构成，也由于将它们一体化的作业和与第一接头构件的接合同时进行，所以相异材料接头的制造作业不会变得繁琐。

发明效果：

根据本发明，可以容易制造应用于结构体支持构件中的相异材料接头，又可以良好地缓和在填角焊部上的应力集中。根据本发明的上述及其他目的、特征及优点在参照附图的基础上，由以下的优选的实施形态的详细说明得以明了。

附图说明

图1是将应用了根据本发明的实施形态的相异材料接头的LNG船的局部剖切而示出的立体图；

图2是示出图1所示的LNG船的内部结构的局部剖视图；

图3是示出根据本发明的第一实施形态的相异材料接头的剖视图；

图4A是图3所示的相异材料接头的分解立体图；

图4B是示出在图4A所示的第一接头构件上接合了第二接头构件的状态的立体图；

图4C是示出在图4B所示的第一接头构件上接合了船体侧构件的状态的立体图；

图4D是示出在图4C所示的第二接头构件上接合了储罐侧构件的状态的立体图；

图4E是说明图4C所示的摩擦搅拌接合部的前进侧及后退侧的位置关系的立体图；

图5是示出根据本发明的第二实施形态的相异材料接头的剖视图；

图6是示出根据本发明的第三实施形态的相异材料接头的剖视图；

图7A是图6所示的相异材料接头的分解立体图；

图7B是示出将图7A所示的第一半体与第一接头构件接合后的状态的立体图；

图7C是将图7B所示的第二半体与第一接头构件及第一半体接合后的状态的立体图；

图8是示出根据本发明的第四实施形态的相异材料接头的剖视图；

图9是示出根据本发明的第五实施形态的相异材料接头的剖视图；

图10A是图9所示的相异材料接头的分解立体图；

图10B是示出将图10A所示的第一半体与第一接头构件接合后的状态的立体图；

图10C是示出将图10B所示的第二半体与第一接头构件接合后的状态的立体图；

图11是示出根据本发明的第五实施形态的变形例的相异材料接头的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施形态。另外，在所有附图中，对于相同或对应的要素标以相同的符号，并且省略重复的详细说明。在以下的说明中，作为由与船体不同种的金属制作而成的结构体的一个示例，例示贮留液化天然气的储罐。

[第一实施形态]

图1是将根据本发明的实施形态的LNG船1的局部剖切而示出的立体图。LNG船1是输送超低温（例如－163℃）的液化天然气（LNG）的船，并且具备具有船舱3的船体2、和以超低温维持并贮留LNG的多个储罐4。储罐4容纳于船舱3内，在船体2的前后方向上排列。在本实施形态中，储罐4为所谓独立型，并且由储罐支持构件5（以下称为“裙部”）所支持。又，储罐4形成为球形，裙部5形成为使轴线在上下方向上延伸的圆筒状。裙部5在下端部与船体2（例如船舱底壁）连接，在上端部与储罐4连接。 

图2是示出图1所示的LNG船1的内部结构的局部剖视图。如图2所示，裙部5具备与船体2连接的船体侧构件6、和与储罐4连接的储罐侧构件7。船体侧构件6及储罐侧构件7均形成为圆筒状。船体侧构件6在下端部与船体2连接，并且从船体2向上方延伸。储罐侧构件7在下端部与船体侧构件6的上端部连接，并且从船体侧构件6向上方延伸。储罐侧构件7在上端部与储罐4的赤道部外表面连接。

船体侧构件6与船体2相同地由钢材制作而成，另一方面，储罐侧构件7与储罐4相同地由铝合金制作而成。为了在上下方向上连接由相互不同的金属制作而成的两个构件6、7，而在裙部5中应用相异材料接头10。相异材料接头10介设于船体侧构件6的上端部和储罐侧构件7的下端部之间。在本实施形态中，裙部5为圆筒状，因此相异材料接头10与它相配地在俯视时形成为环状。

以下，在裙部5、船体侧构件6及储罐侧构件7的板厚方向中，配置有裙部5的轴线和储罐4等的一侧称为“内侧”，将其相反侧称为“外侧”。“板厚方向”与裙部5的径方向一致，并且与相异材料接头10的宽度方向一致。将裙部5、船体侧构件6、储罐侧构件7及相异材料接头10的俯视时的延伸方向称为“周方向”或“长度方向”。

裙部5的直径非常大（例如40～50m），因此船体侧构件6通过将周方向上细分的多个段部依次连接，以此构成圆筒状（俯视时环状）。相邻的两个段部可以被焊接，也可以通过螺栓或铆钉连接。对于与船体侧构件6一起构成裙部5的储罐侧构件7及相异材料接头10也是相同的。

图3是示出根据本发明的第一实施形态的相异材料接头10的剖视图。如图3所示，相异材料接头10具备第一接头构件11和第二接头构件12。第一接头构件11由与船体2（参照图2）及船体侧构件6同种的金属（钢材）制作而成，第二接头构件12由与储罐4（参照图2）及储罐侧构件7同种的金属（铝合金）制作而成。然而，第一接头构件11没有必要一定由与船体2及船体侧构件6完全相同的材料制作而成。第二接头构件12也是相同的。另外，因为考虑到低温韧性及焊接性等，所以在第一接头构件11中优选地应用奥氏体不锈钢。因为考虑到加工性、耐腐蚀性、强度及焊接性等，所以在第二接头构件12中优选地应用Al-Mn系合金（3000系）或Al-Mg系合金（5000系）。第一接头构件11填角焊接在船体侧构件6上，第二接头构件12填角焊接在储罐侧构件7上且与第一接头构件11摩擦搅拌接合。

图4A是图3所示的相异材料接头10的分解立体图。如图4A所示，第一接头构件11形成为平板状。在本实施形态中，第二接头构件12的大致全部形成为平板状（关于不是这样的情况，可参照第二实施形态～第五实施形态）。第一接头构件11具有与船体侧构件6的上表面17接合的下表面13、和与船体侧构件6及下表面13相反侧的第一接合面14。下表面13及第一接合面14大致平坦并且水平且平行地延伸。第二接头构件12具有与储罐侧构件7接合的焊接面16、和与该焊接面16相反侧的第二接合面15。这些第二接合面15及焊接面16也大致平坦并且水平且平行地延伸。第一接合面14朝向上方，第二接合面15朝向下方。第一接合面14和第二接合面15在俯视时具有大致相同的尺寸。

图4B是示出将图4A所示的第一接头构件11与第二接头构件12接合后的状态的立体图。如图4B所示，第一接合面14在前后方向及左右方向上不发生位置偏离地与第二接合面15在上下方向上重叠而与该第二接合面15面接触。第一接合面14及第二接合面15被水平地配置，因此第一接合面14的法线及第二接合面15的法线朝向上下方向。在像这样将两个接头构件11、12重叠后，使第一接头构件11与第二接头构件12通过摩擦搅拌相接合。

在摩擦搅拌接合中使用具有能够以高速旋转的梢端的工具（参照图4E）。首先，在使工具的梢端旋转的同时将工具按压在第二接头构件12的焊接面16上。于是，因摩擦热的产生而第二接头构件12开始软化，从而可以从焊接面16向下方按压工具。然后，使工具到达至第一接合面15。之后，使工具的梢端保持旋转的状态下，使工具在第二接头构件12的长度方向上移动。于是，第一接头构件11及第二接头构件12在沿着工具的移动路径的部分上，通过塑性流动并被搅拌以此形成一体。

以下，将沿着工具的移动路径的部分且第一接头构件11及第二接头构件12通过塑性流动而形成一体的部分称为“摩擦搅拌接合部”或“FSW部”。另外，FSW部21的截面形成为倒三角形状或倒梯形状，其从按压工具的位置向工具的进入方向逐渐变细。

在该相异材料接头10中，在宽度方向上排列的多列的FSW部21在长度方向上延伸。即，在宽度方向上改变按压工具的位置的同时重复地多次进行工具在长度方向上的移动。在本实施形态中，设置有在宽度方向上排列的五列的FSW部21，因此进行五次的工具在长度方向上的移动。

在从各段部的长度方向一端至另一端的整体上设置有FSW部21。在这样的段部依次被连接时，多列的FSW部21在周方向上连续地延伸。因此，在相异材料接头10上设置有大致同心且俯视时形成为环状的多个FSW部21。

工具的移动可以通过保持工具地在焊接面16上自行行驶的焊接机械手（未图示）、在长度方向上平行地延伸的轨道（未图示）上被搬运并引导的焊接台车（未图示）等实现。不仅可以增大前者的焊接机械手的可续航距离，而且还可以使限定后者的焊接台车的可搬运距离的轨道的长度比在爆炸焊接法和真空压延法等中允许的段部的长度大。因此，构成相异材料接头10的段部的长度不会因接合技术上的问题而受到限制，与爆炸焊接法和真空压延法等相比，可以使各段部变长。于是，可以减少相异材料接头10的段部数量，可以降低相异材料接头10乃至裙部5及LNG船1的制造工时及制造成本。

图4C是示出将图4B所示的第一接头构件11与船体侧构件6接合后的状态的立体图。如图4C所示，第一接头构件11以使宽度方向的中心线与船体侧构件6的板厚方向的中心线对齐的形式设置在船体侧构件6的上表面。第一接头构件11的宽度大于船体侧构件6的板厚，第一接头构件11的宽度方向一端部及另一端部分别从船体侧构件6的上端部向板厚方向内侧及外侧突出。

船体侧构件6填角焊接在第一接头构件11上。在本实施形态中，船体侧构件6的上表面17的外缘填角焊接在第一接头构件11的下表面13上，船体侧构件6的上表面17的内缘填角焊接在第一接头构件11的下表面13上。这样，在船体侧构件6和相异材料接头10的边界部位，一对填角焊部22在储罐侧构件7的板厚方向（即，相异材料接头10的宽度方向）上分离地形成，并以焊珠状在长度方向上延伸。另外，在进行填角焊接时，也可以将船体侧构件6和相异材料接头10与在向船体2的搭载时的情况上下相反地进行设置。第一接头构件11由与船体侧构件6同种的金属制作而成，因此可以容易进行填角焊。

图4D是示出将图4C所示的第二接头构件12与储罐侧构件7接合后的状态的立体图。如图4D所示，储罐侧构件7的下表面18以使板厚方向的中心线与第二接头构件12的板厚方向的中心线对齐的形式设置在第二接头构件12的焊接面16上。第二接头构件12的宽度大于储罐侧构件7的板厚。第二接头构件12的宽度方向一端部从储罐侧构件7的下表面18的内缘向板厚方向内侧突出，第二接头构件12的宽度方向另一端部从储罐侧构件7的下表面18的外缘向板厚方向外侧突出。

储罐侧构件7填角焊接在第二接头构件12上。在本实施形态中，储罐侧构件7的下表面18的外缘填角焊接在第二接头构件12的焊接面16上，储罐侧构件7的下表面18的内缘填角焊接在第二接头构件12的焊接面16上。在储罐侧构件7和相异材料接头10的边界上设置有一对填角焊部23。内侧的填角焊部23设置在从储罐侧构件7的内侧面20的下端部至第二接头构件12的焊接面16的范围，外侧的填角焊部23设置在从储罐侧构件7的外侧面20的下端部至第二接头构件12的焊接面16的范围。这样，一对填角焊部23在储罐侧构件7的板厚方向（相异材料接头10的宽度方向）上分离，并且以焊珠状在长度方向上延伸。

返回到图3，各填角焊部23在从第二接合面15的法线方向（即，上下方向）观察时，以与相异材料接头10的FSW部21重叠的形式配置。因此，在设置有填角焊部23的位置上，第二接头构件12通过FSW部21与第一接头构件11接合，并且第二接头构件12通过填角焊部23与储罐侧构件7接合，而储罐侧构件7通过第二接头构件12与第一接头构件11在上下方向上直线结合。

因此，在上下方向的拉伸载荷作用于裙部5时，载荷在上下方向上顺利地传递。在向内侧弯曲的那样的弯曲载荷作用于裙部5时，也与上述相同。假设填角焊部23和FSW部21在俯视时配置在不同的位置上，则载荷的传递在填角焊部23和FSW部21之间变得复杂化，因此存在填角焊部23上发生过大的应力集中的担忧。相对于此，在根据本实施形态的裙部5中，可以缓和复杂的载荷传递，借助于此可以缓和在填角焊部23上的应力集中。

又，在储罐侧构件7的下表面18的外缘及内缘上形成有一对坡口19。一对填角焊部23以伸入于对应的坡口19内的形式设置，各填角焊部23具有大致正三角形状的截面。铝合金制的储罐侧构件7的板厚大于钢制的船体侧构件6的板厚。在该储罐侧构件7的下表面18上实施坡口加工，因此改善填角焊部23的接合强度。

此外，假设将储罐侧构件7的内侧面20向下方延长时，该延长的假想面不仅通过在俯视时与内侧的填角焊部23重叠的FSW部21的上端而且还通过其下端。即，储罐侧构件7的内侧面20在从第二接合面15的法线方向观察时，与FSW部21重叠。另一方面，坡口19从该内侧面20向储罐侧构件7的板厚方向中心侧切入，从而填角焊部23伸入至该坡口19内。因此，可以在设置坡口19的同时良好地扩大填角焊部23与FSW部21在俯视时重叠的面积。储罐侧构件7的外侧面20、外侧的填角焊部23和与它重叠地配置的FSW部21之间的关系也是相同的。

储罐侧构件7以使其下表面18与第二接头构件12的焊接面16面接触的形式填角焊接在第二接头构件12上。因此，在储罐侧构件7的下表面18中夹在一对填角焊部23之间的部分处于与第二接头构件12的上表面接触的状态。因此，由于储罐4的重量及储罐4内的液化天然气的重量而压缩载荷在垂直方向上作用于裙部5时，可以使载荷通过相异材料接头10及船体侧构件6传递至船体2，可以使船体2最终承受该载荷。

在本实施形态中，在宽度方向上大致隔着等间隔设置有五列的FSW部21。从第二接合面15的法线方向观察时，最外端两列的FSW部21以与一对填角焊部23重叠的形式配置，中间三列的FSW部21以在一对填角焊部23之间在宽度方向上排列的形式配置。像这样，从第二接合面15的法线方向观察时，在一对填角焊部23之间设置有多列FSW部21，因此即使第一接头构件11与第二接头构件12以使平坦面相面对的状态接合，也可以提高其接合强度。

图4E是示出图4C所示的FSW部21的前进侧AS及后退侧RS的配置的立体图。通过在使摩擦搅拌接合用的工具30旋转的同时在相异材料接头的长度方向上使该工具30移动，以此使各FSW部21以具有一定程度的宽度的形式形成。在工具30的移动中，工具30的旋转方向不发生变化。在使工具30在长度方向上移动时，形成具有一定宽度的FSW部21。在FSW部21中宽度方向一方侧的端部上，工具30的旋转方向与工具30的移动方向相同。在其相反侧的端部上，工具30的旋转方向与工具30的移动方向相反。在以下说明中，在FSW部21的宽度方向两侧中，将工具的旋转方向与工具的移动方向相同的一侧称为“前进侧AS”。将工具的旋转方向与工具的移动方向相反的一侧称为“后退侧RS”。

在前进侧AS上，容易发生所谓的吊钩型缺陷（hooking）。因此，在后退侧RS上，可以相比于前进侧AS提高第一接头构件11和第二接头构件12的接合强度。在本实施形态中，除了宽度方向中央的FSW部以外，对于任意一个FSW部21均是前进侧AS配置在靠近相异材料接头10的宽度方向中央的位置上，后退侧RS配置在远离相异材料接头10的宽度方向中央的位置上。借助于此，相异材料接头10对宽度方向的剪切载荷和拉伸载荷等的强度提高。

在试图将各FSW部21的后退侧RS位于宽度方向端缘侧时，如果不改变工具30的旋转方向，则需要使在形成从宽度方向中央观察时位于一方侧（例如板厚方向内侧）的FSW部21时的工具30的移动方向、和在形成从宽度方向中央观察时位于另一方侧（例如板厚方向外侧）的FSW部21时的工具的移动方向相反。反过来利用这一点，将一方侧的FSW部21和另一方侧的FSW部21交替地形成时，可以在使工具30在长度方向上往返一次的期间形成两列FSW部21。由于不存在工具30的空行驶，因此改善相异材料接头10的制造效率。

在摩擦搅拌接合用的工具30的外周面上，以促进材料的搅拌等为目的切割有螺纹槽。在本实施形态中，工具30的旋转方向与螺纹的卷绕方向相反。在图4E所示的示例中，从工具30的上方观察时工具30以顺时针旋转，而工具30的螺纹是逆时针卷绕。根据工具30的旋转方向与螺纹的卷绕方向相同或相反，材料的搅拌机理是不同的。因此，使方向一致时和不一致时的FSW部21的品质也是不同的。

为了在不改变工具30的移动方向的情况下如上述那样配置各FSW部21的后退侧RS及前进侧FS，而需要改变工具30的旋转方向。而且，为了稳定FSW部21的品质，需要更换工具30以随着工具30的旋转方向的变化改变螺纹的卷绕方向。在本实施形态中，通过改变工具的移动方向来如上述那样配置后退侧RS及前进侧FS，因此即使不进行工具的更换作业，也可以稳定FSW部21的品质。

以下，基于本案发明人进行的实验结果说明考虑FSW部21的前进侧FS及后退侧RS的配置所得到的效果。本案发明人如表1所示准备了使各FSW部21的后退侧RS位于宽度方向端缘侧的相异材料接头的试验片（相当于本实施形态）、和使所有的FSW部21的后退侧RS位于相同侧上的相异材料接头的试验片（相对于本实施形态的比较例），并且分别测定了这两个试验片的拉伸强度。另外，表1中的拉伸强度σ为铝板（aluminium web）（在上述实施形态的说明中称为“储罐侧构件7”）换算的公称应力，并且进行表栏外所示的计算而算出。

又，本案发明人如表2所示准备了将铝合金制的平板和不锈钢制的平板通过摩擦搅拌接合而制成的试验片，并且分别测定了在拉伸铝合金制的平板的后退侧时的试验片的拉伸剪切强度、和在拉伸铝合金制的平板的前进侧时的试验片的拉伸剪切强度。另外，试验片No.1是使用梢端直径为7mm的摩擦搅拌接合工具而制成，试验片No.2是使用梢端直径为9mm的摩擦搅拌接合工具而制成。

[表1]

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[表2]

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从表1可知，在将后退侧RS配置在宽度方向端缘侧时，提高相异材料接头的拉伸强度。从表2可知，在将后退侧RS配置在宽度方向端缘侧时，提高相异材料接头的拉伸剪切强度。在本实施形态中，将后退侧RS配置在宽度方向端缘侧，因此可以提高相异材料接头的强度，可以提供可靠性高的储罐支持构件。

[第二实施形态]

图5是示出根据本发明的第二实施形态的相异材料接头110的剖视图。第二实施形态在第二接头构件112具有一对突出部112b、112c这一点上与第一实施形态有差异。以下，以相对于上述实施形态的差异点为中心说明根据第二实施形态的裙部105及相异材料接头110。另外，根据本实施形态的裙部105及相异材料接头110也适合应用于图1所示的LNG船1中。

如图5所示，裙部105具备船体侧构件6、储罐侧构件7和相异材料接头110，相异材料接头110具备与船体侧构件6填角焊接的第一接头构件111、和与储罐侧构件7填角焊接且与第一接头构件111摩擦搅拌焊接的第二接头构件112。船体侧构件6及储罐侧构件7与第一实施形态相同。第一接头构件111与第一实施形态相同地形成为平板状，并且具有下表面113及第一接合面114。第一接头构件111在下表面113的宽度方向两端部及第一接合面114的宽度方向两端部上具有通过倒角形成的锥体部131，借助于此，第一接头构件111的截面在宽度方向上形成为长尺寸的八角形。

第二接头构件112具有设置在第一接头构件111的上表面113上的平板部112a、和从平板部112a的宽度方向两端向下方突出的一对突出部112b、112c，平板部111具有与第一实施形态相同的焊接面116及第二接合面115。

一对突出部112b、112c分别具有在宽度方向上对置的对置面135、136。第二接头构件112形成为在宽度方向上长尺寸的倒U字状。借助于此，第二接头构件112具有由平板部111a的下表面115及这些对置面135、136包围而向下方开放的凹部，凹部的截面形成为矩形。

在将第一接头构件111与第二接头构件112接合时，使第二接头构件112以从第一接头构件111的上方覆盖的方式靠近，借助于此使第一接头构件111容纳于凹部内，并且使第二接合面115与第一接合面114面接触。

对置面135、136的对置间隔与第一接头构件111的宽度方向尺寸大致相同。因此，内侧的突出部112b以使内侧的对置面135与第一接头构件111的内侧面132面接触的形式覆盖第一接头构件111的内侧面132。又，外侧的突出部112c以使外侧的对置面136与第一接头构件111的外侧面133面接触的形式覆盖第一接头构件111的外侧面133。在第一接头构件111的第一接合面114的宽度方向两端部上形成有锥体部131，因此在试图将第一接头构件111容纳于凹部内时，可以防止突出部112b、112c与第一接合面114之间发生干扰。

之后，第一接头构件111与第二接头构件112摩擦搅拌接合。在本实施形态中，一对FSW部124分别设置在内侧的突出部112b和外侧的突出部112c上。为了设置内侧的FSW部124，首先从突出部112b的表面（与限定凹部的面相反侧的面）按压工具，使工具到达至第一接头构件111的内侧面132。接着，使工具在长度方向上移动。借助于此，第一接头构件111和第二接头构件112的突出部112b塑性流动后相互接合。外侧的FSW部124也相同，第一接头构件111和第二接头构件的突出部112c塑性流动后相互接合。

如果设置有突出部112b、112c，则在宽度方向的剪切载荷作用于第一接头构件111和第二接头构件112的平板部112a时，可以通过突出部112b、112c承受该剪切载荷，从而提高相异材料接头110的耐载荷性。在这样的突出部112b、112c上设置一对FSW部124，因此即使长度方向的剪切载荷作用于第一接头构件111和第二接头构件112上，也可以不仅在FSW部121上而且还在FSW部124上承受该剪切载荷，从而提高相异材料接头110的耐载荷性。

而且，在本实施形态中，多列的FSW部121在平板部111a上在宽度方向上排列且在长度方向上延伸。在本实施形态中，总共为7列的FSW部121设置于平板部111a上。这些七列的FSW部12与根据第一实施形态的多列的FSW部21（参照图3）相同地设置。七列的FSW部121中的一列位于相异材料接头110的宽度方向中心部。剩余的六列是每侧为三列地分配在宽度方向一侧和另一侧上，并且以宽度方向中心线为基准对称地配置。

在试图设置多列的FSW部121时，存在因由此而产生的摩擦热导致平板部111a从第一接头构件111上翘曲地变形，而使界面被打开的担忧。在进行填角焊时也是相同的。在本实施形态中，设置于平板部111a的宽度方向两端部的一对突出部112b、112c在FSW部124上与第一接合构件111接合，因此可以对抗这样的弯曲，从而可以抑制平板部111a的变形。

在FSW部121形成为向工具的进入方向逐渐变细的三角形状或梯形状时，位于宽度方向一侧的三列的FSW部121在比较宽幅度的上部（即，工具的进入方向上游部）位置上形成在宽度方向上依次重叠且连续的连续部121a。像这样，通过在宽度方向上依次连续地形成FSW部121，以此局部地良好地改善接合强度。在本实施形态中，三列的FSW部121在下端在宽度方向上分离。借助于此，可以在谋求通过多列的FSW部121的紧密配置实现的接合强度的局部的改善的同时尽可能在宽度方向上扩大接合强度的改善效果。对于位于宽度方向另一侧的三列的FSW部121也是同样的。

内侧的填角焊部23与在位于上述宽度方向一侧的三列的FSW部121中内侧两列的FSW部121在上下方向上重叠。储罐侧构件7具有坡口19，将储罐侧构件7的内侧面假想地向下方延伸的假想面通过为了形成三列的FSW部121中的中央的FSW部121而插入工具的位置、和为了形成内侧端的FSW部121而插入工具的位置之间。

于是，在填角焊部23伸入坡口19内而形成为比储罐侧构件7的内侧面更向中心侧突出的三角形状时，以与上述两列的FSW部121重叠的形式配置。填角焊部23像这样以与形成连续部121a的FSW部121在上下方向上重叠的形式配置，因此填角焊部23的周边在上下方向上牢固地被结合，从而良好地改善该周边部分的强度。外侧的填角焊部23、位于宽度方向另一侧的FSW部121、和储罐侧固定构件7的外侧面之间的关系也是相同的。

另外，在本实施形态中，从第二接合面115的法线方向观察时，位于最外端两列的FSW部121的中间的FSW部121设置于一对填角焊部23之间。因此，即使第一接头构件111及第二接头构件112在使平坦面相面对的状态下接合，也可以提高其接合强度。

 [第三实施形态]

图6是根据本发明的第三实施形态的相异材料接头210的剖视图。第三实施形态在第二接头构件212具有折回部252d、262e这一点、通过将第一半体和第二半体接合以此构成第二接头构件212这一点上，与上述实施形态不同。以下，以相对于上述实施形态的不同点为中心说明根据第三实施形态的裙部205及相异材料接头210。另外，根据本实施形态的裙部205及相异材料接头210也适合应用于图1所示的LNG船1中。

如图6所示，裙部205具备船体侧构件6、储罐侧构件7和相异材料接头210，相异材料接头210具备与船体侧构件6填角焊接的第一接头构件111、和与储罐侧构件7填角焊接且与第一接头构件111摩擦搅拌焊接的第二接头构件212。船体侧构件6及储罐侧构件7与第一实施形态相同，并且第一接头构件111与第二实施形态相同。在本实施形态中，参照图7A～图7C如下所述地通过接合在宽度方向上被分割的第一半体252及第二半体262以此构成第二接头构件212。

像这样构成的第二接头构件212具有平板部212a、一对突出部252b、262c和一对折回部252d、262e。平板部212a经过下述的制造过程后形成为与第二实施形态的平板部112a相同的结构，平板部212a具有焊接面216及第二接合面215。

一对突出部252d、262c从平板部212a的宽度方向两端向下方突出。内侧的折回部252d从内侧的突出部252b的下端向宽度方向中央侧突出。外侧的折回部262e从外侧的突出部262c的下端向宽度方向中央侧突出。像这样，一对折回部252d、262e从对应的突出部252b、262c向在宽度方向上相互靠近的方向突出。

第二接头构件212具有一对折回部252d、262e，因此第二接头构件212在宽度方向一侧及另一侧的两侧上形成为90度旋转的大致U字状。第二接头构件212具有由第二接合面215、一对突出部252b、262c的对置面255、265和一对折回部252d、262e的上表面256、266包围的凹部。该凹部与第二实施形态相比，由于存在折回部252d、262e，因此下侧的开放区域被缩小。

图7A是图6所示的相异材料接头210的分解立体图。图7B是示出将图7A所示的第一半体252与第一接头构件212接合后的状态的立体图。图7C是将图7B所示的第二半体262与第一接头构件111及第一半体252接合后的状态的立体图。如图7A～图7C所示，通过将在宽度方向上被一分为二的第一半体252及第二半体262相互接合以此构成第二接头构件212。在本实施形态中，第一半体252及第二半体262形成为以平板部212a的宽度方向中心线作为分模线（parting line）将第二接头构件212在宽度方向上二等分的形状。

如图7A所示，第一半体252具有形成平板部212a中的宽度方向一侧半部分的第一平板半部252a。第一平板半部252a的下表面253形成第二接合面215的宽度方向一侧半部分，上表面254形成焊接面216的宽度方向一侧半部分。前述的内侧的突出部252b及折回部252d设置于第一半体252上。因此，第一半体252形成为90度旋转的大致“J”字状。借助于此，第一半体252具有由第一平板半部252a的下表面253、突出部252b的对置面255及折回部252d的上表面256包围并向宽度方向另一侧开放的凹部。

第二半体262具有形成平板部212a中的宽度方向另一侧半部分的第二平板半部262a。第二平板半部262a的下表面263形成第二接合面215的宽度方向另一侧半部分，上表面264形成焊接面216的宽度方向另一侧半部分。前述的内侧的突出部262c及折回部262e设置在第二半体262上。因此，第二半体262形成为90度旋转的大致“J”字状。借助于此，第二半体262具有由第二平板半部262a的下表面263、突出部262c的对置面265及折回部262e的上表面266包围并向宽度方向一侧开放的凹部。

如图7A及图7B所示，在制造相异材料接头210之时，首先，将第一半体252与第一接头构件111在宽度方向上排列，并且使第一半体252相对于第一接头构件111在宽度方向上相对移动。此时，使第一平板半部252a的下表面253与第一接合面114面接触，并且使折回部252d的上表面256与第一接头构件111的下表面113面接触。在这样的基础上继续相对移动，使突出部252b的对置面255与第一接头构件的内侧面132抵接。这样，第一接头构件111的宽度方向一端部容纳于第一半体252的凹部内，第一接头构件111被夹入第一平板半部252a和折回部252d之间。第一接头构件111与第二实施形态相同地具有锥体部131，因此可以容易地将第一接头构件111容纳于第一半体252的凹部内。

如图7B所示，突出部252b与第一接头构件111摩擦搅拌接合，从而在突出部252b上设置有FSW部124。此外，第一平板半部252a与第一接头构件111摩擦搅拌接合，从而多列的FSW部121在宽度方向上排列地设置在第一平板半部252a上。另外，在本实施形态中，也同样地多列的FSW部121形成宽度方向上依次重叠且连续的连续部121a。

如图7B及图7C所示，接着，将第二半体262与第二接头构件111在宽度方向上排列，并且使第二半体262相对于第一接头构件111在宽度方向上相对移动。此时，使第二平板半部262a的下表面263与第一接合面114面接触，并且使折回部262e的上表面266与第一接头构件111的下表面113面接触。在这样的基础上继续相对移动，使突出部262c的对置面265与第一接头构件111的外侧面133抵接。这样，第一接头构件111的宽度方向另一端部容纳于第二半体262的凹部内，第一接头构件111被夹入第二平板半部262a和折回部之间。此外，第二平板半部262的侧端面267与第一平板半部252的侧端面257接触。

如图7C所示，突出部262c与第一接头构件111摩擦搅拌接合，从而在突出部262c上设置有FSW部124。此外，第二平板半部262a与第一接头构件111摩擦搅拌接合，从而多列FSW部121在宽度方向上排列地设置在第二平板半部262a上。另外，在第二平板半部262a上也与第一平板半部252a相同地设置有连续部121a。

然后，在本实施形态中，工具被按压在第一平板半部252和第二平板半部262所接触的部分上。借助于此，第一平板半部252a、第二平板半部262a及第一接头构件111塑性流动而搅拌。于是，第一半体252、第二半体262及第一接头构件111在以长度方向于第一平板半部252a和第二平板半部262a的边界处延伸的FSW部121上相互一体地接合。借助于此，第一平板半部252a和第二平板半部262a在宽度方向上接合，从而构成平板部212a、第二接合面215、焊接面216及第二接头构件212。这样构成的相异材料接头210填角焊接在船体侧构件6（参照图6）及储罐侧构件7（参照图6）上。又，在本实施形态中，也同样地从第二接合面215的法线方向观察时，位于最外端两列的FSW部121的中间的FSW部121设置于一对填角焊部23之间。因此，即使将第一接头构件111及第二接头构件212在使平坦面相面对的状态下接合，也可以提高其接合强度。

像这样，在设置有一对折回部252d、262e时，第一接头构件111在第二接合面215的法线方向上被夹入平板部212a和折回部252d、262e之间。因此，在将平板部212a与第一接头构件111摩擦搅拌接合时，折回部252d、262e与第一接头构件111配合而能够抑制在平板部212a发生因摩擦热而导致的弯曲，从而在进行填角焊时可以抑制发生弯曲。又，存在储罐4（参照图1）基于因船体运动（尤其是垂荡）而产生的惯性力在上下方向上被提升，从而上下方向的较大的拉伸载荷作用于第一接头构件111及第二接头构件212的情况。在这样的情况下，折回部252d、262e被第一接头构件111的下表面113卡住而发挥锚效果。这样，较大地改善相异材料接头210的接合可靠性。

假设，第二接头构件212由单一构件构成，则为了将第一接头构件111容纳于第二接头构件212整体的凹部内，而预先将第一接头构件111和第二接头构件212在长度方向上以一直线状排列，使第一接头构件111相对于第二接头构件212在长度方向上相对移动。于是，有必要在相异材料接头210的制造设备中用于将第一接头构件111与第二接头构件212接合的区域（section）上确保各段部长度的两倍以上的尺寸。换言之，有必要与该区域相配地缩短段部长度。相对于此，在本实施形态中，通过将在宽度方向上一分为二的一对半体252、262相互接合以此构成第二接头构件212。因此，只要将第一半体252及第二半体262预先在宽度方向上与第一接头构件111相邻地设置即可。因此，可以尽可能增大相异材料接头210的段部长度。

[第四实施形态]

图8是根据本发明的第四实施形态的相异材料接头310的剖视图。第四实施形态在折回部352d、362e与第一接头构件111摩擦搅拌接合这一点上与第三实施形态不同。以下，以相对于上述实施形态的差异点为中心说明根据第四实施形态的裙部305及相异材料接头310。另外，根据本实施形态的裙部305及相异材料接头310也适合应用于图1所示的LNG船1中。

如图8所示，裙部305具备船体侧构件6、储罐侧构件7和相异材料接头310，相异材料接头310具备与船体侧构件6填角焊接的第一接头构件111、和与储罐侧构件7填角焊接且与第一接头构件111摩擦搅拌焊接的第二接头构件312。船体侧构件6及储罐侧构件7与第一实施形态相同，第一接头构件111与第二实施形态相同。与第三实施形态相同地通过接合在宽度方向上分割的第一半体352和第二半体362以此构成第二接头构件312。在本实施形态中，第一半体352及第二半体362也同样地形成为以平板部312a的宽度方向中心线作为分模线将第二接头构件312在宽度方向上二等分的形状。

像这样构成的第二接头构件312具有平板部312a、一对突出部252b、262c和一对折回部352d、362e。第一半体352具有形成平板部312a中的宽度方向一侧半部分的第一平板半部352a、内侧的突出部252b和内侧的折回部252d。第二半体362具有形成平板部312a中的宽度方向另一侧半部分的第二平板半部362a、外侧的突出部262c和外侧的折回部362e。

与第三实施形态相同地，在将第一半体352与第一接头构件111接合后将第二半体362组装在第一接头构件111上时，第一平板半部352a与第二平板半部362a在宽度方向上相面对。在这样相面对的状态下，将工具按压在第一半体352及第二半体362的分模线上并且使工具沿着分模线移动，以此第二半体362与第一接头构件111及第一半体352摩擦搅拌接合（参照设置于宽度方向中央部的FSW部121）。通过将第一平板半部352a与第二平板半部362a接合，以此构成平板部312a、作为平板部312a的下表面的第二接合面315及作为上表面的焊接面316。另外，在本实施形态中，也同样地从第二接合面315的法线方向观察时，位于最外端两列的FSW部121的中间的FSW部121设置在一对填角焊部23之间。因此，即使将第一接头构件111及第二接头构件312在使平坦面相面对的状态下接合，也可以提高其接合强度。

在本实施形态中，折回部352d、362e的宽度方向的尺寸比第三实施形态长，从第二接合面315的法线方向（即，上下方向）分别观察一对折回部352d、362e时，其以与填角焊部23重叠的形式配置。

一对折回部352d、362e具有上表面356、366，将第一半体及第二半体以使这些上表面356、366与第一接头构件的下表面面接触的形式组装到第一接头构件。这样的一对折回部352d、362e与第一接头构件111摩擦搅拌接合。在本实施形态中，一对FSW部325设置于内侧的折回部352d、和外侧的折回部362e上。为了设置内侧的FSW部325，首先从折回部352b的下表面按压工具，使工具到达至第一接头构件111的下表面113。接着，使工具在长度方向上移动。借助于此，第一接头构件111和内侧的折回部352d塑性流动后，在该FSW部352上相互接合。外侧的FSW部325也相同地，第一接头构件111和外侧的折回部362e在塑性流动后在该FSW部352上相互接合。

在设置有这样的折回部352d、362e时，与第三实施形态相同地，对于作用在第一接头构件111和第二接头构件312的上下方向的压缩载荷及拉伸载荷，相异材料接头310的强度被改善。在本实施形态中，将折回部352d、362e与第一接头构件111摩擦搅拌接合，因此可以进一步改善相异材料接头310的强度，尤其是对于宽度方向及长度方向的剪切载荷的强度。

[第五实施形态]

图9是根据本发明的第五实施形态的相异材料接头410的剖视图。在第五实施形态中，在第一半体及第二半体通过电弧焊接接合这一点上与第三实施形态不同。以下，以相对于上述实施形态的不同点为中心说明根据第五实施形态的裙部405及相异材料接头410。另外，根据本实施形态的裙部405及相异材料接头410也适合应用于图1所示的LNG船中。

如图9所示，裙部405具有船体侧构件6、储罐侧构件7和相异材料接头410，相异材料接头410具备与船体侧构件6填角焊接的第一接头构件111、和与储罐侧构件7填角焊接且与第一接头构件111摩擦搅拌焊接的第二接头构件412。船体侧构件6及储罐侧构件7与第一实施形态相同，第一接头构件111与第二实施形态相同。与第三实施形态相同地通过接合在宽度方向上被分割的第一半体452和第二半体462而构成第二接头构件412。在本实施形态中，第一半体452及第二半体462形成为以平板部412a的宽度方向中心线作为分模线将第二接头构件412在宽度方向上二等分的形状。

第二接头构件312具有平板部412a、一对突出部252b、262c和一对折回部252d、262e。第一半体452具有构成平板部412a中的宽度方向一侧半部分的第一平板半部452a、内侧的突出部252b和内侧的折回部452d。第二半体462具有构成平板部412a中的宽度方向另一侧半部分的第二平板半部462a、外侧的突出部262c和外侧的折回部262e。

第一平板半部452a及第二平板半部462a的梢端部分别设置在长度方向上延伸的坡口459a、459b上，坡口459a、459b向上方变宽地开放。在坡口459a、459b通过电弧焊接投入填充金属，借助于此第一半体452及第二半体462相互被焊接且第一半体452及第二半体462与第一接头构件111接合。

图10A是图9所示的相异材料接头410的分解立体图。图10B是示出将图10A所示的第一半体452与第一接头构件212接合后的状态的立体图。图10C是示出将图10B所示的第二半体462与第一接头构件212接合后的状态的立体图。

如图10A及图10B所示，在制造相异材料接头410之时，首先，在将第一半体452与第三实施形态相同地组装在第一接头构件111后，使突出部252b及第一平板半部452a与第一接头构件111摩擦搅拌接合。接着，如图10B及图10C所示，使第二半体462与第三实施形态相同地组装在第一接头构件111后，使突出部262c及第二平板半部462a与第一接头构件111摩擦搅拌接合。

在第三实施形态中，接着将摩擦搅拌接合的工具按压在第一平板半部252a和第二平板半部262a的边界部分上，从而沿着第一半体252和第二半体262的分模线设置有FSW部121（参照图6），但是在本实施形态中采用与此不同的接合手法。如上所述，在第一平板半部452a的梢端部上设置有向上方开放的坡口459a，在第二平板半部462a的梢端部也设置有向上方开放的坡口459b。因此，在第一半体452和第二半体462与第一接头构件111摩擦搅拌接合的状态下，这些坡口459a、459b在宽度方向上对置。借助于此，沿着第一半体452及第二半体462的分模线形成有向上方以V状或U状开放的坡口槽459。

如图9所示，在形成坡口槽459后，在该坡口槽459上通过电弧焊接投入填充金属。借助于此，在相异材料接头410上沿着第一半体452及第二半体462的分模线设置有电弧焊接部421。通过进行电弧焊接，第一半体452及第二半体462被相互焊接。又，通过选择适当的填充金属，以此也可以将第一半体452及第二半体462与第一接头构件111接合。

在将第一半体452及第二半体462分别与第一接头构件111摩擦搅拌接合时，因第一半体452或第二半体462的热收缩而存在第一平板半部452a的梢端部和第二平板半部462a的梢端部相互隔开而形成间隙的担忧。在半体452、462之间的接合中应用电弧焊接时，即使发生这样的热收缩，也只要调整填充金属的投入量即可将第一半体452顺利地与第二半体462接合。又，在考虑载荷的传递时，宽度方向中央部比与填角焊部23重叠的部分确保强度的必要性小。因此，即使在宽度方向中央部中不应用摩擦搅拌接合，也可以充分得到相异材料接头410整体的强度。

第一半体452及第二半体462为同种金属，而第一半体452（第二半体462）为与第一接头构件111不同种的金属。因此，也可以将多层结构应用于电弧焊接部421上。例如，电弧焊接部421也可以由通过投入第一填充金属而形成的下层部421a、和通过投入与第一填充金属不同的第二填充金属而形成且层叠在该下层部421a上的上层部421构成。此时，优选的是对于第一填充金属为了将铝合金和钢材进行电弧焊接而选择适当的填充金属，对于第二填充金属为了将铝合金相互电弧焊接而选择适当的填充金属。借助于此，可以同时实现确保第一半体452及第二半体462与第一接头构件111的接合强度、和确保半体452、462之间的接合强度。

如图11所示，也可以将第二接头构件412的端部与第一接头构件111电弧焊接，并且在该端部和第一接头构件111之间设置填角焊部471。在图11的示例中，第二接头构件412不具有一对折回部，突出部252b、262c的端部构成第二接头构件412的端部。这些突出部252b、262c的端部电弧焊接在第一接头构件111的侧面，借助于此在突出部252b、262c的端部和第一接头构件111的侧面132、133之间设置有填角焊部471。如第三实施形态～第五实施形态所示，在具备折回部的情况下，折回部的端部形成第二接头构件的端部，因此可以在折回部的端部和第一接头构件的下表面之间设置填角焊部。像这样将第二接头构件的端部通过电弧焊接与第一接头构件的表面焊接时，可以防止第二接头构件相对于第一接头构件卷起而从第一接头构件背离，从而改善相异材料接头的强度。

[变形例]

以上说明了本发明的实施形态，但是上述结构仅是一个示例，在本发明的范围内可以适当地变更。例如，在应用根据第一实施形态的第二接头构件时，一对填角焊部也可以如第二实施形态～第四实施形态所示，在从第二接合面的法线方向观察时以与多列的FSW部在宽度方向上连续的连续部重叠的形式配置。相反地，在应用根据第二实施形态～第四实施形态的第二接头构件时，也可以是从第二接合面的法线方向观察时的一对填角焊部和FSW部的配置关系为第一实施形态所示的配置关系。

又，在突出部上也可以设置有在第二接合面的法线方向排列的多列FSW部。也可以在折回部上设置有在宽度方向上排列的多列的FSW部。

也可以将第四实施形态所示的通过电弧焊接进行的半体之间的接合应用于第四实施形态所示的相异材料接头中。又，也可以使如第二实施形态所示不具有折回部的相异材料接头的第二接头构件如第三实施形态～第五实施形态所示由第一半体及第二半体构成。也可以将第一实施形态所示的前进侧及后退侧的配置同样地应用于第二实施形态～第五实施形态中。

储罐支持构件并不限于用于支持独立型球形储罐的支持构件，也可以是用于支持独立型圆筒形储罐和独立型方形储罐等的支持构件。又，储罐支持构件并不限于用于支持搭载在LNG船上的液化天然气贮留用的储罐的支持构件，也可以是用于支持例如贮留液化石油气等的其他货物的储罐的支持构件。液化天然气由于需要维持超低温，因此储罐的热变形较大而达到在考虑相异材料接头的强度时无法忽视的程度。根据本发明的实施形态的相异材料接头谋求如上所述在填角焊部上的应力集中的缓和、相异材料接头的强度的改善，因此不仅在用于输送液化石油气的LPG船、而且在LNG船中应用时也非常有利。

而且，根据本发明的相异材料接头还可以应用于储罐支持构件以外的结构体支持构件中。例如，在用铝合金制作船舶的上部结构物（作为一个示例，形成居住区域的结构物）时，在介设于船体和该上部结构物之间且将该上部结构物支持于船体的构件、或者该上部结构物与船体接合的部分上，可以适合应用上述结构的相异材料接头。

 由上述说明，本领域技术人员明了本发明的较多的改良和其他实施形态等。因此，上述说明仅作为例示解释，是以向本领域技术人员教导实施本发明的最优选的形态为目的提供。在不脱离本发明的精神的范围内，可以实质上变更其结构和/或功能的具体内容。

工业应用性：

本发明发挥能够容易制造相异材料接头且能够缓和填角焊部的疲劳的发展的显著的作用效果，在应用于用来支持由与船体不同种的金属制作而成的储罐等的结构体的结构体支持构件的相异材料接头中时有利。

符号说明：

1       LNG船；

2       船体；

4       储罐；

5       储罐支持构件（裙部）；

6       船体侧构件；

7       储罐侧构件；

10、110、210、310、410       相异材料接头；

11、111  第一接头构件；

12、112、212、312、412       第二接头构件；

14、114       第一接合面；

15、115、215、315       第二接合面；

16、116、216、316       焊接面；

19       坡口；

20       储罐侧构件的侧面；

21、121、124、325       FSW部；

23       填角焊部；

252、352、452       第一半体；

262、362、462       第二半体；

112a、212a、312a、412a       平板部；

152b、152c、252b、262c、352b、362c       突出部；

252d、262e、362d、362e       折回部；

421、471       电弧焊接部。

Claims (17)

1.一种相异材料接头，是应用于为了支持由与船体不同种的金属制作而成的结构体而介设在所述船体和所述结构体之间的结构体支持构件中的相异材料接头，具备：

由与所述船体同种的金属制作而成，并接合于所述结构体支持构件的船体侧构件的第一接头构件；和

由与所述结构体同种的金属制作而成，并与所述结构体支持构件的结构侧构件填角焊接且与所述第一接头构件摩擦搅拌接合的第二接头构件；

所述第一接头构件在与所述船体侧构件相反侧上具有第一接合面，所述第二接头构件具有与所述结构侧构件填角焊接的焊接面、和与所述焊接面相反侧的第二接合面；

所述第一接合面及所述第二接合面大致平坦地形成而相互面接触，所述第一接头构件及所述第二接头构件在宽度方向上排列且长度方向上延伸的多列的摩擦搅拌接合部上相互接合；

设置有分别从所述结构侧构件的侧面至所述焊接面的一对填角焊部，所述一对填角焊部中的每个在从所述第二接合面的法线方向观察时，以与所述多列的摩擦搅拌接合部中的至少一列重叠的形式配置。

2.根据权利要求1所述的相异材料接头，其特征在于，在所述多列的摩擦搅拌接合部中位于设置在最外端的摩擦搅拌接合部之间的一列以上的摩擦搅拌接合部在从所述法线方向观察时配置在所述一对填角焊部之间。

3.根据权利要求1或2所述的相异材料接头，其特征在于，

所述多列的摩擦搅拌接合部中的至少两列形成在所述宽度方向上连接的连续部；

所述一对填角焊部中的每个在从所述法线方向观察时以与所述连续部重叠的形式配置。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的相异材料接头，其特征在于，

所述结构侧构件在所述侧面具有一对坡口，所述填角焊部以分别伸入于所述坡口内的形式设置；

所述结构侧构件的所述侧面在从所述法线方向观察时以与所述多列的摩擦搅拌接合部中的一列重叠的形式配置。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的相异材料接头，其特征在于，所述第二接头构件具有具备所述第一接合面及所述焊接面的平板部、和以覆盖所述第一接头构件的两侧面的形式从所述平板部的宽度方向两端突出的一对突出部，所述平板部在所述多列的摩擦搅拌接合部上与所述第一接头构件接合。

6.根据权利要求5所述的相异材料接头，其特征在于，所述突出部与所述第一接头构件摩擦搅拌接合。

7.根据权利要求5或6所述的相异材料接头，其特征在于，所述第二接头构件具有以覆盖所述第一接头构件的与所述第一接合面相反侧的面的形式从所述一对突出部的梢端突出的一对折回部。

8.根据权利要求7所述的相异材料接头，其特征在于，所述折回部与所述第一接头构件摩擦搅拌接合。

9.根据权利要求5至8中任意一项所述的相异材料接头，其特征在于，通过接合在宽度方向上分割的第一半体及第二半体以此构成所述第二接头构件。

10.根据权利要求9所述的相异材料接头，其特征在于，所述第一半体及所述第二半体通过所述摩擦搅拌接合被接合。

11.根据权利要求9所述的相异材料接头，其特征在于，所述第一半体及所述第二半体通过电弧焊接被接合。

12.根据权利要求1至11中任意一项所述的相异材料接头，其特征在于，各所述摩擦搅拌接合部以靠近所述第一接合面的宽度方向中心的一侧作为前进侧，并且以与此相反侧作为后退侧。

13.一种结构体支持构件，是为了支持由与船体不同种的金属制作而成的结构体而介设在所述船体和所述结构体之间的结构体支持构件，具备：

由与所述船体同种的金属制作而成并固定于所述船体的船体侧构件、由与所述结构体同种的金属制作而成并固定于所述结构体的结构侧构件、和相异材料接头；

所述相异材料接头具备：由与所述船体同种的金属制作而成，并接合于所述结构体支持构件的船体侧构件的第一接头构件；和由与所述结构体同种的金属制作而成，并与所述结构体支持构件的结构侧构件填角焊接且与所述第一接头构件摩擦搅拌接合的第二接头构件；

所述第一接头构件在与所述船体侧构件相反侧上具有第一接合面，所述第二接头构件具有与所述结构侧构件填角焊接的焊接面、和与所述焊接面相反侧的第二接合面；

所述第一接合面及所述第二接合面大致平坦地形成而相互面接触，所述第一接头构件及所述第二接头构件在宽度方向上排列且长度方向上延伸的多列的摩擦搅拌接合部上相互接合；

设置有分别从所述结构侧构件的侧面至所述焊接面的一对填角焊部，所述一对填角焊部中的每个在从所述第二接合面的法线方向观察时，以与所述多列的摩擦搅拌接合部中的至少一列重叠的形式配置。

14.一种LNG船，具备船体、由与所述船体不同种的金属制作而成的储罐、和为了支持所述储罐而介设在所述船体和所述储罐之间的储罐支持构件；

所述储罐支持构件具备由与所述船体同种的金属制作而成并固定于所述船体的船体侧构件、由与所述储罐同种的金属制作而成并固定于所述储罐的储罐侧构件、和相异材料接头；

所述相异材料接头具备：由与所述船体同种的金属制作而成，并接合于所述储罐支持构件的船体侧构件的第一接头构件；和由与所述储罐同种的金属制作而成，并与所述储罐支持构件的储罐侧构件填角焊接且与所述第一接头构件摩擦搅拌接合的第二接头构件；

所述第一接头构件在与所述船体侧构件相反侧上具有第一接合面，所述第二接头构件具有与所述储罐侧构件填角焊接的焊接面、和与所述焊接面相反侧的第二接合面；

所述第一接合面及所述第二接合面大致平坦地形成而相互面接触，所述第一接头构件及所述第二接头构件在宽度方向上排列且长度方向上延伸的多列的摩擦搅拌接合部上相互接合；

设置有分别从所述储罐侧构件的侧面至所述焊接面的一对填角焊部，所述一对填角焊部中的每个在从所述第二接合面的法线方向观察时，以与所述多列的摩擦搅拌接合部中的至少一列重叠的形式配置。

15.一种相异材料接头的制造方法，是应用于为了支持由与船体不同种的金属制作而成的结构体而介设在所述船体和所述结构体之间的结构体支持构件中的相异材料接头的制造方法，具备：

由与所述船体同种的金属制作具有大致平坦的第一接合面的第一接头构件的第一接头构件制作工序；

由与所述结构体同种的金属制作具有大致平坦的第二接合面和与该第二接合面相反侧的焊接面的第二接头构件的第二接头构件制作工序；

在所述第一接合面与所述第二接合面面接触的状态下从所述焊接面按压工具而使其到达至所述第一接合面，并且改变宽度方向的位置地多次进行使工具在保持旋转的状态下在长度方向上移动，从而在宽度方向上排列且长度方向上延伸的多列摩擦搅拌接合部上使所述第一接头构件及所述第二接头构件相互摩擦搅拌接合的摩擦搅拌接合工序；和

以使从所述结构体支持构件的结构侧构件的侧面至所述焊接面的一对填角焊部与所述多列摩擦搅拌接合部中的至少一列重叠地配置的方式将所述结构侧构件与所述第二接头构件填角焊接的填角焊接工序。

16.根据权利要求15所述的相异材料接头的制造方法，其特征在于，

在所述第二接头构件制作工序中，制作将所述第二接头构件在宽度方向上分割的第一半体及第二半体，所述第一半体及所述第二半体具有具备所述第二接合面及所述焊接面的宽度方向一侧半部分的平板半部、和从所述平板半部的端部突出的突出部；

所述摩擦搅拌接合工序具有：

使所述第一半体相对于所述第一接头构件在宽度方向上相对移动，以此以使所述第一半体的平板半部覆盖所述第一接合面且使所述突出部覆盖所述第一接头构件的侧面的方式将所述第一半体组装在所述第一接头构件上的第一组装工序；

将工具从所述第一半体的所述焊接面按压而使其到达至所述第一接合面，并且使工具在保持旋转的状态下在长度方向上移动，从而在宽度方向上排列且长度方向上延伸的多列摩擦搅拌接合部上使所述第一接头构件及所述第一半体相互摩擦搅拌接合的第一摩擦搅拌接合工序；

使所述第二半体相对于所述第一接头构件在宽度方向上相对移动，以此以使所述第二半体的平板半部覆盖所述第一接合面且使所述突出部覆盖所述第一接头构件的侧面的方式将所述第二半体组装在所述第一接头构件上的第二组装工序；

将工具从所述第一半体的所述焊接面按压而使其到达至所述第一接合面，并且使工具在保持旋转的状态下在长度方向上移动，从而在宽度方向上排列且长度方向上延伸的多列摩擦搅拌接合部上使所述第一接头构件及所述第二半体相互摩擦搅拌接合的第二摩擦搅拌接合工序；和

将所述第一半体及所述第二半体沿着所述第一半体和所述第二半体的分模线接合的半体接合工序。

17.根据权利要求16所述的相异材料接头的制造方法，其特征在于，在所述半体接合工序中，使工具沿着所述第一半体和所述第二半体之间的分模线移动，从而使所述第二半体与所述第一接头构件摩擦搅拌接合的同时与所述第一半体成为一体。