JP2539911B2 - オ―ステナイト系ステンレス鋼材の接合方法 - Google Patents
オ―ステナイト系ステンレス鋼材の接合方法Info
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- JP2539911B2 JP2539911B2 JP1095273A JP9527389A JP2539911B2 JP 2539911 B2 JP2539911 B2 JP 2539911B2 JP 1095273 A JP1095273 A JP 1095273A JP 9527389 A JP9527389 A JP 9527389A JP 2539911 B2 JP2539911 B2 JP 2539911B2
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- stainless steel
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- bolt
- austenitic stainless
- steel material
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はステンレス鋼材をボルトで締結し摩擦係合
する接合方法に関する。
する接合方法に関する。
［従来の技術］ オーステナイト系のステンレス鋼材の接合部にボルト
整合方式を採用しようとすると、ステンレス鋼材はボル
ト締め付け後にクリープ変形を起すため接合力が時間と
共に低下し（第３図）、摩擦接合として充分に機能しな
くなる。また、接合ボルトにオーステナイト系ステンレ
ス鋼ボルトを用いた場合、ボルトもクリープ変形を起す
ため、接合力はさらに低下する。
整合方式を採用しようとすると、ステンレス鋼材はボル
ト締め付け後にクリープ変形を起すため接合力が時間と
共に低下し（第３図）、摩擦接合として充分に機能しな
くなる。また、接合ボルトにオーステナイト系ステンレ
ス鋼ボルトを用いた場合、ボルトもクリープ変形を起す
ため、接合力はさらに低下する。
オーステナイト系ステンレス鋼材が常温下でクリープ
変形を起こすことについては従来から知られていたが
（例えば、寺井：材料試験,8（1969）P.652）、ボルト
接合力の低下についての知見は無く、その対策は成され
ていなかった。このためオーステナイト系ステンレス鋼
材の接合は中ボルトによるせん断接合によらざるをえ
ず、摩擦接合に比し接合力が小さくなり、大きな応力が
作用する部材の場合は溶接接合とするか、ボルト本数を
多くする必要がある。さらに、中ボルトによるせん断接
合の場合には、ボルト穴のガタにより構造物全体が変形
する恐れがあり、小規模構造物にしか適用できないとい
う問題点もある。
変形を起こすことについては従来から知られていたが
（例えば、寺井：材料試験,8（1969）P.652）、ボルト
接合力の低下についての知見は無く、その対策は成され
ていなかった。このためオーステナイト系ステンレス鋼
材の接合は中ボルトによるせん断接合によらざるをえ
ず、摩擦接合に比し接合力が小さくなり、大きな応力が
作用する部材の場合は溶接接合とするか、ボルト本数を
多くする必要がある。さらに、中ボルトによるせん断接
合の場合には、ボルト穴のガタにより構造物全体が変形
する恐れがあり、小規模構造物にしか適用できないとい
う問題点もある。
［発明が解決しようする課題］ この発明は上記事情に鑑みなされたものである。その
目的はオーステナイト系ステンレス鋼材のクリープによ
る圧縮変形を起こり難くし、長期にわたり大きな摩擦接
合力を維持できる接合方法を提案するにある。
目的はオーステナイト系ステンレス鋼材のクリープによ
る圧縮変形を起こり難くし、長期にわたり大きな摩擦接
合力を維持できる接合方法を提案するにある。
［課題を解決するための手段］ この目的を達成するためのオーステナイト系ステンレ
ス鋼材の接合方法は、接合すべき複数個のオーステナイ
ト系ステンレス鋼材の接合部位を重ね、該材料を貫通す
るボルトにて締結し接合する接合方法において、ボルト
締結に先んじ、接合部位のステンレス鋼材に初期降伏応
力（残留歪0.2％）をボルト締結時にステンレス鋼材内
に生じる応力の1.6倍以上とするにたる塑性変形を生じ
させ、好ましくは耐食処理を施した高張力ボルトを用い
摩擦接合することを特徴とする。
ス鋼材の接合方法は、接合すべき複数個のオーステナイ
ト系ステンレス鋼材の接合部位を重ね、該材料を貫通す
るボルトにて締結し接合する接合方法において、ボルト
締結に先んじ、接合部位のステンレス鋼材に初期降伏応
力（残留歪0.2％）をボルト締結時にステンレス鋼材内
に生じる応力の1.6倍以上とするにたる塑性変形を生じ
させ、好ましくは耐食処理を施した高張力ボルトを用い
摩擦接合することを特徴とする。
オーステナイト系ステンレス鋼材に一定の圧縮力を加
えた場合、第２図に示すように時間の経過と共に圧縮変
形量が増加する、いわゆるクリーブ変形特性を示す。第
３図に示すようにこのクリープ変形が前述した接合力低
下の主因となる。従って一定時間経過後の接合力低下量
の大小は、クリープ変形速度（クリープ歪速度）の大小
で評価できるものと考えられる。圧縮力負荷後一定時間
経過時のクリープ歪速度と負荷応力の関係を第４図に示
す。図より明らかなように、負荷応力を減らせばクリー
プ歪速度は小さくなる。このことはボルト締め付け力を
減らせばクリープ変形による接合力の低下を防止できる
ことを意味するが、所定の全接合力を得るためにはボル
ト本数を増さねばならない。この問題を解決するために
は、クリープ変形を起さない限界の負荷応力を高める方
法を見いだす必要がある。
えた場合、第２図に示すように時間の経過と共に圧縮変
形量が増加する、いわゆるクリーブ変形特性を示す。第
３図に示すようにこのクリープ変形が前述した接合力低
下の主因となる。従って一定時間経過後の接合力低下量
の大小は、クリープ変形速度（クリープ歪速度）の大小
で評価できるものと考えられる。圧縮力負荷後一定時間
経過時のクリープ歪速度と負荷応力の関係を第４図に示
す。図より明らかなように、負荷応力を減らせばクリー
プ歪速度は小さくなる。このことはボルト締め付け力を
減らせばクリープ変形による接合力の低下を防止できる
ことを意味するが、所定の全接合力を得るためにはボル
ト本数を増さねばならない。この問題を解決するために
は、クリープ変形を起さない限界の負荷応力を高める方
法を見いだす必要がある。
発明者らは他鋼種を加えた種々の実験を行い、クリー
プ歪速度と負荷応力を初期降伏応力（残留歪0.2％）で
除した値の関係を求めたところ、第５図に示すように初
期降伏応力の0.6倍以下の負荷応力では、クリープ歪速
度がほぼ０、即ちクリープ変形は殆ど生じないことを発
明した。この事実は、何らかの方法で初期降伏応力を所
定の負荷応力の1.6倍以上に高めればクリープ変形を起
さない可能性があることを示唆している。
プ歪速度と負荷応力を初期降伏応力（残留歪0.2％）で
除した値の関係を求めたところ、第５図に示すように初
期降伏応力の0.6倍以下の負荷応力では、クリープ歪速
度がほぼ０、即ちクリープ変形は殆ど生じないことを発
明した。この事実は、何らかの方法で初期降伏応力を所
定の負荷応力の1.6倍以上に高めればクリープ変形を起
さない可能性があることを示唆している。
初期降伏応力を高めるためには、鋼中成分比を変える
方法もあるが、より簡便には圧延、プレス加工等により
塑性変形を加え、加工硬化させる方法がある。そこで発
明者らは加工硬化によるクリープ変形防止硬化を確認す
るため、予め冷間圧延により加工硬化させたオーステナ
イト系ステンレス鋼材のクリープ試験を行った。その結
果、第１図に示すように、負荷応力の1.6倍以上の相当
する初期降伏応力を加工により付与すれば、鋼材のクリ
ープ変形を防止できることが確かめられた。このこと
は、ボルト締結に先んじて接合部位のステンレス鋼材を
加工し、ボルト締結時にステンレス鋼材内に生じる応力
の1.6倍以上の初期降伏応力となるまで硬化させれば、
接合力の低下を防止できることを意味するものである。
方法もあるが、より簡便には圧延、プレス加工等により
塑性変形を加え、加工硬化させる方法がある。そこで発
明者らは加工硬化によるクリープ変形防止硬化を確認す
るため、予め冷間圧延により加工硬化させたオーステナ
イト系ステンレス鋼材のクリープ試験を行った。その結
果、第１図に示すように、負荷応力の1.6倍以上の相当
する初期降伏応力を加工により付与すれば、鋼材のクリ
ープ変形を防止できることが確かめられた。このこと
は、ボルト締結に先んじて接合部位のステンレス鋼材を
加工し、ボルト締結時にステンレス鋼材内に生じる応力
の1.6倍以上の初期降伏応力となるまで硬化させれば、
接合力の低下を防止できることを意味するものである。
なお、ボルトのリラクゼーションを小さくするために
はセラミックコーティングあるいはステンレス鋼クラッ
ド等の手段で耐食処理を施した高張力ボルトを用いるこ
とが最も望ましい。
はセラミックコーティングあるいはステンレス鋼クラッ
ド等の手段で耐食処理を施した高張力ボルトを用いるこ
とが最も望ましい。
［実施例］ SUS304ステンレス鋼材（0.05C−0.61Si−0.87Mn−0.0
37P−0.009S−18.86Cr−9.23Ni:数値はwt％）を対象に
摩擦接合力試験を実施した。試験では、先ず２枚重ねし
た厚さ25mmの鋼材にM24の高張力ボルトで35tonの締め付
け力を与え、1000時間後に鋼材を側方から引張り、鋼材
間にずれを生じる荷重を測定した。結果を第６図に示
す。図より明らかなように、本法を適用しない場合接合
力は約10％低下するのに対し、プレス加工により平均負
荷応力の1.6倍まで硬化させた場合で約３％、さらに２
倍以上に硬化させれば１％未満となり、接合力の低下は
実用上全く問題とならない程度にまで改善される。
37P−0.009S−18.86Cr−9.23Ni:数値はwt％）を対象に
摩擦接合力試験を実施した。試験では、先ず２枚重ねし
た厚さ25mmの鋼材にM24の高張力ボルトで35tonの締め付
け力を与え、1000時間後に鋼材を側方から引張り、鋼材
間にずれを生じる荷重を測定した。結果を第６図に示
す。図より明らかなように、本法を適用しない場合接合
力は約10％低下するのに対し、プレス加工により平均負
荷応力の1.6倍まで硬化させた場合で約３％、さらに２
倍以上に硬化させれば１％未満となり、接合力の低下は
実用上全く問題とならない程度にまで改善される。
またコーティング処理を施した高張力ボルトを使用す
ることにより、腐食による劣化も生じなかった。
ることにより、腐食による劣化も生じなかった。
［発明の効果］ 本発明によればオーステナイト系ステンレス鋼材を摩
擦接合する事が可能となり、大形海洋施設などに応用し
て長期にわたり高い接合強度および耐食性を維持するこ
とができる。
擦接合する事が可能となり、大形海洋施設などに応用し
て長期にわたり高い接合強度および耐食性を維持するこ
とができる。
第１図はクリープ歪速度と加工硬化材の初期降伏応力
（残留歪0.2％）の相関グラフ、第２図は圧縮応力下の
鋼材変形量と経過時間の相関グラフ、第３図はクリープ
変形による接合力低下の機構を説明する概念図、第４図
はクリープ歪速度と負荷応力の相関グラフ、第５図はク
リープ歪速度と負荷応力を初期降伏応力で除した値との
相関グラフ、第６図はボルト締結前にプレス加工により
加工硬化させた鋼材の初期降伏応力と1000時間経過後の
摩擦接合力の相関グラフである。
（残留歪0.2％）の相関グラフ、第２図は圧縮応力下の
鋼材変形量と経過時間の相関グラフ、第３図はクリープ
変形による接合力低下の機構を説明する概念図、第４図
はクリープ歪速度と負荷応力の相関グラフ、第５図はク
リープ歪速度と負荷応力を初期降伏応力で除した値との
相関グラフ、第６図はボルト締結前にプレス加工により
加工硬化させた鋼材の初期降伏応力と1000時間経過後の
摩擦接合力の相関グラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹下 哲郎 神奈川県相模原市淵野辺５―10―１ 新 日本製鐵株式会社第２技術研究所内 (72)発明者 中沢 崇徳 神奈川県相模原市淵野辺５―10―１ 新 日本製鐵株式会社第２技術研究所内 (72)発明者 井上 隆夫 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 五十殿 侑弘 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 三浦 義勝 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 佐藤 紘三郎 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−31710（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−268940（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−266309（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−38708（ＪＰ，Ａ) 特公 平４−54085（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭62−27286（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (2)
- 【請求項１】接合すべき複数個のオーステナイト系ステ
ンレス鋼材の接合部位を重ね、該材料を貫通するボルト
にて締結し接合する接合方法において、ボルト締結に先
んじて接合部位のステンレス鋼材に初期降伏応力をボル
ト締結時にステンレス鋼材内に生じる応力の1.6倍以上
とするにたる塑性変形を生じさせ、ボルトを用い摩擦接
合することを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼
材の接合方法。 - 【請求項２】ボルトは耐食処理を施した高張力ボルトで
ある請求項１記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1095273A JP2539911B2 (ja) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | オ―ステナイト系ステンレス鋼材の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1095273A JP2539911B2 (ja) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | オ―ステナイト系ステンレス鋼材の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02274388A JPH02274388A (ja) | 1990-11-08 |
| JP2539911B2 true JP2539911B2 (ja) | 1996-10-02 |
Family
ID=14133166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1095273A Expired - Lifetime JP2539911B2 (ja) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | オ―ステナイト系ステンレス鋼材の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2539911B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4746580B2 (ja) * | 2007-04-10 | 2011-08-10 | 三井金属鉱業株式会社 | マグネシウム合金部材の締結方法 |
-
1989
- 1989-04-17 JP JP1095273A patent/JP2539911B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02274388A (ja) | 1990-11-08 |
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