JP6017205B2 - ｙ形溶接割れ試験板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＪＩＳ Ｚ ３１５８に記載された被覆アーク溶接・ガスシールドアーク溶接・セルフシールドアーク溶接による炭素鋼及び低合金鋼の溶接部に発生する低温割れを試験するｙ形溶接割れ試験方法に使用するｙ形溶接割れ試験板及びその製造方法に関する。

ｙ形溶接割れ試験は、溶接部の低温割れ感受性を調べる試験であり、試験板に所定のルートギャップをもって形成されたｙ形開先部を試験溶接部として溶接し、所定の時間（通常４８時間）経過後に、溶接した試験板に表面割れ及び断面割れが発生しているかを検査するものである。

従来、ｙ形溶接割れ試験には、図１１（ａ）に示すｙ形溶接割れ試験板１０１を用いていた。これは、図１２（ａ）乃至（ｄ）に示すように、２個の異なる形状を有する鋼板１０２及び１０３を、溶接割れ試験を行う試験溶接部１０４を残して、拘束溶接を行って作製したものである。以下に、この従来のｙ形溶接割れ試験板１０１の製造方法を示す。

図１２（ａ），（ｂ）に示すように、鋼板１０２は、幅２００ｍｍ、長さ（７５＋板厚ｔ／３．４）ｍｍ、板厚ｔである。先ず、この鋼板１０２の長さ方向の一端部を、鋼板１０２の表面から、鋼板１０２の裏面の長さ方向の一端部まで、鋼板１０２の表面に対し６０°の角度で切断する（第１工程）。次に、鋼板１０２の長さ方向の一端部において、鋼板１０２の幅方向の一端部から鋼板１０２の幅方向に平行の方向６０ｍｍまでの部分を、鋼板１０２の裏面から、鋼板１０２の板厚方向の１／２の部分における鋼板１０２の長さ方向の一端部まで、鋼板１０２の裏面に対し６０°の角度で切断する（第２工程）。これと同様に、鋼板１０２の長さ方向の一端部において、鋼板１０２の幅方向の他端部から鋼板１０２の幅方向に平行の方向６０ｍｍまでの部分を、鋼板１０２の裏面から、鋼板１０２の板厚方向の１／２の部分における鋼板１０２の長さ方向の一端部まで、鋼板１０２の裏面に対し６０°の角度で切断する（第３工程）。これにより、鋼板１０２は、鋼板１０２の長さ方向の一端部において、鋼板１０２の表面から鋼板１０２の板厚の半分ｔ／２の距離まで、鋼板１０２に平行の方向に対し６０°の角度で鋼板１０２の外側に傾斜し、鋼板１０２の裏面から鋼板１０２の板厚の半分ｔ／２の距離まで、鋼板１０２に平行の方向に対し６０°の角度で鋼板１０２の外側に傾斜するものとなる。そして、鋼板１０２の幅方向の両端部から６０ｍｍを除く幅方向８０ｍｍにおいて、裏面から鋼板１０２の板厚の半分ｔ／２の距離までの部分が、鋼板１０２に平行の方向に対し６０°の角度で鋼板１０２の外側に突出している。なお、製造工程数は、この鋼板１０２の製造工程から連続して数えるものとする。

また、図１２（ｃ），（ｄ）に示すように、鋼板１０３は、幅２００ｍｍ、長さ７５ｍｍ、板厚ｔである。先ず、この鋼板１０３の長さ方向の一端部を、鋼板１０３の表面から、鋼板１０２の板厚方向の１／２の部分における鋼板１０２の長さ方向の一端部まで、鋼板１０３の表面に対し６０°の角度で切断する（第４工程）。そして、この鋼板１０３の長さ方向の一端部を、鋼板１０３の裏面から、鋼板１０２の板厚方向の１／２の部分における鋼板１０２の長さ方向の一端部まで、鋼板１０３の裏面に対し６０°の角度で切断する（第５工程）。これにより、鋼板１０３の長さ方向の一端部において、鋼板１０３の表面から鋼板１０３の板厚の半分ｔ／２の距離まで、鋼板１０３に平行の方向に対し６０°の角度で鋼板１０３の外側に傾斜し、鋼板１０３の裏面から鋼板１０３の板厚の半分ｔ／２の距離まで、鋼板１０３に平行の方向に対し６０°の角度で鋼板１０３の外側に傾斜するものとなる。鋼板１０２の長さ方向の一端部と、鋼板１０３の長さ方向の一端部とを突き合わせ、これら鋼板１０２及び鋼板１０３の幅方向の一端部から、鋼板の幅方向に平行の方向６０ｍｍまでの部分を拘束溶接し（第６工程）、鋼板１０２及び鋼板１０３の幅方向の他端部から、鋼板の幅方向に平行の方向６０ｍｍまでの部分を拘束溶接する（第７工程）。

このように、従来技術では、７回の工程により、ｙ形溶接割れ試験板１０１を製造する。この試験溶接部１０４は、図１１（ａ）のＡ−Ａ断面図である図１１（ｂ）に示すように、その断面がｙ形になる。また、鋼板同士を拘束溶接した拘束溶接部１０５は、図１１（ａ）のＢ−Ｂ断面図である図１１（ｃ）に示すようになっている。そして、拘束溶接時には、試験溶接開先部に拘束溶接ビード及び拘束溶接で発生するスパッタが侵入しないように、図１３（ａ）に示すように、試験溶接部に銅当金１０７を設けた状態で、拘束溶接を行っている。この銅当金１０７は、図１３（ａ）のＡ−Ａ断面図である図１３（ｂ）に示すように、鋼板のｙ形断面の上面側に嵌め込まれている。また、鋼板同士を拘束溶接した部分は、図１３（ａ）のＢ−Ｂ断面図である図１３（ｃ）に示すようになっている。

そして、鋼板同士を拘束溶接する際、図１４に示すように、試験溶接部１０４の溶接始端部及び溶接終端部における開先にスペーサ１０６を挟み、試験溶接部１０４のルートギャップ１１０を所定の値ｇに調整する。この試験溶接部１０４のルートギャップ１１０は、ＪＩＳ Ｚ ３１５８に、１．０ｍｍから２．０ｍｍの範囲で適切な値を選択し、その許容差は±０．２ｍｍであることが記載されている。しかし、この試験板１０１は、ルートギャップ１１０形成のためにスペーサ１０６を必要とするものであり、また拘束溶接を行うことによる試験溶接部１０４の収縮及び拘束溶接によるスペーサ１０６の形状変形等によって、安定してルートギャップ１１０を形成することが困難であった。

そこで、近年、図１５（ａ）乃至（ｆ）に示すように、鋼板１１２に予め凹部１１４を形成しておき、この鋼板１１２と鋼板１１３とを拘束溶接することにより、この凹部１１４がそのまま試験溶接部のルートギャップになるようにして、安定したルートギャップを得ようとする試験板が使用されている。

図１５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、この鋼板１１２は、幅２００ｍｍ、長さ（７５＋板厚ｔ／３．４）ｍｍ、板厚ｔが５０ｍｍであり、鋼板１１２の長さ方向の一端部において、鋼板１１２の表面から鋼板１１２の板厚の半分ｔ／２の距離まで、鋼板１１２に平行の方向に対し６０°の角度で鋼板１１２の外側に傾斜し、鋼板１１２の裏面から鋼板１１２の板厚の半分ｔ／２の距離まで、鋼板１１２に平行の方向に対し６０°の角度で鋼板１１２の外側に傾斜している。そして、鋼板１１２の幅方向の両端部から６０ｍｍを除く幅方向８０ｍｍにおいて、裏面から鋼板１１２の板厚の半分ｔ／２の距離までの部分が、鋼板１１２に平行の方向に対し６０°の角度で鋼板１１２の外側に突出している。また、この突出している部分において、鋼板１１２の幅方向の両端部から６４ｍｍを除く幅方向７２ｍｍにおいて、深さ１．５ｍｍの凹部１１４が、裏面から上面に至るまで形成されている。

また、図１５（ｄ），（ｅ），（ｆ）に示すように、鋼板１１３は、幅２００ｍｍ、長さ７５ｍｍ、板厚ｔが５０ｍｍであり、鋼板１１３の長さ方向の一端部において、鋼板１１３の上面から鋼板１１３の板厚の半分ｔ／２の距離まで、鋼板１１３に平行の方向に対し６０°の角度で鋼板１１３の外側に傾斜し、鋼板１１３の裏面から鋼板１１３の板厚の半分ｔ／２の距離まで、鋼板１１３に平行の方向に対し６０°の角度で鋼板１１３の外側に傾斜している。これら鋼板１１２と鋼板１１３とを拘束溶接することにより、この鋼板１１２に形成された凹部１１４が、そのまま試験溶接部のルートギャップになる。

また、特許文献１には、ＴＩＧ溶接等非溶極式溶接におけるｙ形溶接割れ試験に用いるｙ形溶接割れ試験片において、開先が試験片の中央部分に一直線上に形成されており、この開先の長手方向に沿って孔部が設けられ、この孔部がｙ形溶接割れ試験片の外側と開先とを一直線上に連通されたｙ形溶接割れ試験片が開示されている。そして、このｙ形溶接割れ試験片の外側から孔部に溶接棒を差し込み、溶接棒の先端とＴＩＧ溶接の電極とを対応させて、試験溶接を開始し、溶接棒及び電極とを同時に移動させていき、開先の一端部から他端部まで溶接を行う。これにより、この従来技術は、比較的開先深さが深いｙ形溶接割れ試験片でＴＩＧ溶接等非溶極式溶接を行う場合でも、試験ビードを一定に開先の長手方向全長に渡って容易に設けようとするものである。なお、この従来技術におけるｙ形溶接割れ試験に用いるｙ形溶接割れ試験片は、２個の鋼板を拘束溶接して作製したものである。

また、特許文献２には、レーザ溶接に用いる溶接割れ試験片において、凸部を有する平板の試験片を、凸部が対向するように２個設置して凸部同士を突き合わせ、この突き合わせにより凸部の両側に形成された凹部に隙間設定ブロックを嵌め込み、対向する凸部間にルートギャップを形成させ、２個の試験片を隙間設定ブロックに押し付けた状態に保持したＩ型溶接割れ試験片が開示されている。この従来技術は、凸部の突出長さ及び隙間設定ブロックにおいて試験片の凸部の突出方向に平行の方向の長さを調整することにより、凸部間に形成されたルートギャップを高精度に設定しようとするものである。

特開平６−１８０２７８号公報 特開２０１１−３６９１１号公報

しかしながら、図１５に示す従来のｙ形溶接割れ試験板１１１は、２個の鋼板を拘束溶接する必要があるので、溶接割れ試験に影響を及ぼすといわれている試験溶接部のルートギャップの精度を確保しにくいという問題がある。

ギャップ精度に影響を及ぼす因子として、スペーサ１０６によりルートギャップを形成するｙ形溶接割れ試験板（図１１，図１２，図１４）においては、スペーサ１０６の材質及び形状が挙げられ、また２個の鋼板を拘束溶接する際の溶接施工条件、例えば溶接材料、溶接入熱、積層パス数、パス間温度、表裏面溶接順序等が挙げられる。また、ギャップ精度に影響を及ぼす因子として、鋼板１１２に予め凹部１１４を形成しておき鋼板１１２と鋼板１１３とを拘束溶接することによりルートギャップを形成するｙ形溶接割れ試験板１１１（図１５）においては、凹部１１４を形成するために行う機械加工の精度が挙げられ、また２個の鋼板を拘束溶接する際の溶接施工条件、例えば溶接材料、溶接入熱、積層パス数、パス間温度、表裏面溶接順序等が挙げられる。

通常、ｙ形溶接割れ試験は、予熱温度及び直後熱条件を変化させて、割れ防止温度管理条件を決定する場合が多いため、試験板材質夫々において予熱温度及び直後熱条件を変化させるために、１種類の試験板材質ごとに複数の試験板を準備する必要がある。従って、溶接施工条件が比較的適切であったとしても、複数の試験板に機械加工及び拘束溶接を施すと、試験板ごとに機械加工精度が変化する場合があり、及び溶接による収縮度合いが変化する場合があり、同じ材質であっても、図１６（ａ）に示すように、ルートギャップ１１０が過小となったり、図１６（ｂ）に示すように、ルートギャップ１１０が過大となったりする。また、溶接施工条件が適切でない場合は、複数の試験板に拘束溶接を施したときに、試験板ごとに角変形の程度が変化する場合があり、同じ材質であっても、図１７（ａ）に示すように、試験溶接ビード直下部のルートギャップ１２１が、鋼板の裏面側近傍部のルートギャップ１２２よりも小さくなったり、図１７（ｂ）に示すように、試験溶接ビード直下部のルートギャップ１２１が、鋼板の裏面側近傍部のルートギャップ１２２よりも大きくなったりする。

ｙ形溶接割れ試験における溶接割れ発生に影響を及ぼす因子は、試験溶接部の硬さと、試験溶接部の拡散性水素量と、試験板の板厚に関係し拘束の程度を表す指標である拘束度であるといわれている。しかし、ｙ形溶接割れ試験において、これらの因子が溶接割れに及ぼす影響を検査するために、各試験板においてこれらの因子を変化させる場合、これらの因子ではない試験溶接部のルートギャップが、試験板ごとに均一に形成されている必要がある。従って、前述の如く、試験溶接部のルートギャップがｙ形溶接割れ試験板ごとに変わると、ｙ形溶接割れ試験において正確な評価を行うことができない。

ｙ形溶接割れ試験の精度を高める目的で、ｙ形溶接割れ試験板のギャップ精度を安定確保するため、これまでは、機械加工の最適条件を探し、また拘束溶接の際の溶接施工条件において、溶接材料、溶接入熱、積層パス数、パス間温度及び表裏面溶接の振り分けタイミング等の最適条件を探し、これらの最適条件でｙ形溶接割れ試験板を作製することにより、試験溶接部のルートギャップを所定の精度で形成するようにしていた。

また、ｙ形溶接割れ試験における試験溶接は、通常２０秒程度で完了するのに対し、２個の鋼板を溶接する拘束溶接は、例えば鋼板の板厚が５０ｍｍの場合、完了するまでに３乃至４時間かかり、多大な溶接工数を必要としていた。

特許文献１は、ｙ形溶接割れ試験片を作製するために、２個の鋼板を拘束溶接しているので、前述した２個の鋼板を拘束溶接する際に生じるルートギャップの精度低下及び製造工数増大という問題が生じる。

また、特許文献２は、Ｉ型開先のルートギャップを高精度に形成する方法を開示するものであり、ｙ形溶接割れ試験板の試験溶接部のルートギャップを高精度に形成するものではない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、ｙ形溶接割れ試験板の試験溶接部のルートギャップを精度よく形成すると共に、製造工数を著しく低減できるｙ形溶接割れ試験板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るｙ形溶接割れ試験板の製造方法は、
鋼材からなる試験板本体と、前記本体の表面の縁部を除く領域に、直線状に延びるように形成され、前記直線状に延びる方向に垂直の幅方向断面が試験対象のｙ形開先の開先角度に対応する角度で交差する斜面を有するＶ型形状であるＶ型溝と、前記Ｖ型溝の底部の全域から前記本体の裏面まで延びて前記本体の裏面に開口すると共に、その一方の面が前記Ｖ型溝の一方の斜面と同一面で傾斜し、対向する２面の間隔が試験対象のｙ形開先のルートギャップに対応する平板状スリットと、を有するｙ形溶接割れ試験板の製造方法において、
鋼材からなる試験板本体の表面に平行の第１方向に垂直な面内で、前記本体の表面に垂直の方向に傾斜するように、前記本体の表面から裏面に貫通する直線状の孔を形成する工程と、
前記本体の表面の縁部を除く領域において、前記直線状の孔から、前記第１方向に延びるように、平板状の孔を形成する工程と、
前記平板状の孔の上部において、この上部の一方の斜面に対し、試験対象のｙ形開先の開先角度に対応する角度で交差する他方の斜面を形成して、Ｖ型溝及び平板状スリットを形成する工程と、
前記Ｖ型溝を形成する際に生じるバリを除去する工程と、
を有し、
前記平板状の孔の下部が試験対象のｙ形開先のルートギャップに対応する間隔を有するスリットを構成することを特徴とする。

この場合に、前記直線状の孔、前記平板状の孔及び前記Ｖ型溝を、ワイヤ放電加工又は機械加工によって形成することが好ましい。

本発明に係るｙ形溶接割れ試験板の製造方法は、２枚の鋼板の端部を機械加工した後、突き合わせて拘束溶接を行う従来技術に対して、１枚の鋼板から、機械加工又は放電加工等により、直線状の孔及び平板状の孔とＶ型溝の斜面加工を行うだけで、製造できるので、製造工数を従来より著しく減少させることができる。また、本発明は、従来のように、スペーサによりルートギャップを規定した状態で、溶接により２枚の鋼板を組み付けるのではなく、１枚の鋼板に対し、機械加工又は放電加工等により平板状スリットを形成し、この平板状スリットによりルートギャップを規定するので、試験板の試験溶接部のルートギャップを精度よく形成し、ｙ形溶接割れ試験の精度を高めることができる。

（ａ）は、本発明の実施形態に係るｙ形溶接割れ試験板を示す平面図、（ｂ）は、同じくこのｙ形溶接割れ試験板の試験溶接部のＡ−Ａ断面を示す断面図、（ｃ）は、同じくこのｙ形溶接割れ試験板の試験溶接部を除く部分のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係るｙ形溶接割れ試験板において、鋼板に直線状の孔を形成することを示す図、（ｂ）は、同じくこの鋼板のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係るｙ形溶接割れ試験板において、鋼板に平板状の孔を形成することを示す図、（ｂ）は、同じくこの鋼板のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係るｙ形溶接割れ試験板において、鋼板にＶ型溝を形成することを示す図、（ｂ）は、同じくこの鋼板のＡ−Ａ断面を示す断面図、（ｃ）は、同じくこの鋼板のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係るｙ形溶接割れ試験板において、Ｖ型溝を形成する際に生じるバリを示す図、（ｂ）は、同じくこのＶ型溝を形成する際に生じるバリを示し、鋼板のＡ−Ａ断面を示す断面図、（ｃ）は、本発明の実施形態に係るｙ形溶接割れ試験板において、鋼板のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態に係るｙ形溶接割れ試験板において、バリを刃物により除去することを示す断面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係るｙ形溶接割れ試験板に試験溶接を行った状態を示す平面図、（ｂ）は、同じくこのｙ形溶接割れ試験板のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 （ａ）は、従来のｙ形溶接割れ試験板に試験溶接を行った状態を示す平面図、（ｂ）は、同じくこのｙ形溶接割れ試験板のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 ｙ形溶接割れ試験板の試験溶接部のルートギャップである試験溶接ビード直下部ＧＵ及び鋼板の裏面側近傍部ＧＬを示す図である。 本発明の実施例の評価結果を示すグラフ図である。 （ａ）は、従来のｙ形溶接割れ試験板を示す平面図、（ｂ）は、同じくこのｙ形溶接割れ試験板の試験溶接部のＡ−Ａ断面を示す断面図、（ｃ）は、同じくこのｙ形溶接割れ試験板の拘束溶接部のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。 （ａ）は、従来のｙ形溶接割れ試験板を構成する第１の鋼板を示す平面図、（ｂ）は、同じくこの第１の鋼板を示す側面図、（ｃ）は、従来のｙ形溶接割れ試験板を構成する第２の鋼板を示す平面図、（ｄ）は、同じくこの第２の鋼板を示す側面図である。 （ａ）は、従来のｙ形溶接割れ試験板の試験溶接部に銅当金を設けたことを示す平面図、（ｂ）は、同じくこのｙ形溶接割れ試験板の試験溶接部のＡ−Ａ断面を示す断面図、（ｃ）は、同じくこのｙ形溶接割れ試験板の拘束溶接部のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。 従来のｙ形溶接割れ試験板のルートギャップを形成するために、試験板にスペーサを挟んでいることを示す図である。 （ａ）は、ルートギャップ形成方法を改良した従来のｙ形溶接割れ試験板を構成する第１の鋼板を示す平面図、（ｂ）は、同じくこの第１の鋼板を示す正面図、（ｃ）は、同じくこの第１の鋼板を示す側面図、（ｄ）は、ルートギャップ形成方法を改良した従来のｙ形溶接割れ試験板を構成する第２の鋼板を示す平面図、（ｅ）は、同じくこの第２の鋼板を示す正面図、（ｆ）は、同じくこの第２の鋼板を示す側面図である。 （ａ）は、ｙ形溶接割れ試験板の試験溶接部のルートギャップが過小となったことを示す図、（ｂ）は、同じくこのルートギャップが過大となったことを示す図である。 （ａ）は、ｙ形溶接割れ試験板の試験溶接ビード直下部のルートギャップが鋼板の裏面側近傍部のルートギャップよりも小さくなったことを示す図、（ｂ）は、同じくこの試験溶接ビード直下部のルートギャップが鋼板の裏面側近傍部のルートギャップよりも大きくなったことを示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るｙ形溶接割れ試験板を示す平面図、図１（ｂ）は、同じくこのｙ形溶接割れ試験板の試験溶接部のＡ−Ａ断面を示す断面図、図１（ｃ）は、同じくこのｙ形溶接割れ試験板の試験溶接部を除く部分のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。図１（ａ）に示すように、本発明のｙ形溶接割れ試験板１は、鋼材からなる試験板本体２を有する。この試験板本体２は、供試鋼材として、例えば、溶接構造用鋼板ＳＭ４９０Ａの板厚５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、幅２００ｍｍの鋼板が用いられる。そして、この試験板本体２の表面の縁部を除く領域に、試験溶接部９が形成されている。このように、この試験溶接部９は、試験板本体２の表面の縁部を除く領域に形成しているので、試験溶接に際し、試験板本体２における溶接位置の試験結果への影響による試験精度の低下を回避できる。好ましくは、試験溶接部９は、試験板本体２の中央に形成する。例えば、試験溶接部９は、試験板本体２の幅方向の一方の端部から、試験板本体２の幅方向に平行の方向６０ｍｍの位置を起点として、その位置から試験板本体２の幅方向の他方の端部に向けて、試験板２の幅方向に平行の方向８０ｍｍの位置まで直線状に延びるように形成されている。この試験板本体２の幅は２００ｍｍであるので、試験板溶接部９は、試験板本体２の幅方向の両端部から、試験板本体２の幅方向に平行の方向６０ｍｍの位置を両端部とし、試験板本体２の幅方向に平行の方向に８０ｍｍの長さを有する。

図１（ｂ）は、試験溶接部９が直線状に延びる方向に垂直な面における試験溶接部９の断面図である。この図１（ｂ）に示すように、この試験溶接部９は、試験溶接部が直線状に延びる方向に垂直の幅方向断面において、その上部がＶ型溝６であり、その下部が平板状スリット１１である。このＶ型溝６は、試験溶接部９の上部を構成するものであるので、試験溶接部９と同様に、Ｖ型溝６は、試験板本体２の表面の縁部を除く領域に形成されており、例えば、Ｖ型溝６は、試験板本体２の幅方向の一方の端部から、試験溶接部９の直線状に延びる方向６０ｍｍの位置を起点として、その位置から試験板本体２の幅方向の他方の端部に向けて、試験溶接部９の直線状に延びる方向８０ｍｍの位置まで直線状に延びるように形成されている。この試験板本体２の幅は２００ｍｍであるので、Ｖ型溝６は、試験板本体２の幅方向の両端部から、試験溶接部９の直線状に延びる方向６０ｍｍの位置を両端部とし、試験溶接部９の直線状に延びる方向に８０ｍｍの長さを有するものである。そして、このＶ型溝６は、Ｖ型溝６が直線状に延びる方向に垂直の幅方向断面が、ｙ形溶接割れ試験対象のｙ形開先の開先角度に対応する角度で交差する斜面を有するＶ型の形状を有しており、このｙ形溶接割れ試験対象のｙ形開先の開先角度に対応する角度は、例えば、６０°である。このＶ型溝６の一方の斜面６ａと他方の斜面６ｂは、例えば、試験板本体２の表面に対し夫々６０°の角度で傾斜している。また、このＶ型溝６は、例えば、試験板本体２の板厚方向に、試験板本体２の板厚５０ｍｍの１／２である２５ｍｍの深さを有し、Ｖ型溝６において、試験板本体２の表面から、試験板本体２の裏面の方向に向けて、試験板本体２の板厚方向２５ｍｍの位置が、Ｖ型溝６の底部となる。

そして、試験溶接部９の下部を構成する平板状スリット１１は、Ｖ型溝６の底部の全域から試験板本体２の裏面まで延びて試験板本体２の裏面に開口している。このように、平板状スリット１１は、Ｖ型溝６の底部の全域から試験板本体２の裏面まで延びているので、Ｖ型溝６と同様に、平板状スリット１１は、例えば、Ｖ型溝６が直線状に延びる方向に８０ｍｍの長さを有する。そして、この平板状スリット１１は、例えば、試験板本体２の裏面から、試験板本体２の表面の方向に向けて、試験板本体２の板厚方向２５ｍｍの位置まで形成されている。また、平板状スリット１１の一方の面１１ａは、例えば、試験板本体２の裏面に対し６０°の角度で傾斜しており、この平板状スリット１１の一方の面１１ａは、Ｖ型溝６の一方の斜面６ａと同一面で傾斜している。そして、この平板状スリット１１の一方の面１１ａと他方の面１１ｂとが対向する２面の間隔は、ｙ形溶接割れ試験対象のｙ形開先のルートギャップに対応するものであり、この平板状スリット１１の一方の面１１ａと他方の面１１ｂとが対向する２面の間隔は、例えば、１．０乃至２．０ｍｍである。

図１（ｃ）は、試験溶接部９が直線状に延びる方向に垂直な面における試験溶接部９が形成されていない試験板本体２の断面図である。この図１（ｃ）に示すように、試験板本体２の試験溶接部９が形成されていない部分は、拘束溶接を行っていない。

拘束溶接を行うと、その溶接施工条件のバラつきに起因して、ｙ形溶接割れ試験板１の試験溶接部９のルートギャップが変動する。このｙ形溶接割れ試験板１の試験溶接部９のルートギャップを精度よく形成すると共に、ｙ形溶接割れ試験板１の製造工数を減少させるため、鋭意検討すると共に試作を重ねた結果、１個の試験板本体２にギャップ精度が良い開先を有すると共に、従来技術に対し製造工数を著しく減少させることができる一体型ｙ形溶接割れ試験板を製造する手法を見出した。

本発明のｙ形溶接割れ試験板１は、従来のように、スペーサによりルートギャップを規定した状態で、拘束溶接により２枚の鋼板を組み付けるのではなく、１枚の鋼板に対し、機械加工又は放電加工等によりＶ型溝６及び平板状スリット１１を形成し、この平板状スリット１１によりルートギャップを規定するので、ｙ形溶接割れ試験板１の試験溶接部のルートギャップを精度よく形成し、ｙ形溶接割れ試験の精度を高めることができる。

次に、本発明のｙ形溶接割れ試験板１の製造方法を示す。図２（ａ）は、本発明の実施形態に係るｙ形溶接割れ試験板において、鋼板に直線状の孔を形成することを示す図、図２（ｂ）は、同じくこの鋼板のＡ−Ａ断面を示す断面図であり、図３（ａ）は、本発明の実施形態に係るｙ形溶接割れ試験板において、鋼板に平板状の孔を形成することを示す図、図３（ｂ）は、同じくこの鋼板のＡ−Ａ断面を示す断面図であり、図４（ａ）は、本発明の実施形態に係るｙ形溶接割れ試験板において、鋼板にＶ型溝を形成することを示す図、図４（ｂ）は、同じくこの鋼板のＡ−Ａ断面を示す断面図、図４（ｃ）は、同じくこの鋼板のＢ−Ｂ断面を示す断面図であり、図５（ａ）は、本発明の実施形態に係るｙ形溶接割れ試験板において、Ｖ型溝を形成する際に生じるバリを示す図、図５（ｂ）は、同じくこのＶ型溝を形成する際に生じるバリを示し、鋼板のＡ−Ａ断面を示す断面図、図５（ｃ）は、本発明の実施形態に係るｙ形溶接割れ試験板において、鋼板のＢ−Ｂ断面を示す断面図であり、図６（ａ），（ｂ）は、本発明の実施形態に係るｙ形溶接割れ試験板において、バリを刃物により除去することを示す断面図である。

先ず、図２（ａ），（ｂ）に示すように、例えば、細径ドリル加工又はワイヤ放電加工によって、溶接構造用鋼板ＳＭ４９０Ａの板厚５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、幅２００ｍｍの鋼板である試験板本体２の表面に平行の第１方向１０に垂直な面内で、試験板本体２の表面に垂直の方向に対し傾斜するように、試験板本体２の表面から裏面に貫通する直線状の孔３を形成する（第１工程）。この直線状の孔３は、例えば、φ１．０乃至２．０ｍｍの径を有し、試験板本体２の幅方向の一方の端部から、第１方向１０に平行の方向６０ｍｍの位置に、試験板本体２の表面に垂直の方向に対し３０°の傾斜角度、即ち、試験板本体２の表面に対し６０°の傾斜角度を有する。

次に、図３（ａ），（ｂ）に示すように、例えば、ワイヤ放電加工によって、試験板本体２の表面の縁部を除く領域において、直線状の孔３から、第１方向１０に延びるように、平板状の孔４を形成する（第２工程）。この平板状の孔４は、試験板本体２の幅方向の一方の端部から、第１方向１０に平行の方向６０ｍｍの位置にある直線状の孔３を起点として、第１方向１０に平行の方向８０ｍｍの位置まで加工し、その位置から折り返し、再び直線状の孔３に戻るまで加工する。これにより、平板状の孔４は、例えば、第１方向１０の長さが８０ｍｍ、その第１方向に垂直の幅が、直線状の孔３の径である１．０乃至２．０ｍｍとなり、また直線状の孔３と同様に、試験板本体２の表面に対し６０°の傾斜角度を有する。

そして、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、例えば、フライス盤５等を用いて、平板状の孔４の上部において、この上部の一方の斜面に対し、ｙ形溶接割れ試験対象のｙ形開先の開先角度に対応する角度で交差する他方の斜面を形成して、Ｖ型溝６を形成する（第３工程）。このＶ型溝６は、例えば、平板状の孔４において、試験板本体２の表面から、試験板本体２の裏面に向けて、試験板本体２の板厚方向２５ｍｍまで形成し、この場合、Ｖ型溝６の深さは、２５ｍｍとなる。フライス盤５は、第１方向１０に垂直で且つ試験板本体２表面に垂直の方向から３０°傾けた状態で、平板状の孔４における試験板本体２の表面から試験板本体２の表面に垂直の方向２５ｍｍの距離の部分にフライス盤５の先端を向けて、試験板本体２の表面から試験板本体２の切削を開始する。その際、フライス盤５は、平板状の孔４における試験板本体２の幅方向の一方の端部である直線状の孔３の位置、即ち試験板本体２の幅方向の一方の端部から第１方向１０に平行の方向６０ｍｍの位置から、切削する。そして、フライス盤５の先端が、平板状の孔４において、試験板本体２の表面から試験板本体２の板厚方向２５ｍｍの距離の部分に到達した後、フライス盤５を第１方向１０に平行の方向に、試験板本体２の幅方向の一方の端部から６０ｍｍの位置を起点として１４０ｍｍの位置まで移動しつつ、試験板本体２を切削する。これにより、Ｖ型溝６は、第１方向１０の長さが８０ｍｍとなり、平板状の孔４における試験板本体２の表面から試験板本体２の板厚方向２５ｍｍの距離までの部分を一方の斜面とし、一方の斜面と他方の斜面とがなす角度は、例えば、６０°であり、この角度は、ｙ形溶接割れ試験対象のｙ形開先の開先角度に対応する。また、平板状の孔４における試験板本体２の表面から試験板本体２の板厚方向２５ｍｍの距離の部分を底部とするものとなる（図５（ｃ））。また、平板状の孔４の下部、例えば、試験板本体２の裏面から試験板本体２の板厚方向２５ｍｍの距離までの部分であるスリット１３は、ｙ形溶接割れ試験のｙ形開先の開先のルートギャップに対応する間隔を有しており、この間隔は、平板状の孔４の第１方向１０に垂直の幅と同じであり、例えば、１．０乃至２．０ｍｍである。

Ｖ型溝６を形成する際、フライス盤５等の切削刃物の形状により、図５（ａ），（ｂ）に示すように、Ｖ型溝６の第１方向１０の両端部の底部にバリ７が生じる。このバリ７を、図６（ａ），（ｂ）に示すように、専用の刃物８又は通常の刃物を用いて、自動又は手動により成形加工して除去する（第４工程）。

以上のように、４回の工程により、図１（ａ）に示す一体型ｙ形溶接割れ試験板１を製造する。この一体型ｙ形溶接割れ試験板１の試験溶接部９は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である図１（ｂ）に示すように、その断面がｙ形になる。また、試験溶接部を除く部分は、図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図である図１（ｃ）に示すように、従来の試験板のような拘束溶接は行われていない。このように、本発明のｙ形溶接割れ試験板１の製造方法は、２枚の鋼板の端部を機械加工した後、その２枚の鋼板を突き合わせて拘束溶接を行う従来技術が、前述の如く、７回の工程を要するのに対して、１枚の鋼板から、機械加工又は放電加工等により、直線状の孔３及び平板状の孔４とＶ型溝６の斜面加工を行うだけで、製造できるので、従来技術の７回の工程に対し４回の工程となり、製造工数を著しく減少させることができる。

本発明のｙ形溶接割れ試験板１の試験溶接部９のルートギャップの精度を評価するため、本発明の試験板１及び図１５に示した従来の試験板１１１を用いたｙ形溶接割れ試験を行った後のルートギャップを評価した。図７（ａ）は、本発明の実施形態に係るｙ形溶接割れ試験板に試験溶接を行った状態を示す平面図、図７（ｂ）は、同じくこのｙ形溶接割れ試験板のＡ−Ａ断面を示す断面図であり、図８（ａ）は、従来のｙ形溶接割れ試験板に試験溶接を行った状態を示す平面図、図８（ｂ）は、同じくこのｙ形溶接割れ試験板のＡ−Ａ断面を示す断面図であり、図９は、ｙ形溶接割れ試験板の試験溶接部のルートギャップである試験溶接ビード直下部ＧＵ及び鋼板の裏面側近傍部ＧＬを示す図である。本発明の試験板１に試験溶接を行った状態を図７（ａ）に示す。この図７（ａ）に示すように、試験溶接部９を溶接方向に５分割し、溶接端部から夫々試験片１、試験片２、試験片３、試験片４、試験片５とする。図７（ｂ）は、試験片５におけるＡ−Ａ断面図である。また、図１５に示した従来の試験板１１１に試験溶接を行った状態を図８（ａ）に示す。この図８（ａ）に示すように、試験溶接部を溶接方向に５分割し、溶接端部から夫々試験片１、試験片２、試験片３、試験片４、試験片５とする。図８（ｂ）は、試験片５におけるＡ−Ａ断面図である。

本発明の試験板１を用いたｙ形溶接割れ試験を行った後の溶接中央部の断面マクロ試験片（図７の試験片３）と、図１５に示した従来の試験板１１１を用いたｙ形溶接割れ試験を行った後の断面マクロ試験片（図８の試験片３）について、図９に示すように、試験溶接ビード１２直下部ＧＵ及び鋼板の裏面側近傍部ＧＬの２カ所のルートギャップを計測した。このとき、断面マクロ試験片のルートギャップは、デジタル実体投影機を用いて計測した。また、ｙ形溶接割れ試験板作製時の目標ギャップは、試験Ｎｏ．１は、本発明の試験板１及び従来の試験板１１１共に１．２ｍｍとし、試験Ｎｏ．２は、本発明の試験板１及び従来の試験板１１１共に１．４ｍｍとした。そして、表１のように、試験Ｎｏ．１において、本発明の試験板１及び従来の試験板１１１を各４個、試験Ｎｏ．２において、本発明の試験板１及び従来の試験板１１１を各４個、夫々ＧＵ及びＧＬを測定し、ＧＵとＧＬとの差の絶対値を求めた。このように、本実施例は、ＧＵ及びＧＬを測定して、それらが目標ギャップに対し、どの程度バラついているかを評価し、またＧＵとＧＬとの差異を求めて、ＧＵとＧＬがどの程度バラついているかを評価し、これらを本発明の試験板１と従来の試験板１１１とで比較し、本発明のｙ形溶接割れ試験板１の試験溶接部９のルートギャップの精度を評価した。

図１０は、本発明の実施例の評価結果を示すグラフ図である。表１及び図１０に、試験Ｎｏ．１及び試験Ｎｏ．２のルートギャップ計測結果を示す。

試験Ｎｏ．１の場合、従来法による試験板１１１のルートギャップのうち、試験ビード直下部ＧＵが、試験板Ｎｏ．１：１．０２ｍｍ，試験板Ｎｏ．２：０．９８ｍｍ，試験板Ｎｏ．３：１．０５ｍｍ，試験板Ｎｏ．４：１．１２ｍｍであり、これらは、目標ギャップである１．２ｍｍより０．０８ｍｍ以上狭くなっている。そして、試験Ｎｏ．１の場合、従来法による試験板１１１のルートギャップの試験ビード直下部ＧＵと鋼板の裏面側近傍部ＧＬとの差異が、試験板Ｎｏ．１：０．１６ｍｍ，試験板Ｎｏ．２：０．１８ｍｍ，試験板Ｎｏ．３：０．１７ｍｍ，試験板Ｎｏ．４：０．１６ｍｍであり、ＧＵとＧＬとの差異が０．１６ｍｍ以上バラついている。

これに対し、試験Ｎｏ．１の場合、本発明による試験板１のルートギャップのうち、試験ビード直下部ＧＵが、試験板Ｎｏ．１：１．２１ｍｍ，試験板Ｎｏ．２：１．２０ｍｍ，試験板Ｎｏ．３：１．２２ｍｍ，試験板Ｎｏ．４：１．２０ｍｍであり、これらは、目標ギャップである１．２ｍｍに対し、＋０．０２ｍｍ以下の範囲に抑えられており、試験板ごとのバラつきはほとんどみられず、また前述した従来法による試験板のＧＵよりも目標ギャップに近い。そして、試験Ｎｏ．１の場合、本発明による試験板１のルートギャップの試験ビード直下部ＧＵと鋼板の裏面側近傍部ＧＬとの差異が、試験板Ｎｏ．１：０．０１ｍｍ，試験板Ｎｏ．２：０ｍｍ，試験板Ｎｏ．３：０．０１ｍｍ，試験板Ｎｏ．４：０．０２ｍｍであり、ＧＵとＧＬとの差異が０．０２ｍｍ以下に抑えられており、ＧＵとＧＬとのバラつきはほとんどみられず、また前述した従来法による試験板のＧＵとＧＬとの差異よりも小さい。

次に、試験Ｎｏ．２の場合、従来法による試験板１１１のルートギャップのうち、試験ビード直下部ＧＵが、試験板Ｎｏ．１：１．３２ｍｍ，試験板Ｎｏ．２：１．３６ｍｍ，試験板Ｎｏ．３：１．４３ｍｍ，試験板Ｎｏ．４：１．４５ｍｍであり、これらは、目標ギャップである１．４ｍｍに対し、最大値が１．４５ｍｍと＋０．０５ｍｍ、最小値が１．３２ｍｍと−０．０８ｍｍバラついている。また、試験Ｎｏ．２の場合、従来法による試験板１１１のルートギャップのうち、鋼板の裏面側近傍部ＧＬが、試験板Ｎｏ．１：１．１８ｍｍ，試験板Ｎｏ．２：１．２１ｍｍ，試験板Ｎｏ．３：１．２８ｍｍ，試験板Ｎｏ．４：１．２４ｍｍであり、これらは、目標ギャップである１．４ｍｍより０．１２ｍｍ以上狭くなっている。そして、試験Ｎｏ．２の場合、従来法による試験板１１１のルートギャップの試験ビード直下部ＧＵと鋼板の裏面側近傍部ＧＬとの差異が、試験板Ｎｏ．１：０．１４ｍｍ，試験板Ｎｏ．２：０．１５ｍｍ，試験板Ｎｏ．３：０．１５ｍｍ，試験板Ｎｏ．４：０．２１ｍｍであり、ＧＵとＧＬとの差異が０．１４ｍｍ以上バラついている。

これに対し、試験Ｎｏ．２の場合、本発明による試験板１のルートギャップのうち、試験ビード直下部ＧＵが、試験板Ｎｏ．１：１．４１ｍｍ，試験板Ｎｏ．２：１．４０ｍｍ，試験板Ｎｏ．３：１．４３ｍｍ，試験板Ｎｏ．４：１．４１ｍｍであり、これらは、目標ギャップである１．４ｍｍに対し、＋０．０３ｍｍ以下の範囲に抑えられており、試験板ごとのバラつきはほとんどみられず、また前述した従来法による試験板のＧＵよりも目標ギャップに近い。また、試験Ｎｏ．２の場合、本発明による試験板１のルートギャップのうち、鋼板の裏面側近傍部ＧＬが、試験板Ｎｏ．１：１．４０ｍｍ，試験板Ｎｏ．２：１．４２ｍｍ，試験板Ｎｏ．３：１．４２ｍｍ，試験板Ｎｏ．４：１．４２ｍｍであり、これらは、目標ギャップである１．４ｍｍに対し、＋０．０２ｍｍ以下の範囲に抑えられており、試験板ごとのバラつきはほとんどみられず、また前述した従来法による試験板のＧＬよりも目標ギャップに近い。そして、試験Ｎｏ．２の場合、本発明による試験板１のルートギャップの試験ビード直下部ＧＵと鋼板の裏面側近傍部ＧＬとの差異が、試験板Ｎｏ．１：０．０１ｍｍ，試験板Ｎｏ．２：０．０２ｍｍ，試験板Ｎｏ．３：０．０１ｍｍ，試験板Ｎｏ．４：０．０１ｍｍであり、ＧＵとＧＬとの差異が０．０２ｍｍ以下に抑えられており、ＧＵとＧＬとのバラつきはほとんどみられず、また前述した従来法による試験板のＧＵとＧＬとの差異よりも小さい。

このように、本発明のｙ形溶接割れ試験板１の試験溶接部９のルートギャップは、目標ギャップが１．２ｍｍ、１．４ｍｍの双方において、試験ビード直下部ＧＵ及び鋼板の裏面側近傍部ＧＬが、目標ギャップに対しバラつきがほとんどみられず、またＧＵとＧＬとの差異がほとんどない。本発明によって、ｙ形溶接割れ試験板１における試験溶接部９のギャップ精度を極めて高くすることができるので、ｙ形溶接割れ試験の精度を高めることができる。また、本発明によるｙ形溶接割れ試験板１は、拘束溶接を行っていないので、製造工数を大幅に減少させることができる。

１：ｙ形溶接割れ試験板、２：試験板本体、３：直線状の孔、４：平板状の孔、５：フライス盤、６：Ｖ型溝、６ａ：斜面、６ｂ：斜面、７：バリ、８：刃物、９：試験溶接部、１０：第１方向、１１：平板状スリット、１１ａ：斜面、１１ｂ：斜面、１２：試験溶接ビード、１３：スリット、１０１：ｙ形溶接割れ試験板、１０２：鋼板、１０３：鋼板、１０４：試験溶接部、１０５：拘束溶接部、１０６：スペーサ、１０７：銅当金、１１０：ルートギャップ、１１１：ｙ形溶接割れ試験板、１１２：鋼板、１１３：鋼板、１１４：凹部、１２１：試験溶接ビード直下部のルートギャップ、１２２：鋼板の裏面側近傍部のルートギャップ

Claims (2)

1. 鋼材からなる試験板本体と、前記本体の表面の縁部を除く領域に、直線状に延びるように形成され、前記直線状に延びる方向に垂直の幅方向断面が試験対象のｙ形開先の開先角度に対応する角度で交差する斜面を有するＶ型形状であるＶ型溝と、前記Ｖ型溝の底部の全域から前記本体の裏面まで延びて前記本体の裏面に開口すると共に、その一方の面が前記Ｖ型溝の一方の斜面と同一面で傾斜し、対向する２面の間隔が試験対象のｙ形開先のルートギャップに対応する平板状スリットと、を有するｙ形溶接割れ試験板の製造方法において、
   鋼材からなる試験板本体の表面に平行の第１方向に垂直な面内で、前記本体の表面に垂直の方向に傾斜するように、前記本体の表面から裏面に貫通する直線状の孔を形成する工程と、
   前記本体の表面の縁部を除く領域において、前記直線状の孔から、前記第１方向に延びるように、平板状の孔を形成する工程と、
   前記平板状の孔の上部において、この上部の一方の斜面に対し、試験対象のｙ形開先の開先角度に対応する角度で交差する他方の斜面を形成して、Ｖ型溝及び平板状スリットを形成する工程と、
   前記Ｖ型溝を形成する際に生じるバリを除去する工程と、
   を有し、
   前記平板状の孔の下部が試験対象のｙ形開先のルートギャップに対応する間隔を有するスリットを構成することを特徴とするｙ形溶接割れ試験板の製造方法。
2. 前記直線状の孔、前記平板状の孔及び前記Ｖ型溝を、ワイヤ放電加工又は機械加工によって形成することを特徴とする請求項１に記載のｙ形溶接割れ試験板の製造方法。

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