JP2009202224A - 耐疲労鋼における部分溶け込み溶接の評価方法 - Google Patents
耐疲労鋼における部分溶け込み溶接の評価方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】本発明にかかる耐疲労鋼における部分溶け込み溶接の評価方法においては、耐疲労鋼を適用した鋼床版構造における溶接部Aの近傍に、当接面から所定の斜角で超音波探傷ビームを照射し得る集束型斜角探触子7を当接させて配置し、探触子の探傷ビームの入射角線上のエコー高さを計測することによって、切欠き試験片を用いて予め作成した算定カーブを参照して、溶接部の溶け込み予想量を算出する。
【選択図】図3
Description
鋼床版構造においては、デッキプレートとUリブとの接合部等の疲労損傷例が報告されており、特に、溶接ルート部を起点としてデッキプレートの板厚を貫通する疲労亀裂は、亀裂の検知が困難であり、道路の維持管理上、重要な課題となっている。
特に、前記接合部のルート部から発生する疲労亀裂は、デッキプレート上の舗装に妨げられて亀裂の発見が困難であるにもかかわらず、道路陥没など道路交通への影響が懸念される亀裂であるため、重要度は非常に大きい。
耐疲労鋼の好適な構成例としては、質量%で、C:0.01〜0.3 %、Si: 0.1〜0.5 %、Mn:0.3〜2.0 %およびsol.Al:0.005 〜0.1 %、さらに、Cr:1.5 %以下(無添加でもよい)、Mo:0.6 %以下(無添加でもよい)、Ni:0.5 %以下(無添加でもよい)、Cu:1.0 %以下(無添加でもよい)、Nb:0.1 %以下(無添加でもよい)、Ti:0.1 %以下(無添加でもよい)およびV:0.1 %以下(無添加でもよい)を含み、残部はFeと不可避不純物からなる鋼板であって、その組織は硬質部と軟質部とからなり、この2部分の硬度差がビッカース 硬度で150 以上であることを特徴とする疲労亀裂進展抑制効果を有する鋼板があげられる。
または、質量%で、C:0.01〜0.3 %、Si: 0.1〜0.5 %、Mn:0.3〜2.0 %およびsol.Al:0.005 〜0.1 %、さらに、Cr:1.5 %以下(無添加でもよい)、Mo:0.6 %以下(無添加でもよい)、Ni:0.5 %以下(無添加でもよい)、Cu:1.0 %以下(無添加でもよい)、Nb:0.1 %以下(無添加でもよい)、Ti:0.1 %以下(無添加でもよい)およびV:0.1 %以下(無添加でもよい)を含み、残部はFeと不可避不純物からなる鋼板であって、その組織は硬質部の素地とこの素地に分散した軟質部からなり、硬質部の 素地と軟質部との硬度差がビッカース硬度で150 以上、軟質部の平均粒径が50μm 以下であることを特徴とする疲労亀裂進展抑制効果を有する鋼板があげられる。
または、質量%で、C:0.01〜0.3 %、Si: 0.1〜0.5 %、Mn:0.3〜2.0 %およびsol.Al:0.005 〜0.1 %、さらに、Cr:1.5 %以下(無添加でもよい)、Mo:0.6 %以下(無添加でもよい)、Ni:0.5 %以下(無添加でもよい)、Cu:1.0 %以下(無添加でもよい)、Nb:0.1 %以下(無添加でもよい)、Ti:0.1 %以下(無添加でもよい)およびV:0.1 %以下(無添加でもよい)を含み、残部はFeと不可避不純物からなる鋼板であって、その組織は硬質部と軟質部とからなり、この2部分の硬度差がビッカース 硬度で150 以上、硬質部の平均間隔が50μm 以下であることを特徴とする疲労亀裂進展抑制効果を有する鋼板があげられる。
耐疲労鋼を適用した鋼床版構造における溶接部の近傍に、当接面から所定の斜角で超音波探傷ビームを照射し得る集束型斜角探触子を当接させて配置し、
探触子の探傷ビームの入射角線上のエコー高さを計測することによって、
切欠き試験片を用いて予め作成した算定カーブを参照して、
溶接部の溶け込み予想量を算出する。
なお.前記算定カーブは以下の手順で作成することができる。
1)耐疲労鋼による素材に、異なる深さの横穴を設けて階段式横穴試験片を作成する。
2)各横穴からの反射エコー高さを測定し、各横穴の深さと、前記反射エコー高さとの関係をプロットして距離振幅特性曲線を得る。
3)特定の深さの横穴からの反射エコー高さを基準感度と設定し、この基準感度に対する前記距離振幅特性曲線の相対的な反射エコー高さを相対エコー高さとする。
4)耐疲労鋼による切欠き試験片を異なる切欠き量ごとに複数作成し、各切欠き量と、その切欠き試験片における相対エコー高さとの関係をプロットして得られたカーブを算定カーブとして作成する。
溶接部の近傍に配置した探触子の探傷ビームの入射角線上のエコー高さを計測し、
切欠き試験片を用いて予め作成した算定カーブを参照することによって、
高い信頼性で溶接部の溶け込み予想量を算出して、部分溶け込み溶接を評価することが可能となった。
また、前記算定カーブを作成するときには、
評価対象材料と同質の素材で作成した階段式横穴試験片を用いて、距離振幅特性曲線を得て、基準感度に対する相対エコー高さを得て、
切欠き試験片を異なる切欠き量ごとに複数作成し、各切欠き量と、その切欠き試験片における相対エコー高さとの関係をプロットして得られたカーブを算定カーブとして作成するので、
高い信頼性で溶接部の溶け込み予想量を算出して、部分溶け込み溶接を評価することが可能となった。
本発明にかかる評価方法では、まず初めに以下の手順で、評価するための算定カーブを作成する。
1)評価対象材料と同質の耐疲労鋼の素材に、異なる深さ(3mm〜12mm)の横穴を設けて階段式横穴試験片を作成する。図1参照。
図1において、
評価対象材料と同質の耐疲労鋼で作成した厚さ19mm、幅25mmの板状の試験片用の素材1に、表面からの深さ3mmの位置で幅方向に貫通したφ2.0mmの横孔2を設けた。同様に深さ4.5mm、6.0mm、7.5mm、9.0mm、10.5mm、12mmの横穴2を20mm間隔で設けて、試験片3とした。
そして、前記試験片3の表面に集束型二振動子斜角探触子を設置して、超音波振動を与えたときの反射振動(エコー高さ)の強度変化を実験して、図2に示したような、距離振幅特性曲線を得た。中間の反射振動の強度の特性をM線とし、このM線より6dB強い強度の特性をH線、6dB弱い強度の特性をL線とした。
なお、前記集束型二振動子斜角探触子の探傷角度としては、70°探触子のものと、75°探触子のものを使用した。
(2)基準値としては、RB-41-NO.1φ3mmの横穴(深さ5mm)からの反射エコーを基準感度とし、この基準感度を、前記距離振幅特性曲線のH線に合わせた。
図4に示した切欠き試験片4は、80mm×80mm×6.8mm(厚さ)の板状であり、1辺に沿って、幅20mmで切欠き量Srの切欠き部41が形成されている。この切欠き部41と非切欠き部42との境界部分の傾斜角は12.5°とした。
図3に示した溶接時の模式図において、
厚さ12mmの耐疲労鋼を鋼床板5とし、そこに図4に示した切欠き試験片相当の形状のUリブ6を溶接する場合を示している。
溶接後の模式図を示した図3の(b)において、
切欠き試験片相当形状のUリブ6は、溶接部Aにおいて、Uリブ溶接時の溶接収縮により、Uリブコバ面と鋼床板のデッキ面とが密着した状態とした。
図3の(b)に示したように、Uリブ6の表面に前記集束型二振動子斜角探触子7を設置して、超音波のビーム方向が溶接部Aに向くようにして、切欠き量Srを種々変えて、切欠き量Srと相対エコー高さHdsとの関係をプロットすることによって、後述する図5、6を得た。
(1)切欠き試験片の測定結果
70°探触子および75°探触子の2種類の探触子を用いて、切欠き試験片を超音波探傷し、図5、6のような、切欠き量Srと相対エコー高さHdsの関係を示すカーブ(以下、単に「算定カーブ」という。)を得た。図5は板厚6mm、図6は板厚8mmの場合の算定カーブを示している。算定カーブaは70°探触子を用いた場合、算定カーブbは75°探触子を用いた場合、カーブcは理論値を当てはめたものである。
これらの算定カーブa,bによれば、切欠き量が板厚の約1/3までは、切欠き量Srと相対エコー高さHdsの関係が傾斜しており、約1/3を超えると、切欠き量Srに関わらず相対エコー高さHdsがほぼ一定値となっている。このような傾向は、超音波ビームに直交する平面きずに関する理論式(JSNDI教本「超音波探傷試験II P82〜P84、(社)非破壊検査協会監修」)に基づいたカーブcとほぼ一致した。
次に、75°探触子を用いて、Uリブ試験体を超音波探傷し、マクロ試験片の溶け込み残し量Wrと相対エコー高さHdwを測定し、溶け込み残し量Wrと相対エコー高さHdwの関係をプロットして、図7、8に示したカーブd,eを得た。図7はUリブの板厚6mm、図7はUリブの板厚8mmの場合である。縦線fは75%溶け込み量を示す線である。
前記カーブdによれば、Uリブの板厚6mmの場合の相対エコー高さHdwが、−4.0〜+6.0dBの範囲で、溶け込み残し量Wrは、前記算定カーブより溶け込み量が深い側、即ち、安全側となっている。相対エコー高さHdwが、+6.0dBを超える場合は、算定カーブより相対エコー高さHdsが一定値となり、溶け込み残し量Wrの推定が難しくなる。
前記カーブeによれば、Uリブの板厚8mmの場合も同じ傾向が認められる。
2)前記溶接部のUリブに、前記集束型斜角探触子を当接させて、相対エコー高さを計測する。
3)得られた相対エコー高さに基づいて、前記算定カーブを参照して、溶接部の溶け込み予想量を算出する。
4)算出された溶け込み予想量が、所定の判断基準(板厚の75%以上)を満たした場合に、当該溶接部を合格と評価する。
Claims (2)
- 耐疲労鋼を適用した鋼床版構造における溶接部の近傍に、当接面から所定の斜角で超音波探傷ビームを照射し得る集束型斜角探触子を当接させて配置し、
探触子の探傷ビームの入射角線上のエコー高さを計測することによって、
切欠き試験片を用いて予め作成した算定カーブを参照して、
溶接部の溶け込み予想量を算出することを特徴とする耐疲労鋼における部分溶け込み溶接の評価方法。 - 以下の作成手順で作成されている算定カーブを用いることを特徴とする請求項1の評価方法。
1)耐疲労鋼による素材に、異なる深さの横穴を設けて階段式横穴試験片を作成する。
2)各横穴からの反射エコー高さを測定し、各横穴の深さと、前記反射エコー高さとの関係をプロットして距離振幅特性曲線を得る。
3)特定の深さの横穴からの反射エコー高さを基準感度と設定し、この基準感度に対する前記距離振幅特性曲線の相対的な反射エコー高さを相対エコー高さとする。
4)耐疲労鋼による切欠き試験片を異なる切欠き量ごとに複数作成し、各切欠き量と、その切欠き試験片における相対エコー高さとの関係をプロットして得られたカーブを算定カーブとして作成する。
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CN114184672A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-03-15 | 无锡金诚工程技术服务有限公司 | 一种提高u肋角焊缝测量精确度的超声相控阵检测方法 |
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JP2001305111A (ja) * | 2000-04-20 | 2001-10-31 | Tokimec Inc | 超音波レール探傷装置 |
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