JP2012200782A - 隅肉溶接継手 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】板厚50mm以上の板厚方向の耐疲労特性に優れた厚鋼板の隅肉継手を、入熱30kJ/cm以下、3層6パス以下の積層で溶接し、前記厚鋼板は、少なくとも、鋼板の圧延面の両側または片側から板厚方向に2mmの位置から板厚の3/10位置までの範囲において、板面に平行な(110)面のX線強度比が2.0以上、板面に平行な(100)面のX線強度比が1.1以下の集合組織を有し、更に、板厚方向圧縮残留応力の平均値が、160MPa以上で、もしくは、鋼板の圧延面の両側または片側から板厚方向に4mmまでの範囲において、板厚方向と直角方向の圧縮残留応力が100MPa以上とする。
【選択図】なし
Description
隅肉溶接継手の場合、溶接止端部から発生した疲労き裂は板厚方向に進展するため板厚方向の耐疲労特性に優れた鋼板を用いることが継手としての耐疲労特性を向上させるために有効である。
(1)板厚50mm以上の板厚方向の耐疲労特性に優れた厚鋼板の隅肉部を、入熱30kJ/cm以下、3層6パス以下の積層で溶接することを特徴とする、疲労強度の優れた隅肉溶接継手。
(2)前記板厚50mm以上の厚鋼板が、少なくとも、鋼板の圧延面の両側または片側から板厚方向に2mmの位置から板厚の3/10位置までの範囲において、板面に平行な(110)面のX線強度比が2.0以上となる部位を有することを特徴とする(1)に記載の疲労強度の優れた隅肉溶接継手。
(3)前記板厚50mm以上の厚鋼板の前記組織が、さらに板面に平行な(100)面のX線強度比が1.1以下であることを特徴とする(2)に記載の疲労強度の優れた隅肉溶接継手。
(4)前記板厚50mm以上の厚鋼板の板厚方向圧縮残留応力の平均値が、160MPa以上であることを特徴とする(2)または(3)に記載の疲労強度の優れた隅肉溶接継手
(5)前記板厚50mm以上の厚鋼板の圧延面の両側または片側から板厚方向に4mmまでの範囲において、板厚方向と直角方向の圧縮残留応力が100MPa以上であることを特徴とする(1)に記載の疲労強度の優れた隅肉溶接継手。
[組織]
少なくとも鋼板の圧延面の両側または片側から板厚方向に2mmの位置から板厚の3/10位置までの範囲において、板面に平行な(110)面のX線強度比が2.0以上となる集合組織を有する。
板厚方向の圧縮残留応力は、板厚方向の靭性低下抑制および板厚方向の疲労亀裂伝播速度低減に有効であるが、160MPa未満では、前述した、優れた耐疲労特性が得られないため、160MPa以上とする。板厚方向圧縮残留応力の平均値は、X線測定により板厚方向(亀裂伝播方向)の残留応力を板厚方向に4mmピッチで測定し、その圧縮側の値(マイナス側の値)の平均値の絶対値とした。
厚鋼板1の場合
[成分組成] 説明において%は質量%とする。
Cは、鋼の強度を増加させる作用を有する元素であり、所望の高強度を確保するためには、0.03%以上含有することが好ましいが、0.15%を超えて含有すると、溶接熱影響部靭性が低下する。このため、Cは0.03〜0.15%の範囲に限定することが好ましい。
Siは、脱酸剤として作用するとともに、固溶して鋼の強度を増加させる作用を有する元素である。このような効果を得るためには、0.01%以上含有することが望ましい。一方、0.60%を超える含有は、溶接熱影響部靭性を低下させる。このため、Siは0.60%以下に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.50%以下である。
Mnは、鋼の強度を増加させる作用を有する元素であり、所望の高強度を確保するためには、0.80%以上含有することが好ましいが、1.80%を超えて含有すると、母材靭性の低下が懸念される。このため、Mnは0.80〜1.80%の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.9〜1.60%である。
Ti、Nbは、析出強化を介して強度を増加させるとともに、加熱時のオーステナイト粒の成長を抑制し鋼板組織の微細化に寄与する元素であり、本発明では1種または2種を含有する。
Cu、Ni、Cr、Mo、V、W、Zr、Bは、鋼の強度および靭性を向上させる元素で、所望する特性に応じて1種または2種以上を含有する。
Alは、脱酸剤として作用するとともに、結晶粒の微細化にも寄与し、このような効果を得るためには、0.015%以上含有することが望ましいが、0.1%を超える過剰の含有は、靭性の低下に繋がる。このため、含有する場合には、Alは0.1%以下に限定した。なお、好ましくは0.08%以下である。
スラブ等の鋼素材の製造方法は、とくに限定しない。上記組成の溶鋼を、転炉等の常用の溶製炉を用いて溶製し、連続鋳造法等の常用の方法で、スラブ等の鋼素材とし、900〜1350℃の温度に加熱する。
累積圧下率が50%未満では、板面に平行な(110)面のX線強度比が2.0以上とすることができない。
[成分組成] 説明において%は質量%とする。
Cは、鋼の強度を増加させる作用を有する元素であり、所望の高強度を確保するためには、0.03%以上含有することが好ましいが、0.15%を超えて含有すると、溶接熱影響部靭性が低下する。このため、Cは0.03〜0.15%の範囲に限定することが好ましい。
Siは、脱酸剤として作用するとともに、固溶して鋼の強度を増加させる作用を有する元素である。このような効果を得るためには、0.01%以上含有することが望ましい。一方、1.0%を超える含有は、溶接熱影響部靭性を低下させる。このため、Siは1.0%以下に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.50%以下である。
Mnは、鋼の強度を増加させる作用を有する元素であり、所望の高強度を確保するためには、1.0%以上含有することが好ましいが、2.0%を超えて含有すると、母材靭性の低下が懸念される。このため、Mnは1.0〜2.0%の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.9〜1.60%である。
Ti、Nbは、析出強化を介して強度を増加させるとともに、加熱時のオーステナイト粒の成長を抑制し鋼板組織の微細化に寄与する元素であり、本発明では1種または2種を含有する。
Alは、脱酸剤として作用するとともに、結晶粒の微細化にも寄与する元素であり、必要に応じて含有できる。このような効果を得るためには、0.015%以上含有することが望ましいが、0.1%を超える過剰の含有は、靭性の低下に繋がる。このため、含有する場合には、Alは0.1%以下に限定した。なお、好ましくは0.08%以下である。
Nは、TiNの必要量を確保するために必要な元素で、0.0035%未満では十分なTiN量が得られず、0.0075%を超えると溶接熱サイクルによってTiNが溶解する領域において固溶N量が増加して、いずれの場合も溶接部の靭性を著しく低下させるため、0.0075%以下とする。
Cu、Ni、Cr、Mo、V、W、Zr、Bは、鋼の強度および靭性を向上させる元素で、所望する特性に応じて1種または2種以上を含有する。
Caは、Sの固定による靭性改善効果を有する元素である。このような効果を発揮させるには少なくとも0.0005%は含有することが必要であるが、0.0030%を超えて含有しても効果が飽和するため、0.0005%〜0.0030%とする。
[製造条件]
スラブ等の鋼素材の製造方法は、とくに限定しない。上記組成の溶鋼を、転炉等の常用の溶製炉を用いて溶製し、連続鋳造法等の常用の方法で、スラブ等の鋼素材とし、1000〜1250℃の温度に加熱する。
得られた厚鋼板の板厚の1/4位置(表面から板厚方向に2mm〜板厚の3/10位置の範囲の代表)から、板面に平行に組織観察用試験片(大きさ:厚さ1.5mm×幅25mm×長さ30mm)を採取し、X線回折法により、板面に平行な(110)面および(100)面のX線回折強度を求めた。得られたX線回折強度と、ランダム試験片の(110)面および(100)面のX線回折強度との比を、それぞれ、板面に平行な(110)面のX線強度比、板面に平行な(100)面のX線強度比とした。
(2)板厚方向圧縮残留応力測定
得られた厚鋼板から、X線残留応力測定用試験片(大きさ:板厚(鋼板元厚まま)×12.5mm×300mm[板厚方向寸法×圧延垂直方向寸法×圧延方向寸法])を採取し、測定面[寸法12.5mm×350mmの面]に電解研磨を施した後、板厚方向に4mmピッチでX線により板厚方向圧縮残留応力を測定した。測定された残留応力の内、圧縮側(マイナス側)の値を平均し、その絶対値を、板厚方向圧縮残留応力の平均値とした。
得られた厚鋼板から、X線残留応力測定用試験片(大きさ:板厚(鋼板元厚まま)×12.5mm×300mm[板厚方向寸法×圧延垂直方向×圧延方向])を採取し、測定面[寸法12.5mm×350mmの面]に電解研磨を施した後、板厚方向に4mmピッチでX線により板厚方向に垂直方向の残留応力を測定した。板厚方向に4mmピッチで測定するライン数は5ラインとした。測定された5ラインの残留応力を各板厚位置毎に5点平均して求めた残留応力の板厚方向分布図から、表面/裏面から4mmの位置における残留応力(マイナスの値)を求め、その絶対値を、圧縮残留応力とした。
得られた厚鋼板から、JIS Z 2201(1998)の規定に準拠して、引張方向が鋼板の圧延方向と直角方向となるように、JIS 4号引張試験片(平行部径:14mm)を採取した。試験片の採取位置は、板厚の1/4位置(表面から板厚方向に2mm〜板厚の3/10位置の範囲の代表)とした。引張試験は、JIS Z 2241(1998)に準拠して行い、YS:降伏強さまたは0.2%耐力、TS:引張強さ、伸びELを求め、静的引張時の引張特性を評価した。
得られた厚鋼板から、JIS Z 2242(2005)の規定に準拠して、長手方向が圧延方向に平行となるように、Vノッチ試験片を採取し、−40℃における吸収エネルギーを求め、靭性を評価した。なお、Vノッチ試験片は、板厚の1/4位置(表面から板厚方向に2mm〜板厚の3/10位置の範囲の代表)から採取した。
得られた厚鋼板から、疲労亀裂の伝播方向が板厚方向となるように、疲労試験用試験片(大きさ:板厚(鋼板元厚まま)×12.5mm×300〜350mm[板厚方向寸法×圧延垂直方向寸法×圧延方向寸法])を採取した。試験片は、図3に示す寸法形状の切欠き付き3点曲げ疲労試験片であり、疲労試験時の曲げスパンを板厚の4倍とするため、板厚が50〜65mmの場合、圧延方向寸法を300mm、板厚が80mmの場合、圧延方向寸法を350mmとした。疲労試験は、応力範囲が340MPa、応力比R(=最小荷重/最大荷重)が0.1となる条件で疲労試験を実施して、板厚方向の疲労特性(疲労寿命)を求めた。
Claims (5)
- 板厚50mm以上の板厚方向の耐疲労特性に優れた厚鋼板の隅肉部を、入熱30kJ/cm以下、3層6パス以下の積層で溶接したことを特徴とする、疲労強度の優れた隅肉溶接継手。
- 前記板厚50mm以上の厚鋼板が、少なくとも、鋼板の圧延面の両側または片側から板厚方向に2mmの位置から板厚の3/10位置までの範囲において、板面に平行な(110)面のX線強度比が2.0以上となる部位を有することを特徴とする請求項1に記載の疲労強度の優れた隅肉溶接継手
- 前記板厚50mm以上の厚鋼板の前記組織が、さらに板面に平行な(100)面のX線強度比が1.1以下であることを特徴とする請求項2に記載の疲労強度の優れた隅肉溶接継手
- 前記板厚50mm以上の厚鋼板の板厚方向圧縮残留応力の平均値が、160MPa以上であることを特徴とする請求項2または3に記載の疲労強度の優れた隅肉溶接継手
- 前記板厚50mm以上の厚鋼板の圧延面の両側または片側から板厚方向に4mmまでの範囲において、板厚方向と直角方向の圧縮残留応力が100MPa以上であることを特徴とする請求項1に記載の疲労強度の優れた隅肉溶接継手。
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CN105127567A (zh) * | 2015-09-30 | 2015-12-09 | 青岛兰石重型机械设备有限公司 | 一种超厚度压力容器用铬钼钒钢的焊接方法 |
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JPH08253821A (ja) * | 1995-03-16 | 1996-10-01 | Nippon Steel Corp | 優れた疲労強度を有する溶接継手の製造方法 |
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JP2010242211A (ja) * | 2009-03-17 | 2010-10-28 | Jfe Steel Corp | 板厚方向の耐疲労亀裂伝播特性に優れた厚鋼板およびその製造方法 |
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2011
- 2011-03-28 JP JP2011069729A patent/JP5884150B2/ja active Active
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