JP2000288728A - High fatigue strength welded joint - Google Patents

High fatigue strength welded joint

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JP2000288728A
JP2000288728A JP11100548A JP10054899A JP2000288728A JP 2000288728 A JP2000288728 A JP 2000288728A JP 11100548 A JP11100548 A JP 11100548A JP 10054899 A JP10054899 A JP 10054899A JP 2000288728 A JP2000288728 A JP 2000288728A
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正 糟谷
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宏二 本間
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a welded joint having high fatigue strength by a simple welding method utilizing a low temp. transformation expansion by forming the welded metal of weld beads so that the starting temp. of the transformation from austenite to martensite at the toe part of welding is located in a specified range. SOLUTION: The welded metal is formed so that the starting temp. of the transformation from austenite to martensite in the weld bead is located in a range of 150-350 deg.C. The welded metal whose yield strength becomes 40-120 kg/mm2 at the starting temp. of the transformation is formed. On a structural member receiving the fatigue load, an out-of-plane gusset, cover plate or stud is welded. At both end parts of the out-of-plane gusset, a bevel part is arranged over the range of >=5 mm from the end parts, and the area of undeposit portion is reduced by >=10% compared to the area in the case of arranging no bevel part. The content of C, Ni, Cr and Mo in the welded metal is, by wt.%, C+Ni/12+Cr/24+Mo/19=0.85-1.3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接構造物の信頼
性向上のために、疲労強度が高い溶接継手に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a welded joint having high fatigue strength for improving the reliability of a welded structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】溶接部に発生する疲労亀裂は、構造物全
体の信頼性に重大な影響を与えるため、その疲労特性を
向上させる手法は以前より試みられてきた。疲労亀裂が
発生しやすい部分は溶接部であるが、その理由として
は、溶接部には応力集中部が存在している、引っ張りの
残留応力が生じている、などが挙げられる。これら原因
を解決することが高疲労強度を有する溶接継手の実現に
有効である。そのため、従来技術における高疲労強度溶
接継手として、機械的な方法あるいはTIG溶接により
化粧溶接を施して応力集中を減らした継手、またピーニ
ングを用いて疲労が発生する部位に圧縮残留応力を導入
し同時に応力集中を減らした継手、などがあった。これ
ら継手は、構造物作製コストを直接増大させるため、こ
のような継手以外で疲労強度が向上された溶接継手が望
まれていた。
2. Description of the Related Art Fatigue cracks generated in welds have a significant effect on the reliability of the entire structure. Therefore, techniques for improving the fatigue properties have been attempted for some time. The portion where the fatigue crack is likely to occur is the welded portion. The reason for this is that the welded portion has a stress concentration portion, a tensile residual stress is generated, and the like. Solving these causes is effective for realizing a welded joint having high fatigue strength. Therefore, as a high fatigue strength welded joint in the prior art, a joint in which stress concentration is reduced by applying a decorative welding by a mechanical method or TIG welding, or compressive residual stress is introduced into a part where fatigue occurs by using peening, and at the same time, There were joints with reduced stress concentration. Since these joints directly increase the cost of manufacturing a structure, a welded joint having improved fatigue strength other than such a joint has been desired.

【0003】最近になり、溶接金属の変態膨張を利用
し、残留応力を低減させ、これにより疲労強度を向上さ
せる手法が注目されている。例えば大田らは溶接学会全
国大会講演概要集第61集520−521ページで、溶
接金属の変態膨張を利用し、角回し溶接継手の疲労強度
向上に関する報告を行っている。この報告によれば、オ
ーステナイトからマルテンサイトに変態を開始する温度
(Ms温度)を低くすることにより、変態に伴う膨張が
変態後の熱収縮より大きくなり、結果として圧縮の残留
応力が導入され、高疲労強度溶接継手が得られることに
なる。大田らによると、角回し溶接継手の主板(平板)
を予熱し、付加物(縦板)を室温のままにして溶接し、
疲労強度向上を確かめている。大田らが報告している溶
接継手は、実施工の観点からすると、予熱を行わなけれ
ばならない、しかも縦板は室温のままにする、など施工
コストの点から問題が多い。
[0003] Recently, attention has been paid to a technique for utilizing a transformation expansion of a weld metal to reduce residual stress and thereby improve fatigue strength. For example, in Ohta et al., In the 61st meeting of the Japan Welding Society, pp. 520-521, reports on the improvement of the fatigue strength of square-turn welded joints utilizing the transformation expansion of weld metal. According to this report, by lowering the temperature at which transformation from austenite to martensite (Ms temperature) is started, expansion accompanying transformation becomes larger than heat shrinkage after transformation, and as a result, residual stress of compression is introduced. A high fatigue strength welded joint is obtained. According to Ohta et al., The main plate (flat plate) of the turning welding joint
Preheated and welded with the addition (vertical plate) at room temperature,
The improvement of fatigue strength has been confirmed. The welding joints reported by Ohta et al. Have many problems from the viewpoint of construction cost, such as preheating must be performed from the viewpoint of construction work, and the vertical plates are kept at room temperature.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】変態温度が低くなれば
残留応力が低減される傾向に有ることは既存知見であ
り、疲労強度が残留応力に影響を受けることも容易に推
察されることである。しかし、実施工に適用可能な簡便
な施工方法を用いて作製できる高疲労強度溶接継手はま
だ確立されていない。大田らの方法は、残留応力低減と
いう技術を用いているものの、採用された施工方法は実
用的ではなく、実施工に適した溶接継手とは言い難い。
一方で、ピーニングやTIG溶接による化粧溶接が行わ
れた従来継手は、それ自体溶接構造物の施工コストを増
加させる要因となる。簡便な施工で溶接部に圧縮残留応
力を導入しそれを用いて高疲労強度が達成された継手が
確立されれば、溶接構造物の信頼性向上の観点からその
効果は絶大なものとなる。
It is an existing finding that the lower the transformation temperature, the lower the residual stress tends to be, and it is easily presumed that the fatigue strength is affected by the residual stress. . However, high fatigue strength welded joints that can be manufactured using a simple construction method applicable to construction work have not yet been established. Although the method of Ota et al. Uses a technique of reducing residual stress, the employed construction method is not practical and cannot be said to be a welded joint suitable for implementation.
On the other hand, conventional joints on which decorative welding such as peening or TIG welding is performed are themselves a factor of increasing the construction cost of a welded structure. If a joint that achieves high fatigue strength is established by introducing compressive residual stress into a weld by simple construction and using it, the effect will be enormous from the viewpoint of improving the reliability of the welded structure.

【0005】本発明は、低温変態膨張を利用し、かつ簡
便な溶接施工方法で作製できる高疲労強度溶接継手を提
供することを目的とするものである。
An object of the present invention is to provide a high fatigue strength welded joint which utilizes low-temperature transformation expansion and can be manufactured by a simple welding method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、以上のよ
うな事情を鑑み、溶接部の残留応力を低減させ疲労強度
を向上させる技術について種々検討し、これまで鋭意研
究を重ねてきた結果、本発明を完成させたもので、その
要旨は、次の通りである。 (1)疲労が問題となる溶接止端部において、それを形
成する溶接ビードに対し、オーステナイトからマルテン
サイトに変態を開始する温度が350℃以下150℃以
上となる溶接金属が形成されていることを特徴とする高
疲労強度溶接継手。 (2)オーステナイトからマルテンサイトに変態を開始
する温度において、降伏強度が40kg/mm2 以上、
120kg/mm2 以下となる溶接金属が形成されてい
ることを特徴とする前記(1)の高疲労強度溶接継手。 (3)疲労荷重を受ける構造部材に、面外ガセット、カ
バープレート、またはスタッドの1つまたは2つ以上が
溶接されていることを特徴とする前記(1)または
(2)記載の高疲労強度溶接継手。 (4)疲労荷重を受ける構造部材に面外ガセットが溶接
されている場合で、ガセット両端部において、端部より
5mm以上の範囲にわたり開先をもうけ、開先をもうけ
た範囲におけるガセットとガセットを取り付ける構造部
材の間に存在する未溶着部分の面積を、開先をもうけな
い場合における未溶着部分の面積に対して10%以上減
少させたことを特徴とする前記(3)記載の高疲労強度
溶接継手。 (5)スカラップを有する疲労荷重を受ける構造部材
を、回し溶接にて構造部材に溶接されていることを特徴
とする前記(1)または(2)記載の高疲労強度溶接継
手。 (6)スカラップを有する疲労荷重を受ける構造部材に
対し、スカラップ端部より5mm以上の範囲において開
先をもうけ、開先をもうけた範囲におけるスカラップを
有する構造部材とそれが取り付けられる構造部材の間に
存在する未溶着部分の面積を、開先をもうけない場合に
おける未溶着部分の面積に対して10%以上減少させた
ことを特徴とする前記(5)記載の高疲労強度溶接継
手。 (7)C、Ni、CrおよびMoを、それぞれの成分の
重量%とし、下記式で定義されるパラメーターPaの範
囲が、0.85以上1.30以下である溶接金属が形成
されていることを特徴とする前記(1)、(2)、
(3)、(4)、(5)または(6)記載の高疲労強度
溶接継手。
Means for Solving the Problems In view of the above circumstances, the present inventors have studied various techniques for reducing the residual stress of the welded part and improving the fatigue strength, and have conducted intensive studies so far. As a result, the present invention has been completed, and the gist thereof is as follows. (1) At the weld toe where fatigue is a problem, a weld metal is formed at a temperature at which transformation from austenite to martensite starts at 350 ° C or lower and 150 ° C or higher with respect to a weld bead forming the weld toe. High fatigue strength welded joint characterized by: (2) At a temperature at which transformation from austenite to martensite starts, the yield strength is 40 kg / mm 2 or more;
The high fatigue strength welded joint according to (1), wherein a weld metal of 120 kg / mm 2 or less is formed. (3) The high fatigue strength according to the above (1) or (2), wherein one or two or more out-of-plane gussets, cover plates, or studs are welded to the structural member subjected to the fatigue load. Welded joints. (4) In the case where an out-of-plane gusset is welded to a structural member subjected to fatigue load, a groove is formed at both ends of the gusset over a range of 5 mm or more from the end, and the gusset and the gusset in the range where the groove is formed are formed. The high fatigue strength according to (3), wherein the area of the unwelded portion existing between the attached structural members is reduced by 10% or more with respect to the area of the unwelded portion when no groove is formed. Welded joints. (5) The high fatigue strength welded joint according to (1) or (2), wherein the structural member having a scallop and subjected to a fatigue load is welded to the structural member by rotary welding. (6) For a structural member having a scallop and subjected to a fatigue load, a groove is formed in a range of 5 mm or more from the end of the scallop, and between the structural member having the scallop in the range where the groove is formed and a structural member to which it is attached. The high fatigue strength welded joint according to the above (5), wherein the area of the unwelded portion existing in the above is reduced by 10% or more with respect to the area of the unwelded portion when no groove is formed. (7) A weld metal having a parameter Pa defined by the following equation in a range of 0.85 or more and 1.30 or less, where C, Ni, Cr and Mo are each represented by weight% of each component. (1), (2),
(3) The high fatigue strength welded joint according to (4), (5) or (6).

【0007】 Pa=C+Ni/12+Cr/24+Mo/19 (8)重量%で、C:0.01〜0.2%、Si:0.
1〜0.5%、Mn:0.01〜1.5%、P:0.0
3%以下、S:0.02%以下、Ni:8〜12%を含
有し、残部が鉄および不可避不純物からなる溶接金属が
形成されていることを特徴とする前記(1)、(2),
(3),(4)、(5)、(6)または(7)記載の高
疲労強度溶接継手。 (9)重量%で、Ti:0.01〜0.4%、Nb:
0.01〜0.4%、V:0.1〜1.0%の1種また
は2種以上をさらに含有する溶接金属が形成されてるこ
とを特徴とする前記(8)記載の高疲労強度溶接継手。 (10)重量%で、Cu:0.05〜0.4%、Cr:
0.1〜3.0%、Mo:0.1〜3.0%、Co:
0.1〜2.0%の1種または2種以上をさらに含有す
る溶接金属が形成されていることを特徴とする前記
(8)または(9)記載の高疲労強度溶接継手。 (11)重量%で、C:0.001〜0.05%、S
i:0.1〜0.7%、Mn:0.4〜2.5%、P:
0.03%以下、S:0.02%以下、Ni:4〜8
%、Cr:8〜15%、N:0.001〜0.05%を
含有し、C+N:0.001〜0.06%であり、残部
が鉄及び不可避不純物からなる溶接金属が形成されてい
ることを特徴とする前記(1)、(2),(3),
(4)、(5)、(6)または(7)記載の高疲労強度
溶接継手。 (12)重量%で、Mo:0.1〜2.0%、Ti:
0.005〜0.3%、Nb:0.005〜0.3%、
V:0.05〜0.5%の1種または2種以上をさらに
含有する溶接金属が形成されていることを特徴とする前
記(11)記載の高疲労強度溶接継手。
Pa = C + Ni / 12 + Cr / 24 + Mo / 19 (8) By weight%, C: 0.01 to 0.2%, Si: 0.
1 to 0.5%, Mn: 0.01 to 1.5%, P: 0.0
(1), (2), wherein a weld metal containing 3% or less, S: 0.02% or less, Ni: 8 to 12%, and the balance being iron and unavoidable impurities is formed. ,
(3) The high fatigue strength welded joint according to (4), (5), (6) or (7). (9) By weight%, Ti: 0.01 to 0.4%, Nb:
The high fatigue strength according to (8), wherein a weld metal further containing one or more of 0.01 to 0.4% and V: 0.1 to 1.0% is formed. Welded joints. (10) By weight%, Cu: 0.05 to 0.4%, Cr:
0.1-3.0%, Mo: 0.1-3.0%, Co:
The high fatigue strength welded joint according to (8) or (9), wherein a weld metal further containing 0.1% to 2.0% of one or more kinds is formed. (11) By weight%, C: 0.001-0.05%, S
i: 0.1 to 0.7%, Mn: 0.4 to 2.5%, P:
0.03% or less, S: 0.02% or less, Ni: 4 to 8
%, Cr: 8 to 15%, N: 0.001 to 0.05%, C + N: 0.001 to 0.06%, with the balance being a weld metal consisting of iron and unavoidable impurities. (1), (2), (3),
(4) The high fatigue strength welded joint according to (5), (6) or (7). (12) Mo: 0.1 to 2.0% by weight, Ti:
0.005 to 0.3%, Nb: 0.005 to 0.3%,
V: A high fatigue strength welded joint according to (11), wherein a weld metal further containing one or more of 0.05 to 0.5% is formed.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。初めに、本発明の技術思想について述べる。本発明
における第1の技術思想は、疲労亀裂が発生するビード
止端部の残留応力を低減すれば高疲労強度溶接継手が得
られる思想である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail. First, the technical concept of the present invention will be described. The first technical concept of the present invention is to obtain a high fatigue strength welded joint by reducing the residual stress at the bead toe where a fatigue crack occurs.

【0009】溶接金属が冷却過程でオーステナイトから
マルテンサイトに変態するとき、体積が増加、すなわち
膨張する。このとき、溶接金属には、まわりの部分から
拘束されているため圧縮の応力が発生する。しかし、変
態膨張にともなうこの圧縮応力導入も、その後の熱収縮
が大きければ、室温までに冷却されるうちに引っ張り応
力状態に戻る。ステンレス鋼材の一部を除き、通常の鋼
材に用いられる溶接材料は、必ずある温度で変態膨張が
発生するが、その温度が高いため、その後の熱収縮によ
り最終的には引っ張りの残留応力が発生する。熱収縮
は、温度変化に熱膨張係数をかけたものであるから、残
留応力をできるだけ小さく、場合によっては圧縮状態に
するためには、この温度変化を小さくすればよいことに
なる。
When the weld metal transforms from austenite to martensite during the cooling process, the volume increases, that is, expands. At this time, compressive stress is generated in the weld metal because it is constrained from surrounding parts. However, the introduction of the compressive stress accompanying the transformation expansion also returns to the tensile stress state during cooling to room temperature if the subsequent thermal contraction is large. Except for some stainless steel materials, welding materials used for ordinary steel materials always undergo transformational expansion at a certain temperature, but due to the high temperature, subsequent thermal shrinkage ultimately generates tensile residual stress. I do. Since the thermal shrinkage is obtained by multiplying the temperature change by the thermal expansion coefficient, in order to make the residual stress as small as possible and, in some cases, into a compressed state, the temperature change may be made small.

【0010】この温度変化を小さくする方法は2つ考え
られる。1つは、Ms温度が低くなるような材料を用い
る方法、もう1つは板を予熱する方法である。板を予熱
する方法は、最終的には外気温度まで冷却されてしまう
ため、一見温度変化を小さくしないように考えられる。
しかし、予熱を行えば、板の温度分布が室温より高い温
度領域で均一になり、その後の冷却過程では均一温度が
保たれるため熱応力を発生せず、従って、Ms温度と板
の温度分布が均一になったときの温度の差がこの場合の
温度変化となる。これは、板の温度分布が均一ならば、
加熱または冷却しても熱応力が発生しないという事実に
よる。通常の材料では、Ms温度が450℃近辺である
が、予熱をそれに近い値にすることは実用的ではない。
従って、温度変化を小さくする、すなわち変態後の熱収
縮を小さくする方法としては、Ms温度が低い材料を用
いるという選択は不可欠であることがわかる。しかし、
Ms温度の値が不適切であれば、あるいは材料選択が不
適切であれば、材料のみで残留応力を低減することはで
きず、予熱を併用するなどの追加対策が必要となる。実
際、太田らは、高疲労強度溶接継手を予熱を行うことに
より達成している。
There are two methods for reducing the temperature change. One is to use a material that lowers the Ms temperature, and the other is to preheat the plate. Since the method of preheating the plate eventually cools to the outside air temperature, it is considered that the change in temperature does not seem to be small at first glance.
However, if preheating is performed, the temperature distribution of the plate becomes uniform in a temperature region higher than room temperature, and in the subsequent cooling process, a uniform temperature is maintained, so that no thermal stress is generated. The temperature difference in this case is the temperature change in this case. This is because if the temperature distribution of the plate is uniform,
Due to the fact that thermal stress does not occur on heating or cooling. In ordinary materials, the Ms temperature is around 450 ° C., but it is not practical to set the preheating to a value close to that.
Therefore, as a method of reducing the temperature change, that is, the heat shrinkage after the transformation, it is indispensable to select a material having a low Ms temperature. But,
If the value of the Ms temperature is inappropriate, or if the material selection is inappropriate, the residual stress cannot be reduced by using only the material, and additional measures such as the use of preheating are required. In fact, Ota et al. Achieve high fatigue strength welded joints by preheating.

【0011】実施工に対して、低Ms温度材料を適用さ
せようとすると、予熱なしで施工して残留応力を低減さ
せ高疲労強度溶接継手を達成できることが望ましい。そ
れは、単に施工コストのみならず、疲労試験片の場合と
異なり、実構造物の予熱は溶接部近傍のみ行う、いわゆ
る局部予熱にならざるを得ず、予熱施工そのものによる
残留応力や変形の導入が懸念されるからである。そのた
め、本発明では、予熱なしで高疲労強度が期待できる程
度に残留応力が低減された溶接継手を提供することを目
的としている。
[0011] In order to apply a material having a low Ms temperature to the working, it is desirable that the welding can be performed without preheating to reduce the residual stress and achieve a high fatigue strength welded joint. It is not only the construction cost, but unlike the case of fatigue test specimens, the preheating of the actual structure must be performed only in the vicinity of the welded part, so-called local preheating, and the introduction of residual stress and deformation due to preheating construction itself This is because there is concern. Therefore, an object of the present invention is to provide a welded joint in which residual stress is reduced to such an extent that high fatigue strength can be expected without preheating.

【0012】本発明においては、以上述べてきたように
溶接金属の低Ms温度化による変態膨張を用いて疲労強
度を向上させることを目的としているが、これに加え、
より残留応力低減を確実にするため、本発明における第
2の技術思想として、Ms温度における溶接金属の降伏
強度を適切な値に設定するという思想がある。一般に、
低Ms温度である材料は、C、NiやCr等を添加する
必要があり、そのためある程度の強度は確保されている
と考えられる。しかし、高疲労強度溶接継手を確実に達
成するためには、強度も適切な範囲に設定することが望
ましい。この、強度を制御する技術思想は、たとえ変態
膨張が発生しても、それにより生じる圧縮弾性ひずみに
は限界があり、その値は降伏強度をヤング率で割った値
であるという事実からくるものである。
In the present invention, as described above, an object of the present invention is to improve the fatigue strength by using the transformation expansion caused by lowering the Ms temperature of the weld metal.
In order to further reduce the residual stress, a second technical idea of the present invention is to set the yield strength of the weld metal at an Ms temperature to an appropriate value. In general,
It is necessary to add C, Ni, Cr and the like to the material having a low Ms temperature, and it is considered that a certain level of strength is secured. However, in order to reliably achieve a high fatigue strength welded joint, it is desirable to set the strength in an appropriate range. This technical idea of controlling the strength is based on the fact that even if transformation expansion occurs, there is a limit to the compressive elastic strain caused by the expansion, and the value is the value obtained by dividing the yield strength by the Young's modulus. It is.

【0013】ここで、例えば、溶接金属の変態膨張量が
3%である場合について考察してみる。溶接金属が周囲
から完全に拘束されているとすれば、3%の変態膨張量
は、3%の圧縮ひずみの導入となり結果として全ひずみ
は0%となる。このとき、3%の圧縮ひずみは、塑性ひ
ずみと弾性ひずみに分類できるが、既に述べたように弾
性ひずみには限界があるため、残りは塑性ひずみになら
ざるを得ない。その後溶接金属には熱収縮が進むが、そ
れにより今度は溶接金属に引っ張りのひずみが導入され
る。この引っ張りひずみにより、変態膨張時に導入され
た弾性圧縮ひずみ量が減少し、熱収縮量によっては引っ
張りひずみになってしまう場合もあり得る。
Here, for example, consider the case where the transformation expansion amount of the weld metal is 3%. Assuming that the weld metal is completely constrained from the surroundings, a 3% transformation expansion introduces a 3% compressive strain, resulting in a total strain of 0%. At this time, the compressive strain of 3% can be classified into plastic strain and elastic strain, but the elastic strain has a limit as described above, and the rest must be plastic strain. The weld metal then undergoes thermal shrinkage, which in turn introduces tensile strain into the weld metal. Due to this tensile strain, the amount of elastic compressive strain introduced at the time of transformation expansion decreases, and depending on the amount of thermal shrinkage, it may become tensile strain.

【0014】この考察よりわかることは、熱収縮量を小
さくしても、すなわちMs温度を低くしても圧縮弾性ひ
ずみ限界(最大値)が小さければ残留応力を低減するこ
とができないということである。このことは、逆に圧縮
弾性ひずみ限界を大きくすることにより、確実に残留効
力を低減、ひいては圧縮状態にすることができ、本発明
の目的である高疲労強度溶接継手をより確実に達成する
ことができることを意味している。なお、このような議
論が常に成立する理由は、変態膨張ひずみが、つねに弾
性ひずみ限界より大きいという事実からくる。弾性ひず
み限界を大きくするには、降伏強度を増加させればよ
い。そのためには溶接金属の降伏強度を適切な値に設定
しなければならない。これが本発明における第2の技術
思想である。
It is understood from this consideration that even if the amount of heat shrinkage is reduced, that is, even if the Ms temperature is lowered, the residual stress cannot be reduced if the compression elastic strain limit (maximum value) is small. . This means that, by conversely, by increasing the compression elastic strain limit, the residual effect can be surely reduced and, consequently, can be brought into a compressed state, thereby achieving the high fatigue strength welded joint which is the object of the present invention more reliably. Means you can do it. The reason why such a discussion always holds is due to the fact that the transformation expansion strain is always larger than the elastic strain limit. To increase the elastic strain limit, the yield strength may be increased. For that purpose, the yield strength of the weld metal must be set to an appropriate value. This is the second technical concept of the present invention.

【0015】本発明には、これまで述べてきた2つの技
術思想、すなわち低Ms温度を有する溶接金属の利用お
よび溶接金属の降伏強度を増加させることによる弾性ひ
ずみ限界の増大に加え、鋼材の溶接熱影響部(HAZ)
の残留応力を溶接金属の変態膨張を利用することにより
低減することができるという第3の技術思想が有る。疲
労亀裂は、疲労が発生するビード止端部から、必ずしも
溶接金属ではなく、むしろ鋼材HAZに進展していく
が、本発明では鋼材そのものは必ずしも低Ms温度材料
ではない。しかし、本発明では止端部を形成するビード
に低Ms温度溶接金属を形成することにより、その反力
として鋼材HAZに溶接金属と同等な残留応力を導入さ
せることができると考えている。残留応力は、外力が作
用しないという状況での応力分布であるため、全体とし
ては合力は0であるという特徴がある。したがって、圧
縮残留応力の導入は、溶接部のどこか別の領域に引っ張
りの残留応力を導入することをも意味する。しかし、疲
労発生は、主として表面の応力集中部(ビード止端部)
から発生し、そこの残留応力の値が重要であるため、疲
労発生部の残留応力を低減させ、高い残留応力は疲労発
生の危険がない部分に分布させれば高疲労強度溶接継手
が実現する。
The present invention provides two technical ideas described above, namely, the use of a weld metal having a low Ms temperature and an increase in the elastic strain limit by increasing the yield strength of the weld metal, as well as the welding of steel. Heat affected zone (HAZ)
There is a third technical idea that the residual stress can be reduced by utilizing the transformation expansion of the weld metal. The fatigue crack does not necessarily propagate from the weld toe where fatigue occurs to the steel HAZ, but rather to the weld metal, but in the present invention, the steel itself is not necessarily a low Ms temperature material. However, in the present invention, it is considered that by forming a low Ms temperature weld metal on the bead forming the toe, a residual stress equivalent to that of the weld metal can be introduced into the steel material HAZ as a reaction force. Since the residual stress is a stress distribution in a situation where no external force acts, it has a feature that the resultant force is zero as a whole. Thus, introducing compressive residual stress also means introducing tensile residual stress somewhere else in the weld. However, fatigue is mainly caused by stress concentration on the surface (bead toe)
Since the value of the residual stress is important, the residual stress in the fatigue occurrence part is reduced, and if the high residual stress is distributed to the part where there is no danger of fatigue, a high fatigue strength welded joint can be realized. .

【0016】図1は、疲労問題の観点から考えて最も厳
しいと考えられる角回し溶接継手を示している。図1の
ハッチングを施した溶接ビードが低温で変態膨張をする
と、図からわかるように、鋼材HAZ、例えば図1中の
AおよびBの領域にはその反力として圧縮応力が導入さ
れることが理解できる。ここで、鋼材HAZの圧縮応力
は、鋼材そのものが変態膨張したために導入されたもの
ではなく、溶接金属の変態膨張に対する反力である点に
注意すべきである。従って、図1中の領域Aの部分では
溶接ビード直角方向の残留応力が低減でき、領域Bの部
分では溶接ビード方向、ビード直角方向の両方向の残留
応力が低減できる。疲労亀裂は、ビード止端部より発生
するので、ここでの残留応力は低減されていることにな
る。一方、溶接ビードの下に位置する、すなわち鋼材内
部に存在するHAZは、逆にビードの膨張により引っ張
り応力が導入される。しかし、この部分は、疲労亀裂発
生部位ではないため、溶接継手全体としては疲労強度向
上が期待できる。
FIG. 1 shows a turning welding joint which is considered to be the most severe in view of the fatigue problem. When the hatched weld bead of FIG. 1 undergoes transformation expansion at a low temperature, as can be seen from the figure, a compressive stress is introduced as a reaction force into the steel material HAZ, for example, the regions A and B in FIG. It can be understood. Here, it should be noted that the compressive stress of the steel material HAZ is not introduced because the steel material itself has undergone transformation expansion, but is a reaction force against the transformation expansion of the weld metal. Accordingly, the residual stress in the direction perpendicular to the weld bead can be reduced in the region A in FIG. 1, and the residual stress in both the weld bead direction and the direction perpendicular to the bead can be reduced in the region B. Since the fatigue crack occurs from the bead toe, the residual stress here is reduced. On the other hand, the HAZ located below the weld bead, that is, existing inside the steel material, is conversely subjected to tensile stress due to the expansion of the bead. However, since this portion is not a fatigue crack initiation site, improvement in fatigue strength of the welded joint as a whole can be expected.

【0017】次に、本発明における第4の技術思想につ
いて述べる。本発明では、すでに述べた第1、第2及び
第3の技術思想により、ビード止端部の疲労強度を向上
させている。しかし、溶接継手全体としては、ビード止
端部の疲労強度が向上しても、他部位で疲労亀裂が発生
してしまえば、溶接継手全体としてはそこでの疲労強度
で決定されてしまう。通常、疲労亀裂はビード止端部か
ら発生するが、それは、そこの疲労強度がもっとも低い
からであり、それ故、本発明でにおいては、第1、第2
および第3の技術思想によりビード止端部の疲労強度向
上を目的とした。これだけで、溶接部の疲労強度向上は
十分期待できるが、ビード止端部の疲労強度が向上した
ことにより、他の部位の疲労強度が溶接継手全体として
の疲労強度を決定される可能性がある。溶接継手として
の疲労強度をより向上させるために、止端部位外で疲労
亀裂が発生する危険がある部位の疲労強度を向上させる
ことが望ましい。本発明で取り扱っている継手で、ビー
ド止端部以外でこの疲労亀裂が発生する危険がある部位
は、回し溶接部内部に存在する未溶着部分である。例え
ば、面外ガセットを回し溶接にて構造部材に取り付けた
ときのガセットと構造部材との間に存在する未溶着部
分、特に、角回し部近くの未溶着部分は、それ自身応力
集中部を形成しているため、そこから疲労亀裂が発生す
る危険がある。
Next, a fourth technical concept of the present invention will be described. In the present invention, the fatigue strength of the bead toe is improved by the first, second, and third technical ideas described above. However, even if the fatigue strength of the bead toe is improved in the weld joint as a whole, if fatigue cracks occur in other parts, the weld joint as a whole is determined by the fatigue strength there. Normally, fatigue cracks occur from the bead toe because the fatigue strength there is the lowest, and therefore, in the present invention, the first and second fatigue cracks are generated.
Further, the third technical concept aims at improving the fatigue strength of the bead toe. With this alone, the improvement of the fatigue strength of the welded part can be expected, but the improvement in the fatigue strength of the bead toe may cause the fatigue strength of other parts to determine the fatigue strength of the welded joint as a whole. . In order to further improve the fatigue strength of the welded joint, it is desirable to improve the fatigue strength of a portion where a fatigue crack may occur outside the toe portion. In the joints dealt with in the present invention, the portion where the fatigue crack is likely to occur at portions other than the bead toe portion is an unwelded portion existing inside the rotary welded portion. For example, the unwelded portion existing between the gusset and the structural member when the out-of-plane gusset is attached to the structural member by welding and welding, particularly the unwelded portion near the corner turning portion, itself forms a stress concentration portion. Therefore, there is a risk that fatigue cracks may be generated therefrom.

【0018】そこで、本発明では、角回し部近傍の未溶
着部分を減少させ、そこでの疲労強度を向上させるとい
う第4の技術思想が存在する。この第4の技術思想は、
通常の溶接継手で疲労亀裂が発生するビード止端部の疲
労強度を必ずしも向上させるものではないため、本発明
における第1、第2および第3の技術思想と併用するこ
とにより効果が期待できる技術である。逆に、これらの
技術思想を併用することにより、高疲労強度溶接継手を
確実に実現することが可能となる。
Therefore, in the present invention, there is a fourth technical concept of reducing the unwelded portion near the corner turning portion and improving the fatigue strength there. This fourth technical idea is
Since it does not necessarily improve the fatigue strength of the bead toe where fatigue cracks occur in ordinary welded joints, a technique that can be expected to have an effect when used in combination with the first, second, and third technical ideas of the present invention. It is. Conversely, by using these technical ideas in combination, it is possible to reliably realize a high fatigue strength welded joint.

【0019】本発明者らは、以上述べてきたような、疲
労亀裂発生部位の残留応力を低減するメカニズムを発見
するに至り、さらに溶接継手疲労強度との関係に関し鋭
意研究を重ね、ついに実用的な高疲労強度溶接継手発見
するに至った。次に、Ms温度範囲とMs温度における
溶接金属の降伏強度範囲を限定した理由を述べる。
The present inventors have found a mechanism for reducing the residual stress at the fatigue crack initiation site as described above, and have conducted intensive studies on the relationship with the fatigue strength of the welded joint. Has led to the discovery of a high fatigue strength welded joint. Next, the reason for limiting the Ms temperature range and the yield strength range of the weld metal at the Ms temperature will be described.

【0020】Ms温度は、通常の鋼材および溶接金属に
おいても、500℃以下の値を示しており、多くの場合
は450℃以下である。この値は、成分に依存し、例え
ば日本鉄鋼協会が出している溶接構造用鋼の溶接CCT
図集からわかるように、Niを5%程度添加すればMs
温度を350℃程度まで下げることができる。しかし、
Ms温度が350℃より高い場合は、残留応力低減効果
が十分ではなく、疲労強度向上効果は期待できるもので
はない。一方、Ms温度を150〜350℃にするに
は、工業的価値のある材料で実現可能であり、かつ、残
留応力低減による疲労強度向上が期待できる範囲であ
る。Ms温度の下限150℃は、工業的価値のある材料
で実現可能である下限値として設定した。Ms温度の上
限350℃は、本発明における第2の技術思想によれ
ば、この値が350℃より高くとも降伏強度が充分高け
れば残留応力低減効果が期待でき、結果として疲労強度
の向上も期待できるが、高すぎる降伏強度もまた工業的
価値のある材料で実現可能かどうかという問題もあるた
め、その上限を350℃とした。なお、Ms温度はより
低い方が残留応力低減には好ましくことから、好ましく
は300℃以下になるように設定することが望ましい。
The Ms temperature shows a value of 500 ° C. or less even in ordinary steel materials and weld metals, and is often 450 ° C. or less in many cases. This value depends on the component, for example, welding CCT of steel for welding structural use issued by the Iron and Steel Institute of Japan.
As can be seen from the diagram, if Ni is added at about 5%, Ms
The temperature can be reduced to about 350 ° C. But,
When the Ms temperature is higher than 350 ° C., the effect of reducing the residual stress is not sufficient, and the effect of improving the fatigue strength cannot be expected. On the other hand, setting the Ms temperature to 150 to 350 ° C. can be realized with a material having an industrial value, and is within a range in which improvement in fatigue strength by reduction of residual stress can be expected. The lower limit of 150 ° C. of the Ms temperature was set as a lower limit that can be realized with a material having industrial value. According to the second technical concept of the present invention, the upper limit of the Ms temperature, 350 ° C., can be expected to reduce the residual stress if the yield strength is sufficiently high even if this value is higher than 350 ° C., and consequently the fatigue strength can be improved. Although it is possible, there is also a problem of whether a too high yield strength can also be realized with a material having industrial value, so the upper limit was set to 350 ° C. Since a lower Ms temperature is preferable for reducing the residual stress, it is preferable to set the Ms temperature to preferably 300 ° C. or lower.

【0021】次に、溶接継手の形状を限定した理由につ
いて述べる。本発明では、面外ガセット、カバープレー
ト、スタッド、が疲労加重を受ける構造部材に溶接され
ている継手、スカラップの回し溶接継手が疲労加重を受
ける構造部材に存在する場合などを考えている。本発明
においては、既に述べているように、溶接金属における
低Ms温度化を図り、さらに強度範囲を制御することも
利用して残留応力を低減させ疲労強度向上をもたらすも
のであるが、鋼材HAZの残留応力低減には、この溶接
金属の変態膨張に対する反力を利用している。この反力
を利用する方法は、全ての溶接継手に適用できるもので
はないため、この方法が有効になる溶接継手に限定しな
ければならない。この技術は、図1に示すような継手形
状で有効になる。しかも、このような継手は、溶接構造
物でしばしば疲労が問題となる継手である。本発明にお
ける溶接継手、すなわち面外ガセット、カバープレー
ト、またはスタッドが疲労荷重を受ける構造部材に溶接
されている継手、あるいは、スカラップを有する構造部
材が回し溶接にて取り付けられている溶接継手は、図1
に示すような鋼材HAZの残留応力を溶接金属変態膨張
に対する反力の作用で低減できる溶接継手であり、か
つ、溶接構造物の疲労強度を決定する溶接継手であるた
め、本発明ではこれら溶接継手に限定した。
Next, the reason why the shape of the welded joint is limited will be described. In the present invention, a case is considered in which the out-of-plane gusset, the cover plate, and the stud are welded to a structural member subjected to fatigue load, and a scallop turning welded joint is present in the structural member subjected to fatigue load. In the present invention, as described above, the Ms temperature of the weld metal is reduced, and further, by controlling the strength range, the residual stress is reduced and the fatigue strength is improved. The reaction force against the transformation expansion of the weld metal is used to reduce the residual stress of the weld metal. Since the method utilizing this reaction force cannot be applied to all welded joints, it must be limited to a welded joint for which this method is effective. This technique is effective with a joint shape as shown in FIG. Moreover, such a joint is a joint in which fatigue is often a problem in a welded structure. The welded joint in the present invention, that is, a joint in which an out-of-plane gusset, a cover plate, or a stud is welded to a structural member subjected to fatigue load, or a welded joint in which a structural member having scallops is attached by turning welding, FIG.
The present invention is a welded joint capable of reducing the residual stress of the steel material HAZ as shown in the following by the action of the reaction force against the transformation expansion of the weld metal and determines the fatigue strength of the welded structure. Limited to.

【0022】次に、面外ガセットおよびスカラップを有
する構造部材の端部からの開先の範囲を限定した理由に
ついて述べる。端部に存在する応力集中部は、ビード止
端部と回し溶接部内部に存在する未溶着部分の2個所が
ある。疲労という観点からは、通常はビード止端部の方
が厳しい部位であるが、本発明によりこの部位の疲労強
度向上は達成されている。そこでもう1つの応力集中部
である端部近傍の未溶着部分、すなわちルート部の疲労
強度を改善すればより高疲労強度が実現することが明白
である。ガセットおよびスカラップを有する構造部材の
端部より開先をもうけるのは、この未溶着部分を減らし
応力集中を低く押さえるためのものである。従って、こ
の開先は、継手の静的強度向上を目的とするものではな
いため、必ずしも溶接部全体に対して開先をもうける必
要はない。しかし、開先の範囲がせますぎれば、応力集
中を押さえることができず、開先をもうけない場合と同
様な疲労強度になる可能性がある。開先範囲を5mm以
上としたのは、開先をもうけることの効果が期待できる
最低の値として設定した。なお、応力集中を押さえると
いう観点からは、この開先範囲は好ましくは2cm以上
に設定することが望ましい。
Next, the reason why the range of the groove from the end of the structural member having the out-of-plane gusset and scallops is limited will be described. There are two stress concentration portions existing at the ends, that is, a bead toe portion and an unwelded portion existing inside the turning welded portion. From the viewpoint of fatigue, the bead toe portion is usually a more severe portion, but the present invention has achieved improvement in fatigue strength at this portion. Therefore, it is apparent that a higher fatigue strength can be realized by improving the fatigue strength of the unwelded portion near the end, which is another stress concentration portion, that is, the root portion. The reason for forming a groove from the end of the structural member having the gusset and scallops is to reduce this unwelded portion and to keep the stress concentration low. Therefore, since the groove is not intended to improve the static strength of the joint, it is not always necessary to make a groove for the entire welded portion. However, if the range of the groove is too small, the stress concentration cannot be suppressed, and the fatigue strength may be the same as when the groove is not formed. The groove range of 5 mm or more was set as the lowest value at which the effect of forming a groove could be expected. In addition, from the viewpoint of suppressing stress concentration, it is desirable that the groove range is preferably set to 2 cm or more.

【0023】次に、面外ガセットまたはスカラップを有
する構造部材の端部から開先をもうけた場合で、開先を
もうけた範囲における回し溶接部内側の未溶着部分の面
積の開先をもうけない場合に対する減少量を限定した理
由について述べる。面外ガセットまたはスカラップを有
する構造部材の端部から開先をもうけるのは、本発明に
おける第1、第2および第3の技術思想によりビード止
端部の高疲労強度が達成しているため、相対的に疲労強
度が低くなった回し溶接部内側の未溶着部分が形成する
応力集中部、すなわちルート部の疲労強度を向上させ
る、という理由による。そのため、疲労強度向上効果が
顕著になるまでに応力集中を抑えなければ、この目的を
達成し得ない。この理由により、本発明では開先範囲を
限定したことはすでに述べた。しかし、開先形状が不適
切なため、未溶着部分が開先をもうけない場合と同程度
残った場合は、たとえ開先範囲が適切であったとしても
応力集中を抑えることはできず、継手全体としての疲労
強度をさらに高めるまでには至らない。開先をもうけな
い場合に対する、未溶着部分の面積の減少量の下限を1
0%としたのは、開先をもうけた効果が認められる最低
の条件として設定した。なお、応力集中を抑えルート部
の疲労強度を向上させるという観点からは、この減少量
の下限は、好ましくは20%と設定することが望まし
い。
Next, when a groove is formed from the end of the structural member having the out-of-plane gusset or scallops, the area of the unwelded portion inside the turning welded portion in the grooved area is not formed. The reason for limiting the amount of reduction for the case will be described. The reason for forming the groove from the end of the structural member having the out-of-plane gusset or scallops is that the first, second and third technical ideas of the present invention achieve high fatigue strength of the bead toe, This is because the fatigue strength of the stress-concentrated portion formed by the unwelded portion inside the turning welded portion where the fatigue strength is relatively low, that is, the fatigue strength of the root portion is improved. Therefore, unless the stress concentration is suppressed until the effect of improving the fatigue strength becomes remarkable, this object cannot be achieved. For this reason, it has already been mentioned that the invention has limited the groove range. However, if the unwelded part remains at the same level as when the groove is not formed due to the inappropriate groove shape, stress concentration cannot be suppressed even if the groove range is appropriate. It is not enough to further increase the overall fatigue strength. The lower limit of the decrease in the area of the unwelded portion relative to the case where no groove is formed is 1
The setting of 0% was set as the minimum condition under which the effect of creating a groove was recognized. In addition, from the viewpoint of suppressing stress concentration and improving the fatigue strength of the root portion, it is desirable that the lower limit of the reduction amount is preferably set to 20%.

【0024】次に、降伏強度の範囲を限定した理由につ
いて述べる。下限の40kg/mm2 は、降伏強度がこ
れ未満であると、残留応力低減効果が確実に期待できる
ようになるためには、Ms温度が150℃より低くなら
なければならない。Ms温度がこれより低い場合は、工
業的価値の低い材料に限定されてしまい、このことは本
発明の本意に反するため、下限を40kg/mm2 とし
た。なお好ましくは、降伏強度の下限は50kg/mm
2 以上であることが望ましい。上限の120kg/mm
2 は、これ以上高い降伏強度を得るためには、多くの特
殊合金元素を添加しなければならず、やはり工業的価値
が低くなるため上限を120kg/mm2 とした。
Next, the reason for limiting the range of the yield strength will be described. When the yield strength is less than the lower limit of 40 kg / mm 2 , the Ms temperature must be lower than 150 ° C. so that the residual stress reduction effect can be reliably expected. If the Ms temperature is lower than this, the material is limited to those having low industrial value, and this is contrary to the intention of the present invention, so the lower limit was set to 40 kg / mm 2 . Preferably, the lower limit of the yield strength is 50 kg / mm.
It is desirable that it be 2 or more. 120kg / mm of upper limit
In the case of No. 2 , in order to obtain a higher yield strength than this, many special alloy elements must be added, and the industrial value is also low, so the upper limit is set to 120 kg / mm 2 .

【0025】次に、下記式に示されるパラメーターPを
導入し、その値の範囲を限定した理由について述べる。 Pa=C+Ni/12+Cr/24+Mo/19 (i) パラメーターPaは、C、Ni、CrおよびMoの成分
値で計算される。これら成分は、溶接金属に添加するこ
とにより強度を向上させ、かつMs温度を低下させる働
きを持つ。特に、Ms温度を低減させる元素という意味
では、これらC、Ni、CrおよびMoは、最も有効利
用すべき元素である。強度を向上させるという観点から
は、Ti、NbおよびVなどのような炭化物を形成する
元素の有効利用も考えられるが、Ti、NbおよびVな
どでMs温度が充分低くなるほど添加すると、継手特性
上大きな問題が生じ好ましくない。一方、C、Ni、C
rおよびMoのMs温度を低減し残留応力を下げる働き
は、必ずしも同一ではないため、それぞれの働きに応じ
た係数を定め、4つの元素全体としてその効果を表す指
標を作成することは、工業的価値が高いと判断し、式
(i)で示されるようなPaを作成したものである。
Next, the reason for introducing the parameter P shown in the following formula and limiting the range of the value will be described. Pa = C + Ni / 12 + Cr / 24 + Mo / 19 (i) The parameter Pa is calculated by the component values of C, Ni, Cr and Mo. These components have the function of improving strength and lowering the Ms temperature by being added to the weld metal. In particular, C, Ni, Cr and Mo are the elements to be used most effectively in terms of elements that lower the Ms temperature. From the viewpoint of improving the strength, it is conceivable to effectively use elements that form carbides, such as Ti, Nb and V. However, if Ti, Nb and V are added to such an extent that the Ms temperature becomes sufficiently low, the joint properties will be reduced. A major problem occurs, which is not preferable. On the other hand, C, Ni, C
Since the functions of lowering the Ms temperature of r and Mo and lowering the residual stress are not necessarily the same, it is industrially necessary to determine coefficients according to the respective functions and create an index representing the effect as a whole of the four elements. It is determined that the value is high, and Pa as shown in Expression (i) is created.

【0026】但し、Paの値にもその適正範囲がある。
例えば、Paが小さすぎるとMs温度を低減することが
難しく、たとえ他の元素を添加することにより可能にな
ったとしても、溶接継手特性の確保の点から好ましくな
い。逆に、Paが大きいことは、Ms温度がより低くな
ることを意味するが、大きすぎるPaは、それだけ合金
元素の添加を増加させなければならず不経済である。以
上のことにより、Paの範囲を0.85以上、1.30
以下とした。なお、より高疲労強度溶接継手を確実なも
のとするためには、Paの下限を0.95に設定するこ
とが望ましい。
However, the value of Pa also has an appropriate range.
For example, if Pa is too small, it is difficult to reduce the Ms temperature, and even if it becomes possible by adding other elements, it is not preferable from the viewpoint of securing welded joint characteristics. Conversely, a large Pa means that the Ms temperature is lower, but a Pa that is too large is uneconomical because the addition of alloying elements must be increased accordingly. From the above, the range of Pa is 0.85 or more and 1.30.
It was as follows. In addition, in order to secure a higher fatigue strength welded joint, it is desirable to set the lower limit of Pa to 0.95.

【0027】また、本発明においては、溶接金属の降伏
強度を増加させ、残留応力をより確実に低減させるとい
う技術を併用しているため、Ms温度における溶接金属
の降伏強度が50kg/mm2 以上である場合は、溶接
金属に残留オーステナイトが存在する可能性や経済性の
観点から、Paの上限は好ましくは1.25に設定する
ことが望ましい。さらに、Ms温度における溶接金属の
降伏強度が60kg/mm2 以上である場合は、経済性
の観点から、Paの上限は好ましくは1.20に設定す
ることが望ましい。
Further, in the present invention, since the technique of increasing the yield strength of the weld metal and reducing the residual stress more reliably is used together, the yield strength of the weld metal at the Ms temperature is 50 kg / mm 2 or more. In the case of, the upper limit of Pa is preferably set to 1.25 from the viewpoint of the possibility of the existence of residual austenite in the weld metal and the economic efficiency. Further, when the yield strength of the weld metal at the Ms temperature is 60 kg / mm 2 or more, the upper limit of Pa is preferably set to 1.20 from the viewpoint of economy.

【0028】次に溶接金属の成分を限定した利用を述べ
る。既に述べてきたMs温度や降伏強度を得るための成
分系は、実は必ずしも1つではない。本発明における溶
接金属は、前記(8)、(9)、(10)に記述されて
いるNiを主として用いる成分系と、前記(11)、
(12)に記述されているCrを主として用いる成分系
の2つに分けることができ、以降、前者をNi系溶接金
属、後者をCr系溶接金属と呼ぶことにする。
Next, use of the weld metal with limited components will be described. Actually, the number of component systems for obtaining the Ms temperature and the yield strength described above is not necessarily one. The weld metal according to the present invention includes a component system mainly using Ni described in the above (8), (9) and (10);
(12) can be divided into two types of component systems mainly using Cr. Hereinafter, the former will be referred to as a Ni-based weld metal, and the latter will be referred to as a Cr-based weld metal.

【0029】まず、Ni系溶接金属について、その成分
範囲限定理由について説明する。Cは、それを鉄に添加
することによりMs温度を下げる働きをする。しかし、
その一方で、過度の添加は、溶接金属の靱性劣化および
溶接金属割れの問題を引き起こすため、その上限を0.
2%とした。しかし、Cが無添加の場合は、マルテンサ
イトが得られにくく、また他の高価な元素のみで残留応
力低減を図らなければならず経済的とはいえない。Cが
0.01%以上添加する場合に限定したのは、安価な元
素であるCを利用し、その経済メリットが出る最低限の
値として設定した。なお、Cの上限は、溶接金属割れの
観点から、好ましくは0.15%に設定することが望ま
しい。
First, the reason for limiting the component range of the Ni-based weld metal will be described. C acts to lower the Ms temperature by adding it to iron. But,
On the other hand, excessive addition causes problems such as deterioration of toughness of the weld metal and cracks in the weld metal.
2%. However, when C is not added, martensite is hardly obtained, and the residual stress must be reduced only by other expensive elements, which is not economical. The reason for limiting to the case where C is added in an amount of 0.01% or more is that C, which is an inexpensive element, is used, and is set as the minimum value at which the economic merit is obtained. The upper limit of C is preferably set to 0.15% from the viewpoint of weld metal cracking.

【0030】Siは、脱酸元素として知られる。Si
は、溶接金属の酸素レベルを下げる効果がある。特に溶
接施工中においては、溶接中に空気が混入する危険性が
あるため、Si量を適切な値にコントロールすることは
きわめて重要である。まず、Siの下限についてである
が、溶接金属に添加するSi量として0.1%に満たな
い場合、脱酸効果が薄れ溶接金属中の酸素レベルが高く
なりすぎ、機械的特性、特に靱性の劣化を引き起こす危
険性がある。そのため、溶接金属については、その下限
を0.1%とした。一方、過度のSi添加も靱性劣化を
発生せしめるため、その上限を0.5%とした。
[0030] Si is known as a deoxidizing element. Si
Has the effect of lowering the oxygen level of the weld metal. In particular, during welding, there is a risk of air being mixed in during welding, so it is extremely important to control the amount of Si to an appropriate value. First, regarding the lower limit of Si, if the amount of Si added to the weld metal is less than 0.1%, the deoxidizing effect is weakened, the oxygen level in the weld metal becomes too high, and the mechanical properties, particularly the toughness, are reduced. There is a risk of causing deterioration. Therefore, the lower limit of the weld metal is set to 0.1%. On the other hand, the excessive addition of Si also causes toughness degradation, so the upper limit was made 0.5%.

【0031】Mnは、強度を上げる元素として知られ
る。そのため、本発明における残留応力低減メカニズム
である変態膨張時の降伏強度確保という観点から有効利
用すべき元素である。Mnの下限、0.01%は強度確
保という効果が得られる最低限の値として設定した。一
方、過度の添加は、母材および溶接金属の靱性劣化を引
き起こすためその上限を1.5%とした。
Mn is known as an element for increasing the strength. Therefore, it is an element that should be used effectively from the viewpoint of ensuring the yield strength during transformation expansion, which is the residual stress reduction mechanism in the present invention. The lower limit of Mn, 0.01%, was set as the minimum value at which the effect of securing strength was obtained. On the other hand, excessive addition causes toughness degradation of the base metal and the weld metal, so the upper limit was made 1.5%.

【0032】PおよびSは、本発明では不純物である。
しかし、これら元素は、溶接金属に多く存在すると、靱
性が劣化するため、その上限をそれぞれ0.03%、
0.02%とした。Niは、単体でオーステナイトすな
わち面心構造を持つ金属であり、溶接金属に添加するこ
とによりオーステナイトの状態をより安定な状態にする
元素である。鉄そのものは、高温域でオーステナイト構
造になり、低温域でフェライトすなわち体心構造にな
る。Niは、それを添加することにより、鉄の高温域に
おける面心構造をより安定な構造にするため、無添加の
場合に比べ、より低温度域においても面心構造となる。
このことは、体心構造に変態する温度が低くなることを
意味する。Niの下限、8%は、残留応力低減効果が現
れる最低限の添加量という意味で決定した。Niの上
限、12%は、残留応力低減の観点からはこれ以上添加
してもあまり効果が変わらない上、これ以上添加すると
Niが高価であるという経済的デメリットが生じてくる
ためである。
P and S are impurities in the present invention.
However, when these elements are present in a large amount in the weld metal, the toughness is deteriorated.
0.02%. Ni is a single element of austenite, that is, a metal having a face-centered structure, and is an element that makes the state of austenite more stable by adding it to the weld metal. Iron itself has an austenitic structure in a high temperature range, and has a ferrite or body core structure in a low temperature range. Addition of Ni makes the face-centered structure of iron in a high-temperature range more stable, so that it has a face-centered structure even in a lower temperature range as compared with the case without addition.
This means that the temperature at which the structure transforms into a body-core structure becomes lower. The lower limit of Ni, 8%, was determined to mean the minimum amount of addition in which the residual stress reduction effect appears. The upper limit of Ni, 12%, is that, from the viewpoint of reducing the residual stress, the effect does not change so much even if it is added further, and if added more, there is an economic disadvantage that Ni is expensive.

【0033】Cuは、溶接ワイヤにメッキすることによ
り通電性をよくする効果があるため、溶接作業性を改善
するために有効な元素である。また、Cuは焼入性元素
でもあるため、溶接金属に添加することによりマルテン
サイト変態を促進させるという効果も期待できる。Cu
の下限0.05%は作業性改善やマルテンサイト変態促
進のために必要な最低限の値として設定した。しかし、
過度の添加は、作業性改善の効果がないだけでなく、ワ
イヤ製造コストを上げるため産業上も好ましくはない。
Cuの上限、0.4%はこのような理由により設定し
た。
Cu is an effective element for improving welding workability because Cu has an effect of improving electric conductivity by plating on a welding wire. Further, since Cu is also a hardenable element, an effect of promoting martensitic transformation by adding it to the weld metal can be expected. Cu
The lower limit of 0.05% was set as a minimum value necessary for improving workability and promoting martensitic transformation. But,
Excessive addition not only has no effect of improving workability but also increases the wire manufacturing cost, which is not preferable in industry.
The upper limit of Cu, 0.4%, was set for such a reason.

【0034】Nbは、溶接金属中においてCと結合し、
炭化物を形成する。Nb炭化物は、少量で溶接金属の強
度を上げる働きがあり、従って、有効利用することの経
済メリットは大きい。また、本発明における第2の技術
思想である、Ms温度における降伏強度を高める意味か
らもメリットは大きい。しかし、一方で過度の炭化物形
成は、靱性劣化が発生するため自ずと上限が設定され
る。Nbの下限は、炭化物を形成せしめ、強度増加効果
が期待できる最低の値として0.01%を設定した。上
限は、靱性劣化による溶接部の信頼性が損なわれない値
として0.4%とした。
Nb combines with C in the weld metal,
Form carbides. Nb carbide has the function of increasing the strength of the weld metal in a small amount, and therefore has a great economic merit of effective use. Further, the second technical idea of the present invention has a great advantage in terms of increasing the yield strength at the Ms temperature. However, excessive carbide formation on the other hand naturally sets an upper limit because toughness degradation occurs. The lower limit of Nb was set to 0.01% as a minimum value at which carbides were formed and an effect of increasing strength was expected. The upper limit is set to 0.4% as a value that does not impair the reliability of the welded portion due to deterioration in toughness.

【0035】VもNbと同様な働きをする元素である。
しかし、Nbと異なり、同じ析出効果を期待するために
は、Nbより添加量を多くする必要がある。V添加の下
限0.3%は、添加することにより析出硬化が期待でき
る最低値として設定した。Vの上限は、これより多く添
加すると析出硬化が顕著になりすぎ、靱性劣化を引き起
こすために1.0%とした。
V is an element having the same function as Nb.
However, unlike Nb, in order to expect the same precipitation effect, it is necessary to increase the amount of Nb added. The lower limit of 0.3% of the addition of V is set as the minimum value at which precipitation hardening can be expected by adding V. The upper limit of V is set to 1.0% because if more than this, precipitation hardening becomes too remarkable and toughness deteriorates.

【0036】Tiも、Nb、V同様、炭化物を形成し析
出硬化を生じせしめる。しかし、Vの析出硬化がNbの
それと違っていたようにTiの析出硬化もまたNb、V
と異なる。そのため、Tiの添加量の範囲もNb、Vと
異なった範囲が設定される。Ti添加量の下限0.01
%は、その効果が期待できる最低量として、上限の0.
4%は靱性劣化を考慮して決定した。
Ti, like Nb and V, forms carbides and causes precipitation hardening. However, just as the precipitation hardening of V was different from that of Nb, the precipitation hardening of Ti was also Nb, V
And different. Therefore, the range of the addition amount of Ti is set to a range different from Nb and V. Lower limit of Ti addition amount 0.01
% Is the minimum amount at which the effect can be expected, and the upper limit of 0.
4% was determined in consideration of toughness deterioration.

【0037】Crは、Nb、V、Ti同様析出硬化元素
である。また、CrはMs温度を低減する効果も合わせ
持つので有効活用すべき元素である。しかし、本発明に
おけるNi系溶接金属は、主としてNi添加によりMs
温度低減を達成しているため、Cr添加量はNiより少
なくすべきである。過度のCr添加は必ずしも残留応力
低減効果を向上させず、Crが高価であるため産業上好
ましくはない。Cr添加量の下限0.1%は、これを添
加し、残留応力低減効果が得られる最低限の値として設
定した。Cr添加量の上限3.0%は、Ni系溶接金属
については、Ms温度がNi添加によりすでに低減され
ていること、他の析出元素により強度も確保されている
ことから、これ以上添加しても残留応力低減効果があま
り変わらなくなる、靱性劣化が顕著になることにより設
定した。
Cr is a precipitation hardening element like Nb, V and Ti. Further, Cr is an element to be effectively utilized because it also has the effect of reducing the Ms temperature. However, the Ni-based weld metal in the present invention is mainly composed of Ms
Since the temperature is reduced, the amount of Cr added should be smaller than that of Ni. Excessive addition of Cr does not necessarily improve the effect of reducing residual stress, and is not industrially preferable because Cr is expensive. The lower limit of 0.1% of the amount of Cr added was set as the minimum value at which the effect of adding residual Cr to obtain the residual stress reduction effect was obtained. The upper limit of 3.0% of the added amount of Cr is more than that of Ni-based weld metal because the Ms temperature is already reduced by the addition of Ni and the strength is secured by other precipitated elements. The value was also set because the residual stress reduction effect did not change much and the toughness deteriorated significantly.

【0038】MoもCr同様の効果を持つ元素である。
しかし、Moは、Cr以上に析出硬化が期待できる元素
である。そのため、添加範囲はCrより狭く設定した。
下限の0.1%は、Mo添加の効果が期待できる最低限
の値として設定した。上限の3.0%は、これ以上添加
すると、硬化しすぎるため靱性劣化が顕著になってくる
ため設定した。
Mo is an element having the same effect as Cr.
However, Mo is an element for which precipitation hardening can be expected more than Cr. Therefore, the addition range was set narrower than Cr.
The lower limit of 0.1% was set as the minimum value at which the effect of Mo addition can be expected. The upper limit of 3.0% was set because, if added more than this, the composition would be excessively hardened and the toughness would be significantly deteriorated.

【0039】Coは、Ti等と異なり、強い析出硬化を
生じせしめる元素ではない。しかし、Coは、それを添
加することにより強度増加をもたらし、かつ強度増加を
期待しながら靱性を確保するという観点からは、Niよ
り好ましい元素であることから有効利用すべき元素であ
る。しかし、Niは、残留応力低減効果を期待できる程
度の低Ms温度を確保するために溶接金属に添加してい
るため、Co添加量の下限0.1%は、Co添加の効果
が期待できる最低限の値として設定した。一方、過度の
添加は、強度増加が過大となり靱性劣化をもたらすため
その上限を2.0%とした。
Co, unlike Ti and the like, is not an element that causes strong precipitation hardening. However, Co is an element that should be used effectively because it is a more preferable element than Ni from the viewpoint of increasing the strength by adding it and securing the toughness while expecting the increase in the strength. However, since Ni is added to the weld metal in order to secure a low Ms temperature at which a residual stress reduction effect can be expected, the lower limit of 0.1% of the Co addition amount is the minimum at which the effect of Co addition can be expected. It was set as the limit value. On the other hand, excessive addition results in excessive increase in strength and deterioration of toughness, so the upper limit was made 2.0%.

【0040】次に、Cr系溶接金属について、その成分
範囲限定理由について説明する。Cは、それを鉄に添加
することによりMs温度を下げる働きをする。しかし、
その一方で、過度の添加は、溶接割れの問題や靱性劣化
の問題を引き起こすため、その上限を0.05%とし
た。しかし、Cが無添加の場合は、マルテンサイトが得
られにくく、また他の高価な元素のみで残留応力低減を
図らなければならず経済的とはいえない。Cが0.00
1%以上添加する場合に限定したのは、安価な元素であ
るCを利用し、その経済メリットが出る最低限の値とし
て設定した。
Next, the reason for limiting the component range of the Cr-based weld metal will be described. C acts to lower the Ms temperature by adding it to iron. But,
On the other hand, excessive addition causes problems of weld cracking and toughness deterioration, so the upper limit was made 0.05%. However, when C is not added, martensite is hardly obtained, and the residual stress must be reduced only by other expensive elements, which is not economical. C is 0.00
The reason for limiting to the case where 1% or more is added is to use C, which is an inexpensive element, and set it as the minimum value at which the economic merit is obtained.

【0041】Siは、脱酸元素として知られる。Si
は、溶接金属の酸素レベルを下げる効果がある。特に溶
接施工において、溶接中に空気が混入する危険性がある
ため、Si量を適切な値にコントロールすることはきわ
めて重要である。まず、Siの下限についてであるが、
溶接金属に添加するSi量として0.1%に満たない場
合、脱酸効果が薄れ溶接金属中の酸素レベルが高くなり
すぎ、機械的特性、特に靱性の劣化を引き起こす危険性
がある。そのため、溶接金属については、その下限を
0.1%とした。一方、過度のSi添加も靱性劣化を発
生せしめるため、その上限を0.7%とした。
[0041] Si is known as a deoxidizing element. Si
Has the effect of lowering the oxygen level of the weld metal. Particularly, in welding work, it is extremely important to control the amount of Si to an appropriate value because there is a risk of air being mixed during welding. First, regarding the lower limit of Si,
If the amount of Si added to the weld metal is less than 0.1%, the deoxidizing effect is weakened, and the oxygen level in the weld metal becomes too high, and there is a risk that mechanical properties, particularly toughness, may be deteriorated. Therefore, the lower limit of the weld metal is set to 0.1%. On the other hand, excessive addition of Si also causes toughness degradation, so the upper limit was set to 0.7%.

【0042】Mnは、強度を上げる元素として知られ
る。そのため、本発明における第2の技術思想である変
態膨張時の降伏強度確保という観点から有効利用すべき
元素である。Mnの下限、0.4%は強度確保という効
果が得られる最低限の値として設定した。一方、過度の
添加は、溶接金属の靱性劣化を引き起こすためその上限
を2.5%とした。
Mn is known as an element for increasing the strength. Therefore, it is an element to be effectively used from the viewpoint of securing the yield strength at the time of transformation expansion, which is the second technical idea of the present invention. The lower limit of Mn, 0.4%, was set as the minimum value at which the effect of securing the strength was obtained. On the other hand, excessive addition causes toughness degradation of the weld metal, so the upper limit was made 2.5%.

【0043】PおよびSは、本発明では不純物であしか
し、これら元素は、溶接金属に多く存在すると、靱性が
劣化するため、その上限をそれぞれ0.03%、0.0
2%とした。Niは、単体でオーステナイトすなわち面
心構造を持つ金属である。鉄そのものは、高温域でオー
ステナイト構造になり、低温域でフェライトすなわち体
心構造になる。Niは、それを添加することにより、鉄
の高温域における面心構造をより安定な構造にするた
め、無添加の場合に比べ、より低温度域においても面心
構造となる。このことは、体心構造に変態する温度が低
くなることを意味する。また、Niはそれを添加するこ
とにより溶接金属の靱性を改善するという効果を持つ。
Cr系溶接金属におけるNi添加量の下限4%は、残留
応力低減効果が現れる最低限の添加量および靱性確保の
観点から決定した。Ni添加量の上限8%は、Cr系溶
接金属においては、次に述べるCr添加によりある程度
Ms温度が低減されていること、および残留応力低減の
観点からはこれ以上添加してもあまり効果が変わらない
上、これ以上添加するとNiが高価であるという経済的
デメリットが生じてくるためこの値を設定した。
P and S are impurities in the present invention. However, if these elements are present in a large amount in the weld metal, the toughness is deteriorated.
2%. Ni is austenitic, that is, a metal having a face-centered structure by itself. Iron itself has an austenitic structure in a high temperature range, and has a ferrite or body core structure in a low temperature range. Addition of Ni makes the face-centered structure of iron in a high-temperature range more stable, so that it has a face-centered structure even in a lower temperature range as compared with the case without addition. This means that the temperature at which the structure transforms into a body-core structure becomes lower. Ni has the effect of improving the toughness of the weld metal by adding Ni.
The lower limit of 4% of the amount of Ni added to the Cr-based weld metal was determined from the viewpoint of the minimum amount of addition in which the effect of reducing residual stress appears and securing of toughness. The upper limit of 8% of the addition amount of Ni is that the Cr-based weld metal has the Ms temperature reduced to some extent by the addition of Cr described below, and from the viewpoint of reducing the residual stress, the effect does not change much even if added more. This value is set because there is no economical disadvantage that Ni is expensive if added further.

【0044】Crは、Niと異なり、フェライトフォー
マーである。しかし、Crは、それを鉄に添加すると、
高温度域ではフェライトであるものの、中温度域ではオ
ーステナイトを形成し、さらに温度が低くなると再びフ
ェライトを形成する。溶接部の場合、溶接入熱量により
熱履歴で、低い温度側のフェライトは一般的に得られ
ず、マルテンサイトが得られることになる。これは、C
rを添加することの利点は、焼入性の増加が原因であ
る。すなわち、Crを添加することによるマルテンサイ
ト変態は、焼入性が増加することによるフェライト変態
が生じない点と、Ms温度そのものが低くなるという2
つの点が存在する。これら両方の効果を満たしながら残
留応力を低減するための変態膨張を有効利用するCr添
加範囲として、下限8%を設定した。上限15%は、こ
れを上回る量を添加してもその効果が大きくならない
上、経済的にもデメリットが大きくなるため、この値を
設定した。
Cr, unlike Ni, is a ferrite former. However, when Cr is added to iron,
Although it is ferrite in a high temperature range, it forms austenite in a medium temperature range, and forms ferrite again when the temperature is further lowered. In the case of a welded part, ferrite on a lower temperature side is generally not obtained in the heat history due to the heat input amount of welding, and martensite is obtained. This is C
The advantage of adding r is due to the increased hardenability. That is, the martensitic transformation by adding Cr does not cause ferrite transformation due to an increase in hardenability, and also lowers the Ms temperature itself.
There are two points. The lower limit of 8% was set as a Cr addition range that effectively utilizes transformation expansion for reducing residual stress while satisfying both effects. The upper limit of 15% is set because the effect does not increase even if an amount exceeding the upper limit is added and the demerit increases economically.

【0045】Cuは、溶接ワイヤにメッキすることによ
り通電性をよくする効果があるため、溶接作業性を改善
するために有効な元素である。また、Cuは焼入性元素
でもあるため、溶接金属に添加することによりマルテン
サイト変態を促進させるという効果も期待できる。Cu
の下限0.05%は作業性改善やマルテンサイト変態促
進のために必要な最低限の値として設定した。しかし、
過度の添加は、作業性改善の効果がないだけでなく、ワ
イヤ製造コストを上げるため産業上も好ましくはない。
Cuの上限、0.4%はこのような理由により設定し
た。
Cu is an effective element for improving welding workability because Cu has an effect of improving electric conductivity by plating on a welding wire. Further, since Cu is also a hardenable element, an effect of promoting martensitic transformation by adding it to the weld metal can be expected. Cu
The lower limit of 0.05% was set as a minimum value necessary for improving workability and promoting martensitic transformation. But,
Excessive addition not only has no effect of improving workability but also increases the wire manufacturing cost, which is not preferable in industry.
The upper limit of Cu, 0.4%, was set for such a reason.

【0046】Nbは、溶接金属中においてCと結合し、
炭化物を形成する。Nb炭化物は、少量で溶接金属の強
度を上げる働きがあり、従って、有効利用することの経
済メリットは大きい。また、本発明における残留応力低
減技術である、Ms温度における降伏強度を高める意味
からもメリットは大きい。しかし、一方で過度の炭化物
形成は、靱性劣化が発生するため自ずと上限が設定され
る。Nbの下限は、炭化物を形成せしめ、強度増加効果
が期待できる最低の値として0.005%を設定した。
上限は、靱性劣化による溶接部の信頼性が損なわれない
値として0.3%とした。
Nb combines with C in the weld metal,
Form carbides. Nb carbide has the function of increasing the strength of the weld metal in a small amount, and therefore has a great economic merit of effective use. Further, there is a great merit from the viewpoint of increasing the yield strength at the Ms temperature, which is the residual stress reduction technique in the present invention. However, excessive carbide formation on the other hand naturally sets an upper limit because toughness degradation occurs. The lower limit of Nb was set to 0.005% as a minimum value at which a carbide was formed and the effect of increasing strength was expected.
The upper limit is set to 0.3% as a value that does not impair the reliability of the weld due to deterioration in toughness.

【0047】VもNbと同様な働きをする元素である。
しかし、Nbと異なり、同じ析出効果を期待するために
は、Nbより添加量を多くする必要がある。V添加の下
限0.05%は、添加することにより析出硬化が期待で
きる最低値として設定した。Vの上限は、これより多く
添加すると析出硬化が顕著になりすぎ、靱性劣化を引き
起こすために0.5%とした。
V is an element having the same function as Nb.
However, unlike Nb, in order to expect the same precipitation effect, it is necessary to increase the amount of Nb added. The lower limit of 0.05% of the addition of V was set as the lowest value at which precipitation hardening can be expected by adding V. The upper limit of V is set to 0.5% because if more than this, precipitation hardening becomes too remarkable and toughness deteriorates.

【0048】Tiも、Nb、V同様、炭化物を形成し析
出硬化を生じせしめる。しかし、Vの析出硬化がNbの
それと違っていたようにTiの析出硬化もまたNb、V
と異なる。そのため、Tiの添加量の範囲もNb、Vと
異なった範囲が設定される。Ti添加量の下限0.00
5%は、その効果が期待できる最低量として、上限の
0.3%は靱性劣化を考慮して決定した。
Ti, like Nb and V, also forms carbides and causes precipitation hardening. However, just as the precipitation hardening of V was different from that of Nb, the precipitation hardening of Ti was also Nb, V
And different. Therefore, the range of the addition amount of Ti is set to a range different from Nb and V. Lower limit of Ti addition amount 0.00
5% is determined as the minimum amount in which the effect can be expected, and the upper limit of 0.3% is determined in consideration of toughness deterioration.

【0049】Moも、Nb、V、Ti同様析出硬化が期
待できる元素である。しかし、Moは、Nb、V、Ti
と同等な効果を得るためには、Nb、V、Ti以上に添
加する必要がある。Mo添加量の下限0.1%は、析出
硬化による降伏強度増加が期待できる最低値として設定
した。また、上限の2.0%は、Nb、V、Ti同様、
靱性劣化を考慮して決定した。
Mo, like Nb, V and Ti, is also an element for which precipitation hardening can be expected. However, Mo is Nb, V, Ti
In order to obtain the same effect as above, it is necessary to add Nb, V, and Ti or more. The lower limit of 0.1% of the Mo content was set as the lowest value at which an increase in yield strength due to precipitation hardening can be expected. The upper limit of 2.0% is the same as Nb, V, and Ti.
It was determined in consideration of toughness deterioration.

【0050】Nは、オーステナイトフォーマーとして知
られている元素である。Nも添加することによりマルテ
ンサイトが得られやすくなるため、最低限の添加は必要
である。Nの下限、0.001%は、C同様、低Ms温
度が得られるための最低値として定めた。しかし、過大
な添加は窒化物を形成し、靱性劣化や延性劣化の問題が
発生するためその上限を0.05%とした。
N is an element known as an austenite former. Since addition of N also makes it easier to obtain martensite, a minimum addition is necessary. The lower limit of N, 0.001%, was set as the minimum value for obtaining a low Ms temperature similarly to C. However, an excessive addition forms a nitride and causes a problem of deterioration in toughness and ductility. Therefore, the upper limit is set to 0.05%.

【0051】CとNは、それぞれ炭化物、窒化物を形成
する、オーステナイトフォーマーであるなど、その働き
が似ており、それら合計、すなわちC+Nの量も上限、
下限を設定する必要がある。C+Nの下限、0.001
%は、マルテンサイトを得やすくし、かつMs温度を低
くするための最低限の値として、また上限の0.06%
は、炭化物、窒化物による靱性劣化および延性劣化の問
題が発生しない限界値として定めた。
C and N have similar functions, such as forming carbides and nitrides and being austenite formers, respectively. Their total, that is, the amount of C + N is also an upper limit.
You need to set a lower limit. Lower limit of C + N, 0.001
% Is a minimum value for easily obtaining martensite and lowering the Ms temperature, and 0.06% of the upper limit.
Is defined as a limit value at which the problems of toughness deterioration and ductility deterioration due to carbides and nitrides do not occur.

【0052】以上、溶接金属の成分についてその範囲限
定理由について述べてきたが、これれの範囲に溶接金属
成分を制御する方法として、溶接ワイヤの成分を制御す
る方法や、溶接ワイヤおよびフラックスの成分を制御す
る方法、あるいは溶接心線および被覆フラックスの成分
を制御する方法などがあるが、本発明においては、これ
ら方法によらず、溶接金属の成分が前述の範囲内に設定
されれば高疲労強度溶接継手が実現できる。さらに、本
発明における成分範囲となる溶接金属を形成するような
溶接ワイヤ、溶接ワイヤとフラックスの組み合わせ、ま
たは溶接心線と被覆フラックスの組み合わせ等は、当該
技術者ならば容易に成し得るものである。
The reason for limiting the range of the components of the weld metal has been described above. As a method of controlling the components of the weld metal within these ranges, a method of controlling the components of the welding wire, a component of the welding wire and the components of the flux, and the like. Or the method of controlling the components of the welding core wire and the coating flux, etc., but in the present invention, regardless of these methods, if the components of the weld metal are set within the above-mentioned range, high fatigue Strength welding joints can be realized. Further, a welding wire forming a weld metal that is a component range in the present invention, a combination of a welding wire and a flux, or a combination of a welding core wire and a coating flux can be easily formed by those skilled in the art. is there.

【0053】溶接止端部を形成する溶接ビードに本発明
における溶接金属を形成せしめれば高疲労強度溶接継手
が実現するが、止端部溶接ビードが形成された後、さら
に他のビードが形成されると残留応力の分布が変化する
可能性がある。このビードが新たに溶接止端部を形成す
るビードになる場合は、このビードに対し本発明が提示
する溶接金属になるような材料選択を行った溶接継手を
作製すればよい。しかし、そうではない場合は、残留応
力分布が変化する可能性があるため、溶接止端部を形成
する溶接ビードが、近傍の他の溶接ビードと比べ最終凝
固する、すなわち最終ビードになるような溶接順序が選
択された溶接継手にすることが望ましい。
If a weld metal according to the present invention is formed on a weld bead forming a weld toe, a high fatigue strength welded joint can be realized. However, after the weld bead is formed, another bead is formed. If so, the distribution of the residual stress may change. When this bead is newly formed as a bead forming a weld toe, a welded joint may be produced by selecting a material for the bead so as to be a weld metal according to the present invention. However, if this is not the case, the residual stress distribution may change, so that the weld bead forming the weld toe is finally solidified, i.e. becomes the final bead, compared to other weld beads nearby. It is desirable to have a welded joint with a selected welding order.

【0054】[0054]

【実施例】表1に、残留応力および疲労強度を調べるた
めに用いたNi系およびCr系溶接金属の成分値を示
す。表1に、Ms温度(℃)およびMs温度における降
伏強度を示しているが、これは各溶接金属より直接フォ
ーマスター試験片と引っ張り試験片を採取し、初めにM
s温度を測定し、次にその温度で引っ張り試験を行った
結果である。
EXAMPLES Table 1 shows the component values of Ni-based and Cr-based weld metals used for examining residual stress and fatigue strength. Table 1 shows the Ms temperature (° C.) and the yield strength at the Ms temperature. Former test specimens and tensile test specimens were directly taken from each weld metal.
This is the result of measuring the s temperature and then performing a tensile test at that temperature.

【0055】図2は、ビード止端部の残留応力を測定す
るために作製した角回し溶接継手の図を示している。図
2の角回し溶接継手は、面外ガセットの両端部より5c
mの範囲内において図3に示す開先をもうけて回し溶接
を行っている。溶接部本ビードは通常の溶接材料を用い
ているが、本溶接終了後、付加ビードとして表1にあ
る、WF、WA、WB、WHの溶接金属を形成せしめた
継手である。残留応力は、図中に示すような溶接止端部
にゲージ長さ2mmのひずみゲージを貼り付け、機械加
工で応力を緩和させる、いわゆる切断法で測定した。
FIG. 2 shows a view of a corner turning welded joint prepared for measuring the residual stress at the bead toe. 2 is 5c from both ends of the out-of-plane gusset.
Turning welding is performed within the range of m with the groove shown in FIG. The main bead at the weld portion uses a normal welding material, but is a joint in which, after the completion of the main welding, the weld metal of WF, WA, WB, and WH shown in Table 1 is formed as an additional bead. The residual stress was measured by a so-called cutting method in which a strain gauge having a gauge length of 2 mm was attached to the weld toe as shown in the figure and the stress was relaxed by machining.

【0056】図4に残留応力測定結果を示したが、図4
より明らかなように、本発明例ではWA、WB、WHは
圧縮残留応力になっているのに対し、WFはNi添加不
足のため残留応力は引っ張りである。図5は、図2に示
す面外ガセットを角回し溶接で取り付けた溶接継手の疲
労強度を示している。疲労荷重付加方向は、図2にある
矢印方向、すなわち、面外ガセット長手方向である。疲
労強度を調査する場合は、開先をもうけた場合とそうで
ない場合の比較も行えるようにするため、ガセット端部
より5cmの範囲内に図3に示す開先をもうけた場合と
そうでない場合の2種類の継手を作製し、図2に示す付
加ビードとしてWAの溶接金属を形成せしめた。表1の
WF、WB、WHについては、開先をもうけた継手に対
して付加ビードとして形成させた。疲労は、開先をもう
けた継手では、付加ビードが形成している溶接止端部よ
り発生し鋼材HAZに亀裂が伝播し、開先をもうけない
場合は、角回し溶接部内側の未溶着部分の応力集中部が
存在する端部より伝播した。図5には、点線および実線
で疲労寿命を示した。図5より、本発明例であるWA、
WB、WHは明らかに比較例であるWFより疲労寿命お
よび疲労限が向上しており、かつ、同じ本発明例の溶接
金属でも、WAの実施例からわかるように、開先をもう
けた場合の方が寿命は長い。
FIG. 4 shows the measurement results of the residual stress.
As is clear, in the example of the present invention, WA, WB, and WH are compressive residual stresses, whereas WF is a tensile stress due to insufficient addition of Ni. FIG. 5 shows the fatigue strength of a welded joint in which the out-of-plane gusset shown in FIG. The fatigue load application direction is the arrow direction in FIG. 2, that is, the out-of-plane gusset longitudinal direction. When investigating the fatigue strength, in order to be able to compare the case with the groove and the case without the groove, the case with the groove shown in Fig. 3 within 5 cm from the end of the gusset and the case without the groove Were manufactured, and a weld metal of WA was formed as an additional bead shown in FIG. WF, WB and WH in Table 1 were formed as an additional bead to the grooved joint. In the case of a grooved joint, fatigue occurs at the weld toe where the additional bead is formed, and the crack propagates through the steel HAZ. If the groove is not formed, the unwelded portion inside the corner turning weld is Propagated from the end where the stress concentration portion exists. FIG. 5 shows the fatigue life by a dotted line and a solid line. As shown in FIG.
WB and WH have clearly improved fatigue life and fatigue limit compared to WF as a comparative example, and even the same weld metal of the present invention, as can be seen from the example of WA, has a groove with a groove. The life is longer.

【0057】図6は、図2と同様な形状を示している面
外ガセットを角回し溶接にて取り付けた溶接継手を示し
ている。しかし、図6の溶接継手には、疲労荷重とし
て、面外ガセット直角方向(図5中矢印の方向)に荷重
を付加して疲労試験を行った。なお、図6では、面外が
セットについては特に開先をもうけていない。この場
合、疲労が問題となる溶接止端部を形成する溶接ビード
は溶接部の本ビードそのものである。そこで、図6の継
手では、表1に示すWF、WA、WB、WHの溶接金属
を本ビードに形成せしめ、継手を作製した。図7は、そ
の疲労強度を示しているが、明らかに本発明例のほうが
疲労強度が高い。
FIG. 6 shows a welded joint in which an out-of-plane gusset having a shape similar to that of FIG. However, a fatigue test was performed on the welded joint of FIG. 6 by applying a load as a fatigue load in a direction perpendicular to the out-of-plane gusset (the direction of the arrow in FIG. 5). In FIG. 6, the out-of-plane set is not particularly grooved. In this case, the weld bead forming the weld toe where fatigue becomes a problem is the actual bead of the welded portion. Therefore, in the joint of FIG. 6, the weld metal of WF, WA, WB, and WH shown in Table 1 was formed on the present bead to produce a joint. FIG. 7 shows the fatigue strength. The example of the present invention clearly has a higher fatigue strength.

【0058】次に、角回し溶接部同様疲労がよく問題と
なる、カバープレートが疲労加重を受ける部材に溶接さ
れている継手における疲労強度を調べた。図8は、疲労
強度をを調べた試験片形状を示している。図中の付加ビ
ードは、カバープレートを溶接で接合した後に形成され
たビード、すなわち最終ビードである。この付加ビード
に対し、表1に示す、WC、WD、WE、WGの溶接金
属を形成せしめ継手を作製した。図9には、図8の溶接
継手の疲労強度を示している。図5同様、点線および実
線で疲労寿命を示した。カバープレートを取り付けた溶
接継手においても、本発明例の継手は比較例と比べ疲労
寿命、疲労限共に高いことが実証された。
Next, the fatigue strength of a joint where the cover plate is welded to a member subjected to fatigue load, in which fatigue is often a problem as in the case of a corner turning weld, was examined. FIG. 8 shows a test piece shape for which the fatigue strength was examined. The additional beads in the figure are beads formed after joining the cover plates by welding, that is, final beads. The weld metal of WC, WD, WE, and WG shown in Table 1 was formed on the additional bead, and a joint was produced. FIG. 9 shows the fatigue strength of the welded joint of FIG. Similar to FIG. 5, the fatigue life is indicated by a dotted line and a solid line. Also in the welded joint to which the cover plate was attached, it was demonstrated that the joint of the example of the present invention had higher fatigue life and fatigue limit than the comparative example.

【0059】次に、前記角回し溶接継手およびカバープ
レート取り付け継手同様、疲労が問題となるスタッドが
取り付けられた溶接継手が疲労加重を受ける部材に溶接
されている継手における疲労強度を調べた。図10は、
疲労強度をを調べた試験片形状を示している。図中のハ
ッチングを施した部分が溶接ビードであり、この部分に
表1に示しているWF、WC、WB、WHの溶接金属を
形成せしめ継手を作製した。図11には、図10の溶接
継手の疲労強度を示している。図5同様、疲労寿命を点
線および実線にて示した。図11で明らかなように、ス
タッドを取り付けた継手においても本発明例の溶接継手
は比較例と比べ疲労寿命、疲労限共に高い。
Next, the fatigue strength of a joint in which a welded joint with a stud causing a problem of fatigue was welded to a member subjected to fatigue load, as in the case of the corner-turned joint and the cover plate-attached joint, was examined. FIG.
The test piece shape for which the fatigue strength was examined is shown. The hatched portions in the figure are weld beads, and WF, WC, WB, and WH weld metals shown in Table 1 were formed in these portions to produce joints. FIG. 11 shows the fatigue strength of the welded joint of FIG. As in FIG. 5, the fatigue life is indicated by a dotted line and a solid line. As can be seen from FIG. 11, the welded joint of the present invention also has a higher fatigue life and fatigue limit as compared with the comparative example in the joint with the stud attached.

【0060】図12は、スカラップを有する溶接継手形
状を示している。図12中の付加ビード部分に、表1に
示すWC、WF、WB、WE、WHの溶接金属を形成せ
しめ継手を作製した。また、面外ガセット(図2)の場
合と同様に、回し溶接部内側の未溶着部分を小さくする
ために、スカラップの端部より5cmの範囲で図3に示
すような開先をもうけた継手と開先をもうけない継手を
作製した。表1のWC、WF、WB、WHの溶接金属
は、開先をもうけた継手に対して図12に示す付加ビー
ドとして形成せしめ、WEは、開先をもうけない継手に
対して付加ビードとして形成せしめた。図13は、その
疲労強度を示している。図5同様、点線および実線で疲
労寿命を示した。図13より、本発明例の継手は、比較
例より、疲労限、疲労寿命ともに高く、特に、開先をも
うけた場合の疲労強度向上効果はより顕著である。
FIG. 12 shows a welded joint shape having scallops. The welded metal of WC, WF, WB, WE, and WH shown in Table 1 was formed in the additional bead portion in FIG. 12 to produce a joint. Also, as in the case of the out-of-plane gusset (FIG. 2), a joint having a groove as shown in FIG. 3 within a range of 5 cm from the end of the scallop in order to reduce the unwelded portion inside the turning welded portion. And joints without making a groove were produced. The weld metals WC, WF, WB, and WH in Table 1 are formed as an additional bead shown in FIG. 12 for a grooved joint, and WE is formed as an additional bead for a grooveless joint. I was sorry. FIG. 13 shows the fatigue strength. Similar to FIG. 5, the fatigue life is indicated by a dotted line and a solid line. As shown in FIG. 13, the joint of the present invention has higher fatigue limit and fatigue life than the comparative example, and the effect of improving the fatigue strength when a groove is formed is more remarkable.

【0061】次に、面外ガセットを回し溶接にて疲労加
重を受ける構造部材の取り付けた継手に対し、表1に示
す溶接金属、WJ、WK、WL、WM、WNを付加ビー
ドとして形成せしめた溶接継手の疲労強度を調べた。こ
のとき、面外ガセットには図3に示す開先をもうけたも
のともうけないものがあるが、開先をもうけた範囲を種
々変化させ、その効果も比較できるようにした。疲労加
重として、公称応力範囲を200MPaとし、そのとき
の疲労寿命を表2に示した。表2の結果から、付加ビー
ドの効果や開先の効果が理解できる。
Next, the weld metal, WJ, WK, WL, WM, and WN shown in Table 1 were formed as additional beads on the joint to which the structural member subjected to fatigue load by turning the out-of-plane gusset was welded. The fatigue strength of the welded joint was investigated. At this time, some out-of-plane gussets have a groove as shown in FIG. 3 and some do not. However, the range of the groove is variously changed so that the effects can be compared. As the fatigue load, the nominal stress range was set to 200 MPa, and the fatigue life at that time is shown in Table 2. From the results in Table 2, the effect of the additional bead and the effect of the groove can be understood.

【0062】表2の、No.1〜4は、表1の溶接金属
WIを付加ビードとして形成せしめた場合の疲労寿命を
示している。No.1〜4を比較すると、開先がないN
o.1の疲労寿命と開先範囲を5cm、3cmとしたN
o.2、3の疲労寿命は、明らかにNo.2、3の方が
長く、開先を面外ガセットにもうけた場合の方が疲労強
度が向上していることがわかる。これは、No.1で
は、疲労亀裂が回し溶接内側の未溶着部分端の応力集中
部、すなわちルート部より発生していることによる。し
かし、No.4のように開先範囲が4mmと狭い場合
は、開先をもうけないNo.1と大差ない結果であっ
た。なお、No.1〜4は、比較例であるNo.10〜
16のいずれの場合より疲労寿命が長かった。
In Table 2, no. 1 to 4 show the fatigue life when the weld metal WI of Table 1 was formed as an additional bead. No. Comparing 1-4, N with no groove
o. N with a fatigue life of 1 and a groove range of 5 cm and 3 cm
o. The fatigue life of Nos. 2 and 3 is clearly no. It can be seen that the fatigue strength is improved when the groove is formed in the out-of-plane gusset, with the length of the grooves being longer. This is No. In the case of No. 1, the fatigue crack is generated from the stress concentrated portion at the end of the unwelded portion inside the turning weld, that is, from the root portion. However, no. When the groove range is as narrow as 4 mm as in No. 4, no groove is formed. The result was not much different from 1. In addition, No. Nos. 1 to 4 are comparative examples. 10
16 had a longer fatigue life.

【0063】No.5、6、7は付加ビードとして表1
のWJの溶接金属を形成せしめた場合の疲労寿命を調べ
た結果である。No.1〜4同様、開先をもうけなかっ
たNo.5の寿命は、No.6の場合より短い。しか
し、それでもNo.5の寿命は、比較例であるNo.1
0〜16のいずれの場合より疲労寿命が長かった。N
o.7は、開先を3cmの範囲でもうけた場合である
が、未溶着部分の幅が5%しか減少しておらず、この場
合、No.5と同様な疲労寿命であった。
No. 5, 6, and 7 are additional beads as shown in Table 1.
4 shows the results of examining the fatigue life when a WJ weld metal was formed. No. As in Nos. 1 to 4, no. The life of No. 5 is no. Shorter than 6 However, no. The life of No. 5 was No. 5 of the comparative example. 1
The fatigue life was longer than any of the cases 0 to 16. N
o. No. 7 shows a case where a groove was formed in a range of 3 cm. However, the width of the unwelded portion was reduced only by 5%. 5 had the same fatigue life.

【0064】表2のNo.8、9は、付加ビードとして
表1の溶接金属WKを形成せしめた場合の継手における
疲労寿命を示しているが、いずれも比較例であるNo.
10〜16より寿命が長い。No.10〜16は、表1
の溶接金属WL、WM、WNを付加ビードとして形成せ
しめた場合の疲労寿命を示している。表2よりわかるよ
うに、本発明例であるNo.1〜9の疲労寿命より短
い。
In Table 2, No. 8 and 9 show the fatigue life of the joint when the weld metal WK shown in Table 1 was formed as an additional bead.
Longer life than 10-16. No. 10 to 16 are shown in Table 1.
Shows the fatigue life when the weld metals WL, WM, and WN are formed as additional beads. As can be seen from Table 2, the No. 1 sample of the present invention. Shorter than the fatigue life of 1-9.

【0065】さらに、比較例では、面外ガセットに開先
をもうけた場合とそうでない場合とでほぼ同じ疲労寿命
であることがわかる。これは、疲労亀裂発生箇所が溶接
ビード止端部であるため、回し溶接内側のルート部の応
力集中を抑えても継手の疲労強度はビード止端部で決定
されているためである。一方、本発明例No.1〜9で
は、開先をもうけない場合でも疲労寿命が向上でき、さ
らに開先をもうけることにより継手全体としての疲労寿
命がより向上することがわかった。
Further, in the comparative example, it can be seen that the fatigue life is almost the same when the groove is formed in the out-of-plane gusset and when the groove is not formed. This is because the fatigue crack is generated at the weld bead toe, and the fatigue strength of the joint is determined by the bead toe even if the concentration of stress in the root portion inside the turning weld is suppressed. On the other hand, in the present invention example No. In Nos. 1 to 9, it was found that the fatigue life can be improved even when the groove is not formed, and that the groove as a whole further improves the fatigue life of the joint.

【0066】[0066]

【表1】 [Table 1]

【0067】[0067]

【表2】 [Table 2]

【0068】[0068]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、溶接止
端部の疲労強度向上が実現でき、実用的な施工方法のみ
で作製可能な高疲労強度溶接継手を提供することが可能
である。したがって、本発明は工業的価値の極めて高い
発明であるといえる。
As described above, according to the present invention, it is possible to improve the fatigue strength of the weld toe, and to provide a high fatigue strength welded joint that can be manufactured only by a practical construction method. is there. Therefore, it can be said that the present invention is an invention having extremely high industrial value.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 図1は、溶接金属の変態膨張方向およびその
反力により残留応力が低減される鋼材HAZ領域を説明
した斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view illustrating a steel material HAZ region in which a residual stress is reduced by a transformation expansion direction of a weld metal and a reaction force thereof.

【図2】 図2(1)および(2)は、面外ガセットを
疲労荷重を受ける構造部材に角回し溶接で取り付け、さ
らに付加ビードを形成させた溶接継手を示す(1)斜視
図、およびその溶接継手における残留応力測定位置を説
明した(2)平面図である。
FIGS. 2 (1) and 2 (2) are perspective views showing a welded joint in which an out-of-plane gusset is attached to a structural member subjected to fatigue load by corner turning welding, and further an additional bead is formed; It is the (2) top view explaining the residual stress measurement position in the welded joint.

【図3】 図3は、面外ガセットまたはスカラップを有
する構造部材にもうけた開先形状を示した断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a groove shape of a structural member having an out-of-plane gusset or scallops.

【図4】 図4(1)〜(4)は、図2の溶接継手にお
いて、付加ビードとして、それぞれ表1に示す(1)W
F、(2)WA、(3)WB、(4)WHの溶接金属を
形成せしめたときの残留応力測定結果を示した断面図で
ある。
4 (1) to 4 (4) show (1) W shown in Table 1 as additional beads in the welded joint of FIG.
It is sectional drawing which showed the residual stress measurement result at the time of forming the weld metal of F, (2) WA, (3) WB, and (4) WH.

【図5】 図5は、図2の溶接継手において、付加ビー
ドとして、表1に示すWF、WA、WB、WHの溶接金
属を形成せしめたときの溶接継手における疲労強度を示
したグラフである。
5 is a graph showing the fatigue strength of the welded joint of FIG. 2 when the weld metal of WF, WA, WB, and WH shown in Table 1 is formed as an additional bead. .

【図6】 図6は、面外ガセットを角回し溶接にて疲労
荷重を受ける構造部材に取り付け時の継手を示した斜視
図である。
FIG. 6 is a perspective view showing the joint when the out-of-plane gusset is mounted on a structural member that receives a fatigue load by turning the corner by welding.

【図7】 図7は、図6の溶接継手において、溶接部に
表1に示すWF、WA、WB、WHの溶接金属を形成せ
しめたときの溶接継手における疲労強度を示したグラフ
である。
7 is a graph showing the fatigue strength of the welded joint of FIG. 6 when WF, WA, WB, and WH weld metals shown in Table 1 are formed in a welded portion.

【図8】 図8は、疲労荷重を受ける構造部材にカバー
プレートを溶接にて取り付け、さらに付加ビードを形成
させた溶接継手を説明した斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view illustrating a welded joint in which a cover plate is attached to a structural member subjected to a fatigue load by welding and an additional bead is formed.

【図9】 図9は、図8の溶接継手において、付加ビー
ドとして、表1に示すWD、WC、WE、WGの溶接金
属を形成せしめたときの溶接継手における疲労強度を示
したグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the fatigue strength of the welded joint of FIG. 8 when the weld metal of WD, WC, WE, and WG shown in Table 1 was formed as an additional bead. .

【図10】 図10は、疲労荷重を植える構造部材にス
タッドをまわし溶接して取り付けた溶接継手を説明した
斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view illustrating a welded joint in which a stud is rotated and welded to a structural member for planting a fatigue load.

【図11】 図11は、図10の溶接継手において、溶
接部として、表1に示すWF、WC、WB、WHの溶接
金属を形成せしめたときの溶接継手における疲労強度を
示したグラフである。
11 is a graph showing the fatigue strength of the welded joint of FIG. 10 when the weld metal of WF, WC, WB, and WH shown in Table 1 was formed as a welded portion. .

【図12】 図12は、スカラップを有する構造部材を
まわし溶接にて取り付け、さらに角回し部に付加ビード
を形成させた継手を説明した図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a joint in which a structural member having scallops is attached by turning welding and an additional bead is formed in a corner turning portion.

【図13】 図13は、図12の溶接継手において、付
加ビードとして、表1に示すWC、WF、WB、WE、
WHの溶接金属を形成せしめたときの溶接継手における
疲労強度を示した斜視図である。
FIG. 13 shows WC, WF, WB, WE, and WC shown in Table 1 as additional beads in the welded joint of FIG.
It is the perspective view which showed the fatigue strength in the weld joint at the time of forming the weld metal of WH.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 疲労が問題となる溶接止端部において、
それを形成する溶接ビードに対し、オーステナイトから
マルテンサイトに変態を開始する温度が350℃以下1
50℃以上となる溶接金属が形成されていることを特徴
とする高疲労強度溶接継手。
1. At the weld toe where fatigue is a problem,
The temperature at which transformation from austenite to martensite is initiated at 350 ° C. or less1
A high-fatigue-strength welded joint comprising a weld metal having a temperature of 50 ° C. or higher.
【請求項2】 オーステナイトからマルテンサイトに変
態を開始する温度において、降伏強度が40kg/mm
2 以上、120kg/mm2 以下となる溶接金属が形成
されていることを特徴とする請求項1載の高疲労強度溶
接継手。
2. At a temperature at which transformation from austenite to martensite starts, the yield strength is 40 kg / mm.
2. The high fatigue strength welded joint according to claim 1, wherein a weld metal of not less than 2 and not more than 120 kg / mm 2 is formed.
【請求項3】 疲労荷重を受ける構造部材に、面外ガセ
ット、カバープレート、またはスタッドの1つまたは2
つ以上が溶接されていることを特徴とする請求項1また
は2記載の高疲労強度溶接継手。
3. A structural member subjected to a fatigue load, wherein one or more of an out-of-plane gusset, a cover plate, or a stud is provided.
The high fatigue strength welded joint according to claim 1 or 2, wherein at least one is welded.
【請求項4】 疲労荷重を受ける構造部材に面外ガセッ
トが溶接されている場合で、ガセット両端部において、
端部より5mm以上の範囲にわたり開先をもうけ、開先
をもうけた範囲におけるガセットとガセットを取り付け
る構造部材の間に存在する未溶着部分の面積を、開先を
もうけない場合における未溶着部分の面積に対して10
%以上減少させたことを特徴とする請求項3記載の高疲
労強度溶接継手。
4. A case where an out-of-plane gusset is welded to a structural member subjected to a fatigue load.
A groove is formed over a range of 5 mm or more from the end, and the area of the unwelded part existing between the gusset and the structural member to which the gusset is attached in the grooved area is defined as the area of the unwelded part when the groove is not formed. 10 per area
The high-fatigue-strength welded joint according to claim 3, wherein the ratio is reduced by at least%.
【請求項5】 スカラップを有する疲労荷重を受ける構
造部材を、回し溶接にて構造部材に溶接されていること
を特徴とする請求項1または2記載の高疲労強度溶接継
手。
5. The high fatigue strength welded joint according to claim 1, wherein the structural member having a scallop and subjected to a fatigue load is welded to the structural member by rotary welding.
【請求項6】 スカラップを有する疲労荷重を受ける構
造部材に対し、スカラップ端部より5mm以上の範囲に
おいて開先をもうけ、開先をもうけた範囲におけるスカ
ラップを有する構造部材とそれが取り付けられる構造部
材の間に存在する未溶着部分の面積を、開先をもうけな
い場合における未溶着部分の面積に対して10%以上減
少させたことを特徴とする請求項5記載の高疲労強度溶
接継手。
6. A structural member having a scallop in a range of 5 mm or more from an end of a scallop with respect to a structural member having a scallop and receiving a fatigue load, and a structural member having a scallop in a range where the groove is formed and a structural member to which the scallop is attached. The high-fatigue-strength welded joint according to claim 5, wherein the area of the non-welded portion existing between them is reduced by 10% or more with respect to the area of the non-welded portion when no groove is formed.
【請求項7】 C、Ni、CrおよびMoを、それぞれ
の成分の重量%とし、下記式で定義されるパラメーター
Paの範囲が、0.85以上1.30以下である溶接金
属が形成されていることを特徴とする請求項1、2、
3、4、5または6記載の高疲労強度溶接継手。 Pa=C+Ni/12+Cr/24+Mo/19
7. A weld metal is formed wherein C, Ni, Cr and Mo are each represented by weight% of each component, and a parameter Pa defined by the following formula has a range of 0.85 or more and 1.30 or less. Claims 1 and 2,
The high fatigue strength welded joint according to 3, 4, 5 or 6. Pa = C + Ni / 12 + Cr / 24 + Mo / 19
【請求項8】 重量%で、C:0.01〜0.2%、S
i:0.1〜0.5%、Mn:0.01〜1.5%、
P:0.03%以下、S:0.02%以下、Ni:8〜
12%を含有し、残部が鉄および不可避不純物からなる
溶接金属が形成されていることを特徴とする請求項1、
2,3,4、5、6または7記載の高疲労強度溶接継
手。
8. C: 0.01 to 0.2% by weight, S:
i: 0.1 to 0.5%, Mn: 0.01 to 1.5%,
P: 0.03% or less, S: 0.02% or less, Ni: 8 to
A weld metal containing 12% and a balance of iron and unavoidable impurities is formed.
The high fatigue strength welded joint according to 2, 3, 4, 5, 6, or 7.
【請求項9】 重量%で、Ti:0.01〜0.4%、
Nb:0.01〜0.4%、V:0.1〜1.0%の1
種または2種以上をさらに含有する溶接金属が形成され
てることを特徴とする請求項8記載の高疲労強度溶接継
手。
9. Ti in weight%: 0.01 to 0.4%;
Nb: 0.01 to 0.4%, V: 0.1 to 1.0%
The high fatigue strength welded joint according to claim 8, wherein a weld metal further containing one or more kinds is formed.
【請求項10】 重量%で、Cu:0.05〜0.4
%、Cr:0.1〜3.0%、Mo:0.1〜3.0
%、Co:0.1〜2.0%の1種または2種以上をさ
らに含有する溶接金属が形成されていることを特徴とす
る請求項8または9記載の高疲労強度溶接継手。
10. Cu: 0.05 to 0.4 by weight%.
%, Cr: 0.1 to 3.0%, Mo: 0.1 to 3.0
%, Co: 0.1 to 2.0%, wherein a weld metal further containing one or more of 0.1 to 2.0% is formed.
【請求項11】 重量%で、C:0.001〜0.05
%、Si:0.1〜0.7%、Mn:0.4〜2.5
%、P:0.03%以下、S:0.02%以下、Ni:
4〜8%、Cr:8〜15%、N:0.001〜0.0
5%を含有し、C+N:0.001〜0.06%であ
り、残部が鉄及び不可避不純物からなる溶接金属が形成
されていることを特徴とする請求項1、2,3,4、
5、6または7記載の高疲労強度溶接継手。
11. C: 0.001 to 0.05 by weight%
%, Si: 0.1 to 0.7%, Mn: 0.4 to 2.5
%, P: 0.03% or less, S: 0.02% or less, Ni:
4 to 8%, Cr: 8 to 15%, N: 0.001 to 0.0
The weld metal containing 5%, C + N: 0.001 to 0.06% and the balance being iron and unavoidable impurities is formed.
The high fatigue strength welded joint according to 5, 6, or 7.
【請求項12】 重量%で、Mo:0.1〜2.0%、
Ti:0.005〜0.3%、Nb:0.005〜0.
3%、V:0.05〜0.5%の1種または2種以上を
さらに含有する溶接金属が形成されていることを特徴と
する請求項11記載の高疲労強度溶接継手。
12. Mo: 0.1 to 2.0% by weight.
Ti: 0.005 to 0.3%, Nb: 0.005 to 0.
The high fatigue strength welded joint according to claim 11, wherein a weld metal further containing one or more of 3% and V: 0.05 to 0.5% is formed.
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