JP2021094572A - Welding structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンテナ船等において利用される溶接構造体に関する。 The present invention relates to a welded structure used in a container ship or the like.
大量の貨物を搭載する大型のコンテナ船においては、アッパーデッキ(上甲板)に、貨物の積み下ろしを行うための大きな開口部(ハッチ)が形成されている。また、アッパーデッキ上には、海水の流入防止等のために、ハッチを囲むようにハッチサイドコーミングが設けられている。アッパーデッキおよびハッチサイドコーミングはそれぞれ、複数の鋼板を溶接して構成されている。また、ハッチサイドコーミングは、アッパーデッキ上に溶接されている。 In a large container ship carrying a large amount of cargo, a large opening (hatch) for loading and unloading cargo is formed on the upper deck (upper deck). In addition, hatch side combing is provided on the upper deck so as to surround the hatch in order to prevent the inflow of seawater. The upper deck and hatch side combing are each constructed by welding a plurality of steel plates. Also, the hatch side combing is welded onto the upper deck.
上記のような大型のコンテナ船が海上を航行する際には、波浪によって、船体全体を曲げるような荷重(縦曲げ荷重)が船体に付加される。このような荷重に対して、船体の強度(縦曲げ強度)を十分に確保するために、アッパーデッキおよびハッチサイドコーミングには、高強度の厚肉鋼板が利用されている。 When a large container ship as described above sails over the sea, a load that bends the entire hull (vertical bending load) is applied to the hull due to waves. High-strength thick steel plates are used for the upper deck and hatch side combing in order to sufficiently secure the strength (longitudinal bending strength) of the hull against such a load.
また、上述のように、ハッチサイドコーミングおよびアッパーデッキはそれぞれ、複数の鋼板を溶接した構成を有している。言い換えると、ハッチサイドコーミングおよびアッパーデッキには、鋼板同士を溶接するための複数の溶接部が形成されている。溶接部で発生した亀裂は、溶接部に沿って伝播しやすい。このため、例えば、ハッチサイドコーミングの溶接部において亀裂が発生した場合、その亀裂が溶接部に沿ってアッパーデッキ側に向かって伝播し、伝播した亀裂がアッパーデッキの溶接部に進展する場合がある。したがって、船体の強度を十分に向上させるためには、ハッチサイドコーミングおよびアッパーデッキが、上記のような亀裂の進展を停止させることができる特性(脆性亀裂伝播停止特性)を有する必要がある。 Further, as described above, the hatch side combing and the upper deck each have a structure in which a plurality of steel plates are welded together. In other words, the hatch side combing and the upper deck are formed with a plurality of welds for welding the steel plates to each other. Cracks generated at the weld tend to propagate along the weld. Therefore, for example, when a crack occurs in the welded portion of the hatch side combing, the crack may propagate toward the upper deck side along the welded portion, and the propagated crack may propagate to the welded portion of the upper deck. .. Therefore, in order to sufficiently improve the strength of the hull, the hatch side combing and the upper deck need to have the property of stopping the growth of cracks as described above (the brittle crack propagation stopping property).
例えば、特許文献1および2には、脆性亀裂伝播停止特性に関する溶接構造体が開示されている。
For example,
ところで、ハッチサイドコーミングで発生し、アッパーデッキ側に向かって伝播した亀裂の進展を停止させるためには、これらの部材として、例えば、脆性亀裂伝播停止特性の指標である−10℃におけるKca値が6000N/mm1.5以上の厚肉鋼板を用いる必要があることが知られている。 By the way, in order to stop the growth of cracks generated by hatchside combing and propagated toward the upper deck side, as these members, for example, the Kca value at −10 ° C., which is an index of brittle crack propagation stopping characteristics, is used. It is known that it is necessary to use a thick steel plate of 6000 N / mm 1.5 or more.
また、上述の例だけでなく、亀裂がアッパーデッキから発生しハッチサイドコーミング側に向かって伝播する可能性もある。そして、日本海事協会と日本溶接協会との共同研究にて実施された実証試験結果によれば、ハッチサイドコーミングの板厚が80mm超である場合、アッパーデッキで発生し、ハッチサイドコーミング側に向かって伝播する亀裂の進展を停止させるためには、8000N/mm1.5以上という極めて高いKca値を有する厚肉鋼板を用いる必要があることが分かってきた。 In addition to the above example, cracks may occur from the upper deck and propagate toward the hatchside combing side. According to the results of the verification test conducted in the joint research between Nippon Kaiji Kyokai and The Japan Welding Engineering Society, when the plate thickness of the hatch side combing is more than 80 mm, it occurs on the upper deck and heads toward the hatch side combing side. It has been found that it is necessary to use a thick steel sheet having an extremely high Kca value of 8000 N / mm 1.5 or more in order to stop the growth of cracks propagating.
従来、ハッチサイドコーミングに用いられる厚鋼板の脆性亀裂伝播停止特性を評価する場合には、大型の試験体を用いた構造モデルアレスト試験(脆性破壊伝播停止試験:試験片に脆性亀裂を人為的に発生させ、脆性亀裂を停止させる性能を評価する試験)が実施されていた。 Conventionally, when evaluating the brittle rhagades propagation stop characteristic of a thick steel sheet used for hatchside combing, a structural model arrest test using a large specimen (brittle fracture propagation stop test: brittle cracks are artificially formed on a test piece. A test) was conducted to evaluate the ability to generate and stop brittle cracks.
しかしながら、大型試験を実施するためには、多くの時間と費用とを必要とするため、高い脆性亀裂伝播停止特性を有する厚鋼板の選別が容易でないという問題があった。そのため、より簡易な手法により低コストで優れた脆性亀裂伝播停止特性を有する溶接構造体を得る必要がある。 However, since it takes a lot of time and cost to carry out a large-scale test, there is a problem that it is not easy to select a thick steel sheet having high brittle crack propagation stopping characteristics. Therefore, it is necessary to obtain a welded structure having excellent brittle crack propagation stopping characteristics at low cost by a simpler method.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、脆性亀裂伝播停止特性に優れた溶接構造体を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a welded structure having excellent brittle crack propagation stopping characteristics.
本発明は、下記の溶接構造体を要旨とする。 The gist of the present invention is the following welded structure.
(1)板状の接合部材の端面が板状の被接合部材の被接合面に当接した状態で、前記接合部材が前記被接合部材に両側部分溶込み溶接されたT継手部を有する溶接構造体であって、
前記接合部材は、前記接合部材の板厚方向に垂直な第1表面および第2表面を有し、
前記第1表面および前記被接合面に垂直な断面において、
前記接合部材の板厚t(mm)、
前記第1表面側に形成された第1溶接金属における、前記接合部材側の止端とルートとを通る線と前記被接合面とがなす鋭角α1(°)、および前記板厚方向における継手の部分溶込みd1(mm)、ならびに、
前記第2表面側に形成された第2溶接金属における、前記接合部材側の止端とルートとを通る線と前記被接合面とがなす鋭角α2(°)、および前記板厚方向における継手の部分溶込みd2(mm)が、下記(i)〜(v)式を満足し、
前記接合部材は、下記(a)〜(d)の工程を順に実施する品質評価試験において、下記c1およびc2が、下記(x)および(xi)式を満足するものである、
溶接構造体。
(a)前記第1表面および前記第2表面にそれぞれ対応する第1試験板面および第2試験板面を有し、板厚がt(mm)、幅が240mm、長さが500mmの試験板に対して、前記試験板の幅方向における一方側の面において、前記第1試験板面側および前記第2試験板面側にそれぞれ前記長さ方向に延びる開先を形成する工程。
(b)板厚がt(mm)、幅が260mm、長さが500mmであり、前記幅方向における一方側にノッチが設けられた助走板を用意し、前記試験板の前記一方側の面を、前記助走板の前記幅方向における他方側の面に当接した状態で、前記開先に両側部分溶込み溶接を行い、
前記第1試験板面および前記助走板の前記他方側の面に垂直な断面において、前記第1試験板面側に形成された第1試験溶接金属における、前記試験板側の止端とルートとを通る線と前記助走板の前記他方側の面とがなす鋭角β1(°)、および前記板厚方向における継手の部分溶込みb1(mm)、ならびに、前記第2試験板面側に形成された第2試験溶接金属における、前記試験板側の止端とルートとを通る線と前記助走板の前記他方側の面とがなす鋭角β2(°)、および前記板厚方向における継手の部分溶込みb2(mm)が、下記(vi)〜(ix)式を満足し、板厚がt(mm)、幅が500mm、長さが500mmの試験体を形成する工程。
(c)前記試験体を用いて、−10℃の試験温度で、予め設定される前記接合部材の許容応力であるσ(N/mm2)を試験応力として付与した状態で、前記助走板の前記ノッチに衝撃荷重を加え、前記第1試験溶接金属および前記第2試験溶接金属を介して前記試験板まで亀裂を進展させる工程。
(d)前記試験板の前記一方側の面と、前記第1試験溶接金属および前記第2試験溶接金属のそれぞれを介して進展した前記亀裂の先端との、前記幅方向における距離c1(mm)およびc2(mm)を測定する工程。
t≧50.0 ・・・(i)
30.0≦α1≦70.0 ・・・(ii)
30.0≦α2≦70.0 ・・・(iii)
3.0≦d1≦t/3 ・・・(iv)
3.0≦d2≦t/3 ・・・(v)
α1−5.0≦β1≦α1+5.0 ・・・(vi)
α2−5.0≦β2≦α2+5.0 ・・・(vii)
d1≦b1≦d1+5.0 ・・・(viii)
d2≦b2≦d2+5.0 ・・・(ix)
c1≦b1・tan(β1)+10.0 ・・・(x)
c2≦b2・tan(β2)+10.0 ・・・(xi)
(1) Welding having a T-joint portion in which the joint member is partially welded to the joint member in a state where the end surface of the plate-shaped joint member is in contact with the joint surface of the plate-shaped joint member. It's a structure
The joining member has a first surface and a second surface perpendicular to the plate thickness direction of the joining member.
In the cross section perpendicular to the first surface and the surface to be joined,
The plate thickness t (mm) of the joining member,
In the first weld metal formed on the first surface side, the acute angle α 1 (°) formed by the line passing through the toe and the root on the joining member side and the surface to be joined, and the joint in the plate thickness direction. Partial penetration d 1 (mm), as well as
In the second weld metal formed on the second surface side, the acute angle α 2 (°) formed by the line passing through the toe and the root on the joining member side and the surface to be joined, and the joint in the plate thickness direction. The partial penetration d 2 (mm) of the above satisfies the following equations (i) to (v).
The joining member, in the quality evaluation test to carry out the following processes (a) ~ (d) in this order, but the following c 1 and c 2 are to satisfy the following (x) and (xi) equation,
Welded structure.
(A) A test plate having a first test plate surface and a second test plate surface corresponding to the first surface and the second surface, respectively, having a plate thickness of t (mm), a width of 240 mm, and a length of 500 mm. On the other hand, on one side surface in the width direction of the test plate, a step of forming a groove extending in the length direction on the first test plate surface side and the second test plate surface side, respectively.
(B) A run-up plate having a plate thickness of t (mm), a width of 260 mm, and a length of 500 mm and having a notch on one side in the width direction is prepared, and the one side surface of the test plate is formed. In a state of being in contact with the other side surface of the approach plate in the width direction, both side partial penetration welding is performed on the groove.
A toe and a root on the test plate side of the first test weld metal formed on the surface of the first test plate in a cross section perpendicular to the surface of the first test plate and the other surface of the run-up plate. The sharp angle β 1 (°) formed by the line passing through the runway plate and the other side surface of the run-up plate, the partial penetration b 1 (mm) of the joint in the plate thickness direction, and the second test plate surface side. In the formed second test weld metal, the sharp angle β 2 (°) formed by the line passing through the toe on the test plate side and the root and the other surface of the run-up plate, and the joint in the plate thickness direction. A step of forming a test piece having a plate thickness of t (mm), a width of 500 mm, and a length of 500 mm, in which the partial penetration b 2 (mm) of the above satisfies the following equations (vi) to (ix).
(C) Using the test piece, the approach plate is subjected to a test stress of σ (N / mm 2 ), which is a preset allowable stress of the joining member, at a test temperature of −10 ° C. A step of applying an impact load to the notch to propagate a crack to the test plate via the first test weld metal and the second test weld metal.
(D) The distance c 1 (mm) in the width direction between the one side surface of the test plate and the tip of the crack extending through each of the first test weld metal and the second test weld metal. ) And c 2 (mm).
t ≧ 50.0 ・ ・ ・ (i)
30.0 ≤ α 1 ≤ 70.0 ... (ii)
30.0 ≤ α 2 ≤ 70.0 ・ ・ ・ (iii)
3.0 ≤ d 1 ≤ t / 3 ... (iv)
3.0 ≤ d 2 ≤ t / 3 ... (v)
α 1 −5.0 ≤ β 1 ≤ α 1 +5.0 ・ ・ ・ (vi)
α 2 −5.0 ≦ β 2 ≦ α 2 +5.0 ・ ・ ・ (vii)
d 1 ≤ b 1 ≤ d 1 +5.0 ... (viii)
d 2 ≤ b 2 ≤ d 2 +5.0 ... (ix)
c 1 ≤ b 1 · tan (β 1 ) + 10.0 ・ ・ ・ (x)
c 2 ≤ b 2・ tan (β 2 ) + 10.0 ・ ・ ・ (xi)
(2)前記接合部材の板厚t(mm)が下記(xii)式を満足する、
上記(1)に記載の溶接構造体。
t>80.0 ・・・(xii)
(2) The plate thickness t (mm) of the joining member satisfies the following equation (xii).
The welded structure according to (1) above.
t> 80.0 ・ ・ ・ (xii)
(3)前記接合部材の降伏応力が400MPa以上、580MPa以下であり、引張強さが510MPa以上、750MPa以下である、
上記(1)または(2)に記載の溶接構造体。
(3) The yield stress of the joining member is 400 MPa or more and 580 MPa or less, and the tensile strength is 510 MPa or more and 750 MPa or less.
The welded structure according to (1) or (2) above.
(4)前記接合部材の−10℃における全厚のKca値が8000N/mm1.5未満である、
上記(1)から(3)までのいずれかに記載の溶接構造体。
(4) The Kca value of the total thickness of the joint member at −10 ° C. is less than 8000 N / mm 1.5.
The welded structure according to any one of (1) to (3) above.
本発明によれば、脆性亀裂伝播停止特性に優れた溶接構造体を得ることができる。 According to the present invention, a welded structure having excellent brittle crack propagation stopping characteristics can be obtained.
本発明者らが上記の課題を解決するために検討を行った結果、以下の知見を得るに至った。 As a result of studies by the present inventors to solve the above problems, the following findings have been obtained.
上述のように、厚鋼板の脆性亀裂伝播停止特性の評価には、大型の試験体を用いた構造モデルアレスト試験が用いられるのが一般的である。しかし、より小さい試験体を用いた中型試験において脆性亀裂伝播停止特性の評価が可能であれば、溶接構造体に用いる厚鋼板の選別が容易になり、低コストで優れた脆性亀裂伝播停止特性を有する溶接構造体を製造することが可能となる。 As described above, the structural model arrest test using a large test piece is generally used for the evaluation of the brittle crack propagation stop property of the thick steel sheet. However, if it is possible to evaluate the brittle crack propagation stop characteristics in a medium-sized test using a smaller test piece, it will be easier to select the thick steel sheet used for the welded structure, and excellent brittle crack propagation stop characteristics will be obtained at low cost. It becomes possible to manufacture a welded structure having a brittleness.
本発明は上記の知見に基づいてなされたものである。以下、本発明の一実施形態に係る溶接構造体について説明する。 The present invention has been made based on the above findings. Hereinafter, the welded structure according to the embodiment of the present invention will be described.
1.溶接構造体の構成
図1は、本発明の一実施形態に係る溶接構造体を示す斜視図である。本実施形態に係る溶接構造体10は、接合部材11および被接合部材12を備えている。接合部材11は板状であり、板厚方向に垂直な第1表面11aおよび第2表面11bを有する。また、被接合部材12は板状であり、接合部材11の端面11cが当接される被接合面12aを有する。
1. 1. Structure of Welded Structure FIG. 1 is a perspective view showing a welded structure according to an embodiment of the present invention. The welded
そして、図1に示すように、溶接構造体10は、端面11cが被接合面12aに当接した状態で、接合部材11が被接合部材12に両側部分溶込み溶接されたT継手部を有する。なお、上記のT継手部を有する溶接構造体には、図1に示すようなT字状の構造体に加えて、例えば、図2および3に示す形状の構造体も含まれる。また、接合部材11には開先が設けられており、開先溶接によって接合されている。
Then, as shown in FIG. 1, the welded
本発明においては、厚肉の接合部材を対象としており、具体的には、接合部材11の板厚をt(mm)とした場合に、下記(i)式を満足する。接合部材11の板厚t(mm)は、下記(xii)式を満足するのが好ましい。tの上限は特に規定する必要はないが、例えば200mm、150mm、または120mmとすることができる。
t≧50.0 ・・・(i)
t>80.0 ・・・(xii)
In the present invention, a thick-walled joining member is targeted, and specifically, when the plate thickness of the joining
t ≧ 50.0 ・ ・ ・ (i)
t> 80.0 ・ ・ ・ (xii)
なお、被接合部材の板厚については特に制限はないが、接合部材と同様に、50.0mm以上であることが好ましく、80.0mm超であることがより好ましい。 The plate thickness of the member to be joined is not particularly limited, but like the joint member, it is preferably 50.0 mm or more, and more preferably more than 80.0 mm.
また、図1に示すように、溶接構造体10は、第1表面11a側に形成された第1溶接金属13aおよび第2表面11b側に形成された第2溶接金属13bを有する。
Further, as shown in FIG. 1, the welded
接合部材11および被接合部材12の接合箇所付近について、図4を用いてさらに詳しく説明する。図4は、溶接構造体10の、第1表面11aおよび被接合面12aに垂直な断面図である。図4においては、図面が煩雑になることを避けるため、ハッチングは付していない。
The vicinity of the joint portion of the
図4に示すように、接合部材11および被接合部材12の接合箇所の第1表面11a側には、第1溶接金属13aが形成されている。同様に、第2表面11b側には、第2溶接金属13bが形成されている。
As shown in FIG. 4, a
ここで、被接合部材12から発生する亀裂は、第1溶接金属13aおよび第2溶接金属13bを経由して接合部材11に伝播する。したがって、被接合部材12から接合部材11へと伝播する亀裂の突入領域を制限するとともに、接合強度を確保する観点からは、溶接金属の形状の制御が重要となる。
Here, the crack generated from the
具体的には、第1溶接金属13aにおける、接合部材11側の止端とルートとを通る線L1と被接合面12aとがなす鋭角α1(°)および第2溶接金属13bにおける、接合部材11側の止端とルートとを通る線L2と被接合面12aとがなす鋭角α2(°)は、それぞれ下記(ii)および(iii)式を満足する。
30.0≦α1≦70.0 ・・・(ii)
30.0≦α2≦70.0 ・・・(iii)
Specifically, in the
30.0 ≤ α 1 ≤ 70.0 ... (ii)
30.0 ≤ α 2 ≤ 70.0 ・ ・ ・ (iii)
第1溶接金属13aにおける接合部材11側の止端とは、第1溶接金属13aの外縁と第1表面11aとの交点A1を意味する。また、第1溶接金属13aにおける接合部材11側のルートとは、第1溶接金属13aの外縁と端面11cとの交点B1を意味する。同様に、第2溶接金属13bにおける接合部材11側の止端とは、第2溶接金属13bの外縁と第2表面11bとの交点A2を意味し、第2溶接金属13bにおける接合部材11側のルートとは、第2溶接金属13bの外縁と端面11cとの交点B2を意味する。
The joining
さらに、第1溶接金属13aの板厚方向における継手の部分溶込みd1(mm)および第2溶接金属13bの板厚方向における継手の部分溶込みd2(mm)は、接合部材11の板厚t(mm)との関係において、それぞれ下記(iv)および(v)式を満足する。
3.0≦d1≦t/3 ・・・(iv)
3.0≦d2≦t/3 ・・・(v)
Further, the partial penetration d 1 (mm) of the joint in the plate thickness direction of the
3.0 ≤ d 1 ≤ t / 3 ... (iv)
3.0 ≤ d 2 ≤ t / 3 ... (v)
なお、第1溶接金属13aおよび第2溶接金属13bと接合部材11との境界は、目視により容易に判別することが可能である。
The boundaries between the
2.品質評価試験
本発明者らが行った研究により、後述する中型の品質評価試験によって所定の基準を満足する厚鋼板を接合部材として用いることで、低コストで優れた脆性亀裂伝播停止特性を有する溶接構造体が得られることを見出した。
2. Quality Evaluation Test According to the research conducted by the present inventors, welding with excellent brittle crack propagation stopping characteristics at low cost by using a thick steel plate that satisfies the predetermined criteria by the medium-sized quality evaluation test described later as a joining member. We have found that a structure can be obtained.
試験方法について、詳しく説明する。図5は、本発明における品質評価試験を説明するための図である。本発明における品質評価試験は、下記(a)〜(d)の工程を順に実施するものである。各工程について、説明する。 The test method will be described in detail. FIG. 5 is a diagram for explaining the quality evaluation test in the present invention. In the quality evaluation test in the present invention, the following steps (a) to (d) are carried out in order. Each process will be described.
(a)開先形成工程
接合部材11に用いられる厚鋼板から、第1表面11aおよび第2表面11bにそれぞれ対応する第1試験板面21aおよび第2試験板面21bを有し、板厚がt(mm)、幅が240mm、長さが500mmの試験板21を採取する。すなわち、接合部材11の第1表面11aを試験板21の第1試験板面21aとし、接合部材11の第2表面11bを試験板21の第2試験板面21bとする。
(A) Groove forming step From the thick steel plate used for the joining
試験板21の幅方向における一方側(図5における上側)の面21cにおいて、第1試験板面21a側および第2試験板面21b側にそれぞれ長さ方向に延びる開先を形成する。開先の形状および寸法については、後述する溶接工程において形成される溶接金属部の形状および寸法が規定を満足するように適宜選択すればよい。
On the
(b)溶接工程
板厚がt(mm)、幅が260mm、長さが500mmの助走板22を用意する。助走板22の材質については特に制限はなく、例えば、熱処理を施して脆化した鋼板を用いることができる。また、助走板22の幅方向における一方側(図5における上側)には、ノッチ22aを形成しておく。ノッチ22aの形状については特に制限はないが、図5に示す形状とすることができる。
(B) Welding Step A run-
そして、試験板21の幅方向における一方側の面21cを、助走板22の幅方向における他方側(図5における下側)の面22bに当接した状態で、開先に両側部分溶込み溶接を行い、試験体20を形成する。その後、溶接により生じた余盛については削除することが好ましい。これにより、試験体20は、板厚がt(mm)、幅が500mm、長さが500mmの直方体状となる。
Then, in a state where the
接合部材11に用いられる厚鋼板から採取された試験板21によって、溶接構造体10の脆性亀裂伝播停止特性の評価を行うためには、試験体20に形成される溶接金属の形状の制御が重要となる。試験体20に形成される溶接金属の形状について、図6を用いてさらに詳しく説明する。図6は、試験体20の、第1試験板面21aおよび助走板22の他方側の面22bに垂直な断面図である。図6においては、図面が煩雑になることを避けるため、ハッチングは付していない。
It is important to control the shape of the weld metal formed on the
図6に示すように、試験板21および助走板22の接合箇所の第1試験板面21a側には第1試験溶接金属23aが形成され、第2試験板面21b側には第2試験溶接金属23bが形成される。
As shown in FIG. 6, the first
そして、第1試験溶接金属23aにおける、試験板21側の止端とルートとを通る線M1と助走板22の他方側の面22bとがなす鋭角β1(°)および第2試験溶接金属23bにおける、試験板21側の止端とルートとを通る線M2と助走板22の他方側の面22bとがなす鋭角β2(°)は、それぞれ下記(vi)および(vii)式を満足する。
α1−5.0≦β1≦α1+5.0 ・・・(vi)
α2−5.0≦β2≦α2+5.0 ・・・(vii)
The acute angle beta 1 formed in the first
α 1 −5.0 ≤ β 1 ≤ α 1 +5.0 ・ ・ ・ (vi)
α 2 −5.0 ≦ β 2 ≦ α 2 +5.0 ・ ・ ・ (vii)
第1試験溶接金属23aにおける試験板21側の止端とは、第1試験溶接金属23aの外縁と第1試験板面21aとの交点C1を意味する。また、第1試験溶接金属23aにおける試験板21側のルートとは、第1試験溶接金属23aの外縁と試験板21の一方側の面21cとの交点D1を意味する。同様に、第2試験溶接金属23bにおける試験板21側の止端とは、第2試験溶接金属23bの外縁と第2試験板面21bとの交点C2を意味し、第2試験溶接金属23bにおける試験板21側のルートとは、第2試験溶接金属23bの外縁と試験板21の一方側の面21cとの交点D2を意味する。
The toe of the
また、第1試験溶接金属23aの板厚方向における継手の部分溶込みb1(mm)および第2試験溶接金属23bの板厚方向における継手の部分溶込みb2(mm)は、下記(viii)および(ix)式を満足する。
d1≦b1≦d1+5.0 ・・・(viii)
d2≦b2≦d2+5.0 ・・・(ix)
Further, the partial penetration b 1 (mm) of the joint in the plate thickness direction of the first
d 1 ≤ b 1 ≤ d 1 +5.0 ... (viii)
d 2 ≤ b 2 ≤ d 2 +5.0 ... (ix)
継手の部分溶込みb1は、第1試験板面21aと、第1試験板面21aと平行でかつ試験板21の板厚方向における第1試験溶接金属23aの板厚中心側の端部を通る仮想的な面21fとの距離である。また、継手の部分溶込みb2は、第2試験板面21bと、第2試験板面21bと平行でかつ試験板21の板厚方向における第2試験溶接金属23bの板厚中心側の端部を通る仮想的な面21gとの距離である。
Partial penetration b 1 of the joint, a first
(c)脆性亀裂伝播試験工程
試験体20を用いて、−10℃の試験温度で、予め設定される接合部材11の許容応力であるσ(N/mm2)を試験応力として付与した状態で、助走板22に設けられたノッチ22aに衝撃荷重を加え、第1試験溶接金属23aおよび第2試験溶接金属23bを介して試験板21まで亀裂を進展させる。
(C) Brittle crack propagation test process Using the
なお、上記の予め設定される接合部材の許容応力として、例えば、溶接構造体が船舶用である場合には、接合部材がハッチサイドコーミングとなる。ハッチサイドコーミングの許容応力は、船級協会が定める規則により決められているため、その値を採用すればよい。試験体20の温度は−10℃で均一とし、助走板22の温度は特に規定しない。その他の条件については、亀裂が試験板21まで進展する限り制限はないが、WES2815に準拠すればよい。
As the allowable stress of the preset joining member, for example, when the welded structure is for a ship, the joining member is hatch side combing. Since the allowable stress of hatchside combing is determined by the rules established by the ship classification association, that value may be adopted. The temperature of the
図7は、脆性亀裂伝播試験を説明するための図である。図7に示すように、試験体20の長さ方向における両端に治具24a,24bを溶接により接合し、両側から長さ方向に引張応力を付与することで、試験体20に上述した試験応力を付与することができる。
FIG. 7 is a diagram for explaining a brittle crack propagation test. As shown in FIG. 7,
また、本工程においては、少なくとも試験板まで亀裂を進展させる必要があるため、衝撃荷重を付与した際に、助走板または溶接金属で亀裂が停止してしまわないような材質を選択する必要がある。 Further, in this step, since it is necessary to propagate the crack to at least the test plate, it is necessary to select a material so that the crack does not stop at the approach plate or the weld metal when an impact load is applied. ..
(d)脆性亀裂測定工程
上記(a)〜(c)の工程を順に実施した後の試験板21について、亀裂の進展状況を調査する。具体的には、試験板21の一方側の面21cと、第1試験溶接金属23aおよび第2試験溶接金属23bのそれぞれを介して進展した亀裂の先端との、幅方向における距離c1(mm)およびc2(mm)を測定する。なお、亀裂先端の位置は、試験後のそのままの状態では確認できないため、試験体に荷重を負荷して強制破断させることで破面出しを行う。
(D) Brittle crack measurement step The crack progress state of the
本発明に係る溶接構造体10に用いられる接合部材11は、上述した(a)〜(d)の工程を順に実施する品質評価試験において、c1およびc2が、下記(x)および(xi)式を満足する必要がある。これにより、優れた脆性亀裂伝播停止特性を有する溶接構造体10が得られる。
c1≦b1・tan(β1)+10.0 ・・・(x)
c2≦b2・tan(β2)+10.0 ・・・(xi)
In the joining member 11 used in the welded structure 10 according to the present invention, c 1 and c 2 are the following (x) and (xi) in the quality evaluation test in which the steps (a) to (d) described above are sequentially carried out. ) The equation needs to be satisfied. As a result, the welded
c 1 ≤ b 1 · tan (β 1 ) + 10.0 ・ ・ ・ (x)
c 2 ≤ b 2・ tan (β 2 ) + 10.0 ・ ・ ・ (xi)
3.接合部材の機械的特性
本発明の溶接構造体に用いられる接合部材の機械的特性について、特に制限は設けない。しかし、溶接構造体をコンテナ船等において利用する場合においては、接合部材の降伏応力は400MPa以上、580MPa以下であるのが好ましく、引張強さは510MPa以上、750MPa以下であるのが好ましい。なお、接合部材の降伏応力は410MPa以上、570MPa以下であるのがより好ましく、引張強さは520MPa以上、740MPa以下であるのがより好ましい。
3. 3. Mechanical Properties of Joining Members There are no particular restrictions on the mechanical properties of the joining members used in the welded structure of the present invention. However, when the welded structure is used in a container ship or the like, the yield stress of the joint member is preferably 400 MPa or more and 580 MPa or less, and the tensile strength is preferably 510 MPa or more and 750 MPa or less. The yield stress of the joining member is more preferably 410 MPa or more and 570 MPa or less, and the tensile strength is more preferably 520 MPa or more and 740 MPa or less.
また、コスト的な観点からは、−10℃における全厚のKca値が8000N/mm1.5未満である接合部材を用いることが好ましい。なお、上記のKca値は、WES2815規格に準拠した温度勾配型ESSO試験により求めることが可能である。 From the viewpoint of cost, it is preferable to use a joining member having a Kca value of the total thickness at −10 ° C. of less than 8000 N / mm 1.5. The Kca value can be obtained by a temperature gradient type ESSO test based on the WES2815 standard.
4.溶接構造体の製造方法
溶接構造体の製造方法について、特に制限は設けないが、例えば、品質評価試験による評価結果が上述した条件を満足する接合部材を選別する工程と、当該接合部材を被接合部材に溶接する工程を行うことにより、製造することが可能である。
4. Manufacturing method of welded structure The manufacturing method of the welded structure is not particularly limited. For example, a step of selecting a joining member whose evaluation result by a quality evaluation test satisfies the above-mentioned conditions and a step of selecting the joining member to be joined. It can be manufactured by performing a process of welding to a member.
溶接工程においては、上述の被接合部材の被接合面に接合部材の端面を突き合わせた状態で、端面に沿って溶接することで製造することができる。この際、接合部材の被接合部材側を開先加工しておく。開先加工は、接合部材の端面全体にわたって施してもよいが、被接合部材との接合箇所にのみ施してもよい。 In the welding step, it can be manufactured by welding along the end face of the above-mentioned joint member with the end face of the joint member abutting against the surface to be joined. At this time, the side to be joined of the joining member is grooved. The groove processing may be performed over the entire end face of the joint member, or may be performed only at the joint portion with the member to be joined.
また、溶接方法についても特に制限はなく、CO2溶接または被覆アーク溶接(SMAW)等の公知の方法を採用すればよい。また、入熱量は、例えば、0.5kJ/mm以上、3.0kJ/mm以下とすることが好ましい。 Further, the welding method is not particularly limited, and a known method such as CO 2 welding or shielded metal arc welding (SMAW) may be adopted. The amount of heat input is preferably, for example, 0.5 kJ / mm or more and 3.0 kJ / mm or less.
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
表1に示す板厚t(mm)を有し、板厚方向に直交する第1表面および第2表面を有する各種鋼板を用意した。その後、それぞれの鋼板から、第1表面および第2表面にそれぞれ対応する第1試験板面および第2試験板面を有し、鋼板の圧延方向が長さ方向となるように、板厚がt(mm)、幅が240mm、長さが500mmの試験板を採取した。そして、試験板の幅方向における一方側の面において、第1試験板面側および第2試験板面側にそれぞれ長さ方向に延びる開先を形成した。 Various steel sheets having a plate thickness t (mm) shown in Table 1 and having a first surface and a second surface orthogonal to the plate thickness direction were prepared. After that, each steel plate has a first test plate surface and a second test plate surface corresponding to the first surface and the second surface, respectively, and the plate thickness is t so that the rolling direction of the steel plate is the length direction. A test plate having a width of (mm), a width of 240 mm, and a length of 500 mm was collected. Then, on one surface in the width direction of the test plate, grooves extending in the length direction were formed on the first test plate surface side and the second test plate surface side, respectively.
続いて、板厚がt(mm)、幅が260mm、長さが500mmの助走板を用意した。助走板としては、1200℃で加熱した後に空冷することで脆化させた鋼板を用いた。助走板の幅方向における一方側には、図5に示す形状のノッチを設けた。そして、開先を形成した試験板の一方側の面を、助走板の幅方向における他方側の面に当接した状態で、開先に両側部分溶込み溶接を行った。溶接条件は表2に示すとおりである。表2における「CO2」はCO2溶接を意味し、「SMAW」は被覆アーク溶接を意味する。その後、溶接により生じた余盛は削除した。これにより、板厚がt(mm)、長さが500mm、幅が500mmの直方体状の試験体を作製した。 Subsequently, a run-up plate having a plate thickness of t (mm), a width of 260 mm, and a length of 500 mm was prepared. As the approach plate, a steel plate embrittled by heating at 1200 ° C. and then air-cooling was used. A notch having the shape shown in FIG. 5 was provided on one side of the approach plate in the width direction. Then, in a state where one surface of the test plate on which the groove was formed was in contact with the other surface in the width direction of the approach plate, both side partial penetration welding was performed on the groove. Welding conditions are as shown in Table 2. In Table 2, "CO 2 " means CO 2 welding, and "SMAW" means shielded metal arc welding. After that, the surplus generated by welding was deleted. As a result, a rectangular parallelepiped test piece having a plate thickness of t (mm), a length of 500 mm, and a width of 500 mm was produced.
試験体においては、試験板および助走板の接合箇所の第1試験板面側には第1試験溶接金属が形成され、第2試験板面側には第2試験溶接金属が形成された。その後、各試験体を用いて、−10℃の試験温度で、予め設定される接合部材の許容応力であるσ(N/mm2)を試験応力として付与した状態で、助走板の長さ方向における一方側の端部に設けられたノッチに衝撃荷重を加え、試験板まで亀裂を進展させた。 In the test body, the first test weld metal was formed on the first test plate surface side of the joint portion between the test plate and the approach plate, and the second test weld metal was formed on the second test plate surface side. Then, using each test piece, in a state where σ (N / mm 2 ), which is a preset allowable stress of the joining member, is applied as a test stress at a test temperature of −10 ° C., in the length direction of the approach plate. An impact load was applied to the notch provided at one end of the above, and a crack was propagated to the test plate.
試験終了後、試験体に荷重を負荷して強制破断させることで破面出しを実施し、試験板に突入した亀裂の進展状況の調査を行った。その後、試験体の荷重方向の中心位置から左右に200mm離れた位置において、試験板と助走板の溶接金属(第1試験溶接金属および第2試験溶接金属)の断面を切り出した。これらの2カ所の溶接継手断面の写真をデジタルカメラによりそれぞれ撮影し、写真画像から溶接金属の形状を測定し、2カ所の測定結果の平均値を求めた。それらの結果を表2に併せて示す。 After the test was completed, a load was applied to the test piece and forced fracture was performed to expose the fracture surface, and the progress of cracks that rushed into the test plate was investigated. Then, a cross section of the weld metal (first test weld metal and second test weld metal) of the test plate and the approach plate was cut out at a position 200 mm to the left and right from the center position in the load direction of the test piece. Photographs of the cross sections of the welded joints at these two locations were taken with a digital camera, the shape of the weld metal was measured from the photographic images, and the average value of the measurement results at the two locations was calculated. The results are also shown in Table 2.
続いて、各鋼板の板厚の1/4位置から圧延方向に直角な方向にJIS Z 2241:2011に記載の4号引張試験片を採取し、JIS Z 2241:2011に準拠して引張試験を行い、降伏応力(YS)、引張強さ(TS)および全伸び(EL)を測定した。
Subsequently, the No. 4 tensile test piece described in JIS Z 2241: 2011 is collected from a
さらに、各鋼板の−10℃における全厚のKca値を、WES2815規格に準拠した温度勾配型ESSO試験により求めた。それらの結果を表1に併せて示す。 Further, the Kca value of the total thickness of each steel sheet at −10 ° C. was determined by a temperature gradient type ESSO test based on the WES2815 standard. The results are also shown in Table 1.
その後、上記の各種鋼板を試験板(接合部材41)とし、図8に示す構造モデルアレスト試験体を作製して試験を実施した。板厚100mmの鋼板をCO2溶接により接合した溶接継手を助走溶接継手(被接合部材42)とし、表3に示す条件でCO2溶接または被覆アーク溶接(SMAW)により溶接構造体40を作製した。 Then, the above-mentioned various steel plates were used as a test plate (joining member 41), and the structural model arrest test piece shown in FIG. 8 was prepared and tested. A welded joint in which a steel plate having a plate thickness of 100 mm was joined by CO 2 welding was used as a run-up welded joint (member to be joined 42), and a welded structure 40 was manufactured by CO 2 welding or shielded metal arc welding (SMAW) under the conditions shown in Table 3. ..
その後、溶接構造体40のフュージョンライン部46aにノッチ46bを導入した。そして、溶接構造体40を船舶設計温度である−10℃に冷却し、接合部材41の許容応力であるσ(N/mm2)を試験応力として負荷し、ノッチ部近傍だけを−50℃程度に急冷し、ノッチ部に楔を介して打撃を加えて脆性亀裂を発生、伝播させた。
After that, the
試験後の構造モデルアレスト試験体を使用し、試験体の荷重方向の中心位置から左右に250mm離れた位置において、接合部材と被接合部材との一方側(第1表面側)および他方側(第2表面側)の溶接金属(第1溶接金属および第2溶接金属)の断面を切り出した。これらの2カ所の溶接継手断面の写真をデジタルカメラによりそれぞれ撮影し、写真画像から溶接金属の形状を測定し、2カ所の測定結果の平均値を使用した。 Structural model after the test Using the arrest test piece, one side (first surface side) and the other side (first surface side) and the other side (first surface side) of the joining member and the member to be joined are located 250 mm to the left and right from the center position in the load direction of the test piece. A cross section of the weld metal (first weld metal and second weld metal) on the two surface sides) was cut out. Photographs of the cross sections of these two welded joints were taken with a digital camera, the shape of the weld metal was measured from the photographic images, and the average value of the measurement results at the two locations was used.
測定された溶接金属の形状、および上記の構造モデルアレスト試験体を用いた試験の結果を表3に併せて示す。脆性亀裂が試験板で停止した場合は「停止」、試験板を破断した場合は「伝播」と判定した。 Table 3 also shows the measured shape of the weld metal and the results of the test using the above-mentioned structural model arrest test piece. When the brittle crack stopped at the test plate, it was judged as "stop", and when the test plate was broken, it was judged as "propagation".
表3から明らかなように、本発明の規定を満足する接合部材を用いた場合には、優れた脆性亀裂伝播停止特性を得られたのに対して、本発明の規定を満足しない比較例の接合部材を用いた場合には、脆性亀裂が接合部材まで伝播する結果となった。 As is clear from Table 3, when a joining member satisfying the provisions of the present invention was used, excellent brittle crack propagation stopping characteristics were obtained, whereas in a comparative example not satisfying the provisions of the present invention. When the joining member was used, the brittle crack propagated to the joining member.
5.厚鋼板の品質評価方法
以上のように、本発明に係る溶接構造体10においては、接合部材11は、上述した条件での品質評価試験によって評価される。なお、当該品質評価試験は、厚鋼板の品質評価方法として応用可能である。応用例としての厚鋼板の品質評価方法は、以下に記載する(付記1)および(付記2)によって表現することができる。
5. Quality Evaluation Method for Thick Steel Sheets As described above, in the welded
(付記1)
板状の接合部材の端面が板状の被接合部材の被接合面に当接した状態で、前記接合部材が前記被接合部材に両側部分溶込み溶接されたT継手部を有する溶接構造体に用いられ、前記接合部材となる厚鋼板の品質評価方法であって、
前記接合部材は、前記接合部材の板厚方向に垂直な第1表面および第2表面を有し、
前記第1表面および前記被接合面に垂直な断面において、
前記接合部材の板厚t(mm)、
前記第1表面側に形成された第1溶接金属における、前記接合部材側の止端とルートとを通る線と前記被接合面とがなす鋭角α1(°)、および前記板厚方向における継手の部分溶込みd1(mm)、ならびに、
前記第2表面側に形成された第2溶接金属における、前記接合部材側の止端とルートとを通る線と前記被接合面とがなす鋭角α2(°)、および前記板厚方向における継手の部分溶込みd2(mm)が、下記(i)〜(v)式を満足し、
下記(a)〜(d)の工程を備える、
厚鋼板の品質評価方法。
(a)前記第1表面および前記第2表面にそれぞれ対応する第1試験板面および第2試験板面を有し、板厚がt(mm)である試験板に対して、前記試験板の幅方向における一方側の面において、前記第1試験板面側および前記第2試験板面側にそれぞれ前記長さ方向に延びる開先を形成する工程。
(b)板厚がt(mm)であり、前記幅方向における一方側にノッチが設けられた助走板を用意し、前記試験板の前記一方側の面を、前記助走板の前記幅方向における他方側の面に当接した状態で、前記開先に両側部分溶込み溶接を行い、
前記第1試験板面および前記助走板の前記他方側の面に垂直な断面において、前記第1試験板面側に形成された第1試験溶接金属における、前記試験板側の止端とルートとを通る線と前記助走板の前記他方側の面とがなす鋭角β1(°)、および前記板厚方向における継手の部分溶込みb1(mm)、ならびに、前記第2試験板面側に形成された第2試験溶接金属における、前記試験板側の止端とルートとを通る線と前記助走板の前記他方側の面とがなす鋭角β2(°)、および前記板厚方向における継手の部分溶込みb2(mm)が、下記(vi)〜(ix)式を満足し、板厚がt(mm)である試験体を形成する工程。
(c)前記試験体を用いて、前記助走板の前記ノッチに衝撃荷重を加え、前記第1試験溶接金属および前記第2試験溶接金属を介して前記試験板まで亀裂を進展させる工程。
(d)亀裂の進展状況に基づき、前記厚鋼板が脆性亀裂伝播停止特性に優れるか否かの判定を行う工程。
t≧50.0 ・・・(i)
30.0≦α1≦70.0 ・・・(ii)
30.0≦α2≦70.0 ・・・(iii)
3.0≦d1≦t/3 ・・・(iv)
3.0≦d2≦t/3 ・・・(v)
α1−5.0≦β1≦α1+5.0 ・・・(vi)
α2−5.0≦β2≦α2+5.0 ・・・(vii)
d1≦b1≦d1+5.0 ・・・(viii)
d2≦b2≦d2+5.0 ・・・(ix)
(Appendix 1)
In a welded structure having a T-joint portion in which the end face of the plate-shaped joint member is in contact with the joint surface of the plate-shaped joint member and the joint member is partially welded to the joint member on both sides. It is a quality evaluation method for a thick steel plate used and used as a joining member.
The joining member has a first surface and a second surface perpendicular to the plate thickness direction of the joining member.
In the cross section perpendicular to the first surface and the surface to be joined,
The plate thickness t (mm) of the joining member,
In the first weld metal formed on the first surface side, the acute angle α 1 (°) formed by the line passing through the toe and the root on the joining member side and the surface to be joined, and the joint in the plate thickness direction. Partial penetration d 1 (mm), as well as
In the second weld metal formed on the second surface side, the acute angle α 2 (°) formed by the line passing through the toe and the root on the joining member side and the surface to be joined, and the joint in the plate thickness direction. The partial penetration d 2 (mm) of the above satisfies the following equations (i) to (v).
The following steps (a) to (d) are provided.
Quality evaluation method for thick steel sheets.
(A) With respect to a test plate having a first test plate surface and a second test plate surface corresponding to the first surface and the second surface, respectively, and having a plate thickness of t (mm), the test plate has a thickness of t (mm). A step of forming a groove extending in the length direction on one side surface in the width direction on the first test plate surface side and the second test plate surface side, respectively.
(B) A run-up plate having a plate thickness of t (mm) and provided with a notch on one side in the width direction is prepared, and the one-sided surface of the test plate is formed on the one-side surface of the run-up plate in the width direction. In a state of being in contact with the other side surface, both sides of the groove are subjected to partial penetration welding.
A toe and a root on the test plate side of the first test weld metal formed on the surface of the first test plate in a cross section perpendicular to the surface of the first test plate and the other surface of the run-up plate. The sharp angle β 1 (°) formed by the line passing through the runway plate and the other side surface of the run-up plate, the partial penetration b 1 (mm) of the joint in the plate thickness direction, and the second test plate surface side. In the formed second test weld metal, the sharp angle β 2 (°) formed by the line passing through the toe on the test plate side and the root and the other surface of the run-up plate, and the joint in the plate thickness direction. A step of forming a test piece in which the partial penetration b 2 (mm) of the above satisfies the following formulas (vi) to (ix) and the plate thickness is t (mm).
(C) A step of applying an impact load to the notch of the approach plate using the test body to propagate a crack to the test plate via the first test weld metal and the second test weld metal.
(D) A step of determining whether or not the thick steel sheet has excellent brittle crack propagation stopping characteristics based on the crack progress.
t ≧ 50.0 ・ ・ ・ (i)
30.0 ≤ α 1 ≤ 70.0 ... (ii)
30.0 ≤ α 2 ≤ 70.0 ・ ・ ・ (iii)
3.0 ≤ d 1 ≤ t / 3 ... (iv)
3.0 ≤ d 2 ≤ t / 3 ... (v)
α 1 −5.0 ≤ β 1 ≤ α 1 +5.0 ・ ・ ・ (vi)
α 2 −5.0 ≦ β 2 ≦ α 2 +5.0 ・ ・ ・ (vii)
d 1 ≤ b 1 ≤ d 1 +5.0 ... (viii)
d 2 ≤ b 2 ≤ d 2 +5.0 ... (ix)
(付記2)
前記(d)の工程において、前記試験板の前記一方側の面と、前記第1試験溶接金属および前記第2試験溶接金属のそれぞれを介して進展した前記亀裂の先端との、前記幅方向における距離をc1(mm)およびc2(mm)とした時に、c1およびc2が、下記(x)および(xi)式を満足する場合に、前記厚鋼板が脆性亀裂伝播停止特性に優れると判定する、
付記1に記載の厚鋼板の品質評価方法。
c1≦b1・tan(β1)+10.0 ・・・(x)
c2≦b2・tan(β2)+10.0 ・・・(xi)
(Appendix 2)
In the step (d), in the width direction, the one side surface of the test plate and the tip of the crack that has propagated through each of the first test weld metal and the second test weld metal. When the distances are c 1 (mm) and c 2 (mm), and c 1 and c 2 satisfy the following equations (x) and (xi), the thick steel sheet is excellent in brittle crack propagation stopping property. To judge,
The quality evaluation method for thick steel sheets according to
c 1 ≤ b 1 · tan (β 1 ) + 10.0 ・ ・ ・ (x)
c 2 ≤ b 2・ tan (β 2 ) + 10.0 ・ ・ ・ (xi)
応用例における厚鋼板の品質評価方法について説明する。上記の品質評価方法は、溶接構造体に用いられ、接合部材となる厚鋼板の品質を評価する方法である。品質評価対象となる溶接構造体の構成については、上述のとおりであるため、説明は省略する。 The quality evaluation method of the thick steel sheet in the application example will be described. The above quality evaluation method is a method for evaluating the quality of a thick steel plate used for a welded structure and serving as a joining member. Since the configuration of the welded structure to be evaluated for quality is as described above, the description thereof will be omitted.
図9は、応用例における厚鋼板の品質評価方法を説明するための図である。上記の品質評価方法は、下記(a)〜(d)の工程を備える。各工程について、説明する。 FIG. 9 is a diagram for explaining a quality evaluation method for a thick steel plate in an application example. The above quality evaluation method includes the following steps (a) to (d). Each process will be described.
(a)開先形成工程
厚鋼板から試験板31を採取する。試験板31は、接合部材11の第1表面11aおよび第2表面11bにそれぞれ対応する第1試験板面31aおよび第2試験板面31bを有する。すなわち、接合部材11の第1表面11aを試験板31の第1試験板面31aとし、接合部材11の第2表面11bを試験板31の第2試験板面31bとする。
(A) Groove forming step A
試験板31の板厚は接合部材11となる厚鋼板の板厚と同じであり、すなわちt(mm)である。試験板31の幅および長さについては特に制限はないが、幅は150mm以上、1000mm以下、長さは300mm以上、2000mm以下とすることが好ましい。いずれも小さすぎると正確な品質の評価が難しくなり、大きすぎると低コストでの品質の評価が行えなくなる場合があるためである。
The plate thickness of the
試験板31の幅方向における一方側(図9における上側)の面31cにおいて、第1試験板面31a側および第2試験板面31b側にそれぞれ長さ方向に延びる開先を形成する。開先の形状および寸法については、後述する溶接工程において形成される溶接金属部の形状および寸法が規定を満足するように適宜選択すればよい。
On the
(b)溶接工程
試験板31と同じ厚さおよび長さを有する助走板32を用意する。すなわち、助走板32の厚さはt(mm)である。助走板32の長さは試験板31の長さと同一であるため、300mm以上、2000mm以下とすることが好ましい。また、助走板32の幅は150mm以上、1600mm以下とすることが好ましい。助走板32の幅が小さすぎると、助走板32から試験板31に亀裂が突入する際の駆動力が十分に得られなくなるおそれがあり、大きすぎると低コストでの品質の評価が行えなくなる場合があるためである。
(B) Welding process A run-
助走板32の材質については特に制限はなく、例えば、熱処理を施して脆化した鋼板、亀裂の進展領域が溶接部である突合せ溶接接手、または亀裂の進展領域を電子ビーム溶接により脆化させた鋼板等を用いることができる。また、助走板32の幅方向における一方側(図9における上側)には、ノッチ32aを形成しておく。ノッチ32aの形状については特に制限はないが、図9に示す形状とすることができる。
The material of the
さらに、助走板32が有する、厚さ方向に直交する一対の表面のうち、一方または両方に図9に示すような、サイドグルーブを形成しておいてもよい。サイドグルーブを有することにより、亀裂がサイドグルーブに沿って進展し、試験板31に突入しやすくなる。なお、図9に示す構成では、サイドグルーブは、助走板32の幅方向における一方側から他方側まで全ての長さにおいて形成しているが、その一部についてのみ形成してもよい。
Further, side grooves as shown in FIG. 9 may be formed on one or both of the pair of surfaces orthogonal to the thickness direction of the
そして、試験板31の幅方向における一方側の面31cを、助走板32の幅方向における他方側(図9における下側)の面32bに当接した状態で、開先に両側部分溶込み溶接を行い、試験体30を形成する。その後、溶接により生じた余盛については削除することが好ましい。これにより、試験体30は、板厚がt(mm)の直方体状となる。
Then, in a state where the
試験体30の長さおよび幅については特に制限はなく、試験板31および助走板32のそれぞれの寸法により決定される。試験体30の幅は試験板31および助走板32の合計幅となるため、300mm以上、2600mm以下とすることが好ましい。また、試験体30の長さは、試験板31および助走板32の長さと同一であるため、300mm以上、2000mm以下とすることが好ましい。
The length and width of the
さらに、試験板31の幅と助走板32の幅は同程度とすることが好ましく、助走板32の幅をL(mm)とし、試験体30の幅、すなわち、試験板31および助走板32の合計幅をW(mm)とした場合に、0.4≦L/W≦0.7を満足することが好ましい。
Further, the width of the
接合部材11に用いられる厚鋼板から採取された試験板31によって、溶接構造体10の脆性亀裂伝播停止特性の評価を行うためには、試験体30に形成される溶接金属の形状の制御が重要となる。試験体30に形成される溶接金属の形状について、図10を用いてさらに詳しく説明する。図10は、試験体30の、第1試験板面31aおよび助走板32の他方側の面32bに垂直な断面図である。図10においては、図面が煩雑になることを避けるため、ハッチングは付していない。
It is important to control the shape of the weld metal formed on the
図10に示すように、試験板31および助走板32の接合箇所の第1試験板面31a側には第1試験溶接金属33aが形成され、第2試験板面31b側には第2試験溶接金属33bが形成される。
As shown in FIG. 10, the first
そして、第1試験溶接金属33aにおける、試験板31側の止端とルートとを通る線M1と助走板32の他方側の面32bとがなす鋭角β1(°)および第2試験溶接金属33bにおける、試験板31側の止端とルートとを通る線M2と助走板32の他方側の面32bとがなす鋭角β2(°)は、それぞれ下記(vi)および(vii)式を満足する。
α1−5.0≦β1≦α1+5.0 ・・・(vi)
α2−5.0≦β2≦α2+5.0 ・・・(vii)
The acute angle beta 1 formed in the first
α 1 −5.0 ≤ β 1 ≤ α 1 +5.0 ・ ・ ・ (vi)
α 2 −5.0 ≦ β 2 ≦ α 2 +5.0 ・ ・ ・ (vii)
第1試験溶接金属33aにおける試験板31側の止端とは、第1試験溶接金属33aの外縁と第1試験板面31aとの交点C1を意味する。また、第1試験溶接金属33aにおける試験板31側のルートとは、第1試験溶接金属33aの外縁と試験板31の一方側の面31cとの交点D1を意味する。同様に、第2試験溶接金属33bにおける試験板31側の止端とは、第2試験溶接金属33bの外縁と第2試験板面31bとの交点C2を意味し、第2試験溶接金属33bにおける試験板31側のルートとは、第2試験溶接金属33bの外縁と試験板31の一方側の面31cとの交点D2を意味する。
The toe of the
また、第1試験溶接金属33aの板厚方向における継手の部分溶込みb1(mm)および第2試験溶接金属33bの板厚方向における継手の部分溶込みb2(mm)は、下記(viii)および(ix)式を満足する。
d1≦b1≦d1+5.0 ・・・(viii)
d2≦b2≦d2+5.0 ・・・(ix)
Further, the partial penetration b 1 (mm) of the joint in the plate thickness direction of the first
d 1 ≤ b 1 ≤ d 1 +5.0 ... (viii)
d 2 ≤ b 2 ≤ d 2 +5.0 ... (ix)
継手の部分溶込みb1は、第1試験板面31aと、第1試験板面31aと平行でかつ試験板31の板厚方向における第1試験溶接金属33aの板厚中心側の端部を通る仮想的な面31fとの距離である。また、継手の部分溶込みb2は、第2試験板面31bと、第2試験板面31bと平行でかつ試験板31の板厚方向における第2試験溶接金属33bの板厚中心側の端部を通る仮想的な面31gとの距離である。
Partial penetration b 1 of the joint, a first
(c)脆性亀裂伝播試験工程
試験体30を用いて、所定の試験温度で、所定の試験応力として付与した状態で、助走板32のノッチ32aに衝撃荷重を加え、試験板31まで亀裂を進展させる。試験温度については特に制限はなく、溶接構造体10の使用温度以下とすることが好ましく、例えば、−10℃以下とすることが好ましい。また、試験体30に付与する試験応力についても特に制限はなく、例えば、予め設定される接合部材11の許容応力であるσ(N/mm2)が試験応力となるよう設定してもよい。
(C) Brittle crack propagation test process Using the
なお、上記の予め設定される接合部材の許容応力として、例えば、溶接構造体が船舶用である場合には、接合部材がハッチサイドコーミングとなる。ハッチサイドコーミングの許容応力は、船級協会が定める規則により決められているため、その値を採用すればよい。試験体の温度は所定の試験温度で均一とし、助走板の温度は特に規定しない。その他の条件については、WES2815に準拠することが好ましい。 As the allowable stress of the preset joining member, for example, when the welded structure is for a ship, the joining member is hatch side combing. Since the allowable stress of hatchside combing is determined by the rules established by the ship classification association, that value may be adopted. The temperature of the test piece is made uniform at a predetermined test temperature, and the temperature of the approach plate is not particularly specified. For other conditions, it is preferable to comply with WES2815.
また、本工程においては、少なくとも試験板まで亀裂を進展させる必要があるため、衝撃荷重を付与した際に、助走板または溶接金属で亀裂が停止してしまわないような材質を選択する必要がある。 Further, in this step, since it is necessary to propagate the crack to at least the test plate, it is necessary to select a material so that the crack does not stop at the approach plate or the weld metal when an impact load is applied. ..
(d)判定工程
上記(a)〜(c)の工程を順に実施した後の試験板31について、亀裂の進展状況を調査する。そして、当該調査結果に基づいて、厚鋼板が脆性亀裂伝播停止特性に優れるか否かの判定を行う。
(D) Judgment step The state of crack growth is investigated for the
具体的な判定方法については特に制限はないが、例えば、試験板31の一方側の面31cと、第1試験溶接金属33aおよび第2試験溶接金属33bのそれぞれを介して進展した亀裂の先端との、長さ方向における距離c1(mm)およびc2(mm)を測定し、距離c1およびc2が、下記(x)および(xi)式を満足する場合に、接合部材となる厚鋼板が脆性亀裂伝播停止特性に優れると判定することができる。
c1≦b1・tan(β1)+10.0 ・・・(x)
c2≦b2・tan(β2)+10.0 ・・・(xi)
The specific determination method is not particularly limited, but for example, the
c 1 ≤ b 1 · tan (β 1 ) + 10.0 ・ ・ ・ (x)
c 2 ≤ b 2・ tan (β 2 ) + 10.0 ・ ・ ・ (xi)
以上のように、本発明によれば、脆性亀裂伝播停止特性に優れた溶接構造体を得ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a welded structure having excellent brittle crack propagation stopping characteristics.
10 溶接構造体
11 接合部材
11a 第1表面
11b 第2表面
11c 端面
11f〜11i 仮想的な面
12 被接合部材
12a 被接合面
13 溶接金属
13a 第1溶接金属
13b 第2溶接金属
20 試験体
21 試験板
21a 第1試験板面
21b 第2試験板面
21c 一方側の面
21f,g 仮想的な面
22 助走板
22a ノッチ
22b 他方側の面
23 試験溶接金属
23a 第1試験溶接金属
23b 第2試験溶接金属
24a,b 治具
30 試験体
31 試験板
31a 第1試験板面
31b 第2試験板面
31c 一方側の面
31f,g 仮想的な面
32 助走板
32a ノッチ
32b 他方側の面
33 試験溶接金属
33a 第1試験溶接金属
33b 第2試験溶接金属
40 溶接構造体
41 接合部材
42 被接合部材
43 溶接金属
46a フュージョンライン部
46b ノッチ
10 Welded
Claims (4)
前記接合部材は、前記接合部材の板厚方向に垂直な第1表面および第2表面を有し、
前記第1表面および前記被接合面に垂直な断面において、
前記接合部材の板厚t(mm)、
前記第1表面側に形成された第1溶接金属における、前記接合部材側の止端とルートとを通る線と前記被接合面とがなす鋭角α1(°)、および前記板厚方向における継手の部分溶込みd1(mm)、ならびに、
前記第2表面側に形成された第2溶接金属における、前記接合部材側の止端とルートとを通る線と前記被接合面とがなす鋭角α2(°)、および前記板厚方向における継手の部分溶込みd2(mm)が、下記(i)〜(v)式を満足し、
前記接合部材は、下記(a)〜(d)の工程を順に実施する品質評価試験において、下記c1およびc2が、下記(x)および(xi)式を満足するものである、
溶接構造体。
(a)前記第1表面および前記第2表面にそれぞれ対応する第1試験板面および第2試験板面を有し、板厚がt(mm)、幅が240mm、長さが500mmの試験板に対して、前記試験板の幅方向における一方側の面において、前記第1試験板面側および前記第2試験板面側にそれぞれ前記長さ方向に延びる開先を形成する工程。
(b)板厚がt(mm)、幅が260mm、長さが500mmであり、前記幅方向における一方側にノッチが設けられた助走板を用意し、前記試験板の前記一方側の面を、前記助走板の前記幅方向における他方側の面に当接した状態で、前記開先に両側部分溶込み溶接を行い、
前記第1試験板面および前記助走板の前記他方側の面に垂直な断面において、前記第1試験板面側に形成された第1試験溶接金属における、前記試験板側の止端とルートとを通る線と前記助走板の前記他方側の面とがなす鋭角β1(°)、および前記板厚方向における継手の部分溶込みb1(mm)、ならびに、前記第2試験板面側に形成された第2試験溶接金属における、前記試験板側の止端とルートとを通る線と前記助走板の前記他方側の面とがなす鋭角β2(°)、および前記板厚方向における継手の部分溶込みb2(mm)が、下記(vi)〜(ix)式を満足し、板厚がt(mm)、幅が500mm、長さが500mmの試験体を形成する工程。
(c)前記試験体を用いて、−10℃の試験温度で、予め設定される前記接合部材の許容応力であるσ(N/mm2)を試験応力として付与した状態で、前記助走板の前記ノッチに衝撃荷重を加え、前記第1試験溶接金属および前記第2試験溶接金属を介して前記試験板まで亀裂を進展させる工程。
(d)前記試験板の前記一方側の面と、前記第1試験溶接金属および前記第2試験溶接金属のそれぞれを介して進展した前記亀裂の先端との、前記幅方向における距離c1(mm)およびc2(mm)を測定する工程。
t≧50.0 ・・・(i)
30.0≦α1≦70.0 ・・・(ii)
30.0≦α2≦70.0 ・・・(iii)
3.0≦d1≦t/3 ・・・(iv)
3.0≦d2≦t/3 ・・・(v)
α1−5.0≦β1≦α1+5.0 ・・・(vi)
α2−5.0≦β2≦α2+5.0 ・・・(vii)
d1≦b1≦d1+5.0 ・・・(viii)
d2≦b2≦d2+5.0 ・・・(ix)
c1≦b1・tan(β1)+10.0 ・・・(x)
c2≦b2・tan(β2)+10.0 ・・・(xi) A welded structure having a T-joint portion in which the joint member is partially welded to the joint member on both sides in a state where the end surface of the plate-shaped joint member is in contact with the joint surface of the plate-shaped joint member. There,
The joining member has a first surface and a second surface perpendicular to the plate thickness direction of the joining member.
In the cross section perpendicular to the first surface and the surface to be joined,
The plate thickness t (mm) of the joining member,
In the first weld metal formed on the first surface side, the acute angle α 1 (°) formed by the line passing through the toe and the root on the joining member side and the surface to be joined, and the joint in the plate thickness direction. Partial penetration d 1 (mm), as well as
In the second weld metal formed on the second surface side, the acute angle α 2 (°) formed by the line passing through the toe and the root on the joining member side and the surface to be joined, and the joint in the plate thickness direction. The partial penetration d 2 (mm) of the above satisfies the following equations (i) to (v).
The joining member, in the quality evaluation test to carry out the following processes (a) ~ (d) in this order, but the following c 1 and c 2 are to satisfy the following (x) and (xi) equation,
Welded structure.
(A) A test plate having a first test plate surface and a second test plate surface corresponding to the first surface and the second surface, respectively, having a plate thickness of t (mm), a width of 240 mm, and a length of 500 mm. On the other hand, on one side surface in the width direction of the test plate, a step of forming a groove extending in the length direction on the first test plate surface side and the second test plate surface side, respectively.
(B) A run-up plate having a plate thickness of t (mm), a width of 260 mm, and a length of 500 mm and having a notch on one side in the width direction is prepared, and the one side surface of the test plate is formed. In a state of being in contact with the other side surface of the approach plate in the width direction, both side partial penetration welding is performed on the groove.
A toe and a root on the test plate side of the first test weld metal formed on the surface of the first test plate in a cross section perpendicular to the surface of the first test plate and the other surface of the run-up plate. The sharp angle β 1 (°) formed by the line passing through the runway plate and the other side surface of the run-up plate, the partial penetration b 1 (mm) of the joint in the plate thickness direction, and the second test plate surface side. In the formed second test weld metal, the sharp angle β 2 (°) formed by the line passing through the toe on the test plate side and the root and the other surface of the run-up plate, and the joint in the plate thickness direction. A step of forming a test piece having a plate thickness of t (mm), a width of 500 mm, and a length of 500 mm, in which the partial penetration b 2 (mm) of the above satisfies the following equations (vi) to (ix).
(C) Using the test piece, the approach plate is subjected to a test stress of σ (N / mm 2 ), which is a preset allowable stress of the joining member, at a test temperature of −10 ° C. A step of applying an impact load to the notch to propagate a crack to the test plate via the first test weld metal and the second test weld metal.
(D) The distance c 1 (mm) in the width direction between the one side surface of the test plate and the tip of the crack extending through each of the first test weld metal and the second test weld metal. ) And c 2 (mm).
t ≧ 50.0 ・ ・ ・ (i)
30.0 ≤ α 1 ≤ 70.0 ... (ii)
30.0 ≤ α 2 ≤ 70.0 ・ ・ ・ (iii)
3.0 ≤ d 1 ≤ t / 3 ... (iv)
3.0 ≤ d 2 ≤ t / 3 ... (v)
α 1 −5.0 ≤ β 1 ≤ α 1 +5.0 ・ ・ ・ (vi)
α 2 −5.0 ≦ β 2 ≦ α 2 +5.0 ・ ・ ・ (vii)
d 1 ≤ b 1 ≤ d 1 +5.0 ... (viii)
d 2 ≤ b 2 ≤ d 2 +5.0 ... (ix)
c 1 ≤ b 1 · tan (β 1 ) + 10.0 ・ ・ ・ (x)
c 2 ≤ b 2・ tan (β 2 ) + 10.0 ・ ・ ・ (xi)
請求項1に記載の溶接構造体。
t>80.0 ・・・(xii) The plate thickness t (mm) of the joining member satisfies the following equation (xii).
The welded structure according to claim 1.
t> 80.0 ・ ・ ・ (xii)
請求項1または請求項2に記載の溶接構造体。 The yield stress of the joining member is 400 MPa or more and 580 MPa or less, and the tensile strength is 510 MPa or more and 750 MPa or less.
The welded structure according to claim 1 or 2.
請求項1から請求項3までのいずれかに記載の溶接構造体。 The Kca value of the total thickness of the joining member at −10 ° C. is less than 8000 N / mm 1.5.
The welded structure according to any one of claims 1 to 3.
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