JP2001225189A - 耐溶接変形性に優れた鋼構造物用溶接継手およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 板厚25mm以下の薄肉の300MPa〜590MPa級高張
力鋼材を溶接変形を抑制して作製できる溶接継手の製造
方法および溶接変形を抑制できる溶接継手を提案する。 【解決手段】 溶接金属を、Ｃ：0.20質量％以下、Cr：
3.0 〜11.5質量％、Ni：3.0 〜10.5質量％を含有する鉄
合金組成で、かつ360 ℃以下100 ℃以上のマルテンサイ
ト変態開始温度（Ｍs 点）を有し、さらに該溶接金属が
Ｍs 点から30℃までの温度範囲の線膨張量が１mmあたり
−３×10^-3mm以上３×10^-3mm未満である温度−伸び曲線
を示す組成とする。また溶接金属の組成を、100 ≦ 719
-795C-35.55Si-13.25Mn-23.7Cr-26.5Ni-23.7Mo-11.85Nb
≦360 、および20≦ 97.5C+1.1Cr+1.0Ni≦27（ここに、
C 、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Nb：各元素の含有量（質量
％））を満足するように調整するのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、船舶、橋梁、貯
槽、建設機械等の大型鋼構造物に用いて好適な溶接継手
に係り、とくに耐溶接継手の耐溶接変形性の改善に関す
る。なお、本発明において「耐溶接変形性に優れた」と
は、例えば図２に示すように、溶接継手において、溶接
方向に直交する断面で、溶接前の母材に沿う長さａ（m
m）に対し溶接後に生じた変形量をｂ（mm）とした場合
に、ｂ／ａが５／1000以下となるような溶接変形の少な
い状態をいうものとする。

【０００２】

【従来の技術】船舶、海洋構造物、ペンストック、橋梁
や貯槽、建設機械等の大型鋼構造物においては、使用鋼
材の高強度化が要望されている。使用鋼材が高強度化す
ることにより、板厚を薄くすることができ、構造物の軽
量化に寄与できる。これら鋼構造物に使用される鋼材と
しては、主としてCr、Ni、Mo等の合金元素が３質量％未
満、好ましくは1.5 質量％未満含有された、いわゆる低
合金鋼が使用され、その強度は、引張強さ：300MPa〜59
0MPaの範囲である。

【０００３】鋼材同士を溶接により接合して溶接継手を
製作すると、溶接時の加熱冷却により、溶接変形が生じ
るのが一般的である。とくに、被溶接材が薄鋼板である
場合には、溶接変形量が大きくなることが知られてい
る。溶接継手において、溶接変形が発生する原因は、図
２に模式的に示すように、溶接熱により融点以上に加熱
された溶接金属が、溶接後の冷却中に凝固・収縮し、発
生する応力により、変形が生じることにある。図２
（ａ）は隅肉溶接の場合、図２（ｂ）は突き合わせ溶接
の場合であり、いずれの場合も溶接方向に直交する断面
での、溶接後における溶接継手の変形を模式的に示して
いる。いずれの溶接継手においても、溶接金属の収縮に
伴う応力により溶接変形が生じている。通常、溶接変形
量は、溶接前の母材に沿う長さａに対する、溶接方向に
直交する断面での溶接後に生じた変形量ｂの比、ｂ／ａ
で表す。

【０００４】このような溶接変形を低減する方法とし
て、溶接前に拘束溶接を行う、溶接施工後に継手の
矯正を施す等の処理が一般的である。しかしながら、こ
のような処理は、多大な作業時間を要し、溶接作業コス
トの高騰や、溶接作業能率の低下を招くとともに、作業
のやり方次第では溶接欠陥を発生させる場合があるなど
の問題があった。

【０００５】このような問題に対し、例えば、特開平7-
276086号公報には、ワイヤ中に占める化学成分により規
定される相変態温度をあらわすパラメータを620 ℃未満
とした溶接変形の少ないマグ溶接用フラックス入りワイ
ヤが提案されている。このフラックス入りワイヤによれ
ば、溶け込みが浅く溶接金属量を少なくして、溶接変形
を少なくすることができるとしている。しかし、溶け込
みが深いソリッドワイヤでは、特開平7-276086号公報に
記載された技術を応用しても溶接変形の減少は認められ
なかった。

【０００６】また、特開平11-138290 号公報には、溶接
により生成する溶接金属を、溶接後の冷却過程でマルテ
ンサイト変態を起こさせ、室温においてマルテンサイト
変態の開始時よりも膨張している状態とする溶接方法が
提案されている。この方法によれば、溶接継手の疲労強
度が向上するとしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
11-138290 号公報に記載された技術を薄肉鋼材の溶接に
適用すると、溶接金属の膨張によりかえって溶接変形が
大きくなるという問題が残されていた。本発明は、上記
した従来技術の問題を解決し、板厚25mm以下の薄肉の30
0MPa〜590MPa級高張力鋼材を被溶接材とする溶接継手
を、溶接変形を抑制して作製できる溶接継手の製造方法
および溶接変形を抑制した耐溶接変形性に優れた溶接継
手を提案することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、溶接材料
を用いて接合した、25mm厚以下の薄肉高張力鋼材の溶接
継手に発生する溶接変形を抑制する方法について、鋭意
研究した。その結果、溶接変形の発生を抑制するために
は、溶接金属の組成を、溶接後の冷却過程でマルテンサ
イト変態を起し、かつ室温まで冷却したのちにマルテン
サイト変態開始時に比較して、大きな膨張あるいは収縮
を生じない状態となる組成とすることが肝要であること
に想到した。好ましくは、溶接金属の組成を、室温まで
冷却したのちにマルテンサイト変態開始時とほぼ同じ程
度の伸び量あるいはやや収縮状態となる、温度−伸び曲
線（熱膨張曲線）を有するような組成とすることであ
る。

【０００９】そして、本発明者らは、上記したような組
成の溶接金属とするためには、溶接材料の組成以外に、
被溶接材からの希釈を考慮する必要があり、被溶接材で
ある低合金鋼の組成に応じ、溶接材料の組成、および溶
接入熱等の溶接条件を調整して、溶接することが肝要と
なることを知見した。本発明は、上記した知見に基づい
て、さらに検討を加え完成されたものである。

【００１０】すなわち、第１の本発明は、溶接材料を用
いて被溶接材同士を溶接した溶接継手であって、前記被
溶接材を板厚25mm以下の低合金鋼材とし、前記溶接によ
り形成された溶接金属が、Ｃ：0.20質量％以下、Cr：3.
0 〜11.5質量％、Ni：3.0 〜10.5質量％を含有する鉄合
金組成で、かつ360 ℃以下100 ℃以上、好ましくは360
℃以下250 ℃以上のマルテンサイト変態開始温度（Ｍs
点）を有し、さらに該マルテンサイト変態開始温度（Ｍ
s 点）から30℃までの温度範囲の線膨張量が１mmあたり
−３×10^-3mm以上３×10^-3mm未満である温度−伸び曲線
を示す組成を有することを特徴とする耐溶接変形性に優
れた鋼構造物用溶接継手であり、また、第１の本発明で
は、前記溶接金属を、C 、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Nbの含
有量が次（１）式および次（２）式 100≦ 719-795C-35.55Si-13.25Mn-23.7Cr-26.5Ni-23.7Mo-11.85Nb≦360 … …（１） 20≦ 97.5C+1.1Cr+1.0Ni≦27 ……（２） （ここに、C 、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Nb：各元素の含有
量（質量％））を満足するように調整することが好まし
く、また、第１の本発明では、前記溶接金属を、C 、S
i、Mn、Cr、Ni、Mo、Nbの含有量が次（２）式および次
（３）式 240≦ 719-795C-35.55Si-13.25Mn-23.7Cr-26.5Ni-23.7Mo-11.85Nb≦360 … …（３） 20≦ 97.5C+1.1Cr+1.0Ni≦27 ……（２） を満足するように調整するのが好ましい。

【００１１】また、第１の本発明では、前記溶接金属
が、Ｃ：0.20質量％以下、Cr：3.0 〜11.5質量％、Ni：
3.0 〜10.5質量％を含有し、さらにSi：1.0 質量％以
下、Mn：2.5 質量％以下を含み、あるいはさらにMo：4.
0 質量％以下、Nb：1.0 質量％以下の１種または２種を
含み残部Feおよび不可避的不純物からなる鉄合金組成を
有することが好ましい。

【００１２】また、第２の本発明は、溶接材料を用いて
被溶接材同士を溶接し溶接継手とする溶接継手の製造方
法において、前記被溶接材を板厚25mm以下の低合金鋼材
とし、前記溶接により形成される溶接金属が、Ｃ：0.20
質量％以下、Cr：3.0 〜11.5質量％、Ni：3.0 〜10.5質
量％を含有する鉄合金組成で、かつ360 ℃以下100 ℃以
上のマルテンサイト変態開始温度（Ｍs 点）を有し、さ
らに該マルテンサイト変態開始温度（Ｍs 点）から30℃
までの温度範囲の線膨張量が１mmあたり−３×10^-3mm以
上３×10^-3mm未満である組成となるように、前記低合金
鋼材の組成に応じ、前記溶接材料の組成、溶接条件を調
整することを特徴とする耐溶接変形性に優れた鋼構造物
用溶接継手の製造方法であり、また、第２の本発明で
は、前記溶接金属の組成が、次（１）式および次（２）
式 100≦ 719-795C-35.55Si-13.25Mn-23.7Cr-26.5Ni-23.7Mo-11.85Nb≦360 … …（１） 20≦ 97.5C+1.1Cr+1.0Ni≦27 ……（２） （ここに、C 、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Nb：各元素の含有
量（質量％））を満足することが好ましく、また、第２
の本発明では、前記溶接金属の組成が、前記（２）式お
よび次（３）式 240≦ 719-795C-35.55Si-13.25Mn-23.7Cr-26.5Ni-23.7Mo-11.85Nb≦360 … …（３） （ここに、C 、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Nb：各元素の含有
量（質量％））を満足することが好ましい。

【００１３】また、第２の本発明では、前記溶接が多層
盛溶接であり、該多層盛溶接の初層溶接および／または
最終層溶接により形成される溶接金属の組成が、前記
（１）式および前記（２）式、または前記（２）式およ
び前記（３）式を満足することが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の溶接継手は、溶接材料を
用い、被溶接材同士を溶接することにより作製される。
本発明の溶接継手においては、被溶接材として、板厚25
mm以下の低合金鋼材を用いる。低合金鋼材としては、30
0 〜590MPa級、とくに490MPa級、590MPa級薄肉高張力鋼
材が好適であるが、本発明に用いられるこれら低合金鋼
材の組成については、とくに限定する必要はなく、通常
公知の鋼材いずれもが適用可能である。

【００１５】また、用いられる溶接材料は、前記被溶接
材に適合した溶接条件で、後述する組成の溶接金属を形
成できる組成を有するものであれば、通常公知の材料い
ずれもが適用可能であり、とくに限定されない。後述す
る組成の溶接金属が形成できるように、溶接条件により
被溶接材からの希釈等を考慮して適宜選択すればよいの
である。

【００１６】本発明では、被溶接材に応じて、溶接材料
の組成、および溶接方法、溶接条件を調整して、適正組
成の溶接金属を形成する。本発明溶接継手の溶接方法
は、被覆アーク溶接、ガスメタルアーク溶接、サブマー
ジアーク溶接、ＦＣＷなど各種溶接法がいずれも好適に
適用できる。また、継手形状は、荷重非伝達型十字溶接
継手、角回し溶接などの隅肉溶接継手、突き合わせ溶接
継手など、船舶、海洋構造物、ペンストック、橋梁、貯
槽、建設機械等の大型鋼構造物に用いられる継手形状が
いずれも好適である。

【００１７】つぎに、本発明の溶接継手における溶接金
属について説明する。本発明の溶接継手における溶接金
属は、溶接後の冷却過程でマルテンサイト変態を起し、
かつ室温まで冷却したのちにマルテンサイト変態開始時
に比較して、大きな膨張あるいは収縮を生じない状態、
好ましくは、室温まで冷却したのちにマルテンサイト変
態開始時とほぼ同じ程度の伸び量あるいはやや収縮状態
を示す温度−伸び曲線（熱膨張曲線）を有する組成に調
整される。

【００１８】このような状態を有する本発明の溶接金属
とするためには、溶接材料ではなく、被溶接材、溶接材
料および溶接条件により得られる溶接金属の組成を、ま
ず、マルテンサイト変態開始温度（Ｍs 点）が360 ℃以
下100 ℃以上となる組成とする必要がある。Ｍs 点が36
0 ℃を超えると、マルテンサイト変態による膨張量が少
なくなるとともに変態膨張の最大点が室温より高くなり
すぎるため、変態後の冷却により再度熱収縮が生じ、こ
れにより引張残留応力が発生するようになり、溶接変形
が大きくなる。また、Ｍs 点が100 ℃未満では、冷却過
程におけるマルテンサイト変態による膨張効果が十分で
なく、熱収縮により引張残留応力が発生するようにな
り、溶接変形が大きくなる。このようなことから、溶接
金属の組成を、溶接金属のマルテンサイト変態開始温度
（Ｍs 点）が360 ℃以下100 ℃以上となる組成に限定し
た。これにより、溶接変形が抑制され耐溶接変形性が良
好となる。

【００１９】なお、耐溶接変形性をさらに改善するため
には、溶接金属のＭｓ点は360 ℃以下250 ℃以上とする
のがより好ましい。本発明の溶接継手における溶接金属
の温度−伸び曲線の一例を図１に示す。本発明の溶接金
属（実線）は、冷却過程においてマルテンサイト変態を
生じ、そのマルテンサイト変態による膨張およびその後
の収縮で、室温において、マルテンサイト変態開始時と
ほぼ同じ程度の伸び量あるいはやや収縮状態となる。本
発明では、この状態を、マルテンサイト変態開始温度
（Ｍs 点）から30℃（室温Ｒ）までの線膨張量で規定す
る。すなわち、マルテンサイト変態開始温度（Ｍs 点）
を基準として、30℃（室温）まで冷却したときの溶接金
属の線膨張量（＝｛（Ｍs 点における伸び量）−（Ｒ点
での伸び量）｝図１参照）を、１mmあたり−３×10^-3mm
以上３×10^-3mm未満とする。溶接金属の線膨張量が上記
した範囲を外れると、溶接継手には、溶接金属の収縮に
よる引張応力、あるいは膨張による圧縮応力により、ｂ
／ａで5 /1000 を超える溶接変形が生じ、耐溶接変形性
が低下することになる。このため、本発明では、溶接金
属の組成を、上記した線膨張量が１mmあたり−３×10^-3
mm以上３×10^-3mm未満、好ましくは１×10^-3mm未満を満
足する組成に調整する。

【００２０】一方、本発明の範囲を外れる溶接金属（点
線）では、マルテンサイト変態開始温度Ｍs 点が高く、
マルテンサイト変態による膨張が少ないため、室温にお
いては、変態後の冷却で収縮した状態となる。なお、本
発明における溶接金属の変態挙動は、通常の熱膨張によ
る伸びの温度変化を連続的に測定して得られる、温度−
伸び曲線（熱膨張曲線）を作成して求めるものとする。

【００２１】そして、このような範囲のマルテンサイト
変態開始温度（Ｍs 点）、および上記したような線膨張
量を示す温度−伸び曲線を有する溶接金属となるには、
溶接金属の組成を、Ｃ：0.20質量％以下、Cr：3.0 〜1
1.5質量％、Ni：3.0 〜10.5質量％を含有する鉄合金組
成で、好ましくは、さらにSi：1.0 質量％以下、Mn：2.
5 質量％以下を含み、あるいはさらにMo：4.0 質量％以
下、Nb：1.0 質量％以下のうちの１種または２種を含み
残部Feおよび不可避的不純物からなる鉄合金組成とす
る。（以下、質量％は％と記す。）Ｃは、マルテンサイ
トの硬さを増加し、溶接硬化性を増大し低温割れを助長
する元素であり、過度に含有すると膨張量の増大により
溶接変形を引きおこしやすくなるため、できるだけ低減
するのが望ましく、溶接割れの観点から0.20％以下、好
ましくは0.12％以下とするのが好ましい。

【００２２】Crは、マルテンサイト変態開始温度（Ms
点）を低温とする元素であり、本発明の溶接金属として
は重要な元素の一つであり、 3.0％以上の含有を必要と
する。Crの含有量が 3.0％未満では、マルテンサイト変
態開始温度（Ms点）を360 ℃以下とするには、溶接材料
に高価なNiの多量添加、および溶接材料の加工性を劣化
させる元素の多量添加を必要とし、経済性、製造性の観
点から問題がある。一方、Crの含有量が11.5％を超える
と、溶接金属にフェライトが現出し、靭性の点で好まし
くない。このようなことから溶接金属のCr含有量を3.0
〜11.5％とするのが好ましい。

【００２３】Niは、オーステナイトを安定化する元素で
あり、マルテンサイト変態開始温度（Ms点）を360 ℃以
下と低温とするために重要な元素である。このようなこ
とから、本発明では、Niは3.0 ％以上含有させる必要が
ある。一方、10.5％を超える多量の含有は、溶接材料を
高価なものとし経済的に不利となる。さらに、Siは、マ
ルテンサイト変態開始温度（Ｍs 点）を低下させる作用
を有し、Ｍs 点低下のためには多く含有させるほうが好
ましい。しかし、Siは脱酸剤として溶接材料から主とし
て供給され、溶接金属にSiを1.0 ％を超えて含有させる
ためには、溶接材料の製造における加工性が低下する。
このため、Siは1.0 ％以下に調整するのが好ましい。

【００２４】Mnは、Mnは脱酸剤として溶接材料から供給
されるが、2.5 ％を超えて含有させるためには、溶接材
料の製造における加工性が低下する。このため、Mnは2.
5 ％以下に調整するのが好ましい。本発明では、さらに
Mo、Nbのうちの１種または２種を含有できる。Moは、溶
接金属の耐食性を向上させる目的として、添加すること
ができるが、4.0 ％を超えて含有させるためには、溶接
材料の加工性が低下するこのため、Moは4.0 ％以下とす
るのが好ましい。

【００２５】Nbは、マルテンサイト変態開始温度（Ｍs
点）を低下させる作用を有し、Ｍs点低下のためには多
く含有させるほうが好ましい。しかし、1.0 ％を超えて
含有させるためには、溶接材料の製造における加工性が
低下する。このため、Nbは1.0 ％以下に限定するのが好
ましい。上記した以外の元素については、とくに限定さ
れないが、Ｖ、Cu、REM をそれぞれ0.5 ％以下含有する
ことは許容される。なお、上記した元素以外に被溶接
材、溶接材料に含有される元素が不可避的に含有されて
もなんら問題はない。

【００２６】本発明では、上記した組成範囲で、かつ
Ｃ、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Nbの含有量を次（１）式 100≦ 719-795C-35.55Si-13.25Mn-23.7Cr-26.5Ni-23.7Mo-11.85Nb≦360 … …（１） （ここに、C 、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Nb：各元素の含有
量（質量％））を満足するように調整するのがより好ま
しい。

【００２７】また、さらに耐溶接変形性を改善する観点
からは、次（３）式 240≦ 719-795C-35.55Si-13.25Mn-23.7Cr-26.5Ni-23.7Mo-11.85Nb≦360 … …（３） （ここに、C 、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Nb：各元素の含有
量（質量％））を満足するのがより好ましい。なお、本
発明においては、（１）式、（３）式における各元素の
うち、含有しない元素がある場合には、その元素量を０
として（１）式、（３）式を計算するものとする。
（１）式あるいは（３）式を満足しない場合には、溶接
金属のマルテンサイト変態による膨張が少なく熱収縮に
よる引張応力が大きくなり、あるいはマルテンサイト変
態による膨張が大きくなるため、溶接変形が顕著とな
る。

【００２８】さらに、本発明では、溶接変形を抑制し耐
溶接変形性を改善するために、溶接金属は次（２）式 20≦ 97.5C+1.1Cr+1.0Ni≦27 ……（２） （ここに、C 、Cr、Ni：各元素の含有量（質量％））を
も満足することが好ましい。溶接金属の組成が、（１）
式と（２）式、または（２）式と（３）式を同時に満足
することにより、マルテンサイト変態開始温度（Ｍs
点）から室温（30℃）までの線膨張量が所定の範囲内と
なり、すなわち、溶接金属の温度−伸び曲線において、
室温（30℃）に冷却したときの伸び量がマルテンサイト
変態開始時とほぼ同じ程度となり、溶接継手の溶接変形
が抑制される。溶接金属の組成が上記（２）式を満足し
ない場合には、溶接変形が著しくなる。

【００２９】上記した（１）式と（２）式または（２）
式と（３）式とを同時に満足させるように、溶接金属の
組成を調整することにより、耐溶接変形性が向上する。
本発明では、低合金鋼材を被溶接材として、溶接材料を
用いて被溶接材同士を溶接し溶接継手とするが、上記し
た組成、特性の溶接金属が形成されるように低合金鋼材
の組成に応じ、溶接材料の組成、溶接入熱等の溶接条件
を調整する。

【００３０】つぎに、各種継手形状の溶接継手の製造方
法について、図面を参照して説明する。図３（ａ）に
は、端部を所定の開先形状（ここではＸ開先）に加工し
た被溶接材（薄鋼板）11の端部同士を対向させ、この開
先内に積層する多層盛溶接により溶接継手を作製した例
を示す。被溶接材の板厚に応じて、積層数は決定される
ことはいうまでもない。図３（ａ）の場合には、板厚中
央を境にして両側から積層した例であるが、両面に最終
層10が形成される。なお、一方向から積層してもよいこ
とはいうまでもない。なお、この際、先に置かれた溶接
金属がマルテンサイト変態開始温度（Ms点）以上のうち
に次の層を重ねることが好ましい。

【００３１】本発明では、各層溶接で形成される溶接金
属をそれぞれ、上記した、360 ℃以下100 ℃以上、好ま
しくは360 ℃以下250 ℃以上のマルテンサイト変態開始
温度（Ｍs 点）を有し、かつ（１）式と（２）式、ある
いは（２）式と（３）式を同時に満足する組成の溶接金
属になるように調整するのが好ましい。なお、このよう
な多層盛溶接では、図３（ａ）に示すように、少なくと
も、初層溶接あるいはさらに最終層溶接10により形成さ
れる溶接金属のみ上記した組成の溶接金属になるように
調整してもよい。初層あるいはさらに最終層以外の溶接
金属を、上記した組成、特性の溶接金属とすることは必
ずしも必要でない。

【００３２】これにより、溶接金属に生じる膨張、収縮
が緩和され、溶接変形が抑制されて耐溶接変形性が改善
される。また、本発明は、図３（ｂ）に示すような、十
字溶接継手を作製する場合も有効である。この場合も、
溶接金属が上記した本発明範囲の組成となるように、溶
接材料、溶接条件を調整するのが好ましい。これによ
り、溶接変形が抑制される。

【００３３】また、本発明は、隅肉溶接、円周溶接、補
修溶接である肉盛り溶接等の場合にも適用できることは
言うまでもない。つぎに、被溶接材と溶接材料の好適な
組合せを例示する。まず、被溶接材として、Ｃ：0.08〜
0.14％、Si：0.15〜0.25％、Mn：0.8 〜1.4 ％、Cr：0.
01〜0.04％、Ni：0.01〜0.05％を含み、さらに、Mo：0.
02％以下、Ｖ：0.05％以下、Nb：0.010 ％以下、Ti：0.
01％以下、Cu：0.05％以下、Ｂ：0.002 ％以下のうちの
１種または２種以上を含有し、残部Feおよび不可避的不
純物からなる板厚10〜20mmの490MPa級高張力鋼材を用い
る場合は、溶接材料として、被覆アーク溶接の場合に
は、JIS Z 3111の規定による溶着金属の組成が、Ｃ：0.
30％以下、Si：0.35％以下、Mn：0.80％以下、Cr：９〜
11％、Ni：8.5 〜10.5％を含み、さらにMo：0.15％以
下、Nb：0.01％以下、Ti：0.01％以下、Ｖ：0.10％以
下、Cu：0.10％以下のうちの１種または２種以上を含有
し、残部Feおよび不可避的不純物からなる溶接材料を使
用し、５〜50kJ/cm の入熱で溶接するのが好ましく、ガ
スアーク溶接の場合には、５〜100 kJ/cm の入熱で溶接
するのが好ましい。

【００３４】

【実施例】（実施例１）表１に示す組成、板厚の低合金
鋼材（鋼板）を被溶接材と、表２に示す組成（JIS Z 31
11に準拠して測定した溶着金属の組成）の溶接材料を用
いて、表３に示す溶接条件で、図３に示す形状の突き合
わせ溶接継手、または荷重非伝達型十字継手を作製し、
溶接変形量を測定した。溶接変形量の測定は、図２に示
すように、溶接方向に直交する断面で、溶接前の母材に
沿う長さａあたりの溶接変形量ｂを測定し、1000mmあた
りの変形量に換算した。なお、変形量の−は逆方向の変
形を意味する。また、溶接前の拘束は、板表面温度が10
0 ℃となった時点で解除した。

【００３５】また、溶接金属から熱膨張試験片を採取し
て、温度−伸び曲線を測定した。得られた温度−伸び曲
線から、マルテンサイト変態開始温度（Ｍs 点）および
マルテンサイト変態開始温度から30℃までの線膨張量
（１mm長さ当たり）を求めた。なお、（−）は収縮を意
味する。また、形成された溶接金属の組成分析をビード
中央部付近で実施した。

【００３６】これらの結果を表４に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】

【表３】

【００４０】

【表４】

【００４１】本発明例では、溶接変形量が1000mmあたり
５mm以下と溶接変形の少ない継手となっている。これに
対し、本発明の範囲を外れる比較例は溶接変形量が1000
mmあたり５mmを超え、溶接変形の大きい継手となってい
る。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、従来溶接変形が多発し
ていた、薄肉の低合金高張力鋼材の溶接継手において
も、拘束処理を施すことなく溶接変形を抑制することが
でき、溶接作業能率の向上、溶接作業コストの低減など
に大きく寄与し、産業上格段の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶接金属の変態特性の１例を示す温度−伸び曲
線を模式的に示す説明図である。

【図２】溶接継手における溶接変形の発生と、溶接変形
量の測定方法を模式的に示す説明図である。

【図３】本発明の実施の形態である、突き合わせ溶接継
手、十字溶接継手の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

５ 溶接金属 10 最終層 11 被溶接材（薄鋼板） 21 主板 22 副板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安田 功一 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 天野 虔一 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 3J001 FA06 FA07 GA02 GB01 HA02 HA04 JD11 KA02 KB01 KB04 KB05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接材料を用いて被溶接材同士を溶接し
   た溶接継手であって、前記被溶接材を板厚25mm以下の低
   合金鋼材とし、前記溶接により形成された溶接金属が、
   Ｃ：0.20質量％以下、Cr：3.0 〜11.5質量％、Ni：3.0
   〜10.5質量％を含有する鉄合金組成で、かつ360 ℃以下
   100 ℃以上のマルテンサイト変態開始温度（Ｍs 点）を
   有し、さらに該マルテンサイト変態開始温度（Ｍs 点）
   から30℃までの温度範囲の線膨張量が１mmあたり−３×
   10^-3mm以上３×10^-3mm未満である温度−伸び曲線を示す
   組成を有することを特徴とする耐溶接変形性に優れた鋼
   構造物用溶接継手。
2. 【請求項２】 前記溶接金属が、C 、Si、Mn、Cr、Ni、
   Mo、Nbの含有量を下記（１）式および（２）式を満足す
   るように調整されたことを特徴とする請求項１に記載の
   鋼構造物用溶接継手。 記 100≦ 719-795C-35.55Si-13.25Mn-23.7Cr-26.5Ni-23.7Mo-11.85Nb≦360 … …（１） 20≦ 97.5C+1.1Cr+1.0Ni≦27 ……（２） ここに、C 、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Nb：各元素の含有量
   （質量％）
3. 【請求項３】 前記溶接金属が、Ｃ：0.20質量％以下、
   Cr：3.0 〜11.5質量％、Ni：3.0 〜10.5質量％を含有
   し、さらにSi：1.0 質量％以下、Mn：2.5 質量％以下を
   含み、あるいはさらにMo：4.0 質量％以下、Nb：1.0 質
   量％以下の１種または２種を含み残部Feおよび不可避的
   不純物からなる鉄合金組成を有することを特徴とする請
   求項１または２に記載の鋼構造物用溶接継手。
4. 【請求項４】 溶接材料を用いて被溶接材同士を溶接し
   溶接継手とする溶接継手の製造方法において、前記被溶
   接材を板厚25mm以下の低合金鋼材とし、前記溶接により
   形成される溶接金属が、Ｃ：0.20質量％以下、Cr：3.0
   〜11.5質量％、Ni：3.0 〜10.5質量％を含有する鉄合金
   組成で、かつ360 ℃以下100 ℃以上のマルテンサイト変
   態開始温度（Ｍs 点）を有し、さらに該マルテンサイト
   変態開始温度（Ｍs 点）から30℃までの温度範囲の線膨
   張量が１mmあたり−３×10^-3mm以上３×10^-3mm未満であ
   る組成となるように、前記低合金鋼材の組成に応じ、前
   記溶接材料の組成、溶接条件を調整することを特徴とす
   る耐溶接変形性に優れた鋼構造物用溶接継手の製造方
   法。
5. 【請求項５】 前記溶接金属の組成が、下記（１）式お
   よび（２）式を満足することを特徴とする請求項４に記
   載の鋼構造物用溶接継手の製造方法。 記 100≦ 719-795C-35.55Si-13.25Mn-23.7Cr-26.5Ni-23.7Mo-11.85Nb≦360 … …（１） 20≦ 97.5C+1.1Cr+1.0Ni≦27 ……（２） ここに、C 、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Nb：各元素の含有量
   （質量％）
6. 【請求項６】 前記溶接が多層盛溶接であり、該多層盛
   溶接の初層溶接および／または最終層溶接により形成さ
   れる溶接金属の組成が、下記（１）式および（２）式を
   満足することを特徴とする請求項４に記載の鋼構造物用
   溶接継手の製造方法。 記 100≦ 719-795C-35.55Si-13.25Mn-23.7Cr-26.5Ni-23.7Mo-11.85Nb≦360 … …（１） 20≦ 97.5C+1.1Cr+1.0Ni≦27 ……（２） ここに、C 、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Nb：各元素の含有量
   （質量％）