JP3350726B2

JP3350726B2 - 溶接方法および溶接材料

Info

Publication number: JP3350726B2
Application number: JP35802397A
Authority: JP
Inventors: 修渡辺; 昭彦太田; 千晃志賀; 敏西島
Original assignee: JFE Steel Corp; National Institute for Materials Science
Current assignee: JFE Steel Corp; National Institute for Materials Science
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 2002-11-25
Anticipated expiration: 2017-12-25
Also published as: JPH11138290A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、船舶や橋梁等のよ
うな大型構造物の製造に有用な溶接方法に係り、特に、
溶接材料を用いて溶接を行う際に溶接継手の疲労強度を
向上できる溶接方法および溶接材料に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】船舶，海洋構造物，ペンストック，橋梁
などにおいては、大型化とそれに伴う軽量化の目的から
使用鋼材の高強度化が求められている。これら構造物に
使用される材料としては、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏ等の各種合
金元素が３．０重量％未満のいわゆる低合金鉄鋼材料が
用いられ、これらの材料の引張強度レベルは３０〜１２
０kgf ／mm²である。

【０００３】そして、前記高強度化への要望に対応し
て、低合金鉄鋼材料の中で高強度のものを用いる場合に
は、高強度鋼の疲労強度は、母材については当該母材の
材料強度の増加とともに上昇するが、溶接継手では材料
強度が増加しても疲労強度が向上しないといわれている
（溶接学会全国大会講演概要，NO. ５２，１９９３，P
P．２５６−２５７参照）。

【０００４】このため、従来、高強度鋼材の溶接継手の
疲労強度は低強度鋼のそれと同じであるため、隅肉溶接
等により接合した継手を採用する構造物では、高強度鋼
材を用いても設計強度を上げることができないという問
題があった。この高強度鋼材の溶接継手で疲労強度が向
上しない原因としては、引張残留応力が大きいことが挙
げられる（溶接学会論文集第１３巻第３号PP．４３８−
４４３（１９９５）参照）。

【０００５】なお、高強度鋼材の溶接継手では切欠き感
度が高いことも、疲労強度が向上しない原因ではある
が、これについては溶接施工方法の改善や、例えば、特
開平５−６９１２８号公報に記載されているように、溶
接止端部をグラインダやロータリーカッタ等の研削工具
で滑らかに研削して止端半径を大きくすることによって
防止できる。

【０００６】継手の溶接部に生じる引張残留応力は、溶
接後の溶接金属が冷却される際に熱収縮することに起因
する。図１８は、低合金鋼の被溶接材に低合金鋼からな
る被溶接材料を用いて溶接した際の溶接後の冷却過程に
おける溶接金属の収縮状態を示す図である。溶接金属
は、溶接後に図１８中の矢印の方向に熱収縮する。

【０００７】ここで、温度低下するに従い従来の低合金
鋼からなる溶接材料を用いた場合、溶接金属は熱収縮し
て伸び（長さ）が小さくなるが、５００℃付近で伸び
（長さ）が大きくなる領域が存在する。これは、５００
℃付近にてマルテンサイト変態が生じ、このマルテンサ
イト変態にともなう溶接金属の膨張が発生するためであ
る。マルテンサイト変態が終了すると、再び熱収縮のみ
が起こり温度が下がるにつれて伸びが小さくなる。溶接
金属が凝固点から約６００℃程度まで冷却される際に
は、溶接金属の降伏応力が低いので、塑性変形を伴いな
がら冷却され、そのため、収縮により生ずる引張残留応
力は、この塑性変形により緩和される。そして、約６０
０℃以下で収縮すると、溶接金属の降伏応力が大きいた
めに、塑性変形が起こりにくく引張残留応力が導入され
ることとなる。

【０００８】図１８では、約５００℃から約４００℃ま
での冷却過程において、マルテンサイト変態により膨張
するので、この間では引張残留応力が緩和されるが、そ
の後室温までの熱収縮過程において引張残留応力が導入
されることとなる。

【０００９】以上が、溶接部に引張残留応力が生ずる主
な理由であるが、例えば隅肉溶接のように接合される２
つの被溶接材の大きさが異なる場合、被溶接材の熱容量
の差に起因して、引張残留応力はさらに助長される。

【００１０】図１９（ａ）に示すような、Ｔ型継手を隅
肉溶接により作成する場合、図１９（ｂ）に示すよう
に、主板１と副板２とを長手方向４に沿って、矢印Ａの
方向へと溶接施工を行う。この溶接施工中、主板１と副
板２の温度は、溶接部に与えられた熱により上昇してい
く。主板１と副板２とは大きさが異なる場合、主板１と
副板２とでは熱拡散の度合が異なってくる。副板２の方
が主板１に比べて体積が小さいため、この温度上昇量が
大きい。そのため、溶接施工中に生ずる熱膨張量は副板
の方が主板よりも大きくなる。したがって、溶接部(1)
を施工中に、これから溶接される溶接部(2) の部分で
は、主板１と副板２との間に熱膨張差が生じる。この熱
膨張差が生じた状態で溶接部(2) の溶接が行われるた
め、溶接部終了後の熱収縮過程で溶接部には引張残留応
力が発生する。

【００１１】また、図２０（ａ）（ｂ）に示すような、
主板１に副板２を回し隅肉溶接する継手の場合、従来の
溶接施工手順は、図２０（ｃ）に示すように副板２の溶
接部断面３における長辺部（図２０（ｃ）中(1））→短
辺部（図２０（ｃ）中(2) ）→（図２０（ｃ）中(3) ）
の順に廻して行う。なお、図２０（ｃ）で示す施工で
は、副板２の溶接部断面３が大きいために、二つに分け
て回し溶接を実施している。そして、この場合も副板２
の方が主板１に比べて体積が小さいため、溶接時には副
板２の方が主板１に比べて温度上昇量が大きい。そのた
め、長辺部を溶接する際に、副板２の方が長手方向への
伸び量が大きくなり、溶接終了後の冷却過程において溶
接部に引張残留応力が発生する。

【００１２】以上の主板と副板との間の熱膨張差に起因
した引張残留応力と、前述した溶接金属の熱収縮に伴う
引張残留応力が重畳した場合、この引張残留応力が降伏
強度程度まで上昇している場合がある。

【００１３】このような溶接継手の引張残留応力を低減
する方法として、例えば、特開平４−２１７１７号公報
に記載されているように、主板に副板を回し隅肉溶接に
て接合した後に、溶接止端部をショットピーニングやハ
ンマーピーニング等によって打撃することで圧縮応力を
付与して、溶接止端部の溶接時の引張残留応力を低減す
る方法が提案されている。

【００１４】さらに、溶接部の残留応力軽減方法とし
て、特開昭５４−１３０４５１号公報に記載された溶接
方法がある。この溶接方法は、溶接金属の少なくとも最
終層を、マルテンサイト変態開始温度が室温以下となる
オーステナイト系の鉄合金からなる溶接材料で溶接した
後、これを液体窒素を用い，例えば−６０℃以下の温度
に冷却する方法である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特開平４−２１７１７号公報に記載されているような溶
接部（溶接継手）の疲労強度の向上方法では、溶接施工
後に特別な後工程を必要とし、当該溶接施工で通常，使
用されない機器及び作業を必要とする。このため、必ず
しも効率的でなく経済的な方法とはいえないという問題
がある。

【００１６】また、上述の特開昭５４−１３０４５１号
公報に記載の溶接方法においても、通常の溶接施工の後
に、液体窒素を用いて例えば−６０℃以下の温度に冷却
する作業が必要であり、さらに、本願発明の主な適用対
象である極厚板の大型の溶接継手への適用を考えると、
液体窒素を使用して溶接部全体を−６０℃等に冷却する
のは大変な作業である。

【００１７】本発明は、このような問題点に着目してな
されたもので、通常の溶接後に止端処理や急冷処理を施
さなくても、溶接継手の疲労強度を向上できる溶接方法
及び溶接材料を提供することを課題としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のうち請求項１に記載の溶接方法は、溶接材
料を用いて構造物用の低合金鉄鋼材料を溶接する溶接方
法において、溶接により生成する溶接金属を、溶接後の
冷却過程でマルテンサイト変態を起こさせ、室温におい
て該マルテンサイト変態の開始時よりも膨張している状
態とすることを特徴とするものである。

【００１９】鉄合金は先に述べたように、冷却過程にお
いて、マルテンサイト変態が生じると、マルテンサイト
変態開始からある程度温度が降下するまでの間に一旦膨
張する。本発明においては、溶接により生成する溶接金
属に、溶接後の冷却過程でマルテンサイト変態を起こさ
せ、しかも室温において該マルテンサイト変態の開始時
よりも膨張している状態とすることにより、冷却過程で
溶接金属に生じた引張残留応力を緩和する、あるいは、
引張残留応力に代えて圧縮残留応力を与えることができ
る。このため、通常の溶接継手の使用温度である室温に
おける溶接継手の疲労強度が向上する。

【００２０】次に、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の溶接方法に対して、前記溶接材料としてマルテ
ンサイト変態開始温度が２５０℃未満１７０℃以上の鉄
合金を使用することを特徴とするものである。

【００２１】図１に、本発明に係る溶接材料の変態特性
（図１中、実線）を従来の溶接材料の変態特性（図１
中、破線）と比較して示す。本発明においては、マルテ
ンサイト変態の開始温度が２５０℃未満１７０℃以上と
なる鉄合金を溶接材料として使用することで、溶接金属
のマルテンサイト変態による膨張量を大きくすることが
でき、且つ、該膨張量の大きな状態が室温付近となっ
て、溶接金属の冷却過程終了時には、当該金属がマルテ
ンサイト変態開始時よりも膨張している状態となる。こ
のため、当該膨張により圧縮残留応力が導入されて、溶
接金属の冷却過程で生じる引張残留応力が低減し、これ
によって溶接後の溶接継手の疲労強度が向上する。

【００２２】なお、溶接金属のマルテンサイト変態開始
温度は被溶接材の化学組成と溶接材料の化学組成とに左
右されるが、本発明が対象とするのは被溶接材が低合金
鉄鋼材料の場合であるので、溶接材料のマルテンサイト
変態開始温度が２５０℃未満１７０℃以上となるように
溶接材料の化学組成を調整することにより、溶接金属の
マルテンサイト変態開始温度を２５０℃未満１７０℃以
上とすることが可能である。

【００２３】ここで、マルテンサイト変態開始点の温度
を２５０℃未満としたのは、マルテンサイト変態開始温
度が高くなるほど当該変態による膨張量が小さく、且
つ、変態膨張の最大点が室温よりも高い温度となるた
め、その後の室温までの冷却過程で再度熱収縮が生じ、
これにより変態膨張の効果を充分に得ることができない
からである（上記図１中の破線参照）。

【００２４】また、マルテンサイト変態開始温度を１７
０℃以上としたのは、マルテンサイト変態開始温度が１
７０℃未満ではマルテンサイト変態が開始しても冷却過
程終了までの変態膨張量が小さく、上記変態膨張の効果
を十分に得ることができないからである。

【００２５】次に請求項３に記載した発明は、請求項１
または請求項２に記載した溶接方法に用いる溶接材料で
あって、Ｃ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｍｎ，ＭｏおよびＮｂ
の含有量を下記（１）式を満たすように調整した鉄合金
であることを特徴とする溶接材料に係るものである。

【００２６】１７０ ≦ ７１９−７９５×Ｃ（重量％）−２３．７×Ｃｒ（重量％） −２６．５×Ｎｉ（重量％）−３５．５５×Ｓｉ（重量％） −１３．２５×Ｍｎ（重量％）−２３．７×Ｍｏ（重量％） −１１．８５Ｎｂ（重量％）＜２５０・・・（１）一般に鉄鋼材料のマルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ
点）は化学組成の影響を受けることが知られている。村
田らは、溶接学会論文集、第９巻（１９９１）第１号
「応力緩和におよぼす合金元素および変態温度の影響」
において、Ｍｓ点と各種合金元素の含有量との関係につ
いて、Ｍｓ（℃）＝７１９−２６．５×Ｎｉeq−２３．７×Ｃｒeq Ｎｉeq ＝３０×Ｃ（重量％）＋０．５×Ｍｎ（重量％）Ｃｒeq ＝Ｃｒ（重量％）＋Ｍｏ（重量％）＋１．５×Ｓｉ（重量％）＋０．５×Ｎｂ（重量％）なる式を得ている。

【００２７】前述のように、溶接継手の使用温度が室温
である場合、マルテンサイト変態開始温度が２５０℃未
満１７０℃以上の鉄合金を溶接材料として使用すること
で溶接金属のマルテンサイト変態による膨張量を大きく
することができ、且つ、該膨張量の大きな状態が室温付
近となって、溶接金属の冷却過程終了時には、当該溶接
金属がマルテンサイト変態開始時よりも膨張している状
態となる。このため、当該膨張により圧縮残留応力が導
入されて、溶接金属の冷却過程で生じる引張残留応力を
低減し、これによって溶接後の溶接継手の疲労強度が向
上する。したがって、上式によるＭｓ点が２５０℃未満
１７０℃以上となるように鉄合金のＣ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｓ
ｉ，Ｍｎ，ＭｏおよびＮｂの含有量を調整することによ
り、溶接継手の疲労強度を向上させることが可能な溶接
材料を得ることができる。

【００２８】次に、請求項４に記載された発明は、請求
項３に記載の溶接材料に対して、Ｃを０．１０重量％以
下、Ｃｒを８．０〜１３．０重量％、Ｎｉを５．０〜１
２．０重量％含有することを特徴とするものである。

【００２９】ここで、Ｃの含有量は、溶接性を確保し、
マルテンサイトの硬さをさげるために少ない方が好まし
く、溶接割れを生じさせないためには０．１重量％以
下、好ましくは０．０６重量％以下とするのが好まし
い。

【００３０】また、上記マルテンサイト変態開始温度
は、Ｃ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｓｉ，Ｍｎ，ＭｏおよびＮｂの含
有量を調整することにより変化させることができるが、
これら元素のうちＣｒおよびＮｉは含有量を増加させて
も、製造工程における加工性にさほど影響を及ぼさない
ので、ＣｒおよびＮｉ含有量を増加させてマルテンサイ
ト変態開始温度を調整することが好ましい。

【００３１】ここで、Ｃｒの含有量を８．０重量％以上
としたのは、８．０重量％未満であるとマルテンサイト
変態開始温度を２５０℃未満とするために、高価なＮｉ
や、溶接材料の製造時の加工性を劣化させるその他の成
分を多量に含有させる必要がでてくるためである。ま
た、１３．０重量％以下としたのは、１３．０重量％を
超えると溶接金属の組織にフェライト組織が出現して好
ましくないからである。

【００３２】また、Ｎｉの含有量を５．０〜１２．０重
量％に規制したのは、５．０重量％未満ではマルテンサ
イト変態開始温度を２５０℃未満とするために溶接材料
の製造時の加工性を劣化させるその他の成分を多量に含
有させる必要が生じる。また、Ｎｉは高価な元素であり
多量に添加するのは経済的にも好ましくないので、Ｎｉ
含有量の上限値は１２．０重量％とした。

【００３３】なお、従来は、船舶、海洋構造物、ペンス
トック、橋梁等に用いられる厚鋼板の溶接継手を制作す
る際は、溶接材料としてＮｉ含有量が３．０重量％未
満、Ｃｒ含有量が１．０重量％未満のものが用いられて
いた。

【００３４】次に、請求項５に記載された発明は、請求
項４に記載した溶接材料に対して、Ｓｉを０．２〜１．
０重量％、Ｍｎを０．４〜２．５重量％、Ｍｏを４．０
重量％以下、Ｎｂを１．０重量％以下含有することを特
徴とするものである。

【００３５】ここで、Ｓｉの含有量を０．２〜１．０重
量％としたのは、Ｓｉは脱酸材として添加されるため
０．２重量％は必要であり、１．０重量％を超えると溶
接材料製造工程における加工性が低下するためである。

【００３６】同様に、Ｍｎの含有量を０．４〜２．５重
量％としたのは、Ｍｎは脱酸材として添加されるため
０．４重量％以上は必要であり、２．５重量％を超える
と溶接材料製造工程における加工性が低下するためであ
る。

【００３７】また、Ｍｏは、溶接部に耐食性を持たせる
目的で添加することができるが、Ｍｏの含有量が４．０
重量％を超えると溶接材料製造工程における加工性が低
下するため、Ｍｏの含有量を４．０重量％以下とした。

【００３８】また、Ｎｂは、マルテンサイト変態開始温
度を低下させる効果があるために添加することができる
が、Ｎｂ含有量が１．０重量％を超えると、溶接材料製
造工程における加工性が低下するため、Ｎｂの含有量は
１．０重量％以下とした。

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【００４２】

【００４３】

【００４４】

【００４５】

【００４６】

【００４７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。本実施形態は、ＨＴ７８０ＭＰ
ａクラスの高強度鋼の鋼板からなる主板１に、図２に示
すように、同一の高強度鋼材からなる副板であるリブ板
２を、回し隅肉溶接にて接合して溶接継手を形成するも
のである。

【００４８】溶接材料としては、Ｃを０．０２５重量
％、Ｓｉを０．３３重量％、Ｍｎを０．７０重量％、Ｎ
ｉを１０．０重量％、Ｃｒを１０．０重量％、Ｍｏを
０．１３重量％を含有する鉄合金を使用する。この溶接
材料は、マルテンサイト変態開始点Ｍｓの温度が約１９
０℃であり、図１中実線に示すようなマルテンサイト変
態特性を備える。

【００４９】なお、Ｍｏを含有するのは耐食性を持たせ
るためであり、また、従来の溶接材料においては、上記
添加物のうちＮｉ及びＣｒは添加されていないか、添加
されても、Ｎｉ含有量が３．０重量％未満、Ｃｒ含有量
が１．０重量％未満と微小量である。

【００５０】そして、主板１表面の溶接部にリブ板２の
溶接部である端面を当接する前に、主板１側の溶接部及
びその近傍をバーナで加熱して予備加熱を与えた後、つ
まり主板１の溶接部のみを１１０℃に予熱した後に当該
主板１の溶接部にリブ板２を当接する。その後、上記溶
接材料を使用したガスシールドの半自動アーク溶接によ
る回し隅肉溶接を行って両者１，２を接合し溶接継手６
を作製する。

【００５１】上記回し隅肉溶接の施工順序は、図３に示
すように、先ずリブ板２の溶接部断面３における長手方
向４で対向する端部３ａ，３ｂ（図３中、(1) 及び(2)
）を溶接する。これによって、リブ板２の長手方向４
で対向する両端部分が主板１に固定された状態となる。
即ち、リブ板２の溶接部断面３における長手方向４の伸
びが主板１に拘束された状態となる。

【００５２】次に、リブ板２の溶接部断面３における短
辺方向５で対向する部分、つまり長辺に沿って溶接を行
う（図３中、(3) 及び(4) ）。これによって、主板１に
リブ板２が隅肉溶接によって接合されて溶接継手６が形
成される。

【００５３】このとき、主として、上記長辺部分を溶接
する際の溶接線方向である上記長手方向４に熱膨張によ
る伸びを生じるが、リブ板２の溶接部断面３での長手方
向両端部分３ａ，３ｂは、先の溶接にて主板１に拘束さ
れることで、加熱時の伸びが抑えられる。このため、溶
接時の主板１とリブ板２の拘束の違いによる熱膨張差、
特に、リブ板２の溶接部断面３での長手方向４に生じる
熱膨張差が小さく抑えられる。

【００５４】また、冷却過程において溶接金属は収縮す
るが、上述のように１９０℃まで冷却するとマルテンサ
イト変態を起こして膨張し最大に膨張した室温近傍で冷
却過程が終了する（図１参照）。この結果、溶接金属に
圧縮残留が付与され引張残留応力が低減する。

【００５５】さらに、主板１の溶接部は予備加熱によっ
てリブ板２の溶接部よりも若干膨張させてから上記のよ
うな溶接を実施しているので、溶接部の温度の違いから
くる溶接時の熱膨張差が小さく抑えられて、これによっ
ても引張残留応力がさらに低減する。

【００５６】これによって、溶接継手６において、一般
に生じる溶接止端近傍の引張残留応力が低減されるか又
は圧縮残留応力となる。この結果、溶接施工後の研削等
の特別な後処理を行わなくても溶接継手６の疲労強度が
向上する。

【００５７】勿論、溶接施工後に従来のような研削等の
特別な後処理を実施して、切欠き感度も下げて更に溶接
継手６の疲労強度を向上させてもよい。ここで、上記実
施形態の溶接方法では、先ずリブ板２の溶接部断面３に
おける長手方向４で対向する端部３ａ，３ｂ（図３中、
(1) 及び(2) ）を溶接した後に、長辺に沿って溶接を行
う（図３中、(3) 及び(4) ）が、このとき、先の端部３
ａ，３ｂ（図３中、(1) 及び(2) ）に施した溶接金属が
融点以下で且つマルテンサイト変態開始温度より高いう
ちに、長辺に沿った溶接を行うことが好ましい。

【００５８】すなわち、(1) 及び(2) に施した溶接金属
が、マルテンサイト変態開始温度より低い温度まで冷却
され、圧縮残留応力が導入された後に、(3) 及び(4) 位
置の溶接を行うと、新たな溶接金属の熱によって、該新
たな溶接金属に接触した(1)又は(2) の端部（溶接部断
面の角度位置）の溶接金属に対し、拘束状態で再び加熱
が行われることで上記圧縮残留応力が緩和されてしま
う。このため、(1) 又は(2) の端部における上述の変態
膨張の効果が低減してしまう。これに対して、(1) 及び
(2) に施した溶接金属がマルテンサイト変態開始温度よ
り高い温度状態のうちに、(3) 及び(4) 位置の溶接を行
うことで、(1) 及び(2) の溶接金属が変態膨張が生じる
前に再加熱され、この結果、変態膨張による引張残留応
力の緩和の効果が有効に働くようになる。

【００５９】また、全溶接金属がマルテンサイト変態開
始温度よりも高い温度であるうちに溶接施工を終了させ
ることが困難である場合は、溶接施工終了後に全溶接金
属をオーステナイト化温度まで加熱し、その後は冷却す
ることにより、マルテンサイト変態を全ての溶接金属に
ついて同時に開始させるようにしてもよい。

【００６０】また、溶接材料の施工手順は、上記手順に
限定されない。例えば、図４に示すように、リブ板２の
溶接部断面３における長手方向４で対向する端部分３
ａ，３ｂのうち、対向する一対の角部を溶接した後に
（図４中、(1) 及び(2) ）、他の対向する一対の角部を
溶接して（図４中、(3)(4)）、主板１でリブ板２の長手
方向４の伸びを拘束した後に、残りの部分を溶接するよ
うにしてもよい（図４中、(5)(6)）。

【００６１】また、上記の発明の実施の形態において
は、主板１とリブ板２の溶接は、層を重ねず１層にて行
っているが、本発明における溶接材料の積層はこれに限
定されない。例えば、図５に示すように積層を３層とし
てもよい。図５（ａ）における、(1) 〜(18)は溶接積層
順を示す。この例では、リブ板２の溶接部断面３におけ
る長手方向４で対向する端部３ａ，３ｂのうち、対向す
る一対の角部の１層目の溶接を行った後に（図５（ａ）
中、(1) 及び(2) ）、他の対向する一対の角部の１層目
を溶接して（図５（ａ）中、(3) 及び(4) ）、主板１で
リブ板２の長手方向４の伸びを拘束する。その後に、長
手方向４に沿って３層の溶接を行う（図５（ａ）中、
(5)(6)(7) 及び(8)(9)(10)）。最後に上記角部の２層目
及び３層目の溶接を行う（図５（ａ）中、(11)〜(1
8)）。

【００６２】ここで、最初にリブ板２の長手方向で対向
する端部を溶接して、リブ板２の長手方向の伸びを拘束
してあればよく、その後の溶接材料の積層順は特に限定
されない。

【００６３】なお、図５（ｂ）は、図５（ａ）中の断面
Ａ−Ａ’を示す図であり、上記３層の積層位置を示す図
である。この実施形態においては、１層目を積層し（図
５（ｂ）中、(1) 及び(4) ）、２層目は１層目の溶接部
に沿ってリブ板側に積層し（図５（ｂ）中、(11)及び(1
2)）、３層目を主板１に積層している（図５（ｂ）中、
(13)及び(14)）。

【００６４】このように、積層を多層とする場合、図５
に示される例のように、最終層が主板１に接するように
することが好ましい。これは、最も疲労亀裂の発生し易
い主板１と溶接部の境界（溶接止端部）の圧縮残留応力
を最大にするためであり、この溶接部分が後続の積層に
よりオーステナイト化温度以下の温度範囲で加熱される
と、圧縮残留応力が減少するためである。

【００６５】また、同様の理由、および、リブ板２の長
手方向の伸びが十分拘束された状態で溶接を行うため
に、リブ板２の長手方向で対向する端部が最後に凝固す
るように、該端部の最終層を一番最後に積層することが
好ましい。

【００６６】また、溶接材料は、上記組成に限定され
ず、上記（１）式を満たす組成であれば、さらに望まし
くは，Ｃを０．１０重量％以下好ましくは０．０６重量
％以下、Ｃｒを８．０〜１３．０重量％、Ｎｉを５．０
〜１２．０重量％含有すると共にマルテンサイト若しく
はマルテンサイト及び残留オーステナイトの組織からな
る鉄合金であれば他の溶接金属であってもよい。

【００６７】また、上記実施の形態では、主板１側の溶
接部にのみ予備加熱を行っているが、リブ板２側も溶接
割れを抑えるために予備加熱を行ってもよい。この場合
であっても、リブ板２の加熱時間を短くする等、加熱温
度を主板１側よりも低く抑えることが好ましい。

【００６８】また、母材である主板１や副板の材質や隅
肉溶接の条件によっては、上述の全てを採用する必要は
ない。

【００６９】なお、上記隅肉溶接による接合方法での施
工手順は、特に、副板であるリブ板２の溶接部断面３が
長方形状の場合に有効であるが、例えば、リブ板２の溶
接部断面３が正方形断面等であってもよい。正方形断面
の場合の施工手順は、図６に示すように、対角線上の角
部を溶接して（図６中(1) →(2) →(3) →(4) ）、主板
１にリブ板２の角部を拘束した後に、残部（(5)(6)(7)
(8)）を溶接すればよい。このようにすることで、(5)
等の辺部を溶接する際の溶接線方向の伸びが主板１に拘
束されるようになる。

【００７０】また、上記実施の形態では、主板１及び副
板であるリブ板２を高強度鋼材としたが、これに限定さ
れない。低強度鋼材等であってもよい。また、図７に示
すように、リブ板２の溶接部における縁端部に開先加工
を施すことが好ましい。図７は、図２および図３に示し
た主板１とリブ板２の回し隅肉溶接において、開先加工
を施す場合を示している。

【００７１】この開先加工により、一か所に施すことが
できる溶接金属５の量が増加して、上述の変態膨張によ
る圧縮応力を大きくすることができる。さらに、図８に
示すように、リブ板２の溶接部における縁端部に開先加
工を施すと共に、主板１とリブ板２先端部との間に１ｍ
ｍ以上５ｍｍ以下の隙間δを開けた状態で溶接を行うこ
とが好ましい。

【００７２】これにより、一か所に施すことができる溶
接金属５の量が更に増加して、上述の変態膨張による圧
縮応力を大きくすることができる。なお、本実施形態で
開先加工を併用しているが、必ずしも開先加工を施さな
くてもよい。主板１とリブ板２先端部との間に隙間を設
けるだけでも溶接金属５の量を増加できるからである。

【００７３】次に、第２の実施形態について図面を参照
しつつ説明する。上記実施形態と同様な部材等について
は同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態は、
室温で用いられるＴ形継手を隅肉溶接にて作製する際に
本願発明を採用した例である。

【００７４】即ち、図９に示すように、被溶接材である
主板１と副板２とをＴ形に位置させ、主板１と副板２の
溶接部に長手方向４に沿って溶接材料を盛っていく。こ
のとき、溶接材料として前述の実施形態の場合と同様
に、Ｃを０．０２５重量％、Ｓｉを０．３３重量％、Ｍ
ｎを０．７０重量％、Ｎｉを１０．０重量％、Ｃｒを１
０．０重量％、Ｍｏを０．１３重量％含有する鉄合金を
用いる。まず、(1) →(2) →(3) →(4) →・・・の順
に、溶接部について所定の間隔を開けて部分的に溶接材
料５ａを施す。そして、副板２の板厚方向に対向する溶
接部についても同様に、(1)'→(2)'→(3)'→(4)'→・・
・というように所定の間隔を開けて部分的に溶接を行っ
ておく。これにより、副板２が主板１により拘束され
る。

【００７５】次に、矢印Ｏ，Ｐ，Ｑの順で長手方向４に
沿った溶接材料５ｂを施す。また、副板２の板厚方向に
対向する溶接部についても同様に、矢印Ｏ’，Ｐ’，
Ｑ’の順で長手方向４に沿った溶接を行っていく。この
時、溶接による熱により、副板２が主板１よりも温度が
高くなるが、副板２と主板１が予め部分的に溶接されて
いる（ (1)〜(4) ・・・および(1)'〜(4)'・・・）の
で、副板２の被溶接部と主板１の被溶接部との熱膨張差
が拘束される。したがって、溶接終了後の冷却過程にお
ける、主板１と副板２の収縮量の違いにより導入される
引張残留応力が小さくできる。

【００７６】また、溶接材料として、Ｃを０．０２５重
量％、Ｓｉを０．３３重量％、Ｍｎを０．７０重量％、
Ｎｉを１０．０重量％、Ｃｒを１０．０重量％、Ｍｏを
０．１３重量％含有する鉄合金を用いているので、該溶
接金属が溶接後に１９０℃まで冷却されるとマルテンサ
イト変態が生じ、これによりマルテンサイト変態開始温
度から室温までの冷却過程で溶接金属が膨張する。その
ため、溶接金属が収縮することにより導入される引張残
留応力を緩和、あるいは、圧縮残留応力を与えることが
できる。

【００７７】なお、溶接施工前（(1) の溶接を行う前）
に副板２の被溶接部の温度が主板１の被溶接部の温度よ
りも高くなるように予備加熱しておくことが好ましい。
これにより、溶接施工中の主板１と副板２の温度差を小
さくすることができ、熱膨張差に起因する引張残留応力
の発生を低減でき、溶接施工後に導入される圧縮残留応
力を大きくできる。

【００７８】また、溶接部に施した全溶接材料がマルテ
ンサイト変態開始温度より高いうち、溶接施工を終了さ
せることが好ましい。これは、先に施した溶接金属が、
マルテンサイト変態開始温度より低い温度まで冷却され
て、圧縮応力が導入された後に次の溶接を行うと、新た
な溶接金属の熱によって、該新たな溶接金属に接触した
先に溶接した部分が加熱されることにより、上記圧縮残
留応力が緩和されてしまい、先に溶接した部分の変態膨
張の効果が低減してしまうためである。

【００７９】なお、母材である主板１や副板の材質や隅
肉溶接の条件によっては、上述の全てを採用する必要は
ない。

【００８０】次に、第３の実施形態について図面を参照
しつつ説明する。上記実施形態と同様な部材については
同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態は、突
合せ溶接に本願発明を採用した例である。

【００８１】即ち、図１０に示すように、被溶接材であ
る極厚板１０，１１の端部同士を所定間隔を開けて対向
させ、その隙間に対し、多くの層を重ねるようにして溶
接を行ったものである。

【００８２】なお、極板厚であるので、板厚中央を境と
して板厚方向両側から、個別に溶接金属を重ねている。
即ち、板の両面に最終層２０が位置する。この溶接に使
用されている溶接金属としては、上記第１の実施形態に
示した溶接材料を使用する。即ち、冷却過程で、室温付
近でマルテンサイト変態膨張が最大となる溶接材料を使
用する。

【００８３】これによって、溶接金属に生じる熱収縮に
よる引張残留応力が変態膨張によって緩和される。この
場合に、先に置かれた溶接金属がマルテンサイト変態開
始温度以上のうちに次の溶接を重ねることが好ましい。
このようにすることで、先に置かれた溶接金属の変態膨
張による残留応力緩和効果を有効に作用させることが可
能となる。

【００８４】このとき、図１１に示すように、最終層２
０（図１１中、ハッチング部分）の溶接に対してのみ上
記第１の実施形態に示した溶接材料を使用し、それ以外
の層の溶接には、従来の溶接材料を使用して溶接を行っ
てもよい。

【００８５】この場合には、上記の場合と比べると劣る
ものの、一般に溶接方向（板厚方向）に直交する方向の
残留応力が最大となる最終層直下近傍の残留応力が変態
膨張の効果によって緩和されて継手強度が向上する。

【００８６】なお、本発明に基づく第２の実施形態で示
した溶接方法は、上記実施形態に限定されない。例え
ば、図１２に示されるように、副板２がパイプ形状であ
る場合にも適用できる。この場合、同図（ａ）（ｂ）に
示すように上記第１の実施形態に示した溶接材料を用い
て、溶接施工は矢印Ｎに示すように１回にて行うように
してもよいし、同図（ｃ）（ｄ）に示すように溶接材料
として従来の溶接材料を用い、溶接施工手順について
は、所定の間隔を置いて部分的に溶接金属５ａを施した
後に（図１２（ｃ）中、(1) 〜(4) ）、矢印Ｏ，Ｐ，
Ｑ，Ｒの順で残部の溶接金属５ｂの溶接を行うようにし
てもよい。また、上記第１の実施形態に示した溶接材料
を用いて、図１２（ｃ）（ｄ）の溶接施工手順を採用す
ればより効果的である。

【００８７】同様に、図１３〜図１５にそれぞれ示され
る、十字溶接継手、四面組立ボックス構造の溶接継手、
溶接Ｈ形鋼を作製する場合にも本発明は有効である。図
１３（ａ）（ｂ）や図１４（ａ）、図１５（ａ）のそれ
ぞれに示すように、上記第１の実施形態に示した溶接材
料を用いて溶接継手を作成してもよいし、また、従来の
溶接材料を用いて、図１３（ｃ）（ｄ）や図１４
（ｂ）、図１５（ｂ）のそれぞれに示すように、予め部
分的に溶接金属５ａを施した後に、残部に溶接金属５ｂ
を施すようにしてもよい。なお、図１３（ｃ）（ｄ）や
図１４（ｂ）、図１５（ｂ）のそれぞれに示す溶接施工
手順を実施する際に、上記第１の実施形態に示した溶接
材料を用いればより効果的である。

【００８８】また、上記第１の実施形態で示した溶接材
料による溶接は、アーク溶接に限定されず、図１６に示
すような溶接継手を形成するためのエレクトロスラグ溶
接に適用することもできる。

【００８９】また、上記第１の実施形態で示した溶接材
料は、鉄鋼材料に疲労亀裂が発見された場合等に、該疲
労亀裂部を溶接にて再接合したり、母材の欠陥部を肉盛
り溶接する場合等の補修溶接を行う際の溶接材料として
適用することもできる。

【００９０】

【実施例】上記実施形態の方法により形成した溶接継手
の疲労強度の向上を確認すべく、次のようなことを行っ
た。

【００９１】それぞれ板厚２０ｍｍのＨＴ７８０ＭＰａ
の鋼板からなる主板１とリブ板２（副板）とを接合して
溶接継手を作製した。ここで、主板１とリブ板２の寸法
は、図２０（ａ）（ｂ）に示すものであり、主板１の両
面にリブ板２を溶接する。

【００９２】このとき、溶接継手としては、図２０
（ａ）（ｂ）に示す継手形式の他、後述の表２中に示す
ように、図７，図８，図１０，図１１，図１３，図１９
（ａ）の継手形式によっても実施している。

【００９３】ここで、使用する溶接材料は、下記表１の
ものを使用する。溶接材料Ａ，Ｂ，Ｃ、Ｄ，Ｅ及びＦ
は、請求項３〜請求項５のいずれかに記載される本発明
に基づく溶接材料であり、溶接材料Ｌは、従来使用され
ている溶接材料である。また、溶接材料Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ
及びＫは各種元素の含有量が（１）式を満たしてない、
即ち、請求項３，４及び５のいずれに記載の本発明に係
る溶接材料の限定範囲も満たしていない比較例である。
また、表中数値の単位は重量％であり残部は鉄及び不可
避的元素である。

【００９４】

【表１】

【００９５】そして、下記表２に示す組合せで溶接継手
をそれぞれ形成して、室温大気中で片振疲労試験を実施
した。疲労試験結果は、破断寿命が２×１０⁶回に対応
する疲労強度で示してある。

【００９６】

【表２】

【００９７】この表のうち、継手NO. １〜１２の、回し
隅肉溶接により作製した溶接継手に着目すると、溶接材
料として、マルテンサイト変態開始温度が１７０℃〜２
５０℃の範囲内にある溶接材料Ａ〜Ｆを用いることによ
り（継手NO. １〜６）、従来の溶接材料Ｌを用いた場合
（継手NO. １２）よりも疲労強度が向上していることが
わかる。また、継手NO. ７〜１１のように、溶接材料と
してＮｉやＣｒを含有したものを用いても、溶接材料が
請求項３，４及び５に記載の本発明のいずれの範囲から
も外れたものである場合には、疲労強度が向上しないこ
とがわかる。継手NO. ７，８，１０及び１１に示すよう
に、溶接材料Ｇ，Ｈ，Ｊ及びＫを使用した場合、表１か
らわかるようにマルテンサイト変態開始温度Ｍｓ点が２
５０℃以上であるため、マルテンサイト変態後の冷却過
程において溶接金属が収縮して疲労強度が向上しないこ
とがわかる。また、継手NO. ９のように、溶接材料Ｉを
使用した場合は、マルテンサイト変態開始温度Ｍｓ点が
室温よりも低いため、溶接後、使用温度である室温まで
の冷却過程において溶接材料のマルテンサイト変態が生
じないため大きな引張残留応力が生じてしまうためであ
る。

【００９８】また、上記表１及び表２に基づき、溶接材
料のマルテンサイト変態開始点Ｍｓと疲労強度との関係
を求めて見ると図１７に示すような結果になった。この
図１７から次のようなことが分かる。

【００９９】即ち、溶接材料以外を従来の溶接方法を使
用した溶接継手NO. １〜１２に着目すると、一点鎖線で
示すような関係があり、マルテンサイト変態開始点Ｍｓ
が２５０℃以下である本願発明に基づく溶接材料を使用
することで、有効に疲労強度が向上していることが分か
る。

【０１００】また、溶接継手NO. １２及び１４に着目す
れば、溶接の施工手順を変えるだけでも有効に疲労強度
が向上していることが分かる。さらに、溶接継手NO. １
３及び１５に着目すれば、主板１のみを予備加熱するこ
とにより有効に疲労強度が向上していることが分かる。
また、溶接継手NO. ２９及び３１の比較においても、主
板１のみを予備加熱することにより有効に疲労強度が向
上していることが分かる。

【０１０１】さらに、溶接継手NO. １６及び１７に着目
すれば、主板１のみの予備加熱と溶接の施工手順とを上
記実施形態に基づく方法を採用すると共に溶接材料につ
いても上記実施形態に基づくものを使用すると、大幅に
疲労強度が向上していることが分かる。

【０１０２】また、溶接継手NO. １６及び２０に着目す
れば、開先加工を行うことで更に疲労強度が向上するこ
とが分かる。

【０１０３】また、溶接継手NO. １２及び２１に着目す
れば、大幅に疲労強度が向上していることが分かる。

【０１０４】また、溶接継手NO. １６及び２２、又は溶
接継手NO. １９及び２３に着目すれば、隙間を開けた状
態で溶接を行うことを加えるだけで、更に疲労強度が向
上することが分かる。

【０１０５】また、溶接継手NO. ２０及び２４に着目す
れば、開先加工と隙間を開けた状態で溶接を行うことを
併用すると、更に疲労強度が向上していることが分か
る。このとき、溶接継手NO. ２５に着目すると、リブ板
の溶接割れを防止するために該リブ板側に予熱を加えて
も、溶接継手NO. ２０と同程度の疲労強度が得られるこ
とが分かる。

【０１０６】さらに、溶接継手NO. ２８に着目すると、
この溶接方法は、施工した全溶接金属がマルテンサイト
変態開始温度以上の状態で全ての溶接施工を終了させた
場合であるが、施工完了時の全溶接金属がマルテンサイ
ト変態開始温度以上となるように調整すると、上記溶接
継手NO. ２４に比べて更に疲労強度が向上していること
が分かる。

【０１０７】また、溶接継手NO. ４６に着目すると、溶
接施工後に溶接部全体をオーステナイト化温度よりも高
い温度である７２０℃に加熱してから冷却することによ
り、さらに疲労強度が向上することが分かる。

【０１０８】また、溶接継手NO. ２３及び２６に着目す
れば、主板とリブ板との間の隙間を５ｍｍに設定し、さ
らに開先加工を施すと、疲労強度が向上していることが
分かる。

【０１０９】また、溶接継手NO. ２７は、主板とリブ板
との間の隙間を７ｍｍとしているが、溶接継手NO. ２６
の主板とリブ板との間の隙間が５ｍｍの場合と比べてさ
ほど疲労強度は向上していない。

【０１１０】また、溶接継手NO. ２９〜３３は、回し隅
肉溶接において、図５に示す如く３層の溶接を行う場合
に本発明を適用した例である。また、溶接継手NO. ３４
は、図２０（ｂ）の (1)〜(6) の溶接施工順を３回繰り
返すことにより３層の積層を行った場合の例である。

【０１１１】溶接継手NO. ３４と溶接継手NO. ３１に着
目すると、図５に示す溶接施工手順を採用することによ
り疲労強度が向上していることがわかる。また、溶接継
手NO. ２９〜３１に着目すると、溶接材料として溶接材
料Ａを用いることによりさらに疲労強度が向上すること
がわかる。さらに、溶接継手NO.３３に着目すると、主
板とリブ板との隙間を２ｍｍに設定するとともに、開先
加工を施すことにより、大幅に疲労強度が向上すること
がわかる。

【０１１２】また、継手NO. ３５〜３８は、Ｔ形継手に
上記実施形態を適用した例である。溶接継手NO. ３７に
着目すると、図９に示す溶接施工手順を採用することに
より、Ｔ形継手についての従来例である溶接継手NO. ３
９に比較して疲労強度が向上していることがわかる。

【０１１３】また、溶接継手NO. ３６および３５に着目
すると、溶接材料として本願発明に基づく溶接材料Ａを
用いること、および、予熱を主板のみとすることにより
さらに疲労強度が向上することがわかる。

【０１１４】また、溶接継手NO. ４０〜４２から分かる
ように、突合せ溶接に採用した場合に大幅に疲労強度が
向上することが分かる。このとき、溶接継手NO. ４１と
４２に着目すると、最終層のみ本願発明に基づく溶接方
法で実施するだけでも有効であることが分かる。

【０１１５】また、溶接継手NO. ４３及び４５から分か
るように、十字継手に本願に基づく隅肉溶接による溶接
方法を採用しても、大幅に疲労強度が向上していること
が分かる。

【０１１６】また、図２０（ａ）（ｂ）に示される溶接
継手を、溶接材料Ｌを用いて、図２０（ｃ）の施工手順
にて作製し、１２０ＭＰａの応力にて片振り引張疲労試
験を実施し、長手方向で対向する溶接止端部に疲労亀裂
が発生するのを目視にて確認できたと同時に試験を中断
した。その後に、前記長手方向で対向する両溶接止端部
を溶接材料Ａ及びＬを用いて肉盛りによる補修溶接を行
って、再疲労試験を行った。

【０１１７】その結果、肉盛り補修溶接後の２００万回
の疲労強度は、補修溶接に溶接材料Ａを用いた場合は１
７０ＭＰａであり、補修溶接に溶接材料Ｌを用いた場合
は８２ＭＰａであった。

【０１１８】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の溶接
方法では、溶接施工後に研削等の後工程（特別な止端処
理）や冷却処理を施さなくても、マルテンサイト変態膨
張を有効に利用して、形成された後の溶接継手の疲労強
度を向上させることができるという効果がある。

【０１１９】このとき、請求項１から請求項５のいずれ
かの発明を採用することで、溶接材料を特定するだけで
通常の溶接を実施しても溶接継手の疲労強度を向上でき
るという効果がある。

【０１２０】

【０１２１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る溶接材料（実線）及
び従来の溶接材料（破線）の変態特性を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る主板にリブ板を溶接
した状態を示す図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る溶接方法の施工手順
を説明する図である。

【図４】本発明の実施の形態に係る溶接方法の施工手順
の別の例を説明する図である。

【図５】本発明の実施の形態に係る溶接方法の施工手順
の別の例を説明する図であり、（ａ）は平面図を、
（ｂ）はそのＡ−Ａ′断面図を表している。

【図６】本発明の実施の形態に係る溶接方法の施工手順
の別の例を説明する図である。

【図７】実施例に係る試験片の形状及び接合を示す側面
図を表している。

【図８】本発明の実施の形態に係る開先加工と間隙とを
設けた場合の例を説明する図である。

【図９】本発明の実施の形態に係る主板と副板とをＴ形
に接合する例を説明する図である。

【図１０】本発明の実施の形態に係る突合せ溶接に対
し、本発明を適用した例を説明する図であり、（ａ）は
平面図を、（ｂ）は側面図をそれぞれ表している。

【図１１】本発明の実施の形態に係る突合せ溶接に対
し、本発明を適用した別の例を説明する図である。

【図１２】本発明の実施の形態に係る副板がパイプ形状
の場合を説明する図であり、（ａ）は、その平面図、
（ｂ）はその側面図、（ｃ）は、その平面図、（ｄ）は
その側面図をそれぞれ示している。

【図１３】十字継手に適用した例を示す図であり、
（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図を（ｃ）は平面図
を、（ｄ）は側面図をそれぞれ表している。

【図１４】四面組立ボックス構造に適用した図であり、
（ａ）はその溶接の一例であり、（ｂ）はその溶接の別
例である。

【図１５】溶接Ｈ形鋼に適用した図であり、（ａ）はそ
の溶接の一例であり、（ｂ）はその溶接の別例である。

【図１６】エレクトロスラグ溶接に適用した図である。

【図１７】マルテンサイト変態開始点の温度と疲労強度
との関係を表す図である。

【図１８】溶接後の冷却過程における溶接金属の収縮状
態を示す図である。

【図１９】Ｔ型継手を隅肉溶接により作成する場合を説
明する図であり、（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）も
その斜視図である。

【図２０】溶接方法の施工を説明する図であり、（ａ）
はその平面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は、従来の
溶接方法の施工手順を説明する図である。

【符号の説明】

Ｍｓマルテンサイト変態開始点１主板２リブ板（副板）３溶接部断面３ａ，３ｂ長手方向で対向する端部４長手方向５短辺方向６溶接継手 (1) 〜(18) 施工手順

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩ // Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２Ｚ 38/48 38/48 Ｂ２３Ｋ 103:04 Ｂ２３Ｋ 103:04 (72)発明者志賀千晃茨城県つくば市千現１丁目２番１号科学技術庁金属材料技術研究所内 (72)発明者西島敏茨城県つくば市千現１丁目２番１号科学技術庁金属材料技術研究所内 (56)参考文献特開平９−67643（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−130451（ＪＰ，Ａ) 社団法人日本鉄鋼協会高強度鋼板の疲労強度向上研究部会，溶接用鋼の疲労強度向上に関する基礎検討，日本，社団法人日本鉄鋼協会，1995年11月15日，Ｐ 11，15，79．82−86，98−99，151−154 村田博隆外２名，溶接残留応力におよぼす相変態の影響〜変態超塑性による応力緩和（第７報）〜，溶接学会全国大会講演概要第51集，日本，社団法人溶接学会，1992年９月１日，Ｐ278− 279 村田博隆外２名，応力緩和におよぼす合金元素および変態温度の影響−変態超塑性による応力緩和（第２報）−，溶接学会論文集，日本，社団法人溶接協会，1991年３月11日，第９巻，第１号，Ｐ160−167，特許庁資料館平成３年３月11日受入 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 31/00 B23K 9/23 - 9/235

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接材料を用いて構造物用の低合金鉄鋼
材料を溶接する溶接方法において、溶接により生成する
溶接金属を、溶接後の冷却過程でマルテンサイト変態を
起こさせ、室温において該マルテンサイト変態の開始時
よりも膨張している状態とすることを特徴とする溶接方
法。
【請求項２】前記溶接材料としてマルテンサイト変態
開始温度が２５０℃未満１７０℃以上の鉄合金を使用す
ることを特徴とする請求項１に記載した溶接方法。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載した溶接
方法に用いる溶接材料であって、Ｃ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｓ
ｉ，Ｍｎ，ＭｏおよびＮｂの含有量を下記（１）式を満
たすように調整した鉄合金であることを特徴とする溶接
材料。１７０≦７１９−７９５×Ｃ（重量％）−２３．
７×Ｃｒ（重量％）−２６．５×Ｎｉ（重量％）−３
５．５５×Ｓｉ（重量％）−１３．２５×Ｍｎ（重量
％）−２３．７×Ｍｏ（重量％）−１１．８５Ｎｂ（重
量％）＜２５０・・・（１）
【請求項４】Ｃを０．１０重量％以下、Ｃｒを８．０
〜１３．０重量％、Ｎｉを５．０〜１２．０重量％含有
することを特徴とする請求項３に記載された溶接材料。
【請求項５】Ｓｉを０．２〜１．０重量％、Ｍｎを
０．４〜２．５重量％、Ｍｏを４．０重量％以下、Ｎｂ
を１．０重量％以下含有することを特徴とする請求項４
に記載された溶接材料。