JPS63139B2

JPS63139B2 -

Info

Publication number: JPS63139B2
Application number: JP10589378A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Suzuki; Susumu Sekiguchi; Riichi Todoroki
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1978-08-30
Filing date: 1978-08-30
Publication date: 1988-01-05
Also published as: JPS5531677A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、主としてブイ、半潜水型オイルリグ
など海洋浮遊物体を係留するチエーンの疲労特性
向上にかゝわるものである。

船舶の係留には、古くからチエーンが使用され
て来た。近年、海洋開発の進展さらには海洋スペ
ースの利用にともない係留チエーンの重要性が増
すとともに、使用条件が苛酷になつて来た。その
ために係留チエーンが疲労破断するケースが多く
なつて来た。したがつて、係留チエーンの疲労特
性を向上させることは、今後の海洋開発において
重要な問題点の一つである。

ところで、このような係留チエーンに用いられ
るチエーンリンクの構成について説明すると、第
１図ａに示すように、１個のチエーンリンクはフ
ラツシユバツト溶接３により成環されたリンク１
の中にスタツド２がはめ込まれている。しかして
この様な構成を有するチエーンは、その製造工程
において、チエーンの機械的性質向上のため、熱
処理される。そうすると熱処理前にはリンク内に
嵌合されていたスタツドであつても、熱処理する
とスタツドの取り付けが弛緩し、リンクとスタツ
ドとの間にわずかながら“すきま”が生じる。一
方チエーンリンクのスタツドは、チエーンの引張
強度を高めるに大きな働きをしているので、スタ
ツドの取り付けが弛緩した状態では使用中に、ス
タツドが脱落し、チエーンの引張強度が著しく低
下する。かつてはこのような状態のチエーンを使
用し、スタツドの脱落が多発していた。しかし、
これではチエーンとして甚だ問題があるので、こ
のスタツドの脱落を防止するために、リンクとス
タツドとを溶接するようになつた。したがつてス
タツドの溶接は、スタツドの脱落を防止するに十
分なものでさえあればよいとの考えから、第１図
ｂに示すようなスタツドの片端のみ、全周一層溶
接４にするかあるいは５のような部分溶接を、ス
タツドの片端のみ２ケ所あるいはスタツドの両端
の４ケ所を溶接するという程度で充分と考えられ
ていた。

しかし、本発明者らはチエーンリンクのスタツ
ドの溶接の仕方が、チエーンの疲労特性に大きく
影響することを見出した。すなわち、スタツド２
の片端のみ全周一層溶接４を行なつた第２図に示
すリンクからなるチエーンを引張疲労試験すると
同図の６の位置で破断が始まる。また、第３図に
示すスタツド２の両端で４ケ所部分溶接５を施し
たリンクからなるチエーンの場合、スタツド溶接
ビードの始終端部、同図の７の位置で破断が始ま
ることが多い。比較のためにスタツドの両端を全
周一層溶接したチエーンでは、第１図ａに示すリ
ンクの８の位置、通称チエーンリンク１の“肩”
といわれている所の内側で破断が始まる。

このような疲労破断位置の差によつて、疲労強
度も異なり、８，７，６の順に疲労強度は低下す
る。これはスタツドの溶接の仕方が異なることに
よつて、疲労試験荷重下でチエーンリンク内に発
生する応力集中部の位置が異なることを意味する
ものである。すなわち、８の位置に応力集中が生
じるのは、チエーンリンクの幾何学的形状から必
然的にそのようになるものであつて、チエーンリ
ンク本来の性質である。

ところが、第３図の如くにスタツドの両端で４
ケ所部分溶接したチエーンの場合はスタツドの溶
接ビードの始終端部の形状の不連続により、７の
位置に応力が集中する。そしてこの７の位置は、
８の位置の応力集中度を上回るので、その結果７
で切れることになる。一方、第２図の如くにスタ
ツドの片側のみ全周一層溶接したチエーンの場合
は、先に述べたスタツドの弛緩に基づくスタツド
とリンクとの間のわずかのすきまのために、この
ようなリンクからなるチエーンを引張ると、スタ
ツドがリンクに十分に密着するまでは、スタツド
がないに等しい変形挙動をし、リンクの巾縮み変
形が生じる。この変形によつてリンク内側のスタ
ツドの当る面の中央、６の位置に大きな応力集中
が起り、その結果６の位置で切れることになる。

以上述べた如く従来のスタツドの溶接の仕方で
は、チエーンリンクの幾何学的形状に基づく本来
の応力集中部以外の所に、より大きな応力集中が
起り、そのために疲労強度が低下している。本発
明は従来のチエーンリンクの特異な応力集中を除
去したことにある。

すなわち、本発明者らは、チエーンリンクのス
タツドの溶接の仕方がチエーンの疲労特性に大き
く影響すること、即ち従来のスタツドの溶接の仕
方ではチエーンリンクの幾何学的形状に基づく本
来の応力集中部以外の所に、より大きな応力集中
が起こり、そのために疲労強度が低下することを
確かめ、このようなチエーンリンク特有の応力集
中を除去するには、先ず第一にスタツドの端部と
リンクとの接合部の全周面に亘つて溶接金属層を
設け、該溶接金属層に外力の一部を負担させなけ
ればならないこと、第二にはスタツドの弛緩に基
づくリンクの幅縮み変形が生じ、これによつてリ
ンク内側のスタンドの当たる面の中央に大きな応
力集中が起こり、結果として該中央部で破断する
のを回避すべく、前記リンクの幅縮みを拘束する
必要からスタンドの両端とも溶接してリンクとス
タツドとを完全に一体化しなければならないこと
を見出し、斯かる知見に基づいて本発明を構成し
たもので、その要旨とするところは、所定の長さ
の棒鋼をＯ字型に曲げ加工した後、突合せ部をフ
ラツシユバツト溶接して環状に成形したリンク
と、該リンク内に該リンクの短軸方向に亘つて嵌
着したスタツドとからなるチエーンリンクにおい
て、該スタツドの両端部とリンクとの接合部の全
周面に亘つて一層以上の溶接金属層を設けてスタ
ツドとリンクとを一体化してなることを特徴とす
る疲労特性のすぐれた係留チエーンにある。

以下本発明を詳細に説明する。

まず、本発明にいう係留チエーンとは、製造し
ようとするチエーンサイズにみあつた直径の棒鋼
を所定長さに切断し、これを加熱して熱間でＯ字
型に曲げ加工したのち、突合せ部をフラツシユバ
ツト溶接し、フラツシユバツト溶接部に発生した
バリを取つて、環状体すなわちリンクとなし、得
られたリンク内に前述の如くスタツドを嵌着して
整環するという工程の繰返しによつて所定長さの
チエーンにし、先に述べたような仕方で各チエー
ンリンクのリンクとスタツドとを部分的に溶接し
熱処理して得られるものである。

このようにしてチエーンが造られるので、リン
クとスタツドとは、完全に一体化していない。本
発明はこれらの一体化したチエーンであることに
特徴がある。

そのためには前記した如く、先ず第一にスタツ
ドの端部とリンクとの接合部の全周面に亘つて溶
接金属層を一層以上設け、該溶接金属層に外力の
一部を負担させなければならない。蓋し部分的な
溶接では始終端部の溶接不連続部に応力集中が起
こるからである。第二にはスタツドの弛緩に基づ
くリンクの幅縮みを拘束する必要から、スタツド
の両端とも溶接しなければならない。この場合の
溶接金属層の数はチエーンに引張荷重が負荷され
た時、スタツド両端部のリンクに作用する引張り
力及び幅縮み力によつて決められるべきものであ
る。従つて、必要とする溶接金属層数は、チエー
ンの強度、サイズ及び溶接法によつて異なつて来
る。ここでいう溶接手段は被覆アーク手溶接、炭
酸ガスアーク溶接、ノンガスシールドアーク溶接
の内、いずれか一つであつて、これらの溶接法で
は、一般的な70Kg／mm²級の２〜3φinの係留チエ
ーンの場合、１〜３層で十分である。しかしチエ
ーン強度がさらに高くなり、チエーン径が大きく
なると２〜４層を必要とする場合も生ずる。

以下実施例について述べる。

実施例第４図に示すａ，ｂ，c3通りの溶接態様で、ス
タツドを炭酸ガスアーク溶接でそれぞれ一層溶接
した34φmmの70Kg／mm²級チエーンにつき引張疲労
試験をした。それらのＳ―Ｎ曲線を第５図に示
す。図において、１はリンク、２はスタツド、３
はフラツシユバツト溶接部、４はスタツド２の端
部とリンク１との接合部の全周面に亘つて施され
た全周溶接金属層、５は部分溶接部、６はリンク
１の内側のスタツド２の当たる面の中央部、７は
スタツド２の溶接部の始終端部、８はチエーンリ
ンクの“肩”を示す。

第５図からわかるように、ａすなわち、本発明
チエーンは従来のｂ，ｃチエーンより疲労強度が
高い。ａチエーンの場合の破断位置は、第４図ａ
に示す８の位置である。これに比べｂの場合は、
ａの場合と同じ位置とスタツド溶接ビードの始終
端部で破断したものとが混在し、疲労強度もそれ
に応じてバラツキが大きかつた。第５図中の値は
スタツド溶接ビードの始終端部、第３図の７に相
当する位置で破断し、疲労強度の低いもののみを
プロツトした。ｃの場合も一部８の位置で破断し
たものもあるけれども大半が先に述べたリンク内
側のスタツドの当る面のほゞ中央、第２図６の位
置を起点に破断した。

このようにスタツド溶接法による疲労強度の差
は疲労破断位置、すなわち応力集中部と対応する
ものであつて、特異な応力集中をなくした本発明
係留チエーンは疲労特性のすぐれていることが明
らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは従来のチエーンリンクを示す概
念図、第２図はスタツドの片端のみ、全周一層溶
接したチエーンリンクの疲労破断起点を示す図、
第３図はスタツドの両端で４ケ所を部分溶接した
チエーンリンクの疲労破断起点を示す図、第４図
ａ，ｂ，ｃは実施例に供したチエーンリンクの３
通りのスタツド取付要領を示す図、第５図は第４
図の態様のそれぞれのチエーンの引張疲労による
Ｓ―Ｎ曲線を示す図である。１：リンク、２：スタツド、３：フラツシユバ
ツト溶接部、４：全周溶接金属層、５：部分溶接
部、６：リンク内側のスタツドの当る面の中央
部、７：スタツドの溶接部の始終端部、８：チエ
ーンリンクの“肩”。

Claims

【特許請求の範囲】

１所定の長さの棒鋼をＯ字型に曲げ加工した
後、突合せ部をフラツシユバツト溶接して環状に
成形したリンクと、該リンク内に該リンクの短軸
方向に亘つて嵌着したスタツドとからなるチエー
ンリンクにおいて、該スタツドの両端部とリンク
との接合部の全周面に亘つて一層以上の溶接金属
層を設けてスタツドとリンクとを一体化してなる
ことを特徴とする疲労特性のすぐれた係留チエー
ン。