JPH09277054A - 耐ｓｓｃ特性に優れた溶接継手の作製方法 - Google Patents
耐ｓｓｃ特性に優れた溶接継手の作製方法Info
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- JPH09277054A JPH09277054A JP11710396A JP11710396A JPH09277054A JP H09277054 A JPH09277054 A JP H09277054A JP 11710396 A JP11710396 A JP 11710396A JP 11710396 A JP11710396 A JP 11710396A JP H09277054 A JPH09277054 A JP H09277054A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 サワー環境などで使用する鋼材において、Ｈ
ＡＺにおいてＨｖ２４８以下という条件を満たさない場
合でも良好な耐ＳＳＣ特性を満足させる溶接継手を作製
する方法を提供する。 【解決手段】 最終層における溶接ビードが３本以上あ
る多層溶接継手において、最終層における溶接を開先の
中央から行い、その後開先幅方法に向かって交互に溶接
ビードを形成させ、溶接継手の残留応力の最大値が確実
に溶接金属中に位置するようにするとともに、最終層に
対して引張強度が４０kgf ／mm2 以上６０kgf ／mm2 以
下の溶接材料を用いる。
ＡＺにおいてＨｖ２４８以下という条件を満たさない場
合でも良好な耐ＳＳＣ特性を満足させる溶接継手を作製
する方法を提供する。 【解決手段】 最終層における溶接ビードが３本以上あ
る多層溶接継手において、最終層における溶接を開先の
中央から行い、その後開先幅方法に向かって交互に溶接
ビードを形成させ、溶接継手の残留応力の最大値が確実
に溶接金属中に位置するようにするとともに、最終層に
対して引張強度が４０kgf ／mm2 以上６０kgf ／mm2 以
下の溶接材料を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石油掘削などにお
けるいわゆるサワー環境中で用いられる溶接構造物の溶
接継手を作製する方法に関するもので、より詳しくは耐
ＳＳＣ特性すなわち耐硫化物応力腐蝕割れ特性に優れた
溶接継手を作製する方法に関するものである。
けるいわゆるサワー環境中で用いられる溶接構造物の溶
接継手を作製する方法に関するもので、より詳しくは耐
ＳＳＣ特性すなわち耐硫化物応力腐蝕割れ特性に優れた
溶接継手を作製する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】サワー環境中で用いられる溶接構造物の
溶接継手に対する耐ＳＳＣ特性を確保する方法として従
来より用いられる方法は、継手部分の最高硬さをビッカ
ース硬さで２４８以下（以降Ｈｖ２４８以下と記述す
る）にするという方法である。これは、ＮＡＣＥ ＴＭ
０１−７７に従った方法である。この方法は、溶接構造
物に用いられる鋼材や溶接材料の強度があまり高くな
い、すなわち従来用いられてきた鋼材や溶接材料の強度
レベルでは、最高硬さをＨｖ２４８以下にすることは可
能であったが、溶接構造物の軽量化にともなう高張力化
の傾向が強まってくると、この条件は常に満足できる条
件であるとは言えない。鋼材や溶接金属の強度を上げる
最も有効な方法の一つとして合金元素を添加する方法が
あるが、この方法では、溶接により熱影響を受けたいわ
ゆるＨＡＺの硬化性をも増加させるため、ＨＡＺにおい
てＨｖ２４８以下という条件を満足させることが困難で
あるからである。鋼材については、制御圧延制御冷却法
を用いることにより合金元素を抑えることができるが、
この技術を用いても、無制限に合金元素を低減できると
いう保障はない。
溶接継手に対する耐ＳＳＣ特性を確保する方法として従
来より用いられる方法は、継手部分の最高硬さをビッカ
ース硬さで２４８以下（以降Ｈｖ２４８以下と記述す
る）にするという方法である。これは、ＮＡＣＥ ＴＭ
０１−７７に従った方法である。この方法は、溶接構造
物に用いられる鋼材や溶接材料の強度があまり高くな
い、すなわち従来用いられてきた鋼材や溶接材料の強度
レベルでは、最高硬さをＨｖ２４８以下にすることは可
能であったが、溶接構造物の軽量化にともなう高張力化
の傾向が強まってくると、この条件は常に満足できる条
件であるとは言えない。鋼材や溶接金属の強度を上げる
最も有効な方法の一つとして合金元素を添加する方法が
あるが、この方法では、溶接により熱影響を受けたいわ
ゆるＨＡＺの硬化性をも増加させるため、ＨＡＺにおい
てＨｖ２４８以下という条件を満足させることが困難で
あるからである。鋼材については、制御圧延制御冷却法
を用いることにより合金元素を抑えることができるが、
この技術を用いても、無制限に合金元素を低減できると
いう保障はない。
【０００３】また、Ｈｖ２４８以下を達成する手法とし
て、溶接入熱量に下限を設定する、すなわち大入熱溶接
を採用しＨＡＺの硬化性を抑えるという方法があるが、
この方法はＨＡＺを粗粒化し靱性劣化をもたらすため、
溶接構造物全体の信頼性を確保するという観点からは、
常に採用できる方法ではない。
て、溶接入熱量に下限を設定する、すなわち大入熱溶接
を採用しＨＡＺの硬化性を抑えるという方法があるが、
この方法はＨＡＺを粗粒化し靱性劣化をもたらすため、
溶接構造物全体の信頼性を確保するという観点からは、
常に採用できる方法ではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の技術
のみでは、サワー環境下で用いられる溶接構造物の高張
力化には対処することができない。この問題を解決する
ためには、溶接部に発生する残留応力を制御する方法を
用いる必要がある。溶接構造物の強度設計は、必ずしも
部材の降伏強度レベルまで応力が負荷されるというよう
な設計が採用されているわけではない。ＳＳＣ発生の危
険性は、そこに作用する応力に強く依存するが、Ｈｖ２
４８以下という制限は、その応力レベルが降伏強度レベ
ルの場合に対する制限である。実際の構造物が降伏強度
程度の応力設計をしていないにもかかわらずこのような
制限を加えているのは、より確実に信頼性を確保すると
いう理由もさることながら、溶接部に存在する残留応力
が降伏強度にまで達している危険性があるためである。
のみでは、サワー環境下で用いられる溶接構造物の高張
力化には対処することができない。この問題を解決する
ためには、溶接部に発生する残留応力を制御する方法を
用いる必要がある。溶接構造物の強度設計は、必ずしも
部材の降伏強度レベルまで応力が負荷されるというよう
な設計が採用されているわけではない。ＳＳＣ発生の危
険性は、そこに作用する応力に強く依存するが、Ｈｖ２
４８以下という制限は、その応力レベルが降伏強度レベ
ルの場合に対する制限である。実際の構造物が降伏強度
程度の応力設計をしていないにもかかわらずこのような
制限を加えているのは、より確実に信頼性を確保すると
いう理由もさることながら、溶接部に存在する残留応力
が降伏強度にまで達している危険性があるためである。
【０００５】溶接部に残留応力が存在しても、残留応力
が持つ自己平衡性のため、溶接継手の静的強度は残留応
力の影響を受けない。しかし、ＳＳＣは局所応力に依存
するため、局部的に降伏強度程度の応力が残留するとそ
こからＳＳＣを発生してしまう危険性が生じる。そのた
め、耐ＳＳＣ特性を確保するためには、降伏強度程度の
応力が負荷された場合でもＳＳＣを起こさないような条
件、すなわちＨｖ２４８以下という条件が必要になって
くる。しかし、既に述べたように、Ｈｖ２４８以下とい
う条件は、溶接構造物の高張力化傾向を考えると、今後
とも満足できる条件とは限らない。
が持つ自己平衡性のため、溶接継手の静的強度は残留応
力の影響を受けない。しかし、ＳＳＣは局所応力に依存
するため、局部的に降伏強度程度の応力が残留するとそ
こからＳＳＣを発生してしまう危険性が生じる。そのた
め、耐ＳＳＣ特性を確保するためには、降伏強度程度の
応力が負荷された場合でもＳＳＣを起こさないような条
件、すなわちＨｖ２４８以下という条件が必要になって
くる。しかし、既に述べたように、Ｈｖ２４８以下とい
う条件は、溶接構造物の高張力化傾向を考えると、今後
とも満足できる条件とは限らない。
【０００６】以上のように、高張力化傾向とＨｖ２４８
以下という規制は相反するものであるため、高張力化と
耐ＳＳＣ特性を両立させるためには、溶接部の残留応力
を制御することによりＳＳＣ発生の危険性を抑え、Ｈｖ
２４８以上の硬さになってもＳＳＣが発生しないような
溶接継手を作製する方法を見いだす必要がある。
以下という規制は相反するものであるため、高張力化と
耐ＳＳＣ特性を両立させるためには、溶接部の残留応力
を制御することによりＳＳＣ発生の危険性を抑え、Ｈｖ
２４８以上の硬さになってもＳＳＣが発生しないような
溶接継手を作製する方法を見いだす必要がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、以上述べ
てきた背景を鑑みて、溶接構造物の信頼性の一つである
耐ＳＳＣ特性を確保する方法について鋭意研究を重ねて
きた。本発明は、かかる研究の成果得られたものであ
り、その要旨とするところは、最終層における溶接ビー
ドが３本以上ある多層盛溶接継手において、最終層に対
して引張強度が４０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上６０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 以下の溶接材料を用い、最終層における溶接を開先
の中央から行い、その後開先幅方法に向かって交互に溶
接ビードを形成することを特徴とする耐ＳＳＣ特性に優
れた溶接継手の作製方法にある。
てきた背景を鑑みて、溶接構造物の信頼性の一つである
耐ＳＳＣ特性を確保する方法について鋭意研究を重ねて
きた。本発明は、かかる研究の成果得られたものであ
り、その要旨とするところは、最終層における溶接ビー
ドが３本以上ある多層盛溶接継手において、最終層に対
して引張強度が４０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上６０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 以下の溶接材料を用い、最終層における溶接を開先
の中央から行い、その後開先幅方法に向かって交互に溶
接ビードを形成することを特徴とする耐ＳＳＣ特性に優
れた溶接継手の作製方法にある。
【０００８】またここにおいて、最終層を除く溶接層に
対し、引張強度が母材と同等またはそれ以上の溶接材料
を用い、母材強度以上の継手強度が得られるようにする
こと、母材成分から計算される下記Ｐｃｍが、０．１７
％以上０．２４％となる鋼材を用いることも特徴とす
る。 Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｃｕ）／２０
＋Ｎｉ／６０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ ただし、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、
Ｖ、Ｂは各成分の重量％
対し、引張強度が母材と同等またはそれ以上の溶接材料
を用い、母材強度以上の継手強度が得られるようにする
こと、母材成分から計算される下記Ｐｃｍが、０．１７
％以上０．２４％となる鋼材を用いることも特徴とす
る。 Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｃｕ）／２０
＋Ｎｉ／６０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ ただし、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、
Ｖ、Ｂは各成分の重量％
【０００９】
【発明の実施の形態】まず、本発明における技術思想に
ついて述べる。本発明における基本思想の一つに、溶接
順序を適当に選択することにより鋼材ＨＡＺの残留応
力、特に溶接ビードに直角方向の残留応力を低減する点
が挙げられる。ここで、溶接ビードに直角方向の残留応
力に着目し、この応力を低減する理由は、溶接止端部に
生じる応力集中が問題となる残留応力であるからであ
る。以下、本発明では、残留応力は、この溶接線に直角
方向の残留応力のことを指す。
ついて述べる。本発明における基本思想の一つに、溶接
順序を適当に選択することにより鋼材ＨＡＺの残留応
力、特に溶接ビードに直角方向の残留応力を低減する点
が挙げられる。ここで、溶接ビードに直角方向の残留応
力に着目し、この応力を低減する理由は、溶接止端部に
生じる応力集中が問題となる残留応力であるからであ
る。以下、本発明では、残留応力は、この溶接線に直角
方向の残留応力のことを指す。
【００１０】本発明では、最終溶接層に対して、その層
における第一ビードを開先中心に形成し、その後開先中
心より交互に開先の両端に向かって溶接ビードを形成す
る溶接順序を採用した。このような溶接順序と通常の溶
接順序、すなわち開先の一方の端より他方の端へ向かっ
て溶接を行った場合における、溶接ビード直角方向の残
留応力分布の傾向を図１に示す。図１では、（ａ）が従
来の方法、（ｂ）が本発明の方法であり、最終層の溶接
ビードが５個の場合を示している。グラフ中に記載され
た溶接ビードはグラフの横軸に対する位置関係を示して
おり、数字は溶接順序を示す。
における第一ビードを開先中心に形成し、その後開先中
心より交互に開先の両端に向かって溶接ビードを形成す
る溶接順序を採用した。このような溶接順序と通常の溶
接順序、すなわち開先の一方の端より他方の端へ向かっ
て溶接を行った場合における、溶接ビード直角方向の残
留応力分布の傾向を図１に示す。図１では、（ａ）が従
来の方法、（ｂ）が本発明の方法であり、最終層の溶接
ビードが５個の場合を示している。グラフ中に記載され
た溶接ビードはグラフの横軸に対する位置関係を示して
おり、数字は溶接順序を示す。
【００１１】図１の（ａ）、（ｂ）を比較すると、残留
応力の最大値は通常の溶接順序でも本発明の溶接順序で
もほぼ同じであることがわかる。このことは、溶接部の
どこかには降伏応力σｙ程度の残留応力が存在するとい
う、これまでの知見と一致するものである。しかし、図
１（ａ）および図１（ｂ）では、残留応力が最大になる
部分が異なっていることがわかる。すなわち、通常の溶
接順序ではＨＡＺで（図１（ａ））、本発明の溶接順序
では溶接金属で（図１（ｂ））残留応力が最大となって
いることがわかる。したがって、ＳＳＣが発生する危険
性は、通常の溶接順序ではＨＡＺで最も高く、本発明の
溶接順序では溶接金属で最も高くなっていることがわか
る。
応力の最大値は通常の溶接順序でも本発明の溶接順序で
もほぼ同じであることがわかる。このことは、溶接部の
どこかには降伏応力σｙ程度の残留応力が存在するとい
う、これまでの知見と一致するものである。しかし、図
１（ａ）および図１（ｂ）では、残留応力が最大になる
部分が異なっていることがわかる。すなわち、通常の溶
接順序ではＨＡＺで（図１（ａ））、本発明の溶接順序
では溶接金属で（図１（ｂ））残留応力が最大となって
いることがわかる。したがって、ＳＳＣが発生する危険
性は、通常の溶接順序ではＨＡＺで最も高く、本発明の
溶接順序では溶接金属で最も高くなっていることがわか
る。
【００１２】ＳＳＣを起こす危険性がＨＡＺであろうと
溶接金属であろうと関係なく、構造物のどこかでＳＳＣ
を起こす危険性があれば、溶接構造物全体の信頼性に多
大な影響を与えることは明白である。この問題を解決す
るために、本発明の二つ目の基本思想である、最終層の
溶接金属の成分を適切な範囲に押さえて、溶接金属の耐
ＳＳＣ特性を確保するということにより、溶接継手全体
としての信頼性を確保するという方法が存在する。
溶接金属であろうと関係なく、構造物のどこかでＳＳＣ
を起こす危険性があれば、溶接構造物全体の信頼性に多
大な影響を与えることは明白である。この問題を解決す
るために、本発明の二つ目の基本思想である、最終層の
溶接金属の成分を適切な範囲に押さえて、溶接金属の耐
ＳＳＣ特性を確保するということにより、溶接継手全体
としての信頼性を確保するという方法が存在する。
【００１３】溶接構造物は、その９５％以上の部分が鋼
板などの母材により形成されており、溶接金属はせいぜ
い５％以下であり通常１％程度と考えて差し支えない。
構造物全体の信頼性は、この溶接金属に問題があっても
大きな影響を受けることは間違いがないが、逆に、ここ
に耐ＳＳＣ特性を確保するために特別な注意を支払うこ
とは、構造物全体のコストから見て大きな影響を与えな
い。そのため、溶接順序に制限を加え残留応力の最大値
が確実に溶接金属内に位置することによりＨＡＺの耐Ｓ
ＳＣ特性を確保しつつ、最終層の溶接金属に充分な耐Ｓ
ＳＣ特性を持つ溶接金属を形成せしめる溶接材料を採用
することにより溶接金属の耐ＳＳＣ特性を確保し、もっ
て溶接継手全体としての信頼性を確保する方法は、産業
上有意義な方法である。
板などの母材により形成されており、溶接金属はせいぜ
い５％以下であり通常１％程度と考えて差し支えない。
構造物全体の信頼性は、この溶接金属に問題があっても
大きな影響を受けることは間違いがないが、逆に、ここ
に耐ＳＳＣ特性を確保するために特別な注意を支払うこ
とは、構造物全体のコストから見て大きな影響を与えな
い。そのため、溶接順序に制限を加え残留応力の最大値
が確実に溶接金属内に位置することによりＨＡＺの耐Ｓ
ＳＣ特性を確保しつつ、最終層の溶接金属に充分な耐Ｓ
ＳＣ特性を持つ溶接金属を形成せしめる溶接材料を採用
することにより溶接金属の耐ＳＳＣ特性を確保し、もっ
て溶接継手全体としての信頼性を確保する方法は、産業
上有意義な方法である。
【００１４】次に、本発明における溶接順序に関する説
明を加える。本発明では、最終層のビード数が３本以上
の場合に限定している。最終ビードが１本の場合、溶接
順序に工夫を加え残留応力の最大値を溶接金属内の位置
に来るようにする方法は存在しない。図２（ａ）は、図
２（ｂ）中に示している溶接順序でビードオンプレート
溶接したときの溶接ビード数が（ｂ）図に示した位置に
おける残留応力に及ぼす影響を示したグラフであるが、
溶接ビード数が増加するに従い、第１ビード止端部の残
留応力が大きくなってくることがわかる。これは、第１
ビードの止端部では、第１ビードの残留応力に第２ビー
ド以降の残留応力が加わるためと考えられる。
明を加える。本発明では、最終層のビード数が３本以上
の場合に限定している。最終ビードが１本の場合、溶接
順序に工夫を加え残留応力の最大値を溶接金属内の位置
に来るようにする方法は存在しない。図２（ａ）は、図
２（ｂ）中に示している溶接順序でビードオンプレート
溶接したときの溶接ビード数が（ｂ）図に示した位置に
おける残留応力に及ぼす影響を示したグラフであるが、
溶接ビード数が増加するに従い、第１ビード止端部の残
留応力が大きくなってくることがわかる。これは、第１
ビードの止端部では、第１ビードの残留応力に第２ビー
ド以降の残留応力が加わるためと考えられる。
【００１５】一方、最終ビードの止端部では、残留応力
は降伏強度の半分以下におさまっていることが図１
（ａ）からわかる。最終ビードの止端部にも、最終ビー
ドを形成させる前には、それ以前のビードからの残留応
力が存在しているが、この影響は、最終ビード形成時に
鋼板が一度溶融されてしまい残留応力が緩和してしまう
ため、最終ビード以前の溶接ビードからの影響は小さく
なるためである。以上のように、残留応力が大きくなる
のは第１ビード止端部側であることがわかる。このよう
な背景から、ＨＡＺに残留応力の最大値を形成させない
ためには、ＨＡＺに隣接している溶接ビードが第１ビー
ドであってはならず、これを実現するためには、最終ビ
ード数は３ビード以上である必要がある。逆に、本発明
者らはこのような溶接順序を採用することにより、溶接
継手のＨＡＺにＳＳＣを起こさない程度までに残留応力
を低減させることが可能であることを見いだしたもので
ある。
は降伏強度の半分以下におさまっていることが図１
（ａ）からわかる。最終ビードの止端部にも、最終ビー
ドを形成させる前には、それ以前のビードからの残留応
力が存在しているが、この影響は、最終ビード形成時に
鋼板が一度溶融されてしまい残留応力が緩和してしまう
ため、最終ビード以前の溶接ビードからの影響は小さく
なるためである。以上のように、残留応力が大きくなる
のは第１ビード止端部側であることがわかる。このよう
な背景から、ＨＡＺに残留応力の最大値を形成させない
ためには、ＨＡＺに隣接している溶接ビードが第１ビー
ドであってはならず、これを実現するためには、最終ビ
ード数は３ビード以上である必要がある。逆に、本発明
者らはこのような溶接順序を採用することにより、溶接
継手のＨＡＺにＳＳＣを起こさない程度までに残留応力
を低減させることが可能であることを見いだしたもので
ある。
【００１６】次に、本発明における溶接材料選定理由に
ついて述べる。本発明における溶接順序を用いると、溶
接金属部分に最大残留応力が発生することになり、溶接
構造物全体の耐ＳＳＣ特性は、溶接金属の耐ＳＳＣ特性
で決定される。そのため、溶接材料の選定には特別な注
意を施す必要がある。溶接金属においてＳＳＣを起こし
やすい部分は、いうまでもなくサワー環境にさらされて
いる最終溶接層の部分であり、それ以前の層については
表面から水素が拡散してこなければならず、その分最終
層の水素濃度より低くなるためＳＳＣ発生の危険性は低
くなる。また、溶接金属内部では、応力集中部分が存在
しないため、この意味からもＳＳＣ発生の危険性は低
い。これらの理由により、最終層を形成するための溶接
材料に対して、その選定に制限を加えることとした。逆
に、このような制限を加えることにより溶接金属部分の
耐ＳＳＣ特性を確保することが可能となる。
ついて述べる。本発明における溶接順序を用いると、溶
接金属部分に最大残留応力が発生することになり、溶接
構造物全体の耐ＳＳＣ特性は、溶接金属の耐ＳＳＣ特性
で決定される。そのため、溶接材料の選定には特別な注
意を施す必要がある。溶接金属においてＳＳＣを起こし
やすい部分は、いうまでもなくサワー環境にさらされて
いる最終溶接層の部分であり、それ以前の層については
表面から水素が拡散してこなければならず、その分最終
層の水素濃度より低くなるためＳＳＣ発生の危険性は低
くなる。また、溶接金属内部では、応力集中部分が存在
しないため、この意味からもＳＳＣ発生の危険性は低
い。これらの理由により、最終層を形成するための溶接
材料に対して、その選定に制限を加えることとした。逆
に、このような制限を加えることにより溶接金属部分の
耐ＳＳＣ特性を確保することが可能となる。
【００１７】最終層に用いる溶接材料が４０ｋｇｆ／ｍ
ｍ2 に満たない引張強度のものでは、溶接継手全体とし
ての強度を確保できない可能性があるため溶接材料強度
の下限を４０ｋｇｆ／ｍｍ2 とした。また、６０ｋｇｆ
／ｍｍ2 を上回る引張強度の溶接材料では溶接金属その
ものの硬さがＨｖ２４８以下という条件を満足できない
危険性がある。通常、硬さと引張強度の関係は、引張強
度（単位：ｋｇｆ／ｍｍ2 ）を約３倍すればその硬さ
（ビッカース硬さ）になるため、６０ｋｇｆ／ｍｍ2 を
上回る強度の溶接材料でもＨｖ２４８以下という条件を
満足させることは可能である。しかし、溶接材料の強度
は、ＪＩＳ Ｚ３１１１に従った試験方法で決定される
強度であり、実際の溶接においてこの試験方法で用いら
れた溶接入熱量が必ずしも採用されるという保障はな
い。溶接金属の強度は溶接材料のみならず溶接入熱量に
も強く依存するため、低入熱溶接の場合は、６０ｋｇｆ
／ｍｍ2 クラスの溶接材料を用いてもＨｖ２４８以下の
いう条件を満たさない場合が生じる危険性があるため、
溶接材料の上限を６０ｋｇｆ／ｍｍ2 とした。
ｍ2 に満たない引張強度のものでは、溶接継手全体とし
ての強度を確保できない可能性があるため溶接材料強度
の下限を４０ｋｇｆ／ｍｍ2 とした。また、６０ｋｇｆ
／ｍｍ2 を上回る引張強度の溶接材料では溶接金属その
ものの硬さがＨｖ２４８以下という条件を満足できない
危険性がある。通常、硬さと引張強度の関係は、引張強
度（単位：ｋｇｆ／ｍｍ2 ）を約３倍すればその硬さ
（ビッカース硬さ）になるため、６０ｋｇｆ／ｍｍ2 を
上回る強度の溶接材料でもＨｖ２４８以下という条件を
満足させることは可能である。しかし、溶接材料の強度
は、ＪＩＳ Ｚ３１１１に従った試験方法で決定される
強度であり、実際の溶接においてこの試験方法で用いら
れた溶接入熱量が必ずしも採用されるという保障はな
い。溶接金属の強度は溶接材料のみならず溶接入熱量に
も強く依存するため、低入熱溶接の場合は、６０ｋｇｆ
／ｍｍ2 クラスの溶接材料を用いてもＨｖ２４８以下の
いう条件を満たさない場合が生じる危険性があるため、
溶接材料の上限を６０ｋｇｆ／ｍｍ2 とした。
【００１８】次に本発明における鋼材組成の限定理由に
ついて述べる。耐ＳＳＣ特性を満たすための条件である
Ｈｖ２４８以下という条件は、残留応力がＨＡＺにおい
て降伏強度にまで達しているときの条件であり、本発明
における溶接順序を採用すればＨＡＺの硬さがＨｖ２４
８以下を満足していなくとも良好な耐ＳＳＣ特性が得ら
れる。しかし、ＨＡＺの残留応力を確実に圧縮残留応力
にするような溶接順序は得られてはおらず、降伏強度の
１／２程度の引張残留応力は存在するものと考えなけれ
ばならない。これは、本発明においてもＨＡＺの硬さが
無制限に高くなってもよいということではないことを意
味する。
ついて述べる。耐ＳＳＣ特性を満たすための条件である
Ｈｖ２４８以下という条件は、残留応力がＨＡＺにおい
て降伏強度にまで達しているときの条件であり、本発明
における溶接順序を採用すればＨＡＺの硬さがＨｖ２４
８以下を満足していなくとも良好な耐ＳＳＣ特性が得ら
れる。しかし、ＨＡＺの残留応力を確実に圧縮残留応力
にするような溶接順序は得られてはおらず、降伏強度の
１／２程度の引張残留応力は存在するものと考えなけれ
ばならない。これは、本発明においてもＨＡＺの硬さが
無制限に高くなってもよいということではないことを意
味する。
【００１９】ＨＡＺの硬さは、溶接条件と鋼材組成によ
りほぼ決定されてしまい、鋼材の製造条件にはほとんど
依存しない。これは、ＨＡＺにおける最高加熱温度が融
点直下の約１４００℃であり、一度オーステナイトに変
態してしまうからである。そのため、通常圧延鋼材であ
ろうと、制御圧延制御冷却鋼材であろうと、調質高張力
鋼材であろうと、その組成のみでＨＡＺの特性が決定さ
れる。特に、硬さは組成の一次式で表される炭素当量と
呼ばれる指数で評価することが可能であり、本発明でも
鋼材組成の範囲を炭素当量の範囲として設定した。
りほぼ決定されてしまい、鋼材の製造条件にはほとんど
依存しない。これは、ＨＡＺにおける最高加熱温度が融
点直下の約１４００℃であり、一度オーステナイトに変
態してしまうからである。そのため、通常圧延鋼材であ
ろうと、制御圧延制御冷却鋼材であろうと、調質高張力
鋼材であろうと、その組成のみでＨＡＺの特性が決定さ
れる。特に、硬さは組成の一次式で表される炭素当量と
呼ばれる指数で評価することが可能であり、本発明でも
鋼材組成の範囲を炭素当量の範囲として設定した。
【００２０】下記に示される炭素当量Ｐｃｍ Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｃｕ）／２０＋Ｎｉ／６０ ＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ ・・・・・・ （１） （ただし、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、
Ｖ、Ｂは各成分の重量％）の上限を０．２４％としたの
は、この範囲を上回る炭素当量では、ＨＡＺの残留応力
が降伏強度の１／２程度という条件下でもＳＳＣが発生
する危険性が生じるためである。逆にＰｃｍが０．１７
％未満の場合は、充分な耐ＳＳＣ特性が得られるもの
の、この場合は、ＨＡＺが硬化し難く、Ｈｖ２４８以下
という条件が容易に満足されるため、従来技術と同一に
なってしまう。本発明者らは、Ｐｃｍが０．１７％未満
の場合は、本発明の本意から外れると判断し、Ｐｃｍの
下限を０．１７％とした。
Ｖ、Ｂは各成分の重量％）の上限を０．２４％としたの
は、この範囲を上回る炭素当量では、ＨＡＺの残留応力
が降伏強度の１／２程度という条件下でもＳＳＣが発生
する危険性が生じるためである。逆にＰｃｍが０．１７
％未満の場合は、充分な耐ＳＳＣ特性が得られるもの
の、この場合は、ＨＡＺが硬化し難く、Ｈｖ２４８以下
という条件が容易に満足されるため、従来技術と同一に
なってしまう。本発明者らは、Ｐｃｍが０．１７％未満
の場合は、本発明の本意から外れると判断し、Ｐｃｍの
下限を０．１７％とした。
【００２１】なお本発明に用いる溶接方法は手溶接、Ｍ
ＩＧ溶接、炭酸ガスアーク溶接、ＴＩＧ溶接等いずれで
もよく特に限定されない。
ＩＧ溶接、炭酸ガスアーク溶接、ＴＩＧ溶接等いずれで
もよく特に限定されない。
【００２２】
【実施例】Ｐｃｍの異なる４種の鋼材を用い、図３に示
すような継手をソリッドワイヤを用いた炭酸ガスアーク
溶接により作製した。図中１は鋼板、２は切り抜いた窓
の部分、３は溶接ビードである。溶接ビードは冷却過程
にともない熱収縮するが、周りからの拘束により熱収縮
がおさえられ残留応力が発生する。図４は、図３の溶接
部の断面と最終層の溶接順序を示した図であって図中の
数字は最終層の溶接順序を示す。溶接順序は、図４に示
す２種類を採用したが（ａ）が本発明、（ｂ）が比較例
である。この試験片を、最終層が２５℃のＮＡＣＥ液
（５％ＮａＣｌ＋０．５％ＣＨ3 ＣＯＯＨ＋飽和Ｈ2
Ｓ）に接するようにし、この状態で３週間保持し、表面
のＳＳＣ発生有無を調べた。
すような継手をソリッドワイヤを用いた炭酸ガスアーク
溶接により作製した。図中１は鋼板、２は切り抜いた窓
の部分、３は溶接ビードである。溶接ビードは冷却過程
にともない熱収縮するが、周りからの拘束により熱収縮
がおさえられ残留応力が発生する。図４は、図３の溶接
部の断面と最終層の溶接順序を示した図であって図中の
数字は最終層の溶接順序を示す。溶接順序は、図４に示
す２種類を採用したが（ａ）が本発明、（ｂ）が比較例
である。この試験片を、最終層が２５℃のＮＡＣＥ液
（５％ＮａＣｌ＋０．５％ＣＨ3 ＣＯＯＨ＋飽和Ｈ2
Ｓ）に接するようにし、この状態で３週間保持し、表面
のＳＳＣ発生有無を調べた。
【００２３】試験結果を表１に示す。鋼材ＡではＨＡＺ
の最高硬さがＨｖ２７５であり、これは通常ＳＳＣが発
生しないＨｖ２４８以下という条件を満たしていない。
しかし、本発明例の場合は（試験番号１）ＳＳＣが発生
しなかった。一方、通常の溶接順序を採用した場合は
（試験番号２）ＨＡＺでＳＳＣが生じている。
の最高硬さがＨｖ２７５であり、これは通常ＳＳＣが発
生しないＨｖ２４８以下という条件を満たしていない。
しかし、本発明例の場合は（試験番号１）ＳＳＣが発生
しなかった。一方、通常の溶接順序を採用した場合は
（試験番号２）ＨＡＺでＳＳＣが生じている。
【００２４】
【表１】
【００２５】また、鋼材Ｂでは、ＳＳＣが発生しなかっ
たのは本発明例である試験番号３、５のものである。試
験番号６では溶接順序は本発明に従っているが、最終層
の溶接材料の強度レベルが６５ｋｇｆ／ｍｍ2 であるた
め、溶接金属でＳＳＣが発生している。
たのは本発明例である試験番号３、５のものである。試
験番号６では溶接順序は本発明に従っているが、最終層
の溶接材料の強度レベルが６５ｋｇｆ／ｍｍ2 であるた
め、溶接金属でＳＳＣが発生している。
【００２６】また、鋼材ＣはＰｃｍが０．２６％であ
り、溶接金属を本発明に従って作製してもＨＡＺにＳＳ
Ｃが発生している。鋼材Ｄは、Ｐｃｍが０．１６％と低
く、ＨＡＺ最高硬さがＨｖ２４０とＨｖ２４８以下のい
う条件を満足しているためＳＳＣは発生しなかった。鋼
材Ｄは従来の技術でＳＳＣを防いでいることを意味して
いる。
り、溶接金属を本発明に従って作製してもＨＡＺにＳＳ
Ｃが発生している。鋼材Ｄは、Ｐｃｍが０．１６％と低
く、ＨＡＺ最高硬さがＨｖ２４０とＨｖ２４８以下のい
う条件を満足しているためＳＳＣは発生しなかった。鋼
材Ｄは従来の技術でＳＳＣを防いでいることを意味して
いる。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明溶接継手作製
方法に従えば、ＨＡＺの硬さがＨｖ２４８以下の条件を
満たさなくともＳＳＣを起こさない継手を作製すること
が可能となるため、高張力鋼を用いる構造物の耐ＳＳＣ
特性を飛躍的に高めることが可能となり、産業に貢献す
るところきわめて大である。
方法に従えば、ＨＡＺの硬さがＨｖ２４８以下の条件を
満たさなくともＳＳＣを起こさない継手を作製すること
が可能となるため、高張力鋼を用いる構造物の耐ＳＳＣ
特性を飛躍的に高めることが可能となり、産業に貢献す
るところきわめて大である。
【図１】最終層の溶接順序と残留応力分布との関係を示
すグラフ図で、（ａ）は従来法、（ｂ）は本発明法
すグラフ図で、（ａ）は従来法、（ｂ）は本発明法
【図２】（ａ）は溶接ビードを（ｂ）に示す順番に形成
させたときの、残留応力の溶接ビード数による変化を示
すグラフ
させたときの、残留応力の溶接ビード数による変化を示
すグラフ
【図３】実施例におけるＳＳＣ試験の試験体の形状を示
す図
す図
【図４】実施例における溶接部の断面図で、（ａ）は本
発明、（ｂ）は比較例における最終層の溶接順序
発明、（ｂ）は比較例における最終層の溶接順序
Claims (3)
- 【請求項１】 最終層における溶接ビードが３本以上あ
る多層盛溶接継手において、最終層に対して引張強度が
４０ｋｇｆ／ｍｍ2 以上６０ｋｇｆ／ｍｍ2以下の溶接
材料を用い、最終層における溶接を開先の中央から行
い、その後開先幅方法に向かって交互に溶接ビードを形
成することを特徴とする耐ＳＳＣ特性に優れた溶接継手
の作製方法。 - 【請求項２】 最終層を除く溶接層に対し、引張強度が
母材と同等またはそれ以上の溶接材料を用い、母材強度
以上の継手強度が得られるようにすることを特徴とする
請求項１記載の耐ＳＳＣ特性に優れた溶接継手の作製方
法。 - 【請求項３】 母材成分から計算される下記Ｐｃｍが、
０．１７％以上０．２４％となる鋼材を用いることを特
徴とする請求項１または２記載の耐ＳＳＣ特性に優れた
溶接継手の作製方法。 Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋（Ｍｎ＋Ｃｒ＋Ｃｕ）／２０
＋Ｎｉ／６０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ ただし、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、
Ｖ、Ｂは各成分の重量％
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11710396A JPH09277054A (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | 耐ｓｓｃ特性に優れた溶接継手の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11710396A JPH09277054A (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | 耐ｓｓｃ特性に優れた溶接継手の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09277054A true JPH09277054A (ja) | 1997-10-28 |
Family
ID=14703484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11710396A Withdrawn JPH09277054A (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | 耐ｓｓｃ特性に優れた溶接継手の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09277054A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005340792A (ja) * | 2004-04-27 | 2005-12-08 | Showa Denko Kk | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-04-16 JP JP11710396A patent/JPH09277054A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005340792A (ja) * | 2004-04-27 | 2005-12-08 | Showa Denko Kk | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 |
| JP4699082B2 (ja) * | 2004-04-27 | 2011-06-08 | 昭和電工株式会社 | 固体電解コンデンサ及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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