KR20230158578A

KR20230158578A - 용접 구조체

Info

Publication number: KR20230158578A
Application number: KR1020237035722A
Authority: KR
Inventors: 료타 나가오; 츠네히사 한다; 사토시 이기
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2021-06-15
Filing date: 2022-06-14
Publication date: 2023-11-20
Also published as: TW202300264A; JP7195503B1; WO2022265011A1; TWI823427B; JPWO2022265011A1; CN117241907A

Abstract

접합 부재의 단면이 판두께 50㎜ 이상의 피접합 부재의 표면에 맞대어지고, 접합 부재와 피접합 부재를 접합하는 T조인트를 구비하고, 또한, 당해 T조인트의 용접 금속이, 소정의 용접 금속 조성과, 오스테나이트상이 면적％로 80％ 이상인 용접 금속 조직을 갖는, 용접 구조체로 한다.

Description

용접 구조체

본 발명은, 예를 들면, 대형 컨테이너선이나 벌크 캐리어 등의, 후(厚)강판을 이용하여 용접 시공된 용접강 구조물(이하, 용접 구조체라고도 함)에 관한 것이다. 본 발명은, 특히, 후강판의 모재 또는 용접 조인트부로부터 발생한 취성 균열의 전파를, 구조물의 대규모 파괴에 이르기 전에 정지시킬 수 있는, 취성 균열 전파 정지 특성이 우수한 용접 구조체에 관한 것이다.

컨테이너선이나 벌크 캐리어는, 적재 능력의 향상이나 하역 효율의 향상 등을 위해, 예를 들면, 탱커 등과는 달리, 선상부의 개구부를 크게 취한 구조를 갖고 있다. 그 때문에, 컨테이너선이나 벌크 캐리어에서는, 특히 선체 외판을, 고강도화 또는 후육화(厚肉化)할 필요가 있다.

또한, 컨테이너선은, 최근, 대형화하여, 6,000∼24,000TEU와 같은 대형선이 건조(建造)되도록 되고 있다. 또한, TEU(Twenty feet Equivalent Unit)는, 길이 20피트의 컨테이너로 환산한 개수를 나타내어, 컨테이너선의 적재 능력의 지표를 나타낸다. 이러한 배의 대형화에 수반하여, 선체 외판은, 판두께: 50㎜ 이상이고, 항복 강도: 390N/㎟급 이상의 후강판이 사용되는 경향이 되고 있다.

선체 외판이 되는 강판은, 최근, 시공 기간의 단축이라는 관점에서, 예를 들면 일렉트로 가스 아크 용접 등의 대(大)입열 용접에 의해 맞댐 용접되는 경우가 많다. 이러한 대입열 용접은, 용접 열 영향부에서의 대폭적인 인성 저하로 이어지기 쉬워, 용접 조인트부로부터의 취성 균열 발생의 하나의 원인이 되고 있었다.

한편, 선체 구조에 있어서는, 종래부터 안전성이라는 관점에서, 만일, 취성 파괴가 발생한 경우라도, 취성 균열의 전파를 대규모 파괴에 이르기 전에 정지시켜, 선체 분리를 방지하는 것이 필요하다고 생각되고 있다.

이러한 사고하에서, 비특허문헌 1에, 판두께 50㎜ 미만의 조선용 강판에 있어서의 용접부의 취성 균열 전파 거동에 대한 실험적인 검토 결과가 보고되어 있다.

비특허문헌 1에는, 용접부에서 강제적으로 발생시킨 취성 균열의 전파 경로 및, 전파 거동이 실험적으로 조사되어 있다. 여기에는, 용접부의 파괴 인성이 어느 정도 확보되어 있으면, 용접 잔류 응력의 영향에 의해 취성 균열은 용접부로부터 모재측으로 벗어나 버리는 경우가 많다는 결과가 기재되어 있다. 단, 용접부를 따라 취성 균열이 전파한 예도 복수예 확인되고 있다. 이는, 취성 파괴가 용접부를 따라 직진 전파할 가능성이 없다고는 단언할 수 없는 것을 시사하고 있는 것이 된다.

그러나, 비특허문헌 1에서 적용한 용접과 동등의 용접을 판두께 50㎜ 미만의 강판에 적용하여 건조된 선박이 하등 문제없이 취항하고 있다는 많은 실적이 있는 것에 더하여, 인성이 양호한 강판 모재(조선 E급 강 등)는 취성 균열을 정지하는 능력을 충분히 보존 유지하고 있다는 인식으로부터, 조선용 강재의 용접부의 취성 균열 전파 정지 특성은, 선급 규칙 등에서는 특별히 요구되어 오지 않았다.

또한, 최근의 6,000TEU를 초과하는 대형 컨테이너선에서는, 사용하는 강판의 판두께가 50㎜를 초과하는 경우가 있다. 이 경우, 판두께 증대에 의한 파괴 인성의 저하에 더하여, 용접 입열이 더욱 큰 대입열 용접의 채용에 의해, 용접부의 파괴 인성이 한층 저하하는 경향이 있다. 이러한 판두께가 50㎜를 초과하는 강판에 대하여 대입열 용접을 실시하여 얻어지는 후육 대입열 용접 조인트에서는, 용접부로부터 발생한 취성 균열이, 모재측으로 벗어남 없이 직진하고, 또한 골재 등의 강판 모재부에서도 정지하지 않을 가능성이 있다. 이 점은, 예를 들면, 비특허문헌 2에 나타나 있다. 이 때문에, 판두께 50㎜ 이상의 후육 고강도 강판을 적용한 선체 구조의 안전성 확보가, 큰 문제가 되고 있다. 또한, 비특허문헌 2에는, 발생한 취성 균열의 전파 정지를 위해, 특별한 취성 균열 전파 정지 특성을 갖는 후강판을 필요로 한다는 지적도 있다.

이러한 문제에 대하여, 예를 들면, 특허문헌 1에는, 바람직하게는 판두께 50㎜ 이상의 선각 외판인 용접 구조체에 있어서, 맞댐 용접부에 교차하도록 골재를 배치하고, 필렛 용접으로 접합한 용접 구조체가 기재되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 소정의 마이크로 조직을 갖는 강판을 보강재로서 필렛 용접한 구조로 함으로써, 맞댐 용접 조인트부에 취성 균열이 발생해도, 보강재인 골재로 취성 파괴를 정지할 수 있어, 용접 구조체가 파괴되는 바와 같은 치명적인 손상을 방지할 수 있도록 하고 있다. 그러나, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 보강재를, 소망하는 조직을 형성시킨 강판으로 하기 위해 복잡한 공정을 필요로 한다. 그 결과, 생산성이 저하하여, 안정적으로 소망하는 조직을 갖는 강판을 확보하는 것이 어렵다는 문제가 있었다.

또한, 특허문헌 2에는, 접합 부재를 피접합 부재에 필렛 용접하여 이루어지는 필렛 용접 조인트를 구비하는 용접 구조체가 기재되어 있다. 특허문헌 2에 기재된 용접 구조체에서는, 필렛 용접 조인트 단면에 있어서의 접합 부재의, 피접합 부재와의 맞댐면에 미용착부를 잔존시키고, 그 미용착부의 폭을, 피접합 부재의 취성 균열 전파 정지 성능 Kca와 특별한 관계식을 만족하도록 조정한다고 되어 있다. 이에 따라, 피접합 부재(플랜지)를 판두께: 50㎜ 이상의 후물재(厚物材)로 해도, 접합 부재에서 발생한 취성 균열의 전파를, 필렛 용접부의 맞댐면에서 정지시켜, 피접합 부재로의 취성 균열의 전파를 저지할 수 있다고 되어 있다. 그러나, 특허문헌 2에 기재된 기술에서는, 접합 부재의 취성 균열 전파 정지 특성 등이 불충분하기 때문에, 피접합 부재에서 발생한 취성 균열을 접합 부재에서 전파 정지시키는데에 충분한 기술이라고는 할 수 없다.

또한, 특허문헌 3∼5에는, 접합 부재의 단면을 피접합 부재의 표면에 맞대고, 접합 부재와 피접합 부재를 필렛 용접에 의해 접합하여 이루어지는 용접 구조체가 기재되어 있다. 특허문헌 3∼5에 기재된 기술에서는, 접합 부재의 단면과 피접합 부재의 표면을 맞댄 면에 미용착부를 구비하고, 또한 용접 각장(脚長) 혹은 용착폭의 적어도 한쪽이 16㎜ 이하의 필렛 용접 조인트로 한 후에, 필렛 용접 금속의 인성이 피접합 부재의 판두께와의 관계에서 특별한 관계를 갖는 필렛 용접 조인트로 하고, 혹은 추가로 접합 부재를 취성 균열 전파 정지 성능이 우수한 강판으로 하거나, 맞댐 용접 조인트의 용접 금속을 고인성으로 한 용접 구조체로 함으로써, 피접합 부재 용접부로부터 발생한 취성 균열을, 필렛 용접부에서, 혹은 접합 부재의 모재에서, 또는 접합 부재, 피접합 부재의 용접부에서, 전파 저지를 할 수 있다고 되어 있다.

그러나, 특허문헌 3∼5에 기재된 각 기술에서는, 용접 각장(또는 용착폭)을 16㎜ 이하로 제한할 필요가 있고, 그 때문에, 필렛 용접부의 강도 확보의 관점에서, 접합 부재(웨브) 및 피접합 부재(플랜지)에 적용할 수 있는 판두께는 최대라도 80㎜였다.

이러한 문제에 대하여, 예를 들면, 특허문헌 6에는, 접합 부재의 단면이 판두께 50㎜ 이상의 피접합 부재의 표면에 맞대어지고, 또한 접합 부재와 피접합 부재를 접합하는 필렛 용접 조인트를 구비하는 용접 구조체가 기재되어 있다. 특허문헌 6에 기재된 용접 구조체는, 필렛 용접 조인트의 용접 각장 및 용착폭이 16㎜ 초과이고, 필렛 용접 조인트에 있어서의 접합 부재의 단면과 피접합 부재의 표면을 맞댄 면에, 필렛 용접 조인트의 단면에서 당해 접합 부재의 판두께 tw의 95％ 이상의 미용착부를 갖고, 또한, 용접 각장 및 용착폭 중의 작은 쪽의 값 L과 피접합 부재의 판두께 tf와의 관계에서, 소정의 관계를 만족하는 인성을 갖는 필렛 용접 금속으로 함으로써, 접합 부재의 판두께를 65∼120㎜로 해도, 피접합 부재에서 발생한 취성 균열을 필렛 용접 금속에서 전파 저지를 할 수 있다고 되어 있다.

또한, 특허문헌 7에는, 웨브와 플랜지의 맞댐 부분에 더블러 부재를 구비하는 용접 구조체가 기재되어 있다. 특허문헌 7에 기재된 용접 구조체는, 웨브가 더블러 부재에 맞댐 필렛 용접되고, 당해 맞댐면에 미용착부가 잔존하고, 또한, 더블러 부재가 플랜지에 서로 겹쳐 필렛 용접되고, 당해 서로 겹침면에 미용착부가 잔존하는 용접 구조체로 되어 있다. 특허문헌 7에 기재된 기술에서는, 더블러 부재에 오스테나이트 강판을 사용하면, 장대(長大) 취성 균열의 전파를 더블러 부재에서 저지할 수 있다고 되어 있다.

일본공개특허공보 2004-232052호 일본공개특허공보 2007-326147호 일본특허 제5395985호 일본특허 제5365761호 일본특허 제5408396호 일본특허 제6744274호 일본특허 제6615215호

일본 조선 연구 협회 제147 연구부회: 「선체용 고장력 강판 대입열 용접 조인트의 취성 파괴 강도 평가에 관한 연구」, 제87호(1978년 2월), p.35∼53, 일본 조선 연구 협회 야마구치 킨야 등: 「초대형 컨테이너선의 개발-새로운 고강도 극후 강판의 실용-」, 일본 선박 해양 공학회지, 제3호(2005), p.70∼76, 2005년 11월

그러나, 특허문헌 6에 기재된 기술에서는, 용접 각장이나 용착폭을 제한하기 위해 용접 시의 엄격한 시공 관리가 필수이고, 용접 시공의 생산성 저하나 시공 비용의 증대가 문제였다. 더하여, 미용착부의 작은 부분 용입 용접이 요구되는 구조에 있어서, 충분한 취성 균열 전파 정지 성능을 확보할 수 없다는 문제가 있었다. 또한, 특허문헌 7에 기재된 기술에서는, 더블러 부재 가공·용접에 의해 시공 비용이 증가한다는 문제나, 더블러 부재에 고가의 오스테나이트 강판을 사용하는 경우에는, 재료비가 급등한다는 문제가 있다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제를 해결하여, 용접 시의 엄격한 시공 관리를 필요로 하는 일 없이, 판두께: 50㎜ 이상의 피접합 부재(플랜지)에 발생한 취성 균열의 접합 부재(웨브)로의 전파를, 대규모 파괴에 이르기 전에, 저지할 수 있는, 취성 균열 전파 정지 성능이 우수한 용접 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명이 대상으로 하는 용접 구조체는, 접합 부재의 단면을 피접합 부재의 표면에 맞대고, 이들을 필렛 용접 또는 부분 용입 용접에 의해 용접 접합하여 이루어지는 T조인트를 갖는 용접 구조체이다.

본 발명자들은, 상기한 목적을 달성하기 위해, T조인트의 취성 균열 전파 정지 인성에 미치는 각종 요인에 대해서 예의 검토했다. 그 결과, T조인트의 용접 금속 조직을 주로 오스테나이트상으로 이루어지는 조직으로 하면, 용접 금속을 고인성으로 할 수 있고, 가령, 용접 금속의 용접 각장이나 용착폭이 16㎜ 이상이 되는 경우나, 접합에 부분 용입 용접을 적용하는 경우라도, 취성 균열 전파 정지 성능이 우수한 T조인트로 할 수 있는 것에 생각이 이르렀다. 그리고, 이에 따라, 접합 부재(웨브)에 사용하는 후강판의 취성 균열 전파 정지 성능을 특별히 고려할 것도 없이, 피접합 부재(플랜지)에서 발생한 취성 균열의 접합 부재(웨브)로의 전파를, T조인트의 용접 금속에서 저지할 수 있는 것을 인식했다.

본 발명은, 상기한 인식에, 추가로 검토를 더하여 완성된 것이다. 즉, 본 발명의 요지는 다음과 같다.

[1] 접합 부재의 단면이 판두께 50㎜ 이상의 피접합 부재의 표면에 맞대어지고, 상기 접합 부재와 상기 피접합 부재를 접합하는 T조인트를 구비하는, 용접 구조체로서,

상기 T조인트의 용접 각장 및 용착폭 중의 긴 쪽의 값인 L이 16㎜ 이상이고,

상기 T조인트의 용접 금속이,

질량％로, C: 0.10∼0.70％, Si: 0.10∼1.00％, Mn: 15.00∼28.00％, P: 0.030％ 이하, S: 0.015％ 이하, Ni: 1.00∼5.00％, Cr: 0.50∼4.00％, Mo: 2.00％ 이하, N: 0.150％ 이하 및 O: 0.050％ 이하이고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물인, 용접 금속 조성과,

오스테나이트상이 면적％로 80％ 이상인, 용접 금속 조직을 갖는, 용접 구조체.

[2] 상기 용접 금속 조성이, 추가로, 질량％로,

(a) V: 0.10％ 이하, Ti: 0.10％ 이하 및 Nb: 0.10％ 이하 중으로부터 선택한 1종 또는 2종 이상,

그리고

(b) Cu: 1.00％ 이하, Al: 0.10％ 이하, Ca: 0.010％ 이하 및 REM: 0.020％ 이하 중으로부터 선택한 1종 또는 2종 이상

중 적어도 한쪽을 함유하는, [1]에 기재된 용접 구조체.

[3] 상기 T조인트에 있어서의 상기 접합 부재의 단면과 상기 피접합 부재의 표면을 맞댄 면에 미용착부가 존재하고, 또한, 상기 접합 부재의 판두께에 대한 상기 미용착부의 폭의 비율인 미용착 비율 Y가 30％ 이상인, [1]에 기재된 용접 구조체.

[4] 상기 T조인트에 있어서의 상기 접합 부재의 단면과 상기 피접합 부재의 표면을 맞댄 면에 미용착부가 존재하고, 또한, 상기 접합 부재의 판두께에 대한 상기 미용착부의 폭의 비율인 미용착 비율 Y가 30％ 이상인, [2]에 기재된 용접 구조체.

[5] 상기 피접합 부재가, 상기 접합 부재와 교차하도록 맞댐 용접 조인트부를 갖는, [1]에 기재된 용접 구조체.

[6] 상기 피접합 부재가, 상기 접합 부재와 교차하도록 맞댐 용접 조인트부를 갖는, [2]에 기재된 용접 구조체.

[7] 상기 피접합 부재가, 상기 접합 부재와 교차하도록 맞댐 용접 조인트부를 갖는, [3]에 기재된 용접 구조체.

[8] 상기 피접합 부재가, 상기 접합 부재와 교차하도록 맞댐 용접 조인트부를 갖는, [4]에 기재된 용접 구조체.

[9] 상기 접합 부재가, 맞댐 용접 조인트부를 갖고, 당해 접합 부재의 맞댐 용접 조인트부와 상기 피용접 부재의 맞댐 용접 조인트부가 교차하도록, 상기 접합 부재를, 배설(配設)하여 이루어지는, [5]에 기재된 용접 구조체.

[10] 상기 접합 부재가, 맞댐 용접 조인트부를 갖고, 당해 접합 부재의 맞댐 용접 조인트부와 상기 피용접 부재의 맞댐 용접 조인트부가 교차하도록, 상기 접합 부재를, 배설하여 이루어지는, [6]에 기재된 용접 구조체.

[11] 상기 접합 부재가, 맞댐 용접 조인트부를 갖고, 당해 접합 부재의 맞댐 용접 조인트부와 상기 피용접 부재의 맞댐 용접 조인트부가 교차하도록, 상기 접합 부재를, 배설하여 이루어지는, [7]에 기재된 용접 구조체.

[12] 상기 접합 부재가, 맞댐 용접 조인트부를 갖고, 당해 접합 부재의 맞댐 용접 조인트부와 상기 피용접 부재의 맞댐 용접 조인트부가 교차하도록, 상기 접합 부재를, 배설하여 이루어지는, [8]에 기재된 용접 구조체.

[13] 상기 접합 부재의 판두께가 50㎜ 이상인, [1] 내지 [12]의 어느 것에 기재된 용접 구조체.

[14] 상기 접합 부재와 상기 피접합 부재와의 사이의 극간이 10㎜ 이하인, [1] 내지 [12]의 어느 것에 기재된 용접 구조체.

[15] 상기 접합 부재와 상기 피접합 부재와의 사이의 극간이 10㎜ 이하인, [13]에 기재된 용접 구조체.

본 발명에 의하면, 판두께 50㎜ 이상의, 후육의 피접합 부재로부터 발생한 취성 균열의 접합 부재로의 전파를, 대규모 파괴에 이르기 전에 저지하는 것이 가능해진다. 본 발명에 의하면, 특히 대형의 컨테이너선이나 벌크 캐리어 등의 선체 분리 등, 대규모 취성 파괴를 회피할 수 있어, 선체 구조의 안전성을 향상시키는데에 큰 효과를 가져와, 산업상 각별한 효과를 발휘한다. 또한, 본 발명에 의하면, 특수한 강재를 사용하는 일 없이, 또한 안전성을 해치는 일도 없이, 용접 시공 시에 용접 재료의 선정이나 용접 조건의 조정을 행하는 것만으로, 취성 균열 전파 정지 성능이 우수한 용접 구조체를 제조할 수 있다는 효과도 있다.

도 1은 T조인트의 조인트 단면의 일 예를 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 2는 T조인트의 다른 일 예를 개략적으로 나타내는 설명도이다. (a)는 외관도, (b)는 단면도이다.
도 3은 T조인트의 다른 일 예를 개략적으로 나타내는 설명도이다. (a)는 외관도, (b)는 단면도이다.
도 4는 초대형 구조 모델 시험체의 형상을 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 5는 T조인트의 개선(開先) 형상의 일 예를 나타내는 설명도이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

본 발명의 일 실시 형태에 따르는 용접 구조체는, 접합 부재(1)의 단면을 피접합 부재(2)의 표면에 맞대어, 접합 부재(1)와 피용접 부재(2)를 접합하는 T조인트를 구비하는 용접 구조체이다. 본 발명의 일 실시 형태에 따르는 용접 구조체는, 예를 들면, 선박의 선체 외판을 피접합 부재로 하고, 격벽을 접합 부재로 하는 선체 구조, 혹은 데크를 피접합 부재로 하고, 해치를 접합 부재로 하는 선체 구조에 적용 가능하다. 또한, 상기의 T조인트는, 접합 부재(1)와, 피접합 부재(2)와, 용접 금속(5)을 갖는다.

또한, 사용하는 피접합 부재(2)는, 판두께 50㎜ 이상, 바람직하게는 60㎜ 이상 120㎜ 이하의 후강판을 소재로 한다. 또한, 접합 부재(1)는, 바람직하게는 판두께 50㎜ 이상, 보다 바람직하게는 60㎜ 이상 120㎜ 이하의 후강판을 소재로 하는 것이 바람직하다. 또한, 접합 부재(1) 및 피접합 부재(2)에 이용하는 후강판의 강종은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 항복 강도: 350∼490N/㎟(㎫)의 후강판을 적합하게 이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 형태에 따르는 용접 구조체에서 구비하는 T조인트는, 용접 금속(5)을 갖고, 용접 각장(3) 및 용착폭(13) 중의 긴 쪽의 값인 L을 16㎜ 이상으로 한다. 또한, 본 발명의 일 실시 형태에 따르는 용접 구조체에서는, 접합 부재(1)와 피접합 부재(2)와의 맞댐면에, 구조 불연속부가 되는 미용착부(4)(미용착부의 폭(16))를 존재시켜도 좋다. 또한, 미용착부(4)를 존재시키는 경우, 접합 부재(1)의 판두께에 대한 미용착부의 폭(16)의 비율인 미용착 비율 Y(＝B/tw×100, B: 미용착부의 폭(㎜), tw: 접합 부재의 판두께(㎜))를 30％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 미용착부(4)를 존재시킴으로써, 피접합 부재(2)를 전파해 온 취성 균열은, 맞댐면에 있어서 정지하기 쉬워진다. 미용착 비율 Y의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 소정의 강도를 확보하는 관점 등에서, 미용착 비율 Y는 98％ 이하가 바람직하다. 또한, 용접 각장(3), 용착폭(13) 및 미용착부의 폭(16)은, T조인트의 조인트 단면(후술하는 도 1에 나타내는 조인트 단면이고, 당해 조인트 단면은, 접합 부재(1)의 판두께 방향을 x축, 피접합 부재(2)의 판두께 방향을 y축으로 했을 때의 xy 평면에 평행한 면이다.)에 있어서 측정한다.

이 상태를 조인트 단면으로 도 1에 나타낸다. 도 1(a)는, 접합 부재(1)를 피접합 부재(2)에 대하여 직립하여 접합한 경우를 나타내지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 접합 부재(1)를 피접합 부재(2)에 대하여 각도 θ만큼 기울여 접합해도 좋다. 또한, 도 1(c)에 나타내는 바와 같이, 접합 부재(1)와 피접합 부재(2)의 사이에 극간(14)을 형성하고, 또한, 도 1(d)에 나타내는 바와 같이, 극간(14)에 스페이서(15)를 삽입해도 좋다. 또한, 극간(14)은 용접 시의 공정수 삭감의 관점에서, 10㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.

취성 균열은, 결함이 적은 강판 모재부에서 발생하는 것은 매우 드물고, 대부분은 용접부에서 발생하고 있다. 도 2나 도 3에 나타내는 바와 같은 T조인트에서는, 취성 균열은, 맞댐 용접 조인트부(11)로부터 발생한다. 발생한 취성 균열이 접합 부재(1)로 전파하는 것을 저지하기 위해서는, 구조의 불연속부를 존재시키는 것이 바람직하다. 구조의 불연속부로서, 예를 들면, 전술한 바와 같이, T조인트의 피접합 부재(2)와 접합 부재(1)와의 맞댐면에 미용착부(4)를 존재시키는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시 형태에 따르는 용접 구조체에서는, T조인트의 용접 금속을 인성이 우수한 것으로 하기 위해, 구조의 불연속부를 존재시키는 것은, 반드시 필요하지는 않다. 단, 구조의 불연속부를 존재시킴으로써, 취성 균열의 전파 저지가 보다 용이하게 된다.

도 2에 나타내는 용접 구조체는, 피접합 부재(2)를 맞댐 용접 조인트(11)로 접합된 강판으로 하고, 접합 부재(1)를 그 맞댐 용접 조인트의 용접부(11)와 교차하도록, 용접한 용접 구조체이다. 또한, 도 3에 나타내는 용접 구조체는, 접합 부재(1)를 맞댐 용접 조인트(12)로 접합된 강판으로 하고, 피접합 부재(2)를 맞댐 용접 조인트(11)로 접합된 강판으로 하고, 접합 부재(1)의 맞댐 용접 조인트(12)와 피접합 부재(2)의 맞댐 용접 조인트(11)가 교차하도록 용접한 용접 구조체이다.

도 2 및 도 3에서는, 접합 부재(1)와 맞댐 용접 조인트(11)를 직교하도록, 배치하고 있지만, 이에 한정되지 않는다. 비스듬하게 교차시켜도 좋은 것은 말할 것도 없다. 또한, 용접 조인트의 제조 방법은, 특별히 한정할 필요는 없고, 상용의 제조 방법을 모두 적용할 수 있다. 예를 들면, 피접합 부재용 강판끼리, 접합 부재용 강판끼리를 맞댐 용접하여, 맞댐 용접 조인트를 갖는 접합 부재 및 피접합 부재를 얻는다. 그리고, 얻어진 접합 부재 및 피접합 부재를 용접하여, T조인트를 제조해도 좋다. 또한, 맞댐 용접 전의, 1조(組)의 접합 부재용 강판을 피접합 부재에 가용접하고, 이어서 접합 부재용 강판끼리를 맞댐 용접하여, 맞댐 용접 조인트를 갖는 접합 부재를 얻는다. 그리고, 얻어진 접합 부재를 피접합 부재에 본 용접하여, T조인트를 제조해도 좋다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르는 용접 구조체에서는, T조인트의 용접 각장(3) 및 용착폭(13) 중의 긴 쪽의 값인 L은, 16㎜ 이상으로 한다. L이 16㎜ 미만, 즉, 용접 각장(3) 및 용착폭(13)이 모두 16㎜ 미만인 경우, 취성 균열 전파 정지 성능을 확보하는데에는 유리하다. 그러나, 부재 판두께가 80㎜를 초과하는 바와 같은 경우에, 용접부의 강도 확보가 곤란해진다. 또한, 부재 판두께가 80㎜ 이하라도, 시공 시의 고침 등에 의해, 용접부의 강도 확보가 어려워질 위험성이 높아진다. 또한, L의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 시공 능률 등의 관점에서, L은 30㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 실시 형태에 따르는 용접 구조체에서는, T조인트의 용접 금속의 조직(이하, 용접 금속 조직이라고도 함)을, 오스테나이트상이 면적％(면적률)로 80％ 이상인 조직으로 한다. 오스테나이트상의 상한은 특별히 한정되지 않고, 면적％로 100％라도 좋다. 오스테나이트상 이외의 상(이하, 잔부상이라고도 함)은 면적％로 0∼20％이고, 잔부상으로서는, 예를 들면, 페라이트상 등을 예시할 수 있다.

용접 금속 조직을, 오스테나이트상이 면적％로 80％ 이상인 조직으로 함으로써, 용접 금속의 인성이 향상한다. 이에 따라, L이 16㎜ 이상인 경우에 있어서도, 피접합 부재에서 발생한 취성 균열의 전파를 T조인트의 용접 금속에서 정지하여, 접합 부재로의 취성 균열의 전파를 저지할 수 있다. 또한, 상기한 조직을 갖는 용접 금속은, 용접 구조체의 강도 확보의 관점에서, 비커스 경도로 170∼260HV(항복 강도로 390㎫ 이상, 인장 강도로 490㎫ 이상)의 경도(강도) 특성을 갖는 것이 바람직하다.

또한, T조인트의 용접 금속은, 질량％로, C: 0.10∼0.70％, Si: 0.10∼1.00％, Mn: 15.00∼28.00％, P: 0.030％ 이하, S: 0.015％ 이하, Ni: 1.00∼5.00％, Cr: 0.50∼4.00％, Mo: 2.00％ 이하, N: 0.150％ 이하 및 O: 0.050％ 이하이고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는, 용접 금속 조성을 갖는다.

전술한 바와 같이, 용접 금속 조직을, 상기한 오스테나이트상이 면적％로 80％ 이상인 조직으로 함으로써, 용접 금속의 인성이 향상한다. 이에 따라, L이 16㎜ 이상인 경우에 있어서도, 피접합 부재에서 발생한 취성 균열의 전파를 T조인트의 용접 금속에서 정지하여, 접합 부재로의 취성 균열의 전파를 저지할 수 있다.

다음으로, 상기의 용접 금속 조성의 한정 이유에 대해서 설명한다. 이하, 용접 금속 조성에 있어서의 질량％는, 간단히 ％로 기재한다.

C: 0.10∼0.70％

C는, 오스테나이트를 안정화시키는 원소이다. 또한, C는, 고용 강화에 의해, 용접 금속의 강도를 상승시키는 작용을 갖는 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, C의 0.10％ 이상의 함유를 필요로 한다. 그러나, C 함유량이 0.70％를 초과하면, 용접 시의 고온 균열이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, C 함유량은 0.10∼0.70％로 한다. 또한, C 함유량은, 바람직하게는 0.20∼0.60％이다.

Si: 0.10∼1.00％

Si는, 탄화물의 석출을 억제함으로써, C를 오스테나이트에 고용시키고, 오스테나이트를 안정화시킨다. 그러한 효과를 얻기 위해서는, Si의 0.10％ 이상의 함유를 필요로 한다. 그러나, Si 함유량이 1.00％를 초과하면, Si가, 응고 시에 편석(偏析)하여, 응고 셀 계면에 액상을 생성한다. 이에 따라, 내(耐)고온 균열성을 저하시킨다. 또한 인성이 저하한다. 그 때문에, Si 함유량은 0.10∼1.00％로 한다. 또한, Si 함유량은, 바람직하게는 0.20∼0.90％이다.

Mn: 15.00∼28.00％

Mn은, 염가로, 오스테나이트상을 안정화하는 원소이다. 그를 위해서는, Mn의 15.00％ 이상의 함유를 필요로 한다. Mn 함유량이 15.00％ 미만에서는, 오스테나이트의 안정도가 부족하다. 이에 따라, 용접 금속 중에 경질의 마르텐사이트상이 생성하여, 인성이 저하한다. 한편, Mn 함유량이 28.00％를 초과하면, 응고 시에 과도한 Mn 편석이 발생하여, 고온 균열을 유발한다. 그 때문에, Mn 함유량은 15.00∼28.00％로 한다. 또한, Mn 함유량은, 바람직하게는 17.00∼26.00％이다.

P: 0.030％ 이하

P는, 결정 입계에 편석하여, 고온 균열을 유발하는 원소이다. 그 때문에, P는 가능한 한 저감하는 것이 바람직하지만, 0.030％ 이하이면 허용할 수 있다. 그 때문에, P 함유량은 0.030％ 이하로 한다. 또한, P의 과도한 저감은, 정련 비용의 고등을 초래한다. 그 때문에, P 함유량은 0.002％ 이상으로 조정하는 것이 바람직하다.

S: 0.015％ 이하

S는, 결정 입계에 편석하여, 고온 균열을 유발하는 원소이다. 그 때문에, S는 가능한 한 저감하는 것이 바람직하지만, 0.015％ 이하이면 허용할 수 있다. 그 때문에, S 함유량은 0.015％ 이하로 한다. 또한, S의 과도한 저감은, 정련 비용의 고등을 초래한다. 그 때문에, S 함유량은 0.001％ 이상으로 조정하는 것이 바람직하다.

Ni: 1.00∼5.00％

Ni는, 오스테나이트 입계를 강화하는 원소이고, 입계의 취화를 억제함으로써, 고온 균열의 발생을 억제한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, Ni의 1.00％ 이상의 함유를 필요로 한다. 또한, Ni는, 오스테나이트상을 안정화시키는 효과도 있다. 그러나, Ni는 고가의 원소이고, 5.00％를 초과하는 함유는, 경제적으로 불리해진다. 그 때문에, Ni 함유량은 1.00∼5.00％로 한다.

Cr: 0.50∼4.00％

Cr은, 용접 금속의 강도를 향상시키는 효과가 있다. Cr 함유량이 0.50％ 미만에서는, 상기한 효과를 확보할 수 없다. 한편, Cr 함유량이 4.00％를 초과하면, 용접 금속의 인성 및 내고온 균열성이 저하한다. 그 때문에, Cr 함유량은 0.50∼4.00％로 한다. 또한, Cr 함유량은, 바람직하게는 0.70∼3.00％이다.

Mo: 2.00％ 이하

Mo는, 오스테나이트 입계를 강화하는 원소이고, 입계의 취화를 억제함으로써, 고온 균열의 발생을 억제한다. 또한, Mo는, 용접 금속을 경화시킴으로써, 내마모성을 향상시키는 작용도 갖는다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, Mo 함유량을 0.10％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Mo 함유량이 2.00％를 초과하면, 립(粒) 내가 지나치게 경화하여, 상대적으로 입계가 약해져, 고온 균열이 발생한다. 그 때문에, Mo 함유량은 2.00％ 이하로 한다. 또한, Mo 함유량은, 보다 바람직하게는 0.20∼1.90％이다.

N: 0.150％ 이하

N은, 불가피적으로 혼입하는 원소이다. 단, N은, C와 마찬가지로, 용접 금속의 강도 향상에 유효하게 기여한다. 또한, N은, 오스테나이트상을 안정화하여, 극저온 인성을 안정적으로 향상시키는 원소이기도 하다. 이러한 효과는, N의 0.003％ 이상의 함유로 현저해지기 때문에, N 함유량은 0.003％ 이상이 바람직하다. 그러나, N 함유량이 0.150％를 초과하면, 질화물을 형성하여, 저온 인성이 저하한다. 그 때문에, N 함유량은 0.150％ 이하로 한다. 또한, N 함유량은, 바람직하게는 0.003∼0.120％이다.

O: 0.050％ 이하

O(산소)는, 불가피적으로 혼입하는 원소이다. 단, O는, 용접 금속 중에서, Al계 산화물이나 Si계 산화물을 형성하여, 응고 조직의 조대화 억제에 기여한다. 이러한 효과는, O의 0.003％ 이상의 함유로 현저해지기 때문에, O 함유량은 0.003％ 이상이 바람직하다. 그러나, O 함유량이 0.050％를 초과하면, 산화물의 조대화가 현저해진다. 그 때문에, O(산소) 함유량은 0.050％ 이하로 한다. 또한, O 함유량은, 바람직하게는 0.003∼0.040％이다.

상기한 성분이, 용접 금속 조성의 기본 성분이지만, 상기한 기본 성분에 더하여 추가로, 선택 성분으로서, 임의로,

그리고

중 적어도 한쪽을 함유시킬 수 있다.

(a) V: 0.10％ 이하, Ti: 0.10％ 이하 및 Nb: 0.10％ 이하 중으로부터 선택한 1종 또는 2종 이상

V, Ti 및 Nb는 모두, 탄화물 형성 원소로, 립 내에 미세한 탄화물을 석출시켜 용접 금속의 강도 증가에 기여하는 원소이고, 임의로 1종 또는 2종 이상을 함유시킬 수 있다.

V: 0.10％ 이하

V는, 탄화물 형성 원소로, 립 내에 미세한 탄화물을 석출시켜, 용접 금속의 강도 향상에 기여한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, V를 0.001％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, V 함유량이 0.10％를 초과하면, 과잉의 탄화물이 파괴의 발생 기점이 되기 때문에, 저온 인성이 저하한다. 그 때문에, V를 함유시키는 경우, V 함유량은 0.10％ 이하가 바람직하다. 또한, V 함유량은, 보다 바람직하게는 0.002∼0.050％이다.

Ti: 0.10％ 이하

또한, Ti도 V와 마찬가지로, 탄화물 형성 원소로, 미세한 탄화물을 석출시켜, 용접 금속의 강도 향상에 기여한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, Ti를 0.001％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, Ti 함유량이 0.10％를 초과하면, 과잉의 탄화물이 파괴의 발생 기점이 되기 때문에, 저온 인성이 저하한다. 그 때문에, Ti를 함유시키는 경우, Ti 함유량은 0.10％ 이하가 바람직하다. 또한, Ti 함유량은, 보다 바람직하게는 0.002∼0.050％이다.

Nb: 0.10％ 이하

또한, Nb도 V 및 Ti와 마찬가지로, 탄화물 형성 원소로, 미세한 탄화물을 석출시켜, 용접 금속의 강도 향상에 기여한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, Nb를 0.001％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, Nb 함유량이 0.10％를 초과하면, 과잉의 탄화물이 파괴의 발생 기점이 되기 때문에, 저온 인성이 저하한다. 그 때문에, Nb를 함유시키는 경우, Nb 함유량은 0.10％ 이하가 바람직하다. 또한, Nb 함유량은, 보다 바람직하게는 0.002∼0.090％이다.

Cu는, 오스테나이트 안정화에 기여하는 원소이다. Al은, 탈산제로서 작용하는 원소이다. 또한, Ca 및 REM은 고온 균열의 억제에 기여하는 원소이다. Cu, Al, Ca 및 REM은, 임의로 1종 또는 2종 이상을 함유할 수 있다.

Cu: 1.00％ 이하

Cu는, 오스테나이트상을 안정화하는 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, Cu를 0.01％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, Cu 함유량이 1.00％를 초과하면, 입계에서 저융점의 액상이 생성하기 때문에, 고온 균열이 발생한다. 그 때문에, Cu를 함유시키는 경우, Cu 함유량은 1.00％ 이하가 바람직하다. 또한, Cu 함유량은, 보다 바람직하게는 0.02∼0.80％이다.

Al: 0.10％ 이하

Al은, 탈산제로서 작용한다. 또한, Al은, 용융 금속의 점성을 높여, 비드 형상을 안정적으로 보존 유지하여, 스퍼터의 발생을 저감하는 중요한 작용을 갖는다. 또한, Al은, 고액 공존 온도 범위를 작게 하여, 용접 금속의 고온 균열 발생의 억제에 기여한다. 이러한 효과는, Al의 0.001％ 이상의 함유로 현저해지기 때문에, Al 함유량은 0.001％ 이상이 바람직하다. 그러나, Al 함유량이 0.10％를 초과하면, 용융 금속의 점성이 지나치게 높아지고, 반대로, 스퍼터의 증가나, 비드가 확산되지 않아 융합 불량 등의 결함이 증가한다. 그 때문에, Al을 함유시키는 경우, Al 함유량은 0.10％ 이하가 바람직하다. 또한, Al 함유량은, 보다 바람직하게는 0.002∼0.090％이다.

Ca: 0.010％ 이하

Ca는, 고온 균열의 억제에 기여하는 원소이다. 또한, Ca는, 용융 금속 중에서 S와 결합하여, 고융점의 황화물 CaS를 형성함으로써, 고온 균열을 억제한다. 이러한 효과는, Ca의 0.001％ 이상의 함유로 현저해진다. 한편, Ca 함유량이 0.010％를 초과하면, 용접 시에 아크에 흐트러짐이 생겨, 안정적인 용접이 곤란해진다. 그 때문에, Ca를 함유시키는 경우, Ca 함유량은 0.010％ 이하가 바람직하다. 또한, Ca 함유량은, 보다 바람직하게는 0.002∼0.008％이다.

REM: 0.020％ 이하

REM도, Ca와 마찬가지로, 고온 균열의 억제에 기여하는 원소이다. 또한, REM은, 강력한 탈산제이고, 용접 금속 중에서 REM 산화물의 형태로 존재한다. REM 산화물은 응고 시의 핵 생성 사이트가 됨으로써, 용접 금속의 응고 형태를 변화시켜, 고온 균열의 억제에 기여한다. 이러한 효과는, REM의 0.001％ 이상의 함유로 현저해진다. 그러나, REM 함유량이 0.020％를 초과하면, 아크의 안정성이 저하한다. 그 때문에, REM을 함유시키는 경우, REM 함유량은 0.020％ 이하가 바람직하다. 또한, REM 함유량은, 보다 바람직하게는 0.002∼0.016％이다.

상기한 성분 이외의 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물이다. 또한, 불가피적 불순물로서는, Bi, Sn, Sb 등을 예시할 수 있고, 합계로 0.2％ 이하이면 허용할 수 있다.

또한, 상기한 용접 금속 조성과, 상기한 용접 금속 조직을 갖는 T조인트의 용접 금속은, 예를 들면, 용접 재료 및 용접 조건을 조정하여 다중 용접을 행하여 형성할 수 있다.

용접 방법으로서는, 상용의, 가스 메탈 아크 용접법이 적합하다.

사용하는 솔리드 와이어는, 상기한 용접 금속 조성과, 상기한 용접 금속 조직을 갖는 T조인트의 용접 금속을 형성할 수 있도록,

질량％로, C: 0.10∼0.70％, Si: 0.10∼1.00％, Mn: 15.00∼28.00％, P: 0.030％ 이하, S: 0.015％ 이하, Ni: 1.00∼5.00％, Cr: 0.50∼4.00％, Mo: 2.00％ 이하, N: 0.150％ 이하 및 O: 0.050％ 이하이고,

임의로,

그리고

중 적어도 한쪽을 함유하고,

잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는, 와이어 조성을 갖는 와이어로 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기한 와이어 조성을 갖는 와이어를 이용하여, 실드 가스 중에서, 가스 메탈 아크 용접을 행하여, 다중 용접 금속을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 용접 조건은, 하향 자세에서, 전류: 150∼450A(DCEP), 전압: 20∼40V, 용접 속도: 15∼60㎝/min, 패스간 온도: 100∼200℃ 및, 실드 가스: 80체적％ Ar－20체적％ CO₂를 동시에 만족하는 조건으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 용접 금속의 강도 조정을 위해, 1패스의 용접 입열을 1.0∼3.0kJ/㎜의 범위로 조정하는 것이 바람직하다.

또한, 용접에서는, 도 5에 나타내는 바와 같은, 접합 부재(1)에, 소정의 각도(40°)를 갖는 개선을 부여해도 좋다.

이하, 추가로 실시예에 기초하여, 추가로 본 발명을 설명한다.

실시예

표 2에 나타내는 판두께 tw의 항복 강도: 355∼460N/㎟(㎫)급 후강판을 접합 부재(1)로서, 표 2에 나타내는 판두께 tf의 항복 강도: 355∼460N/㎟(㎫)급 후강판을 피접합 부재(2)로서 이용했다. 접합 부재(1)의 단면을 피접합 부재(2)의 표면에 맞대고, 이들을 용접하여, 도 4(a), (b) 및 (c)에 나타내는 형상이 되는 실(實)구조 사이즈의 대형 용접 조인트(9)를 제작했다. 또한, 피접합 부재는, 후강판(모재만, 표 2 중의 종류를 「모재」라고 표기)(도 4(a)) 또는 맞댐 용접 조인트를 갖는 후강판(표 2 중의 종류를 「조인트」라고 표기)(도 4(b) 및 (c))으로 하고, 접합 부재는, 후강판(모재만, 표 2 중의 종류를 「모재」라고 표기)(도 4(a) 및 (b)), 또는 맞댐 용접 조인트를 갖는 후강판(표 2 중의 종류를 「조인트」라고 표기)(도 4(c))으로 했다. 또한, 맞댐 용접 조인트는, 표 2에 나타내는 용접 입열의, 1패스 대입열 일렉트로 가스 아크 용접(SEGARC 및 2전극 SEGARC) 또는 다중 탄산 가스 용접(다층 CO₂)에 의해 제작했다.

또한, 접합 부재(1)와 피접합 부재(2)와의 용접은, 표 1에 나타내는 용접 금속 조성, 그리고, 표 2에 나타내는 용접 금속 조직, 경도 및 L이 되도록, 가스 메탈 아크 용접(GMAW)에 의해, 용접 재료, 그리고, 용접 입열 및 실드 가스 등의 용접 조건을 변화시켜 행하여, T조인트를 제작했다. 용접 재료는, 소망하는 용접 금속 조성이 되도록 조정한, 지름: 1.2㎜의 솔리드 와이어로 했다. 또한, 용접 조건은, 하향 자세에서, 전류: 150∼450A(DCEP), 전압: 20∼40V, 용접 속도: 15∼60㎝/min, 패스간 온도: 100∼200℃, 실드 가스: 80체적％ Ar－20체적％ CO₂의 조건으로 했다. 또한, 소정 범위의 용접 금속 경도를 확보하기 위해, 1패스 용접 입열량: 1.0∼3.0kJ/㎜의 범위로 조정했다.

또한, 일부의 용접 조인트(T조인트)에서는, 접합 부재(1)와 피접합 부재(2)와의 사이에 극간(14)을 형성했다. 또한, 일부의 용접 조인트(T조인트)에서는, 접합 부재(1)에 도 5에 나타내는 바와 같은 개선을 형성하여 용접했다.

얻어진 T조인트의 용접 금속으로부터 시험편을 채취했다. 채취한 시험편을 이용하여, 상법에 따르는 화학 분석법을 행하여, 용접 금속 조성을 측정했다. 결과를 표 2에 나타낸다.

또한, 채취한 시험편을 이용하여, 상법에 따라, EBSD법에 의한 상 분석으로 오스테나이트상 및 페라이트상을 동정(同定)하고, 용접 금속 조직에 있어서의 각 상의 면적률을 산출했다. 결과를 표 2에 나타낸다.

또한, 채취한 시험편을 이용하여, JIS Z 2244-1(2020)에 준거하여 용접 금속 경도를 측정했다. 결과를 표 2에 나타낸다.

이어서, 얻어진 대형 용접 조인트(9)를 이용하여, 도 4에 나타내는 초대형 구조 모델 시험체를 제작하여, 취성 균열 전파 정지 시험을 실시했다. 초대형 구조 모델 시험체는, 대형 용접 조인트(9)의 피접합 부재(2)의 하방에 가용접(8)으로, 피접합 부재(2)와 동일한 판두께의 강판을 용접했다. 또한, 피접합 부재(2)에 기계 노치(7)를 형성했다.

또한, 도 4(b)에 나타내는 초대형 구조 모델 시험체에서는, 피접합 부재(2)의 맞댐 용접 조인트부(11)를 접합 부재(1)와 직교하도록 제작했다. 또한, 도 4(c)에 나타내는 초대형 구조 모델 시험체에서는, 피접합 부재(2)의 맞댐 용접 조인트부(11)와 접합 부재(1)의 맞댐 용접 조인트부(12)를 교차시켰다. 그리고, 기계 노치(7)의 선단을 맞댐 용접 조인트부(11)의 BOND부, 또는 용접 금속(WM)이 되도록 가공했다.

또한, 취성 균열 전파 정지 시험은, 기계 노치(7)에 타격을 주어 취성 균열을 발생시키고, 전파한 취성 균열이, 용접 금속(WM)에서 정지하는지 여부를 조사했다. 어느 시험이나, 응력 243∼283N/㎟, 온도: －10℃의 조건으로 실시했다. 응력 243N/㎟는, 선체에 적용되고 있는 항복 강도 355N/㎟급 강판의 최대 허용 응력 상당의 값, 응력 257N/㎟는, 선체에 적용되고 있는 항복 강도 390N/㎟급 강판의 최대 허용 응력 상당의 값, 응력 283N/㎟는, 선체에 적용되고 있는 항복 강도 460N/㎟급 강판의 최대 허용 응력 상당의 값이고, 시험 응력은 접합 부재의 항복 강도에 따라서 최대 허용 응력 상당으로 설정했다. 온도 －10℃는 선박의 설계 온도이다.

얻어진 결과를 표 3에 나타낸다.

발명예는 모두, 취성 균열이 피접합 부재(2)를 전파한 후, 용접 금속(5)에 돌입하여 정지했다. 한편, 비교예에서는 모두, 취성 균열은 용접 금속(5)에서 정지하는 일 없이, 접합 부재(1)에 전파했다. 비교예에서는, 용접 금속(5)에서 취성 균열의 전파를 저지할 수 없었다.

1 : 접합 부재
2 : 피접합 부재
3 : 용접 각장
4 : 미용착부
5 : 용접 금속
7 : 기계 노치
8 : 가용접
9 : 대형 용접 조인트
11 : 피접합 부재의 맞댐 용접 조인트
12 : 접합 부재의 맞댐 용접 조인트
13 : 용착폭
14 : 극간
15 : 스페이서
16 : 미용착부의 폭

Claims

접합 부재의 단면이 판두께 50㎜ 이상의 피접합 부재의 표면에 맞대어지고, 상기 접합 부재와 상기 피접합 부재를 접합하는 T조인트를 구비하는, 용접 구조체로서,
상기 T조인트의 용접 각장(脚長) 및 용착폭 중의 긴 쪽의 값인 L이 16㎜ 이상이고,
상기 T조인트의 용접 금속이,
질량％로, C: 0.10∼0.70％, Si: 0.10∼1.00％, Mn: 15.00∼28.00％, P: 0.030％ 이하, S: 0.015％ 이하, Ni: 1.00∼5.00％, Cr: 0.50∼4.00％, Mo: 2.00％ 이하, N: 0.150％ 이하 및 O: 0.050％ 이하이고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물인, 용접 금속 조성과,
오스테나이트상이 면적％로 80％ 이상인, 용접 금속 조직을 갖는, 용접 구조체.
제1항에 있어서,
상기 용접 금속 조성이, 추가로, 질량％로,
(a) V: 0.10％ 이하, Ti: 0.10％ 이하 및 Nb: 0.10％ 이하 중으로부터 선택한 1종 또는 2종 이상,
그리고
(b) Cu: 1.00％ 이하, Al: 0.10％ 이하, Ca: 0.010％ 이하 및 REM: 0.020％ 이하 중으로부터 선택한 1종 또는 2종 이상
중 적어도 한쪽을 함유하는, 용접 구조체.
제1항에 있어서,
상기 T조인트에 있어서의 상기 접합 부재의 단면과 상기 피접합 부재의 표면을 맞댄 면에 미용착부가 존재하고, 또한, 상기 접합 부재의 판두께에 대한 상기 미용착부의 폭의 비율인 미용착 비율 Y가 30％ 이상인, 용접 구조체.
제2항에 있어서,
상기 T조인트에 있어서의 상기 접합 부재의 단면과 상기 피접합 부재의 표면을 맞댄 면에 미용착부가 존재하고, 또한, 상기 접합 부재의 판두께에 대한 상기 미용착부의 폭의 비율인 미용착 비율 Y가 30％ 이상인, 용접 구조체.
제1항에 있어서,
상기 피접합 부재가, 상기 접합 부재와 교차하도록 맞댐 용접 조인트부를 갖는, 용접 구조체.
제2항에 있어서,
상기 피접합 부재가, 상기 접합 부재와 교차하도록 맞댐 용접 조인트부를 갖는, 용접 구조체.
제3항에 있어서,
상기 피접합 부재가, 상기 접합 부재와 교차하도록 맞댐 용접 조인트부를 갖는, 용접 구조체.
제4항에 있어서,
상기 피접합 부재가, 상기 접합 부재와 교차하도록 맞댐 용접 조인트부를 갖는, 용접 구조체.
제5항에 있어서,
상기 접합 부재가, 맞댐 용접 조인트부를 갖고, 당해 접합 부재의 맞댐 용접 조인트부와 상기 피용접 부재의 맞댐 용접 조인트부가 교차하도록, 상기 접합 부재를, 배설(配設)하여 이루어지는, 용접 구조체.
제6항에 있어서,
상기 접합 부재가, 맞댐 용접 조인트부를 갖고, 당해 접합 부재의 맞댐 용접 조인트부와 상기 피용접 부재의 맞댐 용접 조인트부가 교차하도록, 상기 접합 부재를, 배설하여 이루어지는, 용접 구조체.
제7항에 있어서,
상기 접합 부재가, 맞댐 용접 조인트부를 갖고, 당해 접합 부재의 맞댐 용접 조인트부와 상기 피용접 부재의 맞댐 용접 조인트부가 교차하도록, 상기 접합 부재를, 배설하여 이루어지는, 용접 구조체.
제8항에 있어서,
상기 접합 부재가, 맞댐 용접 조인트부를 갖고, 당해 접합 부재의 맞댐 용접 조인트부와 상기 피용접 부재의 맞댐 용접 조인트부가 교차하도록, 상기 접합 부재를, 배설하여 이루어지는, 용접 구조체.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접합 부재의 판두께가 50㎜ 이상인, 용접 구조체.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접합 부재와 상기 피접합 부재와의 사이의 극간이 10㎜ 이하인, 용접 구조체.
제13항에 있어서,
상기 접합 부재와 상기 피접합 부재와의 사이의 극간이 10㎜ 이하인, 용접 구조체.