TW200841977A - Multipass butt-welded joint having excellent brittle crack propagation resistance, and welded structure - Google Patents

Description

200841977 九、發明說明： I：發明所屬之技術領域】 發明領域 本u係有關於_種具有可抑制或阻止於焊接頭内部 產生之脆ϋ衣縫傳遞的特性，即，耐脆性裂縫傳遞特性優 …之夕c對接焊接頭、及具有該焊接頭之焊接構造體。 t先前j 發明背景 一在焊接鋼板以製造焊接構造體時，通常係使用高入熱 10量烊接方法以降低製造成本或提高焊接施工效率。但是， 使用间入熱里烊接方法製成之焊接頭中，焊接熱影響區（以 下稱為「HAZ部」）的勃度會降低，另外，隨著haz部寬度 增加’破裂祕值以(脆性破裂之相關指標）亦會降低。 15 戶斤謂焊接頭破裂，係應力集中於焊接時所形成之缺陷 15處，從該缺陷處開始產生裂縫，且該裂縫於焊接頭内部傳 遞所引起的。由於焊接頭之破裂勒性值低越容易產生 裂縫，且裂縫傳遞越快’所以會造成焊接頭出現突發性破 裂。也就是說，焊接頭產生脆性破裂。 2 m止焊接頭之脆性破裂，必須w抑制裂縫產生、 2〇 及⑴)抑制或阻止已產生之裂縫傳遞。 因此，目前為止已知有許多用以確保焊接部韌性之焊 接方法。 例如，有人和:出關於厚壁粗焊接鋼管之焊接方法，係 在雙V型槽内用MIG焊接初層，然後，用潛弧焊接法禪接表 5 200841977 層及裏層’以焊接所有鋼板(參照特開昭53-130242號公報）。 雖然上述焊接方法係透過在進行MIG焊接時使用Ni含 $較潛弧焊接時使狀焊接焊線乡的焊接焊線 ，使容易產 生焊接放缝且不易確保韌性之初層焊接部確保與潛弧焊接 5部相同之韋刃性，並同時使沿著焊接部之板厚度方向之韋刃性 • 刀布平坦，但是，其具有必須於MIG焊接部使用含多量Ni V 之局價焊接焊線的缺點。 在此’本發明之發明者針對前述⑴之觀點，發現可充 _ 分提南破錄性值Ke之方法，並提㈣脆性破裂產生特性 10優異之南入熱量對接焊接頭（特開2〇〇5-144552號公報、及特 開2006-088184號公報），另外，又提出根據破裂韌性值Kc 正確地檢驗高入熱量對接焊接頭之耐脆性破裂產生特性的 檢驗方法(參照特開2006-088184號公報）。 本發明之本發明者所提出之前述焊接頭具有不易產生 15脆性破裂，且可提高焊接構造物安全性之優點，故用處極 大。而且，前述檢驗方法在設計不易產生脆性破裂之焊接 * 頭上極有貢獻。 但是，即使係設計為在普通之應力負載環境下不會產 " 生裂縫之焊接頭，但在遭受突發應力或衝擊應力，或是不 20 規則且複雜之應力時，亦會產生裂縫。 由於在從前厚度為25mm左右之TMCP鋼板的對接焊接 頭中，脆性裂缝會因為焊接頭内部殘留應力的作用而朝母 材側偏離，所以，一般認為越提高母材之耐脆性裂缝傳遞 特性，越容易將烊接頭内產生之脆性裂縫引導至母材並使 6 200841977 其停止。 舉例而言，為了減少焊接部全體之殘留應力，有人提 出使用一部分含有多量（例如ll%)Ni且變態溫度低之焊接 材料’並利用由沃斯田鐵變態為麻田散鐵之焊道的焊接方 5法（參照特開200〇433480號公報）。但是，因為該焊接方法 之焊接部組織為麻田散鐵組織，強度極強，結果會造成含 有多ίΝΐ之焊接部的韌性較不含Ni之周邊焊接部低的情 形。

又，隨著近年來焊接構造物之大型化及構造簡單化， 10可設定高設計應力之高張力厚鋼板開始被廣泛使用。由本 發明發明者之破裂試驗結果，可得知在使用前述高張力厚 鋼板時，對接焊接頭内產生之脆性裂缝會根據焊接頭之破 裂抵抗值程度沿著HAZ部傳*，而非偏離至母材側（參照 「焊接構造研討會演講概要集2006」，p.195-20幻。 15 另外，本發明之發明者發現在鋼板之板厚度為例如 7〇_以上時’於焊接社形成在㈣度方向上大的勤性分 布。即使用填角焊接將補強板交又焊接於焊接頭，該補強 板亦無法阻播跪性裂缝，脆性裂縫會沿著焊接金屬部或 HAZ部傳遞，進而破壞焊接頭。 20 因此’本發明之發明者有鑑於上述已知事實 種脆性裂_祕止機紐異之焊接似焊接方 垂直構件之對料接頭與水平構件之⑽焊接頭交又區域 的-部分或全部除去，再透過修補 ^ 應力之Ni含量為2.5f量％以上且物性優 廄六坪接沁成具有壓縮殘留 異的焊接金屬（參 7 200841977 照特開2005-111520號公報），或脆性裂缝傳播停止性能(KCa 值）為MOONAnm1 ·5以上且破裂韌性優異之焊接金屬（參照特 開2006-075874號公報），如此一來，在脆性裂縫沿著垂直構 件之對接焊接部長方向傳遞時，亦可使前述裂縫傳遞方向 5偏離至高韌性或高脆性裂縫傳播停止性能之焊接金屬周 圍，而使裂縫傳遞停止於水平構件之母材部。

10 前述方法主要係透過使單焊道高入熱量對接焊接頭中 内沿著FL(焊接金屬與母材熱影響部之交界)傳遞之裂縫偏 離至愚脆性裂縫傳播停止性能之鋼板舰於使其停止於母 材内，來提升對接焊接頭之安全性。 但是，本發明之發明者從多道對接焊接頭之大型破裂 果，確認了由於在多道對接焊接頭中，裂縫係於焊 15 果 接焊接2傳遞’所以即使將過去用於之單焊道高入熱對 Γ时法驗多道對接焊翻，亦紐得到充分效 因此

之 ’需要能夠確實停止於鋼板之板厚度為5G_以上 夕道對接焊接頭内產生之脆性裂 20 造成大規模損傷的技術 【明内穷】 發明概要 縫，以避免對接焊接頭 焊接頭，，且=:::耐脆性裂縫傳遞特性優異之 一上之鋼板時:卩=^ •頭。另外，本發 易傳遞，Μ傳遞亦會停止之特性的2生脆性裂缝亦不 8 200841977 明之目的在於解決上輯題，並提供耐脆性魏傳遞特性 優異之焊接頭、及具有該焊接頭的焊接構造體。 、本發明之發明者根據上述已知事實，努力研究解決前 述問題之枝。結果’魏(w)若在乡道職駄表面焊接 層或背面焊接層間相互間隔地配置—個或兩個以上具有與 周圍材質特性相異特性的焊接層或焊道部，以切斷或部分 地切斷焊接頭之板厚度方向之動性分布，則即使於焊接頭

L 内部產生脆㈣縫’亦可抑制並阻止該裂缝沿著焊接頭 方向傳遞。 、& 10 具體的内容如下所述。 (X)在對接多it焊接社前絲面焊接層與背面焊接層 間相互間隔地配置一個以上具有與周圍材質特性相異特性 的1接2或焊道部，以切斷焊接頭之板厚度方向之韋刃性分 布時’前述焊接層可作為破裂抵抗層，即使於焊接頭内部 15產生脆性裂縫，亦可抑制並停止該裂縫沿著焊接頭長方向 傳遞。 (y)在對接多道焊接頭之前述表面焊接層與背面焊接層 間相互間隔地配置兩個以上破裂抵抗特性低於周圍焊接金 屬破裂抵抗之焊接金屬的焊道部，以切斷焊接頭之板厚度 20方向之勃性分布時，前述焊接層可作為破裂抵抗層，即使 ;4接頭内α卩產生脆性裂縫，亦可抑制並停止該裂縫沿著 焊接頭長方向傳遞。 (Ζ)在對接乡料接頭之前絲轉接層與背面焊接層 間相互間隔地配置兩個以上在凝固時及/或變態時會膨脹 9 200841977 之焊道部’以部分地切斷焊接頭之板厚度方向之勒性分 布，並局部地使焊接頭内部殘留應力的分布複雜化時，即 使於烊接頭内箱生脆性裂縫，亦可抑制並停止該裂縫沿 著焊接頭長方向傳遞。 5 本發明係以前述發現(w)〜(Z)為基礎，且本發明之重點 如下所述。 (1) 種耐脆性裂縫傳遞特性優異之對接多道焊接頭， 2鋼板之對接多道焊接頭，其特徵在於：在表面焊接層與 月面終接層目’相纟間隔地存在有一個或兩個以上焊接層 10及焊道部之其中一者，且前述焊接層及焊道部之材質特性 與周圍相異，並具有可抑制並停止脆性裂縫傳遞之功能。 (2) 如前述（1)之耐脆性裂縫傳遞特性優異之對接多道 焊接頭，其中别述鋼板之板厚度為50mm以上，且前述焊接 層之韌性優於其他焊接層之韌性。 15 (3)如前述(2)之耐脆性裂缝傳遞特性優異之對接多道 焊接頭，其中前述焊接層係藉由複數次焊道，於焊接頭寬 方向上連續地形成焊接金屬部之焊接層。 (4) 如前述(2)或(3)之耐脆性裂縫傳遞特性優異之對接 多道焊接頭，其中前述焊接層係將複數焊接層於焊接頭寬 20 方向上積層而成者。 (5) 如前述(2)至(4)中任一項之耐脆性裂縫傳遞特性優 異之對接多道焊接頭，其中前述焊接層係用犯量較形成其 他焊接層之焊接材料的Ni量多1 %以上之焊接材料所形成 之焊接層。 200841977 (6) 如丽述(5)之耐脆性裂缝傳遞特性優異之對接多道 焊接頭，其中前述焊接層係用與形成其他焊接層相同之焊 接方法所形成之焊接層。 (7) 如前述(5)或(6)之耐脆性裂縫傳遞特性優異之對接 5多運焊接頭，其中前述焊接層之組織係不會產生麻田散鐵 • 變態之組織。 ⑻如前述⑺至⑺中任-項之耐脆性裂縫傳遞特性優 異之對接多道焊接頭，其中前述焊接層在焊接頭長方向上 連續地存在。 1〇 (9)如前述(2)至⑻中任一項之耐脆性裂縫傳遞特性優 異之對接多道焊接頭，其中前述焊接層在焊接頭長方向上 斷續地存在。 (10) 如前述(9)中任一項之耐脆性裂縫傳遞特性優昱之 對接多道焊接頭，其中前述焊接層在焊接頭長方向上2長 15 度為200mm以上。 (11) 如前述(7)至(8)中任一項之耐脆性裂縫傳遞特性優 ® 異之對接多道焊接頭，其中前述焊接層在焊接頭長方向上 之斷續間隔為400mm以下。 • (12)如前述（1)之耐脆性裂縫傳遞特性優異之對接多、蓄 - 20 焊接頭，其中前述鋼板之板厚度為50mm以上，且前述悍、曾 部具有較周圍焊道部之破裂抵抗特性差之破裂抵抗特性。 (13)如前述（12)之财跪性裂縫傳遞特性優異之對接夕 道焊接頭，其中前述破裂抵抗特性差之焊道部數量在 焊接頭所需之總焊道數的丨/3以下。 11 200841977 (14) 如前述(12)或（13)之耐脆性裂縫傳遞特性優異之對 接多道焊接頭，其中前述破裂抵抗特性差之焊道部在焊接 頭之板厚度方向上相互間隔地存在。 (15) 如前述（12)至（14)中任一項之耐脆性裂缝傳遞特性 5優異之對接多道焊接頭，其中前述破裂抵抗特性差之焊道 部在焊接頭長方向上連續地存在。 (16) 如勒述（12)至（14)中任一項之耐脆性裂縫傳遞特性 優異之對接多道焊接頭，其中前述破裂抵抗特性差之焊道 部在焊接頭長方向上斷續地存在。 10 (17)如前述（16)之耐脆性裂縫傳遞特性優異之對接多 道焊接頭，其中前述破裂抵抗特性差之焊道部在焊接頭長 方向上的長度為100mm以上、400mm以下。 (18) 如前述（16)或（17)之耐脆性裂縫傳遞特性優異之對 接多道焊接頭’其中前述破裂抵抗特性差之焊道部係在焊 15接頭長方向上斷續地存在，且間隔為200mm以上、4〇〇m 以下。 (19) 如前述（12)至（18)中任一項之耐脆性裂縫傳遞特性 優異之對接多道焊接頭，其中前述破裂抵抗特性差之焊道 係經由一次或複數次焊道所形成者。 20 (20)如前述(12)至（19)中任一項之耐脆性裂縫傳遞特性 優異之對接多道焊接頭，其中前述破裂抵抗特性差之焊道 部係用Ni量較形成其他焊道部之焊接材料的恥量少1%以 上之焊接材料所形成之焊道部。 (21)如前述(20)之财跪性裂缝傳遞特性優異之對接夕 12 200841977 道焊接頭，其中前述破裂抵抗特性差之焊道部係用與形成 其他焊道部相同之焊接方法所形成者。 (22) 如前述(2〇)或(21)之耐脆性裂缝傳遞特性優異之對 接多道焊接頭，其中前述其他焊道部之組織係不會產生麻 5 田散鐵變態之組織。 (23) 如前述（12)至(22)中任一項之耐脆性裂缝傳遞特性 優異之對接多道焊接頭，其中前述破裂抵抗特性差之焊道 部未因後續焊道部之熱而被回火。 (24) 如前述（1)之耐脆性裂缝傳遞特性優異之對接多道 1〇焊接頭，其中前述焊道部係於凝固時及/或變態時會膨脹 者，且可使焊接頭内部之殘留應力局部地複雜化。 (25) 如前述(24)之耐脆性裂縫傳遞特性優異之對接多 道焊接頭，其中前述已膨脹之焊道部係用在低溫時會變態 之焊接材料所形成者。 15 (26)如前述(25)之耐脆性裂縫傳遞特性優異之對接多 道焊接頭，其中前述變態溫度為400°c以下。 (27) 如前述(25)或(26)之耐脆性裂縫傳遞特性優異之對 接多道焊接頭’其中前述變態係麻田散鐵變態。 (28) 如前述(25)至(27)中任一項之耐脆性裂縫傳遞特性 20優異之對接多道焊接頭，其中前述焊接材料之Ni量較形成 其他焊道部之焊接材料的Ni量多1%以上。 (29) 如前述(24)至(28)中任一項之耐脆性裂缝傳遞特性 優異之對接多道焊接頭，其中前述已膨脹之焊道部數量在 形成焊接頭所需之總焊道數的1/2以下。 13 200841977 (3 0)如前述(24)至(29)中任一項之对脆性裂缝傳遞特性 優異之對接多道焊接頭，其中前述已膨脹之烊道部在焊接 頭之板厚度方向上相互離間地存在。 (31)如前述(24)至(30)中任一項之耐脆性裂缝傳遞特性 5優異之對接多道焊接頭，其中前述已膨脹之烊道部係經由 一次或複數次焊道所形成者。 (3 2 )如前述(2 4)至(31)中任一項之对脆性裂缝傳遞特性 優異之對接多道焊接頭，其中前述已膨脹之焊道部在焊接 頭長方向上連續地存在。 10 (3 3)如前述(24)至(31)中任一項之紂脆性裂縫傳遞特性 優異之對接多道焊接頭，其中前述已膨脹之焊道部在焊接 頭長方向上斷續地存在。 (34) 如前述(33)中任一項之耐脆性裂縫傳遞特性優異 之對接多道焊接頭，其中前述已膨脹之焊道部在焊接頭長 15 方向上的長度為100mm以上。 (35) 如前述(33)或(34)之耐脆性裂缝傳遞特性優異之對 接多道焊接頭，其中前述已膨脹之焊道部在前述焊接頭之 長方向上斷續地存在，且間隔為4〇〇mm以下。 (36) 如前述(24)至(35)中任一項之耐跪性裂缝傳遞特性 20優異之對接多道焊接頭，其中已膨脹之焊道部未因後續焊 道部之熱而回火。 ' (37) -種焊接構造體，其特徵在於具有前述⑴至⑽ 中任-項之而搶性裂缝傳遞特性優異之對接多道焊接頭。 根據本毛明’在夕道對接焊接鋼板，特別是板厚度為 14 200841977 50mm以上之鋼板時，可形成耐脆性裂缝傳遞特性優異之焊 接頭，結果，可用鋼板，特別是板厚度為5〇mm以上之鋼板 建造耐脆性裂缝傳遞特性優異之焊接構造體。 圖式簡單說明 第1圖係顯示本發明基礎之CCA試驗結果的圖。 第2圖係顯示本發明其中一種對接多道焊接頭形態的 圖。

第3圖係顯示本發明之另一種對接多道焊接頭形態的 圖。 第4圖係顯示單v型槽之本發明焊接頭的圖。 第5圖係顯示分別於本發明焊接頭之板厚度表面側與 板厚度背面侧產生脆性裂缝的圖。 第6圖係顯示在兩條脆性裂缝之間的區域内出現塑性 變形，並產生延性破裂之情形的圖。 κ —第㉝係顯示脆性裂縫之傳遞與停止的圖。第⑷圖係顯 不在兩條脆性裂縫之間的區域内出現塑性變形，並產生 形的圖’而第⑻圖係顯示在板厚度表面側與板 厚度月面側，脆性裂缝傳遞至某種程度後停止的圖。 第8圖係顯示在不具高幢焊接層之頭部份，即 2〇脆性裂縫亦會於板厚度表面側與板厚度背面側分分，且傳 遞至某種程度後停止的圖。 * 專

第9圖係顯示本發明之另一種 對接多道焊接頭形態 的 弟_係顯示於本發明之浑接财產生兩條脆性裂縫 15 200841977 時的圖。 第π圖係顯示在兩條脆性裂缝之間的區域内出現塑性 變形，並產生延性破裂之情形的圖。 第12圖係顯示脆性裂缝之傳遞與停止的圖。第（a)圖係 5 顯示在兩條脆性裂缝之間的區域内出現塑性變形，並產生 . 延性破裂之情形的圖，而第（b)圖係顯示在焊接頭内部脆性 裂缝傳遞至某種程度後停止的圖。 真 第13圖係顯示本發明之另一種對接多道焊接頭形態的 φ 圖。 10 第14圖係顯示於本發明之焊接頭中產生脆性裂缝時的 第15圖係顯示脆性裂縫傳遞、分岔，且於兩條脆性裂 缝之間的區域内出現塑性變形，並產生延性破裂之情形的 圖。 15 第16圖係顯示脆性裂缝之傳遞與停止的圖。第（a)圖係 顯示在兩條脆性裂缝之間的區域内出現塑性變形，並產生 ® 延性破裂之情形的圖，而第（b)圖係顯示在焊接頭内部脆性 裂缝傳遞至某種程度後停止的圖。 t實施方式2 . 20 較佳實施例之詳細說明 1)首先，以下述實驗結果為基礎說明本發明之技術思 才目〇 僅用1種焊接材料製作焊接頭，並製作CCA試驗片以評 價焊接金屬部之脆性裂縫傳遞停止性能(Ka)。將CCA試驗 16 200841977 片全體冷卻至-urc，再求出僅使用增焊接材料製作之淳 接金屬部的Ka。該結果顯示於第丨圖（參照圖中魯記號）。 接著，用2種焊接材料製作焊接頭。此時，製作a種焊 接材料所製成之焊道按照本發明規定分布之焊接頭。然 5後，製作CCA試驗片以評價焊接金屬部之脆性i縫傳遞= - 止性能(Ka)。將CCA試驗片全體冷卻至-l〇°C，再用

• 驗法求出Ka。將該結果一併顯示於第1圖。 X 由於所使用之焊接材料的⑽量相異，圖中用〇表一戶 • 用之2種焊材的恥含有量差為1%以上的情形，並用口 10 Ni含有量差小於1%的情形。 ’、 由第1圖可得知⑴使用Ni量相異之焊接材料製成之焊 接頭的Ka優於僅使用高Ni含量之焊接材料製成之焊接頭的

Ka’及(ii)透過配置{^值相異之焊接頭，可展現出超越焊道 所具有Ka之性能。 15 本發明係根據上述發現之技術思想所產生者。 又，CCA試驗法（compact-Crack-Arrest試驗法）係用 • ASTM等規袼化之定量地評價脆性裂縫傳遞停止性能的試 驗方法’評價方式如下所述。 - 加工試驗片以使試驗片中央，即，缺口部與焊接金屬 • 2〇部份中央部一致，再將試驗片全體放入冷卻槽冷卻至本發 明之預定溫度-1(TC，然後透過楔對試驗片施加載重。 接著，用安裝於試驗片端部之位移計計算試驗片缺口 部前端所負荷之K值。 若試驗片前蠕產生脆性裂縫並傳遞時，裂缝前端之κ 17 200841977 f會隨著裂缝傳遞距離而降低。也蚊說，在試驗片裂縫 月j端,Κ值降低至脆性裂縫傳遞停止特性之^值時脆性裂 縫會停止，所以，從裂縫停止時的裂縫長度及停止時之的 試驗片位移量來計算K值，並作為Ka值進行評價。 —2)接下來’説明前述(2)〜⑴)之制。第2圖及第3圖係 顯示多道焊接鋼板丨之對接單v型槽後形成之本發明對接多 道焊接頭（以下稱為「本發明焊接頭」）的形態。 在位於示之本發卿卿2之㈣焊接層&及 背面烊接層2b間的複數焊接層中，橫跨焊接頭寬方向連續 10地形絲性較焊接層2a、2bwc之動性優異的高動 層2x〇 又，在位於第3圖所示之本發明焊接頭2之表面焊接層 &及月面焊接層2b間的複數焊道部中，隔著焊接層2C形成 早刃車乂焊接層2a、21)及2〇之韋刃性優異的高韋刃性焊接層&與 15办。如刖所述，在形成兩層以上高韌性焊接層時，在高韌 性焊接層之間間隔有其他焊接層。 。 則述各焊接層係將複數個用單焊道焊接形成之焊道部 2ι沿著焊接頭寬方向連結後製成者。 另外，面韌性焊接層係使用韌性優於形成其他焊接層 〇之焊接材料韌性的焊接材料將焊道部2i依序沿著焊接頭寬 方向連續地形成者。 一般而言，可用含有所需Ni量之焊接材料作為形成其 他焊接層之焊接材料，但是，形成高韋刃性焊接層之材料最 好為Ni星車父兩述焊接材料所含Ni量多1質量％以上之焊接 18 200841977 相同之焊接條件形成高 材料。又，可用與形成其他焊接層 韌性焊接層。 高勃性焊接層可為單層，亦可為重疊2個以上高動性焊 接層後形成之複數層。此時’可用相同焊接材料形成2個以 上之高動性焊接層，亦可使⑽量相異之焊接材料形成2個 以上之高韌性焊接層。 而且，亦可用與形成其他焊接層相同之坪接條件形成 高韌性焊接層。

如前所述，在特開昭53-13〇242號公報内揭示有一種技 10術，係在焊接厚壁粗焊接鋼管之雙¥型槽部肖，用聰焊接 法焊接初層，然後用潛弧焊接法焊接表層與裏層，以焊接 所有鋼板之焊接方法巾，使MIG焊接時使狀焊接焊線Ni 量多於潛弧焊接時使用之焊接焊線Ni量的技術。 由於初層容易產生焊接裂縫，且不易確保韌性，所以 15前述技術係藉由使用高沌量之焊接焊線使初層確保與潛弧 焊接部相同之韌性，並使沿著焊接部之板厚度之韌性分布 平坦’故前述技術與本發明之技術思想大相逕庭。 另外’本發明之焊接頭可在普通焊接條件下，透過調 整焊接材料之Ni含量，於本發明規定之預定區域形成高韌 2〇性谭接層。高韌性焊接層組織以不會產生麻田散鐵變態之 組織為佳。 特開2000-033480號公報中，如前所述，揭示有使用一 部份含有多量(例如ll%)Ni且變態溫度低之焊接材料，並利 用從沃斯田鐵變態至麻田散鐵之焊道以減低谭接部全體殘 19 200841977 留應力的知接方法。 减因為此種焊接方法之輝接雜織為麻田散鐵組 織，強度極強，結果會造成含有多量见之谭接部之動性較 不含狀科焊接部低的情形。因此，在本發明中，即使 5在含有多她量時，亦最好使用不會麻田散鐵變態之組織。 本發明谭接頭之特徵係於表面焊接層或背面焊接層間 之複數焊接層中，存在有一層或兩層以上中間間隔有其他 燁接層，且動性優於其他焊接層之拿刃性的高勒性焊接層， 10 又，該高勒性焊接層係作為用以抑制並阻止產生於焊接頭 内部之脆性裂縫沿著焊接頭長方向傳遞之破裂： 用0 田本發明之高減焊接層可為單層，亦可如前述般，為 重豐2層以上高韌性焊接層所形成之複數層。 關於以本發明高拿刃性焊接層作為用以抑制並阻止產生 15於烊接頭内部之脆性I縫傳遞的構造，容後再述。 本發明之焊接頭係對接焊接之板厚度為50mm以上鋼 板厚製成者。在焊接頭之槽底算起之板厚度方向的高度為 5〇mm以上時’在複數焊接層中形成中間間隔有其他焊接層 之複數咼韌性焊接層，則可充分發揮高韌性焊接層之前述 2〇功能。 又’本發明之焊接頭只要為用多道焊接形成者即可， 可使用高入熱量焊接方法，亦可使用低入熱量焊接方法。 另外’在鋼板之板厚度為7〇mm以上時，可更加充分發 揮高韌性焊接層之功能。 20 200841977 並未特別限定鋼板之槽的形狀，可為單v型、雙v型 雙斜槽、及單邊V型等。但是，因為在形成高勃性^接層時 多使用Ni含量多於一般焊接材料之高價焊接材料，所以考 慮到成本面，使用雙V型或雙斜槽等槽寬度較小的槽較為有 5 利。 第4圖係顯示單V型槽之本發明焊接頭的圖。如第4圖所 示，本發明焊接頭可使用於將鋼板la垂直對接於鋼板丨所形 成之單邊V型槽，又，亦可將本發明焊接頭用於對接板厚度 不同之鋼板後形成之單邊V型槽。 1〇 雖然沿著焊接頭長方向連續地形成高韌性焊接層為 佳，但亦可斷續地形成高韌性焊接層。在可確保焊接層之 焊接頭長方向長度為2〇〇mm以上時，高韌性焊接層可發揮 抑制並阻止產生於焊接頭内部之脆性裂縫傳遞的功能。 但疋，在沿著焊接頭長方向斷續地形成高韌性焊接層 15時，一旦斷續間隔超過400mm，則最初生成之脆性裂缝會 傳遞，隶後可能會形成長度在4〇〇mm以上之整條脆性裂 缝。若裂縫長度在40〇mm以上時，脆性裂縫所具有之能量 會過大，導致高韌性焊接層無法充分作用，所以焊接頭長 方向之斷續間隔限定為400mm以下。 2〇 以下，以第5圖〜第8圖為基說明以本發明高韌性焊接層 作為用以抑制並阻止產生於焊接頭内部之脆性裂缝傳遞的 構造。 [1]高韌性焊接層呈連續狀時 如第2圖所示，由於將高韌性焊接層2x配置於構成焊接 21 200841977 頭之焊接層2C内時，所以沿著焊接頭之板厚度之動性分布 會在南韌性焊接層2x產生急遽變化，呈現朝上下斷裂的情 形。也就是說，第2圖之本發明焊接頭中，存在有上下夹住 高韌性焊接層2χ之低韌性焊接層2c。 5 由於同初性焊接層2x不易產生脆性破裂，所以，對焊 接頭施加如撞擊應力時，如第5圖所示，脆性裂縫會分岔形 成板厚度表面侧之脆性裂縫χ與板厚度背面側之脆性裂縫 Υ，且分別傳遞至焊接層2C内。 如第5圖所不，雖然脆性裂縫父之兩端會到達頭表面與 10高韌性焊接層2x，脆性裂縫Y仍留在焊接層2()内，但是兩條 脆性裂缝X、Y皆為於板厚度方向上寬度狹窄之裂縫。锋 果，裂缝前端之應力擴大係數會變小，傳遞裂缝之驅動力 會降低，故脆性裂縫之傳遞容易停止。 如第6圖所示，脆性裂縫Y慢慢地沿著板厚度方向傳 15遞，在經過焊接層2〇之脆性破裂區域並到達高勤性焊接層 2x時，高韌性焊接層2x之脆性裂縫χ、γ間的區域乙内會出 現塑性變形，並一邊進行延性破壞一邊吸收脆性裂縫X、γ 之傳遞能量。結果，如第7(b)圖所示，脆性裂縫χ、γ會在 傳遞至某種程度後分別停止於板厚度表面侧及板厚度背面 20 側。 [2]高韌性焊接層呈斷續狀時 可停止脆性裂缝之構造與前述^]相同。即，如第8圖所 示，即使於不具有高拿刃性焊接層之頭部份產生脆性裂縫且 沿著焊接頭長方向傳遞’在遇到高拿刀性焊接頭後，該脆性 22 200841977 裂缝會分忿亚分別傳遞至板厚度表面侧及板厚度背面侧， 而且，在傳遞至某種程度後停止。 如前所述，在可確保高勒度焊接層之焊接頭長方向長 度為200mni以上時，高韋刃性焊接層可發揮使脆性裂缝朝板 5厚度表面側及板厚度背面側分岔，以抑制或阻止其傳遞的 . 功能。 、 但是，一旦愚勃性焊接層之斷續間隔超過400mm，則 t形成長度在_醜以上之整條裂缝，且脆性裂缝所具有 籲 之能量會過大，導致不易在高勃性焊接層使脆性裂縫分 岔。所以’如前所述，高㈣生焊接層之斷續間隔限定為 400mm以下。 3)接下來，I兒明前述（12)〜(23)之發明。第9圖係顯示 多道焊接鋼板H接單V型槽所形狀本發明對接多道焊 接頭（以下稱為「本發明焊接頭」）的形態。 15 S第9圖之本發明焊接頭2之表面焊接層2a與背面輝接 ㈣間’分開地存在有破壞抵抗特性較焊道部之破壞 攀 抵抗特性差的烊道部2xr與焊道部2yr。 根據本發明，焊道部以的存在加上破壞抵抗特性較焊 • 道部2i之破壞抵抗特性差的焊道部2xr、2yr的存在，會出現 -2G喊焊接頭㈣產生齡裂縫，亦可抑制絲±該裂絲 遞之效果。 ' ’ 以下，說明具有前述效果之構造。 在對焊接頭施加突發應力或撞擊應力時，會從分散疒 在於焊接頭内部之焊道部2灯、2yr(破裂抵抗特性較周園^ 23 200841977 接部差）開始產生破裂，且脆性裂縫會朝周圍焊道部2i傳遞。 此時，由於焊道部2i之破裂抵抗特性優於焊道部2xr、 2yr之破裂抵抗特性，所以脆性裂缝會先傳遞至焊道部2xr、 2yr，之後才朝焊道部2i傳遞。 5 結果，雖然複數脆性裂缝會從焊道部2xr、2yr朝周圍之 • 焊道部2i傳遞，但由於在焊接頭之板厚度方向上脆性裂缝 ^ 的寬度狹窄，所以裂缝前端之應力擴大係數會變小，裂缝 傳遞之驅動力會降低，故脆性裂縫容易停止。 Φ 如第10圖所示，在脆性裂縫X及Y分別從焊道部2xr、 10 2yr開始傳遞時，由於兩條脆性裂縫χ、γ間的區域2不易脆 性破裂’而容易產生剪力破壞，所以，如第η圖所示，在 該區域ζ内會產生塑性變形，並一邊進行延性破裂一邊吸收 脆性裂缝之傳遞能量。結果，會出現脆性裂縫容易於焊接 頭長方向停止的情形。 15 第12圖係顯示脆性裂縫沿著焊接頭長方向傳遞並停止 的狀悲。第12(a)圖與第π圖相同，又，第12(b)圖顯示脆性 _ $缝X、m焊接頭長方向傳遞並停止之狀態。因為在跪 性裂縫X與脆性裂縫γ間形成有延性破裂區域z，可吸收脆 ^ 性裂縫之傳遞能量，所以脆性裂缝Χ、γ無法繼續沿著焊接 —2G頭長方向傳遞，最後會停止。結果，作止焊接頭之脆性 破裂，並防止焊接構造物破裂。 如上所述，本發明之特徵係於多道焊接頭内部間隔地 配置在受到突發應力或撞擊應力時會率先破裂之焊道部 (破裂抵抗特性較周圍焊接部差）。 24 200841977 本發明之焊接頭係對接焊接之板厚度為50mm以上之鋼 板所形成者。在焊接頭高度為50mm以上時，於表面焊接層 與背面焊接層間以適當地間隔分散配置兩個以上破裂抵抗 4寸性車父周圍焊道部之破裂抵抗特性差的焊道部，可充分地發 5揮以破裂動性特性相異焊道部之相互作用為基礎的效果。 另外’在鋼板之板厚度為70mm以上時，更能充分發揮 本發明之效果。 為了使破裂抵抗特性較周圍焊接部之破裂抵抗特性差 的焊道部在焊接頭内部呈現複雜分岔，需要兩個以上的焊 10道部。但是，若前述焊道部之數量超過形成焊道部之總焊 道數ΐ的1/3時，焊接頭之構造會變成以破裂抵抗特性低之 焊道部為主，反而會使脆性裂缝容易傳遞，並不恰當。破 裂抵抗特性差之焊道部的數量以總焊道數量之1/3為佳。 另外’可用單焊道形成前述焊道部，亦可由複數焊道 15 形成前述焊道部。 本發明焊接頭只要為多道焊接頭即可，亦可使用高入 熱量焊接法或低入熱量焊接法。 並未彳寸別限定鋼板之槽的形狀，可為單v型、雙v型、 雙斜槽、及單邊ν型等。但是，為了使脆性裂縫於焊接頭内 20複雜地傳遞，焊接頭寬度必須擴大某種程度。另外，若考 慮到同牯利用鋼板之機械特性來抑制、停止脆性裂縫傳遞 的話，則使用雙V型槽更好。 雖然通常沿著焊接頭長方向連續地形成破裂抵抗特性 低之焊道部，但亦可斷續地形成破裂抵抗特性低之焊道 25 200841977 部。根據下述理由，斷續地形成前述烊道部較好。 由於與周圍焊道部相比，破裂抵抗特性低之焊道部之 破裂抵抗特性較差，所以容易成為破裂產生區域。在焊接 頭内沿著長方向連續地存在有容易成為破裂產生區域之焊 5 2部時，脆性裂財於該料部傳遞，結果有可能形成貫 穿焊接頭長方向之巨大脆性裂縫。 在沿著焊接頭長方向斷續地形成破裂抵抗特性差之焊 道部時，該焊道部之沿著烊接頭長方向的長度宜在1〇〇· 以上。在前述焊道部之沿著焊接頭長方向的長度為議丽 10以上時，可輕易地使脆性裂缝分岔。 另一方面，在前述焊道部之沿著焊接頭長方向的長度 超過400mm時，脆性裂缝會前進，使得傳遞長度過長，並 不樂見。破裂抵抗特性低之焊道部之沿著焊接頭長方向的 長度以100mm以上、400mm以下為佳。 15 雖然在破裂抵抗特性差之焊道部之沿著焊接頭長方向 的間隔為20〇mm以上時，利用其他焊道部使脆性裂縫停止 之可能性會增加，但是一旦超過4〇〇mm，則產生於前述其 他焊這部之脆性裂缝會傳遞，有可能形成長度在4〇〇mm以 上之整條脆性裂縫。 20 若沿著焊接頭長方向之整條脆性裂縫的長度超過 400mm時，脆性裂縫所具有之能量會過大，即使將該脆性 裂缝誘導至破裂抵抗特性差之焊道部，亦不易使其在該焊 道部分岔。破裂抵抗特性差之焊道部之沿著焊接頭長方向 的間隔以20〇mm以上、400mm以下為佳。 26 200841977 形成脆性破裂特性較周圍焊道部差之焊道部的方法， 係使用N!讀形成周_道部之焊接材料之Ni量少以以 上的焊接材料，在相同的焊接條件下進行多道焊接，簡單 且適當。 5 但是，由於在形成周圍焊道部之焊接材料不含Ni時益 法使用前述方法，所以在這種情況下亦可使用高㈢之焊接 材料’或未添加Ti或B等組織細微化元素之焊接材料（皆為 破裂抵抗特性低之焊接材料）。 . 另外，透過改變焊接條件，亦可降低焊道部之破裂抵 1〇 抗特性。 ' 例如，在形成破裂抵抗特性差之焊道部時，若將入孰 量調整為形成周圍焊道部之入熱量的130%，則可形成喉厚、 度大之焊道部。接著在喉厚度大之焊道部上面以普通之入 熱條件，或較普通入熱條件低的入熱條件形成焊道部。如 15前述般進行焊接，則喉厚度大之焊道部未因後續焊道部之 熱而受到回火，所以可形成破裂抵抗特性差之焊道部。 又’可用與形成其他焊接部之焊接方法相同的焊接方 法形成破裂抵抗特性差之焊道部。焊道部之組織以不會產 生麻田散鐵變態之組織為佳。 20 纟本發明中’並未特別限定破裂抵抗特性差之焊道部 的形成方法，只要可以在焊接頭内部形成破裂抵抗特性差 之焊道部即可。例如，可僅於破裂抵抗特性差之焊道部使 用未完全乾燥之焊接材料。 如上所述，本發明乂焊接頭為财脆性裂縫傳遞特性優 27 200841977 異之焊接頭， 脆性破裂。 故具有本發明焊接頭 之烊接構造體不易產生

10 15

20 4)接下來，說明前述(24)〜(36)之發明。 多道焊接鋼板丨之對接料型槽所形成之本發 接頭（以下稱為「本發明焊接頭」）的形態。 第13圖係顯示 明對接多道垾 在弟13圖之本發明焊接頭2之之表面焊接層2a與背面焊 接層關，分_存在有會於凝固時及/或變㈣膨脹之 部如與焊道卿。因此，姐本發明之焊接财存在有焊 、Ρ2ι再加上已膨脹之焊道部2xs、2ys，會出現即使焊接 頭内部產生脆性裂縫，亦可抑制且阻止該裂縫傳遞之效果。 乂下透過第14®及第15圖說明具有前述效果之構造。 對焊接頭鈀加犬發應力或撞擊應力，產生脆性裂縫X、 y時，跪性裂縫X、γ會傳遞至周圍之焊道抑。但是，如 第14圖所不，由於焊道部2xs與焊道部）^，所以脆性裂缝 X、Y之傳遞路徑會呈現複雜之不規則狀。其理由如下。 在其他焊道部2i内存在有已膨脹之焊道部2xs、2ys，所 以焊逼部2xS與焊道部2ys會對相對於周圍殘留應力壓縮之 方向產生作用，局部地擾亂焊接頭内部之殘留應力分布。 產生於焊接頭内部之脆性裂縫通常係沿著垂直於主要 應力之方向傳遞，所以脆性裂縫之傳遞路徑會平行於焊接 碩之板厚度方向，但是，由於本發明焊接頭内部之殘留應 力刀布叉到局部擾亂，在該部分内主應力不會對脆性裂縫 作用，故脆性裂缝會受到被擾亂之殘留應力分布的影響， 而不沿著板厚度方向傳遞。 28 200841977 雖然無法預想脆性裂縫在被擾亂之殘留應力分布内之 傳遞路侵為何，但因為局部的脆性裂缝傳遞路徑會從與主 應力垂直之方向(板厚度方向)扭曲後偏離，所以脆性裂縫傳 遞路徑會變得複雜化。 5 如上所述，由於脆性裂縫係經由從板厚度方向扭曲後 所產生之複雜傳遞路徑傳遞，如第15圖所示，脆性裂缝在 傳遞時會分岔(圖中之X，、Y，），且在跪性裂缝X與脆性裂縫 丫間會形成—部分延性破裂ϋ域。結果，脆性裂縫X、Y之 傳遞旎ϊ會被吸收，沿著焊接頭長方向之脆性裂縫傳遞會 10 被抑制並停止。 從焊接頭之板厚度方向亦會扭曲地產生寬度狹窄且呈 埋沒狀之分岔脆性裂缝x，、γ，，所以裂缝前端之應力擴大 係數會變小，裂縫傳遞之驅動力會降低，故脆性裂縫容 停止。 15 也就是說，本發明焊接頭之特徵在於，利用在焊接頭 内部形成被擾亂之殘留應力分布使脆性裂縫傳遞路徑複雜 化，以藉此容易吸收脆性裂縫傳遞能量，結果，可抑制並 阻止脆性裂缝沿著焊接頭長方向傳遞。 第16圖係顯示脆性裂縫朝焊接頭長方向傳遞並停止的 20圖。第l6(a)圖係省略第15圖之焊接頭内分岔之脆性裂缝 X’、Y’的圖。又，第16(b)圖係脆性裂縫X、γ朝焊接頭長方 向傳遞並停止的圖。 在脆性裂缝X與脆性裂縫Y間形成有延性破裂區域z， 可吸收脆性裂縫傳遞能量。結果，脆性裂縫X、γ無法繼續 29 200841977 於焊接頭巾傳遞，最後會停止。 本毛月焊接頭係、對接焊接鋼板所製成者。因此，若在 烊接頭厚度為可形成多道焊接之程度時，以適當間隔配置 $兩们以上焊逼部，則可充分發揮被擾亂之殘留應力所產生 ‘ 《抑制、停止跪性裂縫傳遞的效果，且前述焊道部會於凝 口時及/或㈣時膨脹，對周圍之焊道部施加壓縮應力，並 — 局部地擾亂殘留應力。 • ,為了擾亂焊接頭内部之殘留應力分布，需要兩個以上 w膨脹焊返部。但是，若前述焊道部之數量超過形成焊道部 〇之總焊道數量的1/2時，會變成以該膨脹焊道部之殘留應力 為主，焊接頭内部之殘留應力分布之擾亂程度反而會變 小，不易付到抑制、停止脆性裂缝傳遞的效果。膨脹焊道 部的數量以總焊道數量之1/3為佳。 另外’可用單焊道形成前述焊道部，亦可由複數焊道 15 形成前述焊道部。 H 本鲞明焊接頭只要為多道焊接頭即可，亦可使用高入 熱量焊接法或低入熱量焊接法。 〜 並未特別限定鋼板之槽的形狀，可為單V型、雙v型、 雙斜槽、及單邊V型等。但是，為了使脆性裂縫於焊接頭内 0複雜地傳遞，焊接頭寬度必須擴大某種程度。另外，若考 慮到同時利用鋼板之機械特性來抑制、停止脆性裂缝傳遞 的話，則使用雙V型槽更好。 通常係沿著焊接頭長方向連續地形成膨脹焊道部，但 亦可斷續地形成膨脹焊道部。由於斷續地形成膨脹焊道部 30 200841977 應力分布來抑制、停止脆 =傳遞的效果’所以最好料地形成膨脹焊道部。 以焊接料料__祕麟 ，Γ著料頭長方向的長度宜在―上。在2 焊u之沿者焊接頭長方向的長度為⑽麵以上時，可局 =殘留應力分布，並確保抑制、停止脆性裂縫傳遞

…方面在斷㈣形成膨料道料，若前述焊道 部^沿著焊接頭長方向的長度超過40〇mm時 ，脆性裂缝會 10先财進，使得傳遞長度過長，並不樂見。 、=沿著焊接頭長方向之整條脆性裂缝的長度為40〇mm 乂上τ脆性I缝所具有之能量會過大，即使脆性裂缝傳 入殘留應力分布受到祕福域，脆性裂㈣不易於該區 域分岔，裂縫前端之傳遞能量亦不會減少。因此，前述膨 I5服焊運部之沿著焊接頭長方向的間隔以棚飄以下為佳。 用變態溫度低之焊接材料形成對周圍壓縮殘留壓力產 生作用之膨脹焊接部。並未特別限制焊接材料之變態溫 度，但為了明顯呈現抑制、停止脆性裂缝的效果，將焊接 至屬用於變態紀錄測定試驗(f〇rmaster)，在其冷卻過程中會 20顯示4〇〇。(3以下之焊接材料較佳。 一般而言，Ni量多之焊接材料的變態溫度較低，所以 適合作為形成膨脹焊接部之焊接材料。但是，因為Ni量多 之焊接材料的變態溫度會根據該焊接材料之化學組成產生 大幅變化，所以在測量變態溫度方面，必須選擇適當的焊 31 200841977 接材料。 另外，Νΐϊ多之焊接材料亦為容易因高溫產生破損之 烊接材料’所以使用該焊接材料時，必須選擇適當的焊接 條件。 5 X ’對周圍焊道部施加壓_減力，以局部地擾亂 • 殘留應力分布的方法，*僅限㈣在凝si時及/或變態時會 - 雜之焊接材_成焊道部的方法而已ί最时對二 圍焊道部施加壓縮殘留應力，並局部地擾亂殘留應力分布 Φ 的方法即可。 1〇 砂，在焊接時對特料道料純㈣超音波處 理形成局^地愿縮殘留應力的方法，亦可得到與形成膨 服焊逗相同之抑制、停止跪性裂縫傳遞的效果。 如上所述，本發明焊接頭之内脆性裂缝傳遞特性優 異，且具有本發明之焊接構造體不易產生脆性破壞。 15 實施例 纟下來本發明之實施例。但實施例之條件係用以 確認本發明之實施可能性及效果而採用之一種條件例，本 並未僅限;^條件例。只要在本發明之主旨範圍内， - 且可達成本㈣之目的，财制各種條件。 - 20 (實施例1) 係前述本發明（1)、（2Hu)、及⑼之實施例。 用表1所7F之鋼板條件及烊道條件形麟接頭，再透過 船生衣縫傳遞试驗測量脆性裂縫傳播特性。將其結果顯示 ;X表3係顯不所使用之鋼板鋼種的成分組成。 32 200841977 備考 發明例 發明例 發明例 發明例 發明例| 發明例| 發明例 發明例 比較例 比較例 比較例 比較例 比較例 比較例 比較例 比較例 比較例 比較例 特定焊道 烊接條件 焊道間 溫度 (t：> 〇 〇 ό 1—t § § ο fN o — Ο ο 00 1 l 1 1 1 O r—* ο ϊ—ΐ i Ϊ 1 入熱量 (KJ/mm) 2.64 2.64 2.64 2.64 2.26 2.26 ΓΟ 2.26 I 1 1 1 1 2.64 2.26 1 » 焊接 金屬 •fH ϊΛ u-ί ri ΙΟ rn 'v〇 «η ο o 寸· 1 1 I 1 1 o ο 1 1 1 配置條件 長方向 間隔（mm) (1主 1) 1 o § 〇 〇 i ί 1 〇 〇 f〇 l 1 V 1 Ϊ o 1· ο S ! 1 1 長方向 長度（mm) (紱1) 連續 o o «λ o o 对 〇 o CN 連讀 連績j I速續1 ο ο VO 1 1 1 1 1 〇 o ο Γ4 1 I 睡 厚度方向 位置 第8,9層 第7,8層 第s層 第 n，i2, 13層 第8,9層丨 os: OQ 铖 |第6層I !第8,9層 4： 4 € 第8層 第7,8,9層 € m 碟 球丧 St故 SMAW MAG MIG SMAW MAG MAG SMAW SMAW MAG MAG MIG SMAW MAG MAG SMAW MAG MAG MAG 基本烊道 焊接條件 焊道間 溫度 (°G) 〇 〇 〇 f—* o o § Ο r—^ O o 〇 〇 τρ·4 ο 00 o ό O f-H o o 一 § o CN 〇 〇 Ο Ο Ο r-H o o r-H g 入熱量 (KJ/mm) 2.64 2.64 2.64 2.64 1 2.64 2.64 <Ν i-Η 2.64 2.64 2.64 2.64 2,64 2.64 2.64 2.64 2.64 (Si \〇 2.64 焊接 金屬 .^s ίΛ ^jr w <-« Λ 〇 o O o o ί—< o o ο o o ο ο t-H 1； τ·^ 球丧 MAG MAG 0 SMAW MAG MAG SMAW MAG MAG MAG MiG SMAW MAG MAG SMAW MAG MAG MAG 焊接頭 卜 (N 卜 卜 (N 卜 rr^ — ίΝ 卜 f-H 卜 i*HI'： 總焊 道數 00 ΓΟ rr\ 00 r〇 寸 00 rn 卜 <N Γ4 00 tn 00 m 00 00 $ ro Ο m CN rq Q0 cn > > > X > X > > > > > X > X X u > X 1 MU 降伏 強度 (MPa) Γ- r> in ^Jr (S 00 o cn ro O' OS ro 5 w 寸 •Λ 〇 m to r-4 寸 CN 寸 00 tN ro o m ο σ\ m Ο m m m 〇\ 寸 * 鋼種 YP36 YP4G YP40 YP32 YP32 YP47 YP40 YP36 YP40 YP40 YP32 YP32 ΥΡ36 ΥΡ32 YP36 YP47 YP40 板厚度 (mm) 〇 o _N〇 O 卜 o o O 〇 〇 in O 卜 〇 O O 卜 o o o ο 卜 ο o o o 6 tN m 寸 Ό 00 0\ o T-H <N rn 寸 F-H ΙΟ \〇 t-H 00 w*'s¥w^:om ^ϊϊι?€€砂 ϊ 鱗練^罐哎妓純一 : Ι4ΗΓ 33 200841977 表2

No. 焊接頭之脆性裂缝傳遞試驗 結果 備註 負載應力 (MPa) 試驗溫度 (°〇 已傳遞之 脆性裂缝數 停止裂縫長 度(mm) 1 240 -10 2 420 脆性破裂 發明例 2 240 -10 2 650 脆性破裂 發明例 3 320 -10 2 750 脆性破裂 發明例 4 200 -10 2 350 脆性破裂 發明例 5 200 -10 2 320 脆性破裂 發明例 6 240 -10 2 830 胞性破裂 發明例 7 280 -10 2 240 脆性破裂 發明例 8 240 -10 2 315 脆性破裂 發明例 9 240 -10 1 2500 傳遞 比較例 10 240 -10 1 2500 傳遞 比較例 11 320 -10 1 2500 傳遞 比較例 12 200 -10 1 2500 傳遞 比較例 13 200 -10 1 2500 傳遞 比較例 14 240 -10 1 2500 傳遞 比較例 15 200 -10 1 2500 傳遞 比較例 16 240 -10 I 2500 傳遞 比較例 17 280 -10 1 2500 傳遞 比較例 18 240 -10 1 2500 傳遞 比較例

表 3 (mass%) 鋼種 C Si Μη Ρ S Ni Ti YP32 0.13 0.19 1.28 0.01 0.003 - 0.01 YP36 0.12 0.21 L27 0.007 0.004 - 0.01 YP40 0.11 0.21 1.3 0.006 0.003 - 0.01 YP47 0.08 0.24 1.22 0.007 0.002 1.02 001 在表1中，特定焊道為形成高韌性焊接層之焊道 另外，從No.l〜8之發明例可得知，脆性裂缝即使沿著 5 焊接頭長方向傳遞，該裂缝長度亦不長，且可馬上停止。 (實施例2) 係前述本發明（1)、（12)〜(23)、及(37)之實施例。 用表4所示之鋼板條件及焊道條件形成焊接頭，再透過 脆性裂缝傳遞試驗測量脆性裂縫傳播特性。將其結果顯示 10 於表5。又，表6係顯示所使用之鋼板鋼種的成分組成。 34 200841977

寸4 備考 發明例 發明例 發明例 發明例 發明例 發明例 1發明例ι 發明例 比較例 比較例 比較例 比較例 比較例 比較例 比較例 比較例 比較例1 比較例 特定焊道A 焊接條件 1 焊道間 溫度 C°C) 〇 〇 rH ο Μ Ο Ο % Ο (Ν 1-Η Ο Ο ο ο t—ί Ο 00 1 I I 1 1 O o 〇 o I-* 1 i 1 入熱量 (KJ/mm) 2,64 2.64 2.64 1 2.64 2.26 2.26 »Λ m ψ^4 2.26 瞧 1 1 1 1 2.64 1_^ 2,26 1 1 焊接 金屬 Ni (mass 〇 ο r-^ Ο — τ—< — 对· t i t 1 i \〇 — I I I 配置條件 長方向 間隔（mm) (註1) I ο m Ο Ο η ο ο — » 1 1 Ο ο m 1 1 1 1 1 o «Λ 寸 o o «Λ 1 I 1 長方向 長度（mm) (註1) 連績 Ο Ο Ο ο 寸 ο ο <Ν 速績 速續 I連續I ο ο \σ 1 1 1 1 1 o o 〇 〇 (N 1 1 1 焊道號 第 5，10,18,26,30層| 第 10，11，25,2(5層 % 10,16,21,32^ 第 5,10，16,21，34, 39層 第 2,8,9，13，15,16, 21，22,29,30,32 層 第 8,9，15，16,21，j 23層 1 1 第 4,8，11，17層 1 卜第 4,7，U，19,23， 2 7層 壤 4 磔 4 难 第 8,9，15，16,21， 23層 第 4,8，11，17層 4 4 4 基本焊道 焊接條件 焊道間 溫度 (V) 〇 Q 1-H ο Μ Ο ο ο 00 Ο Μ ΓΗ Ο Ο Ο ο ΓΗ' Ο 00 ο ο rH o f-H o o r-4 o 00 o (S 1—f O o O o o o o o o 00 八熱量 (KJ/rntn) 2.64 2·64 1 2.64 2.64 2.64 2,64 CS νο ι-Η 2.64 2.64 ：2,64 2,64 2.64 2.64 2.64 2.64 2,64 M MD 2.64 焊接 金屬 Ni (mass%) 寸 — ττ «Λ w-> <Ν Ν ή Η τ—ί Ο r—< 〇 o C 〇 〇 o — 焊接頭 總層 數 00 ΪΛ 00 ΓΟ 寸 00 η η: Ν Γ4 οο 00 00 tn Vi 寸 00 r> r^i m (N 00 f染奚 > > > X > X > > > > > X > X X > X 鋼板 1 降伏 強度 (MPa) Γ- γο <—i 寸 — Μ 寸 00 (Ν ΓΛ Ο m ο t^\ V) Ό\ 寸 ν> rH 寸 f〇 iti 寸 iN 寸 00 ΓΊ m o tn m o Os CO O m o On fn iTt ON 寸 w 寸 鋼種 ΥΡ36 YP40 ΥΡ40 ΥΡ32 ΥΡ32 ΥΡ36 ΥΡ47 ΥΡ40 ΥΡ36 YP40 YP40 YP32 YP32 YP36 YP32 YP36 YP4 7 I YP40 板厚 度 (mm) Ο r- Ο Ο Ο Ο Ο Ο 卜 Ο Ο 卜 Ο o v〇 o 〇 o 〇 〇 〇 〇 o o 6 Z (Ν ro 寸 ΙΓ) \D οο Os o l-H N pH 寸 — 1—* rK 00 _^§€柃^-球改WHF致w# 制^娌^峨：I辑* 35 200841977 表5 鋼種 C Si Μη Ρ S YP32 0.13 0.19 1.28 0.01 0.003 YP36 0.12 0.21 1.27 0.007 0.004 YP40 0.11 0.21 1.3 0.006 0.003 YP47 0.08 0.24 1.22 0.007 0.002一 負載應力 (MPa) 試驗溫度

在表4中，特定焊道為形成破裂抵抗特性差之焊道部的 焊道。 5 另外，從表5可得知，在Νο·1〜8之發明例中，脆性裂缝 即使延著：tp接頭長方向傳遞，該裂缝長度亦不長，且可馬 上停止。 (實施例3) 36 200841977

係前述本發明（1)、（24)〜(36)、及(37)之實施例。 用表7所示之鋼板條件及焊道條件形成焊接頭，再透過 脆性裂缝傳遞試驗測量脆性裂缝傳播特性。將其結果顯示 於表8。又，表9係顯示所使用之鋼板鋼種的成分組成。 37 200841977 備考 |發明例| 發明例 1發明例1 發明例 發明例 發明例 發明例 發明例 比較例 比較例 比較例 比較例 比較例 比敉例 比較例 比較例 比較例 比較例 特定焊道A 焊接條件 焊道間 溫度 CC) 〇 〇 Ρ-Η ο ψ^ § ο ο ο Ο Ο — 1 1 I I I ο ο ί ο ο 1 1 I 入熱量 (KJ/mm) 2.64 2.64 2.64 2.64 1 2.26 . 2.26 1.35 2.26 1 1 I 1 義 2.64 2.26 I 1 1 焊接 金屬 m LTT1 LTT2 LTT3 1 LTT5 ——… LTT1 LTTl| LTT1 1 1 1 1 1 LTT1 LTT2 1 1 1 1 配置條件 長方向 間隔（mm) (^1) 1 〇 m ο ο <Ν 〇 Q τ—4 1 1 1 ο ο I 1 I i 1 ο ιη 寸 ο ο nn 1 ί ϊ 長方向 長度（mm) (言主1) 連績 ο ο >Α Ο 寸 〇 (N* 連續 連績1 __I 1連績1 ο ο V0 I r 1 1 I ο ^4 Ο Ο 1 1 1 焊遒號 第 5,10,18,26,30層 第 10，11，25,26層 第 10，16,21，32層 第 5，10，16,21，34, 39層 第 2,8,9，13，15，16, 21，22,29,30,32層 j 第 8,9，15，16,21， 23層 1 第8,17層 1 第 4,7，Π，19,23， 27層 墀 礤 碟 m 4ί 第 8,9,15，16,21， 23層 第 4,8，11,17層 碟 碡 碟 基本焊道 焊接條件 焊道間 溫度 (°C) 〇 〇 — ο (Ν τ—1 ο ο τ^—< 〇 00 ο ο 〇 〇 — S o f—^ O CN o o O OO ο (Ν ο ο ο ο τ—< ο ο — ό ο — S 八熱量 (KJ/mm) 2.64 2.64 2.64 2‘64 2.64 2.64 1 1-62 1 2.64 2.64 2.64 2.64 2.64 2.64 2.64 2.64 2.64 (Ν VD 2.64 ft啕 焊接 材料 SF-36E 3F-36E |$F-47E SF-36E SF-36E SF-36E [SF-47E| SF-36E o r-H o o ο ο ο ο 寸‘ ι—< 焊接頭 總層 數 00 cn 00 ro 00 ΓΊ 卜 <N fS 00 m 00 rn 00 m 00 ΓΟ 卜 rn ΓΛ fS Ν 00 > > > X > X > > > > > X > X X > X 鋼板 卜 m ι*-ί ψ^4 (Ν 寸 00 Γ4 Ο Π r〇 ο C\ m •η os 寸 — 寸 卜 m ^Ti 寸 00 cn Ο Γό tn ο 〇\ Ο m r<i Ο σ\ m Ον 寸 — 寸 鋼種 YP36 ΥΡ40 ΥΡ40 YP32 ΥΡ32 YP36 1 YP47 1 YP40 YP36 YP40 YP40 YP32 ΥΡ32 j ΥΡ36 ΥΡ32 ΥΡ36 ΥΡ47 1 YP40 板厚 度 (mm) 〇 § ο 卜 ο ο ο ο ο r- O 2 o o o ο ο ο ο 卜 Ο tn Ο 卜 0 2 寸 Ό oo as O CsJ — Ο 00 淫迗5€枚_埤t ¢¾¾ _ 啭«-€ 柃 ^-雄itw^ft㈣实 逑迓亟枚啤 _本€拎砵：一 wr 38 200841977

在表7中，特定焊道為可使殘留應力變化之焊道 另外’從表8可得知，在N(xl〜8之發明例中，跪性裂缝 即使延著焊接頭長方向傳遞，該裂缝長度亦不長，且可馬 上停止。 產業上之可利用性 如上所述，透過本發明，可用鋼板，特別是板厚度為 39 200841977 5〇mm以上之鋼板建造具有優異耐脆性裂缝傳遞特性之焊 接]的焊接構造體。因此，本發明在焊接建築物構造領域 具有極大之可利用性。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示本發明基礎之CCA試驗結果的圖。 第2圖係顯示本發明其中一種對接多道焊接頭形態的 圖 第3圖係顯示本發明之另—種對接多道焊接頭形態的 10 15 20 第4圖係顯示單v型槽之本發明焊接頭的圖。 第5圖係顯示分別於本發明焊接頭之板厚度表面側與 板厚度背面侧產生脆性裂縫的圖。 第6圖係顯示在兩條脆性裂縫之間的區域内出現塑性 變形，並產生延性破裂之情形的圖。 第7圖係顯示脆性裂縫之傳遞與停止的圖。第⑷圖係顯 示在兩條脆性裂縫之間的區域内出現塑性變形，並產生延 性破裂之情_圖，㈣_係—在板厚絲面侧與板 厚度背面側，脆性裂縫傳遞至某種程度後停止的图 第8圖係顯示在不具高動性焊接層之頭部份/即使產生 脆性裂缝亦纽板厚絲面顯板厚度背_分分 遞至某種程度後停止的圖。 * 第9圖係顯示本發明之另一種對接多道焊接 圖 頭形態的 兩條脆性裂縫 第10圖係顯示於本發明之焊接頭中產生 40 200841977 時的圖。 第11圖係顯示在兩條脆性裂缝之間的區域内出現塑性 變形，並產生延性破裂之情形的圖。 第12圖係顯示脆性裂缝之傳遞與停止的圖。第（a)圖係 5 顯示在兩條脆性裂縫之間的區域内出現塑性變形，並產生 . 延性破裂之情形的圖，而第（b)圖係顯示在焊接頭内部脆性 裂缝傳遞至某種程度後停止的圖。 第13圖係顯示本發明之另一種對接多道焊接頭形態的 ⑩ 圖。 10 第14圖係顯示於本發明之焊接頭中產生脆性裂缝時的 圖。 第15圖係顯示脆性裂缝傳遞、分岔，且於兩條脆性裂 缝之間的區域内出現塑性變形，並產生延性破裂之情形的 圖。 15 第16圖係顯示脆性裂缝之傳遞與停止的圖。第（a)圖係 顯示在兩條脆性裂缝之間的區域内出現塑性變形，並產生 ® 延性破裂之情形的圖，而第（b)圖係顯示在焊接頭内部脆性 裂缝傳遞至某種程度後停止的圖。 【主要元件符號說明】 1、la…鋼板 2...焊接頭 2a...表面焊接層 2b...背面焊接層 2c...焊接層 2x、2y.·.高韋刃性焊接層 2i、2xr、2yr、2xs、2ys...焊道部 X、Y、X’、Y’…脆性裂缝 Ζ...延性破裂區域 41

Claims (1)

1. 200841977 十、申請專利範圍： 一種耐脆性裂縫傳遞錄優異之對接以焊接頭，係鋼 板之對接多道焊接頭’其特徵在於：在表面焊接層盘背 料接相，相關隔轉在有—麵兩飢X上焊接層 及焊道部之其巾—者，赠料㈣及烊道部之材質特 性與周圍域，並具有可抑制並停止脆㈣縫傳遞之功 能0

   2.如申料鄉圍第1項之耐雜裂縫傳柄性優显之對 «道焊接頭，其中前述鋼板之板厚度為5()咖以上， 且别遠焊接層之祕優於其他焊接層之知性。 如申吻專利|&圍第2項之耐脆性裂縫傳遞特性優里之對 接頭’其中前述焊接層係藉由複數次焊道，於 焊接頭見方向上連續地形成焊接金屬部之焊接層。 4·如申請專鄉_2或3項之魏性料傳遞特日性優異 ^對接^焊接頭’其中前述焊接層鱗複數焊接層於 焊接頭寬方向上積層而成者。 、 5. 如申請專利範圍第2至4項中任一項之耐 特性優異之對接多道焊接頭，其中前述焊接= 量較形成其他焊接層之焊接材料的啦多1% == 接材料所形成之焊接層。 6. 如申w專利_第5項之耐脆性裂缝傳 接多道焊接頭，复由、，i 1支異之對 相同之焊丄 焊接層係用與形成其他焊接層 相门之¥接方法所形成之焊接層。 7·如申料鄉_5如狀賴性料_特性優異 42 200841977 之對接多道焊接頭，其中前述焊接層之組織係不會產生 麻田散鐵變態之組織。 8. 如申凊專利範圍第2至7項中任一項之耐脆性裂縫傳遞 特性優異之對接多道焊接頭，其中前述焊接層在焊接頭 長方向上連續地存在。 9. 如申請專利範圍第2至8項中任一項之耐脆性裂縫傳遞 特性優異讀《道焊魏，其巾前料接層在焊接頭 長方向上斷續地存在。 10·如申請專利第9項中任-項之耐脆性裂縫傳遞特性 優異之對接多道焊接頭，其中前述烊接層在焊接頭長方 向上之長度為200mm以上。 H.如申請專職圍第7至8項中任—項之财脆性裂縫傳遞 特性優異之對鮮道焊躺，其巾前料接層在焊接頭 長方向上之斷續間隔為4〇〇mm以下。 12’如申4專利範圍第1項之耐脆性裂縫傳遞特性優異之對 接多迢焊接頭，其中前述鋼板之板厚度為5〇mm以上， 且w述焊道部具有較周圍焊道部之破裂抵抗特性差之 破裂抵抗特性。 13·如申請專利範圍第12項之耐脆性裂縫傳遞特性優異之 對接多道焊接頭，其中前述破裂抵抗特性差之焊道部數 Ϊ在形成焊接頭所需之總焊道數的1/3以下。 Η如申請專利範圍第12或13項之耐脆性裂縫傳遞特性優 異之對接多道焊接頭，其中前述破裂抵抗特性差之焊道 部在焊接頭之板厚度方向上相互間隔地存在。 43

   200841977 15.如申請專利範圍第12至14項中任一項之耐脆性裂缝傳 遞特性優異之對接多道焊接頭’其中前述破裂抵抗特性 差之焊道部在焊接頭長方向上連續地存在。 16·如申請專利範圍第12至14項中任一項之耐脆性裂縫傳 遞特性優異之對接多道焊接頭，其中前述破裂抵抗特性 差之焊道部在焊接頭長方向上斷續地存在。 •如申請專利範圍第16項之耐脆性裂缝傳遞特性優異之 對接多道焊接頭，其中前述破裂抵抗特性差之焊道部在 焊接頭長方向上的長度為l〇〇mm以上、4〇〇mm以下。 18 ·如申請專利範圍第16或17項之耐脆性裂缝傳遞特性優 異之對接多道焊接頭，其中前述破裂抵抗特性差之焊道 部係在焊接頭長方向上斷續地存在，且間隔為2〇〇mm以 上、400mm以下。 19·如申請專利範圍第12至18項中任—項之耐脆性裂缝傳 遞特性優異之對接多道焊接頭’其中前述破裂抵抗特性 差之焊道係經由一次或複數次焊道所形成者。 如申明專利乾圍第12至19項中任-項之耐脆性裂縫傳 遞特性《之對财道焊接頭，其情述破裂抵抗特性 2之焊道制Ni·形成其他焊道部之焊接材料的见 量少1%以上之焊接材料所形成者。 21·如申請專利範圍第2G項之耐雜裂缝傳遞特性優異之 對接多道焊接頭，其憎述破裂抵抗特性差之诨道部係 用與形成其他焊道部相同之焊接方法所形成者。 22·如申請專鄕’2〇或21項之耐脆㈣縫傳遞特性優 44 200841977 >、之對接夕道焊接頭，其中前述其他焊道部之組織係不 會產生麻田散鐵變態之組織。 23.如申請專利範圍第12至22項中任一項之耐脆性裂縫傳 遞特性優異之對接多道焊接頭，其中前述破裂抵抗特性 • 差之焊這部未因後續焊道部之熱而被回火。 Λ _ •如申請專利範圍第1項之耐脆性裂缝傳遞特性優異之對 接多這焊接頭，其中前述焊道部係於凝固時及/或變態 _ 時會膨脹者，且可使焊接糊部之殘留應力局部地複雜 化。 25·如申請專利範圍第24項之耐脆性裂缝傳遞特性優異之 對接多道焊接頭，其巾前述已躲之焊道部剌在低溫 時會變態之焊接材料所形成者。 汝申明專利範圍弟25項之耐脆性裂縫傳遞特性優異之 對接多迢焊接頭，其中前述變態溫度a400〇c以下。 27·如申請專利範圍第25或26項之耐脆性裂縫傳遞特性優 _ 異之對接乡道焊接頭，其巾前述變態係麻田散鐵變態。 28·如申請專利範圍第25至27項中任一項之耐脆性裂縫傳 〜 遞特性優異之對接多道焊接頭，其中前述焊接材料之恥 ’ 里杈形成其他焊道部之焊接材料的Ni量多1%以上。 9·如申晴專利範圍第24至28項中任-項之耐脆性裂縫傳 遞特性優異之對接多道焊接頭，其中前述已膨脹之焊道 4數里在形成焊接頭所需之總焊道數的1/2以下。 30·如申請專利範圍第24至29項中任一項之对脆性裂縫傳 遞特性優異之對接多道焊接頭，其中前述已膨脹之焊道 45 200841977 4在知接頭之板厚度方向上相互離間地存在。 31·如申請專利範圍第24至3〇項中任一 項之耐脆性裂縫傳 遞知性優異之對接多道焊接頭，其中 丁則述已膨脹之焊道 4係經由一次或複數次焊道所形成者。 32.如申請專鄉圍第24至則巾任—奴，性裂縫傳 遞特性優異之對接多道焊接頭，其中前述已膨脹之焊道 4在¥接頭長方向上連續地存在。 丑如申請專利範圍第24至31項中任—項之耐脆性裂縫傳 遞特性優異之對接多道焊接頭，其中前述已膨脹之焊道 部在焊接頭長方向上斷續地存在。 34·如申請專利範圍第33項中任一項之耐脆性裂縫傳遞特 性優異之對接多道焊接頭，其中前述已膨脹之焊道部在 焊接頭長方向上的長度為100mm以上。 35·如申請專利範圍第33或34項之耐脆性裂縫傳遞特性優 異之對接多道焊接頭，其中前述已膨脹之焊道部在前述 烊接頭之長方向上斷續地存在，且間隔為400mm以下。 36·如申請專利範圍第24至35項中任一項之耐脆性裂縫傳 遞特性優異之對接多道焊接頭，其中已膨脹之焊道部未 因後續焊道部之熱而被回火。 37·—種焊接構造體，其特徵在於具有申請專利範圍第1至 36項中任一項之耐脆性裂縫傳遞特性優異之對接多道 焊接頭。 46