KR20090079997A

KR20090079997A - 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트 및 용접 구조체

Info

Publication number: KR20090079997A
Application number: KR1020097012433A
Authority: KR
Inventors: 다다시 이시까와; 다께히로 이노우에; 유우지 하시바
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 2007-01-05
Filing date: 2008-01-04
Publication date: 2009-07-22
Also published as: KR101065922B1; EP2127796A1; TWI332877B; EP2127796A4; WO2008082016A1; JP4546995B2; MY146932A; TW200911445A; CN101578153A; CN101578153B; JP2008183619A

Abstract

강판의 맞대기 멀티 패스 용접 조인트에 있어서, 상기 용접 조인트의 표면 용접층과 이면 용접층의 파괴 저항 특성이, 다른 용접층의 파괴 저항 특성보다 우수한 것을 특징으로 하는 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트이다.

맞대기 멀티 패스 용접 조인트, 내취성 균열 전파 특성, 파괴 저항 특성, 용접 금속, 용접 패스부

Description

내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트 및 용접 구조체 {MULTIPASS BUTT-WELDED JOINT HAVING EXCELLENT BRITTLE CRACK PROPAGATION RESISTANCE, AND WELDED STRUCTURE}

본 발명은 용접 조인트 내부에 발생한 취성 균열의 전파를 억제하거나 또는 멈추게 하는 특성, 즉 내취성 균열 전파 특성이 우수한 멀티 패스 맞대기 용접 조인트 및 상기 용접 조인트를 갖는 용접 구조체에 관한 것이다.

강판을 용접하여 용접 구조체를 건조(建造)시키는 경우, 건조 비용의 저감이나, 용접 시공 능률의 향상을 위해, 통상, 대입열 용접 방법을 사용하지만, 대입열 용접 방법으로 형성한 용접 조인트에 있어서는, 용접 열영향부(이하 「HAZ부」라고 하는 경우가 있음)의 인성이 저하되고, 또한 HAZ부의 폭이 증대되고, 파괴 인성치(Kc)(취성 파괴에 관한 지표)도 저하된다.

용접 조인트의 파괴는 용접 시에 형성된 결함에 응력이 집중하여, 상기 결함을 기점으로 균열이 발생하고, 이 균열이 용접 조인트 내를 전파하여 일어난다. 용접 조인트의 파괴 인성치(Kc)가 낮으면, 균열이 발생하기 쉽고, 또한 균열의 전파가 빠르기 때문에, 돌발적으로 용접 조인트의 파괴가 일어나게 된다. 즉, 용접 조인트가 취성 파괴된다.

용접 조인트의 취성 파괴를 방지하기 위해서는, (i) 균열의 발생을 억제하는 것 및 (ii) 발생한 균열의 전파를 억제하거나 또는 멈추게 하는 것이 필요하다. 그로 인해, 지금까지 용접부에 있어서 인성을 확보하는 용접 방법이 수없이 제안되어 있다.

예를 들어, 두꺼운 대경 용접 강관의 용접 방법이지만, X 개선(bevel)에 있어서, 초층을 MIG 용접으로 용접하고, 그 후, 표층과 이층을 서브 머지 용접으로 용접하여, 판 두께 전체를 용접하는 용접 방법이 제안되어 있다(일본 특허 출원 공개 소53-130242호 공보 참조).

상기 용접 방법은 MIG 용접 시, 서브 머지 용접에서 사용하는 용접 와이어보다 Ni량이 많은 용접 와이어를 사용하여, 용접 균열이 발생하기 쉽고, 인성의 확보가 곤란한 초층 용접부에 있어서, 서브 머지 용접부와 동등한 인성을 확보하여, 용접부의 판 두께 방향에 있어서의 인성 분포를 평탄하게 하는 것이지만, 그로 인해, Ni를 다량으로 포함하는 고가의 용접 와이어를, MIG 용접부에 사용할 수밖에 없다고 하는 난점이 있다.

그래서, 본 출원인은 상기 (i)의 관점에서, 파괴 인성치(Kc)를 충분히 높이는 수법을 발견하여, 내취성 파괴 발생 특성이 우수한 대입열 맞대기 용접 조인트를 제안하고(일본 특허 출원 공개 제2005-144552호 공보 및 일본 특허 출원 공개 제2006-088184호 공보 참조), 또한 파괴 인성치(Kc)에 기초하여, 대입열 맞대기 용접 조인트의 내취성 파괴 발생 특성을 정확하게 검증하는 검증 방법을 제안하였다(일본 특허 출원 공개 제2006-088184호 공보 참조).

본 출원인이 제안한 상기 용접 조인트는 취성 파괴가 발생하기 어려워, 용접 구조물의 안전성을 높일 수 있는 점에서 유용한 것이고, 또한 상기 검증 방법은 취성 파괴가 발생하기 어려운 용접 조인트를 설계하는 데 있어서 유용한 것이다.

그러나, 통상의 응력 부하 환경에서 균열이 발생하지 않도록 설계한 용접 조인트에 있어서도, 돌발적 또는 충격적인 응력이나, 불규칙하고 복잡한 응력을 받아 균열이 발생하는 경우가 있다.

종래, 판 두께가 25㎜ 정도인 TMCP 강판을 맞대기 용접 조인트에 있어서, 취성 균열은 용접 조인트 내부의 잔류 응력의 작용에 의해 모재측으로 빗나가므로, 모재의 내취성 균열 전파 특성을 높이면, 용접 조인트 내부에서 발생한 취성 균열을 모재로 유도하여 정지시킬 수 있다고 생각되고 있었다.

예를 들어, 용접부 전체에 있어서의 잔류 응력을 저감시키기 위해, 다량(예를 들어, 11％)의 Ni를 포함하는 변태 온도가 낮은 용접 재료를 부분적으로 사용하여, 오스테나이트로부터 마텐자이트 변태되는 용접 패스를 이용하는 용접 방법이 제안되어 있다(일본 특허 출원 공개 제2000-033480호 공보 참조). 그러나, 이 용접 방법에 의한 용접부는 조직이 마텐자이트 조직이므로, 강도가 매우 높아, 결국 다량의 Ni를 함유하는 용접부라도 Ni를 함유하지 않는 주변 용접부보다 인성이 낮은 경우가 많다.

그리고, 최근, 용접 구조물의 대형화나, 구조의 간소화에 수반하여, 설계 응력을 높게 설정할 수 있는 것으로부터 사용되기 시작한 고장력 후강판의 경우, 맞대기 용접 조인트에서 발생한 취성 균열은, 용접 조인트의 파괴 저항치의 정도에 따라서는, 모재측으로 빗나가지 않고, HAZ부를 따라서 전파되는 것이, 본 발명자의 파괴 시험의 결과, 판명되었다(용접 구조 심포지엄 강연 개요집 2006, p.195 내지 202 참조).

또한, 본 발명자는 판 두께가, 예를 들어 70㎜ 이상의 강판인 경우, 용접 조인트에는 판 두께 방향으로 큰 인성 분포가 형성되어, 취성 균열이, 예를 들어 용접 조인트에 교차하여 보강판을 필릿 용접(fillet welding)하고 있어도, 상기 보강판으로 포착되지 않아, 용접 금속부 또는 HAZ부를 따라서 전파되어, 용접 조인트가 파괴에 이르는 것이 판명되었다.

그래서, 본 발명자는 상기 판명 사실을 근거로 하여, 수직 부재의 맞대기 용접 조인트와 수평 부재의 필릿 용접 조인트가 교차하는 영역의 일부 또는 전부를 제거하여, 보수 용접에 의해 압축 잔류 응력을 갖는 Ni 함유량 2.5질량％ 이상의 인성이 우수한 용접 금속(일본 특허 출원 공개 제2005-111520호 공보 참조), 또는 어레스트 성능(K_ca값)이 2000N/㎜^1.5 이상의 파괴 인성이 우수한 용접 금속(일본 특허 출원 공개 제2006-075874호 공보 참조)을 형성하여, 취성 균열이 수직 부재의 맞대기 용접부의 길이 방향을 따라서 전파된 경우라도, 이 균열 전파 방향을 고인성 또는 고어레스트 성능의 용접 금속 주위로 빗나가게 하여, 균열의 전파를 수평 부재의 모재부에서 정지시킬 수 있는 취성 균열 전파 정지 능력이 우수한 용접 조인트 및 용접 방법을 제안하였다.

이들의 방법은 주로 1패스 대입열 맞대기 용접 조인트에 있어서, FL(용접 금 속과 모재 열영향부의 경계)을 따라서 전파되는 균열을, 어레스트 성능이 높은 강판측으로 빗나가게 하여 모재 내에서 정지시킴으로써, 맞대기 용접 조인트의 안전성을 향상시키는 것이다.

그러나, 본 발명자는 멀티 패스 맞대기 용접 조인트의 대형 파괴 시험의 결과로부터, 멀티 패스 맞대기 용접 조인트에서는 균열이 용접 금속 내부에서 전파되므로, 종래의 1패스 대입열 맞대기 용접 조인트에서 유효했던 방법을 적용해도, 멀티 패스 맞대기 용접 조인트에서는 충분한 효과가 얻어지지 않는 것을 확인하였다.

이로 인해, 판 두께 50㎜ 이상의 강판의 멀티 패스 맞대기 용접 조인트에 있어서 발생한 취성 균열을 확실하게 정지하여, 맞대기 용접 조인트의 대규모 손상을 회피하는 기술이 필요하다.

본 발명은 강판을 멀티 패스로 맞대기 용접할 때, 용접 조인트 내부에, 만일 취성 균열이 발생해도, 취성 균열이 전파되기 어렵고, 또한 전파되어도 결국 정지하는 특성, 즉 내취성 균열 전파 특성이 우수한 용접 조인트를 형성하는 것을 과제로 한다. 그리고, 본 발명은 상기 과제를 해결하여, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 용접 조인트 및 상기 용접 조인트를 갖는 용접 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는 상기 판명 사실을 근거로 하여, 상기 과제를 해결하는 수법에 대해 예의 연구하였다. 그 결과, (x) 멀티 패스 용접 조인트의 표면과 이면에 파괴 저항 특성이, 다른 용접층의 파괴 저항 특성보다 우수한 용접층(표면 용접층과 이면 용접층)을 형성하면, 상기 용접층에서 취성 균열의 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 전파를 정지시킬 수 있는 것을 발견하였다.

또한, (y) 상기 표면 용접층과 이면 용접층 사이에, 적어도 1층, 파괴 저항 특성이, 다른 용접층의 파괴 저항 특성보다 우수한 용접층(파괴 저항층)을 형성하면, 취성 균열의 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 전파를 억제하여 정지시킬 수 있는 것을 발견하였다.

또한, (z) 상기 표면 용접층과 이면 용접층 사이에 있어서, 파괴 저항 특성이 주위의 용접 금속의 파괴 저항보다 낮은 용접 금속의 용접 패스부를, 2개 이상, 서로 이격하여 배치하면, 취성 균열의 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 전파를 억제하여 정지시킬 수 있는 것을 발견하였다.

본 발명은 상기 지식에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

(1) 강판의 맞대기 멀티 패스 용접 조인트에 있어서, 상기 용접 조인트의 표면 용접층과 이면 용접층의 파괴 저항 특성이, 다른 용접층의 파괴 저항 특성보다 우수한 것을 특징으로 하는 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(2) 상기 표면 용접층 및 이면 용접층이, 다른 용접층을 형성하는 용접 금속의 Ni량보다 1％ 이상 많은 Ni량의 용접 금속으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(3) 상기 표면 용접층 및 이면 용접층이, 용접 조인트의 길이 방향으로 연속해서 존재하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(4) 상기 표면 용접층 및 이면 용접층이, 용접 조인트의 길이 방향으로 단속적으로 존재하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(5) 상기 표면 용접층 및 이면 용접층이, 용접 조인트의 길이 방향으로 길이 : 300㎜ 이상 존재하는 것을 특징으로 하는 상기 (4)에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(6) 상기 표면 용접층 및 이면 용접층이, 용접 조인트의 길이 방향으로 간격 : 400㎜ 이하로 단속적으로 존재하는 것을 특징으로 하는 상기 (4) 또는 (5)에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(7) 상기 표면 용접층과 이면 용접층 사이의 적어도 하나의 용접층이, 다른 용접층보다 우수한 파괴 저항 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(8) 상기 하나의 용접층이, 복수의 용접 패스에 의해 용접 조인트의 폭 방향에 걸쳐서 연속해서 형성된 것인 것을 특징으로 하는 상기 (7)에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(9) 상기 하나의 용접층이, 다른 용접층을 형성하는 용접 금속의 Ni량보다 1％ 이상 많은 Ni량의 용접 금속으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (7) 또는 (8)에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(10) 상기 하나의 용접층이, 다른 용접층을 형성한 용접 방법과 동일한 용접 방법으로 형성한 용접층인 것을 특징으로 하는 상기 (9)에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(11) 상기 용접층의 조직이, 마텐자이트 변태가 일어나 있지 않은 조직인 것을 특징으로 하는 상기 (9) 또는 (10)에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(12) 상기 하나의 용접층이, 용접 조인트의 길이 방향으로 연속해서 존재하는 것을 특징으로 하는 상기 (7) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 다층 용접 조인트.

(13) 상기 하나의 용접층이, 용접 조인트의 길이 방향으로 단속적으로 존재하는 것을 특징으로 하는 상기 (7) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(14) 상기 하나의 용접층이, 용접 조인트의 길이 방향으로 길이 : 200㎜ 이상 존재하는 것을 특징으로 하는 상기 (13)에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(15) 상기 하나의 용접층이, 용접 조인트의 길이 방향으로 간격 : 400㎜ 이하로 단속적으로 존재하는 것을 특징으로 하는 상기 (13) 또는 (14)에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(16) 상기 표면 용접층과 이면 용접층 사이에, 파괴 저항 특성이, 주위의 용접 패스부의 파괴 저항 특성보다 떨어지는 용접 패스부가, 2개 이상 서로 이격하여 존재하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(17) 상기 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부가, 용접 조인트의 형성에 필요한 전체 패스 수의 1/3 이하의 수, 존재하는 것을 특징으로 하는 상기 (16)에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(18) 상기 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부가, 용접 조인트의 판 두께 방향으로 서로 이격하여 존재하는 것을 특징으로 하는 상기 (16) 또는 (17)에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(19) 상기 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부가, 용접 조인트의 길이 방향으로 연속해서 존재하는 것을 특징으로 하는 상기 (16) 내지 (18) 중 어느 하나에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(20) 상기 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부가, 용접 조인트의 길이 방향으로 단속적으로 존재하는 것을 특징으로 하는 상기 (16) 내지 (18) 중 어느 하나에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(21) 상기 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부의 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 길이가 100㎜ 이상 400㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 (20)에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(22) 상기 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부가, 용접 조인트의 길이 방향으로 200㎜ 이상 400㎜ 이하의 간격으로 단속적으로 존재하는 것을 특징으로 하는 상기 (20) 또는 (21)에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(23) 상기 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부가, 1회, 또는 복수회의 패스로 형성된 것인 것을 특징으로 하는 상기 (16) 내지 (22) 중 어느 하나에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(24) 상기 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부가, 다른 용접 패스부를 형성하는 용접 재료의 Ni량보다 1％ 이상 적은 Ni량의 용접 재료로 형성한 용접 패스부인 것을 특징으로 하는 상기 (14) 내지 (21) 중 어느 하나에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(25) 상기 파괴 저항성이 떨어지는 용접 패스부가, 다른 용접 패스부를 형성한 용접 방법과 동일한 용접 방법으로 형성한 용접층인 것을 특징으로 하는 상기 (24)에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(26) 상기 다른 용접 패스부의 조직이, 마텐자이트 변태가 일어나 있지 않은 조직인 것을 특징으로 하는 상기 (24) 또는 (25)에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(27) 상기 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부가, 후속의 용접 패스부의 열에 의해 템퍼링되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 상기 (16) 내지 (23) 중 어느 하나에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(28) 상기 강판의 판 두께가 50㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 상기 (7) 내지 (27) 중 어느 하나에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.

(29) 상기 (1) 내지 (28) 중 어느 하나에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트를 갖는 것을 특징으로 하는 용접 구조체.

본 발명에 따르면, 강판의 멀티 패스 맞대기 용접에 있어서, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 용접 조인트를 형성할 수 있다. 그 결과, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 용접 조인트를 갖는 용접 구조체를 건조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 기초를 도시하는 CCA 시험 결과를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 맞대기 멀티 패스 용접 조인트의 일 형태를 도시하는 도면이다.

도 3은 본 발명의 용접 조인트에 있어서, 취성 균열이 발생하여 전파된 형태를 도시하는 도면이다.

도 4는 취성 균열의 전파, 정지를 도시하는 도면이다. (a)는 표면 용접층 및 이면 용접층에서 소성 변형이 발생하여 연성 파괴된 형태를 도시하고, (b)는 취성 균열이 어느 정도 전파되어 정지하는 형태를 도시하는 도면이다.

도 5는 レ형 개선의 경우의 본 발명 용접 조인트를 도시하는 도면이다.

도 6은 본 발명의 맞대기 멀티 패스 용접 조인트의 다른 형태를 도시하는 도면이다.

도 7은 도 6에 도시하는 맞대기 멀티 패스 용접 조인트에 있어서, 취성 균열 이 전파, 정지되는 형태를 도시하는 도면이다.

도 8은 본 발명의 맞대기 멀티 패스 용접 조인트의 또 다른 형태를 도시하는 도면이다.

도 9는 도 8에 도시하는 맞대기 멀티 패스 용접 조인트에 있어서, 취성 균열이 전파, 정지되는 형태를 도시하는 도면이다.

1) 우선, 본 발명의 기술 사상에 대해, 다음의 실험 결과에 기초하여 설명한다.

1종류의 용접 재료만을 사용하여 용접 조인트를 제작하고, 용접 금속부의 취성 균열 전파 정지 성능(Ka)을 평가하기 위해, CCA 시험편을 제작하였다. CCA 시험편 전체를 ―10℃로 냉각하고, 1종류의 용접 재료만을 사용하여 제작한 용접 금속부의 Ka를 구하였다. 그 결과를, 도 1에 나타낸다(도면 중, ●표 참조).

다음에, 2종류의 용접 재료를 사용하여 용접 조인트를 제작하였다. 그때, 2종류의 용접 재료에 의해 형성되는 용접 패스끼리가, 본 발명에서 규정하는 분포를 이루도록 용접 조인트를 제작하였다. 용접 금속부의 취성 균열 전파 정지 성능(Ka)을 평가하기 위해, CCA 시험편을 제작하였다. CCA 시험편 전체를, ―10℃로 냉각하여, CCA 시험법으로 Ka를 구하였다. 그 결과를, 도 1에 함께 나타낸다.

사용한 용접 재료의 Ni량이 상이하므로, 사용한 2종류의 용재의 Ni 함유량의 차가 1％ 이상인 경우를, 도면 중, ○로 나타내고, Ni 함유량의 차가 1％ 미만인 경우를, 도면 중, □로 나타냈다. 도 1로부터, (i) 상이한 Ni량의 용접 재료를 사 용하여 제작한 용접 조인트의 Ka는 고Ni량을 함유하는 용접 재료만을 사용하여 제작한 용접 조인트의 Ka보다도 우수한 것을 알 수 있고, 또한 (ii) Ka값이 상이한 용접 패스를 배치함으로써, 용접 패스가 갖는 Ka값 이상의 성능이 발현되는 것을 알 수 있었다.

본 발명은 상기 지식에 근거하는 기술 사상을 기초로 하는 것이다.

또한, CCA 시험법(Compact-Crack-Arrest 시험법)은 ASTM 등으로 규격화되어 있는 취성 균열 전파 정지 성능을 정량적으로 평가하는 시험 방법으로, 다음과 같이 행하였다.

용접 금속 부분의 중앙부에, 시험편 중앙, 즉 절결부가 일치하도록 시험편을 가공하여, 시험편 전체를 냉각조에 넣고, 소정의 온도, 여기서는 ―10℃로 냉각하여 쐐기를 통해 시험편에 하중을 가한다.

시험편 단부에 설치한 변위계에 의해 시험편의 절결 선단부에 부하되어 있는 K값을 산정한다.

절결 선단부에서 취성 균열이 발생하여 균열이 전파되면, 균열 전파 거리에 따라서 균열 선단부의 K값은 저하된다. 즉, 취성 균열 전파 정지 특성인 Ka값까지, 시험편의 균열 선단부의 K값이 저하된 시점에서 취성 균열이 정지되므로, 균열이 정지된 시점의 균열 길이와, 그때의 시험편 변위량으로부터 K값을 계산하여 Ka값으로서 평가한다.

2) 다음에, 본 발명에 대해 도면에 기초하여 설명한다. 도 2에, 강판(1)의 맞대기 V개선을 멀티 패스로 용접하여 형성한 본 발명의 맞대기 멀티 패스 용접 조 인트(이하 「본 발명 용접 조인트」라고 함)의 형태를 도시한다.

도 2에 도시하는 본 발명 용접 조인트(2)는 멀티 패스로 형성된 용접 패스부(2i)로 구성되어 있으나, 상기 기술 사상에 기초하여, 용접 조인트의 표면 및 이면에 다른 용접 패스부의 파괴 저항 특성보다 우수한 파괴 저항 특성을 갖는 용접 패스부로, 표면 용접층(2a)과 이면 용접층(2b)이 형성되어 있다.

이와 같이, 본 발명은 용접 조인트의 표면 및 이면에, 다른 용접 패스부의 파괴 인성 특성보다 우수한 파괴 인성 특성을 갖는 표면 용접층(2a) 및 이면 용접층(2b)을 배치하여, 용접 조인트의 표층부 및 이층부를, 취성 파괴되기 어려운 영역으로 하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명에 있어서는, 용접 조인트 내부에 취성 균열이 발생해도, 표면 용접층(2a) 및 이면 용접층(2b)의 존재에 의해, 그 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 전파를 억제하고 또한 정지시킬 수 있다.

여기서, 이 작용 효과가 발현되는 기구에 대해, 도 3 및 도 4에 기초하여 설명한다.

용접 조인트 내부에 있어서, 취성 균열이 용접부 결함을 기점으로 하여 발생한 경우, 취성 균열은 파괴 저항 특성이, 표면 용접층 및 이면 용접층의 파괴 저항 특성보다 낮은 용접 패스부(2i)의 용접 금속을 전파한다.

파괴 저항이 높은 표면 용접층 및 이면 용접층은 취성 파괴되기 어렵기 때문에, 취성 균열(X)이, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 표면 용접층 및 이면 용접층에 도달하면, 이 영역에서는 취성 파괴가 일어나지 않고, 소성 변형되어, 전단 가 장자리(Za, Zb)가 형성된다.

취성 균열(Za, Zb)은 표면 용접층 및 이면 용접층 사이의 용접 금속 내부에 매몰된 상태로, 용접 조인트의 길이 방향으로 전파되므로, 취성 균열의 선단부의 응력 확대 계수가 작아져, 취성 균열의 드라이빙 포스가 저하되어, 취성 균열은 정지하기 쉬운 상태가 된다.

도 4에, 취성 균열이, 용접 조인트의 길이 방향으로 전파되어 정지하는 형태를 도시한다. 도 4의 (a)는 도 3과 동일하지만, 도 4의 (b)에 취성 균열(X)의 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 전파, 정지 형태를 도시한다.

취성 균열(X)이 용접 조인트 내부를 전파하는 동안, 표면 용접층 및 이면 용접층에는, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 소성 변형이 발생하여 전단 가장자리(Za, Zb)(연성 파괴 영역)가 형성된다.

전단 가장자리(Za, Zb)의 형성에 수반하여, 취성 균열(X)의 전파 에너지가 흡수되므로, 취성 균열(X)은 용접 조인트를 길이 방향으로 계속해서 전파할 수 없어, Xp의 위치에서 정지하게 된다. 그 결과, 용접 조인트의 취성 파괴를 방지하여, 용접 구조물의 파괴를 방지할 수 있다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 멀티 패스 용접 조인트의 표면 및 이면에, 멀티 패스 용접에 의해 파괴 저항 특성이, 내부의 용접 패스부의 파괴 저항 특성보다 우수한 파괴 저항 특성을 갖는 표면 용접층 및 이면 용접층이 형성되어 있고, 이 표면 용접층 및 이면 용접층이, 돌발적 또는 충격적인 응력의 작용에 의해 내부의 용접 패스부에 발생한 취성 균열이, 용접 조인트의 길이 방향으 로 전파되는 것을 억제하여 멈추는 작용을 이루는 것이 특징이다.

본 발명의 용접 조인트는 강판을 맞대어, 멀티 패스로 용접한 조인트이다. 강판의 판 두께는 특별히 한정되지 않는다.

본 발명 용접 조인트는 멀티 패스 용접으로 형성하는 용접 조인트이면 되며, 용접은 대입열 용접에서도, 소입열 용접에서도 적용이 가능하다.

강판의 개선 형상은 V형, X형, K형, レ형 등으로 한정되지 않는다. 그러나, 표면 용접층 및 이면 용접층에 있어서는, 용접 조인트의 폭 방향에 있어서, 소요의 폭을 확보할 필요가 있으므로, 이면 용접층의 폭을 크게 확보할 수 있는 X형 개선이나, K형 개선이 바람직하다. 또한, 강판의 기계적 특성도, 취성 균열의 전파의 억제ㆍ정지에 이용하는 것을 고려하면, X형 개선이 보다 바람직하다.

도 5에 レ형 개선의 경우의 본 발명 용접 조인트를 도시한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 강판(1)에, 강판(1a)을 수직으로 맞대어 형성한 レ형 개선에도 본 발명 용접 조인트를 적용할 수 있고, 또한 판 두께가 상이한 강판을 맞대어 형성한 レ형 개선에도 본 발명 용접 조인트를 적용할 수 있다.

본 발명 용접 조인트의 표면 용접층 및 이면 용접층은 용접 조인트의 길이 방향으로 연속해서 형성되어 있는 것이 바람직하지만, 단속적으로 형성되어 있어도 좋다.

상기 표면 용접층 및 이면 용접층을 단속적으로 형성하는 경우, 상기 용접층의 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 길이가 300㎜ 이상이면, 전단 가장자리의 형성에 의해 취성 균열을 정지시킬 수 있다.

또한, 상기 표면 용접층 및 이면 용접층을 단속적으로 형성하는 경우, 상기 용접층이 존재하는 영역의 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 간격은 400㎜ 이하가 바람직하다.

취성 균열의 전파 속도는 상기 용접층에서 형성한 전단 가장자리에 의해 감속되지만, 상기 표면 용접층 및 이면 용접층이 존재하지 않는 영역에서는 취성 균열이 전단 가장자리를 형성하지 않고 전파된다.

1개의 취성 균열의 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 길이가 400㎜를 초과하면, 취성 균열이 갖는 에너지가 과대해져, 이 취성 균열을, 상기 표면 용접층 및 이면 용접층이 존재하지 않는 영역에서 정지시키는 것이 어려워지는 경우가 있다. 그로 인해, 상기 표면 용접층 및 이면 용접층이 존재하지 않는 영역의 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 길이는 400㎜ 이하가 바람직하다.

내부의 용접 패스부보다 취성 파괴 특성이 우수한 표면 용접층 및 이면 용접층을 형성하는 방법으로서는, Ni량이, 내부의 용접 패스부를 형성하는 데 사용한 용접 재료의 Ni량보다 1％ 이상 많은 용접 재료를 사용하여, 내부의 용접 패스부를 용접할 때의 용접 조건과 동일한 용접 조건으로 멀티 패스 용접하는 방법이 간편하고, 또한 바람직하다.

일본 특허 출원 공개 소53-130242호 공보에는 두꺼운 대경 용접 강관의 X개선부를 용접할 때, 초층을 MIG 용접으로 용접하고, 그 후, 표층과 이층을 서브 머지 용접으로 용접하여, 판 두께 전체를 용접하는 용접 방법에 있어서, MIG 용접에 사용하는 용접 와이어의 Ni량을 서브 머지 용접에서 사용하는 용접 와이어의 Ni량 보다 많게 하는 기술이 개시되어 있다.

이는, 초층에서 용접 균열이 발생하기 쉬워, 인성의 확보가 곤란하기 때문에, Ni량이 많은 용접 와이어를 사용함으로써, 서브 머지 용접부과 동등한 인성을 확보하여, 용접부의 판 두께 방향에 있어서의 인성 분포를 평탄하게 하는 것으로, 본 발명의 기술 사상과는 기본적으로 상이한 것이다.

표면 용접층 및 이면 용접층은 단층이라도 좋고, 2이상의 용접층을 포개어 형성한 중층이라도 좋다. 이때, 2이상의 용접층을 동일한 용접 재료로 형성해도 좋고, Ni량을 바꾼 용접 재료로 형성해도 좋다.

또한, 표면 용접층 및 이면 용접층을, 다른 용접 패스부를 형성하는 용접 방법과 동일한 용접 방법으로 형성해도 좋고, 상이한 용접 방법으로 형성해도 좋다.

본 발명 용접 조인트는 통상의 용접 조건 하에서 용접 재료의 Ni 함유량을 조정하여, 표면 용접층 및 이면 용접층을 형성할 수 있으나, 용접층의 조직은 마텐자이트 변태가 일어나지 않은 조직인 것이 바람직하다.

일본 특허 출원 공개 제2000-033480호 공보에는 용접부 전체에 있어서의 잔류 응력을 저감시키기 위해, 다량(예를 들어, 11％)의 Ni를 포함하는 변태 온도가 낮은 용접 재료를 부분적으로 사용하여, 오스테나이트로부터 마텐자이트 변태되는 용접 패스를 이용하는 용접 방법이 제안되어 있다.

그러나, 이 용접 방법에 의한 용접부는 조직이 마텐자이트 조직이므로, 강도가 매우 높아, 결국, 다량의 Ni를 함유하는 용접부라도, Ni를 함유하지 않는 주변 용접부보다 인성이 낮은 경우가 많다. 따라서, 본 발명에서는 다량의 Ni량이 함유 되는 경우라도, 마텐자이트 변태를 하고 있지 않은 조직이 바람직하다.

또한, 본 발명의 표면 용접층 및 이면 용접층은 내부의 용접 패스부보다 파괴 저항 특성이 우수한 용접층이면 좋고, 파괴 저항 특성을 내부의 용접 패스부의 파괴 저항 특성 이상으로 높이는 수단은 용접 재료의 Ni량을 높이는 것만으로 한정되지 않는다. 표면 용접층 및 이면 용접층을 형성한 후, 상기 용접층에 열처리를 실시해도 좋고, 또한, 예를 들어 초음파 타격 장치 등으로 피닝 처리를 실시해도 좋다.

용접 조인트의 판 두께가 50㎜ 이하인 경우에는 표면 용접층 및 이면 용접층에 형성되는 상기 전단 가장자리의 효과에 의해, 멀티 패스 용접 조인트를 전파하는 취성 균열을 정지시킬 수 있으나, 용접 조인트의 판 두께가 50㎜ 이상인 경우에는 표면 용접층 및 이면 용접층에 형성되는 상기 전단 가장자리의 효과만으로는, 용접 조인트의 길이 방향의 취성 균열을 정지할 수 없는 경우도 있다.

이로 인해, 판 두께 50㎜ 이상의 용접 조인트의 취성 균열 전파 정지 성능을 더욱 향상시키기 위해, 표면 용접층 및 이면 용접층에 형성되는 상기 전단 가장자리의 효과에 추가하여, 이하의 방법에 의해 판 두께 내부의 용접 패스를 적절하게 컨트롤한다.

본 발명 용접 조인트에 있어서는, 도 6에 도시한 바와 같이 표면 용접층(2a)과 이면 용접층(2b) 사이의 용접 패스부(2i)에, 상기 용접 패스부의 파괴 저항 특성보다 우수한(단, 표면 용접층과 이면 용접층의 파괴 저항 특성과 동일한 정도이거나, 그 이하)의 중간 용접층(2x)을, 용접 조인트의 폭 방향에 걸쳐서 연속해서 형성해도 좋다.

파괴 저항 특성이 우수한 상기 중간 용접층(2x)은 다른 용접 패스부를 형성하는 용접 재료보다 파괴 저항 특성이 우수한 용접 재료, 예를 들어 Ni량이, 다른 용접 패스부를 형성하는 용접 재료의 Ni량보다 1질량％ 이상 많은 용접 재료를 사용하여, 1패스의 용접으로 형성되는 용접 패스부(2i)가 복수개, 용접 조인트의 폭 방향으로 연결된 것이다.

또한, 중간 용접층은 단층이라도 좋고, 2이상의 중간 용접층을 포개어 형성한 중층이라도 좋다. 이때, 2이상의 중간 용접층을, 동일한 용접 재료로 형성해도 좋고, 또한 Ni량을 바꾼 용접 재료로 형성해도 좋다.

여기서, 도 7에, 상기 표면 용접층과 이면 용접층 사이에 파괴 저항 특성이 우수한 중간 용접층이 존재하는 경우에 있어서의 취성 균열의 전파, 정지 형태를 도시한다.

상기 표면 용접층과 이면 용접층 사이에 파괴 저항 특성이 우수한 중간 용접층(2x)이 존재하면, 용접 조인트의 판 두께 방향에 있어서의 인성 분포가, 중간 용접층(2x)에서 급준하게 변화되므로, 용접 조인트의 파괴 저항 특성은 상하로 분단된 형태가 된다.

용접 조인트에, 예를 들어 충격적인 응력이 작용하면, 중간 용접층(2x)은 취성 파괴되기 어렵기 때문에, 취성 균열은, 도 6에 도시한 바와 같이 판 두께 표면측의 취성 균열(X)과 판 두께 이면측의 취성 균열(Y)로 분기되어 생성되고, 각각의 측에서 용접층[용접 패스부(2i)] 중을 전파한다.

그러나, 취성 균열(X)은 판 두께 방향으로 폭이 좁은 균열이므로, 균열 선단부의 응력 확대 계수가 작아져, 균열을 전파시키는 드라이빙 포스가 저하되므로, 용접 조인트의 길이 방향의 취성 균열은 정지하기 쉬워진다.

취성 균열(X)이 전파되어 상단부가 표면 용접층(2a)에 도달하면, 전술한 바와 같이 표면 용접층(2a)에서 소성 변형이 발생하여 전단 가장자리(Za)(연성 파괴 영역)가 형성되어 취성 균열(X)의 전파 에너지가 흡수된다. 또한, 취성 균열(Y)이 전파되어, 하단부가 이면 용접층(2b)에 도달하면, 마찬가지로 이면 용접층(2b)에서 소성 변형이 발생하여, 전단 가장자리(Zb)(연성 파괴 영역)가 형성되어 취성 균열(X)의 전파 에너지가 흡수된다.

취성 균열(X)의 하단부와 취성 균열(Y)의 상단부가 중간 용접층(2x)에 도달하면, 중간 용접층(2x)에 있어서의 취성 균열(X)과 취성 균열(Y) 사이의 영역(Z)에서 소성 변형이 발생하여 연성 파괴되면서, 취성 균열(X) 및 취성 균열(Y)의 전파 에너지를 흡수한다.

그 결과, 취성 균열(X) 및 취성 균열(Y)은 전파가 억제되어 정지하기 쉬운 상태가 되어, 판 두께 표면측 및 판 두께 이면측의 용접 패스부를 어느 정도 전파한 후, 정지하게 된다.

중간 용접층은 용접 조인트의 길이 방향으로 연속해서 존재하는 것이 바람직하지만, 단속적으로 존재해도 좋다. 용접 조인트의 길이 방향에 있어서, 200㎜ 이상의 길이가 확보되어 있으면, 상기 표면 용접층과 이면 용접층의 상호 작용으로, 용접 조인트 내부의 용접 패스부에 발생한 취성 균열의 전파를 억제하거나 또는 정 지시킬 수 있다.

단, 상기 표면 용접층과 이면 용접층 및 중간 용접층을 용접 조인트의 길이 방향으로 단속적으로 형성하는 경우, 단속 간격이 중복되고, 또한 400㎜를 초과하면, 초기에 생성된 취성 균열이 전파되어, 최종적으로, 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 길이가 400㎜ 이상의 취성 균열로 성장할 가능성이 있다.

취성 균열의 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 길이가 400㎜ 이상이 되면 취성 균열이 갖는 에너지가 과대해져, 취성 균열의 전파를 정지시키는 것이 어려워지므로, 중간 용접부의 용접 조인트의 길이 방향의 단속 간격은 400㎜ 이하가 바람직하다.

본 발명 용접 조인트에 있어서는, 도 8에 도시한 바와 같이 표면 용접층(2a)과 이면 용접층(2b) 사이의 용접 패스부(2i) 중에, 파괴 인성 특성이, 용접 패스부(2i)의 파괴 인성 특성보다 떨어지는 용접 패스부(2y, 2z)를 형성해도 좋다.

용접 패스부(2i) 중에, 용접 패스부(2y, 2z)가 존재하면, 표면 용접층(2a)과 이면 용접층(2b)의 작용 효과, 용접 패스부(2i)의 작용 효과 및 용접 패스부(2x, 2y)의 작용 효과가 서로 어울려, 용접 조인트 내부에 취성 균열이 발생해도, 그 전파를 신속하게 억제하고 또한 정지시키는 작용 효과가 발현된다.

도 9에, 표면 용접층(2a)과 이면 용접층(2b) 사이에 파괴 인성 특성이, 용접 패스부(2i)의 파괴 인성 특성보다 떨어지는 용접 패스부(2y, 2z)가 존재하는 경우에 있어서의 취성 균열의 전파, 정지 형태를 도시한다.

용접 조인트에 돌발적 또는 충격적인 응력이 작용하면, 용접 조인트 내부에 분산되어 존재하는 용접 패스부(2y, 2z)(파괴 저항 특성이 주위의 용접 패스부보다 떨어짐)에 있어서 우선적으로 파괴가 일어나, 취성 균열(X, Y)이 발생하여, 주위의 용접 패스부(2i)로 전파된다. 이 경우, 용접 패스부(2i)의 파괴 저항 특성은 용접 패스부(2y, 2z)의 파괴 저항 특성보다 양호하므로, 취성 균열의 용접 패스부(2i)로의 전파 경로는 규칙적으로 정해지지 않고 복잡해진다.

결국, 용접 패스부(2y, 2z)로부터 복수의 취성 균열이 주위의 용접 패스부(2i)로 전파되지만, 취성 균열은 용접 조인트의 판 두께 방향으로 폭이 좁은 균열이 되므로, 균열 선단부의 응력 확대 계수가 저하되고, 균열을 전파시키는 드라이빙 포스가 작아져, 정지하기 쉬운 상태가 된다.

도 9에 도시한 바와 같이, 용접 패스부(2y 및 2z)로부터 각각 취성 균열(X 및 Y)이 전파된 경우, 2개의 취성 균열(X, Y) 사이의 영역(Z)은 취성 파괴 영역을 벗어나 있으므로, 상기 영역(Z)에서 소성 변형되어 연성 파괴되면서, 취성 균열의 전파 에너지를 흡수한다. 그 결과, 취성 균열은 용접 조인트의 길이 방향에 있어서 정지하기 쉬운 상태가 된다.

또한, 취성 균열(X)의 상단부가 표면 용접층(2a)에 도달하고, 취성 균열(Y)의 하단부가 이면 용접층(2b)에 도달하면, 표면 용접층(2a) 및 이면 용접층(2b)에 있어서 소성 변형이 발생하여, 전단 가장자리(Za 및 Zb)(연성 파괴 영역)가 형성되어, 취성 균열(X) 및 취성 균열(Y)의 전파 에너지가 흡수된다.

그로 인해, 취성 균열(X) 및 취성 균열(Y)은 매우 정지하기 쉬운 상태가 되어, 용이하게 그 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 전파가 정지된다.

파괴 저항 특성이, 주위의 용접 패스부의 파괴 저항 특성보다 떨어지는 용접 패스부는 용접 조인트 내부에서 취성 균열을 복잡하게 분기시키기 위해, 2개 이상 필요하다. 그러나, 상기 용접 패스부의 수가, 용접 패스부를 형성하는 총 패스 수의 1/3을 초과하면, 용접 조인트에 있어서 파괴 저항 특성이 낮은 용접 패스부가 지배적이 되어, 오히려 취성 균열이 전파되기 쉬워져 바람직하지 않다. 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부의 수는 총 패스 수의 1/3이 바람직하다.

또한, 상기 용접 패스부는 1 패스로 형성해도 좋고, 수회의 패스로 형성해도 좋다.

상기 용접 패스부는, 통상, 용접 조인트의 길이 방향에 연속해서 형성하지만, 단속적으로 형성해도 좋다. 파괴 발생 영역이 될 가능성이 높은 용접 패스부가, 용접 조인트 내부에서 길이 방향으로 연속해서 존재하고 있으면, 상기 용접 패스부를, 취성 균열이 전파되어, 결과적으로 용접 조인트를 길이 방향으로 관통하는, 장대한 취성 균열로 성장할 가능성이 있으므로, 오히려 단속적으로 형성하는 편이 낫다.

파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부를 단속적으로 형성하는 경우, 상기 용접 패스부의 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 길이는 100㎜ 이상이 바람직하다. 상기 용접 패스부의 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 길이가 100㎜ 이상 있으면, 취성 균열을 용이하게 분기시킬 수 있다.

한편, 상기 용접 패스부의 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 길이가 400㎜를 초과하면, 취성 균열이 선행되어 전파되는 길이가 지나치게 길어져 바람직하 지 않다. 파괴 저항 특성이 낮은 용접 패스부의 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 길이는 100㎜ 이상 400㎜ 이하가 바람직하다.

파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부의 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 간격이 200㎜ 이상이면, 그 밖의 용접 패스부에서 취성 균열을 정지시킬 가능성이 높아지지만, 400㎜를 초과하면, 그 밖의 용접 패스부에서 발생한 취성 균열이 전파되어, 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 길이가 400㎜ 이상인 1개의 취성 균열로 성장할 가능성이 있다.

1개의 취성 균열의 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 길이가 400㎜를 초과하면, 취성 균열이 갖는 에너지가 과대해져, 이 취성 균열을, 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부로 유도해도, 상기 용접 패스부에서 분기시키는 것이 어려워진다. 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부의 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 간격은 200㎜ 이상 400㎜ 이하가 바람직하다.

주위의 용접 패스부보다 취성 파괴 특성이 떨어지는 용접 패스부를 형성하는 방법으로서는, Ni량이, 주위의 용접 패스부를 형성하는 데 사용한 용접 재료의 Ni량보다 1질량％ 이상 적은 용접 재료를 사용하여, 동일한 용접 조건으로 용접하는 방법이 간편하고 바람직하다.

그러나, 상기 방법은 주위의 용접 패스부를 형성하는 용접 재료가 Ni를 함유하고 있지 않은 경우에는 채용할 수 없으므로, 이 경우에는 C량이 높은 용접 재료나, Ti나 B 등의 조직 미세화 원소를 첨가하고 있지 않은 용접 재료(모두, 파괴 저항 특성이 낮은 용접 재료)를 사용하면 좋다.

또한, 용접 조건을 바꾸는 것에 의해서도 용접 패스부의 파괴 저항 특성을 저하시킬 수 있다. 예를 들어, 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부의 형성 시에, 입열을, 주위의 용접 패스부를 형성할 때의 입열의 130％ 이상으로 하면, 목두께(throat)가 큰 용접 패스부를 형성할 수 있다.

그리고, 다음에, 목두께가 큰 용접 패스부 상에, 계속해서, 통상의 입열 조건, 또는 통상의 입열 조건보다도 낮은 입열 조건으로 용접 패스부를 형성한다. 이와 같이 용접을 행하면, 목두께가 큰 용접 패스부는 후속의 용접 패스부의 열에 의한 템퍼링을 받지 않아, 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부가 된다.

용접 조인트의 내부에 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부를 형성할 수 있으면 되고, 그 형성 방법은 특정한 방법으로 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 건조가 불충분한 용접 재료를 사용하여 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부만을 형성해도 된다.

다음에, 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 실시예의 조건은 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 일 조건예이고, 본 발명은 이 일 조건예로 한정되는 것이 아니다. 본 발명은 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.

(제1 실시예)

표 1 내지 표 3에 나타내는 강판 조건 및 용접 패스 조건으로 용접 조인트를 형성하여, 취성 균열 전파 시험에 의해 내취성 균열 전파 특성을 측정하였다. 그 결과를 표 4 내지 표 6에 나타낸다. 또한, 사용한 강판 강종의 성분 조성을 표 7 에 나타낸다.

표 1 내지 표 3에 있어서, 특정 용접 패스 A가 적어도 표면 용접부 및 이면 용접부에 형성한 기본 패스보다도 파괴 저항 특성이 우수한 용접 패스이고, 특정 용접 패스 B가 표면 용접층과 이면 용접층 사이에 형성한 기본 패스보다도 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스이다.

표 4 내지 표 6으로부터 번호 1 내지 24의 발명예에 있어서, 취성 균열은 표면 용접부 및/또는 이면 용접부에 전파되어도, 그 길이는 짧아, 정지하는 것을 알 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 용접 조인트를 갖는 용접 구조체를 건조할 수 있다. 따라서, 본 발명은 용접 구조물 건조 분야에 있어서, 이용 가능성이 큰 것이다.

Claims

강판의 맞대기 멀티 패스 용접 조인트에 있어서, 상기 용접 조인트의 표면 용접층과 이면 용접층의 파괴 저항 특성이, 다른 용접층의 파괴 저항 특성보다 우수한 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제1항에 있어서, 상기 표면 용접층 및 이면 용접층이, 다른 용접층을 형성하는 용접 금속의 Ni량보다 1％ 이상 많은 Ni량의 용접 금속으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 표면 용접층 및 이면 용접층이, 용접 조인트의 길이 방향으로 연속해서 존재하는 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 표면 용접층 및 이면 용접층이, 용접 조인트의 길이 방향으로 단속적으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제4항에 있어서, 상기 표면 용접층 및 이면 용접층이, 용접 조인트의 길이 방향으로 길이 : 300㎜ 이상 존재하는 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 표면 용접층 및 이면 용접층이, 용접 조인트의 길이 방향으로 간격 : 400㎜ 이하로 단속적으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 용접층과 이면 용접층 사이의 적어도 하나의 용접층이, 다른 용접층보다 우수한 파괴 저항 특성을 갖는 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제7항에 있어서, 상기 하나의 용접층이, 복수의 용접 패스에 의해 용접 조인트의 폭 방향에 걸쳐서 연속해서 형성된 것인 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 하나의 용접층이, 다른 용접층을 형성하는 용접 금속의 Ni량보다 1％ 이상 많은 Ni량의 용접 금속으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제9항에 있어서, 상기 하나의 용접층이, 다른 용접층을 형성한 용접 방법과 동일한 용접 방법으로 형성한 용접층인 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 용접층의 조직이, 마텐자이트 변태가 일어나 있지 않은 조직인 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나의 용접층이, 용접 조인트의 길이 방향으로 연속해서 존재하는 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나의 용접층이, 용접 조인트의 길이 방향으로 단속적으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제13항에 있어서, 상기 하나의 용접층이, 용접 조인트의 길이 방향으로 길이 : 200㎜ 이상 존재하는 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 하나의 용접층이, 용접 조인트의 길이 방향으로 간격 : 400㎜ 이하로 단속적으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 용접층과 이면 용접층 사이에, 파괴 저항 특성이, 주위의 용접 패스부의 파괴 저항 특성보다 떨어지는 용접 패스부가 2개 이상 서로 이격하여 존재하는 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제16항에 있어서, 상기 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부가, 용접 조인트의 형성에 필요한 전체 패스 수의 1/3 이하의 수, 존재하는 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부가, 용접 조인트의 판 두께 방향으로 서로 이격하여 존재하는 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부가, 용접 조인트의 길이 방향으로 연속해서 존재하는 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부가, 용접 조인트의 길이 방향으로 단속적으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제20항에 있어서, 상기 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부의 용접 조인트의 길이 방향에 있어서의 길이가 100㎜ 이상 400㎜ 이하인 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부가, 용접 조인트의 길이 방향으로 200㎜ 이상 400㎜ 이하의 간격으로 단속적으로 존재하는 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부가, 1회, 또는 복수회의 패스로 형성된 것인 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제14항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부가, 다른 용접 패스부를 형성하는 용접 재료의 Ni량보다 1％ 이상 적은 Ni량의 용접 재료로 형성한 용접 패스부인 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제24항에 있어서, 상기 파괴 저항성이 떨어지는 용접 패스부가, 다른 용접 패스부를 형성한 용접 방법과 동일한 용접 방법으로 형성한 용접층인 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제24항 또는 제25항에 있어서, 상기 다른 용접 패스부의 조직이, 마텐자이트 변태가 일어나 있지 않은 조직인 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파괴 저항 특성이 떨어지는 용접 패스부가, 후속하는 용접 패스부의 열에 의해 템퍼링되어 있지 않은 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제7항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강판의 판 두께가 50㎜ 이상인 것을 특징으로 하는, 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트.
제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 기재된 내취성 균열 전파 특성이 우수한 맞대기 멀티 패스 용접 조인트를 갖는 것을 특징으로 하는, 용접 구조체.