JP6562189B1 - 溶接構造体 - Google Patents

Abstract

接合部材１１の端面１１ｃが被接合部材１２の被接合面１２ａに当接した状態で接合部材１１が被接合部材１２に両側部分溶込み溶接されたＴ継手部を有し、接合部材１１は第１表面１１ａおよび第２表面１１ｂを有し、接合部材１１の板厚ｔ（mm）が［ｔ≧５０．０］を満足し、接合部材１１の、第１表面１１ａおよび第２表面１１ｂの１ｍｍ深さ位置からそれぞれ採取されるタイプＰ３試験片を用いたＮＲＬ落重試験による無延性遷移温度が、-60℃以下であり、かつ第１溶接部１３ａの第１熱影響部１５ａの最頂点と第１表面１１ａとの距離ｈ１（mm）、および第２溶接部１３ｂの第２熱影響部１５ｂの最頂点と第２表面１１ｂとの距離ｈ２（mm）との関係で［NDTT１≦-30.5×ln（ｈ１）-14.0］および［NDTT２≦-30.5×ln（ｈ２）-14.0］を満足する、溶接構造体１０。

Description

本発明は、コンテナ船等において利用される溶接構造体に関する。

大量の貨物を搭載する大型のコンテナ船においては、アッパーデッキ（上甲板）に、貨物の積み下ろしを行うための大きな開口部（ハッチ）が形成されている。また、アッパーデッキ上には、海水の流入防止等のために、ハッチを囲むようにハッチサイドコーミングが設けられている。アッパーデッキおよびハッチサイドコーミングはそれぞれ、複数の鋼板を溶接して構成されている。また、ハッチサイドコーミングは、アッパーデッキ上に溶接されている。

上記のような大型のコンテナ船が海上を航行する際には、波浪によって、船体全体を曲げるような荷重（縦曲げ荷重）が船体に付加される。このような荷重に対して、船体の強度（縦曲げ強度）を十分に確保するために、アッパーデッキおよびハッチサイドコーミングには、高強度の厚肉鋼板が利用されている。

また、上述のように、ハッチサイドコーミングおよびアッパーデッキはそれぞれ、複数の鋼板を溶接した構成を有している。言い換えると、ハッチサイドコーミングおよびアッパーデッキには、鋼板同士を溶接するための複数の溶接部が形成されている。溶接部で発生したき裂は、溶接部に沿って伝播しやすい。このため、例えば、ハッチサイドコーミングの溶接部においてき裂が発生した場合、そのき裂が溶接部に沿ってアッパーデッキ側に向かって伝播し、伝播したき裂がアッパーデッキの溶接部に進展する場合がある。したがって、船体の強度を十分に向上させるためには、ハッチサイドコーミングおよびアッパーデッキが、上記のようなき裂の進展を停止させることができる特性（脆性き裂伝播停止特性）を有する必要がある。

例えば、特許文献１および２には、脆性き裂伝播停止特性に関する溶接構造体が開示されている。

特開２００７−３２６１４７号公報 特許第５３６５７６１号

ところで、ハッチサイドコーミングで発生し、アッパーデッキ側に向かって伝播したき裂の進展を停止させるためには、これらの部材として、例えば、脆性き裂伝播停止特性の指標である−１０℃におけるＫｃａ値が６０００Ｎ／ｍｍ^１．５以上の厚肉鋼板を用いる必要があることが知られている。

また、上述の例だけでなく、き裂がアッパーデッキから発生しハッチサイドコーミング側に向かって伝播する可能性もある。そして、日本海事協会と日本溶接協会との共同研究にて実施された実証試験結果によれば、アッパーデッキで発生し、ハッチサイドコーミング側に向かって伝播するき裂の進展を停止させるためには、８０００Ｎ／ｍｍ^１．５以上という極めて高いＫｃａ値を有する厚肉鋼板を用いる必要があることが分かってきた。

しかしながら、このような高い脆性き裂伝播停止特性を有する厚肉鋼板を安定的に製造することは、技術的な面からもコスト的な面からも困難であるという問題がある。そのため、より合理的な手法により低コストで優れた脆性き裂伝播停止特性を有する溶接構造体を得る必要がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、脆性き裂伝播停止特性に優れた溶接構造体を提供することを目的とする。

本発明は、下記の溶接構造体を要旨とする。

（１）板状の接合部材の端面が板状の被接合部材の被接合面に当接した状態で、前記接合部材が前記被接合部材に両側部分溶込み溶接されたＴ継手部を有する溶接構造体であって、
前記接合部材は、前記接合部材の板厚方向に垂直な第１表面および第２表面を有し、
前記接合部材の板厚ｔ（ｍｍ）が、下記（ｉ）式を満足し、
前記第１表面側に形成された第１溶接部の第１熱影響部の最頂点と前記第１表面との前記接合部材の板厚方向の距離を距離ｈ_１（ｍｍ）とし、前記第２表面側に形成された第２溶接部の第２熱影響部の最頂点と前記第２表面との前記接合部材の板厚方向の距離を距離ｈ_２（ｍｍ）とした時に、
前記接合部材の、前記第１表面および前記第２表面の１ｍｍ深さ位置からそれぞれ採取され、厚さ方向が前記板厚方向と一致するＡＳＴＭ Ｅ２０８に規定されるタイプＰ３試験片を用いたＮＲＬ落重試験による無延性遷移温度が、−６０℃以下であり、かつ下記（ii）式および（iii）式を満足する、
溶接構造体。
ｔ≧５０．０ ・・・（ｉ）
ＮＤＴＴ_１≦−３０．５×ｌｎ（ｈ_１）−１４．０ ・・・（ii）
ＮＤＴＴ_２≦−３０．５×ｌｎ（ｈ_２）−１４．０ ・・・（iii）
但し、ＮＤＴＴ_１およびＮＤＴＴ_２は、第１表面および第２表面の１ｍｍ深さ位置からそれぞれ採取されるＡＳＴＭ Ｅ２０８に規定されるタイプＰ３試験片を用いたＮＲＬ落重試験による無延性遷移温度（℃）である。

（２）前記接合部材の板厚ｔ（ｍｍ）、前記距離ｈ_１（ｍｍ）および前記距離ｈ_２（ｍｍ）が、下記（iv）式および（ｖ）式を満足する、
上記（１）に記載の溶接構造体。
ｈ_１≦ｔ／４ ・・・（iv）
ｈ_２≦ｔ／４ ・・・（ｖ）

（３）前記第１表面および前記被接合面に垂直な断面において、
前記第１溶接部における、前記接合部材側の止端とルートとを通る線と前記被接合面とがなす鋭角α_１（°）、前記板厚方向における継手の部分溶込みｄ_１（ｍｍ）および前記被接合部材側の止端と前記第１表面との距離ｓ_１（ｍｍ）、ならびに、前記第２溶接部における、前記接合部材側の止端とルートとを通る線と前記被接合面とがなす鋭角α_２（°）、前記板厚方向における継手の部分溶込みｄ_２（ｍｍ）および前記被接合部材側の止端と前記第２表面との距離ｓ_２（ｍｍ）が、下記（vi）〜（xi）式を満足する、
上記（１）または（２）に記載の溶接構造体。
４５．０≦α_１≦７０．０ ・・・（vi）
４５．０≦α_２≦７０．０ ・・・（vii）
ｄ_１・ｓｅｃ（α_１）・ｃｏｓ（α_１／２）≧０．３５ｔ ・・・（viii）
ｄ_２・ｓｅｃ（α_２）・ｃｏｓ（α_２／２）≧０．３５ｔ ・・・（ix）
ｓ_１≧ｄ_１（ｓｅｃ（α_１）−１） ・・・（ｘ）
ｓ_２≧ｄ_２（ｓｅｃ（α_２）−１） ・・・（xi）

（４）前記接合部材の板厚ｔ（ｍｍ）が下記（xii）式を満足する、
上記（１）から（３）までのいずれかに記載の溶接構造体。
ｔ＞８０．０ ・・・（xii）

（５）前記接合部材の降伏応力が４００〜５８０ＭＰａであり、引張強さが５１０〜７５０ＭＰａである、
上記（１）から（４）までのいずれかに記載の溶接構造体。

本発明によれば、脆性き裂伝播停止特性に優れた溶接構造体を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る溶接構造体を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る溶接構造体を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る溶接構造体を示す斜視図である。 溶接構造体の断面図である。 構造モデルアレスト試験体の形状を説明するための図である。

本発明者らが上記の課題を解決するために検討を行った結果、以下の知見を得るに至った。

上述のように、溶接構造体に用いられる部材の全厚にわたって脆性き裂伝播停止特性を向上させるためには、例えば、Ｋｃａ値が８０００Ｎ／ｍｍ^１．５以上の厚肉鋼板を用いる必要がある。

しかしながら、例えば、アッパーデッキからハッチサイドコーミング側に向かってき裂が伝播する場合において、き裂の突入領域がハッチサイドコーミングに用いられる厚肉鋼板の表層領域のみに制限されるような構造にするとともに、厚肉鋼板の表層領域の脆性き裂伝播停止特性を向上させることができれば、き裂の進展を停止させることが可能になる。その結果、溶接構造体全体での脆性き裂伝播停止特性を低コストで向上させることが可能になる。

本発明は上記の知見に基づいてなされたものである。以下、本発明の一実施形態に係る溶接構造体について説明する。

１．溶接構造体の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る溶接構造体を示す斜視図である。本実施形態に係る溶接構造体１０は、接合部材１１および被接合部材１２を備えている。接合部材１１は板状であり、板厚方向に垂直な第１表面１１ａおよび第２表面１１ｂを有する。また、被接合部材１２は板状であり、接合部材１１の端面１１ｃが当接される被接合面１２ａを有する。

そして、図１に示すように、溶接構造体１０は、端面１１ｃが被接合面１２ａに当接した状態で、接合部材１１が被接合部材１２に両側部分溶込み溶接されたＴ継手部を有する。なお、上記のＴ継手部を有する溶接構造体には、図１に示すようなＴ字状の構造体に加えて、例えば、図２および３に示す形状の構造体も含まれる。

また、接合部材１１と被接合部材１２とは、隅肉溶接によって接合されていてもよいが、接合強度の観点からは、接合部材１１に開先を設け、開先溶接によって接合されていることが好ましい。

本発明においては、厚肉の接合部材を対象としており、具体的には、接合部材１１の板厚をｔ（ｍｍ）とした場合に、下記（ｉ）式を満足する。接合部材１１の板厚ｔ（ｍｍ）は、下記（xii）式を満足するのが好ましい。ｔの上限は特に規定する必要はないが、例えば２００ｍｍ、１５０ｍｍ、または１２０ｍｍとすることができる。
ｔ≧５０．０ ・・・（ｉ）
ｔ＞８０．０ ・・・（xii）

なお、被接合部材の板厚については特に制限はないが、接合部材と同様に、５０．０ｍｍ以上であることが好ましく、８０．０ｍｍ超であることがより好ましい。

また、図１に示すように、溶接構造体１０は、第１表面１１ａ側に形成された第１溶接部１３ａおよび第２表面１１ｂ側に形成された第２溶接部１３ｂを有する。

接合部材１１および被接合部材１２の接合箇所付近について、図４を用いてさらに詳しく説明する。図４は、溶接構造体１０の、第１表面１１ａおよび被接合面１２ａに垂直な断面図である。図４においては、図面が煩雑になることを避けるため、ハッチングは付していない。

図１および図４に示すように、接合部材１１および被接合部材１２の接合箇所の第１表面１１ａ側には、第１溶接金属１４ａが形成されている。そして、第１溶接金属１４ａと接合部材１１および被接合部材１２との境界部には、第１熱影響部１５ａが形成されている。同様に、第２表面１１ｂ側には、第２溶接金属１４ｂが形成されており、第２溶接金属１４ｂと接合部材１１および被接合部材１２との境界部には、第２熱影響部１５ｂが形成されている。

本願明細書において、溶接部とは、溶接金属と熱影響部とを合わせた部分を意味する。すなわち、第１溶接金属１４ａと第１熱影響部１５ａとを合わせた領域が第１溶接部１３ａであり、第２溶接金属１４ｂと第２熱影響部１５ｂとを合わせた領域が第２溶接部１３ｂである。

ここで、被接合部材１２から発生し、接合部材１１に伝播するき裂の突入領域を接合部材１１の表層側のみに制限するためには、第１表面１１ａから第１溶接部１３ａの最頂点までの深さ、および第２表面１１ｂから第２溶接部１３ｂの最頂点までの深さを制御する必要がある。

具体的には、第１溶接部１３ａの第１熱影響部１５ａの最頂点と第１表面１１ａとの接合部材１１の板厚方向の距離ｈ_１（ｍｍ）および第２溶接部１３ｂの第２熱影響部１５ｂの最頂点と第２表面１１ｂとの板厚方向の距離ｈ_２（ｍｍ）が、下記（iv）式および（ｖ）式を満足することが好ましい。
ｈ_１≦ｔ／４ ・・・（iv）
ｈ_２≦ｔ／４ ・・・（ｖ）

距離ｈ_１および距離ｈ_２の下限については特に制限する必要はないが、接合部材１１と被接合部材１２とが隅肉溶接によって接合されている場合であっても、１ｍｍ程度の深さまで熱影響部が形成される。そのため、１ｍｍが距離ｈ_１および距離ｈ_２の実質的な下限となる。

なお、第１熱影響部１５ａの最頂点とは、第１熱影響部１５ａの板厚方向における先端を意味し、同様に第２熱影響部１５ｂの最頂点とは、第２熱影響部１５ｂの板厚方向における先端を意味する。また、図４に示すように、距離ｈ_１は、第１表面１１ａと、第１表面１１ａと平行でかつ第１熱影響部１５ａの板厚方向における先端を通る仮想的な面１１ｄとの距離であり、距離ｈ_２は、第２表面１１ｂと、第２表面１１ｂと平行でかつ第２熱影響部１５ｂの板厚方向における先端を通る仮想的な面１１ｅとの距離である。

また、第１溶接部１３ａにおける、接合部材１１側の止端とルートとを通る線Ｌ_１と被接合面１２ａとがなす鋭角α_１（°）および第２溶接部１３ｂにおける、接合部材１１側の止端とルートとを通る線Ｌ_２と被接合面１２ａとがなす鋭角α_２（°）は、それぞれ下記（vi）式および（vii）式を満足することが好ましい。
４５．０≦α_１≦７０．０ ・・・（vi）
４５．０≦α_２≦７０．０ ・・・（vii）

第１溶接部１３ａにおける接合部材１１側の止端とは、第１溶接金属１４ａの外縁と第１表面１１ａとの交点Ａ_１を意味する。また、第１溶接部１３ａにおける接合部材１１側のルートとは、第１溶接金属１４ａの外縁と端面１１ｃとの交点Ｂ_１を意味する。同様に、第２溶接部１３ｂにおける接合部材１１側の止端とは、第２溶接金属１４ｂの外縁と第２表面１１ｂとの交点Ａ_２を意味し、第２溶接部１３ｂにおける接合部材１１側のルートとは、第２溶接金属１４ｂの外縁と端面１１ｃとの交点Ｂ_２を意味する。

さらに、第１溶接部１３ａの板厚方向における継手の部分溶込みｄ_１（ｍｍ）および第２溶接部１３ｂの板厚方向における継手の部分溶込みｄ_２（ｍｍ）は、それぞれ下記（viii）式および（ix）式を満足することが好ましい。ここで、下記（viii）式および（ix）式の左辺で計算される値は、それぞれ有効のど厚Ｔｄ_１（ｍｍ）およびＴｄ_２（ｍｍ）を表している。
ｄ_１・ｓｅｃ（α_１）・ｃｏｓ（α_１／２）≧０．３５ｔ ・・・（viii）
ｄ_２・ｓｅｃ（α_２）・ｃｏｓ（α_２／２）≧０．３５ｔ ・・・（ix）

継手の部分溶込みｄ_１は、第１表面１１ａと、第１表面１１ａと平行でかつ接合部材１１の板厚方向における第１溶接金属１４ａの板厚中心側の端部を通る仮想的な面１１ｆとの距離である。また、継手の部分溶込みｄ_２は、第２表面１１ｂと、第２表面１１ｂと平行でかつ接合部材１１の板厚方向における第２溶接金属１４ｂの板厚中心側の端部を通る仮想的な面１１ｇとの距離である。

また、第１溶接部１３ａの板厚方向における、被接合部材１２側の止端と第１表面１１ａとの距離ｓ_１（ｍｍ）および第２溶接部１３ｂにおける、被接合部材１２側の止端と第２表面１１ｂとの距離ｓ_２（ｍｍ）は、それぞれ下記（ｘ）式および（xi）式を満足することが好ましい。
ｓ_１≧ｄ_１（ｓｅｃ（α_１）−１） ・・・（ｘ）
ｓ_２≧ｄ_２（ｓｅｃ（α_２）−１） ・・・（xi）

距離ｓ_１および距離ｓ_２は、それぞれ第１溶接部１３ａおよび第２溶接部１３ｂの板厚方向における溶接脚長である。具体的には、距離ｓ_１は、第１表面１１ａと、第１表面１１ａと平行でかつ接合部材１１の板厚方向における第１溶接金属１４ａの板厚中心と逆側の端部を通る仮想的な面１１ｈとの距離である。また、距離ｓ_２は、第２表面１１ｂと、第２表面１１ｂと平行でかつ接合部材１１の板厚方向における第２溶接金属１４ｂの板厚中心と逆側の端部を通る仮想的な面１１ｉとの距離である。

なお、第１溶接金属１４ａおよび第２溶接金属１４ｂと接合部材１１との境界は、目視により容易に判別することが可能である。また、第１熱影響部１５ａおよび第２熱影響部１５ｂの先端位置についても、ナイタール腐食により現出させることで容易に判別することが可能である。

上記（vi）〜（xi）式を満足しない場合であっても、脆性き裂伝播停止特性を向上させることは可能であるが、より高い継手強度を確保する観点から、上記（vi）〜（xi）式を満足することが好ましい。

２．接合部材の無延性遷移温度
上述のように、接合部材の全厚にわたって脆性き裂伝播停止特性を向上させるためには、例えば、Ｋｃａ値が８０００Ｎ／ｍｍ^１．５以上の鋼板を接合部材として用いる必要があり、そのような特性を有する鋼板の確保が困難であるという問題がある。しかしながら、少なくとも接合部材の表層部における脆性き裂伝播停止特性を、き裂が突入する領域の深さに応じて向上させることによって、き裂の進展を停止することが可能になる。

すなわち、接合部材の表層部における無延性遷移温度を、表面から溶接部の最頂点までの深さに応じて制御することによって、き裂の進展を停止することが可能になる。具体的には、表面から溶接部の最頂点までの深さが大きいほど、き裂が進展しやすくなるため、表層部における無延性遷移温度を低くする必要がある。

そのため、第１表面１１ａおよび第２表面１１ｂの１ｍｍ深さ位置からそれぞれ採取されるＡＳＴＭ Ｅ２０８に規定されるタイプＰ３試験片を用いたＮＲＬ落重試験による無延性遷移温度を、−６０℃以下とし、かつ下記（ii）式および（iii）式を満足させる必要がある。
ＮＤＴＴ_１≦−３０．５×ｌｎ（ｈ_１）−１４．０ ・・・（ii）
ＮＤＴＴ_２≦−３０．５×ｌｎ（ｈ_２）−１４．０ ・・・（iii）
但し、ＮＤＴＴ_１およびＮＤＴＴ_２は、第１表面１１ａおよび第２表面１１ｂの１ｍｍ深さ位置からそれぞれ採取されるタイプＰ３試験片を用いたＮＲＬ落重試験による無延性遷移温度（℃）である。

ＮＤＴＴ_１およびＮＤＴＴ_２の測定方法について、詳しく説明する。まず、第１表面１１ａ側および第２表面１１ｂ側のそれぞれから、ＡＳＴＭ Ｅ２０８に規定されるタイプＰ３試験片を採取する。タイプＰ３試験片とは、長さ１３０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ１６ｍｍの試験片である。この際、第１表面１１ａおよび第２表面１１ｂのそれぞれを１ｍｍずつ削り取った後、試験片の厚さ方向が、接合部材１１の板厚方向と一致するように採取する。すなわち、第１表面１１ａおよび第２表面１１ｂの１ｍｍ深さ位置から１７ｍｍ深さ位置までの領域から試験片が採取されることとなる。

また、後述するように、試験片の長手方向と垂直な面においてき裂が発生するように試験を行う。溶接構造体において、き裂は第１溶接部１３ａおよび第２溶接部１３ｂの延伸方向と垂直な面において発生する。そのため、試験片は、その長手方向が溶接構造体の溶接部の延伸方向と一致するように採取する。

その後、上記試験片を用いて、ＡＳＴＭ Ｅ２０８に準拠したＮＲＬ落重試験を実施する。具体的には、まず上記試験片の厚さ方向に垂直な接合部材の表面側の面上に、試験片の長手方向に平行な方向に延びる溶接ビードを形成する。その際、溶接材料はＡＳＴＭ Ｅ２０８に規定される靱性の低い溶接材料を使用する。溶接ビードの長さは６０〜７０ｍｍ、幅は１２〜１６ｍｍの範囲となるよう調整する。そして、溶接ビード上に試験片の幅方向に平行な切欠きを形成する。この時、切欠きの幅は１．５ｍｍ以下とし、切欠きの溝底と試験片との距離が１．８〜２．０ｍｍの範囲となるよう調整する。

そして、上記試験片の溶接ビードを形成した面を下側に向け、長さ方向の両端部を支持した後、溶接ビードを形成したのと反対側の面に対して、落重による衝撃曲げ荷重を加える。その後、切欠きから発生した脆性き裂が試験片に伝播する状態を調べることで、Ｂｒｅａｋ（き裂伝播あり）またはＮｏ Ｂｒｅａｋ（き裂伝播なし）を判定する。切欠から発生した脆性き裂が試験片の表面を試験片幅方向に伝播してその端部まで進行した場合、試験結果はＢｒｅａｋ（き裂伝播あり）と判定される。幅方向の端部にき裂が達しなかった場合、試験結果はＮｏ Ｂｒｅａｋ（き裂伝播なし）と判定される。

上記の落重試験は、２個ずつの試験片を用いて例えば、−１００℃の条件から開始して、５℃間隔で試験温度を変化させながら（Ｎｏ Ｂｒｅａｋの場合は５℃低下、Ｂｒｅａｋの場合は５℃上昇）、２個の試験片ともにＮｏ Ｂｒｅａｋが得られた最も低い試験温度から５℃低い温度を無延性遷移温度とする。

３．接合部材の機械的特性
本発明の溶接構造体に用いられる接合部材の機械的特性について、特に制限は設けない。しかし、溶接構造体をコンテナ船等において利用する場合においては、接合部材の降伏応力は４００〜５８０ＭＰａであるのが好ましく、引張強さは５１０〜７５０ＭＰａであるのが好ましい。なお、接合部材の降伏応力は４１０〜５７０ＭＰａであるのがより好ましく、引張強さは５２０〜７４０ＭＰａであるのがより好ましい。

４．溶接構造体の製造方法
溶接構造体の製造方法について、特に制限は設けないが、例えば、表層部の無延性遷移温度が上述した条件を満足する接合部材を選別する工程と、当該接合部材を被接合部材に溶接する工程を行うことにより、製造することが可能である。

溶接工程においては、上述の被接合部材の被接合面に接合部材の端面を突き合わせた状態で、端面に沿って溶接することで製造することができる。この際、接合部材の被接合部材側を開先加工しておくことが望ましい。開先加工は、接合部材の端面全体にわたって施してもよいが、被接合部材との接合箇所にのみ施してもよい。

また、溶接方法についても特に制限はなく、ＣＯ_２溶接または被覆アーク溶接（ＳＭＡＷ）等の公知の方法を採用すればよい。この際、熱影響部の幅（図４において、（ｈ_１−ｄ_１）および（ｈ_２−ｄ_２）で表わされる長さ）を小さくするためには、入熱量を０．５〜３．０ｋＪ／ｍｍとすることが好ましい。

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

表１に示す板厚を有する各種鋼板を用意した後、それぞれの鋼板について、一方側の面（第１表面）および他方側の面（第２表面）の表層部における無延性遷移温度を調査した。具体的には、第１表面および第２表面をそれぞれ１ｍｍ削り取った後、それぞれの面から、試験片の厚さ方向が、上記鋼板の板厚方向と一致し、かつ試験片の長手方向が溶接部の延伸方向に一致するように、ＡＳＴＭ Ｅ２０８に規定されるタイプＰ３試験片を採取した。そして、当該試験片を用いて、ＡＳＴＭ Ｅ２０８に準拠したＮＲＬ落重試験を実施し、無延性遷移温度ＮＤＴＴ_１（℃）およびＮＤＴＴ_２（℃）を求めた。

続いて、各鋼板の板厚の１／４位置から圧延方向に直角な方向にＪＩＳ Ｚ ２２４１に記載の４号引張試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠して引張試験を行い、降伏応力（ＹＳ）、引張強さ（ＴＳ）および全伸び（ＥＬ）を測定した。それらの結果を表１に併せて示す。

その後、上記の各種鋼板を試験板（接合部材１１）とし、図５に示す構造モデルアレスト試験体を作製して試験を実施した。板厚１００ｍｍの鋼板をＣＯ_２溶接により接合した溶接継手を助走溶接継手（被接合部材１２）とし、表２に示す条件でＣＯ_２溶接または被覆アーク溶接（ＳＭＡＷ）により溶接構造体１０を作製した。

その後、溶接構造体１０のフュージョンライン部１６ａにノッチ１６ｂを導入した。そして、溶接構造体１０を船舶設計温度である−１０℃に冷却し、ＥＨ４０の設計応力に相当する２５７ＭＰａの試験応力を負荷し、ノッチ部近傍だけを−５０℃程度に急冷し、ノッチ部に楔を介して打撃を加えて脆性き裂を発生、伝播させた。

試験後の構造モデルアレスト試験体を使用し、試験体長手方向の中心位置から左右に２５０ｍｍ離れた位置において、接合部材と被接合部材との一方側（第１表面側）および他方側（第２表面側）の溶接部（第１溶接部および第２溶接部）の断面を切り出した。その後、研磨して、ナイタール腐食を施すことで溶接金属部と溶接熱影響部（溶接時にＡｃ_１変態点以上に加熱された領域）を現出させた。これらの２カ所の溶接継手断面の写真をデジタルカメラによりそれぞれ撮影し、写真画像から溶接部形状を測定し、２カ所の測定結果の平均値を使用した。

測定された溶接部の形状を表２に併せて示し、上記の構造モデルアレスト試験体を用いた試験の結果を表３に示す。脆性き裂が試験板で停止した場合は停止、試験板を破断した場合は破断と判定した。

表３から明らかなように、本発明の規定を満足する接合部材を用いた場合には、優れた脆性き裂伝播停止特性を得られたのに対して、本発明の規定を満足しない比較例の接合部材を用いた場合には、脆性き裂が接合部材まで伝播する結果となった。

また、試験Ｎｏ．１、２、４および５では、（vi）〜（xi）式をさらに満足するため、継手強度が高くさらに良好な結果となった。

以上のように、本発明によれば、脆性き裂伝播停止特性に優れた溶接構造体を得ることができる。

１０ 溶接構造体
１１ 接合部材
１１ａ 第１表面
１１ｂ 第２表面
１１ｃ 端面
１１ｄ〜ｉ 仮想的な面
１２ 被接合部材
１２ａ 被接合面
１３ａ 第１溶接部
１３ｂ 第２溶接部
１４ａ 第１溶接金属
１４ｂ 第２溶接金属
１５ａ 第１熱影響部
１５ｂ 第２熱影響部
１６ａ フュージョンライン部
１６ｂ ノッチ

Claims (5)

1. 板状の接合部材の端面が板状の被接合部材の被接合面に当接した状態で、前記接合部材が前記被接合部材に両側部分溶込み溶接されたＴ継手部を有する溶接構造体であって、
   前記接合部材は、前記接合部材の板厚方向に垂直な第１表面および第２表面を有し、
   前記接合部材の板厚ｔ（ｍｍ）が、下記（ｉ）式を満足し、
   前記第１表面側に形成された第１溶接部の第１熱影響部の最頂点と前記第１表面との前記接合部材の板厚方向の距離を距離ｈ_１（ｍｍ）とし、前記第２表面側に形成された第２溶接部の第２熱影響部の最頂点と前記第２表面との前記接合部材の板厚方向の距離を距離ｈ_２（ｍｍ）とした時に、
   前記接合部材の、前記第１表面および前記第２表面の１ｍｍ深さ位置からそれぞれ採取され、厚さ方向が前記板厚方向と一致するＡＳＴＭ Ｅ２０８に規定されるタイプＰ３試験片を用いたＮＲＬ落重試験による無延性遷移温度が、−６０℃以下であり、かつ下記（ii）式および（iii）式を満足する、
   溶接構造体。
   ｔ≧５０．０ ・・・（ｉ）
   ＮＤＴＴ_１≦−３０．５×ｌｎ（ｈ_１）−１４．０ ・・・（ii）
   ＮＤＴＴ_２≦−３０．５×ｌｎ（ｈ_２）−１４．０ ・・・（iii）
   但し、ＮＤＴＴ_１およびＮＤＴＴ_２は、第１表面および第２表面の１ｍｍ深さ位置からそれぞれ採取されるＡＳＴＭ Ｅ２０８に規定されるタイプＰ３試験片を用いたＮＲＬ落重試験による無延性遷移温度（℃）である。
2. 前記接合部材の板厚ｔ（ｍｍ）、前記距離ｈ_１（ｍｍ）および前記距離ｈ_２（ｍｍ）が、下記（iv）式および（ｖ）式を満足する、
   請求項１に記載の溶接構造体。
   ｈ_１≦ｔ／４ ・・・（iv）
   ｈ_２≦ｔ／４ ・・・（ｖ）
3. 前記第１表面および前記被接合面に垂直な断面において、
   前記第１溶接部における、前記接合部材側の止端とルートとを通る線と前記被接合面とがなす鋭角α_１（°）、前記板厚方向における継手の部分溶込みｄ_１（ｍｍ）および前記被接合部材側の止端と前記第１表面との距離ｓ_１（ｍｍ）、ならびに、前記第２溶接部における、前記接合部材側の止端とルートとを通る線と前記被接合面とがなす鋭角α_２（°）、前記板厚方向における継手の部分溶込みｄ_２（ｍｍ）および前記被接合部材側の止端と前記第２表面との距離ｓ_２（ｍｍ）が、下記（vi）〜（xi）式を満足する、
   請求項１または請求項２に記載の溶接構造体。
   ４５．０≦α_１≦７０．０ ・・・（vi）
   ４５．０≦α_２≦７０．０ ・・・（vii）
   ｄ_１・ｓｅｃ（α_１）・ｃｏｓ（α_１／２）≧０．３５ｔ ・・・（viii）
   ｄ_２・ｓｅｃ（α_２）・ｃｏｓ（α_２／２）≧０．３５ｔ ・・・（ix）
   ｓ_１≧ｄ_１（ｓｅｃ（α_１）−１） ・・・（ｘ）
   ｓ_２≧ｄ_２（ｓｅｃ（α_２）−１） ・・・（xi）
4. 前記接合部材の板厚ｔ（ｍｍ）が下記（xii）式を満足する、
   請求項１から請求項３までのいずれかに記載の溶接構造体。
   ｔ＞８０．０ ・・・（xii）
5. 前記接合部材の降伏応力が４００〜５８０ＭＰａであり、引張強さが５１０〜７５０ＭＰａである、
   請求項１から請求項４までのいずれかに記載の溶接構造体。

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