JP5521222B2 - Quality control method for thick steel plate for crack arrester - Google Patents
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Description
本発明は、優れた脆性き裂伝播停止特性を有する厚鋼板の品質管理に係り、とくにクラックアレスター用として好適な厚鋼板の簡便な選別方法に関する。 The present invention relates to quality control of a thick steel plate having excellent brittle crack propagation stopping characteristics, and more particularly to a simple method for selecting a thick steel plate suitable for crack arresters.
船舶や、低温貯蔵タンク、海洋構造物、ラインパイプ等の土木・建築構造物などの溶接鋼構造物では、近年、効率化のために大型化が進んでおり、それに伴って、厚肉・高強度の鋼材（鋼板）が使用されている。大型の溶接鋼構造物では、高い応力が負荷されたり、あるいは低温に晒されたりすると、溶接部等から発生した脆性き裂が、溶接部、母材を伝播して、構造物の崩壊等の重大な被害をもたらすことが考えられる。 In recent years, welded steel structures such as ships, low-temperature storage tanks, offshore structures, line pipes, and other civil engineering and building structures have been increasing in size for efficiency. Strong steel (steel plate) is used. In large-sized welded steel structures, when high stress is applied or when exposed to low temperatures, brittle cracks generated from welded parts propagate through the welded part and base metal, causing the structure to collapse, etc. It can cause serious damage.
このため、大型溶接鋼構造物では、予期せぬ脆性破壊が発生しても、被害を最小限に留めるために、優れた脆性き裂伝播停止特性を具備する鋼板を使用したり、脆性き裂伝播停止特性に優れたアレスト材を配置して、脆性き裂の伝播を阻止できる構造体とするなどの方策が提案されている。
例えば、特許文献１には、Ｃ：0.05〜0.12質量％を含み、適正量のAl、Ti、Nbを含有し、さらに表面から板厚方向に板厚の1/8〜1/4の特定の位置において、組織をベイナイトを主体とし、かつ15°以上の大傾角粒界で囲まれた領域の大きさが８μm以下である組織を有し、脆性亀裂伝播停止特性に優れた厚鋼板が記載されている。特許文献１に記載された厚鋼板は、優れた脆性亀裂伝播停止特性を有するとしているが、脆性亀裂伝播停止特性は、日本溶接協会の鋼種認定試験方法に準じて、500mm×500mmの大型試験片を用いる温度勾配型ESSO試験により、Ｋca値を求め、評価している。
For this reason, in large welded steel structures, in order to keep damage to a minimum even if an unexpected brittle fracture occurs, a steel plate with excellent brittle crack propagation stopping characteristics can be used, or a brittle crack There have been proposed measures such as arranging an arresting material having excellent propagation stopping characteristics to make a structure capable of preventing the propagation of a brittle crack.
For example, Patent Document 1 includes C: 0.05 to 0.12% by mass, contains appropriate amounts of Al, Ti, and Nb, and further has a specific thickness of 1/8 to 1/4 in the thickness direction from the surface. A thick steel plate having a structure in which the structure is mainly bainite and the region surrounded by large tilt grain boundaries of 15 ° or more is 8 μm or less and has excellent brittle crack propagation stop properties is described. ing. The thick steel plate described in Patent Document 1 is said to have excellent brittle crack propagation stopping properties, but the brittle crack propagation stopping properties are 500 mm x 500 mm large test pieces according to the steel type certification test method of the Japan Welding Association. The Kca value is obtained and evaluated by the temperature gradient type ESSO test using
また、例えば、大型コンテナ船やバルクキャリアー船などに用いられている船体構造では、船体の破壊安全性を考慮し、万一、溶接部から脆性破壊が発生した場合でも、脆性き裂の伝播を停止させ、船体分離を防止するため、船体の強力甲板等には高アレスト鋼板（クラックアレスター用鋼板）を用いた構造とする場合がある。 For example, in hull structures used for large container ships and bulk carrier ships, considering the safety of hull destruction, even if a brittle fracture occurs from a weld, In order to stop and prevent separation of the hull, a structure using a high arrested steel plate (crack arrester steel plate) may be used for the strong deck of the hull.
船舶や、低温貯蔵タンク、海洋構造物、ラインパイプ等の土木・建築構造物などの溶接鋼構造物、とくに大型の溶接鋼構造物では、構造物の崩壊等の致命的被害を防止するために、優れた脆性き裂伝播停止特性を有する鋼板を使用したり、クラックアレスター材を配置したりして、構造物に脆性き裂の伝播を停止させる機能を保持させることが重要となっている。しかし、クラックアレスター等に使用する鋼板の脆性き裂伝播停止特性は、大型試験を実施して、把握しているのが現状である。大型試験としては、日本溶接協会の鋼種認定試験方法に規定される「脆性破壊伝播停止試験」に準じた、温度勾配型ESSO試験等がある。しかし、温度勾配型ESSO試験等の大型試験を実施するには、多大な労力と費用を要し、とくに厚肉の鋼板では簡単には実施できないという問題がある。このため、例えば、船体構造の強力甲板等に用いられる、クラックアレスター用厚鋼板の製造に際しては、脆性き裂伝播停止特性に対する品質保証という観点では問題を残していた。 In order to prevent catastrophic damage such as collapse of structures in welded steel structures such as ships, cold storage tanks, offshore structures, civil engineering and building structures such as line pipes, especially large welded steel structures Thus, it is important to use a steel plate having excellent brittle crack propagation stopping characteristics or to arrange a crack arrester material so that the structure has a function of stopping the propagation of brittle cracks. However, the present state is that the brittle crack propagation stopping characteristics of steel sheets used for crack arresters and the like are grasped by conducting a large-scale test. The large-scale test includes a temperature gradient type ESSO test, etc., in accordance with the “brittle fracture propagation stop test” specified in the steel type certification test method of the Japan Welding Association. However, a large-scale test such as a temperature gradient type ESSO test requires a lot of labor and cost, and there is a problem that it cannot be easily performed especially with a thick steel plate. For this reason, for example, when manufacturing a thick steel plate for crack arresters used for a strong deck having a hull structure, a problem remains in terms of quality assurance with respect to brittle crack propagation stopping characteristics.
本発明は、かかる従来技術の問題を解決し、クラックアレスター用厚鋼板を製造するに当たり、対象とする厚鋼板を、大型試験片を用いることなく、小型試験片を用いた試験結果に基いて、クラックアレスター用として好適な、所望の優れた脆性き裂伝播停止特性を有する厚鋼板であるか否かを簡便に判定する、クラックアレスター用厚鋼板の品質管理方法を提供することを目的とする。
The present invention solves the problems of the prior art, and in producing a steel plate for crack arrester, the target steel plate is based on the test result using a small test piece without using a large test piece, It is an object of the present invention to provide a quality control method for a thick steel plate for crack arrester, which can be easily determined as to whether or not the steel plate has a desired excellent brittle crack propagation stopping characteristic suitable for use in a crack arrester .
本発明者らは、上記した目的を達成するため、図１に示すような、船体構造における強力甲板等のフランジ材とハッチサイドコーミング等のウェブ材との接合部からなる溶接構造物における脆性き裂の伝播について鋭意考察した。その結果、ウェブ材を伝播してきた脆性き裂は、材料表面からフランジ材内へ突入しフランジ材の板厚方向に進展するため、このフランジ材における脆性き裂の進展挙動は、図２に示すように、板面に平行にノッチを導入して行う「表面ノッチシャルピー衝撃試験」におけるき裂の進展挙動に近い、ということに思い至った。なお、大型試験であるESSO試験では、図３に示すように、脆性き裂（板厚貫通き裂）は、板面に平行（板厚方向に垂直方向）に進展する。 In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have made brittleness in a welded structure comprising a joint portion of a flange material such as a strong deck in a hull structure and a web material such as hatch side combing as shown in FIG. We studied earnestly about the propagation of cracks. As a result, the brittle crack that has propagated through the web material enters the flange material from the surface of the material and propagates in the thickness direction of the flange material. The behavior of the brittle crack in this flange material is shown in FIG. In this way, the inventors have come up with the idea that it is close to the crack propagation behavior in the “surface notch Charpy impact test” conducted by introducing notches parallel to the plate surface. In the ESSO test, which is a large test, as shown in FIG. 3, a brittle crack (thickness penetration crack) propagates parallel to the plate surface (perpendicular to the plate thickness direction).
そして、本発明者らの更なる研究によれば、船体構造における強力甲板のように、溶接部等から発生した脆性き裂が鋼板の表面から突入するフランジ材のような部材においては、脆性き裂伝播停止特性の評価は、板厚貫通き裂を用いたESSO試験による評価よりも、表面ノッチを用いたシャルピー衝撃試験による評価のほうが、より良い対応があることを知見した。そして、実構造物を模した大型試験における脆性き裂の伝播・停止と表面ノッチを用いたシャルピー衝撃試験（小型試験）の特性値との比較検討をさらに繰り返し、小型試験での評価温度を（鋼材使用温度−80℃）とすることがよいことに想到した。板厚方向各位置における表面ノッチを用いたシャルピー衝撃試験により得られたエネルギー遷移温度のうちの最も低温であるエネルギー遷移温度が、前記評価温度に比べて低温となる厚鋼板であれば、鋼材の使用温度で脆性き裂の伝播停止能を有する厚鋼板であると判定できることを見出した。というのは、鋼板の板厚方向各位置のうち、どこか１箇所の特性が所望の特性以上の特性を保持する鋼板であれば、鋼板表面から突入してくる脆性き裂を停止することができると考えられるからである。 Further, according to further studies by the present inventors, in a member such as a flange material in which a brittle crack generated from a welded portion or the like enters from the surface of the steel plate, such as a strong deck in a hull structure, It was found that the evaluation of the crack propagation stop property was better handled by the Charpy impact test using the surface notch than by the ESSO test using the plate thickness penetration crack. We then repeated the comparative study of the characteristic value of the Charpy impact test (small test) using the surface notch in the large-scale test simulating a real structure and the evaluation temperature in the small test ( It was conceived that it would be better to set the steel material use temperature to -80 ° C. If the energy transition temperature that is the lowest among the energy transition temperatures obtained by the Charpy impact test using the surface notch at each position in the plate thickness direction is a thick steel plate that is lower than the evaluation temperature, It has been found that it can be determined that the steel plate has the ability to stop the propagation of brittle cracks at the operating temperature. This is because, in each position in the plate thickness direction of the steel plate, if the steel plate has a property that is higher than the desired property, the brittle crack that enters from the steel plate surface can be stopped. This is because it is considered possible.
本発明は、かかる知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。
（１）厚鋼板の板厚方向各位置で、試験片の高さ方向が板厚方向となるようにシャルピー衝撃試験片を採取し、厚鋼板の板面に平行に２mmＶノッチを導入して、JIS Z 2242に準拠してシャルピー衝撃試験を実施し、前記板厚方向各位置におけるエネルギー遷移温度vTrＥ（℃）を求める第一の段階と、得られた板厚方向各位置におけるエネルギー遷移温度vTrＥのうちから、最も低温である（vTrＥ）minを選ぶ第二の段階と、該（vTrＥ）minと（鋼材使用温度−80℃）とを比較し、該（vTrＥ）minが（鋼材使用温度−80℃）より低温である場合に、該厚鋼板を、脆性き裂伝播停止特性に優れ、鋼材使用温度において脆性き裂の伝播停止能を有するクラックアレスター用厚鋼板であると判定する第三の段階と、からなることを特徴とする、クラックアレスター用厚鋼板の品質管理方法。
The present invention has been completed based on such findings and further studies. That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) At each position in the plate thickness direction of the thick steel plate , take a Charpy impact test piece so that the height direction of the test piece becomes the plate thickness direction, and introduce a 2 mm V notch parallel to the plate surface of the thick steel plate. A first stage of conducting a Charpy impact test in accordance with JIS Z 2242 to obtain the energy transition temperature vTr E (° C.) at each position in the plate thickness direction, and the obtained energy transition temperature vTr at each position in the plate thickness direction from among E, which is the lowest temperature and a second step of choosing (vTr E) min, the compare (vTr E) min and a (steel use temperature -80 ° C.), the (vTr E) min is ( When the temperature is lower than the steel material use temperature -80 ° C), the thick steel plate is judged to be a steel plate for crack arrester that has excellent brittle crack propagation stopping characteristics and has the ability to stop the propagation of brittle cracks at the steel use temperature. And a third stage comprising Quality control method for thick steel plates for stars.
（２）厚鋼板の板厚方向各位置で、試験片の高さ方向が板厚方向となるようにシャルピー衝撃試験片を採取し、厚鋼板の板面に平行に２mmＶノッチを導入して、JIS Z 2242に準拠してシャルピー衝撃試験を実施し、前記板厚方向各位置における破面遷移温度vTrs（℃）を求める第一の段階と、得られた板厚方向各位置における破面遷移温度vTrsのうちから、最も低温である（vTrs）minを選ぶ第二の段階と、該（vTrs）minと（鋼材使用温度−80℃）とを比較し、該（vTrs）minが（鋼材使用温度−80℃）より低温である場合に、該厚鋼板を、脆性き裂伝播停止特性に優れ、鋼材使用温度において脆性き裂の伝播停止能を有するクラックアレスター用厚鋼板であると判定する第三の段階と、からなることを特徴とする、クラックアレスター用厚鋼板の品質管理方法。
(2) At each position in the plate thickness direction of the thick steel plate, take a Charpy impact test piece so that the height direction of the test piece becomes the plate thickness direction, and introduce a 2 mm V notch parallel to the plate surface of the thick steel plate. in conformity with JIS Z 2242 was conducted Charpy impact test, a first step of determining the fracture appearance transition temperature vTrs (° C.) in the thickness direction each position, fracture appearance transition in the resulting thickness direction each position temperature from among vTrs, and a second step of selecting the lowest temperature which is (vTrs) min, the (vTrs) min and (steel use temperature -80 ° C.) and compares, the (vTrs) min is (steel use temperature If from -80 ° C.) is cold, the thick-steel sheet excellent in brittle crack propagation stopping characteristics, the third determines that thick steel sheet crack arrester with propagation stopping ability of brittle cracks in the steel material used temperature a step of, characterized in that it consists, quality control of the crack arrester for steel plate Method.
（３）厚鋼板の板厚方向各位置で、試験片の高さ方向が板厚方向となるようにシャルピー衝撃試験片を採取し、厚鋼板の板面に平行に２mmＶノッチを導入し、JIS Z 2242に準拠してシャルピー衝撃試験を実施し、試験温度Ｔ（℃）：（鋼材使用温度−80℃）における試験片３本の平均吸収エネルギー値ＥＴ（Ｊ）を求める第一の段階と、得られた板厚方向各位置における平均吸収エネルギー値ＥＴのうちの最大値（ＥＴ）maxを選ぶ第二の段階と、該（ＥＴ）maxと該（ＥＴ）maxを示す板厚方向位置における上部棚吸収エネルギーＥshelfとを比較し、該（ＥＴ）maxが（Ｅshelf ／2）以上である場合に、該厚鋼板を、脆性き裂伝播停止特性に優れ、鋼材使用温度において脆性き裂の伝播停止能を有するクラックアレスター用厚鋼板と判定する第三の段階とからなることを特徴とする、クラックアレスター用厚鋼板の品質管理方法。
(3) At each position in the plate thickness direction of the thick steel plate , a Charpy impact test piece was taken so that the height direction of the test piece would be the plate thickness direction, and a 2 mm V notch was introduced parallel to the plate surface of the thick steel plate. A Charpy impact test is performed in accordance with Z 2242, and the first stage of obtaining the average absorbed energy value E T (J) of three test pieces at a test temperature T (° C.): (steel material use temperature−80 ° C.) a second step of selecting the maximum value (E T) max of the mean absorbed energy value E T in the obtained thickness direction each position, plate indicating the (E T) max and the (E T) max Compared with the upper shelf absorbed energy Eshelf at the position in the thickness direction, when the (E T ) max is (Eshelf / 2) or more, the thick steel plate is excellent in brittle crack propagation stopping characteristics and at the steel material use temperature. A steel plate for crack arresters that has the ability to stop the propagation of brittle cracks. Characterized in that comprising the steps, quality control method of the crack arrester for steel plate.
（４）（１）ないし（３）のいずれかにおいて、前記板厚方向各位置を、表層位置、板厚１／４位置、板厚中央位置または（板厚中央位置＋６mm）位置の３位置とすることを特徴とするクラックアレスター用厚鋼板の品質管理方法。
（５）（１）ないし（４）のいずれかにおいて、前記厚鋼板が、板厚：25mm超えであることを特徴とするクラックアレスター用厚鋼板の品質管理方法。
(4) In any one of (1) to (3), the plate thickness direction each position, surface position, the sheet thickness 1/4 position, and 3 position of the mid-thickness position or (mid-thickness position + 6 mm) Position A quality control method for thick steel plates for crack arresters.
(5) In any one of (1) to (4), the thick steel plate has a plate thickness of more than 25 mm.
（６）（１）ないし（４）のいずれかにおいて、前記厚鋼板が、板厚：50mm超えであることを特徴とするクラックアレスター用厚鋼板の品質管理方法。 (6) In any one of (1) to (4), the thick steel plate has a plate thickness of more than 50 mm.
本発明によれば、対象とする厚鋼板が、船体構造の強力甲板等に用いられるクラックアレスター用として、使用温度で所望の脆性き裂の伝播停止能を有する鋼板であるか否かを、小型試験で、容易に判定することができ、従来困難であった、クラックアレスター用厚鋼板の品質保証を簡便に行うことができるようになり、産業上格段の効果を奏する。 According to the present invention, whether or not the target thick steel plate is a steel plate having a desired brittle crack propagation stopping ability at the operating temperature for a crack arrester used for a strong deck of a hull structure, etc. In the test, it can be easily determined and quality assurance of the steel plate for crack arrester, which has been difficult in the past, can be easily performed, and has a remarkable industrial effect.
本発明は、クラックアレスター用厚鋼板の簡便な品質管理方法であり、第一の段階と、第二の段階と、第三の段階とからなる。
本発明で対象とする厚鋼板は、好ましくは板厚25mm超、より好ましくは板厚50mm超の鋼板である。板厚25mm以下の鋼板では、大型試験(ESSO試験等)を実施するための負荷、たとえば、試験体をタブ板に溶接する作業負荷等が、板厚25mm超の鋼板に比べてあまり大きくない。そのため、板厚25mm以下の鋼板については、本発明による評価法を用いるまでもなく、大型試験(ESSO試験等)による評価を行えばよい。なお、本発明は、板厚25mm以下の鋼板に対しても適用可能なものである。
The present invention is a simple quality control method for a steel plate for crack arrester, and includes a first stage, a second stage, and a third stage.
The thick steel plate to be used in the present invention is preferably a steel plate having a plate thickness of more than 25 mm, more preferably a plate thickness of more than 50 mm. In a steel plate having a thickness of 25 mm or less, a load for carrying out a large-scale test (such as an ESSO test), for example, a work load for welding a specimen to a tab plate is not so large as compared with a steel plate having a thickness of more than 25 mm. Therefore, for a steel sheet having a thickness of 25 mm or less, it is not necessary to use the evaluation method according to the present invention, and an evaluation using a large-scale test (such as an ESSO test) may be performed. The present invention can also be applied to a steel plate having a thickness of 25 mm or less.
本発明における第一の段階では、対象とする厚鋼板の、板厚方向各位置からシャルピー衝撃試験片（10mm厚）を採取し、JIS Z 2242に準拠してシャルピー衝撃試験を実施して、板厚方向各位置におけるエネルギー遷移温度vTrＥ（℃）、または破面遷移温度vTrs（℃）を求める。なお、本発明では、通常とは異なり、図２に示すように、Ｖノッチ（２mm）を鋼板の板面に平行に導入したシャルピー衝撃試験片、いわゆる「表面ノッチシャルピー衝撃試験片」を用いる。本発明では、船体構造における甲板等のような、クラックアレスターとしての機能を要求されるフランジ材用の厚鋼板（クラックアレスター用厚鋼板）を対象とし、該厚鋼板の脆性き裂伝播停止特性を評価する。 In the first stage of the present invention, a Charpy impact test piece (10 mm thickness) is sampled from each position in the plate thickness direction of the target thick steel plate and subjected to a Charpy impact test in accordance with JIS Z 2242. The energy transition temperature vTr E (° C.) or the fracture surface transition temperature vTrs (° C.) at each position in the thickness direction is obtained. In the present invention, unlike normal, as shown in FIG. 2, a Charpy impact test piece in which a V notch (2 mm) is introduced in parallel to the plate surface of the steel sheet, a so-called “surface notch Charpy impact test piece” is used. In the present invention, a thick steel plate for a flange material (thick steel plate for crack arrester) that is required to function as a crack arrester, such as a deck in a hull structure, is subjected to brittle crack propagation stopping characteristics of the thick steel plate. evaluate.
通常、船体構造における甲板等のようなフランジ材には、ハッチコーミング等のウェブ材が隅肉溶接等により接合される。このような溶接構造物では、ウェブ材を伝播してきた予期せぬ脆性き裂は、フランジ材に該材料の表面から侵入し伝播する。このため、本発明では、材料（鋼板）表面から侵入した脆性き裂の伝播状況を小型試験によって再現するために、ノッチを鋼板の板面に平行に導入したシャルピー衝撃試験片を用いることにした。そして、これにより、対象とする厚鋼板の隅肉溶接部ウェブから突入する脆性き裂に対する脆性き裂伝播停止特性を、実構造物を模した大型試験を実施することなく小型試験によっても、精度よく判定することができるようになる。 Usually, a web material such as hatch combing is joined to a flange material such as a deck in a hull structure by fillet welding or the like. In such a welded structure, an unexpected brittle crack that has propagated through the web material penetrates into the flange material from the surface of the material and propagates. For this reason, in the present invention, in order to reproduce the propagation state of the brittle crack invading from the surface of the material (steel plate) by a small test, a Charpy impact test piece in which a notch is introduced in parallel to the plate surface of the steel plate is used. . As a result, the brittle crack propagation stop characteristics for brittle cracks entering from the fillet welded web of the target thick steel plate can be accurately measured even by a small test without carrying out a large test simulating an actual structure. You will be able to judge well.
そして、第二の段階では、得られた板厚方向各位置におけるエネルギー遷移温度vTrＥまたは破面遷移温度vTrsを比較し、最も低温となるvTrＥまたはvTrsを選び、（vTrＥ）minまたは（vTrs）minとする。
そして、第三の段階では、得られた（vTrＥ）minまたは（vTrs）minと（鋼材使用温度−80℃）とを比較する。（vTrＥ）minまたは（vTrs）minが（鋼材使用温度−80℃）より低温である場合に、該厚鋼板を、脆性き裂伝播停止特性に優れ、鋼材使用温度において脆性き裂の伝播停止能を有するクラックアレスター用厚鋼板であると判定する。
In the second stage, the obtained energy transition temperature vTr E or fracture surface transition temperature vTrs at each position in the plate thickness direction is compared, and the lowest vTr E or vTrs is selected, and (vTr E ) min or ( vTrs) Set to min .
In the third stage, the obtained (vTr E ) min or (vTrs) min is compared with (steel material use temperature −80 ° C.). When (vTr E ) min or (vTrs) min is lower than (steel material use temperature −80 ° C.), the thick steel plate has excellent brittle crack propagation stoppage properties and stops brittle crack propagation at the steel use temperature. It is determined that it is a thick steel plate for crack arresters having a function.
本発明では、鋼板の板厚方向各位置のどこか１箇所の特性、すなわち、板厚方向各位置のvTrＥまたはvTrsのうち、最も低温である（vTrＥ）minまたは（vTrs）minが、（鋼材使用温度−80℃）より低温である厚鋼板であれば、鋼材使用温度で、鋼板表面から突入してくる脆性き裂を停止することができると考える。本発明者らが行った、各種実構造物を模した大型の脆性き裂伝播停止試験と、表面ノッチシャルピー衝撃試験のエネルギー遷移温度vTrＥとの比較検討の結果から、小型試験の評価温度を、（鋼材使用温度−80℃）とすれば、表面ノッチシャルピー衝撃試験（小型試験）の結果から、鋼材使用温度において脆性き裂伝播能を有する厚鋼板であるかどうかの判定ができるという結論を得ている。すなわち、表面ノッチシャルピー衝撃試験のエネルギー遷移温度（vTrＥ）minまたは破面遷移温度（vTrs）minが、評価温度である、（鋼材使用温度−80℃）より低温であれば、鋼材使用温度で、鋼板表面から突入してくる脆性き裂を停止することができる厚鋼板であると判定することができる。該厚鋼板の（vTrＥ）minまたは（vTrs）minが、（鋼材使用温度−80℃）より高温である場合には、対象とする厚鋼板は、鋼材使用温度で鋼板表面から突入してくる脆性き裂を停止することができない厚鋼板であると判定する。なお、本発明でvTrＥまたはvTrsを測定する板厚方向各位置は、表層（試験片中心が表面から５mmである位置）、板厚1/4位置（試験片中心が板厚1/4位置）、板厚1/2位置（試験片中心が板厚中央位置）あるいは板厚1/2位置＋６mm位置（試験片中心が板厚中心から６mmの位置）の３位置とすることが好ましい。厚鋼板では、通常、表層、板厚1/4位置および板厚1/2位置あるいは板厚1/2位置＋６mm位置において、靭性値の分布はおおむね把握できるので、少なくとも上記した３位置でシャルピー衝撃試験を行っていれば、対象とする厚鋼板の、表面から裏面までの板厚方向各位置における、エネルギー遷移温度または破面遷移温度のうち、最も低いエネルギー遷移温度または破面遷移温度を十分に把握することができる。 In the present invention, the characteristic of somewhere in each position in the plate thickness direction of the steel sheet, that is, the lowest temperature (vTr E ) min or (vTrs) min among vTr E or vTrs in each position in the plate thickness direction, If it is a thick steel plate having a temperature lower than (steel material use temperature −80 ° C.), it is considered that a brittle crack entering from the steel plate surface can be stopped at the steel material use temperature. Based on the results of a comparative study between the large brittle crack propagation stop test imitating various actual structures conducted by the present inventors and the energy transition temperature vTr E of the surface notch Charpy impact test, the evaluation temperature of the small test was determined. , (Steel material use temperature-80 ° C), the conclusion from the result of the surface notch Charpy impact test (small test) that it is possible to judge whether it is a thick steel plate with brittle crack propagation ability at the steel material use temperature It has gained. That is, if the energy transition temperature (vTr E ) min or fracture surface transition temperature (vTrs) min in the surface notch Charpy impact test is lower than the evaluation temperature (steel material use temperature −80 ° C.), the steel material use temperature It can be determined that the steel plate is a thick steel plate capable of stopping a brittle crack entering from the steel plate surface. When the (vTr E ) min or (vTrs) min of the thick steel plate is higher than (steel material use temperature −80 ° C.), the target thick steel plate enters from the steel plate surface at the steel material use temperature. The steel plate is determined to be a thick steel plate that cannot stop a brittle crack. In the present invention, each position in the thickness direction for measuring vTr E or vTrs is the surface layer (position where the center of the test piece is 5 mm from the surface), 1/4 position of the thickness (the center of the test piece is 1/4 position of the thickness) ), Plate thickness 1/2 position (the test piece center is the plate thickness center position) or plate thickness 1/2 position + 6 mm position (the test piece center is 6 mm from the plate thickness center). In the case of thick steel plates, the distribution of toughness can generally be grasped at the surface layer, 1/4 thickness position and 1/2 thickness position or 1/2 thickness position + 6 mm position. If the test is performed, the lowest energy transition temperature or fracture surface transition temperature among the energy transition temperature or fracture surface transition temperature at each position in the thickness direction from the front surface to the back surface of the target thick steel plate I can grasp it.
また、本発明では、表面ノッチシャルピー衝撃試験片を用いて得られたエネルギー遷移温度vTrＥを用いて、脆性き裂伝播停止能を評価することを基本としているが、品質保証という観点からは、板厚方向各位置のいずれかで、エネルギー遷移温度vTrＥが所定の温度以下であることを確認できれば十分である。このような観点から、本発明では、板厚方向各位置で、エネルギー遷移温度（vTrＥ）minを求めることに代えて、評価温度（＝鋼材使用温度−80℃）における平均吸収エネルギー値（３本の平均値）を求めて、判定してもよい。 In the present invention, the energy transition temperature vTr E obtained using the surface notch Charpy impact test piece is used to evaluate the brittle crack propagation stopping ability, but from the viewpoint of quality assurance, It is sufficient if it can be confirmed that the energy transition temperature vTr E is equal to or lower than a predetermined temperature at any position in the plate thickness direction. From this point of view, in the present invention, instead of obtaining the energy transition temperature (vTr E ) min at each position in the plate thickness direction, the average absorbed energy value (3 steel use temperature −80 ° C.) (3 You may determine by calculating | requiring the average value of a book.
具体的には、第一の段階では、板厚方向各位置で、評価温度（＝鋼材使用温度−80℃）における、試験片３本の平均吸収エネルギー値ＥＴ（Ｊ）を求める。そして、第二の段階では、得られた平均吸収エネルギー値ＥＴのうちの最大値（ＥＴ）maxを選ぶ。そして、第三の段階では、得られた（ＥＴ）maxと、該（ＥＴ）maxを示す板厚方向位置における上部棚吸収エネルギーＥshelfとを比較し、該（ＥＴ）maxが（Ｅshelf／２）以上である場合に、該厚鋼板を、脆性き裂伝播停止特性に優れ、鋼材使用温度において脆性き裂の伝播停止能を有するクラックアレスター用厚鋼板と判定する。評価温度（＝鋼材使用温度−80℃）における、最大平均吸収エネルギー値（ＥＴ）maxが（Ｅshelf／２）未満である厚鋼板は、エネルギー遷移温度vTrＥが評価温度（＝鋼材使用温度−80℃）より高温となり、鋼材使用温度で鋼板表面から突入してくる脆性き裂を停止することができない厚鋼板であることになる。 Specifically, in the first stage, the average absorbed energy value E T (J) of three test pieces at the evaluation temperature (= steel material use temperature−80 ° C.) is obtained at each position in the plate thickness direction. In the second stage, the maximum value (E T ) max of the obtained average absorbed energy values E T is selected. Then, in the third stage, the resultant with (E T) max, is compared with the upper shelf energy absorption Eshelf in the plate thickness direction position indicating the (E T) max, the (E T) max is (Eshelf / 2) In the case of the above, the thick steel plate is determined to be a thick plate for crack arrester having excellent brittle crack propagation stopping characteristics and having the ability to stop brittle crack propagation at the steel material use temperature. In the thick steel plate whose maximum average absorbed energy value (E T ) max is less than (Eshelf / 2) at the evaluation temperature (= steel material use temperature−80 ° C.), the energy transition temperature vTr E is the evaluation temperature (= steel material use temperature− It is a thick steel plate that is higher than 80 ° C.) and cannot stop brittle cracks that enter from the surface of the steel plate at the steel material use temperature.
表１に、引張特性、衝撃特性を示す厚鋼板（板厚：35〜65mm）について、第一の段階と、第二の段階と、第三の段階を行い、クラックアレスター用厚鋼板としての品質の良否を判定した。 Table 1 shows the quality as a steel plate for crack arresters by performing the first, second, and third stages for thick steel plates (thickness: 35 to 65 mm) that exhibit tensile properties and impact properties. The quality was judged.
（本発明例１）
第一の段階では、対象とする厚鋼板の板厚方向各位置から、図２に示すように、表面ノッチシャルピー衝撃試験片（２mmＶノッチ標準試験片：10mm厚）を採取し、JIS Z 2242の規定に準拠して、表面ノッチシャルピー衝撃試験を実施し、板厚方向各位置のエネルギー遷移温度vTrＥおよび破面遷移温度vTrsを求めた。ここで、板厚方向各位置は、表層（試験片中心が表面から５mmである位置）、板厚1/4位置（試験片中心が板厚1/4位置）、および板厚1/2位置（試験片中心が板厚中央位置）または板厚1/2位置＋６mm位置（試験片中心が板厚中心から６mmの位置）、の各３位置とした。
(Invention Example 1)
In the first stage, surface notch Charpy impact test pieces (2 mm V notch standard test piece: 10 mm thickness) are collected from each position in the plate thickness direction of the target thick steel plate as shown in FIG. In accordance with the regulations, a surface notch Charpy impact test was carried out to determine the energy transition temperature vTr E and fracture surface transition temperature vTrs at each position in the plate thickness direction. Here, each position in the plate thickness direction is the surface layer (the position where the center of the test piece is 5 mm from the surface), the 1/4 position of the plate thickness (the center of the test piece is 1/4 position of the plate thickness), and the 1/2 position of the plate thickness. The test piece center was set at three positions: the plate thickness center position; or the plate thickness 1/2 position + 6 mm position (the test piece center was 6 mm from the plate thickness center).
ついで、第二の段階として、各厚鋼板ごとに、得られたvTrＥ,vTrsのうち、最も低温の（vTrＥ）min,（vTrs）minを決定した。
そして、第三の段階として、各鋼板について、得られた（vTrＥ）min,（vTrs）minと評価温度（＝（鋼材使用温度−80℃））とを比較した。なお、鋼材使用温度は−10℃（厚鋼板No.Ａ〜Ｇ）または−50℃（厚鋼板No.Ｈ〜Ｉ）とした。そして、（vTrＥ）min,（vTrs）minが（鋼材使用温度−80℃）より低温である厚鋼板を、鋼材使用温度において伝播してくる脆性き裂の停止能を有するクラックアレスター用厚鋼板であると判定し、○と評価した。（vTrＥ）min,（vTrs）minが（鋼材使用温度−80℃）より高温である厚鋼板は、鋼材使用温度において伝播してくる脆性き裂を停止できずそのまま伝播し、脆性き裂の停止能が低い厚鋼板であると判定し、×と評価した。
Next, as the second stage, the lowest (vTr E ) min and (vTrs) min among the obtained vTr E and vTrs were determined for each thick steel plate.
As a third stage, the obtained (vTr E ) min and (vTrs) min were compared with the evaluation temperature (= (steel material use temperature−80 ° C.)) for each steel plate. In addition, the steel material use temperature was made into -10 degreeC (thick steel plate No. AG) or -50 degreeC (thick steel plate No. HI). Thick steel plates for crack arresters that have the ability to stop brittle cracks that propagate through steel plates whose (vTr E ) min and (vTrs) min are lower than (steel use temperature-80 ° C). It judged that it was, and was evaluated as (circle). (VTr E ) min , (vTrs) Thick steel plates where min is higher than (steel material operating temperature −80 ° C) cannot propagate brittle cracks that propagate at the steel material operating temperature, but propagate as they are. It was determined that the steel sheet had a low stopping ability and was evaluated as x.
得られた結果を表２に示す。 The obtained results are shown in Table 2.
（本発明例２）
本発明例１における、表面ノッチシャルピー衝撃試験のエネルギー遷移温度vTrＥに代えて、第一の段階において、評価温度（＝（鋼材使用温度−80℃））での試験片３本の平均吸収エネルギー値ＥＴを求めた。そして、第二の段階では、得られた平均吸収エネルギー値ＥＴのうちから、平均吸収エネルギー値の最大値（ＥＴ）maxを決定した。そして、第三の段階では、得られた（ＥＴ）maxと、該（ＥＴ）maxを示す板厚方向位置における上部棚吸収エネルギーＥshelfとを比較し、（ＥＴ）maxが（Ｅshelf／２）以上である場合に、該厚鋼板を、脆性き裂伝播停止特性に優れ、鋼材使用温度において脆性き裂の伝播停止能を有するクラックアレスター用厚鋼板と判定し、○と評価した。それ以外は×と評価した。
(Invention Example 2)
Instead of the energy transition temperature vTr E of the surface notch Charpy impact test in Example 1 of the present invention, in the first stage, the average absorbed energy of three test pieces at the evaluation temperature (= (steel material use temperature−80 ° C.)) to determine the value E T. In the second stage, the maximum value (E T ) max of the average absorbed energy value was determined from the obtained average absorbed energy value E T. Then, in the third stage, the resultant with (E T) max, is compared with the upper shelf energy absorption Eshelf in the plate thickness direction position indicating the (E T) max, is (E T) max (Eshelf / 2) In the case of the above, the thick steel plate was judged to be a crack arrester thick steel plate having excellent brittle crack propagation stopping characteristics and having brittle crack propagation stopping ability at the steel material use temperature, and evaluated as “good”. Otherwise, it was evaluated as x.
得られた結果を表３に示す。 The obtained results are shown in Table 3.
次に、表１に示す厚鋼板を供試鋼板として用い、該供試鋼板に脆化鋼板を、Ｔ字型に完全溶け込みで隅肉溶接し、Ｔ字型隅肉溶接継手を作製した。この溶接継手を用いて、図４に示すようなESSO試験片として、実構造物における脆性き裂伝播停止挙動を把握する試験を実施した。なお、脆化鋼板に機械切欠き部を加工し、供試鋼板には、試験時のバランスをとるために、補助板を仮付け溶接している。試験は、試験片を温度：−10℃（厚鋼板No.Ａ〜Ｇ）または−50℃（厚鋼板No.Ｈ〜Ｉ）に冷却し、鋼材使用応力である24kgf/mm２（235MPa）を負荷応力として負荷する条件で実施した。機械切欠き部に衝撃荷重を負荷して脆性き裂を発生させ伝播させて、伝播した脆性き裂が供試鋼板内で停止するか、あるいは停止せず供試鋼板を伝播するかを調査した。 Next, the thick steel plate shown in Table 1 was used as a test steel plate, and the embrittled steel plate was completely melted into the T-shaped fillet weld to the test steel plate to produce a T-shaped fillet welded joint. Using this welded joint, a test for grasping the brittle crack propagation stopping behavior in an actual structure was conducted as an ESSO test piece as shown in FIG. In addition, the mechanical notch part was processed into the embrittled steel plate, and the auxiliary plate was tack-welded to the test steel plate in order to balance at the time of a test. In the test, the test piece was cooled to a temperature of −10 ° C. (thick steel plates No. A to G) or −50 ° C. (thick steel plates No. H to I), and the steel material stress of 24 kgf / mm 2 (235 MPa) was applied. It carried out on the conditions loaded as a load stress. An impact load was applied to the mechanical notch to generate and propagate a brittle crack, and it was investigated whether the propagated brittle crack stopped within the test steel sheet or propagated through the test steel sheet without stopping. .
得られた結果を、比較して表２、表３に併記した。
なお、比較例として、温度勾配型ESSO試験を実施し、脆性き裂伝播停止特性Ｋcaを求め、脆性き裂伝播停止特性を評価した。
温度勾配型ESSO試験は、各厚鋼板から試験片（大きさ：500×500mm）を採取し、幅方向端部に切欠き部を加工し、試験に供した。試験方法は、日本溶接協会の鋼種認定試験方法に規定される「脆性破壊伝播停止試験」に準じて、行った。すなわち、試験片の両端をそれぞれタブ板に溶接したのち、試験片に温度勾配を付与し、大型引張試験機により所定の応力を負荷する。そして、試験片端部に加工した切欠部に、楔を介して衝撃荷重を与え強制的に脆性き裂を発生、伝播、停止させる。脆性き裂が伝播停止した位置のき裂長さと負荷応力とからき裂停止時の応力拡大係数Ｋca値を求め、脆性き裂の停止温度とＫca値との関係を求めた。得られた結果を、表２、表３に併記した。
The obtained results are shown in Tables 2 and 3 for comparison.
As a comparative example, a temperature gradient type ESSO test was performed to determine a brittle crack propagation stop characteristic Kca, and the brittle crack propagation stop characteristic was evaluated.
In the temperature gradient type ESSO test, a test piece (size: 500 × 500 mm) was taken from each thick steel plate, a notch was processed at the end in the width direction, and the test was used. The test method was carried out in accordance with the “Brittle Fracture Propagation Stop Test” defined in the steel type certification test method of the Japan Welding Association. That is, after both ends of the test piece are welded to the tab plate, a temperature gradient is applied to the test piece, and a predetermined stress is applied by a large tensile testing machine. Then, an impact load is applied to the notch processed at the end of the test piece via a wedge to forcibly generate, propagate and stop a brittle crack. The stress intensity factor Kca value at the time of crack stop was obtained from the crack length and the load stress at the position where the brittle crack stopped, and the relationship between the stop temperature of the brittle crack and the Kca value was obtained. The obtained results are shown in Tables 2 and 3.
本発明例１，２は、いずれも、実構造物を模擬した溶接継手における脆性き裂伝播停止挙動とよく一致しており、本発明の品質管理方法によれば、製造される各厚鋼板が、実構造物におけるクラックアレスター用として、所望の脆性き裂伝播停止能を有するか否かを十分に評価でき、クラックアレスター用鋼板製造における、簡便な品質管理方法を提供できるといえる。 Inventive Examples 1 and 2 both agree well with the brittle crack propagation stopping behavior in a welded joint that simulates an actual structure. According to the quality control method of the present invention, As a crack arrester in an actual structure, it can be sufficiently evaluated whether or not it has a desired brittle crack propagation stopping ability, and it can be said that a simple quality control method in the production of a crack arrester steel sheet can be provided.
これに対し、表２、表３に示すように、温度勾配型ESSO試験による評価では、実構造物における厚鋼板の脆性き裂伝播停止挙動と一部一致しない場合もあり、十分に評価できない場合があることになる。 On the other hand, as shown in Tables 2 and 3, in the evaluation by the temperature gradient type ESSO test, the brittle crack propagation stoppage behavior of the thick steel plate in the actual structure may be partially inconsistent and cannot be fully evaluated There will be.
Claims (6)
The quality control method for a thick steel plate for crack arresters according to any one of claims 1 to 4, wherein the thick steel plate has a thickness exceeding 50 mm.
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