JP3817669B2 - Method of welding structural members and welded joints - Google Patents

Method of welding structural members and welded joints Download PDF

Info

Publication number
JP3817669B2
JP3817669B2 JP2001301384A JP2001301384A JP3817669B2 JP 3817669 B2 JP3817669 B2 JP 3817669B2 JP 2001301384 A JP2001301384 A JP 2001301384A JP 2001301384 A JP2001301384 A JP 2001301384A JP 3817669 B2 JP3817669 B2 JP 3817669B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
groove
weld bead
welding
welded
weld
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2001301384A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002178144A (en
Inventor
忠輝 形山
久哉 加村
晴仁 岡本
敏文 小嶋
攻 平野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Priority to JP2001301384A priority Critical patent/JP3817669B2/en
Publication of JP2002178144A publication Critical patent/JP2002178144A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3817669B2 publication Critical patent/JP3817669B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Arc Welding In General (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築・土木分野における構造部材および厚板構造部材の溶接方法並びに溶接接合部に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、構造部材を接合する場合には、ボルト接合や溶接接合が行われている。特に、溶接は部材点数が最小に抑えられ、施工の迅速性やコスト競争力等の優位性から多用されている。しかしながら、溶接接合には溶接熱影響部(以下、HAZという)の靭性低下という問題がある。特に、建物に外力が作用する際に高応力となることが予想される部位、例えば、通しダイアフラムと柱材との溶接接合部においては大きな問題となる。
【0003】
従来、ダイアフラムと柱材を工場で溶接する際には、例えば、柱側鋼板に30〜45度程度の開先角度をとって、完全溶け込み溶接が行なわれている。この時の溶接部およびその周辺部は、高強度部の溶接金属、HAZ等によって構成されている。通常、HAZは母材(鋼材)部に対して強度および靭性が低下していることが多い。
【0004】
そのため、溶接部近傍に応力集中が発生し溶接部近傍から延性亀裂が生じたとすると、延性亀裂の性質として、応力の方向に対してほぼ鉛直(この場合板厚方向)に、且つ、強度や靭性の小さい領域を伝播していくことになる。
【0005】
特に、柱−ダイアフラム接合部においては、引張応力に加えて曲げ応力もかかる。ダイアフラムや溶接金属の余盛による拘束効果により、応力最大点はダイアフラムよりも遠い位置に生じるが、例えば、レ形開先をとった溶接接合部では、その開先面にほぼ平行に生成するHAZ又は溶融線に沿って亀裂が伝播していく可能性が高かった。
【0006】
図10は、「冷間成形角形鋼管設計・施工マニュアル」(日本建築センター発行)に示された、化粧盛溶接に相当する修正ビードの説明図である。
図10において、11は柱材、13は裏当て金、20は通しダイアフラム、30は溶接金属、31は化粧盛溶接金属である。
上記マニュアルに、「・・溶接の後、→の所(溶接トウ部)の形状を修正するために、修正ビードを盛る場合、・・・」と記載されているように、通常、化粧盛溶接は形状の修正が主目的である。
【0007】
また、図11は、特開2000−158127号公報に開示されたアレスト性に優れた鋼材を用いた溶接接合方法を説明する斜視図である。図11において、11、12は角形鋼管、20は通しダイアフラム、21はアレスト性に優れた鋼材、2はH形鋼である。これは脆性破断を防ぐ方法として、溶接線を応力のかかる方向に対し20度以上の角度をもたせ、脆性亀裂の伝播をアレスト性に優れた鋼材で遮断停止させようとするものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術には下記の課題があった。即ち、図10において、不用意に余盛部分に相当する化粧盛溶接を行うと、母材を硬化させてしまい、かえって材質を劣化させる場合があった。つまり、こうした現象は鋼板の強度によらず発生するため、どのような高品質・高強度材料を使用しても、溶接部からの破壊が先行してしまい、高品質・高強度材としての性能を十分発揮するに至らなかった。
【0009】
また、圧延時に、添加元素を増やさずに熱サイクルと塑性加工を工夫することによって材質を細粒化し、高強度化を実現した鋼材の場合であっても、溶接時の入熱により、圧延時に細粒化された組織が温度制御圧延される前の粒子サイズに戻ってしまい、母材の靭性が大きく低下してしまう結果にもなっていた。
【0010】
また、開先をとって溶接した部分において、開先面にほぼ平行に生成されるHAZや溶融線に沿って亀裂が伝播するという、溶接部付近のディテールに支配される要因については、鋼材の材質改善効果だけでは十分な効果を期待することができなかった。
【0011】
特開2000−158127号における技術は、図11に示すように、応力集中部付近にかかる溶接部領域を小さくすることを目的として応力方向に対して溶接線を斜めにする技術であるが、互いの材軸方向が一致しない部材同士の溶接に当従来技術を利用することは、幾何学的に不可能であるため、柱とダイアフラムの溶接のように、互いの材軸が直交または0度以外の角度を有する部分の溶接には用いることができなかった。更に、各接合部分を斜めに切断することは、鋼材の歩留の極端な低下や、難しい溶接を行うことによって、大幅なコスト増を招いていた。
【0012】
なお、溶接部の共通の課題として、溶接金属からなる高強度部に十分な余盛や強度がない場合には、通常軟化したHAZ近傍から発生する亀裂が、溶接金属部から生じる恐れもあった。
本発明は、以上の問題点を解決するものであって、母材の靱性低下を最小に抑え、溶接部近傍に発生した亀裂を母材内に伝播させて、母材内で亀裂の伝播を制御することができる構造部材の溶接方法および溶接接合部を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明は、少なくとも一方の部材に開先を有する構造部材を溶接接合する溶接方法であって、前記開先を有する部材の表面側の開先端から、前記開先を有する部材の材軸方向に5mm以上の距離の範囲まで伝熱テープを貼付する工程と、溶接されるべき端部同士を突き合わせて、前記開先部の突き合わせ溶接をする工程とを有するものである。
【0014】
(2)本発明は、前記(1)の開先を有する部材において、前記表面側の開先端と、前記開先を有する部材の表面側の開先端から最もはなれた位置にある溶接ビード(以下、第1の溶接ビードという)の止端との距離が3mm以上で、且つ、該第1の溶接ビードが前記伝熱テープ上に盛られているものである。
【0015】
(3)本発明は、前記(1)または(2)の開先を有する部材において、前記第1の溶接ビードの止端から、前記第1の溶接ビードの上に重ね溶接された溶接ビード(以下、第2の溶接ビードという)の止端までの距離を15mm以下としたものである。
【0016】
(4)本発明は、少なくとも一方の部材に開先を有する構造部材の溶接接合部であって、前記開先を有する部材の表面側の開先端から、前記開先を有する部材の材軸方向に5mm以上の距離の範囲まで伝熱テープを貼付け、溶接されるべき端部同士を突き合わせて前記開先部の突き合わせ溶接をすることによって、前記開先を有する部材の表面に略平行な溶接熱影響部を有するものである。
【0017】
また、(5)本発明は、前記(4)の開先を有する部材において、前記表面側の開先端と、前記表面側の開先端から最も離れた位置にある第1の溶接ビードの止端との距離が3mm以上で、且つ、該第1の溶接ビードが前記伝熱テープ上に盛られているものである。
【0018】
(6)本発明は、前記(4)または(5)の開先を有する部材において、前記第1の溶接ビードの止端から、前記第1の溶接ビードの上に重ね溶接された第2の溶接ビードの止端までの距離を15mm以下としたものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
実施の形態1
図1は、本発明の実施の形態1に係る構造部材の溶接方法を、工程を追って説明する断面図である。(a)は溶接前に伝熱テープを貼付した状態を、(b)は溶接工程を終了した状態を示している。
図1において、11は開先加工を有する部材(例えば角形鋼管フランジ)、13は裏当て金、20は突き合わせ溶接される相手部材(例えばダイアフラム)、30は溶接金属、31は伝熱テープを介して部材11に熱影響を与える溶接金属、40は溶接熱影響部1(HAZ1)、41は溶接熱影響部2(HAZ2)、42は溶融線、60は伝熱テープである。
【0020】
図1(a)は、溶接されるべき部材11および20の溶接する面を突き合わせて、溶接前に伝熱テープ60を貼付した状態を示す図である。この図において伝熱テープ60は、開先を有する部材の表面側の開先端から所定の距離L離れた位置まで被覆するように、開先を有する部材の材軸方向に貼付されている。
図1(b)は、溶接金属30および31を施工する溶接工程を終了した図を示している。ここで伝熱テープを介して熱影響を与える溶接金属31は、少なくともその一部が伝熱テープ上にかかるようにする。開先面110に沿ってHAZ140が生成され、且つ、K点からLの距離まで離れた伝熱テープ60の貼付先端位置までの下部周辺に、部材11の表面にほぼ平行なHAZ2 41が生成されている。従って、この構造部材に対して溶接部に面外曲げなどの力が加えられた場合、HAZ2の生成された領域および溶融線42の部材表面付近に亀裂が発生する。なお、この溶接金属31の全部および一部並びに伝熱テープ60は、HAZ2生成後に除去しても構わない。
【0021】
この亀裂は、HAZ2 41を板厚方向に貫通した後すぐに、開先を有する部材11の溶接熱影響を受けていない部分(母材の健全部)に伝播し、母材の特性に応じてその亀裂は制御される。
ここで伝熱テープ60の貼付位置は、K点から5mm以上の距離であれば効果が認められるが、コスト高となるため、板厚の3倍程度以下とするのが望ましい。
なお、この伝熱テープ60は、開先を有する部材11の母材に熱を伝え、貼付先端位置までの下部周辺にHAZ2 41を生成することができるものであるならば、伝熱テープ60自身の材質はいかなるものでも良い。例えば、耐熱テープ(極薄のガラス繊維製テープ等)、耐熱鋼板、セラミックス板など適宜使用することができる。
また、この伝熱テープ60の貼付のタイミングは、溶接金属30の貼付後でも同様の効果が認められる。更に、伝熱テープ60を貼付後に溶接金属31の一部を施工し、その後溶接金属30を施工しても良い。
【0022】
ここで、開先を有する部材における表面側の開先端から最も遠い位置に止端がある溶接ビードが単一ビードとならないように、該溶接ビードと、そのすぐ上に重ね溶接される溶接ビードとの止端間の距離Bは、15mm以下となるよう制御する。この距離は、8mm以下とすると更に効果が高くなる。
なお、溶接による再熱効果を得やすくするために、開先を有する部材における表面側の開先端から最も遠い位置に止端のある溶接ビードと、そのすぐ上に重ね溶接される溶接ビードを施工する際の時間間隔は、あまりあけないようにすることが望ましい。好ましくは、前者の溶接ビードの温度が50℃以上であるうちに、後者の溶接ビードが施工されるようにする。
【0023】
この実施の形態1の特徴は、伝熱テープ60の貼付を開先部に施される溶接工程前に行うことであって、伝熱テープ60を貼付する際、開先を有する部材における表面側の開先端からの距離Lを精度良く決めることができ、また、貼付を確実に行うことができる点にある。また、溶接金属31と伝熱テープ60により生成されるHAZ2 41の状態は、溶接部にかかる応力により発生する亀裂を制御するために極めて重要なファクターとなっており、これらが精度良く設定されることに大きな意味がある。
【0024】
実施の形態2
実施の形態2の特徴は、実施の形態1において、伝熱テープ60による被覆範囲Lよりも後退した位置までしか溶接ビード31が施工されていないことにある。
これは、伝熱テープ60による熱伝導により、伝熱テープ60の一部に溶接による入熱があった場合でも、伝熱テープ60の周辺ほぼ全域にわたってHAZ241を生成することができるものである。但し、Lが最小のときにもHAZ241が確実に生成される必要があるため、溶接金属31の止端部位置は、開先端K点より3mm以上の位置にあることが必要である。
【0025】
なお、図2は、本発明の構造部材の溶接方法における、溶接ビードの断面形状に注目したときの説明図である。311は溶接ビード31の第1の溶接ビード、312は第2の溶接ビード、313は第3の溶接ビード、Kは表面側の開先端、AはK点から第1のビードの止端までの距離、Bは第1の溶接ビードの止端と第2の溶接ビードの止端間の距離である。
また、図3は、本発明の構造部材の溶接方法における、溶接熱影響部に注目したときの説明図である。40は開先面に沿った溶接熱影響部1(HAZ1)、41は部材表面にほぼ平行な溶接熱影響部2(HAZ2)である。
図2、3における各部の符号は、図1に準じ表示されている。
【0026】
実施の形態3
本発明の効果を確認するために、次の実験1を行った。
亀裂の発生点を、開先を有する部材における、表面側の開先端から最も離れた位置にある溶接ビード止端部と仮定して、試験片表面が部材表面より−1mmの位置となるよう採取したシャルピー衝撃試験片50に表面ノッチ(2mmVノッチ、図4にC点で示す)を入れる。図4はその状態を示し、図5はシャルピー試験片50のノッチ位置Cを示す説明図である。なお、ノッチは、開先を有する部材における表面側の開先端(K点)からの距離aを2mm、5mm、10mm、15mmとした位置に設けた。ここで距離aは、開先を有する部材の材軸方向に溶接接合部から外側に向かっての距離である。
【0027】
これらの0℃におけるシャルピー衝撃試験結果を、図6および図7に示す。
図6は、K点からの距離aを横軸にとり、縦軸には各溶接部の破面遷移温度における吸収エネルギーをとったものである。
図6より、K点からの距離aが5mm以上で靭性が増加していることがわかった。なお、距離aは溶接コストの点から部材の板厚の3倍程度以下とすることが好ましい。
【0028】
図7は、第1の溶接ビードの止端から、第1の溶接ビードの上に重ね溶接された第2の溶接ビードの止端までの距離Bを横軸にとり、破面遷移温度における吸収エネルギーの最大値を1としたときの比率(靱性低下率)を縦軸にとったものである。
図7より、止端間の距離Bが15mm以下において吸収エネルギーが最大値の9割以上を確保することができ、靭性低下が見られないことが明らかになった。更に、距離Bが8mm以下において、その効果は大きくなることがわかった。
【0029】
更に云えば、柱梁接合部における柱材とダイアフラムとの溶接では、溶接ビードの余盛高さやダイアフラムによる拘束効果によって、応力最大点は通常ダイアフラムよりも遠い位置(例えば3t程度 t:部材の板厚)に生じるが、本発明の溶接ビードがあることにより溶接部の靱性が改善され、開先端近くからの亀裂発生に対する安全性を更に高めることができることがわかった。この効果は、柱材が角部に冷間加工を受けたロールコラム、プレスコラムの場合でも同様に期待できる。
更に、溶接ビード面を滑らかに仕上げればより高い安全性を得ることができる。
【0030】
なお、開先を有する部材における表面側の開先端から最も離れた位置にある第1の溶接ビードの上に重ね溶接される第2の溶接ビードは、溶接熱影響部が溶接による再熱効果を得るために、第1の溶接ビードの溶接の直後に施工することが望ましい。
好ましくは、第1の溶接ビードの温度が50℃以上であるうちに、第2の溶接ビードの溶接を施工する。
【0031】
実施の形態4
更に、本発明の効果を確認するために、次の実験2を行った。
伝熱テープ60の貼付位置を、Lの最小距離5mmとし、第1の溶接ビード311の止端部から開先を有する部材における表面側の開先端(K点)からの距離dを2mm、3mm、5mmとした試験体を製作した。この断面の概略図を図8に示す。
この試験体から実施の形態3と同様に、試験片表面が部材表面より−1mmの位置となるよう表面ノッチ(2mmVノッチ)を入れるシャルピー衝撃試験片を採取した。この時ノッチ位置は距離dに対応している。
この試験結果を図9に示す。図9において、dを5mmとした時の衝撃試験値を1として換算した靱性低下率を縦軸に、横軸にはdをとって示した。
結果、dが2〜3mmの位置以上で靱性値は急激に増大することがわかった。
【0032】
実施の形態5
開先を有する部材を角形鋼管とし、それに突き合わせ溶接される他の構造部材をダイアフラムとして試験体を製作し、実施の形態3と同様の試験を行った。
結果、実施の形態3の場合と同様の効果が確認された。開先を有する部材を円形鋼管、溶接組立四面BOX、および梁フランジとした場合にも、同様の効果が確認された。
また、角形鋼管の材質に建築用高張力鋼を用いて、同様に実大試験体を製作し、同様の試験を行った。結果、溶接部においても高い靱性が得られることを確認した。
【0033】
【発明の効果】
本発明は、次の効果を得ることができる。
1)開先を有する部材の表面にほぼ平行した溶接熱影響部2(HAZ2)を制御生成することができる。
2)1)により、開先にほぼ平行に生成される溶接熱影響部1(HAZ1)や溶融線に沿った亀裂の伝播を避けることができる。
3)溶接部に発生した表面亀裂を母材内に伝播させ、接合部の強度低下を最小に抑えることができる。
4)従って、亀裂発生後も母材の機械的性質に基づいた挙動を示すため、溶接接合された構造部材の破損を防止することができる。
5)高品質、高強度化された鋼板の性能を十分発揮する溶接接合部により、より確実に接合部の強度低下、破損が防止され、より信頼性のある溶接構造物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1に係る構造部材の溶接方法を、工程を追って説明する断面図である。
【図2】 本発明の構造部材の溶接方法における、溶接接合部の断面説明図である。
【図3】 本発明の構造部材の溶接方法における、溶接接合部の断面説明図である。
【図4】 実施の形態3に基づくシャルピー試験片の採取位置を示す概略図である。
【図5】 シャルピー試験片のノッチ位置を示す説明図である。
【図6】 本発明の実施の形態3における、距離aと吸収エネルギーの関係を示す図表である。
【図7】 本発明の実施の形態3における、距離Bと吸収エネルギーの関係を示す図表である。
【図8】 本発明の実施の形態4におけるシャルピー試験片の採取位置を示す概略図である。
【図9】 本発明の実施の形態4における距離dと靱性低下率の関係を示す図表である。
【図10】 従来の溶接技術における化粧盛溶接を説明する断面説明図である。
【図11】 従来の建築構造部材の溶接方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
11:開先を有する部材、110:開先、13:裏当て金、20:突き合わせ溶接される相手部材、30:溶接金属、31:伝熱テープを介して熱影響を与える溶接金属、311:第1の溶接ビード、312:第2の溶接ビード、313:第3の溶接ビード、40:溶接熱影響部1(HAZ1)、41:溶接熱影響部2(HAZ2)、42:溶融線、50:シャルピー試験片、60:伝熱テープ、K:開先を有する部材の表面側の開先端、a:K点からノッチ位置までの距離、A:K点から第1の溶接ビード止端までの距離、B:第1の溶接ビードの止端と第2の溶接ビードの止端間の距離、L:K点から伝熱テープ先端までの距離、C:ノッチ位置。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for welding structural members and thick plate structural members in the field of construction and civil engineering, and a welded joint.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when joining structural members, bolt joining and welding joining are performed. In particular, welding is frequently used because it has a minimum number of members and has advantages such as rapid construction and cost competitiveness. However, there is a problem in welding joining that the toughness of a weld heat affected zone (hereinafter referred to as HAZ) is reduced. In particular, it becomes a big problem at a site where high stress is expected when an external force acts on a building, for example, a welded joint between a through diaphragm and a column material.
[0003]
Conventionally, when a diaphragm and a column material are welded at a factory, for example, complete penetration welding is performed with a groove angle of about 30 to 45 degrees on a column side steel plate. At this time, the welded part and its peripheral part are constituted by a high strength weld metal, HAZ or the like. Usually, HAZ often has reduced strength and toughness with respect to the base material (steel material).
[0004]
Therefore, if stress concentration occurs in the vicinity of the weld and a ductile crack occurs from the vicinity of the weld, the property of the ductile crack is almost perpendicular to the stress direction (in this case, the thickness direction), and the strength and toughness. It propagates through a small area.
[0005]
In particular, at the column-diaphragm junction, bending stress is applied in addition to tensile stress. The stress maximum point is generated at a position farther than the diaphragm due to the restraint effect due to the surplus diaphragm and weld metal. For example, in a welded joint having a rhombic groove, the HAZ is generated almost parallel to the groove surface. Or the possibility that the crack propagated along the melting line was high.
[0006]
FIG. 10 is an explanatory view of a modified bead corresponding to the decorative welding shown in the “Cold Forming Square Steel Pipe Design and Construction Manual” (published by Nippon Building Center).
In FIG. 10, 11 is a pillar material, 13 is a backing metal, 20 is a through diaphragm, 30 is a weld metal, and 31 is a decorative weld metal.
As described in the above manual, “When a correction bead is placed in order to correct the shape of the welded toe part after welding, it is usually ...” The main purpose is to modify the shape.
[0007]
FIG. 11 is a perspective view for explaining a welding joining method using a steel material excellent in arrestability disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-158127. In FIG. 11, 11 and 12 are square steel pipes, 20 is a through diaphragm, 21 is a steel material excellent in arrestability, and 2 is an H-shaped steel. As a method for preventing brittle fracture, the weld line is set at an angle of 20 ° or more with respect to the direction of stress, and the propagation of brittle cracks is cut off and stopped by a steel material having excellent arrestability.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the prior art has the following problems. That is, in FIG. 10, if makeup welding corresponding to the surplus portion is inadvertently performed, the base material is cured, and the material may be deteriorated. In other words, since this phenomenon occurs regardless of the strength of the steel sheet, no matter what high-quality, high-strength material is used, the welded part is preceded by breakage, resulting in performance as a high-quality, high-strength material. Could not be fully demonstrated.
[0009]
In addition, even when rolling steel, the material is refined by devising the heat cycle and plastic working without increasing the additive elements, and high strength is achieved. The refined structure is returned to the particle size before the temperature-controlled rolling, and the toughness of the base material is greatly reduced.
[0010]
In addition, in the part welded with the groove, the factor governed by the detail near the weld, that is, the crack propagates along the HAZ and melt line generated almost parallel to the groove surface. A sufficient effect could not be expected only with the material improvement effect.
[0011]
As shown in FIG. 11, the technique in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-158127 is a technique in which the weld line is inclined with respect to the stress direction for the purpose of reducing the weld area near the stress concentration area. Since it is geometrically impossible to use this prior art to weld members whose material axis directions do not match, the material axes of each other are orthogonal or other than 0 degrees, as in the case of column and diaphragm welding. However, it could not be used for welding a portion having an angle of. Furthermore, cutting each joint portion at an angle has caused a significant increase in cost due to an extreme decrease in the yield of the steel material and difficult welding.
[0012]
In addition, as a common problem of the welded part, when the high strength part made of the weld metal does not have sufficient surplus or strength, there is a possibility that the crack generated from the vicinity of the softened HAZ usually occurs from the welded metal part. .
The present invention solves the above problems, minimizes the toughness reduction of the base metal, propagates cracks generated in the vicinity of the welded portion in the base material, and propagates cracks in the base material. It is an object of the present invention to provide a welding method and a weld joint for a structural member that can be controlled.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
(1) The present invention is a welding method in which a structural member having a groove is welded to at least one member, and the member material having the groove from an open tip on the surface side of the member having the groove. It has the process of sticking a heat-transfer tape to the range of the distance of 5 mm or more in an axial direction, and the process of butt-welding the said groove part by abutting the edge parts which should be welded.
[0014]
(2) In the member having the groove of the above (1), the present invention provides a weld bead (hereinafter referred to as the most distant position) from the surface-side open tip and the surface-side open tip of the member having the groove. The distance from the toe of the first weld bead is 3 mm or more, and the first weld bead is stacked on the heat transfer tape.
[0015]
(3) According to the present invention, in the member having the groove of (1) or (2), a weld bead (lap welded on the first weld bead from the toe of the first weld bead ( Hereinafter, the distance to the toe of the second weld bead is set to 15 mm or less.
[0016]
(4) The present invention is a welded joint portion of a structural member having a groove on at least one member, and from the open tip on the surface side of the member having the groove, the material axis direction of the member having the groove The heat transfer tape is applied to a range of a distance of 5 mm or more, the ends to be welded are butted against each other, and the groove portion is butt welded, so that the welding heat is substantially parallel to the surface of the member having the groove. It has an influence part.
[0017]
Further, (5) the present invention is the member having the groove of (4), wherein the front end of the first weld bead is located farthest from the open end on the surface side and the open end on the surface side. And the first weld bead is stacked on the heat transfer tape.
[0018]
(6) According to the second aspect of the present invention, in the member having the groove of (4) or (5), the second welded from the toe of the first weld bead onto the first weld bead. The distance to the toe of the weld bead is 15 mm or less.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the structural member welding method according to Embodiment 1 of the present invention step by step. (A) has shown the state which stuck the heat-transfer tape before welding, (b) has shown the state which complete | finished the welding process.
In FIG. 1, 11 is a member having a groove processing (for example, a square steel pipe flange), 13 is a backing metal, 20 is a mating member (for example, a diaphragm) to be butt welded, 30 is a weld metal, and 31 is a heat transfer tape. A weld metal that has a thermal effect on the member 11, 40 is a weld heat affected zone 1 (HAZ1), 41 is a weld heat affected zone 2 (HAZ2), 42 is a melt wire, and 60 is a heat transfer tape.
[0020]
Fig.1 (a) is a figure which shows the state which abutted the surface to be welded of the members 11 and 20 which should be welded, and affixed the heat-transfer tape 60 before welding. In this figure, the heat transfer tape 60 is affixed in the direction of the material axis of the member having the groove so as to cover a position a predetermined distance L away from the open tip on the surface side of the member having the groove.
FIG. 1B shows a diagram in which the welding process for constructing the weld metals 30 and 31 is completed. Here, at least a part of the weld metal 31 having a thermal effect via the heat transfer tape is placed on the heat transfer tape. A HAZ 140 is generated along the groove surface 110, and a HAZ 2 41 substantially parallel to the surface of the member 11 is generated around the lower portion of the heat transfer tape 60, which is a distance L from the K point. ing. Therefore, when a force such as out-of-plane bending is applied to the welded portion with respect to this structural member, cracks are generated in the region where the HAZ 2 is generated and in the vicinity of the member surface of the melt line 42. Note that all and part of the weld metal 31 and the heat transfer tape 60 may be removed after the HAZ2 is generated.
[0021]
This crack propagates immediately after penetrating HAZ2 41 in the plate thickness direction to the part (sound part of the base material) that is not affected by the welding heat of the member 11 having the groove, and depends on the characteristics of the base material. The crack is controlled.
Here, the application position of the heat transfer tape 60 is recognized as long as it is a distance of 5 mm or more from the K point. However, since the cost is high, it is desirable to be about 3 times the plate thickness or less.
If the heat transfer tape 60 is capable of transferring heat to the base material of the member 11 having the groove and generating the HAZ2 41 around the lower part up to the sticking tip position, the heat transfer tape 60 itself Any material may be used. For example, a heat-resistant tape (ultra-thin glass fiber tape or the like), a heat-resistant steel plate, a ceramic plate, or the like can be used as appropriate.
In addition, the same effect can be recognized when the heat transfer tape 60 is applied even after the weld metal 30 is applied. Further, a part of the weld metal 31 may be applied after the heat transfer tape 60 is pasted, and then the weld metal 30 may be applied.
[0022]
Here, in order to prevent a weld bead having a toe at a position farthest from the open tip on the surface side of the member having a groove from being formed as a single bead, the weld bead that is lap welded immediately above the weld bead The distance B between the toes is controlled to be 15 mm or less. If this distance is 8 mm or less, the effect is further enhanced.
In order to easily obtain the reheating effect by welding, a weld bead having a toe at the position farthest from the open tip on the surface side in a member having a groove, and a weld bead that is laminated and welded immediately above the weld bead are applied. It is desirable not to leave too much time interval. Preferably, the latter weld bead is applied while the temperature of the former weld bead is 50 ° C. or higher.
[0023]
The feature of the first embodiment is that the heat transfer tape 60 is applied before the welding process applied to the groove portion, and when the heat transfer tape 60 is applied, the surface side of the member having the groove The distance L from the open tip can be determined with high accuracy, and the sticking can be performed reliably. Further, the state of HAZ2 41 generated by the weld metal 31 and the heat transfer tape 60 is an extremely important factor for controlling cracks generated by stress applied to the welded portion, and these are set with high accuracy. It has a big meaning.
[0024]
Embodiment 2
The feature of the second embodiment is that, in the first embodiment, the weld bead 31 is applied only to a position retracted from the covering range L by the heat transfer tape 60.
This is because the heat conduction by the heat transfer tape 60 can generate the HAZ 241 over almost the entire periphery of the heat transfer tape 60 even when a part of the heat transfer tape 60 has heat input by welding. However, since the HAZ 241 needs to be reliably generated even when L is the minimum, the toe position of the weld metal 31 needs to be 3 mm or more from the open tip K point.
[0025]
FIG. 2 is an explanatory diagram when attention is paid to the cross-sectional shape of the weld bead in the method for welding structural members of the present invention. 311 is the first weld bead of the weld bead 31, 312 is the second weld bead, 313 is the third weld bead, K is the open end on the surface side, and A is from the K point to the toe of the first bead. The distance, B, is the distance between the toe of the first weld bead and the toe of the second weld bead.
Moreover, FIG. 3 is explanatory drawing when paying attention to the welding heat influence part in the welding method of the structural member of this invention. Reference numeral 40 denotes a welding heat affected zone 1 (HAZ1) along the groove surface, and 41 denotes a weld heat affected zone 2 (HAZ2) substantially parallel to the member surface.
2 and 3 are indicated according to FIG.
[0026]
Embodiment 3
In order to confirm the effect of the present invention, the following experiment 1 was conducted.
Assuming that the crack initiation point is the weld bead toe at the position farthest from the open tip on the surface side in the member having a groove, the surface of the test piece is sampled to be -1 mm from the member surface. A surface notch (2 mmV notch, indicated by point C in FIG. 4) is made in the Charpy impact test piece 50. FIG. 4 shows the state, and FIG. 5 is an explanatory view showing the notch position C of the Charpy test piece 50. The notches were provided at positions where the distance a from the open tip (point K) on the surface side of the member having a groove was 2 mm, 5 mm, 10 mm, and 15 mm. Here, the distance a is a distance from the weld joint portion toward the outside in the material axis direction of the member having a groove.
[0027]
The Charpy impact test results at 0 ° C. are shown in FIG. 6 and FIG.
In FIG. 6, the horizontal axis represents the distance a from the point K, and the vertical axis represents the absorbed energy at the fracture surface transition temperature of each weld.
FIG. 6 shows that the toughness is increased when the distance a from the point K is 5 mm or more. The distance a is preferably about 3 times or less the thickness of the member from the viewpoint of welding cost.
[0028]
FIG. 7 shows the absorbed energy at the fracture surface transition temperature, with the horizontal axis indicating the distance B from the toe of the first weld bead to the toe of the second weld bead that is lap welded onto the first weld bead. The ratio (toughness reduction rate) when the maximum value is 1 is taken on the vertical axis.
From FIG. 7, it was clarified that when the distance B between the toes is 15 mm or less, the absorbed energy can be 90% or more of the maximum value, and the toughness is not lowered. Further, it has been found that the effect becomes large when the distance B is 8 mm or less.
[0029]
Furthermore, in the welding between the column material and the diaphragm at the column beam joint, the stress maximum point is usually farther than the diaphragm (for example, about 3 t) due to the height of the weld bead and the restraint effect of the diaphragm. However, it has been found that the presence of the weld bead of the present invention improves the toughness of the welded portion and can further enhance the safety against cracking from the vicinity of the open tip. This effect can be similarly expected even in the case of a roll column or a press column in which the column material is cold worked at the corners.
Furthermore, if the weld bead surface is finished smoothly, higher safety can be obtained.
[0030]
In the second weld bead that is lap welded on the first weld bead that is farthest from the open tip on the surface side of the member having a groove, the weld heat affected zone has a reheat effect by welding. In order to obtain, it is desirable to apply immediately after welding of the first weld bead.
Preferably, the second weld bead is welded while the temperature of the first weld bead is 50 ° C. or higher.
[0031]
Embodiment 4
Furthermore, in order to confirm the effect of the present invention, the following experiment 2 was performed.
The application position of the heat transfer tape 60 is set to a minimum distance 5 mm of L, and the distance d from the open end (point K) on the surface side of the member having a groove from the toe end of the first weld bead 311 is 2 mm, 3 mm. A specimen with a thickness of 5 mm was produced. A schematic view of this cross section is shown in FIG.
In the same manner as in the third embodiment, a Charpy impact test piece having a surface notch (2 mmV notch) was taken from this test body so that the surface of the test piece was positioned at -1 mm from the member surface. At this time, the notch position corresponds to the distance d.
The test results are shown in FIG. In FIG. 9, the toughness reduction rate converted to an impact test value of 1 when d is 5 mm is shown on the vertical axis and d on the horizontal axis.
As a result, it was found that the toughness value increased rapidly when d was 2 to 3 mm or more.
[0032]
Embodiment 5
A test body was manufactured using a member having a groove as a square steel pipe and another structural member butt welded thereto as a diaphragm, and the same test as in the third embodiment was performed.
As a result, the same effect as in the case of Embodiment 3 was confirmed. The same effect was confirmed when the member having a groove was a circular steel pipe, a welded assembly four-sided box, and a beam flange.
In addition, a full-scale specimen was manufactured in the same manner using a high-strength steel for construction as the material of the square steel pipe, and the same test was performed. As a result, it was confirmed that high toughness was obtained even in the welded portion.
[0033]
【The invention's effect】
The present invention can obtain the following effects.
1) The welding heat affected zone 2 (HAZ2) substantially parallel to the surface of the member having a groove can be controlled and generated.
2) By 1), it is possible to avoid the propagation of a weld heat affected zone 1 (HAZ1) generated substantially parallel to the groove or a crack along the melt line.
3) Surface cracks generated in the welded portion can be propagated in the base material, and the strength reduction of the joint can be minimized.
4) Therefore, since the behavior based on the mechanical properties of the base material is exhibited even after the occurrence of a crack, it is possible to prevent damage to the welded structural member.
5) The welded joint that sufficiently exhibits the performance of the high-quality and high-strength steel sheet can more reliably prevent the strength of the joint from being lowered and breakage, and provide a more reliable welded structure. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a structural member welding method according to Embodiment 1 of the present invention step by step.
FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view of a welded joint in the method for welding structural members of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view of a weld joint in the method for welding structural members of the present invention.
4 is a schematic diagram showing a sampling position of a Charpy test piece based on Embodiment 3. FIG.
FIG. 5 is an explanatory view showing notch positions of a Charpy test piece.
FIG. 6 is a chart showing the relationship between distance a and absorbed energy in Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 7 is a chart showing the relationship between distance B and absorbed energy in Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 8 is a schematic diagram showing a sampling position of a Charpy test piece in Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 9 is a chart showing the relationship between distance d and toughness reduction rate in Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional explanatory view illustrating decorative welding in a conventional welding technique.
FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a conventional welding method for building structural members.
[Explanation of symbols]
11: a member having a groove, 110: a groove, 13: a backing metal, 20: a mating member to be butt welded, 30: a weld metal, 31: a weld metal having a thermal effect via a heat transfer tape, 311: First weld bead, 312: Second weld bead, 313: Third weld bead, 40: Weld heat affected zone 1 (HAZ1), 41: Weld heat affected zone 2 (HAZ2), 42: Melting line, 50 : Charpy test piece, 60: Heat transfer tape, K: Open tip on the surface side of a member having a groove, a: Distance from K point to notch position, A: From K point to first weld bead toe Distance, B: Distance between the toe of the first weld bead and the toe of the second weld bead, L: Distance from the K point to the end of the heat transfer tape, C: Notch position.

Claims (6)

少なくとも一方の部材に開先を有する構造部材を溶接接合する溶接方法であって、
前記開先を有する部材の表面側の開先端から、前記開先を有する部材の材軸方向に5mm以上の距離の範囲まで伝熱テープを貼付する工程と、
溶接されるべき端部同士を突き合わせて、前記開先部の突き合わせ溶接をする工程とを有することを特徴とする構造部材の溶接方法。
A welding method for welding and joining a structural member having a groove in at least one member,
Applying the heat transfer tape from the open tip on the surface side of the member having the groove to a range of a distance of 5 mm or more in the material axis direction of the member having the groove;
And a step of butt welding the groove portions by butting the ends to be welded to each other.
前記開先を有する部材において、
前記表面側の開先端と、前記表面側の開先端から最も離れた位置にある第1の溶接ビードの止端との距離が3mm以上で、且つ、該第1の溶接ビードが前記伝熱テープ上に盛られていることを特徴とする請求項1に記載の構造部材の溶接方法。
In the member having the groove,
The distance between the open tip on the surface side and the toe end of the first weld bead farthest from the open tip on the surface side is 3 mm or more, and the first weld bead is the heat transfer tape. The method for welding a structural member according to claim 1, wherein the method is welded on top.
前記開先を有する部材において、
前記第1の溶接ビードの止端から、前記第1の溶接ビードの上に重ね溶接された第2の溶接ビードの止端までの距離が、15mm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の構造部材の溶接方法。
In the member having the groove,
The distance from the toe of the first weld bead to the toe of the second weld bead that is lap welded onto the first weld bead is 15 mm or less. 2. A method for welding structural members according to 2.
少なくとも一方の部材に開先を有する構造部材の溶接接合部であって、
前記開先を有する部材の表面側の開先端から、前記開先を有する部材の材軸方向に5mm以上の距離の範囲まで伝熱テープを貼付け、溶接されるべき端部同士を突き合わせて前記開先部の突き合わせ溶接をすることによって、前記開先を有する部材の表面に略平行な溶接熱影響部を有することを特徴とする構造部材の溶接接合部。
A welded joint of a structural member having a groove in at least one member,
A heat transfer tape is applied from the open tip on the surface side of the member having the groove to a range of a distance of 5 mm or more in the material axis direction of the member having the groove, and the ends to be welded are butted together. A welded joint portion of a structural member having a welding heat affected zone substantially parallel to the surface of the member having the groove by butt welding the tip portion.
前記開先を有する部材において、
前記表面側の開先端と、前記表面側の開先端から最も離れた位置にある第1の溶接ビードの止端との距離が3mm以上で、且つ、該第1の溶接ビードが前記伝熱テープ上に盛られていることを特徴とする請求項4に記載の構造部材の溶接接合部。
In the member having the groove,
The distance between the open tip on the surface side and the toe end of the first weld bead farthest from the open tip on the surface side is 3 mm or more, and the first weld bead is the heat transfer tape. The welded joint portion of the structural member according to claim 4, wherein the weld joint portion is formed on the top.
前記開先を有する部材において、
前記第1の溶接ビードの止端から、前記第1の溶接ビードの上に重ね溶接された第2の溶接ビードの止端までの距離が、15mm以下であることを特徴とする請求項4または5に記載の構造部材の溶接接合部。
In the member having the groove,
The distance from the toe of the first weld bead to the toe of the second weld bead lap-welded on the first weld bead is 15 mm or less. A welded joint portion of the structural member according to claim 5.
JP2001301384A 2000-09-29 2001-09-28 Method of welding structural members and welded joints Expired - Lifetime JP3817669B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001301384A JP3817669B2 (en) 2000-09-29 2001-09-28 Method of welding structural members and welded joints

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000-300630 2000-09-29
JP2000300630 2000-09-29
JP2001301384A JP3817669B2 (en) 2000-09-29 2001-09-28 Method of welding structural members and welded joints

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002178144A JP2002178144A (en) 2002-06-25
JP3817669B2 true JP3817669B2 (en) 2006-09-06

Family

ID=26601242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001301384A Expired - Lifetime JP3817669B2 (en) 2000-09-29 2001-09-28 Method of welding structural members and welded joints

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3817669B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4995066B2 (en) * 2007-01-05 2012-08-08 新日本製鐵株式会社 Butt multipass weld joint and welded structure with excellent brittle crack propagation characteristics
US9057271B2 (en) * 2011-11-04 2015-06-16 Siemens Energy, Inc. Splice insert repair for superalloy turbine blades

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002178144A (en) 2002-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6386427B2 (en) One-side welding method for steel structure
US10076799B2 (en) Joined body of dissimilar metals and method for producing joined body of dissimilar metals
EP3288706B1 (en) Hot cracking reduction in aluminum laser welding
CN110325316B (en) Method for smoothing the surface of a laser welded joint
JP6443319B2 (en) Lap laser spot welded joint and method of manufacturing the welded joint
JP6304074B2 (en) Method and structure for welding and joining steel members
JP3937389B2 (en) Structural member welding method and welded joint
JP3817669B2 (en) Method of welding structural members and welded joints
JP2002160056A (en) High-strength joint construction method for steel-frame structure
JP6544337B2 (en) Cold formed square steel pipe and beam-to-column connection
JP3428592B2 (en) One side welding method of steel structure
JP3648489B2 (en) One-side welding method for beam-column joint of steel structure
JP3420181B2 (en) Groove formation of steel structure One side welding method
JP5935395B2 (en) Welding assembly groove part for square welding of four-sided box section
JP6380672B2 (en) Welded joint and its manufacturing method
JP2003117654A (en) Welding method and welded part
JP5902599B2 (en) Tailored blank manufacturing method and tailored blank
JP4158400B2 (en) Manufacturing method of strength member for automobile
JPH11245063A (en) Jointing method of titanium cladded steel plate
JPS59150674A (en) Joining method of steel pipe
JPH0254186B2 (en)
JP2015205286A (en) Method for production of welded structure, and the welded structure
JP2004136318A (en) Welded joined part of column and beam and method of joining by welding
JPWO2019188431A1 (en) Composite welding method for metal materials and butt welding members for metal materials
JP2019163648A (en) Steel beam reinforcing method and steel beam

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060517

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: 20060523

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060531

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 3817669

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100623

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100623

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110623

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120623

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120623

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130623

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140623

Year of fee payment: 8

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250