KR102105614B1 - 용접 구조체 - Google Patents

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KR102105614B1
KR102105614B1 KR1020207003064A KR20207003064A KR102105614B1 KR 102105614 B1 KR102105614 B1 KR 102105614B1 KR 1020207003064 A KR1020207003064 A KR 1020207003064A KR 20207003064 A KR20207003064 A KR 20207003064A KR 102105614 B1 KR102105614 B1 KR 102105614B1
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데페이 오카와
유스케 시마다
나오키 오다
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닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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Abstract

접합 부재(11)의 단면(端面)(11c)이 피접합 부재(12)의 피접합면(12a)에 맞닿은 상태에서 접합 부재(11)가 피접합 부재(12)에 양측 부분 용입 용접된 T 이음부를 가지며, 접합 부재(11)는 제1 표면(11a) 및 제2 표면(11b)를 가지며, 접합 부재(11)의 판 두께 t(mm)가 [t≥50.0]을 만족하고, 접합 부재(11)의, 제1 표면(11a) 및 제2 표면(11b)의 1mm 깊이 위치에서 각각 채취되는 타입 P3 시험편을 이용한 NRL 낙중시험에 의한 무연성 천이 온도가, -60℃이하이며, 또한 제1 용접부(13a)의 제1 열영향부(15a)의 최정점과 제1 표면(11a)의 거리 h1(mm), 및 제2 용접부(13b)의 제2 열영향부(15b)의 최정점과 제2 표면(11b)의 거리 h2(mm)의 관계에서 [NDTT1≤-30.5×ln(h1)-14.0] 및 [NDTT2≤-30.5×ln(h2)-14.0]을 만족하는, 용접 구조체(10).

Description

용접 구조체
본 발명은, 컨테이너선 등에 있어서 이용되는 용접 구조체에 관한 것이다.
대량의 화물을 탑재하는 대형 컨테이너선에 있어서는, 어퍼 데크(상갑판)에, 화물의 하역을 행하기 위한 큰 개구부(해치)가 형성되어 있다. 또, 어퍼 데크 상에는, 해수의 유입 방지 등을 위해서, 해치를 둘러싸도록 해치 사이드 코밍이 설치되어 있다. 어퍼 데크 및 해치 사이드 코밍은 각각, 복수의 강판을 용접하여 구성되어 있다. 또, 해치 사이드 코밍은, 어퍼 데크 상에 용접되어 있다.
상기와 같은 대형 컨테이너선이 해상을 항행할 때, 파랑(波浪)에 의해, 선체 전체를 구부리는듯한 하중(세로 굽힘 하중)이 선체에 부가된다. 이러한 하중에 대하여, 선체의 강도(세로 굽힘 강도)를 충분히 확보하기 위해서, 어퍼 데크 및 해치 사이드 코밍에는, 고강도의 후육 강판이 이용되고 있다.
또, 상술한 바와 같이, 해치 사이드 코밍 및 어퍼 데크는 각각, 복수의 강판을 용접한 구성을 가지고 있다. 바꾸어 말하면, 해치 사이드 코밍 및 어퍼 데크에는, 강판끼리를 용접하기 위한 복수의 용접부가 형성되어 있다. 용접부에서 발생한 균열은, 용접부를 따라 전파되기 쉽다. 이 때문에, 예를 들면, 해치 사이드 코밍의 용접부에서 균열이 발생한 경우, 그 균열이 용접부를 따라 어퍼 데크 측을 향해 전파되고, 전파된 균열이 어퍼 데크의 용접부로 진전되는 경우가 있다. 따라서, 선체의 강도를 충분히 향상시키기 위해서는, 해치 사이드 코밍 및 어퍼 데크가, 상기와 같은 균열의 진전을 정지시킬 수 있는 특성(취성 균열 전파 정지 특성)을 가질 필요가 있다.
예를 들면, 특허문헌 1 및 2에는, 취성 균열 전파 정지 특성에 관한 용접 구조체가 개시되어 있다.
일본국 특허공개 2007-326147호 공보 일본국 특허 제5365761호
그런데, 해치 사이드 코밍에서 발생하여, 어퍼 데크 측을 향해 전파된 균열의 진전을 정지시키기 위해서는, 이들 부재로서, 예를 들면, 취성 균열 전파 정지 특성의 지표인 -10℃에 있어서의 Kca값이 6000N/mm1.5 이상인 후육 강판을 이용할 필요가 있는 것이 알려져 있다.
또, 상술한 예뿐만이 아니라, 균열이 어퍼 데크로부터 발생하여 해치 사이드 코밍 측을 향해 전파될 가능성도 있다. 그리고, 일본 해사협회와 일본 용접협회의 공동 연구에서 실시된 실증 시험 결과에 의하면, 어퍼 데크에서 발생하여, 해치 사이드 코밍 측을 향해 전파되는 균열의 진전을 정지시키기 위해서는, 8000N/mm1.5 이상이라고 하는 매우 높은 Kca값을 갖는 후육 강판을 이용할 필요가 있다는 것을 알게 되었다.
그러나, 이러한 높은 취성 균열 전파 정지 특성을 갖는 후육 강판을 안정적으로 제조하는 것은, 기술적인 면에서도 비용적인 면에서도 곤란하다는 문제가 있다. 그 때문에, 보다 합리적인 수법에 의해 저비용으로 뛰어난 취성 균열 전파 정지 특성을 갖는 용접 구조체를 얻을 필요가 있다.
본 발명은, 이러한 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 취성 균열 전파 정지 특성이 뛰어난 용접 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 하기의 용접 구조체를 요지로 한다.
(1) 판 형상의 접합 부재의 단면(端面)이 판 형상의 피접합 부재의 피접합면에 맞닿은 상태에서, 상기 접합 부재가 상기 피접합 부재에 양측 부분 용입 용접된 T 이음부를 갖는 용접 구조체로서,
상기 접합 부재는, 상기 접합 부재의 판 두께 방향에 수직인 제1 표면 및 제2 표면을 가지며,
상기 접합 부재의 판 두께 t(mm)가, 하기 (i)식을 만족하고,
상기 제1 표면 측에 형성된 제1 용접부의 제1 열영향부의 최정점과 상기 제1 표면의 상기 접합 부재의 판 두께 방향의 거리를 거리 h1(mm)으로 하고, 상기 제2 표면 측에 형성된 제2 용접부의 제2 열영향부의 최정점과 상기 제2 표면의 상기 접합 부재의 판 두께 방향의 거리를 거리 h2(mm)로 했을 때에,
상기 접합 부재의, 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면의 1mm 깊이 위치에서 각각 채취되어, 두께 방향이 상기 판 두께 방향과 일치하는 ASTM E208에 규정되는 타입 P3 시험편을 이용한 NRL 낙중시험에 의한 무연성(無延性) 천이 온도가, -60℃ 이하이며, 또한 하기 (ii)식 및 (iii)식을 만족하는, 용접 구조체.
t≥50.0 ···(i)
NDTT1≤-30.5×ln(h1)-14.0 ···(ii)
NDTT2≤-30.5×ln(h2)-14.0 ···(iii)
단, NDTT1 및 NDTT2는, 제1 표면 및 제2 표면의 1mm 깊이 위치에서 각각 채취되는 ASTM E208에 규정되는 타입 P3 시험편을 이용한 NRL 낙중시험에 의한 무연성 천이 온도(℃)이다.
(2) 상기 접합 부재의 판 두께 t(mm), 상기 거리 h1(mm) 및 상기 거리 h2(mm)가, 하기 (iv)식 및 (ｖ)식을 만족하는, 상기 (1)에 기재된 용접 구조체.
h1≤t/4 ···(iv)
h2≤t/4 ···(ｖ)
(3) 상기 제1 표면 및 상기 피접합면에 수직인 단면(斷面)에 있어서,
상기 제1 용접부에 있어서의, 상기 접합 부재 측의 지단(止端)과 루트를 지나는 선과 상기 피접합면이 이루는 예각 α1(°), 상기 판 두께 방향에 있어서의 이음의 부분 용입 d1(mm) 및 상기 피접합 부재 측의 지단과 상기 제1 표면의 거리 s1(mm), 그리고, 상기 제2 용접부에 있어서의, 상기 접합 부재 측의 지단과 루트를 지나는 선과 상기 피접합면이 이루는 예각 α2(°), 상기 판 두께 방향에 있어서의 이음의 부분 용입 d2(mm) 및 상기 피접합 부재 측의 지단과 상기 제2 표면의 거리 s2(mm)가, 하기 (vi)~(xi)식을 만족하는, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 용접 구조체.
45.0≤α1≤70.0 ···(vi)
45.0≤α2≤70.0 ···(vii)
d1·sec(α1)·cos(α1/2)≥0.35t ···(viii)
d2·sec(α2)·cos(α2/2)≥0.35t ···(ix)
s1≥d1(sec(α1)-1) ···(x)
s2≥d2(sec(α2)-1) ···(xi)
(4) 상기 접합 부재의 판 두께 t(mm)가 하기 (xii)식을 만족하는, 상기 (1)~(3) 중 어느 하나에 기재된 용접 구조체.
t＞80.0 ···(xii)
(5) 상기 접합 부재의 항복 응력이 400~580MPa이며, 인장 강도가 510~750MPa인, 상기 (1)~(4) 중 어느 하나에 기재된 용접 구조체.
본 발명에 의하면, 취성 균열 전파 정지 특성이 뛰어난 용접 구조체를 얻을 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 용접 구조체를 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 용접 구조체를 나타내는 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 용접 구조체를 나타내는 사시도이다.
도 4는, 용접 구조체의 단면도이다.
도 5는, 구조 모델 어레스트 시험체의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명자들이 상기의 과제를 해결하기 위해서 검토를 행한 결과, 이하의 지견을 얻기에 이르렀다.
상술한 바와 같이, 용접 구조체에 이용되는 부재의 두께 전체에 걸쳐서 취성 균열 전파 정지 특성을 향상시키기 위해서는, 예를 들면, Kca값이 8000N/mm1.5 이상인 후육 강판을 이용할 필요가 있다.
그러나, 예를 들면, 어퍼 데크로부터 해치 사이드 코밍 측을 향해 균열이 전파되는 경우에 있어서, 균열의 돌입 영역이 해치 사이드 코밍에 이용되는 후육 강판의 표층 영역으로만 제한되는 구조로 함과 더불어, 후육 강판의 표층 영역의 취성 균열 전파 정지 특성을 향상시킬 수 있다면, 균열의 진전을 정지시키는 것이 가능해진다. 그 결과, 용접 구조체 전체에서의 취성 균열 전파 정지 특성을 저비용으로 향상시키는 것이 가능해진다.
본 발명은 상기의 지견에 의거하여 이루어진 것이다. 이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 용접 구조체에 대해서 설명한다.
1. 용접 구조체의 구성
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 용접 구조체를 나타내는 사시도이다. 본 실시형태에 따른 용접 구조체(10)는, 접합 부재(11) 및 피접합 부재(12)를 구비하고 있다. 접합 부재(11)은 판 형상이며, 판 두께 방향에 수직인 제1 표면(11a) 및 제2 표면(11b)을 갖는다. 또, 피접합 부재(12)는 판 형상이며, 접합 부재(11)의 단면(端面)(11c)이 맞닿은 피접합면(12a)을 갖는다.
그리고, 도 1에 나타내는 바와 같이, 용접 구조체(10)는, 단면(11c)이 피접합면(12a)에 맞닿은 상태에서, 접합 부재(11)가 피접합 부재(12)에 양측 부분 용입 용접된 T 이음부를 갖는다. 또한, 상기의 T 이음부를 갖는 용접 구조체에는, 도 1에 나타내는 바와 같은 T자 형상의 구조체에 더하여, 예를 들면, 도 2 및 3에 나타내는 형상의 구조체도 포함된다.
또, 접합 부재(11)와 피접합 부재(12)는, 필릿 용접에 의해 접합되어 있어도 되지만, 접합 강도의 관점에서는, 접합 부재(11)에 개선(開先)을 형성하여, 개선 용접에 의해 접합되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 후육 접합 부재를 대상으로 하고 있고, 구체적으로는, 접합 부재(11)의 판 두께를 t(mm)로 했을 경우에, 하기 (i)식을 만족한다. 접합 부재(11)의 판 두께 t(mm)는, 하기 (xii)식을 만족하는 것이 바람직하다. t의 상한은 특별히 규정할 필요는 없으나, 예를 들면 200mm, 150mm, 또는 120mm로 할 수 있다.
t≥50.0 ···(i)
t＞80.0 ···(xii)
또한, 피접합 부재의 판 두께에 대해서는 특별히 제한은 없으나, 접합 부재와 마찬가지로, 50.0mm 이상인 것이 바람직하고, 80.0mm 초과인 것이 보다 바람직하다.
또, 도 1에 나타내는 바와 같이, 용접 구조체(10)는, 제1 표면(11a) 측에 형성된 제1 용접부(13a) 및 제2 표면(11b) 측에 형성된 제2 용접부(13b)를 갖는다.
접합 부재(11) 및 피접합 부재(12)의 접합 개소 부근에 대해서, 도 4를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다. 도 4는, 용접 구조체(10)의, 제1 표면(11a) 및 피접합면(12a)에 수직인 단면도이다. 도 4에 있어서는, 도면이 번잡해지는 것을 피하기 위해, 해칭은 붙이지 않았다.
도 1 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 접합 부재(11) 및 피접합 부재(12)의 접합 개소의 제1 표면(11a) 측에는, 제1 용접 금속(14a)이 형성되어 있다. 그리고, 제1 용접 금속(14a)과 접합 부재(11) 및 피접합 부재(12)의 경계부에는, 제1 열영향부(15a)가 형성되어 있다. 마찬가지로, 제2 표면(11b) 측에는, 제2 용접 금속(14b)이 형성되어 있고, 제2 용접 금속(14b)과 접합 부재(11) 및 피접합 부재(12)의 경계부에는, 제2 열영향부(15b)가 형성되어 있다.
본원 명세서에 있어서, 용접부란, 용접 금속과 열영향부를 합친 부분을 의미한다. 즉, 제1 용접 금속(14a)와 제1 열영향부(15a)를 합친 영역이 제1 용접부(13a)이며, 제2 용접 금속(14b)과 제2 열영향부(15b)를 합친 영역이 제2 용접부(13b)이다.
여기서, 피접합 부재(12)로부터 발생하여, 접합 부재(11)로 전파되는 균열의 돌입 영역을 접합 부재(11)의 표층 측으로만 제한하기 위해서는, 제1 표면(11a)으로부터 제1 용접부(13a)의 최정점까지의 깊이, 및 제2 표면(11b)으로부터 제2 용접부(13b)의 최정점까지의 깊이를 제어할 필요가 있다.
구체적으로는, 제1 용접부(13a)의 제1 열영향부(15a)의 최정점과 제1 표면(11a)의 접합 부재(11)의 판 두께 방향의 거리 h1(mm) 및 제2 용접부(13b)의 제2 열영향부(15b)의 최정점과 제2 표면(11b)의 판 두께 방향의 거리 h2(mm)가, 하기 (iv)식 및 (ｖ)식을 만족하는 것이 바람직하다.
h1≤t/4 ···(iv)
h2≤t/4 ···(ｖ)
거리 h1 및 거리 h2의 하한에 대해서는 특별히 제한할 필요는 없으나, 접합 부재(11)와 피접합 부재(12)가 필릿 용접에 의해 접합되어 있는 경우라도, 1mm 정도의 깊이까지 열영향부가 형성된다. 그 때문에, 1mm가 거리 h1 및 거리 h2의 실질적인 하한이 된다.
또한, 제1 열영향부(15a)의 최정점이란, 제1 열영향부(15a)의 판 두께 방향에 있어서의 선단을 의미하고, 마찬가지로 제2 열영향부(15b)의 최정점이란, 제2 열영향부(15b)의 판 두께 방향에 있어서의 선단을 의미한다. 또, 도 4에 나타내는 바와 같이, 거리 h1는, 제1 표면(11a)과, 제1 표면(11a)과 평행하며 또한 제1 열영향부(15a)의 판 두께 방향에 있어서의 선단을 지나는 가상적인 면(11d)의 거리이며, 거리 h2는, 제2 표면(11b)과, 제2 표면(11b)과 평행하며 또한 제2 열영향부(15b)의 판 두께 방향에 있어서의 선단을 지나는 가상적인 면(11e)의 거리이다.
또, 제1 용접부(13a)에 있어서의, 접합 부재(11) 측의 지단과 루트를 지나는 선 L1과 피접합면(12a)이 이루는 예각 α1(°) 및 제2 용접부(13b)에 있어서의, 접합 부재(11) 측의 지단과 루트를 지나는 선 L2와 피접합면(12a)이 이루는 예각 α2(°)은, 각각 하기 (vi)식 및 (vii)식을 만족하는 것이 바람직하다.
45.0≤α1≤70.0 ···(vi)
45.0≤α2≤70.0 ···(vii)
제1 용접부(13a)에 있어서의 접합 부재(11) 측의 지단이란, 제1 용접 금속(14a)의 외측 가장자리와 제1 표면(11a)의 교점 A1을 의미한다. 또, 제1 용접부(13a)에 있어서의 접합 부재(11) 측의 루트란, 제1 용접 금속(14a)의 외측 가장자리와 단면(11c)의 교점 B1을 의미한다. 마찬가지로, 제2 용접부(13b)에 있어서의 접합 부재(11) 측의 지단이란, 제2 용접 금속(14b)의 외측 가장자리와 제2 표면(11b)의 교점 A2을 의미하고, 제2 용접부(13b)에 있어서의 접합 부재(11) 측의 루트란, 제2 용접 금속(14b)의 외측 가장자리와 단면(11c)의 교점 B2을 의미한다.
또한, 제1 용접부(13a)의 판 두께 방향에 있어서의 이음의 부분 용입 d1(mm) 및 제2 용접부(13b)의 판 두께 방향에 있어서의 이음의 부분 용입 d2(mm)은, 각각 하기 (viii)식 및 (ix)식을 만족하는 것이 바람직하다. 여기서, 하기 (viii)식 및 (ix)식의 좌변에서 계산되는 값은, 각각 유효 목두께 Td1(mm) 및 Td2(mm)를 나타내고 있다.
d1·sec(α1)·cos(α1/2)≥0.35t ···(viii)
d2·sec(α2)·cos(α2/2)≥0.35t ···(ix)
이음의 부분 용입 d1은, 제1 표면(11a)과, 제1 표면(11a)과 평행하며 또한 접합 부재(11)의 판 두께 방향에 있어서의 제1 용접 금속(14a)의 판 두께 중심 측의 단부를 지나는 가상적인 면(11f)의 거리이다. 또, 이음의 부분 용입 d2는, 제2 표면(11b)과, 제2 표면(11b)과 평행하며 또한 접합 부재(11)의 판 두께 방향에 있어서의 제2 용접 금속(14b)의 판 두께 중심 측의 단부를 지나는 가상적인 면(11g)의 거리이다.
또, 제1 용접부(13a)의 판 두께 방향에 있어서의, 피접합 부재(12) 측의 지단과 제1 표면(11a)의 거리 s1(mm) 및 제2 용접부(13b)에 있어서의, 피접합 부재(12) 측의 지단과 제2 표면(11b)의 거리 s2(mm)는, 각각 하기 (x)식 및 (xi)식을 만족하는 것이 바람직하다.
s1≥d1(sec(α1)-1) ···(x)
s2≥d2(sec(α2)-1) ···(xi)
거리 s1 및 거리 s2는, 각각 제1 용접부(13a) 및 제2 용접부(13b)의 판 두께 방향에 있어서의 용접 각장이다. 구체적으로는, 거리 s1는, 제1 표면(11a)과, 제1 표면(11a)과 평행하며 또한 접합 부재(11)의 판 두께 방향에 있어서의 제1 용접 금속(14a)의 판 두께 중심과 반대측의 단부를 지나는 가상적인 면(11h)의 거리이다. 또, 거리 s2는, 제2 표면(11b)과, 제2 표면(11b)과 평행하며 또한 접합 부재(11)의 판 두께 방향에 있어서의 제2 용접 금속(14b)의 판 두께 중심과 반대측의 단부를 지나는 가상적인 면(11i)의 거리이다.
또한, 제1 용접 금속(14a) 및 제2 용접 금속(14b)과 접합 부재(11)의 경계는, 육안으로 용이하게 판별하는 것이 가능하다. 또, 제1 열영향부(15a) 및 제2 열영향부(15b)의 선단 위치에 대해서도, 나이탈 부식에 의해 출현시킴으로써 용이하게 판별하는 것이 가능하다.
상기 (vi)~(xi)식을 만족하지 않는 경우라도, 취성 균열 전파 정지 특성을 향상시키는 것은 가능하지만, 보다 높은 이음 강도를 확보하는 관점에서, 상기 (vi)~(xi)식을 만족하는 것이 바람직하다.
2. 접합 부재의 무연성 천이 온도
상술한 바와 같이, 접합 부재의 두께 전체에 걸쳐서 취성 균열 전파 정지 특성을 향상시키기 위해서는, 예를 들면, Kca값이 8000N/mm1.5 이상인 강판을 접합 부재로서 이용할 필요가 있고, 그러한 특성을 갖는 강판의 확보가 곤란하다는 문제가 있다. 그러나, 적어도 접합 부재의 표층부에 있어서의 취성 균열 전파 정지 특성을, 균열이 돌입하는 영역의 깊이에 따라 향상시킴으로써, 균열의 진전을 정지하는 것이 가능해진다.
즉, 접합 부재의 표층부에 있어서의 무연성 천이 온도를, 표면으로부터 용접부의 최정점까지의 깊이에 따라 제어함으로써, 균열의 진전을 정지하는 것이 가능해진다. 구체적으로는, 표면으로부터 용접부의 최정점까지의 깊이가 클수록, 균열이 진전되기 쉬워지기 때문에, 표층부에 있어서의 무연성 천이 온도를 낮게 할 필요가 있다.
그 때문에, 제1 표면(11a) 및 제2 표면(11b)의 1mm 깊이 위치에서 각각 채취되는 ASTM E208에 규정되는 타입 P3 시험편을 이용한 NRL 낙중시험에 의한 무연성 천이 온도를, -60℃이하로 하고, 또한 하기 (ii)식 및 (iii)식을 만족시킬 필요가 있다.
NDTT1≤-30.5×ln(h1)-14.0 ···(ii)
NDTT2≤-30.5×ln(h2)-14.0 ···(iii)
단, NDTT1 및 NDTT2는, 제1 표면(11a) 및 제2 표면(11b)의 1mm 깊이 위치에서 각각 채취되는 타입 P3 시험편을 이용한 NRL 낙중시험에 의한 무연성 천이 온도(℃)이다.
NDTT1 및 NDTT2의 측정 방법에 대해서, 상세하게 설명한다. 우선, 제1 표면(11a) 측 및 제2 표면(11b) 측의 각각으로부터, ASTM E208에 규정되는 타입 P3 시험편을 채취한다. 타입 P3 시험편이란, 길이 130mm, 폭 50mm, 두께 16mm의 시험편이다. 이 때, 제1 표면(11a) 및 제2 표면(11b)의 각각을 1mm씩 깎아낸 후, 시험편의 두께 방향이, 접합 부재(11)의 판 두께 방향과 일치하도록 채취한다. 즉, 제1 표면(11a) 및 제2 표면(11b)의 1mm 깊이 위치로부터 17mm 깊이 위치까지의 영역에서 시험편이 채취되게 된다.
또, 후술하는 바와 같이, 시험편의 길이 방향과 수직인 면에서 균열이 발생하도록 시험을 행한다. 용접 구조체에 있어서, 균열은 제1 용접부(13a) 및 제2 용접부(13b)의 연신 방향과 수직인 면에서 발생한다. 그 때문에, 시험편은, 그 길이 방향이 용접 구조체의 용접부의 연신 방향과 일치하도록 채취한다.
그 후, 상기 시험편을 이용하여, ASTM E208에 준거한 NRL 낙중시험을 실시한다. 구체적으로는, 우선 상기 시험편의 두께 방향에 수직인 접합 부재의 표면 측의 면 상에, 시험편의 길이 방향에 평행한 방향으로 연장되는 용접 비드를 형성한다. 그 때, 용접 재료는 ASTM E208에 규정되는 인성(靭性)이 낮은 용접 재료를 사용한다. 용접 비드의 길이는 60~70mm, 폭은 12~16mm의 범위가 되도록 조정한다. 그리고, 용접 비드 상에 시험편의 폭방향에 평행한 절결을 형성한다. 이 때, 절결의 폭은 1.5mm 이하로 하고, 절결의 홈 바닥과 시험편의 거리가 1.8~2.0mm의 범위가 되도록 조정한다.
그리고, 상기 시험편의 용접 비드를 형성한 면을 하측을 향하게 하고, 길이 방향의 양단부를 지지한 후, 용접 비드를 형성한 것과 반대측의 면에 대하여, 낙중에 의한 충격 굽힘 하중을 더한다. 그 후, 절결로부터 발생한 취성 균열이 시험편에 전파되는 상태를 조사함으로써, Break(균열 전파 있음) 또는 No Break(균열 전파 없음)를 판정한다. 절결로부터 발생한 취성 균열이 시험편의 표면을 시험편 폭방향으로 전파되어 그 단부까지 진행된 경우, 시험 결과는 Break(균열 전파 있음)로 판정된다. 폭방향의 단부에 균열이 도달하지 않은 경우, 시험 결과는 No Break(균열 전파 없음)로 판정된다.
상기의 낙중시험은, 2개씩의 시험편을 이용하여 예를 들면, -100℃의 조건에서부터 개시하여, 5℃ 간격으로 시험 온도를 변화시키면서(No Break의 경우는 5℃ 저하, Break의 경우는 5℃ 상승), 2개의 시험편 모두 No Break가 얻어진 가장 낮은 시험 온도로부터 5℃ 낮은 온도를 무연성 천이 온도로 한다.
3. 접합 부재의 기계적 특성
본 발명의 용접 구조체에 이용되는 접합 부재의 기계적 특성에 대해서, 특별히 제한은 두지 않는다. 그러나, 용접 구조체를 컨테이너선 등에서 이용하는 경우에 있어서는, 접합 부재의 항복 응력은 400~580MPa인 것이 바람직하고, 인장 강도는 510~750MPa인 것이 바람직하다. 또한, 접합 부재의 항복 응력은 410~570MPa인 것이 보다 바람직하고, 인장 강도는 520~740MPa인 것이 보다 바람직하다.
4. 용접 구조체의 제조 방법
용접 구조체의 제조 방법에 대해서, 특별히 제한은 두지 않는데, 예를 들면, 표층부의 무연성 천이 온도가 상술한 조건을 만족하는 접합 부재를 선별하는 공정과, 당해 접합 부재를 피접합 부재에 용접하는 공정을 행함으로써, 제조하는 것이 가능하다.
용접 공정에 있어서는, 상술한 피접합 부재의 피접합면에 접합 부재의 단면(端面)을 맞댄 상태에서, 단면을 따라 용접함으로써 제조할 수 있다. 이 때, 접합 부재의 피접합 부재 측을 개선 가공해 두는 것이 바람직하다. 개선 가공은, 접합 부재의 단면 전체에 걸쳐서 시행해도 되지만, 피접합 부재와의 접합 개소에만 시행해도 된다.
또, 용접 방법에 대해서도 특별히 제한은 없고, CO2 용접 또는 피복 아크 용접(SMAW) 등의 공지의 방법을 채용하면 된다. 이 때, 열영향부의 폭(도 4에 있어서, (h1-d1) 및 (h2-d2)으로 표시되는 길이)을 작게 하기 위해서는, 입열량을 0.5~3.0kJ/mm로 하는 것이 바람직하다 .
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
표 1에 나타내는 판 두께를 갖는 각종 강판을 준비한 후, 각각의 강판에 대해서, 일방측의 면(제1 표면) 및 타방측의 면(제2 표면)의 표층부에 있어서의 무연성 천이 온도를 조사했다. 구체적으로는, 제1 표면 및 제2 표면을 각각 1mm 깎아낸 후, 각각의 면으로부터, 시험편의 두께 방향이, 상기 강판의 판 두께 방향과 일치하고, 또한 시험편의 길이 방향이 용접부의 연신 방향에 일치하도록, ASTM E208에 규정되는 타입 P3 시험편을 채취했다. 그리고, 당해 시험편을 이용하여, ASTM E208에 준거한 NRL 낙중시험을 실시해, 무연성 천이 온도 NDTT1(℃) 및 NDTT2(℃)를 구했다.
계속해서, 각 강판의 판 두께의 1/4 위치에서 압연 방향에 직각인 방향으로 JIS Z 2241에 기재된 4호 인장 시험편을 채취하고, JIS Z 2241에 준거하여 인장 시험을 행하여, 항복 응력(YS), 인장 강도(TS) 및 전체 신장률(EL)을 측정했다. 그들의 결과를 표 1에 함께 나타낸다.
Figure 112020010448081-pct00001
그 후, 상기의 각종 강판을 시험판(접합 부재(11))으로 하고, 도 5에 나타내는 구조 모델 어레스트 시험체를 제작하여 시험을 실시했다. 판 두께 100mm의 강판을 CO2 용접에 의해 접합한 용접 이음을 조주(助走) 용접 이음(피접합 부재(12))으로 하고, 표 2에 나타내는 조건으로 CO2 용접 또는 피복 아크 용접(SMAW)에 의해 용접 구조체(10)를 제작했다.
Figure 112020010448081-pct00002
그 후, 용접 구조체(10)의 퓨전 라인부(16a)에 노치(16b)를 도입했다. 그리고, 용접 구조체(10)를 선박 설계 온도인 -10℃로 냉각하고, EH40의 설계 응력에 상당하는 257MPa의 시험 응력을 부하하고, 노치부 근방만을 -50℃ 정도로 급냉하고, 노치부에 쐐기를 통해 타격을 가해 취성 균열을 발생, 전파시켰다.
시험 후의 구조 모델 어레스트 시험체를 사용해, 시험체 길이 방향의 중심 위치에서 좌우로 250mm 떨어진 위치에서, 접합 부재와 피접합 부재의 일방측(제1 표면 측) 및 타방측(제2 표면 측)의 용접부(제1 용접부 및 제2 용접부)의 단면(斷面)을 잘라냈다. 그 후, 연마하여, 나이탈 부식을 시행함으로써 용접 금속부와 용접 열영향부(용접 시에 Ac1 변태점 이상으로 가열된 영역)를 출현시켰다. 이들 2개소의 용접 이음 단면의 사진을 디지털 카메라에 의해 각각 촬영하고, 사진 화상으로부터 용접부 형상을 측정하고, 2개소의 측정 결과의 평균치를 사용했다.
측정된 용접부의 형상을 표 2에 함께 나타내고, 상기의 구조 모델 어레스트 시험체를 이용한 시험의 결과를 표 3에 나타낸다. 취성 균열이 시험판에서 정지한 경우는 정지, 시험판을 파단한 경우는 파단으로 판정했다.
Figure 112020010448081-pct00003
표 3으로부터 명확하듯이, 본 발명의 규정을 만족하는 접합 부재를 이용한 경우에는, 뛰어난 취성 균열 전파 정지 특성을 얻을 수 있던 것에 반해, 본 발명의 규정을 만족하지 않은 비교예의 접합 부재를 이용한 경우에는, 취성 균열이 접합 부재까지 전파되는 결과가 되었다.
또, 시험 No.1, 2, 4 및 5에서는, (vi)~(xi)식을 더욱 만족하기 때문에, 이음 강도가 높고 더 양호한 결과가 되었다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 취성 균열 전파 정지 특성이 뛰어난 용접 구조체를 얻을 수 있다.
10: 용접 구조체 11: 접합 부재
11a: 제1 표면 11b: 제2 표면
11c: 단면 11d~i: 가상적인 면
12: 피접합 부재 12a: 피접합면
13a: 제1 용접부 13b: 제2 용접부
14a: 제1 용접 금속 14b: 제2 용접 금속
15a: 제1 열영향부 15b: 제2 열영향부
16a: 퓨전 라인부 16b: 노치

Claims (7)

  1. 판 형상의 접합 부재의 단면(端面)이 판 형상의 피접합 부재의 피접합면에 맞닿은 상태에서, 상기 접합 부재가 상기 피접합 부재에 양측 부분 용입 용접된 T 이음부를 갖는 용접 구조체로서,
    상기 접합 부재는, 상기 접합 부재의 판 두께 방향에 수직인 제1 표면 및 제2 표면을 가지며,
    상기 접합 부재의 판 두께 t(mm)가, 하기 (i)식을 만족하고,
    상기 제1 표면 측에 형성된 제1 용접부의 제1 열영향부의 최정점과 상기 제1 표면의 상기 접합 부재의 판 두께 방향의 거리를 거리 h1(mm)으로 하고, 상기 제2 표면 측에 형성된 제2 용접부의 제2 열영향부의 최정점과 상기 제2 표면의 상기 접합 부재의 판 두께 방향의 거리를 거리 h2(mm)로 했을 때에,
    상기 접합 부재의, 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면의 1mm 깊이 위치에서 각각 채취되어, 두께 방향이 상기 판 두께 방향과 일치하는 ASTM E208에 규정되는 타입 P3 시험편을 이용한 NRL 낙중시험에 의한 무연성(無延性) 천이 온도가, -60℃ 이하이며, 또한 하기 (ii)식 및 (iii)식을 만족하는, 용접 구조체.
    t≥50.0 ···(i)
    NDTT1≤-30.5×ln(h1)-14.0 ···(ii)
    NDTT2≤-30.5×ln(h2)-14.0 ···(iii)
    단, NDTT1 및 NDTT2는, 제1 표면 및 제2 표면의 1mm 깊이 위치에서 각각 채취되는 ASTM E208에 규정되는 타입 P3 시험편을 이용한 NRL 낙중시험에 의한 무연성 천이 온도(℃)이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 접합 부재의 판 두께 t(mm), 상기 거리 h1(mm) 및 상기 거리 h2(mm)가, 하기 (iv)식 및 (ｖ)식을 만족하는, 용접 구조체.
    h1≤t/4 ···(iv)
    h2≤t/4 ···(ｖ)
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 표면 및 상기 피접합면에 수직인 단면(斷面)에 있어서,
    상기 제1 용접부에 있어서의, 상기 접합 부재 측의 지단(止端)과 루트를 지나는 선과 상기 피접합면이 이루는 예각 α1(°), 상기 판 두께 방향에 있어서의 이음의 부분 용입 d1(mm) 및 상기 피접합 부재 측의 지단과 상기 제1 표면의 거리 s1(mm), 그리고, 상기 제2 용접부에 있어서의, 상기 접합 부재 측의 지단과 루트를 지나는 선과 상기 피접합면이 이루는 예각 α2(°), 상기 판 두께 방향에 있어서의 이음의 부분 용입 d2(mm) 및 상기 피접합 부재 측의 지단과 상기 제2 표면의 거리 s2(mm)가, 하기 (vi)~(xi)식을 만족하는, 용접 구조체.
    45.0≤α1≤70.0 ···(vi)
    45.0≤α2≤70.0 ···(vii)
    d1·sec(α1)·cos(α1/2)≥0.35t ···(viii)
    d2·sec(α2)·cos(α2/2)≥0.35t ···(ix)
    s1≥d1(sec(α1)-1) ···(x)
    s2≥d2(sec(α2)-1) ···(xi)
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 표면 및 상기 피접합면에 수직인 단면에 있어서,
    상기 제1 용접부에 있어서의, 상기 접합 부재 측의 지단과 루트를 지나는 선과 상기 피접합면이 이루는 예각 α1(°), 상기 판 두께 방향에 있어서의 이음의 부분 용입 d1(mm) 및 상기 피접합 부재 측의 지단과 상기 제1 표면의 거리 s1(mm), 그리고, 상기 제2 용접부에 있어서의, 상기 접합 부재 측의 지단과 루트를 지나는 선과 상기 피접합면이 이루는 예각 α2(°), 상기 판 두께 방향에 있어서의 이음의 부분 용입 d2(mm) 및 상기 피접합 부재 측의 지단과 상기 제2 표면의 거리 s2(mm)가, 하기 (vi)~(xi)식을 만족하는, 용접 구조체.
    45.0≤α1≤70.0 ···(vi)
    45.0≤α2≤70.0 ···(vii)
    d1·sec(α1)·cos(α1/2)≥0.35t ···(viii)
    d2·sec(α2)·cos(α2/2)≥0.35t ···(ix)
    s1≥d1(sec(α1)-1) ···(x)
    s2≥d2(sec(α2)-1) ···(xi)
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합 부재의 판 두께 t(mm)가 하기 (xii)식을 만족하는, 용접 구조체.
    t＞80.0 ···(xii)
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합 부재의 항복 응력이 400~580MPa이며, 인장 강도가 510~750MPa인, 용접 구조체.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 접합 부재의 항복 응력이 400~580MPa이며, 인장 강도가 510~750MPa인, 용접 구조체.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7288196B2 (ja) * 2019-12-16 2023-06-07 日本製鉄株式会社 溶接構造体
WO2023007860A1 (ja) * 2021-07-26 2023-02-02 日本製鉄株式会社 溶接構造体、ならびにその設計方法および施工方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11192555A (ja) * 1998-01-07 1999-07-21 Kobe Steel Ltd サブマージアーク溶接方法
JP2007326147A (ja) 2006-05-12 2007-12-20 Jfe Steel Kk 脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体
JP5365761B2 (ja) 2011-09-13 2013-12-11 Ｊｆｅスチール株式会社 溶接構造体
JP5408396B1 (ja) * 2012-05-10 2014-02-05 Ｊｆｅスチール株式会社 溶接構造体

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2402258C3 (de) * 1973-04-14 1980-01-03 Chemische Fabrik Pfersee Gmbh, 8900 Augsburg Verwendung von Kondensationsprodukten zum Behändem von Textilmaterialien
CN100537104C (zh) * 2003-10-08 2009-09-09 新日本制铁株式会社 抗脆性裂纹传播性优异的焊接结构体及其焊接方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11192555A (ja) * 1998-01-07 1999-07-21 Kobe Steel Ltd サブマージアーク溶接方法
JP2007326147A (ja) 2006-05-12 2007-12-20 Jfe Steel Kk 脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体
JP5365761B2 (ja) 2011-09-13 2013-12-11 Ｊｆｅスチール株式会社 溶接構造体
JP5408396B1 (ja) * 2012-05-10 2014-02-05 Ｊｆｅスチール株式会社 溶接構造体

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