KR20130103459A

KR20130103459A - 용접 구조체

Info

Publication number: KR20130103459A
Application number: KR1020130088229A
Authority: KR
Inventors: 마사노부 툐요다; 테쓰오 오카다; 타카히토 요쿠라; 요시유키 나카지마; 노보루 키지
Original assignee: 재팬 마린 유나이티드 코포레이션
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2013-09-23
Also published as: KR101316807B1; DK178865B1; CN101096974B; KR101408313B1; CN101096974A; DK200700880A; JP5075421B2; JP2008023594A; KR20070122149A

Abstract

2매의 금속판(2a)이 용접에 의해 이어 붙여져 이루어지는 접합판(2)과, 접합판(2)에 용접에 의해 접합되는 피접합판(4)을 구비하고, 2매의 금속판(2a)간의 용접 이음새부(6)가 피접합판(4)을 향해 접합판(2)과 피접합판(4)의 접합 위치 부근까지 연장되어 있는 용접 구조체에 있어서, 용접 이음새부(6)가 피접합판(4)을 향하는 방향에서, 용접 이음새부(6)와 피접합판(4)이 접촉되지 않으면서, 용접 이음새부(6)와 피접합판(4)의 사이에 접합판(2)과 피접합판(4)을 접합하는 용접부가 존재하지 않도록 구성되어 있다.

Description

용접 구조체{WELDED STRUCTURE}

본 발명은, 콘테이너선이나 벌크 캐리어 등의 용접 시공된 용접 구조체에 있어서, 그 강도를 확보할 수 있는 용접 구조체에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 본 발명은, 용접 구조체에서의 용접 이음새부에서 만일 취성 균열이 발생한 경우에 그 전파를 정지시킬 수 있도록 하는 용접 구조체에 관한 것이다.

콘테이너선이나 벌크 캐리어 등은, 복수의 강판을 용접 접합하여 건조되는 용접 구조체이다. 이와 같은 용접 구조체에 대해 콘테이너선을 예로 들어 도면을 참조하여 설명하는데, 벌크 캐리어의 경우도 단면 형상은 콘테이너선과 상이하지만 거의 마찬가지의 용접 구조체이다.

도 1a는 콘테이너선의 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 화살표 b-b선을 따라 본 도면이다. 또한, 도 2a는 도 1b의 화살표 A가 가리키는 부분의 확대도이고, 도 2b는 도 2a의 화살표 b-b선을 따라 본 도면이다.

도 1a에 도시하는 바와 같이, 상갑판(4)은 선수에서 선미까지 계속되고 있으며, 현측(舷側) 외판(14) 및 현측 내판(16)에 용접되어 있다. 상갑판(4), 현측 외판(14) 및 현측 내판(16)은 선각(船殼)을 구성한다. 또한, 도 1b에 도시하는 바와 같이, 상갑판(4)에는 해치코밍(hatch coaming)판(2)이 용접 접합되어 있다. 해치코밍판(2)은 선각의 강도를 증대시키는 기능을 하고 있으며, 강도상 가장 중요한 부재의 하나이다. 상갑판(4), 현측 외판(14), 현측 내판(16), 해치코밍판(2)의 각각은 복수의 강판이 용접으로 이어 붙여져 형성되어 있다.

콘테이너선은, 도 1a, 도 1b에 도시하는 바와 같이, 큰 선창(船倉)(32)을 내부에 갖고, 선창 상부에 큰 개구(34)를 갖기 때문에, 내부에 선각의 강도를 보강하는 부재를 조밀하게 배치할 수 없다. 따라서, 콘테이너선에 있어서는, 선각의 강도를 확보할 필요가 있다.

선각 등의 용접 구조체의 강도를 확보하기 위해서는, 용접 구조체에서의 용접 이음새부(예를 들면, 도 2b의 용접 이음새부(6))의 인성을 확보하는 것이 기본이다. 그러나, 일렉트로 가스 용접 등의 대입열 용접에 의해 용접을 행한 경우에는, 열 영향에 의해 용접 이음새부의 인성이 저하되는 경향이 있다. 또한, 용접 이음새부에 결함이 존재하는 경우도 있을 수 있다. 따라서, 이들이 원인으로 취성 균열이 발생할 가능성이 있다.

용접 이음새부에서 취성 균열이 발생한 경우, 도 2b를 예로 들면, 용접 이음새부(6)의 잔류 응력에 의해 취성 균열이 용접 이음새부(6)로부터 강(鋼) 모재(2a)측으로 벗어나는 경우가 많다. 이와 같은 전파 정지 기능은, 판두께 50㎜ 이하의 강판에서 얻을 수 있다.

그러나, 그 이상의 판두께의 강판에서는, 취성 균열이 모재측으로 벗어나지 않고 용접 이음새부를 따라 전파될 가능성이 지적되고 있다. 예를 들면, 상기의 비특허 문헌 1에는, 판두께 70㎜의 고강도 극후 강판의 대입열 용접 이음새부에 있어서, 취성 균열이 모재측으로 벗어나지 않고 용접 이음새부를 따라 직진하여, 그 전파가 정지되지 않고 고강도 극후 강판이 분단된 실험예가 개시되어 있다.

특히, 최근, 콘테이너선에 사용되는 강재의 판두께는, 콘테이너선의 대형화에 수반하여 두꺼워지고 있다. 구체적으로는, 6000TEU를 넘는 대형선이 건조되고 있어, 그에 이용되는 강재의 판두께는 50㎜ 이상이 되고, 8000TEU급 이상의 콘테이너선에서 사용하는 강재의 판두께는 70㎜를 넘게 되어 있다.

사용 강재의 판두께가 두꺼워지면, 용접 이음새부에서 발생한 취성 균열은 모재측으로 벗어나지 않고 전파되어 버릴 가능성이 커진다. 취성 균열이 용접 이음새부를 넘어 다른 부분에도 관통 전파되어 버리는 등의 사태에 이르는 경우를 상정하는 것이 바람직하다. 따라서, 용접 이음새부에 취성 균열이 발생하는 경우를 상정하여, 이와 같은 사태에 이르기 전에 취성 균열의 전파를 정지시키는 기능을 선박에 구비해 두는 것이 바람직하다.

이와 같은 취성 균열의 전파 정지 수단은, 예를 들면, 특허 문헌 1∼4에 개시되어 있다.

특허 문헌 1에는, 용접 이음새부에 교차하도록 설치되는 보강재로서 취성 파괴 특성이 뛰어난 표층 세립강을 이용하는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 2에는, 용접 이음새부에 교차하도록 설치되는 보강재로서 취성 파괴 특성이 뛰어난 표층 세립강을 이용함과 동시에, 용접 이음새부와 보강재가 교차하는 영역 가운데, 용접 이음새부의 비드폭 이상의 폭과 보강재의 표면 또는 이면으로부터 판두께의 70% 이상의 길이를 갖는 범위를 완전하게 용입시키는 용접을 실시하는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 3에는, 수직 부재의 취성 균열을 정지시키고자 하는 영역에, 당해 영역의 수직 부재와 용접 금속을 도려내고 당해 부분에 특정한 판두께와 판길이를 갖는 어레스터(arrester)재를 삽입하는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 4에는, 취성 균열을 정지시킬 영역에 대해, 당해 영역의 용접 이음새부의 일부를 제거한 후, 당해 부분을 파괴 인성이 뛰어난 용접 재료를 이용하여 보수 용접하여, 용접 이음새부의 길이 방향에 대한 보수 용접부 외연 방향의 각도를 10도 내지 60도로 하는 것이 기재되어 있다.

그러나, 특허 문헌 1, 2의 경우에는, 특별한 표층 세립강을 준비할 필요가 있다. 또한, 특허 문헌 3의 경우에는, 어레스트 특성을 갖는 고비용의 어레스터재를 이용할 필요가 있다. 또한, 특허 문헌 4의 경우에는, 특정 부분을 도려내는 작업 외에 보수 용접부를 특정 형상으로 가공하는 세밀한 작업이 필요하게 된다.

[특허 문헌 1] 일본 특허공개 2004-232052호 공보 「내취성파괴가 뛰어난 용접 구조체」 [특허 문헌 2] 일본 특허공개 2005-111501호 공보 「취성파괴 전파 내성이 뛰어난 용접 구조체」 [특허 문헌 3] 일본 특허공개 2005-319516호 공보 「취성 균열 전파 내성이 뛰어난 용접 구조체의 용접 방법 및 용접 구조체」 [특허 문헌 4] 일본 특허공개 2005-131708호 공보 「취성 균열 전파 내성이 뛰어난 용접 구조체 및 그 용접 방법」

[비특허 문헌 1] 일본 선박해양공학회지 제3호 제73∼74페이지(2005년 11월 10일) 「초대형 콘테이너선의 개발-새로운 고강도 극후 강판의 실용-」

따라서, 본 발명의 목적은, 특허 문헌 1∼4와는 상이한 수단에 의해, 취성 균열의 전파를 정지시키는 용접 구조체로서, 합금을 많이 함유하는 고비용의 어레스터재를 이용하지 않고 간단한 가공에 의해, 설령 취성 균열이 발생한 경우라도 그 전파를 정지시키도록 한 용접 구조체를 제공하는 것에 있다.

본원의 제1 발명은, 다음의 착안점에 의해 이루어진 것이다. 용접 이음새부를 포함하는 접합판(예를 들면, 도 2b의 해치코밍판(2))을 피접합판(예를 들면, 도 2b의 상갑판(4))에 용접하는 경우, 접합판의 용접 이음새부(예를 들면, 도 2b의 용접 이음새부(6))가 접합판과 피접합판의 용접부에 접촉되어 있으면, 용접 이음새부에서 발생 전파된 취성 균열이 접합판과 피접합판의 용접부를 관통하여 피접합판 중에도 전파될 가능성이 있다. 왜냐하면, 접합판과 피접합판의 용접부는, 용접시의 입열에 의해 인성이 저하되어, 이 용접부가 전파 경로가 될 가능성이 있다. 본 발명은, 이 점에 착안하여, 접합판과 피접합판의 경계에서 접합판의 용접 이음새부를 따라 전파되어 온 취성 균열을 정지시키는 것이다.

즉, 상기 과제를 달성하기 위해, 본원의 제1 발명에 따르면, 2매의 금속판이 용접에 의해 이어 붙여져 이루어지는 접합판과, 그 접합판에 용접에 의해 접합되는 피접합판을 구비하고, 상기 2매의 금속판간의 용접 이음새부가, 상기 피접합판을 향해 상기 접합판과 피접합판의 접합 위치 부근까지 연장되어 있는 용접 구조체에 있어서, 상기 용접 이음새부가 피접합판을 향하는 방향에서, 상기 용접 이음새부와 피접합판이 접촉되지 않으면서, 상기 용접 이음새부와 피접합판 사이에 상기 접합판과 피접합판을 접합하는 용접부가 존재하지 않도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 용접 구조체가 제공된다.

상기 구성에서는, 용접 이음새부가 피접합판을 향하는 방향에 있어서, 용접 이음새부와 피접합판 사이에 용접부 등의 취성 균열 전파 경로가 존재하지 않는다. 따라서, 용접 이음새부와 피접합판의 경계에서 취성 균열의 전파를 정지시킬 수 있다.

또한, 용접 이음새부가 피접합판을 향하는 방향에 있어서, 용접 이음새부와 피접합판이 접촉되지 않으면서, 용접 이음새부와 피접합판 사이에 접합판과 피접합판을 접합하는 용접부가 존재하지 않도록 하는 것은, 고비용의 고어레스터 강재도 필요로 하지 않고 간단하게 이룰 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의해, 고비용의 어레스터재를 이용하지 않고 간단한 가공에 의해, 설령 취성 균열이 발생한 경우라도 그 전파를 정지시킬 수 있다.

또한, 본원의 제2 발명은, 다음의 착안점에 의해 이루어진 것이다. 용접 이음새부를 포함하는 2매의 접합판(예를 들면, 도 2b의 2매의 해치코밍판(2a))이 용접된 용접 구조체에 있어서는, 취성 균열이 용접 방향으로 용접 이음새부를 따라 전파된다고 상정된다. 이 점에 착안하여, 제2 발명에서는, 용접 금속과, 용접시의 입열에 의해 인성이 저하된 부분을 관통하는 구멍을 마련함으로써, 취성 균열의 전파 경로를 없애도록 하였다.

즉, 상기 과제를 달성하기 위해, 본원의 제2 발명에 따르면, 2매의 금속판이 용접에 의해 이어 붙여져 이루어지는 접합판을 포함하는 용접 구조체에 있어서, 2매의 금속판간에 연장되어 있는 용접 이음새부를 도중에서 분할하도록, 그 용접 이음새부를 상기 접합판의 두께 방향으로 관통하는 구멍이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 용접 구조체가 제공된다.

상기 구성에서는, 2매의 금속판간에 연장되어 있는 용접 이음새부를 도중에서 분할하도록 용접 이음새부를 관통하는 구멍이 마련되어 있으므로, 구멍에 의해 분할된 용접 이음새부의 사이에 취성 균열 전파 경로가 존재하지 않는다. 따라서, 분할된 용접 이음새부의 사이에서 취성 균열의 전파를 정지시킬 수 있다.

또한, 용접 이음새부를 분할하는 구멍을 형성하는 것은, 고비용의 고어레스터 강재도 필요로 하지 않고 간단하게 이룰 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의해, 고비용인 어레스터재를 이용하지 않고 간단한 가공에 의해, 설령 취성 균열이 발생한 경우라도 그 전파를 정지시킬 수 있다.

게다가, 용접 이음새부를 분할하는 구멍을 형성함으로써 취성 균열의 전파를 정지시키도록 하였으므로, 이미 제작된 용접 구조체에도 적용할 수 있다. 예를 들면, 제작 완료된 용접 구조체에 포함되는 2매의 금속판간의 용접 이음새부를 관통하는 구멍을 형성함으로써, 제작 완료된 용접 구조체에 취성 균열 전파 정지 기능을 갖추게 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 제1 발명에 있어서, 상기 접합판에서의 상기 접합 위치 부근에는, 용접 이음새부와 피접합판 사이에 접합판의 두께 방향으로 관통하는 구멍이 형성되어 있고, 이에 따라, 상기 용접 이음새부와 피접합판이 접촉되지 않으면서, 상기 용접 이음새부와 피접합판 사이에 상기 접합판과 피접합판을 접합하는 용접부가 존재하지 않도록 되어 있다.

이에 따라, 용접 이음새부가 피접합판을 향하는 방향에 있어서, 용접 이음새부와 피접합판의 사이에 용접부 등의 취성 균열 전파 경로가 존재하지 않도록 할 수 있다. 따라서, 고비용의 어레스터재를 이용하지 않고 간단한 가공에 의해, 취성 균열의 전파를 정지시킬 수 있다.

상기 구멍의 개구를 막는 커버 부재가 마련되어 있고, 그 커버 부재는 상기 접합 부재 및 피접합 부재의 적어도 어느 한쪽에 필렛 용접(fillet weld)에 의해 접합되어 있어도 무방하다.

이와 같이, 커버 부재로 구멍을 막음으로써, 접합판을 수밀(水密)하게 할 수 있다.

또한, 필렛 용접은 각장(脚長)이 작기 때문에, 필렛 용접이 취성 균열의 전파에 미치는 영향은 작다. 따라서, 필렛 용접에 의해 커버 부재를 장착하여도, 취성 균열의 전파를 정지시킬 수 있다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제1 발명에 있어서, 상기 접합 위치 부근에는 상기 용접부와 피용접판의 사이에 접촉 방지 부재가 개재되어 있고, 이에 따라, 상기 용접 이음새부와 피접합판이 접촉되지 않으면서, 상기 용접 이음새부와 피접합판의 사이에 상기 접합판과 피접합판을 접합하는 용접부가 존재하지 않도록 되어 있다.

상술한 본 발명에 따르면, 고비용의 어레스터재를 이용하지 않고 간단한 가공에 의해, 설령 취성 균열이 발생한 경우라도 그 전파를 정지시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 접합판의 용접 이음새부와 피접합판 사이에 접합판과 피접합판을 접합하는 용접부가 존재하지 않도록 함으로써, 고비용의 어레스터재를 사용하지 않고 간단한 구성으로, 설령 용접 이음새부에서 취성 균열이 발생하더라도 그 전파를 정지시킬 수 있다.

본 발명의 그 외의 목적 및 유리한 특징은, 첨부 도면을 참조한 이하의 설명으로부터 분명해질 것이다.

도 1a는 콘테이너선의 평면도이다.
도 1b는 도 1a의 화살표 b-b선을 따라 본 도면이다.
도 2a는 도 1b의 화살표 A가 가리키는 부분의 확대도이다.
도 2b는 도 2a의 화살표 b-b선을 따라 본 도면이다.
도 3a는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 용접 구조체를 도시하고 있으며, 도 1b의 화살표 A가 가리키는 부분의 확대도에 대응한다.
도 3b는 도 3a의 화살표 b-b선을 따라 본 도면이다.
도 3c는 도 3b의 화살표 c가 가리키는 부분의 확대도이다.
도 4a는 제1 실시 형태에 따른 용접 구조체에서의 용접을 도시하는 도면이며, 도 3c에 대응한다.
도 4b는 도 4a의 화살표 b-b선을 따라 본 도면이다.
도 4c는 도 4a의 화살표 c-c선을 따라 본 도면이다.
도 4d는 도 4a의 화살표 b-b선을 따라 본 도면으로서, 다른 용접 방법을 도시하고 있다.
도 5a는 도 3c의 구성에 구멍을 막기 위한 커버 플레이트를 마련한 경우를 도시하고 있다.
도 5b는 도 5a의 화살표 b-b선을 따라 본 도면이다.
도 5c는 도 5b의 화살표 c-c선을 따라 본 도면이다.
도 6a는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 용접 구조체를 도시하고 있다.
도 6b는 도 6a의 화살표 b-b선을 따라 본 도면이다.
도 6c는 도 6a의 화살표 b-b선을 따라 본 도면으로서, 다른 용접 방법을 도시하고 있다.
도 7은 도 6a의 파선 A로 둘러싸인 부분의 확대도로서, 접촉 방지 부재에 함몰부를 마련한 경우를 도시하고 있다.
도 8은 연강(軟鋼)으로 형성된 접촉 방지 부재에 함몰부를 마련하지 않는 경우를 도시하고 있다.
도 9a는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 용접 구조체를 도시하고 있으며, 도 3a의 화살표 b-b선을 따른 도면에 대응한다.
도 9b는 도 9a에서의 화살표 b가 가리키는 부분의 확대도이다.

본 발명을 실시하기 위한 바람직한 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 한편, 각 도면에서 공통되는 부분에는 동일한 부호를 부여하고 중복되는 설명은 생략한다.

[제1 실시 형태]

도 3a는, 도 1b에서의 화살표 A가 가리키는 부분의 확대도로서, 본 발명의 제1 실시 형태(제1 발명에 대응)에 따른 용접 구조체를 콘테이너선의 해치코밍 및 상갑판에 적용한 경우를 도시하고 있다.

도 3a에 도시하는 바와 같이, 제1 실시 형태에 따른 용접 구조체는, 해치코밍판(2)을 상갑판(4)에 용접 접합하여 이루어지는 구조체이다.

도 3b는, 도 3a의 화살표 b-b선을 따라 본 도면이다. 도 3b에 도시하는 바와 같이, 해치코밍판(2)은 2장 이상의 금속판(2a)(이 예에서는, 강판)을 그 단면끼리를 맞대어 용접 접합하여 이루어지는 것이다. 한편, 해치코밍판(2)의 측면에는, 용접 이음새부(6)와 가로지르는 방향으로 연장되어 있는 보강재로서의 골재(8)가 필렛 용접에 의해 접합되어 있다. 또한, 해치코밍판(2)의 상단에는 수평 방향으로 배치되는 탑 플레이트(12)가 용접 접합되어 있다.

상갑판(4)은, 도 3a와 같이, 현측 외판(14)과 현측 내판(16)의 상단부에 접합되어 있다. 이 상갑판(4)에, 해치코밍판(2)의 하단부가 용접에 의해 접합되어 있다.

해치코밍판(2)의 용접 이음새부(6)는, 상갑판(4)을 향해 해치코밍판(2)과 상갑판(4)의 접합 위치 부근까지 연장되어 있다.

도 3c는, 도 3b에서의 화살표 c가 가리키는 부분의 확대도이다. 도 3c에 도시하는 바와 같이, 제1 실시 형태에 따르면, 해치코밍판(2)과 상갑판(4)의 접합 위치 부근에는 용접 이음새부(6)가 상갑판(4)에 접촉하지 않도록, 그 두께 방향으로 관통하는 공간인 구멍(18)이 형성되어 있다.

이와 같이, 제1 실시 형태에 따른 용접 구조체에서는, 해치코밍판(2)의 구멍(18)에 의해, 용접 이음새부(6)가 상갑판(4)을 향하는 방향에서 용접 이음새부(6)가 상갑판(4)과 접촉하지 않으면서, 용접 이음새부(6)와 상갑판(4)의 사이에 해치코밍판(2)과 상갑판(4)을 접합하는 용접부가 존재하지 않도록 되어 있다. 즉, 해치코밍판(2)의 구멍(18)에 의해, 용접 이음새부(6)와 상갑판(4)의 사이에 용접부 등의 취성 균열 전파 경로가 존재하지 않는다. 이에 따라, 용접 이음새부(6)와 상갑판(4)의 경계에서, 용접 이음새부(6)를 전파되어 온 취성 균열을 정지시킬 수 있다. 한편, 본원에 있어서, 용접부란, 용접 금속 및 용접시의 열 영향에 의해 인성이 저하된 부분을 포함하는 개념이다.

도 4a 내지 도 4d는, 해치코밍판(2)과 상갑판(4)의 용접을 도시하는 도면이다. 한편, 도 4a 내지 도 4d에서는, 후술하는 용접 이음새부(7)를 생략하고 있다. 도 4a는 도 3c와 동일하고, 도 4b는 도 4a의 화살표 b-b선을 따라 본 도면이며, 도 4c는 도 4a의 화살표 c-c선을 따라 본 도면이다. 도 4b와 같이, 구멍(18)이 존재하지 않는 화살표 A 방향의 범위에서는, 해치코밍판(2)과 상갑판(4)은 필렛 용접부(22)에 의해 접합되어 있다. 한편, 도 4c에 도시하는 바와 같이, 구멍(18)이 존재하는 화살표 A 방향의 범위에서는, 해치코밍판(2)과 상갑판(4)은 용접되어 있지 않다. 또한, 도 4b의 용접 대신에, 도 4d에 도시하는 바와 같이, 구멍(18)이 존재하지 않는 화살표 A 방향의 범위에서, 용접부(24)가 해치코밍(2) 및 상갑판(4)의 내부까지 연장되어 있어도 된다.

해치코밍판(2)을 수밀하게 하는 경우에는, 다음과 같이, 구멍(18)을 막는 커버 플레이트를 해치코밍판(2)에 장착할 수 있다.

도 5a는, 도 3c의 구성에 커버 플레이트(26)를 부가한 경우를 도시하고 있다. 도 5b는, 도 5a의 화살표 b-b선을 따라 본 도면이다. 도 5b에 도시하는 바와 같이, 해치코밍판(2)의 한쪽 측면에 커버 플레이트(26)를 접합시킨다. 이에 의해, 용접 이음새부(6)의 선단에 형성되어 있는 구멍(18)을 막는다. 한편, 커버 플레이트(26)는 구멍(18)을 막는 커버 부재를 구성한다. 커버 부재는 평판상이 아니라도 무방하다.

도 5c는, 도 5b의 화살표 c-c선을 따라 본 도면이다. 도 5a 내지 도 5c에 도시하는 바와 같이, 이들 커버 플레이트(26)와 해치코밍판(2)의 접합은 부호 22로 나타내는 필렛 용접에 의해 행한다. 또한, 이 커버 플레이트(26)를 상갑판(4)에 대해서도 필렛 용접에 의해 접합시킨다. 한편, 도 5a에 도시한 필렛 용접부(22)는 도 5b, 도 5c에서는 생략되어 있고, 도 5b에 도시한 필렛 용접부(22)는 도 5a, 도 5c에서는 생략되어 있으며, 도 5c에 도시한 필렛 용접부(22)는 도 5a, 도 5b에서는 생략되어 있다.

필렛 용접은 각장이 작기 때문에, 필렛 용접이 취성 균열의 전파에 미치는 영향은 작다. 따라서, 필렛 용접에 의해 커버 플레이트(26)를 장착하여도, 용접 이음새부(6)에서 상갑판(4) 중으로 취성 균열이 전파되는 것을 방지할 수 있다.

해치코밍판(2)의 용접 이음새부(6)와 현측 외판(14) 또는 현측 내판(16)의 용접 이음새부(6')의 위치 관계에 대해 설명한다.

종래의 콘테이너선에서는, 보다 안전하게 하기 위해, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 용접 이음새부(6)와 용접 이음새부(6')의 화살표 A 방향의 위치를 어긋나게 하였다.

이에 대해, 본 실시 형태에서는, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 용접 이음새부(6)와 용접 이음새부(6')의 화살표 A 방향의 위치를 동일하게 할 수 있다. 이는, 만일 용접 이음새부(6)에서 취성 균열이 발생한 경우에는, 전술한 바와 같이, 취성 균열의 전파를 용접 이음새부(6)와 상갑판(4)의 경계에서 정지시킬 수 있기 때문이다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 용접 이음새부(6, 6')의 화살표 A 방향의 위치를 동일하게 할 수 있음으로써, 다음의 (1)∼(3)이 가능해진다.

(1) 해치코밍판(2)의 용접 이음새부(6)의 위치와, 상갑판(4)의 용접 이음새부(6')의 위치를 신경 쓰지 않고 설계·시공할 수 있다.

(2) 해치코밍과 상갑판(4)을 한꺼번에 블록으로서 도크(선대)에 탑재할 수 있다.

(3) 동일한 구조가 HOLD마다 반복되는 콘테이너선에서는, 부품을 통일할 수 있다.

한편, 종래에는, 용접 이음새부(6, 6')의 위치가 동일하게 되지 않도록, 해치코밍과 상갑판 각각의 길이가 HOLD별로 불규칙(irregular)하게 되어 있었다.

한편, 도 3b, 도 3c, 도 2b의 부호 7은 상갑판(4)의 용접 이음새부를 도시하고 있지만, 다른 도면에서는 이 용접 이음새부(7)를 생략하고 있다.

[제2 실시 형태]

다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 용접 구조체에 대해 설명한다. 이하에서 설명하는 이외의 구성은 제1 실시 형태와 동일해도 된다.

도 6a는, 도 3b의 화살표 c가 가리키는 부분의 확대도로서, 제2 실시 형태에 따른 용접 구조체를 도시하고 있다. 또한, 도 6b는 도 6a의 화살표 b-b선을 따라 본 도면이다.

도 6a, 도 6b에 도시하는 바와 같이, 용접 이음새부(6)와 상갑판(4)의 접합 위치 부근에는, 용접 이음새부(6)가 상갑판(4)에 접촉되지 않도록, 용접 이음새부(6)와 상갑판(4)의 사이에 접촉 방지 부재(28)가 개재되어 있다. 접촉 방지 부재(28)는, 예를 들면, 인성이 큰 연강에 의해 형성할 수 있다. 또한, 접촉 방지 부재(28)의 형상은, 도 6a, 도 6b에 도시하는 바와 같이 그 상면의 네 귀퉁이의 코너를 매끄러운 곡면 형상으로 한 평판이라도 된다.

이 접촉 방지 부재(28)를 마련하기 위해, 해치코밍판(2)에는 용접 이음새부(6)의 상갑판(4)측 선단 부근에서 그 두께 방향으로 관통하는 구멍(도 6a, 도 6b에는 미도시)이 마련되어 있다. 당해 구멍과 접촉 방지 부재(28)는, 이 구멍의 관통 방향과 수직인 단면 형상 및 그 크기가 동일하여도 된다. 또는, 접촉 방지 부재(28)는, 당해 구멍의 관통 방향과 수직인 단면 형상이 당해 구멍과 상이하여도 되고, 당해 구멍의 관통 방향과 수직인 단면의 크기가 당해 구멍보다 작아도 무방하다.

제2 실시 형태에 따른 용접 구조에서는, 용접 이음새부(6)가 상갑판(4)을 향하는 방향에서, 용접 이음새부(6)와 상갑판(4)의 사이에 용접 이음새부(6)가 상갑판(4)에 닿지 않도록 하는 접촉 방지 부재(28)를 마련함으로써, 용접 이음새부(6)와 상갑판(4)의 사이에 취성 균열 전파 경로가 존재하지 않는다. 이에 따라, 용접 이음새부(6)와 상갑판(4)의 경계에 있어서, 용접 이음새부(6)를 전파되어 온 취성 균열을 정지시킬 수 있다.

또한, 도 6b에 도시하는 바와 같이, 필렛 용접부(22)에 의해 접촉 방지 부재(28)를 해치코밍판(2) 및 상갑판(4)에 접합할 수 있다. 이에 따라, 접촉 방지 부재(28)와 해치코밍판(2) 및 상갑판(4)의 사이에서의 물의 통로가 되는 간극을 막아, 해치고밍판(2)을 수밀하게 할 수 있다. 전술한 바와 같이, 필렛 용접은 각장이 작기 때문에, 필렛 용접이 취성 균열의 전파에 미치는 영향은 작다. 따라서, 필렛 용접에 의해 접촉 방지 부재(28)를 장착하여도, 용접 이음새부(6)에서 상갑판(4) 중으로의 취성 균열의 전파를 정지시킬 수 있다. 한편, 도 6b의 화살표 A 방향의 접촉 방지 부재(28)가 존재하지 않는 범위에 있어서는, 도 4b 또는 도 4d와 마찬가지의 용접에 의해 해치코밍판(2)과 상갑판(4)을 접합하여도 된다.

한편, 도 6c에 도시하는 바와 같이, 해치코밍판(2)과 상갑판(4)을 접합하기 위한 필렛 용접부(22)에 의해, 접촉 방지 부재(28)를 해치코밍판(2) 및 상갑판(4)에 접합하여도 된다.

도 7은, 도 6a의 파선 A로 둘러싸인 부분의 확대도로서, 접촉 방지 부재(28)에 함몰부(28a)를 마련한 경우를 도시하고 있다. 한편, 도 7에서는 필렛 용접부(22)를 생략하고 있다.

제2 실시 형태에 있어서, 바람직하게는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 용접 이음새부(6)가 상갑판(4)을 향해 연장되어 있는 방향에 대향하는 접촉 방지 부재(28)의 면(도 7의 예에서는, 상면)에는, 해치코밍판(2)의 용접에 이용되는 용접 금속이 접촉 방지 부재(28)에 용입되는 것을 막는 함몰부(28a)를 형성한다. 이 함몰부(28a)는 매끄럽게 형성되어 있다. 예를 들면, 함몰부(28a)는 그 중앙에서 함몰의 깊이가 가장 깊고, 중앙에서 함몰부(28a)의 주연으로 감에 따라 점차 함몰의 깊이가 얕아지도록 매끄럽게 형성되어 있다.

이 함몰부(28a)를 형성함으로써, 접촉 방지 부재(28)를 도 7과 같이 배치한 상태에서 해치코밍판(2)끼리를 용접할 때에, 용접 이음새부(6)로부터의 용접 금속이 함몰부(28)에 수용되어, 용접 금속이 접촉 방지 부재(28)에 용입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 함몰부(28a)를 매끄럽게 형성함으로써, 용접 이음새부(6)와 접촉 방지 부재(28)의 경계에서의 용접 금속의 형상을 매끄러운 형상으로 할 수 있다.

이에 따라, 접촉 방지 부재(28)에 피로 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 도 8의 경우와 비교한다. 도 8은, 연강으로 형성된 접촉 방지 부재(28)에 상기 함몰부(28a)를 마련하지 않은 경우를 도시하고 있다. 도 8의 경우에는, 함몰부(28a)가 형성되어 있지 않기 때문에, 용접 금속이 접촉 방지 부재(28)에 용입되어, 용접 이음새부(6)와 접촉 방지 부재(28)의 경계에서 용접 금속의 형상을 조절할 수 없다. 그 때문에, 용접 금속의 형상이 매끄럽지 않고 응력 집중이 발생할 가능성이 있어, 반복 하중에 대한 피로 강도가 저하될 가능성이 있다. 이에 대해, 도 7의 예에서는, 함몰부(28a)에 의해 접촉 방지 부재(28)에 용접 금속이 용입되는 것을 억제할 수 있어, 용접 이음새부(6)와 접촉 방지 부재(28)의 경계에서 용접 금속의 형상을 매끄럽게 할 수 있으므로, 접촉 방지 부재(28)에 응력 집중이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

더욱 바람직하게는, 접촉 방지 부재(28)를 용접 금속이 용입되지 않는 재료(예를 들면, 세라믹)로 형성한다. 이에 의해, 보다 확실하게 접촉 방지 부재(28)에 용접 금속이 용입되는 것을 억제할 수 있어, 용접 이음새부(6)와 접촉 방지 부재(28)의 경계에서 용접 금속의 형상을 매끄럽게 할 수 있다. 한편, 함몰부(28)를 형성하지 않고, 접촉 방지 부재(28)를 용접 금속이 용입되지 않는 재료로 형성하여도 된다.

또한, 바람직하게는, 함몰부(28a)를 갖는 접촉 방지 부재(28)의 형상과 치수는, 도 6a, 도 6b의 경우와 마찬가지로, 이 접촉 방지 부재(28)를 장착하기 위해 해치코밍판(2)에 형성된 구멍(2b)의 형상 및 치수와 거의 일치한다. 이 경우, 당해 구멍(2b)에 접촉 방지 부재(28)를 삽입하기 위한 삽입대를 마련해 두는 것이 좋다.

[제3 실시 형태]

도 9a는, 도 3a의 화살표 b-b선을 따라 본 도면으로서, 본 발명의 제3 실시 형태(제2 발명에 대응)에 따른 용접 구조체를 콘테이너선의 해치코밍에 적용한 경우를 도시하고 있다. 도 9a에 도시하는 바와 같이, 제3 실시 형태에 따른 용접 구조체는 2매 이상의 금속판(2a)(이 예에서는, 강판)을 그 단면끼리를 맞대어 용접 접합한 구조를 포함한다.

도 9b는, 도 9a에서의 화살표 b가 가리키는 부분의 확대도이다. 도 9b에 도시하는 바와 같이, 제3 실시 형태에 따르면, 2매의 금속판(2a)간에서 연장되어 있는 용접 이음새부(6)를 도중에서 분할하도록, 해치코밍판(2)의 두께 방향으로 그 용접 이음새부(6)를 관통하는 구멍(29)이 형성되어 있다.

이와 같이, 제3 실시 형태에 따른 용접 구조체에서는, 용접 이음새부(6)를 관통하는 구멍(29)이 마련되어 있으므로, 구멍(29)에 의해 분할된 용접 이음새부(6)들 사이에 취성 균열 전파 경로가 존재하지 않는다. 따라서, 분할된 용접 이음새부(6)들 사이에서 취성 균열의 전파를 정지시킬 수 있다. 이에 따라, 용접 이음새부(6)에서 발생하고, 용접 이음새부(6)를 전파되어 온 취성 균열을 분할된 용접 이음새부(6)들 사이에서 정지시킬 수 있다.

게다가, 용접 이음새부(6)를 분할하는 구멍(29)을 형성함으로써 취성 균열의 전파를 정지시키도록 하였으므로, 기존의 콘테이너선에도 적용할 수 있다. 예를 들면, 기존의 콘테이너선에 포함되는 2매의 금속판(2a)간의 용접 이음새부(6)를 관통하는 구멍(29)을 형성하는 것만으로, 기존의 콘테이너선에 취성 균열 전파 기능을 갖추게 할 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 본원에 있어서 용접부란, 용접 금속 및 용접시의 열 영향에 의해 인성이 저하된 부분을 포함하는 개념이다. 도 9b의 예에서는, 용접 이음새부(6)는 용접 금속부(6a)와 용접시의 열 영향에 의해 인성이 저하된 열 영향부(6b)를 포함한다. 따라서, 구멍(29)에 의해, 용접 금속부(6a) 뿐만이 아니라 열 영향부(6b)도 2개로 분할된다.

구멍(29)의 형성은, 예를 들면 가스 절단기나 다른 적절한 기계를 이용하여 기계 가공에 의해 행할 수 있다. 따라서, 특수한 강재나 용재를 이용하지 않아도 취성 균열 전파 정지 기능을 부여하는 것이 가능하게 된다.

구멍(29)의 형상은, 도 9b의 예에서는, 해치코밍판(2)의 두께 방향과 수직인 단면에서 원형이지만, 당해 단면에서 타원 등의 다른 적절한 형상이라도 무방하다. 이 경우, 바람직하게는, 구멍(29)은 당해 단면에서 구멍(29)의 외연이 매끄러운 형상을 갖는다.

금속판(2a)의 단면끼리가 서로 마주보는 방향(도 9b의 좌우 방향)에서의 구멍(29)의 치수를, 당해 방향에서의 용접 이음새부(6)의 치수보다 크게 하지만, 단면 결손에 의한 용접 구조체의 강도 저하가 허용 범위 내가 되도록 구멍(29)의 치수를 결정한다. 또한, 도 9b의 상하 방향에서의 구멍(29)의 치수는, 도 9b의 좌우 방향에서의 구멍(29)의 치수와 동일한 정도라도 된다.

한편, 도 5c와 같이, 도 5c의 상하 방향에서의 용접 이음새부(6)의 치수가, 해치코밍판(2)의 두께 방향과 수직인 단면에서, 도 5c의 좌측으로부터 우측에 걸쳐 증가하는 경우에는, 도 5c의 상하 방향에서의 구멍(29)의 치수를 용접 이음새부(6)와 같이 증가시켜도 되고, 도 5c의 좌측으로부터 우측에 걸쳐 일정하게 하여도 무방하다.

또한, 해치코밍판(2)을 수밀하게 하는 경우에는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 구멍(29)을 막는 커버 플레이트(26)를 해치코밍판(2)에 장착할 수 있다. 이 커버 플레이트(26)는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 필렛 용접에 의해 해치코밍판(2)에 접합시킬 수 있다. 구멍(29)을 상갑판에 근접하는 위치에 마련한 경우에는, 필렛 용접에 의해 커버 플레이트(26)를 해치코밍판(2) 뿐만이 아니라 상갑판에도 접합시켜도 된다.

[다른 실시 형태]

전술한 해치코밍판(2) 및 상갑판(4)은, 특허 청구의 범위에서의 각각 접합판 및 피접합판에 상당하지만, 다른 부재가 접합판 및 피접합판이라도 무방하다. 예를 들면, 콘테이너선의 상갑판(4)이 접합판이고 현측 외판(14)이 피접합판이라도 되고, 현측 내판(16)이 접합판이고 상갑판(4)이 피접합판이라도 된다.

전술한 구멍(18) 및 접촉 방지 부재(28)가, 도시된 형상 또는 치수 이외의 형상 또는 치수라도, 본 발명의 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 특허 청구의 범위에서의 구멍 및 접촉 방지 부재(28)는, 도시된 형상 또는 치수로 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명은, 콘테이너선에 한정하지 않고 다른 용접 구조체에도 적용할 수 있다. 예를 들면, 벌크 캐리어, 해양 구조물 또는 지상의 건축물 등, 취성 균열의 전파 정지 기능이 요구되는 적절한 용접 구조체에 본 발명을 적용할 수도 있다.

제3 실시 형태에서는, 구멍(29)을, 도 9a, 도 9b와 같이 상갑판(4)에 근접한 위치에 1개 마련하고 있었지만, 다른 위치에 마련하여도 되고, 용접 이음새부(6)가 연장되는 방향으로 소정의 간격을 두고 복수 개 마련하여도 된다. 또한, 제1 실시 형태의 구멍(18)에 부가하여, 제3 실시 형태의 구멍(29)을 마련할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명은 전술한 실시의 형태로 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경을 가할 수 있는 것은 물론이다.

Claims

2매의 금속판이 용접에 의해 이어 붙여져 이루어지는 접합판과, 그 접합판에 용접에 의해 접합되는 피접합판을 구비하고, 상기 2매의 금속판간의 용접 이음새부가, 상기 피접합판을 향해 상기 접합판과 피접합판의 접합 위치 부근까지 연장되어 있는 용접 구조체에 있어서,
상기 용접 이음새부가 피접합판을 향하는 방향에 있어서, 상기 용접 이음새부와 피접합판이 접촉되지 않으면서, 상기 용접 이음새부와 피접합판 사이에 상기 접합판과 피접합판을 접합하는 용접부가 존재하지 않도록 구성되어 있고,
상기 접합판에서의 상기 접합 위치 부근에는, 상기 용접 이음새부와 피접합판의 사이에 접합판의 두께 방향으로 관통하는 구멍이 마련되어 있고, 이에 따라, 상기 용접 이음새부가 상기 피접합판을 향하는 방향에서, 상기 용접 이음새부와 피접합판이 접촉되지 않으면서, 상기 용접 이음새부와 피접합판 사이에 상기 접합판과 피접합판을 접합하는 용접부가 존재하지 않도록 되어 있으며,
상기 각 금속판은 콘테이너선의 해치코밍판이고, 상기 피접합판은 상기 콘테이너선의 상갑판이며, 상기 해치코밍판의 하단부가 상기 상갑판의 상면에 용접에 의해 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 용접 구조체.
제1항에 있어서,
상기 접합 위치 부근에는, 상기 용접 이음새부와 피접합판 사이에 접촉 방지 부재가 개재되어 있고, 이에 따라, 상기 용접 이음새부와 피접합판이 접촉되지 않으면서, 상기 용접 이음새부와 피접합판 사이에 상기 접합판과 피접합판을 접합하는 용접부가 존재하지 않도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 용접 구조체.
2매의 금속판이 용접에 의해 이어 붙여져 이루어지는 접합판과, 그 접합판에 용접에 의해 접합되는 피접합판을 구비하고, 상기 2매의 금속판간의 용접 이음새부가, 상기 피접합판을 향해 상기 접합판과 피접합판의 접합 위치 부근까지 연장되어 있는 용접 구조체에 있어서,
상기 용접 이음새부가 피접합판을 향하는 방향에 있어서, 상기 용접 이음새부와 피접합판이 접촉되지 않으면서, 상기 용접 이음새부와 피접합판 사이에 상기 접합판과 피접합판을 접합하는 용접부가 존재하지 않도록 구성되어 있고,
상기 접합 위치 부근에는, 상기 용접 이음새부와 피접합판 사이에 접촉 방지 부재가 개재되어 있고, 이에 따라, 상기 용접 이음새부와 피접합판이 접촉되지 않으면서, 상기 용접 이음새부와 피접합판 사이에 상기 접합판과 피접합판을 접합하는 용접부가 존재하지 않도록 되어 있으며,
상기 2매의 금속판은 콘테이너선의 해치코밍판이고, 상기 피접합판은 상기 콘테이너선의 상갑판이며, 상기 해치코밍판의 하단부가 상기 상갑판의 상면에 용접에 의해 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 용접 구조체.