KR20230096097A - 용접 조인트, 용접 조인트의 설계 방법, 용접 조인트의 제조 방법 및 선체 구조 - Google Patents

용접 조인트, 용접 조인트의 설계 방법, 용접 조인트의 제조 방법 및 선체 구조 Download PDF

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가즈토시 이치카와
히로시 시마누키
뎁페이 오카와
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닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 강판끼리의 용접 조인트에 있어서 용접 열 영향부에서의 변형 집중에 의한 파단을 억제하는 것.
[해결 수단] 강판을 사용하여 형성된 맞댐 용접 조인트이며, 상기 강판은, 국제 선급 협회 연합(IACS)의 통일 규격(Unified Requirement W11 Rev.9 2017)에 준거한 규격을 충족하고, 또한 상기 통일 규격으로 규정된 전체 신장의 값의 1.40배 이상의 전체 신장을 갖고, 상기 맞댐 용접 조인트의 판 두께를 t(㎜), 용접 열 영향부의 폭을 Lh(㎜), 상기 용접 열 영향부의 경도를 Hh, 모재부의 경도를 Hb 및 용접 금속부의 경도를 Hw로 했을 때, Hh/Hb가 0.97 미만인 경우에는, 하기 식 (1) 내지 (4)를 만족하고, Hh/Hb가 0.97 이상인 경우에는, 하기 식 (3) 내지 (4)를 만족한다.
Lh≤(0.034t+0.510)/(1-Hh/Hb)0.9 … (1)
Hh/Hb≥0.70 … (2)
Hw/Hb≥1.0 … (3)
6≤t≤40 … (4)

Description

용접 조인트, 용접 조인트의 설계 방법, 용접 조인트의 제조 방법 및 선체 구조
본 발명은, 용접 조인트, 용접 조인트의 설계 방법 및 용접 조인트의 제조 방법과, 당해 용접 조인트를 구비한 선체 구조에 관한 것이다.
근년, 선박의 충돌, 좌초 등의 해난 사고에 의한 해양 오염이 사회 문제가 되고 있다. 예를 들어, 광석 운반선이나 석탄 운반선 등의 벌크 캐리어와 같이, 적하가 해양을 과도하게 오염시키는 것이 아닌 선박이라도, 연료유의 유출에 의해 해양을 오염시키는 경우가 있다. 또한, 탱커 등의 선박으로부터 적하인 기름이 유출되면, 해양 오염은 보다 현저해진다. 이 때문에, 충돌, 좌초 등에 의한 선각의 파구를 억제할 필요가 있다.
따라서, 특허문헌 1에는, 내충돌성이 우수한 선체 구조가 제안되어 있다. 여기서 말하는 내충돌성이란, 예를 들어 소정의 속도에서 다른 배의 충돌을 받아도 선각의 파구를 억제할 수 있는 성질을 말한다. 이 선체 구조는, 선측부의 외판 혹은 내판의 일부의 부위 또는 외판 혹은 내판의 모든 부위에, 국제 선급 협회 연합(IACS)의 통일 규격(Unified Requirement W11 Rev.8 2014)에 준거한 규격을 충족하고, IACS의 통일 규격으로 규정된 전체 신장의 값의 1.4배 이상의 전체 신장이 사양으로서 부과되고, 또한 상기 사양을 충족한 것이 확인된, 강도 구분 32, 36 또는 40의 고연성 강판을 사용한 선각 구조를 갖고 있다. 이러한 경우, 선체 구조에 상기 고연성 강판을 사용함으로써, 외판이나 내판 등의 선각에 파구가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 특허문헌 2에는, 용접 금속부에서의 파단을 억제한 용접 조인트가 제안되어 있다. 특허문헌 2에는, V형 등의 형상을 갖는 개선의 완전 용입 용접에 있어서, 개선 각도, 용접 금속의 인장 강도, 모재의 인장 강도 등을 파라미터로 하는 관계식이 나타내어지고, 제안된 용접 조인트는 당해 관계식을 충족한다. 이러한 경우, 용접 금속 재료의 강도가 모재의 강도를 하회하는 경우라도, 모재에 비교하여 인성이 낮은 용접 금속부에 변형이 집중되는 것을 피함으로써, 끈끈한 용접 조인트를 실현할 수 있다.
일본 특허 제5893231호 공보 일본 특허 제6319027호 공보
그런데, 용접 조인트에 있어서의 용접 금속 재료의 강도가 모재의 강도를 하회하는, 소위 언더 매칭의 경우나, 용접 열 영향부(HAZ: Heat Affected Zone)가 연화되어 있는 경우에, 용접 조인트에 인장 응력이 작용하면, 연질부에 소성 변형이 집중된다. 이 때문에, 용접 조인트의 부재의 신장이 작은 시점에서, 당해 용접 조인트가 파단되는 것이 상정된다.
특히, 열 가공 제어(TMCP: Thermo Mechanical Control Process)에 의한 강판의 조직 제어에 의해, 당해 강판의 강도ㆍ신장 특성을 향상시키고 있는 경우, HAZ는, 용접 열에 의해 오스테나이트화 온도보다도 고온이 된다. 이에 의해, 모재의 조직이 HAZ에 잔존하지 않아, 모재에 비해 강도가 저하되는 경우가 있다. 그렇게 하면, HAZ는 연화되기 쉬워, 용접 조인트에서는 강판의 강도ㆍ신장 특성이 충분히 활용되지 않을 가능성이 있다.
본 발명자들이 예의 검토한 바, 후술하는 바와 같이 용접 조인트에 있어서 HAZ가 파단되지 않기 위한 조건으로서, HAZ의 연화율과 HAZ의 폭이 영향을 미치는 것을 알아냈다.
따라서, 본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 강판끼리의 용접 조인트에 있어서 용접 열 영향부에서의 변형 집중에 의한 파단을 억제하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 어느 관점에 의하면, 강판을 사용하여 형성된 맞댐 용접 조인트이며, 상기 강판은, 국제 선급 협회 연합(IACS)의 통일 규격(Unified Requirement W11 Rev.9 2017)에 준거한 규격을 충족하고, 또한 상기 통일 규격으로 규정된 전체 신장의 값의 1.40배 이상의 전체 신장을 갖고, 상기 맞댐 용접 조인트의 판 두께를 t(㎜), 용접 열 영향부의 폭을 Lh(㎜), 상기 용접 열 영향부의 경도를 Hh, 모재부의 경도를 Hb 및 용접 금속부의 경도를 Hw로 했을 때, Hh/Hb가 0.97 미만인 경우에는, 하기 식 (1) 내지 (4)를 만족하고, Hh/Hb가 0.97 이상인 경우에는, 하기 식 (3) 내지 (4)를 만족하는 용접 조인트가 제공된다.
상기 용접 조인트에 있어서, 상기 강판은, 상기 통일 규격으로 규정된 강도 구분 32, 36 또는 40이어도 된다.
표점간 거리가 200㎜, 폭이 40㎜인 평형 조인트 시험편을 사용한 인장 시험에서의 전체 신장의 값이, 상기 통일 규격으로 규정된 모재부의 전체 신장의 값의 1.4배 이상이어도 된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 강판을 사용하여 형성되는 맞댐 용접 조인트의 설계 방법이며, 상기 강판으로서, 국제 선급 협회 연합(IACS)의 통일 규격(Unified Requirement W11 Rev.9 2017)에 준거한 규격을 충족하고, 또한 상기 통일 규격으로 규정된 전체 신장의 값의 1.40배 이상의 전체 신장을 갖는 강판을 선정하는 강판 선정 스텝과, 상기 맞댐 용접 조인트의 판 두께를 t(㎜), 용접 열 영향부의 폭을 Lh(㎜), 상기 용접 열 영향부의 경도를 Hh, 모재부의 경도를 Hb 및 용접 금속부의 경도를 Hw로 했을 때, Hh/Hb가 0.97 미만인 경우에는, 하기 식 (1) 내지 (4)를 만족하고, Hh/Hb가 0.97 이상인 경우에는, 하기 식 (3) 내지 (4)를 만족하도록, 맞댐 용접의 용접 조건을 설정하는 용접 조건 설정 스텝을 갖는 용접 조인트의 설계 방법이 제공된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 강판을 사용하여 형성되는 맞댐 용접 조인트의 제조 방법이며, 상기 강판으로서, 국제 선급 협회 연합(IACS)의 통일 규격(Unified Requirement W11 Rev.9 2017)에 준거한 규격을 충족하고, 또한 상기 통일 규격으로 규정된 전체 신장의 값의 1.40배 이상의 전체 신장을 갖는 강판을 선정하는 강판 선정 스텝과, 상기 맞댐 용접 조인트의 판 두께를 t(㎜), 용접 열 영향부의 폭을 Lh(㎜), 상기 용접 열 영향부의 경도를 Hh, 모재부의 경도를 Hb 및 용접 금속부의 경도를 Hw로 했을 때, Hh/Hb가 0.97 미만인 경우에는, 하기 식 (1) 내지 (4)를 만족하고, Hh/Hb가 0.97 이상인 경우에는, 하기 식 (3) 내지 (4)를 만족하도록, 맞댐 용접의 용접 조건을 설정하는 용접 조건 설정 스텝과, 상기 강판 선정 스텝에 있어서 선정된 상기 강판을, 상기 용접 조건 설정 스텝에 있어서 설정된 상기 용접 조건하에서 용접하는 용접 스텝을 갖는 용접 조인트의 제조 방법이 제공된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 선측부 혹은 선저부의 외판의 맞댐 용접 조인트의 일부의 부위 혹은 당해 맞댐 용접 조인트의 모든 부위, 또는, 선측부 혹은 선저부의 내판의 맞댐 용접 조인트의 일부의 부위 혹은 당해 맞댐 용접 조인트의 모든 부위가, 상기 용접 조인트인 선체 구조가 제공된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 선측부 또는 선저부의 외판 또는 내판의 맞댐 용접 조인트 중에서, 파구를 억제할 필요가 있는 부위가, 상기 용접 조인트인 선체 구조가 제공된다.
Lh≤(0.034t+0.510)/(1-Hh/Hb)0.9 … (1)
Hh/Hb≥0.70 … (2)
Hw/Hb≥1.0 … (3)
6≤t≤40 … (4)
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 연성이 우수한 용접 조인트를 제공할 수 있어, 강판끼리의 용접 조인트에 있어서 용접 열 영향부에서의 변형 집중에 의한 파단을 억제할 수 있다. 또한, 선측부 혹은 선저부의 외판의 맞댐 용접 조인트의 일부의 부위 혹은 당해 맞댐 용접 조인트의 모든 부위에, 당해 용접 조인트를 사용함으로써, 예를 들어 선박의 충돌이나 좌초에 의한 용접 조인트의 파단이 억제된다. 그 결과, 산업상의 공헌이 매우 현저해진다.
도 1은 선체 구조의 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 있어서의 선체 구조의 선측부 및 선저부를 확대한 도면이다.
도 3은 FEM 해석에 사용한 조인트 인장 시험편을 도시하는 도면이다.
도 4는 FEM 해석에서 사용한 모델의 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 추정식에서 도출한 한계 HAZ 폭과, FEM 해석에서 구한 한계 HAZ 폭을 비교한 그래프이다.
도 6은 조인트 인장 시험 후의 조인트 인장 시험편의 상태를 도시하는 도면이다.
도 7은 고연성 강판의 EGW 조인트의 단면 경도 분포를 도시하는 도면이다.
도 8은 종래 강의 EGW 조인트의 단면 경도 분포를 도시하는 도면이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.
<선체 구조>
우선, 선체 구조(선각 구조)의 일례로서, 유조의 이중 선각 구조에 대해서 설명한다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 이중 선각 구조의 선측부(10)를 구성하는 주요한 부재는, 외판(11)과 내판(12), 외판(11)과 내판(12)에 각각 부수되는 방요재(13, 14), 트랜스(15) 및 스트링거(16)이다. 또한, 선저부(20)를 구성하는 주요한 부재는, 외판(21)과 내판(22), 외판(21)과 내판(22)에 각각 부수되는 방요재(23, 24), 트랜스(25) 및 스트링거(26)이다. 또한, 이중 선각 구조는, 어퍼 덱(30) 및 빌지(31)를 갖고 있다.
<강판>
본 실시 형태의 선체 구조에 있어서, 상기 외판이나 내판 등의 주요한 부재에는, 예를 들어 상기 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 국제 선급 협회 연합(IACS)의 통일 규격(Unified Requirement W11 Rev.9 2017)에 준거한 규격을 충족하고, IACS의 통일 규격으로 규정된 전체 신장의 값의 1.40배 이상의 전체 신장을 갖는 고연성 강판이 사용된다. 이러한 경우, 선박의 내충돌성을 비약적으로 향상시킬 수 있어, 외판이나 내판 등의 선각에 파구가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 상기의 IACS의 통일 규격으로 규정된 전체 신장의 값에 대한 전체 신장의 배율은, 높으면 높을수록 좋고, 그 상한값은 특별히 규정하는 것은 아니지만, 실질적으로는 2.20배 정도가 상한이 된다.
구체적으로는, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 대형 선박인 대형 원유 탱커(VLCC: Very Large Crude oil Carrier)의 충돌 사고를 상정한 경우에 있어서, 선체 구조의 선측부의 외판이나 내판 등에 다양한 전체 신장을 갖는 강판을 적용하여 유한 요소법(Finite Element Method: FEM)에 의한 해석을 행한 바, IACS의 통일 규격으로 규정된 전체 신장의 값의 1.40배 이상의 전체 신장을 갖는 고연성 강판을 사용한 경우에, 종래 강을 사용한 경우에 비해, 에너지 흡수량을 향상시킬 수 있어, 외판이나 내판 등의 선각에 파구가 발생하는 것을 억제할 수 있었다. 또한, 선저부의 외판이나 내판 등에 상기 고연성 강판을 사용한 경우에 있어서도, 마찬가지로, 에너지 흡수량을 향상시킬 수 있어, 외판이나 내판 등의 선각에 파구가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 통일 규격(Unified Requirement W11 Rev.9 2017)으로 규정된 전체 신장의 값은, 표 1과 같다. 표 1은 판 두께와 Grade에 따라서, 사용하는 선체 재료가 만족해야 할 최소의 신장값을 규정하고 있다. 통일 규격에서는, Grade에 있어서의 알파벳(A, B, D, E 및 F)은, 샤르피 충격 시험에서 요구되는 시험 온도의 차이를 나타내고, 숫자(32, 36 및 40)는 강도의 구분을 나타내고 있다. 고연성 강판은, 이들 표 1로 나타내는 전체 신장의 규격값을 상회하는 신장을 갖고 있고, 통일 규격을 만족하고 있다. 상기와 같은 강도의 구분을 갖는 고연성 강판을 사용함으로써, 이하에서 설명하는 바와 같은 본 발명의 효과가 특히 현저해진다.
Figure pct00001
이상과 같이, 본 실시 형태의 선체 구조에는, 고연성 강판이 사용된다. 이하의 설명에 있어서 「고연성 강판」이라고 하는 경우는, 이와 같이 IACS의 통일 규격에 준거한 규격을 충족하고, 또한 IACS의 통일 규격으로 규정된 전체 신장의 값의 1.40배 이상의 전체 신장을 갖는 강판을 가리키는 것으로 한다.
또한, 고연성 강판은, 상기의 요건을 만족하는 한, 강판의 조성 및 제조 조건은 한정되지는 않는다. 예를 들어, 상기 고연성 강판으로서, 조성이, 질량％로, C: 0.02 내지 0.18％, Si: 0.01 내지 0.50％, Mn: 0.9 내지 1.6％, Al: 0.001 내지 0.100％, N: 0.02％ 이하, P: 0.02％ 이하, 및 S: 0.01％ 이하를 함유하고, 잔부가, Fe 및 불순물로 이루어지는 강판을 사용할 수 있다.
또한, 고연성 강판에는, 모재부의 강도의 향상, 용접 조인트의 인성의 향상 등, 요구되는 특성에 따라서, 상기 조성을 변경한 강판을 사용해도 된다. 예를 들어, 상기 조성에 있어서, Fe의 일부 대신에, Ni: 0.8％ 이하, Cr: 0.2％ 이하, Mo: 0.08％ 이하, Cu: 0.35％ 이하, W: 1.0％ 이하, Co: 1.0％ 이하, V: 0.1％ 이하, Nb: 0.05％ 이하, Ti: 0.02％ 이하, Zr: 0.05％ 이하, Ta: 0.05％ 이하, Hf: 0.005％ 이하, REM(희토류 원소): 0.005％ 이하, Y: 0.005％ 이하, Ca: 0.01％ 이하, Mg: 0.01％ 이하, Te: 0.01％ 이하, Se: 0.005％ 이하, B: 0.005％ 이하, 및 Sn: 0.3％ 이하의 1종 또는 2종 이상을 함유시켜도 된다.
또한, 상기와 같은 강도의 구분의 고연성 강판 이외에도, 예를 들어 국제 선급 협회 연합(IACS)의 통일 규격(Unified Requirement W11 Rev.9 2017)에 준거한 규격을 충족하고, IACS의 통일 규격으로 규정된 전체 신장의 값의 1.40배 이상의 전체 신장을 갖는 연강을 사용하는 것도 가능하다.
<용접 조인트>
다음으로, 본 실시 형태의 선체 구조에 있어서, 고연성 강판을 사용하여 형성되는 맞댐 용접 조인트(이하, 단순히 「용접 조인트」라고 함)에 대해서 설명한다. 용접 조인트의 용접 방법으로서는, 예를 들어 피복 아크 용접(SMAW), 탄산 가스(CO2) 아크 용접, 일렉트로 가스 아크 용접(EGW), 서브 머지 아크 용접(SAW) 등의 용접 방법을 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시 형태에서는, 선체 구조에 고연성 강판을 사용함으로써, 외판이나 내판 등의 선각에 파구가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 한편, 종래의 기술에서는, 용접 조인트에 있어서, 파단을 억제하는 효과가 얻어지는지 여부는 명확하지 않았다. 예를 들어 선박의 충돌, 좌초 등이 발생한 경우, 용접 조인트의 용접선을 따라서 파단될 우려가 있다.
본 발명자들은, 상기 우려를 불식하기 위해, 예의 검토를 행한 결과, 용접 조인트에 있어서, HAZ의 경도와 모재부의 경도의 상이에 기인하여, 파단이 발생하는 부위가 변화할 가능성에 상도하였다.
따라서, 본 발명자들은, 상기 검토로부터 상도한 지견에 대하여 더한층의 검증을 행하기 위해, 유한 요소법(FEM)에 의해 조인트 인장 시험의 시뮬레이션을 실시하였다. 그 결과, 이하에 설명한 바와 같이, HAZ가 파단되지 않기 위한 용접 조인트 조건(구체적으로는, HAZ의 연화율(이하, 「HAZ 연화율」이라고 함)과 HAZ의 폭(이하, 「HAZ 폭」이라고 함)의 조건)을 발견하는 데 이르렀다.
도 3은, FEM 해석에 사용한 조인트 인장 시험편(평형 조인트 시험편)을 도시하는 도면이다. 도 3의 (a)는 측면도를 도시하고, 도 3의 (b)는 평면도를 도시한다. 조인트 인장 시험편의 외형은, JIS1A호 인장 시험편에 준거하고 있다. 조인트 인장 시험편의 길이 방향 중심부에 용접 금속부 WM과 용접 열 영향부 HAZ가 위치하도록, 조인트 인장 시험편을 모델화하였다. 즉, 모델화한 조인트 인장 시험편에 있어서, 용접 금속부 WM은 중심에 위치하고, 용접 열 영향부 HAZ는 용접 금속부 WM의 외측에 위치하고, 모재부 BM은 용접 열 영향부 HAZ의 더욱 외측에 위치한다.
이러한 모델에 있어서, 조인트 인장 시험편의 길이는 580㎜이며, 평행부의 길이는 220㎜이며, 표점간 거리 GL은 200㎜이다. 조인트 인장 시험편의 파지부의 폭은 60㎜이며, 평행부의 폭은 40㎜이다. 모재부 BM에 있어서, 폭이 60㎜와 40㎜로 변화하는 장소의 곡률 반경 R은 25㎜이다. 또한, 평행부의 폭은 40㎜로 한정되지 않고, 예를 들어 25㎜로 해도 된다.
또한, 조인트 인장 시험편의 판 두께 t는, 6㎜, 12㎜, 24㎜, 36㎜의 4 케이스로 하였다. 용접 금속부 WM의 폭은 20㎜로 고정하고, 용접 열 영향부 HAZ의 폭 Lh를 1 내지 15㎜의 범위에 있어서 1㎜ 피치로 변화시켰다. 이 HAZ 폭 Lh의 1 내지 15㎜의 범위는, 통상의 용접 조건에서의 용접 열 영향부 HAZ에서 상정되는 범위이다. 모재부 BM에 대한 용접 열 영향부 HAZ의 연화율은, 5％, 10％, 20％, 30％의 4 케이스로 하였다.
도 4에, FEM 해석에서 사용한 모델(조인트 인장 시험편의 우측 절반)의 예를 나타냈다. 도 4에는, 조인트 인장 시험편의 판 두께 t가 12㎜이며, 용접 열 영향부 HAZ의 폭 Lh가 5㎜인 경우의 모델의 예를 나타내고 있다.
FEM 해석에 있어서, 재료의 진응력-진변형 관계를, 하기 식 (6)의 Swift 법칙에 의해 근사하였다. 여기서, 이하의 식 (6)에 있어서, σt: 진응력, εt: 진변형, σy, α, n: 재료 특성이다. 또한, FEM 해석에 사용한 Swift 법칙의 파라미터는, 본 발명자들이 과거에 실시한 각종 실험에서 취득된 데이터에 기초하여, 표 2와 같이 설정하였다.
σt=σy(1+εt/α)n … (6)
Figure pct00002
이상의 조인트 인장 시험편의 판 두께 t(4 케이스)와 용접 열 영향부 HAZ의 연화율(4 케이스)의 조건에 있어서, 용접 열 영향부 HAZ의 폭 Lh를 1 내지 15㎜의 범위에서 1㎜ 피치로 변화시켜서 FEM 해석을 행하고, 용접 열 영향부 HAZ에서 파단되지 않는 한계의 HAZ의 폭(이하, 「한계 HAZ 폭」이라고 함)을 구하였다. 그 결과를, 표 3에 나타낸다.
Figure pct00003
표 3에 나타낸 바와 같이, 조인트 인장 시험편의 판 두께 t가 작고, 또한 용접 열 영향부 HAZ의 연화율이 큰 경우, 한계 HAZ 폭은 작아지는 경향이 있고, 작은 HAZ 폭 Lh에서 용접 열 영향부 HAZ가 파단되기 쉬운 것을 알 수 있다. 한편, 조인트 인장 시험편의 판 두께 t가 크고, 또한 용접 열 영향부 HAZ의 연화율이 작은 경우, 한계 HAZ 폭은 커지는 경향이 있고, 큰 HAZ 폭 Lh에서도 용접 열 영향부 HAZ가 파단되기 어려운 것을 알 수 있다.
다음에, 본 발명자들은, 표 3에 나타내는 FEM 해석 결과에 기초하여, 한계 HAZ 폭의 추정식을 도출하였다. 한계 HAZ 폭은, HAZ 연화율이 0％에 근접(즉, Hh/Hb가 1에 근접)하면, 무한대가 되는 것이 상정된다. 이러한 상정에 기초하여, 하기 식 (7)에 나타내는 한계 HAZ 폭 LhLIM의 추정식을 정의하였다.
LhLIM=a/(1-Hh/Hb)b … (7)
표 3의 FEM 해석 결과를 사용하여, 조인트 인장 시험편의 판 두께 t마다, 최소 제곱법에 의해 계수 a, b를 도출하였다. 그 결과, a는 판 두께 t에 의존하여 변화하고, b는 판 두께 t에 의존하지 않는다고 간주할 수 있으며, 하기 식 (8) 및 (9)가 도출되었다.
a=0.034t+0.510 … (8)
b=0.9 … (9)
이상으로부터, 상기 식 (7) 내지 (9)에 기초하여, 하기 식 (10)에 나타내는 한계 HAZ 폭의 추정식이 도출되었다. 여기서, 이하의 식 (10)에 있어서, LhLIM: 한계 HAZ 폭(㎜), t: 조인트 인장 시험편(용접 조인트)의 판 두께(㎜), Hh: HAZ의 경도, Hb: 모재부의 경도이다.
LhLIM=(0.034t+0.510)/(1-Hh/Hb)0.9 … (10)
그리고, 하기 식 (11)에 나타낸 바와 같이, HAZ 폭 Lh가 한계 HAZ 폭 LhLIM 이하이면, HAZ에서 파단되지 않는다. 그렇게 하면, 식 (10) 및 (11)로부터, 본 발명에 있어서 용접 조인트가 만족해야 할 조건인 하기 식 (12)가 도출된다. 또한, 상기한 바와 같이 HAZ 연화율은 0％ 초과의 값이기 때문에, 하기 식 (13)과 같이, Hh/Hb는 1.00 미만의 값이 된다.
Lh≤LhLIM … (11)
Lh≤(0.034t+0.510)/(1-Hh/Hb)0.9 … (12)
Hh/Hb<1.00 … (13)
또한, 용접 조인트는, 하기 식 (14) 내지 (16)에 나타내는 조건을 만족하는 것으로 한다. 상술한 바와 같이, FEM 해석에서는 HAZ 연화율을 5％, 10％, 20％, 30％의 4 케이스로 하고 있다. 또한, 식 (12)에 의하면, 판 두께가 6㎜인 경우, Hh/Hb가 0.97 이상으로 한계 HAZ 연화 폭 LhLIM이 15㎜를 초과하기 때문에, 하기 식 (14)가 도출된다. 또한, 용접 금속부의 경도가 모재부의 경도 이상이며, 통상의 용접 조인트로 상정되는, 소위 오버 매칭이므로, 하기 식 (15)가 도출된다. 또한, 상술한 바와 같이, FEM 해석에서는 조인트 인장 시험편의 판 두께 t를 6㎜, 12mm, 24mm, 36mm의 4 케이스로 하고 있지만, 후술하는 바와 같이, 본 발명자들은 판 두께 t가 40㎜여도 상기 식 (10)을 충족하는 것을 확인하고 있다. 이러한 결과로부터, 하기 식 (16)이 도출된다.
0.97>Hh/Hb≥0.70 … (14)
Hw/Hb≥1.0 … (15)
6≤t≤40 … (16)
이상을 통합하면, 본 발명에 있어서 용접 조인트가 만족해야 할 조건은, Hh/Hb의 값에 따라서 경우를 나눌 수 있고, Hh/Hb가 0.97 미만인 경우는, 하기 식 (1) 내지 (4)를 만족하는 것이며, Hh/Hb가 0.97 이상인 경우는, 하기 식 (3) 내지 (4)를 만족하게 된다. 바꾸어 말하면, Hh/Hb의 값에 따라서, 용접 조인트가 상기와 같은 조건을 만족하면, HAZ(연질부)에서의 변형 집중에 의한 인장 파단을 억제할 수 있어, 연성이 우수한 용접 조인트를 제공할 수 있다. 여기서, 하기 식 (1) 내지 (4)에 있어서, Hh: HAZ의 경도, Hb: 모재부의 경도, t: 용접 조인트의 판 두께(㎜), Lh: HAZ 폭(㎜), Hw: 용접 금속부의 경도이다.
Lh≤(0.034t+0.510)/(1-Hh/Hb)0.9 … (1)
Hh/Hb≥0.70 … (2)
Hw/Hb≥1.0 … (3)
6≤t≤40 … (4)
또한, 본 실시 형태에 있어서, 모재 및 용접 조인트의 단면의 판 두께의 1/4 위치와 판 두께의 3/4 위치의 비커스 경도 분포를, JIS Z2244:2009에 입각하여, 1㎜ 피치로 측정한다. 이때, 열영향을 받지 않은 모재부의 시험편과 용접 조인트의 시험편을 각각 준비한다. 용접부의 경도 측정에서는, 용접 조인트에 있어서의 용접선의 연신 방향에 대하여 직교하는 방향으로, 용접선이 중앙에 위치하도록, 샘플을 채취하여, 측정 단면으로 한다. 또한, 비커스 경도 분포의 측정에서는, 하중은 10kg으로 한다. 이러한 측정에 의해 얻어진 결과를 사용하여 산출되는 모재부의 경도의 평균값을 Hb로 하고, HAZ의 경도의 최솟값을 Hh로 하고, 용접 금속부의 경도의 최솟값을 Hw로 한다. 또한, 상기와 같이 하여 얻어지는 경도의 측정 결과로부터, 판 두께의 1/4 위치와 판 두께의 3/4 위치의 HAZ 연화부의 폭을 구하고, 그것들의 평균값을 Lh로 한다.
또한, 모재부의 경도의 평균값 Hb, HAZ의 경도의 최솟값 Hh, 용접 금속부의 경도의 최솟값 Hw 및 HAZ 폭 Lh에 대해서, 정의와, 보다 구체적인 측정 방법은, 이하와 같다.
즉, 모재부에 대해서는, 판 두께의 1/4 위치와 판 두께의 3/4 위치에 있어서, 1㎜ 피치로 10점씩, 합계 20점 측정하고, 얻어진 20개의 측정값의 평균값을, 모재부의 경도 Hb로 한다. 용접 조인트의 측정에서는, 용접 조인트의 단면을 연마 후에 나이탈 부식함으로써, 용접 금속과 HAZ를 현출시킨다. 그 후, 판 두께의 1/4 위치와 판 두께의 3/4 위치에 있어서, 용접 금속과 HAZ의 경계선(용융선)을 기점으로 하여, 모재측에 1㎜ 피치로 모재부에 도달할 때까지 경도 분포를 측정하고, 측정 결과의 최솟값을 HAZ의 경도 Hh로 한다. 경도의 측정 결과가, 모재부의 경도 Hb의 97％ 이하인 영역을 HAZ 연화역으로 정의하고, 판 두께의 1/4 위치와 판 두께의 3/4 위치에 있어서, 용융선으로부터 HAZ 연화역의 모재 측단부까지의 거리를 각각 구하고, 얻어진 거리의 최댓값을 HAZ 폭 Lh로 한다. 또한, 용접 금속부에 대해서는, 판 두께의 1/4 위치와 판 두께의 3/4 위치에 있어서, 1㎜ 피치로 측정하고, 얻어진 측정값의 최솟값을 용접 금속부의 경도 Hw로 한다.
또한, 용접 조인트가, Hh/Hb의 값에 따라서, 상기 (1) 내지 (4)의 조건을 적절하게 만족함으로써, 표점간 거리가 200㎜, 폭이 40㎜의 평형 조인트 시험편을 제작하여, 이러한 시험편을 인장 시험에 제공한 경우에, 인장 시험에서의 전체 신장의 값은, 상기 통일 규격으로 규정된 모재부의 전체 신장의 값의 1.40배 이상으로 된다. 상기 통일 규격으로 규정된 모재부의 전체 신장의 값에 대한 전체 신장의 배율은, 높으면 높을수록 좋고, 그 상한값은 특별히 규정하는 것은 아니지만, 실질적으로는 2.20배 정도가 상한이 된다.
<검증>
여기서, 상술한 한계 HAZ 폭 LhLIM의 추정식인 상기 식 (10)에 대해서 검증한다. 도 5는, 식 (10)의 추정식에서 도출한 한계 HAZ 폭(도 5의 횡축)과, FEM 해석에서 구해진 한계 HAZ 폭(도 5의 종축)을 비교한 그래프이다. 도 5를 참조하면, 용접 조인트의 판 두께 t가 6㎜, 12㎜, 24㎜, 36㎜의 4 케이스에 있어서, 식 (10)을 사용한 추정 결과와 FEM 해석 결과가 양호하게 일치하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 용접 조인트의 판 두께 t가 40㎜인 경우에서도, 도 5에 있어서의 그래프를 외삽하면, 식 (10)을 사용한 추정 결과와 FEM 해석 결과가 양호하게 일치한다. 따라서, 용접 조인트가 만족해야 할 조건인 상기 식 (1) 내지 (4)가 적절한 것을 알 수 있다.
<용접 조인트의 설계 방법>
다음으로, 상기와 같은 용접 조인트를 제조할 때의 용접 조인트의 설계 방법에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 설계 방법은, 강판을 사용하여 형성되는 맞댐 용접 조인트의 설계 방법이다. 이 설계 방법은, 용접 조인트의 소재가 되는 강판을 선정하는 강판 선정 스텝과, 맞댐 용접의 용접 조건을 설정하는 용접 조건 설정 스텝을 갖는다.
강판 선정 스텝은, 용접 조인트의 소재가 되는 강판으로서, 국제 선급 협회 연합(IACS)의 통일 규격(Unified Requirement W11 Rev.9 2017)에 준거한 규격을 충족하고, 또한 이러한 통일 규격으로 규정된 전체 신장의 값의 1.40배 이상의 전체 신장을 갖는 강판을 선정하는 스텝이다.
또한, 용접 조건 설정 스텝은, 용접 조인트의 판 두께를 t(㎜), 용접 열 영향부의 폭을 Lh(㎜), 용접 열 영향부의 경도를 Hh, 모재부의 경도를 Hb 및 용접 금속부의 경도를 Hw로 했을 때, 상기 식 (1) 내지 식 (4)를 만족하도록, 맞댐 용접의 용접 조건을 설정하는 스텝이다.
이러한 용접 조건 설정 스텝에서는, FEM을 비롯한 각종의 시뮬레이션 방법을 실시하고, 상기 식 (1) 내지 식 (4)를 만족하는 용접 조건을, 가상적으로 구해도 된다. 또한, 상기 강판 선정 스텝에서 선정한 강판을 이용하여, 용접 조건을 바꾸면서 실제로 맞댐 용접과 용접 후의 검증을 행하여, 상기 식 (1) 내지 식 (4)를 만족하는 용접 조건을 실험적으로 구해도 된다.
상기와 같은 용접 조건 설정 스텝을 거침으로써, 용접 조건도 포함하고, 구하는 용접 조인트를 제조하기 위한 구체적인 설계 도면을 얻을 수 있다.
<용접 조인트의 제조 방법>
다음으로, 상기와 같은 용접 조인트의 제조 방법에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법에서는, 상기와 같은 용접 조인트의 설계 방법에 입각하여 선정된 강판을, 설정한 용접 조건에 입각하여 맞댐 용접함으로써, 상기와 같은 용접 조인트를 제조한다. 즉, 본 실시 형태에 관한 용접 조인트의 제조 방법은, 상기와 같은 강판 선정 스텝 및 용접 조건 설정 스텝과, 선정된 강판을 설정한 용접 조건에 입각하여 용접하는 용접 스텝을 갖는 것이라고 할 수 있다.
여기서, 사용하는 용접 방법으로서는, 예를 들어, 피복 아크 용접(SMAW), 탄산 가스(CO2) 아크 용접, 일렉트로 가스 아크 용접(EGW), 서브 머지 아크 용접(SAW) 등을 들 수 있다.
또한, 이러한 용접 시에, 예를 들어 이하와 같은 조건을 채용함으로써, 상기 식 (1) 내지 식 (4)를 만족하는 용접 조인트를, 확실하게 제조하는 것이 가능해지므로, 특히 바람직하다.
즉, 용접 입열량이 큰 경우는, HAZ가 커지는 경향이 있으므로 주의가 필요하다. 예를 들어, 일렉트로 가스 아크 용접(EGW)이나 서브 머지 아크 용접(SAW)에 있어서, 용접 입열량이 50kJ/cm를 초과하는 경우에는, 특히 HAZ 연화되기 어려운 강판을 선정하는 것이 중요해진다. 한편, 피복 아크 용접(SMAW)이나 탄산 가스(CO2) 아크 용접에 있어서, 용접 입열량을 20kJ/cm 이하로 하면, HAZ가 작아지기 때문에, 그다지 강판의 HAZ 연화 특성을 배려하지 않아도, 상기 식 (1) 내지 식 (4)를 만족하는 용접 조인트를 제조하는 것이 가능해진다.
<선체 구조에 대한 용접 조인트의 적용>
이상과 같이 상기 식 (1) 내지 (4)를 만족하는 용접 조인트(이하, 「상기 용접 조인트」라고 함)는 선체 구조에 있어서, 선측부 또는 선저부의 외판의 맞댐 용접 조인트의 일부의 부위 또는 당해 맞댐 용접 조인트의 모든 부위에 사용된다. 또한, 상기 용접 조인트는, 선체 구조에 있어서, 선측부 또는 선저부의 내판의 맞댐 용접 조인트의 일부의 부위 또는 당해 맞댐 용접 조인트의 모든 부위에 사용된다.
특히, 상기 용접 조인트는, 선측부 또는 선저부의 외판 또는 내판의 맞댐 용접 조인트 중에서, 파구를 억제할 필요가 있는 부위에 사용된다. 여기서, 파구를 억제할 필요가 있는 부위는, 선측부 또는 선저부 중 선박이 충돌, 좌초할 때에 충격을 받을 가능성이 있는 부위이며, 구체적으로는 선박의 종류에 의존한다.
예를 들어, 벌크 캐리어에 있어서는, 밸러스트 탱크가 없고 선창이 외판 1매인 부위(즉, 내판이 없는 부위)를 파구를 억제할 필요가 있는 부위로 특정하고, 당해 부위의 용접 조인트에 상기 용접 조인트를 사용해도 된다. 혹은, 연료 탱크의 일부가 되는 외판이 있는 부위를, 파구를 억제할 필요가 있는 부위로 특정하고, 당해 부위의 용접 조인트에 상기 용접 조인트를 사용해도 된다.
또한, 예를 들어 탱커에 있어서는, 제품유(원유 탱커의 경우에는, 원유)가 저장되어 있는 탱크가 있는 내판에 대향하는 외판의 부위를, 파구를 억제할 필요가 있는 부위로 특정하고, 당해 부위의 용접 조인트에 상기 용접 조인트를 사용해도 된다.
또한, 예를 들어 구형 탱크 방식의 LNG선에 있어서는, LNG가 저류되어 있는 구형 탱크가 가장 근접하는 선측 외판의 부위를, 파구를 억제할 필요가 있는 부위로 특정해도 된다. 이 경우, 탱크는 구형이기 때문에, 당해 부위는, 평면에서 보아 그리고 측면에서 보아 탱크 전체를 커버하는 부분일 필요는 없고, 탱크가 가장 근접하는 부분만이어도 된다. 그리고, 특정된 부위의 용접 조인트에 상기 용접 조인트를 사용해도 된다. 필요에 따라서, 구형 탱크가 가장 근접하는 선측 외판의 주변의 부위도, 파구를 억제할 필요가 있는 부위로 특정해도 된다.
이상의 방법은, 선박의 설계 도면으로부터, 파구를 억제할 필요가 있는 부위를 특정하는 방법이다. FEM에 의한 각 부재의 흡수 에너지 해석을 행하여, 파구를 억제할 필요가 있는 부위를 특정해도 된다.
또한, 상기 용접 조인트는, 선체 구조에 있어서, 선측부 또는 선저부의 방요재, 트랜스, 스트링거 중 어느 것의 맞댐 용접 조인트의 일부의 부위 또는 당해 맞댐 용접 조인트의 모든 부위에 사용해도 된다. 또한, 상기 용접 조인트는, 선체 구조에 있어서, 어퍼 덱, 빌지 중 어느 것의 맞댐 용접 조인트의 일부의 부위 또는 당해 맞댐 용접 조인트의 모든 부위에 사용되어도 된다.
또한, 상기 용접 조인트는, 대형 선박에 더하여 소형 선박에도 사용 가능하지만, 특히 대형 선박에 적용한 경우에 효과가 크다. 또한, 상기 용접 조인트는, 이중 선각 구조(더블 헐)의 선박이나 일중 선각 구조(싱글 헐)의 선박 중 어느 것에도 사용 가능하다. 또한, 일중 선각 구조의 경우, 외판은 내판이기도 하다고 간주할 수 있다(반대로, 내판은 외판이기도 하다고 간주할 수 있다).
또한, 이상의 실시 형태의 선체 구조에는, IACS의 통일 규격으로 규정된 전체 신장의 값의 1.40배 이상의 전체 신장을 갖는 고연성 강판을 사용한다. 단, 고연성 강판의 품질 관리상, 상기 고연성 강판의 현실적인 제조 목표로서는, IACS의 통일 규격으로 규정된 전체 신장의 값의 1.50배 또는 1.50배 이상으로 하는 것이 바람직하다.
실시예
이하에서는, 실시예 및 비교예를 나타내면서, 본 실시 형태에 관한 용접 조인트에 대해서, 구체적으로 설명한다.
우선, 본 발명자들은, 이하의 표 4에 나타낸 고연성 강판과 종래 강에 대해서, 조인트 인장 시험을 실시하고, 검증을 행하였다. 종래 강으로서는, YP36강(항복 응력 36kgf/㎟, 1kgf는, 약 9.8N임)을 사용하였다. 또한, 이하의 표 4에는, 항복 응력(YP), 인장 강도(TS) 및 전체 신장(EL)에 대해서도, 아울러 기재하고 있다. 또한, 이하의 표 4에 있어서의 「배율」의 항목은, IACS의 통일 규격으로 규정된 전체 신장의 값에 대한 배율을 나타내고 있다.
Figure pct00004
다음에, 상기 표 4에 나타낸 고연성 강판끼리의 용접 조인트와 종래 강끼리의 용접 조인트를, EGW, CO2 아크 용접, 또는 SAW에 의해 2개씩 제작하고, 각각의 용접 조인트에 대해, JIS Z2241:2011에 준거한 1A호 인장 시험(표점간 거리가 200㎜, 폭이 40㎜의 평형 조인트 시험편을 사용한 것)으로 조인트 인장 시험을 행하였다.
이때, 각 용접 방법에 있어서의 용접 조건은, 이하에 나타내는 표 5와 같았다.
또한, 이하의 표 5에 있어서의 시험 No.7에 대해서는, 언더 매치의 용접 재료를 사용하였다. 또한, 이하의 표 5에 있어서의 시험 No.8에 대해서는, 시험 No.4보다도 큰 입열량이 되도록 하였다.
또한, 조인트 인장 시험에 제공하기 전의 용접 조인트에 대해서, 앞서 설명한 방법에 의해, 식 (1) 내지 식 (4)에 기재되어 있는 각 파라미터의 구체적인 값을 측정한 바, 각각, 이하와 같이 되었다.
상기 조인트 인장 시험의 결과를, 이하의 표 5에 나타낸다. 표 5에는, 각 강재 및 각 용접 방법의 조인트 인장 시험편에 있어서의 인장 강도(TS)와 전체 신장(EL)의 측정 결과 및 파단 위치를 나타내고 있다. 여기서, 이하의 표 5에 있어서의 「배율」의 항목은, IACS의 통일 규격으로 규정된 모재부의 전체 신장의 값에 대한 배율을 나타내고 있다. 또한, 도 6은 시험 No.1과 No.5에 관해서, 시험 후의 조인트 인장 시험편의 상태를 나타내고 있다.
표 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 본 시험에서 사용한 고연성 강판끼리의 용접 조인트에 있어서는, 모재부에서 파단되어, 연성(신장)이 저하되지 않는 것이 확인되었다. 한편, 종래 강끼리의 용접 조인트에 있어서는, HAZ에서 파단되어, 연성이 크게 저하되는 것이 확인되었다.
Figure pct00005
본 발명자들은, 상기 조인트 인장 시험에 있어서, 고연성 강판의 EGW의 용접 조인트(이하, 「EGW 조인트」라고 함)가 모재부에서 파단된 것에 반해, 종래 강의 EGW 조인트가 HAZ에서 파단된 결과에 대하여 고찰을 행하였다.
도 7은 고연성 강판의 EGW 조인트의 단면 경도 분포를 도시하고, 도 8은 종래 강의 EGW 조인트의 단면 경도 분포를 도시한다. 도 7의 (b) 및 도 8의 (b)에 있어서, 횡축은 EGW 조인트의 중심으로부터의 거리를 나타내고, 종축은 비커스 경도(Hv)를 나타낸다. 또한, 도 7의 (b) 및 도 8의 (b)에 도시하는 용접 조인트에 있어서, 중심으로부터의 거리가 ±10㎜인 부분이 용접 금속부이며, 용접 금속부의 외측(중심으로부터의 거리가 ±10㎜ 내지 ±20㎜인 부분)이 HAZ이고, 또한 HAZ의 외측(중심으로부터의 거리가 ±20㎜보다 외측인 부분)이 모재부이다. 또한, 도 7의 (b) 및 도 8의 (b)에는 2개의 그래프가 나타내어져 있다. 「t/4」는 도 7의 (a) 및 도 8의 (a)에 도시하는 EGW 조인트에 대해서, 표면으로부터 판 두께 t의 1/4의 깊이에 대응하는 위치이며, 「3t/4」는 도 7의 (a) 및 도 8의 (a)에 도시하는 EGW 조인트의 표면으로부터 판 두께 t의 3/4의 깊이에 대응하는 위치이다.
도 7의 (b)에 도시한 바와 같이 고연성 강판의 용접 조인트에서는, HAZ의 경도와 모재부의 경도가 거의 동일하다. 한편, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이 종래 강의 용접 조인트에서는, HAZ의 경도가 모재부의 경도에 비해 작아, HAZ가 광범위하게 연화되어 있다. 또한, 도 8의 (b)에서는, HAZ의 폭 Lh에 대응하는 범위를 아울러 기재하고 있다.
따라서, 용접 조인트에서는, HAZ가 광범위하게 연화되어 있으면, HAZ에서 파단되어, 연성(신장)이 대폭으로 저하되는 것이 명확해졌다. 바꾸어 말하면, 고연성 강판의 용접 조인트에서는, 대입열 용접으로 제작된 경우에서도, HAZ 연화가 발생하기 어렵기 때문에, 모재부에서 파단되어, 연성이 저하되지는 않는다. 한편, 종래 강의 용접 조인트에서는, 대입열 용접으로 제작된 경우, HAZ가 광범위하게 연화되기 때문에, HAZ에서 파단되어, 연성이 크게 저하된다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지는 않는다. 본 발명의 속하는 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자이면, 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종의 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.
본 발명은, 선체 구조에 있어서 우수한 내충돌성이 중요한 선박에 유용하다.
10: 선측부
11: 외판
12: 내판
13: 외판에 부수되는 방요재
14: 내판에 부수되는 방요재
15: 트랜스
16: 스트링거
20: 선저부
21: 외판
22: 내판
23: 외판에 부수되는 방요재
24: 내판에 부수되는 방요재
25: 트랜스
26: 스트링거
30: 어퍼 덱
31: 빌지

Claims (7)

  1. 강판을 사용하여 형성된 맞댐 용접 조인트이며,
    상기 강판은, 국제 선급 협회 연합(IACS)의 통일 규격(Unified Requirement W11 Rev.9 2017)에 준거한 규격을 충족하고, 또한 상기 통일 규격으로 규정된 전체 신장의 값의 1.40배 이상의 전체 신장을 갖고,
    상기 맞댐 용접 조인트의 판 두께를 t(㎜), 용접 열 영향부의 폭을 Lh(㎜), 상기 용접 열 영향부의 경도를 Hh, 모재부의 경도를 Hb 및 용접 금속부의 경도를 Hw로 했을 때,
    Hh/Hb가 0.97 미만인 경우에는, 하기 식 (1) 내지 (4)를 만족하고,
    Hh/Hb가 0.97 이상인 경우에는, 하기 식 (3) 내지 (4)를 만족하는, 용접 조인트.
    Lh≤(0.034t+0.510)/(1-Hh/Hb)0.9 … (1)
    Hh/Hb≥0.70 … (2)
    Hw/Hb≥1.0 … (3)
    6≤t≤40 … (4)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 강판은, 상기 통일 규격으로 규정된 강도 구분 32, 36 또는 40인, 용접 조인트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    표점간 거리가 200㎜, 폭이 40㎜의 평형 조인트 시험편을 사용한 인장 시험에서의 전체 신장의 값이, 상기 통일 규격으로 규정된 모재부의 전체 신장의 값의 1.40배 이상인, 용접 조인트.
  4. 강판을 사용하여 형성되는 맞댐 용접 조인트의 설계 방법이며,
    상기 강판으로서, 국제 선급 협회 연합(IACS)의 통일 규격(Unified Requirement W11 Rev.9 2017)에 준거한 규격을 충족하고, 또한 상기 통일 규격으로 규정된 전체 신장의 값의 1.40배 이상의 전체 신장을 갖는 강판을 선정하는 강판 선정 스텝과,
    상기 맞댐 용접 조인트의 판 두께를 t(㎜), 용접 열 영향부의 폭을 Lh(㎜), 상기 용접 열 영향부의 경도를 Hh, 모재부의 경도를 Hb 및 용접 금속부의 경도를 Hw로 했을 때, Hh/Hb가 0.97 미만인 경우에는, 하기 식 (1) 내지 (4)를 만족하고, Hh/Hb가 0.97 이상인 경우에는, 하기 식 (3) 내지 (4)를 만족하도록, 맞댐 용접의 용접 조건을 설정하는 용접 조건 설정 스텝
    을 갖는 용접 조인트의 설계 방법.
    Lh≤(0.034t+0.510)/(1-Hh/Hb)0.9 … (1)
    Hh/Hb≥0.70 … (2)
    Hw/Hb≥1.0 … (3)
    6≤t≤40 … (4)
  5. 강판을 사용하여 형성되는 맞댐 용접 조인트의 제조 방법이며,
    상기 강판으로서, 국제 선급 협회 연합(IACS)의 통일 규격(Unified Requirement W11 Rev.9 2017)에 준거한 규격을 충족하고, 또한 상기 통일 규격으로 규정된 전체 신장의 값의 1.40배 이상의 전체 신장을 갖는 강판을 선정하는 강판 선정 스텝과,
    상기 맞댐 용접 조인트의 판 두께를 t(㎜), 용접 열 영향부의 폭을 Lh(㎜), 상기 용접 열 영향부의 경도를 Hh, 모재부의 경도를 Hb 및 용접 금속부의 경도를 Hw로 했을 때, Hh/Hb가 0.97 미만인 경우에는, 하기 식 (1) 내지 (4)를 만족하고, Hh/Hb가 0.97 이상인 경우에는, 하기 식 (3) 내지 (4)를 만족하도록, 맞댐 용접의 용접 조건을 설정하는 용접 조건 설정 스텝과,
    상기 강판 선정 스텝에 있어서 선정된 상기 강판을, 상기 용접 조건 설정 스텝에 있어서 설정된 상기 용접 조건하에서 용접하는 용접 스텝
    을 갖는 용접 조인트의 제조 방법.
    Lh≤(0.034t+0.510)/(1-Hh/Hb)0.9 … (1)
    Hh/Hb≥0.70 … (2)
    Hw/Hb≥1.0 … (3)
    6≤t≤40 … (4)
  6. 선측부 혹은 선저부의 외판의 맞댐 용접 조인트의 일부의 부위 혹은 당해 맞댐 용접 조인트의 모든 부위, 또는, 선측부 혹은 선저부의 내판의 맞댐 용접 조인트의 일부의 부위 혹은 당해 맞댐 용접 조인트의 모든 부위가, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 용접 조인트인, 선체 구조.
  7. 선측부 혹은 선저부의 외판 혹은 내판의 맞댐 용접 조인트 중에서, 파구를 억제할 필요가 있는 부위가, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 용접 조인트인, 선체 구조.
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