JP7288196B2 - 溶接構造体 - Google Patents
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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。溶接部で発生した亀裂は、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亀裂が発生した場合、その亀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、伝播した亀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、上記のような亀裂の進展を停止させることができる特性（脆性亀裂伝播停止特性）を有する必要がある。
例えば、特許文献１および２には、脆性亀裂伝播停止特性に関する溶接構造体が開示されている。
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亀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、脆性亀裂伝播停止特性の指標である－１０℃におけるＫｃａ値が６０００Ｎ／ｍｍ１．５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、亀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、ハッチサイドコーミングの板厚が８０ｍｍ超である場合、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亀裂の進展を停止させるためには、８０００Ｎ／ｍｍ１．５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。
従来、ハッチサイドコーミングに用いられる厚鋼板の脆性亀裂伝播停止特性を評価する場合には、大型の試験体を用いた構造モデルアレスト試験（脆性破壊伝播停止試験：試験片に脆性亀裂を人為的に発生させ、脆性亀裂を停止させる性能を評価する試験）が実施されていた。
しかしながら、大型試験を実施するためには、多くの時間と費用とを必要とするため、高い脆性亀裂伝播停止特性を有する厚鋼板の選別が容易でないという問題があった。そのため、より簡易な手法により低コストで優れた脆性亀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、脆性亀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、
前記接合部材の板厚ｔ（ｍｍ）、
前記第１表面側に形成された第１溶接金属における、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α１（°）、および前記板厚方向における継手の部分溶込みｄ１（ｍｍ）、ならびに、
前記第２表面側に形成された第２溶接金属における、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α２（°）、および前記板厚方向における継手の部分溶込みｄ２（ｍｍ）が、下記（ｉ）～（ｖ）式を満足し、
前記接合部材は、下記（ａ）～（ｄ）の工程を順に実施する品質評価試験において、下記ｃ１およびｃ２が、下記（ｘ）および（xi）式を満足するものである、
溶接構造体。
（ａ）前記第１表面および前記第２表面にそれぞれ対応する第１試験板面および第２試験板面を有し、板厚がｔ（ｍｍ）、幅が２４０ｍｍ、長さが５００ｍｍの試験板に対して、前記試験板の幅方向における一方側の面において、前記第１試験板面側および前記第２試験板面側にそれぞれ前記長さ方向に延びる開先を形成する工程。
（ｂ）板厚がｔ（ｍｍ）、幅が２６０ｍｍ、長さが５００ｍｍであり、前記幅方向における一方側にノッチが設けられた助走板を用意し、前記試験板の前記一方側の面を、前記助走板の前記幅方向における他方側の面に当接した状態で、前記開先に両側部分溶込み溶接を行い、
前記第１試験板面および前記助走板の前記他方側の面に垂直な断面において、前記第１試験板面側に形成された第１試験溶接金属における、前記試験板側の止端とルートとを通る線と前記助走板の前記他方側の面とがなす鋭角β１（°）、および前記板厚方向における継手の部分溶込みｂ１（ｍｍ）、ならびに、前記第２試験板面側に形成された第２試験溶接金属における、前記試験板側の止端とルートとを通る線と前記助走板の前記他方側の面とがなす鋭角β２（°）、および前記板厚方向における継手の部分溶込みｂ２（ｍｍ）が、下記（vi）～（ix）式を満足し、板厚がｔ（ｍｍ）、幅が５００ｍｍ、長さが５００ｍｍの試験体を形成する工程。
（ｃ）前記試験体を用いて、－１０℃の試験温度で、予め設定される前記接合部材の許容応力であるσ（Ｎ／ｍｍ２）を試験応力として付与した状態で、前記助走板の前記ノッチに衝撃荷重を加え、前記第１試験溶接金属および前記第２試験溶接金属を介して前記試験板まで亀裂を進展させる工程。
（ｄ）前記試験板の前記一方側の面と、前記第１試験溶接金属および前記第２試験溶接金属のそれぞれを介して進展した前記亀裂の先端との、前記幅方向における距離ｃ１（ｍｍ）およびｃ２（ｍｍ）を測定する工程。
ｔ≧５０．０ ・・・（ｉ）
３０．０≦α１≦７０．０ ・・・（ii）
３０．０≦α２≦７０．０ ・・・（iii）
３．０≦ｄ１≦ｔ／３ ・・・（iv）
３．０≦ｄ２≦ｔ／３ ・・・（ｖ）
α１－５．０≦β１≦α１＋５．０ ・・・（vi）
α２－５．０≦β２≦α２＋５．０ ・・・（vii）
ｄ１≦ｂ１≦ｄ１＋５．０ ・・・（viii）
ｄ２≦ｂ２≦ｄ２＋５．０ ・・・（ix）
ｃ１≦ｂ１・ｔａｎ（β１）＋１０．０ ・・・（ｘ）
ｃ２≦ｂ２・ｔａｎ（β２）＋１０．０ ・・・（xi）
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、
前記接合部材の板厚ｔ（ｍｍ）、
前記第１表面側に形成された第１溶接金属における、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α１（°）、および前記板厚方向における継手の部分溶込みｄ１（ｍｍ）、ならびに、
前記第２表面側に形成された第２溶接金属における、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α２（°）、および前記板厚方向における継手の部分溶込みｄ２（ｍｍ）が、下記（ｉ）～（ｖ）式を満足し、
前記接合部材は、下記（ａ）～（ｄ）の工程を順に実施する品質評価試験において、下記ｃ１およびｃ２が、下記（ｘ）および（xi）式を満足するものである、
溶接構造体。
（ａ）前記第１表面および前記第２表面にそれぞれ対応する第１試験板面および第２試験板面を有し、板厚がｔ（ｍｍ）、幅が２４０ｍｍ、長さが５００ｍｍの試験板に対して、前記試験板の幅方向における一方側の面において、前記第１試験板面側および前記第２試験板面側にそれぞれ前記長さ方向に延びる開先を形成する工程。
（ｂ）板厚がｔ（ｍｍ）、幅が２６０ｍｍ、長さが５００ｍｍであり、前記幅方向における一方側にノッチが設けられた助走板を用意し、前記試験板の前記一方側の面を、前記助走板の前記幅方向における他方側の面に当接した状態で、前記開先に両側部分溶込み溶接を行い、
前記第１試験板面および前記助走板の前記他方側の面に垂直な断面において、前記第１試験板面側に形成された第１試験溶接金属における、前記試験板側の止端とルートとを通る線と前記助走板の前記他方側の面とがなす鋭角β１（°）、および前記板厚方向における継手の部分溶込みｂ１（ｍｍ）、ならびに、前記第２試験板面側に形成された第２試験溶接金属における、前記試験板側の止端とルートとを通る線と前記助走板の前記他方側の面とがなす鋭角β２（°）、および前記板厚方向における継手の部分溶込みｂ２（ｍｍ）が、下記（vi）～（ix）式を満足し、板厚がｔ（ｍｍ）、幅が５００ｍｍ、長さが５００ｍｍの試験体を形成する工程。
（ｃ）前記試験体を用いて、－１０℃の試験温度で、予め設定される前記接合部材の許容応力であるσ（Ｎ／ｍｍ２）を試験応力として付与した状態で、前記助走板の前記ノッチに衝撃荷重を加え、前記第１試験溶接金属および前記第２試験溶接金属を介して前記試験板まで亀裂を進展させる工程。
（ｄ）前記試験板の前記一方側の面と、前記第１試験溶接金属および前記第２試験溶接金属のそれぞれを介して進展した前記亀裂の先端との、前記幅方向における距離ｃ１（ｍｍ）およびｃ２（ｍｍ）を測定する工程。
ｔ≧５０．０ ・・・（ｉ）
３０．０≦α１≦７０．０ ・・・（ii）
３０．０≦α２≦７０．０ ・・・（iii）
３．０≦ｄ１≦ｔ／３ ・・・（iv）
３．０≦ｄ２≦ｔ／３ ・・・（ｖ）
α１－５．０≦β１≦α１＋５．０ ・・・（vi）
α２－５．０≦β２≦α２＋５．０ ・・・（vii）
ｄ１≦ｂ１≦ｄ１＋５．０ ・・・（viii）
ｄ２≦ｂ２≦ｄ２＋５．０ ・・・（ix）
ｃ１≦ｂ１・ｔａｎ（β１）＋１０．０ ・・・（ｘ）
ｃ２≦ｂ２・ｔａｎ（β２）＋１０．０ ・・・（xi）
（２）前記接合部材の板厚ｔ（ｍｍ）が下記（xii）式を満足する、
上記（１）に記載の溶接構造体。
ｔ＞８０．０ ・・・（xii）
上記（１）に記載の溶接構造体。
ｔ＞８０．０ ・・・（xii）
（３）前記接合部材の降伏応力が４００ＭＰａ以上、５８０ＭＰａ以下であり、引張強さが５１０ＭＰａ以上、７５０ＭＰａ以下である、
上記（１）または（２）に記載の溶接構造体。
上記（１）または（２）に記載の溶接構造体。
（４）前記接合部材の－１０℃における全厚のＫｃａ値が８０００Ｎ／ｍｍ１．５未満である、
上記（１）から（３）までのいずれかに記載の溶接構造体。
上記（１）から（３）までのいずれかに記載の溶接構造体。
本発明によれば、脆性亀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、厚鋼板の脆性亀裂伝播停止特性の評価には、大型の試験体を用いた構造モデルアレスト試験が用いられるのが一般的である。しかし、より小さい試験体を用いた中型試験において脆性亀裂伝播停止特性の評価が可能であれば、溶接構造体に用いる厚鋼板の選別が容易になり、低コストで優れた脆性亀裂伝播停止特性を有する溶接構造体を製造することが可能となる。
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。
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には開先が設けられており、開先溶接によって接合されている。
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）
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溶接金属１３ａおよび第２表面１１ｂ側に形成された第２溶接金属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１３ａ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１３ｂが形成されている。
ここで、被接合部材１２から発生する亀裂は、第１溶接金属１３ａおよび第２溶接金属１３ｂを経由して接合部材１１に伝播する。したがって、被接合部材１２から接合部材１１へと伝播する亀裂の突入領域を制限するとともに、接合強度を確保する観点からは、溶接金属の形状の制御が重要となる。
具体的には、第１溶接金属１３ａにおける、接合部材１１側の止端とルートとを通る線Ｌ１と被接合面１２ａとがなす鋭角α１（°）および第２溶接金属１３ｂにおける、接合部材１１側の止端とルートとを通る線Ｌ２と被接合面１２ａとがなす鋭角α２（°）は、それぞれ下記（ii）および（iii）式を満足する。
３０．０≦α１≦７０．０ ・・・（ii）
３０．０≦α２≦７０．０ ・・・（iii）
３０．０≦α１≦７０．０ ・・・（ii）
３０．０≦α２≦７０．０ ・・・（iii）
第１溶接金属１３ａにおける接合部材１１側の止端とは、第１溶接金属１３ａの外縁と第１表面１１ａとの交点Ａ１を意味する。また、第１溶接金属１３ａにおける接合部材１１側のルートとは、第１溶接金属１３ａの外縁と端面１１ｃとの交点Ｂ１を意味する。同様に、第２溶接金属１３ｂにおける接合部材１１側の止端とは、第２溶接金属１３ｂの外縁と第２表面１１ｂとの交点Ａ２を意味し、第２溶接金属１３ｂにおける接合部材１１側のルートとは、第２溶接金属１３ｂの外縁と端面１１ｃとの交点Ｂ２を意味する。
さらに、第１溶接金属１３ａの板厚方向における継手の部分溶込みｄ１（ｍｍ）および第２溶接金属１３ｂの板厚方向における継手の部分溶込みｄ２（ｍｍ）は、接合部材１１の板厚ｔ（ｍｍ）との関係において、それぞれ下記（iv）および（ｖ）式を満足する。
３．０≦ｄ１≦ｔ／３ ・・・（iv）
３．０≦ｄ２≦ｔ／３ ・・・（ｖ）
３．０≦ｄ１≦ｔ／３ ・・・（iv）
３．０≦ｄ２≦ｔ／３ ・・・（ｖ）
なお、第１溶接金属１３ａおよび第２溶接金属１３ｂ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。
２．品質評価試験
本発明者らが行った研究により、後述する中型の品質評価試験によって所定の基準を満足する厚鋼板を接合部材として用いることで、低コストで優れた脆性亀裂伝播停止特性を有する溶接構造体が得られることを見出した。
本発明者らが行った研究により、後述する中型の品質評価試験によって所定の基準を満足する厚鋼板を接合部材として用いることで、低コストで優れた脆性亀裂伝播停止特性を有する溶接構造体が得られることを見出した。
試験方法について、詳しく説明する。図５は、本発明における品質評価試験を説明するための図である。本発明における品質評価試験は、下記（ａ）～（ｄ）の工程を順に実施するものである。各工程について、説明する。
（ａ）開先形成工程
接合部材１１に用いられる厚鋼板から、第１表面１１ａおよび第２表面１１ｂにそれぞれ対応する第１試験板面２１ａおよび第２試験板面２１ｂを有し、板厚がｔ（ｍｍ）、幅が２４０ｍｍ、長さが５００ｍｍの試験板２１を採取する。すなわち、接合部材１１の第１表面１１ａを試験板２１の第１試験板面２１ａとし、接合部材１１の第２表面１１ｂを試験板２１の第２試験板面２１ｂとする。
接合部材１１に用いられる厚鋼板から、第１表面１１ａおよび第２表面１１ｂにそれぞれ対応する第１試験板面２１ａおよび第２試験板面２１ｂを有し、板厚がｔ（ｍｍ）、幅が２４０ｍｍ、長さが５００ｍｍの試験板２１を採取する。すなわち、接合部材１１の第１表面１１ａを試験板２１の第１試験板面２１ａとし、接合部材１１の第２表面１１ｂを試験板２１の第２試験板面２１ｂとする。
試験板２１の幅方向における一方側（図５における上側）の面２１ｃにおいて、第１試験板面２１ａ側および第２試験板面２１ｂ側にそれぞれ長さ方向に延びる開先を形成する。開先の形状および寸法については、後述する溶接工程において形成される溶接金属部の形状および寸法が規定を満足するように適宜選択すればよい。
（ｂ）溶接工程
板厚がｔ（ｍｍ）、幅が２６０ｍｍ、長さが５００ｍｍの助走板２２を用意する。助走板２２の材質については特に制限はなく、例えば、熱処理を施して脆化した鋼板を用いることができる。また、助走板２２の幅方向における一方側（図５における上側）には、ノッチ２２ａを形成しておく。ノッチ２２ａの形状については特に制限はないが、図５に示す形状とすることができる。
板厚がｔ（ｍｍ）、幅が２６０ｍｍ、長さが５００ｍｍの助走板２２を用意する。助走板２２の材質については特に制限はなく、例えば、熱処理を施して脆化した鋼板を用いることができる。また、助走板２２の幅方向における一方側（図５における上側）には、ノッチ２２ａを形成しておく。ノッチ２２ａの形状については特に制限はないが、図５に示す形状とすることができる。
そして、試験板２１の幅方向における一方側の面２１ｃを、助走板２２の幅方向における他方側（図５における下側）の面２２ｂに当接した状態で、開先に両側部分溶込み溶接を行い、試験体２０を形成する。その後、溶接により生じた余盛については削除することが好ましい。これにより、試験体２０は、板厚がｔ（ｍｍ）、幅が５００ｍｍ、長さが５００ｍｍの直方体状となる。
接合部材１１に用いられる厚鋼板から採取された試験板２１によって、溶接構造体１０の脆性亀裂伝播停止特性の評価を行うためには、試験体２０に形成される溶接金属の形状の制御が重要となる。試験体２０に形成される溶接金属の形状について、図６を用いてさらに詳しく説明する。図６は、試験体２０の、第１試験板面２１ａおよび助走板２２の他方側の面２２ｂに垂直な断面図である。図６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６に示すように、試験板２１および助走板２２の接合箇所の第１試験板面２１ａ側には第１試験溶接金属２３ａが形成され、第２試験板面２１ｂ側には第２試験溶接金属２３ｂが形成される。
そして、第１試験溶接金属２３ａにおける、試験板２１側の止端とルートとを通る線Ｍ１と助走板２２の他方側の面２２ｂとがなす鋭角β１（°）および第２試験溶接金属２３ｂにおける、試験板２１側の止端とルートとを通る線Ｍ２と助走板２２の他方側の面２２ｂとがなす鋭角β２（°）は、それぞれ下記（vi）および（vii）式を満足する。
α１－５．０≦β１≦α１＋５．０ ・・・（vi）
α２－５．０≦β２≦α２＋５．０ ・・・（vii）
α１－５．０≦β１≦α１＋５．０ ・・・（vi）
α２－５．０≦β２≦α２＋５．０ ・・・（vii）
第１試験溶接金属２３ａにおける試験板２１側の止端とは、第１試験溶接金属２３ａの外縁と第１試験板面２１ａとの交点Ｃ１を意味する。また、第１試験溶接金属２３ａにおける試験板２１側のルートとは、第１試験溶接金属２３ａの外縁と試験板２１の一方側の面２１ｃとの交点Ｄ１を意味する。同様に、第２試験溶接金属２３ｂにおける試験板２１側の止端とは、第２試験溶接金属２３ｂの外縁と第２試験板面２１ｂとの交点Ｃ２を意味し、第２試験溶接金属２３ｂにおける試験板２１側のルートとは、第２試験溶接金属２３ｂの外縁と試験板２１の一方側の面２１ｃとの交点Ｄ２を意味する。
また、第１試験溶接金属２３ａの板厚方向における継手の部分溶込みｂ１（ｍｍ）および第２試験溶接金属２３ｂの板厚方向における継手の部分溶込みｂ２（ｍｍ）は、下記（viii）および（ix）式を満足する。
ｄ１≦ｂ１≦ｄ１＋５．０ ・・・（viii）
ｄ２≦ｂ２≦ｄ２＋５．０ ・・・（ix）
ｄ１≦ｂ１≦ｄ１＋５．０ ・・・（viii）
ｄ２≦ｂ２≦ｄ２＋５．０ ・・・（ix）
継手の部分溶込みｂ１は、第１試験板面２１ａと、第１試験板面２１ａと平行でかつ試験板２１の板厚方向における第１試験溶接金属２３ａの板厚中心側の端部を通る仮想的な面２１ｆとの距離である。また、継手の部分溶込みｂ２は、第２試験板面２１ｂと、第２試験板面２１ｂと平行でかつ試験板２１の板厚方向における第２試験溶接金属２３ｂの板厚中心側の端部を通る仮想的な面２１ｇとの距離である。
（ｃ）脆性亀裂伝播試験工程
試験体２０を用いて、－１０℃の試験温度で、予め設定される接合部材１１の許容応力であるσ（Ｎ／ｍｍ２）を試験応力として付与した状態で、助走板２２に設けられたノッチ２２ａに衝撃荷重を加え、第１試験溶接金属２３ａおよび第２試験溶接金属２３ｂを介して試験板２１まで亀裂を進展させる。
試験体２０を用いて、－１０℃の試験温度で、予め設定される接合部材１１の許容応力であるσ（Ｎ／ｍｍ２）を試験応力として付与した状態で、助走板２２に設けられたノッチ２２ａに衝撃荷重を加え、第１試験溶接金属２３ａおよび第２試験溶接金属２３ｂを介して試験板２１まで亀裂を進展させる。
なお、上記の予め設定される接合部材の許容応力として、例えば、溶接構造体が船舶用である場合には、接合部材がハッチサイドコーミングとなる。ハッチサイドコーミングの許容応力は、船級協会が定める規則により決められているため、その値を採用すればよい。試験体２０の温度は－１０℃で均一とし、助走板２２の温度は特に規定しない。その他の条件については、亀裂が試験板２１まで進展する限り制限はないが、ＷＥＳ２８１５に準拠すればよい。
図７は、脆性亀裂伝播試験を説明するための図である。図７に示すように、試験体２０の長さ方向における両端に治具２４ａ，２４ｂを溶接により接合し、両側から長さ方向に引張応力を付与することで、試験体２０に上述した試験応力を付与することができる。
また、本工程においては、少なくとも試験板まで亀裂を進展させる必要があるため、衝撃荷重を付与した際に、助走板または溶接金属で亀裂が停止してしまわないような材質を選択する必要がある。
（ｄ）脆性亀裂測定工程
上記（ａ）～（ｃ）の工程を順に実施した後の試験板２１について、亀裂の進展状況を調査する。具体的には、試験板２１の一方側の面２１ｃと、第１試験溶接金属２３ａおよび第２試験溶接金属２３ｂのそれぞれを介して進展した亀裂の先端との、幅方向における距離ｃ１（ｍｍ）およびｃ２（ｍｍ）を測定する。なお、亀裂先端の位置は、試験後のそのままの状態では確認できないため、試験体に荷重を負荷して強制破断させることで破面出しを行う。
上記（ａ）～（ｃ）の工程を順に実施した後の試験板２１について、亀裂の進展状況を調査する。具体的には、試験板２１の一方側の面２１ｃと、第１試験溶接金属２３ａおよび第２試験溶接金属２３ｂのそれぞれを介して進展した亀裂の先端との、幅方向における距離ｃ１（ｍｍ）およびｃ２（ｍｍ）を測定する。なお、亀裂先端の位置は、試験後のそのままの状態では確認できないため、試験体に荷重を負荷して強制破断させることで破面出しを行う。
本発明に係る溶接構造体１０に用いられる接合部材１１は、上述した（ａ）～（ｄ）の工程を順に実施する品質評価試験において、ｃ１およびｃ２が、下記（ｘ）および（xi）式を満足する必要がある。これにより、優れた脆性亀裂伝播停止特性を有する溶接構造体１０が得られる。
ｃ１≦ｂ１・ｔａｎ（β１）＋１０．０ ・・・（ｘ）
ｃ２≦ｂ２・ｔａｎ（β２）＋１０．０ ・・・（xi）
ｃ１≦ｂ１・ｔａｎ（β１）＋１０．０ ・・・（ｘ）
ｃ２≦ｂ２・ｔａｎ（β２）＋１０．０ ・・・（xi）
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４００ＭＰａ以上、５８０ＭＰａ以下であるのが好ましく、引張強さは５１０ＭＰａ以上、７５０ＭＰａ以下であるのが好ましい。なお、接合部材の降伏応力は４１０ＭＰａ以上、５７０ＭＰａ以下であるのがより好ましく、引張強さは５２０ＭＰａ以上、７４０ＭＰａ以下であるのがより好ましい。
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４００ＭＰａ以上、５８０ＭＰａ以下であるのが好ましく、引張強さは５１０ＭＰａ以上、７５０ＭＰａ以下であるのが好ましい。なお、接合部材の降伏応力は４１０ＭＰａ以上、５７０ＭＰａ以下であるのがより好ましく、引張強さは５２０ＭＰａ以上、７４０ＭＰａ以下であるのがより好ましい。
また、コスト的な観点からは、－１０℃における全厚のＫｃａ値が８０００Ｎ／ｍｍ１．５未満である接合部材を用いることが好ましい。なお、上記のＫｃａ値は、ＷＥＳ２８１５規格に準拠した温度勾配型ＥＳＳＯ試験により求めることが可能である。
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、品質評価試験による評価結果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、品質評価試験による評価結果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。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、ＣＯ２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。また、入熱量は、例えば、０．５ｋＪ／ｍｍ以上、３．０ｋＪ／ｍｍ以下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ｔ（ｍｍ）を有し、板厚方向に直交する第１表面および第２表面を有する各種鋼板を用意した。その後、それぞれの鋼板から、第１表面および第２表面にそれぞれ対応する第１試験板面および第２試験板面を有し、鋼板の圧延方向が長さ方向となるように、板厚がｔ（ｍｍ）、幅が２４０ｍｍ、長さが５００ｍｍの試験板を採取した。そして、試験板の幅方向における一方側の面において、第１試験板面側および第２試験板面側にそれぞれ長さ方向に延びる開先を形成した。
続いて、板厚がｔ（ｍｍ）、幅が２６０ｍｍ、長さが５００ｍｍの助走板を用意した。助走板としては、１２００℃で加熱した後に空冷することで脆化させた鋼板を用いた。助走板の幅方向における一方側には、図５に示す形状のノッチを設けた。そして、開先を形成した試験板の一方側の面を、助走板の幅方向における他方側の面に当接した状態で、開先に両側部分溶込み溶接を行った。溶接条件は表２に示すとおりである。表２における「ＣＯ２」はＣＯ２溶接を意味し、「ＳＭＡＷ」は被覆アーク溶接を意味する。その後、溶接により生じた余盛は削除した。これにより、板厚がｔ（ｍｍ）、長さが５００ｍｍ、幅が５００ｍｍの直方体状の試験体を作製した。
試験体においては、試験板および助走板の接合箇所の第１試験板面側には第１試験溶接金属が形成され、第２試験板面側には第２試験溶接金属が形成された。その後、各試験体を用いて、－１０℃の試験温度で、予め設定される接合部材の許容応力であるσ（Ｎ／ｍｍ２）を試験応力として付与した状態で、助走板の長さ方向における一方側の端部に設けられたノッチに衝撃荷重を加え、試験板まで亀裂を進展させた。
試験終了後、試験体に荷重を負荷して強制破断させることで破面出しを実施し、試験板に突入した亀裂の進展状況の調査を行った。その後、試験体の荷重方向の中心位置から左右に２００ｍｍ離れた位置において、試験板と助走板の溶接金属（第１試験溶接金属および第２試験溶接金属）の断面を切り出した。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、写真画像から溶接金属の形状を測定し、２カ所の測定結果の平均値を求めた。それらの結果を表２に併せて示す。
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 ２２４１：２０１１に記載の４号引張試験片を採取し、ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１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。
さらに、各鋼板の－１０℃における全厚のＫｃａ値を、ＷＥＳ２８１５規格に準拠した温度勾配型ＥＳＳＯ試験により求めた。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４１）とし、図８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ＣＯ２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４２）とし、表３に示す条件でＣＯ２溶接または被覆アーク溶接（ＳＭＡＷ）により溶接構造体４０を作製した。
その後、溶接構造体４０のフュージョンライン部４６ａにノッチ４６ｂを導入した。そして、溶接構造体４０を船舶設計温度である－１０℃に冷却し、接合部材４１の許容応力であるσ（Ｎ／ｍｍ２）を試験応力として負荷し、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亀裂を発生、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、試験体の荷重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）の溶接金属（第１溶接金属および第２溶接金属）の断面を切り出した。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、写真画像から溶接金属の形状を測定し、２カ所の測定結果の平均値を使用した。
測定された溶接金属の形状、および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に併せて示す。脆性亀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「伝播」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、優れた脆性亀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、脆性亀裂が接合部材まで伝播する結果となった。
５．厚鋼板の品質評価方法
以上のように、本発明に係る溶接構造体１０においては、接合部材１１は、上述した条件での品質評価試験によって評価される。なお、当該品質評価試験は、厚鋼板の品質評価方法として応用可能である。応用例としての厚鋼板の品質評価方法は、以下に記載する（付記１）および（付記２）によって表現することができる。
以上のように、本発明に係る溶接構造体１０においては、接合部材１１は、上述した条件での品質評価試験によって評価される。なお、当該品質評価試験は、厚鋼板の品質評価方法として応用可能である。応用例としての厚鋼板の品質評価方法は、以下に記載する（付記１）および（付記２）によって表現することができる。
（付記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に用いられ、前記接合部材となる厚鋼板の品質評価方法であって、
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、
前記接合部材の板厚ｔ（ｍｍ）、
前記第１表面側に形成された第１溶接金属における、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α１（°）、および前記板厚方向における継手の部分溶込みｄ１（ｍｍ）、ならびに、
前記第２表面側に形成された第２溶接金属における、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α２（°）、および前記板厚方向における継手の部分溶込みｄ２（ｍｍ）が、下記（ｉ）～（ｖ）式を満足し、
下記（ａ）～（ｄ）の工程を備える、
厚鋼板の品質評価方法。
（ａ）前記第１表面および前記第２表面にそれぞれ対応する第１試験板面および第２試験板面を有し、板厚がｔ（ｍｍ）である試験板に対して、前記試験板の幅方向における一方側の面において、前記第１試験板面側および前記第２試験板面側にそれぞれ前記長さ方向に延びる開先を形成する工程。
（ｂ）板厚がｔ（ｍｍ）であり、前記幅方向における一方側にノッチが設けられた助走板を用意し、前記試験板の前記一方側の面を、前記助走板の前記幅方向における他方側の面に当接した状態で、前記開先に両側部分溶込み溶接を行い、
前記第１試験板面および前記助走板の前記他方側の面に垂直な断面において、前記第１試験板面側に形成された第１試験溶接金属における、前記試験板側の止端とルートとを通る線と前記助走板の前記他方側の面とがなす鋭角β１（°）、および前記板厚方向における継手の部分溶込みｂ１（ｍｍ）、ならびに、前記第２試験板面側に形成された第２試験溶接金属における、前記試験板側の止端とルートとを通る線と前記助走板の前記他方側の面とがなす鋭角β２（°）、および前記板厚方向における継手の部分溶込みｂ２（ｍｍ）が、下記（vi）～（ix）式を満足し、板厚がｔ（ｍｍ）である試験体を形成する工程。
（ｃ）前記試験体を用いて、前記助走板の前記ノッチに衝撃荷重を加え、前記第１試験溶接金属および前記第２試験溶接金属を介して前記試験板まで亀裂を進展させる工程。
（ｄ）亀裂の進展状況に基づき、前記厚鋼板が脆性亀裂伝播停止特性に優れるか否かの判定を行う工程。
ｔ≧５０．０ ・・・（ｉ）
３０．０≦α１≦７０．０ ・・・（ii）
３０．０≦α２≦７０．０ ・・・（iii）
３．０≦ｄ１≦ｔ／３ ・・・（iv）
３．０≦ｄ２≦ｔ／３ ・・・（ｖ）
α１－５．０≦β１≦α１＋５．０ ・・・（vi）
α２－５．０≦β２≦α２＋５．０ ・・・（vii）
ｄ１≦ｂ１≦ｄ１＋５．０ ・・・（viii）
ｄ２≦ｂ２≦ｄ２＋５．０ ・・・（ix）
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に用いられ、前記接合部材となる厚鋼板の品質評価方法であって、
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、
前記接合部材の板厚ｔ（ｍｍ）、
前記第１表面側に形成された第１溶接金属における、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α１（°）、および前記板厚方向における継手の部分溶込みｄ１（ｍｍ）、ならびに、
前記第２表面側に形成された第２溶接金属における、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α２（°）、および前記板厚方向における継手の部分溶込みｄ２（ｍｍ）が、下記（ｉ）～（ｖ）式を満足し、
下記（ａ）～（ｄ）の工程を備える、
厚鋼板の品質評価方法。
（ａ）前記第１表面および前記第２表面にそれぞれ対応する第１試験板面および第２試験板面を有し、板厚がｔ（ｍｍ）である試験板に対して、前記試験板の幅方向における一方側の面において、前記第１試験板面側および前記第２試験板面側にそれぞれ前記長さ方向に延びる開先を形成する工程。
（ｂ）板厚がｔ（ｍｍ）であり、前記幅方向における一方側にノッチが設けられた助走板を用意し、前記試験板の前記一方側の面を、前記助走板の前記幅方向における他方側の面に当接した状態で、前記開先に両側部分溶込み溶接を行い、
前記第１試験板面および前記助走板の前記他方側の面に垂直な断面において、前記第１試験板面側に形成された第１試験溶接金属における、前記試験板側の止端とルートとを通る線と前記助走板の前記他方側の面とがなす鋭角β１（°）、および前記板厚方向における継手の部分溶込みｂ１（ｍｍ）、ならびに、前記第２試験板面側に形成された第２試験溶接金属における、前記試験板側の止端とルートとを通る線と前記助走板の前記他方側の面とがなす鋭角β２（°）、および前記板厚方向における継手の部分溶込みｂ２（ｍｍ）が、下記（vi）～（ix）式を満足し、板厚がｔ（ｍｍ）である試験体を形成する工程。
（ｃ）前記試験体を用いて、前記助走板の前記ノッチに衝撃荷重を加え、前記第１試験溶接金属および前記第２試験溶接金属を介して前記試験板まで亀裂を進展させる工程。
（ｄ）亀裂の進展状況に基づき、前記厚鋼板が脆性亀裂伝播停止特性に優れるか否かの判定を行う工程。
ｔ≧５０．０ ・・・（ｉ）
３０．０≦α１≦７０．０ ・・・（ii）
３０．０≦α２≦７０．０ ・・・（iii）
３．０≦ｄ１≦ｔ／３ ・・・（iv）
３．０≦ｄ２≦ｔ／３ ・・・（ｖ）
α１－５．０≦β１≦α１＋５．０ ・・・（vi）
α２－５．０≦β２≦α２＋５．０ ・・・（vii）
ｄ１≦ｂ１≦ｄ１＋５．０ ・・・（viii）
ｄ２≦ｂ２≦ｄ２＋５．０ ・・・（ix）
（付記２）
前記（ｄ）の工程において、前記試験板の前記一方側の面と、前記第１試験溶接金属および前記第２試験溶接金属のそれぞれを介して進展した前記亀裂の先端との、前記幅方向における距離をｃ１（ｍｍ）およびｃ２（ｍｍ）とした時に、ｃ１およびｃ２が、下記（ｘ）および（xi）式を満足する場合に、前記厚鋼板が脆性亀裂伝播停止特性に優れると判定する、
付記１に記載の厚鋼板の品質評価方法。
ｃ１≦ｂ１・ｔａｎ（β１）＋１０．０ ・・・（ｘ）
ｃ２≦ｂ２・ｔａｎ（β２）＋１０．０ ・・・（xi）
前記（ｄ）の工程において、前記試験板の前記一方側の面と、前記第１試験溶接金属および前記第２試験溶接金属のそれぞれを介して進展した前記亀裂の先端との、前記幅方向における距離をｃ１（ｍｍ）およびｃ２（ｍｍ）とした時に、ｃ１およびｃ２が、下記（ｘ）および（xi）式を満足する場合に、前記厚鋼板が脆性亀裂伝播停止特性に優れると判定する、
付記１に記載の厚鋼板の品質評価方法。
ｃ１≦ｂ１・ｔａｎ（β１）＋１０．０ ・・・（ｘ）
ｃ２≦ｂ２・ｔａｎ（β２）＋１０．０ ・・・（xi）
応用例における厚鋼板の品質評価方法について説明する。上記の品質評価方法は、溶接構造体に用いられ、接合部材となる厚鋼板の品質を評価する方法である。品質評価対象となる溶接構造体の構成については、上述のとおりであるため、説明は省略する。
図９は、応用例における厚鋼板の品質評価方法を説明するための図である。上記の品質評価方法は、下記（ａ）～（ｄ）の工程を備える。各工程について、説明する。
（ａ）開先形成工程
厚鋼板から試験板３１を採取する。試験板３１は、接合部材１１の第１表面１１ａおよび第２表面１１ｂにそれぞれ対応する第１試験板面３１ａおよび第２試験板面３１ｂを有する。すなわち、接合部材１１の第１表面１１ａを試験板３１の第１試験板面３１ａとし、接合部材１１の第２表面１１ｂを試験板３１の第２試験板面３１ｂとする。
厚鋼板から試験板３１を採取する。試験板３１は、接合部材１１の第１表面１１ａおよび第２表面１１ｂにそれぞれ対応する第１試験板面３１ａおよび第２試験板面３１ｂを有する。すなわち、接合部材１１の第１表面１１ａを試験板３１の第１試験板面３１ａとし、接合部材１１の第２表面１１ｂを試験板３１の第２試験板面３１ｂとする。
試験板３１の板厚は接合部材１１となる厚鋼板の板厚と同じであり、すなわちｔ（ｍｍ）である。試験板３１の幅および長さについては特に制限はないが、幅は１５０ｍｍ以上、１０００ｍｍ以下、長さは３００ｍｍ以上、２０００ｍｍ以下とすることが好ましい。いずれも小さすぎると正確な品質の評価が難しくなり、大きすぎると低コストでの品質の評価が行えなくなる場合があるためである。
試験板３１の幅方向における一方側（図９における上側）の面３１ｃにおいて、第１試験板面３１ａ側および第２試験板面３１ｂ側にそれぞれ長さ方向に延びる開先を形成する。開先の形状および寸法については、後述する溶接工程において形成される溶接金属部の形状および寸法が規定を満足するように適宜選択すればよい。
（ｂ）溶接工程
試験板３１と同じ厚さおよび長さを有する助走板３２を用意する。すなわち、助走板３２の厚さはｔ（ｍｍ）である。助走板３２の長さは試験板３１の長さと同一であるため、３００ｍｍ以上、２０００ｍｍ以下とすることが好ましい。また、助走板３２の幅は１５０ｍｍ以上、１６００ｍｍ以下とすることが好ましい。助走板３２の幅が小さすぎると、助走板３２から試験板３１に亀裂が突入する際の駆動力が十分に得られなくなるおそれがあり、大きすぎると低コストでの品質の評価が行えなくなる場合があるためである。
試験板３１と同じ厚さおよび長さを有する助走板３２を用意する。すなわち、助走板３２の厚さはｔ（ｍｍ）である。助走板３２の長さは試験板３１の長さと同一であるため、３００ｍｍ以上、２０００ｍｍ以下とすることが好ましい。また、助走板３２の幅は１５０ｍｍ以上、１６００ｍｍ以下とすることが好ましい。助走板３２の幅が小さすぎると、助走板３２から試験板３１に亀裂が突入する際の駆動力が十分に得られなくなるおそれがあり、大きすぎると低コストでの品質の評価が行えなくなる場合があるためである。
助走板３２の材質については特に制限はなく、例えば、熱処理を施して脆化した鋼板、亀裂の進展領域が溶接部である突合せ溶接接手、または亀裂の進展領域を電子ビーム溶接により脆化させた鋼板等を用いることができる。また、助走板３２の幅方向における一方側（図９における上側）には、ノッチ３２ａを形成しておく。ノッチ３２ａの形状については特に制限はないが、図９に示す形状とすることができる。
さらに、助走板３２が有する、厚さ方向に直交する一対の表面のうち、一方または両方に図９に示すような、サイドグルーブを形成しておいてもよい。サイドグルーブを有することにより、亀裂がサイドグルーブに沿って進展し、試験板３１に突入しやすくなる。なお、図９に示す構成では、サイドグルーブは、助走板３２の幅方向における一方側から他方側まで全ての長さにおいて形成しているが、その一部についてのみ形成してもよい。
そして、試験板３１の幅方向における一方側の面３１ｃを、助走板３２の幅方向における他方側（図９における下側）の面３２ｂに当接した状態で、開先に両側部分溶込み溶接を行い、試験体３０を形成する。その後、溶接により生じた余盛については削除することが好ましい。これにより、試験体３０は、板厚がｔ（ｍｍ）の直方体状となる。
試験体３０の長さおよび幅については特に制限はなく、試験板３１および助走板３２のそれぞれの寸法により決定される。試験体３０の幅は試験板３１および助走板３２の合計幅となるため、３００ｍｍ以上、２６００ｍｍ以下とすることが好ましい。また、試験体３０の長さは、試験板３１および助走板３２の長さと同一であるため、３００ｍｍ以上、２０００ｍｍ以下とすることが好ましい。
さらに、試験板３１の幅と助走板３２の幅は同程度とすることが好ましく、助走板３２の幅をＬ（ｍｍ）とし、試験体３０の幅、すなわち、試験板３１および助走板３２の合計幅をＷ（ｍｍ）とした場合に、０．４≦Ｌ／Ｗ≦０．７を満足することが好ましい。
接合部材１１に用いられる厚鋼板から採取された試験板３１によって、溶接構造体１０の脆性亀裂伝播停止特性の評価を行うためには、試験体３０に形成される溶接金属の形状の制御が重要となる。試験体３０に形成される溶接金属の形状について、図１０を用いてさらに詳しく説明する。図１０は、試験体３０の、第１試験板面３１ａおよび助走板３２の他方側の面３２ｂに垂直な断面図である。図１０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１０に示すように、試験板３１および助走板３２の接合箇所の第１試験板面３１ａ側には第１試験溶接金属３３ａが形成され、第２試験板面３１ｂ側には第２試験溶接金属３３ｂが形成される。
そして、第１試験溶接金属３３ａにおける、試験板３１側の止端とルートとを通る線Ｍ１と助走板３２の他方側の面３２ｂとがなす鋭角β１（°）および第２試験溶接金属３３ｂにおける、試験板３１側の止端とルートとを通る線Ｍ２と助走板３２の他方側の面３２ｂとがなす鋭角β２（°）は、それぞれ下記（vi）および（vii）式を満足する。
α１－５．０≦β１≦α１＋５．０ ・・・（vi）
α２－５．０≦β２≦α２＋５．０ ・・・（vii）
α１－５．０≦β１≦α１＋５．０ ・・・（vi）
α２－５．０≦β２≦α２＋５．０ ・・・（vii）
第１試験溶接金属３３ａにおける試験板３１側の止端とは、第１試験溶接金属３３ａの外縁と第１試験板面３１ａとの交点Ｃ１を意味する。また、第１試験溶接金属３３ａにおける試験板３１側のルートとは、第１試験溶接金属３３ａの外縁と試験板３１の一方側の面３１ｃとの交点Ｄ１を意味する。同様に、第２試験溶接金属３３ｂにおける試験板３１側の止端とは、第２試験溶接金属３３ｂの外縁と第２試験板面３１ｂとの交点Ｃ２を意味し、第２試験溶接金属３３ｂにおける試験板３１側のルートとは、第２試験溶接金属３３ｂの外縁と試験板３１の一方側の面３１ｃとの交点Ｄ２を意味する。
また、第１試験溶接金属３３ａの板厚方向における継手の部分溶込みｂ１（ｍｍ）および第２試験溶接金属３３ｂの板厚方向における継手の部分溶込みｂ２（ｍｍ）は、下記（viii）および（ix）式を満足する。
ｄ１≦ｂ１≦ｄ１＋５．０ ・・・（viii）
ｄ２≦ｂ２≦ｄ２＋５．０ ・・・（ix）
ｄ１≦ｂ１≦ｄ１＋５．０ ・・・（viii）
ｄ２≦ｂ２≦ｄ２＋５．０ ・・・（ix）
継手の部分溶込みｂ１は、第１試験板面３１ａと、第１試験板面３１ａと平行でかつ試験板３１の板厚方向における第１試験溶接金属３３ａの板厚中心側の端部を通る仮想的な面３１ｆとの距離である。また、継手の部分溶込みｂ２は、第２試験板面３１ｂと、第２試験板面３１ｂと平行でかつ試験板３１の板厚方向における第２試験溶接金属３３ｂの板厚中心側の端部を通る仮想的な面３１ｇとの距離である。
（ｃ）脆性亀裂伝播試験工程
試験体３０を用いて、所定の試験温度で、所定の試験応力として付与した状態で、助走板３２のノッチ３２ａに衝撃荷重を加え、試験板３１まで亀裂を進展させる。試験温度については特に制限はなく、溶接構造体１０の使用温度以下とすることが好ましく、例えば、－１０℃以下とすることが好ましい。また、試験体３０に付与する試験応力についても特に制限はなく、例えば、予め設定される接合部材１１の許容応力であるσ（Ｎ／ｍｍ２）が試験応力となるよう設定してもよい。
試験体３０を用いて、所定の試験温度で、所定の試験応力として付与した状態で、助走板３２のノッチ３２ａに衝撃荷重を加え、試験板３１まで亀裂を進展させる。試験温度については特に制限はなく、溶接構造体１０の使用温度以下とすることが好ましく、例えば、－１０℃以下とすることが好ましい。また、試験体３０に付与する試験応力についても特に制限はなく、例えば、予め設定される接合部材１１の許容応力であるσ（Ｎ／ｍｍ２）が試験応力となるよう設定してもよい。
なお、上記の予め設定される接合部材の許容応力として、例えば、溶接構造体が船舶用である場合には、接合部材がハッチサイドコーミングとなる。ハッチサイドコーミングの許容応力は、船級協会が定める規則により決められているため、その値を採用すればよい。試験体の温度は所定の試験温度で均一とし、助走板の温度は特に規定しない。その他の条件については、ＷＥＳ２８１５に準拠することが好ましい。
また、本工程においては、少なくとも試験板まで亀裂を進展させる必要があるため、衝撃荷重を付与した際に、助走板または溶接金属で亀裂が停止してしまわないような材質を選択する必要がある。
（ｄ）判定工程
上記（ａ）～（ｃ）の工程を順に実施した後の試験板３１について、亀裂の進展状況を調査する。そして、当該調査結果に基づいて、厚鋼板が脆性亀裂伝播停止特性に優れるか否かの判定を行う。
上記（ａ）～（ｃ）の工程を順に実施した後の試験板３１について、亀裂の進展状況を調査する。そして、当該調査結果に基づいて、厚鋼板が脆性亀裂伝播停止特性に優れるか否かの判定を行う。
具体的な判定方法については特に制限はないが、例えば、試験板３１の一方側の面３１ｃと、第１試験溶接金属３３ａおよび第２試験溶接金属３３ｂのそれぞれを介して進展した亀裂の先端との、長さ方向における距離ｃ１（ｍｍ）およびｃ２（ｍｍ）を測定し、距離ｃ１およびｃ２が、下記（ｘ）および（xi）式を満足する場合に、接合部材となる厚鋼板が脆性亀裂伝播停止特性に優れると判定することができる。
ｃ１≦ｂ１・ｔａｎ（β１）＋１０．０ ・・・（ｘ）
ｃ２≦ｂ２・ｔａｎ（β２）＋１０．０ ・・・（xi）
ｃ１≦ｂ１・ｔａｎ（β１）＋１０．０ ・・・（ｘ）
ｃ２≦ｂ２・ｔａｎ（β２）＋１０．０ ・・・（xi）
以上のように、本発明によれば、脆性亀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
１１ｆ～１１ｉ 仮想的な面
１２ 被接合部材
１２ａ 被接合面
１３ 溶接金属
１３ａ 第１溶接金属
１３ｂ 第２溶接金属
２０ 試験体
２１ 試験板
２１ａ 第１試験板面
２１ｂ 第２試験板面
２１ｃ 一方側の面
２１ｆ，ｇ 仮想的な面
２２ 助走板
２２ａ ノッチ
２２ｂ 他方側の面
２３ 試験溶接金属
２３ａ 第１試験溶接金属
２３ｂ 第２試験溶接金属
２４ａ，ｂ 治具
３０ 試験体
３１ 試験板
３１ａ 第１試験板面
３１ｂ 第２試験板面
３１ｃ 一方側の面
３１ｆ，ｇ 仮想的な面
３２ 助走板
３２ａ ノッチ
３２ｂ 他方側の面
３３ 試験溶接金属
３３ａ 第１試験溶接金属
３３ｂ 第２試験溶接金属
４０ 溶接構造体
４１ 接合部材
４２ 被接合部材
４３ 溶接金属
４６ａ フュージョンライン部
４６ｂ ノッチ
１１ 接合部材
１１ａ 第１表面
１１ｂ 第２表面
１１ｃ 端面
１１ｆ～１１ｉ 仮想的な面
１２ 被接合部材
１２ａ 被接合面
１３ 溶接金属
１３ａ 第１溶接金属
１３ｂ 第２溶接金属
２０ 試験体
２１ 試験板
２１ａ 第１試験板面
２１ｂ 第２試験板面
２１ｃ 一方側の面
２１ｆ，ｇ 仮想的な面
２２ 助走板
２２ａ ノッチ
２２ｂ 他方側の面
２３ 試験溶接金属
２３ａ 第１試験溶接金属
２３ｂ 第２試験溶接金属
２４ａ，ｂ 治具
３０ 試験体
３１ 試験板
３１ａ 第１試験板面
３１ｂ 第２試験板面
３１ｃ 一方側の面
３１ｆ，ｇ 仮想的な面
３２ 助走板
３２ａ ノッチ
３２ｂ 他方側の面
３３ 試験溶接金属
３３ａ 第１試験溶接金属
３３ｂ 第２試験溶接金属
４０ 溶接構造体
４１ 接合部材
４２ 被接合部材
４３ 溶接金属
４６ａ フュージョンライン部
４６ｂ ノッチ
Claims (4)
- 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、
前記接合部材の板厚ｔ（ｍｍ）、
前記第１表面側に形成された第１溶接金属における、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α１（°）、および前記板厚方向における継手の部分溶込みｄ１（ｍｍ）、ならびに、
前記第２表面側に形成された第２溶接金属における、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α２（°）、および前記板厚方向における継手の部分溶込みｄ２（ｍｍ）が、下記（ｉ）～（ｖ）式を満足し、
前記接合部材は、下記（ａ）～（ｄ）の工程を順に実施する品質評価試験において、下記ｃ１およびｃ２が、下記（ｘ）および（xi）式を満足するものである、
溶接構造体。
（ａ）前記第１表面および前記第２表面にそれぞれ対応する第１試験板面および第２試験板面を有し、板厚がｔ（ｍｍ）、幅が２４０ｍｍ、長さが５００ｍｍの試験板に対して、前記試験板の幅方向における一方側の面において、前記第１試験板面側および前記第２試験板面側にそれぞれ前記長さ方向に延びる開先を形成する工程。
（ｂ）板厚がｔ（ｍｍ）、幅が２６０ｍｍ、長さが５００ｍｍであり、前記幅方向における一方側にノッチが設けられた助走板を用意し、前記試験板の前記一方側の面を、前記助走板の前記幅方向における他方側の面に当接した状態で、前記開先に両側部分溶込み溶接を行い、
前記第１試験板面および前記助走板の前記他方側の面に垂直な断面において、前記第１試験板面側に形成された第１試験溶接金属における、前記試験板側の止端とルートとを通る線と前記助走板の前記他方側の面とがなす鋭角β１（°）、および前記板厚方向における継手の部分溶込みｂ１（ｍｍ）、ならびに、前記第２試験板面側に形成された第２試験溶接金属における、前記試験板側の止端とルートとを通る線と前記助走板の前記他方側の面とがなす鋭角β２（°）、および前記板厚方向における継手の部分溶込みｂ２（ｍｍ）が、下記（vi）～（ix）式を満足し、板厚がｔ（ｍｍ）、幅が５００ｍｍ、長さが５００ｍｍの試験体を形成する工程。
（ｃ）前記試験体を用いて、－１０℃の試験温度で、予め設定される前記接合部材の許容応力であるσ（Ｎ／ｍｍ２）を試験応力として付与した状態で、前記助走板の前記ノッチに衝撃荷重を加え、前記第１試験溶接金属および前記第２試験溶接金属を介して前記試験板まで亀裂を進展させる工程。
（ｄ）前記試験板の前記一方側の面と、前記第１試験溶接金属および前記第２試験溶接金属のそれぞれを介して進展した前記亀裂の先端との、前記幅方向における距離ｃ１（ｍｍ）およびｃ２（ｍｍ）を測定する工程。
ｔ≧５０．０ ・・・（ｉ）
３０．０≦α１≦７０．０ ・・・（ii）
３０．０≦α２≦７０．０ ・・・（iii）
３．０≦ｄ１≦ｔ／３ ・・・（iv）
３．０≦ｄ２≦ｔ／３ ・・・（ｖ）
α１－５．０≦β１≦α１＋５．０ ・・・（vi）
α２－５．０≦β２≦α２＋５．０ ・・・（vii）
ｄ１≦ｂ１≦ｄ１＋５．０ ・・・（viii）
ｄ２≦ｂ２≦ｄ２＋５．０ ・・・（ix）
ｃ１≦ｂ１・ｔａｎ（β１）＋１０．０ ・・・（ｘ）
ｃ２≦ｂ２・ｔａｎ（β２）＋１０．０ ・・・（xi） - 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に記載の溶接構造体。
ｔ＞８０．０ ・・・（xii） - 前記接合部材の降伏応力が４００ＭＰａ以上、５８０ＭＰａ以下であり、引張強さが５１０ＭＰａ以上、７５０ＭＰａ以下である、
請求項１または請求項２に記載の溶接構造体。 - 前記接合部材の－１０℃における全厚のＫｃａ値が８０００Ｎ／ｍｍ１．５未満である、
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。
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|---|---|---|---|---|
| JP2538815B2 (ja) * | 1991-08-30 | 1996-10-02 | 川崎製鉄株式会社 | 厚鋼板の高能率すみ肉溶接方法 |
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