专利名称：耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体的制作方法
技术领域：
本发明涉及在焊接接缝产生脆性裂纹的情况下控制、抑制脆性裂纹的传播的耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体。特别是涉及即使在采用厚钢板来进行焊接而成的焊接构造物的焊接接缝产生了脆性裂纹的情况下，也能够控制、抑制脆性裂纹的传播从而提高安全性的耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体。
背景技术：
近年来，在以大型集装箱船、散装货船等船舶用焊接结构体、建筑构造物、土木钢构造物为代表的焊接结构体中，要求对脆性裂纹等的破坏具有高的安全性。特别地，集装箱船的大型化非常明显，例如，可以制造6000TEU以上的大型集装箱船，使船壳体外板的钢板厚壁化和高强度化，采用板厚为70mm以上且屈服强度为390N/mm2级以上的钢板。在此，所谓TEU(Twenty feet Equivalent Unit)表示换算成长度为20英尺的集装箱的个数，是表示集装箱船的装载能力的指标。这样的大型集装箱船为了提高装载能力、装卸效率，被设计为没有分隔壁来较大地确保上部开口部的构造，特别地，由于需要确保船壳体外板和内板的强度，因而采用上述那样的高强度钢板。在建造上述那样的焊接构造物时，以降低建造成本、提高建造效率为目的，广泛采用大线能量焊接(例如二氧化碳气体保护焊electr0gaS arc welding)。特别地，钢板的板厚越增加，焊接工时越显著地增加，因此要求用直到极根的大线能量进行焊接。不过，在钢板的焊接应用了大线能量焊接的情况下，焊接热影响区(HAZ =Heat Affected Zone)的韧性降低，HAZ的宽度也增加，因此存在对于脆性破坏的破坏韧性值降低的倾向。因此，以抑制在焊接接缝产生脆性裂纹并且实现脆性裂纹的传播停止(arrest 阻止)为目的，提出了耐脆性破坏特性优良的TMCP (Thermo Mechanical Control Process 热加工控制)钢板。通过采用上述的TMCP钢板，作为对于脆性破坏发生的阻力值的破坏韧性值得以提高，因此在通常的使用环境中，构造物产生脆性破坏的可能性变得极低。不过， 在地震、构造物彼此碰撞的事故、以及灾害等时，如果万一产生脆性破坏，则脆性裂纹持续在HAZ中传播，有可能对焊接构造物带来较大的破坏。例如，在以集装箱船等为代表的焊接结构体中，使用板厚为50mm左右的TMCP钢板等，即使万一在焊接接缝产生脆性裂纹，脆性裂纹也由于焊接残余应力而从焊接部向母材侧转移，因此一般认为只要确保母材的阻止性能，脆性裂纹就能够在母材中停止。另外，在超过6000TEU的大型集装箱船等更大型的焊接结构体中，需要更大板厚的钢板，并且在简化构造的基础上，钢板的厚壁化是有效的，因此要求采用设计应力高的高强度钢的厚钢板。 不过，在采用这样的厚钢板的情况下，根据HAZ的破坏韧性的程度不同，脆性裂纹有可能不向母材转移而沿着HAZ传播。为了解决上述问题，提出了被设计为如下结构的焊接结构体将对接焊接接缝的一部分实施修补焊接(錾凿加工，或回填焊接)，使沿着HAZ传播的脆性裂纹向母材侧转移 (例如，专利文献1)。不过，在专利文献1的焊接结构体中，在母材的破坏韧性非常优良的情况下是有效的，然而，在母材的破坏韧性并不充分的情况下，向母材侧转移的脆性裂纹较长地传播，作为构造物的强度有可能显著降低。另外，还存在如下问题回填焊接部的体积变大，工序时间延长，并且制造成本也增加。另外，还提出了一种如下所述的焊接结构体(例如，专利文献2)在欲使产生于焊接接缝的脆性裂纹的传播停止的区域，板状的阻止构件(arrester member)以与焊接线交叉的方式贯穿并被焊接，作为阻止构件，采用使表面和背面的板厚比为2%以上的厚度的表层区域中的织构得以优化的材料。不过，在将专利文献2所述的焊接结构体应用于大型建筑物的情况下，例如，于焊接接缝中传播的脆性裂纹在将阻止构件焊接到钢板的焊接接缝中传播而进入到阻止构件中，保持原样地在阻止构件的内部进行传播，之后有可能再次在焊接接缝中传播。另一方面，于焊接接缝中传播的脆性裂纹在阻止构件以及将该阻止构件焊接到钢板的焊接接缝的位置向母材侧转移的情况下，与上述同样也担心存在如下问题: 在母材的破坏韧性并不充分时，脆性裂纹较长地传播，作为焊接构造物的强度显著降低。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2005-131708号公报专利文献2 日本特开2007-098441号公报
发明内容
发明所要解决的课题本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于提供一种耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体，其即使在焊接接缝产生脆性裂纹的情况下，也能够抑制裂纹在焊接接缝和母材中传播，从而能够防止焊接结构体的断裂。用于解决课题的手段
在焊接结构体的焊接接缝中发生了脆性裂纹的情况下，本发明人为了防止脆性裂纹在焊接接缝和母材中传播，就钢板之间的焊接接缝上设置的阻止构件、以及将阻止构件和钢板进行焊接所得到的焊接接缝进行了潜心的研究。其结果是，发现了如下情况而完成了本发明通过使阻止构件的形状和钢材特性优化，抑制焊接接缝以及母材中的脆性裂纹的传播，从而能够防止焊接结构体产生大规模的破坏。也就是说，本发明的要旨与权利要求书中记载的以下的内容相关。[1] 一种耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体，其是通过将至少一部分区域的脆性裂纹传播停止特性Kca为4000N/mm15以上的钢板相互对接焊接以形成钢板焊接接缝而得到的，其特征在于，在所述钢板焊接接缝的至少一个部位设有耐裂纹控制部，用于控制产生于钢板焊接接缝的脆性裂纹的传播，该耐裂纹控制部包括阻止构件，其由脆性裂纹传播停止特性Kca为6000N/mm15 以上的钢板构成，并被插入到从所述钢板焊接接缝开始横跨所述钢板而形成的贯通孔中；以及阻止焊接接缝，其是将该阻止构件的外缘部和与该阻止构件的外缘部相对置的钢板母材对接焊接而形成的；所述阻止构件被形成为沿所述钢板焊接接缝的长度方向的高度H(mm)、在与钢板焊接接缝的长度方向交叉的方向上的横向宽度W(mm)和板厚t(mm)各自的尺寸满足下述 (1) (3)式所表示的关系，并且，该阻止构件的在脆性裂纹主对抗侧的外缘部从所述钢板焊接接缝的焊接金属部开始在所述钢板焊接接缝的两侧相对于钢板焊接接缝的长度方向以15° 50°的角度倾斜地延伸，并且另一方的在脆性裂纹副对抗侧的外缘部以70° 110°的角度与所述钢板焊接接缝交叉，至少将所述耐裂纹控制部设置为所述阻止构件的横向宽度方向端部面对所述钢板的Kca为4000N/mm15以上的区域。1. 2T ≤ H(1)3. 2d ≤ W(2)0. 75T ≤ t ≤ 1. 5T (3)其中，在所述(1) (3)式中，T表示所述钢板的板厚(mm)，d表示所述钢板焊接接缝的焊接金属部的宽度(mm)。[2]根据上述[1]或[2]所述的耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体，其特征在于，表示所述阻止构件的韧性的脆性-塑性断口转变温度vTrs2 (°C )和表示所述钢板的母材韧性的脆性-塑性断口转变温度vTrsl (V )之间的关系满足式vTrs2 ^ vTrsl-20所表示的关系。[3]根据上述[1]或[2]所述的耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体，其特征在于，表示所述阻止焊接接缝的焊接金属部的韧性的脆性-塑性断口转变温度vTrs3(°C ) 和表示所述钢板的母材韧性的脆性-塑性断口转变温度vTrsirC )之间的关系满足式 vTrs3 ( vTrsl-20所表示的关系。[4]根据上述[1]或[2]所述的耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体，其特征在于，表示所述阻止焊接接缝的焊接金属部的韧性的脆性-塑性断口转变温度VTrS3(°C )和表示所述钢板的母材韧性的脆性-塑性断口转变温度vTrsl (°C )之间的关系满足下式vTrsl+20 ( vTrs3 ( 0所表示的关系。[5]根据上述[1] [4]中任一项所述的耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体，其特征在于，所述钢板的板厚为25mm 150mm。[6]根据上述[1] [5]中任一项所述的耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体，其特征在于，该焊接结构体被设置为在所述钢板中，至少一部分区域的脆性裂纹传播停止特性Kca为6000N/mm15以上，在所述耐裂纹控制部中，至少所述阻止构件的横向宽度方向端部面对所述钢板的Kca为6000N/mm15以上的区域。[7]根据上述[1] [6]中任一项所述的耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体，其特征在于，所述钢板由在所述钢板焊接接缝的长度方向上排列的至少两个以上的小钢板构成，并且通过将该小钢板相互对接焊接而形成有小钢板焊接接缝，所述耐裂纹控制部被设置为形成于所述阻止构件的横向宽度方向端部侧的所述阻止焊接接缝与所述小钢板焊接接缝接触。[8]根据上述[1] [6]中任一项所述的耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体，其特征在于，所述钢板由在所述钢板焊接接缝的长度方向上排列的至少两个以上的小钢板构成，并且通过将该小钢板相互对接焊接而形成有小钢板焊接接缝，所述耐裂纹控制部被设置为形成于所述阻止构件的横向宽度方向端部侧的所述阻止焊接接缝包括所述小钢板焊接接缝；而且表示构成所述小钢板焊接接缝的焊接金属部的韧性的脆性-塑性断口转变温度VTrS4(°C )和表示所述钢板的母材韧性的脆性-塑性断口转变温度vTrsl (°C )之间的关系满足下式vTrs4 ≤ vTrsl-20所表示的关系。此外，在本发明中，将包括焊接金属部和焊接热影响区的部分定义为焊接接缝。另外，脆性裂纹传播停止特性Kca是该焊接结构体所使用的温度或设计温度下的数值。发明的效果根据本发明的焊接结构体，在焊接接缝的至少一个部位设有耐裂纹控制部，该耐裂纹控制部具有阻止构件以及形成在阻止构件和母材钢板之间的阻止焊接接缝，因此即使在焊接接缝产生了脆性裂纹的情况下，也能够借助于耐裂纹控制部使在焊接接缝中传播的脆性裂纹向钢板母材的阻止性能较高的部位转移，或用耐裂纹控制部加以阻止，从而能够抑制脆性裂纹在焊接接缝和母材中传播。因此，能够以高生产效率和低成本得到可以使大规模破坏的产生防患于未然的焊接结构体。这样的本发明的焊接结构体被用于以大型船舶为代表的、建筑构造物和土木钢构造物等各种焊接构造物，由此可以同时满足焊接构造物的大型化、对破坏具有高的安全性、 建造的焊接的高效率化以及钢材的经济性等，其产业上的效果不可估量。
图1是说明本发明的图，是表示在钢板彼此被焊接而形成的钢板焊接接缝的一部分设有由阻止构件和阻止焊接接缝构成的耐裂纹控制部的状态的俯视图。图2是说明在钢板焊接接缝的一部分设置有如图1所示的耐裂纹控制部时的脆性裂纹的进展状况的示意图。图3是说明本发明的焊接结构体的一个例子的图，是表示在钢板焊接接缝的一部分设有由阻止构件和阻止焊接接缝构成的耐裂纹控制部的状态的俯视图。图4是用于说明阻止构件的形状、特别是说明脆性裂纹副对抗侧的外缘部的形状的图。图5是说明将本发明的焊接结构体适用于船舶用焊接结构体的情况的概略图。图6是说明本发明的焊接结构体的另一例子的与图3同样的图。图7是说明本发明的焊接结构体的又一例子的与图3同样的图。图8是说明本发明的焊接结构体的再一例子的与图3同样的图。图9是说明在本发明的实施例中所采用的焊接接缝试验体的制作方法的图。图10是对用于评价本发明的实施例中的耐脆性裂纹传播性的拉伸试验方法进行说明的图。
具体实施例方式下面，参照附图详细地说明本发明的耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体的实施方式。此外，本实施方式是为了更好地理解发明的要旨而进行详细说明的，因此只要不是特别地指定，就并不限定本发明。以往，钢板焊接接缝中产生的脆性裂纹主要是在钢板焊接接缝的长度方向传播。 因此，存在如下问题以产生于钢板焊接接缝的脆性裂纹为起点，有可能焊接结构体整体产生大的破坏。本发明人为了有效地控制上述那样的脆性裂纹的传播方向、抑制裂纹在焊接结构体中传播，在上述现有技术中获得了如下的见解重要的是进一步使阻止构件的形状和钢材特性优化。采用图1和图2就本发明的基本原理进行说明。在本发明中，在将钢板1、1对接焊接而形成的钢板焊接接缝2的中途设置耐裂纹控制部4，从而将钢板焊接接缝2断开。耐裂纹控制部4包括被插入到从上述钢板焊接接缝开始横跨上述钢板而形成的贯通孔3的阻止构件5、以及将该阻止构件5对接焊接于钢板 1而形成的阻止焊接接缝6。阻止构件5由具有比钢板1更高的脆性裂纹传播停止特性Kca 的钢材形成，而且形成为如下形状形成使预想有脆性裂纹传播的主对抗侧相对于钢板焊接接缝2倾斜的阻止焊接接缝6。通过设置该耐裂纹控制部4来控制和抑制在钢板焊接接缝2产生的脆性裂纹的传播的机理往往随着表示阻止焊接接缝6的焊接金属部的韧性的脆性-塑性断口转变温度VTrS3(°C )的值的不同而不同，例如如图2-a、图2-b那样。在钢板焊接接缝2的长度方向的一侧产生的脆性裂纹CR沿着钢板1和钢板焊接接缝2的边界(或钢板母材的热影响区)传播。裂纹CR到达阻止焊接接缝6时，在该接缝的vTrs值(VTrU)与母材相比较相对优良的情况下，裂纹CR不会进入到阻止焊接接缝6， 而是如图2-a所示那样，沿着钢板1和阻止焊接接缝6的边界(或钢板母材的热影响区) 传播，在阻止焊接接缝6的横向宽度方向端部到达到钢板1的母材部。此时，即使进入到母材部，如果钢板1的脆性裂纹传播停止特性Kca较高，也能够在此停止裂纹CR的进展。另外，在阻止焊接接缝6的vTrs值与母材相比较相对较差的情况下，裂纹CR有时也进入到阻止焊接接缝6，但由于阻止构件5的Kca较高，裂纹CR不会进入到阻止构件，而是如图2-b所示那样，沿着阻止构件5的边界在阻止焊接接缝6内传播，并且到达钢板1的母材部。此时，如果钢板1的脆性裂纹传播停止特性Kca较高，则与图2-a的情况同样，能够在此停止裂纹CR的进展。在本发明中，使相对于钢板焊接接缝2倾斜的阻止焊接接缝6与钢板焊接接缝2 连续形成，从而容易将脆性裂纹的进展从钢板焊接接缝2引导到阻止焊接接缝。再者，在阻止焊接接缝的脆性-塑性断口转变温度vTrs3比母材vTrsl差的情况下，根据阻止构件的条件的不同，有时也变得如图2-c、图2-d那样。例如，在阻止构件5的厚度小于钢板1的厚度的情况下，进入到阻止焊接接缝6的裂纹CR有时也接着进入到阻止构件5。即使在这样的情况下，只要事先提高阻止构件5的 Kca，而且使阻止构件在沿钢板焊接接缝的方向上的高度变得充分，就可以在阻止构件5的内部使裂纹CR的进展停止。
相反，在阻止构件5的Kca较低或者阻止构件的高度并不充分等情况下，如图2_d 所示，裂纹CR也可能贯通阻止构件5而返回到钢板焊接接缝，并再次在钢板焊接接缝中传播。再者，即使在脆性裂纹CR从钢板焊接接缝2的长度方向的另一方的副对抗侧传播开来的情况下，只要事先提高阻止构件5的Kca，而且使阻止构件在沿钢板焊接接缝的方向上的高度变得充分，则如图2-e所示，可以在阻止构件5的内部使裂纹CR的进展停止。本发明是在这样的基本原理下对阻止脆性裂纹进展的母材钢板的条件、控制脆性裂纹进展的阻止构件和阻止焊接接缝的条件等进一步进行研究后而完成的。下面对本发明的实施方式进行详细的说明。[第1实施方式]<整体的结构>如图3所示，第1实施方式是将母材的至少一部分区域1A、1A的脆性裂纹传播停止特性Kca为4000N/mm15以上的钢板1、1对接焊接而形成有钢板焊接接缝2的情况的例子，下面将应用于该接缝的形态称作焊接结构体A加以说明。在焊接结构体A中，在钢板焊接接缝2的至少一个部位，以与上述区域IA相邻的方式设有耐裂纹控制部4。耐裂纹控制部4所设置的位置优选的是在被暴露于因碰撞或地震等引起的大的破坏能量中时预想有裂纹的产生和传播的钢板焊接接缝的中途。耐裂纹控制部4由阻止构件5和阻止焊接接缝6构成，该阻止构件5被设置为贯穿钢板1，而且由脆性裂纹传播停止特性Kca为eOOON/mm1·5以上的钢材构成，该阻止焊接接缝6是通过将该阻止构件5与钢板1对接焊接而形成的。阻止焊接接缝6将预想有脆性裂纹传播的主对抗侧与钢板焊接接缝2连续地形成，并且相对于钢板焊接接缝2倾斜地形成，从而将脆性裂纹的进展从钢板焊接接缝2引导到阻止焊接接缝。因此，阻止构件5形成为从钢板焊接接缝2的焊接线L上延伸的外缘部 51、52相对于钢板焊接接缝2的长度方向以15° 50°的范围的角度倾斜。在图3的焊接结构体A中，表示阻止构件5形成为俯视看来大致呈等边三角形的例子。〈钢板〉钢板1由母材的至少一部分的脆性裂纹传播停止特性Kca被设定为4000N/mm15以上的钢材构成。在形成大型的构造物的焊接结构体中，不仅采用具有整个区域为Kca高达4000N/ mm1'5以上的区域的脆性裂纹传播停止特性的钢材来构筑，而且有时也采用利用制造过程的热处理在钢板的一部分区域提高了脆性裂纹传播停止特性的钢板，或者采用即便是整个区域的Kca为4000N/mm15以上的钢板、也在中途的弯曲加工等中受到加热处理而使一部分区域的Kca得以降低的钢板。在焊接结构体A中，如图3所示，在与阻止焊接接缝6相邻的部位即区域IA(在图 3-a中为纵长方向下侧)，母材的脆性裂纹传播停止特性Kca被设定为4000N/mm15以上，从钢板焊接接缝2的焊接线L上延伸的阻止构件5的倾斜外缘部51、52的后端(阻止构件的横向宽度方向端部)51a、5h侧所形成的阻止焊接接缝6与上述区域IA相邻地形成。关于钢板1的化学成分组成和金属组织等没有特别限制，在船舶用焊接结构体、 建筑构造物和土木钢构造物等领域，能够使用具有以往公知的钢板特性的化学成分组成和金属组织。例如，能够列举出如下的钢其以质量％计，以含有C :0. 01 0. 18%,Si :0. 01 0. 5%, Mn 0. 3 2. 5%、P :0. 01%以下、S :0. 001 0. 02%的组成为基本，根据所要求的性能，使该组成还含有 N :0. 001 0.008%、B 0. 0001 0. 005%, Mo :0.01 1.0%、Al 0. 002 0. 1 %、Ti 0. 003 0. 05 %、Ca :0. 0001 0. 003 %、Mg :0. 001 0. 005 %、V
0.001 0. 18%, Ni 0. 01 5. 5%、Nb :0. 005 0. 05%, Cu :0. 01 3. 0%、Cr :0. 01
1.0%,REM :0. 0005 0. 005%中的1种或2种以上，剩余部分包括!^e和不可避免的杂质。特别地，作为脆性裂纹传播停止特性Kca为6000N/mm15以上的钢板，可以优选使用日本特开2007-302993号公报、日本特开2008-248382号公报等所公开的组成的厚钢板。如图3-a所示，在焊接结构体A中，通过将上述的钢板1、1进行对接焊接，便形成钢板焊接接缝2。另外，在由该钢板焊接接缝2接合的各个钢板1上，用于贯通设置详情后述的阻止构件5的贯通孔3以钢板焊接接缝2的焊接线L为中心，在各个钢板1上对称地设置。优选钢板1的板厚设定在25mm 150mm的范围内。只要钢板1的板厚在该范围内，就能够确保作为焊接结构体的钢板强度，并且能够得到优良的耐脆性裂纹传播性。特别地，在采用了 40mm以上的钢板的焊接结构体中，没有用于停止脆性裂纹传播的有效手段， 在采用板厚为40mm以上、更优选为50mm IOOmm的钢板的焊接结构体中，本发明可以更加有效地实施。另外，在本实施方式中，构成钢板1的母材的至少一部分、在图3所示的例子中为区域IA的脆性裂纹传播停止特性Kca被设定为4000N/mm15以上，但从更加提高耐脆性裂纹传播性的角度考虑，优选为6000N/mm15以上。<阻止构件>如图3所示，阻止构件5被配置在由通过钢板焊接接缝2接合的各个钢板1而形成的贯通孔3中，优选以钢板焊接接缝2的焊接线L为中心而在各个钢板1中对称。另外， 阻止构件5与阻止焊接接缝6 —起构成耐裂纹控制部4，该阻止焊接接缝6是通过将阻止构件5与露出到被形成在钢板1中的贯通孔3内的焊接端对接焊接而形成的。阻止构件5通过构成上述的耐裂纹控制部4，从而即使在钢板焊接接缝2产生裂纹的情况下，也能够控制该裂纹的传播方向，从而能够防止裂纹以贯穿钢板焊接接缝2的方式传播而将相互焊接在一起的钢板1彼此断开。阻止构件5由脆性裂纹传播停止特性Kca = 6000N/mmL5以上的钢板构成。另夕卜， 在图3所示的例子的阻止构件5中，从预想有裂纹进展的主对抗侧的顶部fe向两侧延伸的外缘部51、52相对于钢板焊接接缝2的长度方向(焊接线L)分别以15° 50°的范围的角度θ 1倾斜地形成。并且阻止构件5以倾斜外缘部51、52的后端51a、5h与成为对脆性裂纹的副对抗侧的外缘部53相连地形成，被构成为俯视看来呈大致等边三角形。通过将阻止构件以及阻止焊接接缝的倾斜角度θ 1设定为上述范围，即使产生在钢板焊接接缝2中传播的脆性裂纹的情况下，也能够将该裂纹引导成从钢板焊接接缝2沿着阻止焊接接缝6进展，从而稳定地使该裂纹向钢板1的母材侧转移。当倾斜角度θ 1低于15°时，由于阻止构件的倾斜外缘部51、52的后端51a、5h 与钢板焊接接缝2之间的距离较短，因而在钢板焊接接缝中传播的脆性裂纹在沿阻止焊接接缝6传播后，有可能不会向钢板的母材侧转移，而是从上述后端51a、5h再次进入到钢板焊接接缝中而进行传播。另外，当倾斜角度θ 1超过50°时，由于接近钢板焊接接缝的长度方向和外缘部正交的角度即90°，因而难以将在钢板焊接接缝中传播的脆性裂纹控制为沿钢板1和阻止焊接接缝6传播。因此，脆性裂纹直接进入阻止构件中，裂纹的传播不会完全停止，有可能通过阻止构件，再次进入到钢板焊接接缝中而进行传播。用于以沿着阻止焊接接缝6传播的方式引导脆性裂纹的倾斜角度θ 1的优选的范围是20° 45°，更优选的范围是25° 40°。在图3的焊接结构体A中，表示了阻止构件5形成为俯视看来呈大致等边三角形的例子，但是阻止构件的形状不限于此。也包括例如等腰三角形、图4-a所示的相对于焊接线L不对称的三角形、还有如图4-b所示的由倾斜外缘部51、52的后端5la、5 连接而成的副对抗侧的外缘部53不是直线的情况。无论在何种情况下，由阻止构件的倾斜外缘部51、52的后端51a、5h连接而成的副对抗侧的外缘部53和焊接线L所成的角度θ 2优选为70° 110°。在该角度低于70°的情况下，沿着阻止焊接接缝6传播而来的脆性裂纹有可能不向钢板母材侧转移，而是在副对抗侧的外缘部53中传播，再次进入到钢板焊接接缝。另外， 当角度超过110°时，在根据阻止构件的形状的不同而使脆性裂纹进入到阻止构件的情况下，有可能不能停止裂纹的传播。角度θ 2的更优选范围是80° 100°。此外，在图4中，相对于焊接线L在单侧表示了 θ 2，但是另一侧也同样。在阻止构件5中，沿所述钢板焊接接缝的长度方向的高度H(mm)、在与钢板焊接接缝的长度方向交叉的方向上的横向宽度W(mm)和板厚t(mm)各自的尺寸必须满足下述 ⑴ ⑶式所表示的关系。1. 2T ^ H(1)3. 2d ^ W(2)0.75T彡 t 彡 1.5T (3)其中，在上述(1) (3)式中，T表示上述钢板的板厚(mm)，d表示上述钢板焊接接缝的焊接金属部的宽度(mm)。此外，阻止构件的高度H和横向宽度W以阻止焊接接缝的焊接金属部的中点为基准。图4所示的情况下的阻止构件的高度H为阻止焊接接缝和钢板焊接接缝交叉的部位之间的距离，横向宽度W是与钢板焊接接缝呈直角的方向上的最大宽度。另外，在钢的两面形成有焊接金属部的情况下，焊接金属部的宽度d设定为较宽部分的宽度。本发明人各式各样地改变阻止构件的形状、尺寸，反复实施了焊接结构体的破坏试验。其结果是，得到了在防止脆性裂纹于钢板焊接接缝和钢板母材中长距离传播方面具有效果的上述关系。关于使裂纹转移的效果，(1)式表示阻止构件5的高度H和钢板1的板厚T之间具有相关关系。在表示阻止焊接接缝的焊接金属部的韧性的脆性-塑性断口转变温度vTrs3比表示钢板的母材韧性的vTrsl差等情况下，在钢板焊接接缝中进展开来的脆性裂纹接着进入到阻止焊接接缝。此时，当阻止构件5的高度尺寸H比钢板1的板厚T的1. 2倍更小时，则在任何板厚的情况下，进展开来的裂纹不会沿着阻止构件的倾斜外缘部转移，而是进入到阻止构件5中，而且在阻止构件5的内部不能使裂纹的进展停止。可以认为进展开来的裂纹的能量与钢板的板厚T成正比，而且使裂纹的进展方向转移的驱动力取决于施加到阻止构件5的应力，但该应力与阻止构件5的高度尺寸H成正比，所以基于两者的相关关系，将上述(1)式规定为阻止构件的高度尺寸H的下限值。虽然未设置H的上限值，但在实施时，自然而然地规定为焊接接缝2的尺寸所涵盖的范围。关于使裂纹转移的效果，(2)式表示阻止构件5的宽度W和钢板焊接接缝中焊接金属部的宽度d之间具有相关关系。在钢板焊接接缝2中进展开来的裂纹因阻止构件5而不得不变化进展方向，沿着外缘部51或52进展。此时，在阻止构件5的宽度尺寸W与焊接金属部的宽度d的3. 2倍相比更小的情况下，到达后端51a或5 的裂纹在副对抗侧的外缘部53中的左右任一个中传播，再次返回到钢板焊接接缝2而保持原样进展，从而有可能不会停止。这是因为一般认为用于使到达倾斜外缘部51、52的后端51a、52a的裂纹朝着钢板1而沿与钢板焊接接缝的焊接金属大致平行的方向进展的驱动力取决于施加到阻止构件5的应力，但该应力与从通过焊接接缝2的中心的焊接线L和副对抗侧的外缘部53的交点到后端51a或52a的距离成正比。根据上述的相关关系，将上述(2)式规定为阻止构件的宽度尺寸W的下限值。虽然未设置W的上限值，但在实施时，自然而然地规定为焊接接缝 2的尺寸所涵盖的范围。关于使裂纹转移的效果，(3)式表示阻止构件5的板厚t和钢板1的板厚T之间具有相关关系。在阻止构件5的板厚t比钢板1的板厚的0. 75倍更小的情况下，进展开来的裂纹不会转向，而是进入到阻止构件5中，而且在阻止构件5的内部不能使裂纹停止。这是因为进展开来的裂纹的能量与板厚T成正比，但在阻止构件5的脆性裂纹传播停止特性Kca 正好为6000N/mm15的情况下，而且在阻止构件5的板厚t比钢板1的板厚的0. 75倍更小的情况下，由于在试验的钢板板厚的范围内，阻止构件的内部应力较高，所以不能使裂纹停止。另一方面，在阻止构件5的板厚t比钢板1的板厚的1. 5倍更大的情况下，由于阻止焊接接缝的焊接金属焊趾部的应力集中的影响，脆性裂纹在阻止焊接接缝和钢板焊接接缝的边界部传播，从而在脆性裂纹副对抗侧的外缘部蔓延，这一点已通过实验得到明确。可以认为其原因在于作为使裂纹的进展方向转移的驱动力的施加到阻止构件5的应力因板厚t 的增大而减弱。为了更加切实地使脆性裂纹的传播停止，在上述(1)式中，H/T优选为2.0以上， 特别地，为了使图2-e所示的源于下缘部侧的裂纹的进展得以停止，优选为2.5以上，更优选为3.0以上。另外，在上述⑵式中，W/d优选为5.0以上，更优选为7.0以上。再者，阻止构件的高度H优选为250mm以上或300mm以上，还更优选为400mm以上， 横向宽度W优选为200mm以上或250mm以上，还更优选为300mm以上。通过将阻止构件5的各尺寸值设定为上述关系，即使在钢板焊接接缝2中产生裂纹的情况下，也能够有效地使裂纹的传播方向向钢板1的母材侧转移。在阻止构件的各尺寸值的关系不满足上述(1) (3)式所表示的关系的情况下，如图2-C、图2-d所示，根据在钢板焊接接缝中产生的裂纹的状态的不同，该裂纹有可能进入到阻止构件，进而不会在阻止构件内部停止，而是在钢板焊接接缝中传播。作为阻止构件5的材质，只要是具有上述的脆性裂纹传播停止特性Kca = 6000N/ mm1'5以上的特性的钢板，其化学成分组成和制造方法、组织等就没有特别的限制，可以适当采用。通过使用这样的钢板，即使在钢板焊接接缝2中产生裂纹的情况下，也可以使该裂纹的传播方向有效地转移而进行控制。另外，在焊接结构体A中，表示阻止构件5的韧性的脆性-塑性断口转变温度 vTrs2 (°C )和表示钢板1的母材韧性的脆性-塑性断口转变温度vTrsl (°C )的关系更优选满足下述(4)式所表示的关系。vTrs2 ^ vTrsl-20 (4)通过使阻止构件5的韧性和钢板1的母材韧性的关系满足上述关系式，即便是在发生了脆性裂纹进入到阻止焊接接缝这样的事态的情况下，也能够切实地使裂纹的传播方向有效地向钢板1的母材侧转移。在阻止构件的韧性和钢板的母材韧性的关系不满足上述关系的情况下，根据脆性裂纹的状态的不同，该裂纹有可能进入到阻止构件中，而且贯通阻止构件，在钢板焊接接缝中传播。此外，在本实施方式中，说明了只使用1片阻止构件5而焊接在钢板1上的构成， 但本发明并不局限于此，例如，也可以层叠2片以上的阻止构件来使用，能够适当地采用。<脆性裂纹的传播方向的控制>下面对在被设定为上述构成的焊接结构体A中，于钢板焊接接缝2中产生了脆性裂纹时的裂纹传播方向的控制作用进行说明。如图3-a所示，在钢板焊接接缝2的长度方向的一侧(图3_a的纵长方向的上侧) 产生的脆性裂纹CR朝着钢板焊接接缝2的长度方向的另一侧(图3的纵长方向的下侧) 开始传播(参照图3-a中的双点划线箭头)。此时，如果表示阻止焊接接缝6的焊接金属的韧性的脆性-塑性断口转变温度vTrs3充分低于母材钢板的转变温度vTrsl，则沿长度方向在钢板焊接接缝2中传播的脆性裂纹CR不会进入到阻止焊接接缝6中，而是如图示例那样，使其被引导到沿阻止构件5的倾斜外缘部51 (或外缘部5 而形成的阻止焊接接缝 6中，从而沿阻止焊接接缝6和钢板1的边界传播。然后，裂纹从阻止焊接接缝6的横向宽度方向端部向钢板1的母材侧转移，并在面对且位于该横向宽度方向端部的、脆性裂纹传播停止特性Kca被设定为4000N/mm15以上的区域IA的内部停止。如上所述，为了在阻止焊接接缝6的跟前使脆性裂纹的进展转移，优选使形成阻止焊接接缝6的焊接金属部的脆性-塑性断口转变温度vTrs3 (°C )和钢板1的脆性-塑性断口转变温度vTrsl (°C )之间的关系满足下述(5)式。vTrs3 ^ vTrsl-20 (5)通过使构成阻止焊接接缝6的焊接金属部的韧性和钢板1的母材韧性之间的关系满足上述关系式，即使在钢板焊接接缝2中产生裂纹的情况下，也可以使裂纹的传播方向有效地向钢板1的母材侧转移。在此情况下，通过降低构成阻止焊接接缝6的焊接金属的 vTrs3,以提高其韧性，从而借助于耐裂纹控制部4，可以有效地取得使在钢板焊接接缝2中产生的脆性裂纹的传播方向向钢板1的母材侧转移的作用。在构成阻止焊接接缝的焊接金属部的韧性和钢板的母材韧性之间的关系不满足上述关系式的情况下，根据在钢板焊接接缝中产生的裂纹的状态的不同，将产生以下的情况该裂纹进入到阻止焊接接缝中，进而进入到阻止构件中。另外，当阻止焊接接缝6的焊接金属的转变温度vTrs3高于母材钢板的转变温度 vTrs 1 (vTrs3 ^ vTrsl)时，在钢板焊接接缝2中沿长度方向传播的脆性裂纹CR往往进入到阻止焊接接缝6中。即使在此情况下，也由于阻止构件5的Kca较高，裂纹CR不会进入到阻止构件，而是如图3-b所示那样，沿着阻止焊接接缝6和阻止构件5的边界进行传播，并且向钢板1的母材侧转移，同样，在区域IA的位置停止。再者，如图3-b所示，在脆性裂纹CR进入到阻止焊接接缝6中的情况下，也可以想见裂纹CR进入到阻止构件5中的情况，即使在此情况下，也由于阻止构件5的阻止构件的脆性裂纹传播停止特性Kca较高，因而在阻止构件5的内部可以使裂纹CR的进展停止。再者，也可以利用当焊接金属部的脆性-塑性断口转变温度VTrS3(°C )较高时脆性裂纹容易传播的性质，使vTrs3和所述钢板母材的脆性-塑性断口转变温度vTrsl (°C ) 之间的关系满足下述(6)式，从而使脆性裂纹的传播路径如图3-b所示那样，切实地使脆性裂纹向母材转移。0 ^ vTrs3 ^ vTrsl+20 (6)此外，vTrs3的上限必须设定为0°C以下，以便使阻止焊接接缝不会成为脆性裂纹的起点。为了使耐裂纹控制部发挥上述功能，预想到焊接结构体被暴露在破坏能量中时有可能产生裂纹的钢板焊接接缝，最好考虑该焊接接缝的裂纹的进展方向而在1个部位或多个部位设置耐裂纹控制部。耐裂纹控制部4正如使用图2所说明的那样，能够使源于两个方向的裂纹的传播停止，但为了更切实地使裂纹的传播停止，也可以改变阻止构件的方向， 并隔开距离地设置两个部位的耐裂纹控制部。作为它的距离，例如以与阻止构件的高度H 相当的程度就足够了。此外，在改变方向而设置2个阻止构件的情况下，如果两者的距离非常短，或者使两者相互接触(其结果是，成为菱形)，则可以形成阻止焊接接缝的传播路径，因而裂纹经由阻止焊接接缝而又回到焊接接缝2中，从而不能发挥使裂纹停止的效果。〈耐裂纹控制部的制作方法〉下面，对在上述的焊接结构体A中制造耐裂纹控制部4的方法的一个例子进行说明。本实施方式的焊接结构体A是如下所述的例子在将钢板的至少一部分区域的脆性裂纹传播停止特性Kca为4000N/mm15以上的钢板对接焊接而形成的焊接结构体中设有耐裂纹控制部4。在被暴露于因碰撞或地震等引起的大的破坏能量中时，于预想有裂纹的产生和传播的钢板焊接接缝的中途，至少在1个部位设置耐裂纹控制部。此时，需要设置耐裂纹控制部4，以便使从钢板焊接接缝连续形成的阻止焊接接缝的横向宽度方向端部至少与钢板的 Kca为4000N/mm15以上的区域相邻。为了设置耐裂纹控制部4，首先，形成用于配置阻止构件5的贯通孔3。在形成贯通孔时，存在如下方法在钢板的阶段预先切除成为贯通孔的部分的方法、在为了焊接而临时组装的状态下切除钢板的方法、或者在将钢板焊接了之后形成贯通孔的方法等，但也可以是任何方法。当然也能够在已有的焊接结构体上形成贯通孔3而应用本发明。
在钢板的焊接前形成贯通孔3的情况下，首先，以开口于钢板1的焊接端11、12的方式切除钢板而形成贯通孔3 (3a、3b)。随后，残留成为贯通孔3a、!3b的部分，通过使各个钢板1的焊接端11、12对接焊接，从而形成钢板焊接接缝2。接着，将由脆性裂纹传播停止特性Kca为6000N/mm15以上的钢材构成的阻止构件 5插入形成的贯通孔3中。随后，将阻止构件5的倾斜外缘部51、52和副对抗侧的外缘部 53与同其相对置的钢板所露出的焊接端分别对接焊接，从而形成阻止焊接接缝6。按照这样的步骤，用以钢板焊接接缝2的焊接线L为中心而在各个钢板1中对称的方式，形成由阻止构件5和阻止焊接接缝6构成的耐裂纹控制部4。本实施方式在形成耐裂纹控制部的工序中，将阻止构件5设置为从钢板焊接接缝2的焊接线L上延伸的外缘部51、52相对于钢板焊接接缝2的长度方向以15° 50° 的范围的角度倾斜地形成并贯穿于钢板1。另外，如图3、图4所示，阻止构件5的形状整体上俯视看来呈大致三角形，被配置成阻止构件5的顶部fe位于钢板焊接接缝2的焊接线L上，并且将从阻止构件5的顶部fe 延伸的倾斜外缘部51、52相对于钢板焊接接缝2的长度方向以15° 50°的范围的角度倾斜地形成，由各倾斜外缘部51、52的后端51a、5h连接而成的副对抗侧的外缘部53被形成为以70° 110°的范围的角度与焊接线L相交叉。在本实施方式中，对于将钢板1彼此之间和将钢板1与阻止构件5对接焊接时的焊接方法和焊接材料没有特别的限定。不过，为了提高阻止焊接接缝6本身的耐破坏韧性， 例如，作为焊接方法，采用涂药电焊(SMAW)和二氧化碳气体保护焊(CO2焊接)，另外，还优选使成为焊接材料的焊丝的成分为高M。另外，为了尽可能够地抑制脆性裂纹的传播，还防止在钢板焊接接缝2和阻止焊接接缝6中产生新的疲劳裂纹和脆性裂纹的起点，优选使用焊接金属完全地填充各焊接接缝，以便没有焊接缺陷。根据上述步骤，能够制造图3所示的本实施方式的耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体A。<应用了焊接结构体的船舶结构体的一个例子>图5的概略图表示了适用上述焊接结构体A的船舶结构体的一个例子。如图5所示，船舶结构体70的大致构成是具有骨材(加强件)71、甲板(水平构件)72、船壳体内板(垂直构件)73、船壳体外板74。另外，图示例子的船舶结构体70在通过将构成船壳体内板73的多个钢板1彼此之间对接焊接而形成的钢板焊接接缝(在图5 中省略图示)的长度方向的一部分设有耐裂纹控制部4，由此形成为具有本实施方式的焊接结构体A的构造。根据上述构成的船舶结构体70，通过应用本实施方式的焊接结构体A的构成，例如即使在产生了于钢板焊接接缝中传播的脆性裂纹的情况下，借助于耐裂纹控制部4，也能够有效地控制裂纹的传播方向。由此，能够使产生于钢板焊接接缝的脆性裂纹稳定停止，从而能够防止船壳体内板73以及船舶结构体70产生大规模的破坏。[第2实施方式]下面主要参照图6详述本发明的第2实施方式的焊接结构体B。此外，在以下的说明中，对与上述第1实施方式的焊接结构体A相同的构成标注相同的符号，同时省略其详细的说明。另外，在第3、4实施方式的说明中也同样。本实施方式的焊接结构体B在图6中省略了详细的图示，但在钢板10的母材整体的脆性裂纹传播停止特性Kca被设定为4000N/mm15以上这一点上与第1实施方式的焊接结构体A不同。根据焊接结构体B，在钢板焊接接缝20产生脆性裂纹的情况下，能够使在钢板焊接接缝20中传播的裂纹沿着与阻止焊接接缝6邻接的母材的热影响区传播，从而向钢板10 的母材侧转移(参照图6中的双点划线箭头)。另外，即使在进入到阻止焊接接缝6中的情况下，与图3-b所示的情况同样，可以向钢板10的母材侧转移。而且与焊接结构体A同样，向钢板10的母材侧转移的裂纹立刻在钢板10停止，因此，钢板焊接接缝20不会断裂，而且能够防止焊接结构体B产生大规模的破坏。另外，更优选本实施方式的焊接结构体B的构成钢板10的母材整体的脆性裂纹传播停止特性Kca被设定为6000N/mm15以上。[第3实施方式]下面主要参照图7详述本发明的第3实施方式的焊接结构体C。焊接结构体C的对接焊接的钢板是将多个小钢板对接焊接而形成时的例子。也就是说，如图7所示，钢板IOA是将在钢板焊接接缝20A的长度方向上排列的至少两个以上的小钢板(参照图7中的符号21 24)对接焊接而形成的，在将该钢板10A、 IOA对接焊接而形成的钢板焊接接缝20A中设置有耐裂纹控制部4。在小钢板21、22之间形成有小钢板焊接接缝25、26，形成在阻止构件5的下缘部 53侧的阻止焊接接缝6与该小钢板焊接接缝25 J6接触地设置。因此，在焊接结构体C中， 阻止构件5的副对抗侧的外缘部(以及阻止构件的横向宽度方向端部侧的外缘部)53形成为与小钢板焊接接缝25、26的形状相同的形状。这样，焊接结构体C在具有小钢板焊接接缝这一点上与上述的第1和第2实施方式的焊接结构体a、B不同。此外，在图7所示的例子中，为了图示方便，作为小钢板表示了 4块小钢板21 M，表示了小钢板21和小钢板22用小钢板焊接接缝25接合，而小钢板23和小钢板M用小钢板焊接接缝26接合的情况。另外，在本实施方式的焊接结构体C中，构成小钢板22和小钢板M的母材的脆性裂纹传播停止特性Kca被设定为4000N/mm15以上，而小钢板21和小钢板23的脆性裂纹传播停止特性Kca则没有特别限定。根据焊接结构体C，与上述的焊接结构体A、B同样，即使在钢板焊接接缝20A产生了脆性裂纹的情况下，也能够利用阻止构件5的倾斜外缘部51 (或52)、或者阻止焊接接缝 6使该脆性裂纹向钢板IOA的母材侧转移(参照图7中的双点划线箭头)。在图7所示的例子中，产生于钢板焊接接缝20A的脆性裂纹CR从阻止焊接接缝6的横向宽度方向端部到达小钢板焊接接缝25，然后，进入到小钢板22，并在该钢板的内部停止，该小钢板22面对且位于该横向宽度方向端部，其脆性裂纹传播停止特性Kca被设定为4000N/mm15以上。这样，向钢板IOA的母材侧转移的裂纹立刻在脆性裂纹传播停止特性Kca较高的小钢板22停止，因此钢板焊接接缝20A不会断裂，而且能够防止焊接结构体C产生大规模的破坏。
另外，在本实施方式的焊接结构体C中，更优选构成钢板IOA的小钢板22、24的母材的脆性裂纹传播停止特性Kca = 6000N/mmL5以上。[第4实施方式]下面主要参照图8详述本发明的第4实施方式的焊接结构体D。如图8所示，焊接结构体D的钢板IOB是将在钢板焊接接缝20B的长度方向上排列的至少两个以上的小钢板(参照图8中的符号31 34)对接焊接而形成的，在将该钢板 10BU0B对接焊接而形成的钢板焊接接缝20B中设置耐裂纹控制部4这一点上与第3实施方式的焊接结构体C在构成方面局部相同。另一方面，本实施方式的焊接结构体D与第3实施方式的焊接结构体C的不同点在于，如图示例子那样，其构成是由小钢板对接焊接而形成的小钢板焊接接缝35、36包含阻止焊接接缝，该阻止焊接接缝形成在阻止构件5的下缘部(以及阻止构件的横向宽度方向端部侧的外缘部)53侧。再者，焊接结构体D的构成在以下方面与第3实施方式的焊接结构体C不同，即表示构成小钢板焊接接缝35、36的焊接金属部的韧性的脆性-塑性断口转变温度VTrS4(°C ) 和表示钢板IOB的母材韧性的脆性-塑性断口转变温度vTrslCC )之间的关系满足下述 (7)式所表示的关系。vTrs4 ^ vTrsl-20 (7)另外，在焊接结构体D中，构成钢板IOB的所有小钢板31 34的母材的脆性裂纹传播停止特性Kca被设定为4000N/mm15以上。另外，在图示例子的焊接结构体D中，小钢板焊接接缝35、36相连而形成为直线状。根据焊接结构体D，与上述的焊接和结构体A C同样，即使在钢板焊接接缝20B 产生了脆性裂纹的情况下，借助于阻止构件5的倾斜外缘部51 (52)或沿着该外缘部51 (52) 形成的阻止焊接接缝60，能够使脆性裂纹CR向钢板IOB的母材侧转移(参照图8中的双点划线箭头)。在图8所示的例子中，产生于钢板焊接接缝20B的脆性裂纹CR从阻止焊接接缝60的横向宽度方向端部到达小钢板焊接接缝35，然后，进入到小钢板32，并在该钢板的内部停止，该小钢板32面对且位于该横向宽度方向端部，其脆性裂纹传播停止特性Kca被设定为4000N/mm15以上。这样，向钢板IOB的母材侧转移的裂纹立刻在脆性裂纹传播停止特性Kca较高的小钢板32停止，因此，钢板焊接接缝20B不会断裂，而且能够防止焊接结构体D产生大规模的破坏。另外，在本实施方式的焊接结构体D中，更优选构成钢板IOB的小钢板31 34的母材的脆性裂纹传播停止特性Kca = 6000N/mmL5以上。下面列举本发明的耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体的实施例，更具体地说明本发明，但本发明当然不限于下述实施例，在能够适于前后所述的要旨的范围内也能够适当地进行变更而加以实施，这些也都包含于本发明的保护范围内。实施例1[焊接结构体的制造]首先，在炼钢工序中控制钢水的脱氧、脱硫和化学成分，利用连续铸造制造了下述表1所示的化学成分的铸锭。然后，在按照日本海事协会(NK)标准船体用轧制钢材KA32、KA36、KA40的规范的制造条件下，再加热上述铸锭后进行厚板轧制，从而制造出板厚为 25mm 150mm的钢板。进而对该钢板实施各种热处理，并且通过控制此时的条件，进行适当的调整从而使母材的脆性裂纹传播停止特性Kca (N/mm15)达到各种数值。从所制造的钢板中适当采集试验片的尺寸为500mmX500mmX板厚的ESSO试验(脆性裂纹传播停止试验) 片，评价、确认了 -10°C下的Kca特性。表1中一并表示了 Kca特性。接着，如图9 (a)、图9 (b)所示，以开口于钢板1的焊接端11、12的方式形成了贯通孔3a、3b。然后，用各贯通孔3a、3b以焊接线L为中心而形成对称的贯通孔3的方式，使各钢板1的焊接端11、12对接焊接，形成钢板焊接接缝2，从而将钢板1彼此之间接合。其次，将由被设定为下述表1所示的化学成分以及表2、表4所示的钢特性和形状的钢板构成的阻止构件5以贯通钢板1的方式插入贯通孔3的内部。然后，将阻止构件5 的外缘部51、52和下缘部53与在钢板1中通过贯通孔3露出的焊接端进行对接焊接从而形成阻止焊接接缝6，由此将阻止构件5和钢板1接合在一起。按照以上的步骤，用以钢板焊接接缝2的焊接线L为中心而在各个钢板1中对称的方式，形成由阻止构件5和阻止焊接接缝6构成的耐裂纹控制部4。另外，如图10(b)、图10(c)所示，将阻止构件5配置在副对抗侧的外缘部53的位置距钢板1的上端为IOOOmm的部位。另外，如图9 (c)所示，在阻止构件5的倾斜外缘部51、 52、副对抗侧的外缘部53以及在钢板1贯通孔3内露出的焊接端，用以板厚方向中心为顶点而成为130° (相对于水平线呈25° )的方式实施了坡口加工。另外，在阻止构件5的各缘部和在钢板1的贯通孔3内露出的焊接端之间处于在上述顶点具有大约3mm的根部间隔的状态下而进行了焊接处理。此外，利用二氧化碳气体保护焊(O)2焊接)进行上述步骤的钢板1彼此之间的对接焊接以及钢板1和阻止构件5的对接焊接，并且作为此时的焊接材料，采用了为高M成分的焊接焊丝。另外，在各焊接接缝的形成部位，为了防止产生新的裂纹的起点，以用焊接金属完全地填充各焊接接缝的方式进行了焊接处理。之后，通过冷却各焊接接缝，制造了图 3所示的焊接结构体(本发明例、比较例)。另外，与上述同样，通过接合各钢板和阻止构件，制作了图6 图8所示的焊接结构体(本发明例、比较例)。另外，作为现有技术的例子，不是将钢板制阻止构件用作耐裂纹控制部，而是对应该嵌入阻止构件的区域都通过利用焊接金属的填缝来加以实施。作为制作方法，首先，采用刨槽(gouging)从钢板焊接接缝的单面侧削除板厚的大约一半，并用焊接金属进行回填。 其次，从钢板焊接接缝的背面侧同样地对对应的相同区域进行刨槽后，用焊接金属进行回填。焊接施工与钢板1和阻止构件5的对接焊接部的施工同样，利用二氧化碳气体保护焊 (CO2焊接)进行，并且作为焊接材料，采用了为高Ni成分的焊接焊丝。[评价试验]对根据上述步骤制造的焊接结构体进行了以下的评价试验。首先，准备图10(a)所示的试验装置90，并且适当调整用上述步骤制作的焊接结构体的各样品，以安装于试验装置90上。在此，设置在图10(b)、图10(c)中所示的钢板焊接接缝2的作为裂纹产生部的窗框81用于紧贴楔子以施加规定的应力而强制性地产生脆性裂纹，缺口状的顶端部是实施了 0. 2mm宽度的狭缝加工而成的。
接着，在与钢板焊接接缝2的焊接线L垂直的方向上施加^2N/mm2或300N/mm2的拉伸应力，从而使钢板焊接接缝2产生脆性裂纹。然后，通过使该脆性裂纹在该钢板焊接接缝2的焊接线L上传播，评价了焊接结构体的耐脆性裂纹传播性。此时的气氛温度设定为-IO0C0然后，在钢板焊接接缝2中传播的脆性裂纹到达了构成裂纹控制部4的阻止焊接接缝6之后，确认该脆性裂纹所传播的方向和停止位置，将裂纹的传播、停止的形态区分为与图2的a c、e对应的以下所示的[a] [c]、[e]，而且将传播没有停止的情况区分为与图2-d对应的[dl]和其它的[d2]、[d3]而表示在下述表3、表5中。[a]…脆性裂纹到达阻止焊接接缝后，沿着钢板母材和阻止焊接接缝的边界进展， 并向钢板的母材侧转移，立刻在钢板中停止(图2-a的形态)。[b]…脆性裂纹到达阻止焊接接缝后，进入到该阻止焊接接缝中，但到达阻止构件后，沿着阻止焊接接缝和阻止构件的边界进展，并向钢板的母材侧转移，立刻在钢板中停止 (图2-b的形态)。[C]…脆性裂纹到达阻止焊接接缝后，依次进入到阻止焊接接缝以及阻止构件中， 但在阻止构件内部停止(图2-c的形态)。[dl]…脆性裂纹进入到阻止焊接接缝以及阻止构件中，然后就那样返回到钢板焊接接缝，并再次在钢板焊接接缝中传播(图2-d的形态)。[d2]…在阻止构件的横向宽度W较小的情况下，或者在阻止构件的板厚t较大的情况下，脆性裂纹不进入到阻止构件中，而是沿着阻止焊接接缝传播，并从阻止焊接接缝的横向宽度方向端部跳跃到钢板焊接接缝中，从而再次在钢板焊接接缝中传播。[d3]…在遍历[a]的路径后，在母材侧的钢板中传播。[e]…脆性裂纹从副对抗侧传播，依次进入到阻止焊接接缝以及阻止构件中，但在阻止构件内部停止(图2-e的形态)。另外，对于[a] [c]、[e]的情况，利用基于裂纹的传播距离算出的分数(最高值为10)评价了耐裂纹传播性能。将本实施例所采用的钢板的化学成分组成、钢板制造条件以及母材的脆性裂纹传播停止特性Kca(N/mm15)的一览表示于表1中，同时将阻止构件5的钢板特性和形状、形成阻止焊接接缝6时的焊接条件、将钢板1对接焊接而形成钢板焊接接缝2时的焊接条件、以及脆性裂纹的传播的评价结果的一览表示于表2 5中。
权利要求
1. 一种耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体，其是通过将至少一部分区域的脆性裂纹传播停止特性Kca为4000N/mm15以上的钢板相互对接焊接以形成钢板焊接接缝而得到的， 其特征在于，在所述钢板焊接接缝的至少一个部位设有耐裂纹控制部，用于控制产生于钢板焊接接缝的脆性裂纹的传播，该耐裂纹控制部包括阻止构件，其由脆性裂纹传播停止特性Kca为6000N/mm15以上的钢材构成，并被插入到从所述钢板焊接接缝开始横跨所述钢板而形成的贯通孔中；以及阻止焊接接缝，其是将该阻止构件的外缘部和与该阻止构件的外缘部相对置的钢板母材对接焊接而形成的；所述阻止构件被形成为沿所述钢板焊接接缝的长度方向的高度H(mm)、在与钢板焊接接缝的长度方向交叉的方向上的横向宽度W(mm)和板厚t(mm)各自的尺寸满足下述 (1) (3)式所表示的关系，并且，所述阻止构件的在脆性裂纹主对抗侧的外缘部从所述钢板焊接接缝的焊接金属部开始在所述钢板焊接接缝的两侧相对于钢板焊接接缝的长度方向以15° 50°的角度倾斜地延伸，并且另一方的在脆性裂纹副对抗侧的外缘部以70° 110°的角度与所述钢板焊接接缝交叉，至少将所述耐裂纹控制部设置为所述阻止构件的横向宽度方向端部面对所述钢板的 Kca为4000N/W.5以上的区域；1.2T 彡 H(1)3. 2d ^ W(2)0. 75T 彡 t 彡 1. 5T (3)其中，在上述(1) C3)式中，T表示所述钢板的板厚(mm)，d表示所述钢板焊接接缝的焊接金属部的宽度(mm)。
2.根据权利要求1所述的耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体，其特征在于，表示所述阻止构件的韧性的脆性-塑性断口转变温度vTrs2 (°C )和表示所述钢板的母材韧性的脆性-塑性断口转变温度vTrsl (V )之间的关系满足式vTrs2 ^ vTrsl-20所表示的关系。
3.根据权利要求1或2所述的耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体，其特征在于， 表示所述阻止焊接接缝的焊接金属部的韧性的脆性-塑性断口转变温度vTrs3 CC )和表示所述钢板的母材韧性的脆性-塑性断口转变温度vTrsirC )之间的关系满足式 vTrs3 ( vTrsl-20所表示的关系。
4.根据权利要求1或2所述的耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体，其特征在于， 表示所述阻止焊接接缝的焊接金属部的韧性的脆性-塑性断口转变温度VTrs3(°C )和表示所述钢板的母材韧性的脆性-塑性断口转变温度vTrsirC )之间的关系满足式 vTrsl+20 ^ vTrs3 ^ 0所表示的关系。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体，其特征在于，所述钢板的板厚为25mm 150mm。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体，其特征在于，该焊接结构体被设置为在所述钢板中，至少一部分区域的脆性裂纹传播停止特性 Kca为6000N/mm15以上，在所述耐裂纹控制部中，至少所述阻止构件的横向宽度方向端部面对所述钢板的Kca为6000N/mm15以上的区域。
7.根据权利要求1 6中任一项所述的耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体，其特征在于，所述钢板由在所述钢板焊接接缝的长度方向上排列的至少两个以上的小钢板构成， 并且通过将该小钢板相互对接焊接而形成有小钢板焊接接缝，所述耐裂纹控制部被设置为形成于所述阻止构件的横向宽度方向端部侧的所述阻止焊接接缝与所述小钢板焊接接缝接触。
8.根据权利要求1 6中任一项所述的耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体，其特征在于，所述钢板由在所述钢板焊接接缝的长度方向上排列的至少两个以上的小钢板构成， 并且通过将该小钢板相互对接焊接而形成有小钢板焊接接缝，所述耐裂纹控制部被设置为形成于所述阻止构件的横向宽度方向端部侧的所述阻止焊接接缝包括所述小钢板焊接接缝；而且表示构成所述小钢板焊接接缝的焊接金属部的韧性的脆性-塑性断口转变温度 VTrS4(°C )和表示所述钢板的母材韧性的脆性-塑性断口转变温度vTrsl (°C )之间的关系满足式vTrs4 ^ vTrsl-20所表示的关系。
全文摘要
本发明涉及一种焊接结构体，其是通过将母材的至少一部分的脆性裂纹传播停止特性Kca为4000N/mm1.5以上的钢板对接焊接以形成焊接接缝而得到的。其中，在焊接接缝的至少一个部位设有耐裂纹控制部，该耐裂纹控制部包括阻止构件，其由脆性裂纹传播停止特性Kca为6000N/mm1.5以上的钢材构成；以及阻止焊接接缝(6)，其是通过将该阻止构件与钢板(1)对接焊接而形成的。该阻止构件的外缘部被形成为从钢板焊接接缝(2)的焊接线上相对于焊接接缝的长度方向以15°～50°的角度倾斜。
文档编号B23K31/00GK102271861SQ201080003883
公开日2011年12月7日 申请日期2010年1月14日 优先权日2009年1月14日
发明者井上健裕, 伊藤昭, 大谷润, 桥场裕治, 石川忠 申请人:新日本制铁株式会社