WO2008082015A1

WO2008082015A1 - 耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手及び溶接構造体

Info

Publication number: WO2008082015A1
Application number: PCT/JP2008/050221
Authority: WO
Inventors: Tadashi Ishikawa; Takehiro Inoue; Yuuji Hashiba
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2007-01-05
Filing date: 2008-01-04
Publication date: 2008-07-10
Also published as: TW200841977A; EP2111942A4; CN101578154B; SG177933A1; KR101119241B1; MY151496A; CN101578154A; KR20090073244A; EP2111942A1; JP2008183618A; TWI341226B; JP4995066B2

Abstract

鋼板の突合せ多パス溶接継手において、表面溶接層と裏面溶接層の間に、材質特性が、周囲の材質特性と異なり、脆性き裂の伝播を抑制して停止させる機能を有する溶接層内で溶接パス部のいずれかが、一つ又は二つ以上、相互に離間して存在することを特徴とする耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

Description

明細書耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手及び溶接構造体技術分野

本発明は、溶接継手内部に発生した脆性き裂の伝播を抑制するか又は止める特性、即ち、耐脆性き裂伝播特性に優れた多パス突合せ溶接継手と、該溶接継手を有する溶接構造体に関する。背景技術

鋼板を溶接して溶接構造体を建造する場合、建造コス卜の低減や、溶接施工能率の向上のため、通常、大入熱溶接方法を用いるが、大人熱溶接方法で形成した溶接継手においては、溶接熱影響部（以下「H A Z部」ということがある）の靭性が低下するし、また、 H A Z部の幅が増大して、破壊靭性値 K c (脆性破壊に係る指標）も低下する。 '

溶接継手の破壊は、溶接時に形成された欠陥に応力が集中して、該欠陥を起点にき裂が発生し、このき裂が、継手内部を伝播して起きる。溶接継手の破壊靭性値 K cが低いと、き裂が発生し易く、かつ、き裂の伝播は速いので、突発的に、溶接継手の破壊が起きることになる。即ち、溶接継手が脆性破壊する。

溶接継手の脆性破壊を防止するためには、（ i ) き裂の発生を抑制する、及び、（i i ) 発生したき裂の伝播を抑制するか又は止めることが必要である。

そのため、これまで、溶接部において靭性を確保する溶接方法が、数多く提案されている。

例えば、厚手大径溶接鋼管の溶接方法であるが、 X開先において、初層を、 M I G溶接で溶接し、その後、表層と裏層を、サブマージ溶接で溶接して、板厚全体を溶接する溶接方法が提案されている (特開昭 5 3 — 1 3 0 2 4 2号公報、参照）。

上記溶接方法は、 M I G溶接の際、サブマージ溶接で用いる溶接ワイヤより N i量が多い溶接ワイヤを用い、溶接割れが発生し易く、靭性の確保が困難な初層溶接部において、サブマージ溶接部と同等の靭性を確保し、溶接部の板厚方向における靭性分布を平坦にするものである力そのために、 N i を多量に含む高価な溶接ワイヤを、 M I G溶接部に使用せざるを得ないという難点がある。

そこで、本出願人は、上記（ i ) の観点に立ち、破壊靭性値 Kc を充分に高める手法を見出し、耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手を提案し（特開 2 0 0 5— 1 4 4 5 5 2号公報、及び、特開 2 0 0 6— 0 8 8 1 8 4号公報、参照）、また、破壊靭性値 Kcに基いて、大入熱突合せ溶接継手の耐脆性破壊発生特性を適確に検証する検証方法を提案した（特開 2 0 0 6 - 0 8 8 1 8 4号公報、参照）。

本出願人が提案した上記溶接継手は、脆性破壊が発生し難く、溶接構造物の安全性を高めることができる点で、有用なものであり、また、上記検証方法は、脆性破壊が発生し難い溶接継手を設計する上で、有用なものである。

しかし、通常の応力負荷環境でき裂が発生しないように設計した溶接継手においても、突発的又は衝撃的な応力や、不規則で複雑な応力を受けて、き裂が発生することがある。

従来、板厚が 2 5 mm程度の TMC P鋼板の突合せ溶接継手において、脆性き裂は、溶接継手内部の残留応力の作用により、母材側に逸れていくので、母材の耐脆性き裂伝播特性を高めれば、溶接継手内部で発生した脆性き裂を母材に誘導して停止させることができると考えられていた。

例えば、溶接部全体における残留応力を低減するため、多量（例えば 1 1 % ) の N i を含む変態温度の低い溶接材料を部分的に用い、オーステナイ卜からマルテンサイ卜変態する溶接パスを利用する溶接方法が提案されている（特開 2 0 0 0 - 0 3 3 4 8 0号公報、参照）。しかし、この溶接方法による溶接部は、組織がマルテンサイト組織であるので、強度が極めて高く、結局、多量の N i を含有する溶接部であっても、 N i を含有しない周辺溶接部より、靭性が低い場合が多い。

そして、' 近年、溶接構造物の大型化や、構造の簡素化に伴い、設計応力を高く設定することができることから使用され始めた高張力厚鋼板の場合、突合せ溶接継手で発生した脆性き裂は、溶接継手の破壊抵抗値の程度によっては、母材側に逸れず、 H A Z部に沿って伝播することが、本発明者の破壊試験の結果、判明した（溶接構造シンポジウム講演概要集 2 0 0 6、 p . 1 9 5〜 2 0 2、参照）。また、本発明者は、板厚が、例えば、 7 0 mm以上の鋼板の場合、溶接継手には、板厚方向に大きな靭性分布が形成され、脆性き裂が、例え、溶接継手に交差して補強板を隅肉溶接していても、該補強板で捕捉されず、溶接金属部又は HA Z部に沿って伝播し、溶接. 継手が破壊に至ることが判明した。

そこで、本発明者は、上記判明事実を踏まえ、垂直部材の突合せ溶接継手と水平部材の隅肉溶接維手が交差する領域の一部又は全部を除去し、補修溶接により、圧縮残留応力を有する N i含有量 2. 5質量％以上の靭性に優れた溶接金属（特開 2 0 0 5 — 1 1 1 5 2 0号公報、参照）、又は、ァレスト性能（K_{c a} 値）が 2 0 0 0 N /mmし ⁵以上の破壊靭性の優れた溶接金属（特開 2 0 0 6 — 0 7 5 8 7 4号公報、参照）を形成し、脆性き裂が垂直部材の突合せ溶接部の長手方向に沿って伝播した場合でも、このき裂伝播方向を高靭性又は高ァレスト性能の溶接金属周囲に逸らし、き裂伝播を、水平部材の母材部で停止させることができる脆性き裂伝播停止能に優れた溶接継手及び溶接方法を提案した。

これらの方法は、主に 1パス大人熱突合せ溶接継手において、 F L (溶接金属と母材熱影響部との境界）に沿って伝播するき裂を、アレスト性能が高い鋼板側に逸らして母材内で停止させることにより、突合せ溶接継手の安全性を向上するものである。

しかし、本発明者は、多層盛突合せ溶接継手の大型破試験の結から、多層盛突合せ溶接継手では、き裂が溶接金属内部で伝播するため、従来の 1パス大入熱突合せ溶接継手で有効であた方法を用しても、多層盛突合せ溶接継手では十分な効果が得られないことを確認した。

このため、板厚 5 0 m m以上の板の多層盛突合せ溶継手において発生した脆性き裂を確実に停止し、突合せ溶接継手の大規模損を回避する技術が必要である発明の開示

本発明は、鋼板、特に、板厚 5 0 m m以上の鋼板を多パスで突合せ溶接する際、溶接継手に、万一、脆性き裂が発生しても、脆性き裂が溶接継手の長手方向に伝播し難く、かつ、伝播してもいずれ停止する特性、即ち、耐脆性き裂伝播特性に優れた溶接継手を形成すること.を課題とする。そして、本発明は、上記課題を解決し、耐脆性き裂伝播特性に優れた溶接継手、及び、該溶接継手を有する溶接構造体を提供することを目的とする。

本発明者は、上記判明事実を踏まえ、上記課題を解決する手法について鋭意研究した。その結果、（w ) 多パス溶接継手の表面溶接裏面溶接層の間に、周囲の材質特性と異なる特性を有する溶接は溶接パス部を一つ又は二つ以上、相互に離間して配置して、継手の板厚方向における靭性分布を分断、又は、部分的に分断と、溶接継手内部に脆性き裂が発生しても、その溶接継手の長手方向における伝播を抑制て止めることができることを見いだした。

具体的には、以下のとおりである

( X ) 突き合せ多パス溶接継手において、表面溶接層と裏面溶接層の間に、靭性が他の溶接層より優れた溶接層を一つ以上、相互に離間して配置して、溶接継手の板厚方向における靱性分布を分断しておけば、上記溶接層が、破壊抵抗層として機能し、溶接継手内部に脆性き裂が発生しても、その溶接継手の長手方向における伝播が抑制されて停止する。

( y ) 突き合せ多パス溶接継手において、表面溶接層と裏面溶接層の間に、破壊抵抗特性が、周囲の溶接金属の破壊抵抗より低い溶接金属の溶接パス部を、二つ以上、相互に離間して配置して、溶接継手の板厚方向における靱性分布を部分的に分断しておけば、溶接継手内部に脆性き裂が発生しても、その溶接継手の長手方向における伝播が抑制されて停止する。

( z ) 突き合せ多パス溶接継手において、表面溶接層と裏面溶接層の間に、凝固時及び Z又は変態時に膨張した溶接パス部を、二つ以上、相互に離間して配置して、溶接継手の板厚方向における靱性分布を部分的に分断し、溶接継手内部の残留応力分布を局所的に複雑化しておけば、溶接継手内部に脆性き裂が発生しても、その溶接継手の長手方向における溶接継手の長手方向における伝播が抑制されて停止する。

本発明は、上記知見（w ) 〜（ z ) に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。

( 1 ) 鋼板の突合せ多パス溶接継手において、表面溶接層と裏面溶接層の間に、材質特性が、周囲の材質特性と異なり、脆性き裂の伝播を抑制して停止させる機能を有する溶接層及び溶接パス部のいずれかが、一つ又は二つ以上相互に離間して存在することを特徴とする耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 2 ) 前記鋼板が、板厚 5 0 mm以上の鋼板であり、かつ、前記溶接が、他の溶接層の靭性より優れる靭性を有することを特徴とする前記（ 1 ) に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 3 ) 前記溶接層が、複数回の溶接パスにより、溶接金属部が、溶接継手の幅方向に、連続的に形成された溶接層であることを特徴とする前記（ 2 ) に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接維手。

( 4 ) 前記溶接層が、溶接継手の厚み方向に、複数の溶接層を積層したものであることを特徴とする前記（ 2 ) 又は（ 3 ) に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 5 ) 前記溶接層が、他の溶接層を形成する溶接材料の N i 量より 1 %以上多い N i量の溶接材料で形成した溶接層であることを特徴とする前記（ 2 ) 〜（ 4 ) のいずれかに記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 6 ) 前記溶接層が、他の溶接層を形成した溶接方法と同じ溶接方法で形成した溶接層であることを特徴とする前記（ 5 ) に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 7 ) 前記溶接層の組織が、マルテンサイト変態が起きていない組織であることを特徴とする前記（ 5 ) 又は（ 6 ) に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。 ( 8 ) 前記溶接層が、溶接継手の長手方向において連続して存在することを特徴とする前記（ 2 ) 〜（ 7 ) のいずれかに記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 9 ) 前記溶接層が、溶接継手の長手方向において断続して存在することを特徴とする前記（ 2 ) 〜（ 8 ) のいずれかに記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 1 0 ) 前記溶接層の溶接継手の長手方向における長さが、 2 0 0 mm以上であることを特徴とする前記（ 9 ) に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 1 1 ) 前記溶接層の溶接継手の長手方向における断続間隔が、 4 0 0 mm以下であることを特徴とする前記（ 7 ) 又は（ 8 ) に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 1 2 ) 前記鋼板が、板厚 5 0 mm以上の鋼板であり、かつ、前記溶接パス部が、周囲の溶接パス部の破壊抵抗特性より劣る破壊抵抗特性を有することを特徴とする前記（ 1 ) に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 1 3 ) 前記破壊抵抗特性が劣る溶接パス部が、溶接継手の形成に必要な全パス数の 1 / 3以下の数、存在することを特徴とする前記（ 1 2 ) に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 1 4 ) 前記破壊抵抗特性が劣る溶接パス部が、溶接継手の板厚方向に、. 相互に離間して存在することを特徴とする前記（ 1 2 ) 又は（ 1 3 ) に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 1 5 ) 前記破壊抵抗特性が劣る溶接パス部が、溶接継手の長手方向に連続して存在することを特徴とする前記（ 1 2 ) 〜（ 1 4 ) のいずれかに記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 1 6 ) 前記破壊抵抗特性が劣る溶接パス部が、溶接継手の長手方向に断続して存在することを特徴とする前記（ 1 2 ) 〜（ 1 4 ) のいずれかに記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 1 7 ) 前記破壊抵抗特性が劣る溶接パス部の溶接継手の長手方向における長さが 1 0 0 mm以上 4 0 0 mm以下であることを特徴とする前記（ 1 6 ) に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 1 8 ) 前記破壊抵抗特性が劣る溶接パス部が、溶接継手の長手方向において、 2 0 0 mm以上 4 0 0 m m以下の間隔で断続して存在することを特徴とする前記（ 1 6 ) 又は（ 1 7 ) に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継 ₀

( 1 9 ) 前記破壊抵抗特性が劣る溶接パス部が、 1回、又は、複数回のパスで形成されたものであるとを特徴とする前記（ 1 2 )

〜（ 1 8 ) のいずれかに記載の耐脆性さ裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 2 0 ) 前記破壊抵抗特性が劣る溶接パス部が、他の溶接パス部を形成する溶接材料の N i 量より 1 %以上少ない N i 量の溶接材料で形成した溶接パス部であることを特徴とする前記（ 1 2 ) 〜（ 1 9 ) のいずれかに記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 2 1 ) 前記破壊抵抗特性が劣る溶接パス部が、他の溶接パス部を形成した溶接方法と同じ溶接方法で形成した溶接層であることを特徴とする前記（ 2 0 ) に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 2 2 ) 前記他の溶接パス部の組織が、マルテンサイト変態が起きていない組織であることを特徴とする前記（ 2 0 ) 又は（ 2 1 ) に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 2 3 ) 前記破壊抵抗特性が劣る溶接パス部が、後続の溶接パス部の熱により焼戻されていないことを特徴とする前記（ 1 2 ) 〜（ 2 2 ) のいずれかに記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 2 4 ) 前記溶接パス部が、凝固時及び又は変態時に膨張したものであり、溶接継手内部の残留応力分布が局所的に複雑化していることを特徴とする前記（ 1 ) に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 2 5 ) 前記膨張した溶接パス部が、低温で変態する溶接材料で形成されたものでることを特徴とする前記（ 2 4 ) に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 2 6 ) 前記変態の温度が 4 0 0で以下であることを特徴とする前記（ 2 5 ) に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 2 7 ) 前記変態がマルテンサイト変態であることを特徴とする前記（ 2 5 ) 又は（ 2 6 ) に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。 '

( 2 8 ) 前記溶接材料の N i 量が、他の溶接パス部を形成する溶接材料の N i 量より 1質量％以上多いことを特徴とする前記（ 2 5 ) 〜（ 2 7 ) のいずれかに記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 2 9 ) 前記膨張した溶接パス部が、溶接継手の形成に必要な全パス数の 1 2以下の数、存在することを特徴とする前記（ 2 4 ) 〜（ 2 8 ) のいずれかに記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。 ( 3 0 ) 前記膨張した溶接パス部が、溶接継手の板厚方向に、相互に離間して存在することを特徴とする前記（ 2 4 ) 〜（ 2 9 ) のいずれかに記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 3 1 ) 前記膨張した溶接パス部が、 1回、又は、複数回のパスで形成されたものであることを特徴とする前記（ 2 4 ) 〜（ 3 0 ) のいずれかに記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 3 2 ) 前記膨張した溶接パス部が、溶接継手の長手方向に連続して存在することを特徴とする前記（ 2 4 ) 〜（ 3 1 ) のいずれかに記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 3 3 ) 前記膨張した溶接パス部が、溶接継手の長手方向に断続して存在することを特徴とする前記（ 2 4 ) 〜（ 3 1 ) のいずれかに記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 3 4 ) 前記膨張した溶接パス部の溶接継手の長手方向における長さが 1 0 0 mm以上であることを特徴とする前記（ 3 3 ) のいずれかに記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 3 5 ) 前記膨張した溶接パス部が、 4 0 0 mm以下の間隔で、溶接継手の長手方向に断続して存在することを特徴とする前記（ 3 3 ) 又は（ 3 4 ) に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

( 3 5 ) 前記膨張した溶接パス部が、後続の溶接パス部の熱により焼戻されていないことを特徴とする前記（ 2 4 ) 〜（ 3 5 ) のいずれかに記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手

( 3 7 ) 上記（ 1 ) 〜（ 3 6 ) のいずれかに記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手を有することを特徴とする溶接構造体。

本発明によれば、鋼板、特に、板厚 5 0 m m以上の鋼板の多パス突合せ溶接において、耐脆性き裂伝播特性に優れた溶接継手を形成することができ、その結果、鋼板、特に、板厚 5 0 m m以上の鋼板を用いて、耐脆性さ裂伝播特性に優れた溶接構造体を建造することができる。図面の簡単な説明

図 1 は、本発明の基礎をなす C C A試験の結果を示す図である。図 2 は、本発明の突合せ多パス溶接継手の一態様を示す図である図 3 は、本発明の突合せ多パス溶接継手の別の態様を示す図である。

図 4は、レ型開先の場合の本発明溶接 _継手を示す図である図 5は、本発明の溶接継手において、板厚表面側と板厚裏面側のそれぞれに、脆性き裂が生成した態様を示す図ある。

図 6は、 2本の脆性き裂間の領域で、塑性変形が生じ、延性破壊した態様を示す図である。

図 7 は、脆性き裂の伝播、停止を示す図での。 ( a ) は、 2本の脆性き裂間の領域で、塑性変形が生じ、延性破壊した態様を示し

、 ( b ) は、板厚表面側及び板厚裏面側において、脆性き裂が、ある程度伝播し、停止する態様を示す図である

図 8 は、高靭性溶接層が存在しない継手部分に、脆性き裂が発生してち、板厚表面側及び板厚裏面側に分岐してある程度伝播し、停止する態様を示す図である。

図 9 は、本発明の突合せ多パス溶接継手の一態様を示す図である図 1 0 は、本発明の溶接継手において、 2本の脆性き裂が生成した態様を示す図である。

図 1 1 は、 2本の脆性き裂の間の領域で、塑性変形が生じ、延性破壊した態様を示す図である。

図 1 2 は、脆性き裂の伝播、停止を示す図である。（ a ) は、 2 本の脆性き裂の間の領域で、塑性変形が生じ、延性破壊した態様を示し、 ( b ) は、溶接継手内部で、脆性き裂が、ある程度伝播した後、停止する態様を示す図である

図 1 3 は、本発明の突合せ多パス溶接継手の一態様を示す図である。

図 1 4は、本発明の溶接継手において、脆性き裂が生成した熊様を示す図であ。

図 1 5は、脆性き裂が伝播し、脆性き裂が分岐し、かつ、 2本の脆性き裂の間の領域で、塑性変形が生じ、延性破壊した態様を示す図である。

図 1 6 は、脆性き裂の伝播、停止を示す図である。 ( a ) ま、 2 本の脆性き裂の間の領域で、塑性変形が生じ、延性破壊した態様を示し、 ( b ) は、溶接継手内部で、脆性き裂が、ある程度伝播した後、停止する態様を示す図である発明を実施するための最良の形、

本発明について、図面に基づいて説明する。

1 ) まず、本発明の技術思想について、次の実験結果に基づぃて説明する。

1種類の溶接材料のみを用いて溶接継手を作製し、溶接金属部の脆性き裂伝播停止性能（K a ) を評価するため、 C C A試験片を作製した。 C C A試験片全体を一 1 0でに冷却し、 1種類の溶接材料のみを用いて作製した溶接金属部の K aを求めた。その結果を、図 1 に示す（図中、 ·印、参照）。

次に、 2種類の溶接材料を用いて溶接継手を作製した。その際、 2種類の溶接材料によって形成される溶接パス同士が，本発明で規定する分布をなすように、溶接継手を作製した。溶接金属部の脆性き裂伝播停止性能（K a ) を評価するため、 C C A試験片を作製した。 C C A試験片全体を、一 1 0でに冷却し、 C C A試験法で K a を求めた。その結果を、図 1 に、併せて示す。

用いた溶接材料の N 1 量が異なるので、用いた 2種類の溶材の N i 含有量の差が 1 %以上の場合を、図中、〇で示し、 N i含有量の差が 1 %未満の場合を、図中、口で示した。

図 1から、（ i ) 異なる N i量の溶接材料を用いて作製した溶接継手の K aは、高 N i量を含有する溶接材料のみを用いて作製した溶接継手の K aよりも優れていることが解り、また、（ii) K a値の異なる溶接パスを配置することにより、溶接パスが有する K a値以上の性能が発現することが解った。

本発明は、上記知見に基づく技術思想を基礎とするものである。なお、 C C A試験法（Compact- Crack- Arrest試験法）は、 A S T Mなどで規格化されている脆性き裂伝播停止性能を定量的に評価する試験方法であり、次のように行った。

溶接金属部分の中央部に、試験片中央、即ち、切欠き部が一致するように、試験片を加工し、試験片全体を冷却槽に入れて、所定の温度、ここでは、 — I O に冷却し、楔を介して、試験片に荷重をかける。

試験片端部に取り付けた変位計で、試験片の切欠き先端に負荷されている K値を算定する。

切欠き先端で脆性き裂が発生し，き裂が伝播すると、き裂伝播距離に応じて、き裂先端の K値は低下する。即ち、脆性き裂伝播停止特性である K a値まで、試験片のき裂先端の K値が低下した時点で、脆性き裂が停止するので、き裂が停止した時点のき裂長さと、その時の試験片変位量から K値を計算し、 K a値として評価する。

2 ) 次に、前記（ 2 ) （ 1 1 ) の発明について説明する。図 2 及び図 3 に、鋼板 1 の突合せ V開先を多パスで溶接して形成した本発明の突合せ多パス溶接継手（以下、「本発明溶接継手」という）の態様を示す。 .

図 2 に示す本発明溶接継手 2 においては表面溶接層 2 a と裏面溶接層 2 bの間の複数の溶接層の中に、溶接層 2 a 2 b及び 2 c の靭性より優れた靭性を備える高靭性溶接層 2 Xが溶接継手の幅方向にわたり連続して形成されている。

図 3 に示す本発明溶接継手 2 においては表面溶接層 2 a と裏面溶接層 2 bの間の複数の溶接パス部の中に溶接層 2 a 2 b及び

2 c の靭性より優れた靭性を備える高靭性溶接層 2 Xと 2 y力間に、溶接層 2 c を挟んで形成されている。のように、高靱性溶接層を二層以上形成する場合は、高靭性溶接層の間に他の溶接層を挟んで形成する。

上記の各溶接層は、 1パスの溶接で形成される溶接パス部 2 1 が

、複数個、溶接継手の幅方向に連なったものである o

高靭性溶接層は、他の溶接層を形成する溶接材料よりも靭性が優れた溶接材料を用いて、溶接パス部 2 i を順次溶接継手の幅方向に連続して形成したものである。

通常、他の溶接層を形成する溶接材料として、 N i を所要量含有する溶接材料を用いるが、高靭性溶接層を形成する溶接材料としては、上記溶接材料の N i 量より 1質量％以上多く N i を含有する溶接材料が好ましい。他の溶接層を形成する時と同じ溶接条件で、高靭性溶接層を形成することができる。

高靭性溶接層は、単層でもよいし、 2以上の高靭性溶接層を重ねて形成した重層でもよい。この時、 2以上の高靭性層を、同じ溶接材料で形成してもよいし、また、 N i 量を変えた溶接材料で形成してもよい。

また、高靭性溶接層を、他の溶接層を形成した溶接方法と同じ溶接方法で形成してもよい。

特開昭 5 3 — 1 3 0 2 4 2号公報には、前述したように、厚手大径溶接鋼管の X開先部を溶接する際、初層を、 M I G溶接で溶接し、その後、表層と裏層を、サブマージ溶接で溶接して、板厚全体を溶接する溶接方法において、 M I G溶接に用いる溶接ワイヤの N 1 量を、サブマージ溶接で用いる溶接ワイヤの N i 量より多くする技術が開示されている。

これは、初層で溶接割れが発生し易く、靭性の確保が困難であるために、 N i 量の多い溶接ワイヤを用いることで、サブマージ溶接部と同等の靭性を確保し、溶接部の板厚方向における靭性分布を平坦にするものであり、本発明の技術思想とは、基本的に異なるものである。

なお、本発明溶接継手は、通常の溶接条件の下で、溶接材料の N i 含有量を調整することにより、本発明で規定する所定領域に高靱性溶接層を形成することができる。高靭性溶接層の組織は、マルテンサイト変態が起きていない組織であることが好ましい。

特開 2 0 0 0 — 0 3 3 4 8 0号公報には、前述したように、溶接部全体における残留応力を低減するため、多量（例えば 1 1 % ) の N 1 を含む変態温度の低い溶接材料を部分的に用い、オーステナイ卜からマルテンサイト変態する溶接パスを利用する溶接方法が提案されている。しかし、この溶接方法による溶接部は、組織がマルテンサイト組織であるので、強度が極めて高く、結局、多量の N i を含有する溶接部であっても、 N i を含有しない周辺溶接部より、靭性が低い場合が多い。したがって、本発明においては、多量の N i 量を含有する場合でも、マルテンサイト変態をしていない組織が望ましい。本発明溶接継手は、表面溶接層と裏面溶接層間の複数の溶接層の中に、他の溶接層の靭性より優れた靭性を備える高靭性溶接層が、一層、又は、二層以上、間に他の溶接層を挟んで存在し、溶接継手内部に発生した脆性き裂の溶接継手の長手方向での伝播を抑制して止める破壊抵抗層として機能することが特徴である。

本発明の高靭性溶接層は、単層でもよいし、前述したように、 2 以上の高靱性溶接層を重ねて形成した重層でもよい。

なお、本発明の高靱性溶接層が、溶接継手内部に発生した脆性き裂の伝播を抑制して止める機構については、後述する。

本発明溶接継手は、板厚 5 0 m m以上の鋼板を突合せ溶接したものである。溶接継手の開先底部からの板厚方向の高さが 5 0 m m以上あれば、複数の溶接層の中に、複数の高靭性溶接層を、間に、他の溶接層を挟んで形成して、高靭性溶接層の上記機能を充分に発揮せしめることができる。

本発明溶接継手は、多パス溶接継手であればよく、大入熱溶接でも小入熱溶接でも適用が可能である。

なお、鋼板の板厚が 7 0 m m以上の場合に、本発明の高靭性溶接層の機能をより充分に発揮させることができる。

鋼板の開先形状は、 V型、 X型、 K型、レ型などに限定されない。しかし、高靱性溶接層を形成する際、一般の溶接材料より N i を多く含有し、高価な溶接材料を用いるので、 X型や K型など、開先幅が小さいほうが、溶接コストの面で有利である。図 4に、レ型開先の場合の本発明溶接継手を示す。図 4に示すように、鋼板 1 に、鋼板 l a を垂直に突き合わせて形成したレ型開先にも、本発明溶接継手を適用することができるし、また、板厚が異なる鋼板を突き合わせて形成したレ型開先にも、本発明溶接継手を適用することができる。

高靭性溶接層は、溶接継手の長手方向に連続して存在することが望ましいが、断続的に存在していてもよい。溶接継手の長手方向において、 2 0 0 m m以上の長さが確保されていれば、高靭性溶接層は、溶接継手内部に発生した脆性き裂の伝播を抑制して止める機能を発揮する。

ただし、高靭性溶接層を、溶接継手の長手方向に、断続的に形成する場合、断続間隔が 4 0 0 m mを超えると、初期に生成したき裂が伝播して、最終的に形成される一本のき裂の長が 4 0 0 m m以上になる可能性がある。き裂の長さが 4 0 0 m m以上になると、き裂が有するエネルギーが過大となり、高靭性溶接層が充分に機能しないので、溶接継手の長手方向における断続間隔を 4 0 0 m m以下に限定する。

ここで、本発明の高靭性溶接層が、溶接継手内部に発生した脆性き裂の伝播を抑制して止める機構を、図 5〜 8 に基づいて説明する

[ 1 ] 高靭性溶接層が連続している場合

図 2 に示すように、溶接継手を構成する溶接層 2 cの中に、高靭性溶接層 2 Xを配置することにより、溶接継手の板厚方向における靭性分布は、高靭性溶接層 2 Xのところで、急峻に変化するから、上下に分断された形となる。即ち、図 2 に示す本発明溶接継手においては、高靭性溶接層 2 Xを挟み、上下に、低靱性の溶接層 2 cが存在する。溶接継手に、例えば、衝撃的な応力が作用すると、高靭性溶接層

2 xは、脆性破壊し難いから、脆性き裂は、図 5 に示すように、板厚表面側の脆性き裂 Xと板厚裏面側の脆性き裂 Yに分岐して生成して、それぞれの側で、溶接層 2 c 中を伝播する。

図 5 において、脆性き裂 Xは、両端が、継手表面と高靱性溶接層 2 Xに達していて、脆性き裂 Yは、まだ、溶接層.2 c 中に存在しているが、 2本の脆性き裂 X、 Yは、ともに、板厚方向に幅の狭いき裂となる。その結果、き裂先端の応力拡大係数が低下して、き裂を伝播させるドライビングフォースが小さくなるので、き裂の伝播が止まり易くなる。

脆性き裂 Yが、徐々に、板厚方向に伝播し、図 6 に示すように、溶接層 2 c の脆性破壊領域を伝播し高靭性溶接層 2 Xに達すると、高靭性溶接層 2 Xにおける脆性き裂 X、 Y間の領域 Zで、塑性変形が生じ、延性破壊しながら、脆性き裂 X、 Yの伝播エネルギーを吸収する。その結果、脆性き裂 X、 Yは、図 7 ( b ) に示すように、板厚表面側及び板厚裏面側において、それぞれ、ある程度伝播したところで、停止することになる。

[ 2 ] 高靭性溶接層が断続している場合

脆性き裂が停止する機構は、上記 [ 1 ] の場合と同じである。即ち、図 8 に示すように、高靭性溶接層が存在しない継手部分に、脆性き裂が発生し、溶接継手の長 ^方向に伝播しても、高靭性溶接パス部に遭遇すると、板厚表面側及び板厚裏面側に分岐して、それぞれの側を伝播し、ある程度伝播したところで、停止することになる前述したが、溶接継手の長手方向において、高靭性溶接層の長さを 2 0 0 m m以上確保すれば、高靭性溶接層は、脆性き裂を、板厚表面側及び板厚裏面側に分岐させ、伝播を抑制するか又は止めることが可能である。

ただし、高靭性溶接層の断続間隔が 4 0 0 m mを超えると、 1 本のき裂の長が 4 0 0 m m以上になり、き裂が有するエネルギーが過大となり、高靭性溶接層で、脆性き裂を分岐させることが難しくなる。それ故、高靭性溶接層の断続間隔は、前述したように、 4 0 0 m m以下に限定する。

3 ) 次に、前記（ 1 2 ) 〜（ 2 3 ) の本発明について説明する。図 9 に、鋼板 1 の突合せ V開先を多パスで溶接して形成した本発明の突合せ多パス溶接継手（以下「本発明溶接継手」という）の態様を示す。

図 9 に示す本発明溶接継手 2 においては、表面溶接層、 2 a と裏面溶接層 2 bの間に、破壊抵抗特性が、周囲の溶接パス部の破壊抵抗特性より劣る溶接パス部 2 X r と溶接パス部 2 y rカ^ 離れて存在する。

本発明においては、溶接パス部 2 i の存在と、破壊靱性特性が、溶接パス部 2 i の破壊靱性特性より劣る溶接パス部 2 X r 、 2 y r の存在が相俟って、溶接継手内部に脆性き裂が発生しても、その伝播を抑制しかつ止める作用効果が発現する。

ここで、この作用効果が発現する機構について説明する。

溶接継手に、突発的又は衝撃的な応力が作用すると、溶接継手内部に分散して存在する溶接パス部 2 X r 、 2 y r (破壊抵抗特性が、周囲の溶接部より劣る）において優先的に破壊が起き、脆性き裂が、周囲の溶接パス部 2 i へ伝播する。

この場合、溶接パス部 2 i の破壊抵抗特性は、溶接パス部 2 x r 、 2 y r の破壊抵抗特性より良好であるから、脆性き裂は、溶接パス部 2 X r 、 2 y r を先行的に伝播し、溶接パス部 2 i への伝播は遅れることになる。結溶接パス部 2 X r 2 y rから、複数の脆性き裂が周囲の溶接パス部 2 i へ伝播するが脆性さ裂は、溶接継手の板厚方向に幅の狭いさ裂となるので、さ裂先端の応力拡大係数が低下して、き裂を伝播させるドライビングフォ一スが小さくなつて停止し易くなる

また、図 1 0 に示" 5 ように溶接パス部 2 x r及び 2 y rから、それぞれ、脆性き裂 X及び Yが伝播した場合、二つの脆性き裂 X Yの間の領域 Zは、脆性破壊し難くなり、せん断破壊し易くなるので、図 1 1 に示すように、該領域 Zで塑性変形し、延性破壊しながら、脆性き裂の伝播エネルギーを吸収する。その結果、溶接継手の長手方向における脆性き裂は停止する。

図 1 2 に、脆性き裂が、溶接継手の長手方向に伝播し、停止するノ、様を示す。図 1 2 ( a ) は、図 1 1 と同じである力図 1 2 ( b

) に、脆性き裂 X Yの溶接継手の長手方向における伝播停止態様を示す脆性き裂 Xと脆性き裂 Yとの間に延性破壊領域 Zが形成されて、脆性き裂の伝播エネルギーが吸収されるので、脆性き裂 X

、 Yは溶接継手を、長手方向に伝播し続けることができず、停止することになる。その結果、溶接継手の脆性破壊を防止して、溶接構造物の破壊を防止することができる。

以上、説明したように、本発明は、多パス溶接継手の内部に、突発的又は衝撃的な応力が作用すると優先的に破壊する溶接パス部（破壊抵抗特性が、周囲の溶接パス部より劣る）を離間して配置することを特徴とする □

本発明溶接継手は板厚 5 0 m m以上の鋼板を突合せ溶接したものである。溶接継手の高さが 5 0 m m以上あれば表面溶接層と裏面溶接層の間に、破壊抵抗特性が、周囲の溶接パス部の破壊抵抗特性より劣る溶接パス部を、二つ以上、適切な間隔を ¾つて分散配置し、破壊靱性特性の異なる溶接パス部の相互作用に基づく効果を充分に引出すことができる。

なお、本発明の効果は、鋼板の板厚が 7 0 m m以上の場合に、より充分に発揮される。

破壊抵抗特性が、周囲の溶接パス部の破壊抵抗特性よ Ό劣る溶接パス部は、溶接継手内部で脆性さ裂を複雑に分岐させるために、二つ以上必要である。しかし、上記溶接パス部の数が、溶接パス部を形成する総パス数の 1 / 3 を超えると、溶接継手において破壊抵抗特性の低い溶接パス部が支配的となつて、 .むしろ、脆性さ裂が伝播し易くなつて、好ましくない。破壊抵抗特性が劣る溶接パス部の数は、総パス数の 1 Z 3が好ましい

なお、上記溶接パス部は、 1パスで形成してもよいし、複数のパスで形成してもよレ

本発明溶接継手は、多パス溶接継手であればよく、大人熱溶接でも小入熱溶接でも適用が可能である。

鋼板の開先形状は、 V型、 X型、 K型、レ型などに限定されな

。しカゝし、溶接継手の内部で、脆性き裂を複雑に伝播させるためは、溶接継手は幅方向にある程度の広がりが必要で fcる。また、板の機械的特性をも、脆性さ裂の伝播抑制 • 停止に利用すること考慮すれば、 X開先が望ましレ

破壊抵抗特性が低い溶接パス部は、通常、溶接継手の長手方向に連続して形成するが、断続して形成してちよい。むしろ、断続して形成する方が、次に理由で望ましい。

破壊抵抗特性が劣る溶接パス部は、周囲の溶接パス部に比べ、当然に、破壊抵抗特性が劣るので、破壊発生領域となる可能性が高い

。破壊発生領域となる可能性が高い溶接ハ⁰ス部が、溶接継手内部で長手方向に連続して存在していると、該溶接パス部を、脆性き裂が伝播し、結果として、溶接継手を長手方向に貫く、長大な脆性き裂に成長する可能性がある。

破壊抵抗特性が劣る溶接パス部を、溶接継手の長手方向に断続して形成する場合、該溶接パス部の溶接継手の長手方向における長さは、 1 0 0 m m以上が好ましい。上記溶接パス部の溶接継手の長手方向における長さが 1 0 0 m m以上あれば、脆性き裂を、容易に分岐させることができる。

一方、上記溶接パス部の溶接継手の長手方向における長さが 4 0 0 m mを超えると、脆性き裂が先行して伝播する長さが長くなりすぎて、好ましくない。破壊抵抗特性が低い溶接パス部の溶接継手の長手方向における長さは、 1 0 0 m m以上 4 0 0 m m以下が好ましい。

破壊抵抗特性が劣る溶接パス部の溶接継手の長手方向における間隔が、 2 0 0 m m以上であれば、その他の溶接パス部で、脆性き裂を停止させる可能性が高くなるが、 4 0 0 m mを超えると、その他の溶接パス部で発生した脆性き裂が伝播し、長さ 4 0 0 m m以上の 1本の脆性き裂に成長する可能性がある。

1本の脆性き裂の溶接継手の長手方向における長さが 4 0 0 m m を超えると、脆性き裂の有するエネルギーが過大となり、この脆性き裂を、破壊抵抗特性が劣る溶接パス部に誘導しても、該溶接パス部で分岐させることが難しくなる。破壊抵抗特性が劣る溶接パス部の溶接継手の長手方向における間隔は、 2 0 0 m m以上 4 0 0 m m 以下が好ましい。

周囲の溶接パス部より脆性破壊特性が劣る溶接パス部を形成する方法としては、 N i 量が、周囲の溶接パス部を形成するのに用いた溶接材料の N i 量より 1 %以上低い溶接材料を用い、同じ溶接条件で溶接する方法が、簡便で好ましい。しかし、上記方法は、周囲の溶接パス部を形成す溶接材料が N i を含有していない場合には採用することができないので、この場合には、 C量の高い溶接材料や、 T i や Bなどの組織微細化元素を添加していない溶接材料（いずれも、破壊抵抗特性が低い溶接材料）を用いればよい。

また、溶接条件を変えることによつても、溶接パス部の破壊抵抗特性を低下させることができる。

例えば、破壊抵抗特性の劣る溶接パス部の形成の際に、入熱を、囲の溶接パス部を形成する際の入熱の 1 3 0 %以上とすると、の厚の大きな溶接パス部を形成することができる。そして、次に、ど厚の大きな溶接パス部の上に、引き続き、通常の入熱条件、又、通常の入熱条件よりも低い入熱条件で溶接パス部を形成する。のように溶接を行うと、のど厚の大きな溶接パス部は、後続の溶パス部の熱による焼戻しを受けず、破壊抵抗特性の劣る溶接パスとなる。

なお、破壊抵抗特性の劣る溶接パス部を、他の溶接パス部を形成する溶接方法と同じ溶接方法で形成してもよい。溶接パス部の組織はマルテンサイト変態が起きていない組織が好ましい。

本発明においては、溶接継手の内部に、破壊抵抗特性の劣る溶接パス部を形成することができればよ < 、その形成方法は、特定の方法に限定されるものではない。例えば、乾燥が不十分な溶接材料を用いて、破壊抵抗特性の劣る溶接パス部のみを形成してもよい。

以上のとおり、本発明溶接継手は、耐脆性き裂伝播特性に優れたものであり、本発明溶接継手を有する溶接構造体は、脆性破壊が起き難いものである。

4 ) さらに、前記（ 2 4 ) 〜（ 3 6 ) の本発明について説明する。図 1 3 に、鋼板 1 の突合せ V開先を多パスで溶接して形成した本発明の突合せ多パス溶接継手（以下「本発明溶接継手」という）の態様を示す。

図 1 3 に示す本発明溶接継手 2 においては、表面溶接層 2 a と裏面溶接層 2 bの間に、凝固時及び又は変態時に膨張した溶接パス部 2 X s と溶接パス部 2 y s カ離れて存在する。そして、本発明溶接継手においては、他の溶接パス部 2 i の存在と、膨張した溶接パス部 2 x s 、 2 y s の存在が相俟って、溶接継手内部に脆性き裂が発生しても、その伝播を抑制しかつ止める作用効果を発現するここで、この作用効果が発現する機構について、図 1 4及び図 1

5 に基づいて説明する。

溶接継手に、突発的又は衝撃的な応力が作用して、脆性き裂 X 、

Yが発生すると、脆性き裂 X , Yは、周囲の溶接ハ⁰ス部 2 i を伝播する。しかし、脆性き裂 X、 Yの伝播経路は、図 1 4 に示すように

、溶接パス部 2 X s と溶接パス部 2 y s の存在により、規則的に定まらず、複雑となる。理由は、次の通りである。

他の溶接パス部 2 1 の中に、膨張した溶接パス部 2 X s と溶接パス部 2 y s が存在すると、溶接パス部 2 X s と溶接パス部 2 y s は

、周囲の残留応力に対して圧縮する方向に作用して、溶接継手内部の残留応力分布を局所的に撹乱する。

通常、溶接継手内部に発生した脆性き裂は、主応力に垂直に伝播するから、脆性き裂の伝播経路は、溶接継手の板厚方向に平行となるが、本発明溶接継手においては、溶接継手内部の残留応力分布が局所的に乱れているので、その部分では、脆性き裂に主応力が作用せず、脆性き裂は、乱れた残留応力分布の影響を受けて、板厚方向に沿つて伝播しない。

脆性き裂が、乱れた残留応力分布の中で、どのような経路で伝播するかは予想できないが、脆性き裂の伝播経路が、局所的に、主応力に垂直な方向（板厚方向）方向から、よじれて逸れるので、脆性き裂の伝播経路は複雑化する。

このように、脆性き裂は、板厚方向からよじれて生成した複雑な伝播経路で伝播するので、図 1 5 に示すように、脆性き裂の伝播中に、脆性き裂が分岐したり（図中、 X ' 、 Y ' ) 、脆性き裂 Xと脆性き裂 Yとの間に、部分的に、延性破壊領域が形成されることになる。その結果、脆性き裂 X 、 Yの伝播エネルギーが吸収されて、溶接継手の長手方向における脆性き裂の伝播が抑制され、停止する。分岐した脆性き裂 X ' 、 Y ' も、溶接継手の板厚方向からよじれて発生し、しかも、幅の狭い埋没状のき裂となるので、き裂先端の応力拡大係数が小さく、脆性き裂を伝播させるドライビングフォースが小さくなつて停止し易くなる。

即ち、本発明溶接継手は、継手内部に乱れた残留応力分布を形成することにより、脆性き裂の伝播経路を複雑化し、これによつて、脆性き裂の伝播エネルギーを吸収し易くさせ、結果的に、溶接継手の長手方向での脆性き裂の伝播を抑止し、止めることを特徴とするものである。

図 1 6 に、脆性き裂が、溶接継手の長手方向に伝播し、停止する態様を示す。図 1 6 ( a ) は、図 1 5 に示す溶接継手において、分岐した脆性き裂 X ' , Y ' を省略したものである。図 1 6 ( b ) に、脆性き裂 X 、 Yの溶接継手の長手方向における伝播、停止態様を示す。

脆性き裂 Xと脆性き裂 Yとの間に延性破壊領域 Zが形成されて、脆性き裂の伝播エネルギーが吸収される。その結果、脆性き裂 X 、 Yは、溶接継手を伝播し続けることができず、停止する。

本発明溶接継手は、鋼板を突合せ溶接したものである。そして、多層盛溶接を形成できる程度の溶接継手の厚みがあれば、表面溶接層と裏面溶接層の間に、凝固時及び又は変態時に膨張し、周囲の溶接パス部に圧縮応力を負荷し、局部的に残留応力を撹乱す溶接パス部（以下「膨張溶接パス部」ということがある。）を、二つ以上、適切な間隔をもって分散配置し、乱れた残留応力分布に基づく脆性き裂伝播抑制 · 停止効果を充分に引き出すことができる。

膨張溶接パス部は、溶接継手内部の残留応力分布を撹乱するために、二つ以上必要である。しかし、膨張溶接パス部の数が、溶接パス部を形成する総パス数の 1 Z 2 を超えると、該膨張溶接パス部による残留応力が支配的となり、逆に、溶接継手内部の残留応力分布における乱れの程度が小さくなり、脆性き裂伝播抑制 · 停止効果を得ることが難しくなる。膨張溶接パス部の数は、総パス数の 1 Z 3 程度が好ましい。

なお、上記溶接パス部は、 1パスで形成してもよいし、数回のパスで形成してもよい。

鋼板の開先形状は、 V型、 X型、 K型、レ型などに限定されない。しかし、溶接継手の内部で、脆性き裂の伝播経路を複雑化して伝播させるためには、溶接継手は、幅方向にある程度の広がりが必要である。また、鋼板の機械的特性も、脆性き裂の伝播抑制 ' 停止に利用することをも考慮すれば、 X開先、 K開先が望ましい。

膨張溶接パス部は、通常、溶接継手の長手方向に連続して形成してもよいし、断続的に形成してもよい。むしろ、断続的に形成する方が、残留応力分布の乱れによる脆性き裂伝播抑制 · 停止効果をより顕著に引き出すことができるので、好ましい。

膨張溶接パス部を、溶接継手の長手方向に断続して形成する場合、該溶接パス部の溶接継手の長手方向における長さは、 1 0 0 m m 以上が好ましい。上記溶接パス部の溶接継手の長手方向における長さが 1 0 0 m m以上あれば、残留応力分布を局所的に撹乱し、脆性き裂伝播抑制 · 停止効果を確保することができる。

また、膨張溶接パス部を断続して形成する場合、該溶接パス部の溶接継手の長手方向における間隔が 4 0 0 m mを超えると、脆性き裂が先行して伝播する長さが長くなりすぎて、好ましくない。

1本の脆性き裂の溶接継手の長手方向における長さが 4 0 0 m m 以上になると、脆性き裂の有するエネルギーが過大となり、脆性き裂を、残留応力分野が乱れた領域に突入しても、脆性き裂は、該領域で分岐し難くなり、き裂先端の伝播エネルギーは減少しない。それ故、上記膨張溶接パス部の溶接継手の長手方向における間隔は、 4 0 0 m m以下が好ましい。

周囲の圧縮残留応力に作用する膨張溶接パス部は、変態温度が低温側にある溶接材料を用いて形成する。溶接材料の変態温度は、特に限定されるものではないが、脆性き裂伝播抑制，停止効果を顕著に発現させるためには、溶接金属をフォーマスター試験に供し、その冷却過程で 4 0 0 以下の変態温度を示す溶接材料が好ましい。一般に、 N i 量が多い溶接材料は、変態温度が低温側にあり、この点で、膨張溶接パス部を形成する溶接材料として好ましい。ただし、 N i 量が多い溶接材料でも、その化学組成によって変態温度は大きく変化するので、変態温度を測定した上で、適切な溶接材料を選択する必要がある。

また、 N i 量が多い溶接材料は、高温割れが発生し易い溶接材料でもあるので、この溶接材料を用いる場合は、適正な溶接条件を選択することが必要である。

また、周囲の溶接パス部に圧縮残留応力を負荷し、局所的な残留応力分布の乱れを形成する手段は、凝固時及び/又は変態時に膨張する溶接材料で溶接パス部を形成することだけに限られなレ的に、周囲の溶接パス部に圧縮残留応力 •ar負荷し、局所的な残留応力分布の乱れを形成することがでさる手段であればよい。

例えば、溶接中、特定の溶接パス部に、八ンマ一ピ一二ングや超音波処理を施し、局所的に圧縮残留応力を形成しても、膨張溶接パス部を形成したときと同様に、 m性さ裂伝播抑制 · 停止効果を得ることができる。

以上のとおり、本発明溶接継手は耐脆性き裂伝播特性に優れたものであり、本発明溶接維手を有する溶構造体は、脆性破壊が起き難いものである。実施例

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例の条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であ

Ό 、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は

、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて

、種々の条件を採用し得るものである。

(実施例 1 )

刖記 ( 1 ) 、（ 2 ) 〜（ 1 1 ) 、及び、 ( 3 7 ) の本発明に係る実施例でのる。

表 1 に示す鋼板条件及び溶接パス条件で溶接継手を形成し、脆性さ裂伝播試験で耐脆性き裂伝播特性を測定した。その結果を、表 2 に示す。なお、用いた鋼板鋼種の成分組成を表 3 に示す。表 1

*注 1 ：長手方向長さ特定パスの溶接長手方向の長さ MAG：マグ溶接、 MIG：ミグ溶接長手方向間隔特定パスの溶接長手方向の間隔 SMAW :被覆アーク溶接

表 2

表 3

(mass % )

表 1 中、特定溶接パスが、高靭性溶接層を形成する溶接パスである。

N o . ：!〜 8の発明例において、脆性き裂は、溶接継手の長手方向に伝播しても、その長さは短く、直ぐに停止していることが解る

(実施例 2 )

前記（ 1 ) 、（ 1 2 ) 〜（ 2 3 ) 、及び、（ 3 7 ) の本発明に係る実施例である。

表 4に示す鋼板条件及び溶接パス条件で溶接継手を形成し、き裂伝播試験で耐脆性き裂伝播特性を測定した。その結果を、に示す。なお、用いた鋼板鋼種の成分組成を表 6 に示す。

表 4

*注 1：長手方向長さ特定パスの溶接長手方向の長さ長手方向間隔特定パスの溶接長手方向の間隔

表 5

表 6

(mass % )

表 4中、特定溶接パスが、破壊抵抗特性の劣る溶接パス部を形成する溶接パスである。

表 5から、 N o . ：!〜 8の発明例において、脆性き裂は、溶接継手の長手方向に伝播しても、その長さは短く、直ぐに停止していることが解る。

(実施例 3 )

前記（ 1 ) 、（ 2 4 ) 〜（ 3 6 ) 、及び、（ 3 7 ) の本発明に係る実施例である。

表 7 に示す鋼板条件及び溶接パス条件で溶接継手を形成し、き裂伝播試験で耐脆性き裂伝播特性を測定した。その結果を、に示す。なお、用いた鋼板鋼種の成分組成を表 9 に示す。

表 7

表 8

表 9

(mass % )

表 7中、特定溶接パスが、残留応力を変化させた溶接パスである表 8から、 N o . ：!〜 8の発明例において、脆性き裂は、伝播しても、その長さは短く、直ぐに停止していることが解る。産業上の利用可能性

前述したように、本発明によれば、鋼板、特に、板厚 5 O mm以上の鋼板を用いて、耐脆性き裂伝播特性に優れた溶接継手を有する溶接構造体を建造することができる。したがって、本発明は、溶接構造体の建造分野において、利用可能性が大きいものである。

Claims

請求の範囲

1 . 鋼板の突合せ多パス溶接継手において、表面溶接層と裏面溶接層の間に、材質特性が、周囲の材質特性と異なり、脆性き裂の伝播を抑制して停止させる機能を有する溶接層及び溶接パス部のいずれかが、一つ又は二つ以上、相互に離間して存在することを特徴とする耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

2 . 刖記鋼板が、板厚 5 0 m m以上の鋼板であ Ό 、かつ、接層が、他の溶接層の靭性よ Ό優れる靭性を有することを特

求の範囲 1 に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ溶接継手 0

3 . 前記溶接層が数回の溶接パスにより、溶接金属部接継手の幅方向に、連続的に形成された溶接層であることを特徴とする請求の範囲 2 に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

4 . 前記溶接層が、溶接継手の厚み方向に、数の溶接を積層したものであることを特徴とする請求の範囲 2又は 3 に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手 o

5 . 前記溶接層が、他の溶接層を形成する溶接材料の N i 量より

1 %以上多い N i の溶接材料で形成した溶接層であるとを特徴とする請求の範囲 2 〜 4のいずれか 1項に記載の耐脆性さ裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

6 . 前記溶接層が、他の溶接層を形成した.溶接方法と同じ溶接方法で形成した溶接であることを特徴とする 6冃求の範囲 O に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

7 . 前記溶接層の組織が、マルテンサイト変態が起きていない組織であることを特徴とする請求の範囲 5又は 6 に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

8. 前記溶接層が、溶接継手の長手方向において連続して存在することを特徴とする請求の範囲 2〜 7のいずれか 1項に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

9. 前記溶接層が、溶接継手の長手方向において断続して存在することを特徴とする請求の範囲 2〜 8のいずれか 1項に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合.せ多パス溶接継手。

1 0. 前記溶接層の溶接継手の長手向における長さが、 2 0 0 mm以上であることを特徴とする請求の範囲 9に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

1 1. 前記溶接層の溶接継手の長手方向における断続.間隔が、 4 0 0 mm以下であることを特徴とする請求の範囲 7又は 8に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

1 2. 前記鋼板が、板厚 5 0 mm以上の鋼板であり、かつ、前記溶接パス部が、周囲の溶接パス部の破壊抵抗特性より劣る破壊抵抗特性を有することを特徴とする請求の範囲 1 に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

1 3. 前記破壊抵抗特性が劣る溶接パス部が、溶接継手の形成に必な全パス数の 1 / 3以下の数、存在することを特徴とする e目永の範囲 1 2に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手

1 4. 前記破壊抵抗特性が劣る溶接パス部が、溶接継手の板厚方向に、相互に離間して存在することを特徴とする請求の範囲 1 2又は 1 3に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手

1 5. 前記破壊抵抗特性が劣る溶接パス部が、溶接継手の長手方向に連続して存在することを特徴とする請求の範囲 1 2〜 1 4いずれか 1項に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

1 6. 前記破壊抵抗特性が劣る溶接パス部が、溶接継手の長手方向に断続して存在することを特徴とする請求の範囲 1 2〜 1 4のいずれか 1項に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

1 7. 前記破壊抵抗特性が劣る溶接パス部の溶接継手の長手方向における長さが、 1 0 0 mm以上 4 0 0 mm以下であることを特徴とする請求の範囲 1 6に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

1 8. 前記破壊抵抗特性が劣る溶接パス部が、溶接継手の長手方向において、 2 0 0 mm以上 4 0 0 mm以下の間隔で断続して存在することを特徴とする請求の範囲 1 6又は 1 7 に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

1 9. 前記破壊抵抗特性が劣る溶接パス部が、 1 回、又は、複数回のパスで形成されたものであることを特徴とする請求の範囲 1 2 〜 1 8のいずれか 1項に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

2 0. 前記破壊抵抗特性が劣る溶接パス部が、他の溶接パス部を形成する溶接材料の N i 量より 1 %以上少ない N i 量の溶接材料で形成した溶接パス部であることを特徴とする請求の範囲 1 2〜 1 9 のいずれか 1項に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

2 1. 前記破壊抵抗特性が劣る溶接パス部が、他の溶接パス部を形成した溶接方法と同じ溶接方法で形成した溶接層であることを特徴とする請求の範囲 2 0に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

2 2 . 前記他の溶接パス部の組織が、マルテンサイト変態が起きていない組織であることを特徴とする請求の範囲 2 0又は 2 1 に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

2 3 . 前記破壊抵抗特性が劣る.溶接パス部が、後続の溶接パス部の熱により焼戻されていないことを特徴とする請求の範囲 1 2 〜 2 2のいずれか 1項に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手

2 4 . 前記溶接パス部が、凝固時及び Z又は変態時に膨張したものであり、溶接継手内部の残留応力分布が局所的に複雑化していることを特徴とする請求の範囲 1 に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

ュム

2 5 . 刖記膨張した溶接パス部が、低温で変態する溶接材料で形成されたちのであることを特徴とする請求の範囲 2 4 に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手

2 6 . 前記変の温度が 4 0 0で以下であることを特徴とする請求の範囲 2 5 に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

2 7 . 前記変能がマルテンサイト変態であることを特徴とする請求の範囲 2 5又は 2 6 に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手

2 8 . 刖記溶接材料の N i 量が、他の溶接パス部を形成する溶接材料の N i 量よ Ό 1 質量％以上多いことを特徴とする請求の範囲 2

5 〜 2 7 のいずれか 1項に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

2 9 . 前記膨張した溶接パス部が、溶接継手の形成に必要な全パス数の 1 Z 2以下の数、存在することを特徴とする請求の範囲 2 4 〜 2 8のいずれか 1項に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

3 0 . 前記膨張した溶接パス部が、溶接継手の板厚方向に、相互に離間して存在することを特徴とする請求の範囲 2 4〜 2 9 のいずれか 1 項に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継

3 1 . 前記膨張した溶接パス部が、 1 回、又は、複数回のパスで形成されたものであることを特徴とする請求の範囲 2 4〜 3 0のいずれか 1項に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

3 2 . 前記膨張した溶接パス部が、溶接継手の長手方向に連続して存在することを特徴とする請求の範囲 2 4〜 3 1 のいずれか 1 項に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

3 3 . .前記膨張した溶接パス部が、溶接継手の長手方向に断続して存在することを特徴とする請求の範囲 2 4〜 3 1 のいずれか 1 項に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

3 4 . 前記膨張した溶接パス部の溶接継手の長手方向における長さが 1 0 0 m m以上であることを特徴とする請求の範囲 3 3 に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

3 5 . 前記膨張した溶接パス部が、 4 0 0 m m以下の間隔で、溶接継手の長手方向に断続して存在することを特徴とする請求の範囲 3 3 または 3 4に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手。

3 6 . 前記膨張した溶接パス部が、後続の溶接パス部の熱により焼戻されていないことを特徴とする請求の範囲 2 4〜 3 5のいずれか 1項に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手請求の範囲 1 〜 3 6 のいずれか 1項に記載の耐脆性き裂伝播特性に優れた突合せ多パス溶接継手を有することを特徴とする溶接構造体。