WO2007132794A1

WO2007132794A1 - 脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体

Info

Publication number: WO2007132794A1
Application number: PCT/JP2007/059817
Authority: WO
Inventors: Tsunehisa Handa; Takahiro Kubo; Fumimaru Kawabata; Ryuji Muraoka; Hiroshi Shiomi; Yoshiyuki Nakajima; Masanobu Toyoda; Yasumasa Nakanishi; Noboru Kiji
Original assignee: Jfe Steel Corporation; Ihi Marine United Inc.
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2007-05-08
Publication date: 2007-11-22
Also published as: KR101105620B1; EP2018929A1; EP2018929A4; EP2018929B1; CN101443150A; KR20090010196A; JP5144053B2; JP2007326147A; DK2018929T3; CN101443150B

Description

明細書

脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体技術分野

本発明は、例えば、大型コンテナ船（Mega- container carrier) やバルタキヤリァー（bulk carrier)などの厚鋼板（steel plate)を用いて溶接施工された構造物 (welded structure)の母材（base metal)および溶接糸康手（weld joint)に発生する可能性のある脆性亀裂 (brittle crack)の伝播を、大規模破壌に至る前に停止させる脆性亀裂伝播停止特性 (brittle crack arrestability)に優れる溶接構造体に関し、具体的には、隅肉溶接継手 (：illet weld joint)の接合部材（ウェブ (web) ) に脆性亀裂が発生しても、被接合部材（フランジ (flange) ) への脆性亀裂の伝播を停止する脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体に関する。背景技術

溶接構造体であるコシテナ船やバルタキヤリア一は、積載能力（carrying capacity)の向上や荷役効率（cargo handling efficiency)の向上等のため、上部開口部（upper aperture)を大きくとつた構造となっている。このため、船体の剛性 (rigidity)および縦強度（longitudinal strength)を確保するために、これらの船では特に船体外板（outer plate of vessel' s body)を厚肉化する必要がある。近年、コンテナ船は大型化し、 6 , 0 0 0〜 2 0， 0 0 0 T E U (twenty-foot equivalent unit)の大型船が建造されるようになってきており、それに伴レ、、用いられる船体外板は 5 0 mm以上の厚肉化の傾向にある。

船体構造 (hull structure)においては、万一溶接部（weld)から脆性破壌 (brittle fracture)が発生した場合にも、脆性亀裂の伝播を停止させ船体分離を防止することが必要と考えられ、例えば特開 2 0 0 4— 2 3 2 0 5 2号公報には、船舶の船殻外板の補強材（あるいは、骨材ともいう。（stiff eners) ) に、特定のミクロ組織を有し、耐脆性破壌に優れた鋼板を用レ、ることが記载されている。

板厚 5 O mm未満の造船用鋼板溶接部の脆性亀裂伝播挙動については、日本造船研究協会（The Shipbuilding Research Association of Japan)第 1 4 7委員会において、実験的に検討がなされている。

第 1 4 7委員会では、溶接部にて強制的に発生させた脆性亀裂の伝播経路、伝播挙動を実験的に調查した結果、溶接部の破壌靱性 (fracture toughness)がある程度確保されていれば、溶接残留応力（welding residual stress)の影響により脆性亀裂は溶接部から母材側に逸れてしまうことが多レ、が、溶接部に沿って脆性亀裂が伝播した例も複数確認された。このことは、脆性破壌が溶接部に沿って直進伝播する可能性が無いとは言い切れないことを示唆している。

し力しながら、第 1 4 7委員会で適用した溶接と同等の溶接を板厚 5 0 mm未満の鋼板に適用して建造された船舶（ships)が異常なく就航（actual service)しているという多くの実績があることに加え、靱性が良好な鋼板母材（造船 E級鋼など）は脆性亀裂を停止する能力が十分にあるとの認識から、造船用鋼材溶接部の脆性亀裂伝播停止特性は船級規則 (Rules and Guidance for the survey and construction of steel ships)等には要求されてこなかった。

し力し、最近の 6， 0 0 0 T E Uを越える大型コンテナ船では鋼板の板厚は 5 0 mmを超え、板厚効果により破壊靱性が低下することに加え、溶接入熱 (welding heat input)もより大きくなるため、溶接部の破壌靱性（fracture toughness)がー層低下する傾向にある。

最近、このような厚肉大入熱溶接 II手（large heat input weld joint of heavy gauge steel plate)では、溶接部から発生した脆性亀裂は母材側に反れずに直進し、骨材（あるいは、捕強材ともいう。 stiffeners) 等の鋼板母材部でも停止しない可能性があることが実験的に示され（山口ら：「超大型コンテナ船 (Mega- container carrier; CD pfl^S——新しヽ iti弓度極 J享鋼板 mew high strength heavy gauge steel plate)の実用一」，日本船舶海洋工学会誌， 3， ( 2 0 0 5 ) , P 7 0 . )、 5 0 mm 以上の板厚の鋼板を適用した船体構造の安全確保の上で大きな問題となっている。また、亀裂停止のために特別な特性を有する鋼板が必要との指摘もされている。そこで、本発明は、厚肉の鋼板およびその溶接部において、万一、脆性破壌が発生した場合でも、大規模破壌（catastrophic fracture)に至る前に脆性亀裂を停止させる溶接構造体を提供することを目的とする。 - 発明の開示

本発明者らは、上記課題の解決に向けて鋭意検討し、隅肉溶接部の継手断面における接合部材（ウェブ 1 ) の、被接合部材（フランジ 2 ) との突合せ面に、被接合部材（フランジ 2 ) の脆性亀裂伝播停止性能に応じた寸法 ηの未溶着部 4 (un-welded face)を確保することにより、板厚 5 0 mm以上の厚物材における脆性亀裂の伝播を隅肉溶接部のゥエブ 1とフランジ 2の突合せ面で停止させ得ることを見出した。 ■

また、接合部材（ウェブ 1 ) が突合せ溶接継手 (butt joint) 1 1で接合された鋼板の場合は、被接合部材 (フランジ 2 ) の脆性亀裂伝播停止性能に応じた寸法の未溶着部 4を、前記突合せ溶接継手 1 1の溶接部と被接合部材（フランジ 2 ) との突合せ面に確保することで同様の脆性亀裂伝播停止特性が得られることを見出した。すなわち、本発明は、

1 .ウェブ 1とフランジ 2の突合せ面に未溶着部 4が残存する隅肉溶接継手 9を備えた脆性亀裂伝播特性に優れる溶接構造体。 2.ウェブ 1とフランジ 2の突合せ面に未溶着部 4が残存する隅肉溶接継手 9を備えた脆性亀裂伝播特性に優れる溶接構造体であって、前記隅肉溶接継手 9の継手断面における未溶着部 4の幅 nと、ウェブ 1'の板厚 tと左右の隅肉溶接金属 5の脚長 (leg length) 3 (3 a, 3b) の和 Lに対する比率 X (%) と、前記被接合部材（フランジ 2) の供用温度（service temperature)における脆性亀裂伝播停止靭性 K c a (N/mm^3/2) の関係が、下式を満足することを特徴とする脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体。なお、比率 Xは、未溶着比率 Xとも言う。

X (%) ≥ { 5 9 0 O -K c a (N/mm^3/2)} /8 5

3. 前記隅肉溶接継手 9における未溶着部 41 溶接継手断面において、ウェブ 1 の板厚 tと左右の隅肉溶接金属 5の脚長 3 (3 a, 3 b)の和 Lの 1 5〜9 0% (X) となる幅 nであることを特徴とする 2記載の脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体。

4. ゥヱブ 1が突合せ溶接継手 1 1で接合された鋼板で、当該突合せ溶接継手 1 1 の溶接部がフランジ 2と交差する隅肉溶接継手 9を備えた溶接構造体であって、少なくとも前記突合せ溶接継手 1 1の溶接部とフランジ 2の突合せ面に未溶着部 4 が残存することを特徴とする脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体。

5. ウェブ 1が突合せ溶接継手 1 1で接合された鋼板で、当該突合せ溶接継手 1 1 の溶接部がフランジ 2と交差する隅肉溶接継手 9を備えた溶接構造体であって、前記突合せ溶接継手 1 1の溶接部とフランジ 2が交差する隅肉溶接継手 9の交差部の継手断面における未溶着部 4の幅 nと、ウェブ 1の板厚 tと左右の隅肉溶接金属 5の脚長 3 (3 a, 3 b) の和 Lに対する比率 X (%) と、前記フランジの供用温度における脆性亀裂伝播停止靭性 K c a (N/mm^3/2) の関係が、下式を満足することを特徴とする脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体。

X (%) ≥ { 5 9 0 O -K c a (N/mm^3/2)} /8 5 6 . 前記未溶着部 4の幅 nが、隅肉溶接継手断面において、ウェブ 1の板厚 tと左右の隅肉溶接金属 5の脚長 3 ( 3 a, 3 b) の和 Lの 1 5〜9 0 % (X) となることを特徴とする 5記載の脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体。

なお、上記 2 , 3 , 5および 6で言う「隅肉溶接金属 5の脚長 3 ( 3 a, 3 b)」とは、図 1 A,図 1 Bおよぴ図 2 Bに示すように、それぞれ溶接前の母材のすみ部 (Faあるいは， Fb)から溶接金属のトウ（Taあるいは， Tb) に至る長さ 3 aあるいは， 3 bを言う。また、上記 2， 3、 5と 6で言う「ウェブ 1の板厚 t」は、正しくは、ウェブ 1がフランジ 2に接する長さ tあるレ、は、突合せ溶接部の溶接金属高さ（t ' ) であるが、ウェブ 1どフランジ 2の交差角 Θが直角でない場合や、溶接余盛りのために、ウェブ 1の板厚（t ) を超えて、実際のウェブ 1の板厚 tと一致しない場合がある。しかし、下記に述べるように、「ウェブ 1の板厚 tと左右の隅肉溶接金属 5の脚長 3 ( 3 a, 3 b) の和 L」は、左右の隅肉溶接金属 5の左の溶接金属のトウ（toe) Ta から右の溶接金属のトウ T bまでの長さ Lと同等であり、 L を求めるには、 T aから T bの長さを測定する方が容易である。このため、特に、交差角 0や溶接金属高さ t ' を測定する必要は、ないので、上記 2， 3、 5と 6や請求項では、便宜上、ウェブ 1の板厚 t 表現する。

本発明は、フランジ 2となる鋼板の脆性亀裂伝播停止性能に応じて、隅肉溶接金属 5のウェブ 1の、フランジ 2との突合せ面に適切な寸法 nの未溶着部 4を残し、従来困難であった板厚 5 O mm以上の厚物材における脆性亀裂の伝播を停止させることが可能である。

その結果、船体などに万一脆性亀裂が発生し伝播した場合でも、船体分離などの大規模な脆性破壊の危険性を回避でき、銅構造物とりわけ船体構造の安全性を確保するうえで大きく寄与し、産業上極めて有用である。

また、施工時に未溶着部の寸法を調整することにより脆性亀裂伝播停止性能の異なる鋼板（製造コストの異なる鋼板）を適切に使い分け、特別な板を使用せずに、安全性を損ねることなしに溶接構造体製造のトータノレコスト低減が可能である。図面の簡単な説明

図 1 A : 隅肉溶接継手 9の各部を説明する図でウェブ 1とフランジ 2が直交している場合を示す。

図 I B ：：隅肉溶接継手 9の各部を説明する図でウェブ 1とフランジ 2が斜めに交差している場合を示す。

図 2 A：ウェブ 1が突合せ溶接継手 1 1で接合された鋼板で、突合せ溶接継手部 1 1がフランジ 2と交差する隅肉溶接継手 9を示す外観図。

図 2 B：ウェブ 1が突合せ溶接継手 1 1で接合された鋼板で、突合せ溶接継手部 1 1における継手断面形状を模式的に示す図。

図 3 A：十字型 E S S O試験片の形状を説明する図でゥヱブ 1が突合せ溶接継手 1 1の無い母材からなる場合を示す図。

図 3 B：十字型 E S S〇試験片の形状を説明する図でウェブ 1が突合せ溶接継手部 1 1を有する場合を示す図。

図 4 ：図 3 Aの十字型 E S S O試験片による試験結果を示す図。

図 5 ：図 3 Bの十字型 E S S O試験片による試験結果を示す図。

(符号の説明）

1 ：エブ（t ：ウェブの板厚）、 2 ：フランジ、 3 ：脚長（3 a :左隅肉溶接金属 5の脚長、 3 b：右隅肉溶接金属 5の脚長）、 4 ：未溶着部（n ：未溶着部の幅）、 5 ：隅肉溶接金属、 7 ：機械ノッチ、 8 ：仮付け溶接部、 9 ：丁字型隅肉溶接継手（Fa、 Fb：溶接前の母材のすみ部、 Ta, Tb：左右の溶接金属のトゥ）、 1 0 ：スリット、 1 1 : 突合せ溶接継手部（ t '：突合せ溶接継手の溶接金属高さ）、 Θ ：ウェブとフランジの交差角、

：ゥェブの板厚（1;、 t ') と左右の隅肉溶接金属 5の脚長（3 a， 3b)の和（L=t+ 3a+3bあるレヽは、 L= t ' + 3 a+ 3 b) (T aから T bに至る長さと同等）

X：未溶着比率（X= 1 0 0 · n/L) 発明を実施するための最良の形態

図 1 Aと図 1 Bは、隅肉溶接継手の継手断面形状を示し、図 1 Aは、接合部材（ゥエブ）（以下ウェブ 1 ) が被接合部材（フランジ）（以下、フランジ 2) に対して直立して取り付けられている場合、図 1 Bは、ウェブ 1がフランジ 2に対して、斜めに取り付けれらている場合を示す。

以下の本発明の限定理由の説明における各部は図 1 Aと図 1 Bに示すものとする。但し、図 1 Bに示す隅肉溶接継手 9の場合は、後記の比率 X (%) を求める場合のウェブ 1の板厚 tとして、ウェブ 1とフランジ 2と交差部の長さ、すなわち、ウェブ 1の鋼板の板厚 t ZC O S ( 9 0° — Θ ) (伹し、 0はゥヱブ 1とフランジ 2の交差角で θ < 9 0° ) を用いる。なお、前述したように、「ウェブ 1の板厚 t と左右の隅肉溶接金属 5の脚長 3 (3 a, 3 b) の和 LJ は、左右の隅肉溶接金属 5 の左の溶接金属のトウ Ta から右の溶接金属のトウ T bまでの長さ Lと同等であり、 T aから T bまでの長さを測定する方がより簡便であるので、わざわざ、交差角 0を求めて、ウェブ 1の板厚 tを求める必要はない。

本発明では、隅肉溶接継手のウェブ 1の、フランジ 2との突合せ面に未溶着部 4 を残存させる。隅肉溶接辆手において、ウェブ 1のフランジ 2との突合せ面は亀裂伝播面となるので、当該突合せ面に未溶着部 4を残存させる。

未溶着部 4が残存することにより、ウェブ 1を伝播してきた脆性亀裂先端のエネルギー解放率（energy release rate) (亀裂進展駆動力）が低下し、当該突合せ面において、脆性亀裂は停止しやすくなる。

未溶着部 4の存在により、脆性亀裂先端のエネルギー解放率（亀裂進展駆動力）が低下するので、例え、フランジ側に伝播したとしても、亀裂は隅肉溶接部のあらゆる部位（隅肉溶接金属 5、熱影響部（図 1 Αと図 1 Βでは省略））およぴフランジ 2の母材で停止する。

隅肉溶接継手の継手断面における、ウェブ 1の、フランジ 2との突合せ面における未溶着部 4の寸法 nは、フランジ 2の脆性亀裂伝播停止靭性 K c a (N/mm ³ ^/2) との関係において規定することが望ましい。

隅肉溶接継手の継手断面における未溶着部 4の幅長さ nと、ウェブ 1の板厚 tと左右の隅肉溶接金属 5の脚長 3 (3 a, 3 b) 3の和 Lに対する比率 X (%) (X = 1 0 OX · n/L) と、前記フランジ 2に用いる鋼板の供用温度における脆性亀裂伝播停止靭性 Kc a (N/mm^3/2) の関係を、（1) 式を満足するように設定する。

X (%) ≥ { 5 900 -K c a (N/mm^3/2)} /8 5 · · · (1)

比率 X (%)が小さくなると脆性亀裂先端のエネルギー解放率（亀裂進展駆動力）の低下が少なくなり、脆性亀裂が停止しにくくなる力フランジ 2に用いる鋼板の K c a値が大きければ脆性亀裂を停止させることが可能である。

更に、隅肉溶接継手における未溶着部 4はその幅 nを、隅肉溶接の継手断面において、ウェブ 1の板厚 tと左右の隅肉溶接金属 5の脚長 3 (3a, 3b) 3の和の 1 5-90% (X) の長さとすることが好ましい。

未溶着部 4の幅長さ nがウェブ 1の板厚 tとウェブ 1の左右の隅肉溶接金属 5 の脚長 3 (3 a, 3b) の和 Lの 1 5%未満となると、脆性亀裂先端 (brittle crack tip)のエネルギー解放率（energy release rate) (亀裂進展駆動力（crack growth driving force) ) の低下が少なくなり、脆 14亀裂が停止しにくくなる。また、未溶着部 4の幅長さ nがウェブ 1の板厚 tとウェブ 1の左右の隅肉溶接金属 5の脚長 3 ( 3 a, 3 b)の和 Lの 9 0 % (X)超えとなると、継手強度（strength of joint)の確保が困難となる。よって、本発明においては、 Xは、 1 5 %以上、 9 0 %以下の範囲に限定することが好ましい。 ' さらに好ましくは、上述したように未溶着部 4をウェブ 1の母材とフランジ 2との突合せ面の隅肉溶接継手 9の全長に亘つて残存させると、ウェブ 1の母材部のどこで脆性亀裂が発生した場合でも脆性亀裂は停止でき、脆性破壊の危険性を回避できるので、未溶着部 4をウェブ 1の隅肉溶接継手 9の全長に亘って残存させることが好ましい。 ' なお、未溶着比率 Xは、任意の未溶着部を有した隅肉溶接継手断面で求められた平均値である。

尚、脆性破壌は、欠陥の少ない鋼板母材部で発生することは極めて稀であり、過去の脆性破壌事故の多くは溶接部で発生している。図 2 Aと図 2 Bはウェブ 1が突合せ溶接継手 1 1で接合された鋼板で、突合せ溶接継手部 1 1の溶接部（以下、突合せ溶接継手部 1 1 ) がフランジ 2と交差する隅肉溶接継手 9を示し、図 2 Aは外観図、図 2 Bは突合せ溶接継手部 1 1における継手断面形状（shape of cross section of weld)を模式的に示す。

図 2 Aと図 2 Bに示す隅肉溶接継手 9の場合は、突合せ溶接継手部 1 1から発生する脆性亀裂の伝播を防止するため、少なくとも突合せ溶接継手 1 1とフランジ 2 の突合せ面に未溶着部 4を残存させることが必要である。

なお、脆性亀裂が母材側に逸れてしまう可能性があり、上述の未溶着部 4は、より好ましくは、突合せ溶接継手 1 1の前後の隅肉溶接継手 9の突合せ溶接継手 1 1 を含みその前後 5 0 O mmに残存させるのが好ましい。さらに好ま.しくは、上述したように未溶着部 4をウェブ 1の母材とフランジ 2との突合せ面に残存させると、ウェブ 1の母材部で脆性亀裂が発生した場合でも脆性亀裂は停止しやすくなるので、未溶着部 4をウェブ 1の隅肉溶接継手 9の全長に亘つて残存させても良い。隅肉溶接継手 9において、突合せ溶接継手部 1 1とフランジ 2が交差する交差部の継手断面における未溶着部 4の幅 nと、突合せ溶接継手部 1 1の、ウェブ 1の板厚方向の厚み t、すなわち、突合せ溶接継手部 1 1の溶接金属高さ（height of weld metal) t ^fの平均値と左右の隅肉溶接金属 5の脚長 3 ( 3 a, 3 b) (図 1 Aと図 1 Bと同じ定義とする）の和 Lに対する比率 X (%) と、フランジ 2に用いる鋼板の供用温度における脆性亀裂伝播停止靭性 K c a (N/mm^{3/ 2}) は、上記（ 1 ) 式を満足するように規定すると好ましい。比率 X (%) は突合せ溶接継手部 1 1の最脆化部である B O N D部における継手断面形状において求めた値とすることが望ましい。なお、前述したように、「ウェブ 1の板厚 tと左右の隅肉溶接金属 5の脚長 3 ( 3 a, 3 b) の和 L」は、左右の隅肉溶接金属 5の左の溶接金属のトウ（toe) Taから右の溶接金属のトウ T bまでの長さ Lと同等であり、わざわざ溶接金属高さ _t ' の平均値を求めなくても、 T aから T bまでの長さを測定する方がより簡便である。

更に、突合せ溶接継手部 1 1とフランジ 2の交差部においても、未溶着部 4の幅 nを、隅肉溶接継手断面において、突合せ溶接継手部 1 1の溶接金属高さ t 'の平均値と左右の隅肉溶接金属 5の脚長 3 ( 3 a, 3 b) の和 Lの 1 5〜9 0 % (X) とすることが好ましい。

図 2 Aと図 2 Bはウェブ 1の突合せ溶接継手部 1 1とフランジ 2が直交する場合を示したが、交差角 0で斜めに交差させても良レ、。図 2 Aと図 2 Bの隅肉溶接継手は、まずウェブ 1同士を突合せ溶接し、次に、得られた突合せ溶接継手をフランジ 2に隅肉溶接して製造する。

本発明に係る溶接構造体は上述した隅肉溶接継手 9を有するもので、例えば、船舶の船体外板を、フランジ 2とし、隔壁 (bulk head)をウェブ 1とする船体構造、あるいはデッキ（deck)をフランジ 2とし、ハッチ (hatch)をウェブ 1とする船体構造などに適用可能である。

また、本発明に係る溶接構造体は、特に、被による曲げ応力が大きく掛かる船体中央付近では、船体先尾端よりもウェブ 1の母材部や突合せ溶接部で脆性亀裂が発生する危険性が比較的高いので、この未溶着部 4は、船体中央付近の船体外板等の隅肉溶接継手 9に設けることが特に、好ましい。また、この本中央部付近では、ウェブ母材や突合せ溶接部のどこに脆性亀裂が発生しても脆性亀裂が停止しゃす, くなるように、未溶着部 4は、隅肉溶接継手 9の全長に残存させることで、脆性破壌の危険性がさらに低減できるので、さらに好ましい。

なお、船体の先端や尾端付近では、ウェブ 1の母材部や突合せ溶接部 1 1で脆性亀裂が発生する可能性が船体中央付近よりも比較的低いので、この未溶着部 4は、少なくともウェブ 1の突合せ溶接部 1 1に残存させ、その他の隅肉溶接継手 9には、部分的に残存させても良い。し力し、船体の先端や尾端付近においても、この未溶着部 4を、隅肉溶接継手 9の全長に残存させると、ウェブ 1 .の母材や突合せ溶接部 1 1のどこに脆性亀裂が発生しても、脆性亀裂を停止できるので、より好ましい。すなわち、上述の未溶着部 4.は、船体の全長の船体外板等の隅肉溶接継手 9の全長に残存させるのが、さらに好ましい。

上記で述べたような本願発明の溶接構造体は、脆性破壊の危険性を回避でき、鋼構造物とりわけ船体構造の安全性を確保するうえで大きい。

本発明に係る溶接構造体は板厚 5 0 m mを超える厚板を用いる場合に特に優れた効果を発揮するが、鋼板厚さが 5 O mm未満であっても良い。尚、従来の船体構造においては、施行上、隅肉溶接を行った後にウェブの突合せ溶接を行うので、隅肉溶接継手 9のウェブ 1の突合せ溶接継手部 1 1とフランジの突合せ面は、溶接されてしまい、フランジ 2の突合せ面には、未溶着部 4は存在しない。実施例

種々の板厚おょぴ脆性亀裂伝播停止靱性（一10°Cにおける Kc a) を有する鋼板を用いて、様々な未溶着部の比率 X (ウェブ 1の板厚 tとウェブ 1の左右の隅肉溶接部の脚長 3 (3a, 3b) の和 Lに対する未溶着部の幅長さ nの比率）を有する T字型の隅肉溶接継手 9を作製した。 T字型の隅肉溶接継手 9はウェブ 1が鋼板の母材のみの場合とウェブ 1を突合せ溶接継手 1 1とする場合について作成した。なお、突合せ溶接継手 1 1は 1パス大入熱溶接（表 2で、 EGW (electro gas arc) または、 2電極 EGWと表示）もしくは多層 CO ₂溶接（multilayer carbon- dioxide welding)にて作製した。

得られた T字型隅肉溶接継手 9を用いて、図 3 Α、図 3 Βに示す十字型 ES SO 試験片を作製し、脆性亀裂伝播停止試験（brittle crack arrestability test) (E S SO試験）に供した。十字型 ES S〇試験片は T字型隅肉溶接継手 9のフランジ 2の下方に仮付け溶接 8で、ウェブ 1と同じ板厚の鋼板を溶接した。

図 3 Αに示す十字型 E S S O試験片はウェブ 1が母材のみで、図 3 Bに示す十字型 E S S O試験片はウェブの突合せ溶接継手部 1 1をフランジ 2と直交するように作成し、機械ノッチ（mechanical notch) 7の先端を突合せ溶接継手部 1 1の B OND部とし、隅肉溶接を試験片の全長 50 Ommに実施した。

ES S O試験は、機械ノツチに打撃を与え脆性亀裂を発生させ、伝播した脆性亀裂が、隅肉溶接金属 5で停止するか否かを調査した。いずれの試験も、応力 24 k g f /mm², 温度一 10°Cの条件にて実施した。応力 24 k g f /mm²は、船体に多用されている降伏強度 (yield strength) 36 k g f Zmm²級鋼板の最大許容応力（maximum allowable stress)であり、温度一 10 °Cは船舶の設計温度（design temperature)である。なお、図 3 Aと図 3 Bの下側のスリット 1 0は、機械ノツチ 7と深さが同じで、ウェブ 1において機械ノッチ 7と対称位置にある。このスリツト Γ 0は、 E S S O試験中（引張荷重）にノッチ 7とパランスを取り、試験片が変形しないようにするために設けられている。

表 1、 2に鋼板の板厚、 K c aと併せて試験結果を示す。また、表 1の試験結果を図 4に、表 2の試験結果を図 5に示す。表 1は図 3 Aの十字型 E S S〇試験片による試験結果を示し、（1 ) 式を満足する発明例では脆性亀裂がウェブ 1からフランジ 2に伝播することなく停止した。なお、表 1、 2では、結果の欄に「停止」と表示した。フランジ 2に脆性亀裂が伝播した場合は、「貫通」と表示した。

表 2は図 3 Bの十字型 E S S O試験片による試験結果を示し、（1 ) 式を満足する発明例では脆性亀裂が突合せ溶接部 1 1からフランジ 2に伝播することなく停止した。表 2中、 N o . 2— 0， 3— 0 , 4— 0はウェブの突合せ溶接継手部 1 1 とフランジとの交差部に未溶着部がないため、亀裂がフランジ 2に伝播した場合の試験結果を示す。なお、表 2のき裂伝播部の欄で、「WM」は、溶接金属部（weld metal)をき裂が伝播し、「Bond」は、溶接継手のボンド部（bond). をき裂が伝播したことを示す。

尚、表 1、 2における隅肉溶接継手の未溶着比率 X (%) は、機械ノッチ 7から左右に 5 0 mm離れた 2箇所の隅肉溶接継手断面を測定し、その平均値から求めたものである。また、表 1、 2の欄にある平均脚長は、 2箇所の隅肉溶接継手断面の隅肉溶接金属の脚長の平均値である。なお、前述したように、「ウェブ 1の板厚（ t、 t ') と左右の隅肉溶接金属 5の脚長（3 a, 3 b) の和 L」は、左右の隅肉溶接金属 5の左の溶接金属のトウ（Ta)から右の溶接金属のトウ（T b )までの長さ（L) と同等であり、 T aから T bの長さを測定する方がより簡便である。発明の効果

本発明は、フランジ 2となる鋼板の脆性亀裂伝播停止性能に応じて、隅肉溶接金属 5のゥヱプ 1の、フランジ 2との突合せ面に適切な寸法の未溶着部 4を残し、従来困難であった板厚 5 O mm以上の厚物材における脆性亀裂の伝播を停止させることが可能である。

その結果、船体などに万一脆性亀裂が発生し伝播した場合でも、本分離などの大規模な脆性破壌の危険性を回避でき、鋼構造物とりわけ船体構造の安全性を確保するうえで大きく寄与し、産業上極めて有用である。

また、施工時に未溶着部 4の寸法 nを調整することにより脆性亀裂伝播停止性能の異なる鋼板（製造コストの異なる鋼板）を適切に使い分け、特別な鋼板を使用せずに、安全性を損ねることなしに溶接構造体製造のトータルコスト低が可能である。

表 2

: *印は発

Claims

； · ；請求の範囲

1. ウェブとフランジの突合せ面に未溶着部が残存する隅肉溶接継手を備えた脆性亀裂伝播特性に優れる溶接構造体。

2. 請求項 1において、前記ウェブが突合せ溶接継手で接合された鋼板で、当該ウェブの突合せ溶接継手の溶接部がフランジと交差する隅肉溶接継手を備えた溶接構造体であって、前記ウェブとフランジの突合せ面の未溶着部が、少なくとも前記ゥェブの突合せ溶接継手の溶接部とフランジの突合せ面である脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体。

3: 請求項 1まだは、 2において、前記隅肉溶接継手の継手断面における未溶着部の幅と、ウェブの板厚と左右の隅肉溶接部の脚長の和に対する比率 X (%) と、前記フランジの供用温度における脆性亀裂伝播停止靭性 K c a (N/mm^3/2) の関係が、下式を満足することを特徴とする脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体。 X (%) ≥ { 5 9 0 0— K c a (N/mm^3/2)} /8 5

4.前記隅肉溶接継手における未溶着部の未溶着比率 Xが、隅肉溶接継手断面において、ウェブの板厚と左右の隅肉溶接金属の脚長の和に対して 1 5〜9 0%であることを特徴とする請求項 3記載の脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体。

5. ウェブとフランジの突合せ面に未溶着部が残存する隅肉溶接継手を備えた脆性亀裂伝播特性に優れる溶接構造体であって、前記隅肉溶接継手の継手断面における未溶着部の幅と、ウェブの板厚と左右の隅肉溶接金属の脚長の和に対する比率 X

(%) と、前記フランジの供用温度における脆性亀裂伝播停止靭性 K c a (N/m m^3/2) の関係が、下式を満足することを特徴とする脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体。

X (%) ≥ {590 O-Kc a (N/mm^3/2) } /85

6. 前記隅肉溶接継手における未溶着部が、隅肉溶接継手断面において、ウェブの板厚と左右の隅肉溶接金属の脚長の和の 15〜90%となる幅であることを特徴とする請求項 5記載の脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体。

7. ウェブが突合せ溶接継手で接合された鋼板で、当該突合せ溶接継手の溶接部がフランジと交差する隅肉溶接継手を備えた溶接構造体であって、少なくとも前記突合せ溶接継手の溶接部とフランジの突合せ面に未溶着部が残存することを特徴とする脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体。

8. 前記突合せ溶接継手の溶接部とフランジが交差する隅肉溶接継手の交差部の継手断面における未溶着部の幅と、ウェブの板厚と左右の隅肉溶接金属の脚長の和に対する比率 X (%) と、前記フランジの供用温度における脆性亀裂伝播停止靭性 Kc a (N/mm ^3/2) の関係が、下式を満足することを特徴とする脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体。

X (%) ≥ {590 O-Kc a (N/mm^3/2)} /85

9. 前記未溶着部の幅が、隅肉溶接継手断面において、ウェブの板厚と左右の隅肉溶接金属の脚長の和の 1 5〜90%となることを特徴とする請求項 8記載の脆性亀裂伝播停止特性に優れる溶接構造体。