JP2021115612A - Welding method and welding structure - Google Patents
Welding method and welding structure Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021115612A JP2021115612A JP2020011775A JP2020011775A JP2021115612A JP 2021115612 A JP2021115612 A JP 2021115612A JP 2020011775 A JP2020011775 A JP 2020011775A JP 2020011775 A JP2020011775 A JP 2020011775A JP 2021115612 A JP2021115612 A JP 2021115612A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- bead
- corner
- gusset plate
- turning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 278
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 117
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims abstract description 196
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 62
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 27
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 238000007514 turning Methods 0.000 claims description 106
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 34
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 34
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 32
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 27
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 27
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 25
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 11
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 11
- 238000012217 deletion Methods 0.000 claims description 7
- 230000037430 deletion Effects 0.000 claims description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 54
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 40
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 39
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 17
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 16
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 16
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 5
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 3
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 2
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明は、高張力鋼を用いた溶接構造物において、ガセット板を高張力鋼の平板状主板に角廻し溶接する際の溶接方法および前記溶接方法により得られる溶接構造物に関する。 The present invention relates to a welding method for square-rotating welding a gusset plate to a flat plate-shaped main plate of high-strength steel in a welded structure using high-strength steel, and a welded structure obtained by the welding method.
船舶、海洋構造物、橋梁等の溶接構造物の大型化とそれに伴う軽量化や安全性を目的として、近年では、抗張力が従来の500MPaから1000MPaにまで高められた高張力鋼が使用されるようになってきている。 In recent years, high-strength steel whose tensile strength has been increased from the conventional 500 MPa to 1000 MPa has been used for the purpose of increasing the size of welded structures such as ships, marine structures, and bridges, and the accompanying weight reduction and safety. Is becoming.
高張力化に比例して、母材の疲労寿命や疲労限度で代表される疲労強度も向上するが、溶接部については、従来の溶接技術を用いている限り、疲労強度は向上しない。 In proportion to the increase in tension, the fatigue strength represented by the fatigue life of the base metal and the fatigue limit also improves, but the fatigue strength of the welded portion does not improve as long as the conventional welding technique is used.
具体的には、例えば、図23に示すように、平板状の主板(「フランジ」とも称される)10にガセット板(「ウエブ」、「スチフナ」とも称される)20が、隅肉溶接ビード31、角廻し溶接ビード32によって接合されて、角廻し継手が設けられるが、このような角廻し継手の場合、ガセット板20の角廻し溶接部において疲労強度が大きく低下する。
Specifically, for example, as shown in FIG. 23, a flat plate-shaped main plate (also referred to as “flange”) 10 and a gusset plate (also referred to as “web” or “stiffuna”) 20 are fillet welded. A corner-turning joint is provided by being joined by a
即ち、主板10に発生する応力は、ガセット板20の下部止端部における角廻し溶接ビード32の溶接止端部で最も大きくなる。また、ガセット板20は、溶接時の加熱で膨張した後、冷却により収縮するが、主板10の膨張と収縮の程度は、ガセット板20に比べて小さいため、主板10とガセット板20との溶接部に溶接熱応力に起因する引張残留応力が発生し、この引張残留応力も角廻し溶接ビード32の溶接止端部で最大となる。これらのために、ガセット板20の角廻し溶接部において疲労強度が大きく低下し、溶接止端部に疲労亀裂が発生する。
That is, the stress generated in the
そこで、本発明者等は、先に、通常の角廻し溶接材料(従来からの通常の溶接材料)を用いた通常の角廻し溶接を一般に脚長と呼ばれるビード長7mmで行った後、この角廻し溶接部の先端側に、溶接金属のマルテンサイト変態点(Ms点)を低下させて、350℃以下の低温域でマルテンサイト変態膨張を起こすMs点350℃以下の溶接材料(以下、「LTT溶接材料」ともいう)を用いて伸長ビードを設け、この伸長ビードが低温域でマルテンサイト変態膨張することで伸長ビード形成領域に圧縮残留応力を発生させる溶接技術を開発している(特許文献1、非特許文献1参照)。
Therefore, the present inventors first perform normal corner rotation welding using a normal corner rotation welding material (conventional normal welding material) with a bead length of 7 mm, which is generally called a leg length, and then perform this corner rotation. Welding material with Ms point of 350 ° C or less (hereinafter, "LTT welding") that lowers the maltensite transformation point (Ms point) of the weld metal on the tip side of the weld and causes martensite transformation expansion in the low temperature range of 350 ° C or less. Welding technology is being developed in which an elongated bead is provided using a material), and the elongated bead undergoes maltensite transformation expansion in a low temperature range to generate compressive residual stress in the elongated bead forming region (
このとき、角廻し溶接にもLTT溶接材料を用いてもよいが、LTT溶接材料は、極めて高強度で伸びが小さく、溶接鋼構造物への適用に当たっては、溶接構造設計の特性基準を満たさない場合があるため、溶接構造設計基準を満たす通常の溶接材料を用いて、角廻し溶接を行って、強度等の設計基準を満たした上で、LTT伸長ビードを肉盛溶接施工することが好ましい。 At this time, the LTT welding material may be used for the corner rotation welding, but the LTT welding material has extremely high strength and low elongation, and does not satisfy the characteristic standard of the welded structure design when applied to the welded steel structure. Therefore, it is preferable to perform square-rotation welding using a normal welding material satisfying the welding structure design standard, satisfy the design standard such as strength, and then perform overlay welding of the LTT extension bead.
図24は、上記した伸長ビードの肉盛溶接施工を説明する図であり、10は主板、20はガセット板、31はガセット板20の長手方向の側面に沿って形成された隅肉溶接ビード、32はガセット板20の先端端面Tの周囲に形成された角廻し溶接ビード、35はガセット板20の端部の長手方向に形成された伸長ビードである。また、lは伸長ビード35の長さであり、ガセット板20の先端端面から伸長ビード35の止端までの距離である。
FIG. 24 is a view for explaining the overlay welding of the extension bead, in which 10 is a main plate, 20 is a gusset plate, and 31 is a fillet weld bead formed along the longitudinal side surface of the
伸長ビード35は、角廻し溶接ビード32の上側に積層され、かつ長手方向の先端部分が主板10に接合され、後端部分がガセット板20の先端端面Tに接合されている。
The
この溶接技術によれば、伸長ビード35の形成領域に発生した圧縮残留応力によって溶接止端部の引張残留応力を軽減させることができるため、伸長ビードを設けない通常の角廻し溶接継手に比べて、疲労寿命を10倍程度まで大きく向上させることができる。
According to this welding technique, the tensile residual stress at the weld toe can be reduced by the compressive residual stress generated in the formed region of the
しかしながら、本発明者等がさらに検討を進めたところ、角廻し溶接部の先端側に、LTT溶接材料を用いて伸長ビードを形成したとしても、疲労寿命の向上が3倍程度に留まっている場合があり、安定した疲労寿命の向上を得るためには、さらなる改善が必要なことが分かった。 However, as a result of further studies by the present inventors, even if an elongated bead is formed on the tip side of the corner-turning welded portion by using an LTT welding material, the improvement in fatigue life is only about three times. It was found that further improvement is necessary to obtain a stable improvement in fatigue life.
そこで、本発明は、角廻し溶接部の先端側に、LTT溶接材料を用いて伸長ビードを形成するに際して、安定した長い疲労寿命を確保することができる溶接技術を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a welding technique capable of ensuring a stable and long fatigue life when forming an extension bead using an LTT welding material on the tip end side of a corner-turning welded portion.
本発明者等は、上記課題の解決につき鋭意研究する中で、溶接ビードの疲労破壊起点に着目した。 The present inventors have focused on the fatigue fracture starting point of the weld bead while diligently researching the solution to the above problems.
即ち、前記したように、通常の角廻し溶接では、角廻し溶接の止端部で疲労亀裂が発生し、主板の破断に至るが、伸長ビードを設けた場合には、この疲労亀裂の発生が抑止されて、疲労寿命が大幅に向上する。しかし、いずれは他の位置から疲労亀裂が発生して破断する。 That is, as described above, in the normal corner rotation welding, fatigue cracks occur at the toe of the corner rotation welding, which leads to the breakage of the main plate, but when the extension bead is provided, the fatigue cracks occur. It is suppressed and the fatigue life is greatly improved. However, eventually, fatigue cracks occur from other positions and fracture.
このとき、疲労亀裂が発生すると危惧される位置の1つに、ガセット板端面と平板の溶け込み部のルートの位置がある。即ち、ガセット板の先端と主板の溶け込み部のルートの位置には引張応力が集中し易いため、ルートの位置を起点として亀裂が進展していき、疲労亀裂(以下、「ルート亀裂」ともいう)が発生する。 At this time, one of the positions where fatigue cracks are feared is the position of the root of the gusset plate end face and the plate penetration portion. That is, since tensile stress tends to concentrate at the tip of the gusset plate and the root position of the melted portion of the main plate, the crack grows from the root position and fatigue cracks (hereinafter, also referred to as "root cracks"). Occurs.
これを、図1〜図4を用いて具体的に説明する。図1は溶接構造物における主板とガセット板との溶接部を示す斜視図、図2は図1のA断面図、図3は図1のB断面図、図4は図1の平面図であり、伸長ビードを設ける前の状態を示している。なお、図において、Sはガセット板20の側面、Tはガセット板20の先端端面である。また、21はガセット板20の先端端面Tに形成された開先部であり、開先部21に溶接材料が溶け込むことにより、端面側の溶け込みルート部が形成される。Dyは、この端面側の溶け込みルート部において、先端端面Tからの溶け込みルート部の先端Ryの深さ(端面角廻しルート深さ)であり、ガセット板20の長さ方向に、先端端面Tから溶け込みルート部の先端Ryまで角廻し溶接ビード32が溶け込んでいることを示している。
This will be specifically described with reference to FIGS. 1 to 4. 1 is a perspective view showing a welded portion between a main plate and a gusset plate in a welded structure, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A of FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line B of FIG. , The state before the extension bead is provided is shown. In the figure, S is the side surface of the
同様に、22はガセット板20の側面Sに形成された溶接溶け込み部であり、溶接溶け込み部22に溶接材料が溶け込むことにより、側面側の溶け込みルート部が形成される。Dxは、この側面側の溶け込みルート部において、側面Sからの溶け込みルート部の先端Rxの深さ(側面隅肉ルート深さ)であり、ガセット板20の幅方向に、側面Sから溶け込みルート部の先端Rxまで隅肉溶接ビード31が溶け込んでいることを示している。
Similarly,
従来、通常の角廻し溶接における端面角廻しルート深さDyは、概ね、0mmから2mm未満とされていた。このような溶け込みルート部の先端Ryに引張応力が集中すると、如何に伸長ビードを設けていてもルート亀裂の発生を招くため、本発明者等は、端面角廻しルート深さDyと、溶け込みルート部の先端Ryに発生する応力状態や亀裂の発生・進展等との間に、何らかの関係があるのではと考え、実験と検討を行った。 Conventionally, the end face corner turning root depth Dy in normal corner turning welding has been generally set to 0 mm to less than 2 mm. If tensile stress is concentrated on the tip Ry of such a penetration root portion, root cracks will occur no matter how the extension bead is provided. We considered that there might be some relationship between the stress state generated at the tip Ry of the part and the generation / growth of cracks, and conducted experiments and studies.
具体的には、まず、図5に示すように、主板10とガセット板20とを角廻し溶接した後、LTT溶接材料を用いて所定の長さに伸長ビードを設け、亀裂発生を引き起こす溶け込みルート部の先端Ryにおける引っ張り残留応力σmaxを計測し、端面角廻しルート深さDyとの関係を求めた。
Specifically, as shown in FIG. 5, first, after the
その結果、引っ張り残留応力σmaxは、図6に示すように、端面角廻しルート深さDyの増大に伴って低減していき、ある一定の値に漸近していくことが分かった。 As a result, as shown in FIG. 6, it was found that the tensile residual stress σ max decreases as the end face angle rotation route depth Dy increases and gradually approaches a certain value.
次に、同じ試験体に、疲労強度として所定の荷重を繰り返し掛けて、亀裂長さが8mmに達するまでの繰り返し数を計測して、疲労亀裂の進展速度の指標とした。 Next, a predetermined load was repeatedly applied to the same test piece as the fatigue strength, and the number of repetitions until the crack length reached 8 mm was measured and used as an index of the fatigue crack growth rate.
その結果、図7に示すように、端面角廻しルート深さDyの増加に合わせて、繰り返し数が増加して、疲労亀裂の進展速度が低下していることが分かった。しかし、Dyが5mm以上となると、繰り返し数の増加は鈍化し始め、一定値へ収斂する傾向にあることも分かった。 As a result, as shown in FIG. 7, it was found that the number of repetitions increased and the growth rate of fatigue cracks decreased as the end face angle turning route depth Dy increased. However, it was also found that when Dy was 5 mm or more, the increase in the number of repetitions began to slow down and tended to converge to a constant value.
これらの実験の結果より、端面角廻しルート深さDyと、溶け込みルート部の先端Ryに発生する応力状態やルート亀裂の発生・進展とは、互いに関係しており、Dyが5mm以上となるように角廻し溶接を行うことにより、後述するように、Dy=0では進展経路が短く進展速度が速いが、一方、Dy=5では進展経路が長く進展速度が遅くなるため、ルート亀裂の発生・進展が抑制され、疲労寿命のさらなる向上を安定して確保できることが確認できた。 From the results of these experiments, the end face angle rotation root depth Dy and the stress state generated at the tip Ry of the penetration root part and the generation / propagation of root cracks are related to each other, and the Dy should be 5 mm or more. As will be described later, when Dy = 0, the growth path is short and the growth speed is fast, but when Dy = 5, the growth path is long and the growth speed is slow, so root cracks occur. It was confirmed that the progress was suppressed and that the fatigue life could be further improved in a stable manner.
しかし、端面角廻しルート深さDyを5mm以上にした場合には、破壊の起点がルートからではなく別の次の最弱位置へ移るため、この点を考慮すると、端面角廻しルート深さDyをさらに深くしても疲労寿命の向上に対する意義は小さい。 However, when the end face angle turning root depth Dy is set to 5 mm or more, the starting point of fracture shifts to another next weakest position instead of from the root. Therefore, considering this point, the end face corner turning root depth Dy Even if it is made deeper, the significance for improving the fatigue life is small.
本発明は、上記の知見に基づくものであり、請求項1に記載の発明は、
ガセット板を高張力鋼に角廻し溶接により溶接する溶接方法であって、
通常の角廻し溶接材料を用いて、前記ガセット板の角廻し部端面に、端面角廻しルート深さが5mm以上となるように角廻し溶接して、角廻し溶接ビードを設ける角廻し溶接工程と、
角廻し溶接された前記ガセット板の角廻し部端面から、前記ガセット板の長手方向に、溶接金属のマルテンサイト変態開始点が350℃以下の溶接材料を用いて、前記角廻し溶接ビードを覆うように溶接して、伸長ビードを設ける伸長ビード溶接工程とを備えていることを特徴とする溶接方法である。
The present invention is based on the above findings, and the invention according to
It is a welding method in which a gusset plate is welded to high-strength steel by square rotation welding.
A corner-turning welding process in which a corner-turning welding material is used to perform corner-turning welding on the end face of the corner-turning portion of the gusset plate so that the end face corner-turning root depth is 5 mm or more, and a corner-turning welding bead is provided. ,
Cover the square weld bead with a welding material having a martensitic transformation start point of the weld metal of 350 ° C. or less in the longitudinal direction of the gusset plate from the end face of the square weld of the gusset plate. It is a welding method characterized by comprising an extension bead welding step of welding to and providing an extension bead.
上記した溶接技術は、新造構造物に適用するだけでなく、既設構造物の補強、補修のいずれにも適用することができる。 The welding technique described above can be applied not only to a new structure but also to reinforcement and repair of an existing structure.
即ち、新造構造物の場合には、主板とガセット板との溶接に先立って、図8(a)に示す機械加工、あるいは、図8(b)に示すガウジングにより、ガセット板の端面に深さ5mm以上の開先部21を形成する。これにより、端面角廻しルート深さDyが5mm以上の角廻し溶接部を形成することができるため、ルート亀裂の発生を抑制して、疲労寿命のさらなる向上を安定して確保することができる。
That is, in the case of a new structure, the depth of the end face of the gusset plate is reached by machining shown in FIG. 8 (a) or gouging shown in FIG. 8 (b) prior to welding the main plate and the gusset plate. A
一方、既設構造物で補強を行う場合には、図9に示す手順に従って施工を行う。なお、図9において、上段は斜視図、下段は断面図(図1のA断面図に相当)であり、左側から右側に向けて施工が進行していく。 On the other hand, when reinforcing the existing structure, the construction is carried out according to the procedure shown in FIG. In FIG. 9, the upper row is a perspective view and the lower row is a cross-sectional view (corresponding to the cross-sectional view A in FIG. 1), and the construction proceeds from the left side to the right side.
具体的には、まず、機械加工あるいはガウジングにより既存の角廻し溶接ビード32を削除すると共に、ガセット板端面に深さ5mm以上の開先部21を形成する。その後、通常溶接材料(既存の角廻し溶接ビードと同等相当の溶接材料)を用いて角廻し溶接を行い、施工済み残部である既存の隅肉溶接ビード31と一体化させた角廻し溶接ビード32を形成する。
Specifically, first, the existing corner-turning
このとき、合体接合部には大きな引張残留応力が生成して、疲労クラックの発生起点となる恐れがあるため、角廻し溶接ビード32と隅肉溶接ビード31との合体接合部をLTT肉盛溶接で覆うように、伸長ビード35を設ける。これにより、LTTの変態膨張効果を利用して、表面の引張残留応力を圧縮残留応力に変換することができるため、疲労クラック発生の起点となる危惧を除外することができ、疲労寿命のさらなる向上を安定して確保することができる。
At this time, a large tensile residual stress is generated at the united joint, which may be the starting point for the occurrence of fatigue cracks. An
なお、この角廻し溶接ビード32と隅肉溶接ビード31との合体接合部には、大きな引張残留応力が生成して、疲労クラックの発生起点となる恐れがあるため、合体接合部をLTT肉盛溶接で覆うことに加えて、合体接合部を滑らかな接合表面として、合体接合部に応力集中を生じさせないようにすることがより好ましい。
In addition, since a large tensile residual stress may be generated at the combined joint portion between the corner-turning
そして、既設構造物で補修を行う場合には、基本的には、上記した補強の手順に準じて施工すればよいが、開先部21の形成に先立って、主板10に発生した疲労亀裂を補修しておく必要がある。そこで、主板10の疲労亀裂発生部位を機械加工あるいはガウジングにより削除し、その削除痕11に、図10に示すように、通常溶接材料を溶け込ませて補修を行う。そして、補修の後は、上記した補強の手順に準じて施工する。
Then, when repairing the existing structure, basically, the work may be carried out according to the above-mentioned reinforcement procedure, but prior to the formation of the
請求項2ないし請求項6に係る発明は、上記の知見に基づくものであり、請求項2に記載の発明は、
構造物の新造に際して、ガセット板を高張力鋼に角廻し溶接により溶接する溶接方法であって、
前記角廻し溶接工程が、
前記ガセット板の長手方向端面に、予め、機械加工あるいはガウジングを用いて、深さ5mm以上の開先部を形成して、角廻し溶接を行う工程であることを特徴とする請求項1に記載の溶接方法である。
The inventions according to
This is a welding method in which a gusset plate is welded to high-strength steel by square welding when constructing a new structure.
The corner turning welding process
The first aspect of the present invention is the step of forming a groove portion having a depth of 5 mm or more on the end face in the longitudinal direction of the gusset plate by machining or gouging in advance, and performing angular rotation welding. Welding method.
そして、請求項3に記載の発明は、
既設構造物の補強に際して、ガセット板を高張力鋼に角廻し溶接により溶接する溶接方法であって、
前記角廻し溶接工程が、
機械加工あるいはガウジングにより、前記ガセット板の角廻し部端面に施工されていた角廻し溶接ビードを除去すると共に、除去後の前記ガセット板の角廻し部端面に深さ5mm以上の開先部を形成し、
その後、通常の角廻し溶接材料を用いて、前記開先部に新たな角廻し溶接を行って、角廻し溶接ビードを設ける工程であることを特徴とする請求項1に記載の溶接方法である。
The invention according to
This is a welding method in which a gusset plate is welded to high-strength steel by square welding when reinforcing an existing structure.
The corner turning welding process
By machining or gouging, the corner turning weld bead applied to the end face of the corner turning portion of the gusset plate is removed, and a groove portion having a depth of 5 mm or more is formed on the end face of the corner turning portion of the gusset plate after removal. death,
The welding method according to
また、請求項4に記載の発明は、
疲労亀裂が発生している既設構造物の補修に際して、ガセット板を高張力鋼に角廻し溶接により溶接する溶接方法であって、
前記角廻し溶接工程が、
機械加工あるいはガウジングにより疲労亀裂を削除して、削除痕に通常の角廻し溶接材料を溶け込ませる補修を行った後、
機械加工あるいはガウジングにより、前記ガセット板の角廻し部端面に施工されていた角廻し溶接ビードを除去すると共に、除去後の前記ガセット板の角廻し部端面に深さ5mm以上の開先部を形成し、
その後、通常の角廻し溶接材料を用いて、前記開先部に新たな角廻し溶接を行って、角廻し溶接ビードを設ける工程であることを特徴とする請求項1に記載の溶接方法である。
Further, the invention according to
This is a welding method in which a gusset plate is welded to high-strength steel by angular rotation welding when repairing an existing structure in which fatigue cracks have occurred.
The corner turning welding process
After removing the fatigue cracks by machining or gouging and repairing the deletion marks so that the normal corner-turning welding material is blended into the deletion marks.
By machining or gouging, the corner turning weld bead applied to the end face of the corner turning portion of the gusset plate is removed, and a groove portion having a depth of 5 mm or more is formed on the end face of the corner turning portion of the gusset plate after removal. death,
The welding method according to
また、請求項5に記載の発明は、
前記伸長ビード溶接工程が、
新たな角廻し溶接によって前記ガセット板の端面に設けられた角廻し溶接ビードと、前記ガセット板の側面に施工されている隅肉溶接ビードとの合体接合部を覆うように溶接して伸長ビードを設ける工程であることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の溶接方法である。
Further, the invention according to
The extension bead welding process
The extension bead is welded so as to cover the combined joint between the square weld bead provided on the end face of the gusset plate and the fillet weld bead installed on the side surface of the gusset plate by new square weld. The welding method according to
また、請求項6に記載の発明は、
前記角廻し溶接工程が、
新たな角廻し溶接によって前記ガセット板の端面に設けられた角廻し溶接ビードと、前記ガセット板の側面に施工されている隅肉溶接ビードとの合体接合部が、滑らかな接合表面を形成するように溶接する工程であることを特徴とする請求項5に記載の溶接方法である。
Further, the invention according to
The corner turning welding process
The combined joint between the square weld bead provided on the end face of the gusset plate by the new square weld and the fillet weld bead installed on the side surface of the gusset plate forms a smooth joint surface. The welding method according to
そして、本発明者等は、さらに実験と検討を行い、以下に示す各知見を得た。 Then, the present inventors further conducted experiments and studies, and obtained the following findings.
まず、伸長ビードは、ガセット板の角廻し部端面から、ガセット板の長手方向に17mm以上の長さとすることが好ましい。17mm以上の長さとすることにより、伸長ビードに、確実に、圧縮残留応力を発生させて、応力集中の緩和を図ることができ、角廻し溶接部における疲労強度を向上させることができるため、より安定した疲労寿命の向上を図ることができる。 First, the extension bead preferably has a length of 17 mm or more in the longitudinal direction of the gusset plate from the end face of the corner turning portion of the gusset plate. By setting the length to 17 mm or more, it is possible to surely generate compressive residual stress in the extension bead to alleviate the stress concentration, and to improve the fatigue strength in the corner-turning welded portion. It is possible to improve the stable fatigue life.
即ち、請求項7に記載の発明は、
前記伸長ビード溶接工程が、
前記ガセット板の角廻し部端面から前記ガセット板の長手方向に、17mm以上の長さの伸長ビードを設ける工程であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の溶接方法である。
That is, the invention according to
The extension bead welding process
The method according to any one of
次に、伸長ビードを形成するMs点が350℃以下のLTT溶接材料の内でも、Ms点が、100〜300℃の溶接金属、即ち、図11に示すように、100〜300℃の間で見かけの変態膨張量が最大となる溶接材料を用いることが好ましい。このようなLTT溶接材料を用いて伸長ビードを形成することにより、低温域でマルテンサイト変態膨張することによる圧縮残留応力の発生が顕著になるため、より安定した疲労寿命の向上を図ることができる。 Next, even among the LTT welding materials having an Ms point of 350 ° C. or lower forming an elongated bead, a weld metal having an Ms point of 100 to 300 ° C., that is, between 100 and 300 ° C. as shown in FIG. It is preferable to use a welding material having the maximum apparent transformation expansion amount. By forming an elongation bead using such an LTT welding material, the generation of compressive residual stress due to martensitic transformation expansion in a low temperature region becomes remarkable, so that a more stable fatigue life can be improved. ..
即ち、請求項8に記載の発明は、
前記伸長ビード溶接工程において、前記伸長ビードを形成する溶接材料として、マルテンサイト変態開始点が100〜300℃の溶接金属となる材料を用いることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の溶接方法である。
That is, the invention according to
Any of
さらに、本発明者等は、本発明を既設の溶接構造物の補修や補強に適用しようとした場合、様々な姿勢で施工することが求められるが、そのためにはさらなる工夫が必要なことが分かり、検討を行った。 Furthermore, when the present inventors try to apply the present invention to repairing or reinforcing an existing welded structure, they are required to carry out the work in various postures, but it is found that further ingenuity is required for that purpose. ,Study was carried out.
即ち、既設の溶接構造物の補修や補強に際しては、代表的な溶接姿勢として、水平状態の主板上に溶接ビードを形成する下向姿勢、天井板に向けて取付けられたガセット板に対して伸長ビード施工を行う上向姿勢、鉛直に取付けられたガセット板の上端から上方に向けて伸長ビード施工を行う立向上進姿勢、鉛直に取付けられたガセット板の下端から下方に向けて伸長ビード施工を行う立向下進姿勢、水平に取付けられたガセット板の左右横方向に伸長ビード施工を行う横向姿勢がある。この内、下向姿勢の場合には、幅および長さが大きい伸長ビードの形成に際してもウィービング法などによる連続溶接が可能である。 That is, when repairing or reinforcing an existing welded structure, typical welding postures include a downward posture in which a weld bead is formed on a main plate in a horizontal state, and an extension with respect to a gusset plate attached toward a ceiling plate. Upward posture for bead construction, vertical improvement posture for vertical bead construction from the upper end of vertically mounted gusset plate, and downward bead construction for vertically mounted gusset plate There is a vertical downward posture to be performed, and a horizontal posture to perform extension bead construction in the horizontal and horizontal directions of the horizontally mounted gusset plate. Of these, in the downward posture, continuous welding by a weaving method or the like is possible even when forming an elongated bead having a large width and length.
これに対して、立向下進姿勢、横向姿勢、および、上向姿勢の場合には、溶接時に溶融金属が重力作用で垂れ落ちるため、容易に伸長ビード施工することが難しく、さらなる工夫が必要である。 On the other hand, in the case of the vertical downward posture, the horizontal posture, and the upward posture, the molten metal hangs down due to the action of gravity during welding, so that it is difficult to easily construct the extension bead, and further ingenuity is required. Is.
そこで、本発明者等は、これらの姿勢においても、容易に伸長ビード施工することできる溶接方法について検討を行った。 Therefore, the present inventors have studied a welding method that allows easy extension bead construction even in these postures.
その結果、横向き姿勢および立向姿勢(立向上進姿勢および立向下進姿勢)の場合には、伸長ビードの形成領域を複数のパスに分割し、各パス毎に伸長ビード形成用の溶接材料を溶融させて溶接する溶融パス形成と、形成された溶融パスを凝固させる凝固期間とを実施し、これを複数回繰り返すという断続的な伸長ビード施工が好ましいことを見出した。なお、具体的な凝固期間としては、長すぎると十分な圧縮残留応力が生成されないため、実際の施工時間を考慮して、2秒以内であることが好ましい。 As a result, in the case of the lateral posture and the vertical posture (standing up posture and vertical downward posture), the extension bead forming region is divided into a plurality of passes, and the welding material for forming the extension bead is formed for each pass. It was found that an intermittent extension bead construction in which a molten path is formed by melting and welding the metal and a solidification period for solidifying the formed molten path is performed and this is repeated a plurality of times is preferable. The specific solidification period is preferably 2 seconds or less in consideration of the actual construction time because sufficient compressive residual stress is not generated if it is too long.
具体的には、横向姿勢の場合には図12に示す手順、立向姿勢の場合には図13に示す手順で伸長ビードの施工を行う。図12、図13では、紙面上下方向が鉛直方向、左右方向が水平方向であり、帯状に仕切られた各区画が1つのパスを示し、水平方向の矢印がパスの形成方向を示している。なお、図13では、左図に、立向上進および立向下進における通常の溶接方向を示し、右図に、本発明における伸長ビード施工手順を示している。 Specifically, the extension bead is constructed according to the procedure shown in FIG. 12 in the case of the lateral posture and the procedure shown in FIG. 13 in the case of the vertical posture. In FIGS. 12 and 13, the vertical direction of the paper surface is the vertical direction, the horizontal direction is the horizontal direction, each section divided into strips indicates one path, and the horizontal arrow indicates the path formation direction. In addition, in FIG. 13, the left figure shows the normal welding direction in the vertical advance and the vertical downward movement, and the right figure shows the extension bead construction procedure in the present invention.
即ち、横向姿勢の場合は、図12に示すように、溶融パス形成工程で、水平な溶融パスを一定の方向に向けて(図では左向き)形成し、伸長ビードの形成領域の下端から上端に向けて、複数の溶融パスを全形成領域に積み上げることにより、伸長ビードの施工を行う。 That is, in the case of the lateral posture, as shown in FIG. 12, in the melting path forming step, a horizontal melting path is formed in a certain direction (to the left in the figure), and from the lower end to the upper end of the extension bead forming region. Toward, the extension bead is constructed by stacking a plurality of melting paths in the entire formation region.
一方、立向姿勢の場合は、図13に示すように、溶融パス形成工程で、水平な溶融パスを折り返して形成し、伸長ビードの形成領域の下端から上端に向けて、複数の溶融パスを全形成領域に積み上げることにより、伸長ビードの施工を行う。このため、立向下進姿勢の場合、通常の上から下への施工とは逆の方向への施工となる。なお、施工上の都合を考慮して、折り返しではなく、一定の方向に向けて溶融パスを形成してもよい。 On the other hand, in the case of the upright posture, as shown in FIG. 13, in the melting path forming step, the horizontal melting path is formed by folding back, and a plurality of melting paths are formed from the lower end to the upper end of the extending bead forming region. Stretch beads are constructed by stacking them in the entire formation area. For this reason, in the case of the vertical downward posture, the construction is performed in the direction opposite to the normal construction from top to bottom. In consideration of construction convenience, the melting path may be formed in a certain direction instead of folding back.
このように、溶融パス形成工程で水平な溶融パスを形成して、下端から上端に向けて積み上げていくことにより、下側に支えるものがない横向姿勢や立向姿勢での伸長ビード施工であっても、下側に先行して設けられたパスが抑止壁(土手)となって、上側の後続の溶融パスを支持することができるため、溶融金属の垂れ落ちを抑制することができる。 In this way, by forming a horizontal melting path in the melting path forming process and stacking it from the lower end to the upper end, the extension bead construction is performed in a lateral or vertical posture with no support on the lower side. However, since the path provided in advance of the lower side serves as a restraining wall (bank) and can support the subsequent molten path on the upper side, it is possible to suppress the sagging of the molten metal.
そして、上向姿勢の場合には、溶融パスの下向に重力が加わり、溶融金属の垂れ落ちがさらに発生しやすいため、溶融パスの形成に際しては、1パスの長さを短くする。図14は、上向姿勢における伸長ビード施工手順を示しており、仕切られた各区画が1つのパス形成領域を示し、上下方向の矢印がパスの形成方向を示している。図14に示すように、伸長ビードの形成領域を長手方向に対して複数列に分割し、さらに、各列を1個又は複数個のパス形成領域に分割することにより、1パスの長さを短くする。そして、立向姿勢の場合と同様に、溶融パスを折り返して形成し、溶融パス形成と凝固期間とを複数回繰り返すという断続的な伸長ビード施工を行う。なお、上向姿勢においても、施工上の都合を考慮して、折り返しではなく、一定の方向に向けて溶融パスを形成してもよい。 Then, in the case of the upward posture, gravity is applied downward to the molten path, and the molten metal is more likely to hang down. Therefore, when forming the molten path, the length of one pass is shortened. FIG. 14 shows the extension bead construction procedure in the upward posture, each partitioned section indicates one path forming region, and the vertical arrows indicate the path forming direction. As shown in FIG. 14, the extension bead forming region is divided into a plurality of rows in the longitudinal direction, and each row is further divided into one or a plurality of path forming regions to reduce the length of one pass. shorten. Then, as in the case of the upright posture, the molten path is formed by folding back, and the molten path formation and the solidification period are repeated a plurality of times to perform intermittent extension bead construction. Even in the upward posture, the melting path may be formed in a certain direction instead of being folded back in consideration of the convenience of construction.
なお、図14では、実施工上の容易さを考慮して、溶融パス形成工程と凝固期間工程との繰り返しを、伸長ビード形成領域の溶接止端側の列からガセット板側の列の順に行っている。 In FIG. 14, in consideration of ease of implementation, the melting path forming step and the solidification period step are repeated in the order from the row on the weld toe side to the row on the gusset plate side of the extension bead forming region. ing.
このように、1パスの長さを短くして溶融パス形成工程と凝固期間工程とを繰り返して、短い長さの溶接ビード(パス)群で形成される伸長ビード(複合化した伸長ビード)とした場合、隣接する列の先行の溶融パスの形成から後続の溶融パスの形成までの時間差が重要であり、先行パスの温度がMs点以下に低下する前に後続の溶融パスの形成を行うことを条件とすれば、溶融金属の垂れ落ちを抑制しながら、圧縮残留応力を生成した伸長ビードを形成することができる。 In this way, the length of one pass is shortened and the melting path forming step and the solidification period step are repeated to obtain an elongated bead (composited elongated bead) formed by a group of weld beads (passes) having a short length. If this is the case, the time difference between the formation of the preceding melting path in the adjacent row and the formation of the succeeding melting path is important, and the subsequent melting path should be formed before the temperature of the preceding path drops below the Ms point. Is a condition, it is possible to form an elongation bead that generates compressive residual stress while suppressing the sagging of the molten metal.
なお、下向姿勢については、上記した通り、連続的な溶接を容易に行うことができるが、上記した断続的な溶接を行うことも可能である。 As for the downward posture, continuous welding can be easily performed as described above, but intermittent welding can also be performed as described above.
そして、本発明者等が検討した結果、上記したLTT溶接材料を用いた断続的な溶接の場合には、いずれの姿勢の場合においても、伸長ビードの表面に比較的大きな凹凸が生じ易い。しかし、そのような場合であっても、LTT溶接材料を用いた伸長ビードに十分な圧縮残留応力が生じているため、表面に凹凸がない場合に比べて、亀裂の発生や進展、および疲労寿命に、特に大きな相違は見られなかった。 As a result of examination by the present inventors, etc., in the case of intermittent welding using the above-mentioned LTT welding material, relatively large irregularities are likely to occur on the surface of the elongated bead in any posture. However, even in such a case, since sufficient compressive residual stress is generated in the extension bead using the LTT welding material, cracks occur and grow, and the fatigue life is longer than in the case where there is no unevenness on the surface. There was no significant difference in the.
請求項9ないし請求項12に係る発明は、上記の知見に基づくものであり、請求項9に記載の発明は、
既設構造物の補強、または、疲労亀裂が発生している既設構造物の補修に際して、ガセット板を高張力鋼に角廻し溶接により溶接する溶接方法であって、
前記伸長ビード溶接工程が、
溶接材料の溶融パスを形成する溶融パス形成工程と前記溶融パスを凝固させる凝固期間工程とを備えており、
前記溶融パス形成工程で、溶融パスを、一定の方向に向けて、あるいは折り返して形成し、
前記溶融パス形成工程と凝固期間工程とを、交互に複数回繰り返しながら、前記伸長ビードの形成領域に亘って、複数の溶融パスを施工する工程であることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の溶接方法である。
The inventions according to claims 9 to 12 are based on the above findings, and the invention according to claim 9 is based on the above findings.
This is a welding method in which a gusset plate is welded to high-strength steel by angular rotation welding when reinforcing an existing structure or repairing an existing structure in which fatigue cracks have occurred.
The extension bead welding process
It includes a melt path forming step of forming a melt path of the welding material and a solidification period step of solidifying the melt path.
In the melting path forming step, the melting path is formed in a certain direction or folded back.
そして、請求項10に記載の発明は、
既設構造物の補強、または、疲労亀裂が発生している既設構造物の補修に際して、横向姿勢で、ガセット板を高張力鋼に角廻し溶接により溶接する溶接方法であって、
前記伸長ビード溶接工程が、
溶接材料の溶融パスを形成する溶融パス形成工程と前記溶融パスを凝固させる凝固期間工程とを備えており、
前記溶融パス形成工程で水平な溶融パスを、一定の方向に向けて形成し、
前記溶融パス形成工程と凝固期間工程とを、交互に複数回繰り返しながら、前記伸長ビードの形成領域に亘って、複数の溶融パスを施工する工程であることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の溶接方法である。
And the invention according to
This is a welding method in which a gusset plate is welded to high-strength steel by angular rotation welding in a sideways posture when reinforcing an existing structure or repairing an existing structure in which fatigue cracks have occurred.
The extension bead welding process
It includes a melt path forming step of forming a melt path of the welding material and a solidification period step of solidifying the melt path.
In the melting path forming step, a horizontal melting path is formed in a certain direction.
そして、請求項11に記載の発明は、
既設構造物の補強、または、疲労亀裂が発生している既設構造物の補修に際して、立向姿勢で、ガセット板を高張力鋼に角廻し溶接により溶接する溶接方法であって、
前記伸長ビード溶接工程が、
溶接材料の溶融パスを形成する溶融パス形成工程と前記溶融パスを凝固させる凝固期間工程とを備えており、
前記溶融パス形成工程で水平な溶融パスを、一定の方向に向けて、あるいは折り返して形成し、
前記溶融パス形成工程と凝固期間工程とを、交互に複数回繰り返しながら、前記伸長ビードの形成領域に亘って、複数の溶融パスを施工する工程であることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の溶接方法である。
The invention according to
This is a welding method in which a gusset plate is welded to high-strength steel by angular rotation welding in an upright position when reinforcing an existing structure or repairing an existing structure in which fatigue cracks have occurred.
The extension bead welding process
It includes a melt path forming step of forming a melt path of the welding material and a solidification period step of solidifying the melt path.
In the melting path forming step, a horizontal melting path is formed in a certain direction or folded back.
また、請求項12に記載の発明は、
既設構造物の補強、または、疲労亀裂が発生している既設構造物の補修に際して、上向姿勢で、ガセット板を高張力鋼に角廻し溶接により溶接する溶接方法であって、
前記伸長ビード溶接工程が、
長手方向に対して複数列に分割し、さらに、各列を1個又は複数個のパス形成領域に分割することにより、伸長ビードの形成領域を形成して、前記伸長ビードの形成領域において、溶接材料の溶融パスを形成する溶融パス形成工程と、前記溶融パスを凝固させる凝固期間工程とを備えており、
前記溶融パス形成工程で溶融パスを、一定の方向に向けて、あるいは折り返して形成し、
前記溶融パス形成工程と凝固期間工程とを、交互に複数回繰り返しながら、前記伸長ビードの形成領域の全体に、前記伸長ビードを設ける工程であることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の溶接方法である。
Further, the invention according to
This is a welding method in which a gusset plate is welded to high-strength steel by angular rotation welding in an upward posture when reinforcing an existing structure or repairing an existing structure in which fatigue cracks have occurred.
The extension bead welding process
By dividing into a plurality of rows in the longitudinal direction and further dividing each row into one or a plurality of path forming regions, an extension bead forming region is formed, and welding is performed in the extending bead forming region. It includes a melt path forming step of forming a melt path of a material and a solidification period step of solidifying the melt path.
In the melting path forming step, the melting path is formed in a certain direction or folded back.
The first to ninth aspects of the present invention, wherein the extension bead is provided over the entire formation region of the extension bead while alternately repeating the melting path forming step and the solidification period step a plurality of times. The welding method according to any one item.
上記した各請求項に係る発明は、ガセット板が高張力鋼に角廻し溶接により溶接された溶接構造物の点から捉えることもできる。 The inventions according to the above claims can also be grasped from the point of view of the welded structure in which the gusset plate is welded to the high-strength steel by square welding.
即ち、請求項13に記載の発明は、
ガセット板が高張力鋼に角廻し溶接により溶接された溶接構造物であって、
前記ガセット板の角廻し部端面に、端面角廻しルート深さが5mm以上となるように、角廻し溶接ビードが形成されていると共に、
前記ガセット板の角廻し部端面から、前記ガセット板の長手方向に、溶接金属のマルテンサイト変態開始点が350℃以下の溶接材料を用いて、角廻し溶接ビードを覆うように、伸長ビードが設けられていることを特徴とする溶接構造物である。
That is, the invention according to claim 13 is
A welded structure in which a gusset plate is welded to high-strength steel by square welding.
On the end face of the corner turning portion of the gusset plate, a corner turning welding bead is formed so that the end face corner turning root depth is 5 mm or more.
An extension bead is provided from the end face of the corner turning portion of the gusset plate in the longitudinal direction of the gusset plate so as to cover the corner turning welding bead using a welding material having a martensitic transformation start point of the weld metal of 350 ° C. or less. It is a welded structure characterized by being welded.
そして、請求項14に記載の発明は、
前記溶接構造物が、新造の構造物であり、
前記ガセット板の長手方向端面に開先部が形成されており、前記開先部に前記角廻し溶接ビードが形成されていることを特徴とする請求項13に記載の溶接構造物である。
And the invention according to claim 14
The welded structure is a new structure and
The welded structure according to claim 13, wherein a groove portion is formed on the end face in the longitudinal direction of the gusset plate, and the corner-turning weld bead is formed on the groove portion.
そして、請求項15に記載の発明は、
前記溶接構造物が、補強を施された既設構造物であり、
前記ガセット板の長手方向端面に開先部が形成されており、前記開先部に前記角廻し溶接ビードが形成されていることを特徴とする請求項13に記載の溶接構造物である。
And the invention according to claim 15
The welded structure is an existing structure that has been reinforced.
The welded structure according to claim 13, wherein a groove portion is formed on the end face in the longitudinal direction of the gusset plate, and the corner-turning weld bead is formed on the groove portion.
そして、請求項16に記載の発明は、
前記溶接構造物が、疲労亀裂が補修された既設構造物であり、
前記ガセット板の長手方向端面に開先部が形成されており、前記開先部に前記角廻し溶接ビードが形成されていることを特徴とする請求項13に記載の溶接構造物である。
The invention according to claim 16 is
The welded structure is an existing structure in which fatigue cracks have been repaired.
The welded structure according to claim 13, wherein a groove portion is formed on the end face in the longitudinal direction of the gusset plate, and the corner-turning weld bead is formed on the groove portion.
また、請求項17に記載の発明は、
前記伸長ビードが、前記ガセット板の角廻し部端面から前記ガセット板の長手方向に、17mm以上の長さ、形成されていることを特徴とする請求項13ないし請求項16のいずれか1項に記載の溶接構造物である。
Further, the invention according to claim 17
13. The welded structure described.
上記した各請求項に記載の発明の場合、疲労寿命のさらなる向上を安定して確保できるメカニズムについては以下のように考えられる。 In the case of the invention described in each of the above claims, a mechanism capable of stably ensuring further improvement in fatigue life is considered as follows.
まず、前記したように、従来の伸長ビードは、端面角廻しルート深さが、概ね、0mmから2mm未満と浅く設定されていた。このため、図15に示すように、角廻し溶接ビード32に引張残留応力が掛かって端面角廻し溶接ルートの起点Ryに亀裂が発生すると、亀裂が破線40に示す方向に進展し、さらに、伸長ビード35内を進展していく。そして、伸長ビード35は、この亀裂の進展を抑制することができないため、ルートから発生した亀裂の進展により、短期間に疲労破壊の発生を招いてしまう。
First, as described above, in the conventional extension bead, the end face angle turning root depth is set to be shallow, generally from 0 mm to less than 2 mm. Therefore, as shown in FIG. 15, when tensile residual stress is applied to the corner turning
一方、本発明においては、端面角廻しルート深さが5mm以上となるように開先部を設けて、ガセット板の角廻し部端面の奥にまで角廻し溶接ビードを設け、さらに、伸長ビードを、ガセット板の角廻し部端面から長手方向に伸長ビードを設けている。このため、端面角廻し溶接ルートの起点Ryに作用する引張残留応力は低減して、ある一定の引張残留応力の値に漸近し、亀裂の発生が抑制される。加えて、角廻し溶接ビード32に引張残留応力が掛かって端面角廻し溶接ルートの起点Ryに亀裂が発生しても、この端面角廻し溶接ルートの起点Ryはガセット板20の先端端面T(角廻し部端面)より奥まった位置となり、さらに、角廻し溶接ビード32には、LTT溶接材料により形成された伸長ビード35に圧縮残留応力が掛かっているため、図16に示すように、亀裂は、角廻し溶接ビード32内ではなく、破線40に示す方向、すなわち、ガセット板20内を進展していく。そして、ガセット板20は、伸長ビード35と異なり、この亀裂の進展を十分に抑制することができるため、ルート亀裂の発生を抑制して、疲労寿命のさらなる向上を図ることができる。
On the other hand, in the present invention, a groove portion is provided so that the end face corner turning root depth is 5 mm or more, a corner turning welding bead is provided deep into the end face of the corner turning portion of the gusset plate, and an extension bead is further provided. , A bead extending in the longitudinal direction from the end face of the corner turning portion of the gusset plate is provided. Therefore, the tensile residual stress acting on the starting point Ry of the end face angular rotation welding route is reduced and asymptotic to a certain value of the tensile residual stress, and the occurrence of cracks is suppressed. In addition, even if a tensile residual stress is applied to the corner turning
このような、ガセット板の角廻し部端面に所定の端面角廻しルート深さに対応した開先部を設けて、角廻し溶接ビードおよび伸長ビードを施工することにより、疲労寿命のさらなる向上を図ることができるとの知見は、本発明者等によって初めて得られた知見であり、この溶接技術の新造構造物および既設構造物へ適用することによる疲労寿命の向上は、信頼性の高い溶接構造物の提供、および、今後の補修・補強費用の低減に対して大きな寄与をもたらすことができる。 The fatigue life is further improved by providing a groove portion corresponding to a predetermined end face corner turning root depth on the corner turning portion end face of the gusset plate and constructing a corner turning welding bead and an extension bead. The finding that it can be done is the first finding obtained by the present inventors, etc., and the improvement of the fatigue life by applying this welding technology to new structures and existing structures is a highly reliable welded structure. And can make a great contribution to the reduction of repair and reinforcement costs in the future.
そして、前記した通り、横向姿勢、立向姿勢や上向姿勢の場合、断続的な溶接により、容易に溶接することができ、その場合に、表面に比較的大きな凹凸が生じても、亀裂の発生や進展、および疲労寿命に、大きな影響を与えることはない。そして、下向姿勢の場合にも、同様のことが言える。 Then, as described above, in the case of the lateral posture, the vertical posture, or the upward posture, welding can be easily performed by intermittent welding, and in that case, even if relatively large unevenness occurs on the surface, cracks can be formed. It does not significantly affect development, progression, and fatigue life. The same can be said for the downward posture.
本発明によれば、角廻し溶接部の先端側に、LTT溶接材料を用いて伸長ビードを形成するに際して、安定した長い疲労寿命を確保することができる溶接技術を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a welding technique capable of ensuring a stable and long fatigue life when forming an extension bead using an LTT welding material on the tip end side of a corner-turning welded portion.
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。 Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiments. The present invention is not limited to the following embodiments. Within the same and equal scope as the present invention, various modifications can be made to the following embodiments.
1.補強・補修時における施工手順
最初に、補強・補修時における施工手順について説明する。なお、ここでは、就航船の既設角廻し継手に対する補強・補修における施工手順を、一例に挙げて説明する。
1. 1. Construction procedure during reinforcement / repair First, the construction procedure during reinforcement / repair will be explained. Here, the construction procedure for reinforcing and repairing the existing angle turning joint of the vessel in service will be described as an example.
(1)試験片の作製
図17は、就航船の既設角廻し継手を想定した試験片の作製手順を説明する図であり、(a)は平面模式図、(b)は模式側面図である。なお、図17では、主板10の両面にガセット板20が配置されている。
(1) Preparation of test piece FIG. 17 is a diagram for explaining a procedure for manufacturing a test piece assuming an existing angle turning joint of a vessel in service, (a) is a schematic plan view, and (b) is a schematic side view. .. In FIG. 17,
試験片の作製に際しては、船体用降伏点36kgf/mm2級(KA36)高張力鋼板を、主板10(長さ800mm,幅100mm,厚さ20mm)およびガセット板20(長さ150mm,高さ50mm,厚さ16mm)として使用した。そして、溶接材料としては、市販船級認定の一般的な550MPa級鋼用フラックス入りワイヤを使用した。
When preparing the test piece, a hull yield point of 36 kgf / mm class 2 (KA36) high-strength steel plate was used for the main plate 10 (length 800 mm,
そして、主板10とガセット板20とを、図17に示す(1)〜(4)の順に隅肉溶接し、その後、(5)〜(8)の順に角廻し溶接し、補強施工用試験片とした。そして、同様の試験片の角廻し溶接部止端部から主板10に向けて疲労亀裂を発生させて、補修施工用試験片とした。
Then, the
(2)具体的な施工の手順
各試験片に対する補強・補修作業は、図18に示す施工手順に従って行う。なお、図18において、(a)は補強の施工手順、(b)は補修の施工手順である。
(2) Specific construction procedure Reinforcement / repair work for each test piece shall be performed according to the construction procedure shown in FIG. In FIG. 18, (a) is a reinforcement construction procedure, and (b) is a repair construction procedure.
(a)ルート深さの確保(補強・補修で共通)
まず、初期状態の試験体の角廻し溶接部を、例えば、アークガウジングを用いて削除する。このとき、ガセット板20の角廻し部端面を、端面角廻しルート深さが5mm以上となる深さまで削除して、開先部とする。
(A) Securing route depth (common to reinforcement and repair)
First, the corner welded portion of the test piece in the initial state is deleted by using, for example, arc gouging. At this time, the end face of the corner turning portion of the
なお、後工程である角廻し部の再溶接に際して、溶接が容易とは言えない廻し溶接とならないように、ガセット板20端部の隅肉部を端面に沿った方向で、直線的に角廻し溶接域にわたって、削除しておくことが好ましい。これにより、隅肉ルート深さの確保ができるため、耐疲労特性のさらなる向上を図ることができる。
In addition, when rewelding the corner turning part, which is a post-process, the fillet part of the end of the
(b)疲労亀裂の削除および補修溶接(補修のみ)
次に、主板10に発生している疲労亀裂を、例えば、アークガウジングを用いて完全に削除し、その後、この削除痕へ溶接材料を溶接することにより、疲労亀裂の補修を行う。
(B) Removal of fatigue cracks and repair welding (repair only)
Next, the fatigue cracks generated in the
(c)角廻し部の再溶接(補強・補修で共通)
次に、従来から角廻し溶接に用いられている通常の溶接材料を用いて、開先部を含めて溶接することにより、角廻し部の再溶接を行う。
(C) Rewelding of the corner turning part (common for reinforcement and repair)
Next, the corner turning portion is rewelded by welding including the groove portion using a normal welding material conventionally used for corner turning welding.
(d)伸長ビードの施工(補強・補修で共通)
最後に、再溶接された角廻し溶接ビードを覆うように、LTT材料を用いて、所定の長さの伸長ビードを肉盛溶接する。
(D) Construction of extension beads (common to reinforcement and repair)
Finally, an extension bead of a predetermined length is overlay welded using the LTT material so as to cover the rewelded square weld bead.
なお、具体的なLTT材料としては、例えば、10Cr−10Ni系、16Cr−8Ni系などの溶接材料を挙げることができ、具体的な一例として、C0.1wt%以下、Cr13〜20wt%、Ni6〜11wt%をベースとする化学組成であって、変態膨張が充分に得られる溶接金属のMs点温度が、100℃以上、250℃以下となる溶接材料が挙げられる。
Specific examples of the LTT material include welding materials such as 10Cr-10Ni and 16Cr-8Ni. Specific examples include C 0.1 wt% or less, Cr 13 to 20 wt%, and
2.伸長ビード溶接による影響
次に、伸長ビード溶接の施工手順、即ち、断続的な溶接施工と連続的な溶接施工における圧縮残留応力の生成への影響について説明する。
2. Effect of extension bead welding Next, the procedure of extension bead welding, that is, the effect on the generation of compressive residual stress in intermittent welding and continuous welding will be described.
図19は、ガセット板の先端端面から断続的な溶接施工を3回行った時の施工手順を説明する図であり、(a)は溶接の進行を示す図、(b)は施工時における温度の時間的変化を示す図である。なお、A、B、Cは、それぞれ、温度測定位置であり、AC1はマルテンサイト組織からオーステナイト組織への変態開始温度、AC3はマルテンサイト組織からオーステナイト組織への変態終了温度である。 19A and 19B are views for explaining a construction procedure when intermittent welding is performed three times from the tip end face of a gusset plate, FIG. 19A is a diagram showing the progress of welding, and FIG. 19B is a temperature at the time of construction. It is a figure which shows the time change of. Incidentally, A, B, C are each a temperature measuring position, A C1 is transformation start temperature, A C3 of the austenite from martensite is transformation finish temperature to the austenitic structure from the martensitic structure.
ここでは、図19(b)に示すように、温度の上昇を招く溶接パス形成工程と温度の低下を招く凝固期間工程とを1パスとして、3パス繰り返して行うことにより、伸長ビードを形成させている。そして、図19(b)に示すように、第1パスでは、凝固期間に、第1ピーク温度からMs点温度以下の室温近くまでに冷却されている。このMs点温度以下の冷却は、溶接材料のマルテンサイト組織への変態の開始を意味している。 Here, as shown in FIG. 19B, the extension bead is formed by repeating 3 passes with the welding pass forming step causing the temperature rise and the solidification period step causing the temperature falling as one pass. ing. Then, as shown in FIG. 19B, in the first pass, the temperature is cooled from the first peak temperature to near room temperature below the Ms point temperature during the solidification period. This cooling below the Ms point temperature means the start of transformation of the welding material into the martensitic structure.
そして、2パス目の溶接パス形成工程で、この部分が再び加熱(再熱)されると、第2のピーク温度まで上昇する。このとき、第2のピーク温度が、AC3を超えていれば、完全にオーステナイト組織へと変態し、その後、凝固期間の冷却によって再びマルテンサイト組織へと変態するが、図19(b)に示すように、AC3以下であると、一部にマルテンサイト組織が残ってしまう。この結果、オーステナイト組織の割合が減り、Ms点温度以下に冷却した際のマルテンサイト組織への変態に伴う変態膨張量の低下を招いてしまう。そして、残ったマルテンサイト組織は、もはや変態膨張せず、通常の金属と同じように収縮するため、引張残留応力を生じる。これらのため、凝固期間を長くした場合には、伸長ビードへの圧縮残留応力導入に対して、マイナスの効果をもたらしてしまうことになる。 Then, when this portion is heated (reheated) again in the welding pass forming step of the second pass, the temperature rises to the second peak temperature. At this time, the second peak temperature, if beyond the A C3, completely transformed into austenite structure, then, is transformed again into martensite by cooling the solidification period, in FIG. 19 (b) As shown, if it is AC3 or less, the martensite structure remains in a part. As a result, the proportion of the austenite structure is reduced, which leads to a decrease in the amount of transformation expansion accompanying the transformation to the martensite structure when cooled to the Ms point temperature or lower. Then, the remaining martensite structure no longer undergoes transformational expansion and contracts in the same manner as a normal metal, so that tensile residual stress is generated. For these reasons, if the solidification period is lengthened, it will have a negative effect on the introduction of compressive residual stress into the elongation bead.
以上の結果より、断続的な溶接においては、凝固期間を適切に設定して、最終冷却時までに、1回だけMs点温度を下回るようにする必要があることが分かる。そこで、上記のような断続的な溶接施工に際して、図20に示すような温度の推移で熱サイクルを形成させて、最終冷却時までMs点温度を下回らないようにすることが好ましい。なお、図20では、第1パスの第2ピーク以降における温度推移を示している。 From the above results, it can be seen that in intermittent welding, it is necessary to appropriately set the solidification period so that the temperature falls below the Ms point temperature only once by the time of final cooling. Therefore, in the above-mentioned intermittent welding work, it is preferable to form a thermal cycle with the temperature transition as shown in FIG. 20 so that the temperature does not fall below the Ms point temperature until the final cooling. Note that FIG. 20 shows the temperature transition after the second peak of the first pass.
具体的には、図20に示すように、途中冷却時の1次熱サイクル最低温度は約250℃とし、その後の熱サイクルでの最低温度は、徐々に上昇し300℃弱とすることが好ましい。なお、具体的な凝固期間としては、実際の施工時間を考慮すると、2秒以内が好ましく、1秒程度であるとより好ましい。 Specifically, as shown in FIG. 20, it is preferable that the minimum temperature of the primary thermal cycle during intermediate cooling is about 250 ° C., and the minimum temperature in the subsequent thermal cycle gradually increases to a little less than 300 ° C. .. The specific solidification period is preferably within 2 seconds, more preferably about 1 second, in consideration of the actual construction time.
上記した施工時間1秒程度を実現しようとすると、伸長ビードのMs点温度は、100〜250℃であることが好ましく、100〜200℃であるとより好ましい。そして、これらのLTT材料は、前記したように、100〜250℃の間で見かけの変態膨張量が最大となる材料であるため、伸長ビードの形成に伴う圧縮残留応力の導入にとって好ましい。 In order to realize the above-mentioned construction time of about 1 second, the Ms point temperature of the extended bead is preferably 100 to 250 ° C, more preferably 100 to 200 ° C. As described above, these LTT materials have the maximum apparent transformation expansion amount between 100 and 250 ° C., and are therefore preferable for the introduction of compressive residual stress accompanying the formation of the elongation bead.
なお、下向姿勢で伸長ビードを連続的に溶接する場合には、Ms点温度350℃のLTT材料でも、問題なく使用することができる。 When the extension beads are continuously welded in the downward posture, even an LTT material having an Ms point temperature of 350 ° C. can be used without any problem.
図21は、一般的な下向姿勢で、ウィービング法を用いて伸長ビードを3回連続溶接した時の施工手順を説明する図であり、(a)は溶接の進行を示す図、(b)は施工時における温度の時間的変化を示す図である。なお、A、B、C、AC1、AC3は、図19と同様である。 FIG. 21 is a diagram illustrating a construction procedure when an extension bead is continuously welded three times using a weaving method in a general downward posture, and FIG. 21A is a diagram showing the progress of welding, FIG. 21B is a diagram showing the progress of welding. Is a diagram showing a temporal change in temperature during construction. A, B, C, AC1 and AC3 are the same as in FIG.
図21(b)に示すように、伸長ビードを連続溶接した場合、熱サイクルは、第3パスの終了まで高温域で推移している。しかし、図19に示した断続的な溶接の場合と異なり、AC3を下回って大きく冷却される期間がない。そして、最終の伸長ビード形成が終わった後の最終冷却時に、第1パス〜第3パスが、ほぼ同時に、Ms点を下回って、オーステナイトからマルテンサイト組織へと変態しているため、Ms点温度350℃のLTT材料を使用しても、圧縮残留応力の生成や機械的特性へ影響が及ばないことが分かる。 As shown in FIG. 21B, when the stretch beads are continuously welded, the thermal cycle continues in the high temperature region until the end of the third pass. However, unlike the intermittent weld shown in FIG. 19, there is no time to be significantly cooled below the A C3. Then, at the time of final cooling after the final extension bead formation is completed, the first pass to the third pass fall below the Ms point and transform from austenite to the martensite structure at almost the same time, so that the Ms point temperature It can be seen that even if the LTT material at 350 ° C. is used, the generation of compressive residual stress and the mechanical properties are not affected.
3.各姿勢における施工手順
次に、各姿勢における溶接可能な施工手順について、具体的な実験例を挙げて、説明する。
3. 3. Construction procedure in each posture Next, the construction procedure that can be welded in each posture will be described with reference to specific experimental examples.
(1)実験例1
本実験例は、横向姿勢溶接における施工手順についての実験例である。
(1) Experimental example 1
This experimental example is an experimental example of the construction procedure in the lateral attitude welding.
具体的には、厚さ(ガセット板端幅)16mmのガセット板、および、厚さ20mmの主板を用いて、横向姿勢で、溶接電流を140Aにして、幅30mm×長さ45mmの伸長ビードを、前記した図12に示す手順に従って、断続的に溶接施工を行った(溶接施工総時間:60秒)。 Specifically, using a gusset plate having a thickness (end width of the gusset plate) of 16 mm and a main plate having a thickness of 20 mm, a welding current of 140 A is used in a sideways posture, and an extension bead having a width of 30 mm and a length of 45 mm is formed. , The welding work was intermittently performed according to the procedure shown in FIG. 12 described above (total welding work time: 60 seconds).
なお、このときの熱サイクルは、図20に示す熱サイクルとした。なお、この横向姿勢での250℃は、各種姿勢における断続的な溶接手順の内でも、最低値であり、Ms点温度100〜250℃のLTT材料を用いた断続的な溶接施工により、伸長ビードを好ましく肉盛溶接して、大きな圧縮残留応力を生成できることが確認できた。 The thermal cycle at this time was the thermal cycle shown in FIG. It should be noted that 250 ° C. in this sideways posture is the lowest value among the intermittent welding procedures in various postures, and the extension bead is formed by intermittent welding work using an LTT material having an Ms point temperature of 100 to 250 ° C. It was confirmed that a large compressive residual stress can be generated by overlay welding preferably.
(2)実験例2
本実験例は、立向姿勢溶接における施工手順についての実験例である。
(2) Experimental example 2
This experimental example is an experimental example of the construction procedure in vertical posture welding.
具体的には、実験例1と同じガセット板および主板を用いて、立向上進姿勢および立向下進姿勢の各々で、溶接電流を140Aにして、幅30mm×長さ45mmの伸長ビードを、前記した図13に示す手順に従って、断続的に溶接施工を行った(溶接施工総時間:60秒)。 Specifically, using the same gusset plate and main plate as in Experimental Example 1, the welding current is set to 140 A in each of the vertical improvement posture and the vertical downward posture, and an extension bead having a width of 30 mm and a length of 45 mm is formed. Welding was performed intermittently according to the procedure shown in FIG. 13 (total welding time: 60 seconds).
結果として、立向上進姿勢、立向下進姿勢のいずれにおいても、十分な圧縮残留応力が得られた。 As a result, sufficient compressive residual stress was obtained in both the vertical improvement posture and the vertical downward posture.
(3)実験例3
本実験例は、上向姿勢溶接における施工手順についての実験例である。
(3) Experimental example 3
This experimental example is an experimental example of the construction procedure in upward attitude welding.
具体的には、実験例1と同じガセット板および主板を用いて、上向姿勢で、溶接電流を140Aにして、幅30mm×長さ45mmの伸長ビードを、前記した図14に示す手順に従って、断続的に溶接施工を行った(溶接施工総時間:70秒)。 Specifically, using the same gusset plate and main plate as in Experimental Example 1, in an upward posture, the welding current is set to 140 A, and an extension bead having a width of 30 mm and a length of 45 mm is formed according to the procedure shown in FIG. Welding was performed intermittently (total welding time: 70 seconds).
結果として、断続の度合いは他の姿勢の場合に比べて多くなるが、十分な圧縮残留応力が得られた。 As a result, the degree of interruption was higher than that in the other postures, but sufficient compressive residual stress was obtained.
(4)実験例4
本実験例では、上記した各姿勢で施工された補強継手及び補修継手について、その疲労寿命を確認した。
(4) Experimental example 4
In this experimental example, the fatigue life of the reinforcing joint and the repair joint constructed in each of the above postures was confirmed.
具体的には、図22に示すように、各試験体に対して、振幅応力σr=150N/mm2の条件下で繰り返し疲労荷重を負荷して、疲労寿命の限度となる疲労繰り返し数を求めた。なお、比較のために、伸長ビードを備えていない通常の角廻し継手、および、従来の伸長ビード継手についても、同じ実験を行った。 Specifically, as shown in FIG. 22, a repeated fatigue load is applied to each test piece under the condition of amplitude stress σr = 150 N / mm 2 , and the number of repeated fatigues, which is the limit of the fatigue life, is obtained. rice field. For comparison, the same experiment was performed on a normal square turning joint without an extension bead and a conventional extension bead joint.
結果を、図22に示す。図22より、補修・補強のいずれにおいても、通常の角廻し継手における疲労寿命に比べて、本発明の伸長ビード継手における疲労寿命は、4倍を超える大きな有意差を示していることが分かる。また、開先部を設けることなく角廻し溶接して、伸長ビードを設ける従来の継手に比べて、疲労寿命が十分に長くなっていることが分かる。 The results are shown in FIG. From FIG. 22, it can be seen that the fatigue life of the extended bead joint of the present invention shows a large significant difference of more than 4 times as compared with the fatigue life of a normal square turning joint in both repair and reinforcement. Further, it can be seen that the fatigue life is sufficiently longer than that of the conventional joint in which the extension bead is provided by performing the corner rotation welding without providing the groove portion.
この結果、安定した疲労寿命の確保において、ルート部の深さを、通常の角廻し継手における0〜2mmから、開先部を設けて5mm以上とすることによる顕著な効果を確認することができた。 As a result, in order to secure a stable fatigue life, it is possible to confirm a remarkable effect by increasing the depth of the root portion from 0 to 2 mm in the normal square turning joint to 5 mm or more by providing the groove portion. rice field.
なお、下向以外の各種姿勢溶接では断続的な溶接施工となるため、廻し溶接により形成されたビード溶接部との接続部を滑らかな形状にしながら、あるいは、伸長ビード表面においても滑らかとは言い難く、断続箇所によっては、段差を生じる場合もある。 In addition, since various posture welding other than downward welding requires intermittent welding, it is said that the connection part with the bead welded part formed by rotary welding has a smooth shape, or even on the surface of the extended bead. It is difficult, and a step may be generated depending on the intermittent location.
しかしながら、断続的で滑らかではない表面となる溶接施工であっても、充分な圧縮残留応力が伸長ビードに生成しており、図22に示す結果からは、伸長ビード表面の段差部からの疲労クラックの発生はなかったことが分かる。 However, even in the welding work where the surface is intermittent and not smooth, sufficient compressive residual stress is generated in the elongated bead, and from the results shown in FIG. 22, fatigue cracks from the stepped portion on the surface of the elongated bead. It can be seen that there was no occurrence of.
10 主板
11 削除痕
20 ガセット板
21 開先部
22 溶接溶け込み部
31 隅肉溶接ビード
32 角廻し溶接ビード
35 伸長ビード
40 亀裂の進展方向を示す破線
Dx 側面隅肉ルート深さ
Dy 端面角廻しルート深さ
l 伸長ビードの長さ
Rx 側面からの溶け込みルート部の先端
Ry 端面角廻し溶接ルートの起点
S ガセット板の側面
T ガセット板の先端端面
10
Claims (17)
通常の角廻し溶接材料を用いて、前記ガセット板の角廻し部端面に、端面角廻しルート深さが5mm以上となるように角廻し溶接して、角廻し溶接ビードを設ける角廻し溶接工程と、
角廻し溶接された前記ガセット板の角廻し部端面から、前記ガセット板の長手方向に、溶接金属のマルテンサイト変態開始点が350℃以下の溶接材料を用いて、前記角廻し溶接ビードを覆うように溶接して、伸長ビードを設ける伸長ビード溶接工程とを備えていることを特徴とする溶接方法。 It is a welding method in which a gusset plate is welded to high-strength steel by square rotation welding.
A corner-turning welding process in which a corner-turning welding material is used to perform corner-turning welding on the end face of the corner-turning portion of the gusset plate so that the end face corner-turning root depth is 5 mm or more, and a corner-turning welding bead is provided. ,
Cover the square weld bead with a welding material having a martensitic transformation start point of the weld metal of 350 ° C. or less in the longitudinal direction of the gusset plate from the end face of the square weld of the gusset plate. A welding method comprising an extension bead welding step of welding to and providing an extension bead.
前記角廻し溶接工程が、
前記ガセット板の長手方向端面に、予め、機械加工あるいはガウジングを用いて、深さ5mm以上の開先部を形成して、角廻し溶接を行う工程であることを特徴とする請求項1に記載の溶接方法。 This is a welding method in which a gusset plate is welded to high-strength steel by square welding when constructing a new structure.
The corner turning welding process
The first aspect of the present invention is the step of forming a groove portion having a depth of 5 mm or more on the end face in the longitudinal direction of the gusset plate by machining or gouging in advance, and performing angular rotation welding. Welding method.
前記角廻し溶接工程が、
機械加工あるいはガウジングにより、前記ガセット板の角廻し部端面に施工されていた角廻し溶接ビードを除去すると共に、除去後の前記ガセット板の角廻し部端面に深さ5mm以上の開先部を形成し、
その後、通常の角廻し溶接材料を用いて、前記開先部に新たな角廻し溶接を行って、角廻し溶接ビードを設ける工程であることを特徴とする請求項1に記載の溶接方法。 This is a welding method in which a gusset plate is welded to high-strength steel by square welding when reinforcing an existing structure.
The corner turning welding process
By machining or gouging, the corner turning weld bead applied to the end face of the corner turning portion of the gusset plate is removed, and a groove portion having a depth of 5 mm or more is formed on the end face of the corner turning portion of the gusset plate after removal. death,
The welding method according to claim 1, wherein the step is a step of providing a square rotation welding bead by performing a new corner rotation welding on the groove portion using a normal corner rotation welding material.
前記角廻し溶接工程が、
機械加工あるいはガウジングにより疲労亀裂を削除して、削除痕に通常の角廻し溶接材料を溶け込ませる補修を行った後、
機械加工あるいはガウジングにより、前記ガセット板の角廻し部端面に施工されていた角廻し溶接ビードを除去すると共に、除去後の前記ガセット板の角廻し部端面に深さ5mm以上の開先部を形成し、
その後、通常の角廻し溶接材料を用いて、前記開先部に新たな角廻し溶接を行って、角廻し溶接ビードを設ける工程であることを特徴とする請求項1に記載の溶接方法。 This is a welding method in which a gusset plate is welded to high-strength steel by angular rotation welding when repairing an existing structure in which fatigue cracks have occurred.
The corner turning welding process
After removing the fatigue cracks by machining or gouging and repairing the deletion marks so that the normal corner-turning welding material is blended into the deletion marks.
By machining or gouging, the corner turning weld bead applied to the end face of the corner turning portion of the gusset plate is removed, and a groove portion having a depth of 5 mm or more is formed on the end face of the corner turning portion of the gusset plate after removal. death,
The welding method according to claim 1, wherein the step is a step of providing a square rotation welding bead by performing a new corner rotation welding on the groove portion using a normal corner rotation welding material.
新たな角廻し溶接によって前記ガセット板の端面に設けられた角廻し溶接ビードと、前記ガセット板の側面に施工されている隅肉溶接ビードとの合体接合部を覆うように溶接して伸長ビードを設ける工程であることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の溶接方法。 The extension bead welding process
The extension bead is welded so as to cover the combined joint between the square weld bead provided on the end face of the gusset plate and the fillet weld bead installed on the side surface of the gusset plate by new square weld. The welding method according to claim 3 or 4, wherein the step is a step of providing.
新たな角廻し溶接によって前記ガセット板の端面に設けられた角廻し溶接ビードと、前記ガセット板の側面に施工されている隅肉溶接ビードとの合体接合部が、滑らかな接合表面を形成するように溶接する工程であることを特徴とする請求項5に記載の溶接方法。 The corner turning welding process
The combined joint between the square weld bead provided on the end face of the gusset plate by the new square weld and the fillet weld bead installed on the side surface of the gusset plate forms a smooth joint surface. The welding method according to claim 5, wherein the process is a step of welding.
前記ガセット板の角廻し部端面から前記ガセット板の長手方向に、17mm以上の長さの伸長ビードを設ける工程であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の溶接方法。 The extension bead welding process
The method according to any one of claims 1 to 6, wherein an extension bead having a length of 17 mm or more is provided in the longitudinal direction of the gusset plate from the end face of the corner turning portion of the gusset plate. Welding method.
前記伸長ビード溶接工程が、
溶接材料の溶融パスを形成する溶融パス形成工程と前記溶融パスを凝固させる凝固期間工程とを備えており、
前記溶融パス形成工程で、溶融パスを、一定の方向に向けて、あるいは折り返して形成し、
前記溶融パス形成工程と凝固期間工程とを、交互に複数回繰り返しながら、前記伸長ビードの形成領域に亘って、複数の溶融パスを施工する工程であることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の溶接方法。 This is a welding method in which a gusset plate is welded to high-strength steel by angular rotation welding when reinforcing an existing structure or repairing an existing structure in which fatigue cracks have occurred.
The extension bead welding process
It includes a melt path forming step of forming a melt path of the welding material and a solidification period step of solidifying the melt path.
In the melting path forming step, the melting path is formed in a certain direction or folded back.
Claims 1 to claim 1, wherein a plurality of melt passes are performed over the stretched bead forming region while alternately repeating the melt pass forming step and the solidification period step a plurality of times. 8. The welding method according to any one of 8.
前記伸長ビード溶接工程が、
溶接材料の溶融パスを形成する溶融パス形成工程と前記溶融パスを凝固させる凝固期間工程とを備えており、
前記溶融パス形成工程で水平な溶融パスを、一定の方向に向けて形成し、
前記溶融パス形成工程と凝固期間工程とを、交互に複数回繰り返しながら、前記伸長ビードの形成領域に亘って、複数の溶融パスを施工する工程であることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の溶接方法。 This is a welding method in which a gusset plate is welded to high-strength steel by angular rotation welding in a sideways posture when reinforcing an existing structure or repairing an existing structure in which fatigue cracks have occurred.
The extension bead welding process
It includes a melt path forming step of forming a melt path of the welding material and a solidification period step of solidifying the melt path.
In the melting path forming step, a horizontal melting path is formed in a certain direction.
Claims 1 to claim 1, wherein a plurality of melt passes are performed over the stretched bead forming region while alternately repeating the melt pass forming step and the solidification period step a plurality of times. The welding method according to any one of 9.
前記伸長ビード溶接工程が、
溶接材料の溶融パスを形成する溶融パス形成工程と前記溶融パスを凝固させる凝固期間工程とを備えており、
前記溶融パス形成工程で水平な溶融パスを、一定の方向に向けて、あるいは折り返して形成し、
前記溶融パス形成工程と凝固期間工程とを、交互に複数回繰り返しながら、前記伸長ビードの形成領域に亘って、複数の溶融パスを施工する工程であることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の溶接方法。 This is a welding method in which a gusset plate is welded to high-strength steel by angular rotation welding in an upright position when reinforcing an existing structure or repairing an existing structure in which fatigue cracks have occurred.
The extension bead welding process
It includes a melt path forming step of forming a melt path of the welding material and a solidification period step of solidifying the melt path.
In the melting path forming step, a horizontal melting path is formed in a certain direction or folded back.
Claims 1 to claim 1, wherein a plurality of melt passes are performed over the stretched bead forming region while alternately repeating the melt pass forming step and the solidification period step a plurality of times. The welding method according to any one of 9.
前記伸長ビード溶接工程が、
長手方向に対して複数列に分割し、さらに、各列を1個又は複数個のパス形成領域に分割することにより、伸長ビードの形成領域を形成して、前記伸長ビードの形成領域において、溶接材料の溶融パスを形成する溶融パス形成工程と、前記溶融パスを凝固させる凝固期間工程とを備えており、
前記溶融パス形成工程で溶融パスを、一定の方向に向けて、あるいは折り返して形成し、
前記溶融パス形成工程と凝固期間工程とを、交互に複数回繰り返しながら、前記伸長ビードの形成領域の全体に、前記伸長ビードを設ける工程であることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の溶接方法。 This is a welding method in which a gusset plate is welded to high-strength steel by angular rotation welding in an upward posture when reinforcing an existing structure or repairing an existing structure in which fatigue cracks have occurred.
The extension bead welding process
By dividing into a plurality of rows in the longitudinal direction and further dividing each row into one or a plurality of path forming regions, an extension bead forming region is formed, and welding is performed in the extending bead forming region. It includes a melt path forming step of forming a melt path of a material and a solidification period step of solidifying the melt path.
In the melting path forming step, the melting path is formed in a certain direction or folded back.
The first to ninth aspects of the present invention, wherein the extension bead is provided over the entire formation region of the extension bead while alternately repeating the melting path forming step and the solidification period step a plurality of times. The welding method according to any one item.
前記ガセット板の角廻し部端面に、端面角廻しルート深さが5mm以上となるように、角廻し溶接ビードが形成されていると共に、
前記ガセット板の角廻し部端面から、前記ガセット板の長手方向に、溶接金属のマルテンサイト変態開始点が350℃以下の溶接材料を用いて、角廻し溶接ビードを覆うように、伸長ビードが設けられていることを特徴とする溶接構造物。 A welded structure in which a gusset plate is welded to high-strength steel by square welding.
On the end face of the corner turning portion of the gusset plate, a corner turning welding bead is formed so that the end face corner turning root depth is 5 mm or more.
An extension bead is provided from the end face of the corner turning portion of the gusset plate in the longitudinal direction of the gusset plate so as to cover the corner turning welding bead using a welding material having a martensitic transformation start point of the weld metal of 350 ° C. or less. A welded structure characterized by being welded.
前記ガセット板の長手方向端面に開先部が形成されており、前記開先部に前記角廻し溶接ビードが形成されていることを特徴とする請求項13に記載の溶接構造物。 The welded structure is a new structure and
The welded structure according to claim 13, wherein a groove portion is formed on the end face in the longitudinal direction of the gusset plate, and the corner-turning weld bead is formed on the groove portion.
前記ガセット板の長手方向端面に開先部が形成されており、前記開先部に前記角廻し溶接ビードが形成されていることを特徴とする請求項13に記載の溶接構造物。 The welded structure is an existing structure that has been reinforced.
The welded structure according to claim 13, wherein a groove portion is formed on the end face in the longitudinal direction of the gusset plate, and the corner-turning weld bead is formed on the groove portion.
前記ガセット板の長手方向端面に開先部が形成されており、前記開先部に前記角廻し溶接ビードが形成されていることを特徴とする請求項13に記載の溶接構造物。 The welded structure is an existing structure in which fatigue cracks have been repaired.
The welded structure according to claim 13, wherein a groove portion is formed on the end face in the longitudinal direction of the gusset plate, and the corner-turning weld bead is formed on the groove portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020011775A JP7406795B2 (en) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Welding methods and welded structures |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020011775A JP7406795B2 (en) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Welding methods and welded structures |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021115612A true JP2021115612A (en) | 2021-08-10 |
JP7406795B2 JP7406795B2 (en) | 2023-12-28 |
Family
ID=77173886
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020011775A Active JP7406795B2 (en) | 2020-01-28 | 2020-01-28 | Welding methods and welded structures |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7406795B2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4827066B1 (en) * | 1969-08-11 | 1973-08-18 | ||
JP2000288728A (en) * | 1999-04-07 | 2000-10-17 | Nippon Steel Corp | High fatigue strength welded joint |
JP2006231339A (en) * | 2005-02-22 | 2006-09-07 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Repairing method of structure and repairing structure |
JP5881055B2 (en) * | 2011-11-09 | 2016-03-09 | 国立大学法人大阪大学 | Welding method and welded joint |
-
2020
- 2020-01-28 JP JP2020011775A patent/JP7406795B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4827066B1 (en) * | 1969-08-11 | 1973-08-18 | ||
JP2000288728A (en) * | 1999-04-07 | 2000-10-17 | Nippon Steel Corp | High fatigue strength welded joint |
JP2006231339A (en) * | 2005-02-22 | 2006-09-07 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Repairing method of structure and repairing structure |
JP5881055B2 (en) * | 2011-11-09 | 2016-03-09 | 国立大学法人大阪大学 | Welding method and welded joint |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7406795B2 (en) | 2023-12-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4819183B2 (en) | Rail welded portion cooling method, rail welded portion cooling device, and rail welded joint | |
JP5881055B2 (en) | Welding method and welded joint | |
ES2761839T3 (en) | Ultra high strength structural steel and method of producing ultra high strength structural steel | |
BR112016017677B1 (en) | process for laser welding of one or more press-hardened steel workpieces | |
TWI523957B (en) | High-strength high-strength thick steel sheet for high-heat input welding for excellent brittle crack propagation characteristics and manufacturing method thereof | |
WO1995004838A1 (en) | High tensile strength steel having superior fatigue strength and weldability at welds and method for manufacturing the same | |
JP5217092B2 (en) | Manufacturing method of steel material with excellent fatigue crack propagation resistance | |
JPWO2018061526A1 (en) | Laser welded joint manufacturing method, laser welded joint, and automotive framework parts | |
JP5447698B2 (en) | High-strength steel for steam piping and method for manufacturing the same | |
CN110802312B (en) | Welding method for horizontal butt joint of Q370qD and Q500qE bridge steel | |
JP2007039795A (en) | Method for producing high strength steel having excellent fatigue crack propagation resistance and toughness | |
US7967923B2 (en) | Steel plate that exhibits excellent low-temperature toughness in a base material and weld heat-affected zone and has small strength anisotropy, and manufacturing method thereof | |
JP2021115612A (en) | Welding method and welding structure | |
JP6879345B2 (en) | Resistance spot welding method, resistance spot welding joint manufacturing method | |
TWI469846B (en) | A thick steel sheet excellent in fatigue resistance in the thickness direction and a method for producing the same, and a thick welded steel joint | |
KR20180074826A (en) | Welded member having excellent welded portion porosity resistance and fatigue property and method of manufacturing the same | |
JP4948710B2 (en) | Welding method of high-tensile thick plate | |
JP6885112B2 (en) | Manufacturing method of lap fillet welded joint and lap fillet welded joint | |
JP2020069525A (en) | Method for manufacturing resistance spot welding joint | |
TWI478786B (en) | A thick steel sheet excellent in fatigue resistance in the thickness direction and a method for producing the same, and a thick welded steel joint | |
JPH1096042A (en) | High tensile strength steel plate excellent in toughness in surface layer part and its production | |
Chinese Society for Metals (CSM) et al. | Use of niobium high strength steels with 450 MPA yield strength for construction | |
JP2005238305A (en) | Fillet welding joint with high fatigue strength | |
JP6950294B2 (en) | Manufacturing method of joints by multi-layer welding | |
JP2005288504A (en) | Welded joint excellent in fatigue strength and its welding method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221104 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230809 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230821 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231017 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231204 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231211 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7406795 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |