对接焊接接头及其制造方法

专利名称：对接焊接接头及其制造方法
技术领域：
本发明涉及对接焊接接头及其制造方法。本申请基于2009年12月4日提出的日本专利申请特愿2009-277007号并主张其优先权，这里引用其内容。
背景技术：
近年来，为削减成为地球环境的温室效应的一个原因的CO2气体、或者应对石油等化石燃料将来的枯渴，正在积极地进行可再生自然能源的利用。风力发电也是其中之一，大规模的风力发电正在世界范围得到普及。在此，最适合风力发电的地域是经常可以期待强风的地域。特别地，满足这样的条件的在海上的风力发电(海上风力发电)也以世界性的规模来计划 和实现(参照专利文献I 4)。为了在海上建设风力发电用塔，需要在海底的地基上打进塔的基础部分。为了充分确保从海水面进行风力发电的涡轮叶片的高度，该基础部分需要具有充分的长度。因此，风力发电用塔的基础部分中使用的钢板的板厚必须与基础部分的长度相应地加厚，而且必须确保强度和刚性。例如，在套管(jacket)型基础中使用板厚为30mm以上的钢板。在单桩(monopile)型基础中使用板厚为50mm以上(例如为IOOmm左右)。再者,基础部分成为直径为4m左右的具有大断面的管结构，塔的整体高度也达80m以上。然而，在接近建设现场的海岸简易而且高效率地焊接组装这样的巨大构造物是非常困难的。进而产生了以高效率而且在现场焊接上述最大板厚多达IOOmm的极厚钢板这一以前不曾有的需求。一般地说，电子束焊接和激光束焊接等高能密度束焊接是能够有效地进行焊接的焊接方法。但是，准备好用于进行高能密度束焊接的条件是并不简单的，特别是在电子束焊接中，由于需要在真空室内维持高真空状态而进行焊接，因而在以前，能够焊接的钢板的大小受到限制。与此相对照，近年来，作为能够高效地、而且在现场对板厚为IOOmm左右的极厚钢板进行焊接的焊接方法，由英国的焊接研究所开发并提出了在低真空下能够施工的减压电子束焊接(RPEBW :Reduced Pressured Electron Beam Welding)(专利文献 5)。海上的风力发电塔如上述那样经常曝露在强风和波浪下。因此，塔的基础部分的结构体在强风和波浪、进而在由涡轮叶片的旋转所产生的振动的作用下，不断地受到交变载荷的作用。在这样的环境下，对于塔的基础部分中的焊接区，要求对数量级与通常的疲劳循环不同的千兆循环区域的振动具有耐疲劳特性。特别地，应力集中在焊缝(焊接金属)的焊趾部增大，从而产生的问题是焊接接头对于交变载荷的疲劳强度降低。作为用于缓和这样的在焊趾部的应力集中的对策，以前提出了如图3A以及图3B所示的、通过增大钢板21和焊缝22的焊趾部的曲率半径P和接触角0而缓和应力集中的技术。此外，图3A是表示以前的对接焊接接头的焊缝的一个例子的示意剖视图。另外，图3B是图3A中所示的焊缝的焊趾部T附近的放大示意剖视图。例如，在专利文献6中，提出了通过调整焊剂成分以及保护气体成分而增大上述的曲率半径P和接触角9的方案。另外，在专利文献7中，提出了通过 将焊缝宽度相对于钢板厚度的比率设定为0.2以下而减少焊缝焊趾部的应力集中的方案。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2008-111406号公报专利文献2 :日本特开2007-092406号公报专利文献3 :日本特开2007-322400号公报专利文献4 日本特开2006-037397号公报专利文献5 :国际公开99/16101号小册子专利文献6 :日本特开平4-361876号公报专利文献7 :日本特开2004-181530号公报

发明内容
发明所要解决的课题如上所述，应力集中的程度在焊缝焊趾部增大。其结果是，存在对接焊接接头对交变载荷的疲劳强度降低的问题，其中交变载荷是因风力或波力、涡轮叶片旋转等千兆循环区域的振动而产生的。但是，在作为这样的对焊趾部应力集中的对策的上述现有技术中，存在以下的课题。专利文献6的方法采用的是气体保护弧焊方法，它不能适用于采用高能密度束焊接、且不使用保护气体而进行焊接的本课题。另外，在专利文献7中，只不过对焊缝的形状进行了特定，具体地怎样形成上述的焊缝宽度、以及为形成上述焊缝宽度的焊接条件等则没有任何公开。因此，存在的问题是缺乏重现性，从而在工业上的利用是极其困难的。再者，只不过谈到了焊接接头的200万次疲劳强度的提高，它不能适用于提高对千兆循环区域振动的耐疲劳特性的本课题。本发明的目的在于简单且具有重现性地提供一种对接焊接接头，其不会产生上述的问题，在对一对钢板进行采用电子束焊接等的高能密度束焊接时，可以缓和焊缝焊趾部的应力集中，从而具有即使对于千兆循环区域的振动也能够耐受的疲劳特性，而且具有充分的断裂韧性。用于解决课题的手段本发明作为上述课题的对策，是在电子束焊接等的高能密度束焊接的焊接区，通过使焊缝再熔融而形成再熔融焊缝，使得焊缝焊趾部的应力集中得以缓和，从而疲劳特性得以提闻。
本发明的概要如下所述。(I)本发明的一方式涉及一种对接焊接接头，其具有一对钢板；第I焊缝金属，其是在一对所述钢板的对接部，通过从一对所述钢板的第I面侧照射第I高能密度束，从所述第I面侧延伸到与所述第I面相反的第2面侧而形成的；以及第2焊缝金属，其覆盖所述第I焊缝金属的所述第I面侧的端面，通过照射第2高能密度束而形成；其中，所述第I面的所述第I焊缝金属的宽度W1和所述第I面的所述第2焊缝金属的宽度W2满足下述式(I)；所述第2焊缝金属距所述第I面的深度为2. 0 10. 0_。I. 2 ≤ VK 3. 5 (I)
( 2)根据上述(I)所述的对接焊接接头，其中，还具有第3焊缝金属，其覆盖所述第I焊缝金属的所述第2面侧的端面，通过第3高能密度束而形成；所述第2面的所述第I焊缝金属的宽度W4和所述钢板的所述第2面的所述第3焊缝金属的宽度W5满足下述式(2)；所述第3焊缝金属距所述第2面的深度也可以为2. 0 10. 0_。I. 2 ^ ff5/ff4 ^ 3. 5 (2)(3)根据上述(I)或(2)所述的对接焊接接头，其中，所述钢板的板厚中心的所述第I焊缝金属的宽度W3也可以为所述钢板的板厚的15%以下。(4)根据上述(I)或(2)所述的对接焊接接头，其中，所述钢板也可以是板厚为30mm以上、屈服强度为355MPa以上的钢板。(5)根据上述(I)或(2)所述的对接焊接接头，其中，也可以使用于构成风力发电塔的基础部分的结构体或钢管柱。(6)本发明的一方式涉及一种对接焊接接头的制造方法，其具有以下的工序对一对钢板的对接部照射第I高能密度束，从而形成一对所述钢板的所述第I高能密度束的照射侧的第I面的宽度为W1的第I焊缝金属的工序；以及对所述第I焊缝金属照射能量密度比所述第I高能密度束的能量密度更低的第2高能密度束，从而形成所述钢板的所述第I面的宽度为W2的第2焊缝金属的工序；所述宽度W1和所述宽度W2满足下述式(3);所述第2焊缝金属距所述第I面的深度设定为2. 0 10. 0_。I. 2 彡 VW1 彡 3. 5 (3)(7)根据上述(6)所述的对接焊接接头的制造方法，其中，所述钢板的板厚中心的所述第I焊缝金属的宽度W3也可以为所述钢板的板厚的15%以下。(8)根据上述(6)或(7)所述的对接焊接接头的制造方法，其中，所述第I高能密度束和所述第2高能密度束也可以均为电子束。(9)根据上述(6)或(7)所述的对接焊接接头的制造方法，其中，所述第I高能密度束的照射和所述第2高能密度束的照射也可以都只将一对所述钢板的焊接区形成区域及其周边设定在真空下来进行。(10)根据上述(6)或(7)所述的对接焊接接头的形成方法，其中，作为所述钢板，也可以使用所述钢板的板厚为30mm以上、屈服强度为355MPa以上的钢板。发明的效果根据本发明，在对一对高强度钢板进行高能密度束焊接而形成焊接结构体时，使第I焊缝金属再熔融、从而形成具有比第I焊缝金属的焊趾部更平稳的焊趾部的第2焊缝金属，由此使焊趾部的应力集中得以缓和。其结果是，可以制造具有千兆循环区域的振动环境下的耐疲劳特性、而且断裂韧性优良的对接焊接接头。


图IA是表示本实施方式的对接焊接接头的示意剖视图。图IB是表示本实施方式的对接焊接接头的示意剖视图。图2是用于说明本实施方式的对接焊接接头的第I焊缝金属2的宽度W1的推定方法的示意剖视图。图3A是表示以前的对接焊接接头的焊缝的一个例子的示意剖视图。图3B是图3A中所示的焊缝的焊趾部T附近的放大示意剖视图。
具体实施例方式本发明在通过对一对高强度钢板照射电子束或激光束等高能密度束的焊接(高能密度束焊接)而形成的焊缝中，使该焊缝(第I焊缝金属)再熔融而形成再熔融焊缝(第2焊缝金属)，由此缓和第I焊缝金属的焊趾部的应力集中，从而使千兆循环区域的振动环境下的耐疲劳特性得以提闻。下面参照附图，就本发明的一实施方式的对接焊接接头进行说明。图IA表示本实施方式的对接焊接接头在与第I焊缝金属的长度方向垂直的方向上的示意剖视图。如图IA所示，本实施方式的对接焊接接头具有第I焊缝金属2，其从一对钢板I的第I面IA侧对一对钢板I的对接部照射第I高能密度束而形成；以及第2焊缝金属3A，其覆盖第I焊缝金属2的第I面IA侧的整个端面，通过照射第2高能密度束而形成。此外，第I焊缝金属2从第I面IA侧延伸到与第I面IA相反的第2面IB侧而形成。另外，第I焊缝金属2的第I面IA的宽度W1和第I面IA的第2焊缝金属3A的宽度W2满足下述式(I )，第2焊缝金属3A距第I面IA的深度D1为2. 0 10. 0mm。I. 2 彡 VK 3. 5 (I)在此，如上所述，W1为第I高能密度束照射侧的第I面IA的第I焊缝金属2的推定宽度(W1的推定方法如后所述)。另外，W2是通过照射第2高能密度束而形成的第2焊缝金属3A在第I面IA的宽度。如图IA所示，在第I焊缝金属2中，第I高能密度束的照射侧的端面被第2焊缝金属3A覆盖。另外，该第2焊缝金属3A的焊趾部的形状与图3A所示的以前的焊缝相比较变得平稳。由此，焊趾部的应力集中得以缓和。另外，在本实施方式中，第2焊缝金属3A的宽度W2相对于第I焊缝金属的宽度W1需要满足 I. 2 SW2ZW1S 3. 5。如果第2焊缝金属3A的宽度W2与第I焊缝金属的宽度W1之比W2A1过小，则缓和应力集中的效果减少，因而将Vw1设定为1.2以上。另外，根据需要，也可以将Vw1SS为I. 2以上或者I. 8以上。另一方面，如果第2溶接金属3A的宽度W2扩大，则在第I面IA上，第2焊缝金属3A的焊趾部所产生的在垂直于焊接线的方向上的拉伸残余应力的不良影响变得不能忽视。再者，如果W2A1过于增大，则粗粒区域有可能增加，从而接头韧性有可能降低。根据以上的理由，将VW1设定为3.5以下。另外，根据需要，也可以将VW1设定为3.2以下或者2. 8以下。在此，通过照射第I高能密度束而形成的第I焊缝金属2的第I面IA侧的端面的形状不能在形成第2焊缝金属3A之后直接确认。但是，第I面IA侧的第I焊缝金属2的宽度W1可以采用以下所示的方法进行推定。图2表示用于说明本实施方式的第I焊缝金属2以及第2焊缝金属3A的位置关系的示意剖视图。图2是第I焊缝金属2在垂直于长度方向的方向上的剖视图。在该剖面的第I焊缝金属2和第2焊缝金属3A的边界线中，将第I焊缝金属2的宽度方向的两端点设定为C1、C2。接着，在该剖面的一方的母材(钢板I)和第I焊缝金属2的边界线即LI上，将与第2焊缝金属3A的最深部大致处于同一深度的位置设定为SI。另外，在另一方的母材和第I焊缝金属2的边界线L2上，也同样定义S2。继而将S1、S2分别与C1、C2连接而形成直线，并将该直线分别设定为LI'、L2'。然后，将LI'以及L2'与第I面IA的交点设定为tl、t2。tl和t2的距离t便以充分的精度近似等于第2焊缝金属3A形成前的第I焊缝金属的宽度W1。因此，可以将距离t看作是
W1O在本实施方式中，第2焊缝金属3A距钢板I的第I面IA的深度D1需要设定为
2.0 10. Omm。如果第2焊缝金属3A的深度D1过浅，则第I焊缝金属2的焊趾部的形状变化较少，从而缓和应力集中的效果有可能减少，因而将深度D1设定为2. Omm以上。根据需要，也可以将深度D1设定为3. Omm以上或者4. Omm以上。另一方面，如果第2焊缝金属3A的深度D1过深，则赋予给钢板I内部的第2焊缝金属3A附近的拉伸残余应力增大，从而使耐疲劳特性有可能降低。再者，由于也有可能引起焊接区及其附近的脆性劣化，因而将深度D1设定为10. Omm以下。根据需要，也可以将深度D1设定为9. Omm以下、8. Omm以下或者7. Omm以下。此外，所谓本实施方式的深度D1，是指从第2高能密度束照射侧的第I面IA到第2焊缝金属3A的最深部的距离。另外，如图IB所示，本实施方式的对接焊接接头也能够以覆盖第I焊缝金属2的端面中的与第I面IA相反侧的第2面IB侧的端面的方式，形成第3焊缝金属3B。此时，优选第2面IB的第I焊缝金属2的宽度W4和第2面IB的第3焊缝金属的宽度W5满足下述式(2)，而且第3焊缝金属3B距第2面IB的深度D2为2. 0 10. 0mm。I. 2 ^ ff5/ff4 ^ 3. 5 (2)另外，第3焊缝金属3B可以通过第3高能量密度束来形成。此外，通过照射第I高能密度束而形成的第I焊缝金属2的第2面IB侧的端面的形状不能在形成第3焊缝金属3B之后直接確确认，但采用与第I焊缝金属2的宽度W1的推定方法同样的方法，可以推定第2面IB侧的第I焊缝金属2的宽度W4。这样一来，通过设置第2焊缝金属3A和第3焊缝金属3B，可以使耐疲劳特性在钢板I的正背面都得以提高。此外，作为上述的第I高能密度束、第2高能密度束以及第3高能量密度束，可以使用电子束、激光束等。另外，上述的第I高能密度束焊接例如在使用电子束的情况下，当使用板厚为50mm的钢板时，也可以在加速电压为150V、束电流为180mA、焊接速度为100 300mm/分钟左右的条件下进行照射。另外，在进行上述的第I高能密度束焊接时，也可以在一对钢板I的对接面插入厚度为0. Imm左右的金属箔而进行焊接，以制造对接焊接接头。作为该金属箔，例如可以例示出Ni箔等。这样一来，通过在第I高能密度束焊接时插入金属箔，可以防止焊接区的韧性劣化。另外，上述的第2高能密度束的照射也可以在线能量为第I高能密度束焊接时的线能量的1/10左右、例如加速电压为90V、束电流为60mA、焊接速度超过500mm/分钟的条 件下进行照射。这是因为如果使第I焊缝金属再熔融时的线能量过少，则焊趾部的应力集中的缓和效果较低，另一方面，如果线能量过多，则可能成为焊接区的韧性劣化的原因。另外，在进行第2高能密度束的照射时，优选使用高速度的振荡功能。这是因为由于能够使第I焊缝金属的两焊趾部同时熔融，因而与例如使用TIG电弧的第I焊缝金属焊趾部的再熔融处理(TIG修整)相比，能够以高速度、且大幅度地进行焊趾部的再熔融。此夕卜，在实施本发明时，以测定的宽度W1为基础，通过调整加速电压、束电流、焊接速度或者振荡条件等，便可以容易地实现目标的宽度W2和深度Dp此外，作为用于形成第3焊缝金属3B的第3高能量密度束的照射条件，即使设定为与上述第2高能密度束的照射条件大致相同也没有关系，但在不脱离本实施方式的宗旨的范围内也可以适当变更。在采用第I高能密度束进行的焊接时，如果束的照射区域增大，则给予钢板的线能量变得过大。其结果是，FL (Fusion Line)部的组织发生粗大化，或者生成作为脆化相的岛状马氏体(MA Martensite-Austeniteconstituent)0因此，束的照射区域的增大有可能使焊缝金属或FL部的韧性降低，因而是不优选的。另外，在使用RPEBW焊接作为第I高能密度束焊接而制作焊接接头的情况下，与在真空室内的高真空状态下采用电子束焊接(EBW焊接)而制作的焊接接头相比，具有第I焊缝金属的宽度增大的倾向。因此，即使在使用RPEBW焊接的情况下，为了稳定地确保对接焊接接头的夏比值vE，优选将第I焊缝金属的宽度W1设定为钢板板厚的30%以下或者20%以下。另外，优选将钢板的板厚中心的第I焊缝金属的宽度W3设定为15%以下或者10%以下。也可以只将宽度W1限制在15mm以下、Ilmm以下或者7mm以下。也可以将宽度W3限制在7mm以下、6mm以下或者5mm以下。另外，如果第I焊缝金属的宽度W1以及W3过于狭窄，则因第I高能密度束的入射方向和稳定性的不同而难以使坡口面完全熔融，所以第I焊缝金属的宽度W1优选设定为钢板板厚的2%以上，而且第I焊缝金属的宽度％在钢板的板厚中心，优选设定为钢板板厚的2%以上。另外，本实施方式的焊接接头可用于对高强度钢板进行高能密度焊接而形成焊接结构体。所使用的钢板并不局限于此，但优选的是屈服强度为355MPa以上的钢板。作为这样的高强度钢板，可以是由具有公知的成分组成的焊接用结构用钢制造而成的。此外，也可以将钢板的屈服强度设定为600MPa以下。或者也可以将钢板的抗拉强度限制在400MPa以上或490MPa以上、或者780MPa以下或690MPa以下。
例如，可以使用如下的钢其以质量％计，以C :0. 02 0. 20%、Si :0. 01 I. 0%、Mn :0. 3 2. 1%、Al :0. 001 0. 20%、N :0. 02% 以下、P :0. 01% 以下、S :0. 01% 以下、Ni :
0. 50 4. 0%为基本成分，并根据母材强度或接头韧性的提高等所要求的性质，以合计8%以下或者 3% 以下含有 Cr、Mo、Cu、W、Co、V、Nb、Ti、Zr、Ta、Hf、REM、Y、Ca、Mg、Te、Se、B 之中的I种或2种以上。钢板的板厚并没有特别的限定，但使上述的课题变得显著的是板厚在30mm以上的高强度钢板。然而，没有必要将板厚限定为30mm以上。只要板厚为6mm以上，就可以发挥本发明的效果，因而也可以将板厚设定为6_以上。根据需要，也可以将板厚设定为12_以上或者20mm以上。如果板厚为50mm以上，则可以得到更高的效果，因而也可以将板厚设定为50mm以上。另一方面，如果板厚变得非常厚，则高能密度束焊接变得困难，因而也可以将板厚限定为200mm以下、150mm以下或者IOOmm以下。
此外，在风力发电塔等中，或者在对钢板弯曲加工后与钢管进行焊接，或者将钢管彼此之间进行焊接。这种情况基本上也是弯曲加工过的钢板的对接焊接。因此，本发明也可以使用在用于由这样的弯曲加工过的钢板制造钢管的焊接、或者钢管彼此之间的焊接。在本实施方式的对接焊接接头中，第I焊缝金属、第2焊缝金属以及第3焊缝金属的硬度优选为钢板母材的硬度的110% 150%。为了确保淬透性，从而使粗大的铁素体不会生成，这些焊缝金属的硬度优选为钢板母材的硬度的110%以上。但是，如果过硬，则将导致因局部应力的增大而引起的断裂韧性的劣化，因而优选为150%以下。上述的硬度差可以采用如下的方法来实现通过调整焊接后的冷却速度，从而使焊缝金属的硬度不会过于提高。根据本实施方式的对接焊接接头，使第I焊缝金属再熔融、从而形成具有比第I焊缝金属的焊趾部更平稳的焊趾部的第2焊缝金属以及第3焊缝金属。其结果是，使第2焊缝金属以及第3焊缝金属的焊趾部的应力集中得以缓和，从而可以提高千兆循环区域的振动环境下的耐疲劳特性。再者，也可以得到充分的断裂韧性。因此，可以作为构成要求对千兆循环区域的振动具有耐疲劳特性的风力发电塔的基础部分的结构体或钢管柱等加以使用。另外，在本实施方式的对接焊接接头的制造方法中，第I高能密度束、第2高能密度束以及第3高能密度束的照射都优选只将钢板的焊接区形成区域及其周边设定在真空下来进行。通过在这样的条件下进行束的照射，便能够在建设现场附近，简易且高效率地对例如海上风力发电用塔等巨大构造物进行焊接。其结果是，可以简易且高效率地制造本实施方式的对接焊接接头。(实施例)下面基于实施例就本发明进行说明，但实施例的条件是为了确认本发明的实施可能性以及效果而采用的一个条件例，本发明并不局限于这些条件例。本发明只要不脱离本发明的宗旨，可以实现本发明的目的，就可以采用各种条件乃至条件的组合。使用具有表I所示的化学组成、各板厚的屈服强度以及抗拉强度的钢板，在表3所示的焊接条件下进行电子束焊接(由第I高能密度束进行的焊接)，从而制作出具有电子束照射侧的钢板表面的宽度为W1的第I焊缝金属的对接焊接接头。另外，将钢板板厚t的中心(t/2)的第I焊缝金属的宽度W3调整为表5所示的宽度。此外,根据需要,在坡口面插入具有表2所不的成分、且厚度为0. Imm的金属箔而制作出对接焊接接头。接着，在表4所示的再熔融条件下，进行电子束焊接(由第2高能密度束进行的焊接)，从而以覆盖第I焊缝金 属的照射侧的端面的方式形成第2焊缝金属。此时，一边调整第2焊缝金属的深度D1、线能量以及宽度W2, —边形成具有表5所示的形状的第2焊缝金属。另外，在第2焊缝金属的宽度W2的调整中，使用了电子束焊机所附带的振荡功能。另外，关于试验编号19，在表4所示的再熔融条件E3下，进行由第2高能密度束进行的焊接，从而以覆盖第I焊缝金属的照射侧的端面的方式形成第2焊缝金属，而且在再熔融条件El下，进行由第3高能量密度束进行的焊接，从而以覆盖第I焊缝金属的与第I高能量密度束照射侧相反侧的端面的方式形成第3焊缝金属。此时，一边调整第3焊缝金属的深度D2、线能量以及宽度W5, —边形成具有表5所示的形状的第3焊缝金属。此外，由第I高能密度束、第2高能密度束以及第3高能量密度束进行的焊接都在表5所示的真空度下分别进行。另外，表5的试验编号19中的下面的数值(括弧内的数值)分别表示第3高能量密度束的照射时的再熔融条件、钢板背面的第I焊缝金属的宽度(W4)、由第3高能量密度束的照射所形成的第3焊缝金属的宽度(W5)、再熔融比率(W5/W4)、第3焊缝金属的深度(D2X关于如上所述得到的对接焊接接头的性能，对表5所示的接头特性进行了评价。首先，关于夏比值vE (J)，是从焊接接头的表面正下方采取缺口位置在第2焊缝金属的中央的2_ V型缺口夏氏冲击试验片，在冲击试验中，在_40°C的试验温度下求出的值。其结果如图5所示。此外，夏氏冲击试验按照JIS Z 2242来进行。疲劳试验是从得到的对接焊接接头采取按照JIS Z 3103-1987的疲劳试验片，并采用液压伺服疲劳试验机(Hz)来进行。作为试验条件，在气氛处于室温大气中、应力比为0. I、交变速度为5 40Hz、应力范围为80 200MPa的条件下进行。疲劳强度正如表5所示的那样，测定了断裂寿命为循环数200万次(2 X IO6次)的接头疲劳强度Fl和对应于千兆循环(IO9次)的接头疲劳强度F2。另外，除上述的疲劳试验片以外，还从得到的对接焊接接头采取超声波用疲劳试验片，求出了循环数为2X IO6次的疲劳强度Fl'以及直至2X IO9次的千兆循环的疲劳强度F2'。而且对该2个条件的结果进行了比较，求出了它们之间的降低比率(F2' /Fr )。接着，通过使在上述接头疲劳试验中求出的2X IO6次的接头疲劳强度Fl乘以该降低比率(F2' /Fr )，评价了千兆循环下的接头疲劳强度(推定值)F2。以上的结果如图5所示。表I
权利要求
1. 一种对接焊接接头，其特征在于，具有 一对钢板； 第I焊缝金属，其是在一对所述钢板的对接部，通过从一对所述钢板的第I面侧照射第I高能密度束，从所述第I面侧延伸到与所述第I面相反的第2面侧而形成的；以及 第2焊缝金属，其覆盖所述第I焊缝金属的所述第I面侧的端面，通过照射第2高能密度束而形成； 其中， 所述第I面的所述第I焊缝金属的宽度W1和所述第I面的所述第2焊缝金属的宽度W2满足下述式(I)； 所述第2焊缝金属距所述第I面的深度为2. O 10. Omm ； .1.2 ≤ W2/W1≤3. 5 (I)。
2.根据权利要求I所述的对接焊接接头，其特征在于 还具有第3焊缝金属，其覆盖所述第I焊缝金属的所述第2面侧的端面，通过第3高能密度束而形成； 所述第2面的所述第I焊缝金属的宽度W4和所述钢板的所述第2面的所述第3焊缝金属的宽度W5满足下述式(2)； 所述第3焊缝金属距所述第2面的深度为2. O 10. Omm ；1.2≤ W5/W4 ≤ 3. 5 (2)。
3.根据权利要求I或2所述的对接焊接接头，其特征在于 所述钢板的板厚中心的所述第I焊缝金属的宽度W3为所述钢板的板厚的15%以下。
4.根据权利要求I或2所述的对接焊接接头，其特征在于 所述钢板是板厚为30mm以上、屈服强度为355MPa以上的钢板。
5.根据权利要求I或2所述的对接焊接接头，其特征在于 其使用于构成风力发电塔的基础部分的结构体或钢管柱。
6.一种对接焊接接头的制造方法，其特征在于，具有以下的工序 对一对钢板的对接部照射第I高能密度束，从而形成所述一对钢板的所述第I高能密度束的照射侧的第I面的宽度为W1的第I焊缝金属的工序；以及 对所述第I焊缝金属照射能量密度比所述第I高能密度束的能量密度更低的第2高能密度束，从而形成所述钢板的所述第I面的宽度为W2的第2焊缝金属的工序； 所述宽度W1和所述宽度W2满足下述式(3); 所述第2焊缝金属距所述第I面的深度为2. O 10. Omm ； .1.2 ≤ W2/W1≤ 3. 5 (3)。
7.根据权利要求6所述的对接焊接接头的制造方法，其特征在于 所述钢板的板厚中心的所述第I焊缝金属的宽度W3设定为所述钢板的板厚的15%以下。
8.根据权利要求6或7所述的对接焊接接头的制造方法，其特征在于 所述第I高能密度束和所述第2高能密度束均为电子束。
9.根据权利要求6或7所述的对接焊接接头的制造方法，其特征在于 所述第I高能密度束的照射和所述第2高能密度束的照射都只将一对所述钢板的焊接区形成区域及其周边设定在真空下来进行。
10.根据权利要求6或7所述的对接焊接接头的制造方法，其特征在于 作为所述钢板，使用板厚为30mm以上、屈服强度为355MPa以上的钢板。
全文摘要
本发明涉及一种对接焊接接头，其具有一对钢板；第1焊缝金属，其是在一对所述钢板的对接部，通过从一对所述钢板的第1面侧照射第1高能密度束，从所述第1面侧延伸到与所述第1面相反的第2面侧而形成的；以及第2焊缝金属，其覆盖所述第1焊缝金属的所述第1面侧的端面，通过照射第2高能密度束而形成；所述第1面的所述第1焊缝金属的宽度W1和所述第1面的所述第2焊缝金属的宽度W2满足下述式(1)；所述第2焊缝金属距所述第1面的深度为2.0～10.0mm；1.2≤W2/W1≤3.5(1)。
文档编号B23K26/20GK102639278SQ20108005432
公开日2012年8月15日 申请日期2010年12月3日 优先权日2009年12月4日
发明者本间竜一, 石川忠 申请人:新日本制铁株式会社