焊接构造体的制作方法
【专利摘要】一种焊接构造体，使接合部件的端面与板厚50mm以上的被接合部件的表面对接并通过角焊接使接合部件和被接合部件接合而成，并具有焊脚长度或熔敷宽度的至少一方为16mm以下的角焊接接头，在使接合部件的端面与被接合部件的表面对接而成的面上，在接头截面处具有接合部件的板厚tw的95％以上的未熔敷部，而且调整角焊接，对于角焊接金属，使角焊接金属的缺口转变温度vTrs（℃）和被接合部件的板厚tf满足vTrs≦-1.5tf+70的关系，及/或使试验温度为-20℃时的吸收能量vE-20（J）和被接合部件的板厚tf满足vE-20（J）≧2.75tf（mm）-105的关系，由此，通过角焊接金属部阻止从具有对接焊接头部的板厚50mm以上的被接合部件产生的脆性裂纹的传播。
【专利说明】焊接构造体
【技术领域】
[0001]本发明涉及例如大型集装箱船和散装货船(bulk carrier)等使用厚钢板经焊接施工而成的焊接钢构造物，尤其涉及能够使从厚钢板母材或焊接接头部产生的脆性裂纹的传播在导致构造物的大规模破坏之前停止的、脆性裂纹传播停止特性优异的焊接构造体。
【背景技术】
[0002]关于集装箱船和散装货船，为了提闻装载能力及提闻装卸效率，例如，与油轮等不同，具有在船舱内分隔壁较少而船上部的开口部大的构造。因此，在集装箱船和散装货船中，尤其需要使船身外板为高强度的或是为厚壁。
[0003]另外，近年来，集装箱船大型化，已能够建造6，000?20，000TEU的大型船。另外，TEU (Twenty feet Equivalent Unit ;国际标准箱单位)表示换算成长度为20英尺的集装箱的个数，表示集装箱船的装载能力的指标。随着这样的船的大型化，船身外板具有使用板厚为50mm以上且屈服强度为390N/mm2级以上的厚钢板的倾向。
[0004]关于作为船身外板的钢板，近年来，从缩短施工工期的观点出发，大多通过例如气体保护电弧焊等大线能量焊接来进行对接焊。这样的大线能量焊接容易导致焊接热影响部处的韧性大幅下降，成为从焊接接头部产生脆性裂纹的原因之一。
[0005]在船身构造中，以往，从安全性的观点出发，考虑即使在万一发生脆性破坏的情况下，也需要在导致大规模破坏之前使脆性裂纹的传播停止以防止船身分离。
[0006]秉承这种想法，在非专利文献I中，报告了针对板厚不足50mm的造船用钢板中的焊接部的脆性裂纹传播情况的实验研究结果。
[0007]在非专利文献I中，实验性地调查了在焊接部中强制产生的脆性裂纹的传播路径、传播情况。在此，记载有如下结果:只要在某种程度确保了焊接部的破坏韧性，则由于焊接残余应力的影响而导致脆性裂纹从焊接部向母材侧延伸的情况较多，但是，也确认了脆性裂纹沿焊接部传播的多个例子。这意味着无法断言不存在脆性破坏沿焊接部直线传播的可能性。
[0008]但是，具有许多将与在非专利文献I中适用的焊接相同的焊接适用于板厚不足50mm的钢板而建造的船舶无异常航行的实际成果，而且，还认识到韧性良好的钢板母材(造船E级钢等)保持着足够的使脆性裂纹停止的能力，因此，造船用钢材的焊接部的脆性裂纹传播停止特性在船级规则等中并没有被特别要求。
[0009]但是，在近年来的超过6，000TEU的大型集装箱船中，所使用的钢板的板厚超过50mm,由于板厚增大而导致破坏韧性下降。而且，采用了焊接线能量更大的大线能量焊接，焊接部的破坏韧性具有进一步下降的倾向。在这样的厚壁的大线能量焊接接头中，从焊接部产生的脆性裂纹不向母材侧延伸而是直线前进，另外，存在即使在骨架等钢板母材部也不停止的可能性(例如，非专利文献2所示)。因此，确保采用了板厚50mm以上的高强度厚钢板的船身构造的安全性成为大问题。
[0010]另外，在非专利文献2中，也特别指出为了使产生的脆性裂纹的传播停止，需要具有特别的脆性裂纹传播停止特性的厚钢板。
[0011]针对这样的问题，例如在专利文献I中记载有如下焊接构造体，即:优选在作为板厚50mm以上的船壳外板的焊接构造体中，以与对接焊部交叉的方式配置骨架，并通过角焊接来接合该骨架。
[0012]在专利文献I所记载的技术中，对该骨架使用如下钢板:在表层部及里层部，在3mm以上的厚度范围内具有如下的微观组织，该微观组织是具有0.5?5 μ m的平均圆当量粒径，而且在与板厚面平行的面上(100)晶面的X射线面强度比为1.5以上。由于是将具有这样的微观组织的钢板作为加强部件进行角焊接而成的构造，所以即使在对接焊接头部产生脆性裂纹，也能够在作为加强部件的骨架中使脆性裂纹停止传播，能够防止焊接构造体破坏那样的致命损伤。
[0013]另外，在专利文献2中记载有如下焊接构造体，S卩:具有将接合部件(以下也称作腹板)角焊接于被接合部件(以下也称作凸缘)上而成的角焊接接头，且脆性裂纹传播停止特性优异。
[0014]在专利文献2所记载的焊接构造体中，使角焊接接头截面中的腹板的与凸缘对接面上残留有未熔敷部。而且，调整未熔敷部的宽度，以使得该未熔敷部的宽度相对于角焊接部的左右脚长与腹板板厚之和的比、即X，与被接合部件(凸缘)的脆性裂纹传播停止韧性Kca满足特别的关系式。由此，即使被接合部件(凸缘)是板厚为50mm以上的厚部件，也能够通过角焊接部的腹板与凸缘的对接面使在接合部件(腹板)中产生的脆性裂纹的传播停止，从而能够阻止脆性裂纹向被接合部件(凸缘)的传播。
[0015]现有技术文献
[0016]专利文献
[0017]专利文献1:日本特开2004-232052号公报
[0018]专利文献2:日本特开2007-326147号公报
[0019]非专利文献
[0020]非专利文献1:日本造船研究协会第147研究部会议:“关于船身用高张力钢板大线能量接头的脆性破坏强度评价的研究”，第87号(1978年2月)，p.35?53，日本造船研究协会。
[0021]非专利文献2:山口欣弥:“超大型集装箱船的开发-新型高强度极厚钢板的实用-”，日本船舶海洋工学会杂志，第3号(2005)，p.70?76，2005年11月。
【发明内容】
[0022]但是，为了使专利文献I所记载的作为加强部件的骨架成为具有所期望组织的钢板，需要复杂的工序。因此，存在生产性低下、难以稳定地确保具有所期望组织的钢板的问题。
[0023]另外，专利文献2所记载的技术是要通过构造上的不连续性和被接合部件(凸缘)的脆性裂纹传播停止特性的组合来阻止在接合部件(腹板)上产生的脆性裂纹的传播的技术。
[0024]但是，如日本造船研究协会第169委员会报告(“关于船身构造的破坏管理控制设计的研究-报告书-」，(1979)，p.118?136，日本造船研究协会第169委员会)所示，经实验确认，通常情况下，与通过被接合部件(凸缘)使在接合部件(腹板)中产生的脆性裂纹停止传播比起来，通过接合部件(腹板)使在角焊接接头的被接合部件(凸缘)中产生的脆性裂纹停止传播是很难的。
[0025]其原因没有明确记载，但认为原因之一是，裂纹突入到T接头部时的破坏驱动力(应力扩大系数)在突入到接合部件(腹板)时比突入到被接合部件(凸缘)时大。
[0026]从该情况可知，专利文献2所记载的技术由于接合部件(腹板)的脆性裂纹传播停止特性等不充分，因此对于通过接合部件(腹板)使在被接合部件(凸缘)中产生的脆性裂纹停止传播而言，不能说是充分的技术。
[0027]此外，在专利文献2中，也没有对接合部件(腹板)的脆性裂纹传播停止特性进行任何考虑。
[0028]即，专利文献2所记载的技术，例如，对于在NK船级的“防止脆性裂纹设计指南”(2009年9月制定)中假定的、在大型集装箱船的高强度甲板(相当于凸缘)中产生的脆性裂纹沿舱口侧围板(hatch side coaming)(相当于腹板)传播那样的事例而言,无法说是具有充分的裂纹传播停止特性。
[0029]本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，提供能够使被接合部件(凸缘)中产生的脆性裂纹向接合部件(腹板)的传播在导致大规模破坏之前就停止(被阻止)的、脆性裂纹传播停止特性优异的焊接构造体。
[0030]此外，作为本发明对象的焊接构造体是，具有使接合部件(腹板)的端面与被接合部件(凸缘)的表面对接并通过角焊接接合而成的角焊接接头的焊接构造体。 [0031]为了实现上述目的，本发明人对影响角焊接接头处的脆性裂纹传播停止特性的各种因素进行了锐意研究。
[0032]其结果为，意识到对于阻止(停止)从被接合部件(凸缘)产生的脆性裂纹的传播，仅在被接合部件(凸缘)与接合部件(腹板)的对接面上确保不连续部、且使脆性裂纹的传播部由具有规定值以上的脆性裂纹传播停止韧性Kca的脆性裂纹传播停止特性优异的部件构成是不够的。
[0033]尤其是，若被接合部件(凸缘)的板厚tf (mm)增大，则脆性裂纹前端的能量释放率(裂纹前进驱动力)增加，脆性裂纹难以停止，鉴于此，想到必须提高与被接合部件(凸缘)的板厚tf (mm)相关联的角焊接部的韧性。
[0034]另外，还了解到若角焊接部的脚长或熔敷宽度增长，则脆性裂纹容易传播，因此，需要使角焊接部的脚长或熔敷宽度的至少一方为16_以下。
[0035]而且还发现:在角焊接接头中，在使被接合部件的表面与接合部件的端面对接而成的面上确保未熔敷部即不连续部在角焊接接头的截面处为接合部件的板厚tw的95%以上、使角焊接部的脚长或熔敷宽度的至少一方为16_以下、还使角焊接部的韧性为在与被接合部件的板厚tf (_)的关系中?两足规定关系的闻朝性之后，才能够实现在现有技术中难以实现的、通过角焊接金属部阻止(停止)板厚50mm以上的厚壁被接合部件中产生的脆性裂纹向接合部件的传播。
[0036]即，本发明人发现，通过使在专利文献2所记载的技术中完全没有考虑的角焊接接头的角焊接金属部保持规定值以上的低温韧性，能够阻止从被接合部件(凸缘)向接合部件(腹板)突入的脆性裂纹的传播，其专利文献2所记载的技术中难以实现。[0037]而且发现，在被接合部件不是母材而是对接焊接头，另外接合部件不是母材而是对接焊接头的情况下，根据上述结构也能够同样地通过角焊接金属部阻止在被接合部件中产生的脆性裂纹向接合部件的传播。
[0038]首先，说明作为本发明基础的实验结果。
[0039]使用具有各种板厚的钢板，制成由具有各种未熔敷部比率Y (%)(=(角焊接接头截面中的未熔敷部的宽度B) / (接合部件的板厚tw) X 100)的未熔敷部、各种低温韧性、脚长的角焊接部构成的大型角焊接接头。
[0040]此外，对被接合部件(凸缘)使用具有对接焊接头部的、板厚为50mm以上钢板。另夕卜，对接合部件(腹板)使用丝毫没有考虑脆性裂纹传播停止韧性Kca的普通的造船D?E级钢。
[0041]此外，对接焊接头通过单焊道的大线能量气体保护电弧焊(SEGARC或双电极SEGARC)或二氧化碳气体保护电弧焊(多层多道)而制成。
[0042]使用得到的大型角焊接接头，制成图4的(b)所示的超大型构造模型试验体并实施脆性裂纹传播停止试验。此外，在超大型构造模型试验体中，在大型角焊接接头9的被接合部件(凸缘)2的下方通过定位焊接8而焊接有与凸缘2相同板厚的钢板。
[0043]此外，关于图4的(b)所示的超大型构造模型试验体，以使被接合部件(凸缘)的对接焊接头部11与接合部件(腹板)正交的方式制成，另外，以使机械缺口 7的前端成为对接焊接头部11的接合(BOND)部的方式进行加工。
[0044]另外，关于脆性裂纹传播停止试验，对机械缺口施加冲击而产生脆性裂纹，调查该脆性裂纹的传播是否在角焊接部停止。所有试验均在应力为257N/mm2、温度为_10°C的条件下实施。
[0045]此外，应力257N/mm2是适用于船身的屈服强度为390N/mm2级钢板的最大容许应力的等效值。另外，-10°C的温度是船舶的设计温度。
[0046]得到的结果如图5的(a)、图5的(b)所示。
[0047]根据图5的(a)、图5的(b)可知，在未熔敷部比率Y为95%以上、且角焊接部的韧性和被接合部件(凸缘)的板厚tf满足特定关系的情况下，即使在载荷应力为257N/mm2的情况下，不对接合部件(腹板)的Kca加以任何考虑，也能够通过角焊接金属部使在被接合部件(凸缘)中产生的脆性裂纹停止，从而能够阻止(停止)脆性裂纹向接合部件(腹板)的传播。
[0048]此外，未熔敷部比率Y是以角焊接接头截面中的未熔敷部的宽度B与接合部件(腹板)板厚tw的比、S卩(B/tw) XlOO (%)而定义的值。
[0049]根据这些结果，作为角焊接部的韧性与被接合部件(凸缘)的板厚tf的特定关系，从图5的(a)得到
[0050]vTrs (°C ) = -1.5tf (mm) +70....(1)，
[0051]从图5的(b)得到
[0052]vE_20 (J) = 2.75tf (mm)-105....(2)。
[0053]若被接合部件(凸缘)的板厚tf (mm)增大，则脆性裂纹前端的能量释放率(裂纹前进驱动力)增加，脆性裂纹难以停止。但是，关于这一点了解到了:若成为未熔敷部比率Y为95%以上的具有构造不连续部的焊接构造体(角焊接接头)，则传播来的脆性裂纹前端的能量释放率下降，脆性裂纹的传播容易停止。[0054]而且发现，除未熔敷部的设定以外，若还提高角焊接金属部的低温韧性直至满足上述(1)、(2)式，则能够使在板厚50mm以上的厚壁的被接合部件(凸缘)中产生的脆性裂纹在角焊接接头部的焊接金属内停止。
[0055]得到以下结论:只要实施上述那样的未熔敷部的设定和显著提高角焊接部的低温韧性这样的对策，对于接合部件(腹板)所使用的厚钢板而言，在不必特别考虑脆性裂纹传播停止特性的情况下，就能够阻止在被接合部件(凸缘)中产生的脆性裂纹的传播。
[0056]本发明是基于上述见解且进一步加以研究而完成的。即，本发明的要旨如下所述。
[0057]1.一种焊接构造体,使接合部件的端面与板厚50mm以上的被接合部件的表面对接并通过角焊接使所述接合部件和所述被接合部件接合而成，该焊接构造体具有焊脚长度或熔敷宽度的至少一方为16mm以下的角焊接接头，其特征在于，
[0058]在使所述角焊接接头中的所述接合部件的端面与所述被接合部件的表面对接而成的面上，在所述角焊接接头的截面处具有该接合部件的板厚tw的95%以上的未熔敷部，
[0059]而且，关于所述角焊接接头的角焊接金属，
[0060]使该角焊接金属的夏比冲击试验缺口转变温度vTrs (°C)和所述被接合部件的板厚tf满足下述(I)式的关系，及/或，
[0061]使该角焊接金属的夏比冲击试验的试验温度为_20°C时的夏比冲击试验吸收能量vE_20 (J)和所述被接合部件的板厚tf满足下述(2)式的关系，
[0062]vTrs = -1.5tf+70....(I)
[0063]vE_20 芎 2.75tf_105....(2)
[0064]在此,vTrs为角焊接金属的夏比冲击试验缺口转变温度,单位为°C, vE_20为试验温度在_20°C时的夏比冲击试验吸收能量，单位为J，tf为被接合部件的板厚，单位为mm。
[0065]2.如所述I所述的焊接构造体，其特征在于，
[0066]所述板厚50mm以上的被接合部件以与所述接合部件交叉的方式具有对接焊接头部。
[0067]3.如所述2所述的焊接构造体，其特征在于，
[0068]所述接合部件具有对接焊接头部，以使该接合部件的对接焊接头部与所述被接合部件的对接焊接头部交叉的方式设置该接合部件。
[0069]发明效果
[0070]根据本发明，能够实现以往难以实现的、使在由板厚50mm以上的厚钢板构成的被接合部件(凸缘)中产生的脆性裂纹向接合部件(腹板)的传播在导致大规模破坏之前停止(被阻止)。由此，能够避免钢构造物、尤其是大型集装箱船和散装货船等的船身分离这样的大规模脆性破坏的危险性，在确保船身构造的安全性方面带来明显效果，在工业上具有显著效果。
[0071]另外，还具有如下效果:通过在施工时调整未熔敷部的尺寸及角焊接金属的韧性，不必使用特殊钢板，就能够无损安全性地容易地制造脆性裂纹传播停止特性优异的焊接构造体。
【专利附图】
【附图说明】
[0072]图1是示意地说明角焊接接头的截面结构的说明图。图1的(a)表示接合部件(腹板)I与被接合部件(凸缘)2正交的情况；图1的(b)表示接合部件(腹板)I与被接合部件(凸缘)2斜向交叉的情况；图1的(c)表示在接合部件(腹板)I与被接合部件(凸缘)2之间空出间隙的情况；图1的(d)表示在接合部件(腹板)I与被接合部件(凸缘)2之间空出间隙且在该间隙中插入有隔板的情况。
[0073]图2是示意地表示角焊接接头的另一例结构的说明图。图2的(a)是外观图，图2的(b)是剖视图。
[0074]图3是示意地表示角焊接接头的另一例结构的说明图。图3的(a)是外观图，图3的(b)是剖视图。
[0075]图4是示意地表示实施例中所使用的超大型构造模型试验体的形状的说明图。图4的(a)是被接合部件(凸缘)2仅由钢板母材构成的情况；图4的(b)是被接合部件(凸缘)2具有对接焊接头部的情况；图4的(C)是接合部件(腹板)I及被接合部件(凸缘)2具有对接焊接头部的情况。
[0076]图5是表示角焊接金属的韧性与凸缘板厚的关系对脆性裂纹的停止传播带来的影响的线图。
【具体实施方式】
[0077]本发明的焊接构造体是使接合部件(腹板)I的端面与板厚50mm以上的被接合部件(凸缘)2的表面对接并通过角焊接而使接合部件(腹板)I和被接合部件(凸缘)2接合而成的焊接构造体。该焊接构造体具有角焊接接头，该角焊接接头具有下述这样的角焊接金属5，即，该角焊接金属5的焊脚长度3或熔敷宽度13的至少一方为16mm以下。另外，使该角焊接接头的接合部件(腹板)I与被接合部件(凸缘)2的对接面上，存在成为构造不连续部的未熔敷部4。
[0078]在图1中以接头截面示出该状态。此外，图1的(a)表示将接合部件(腹板)1相对于被接合部件(凸缘)2直立地安装的情况，但在本发明中不限定于此。例如，如图1的(b)所示，也可以将接合部件(腹板)I相对于被接合部件(凸缘)2以角度Θ倾斜着安装。该情况下，关于在求出未熔敷部的比率Y (%)时使用的接合部件(腹板)板厚tw，使用接合部件(腹板)与被接合部件(凸缘)的交叉部的长度即(tw)/cos (90° -Θ)。此外，附图中，附图标记3为焊脚长度，附图标记4为未熔敷部，附图标记5为角焊接金属，附图标记13为熔敷览度。
[0079]另外，如图1的(C)所示，也可以在接合部件(腹板)I与被接合部件(凸缘)2之间空出间隙14。而且，如图1的(d)所示，还可以在接合部件(腹板)I与被接合部件(凸缘)2之间空出间隙14并在该间隙14中插入隔板15。
[0080]在图1的(C)及图1的(d)的情况下，熔敷宽度13是接合部件(腹板)I侧的熔敷宽度。该熔敷宽度13只要满足规定值(16mm以下)即可。另外，在图1的(d)的情况下，角焊接金属5也可以熔入隔板15中。
[0081]如上所述，本发明的焊接构造体在角焊接接头中的接合部件(腹板)I与被接合部件(凸缘)2的对接面上，具有构造不连续的未熔敷部4。在角焊接接头中，由于接合部件(腹板)I与被接合部件(凸缘)2的对接面为脆性裂纹的传播面，所以在本发明中，使对接面上存在未熔敷部4。由于存在未熔敷部4，在被接合部件(凸缘)2中传播来的脆性裂纹前端的能量释放率(裂纹前进驱动力)下降，在对接面上，脆性裂纹容易停止。
[0082]此外，即使脆性裂纹传播到了接合部件(腹板)I侧，在本发明中，由于形成有保持规定以上韧性的角焊接金属5，所以脆性裂纹也会通过角焊接金属5而停止。
[0083]此外，脆性裂纹极少在缺陷少的钢板母材部上发生。过去的脆性破坏事故大多发生在焊接部上。因此，例如，图2示出使被接合部件(凸缘)2为通过对接焊接头11而接合的钢板、且使接合部件(腹板)I以与该对接焊接头的焊接部(对接焊接头部)11交叉的方式进行角焊接而成的角焊接接头。另外，图3示出接合部件(腹板)1及被接合部件(凸缘)2均为具有对接焊接头部11、12的钢板、且被接合部件(凸缘)2的对接焊接头部11和接合部件(腹板)I的对接焊接头部12交叉的角焊接接头。在这样的角焊接接头中，为了阻止从对接焊接头部11产生的脆性裂纹向接合部件(腹板)1的传播，不连续构造的存在也是重要的。因此，在这些情况下，也使角焊接部中的被接合部件与接合部件的对接面上存在未熔敷部4。
[0084]此外，图2的(a)示出角焊接接头的外观，图2的(b)示出对接焊接头部11的截面形状。
[0085]另外，图3示出在接合部件(腹板)I及被接合部件(凸缘)2均为具有对接焊接头部11、12的钢板的情况下，被接合部件(凸缘)2的对接焊接头部11和接合部件(腹板)I的对接焊接头部12交叉的角焊接接头。图3的(a)示出角焊接接头的外观，图3的(b)示出对接焊接头部11、12的接头截面形状。
[0086]此外，在图2、图3中，示出了对接焊接头部11和腹板I正交的情况，但在本发明中不限定于此。当然也可以斜向交叉。
[0087]另外，角焊接接头的制造方法不需要特别限定，能够采用通常的制造方法的任一种。例如，可以对凸缘用钢板彼此、腹板用钢板彼此进行对接焊，并对得到的对接焊接头进行角焊接来制造角焊接接头。
[0088]另外，也可以将对接焊前的一组腹板用钢板定位焊接在凸缘上，然后对腹板用钢板彼此进行对接焊，并将得到的对接焊接头真正焊接(角焊接)在凸缘上来制造角焊接接头。
[0089]在本发明中，为了抑制脆性裂纹的传播，使角焊接接头截面中的未熔敷部4的尺寸为腹板板厚tw的95%以上。由此，由于角焊接金属容易塑性变形，所以缓和了突入到角焊接金属的脆性裂纹的裂纹前端附近的应力，能够抑制脆性裂纹向接合部件(腹板)I侧的传播。因此，将未熔敷部4的尺寸(宽度B)限定为能够抑制脆性裂纹的传播的、接合部件(腹板)板厚tw的95%以上。此外，优选为96%以上100%以下。
[0090]另外，使角焊接接头的焊脚长度或熔敷宽度的至少一方为16mm以下。由此，由于角焊接金属容易塑性变形，所以能够抑制脆性裂纹的传播。因此，将角焊接接头的焊脚长度或熔敷宽度的至少一方限定为高韧性的角焊接金属容易塑性变形的、16_以下。优选为1 2mm以下。
[0091]而且，在本发明中，角焊接接头中的角焊接金属与被接合部件(凸缘)的板厚~相关联地调整成能够确保满足下式(I)及/或(2)的韧性。
[0092]vTrs = -1.5tf+70....(I)
[0093]vE_20 芎 2.75tf_105....(2)
[0094](在此，vTrs:角焊接金属的夏比冲击试验缺口转变温度(°C), vE_2(i (J):角焊接金属的试验温度为_20°C时的夏比冲击试验吸收能量(J)，tf:被接合部件的板厚(mm))
[0095]通过使角焊接金属的韧性与被接合部件(凸缘)的板厚tf相关联地满足上述的(I)式及/或(2)式，如图5所示，能够使被接合部件(凸缘)的板厚为50mm以上的焊接构造体成为确保了所期望的脆性裂纹传播阻止特性的焊接构造体。在角焊接金属的韧性不满足上述的(I)式及(2)式双方的情况下，角焊接金属的韧性不足，无法通过角焊接金属部对在被接合部件(凸缘)中产生且传播来的脆性裂纹阻止传播。
[0096]像这样，只要是角焊接金属在与被接合部件(凸缘)的板厚tf的关系上满足上述条件的焊接构造体，就能够通过角焊接金属阻止在被接合部件(凸缘)中产生的脆性裂纹的传播。
[0097]此外，本发明焊接构造体具有上述的角焊接接头，例如，能够适用于以船舶的船身外板为凸缘、以舱壁为腹板的船身构造，或者以甲板为凸缘、以舱口为腹板的船身构造等。
[0098]以下，基于实施例，详细说明本发明。
[0099]实施例
[0100]将表I所示板厚的厚钢板用作接合部件(腹板)，将表I所示板厚的厚钢板用作被接合部件(凸缘)，进行角焊接，制成了图4的(a)、(b)、(c)所示形状的实际构造尺寸的大型角焊接接头。
[0101]此外，在制成的角焊接接头中，在接合部件I与被接合部件2的对接面上，设置图1的(a)、(C)或(d)所示那样的未熔敷部4，使未熔敷部的比率Y (=(未熔敷部的宽度B/接合部件(腹板)板厚tw)发生各种变化。
[0102]此外，被接合部件(凸缘)为厚钢板(仅母材)(图4的(a))或具有对接焊接头的厚钢板(图4的(b)、(c))，接合部件(腹板)为厚钢板(仅母材)(图4的(a)、(b))或具有对接焊接头的厚钢板(图4的(C))。
[0103]对接焊接头通过单焊道大线能量气体保护电弧焊(SEGARC及双电极SEGARC)或多层CO2焊接而制成。
[0104]另外，角焊接接头为使焊接材料及焊接线能量、保护气体等焊接条件变化而具有各种韧性、各种焊脚长度及熔敷宽度的角焊接金属的角焊接接头。此外，关于角焊接金属的韧性，从角焊接金属或在与角焊接相同条件下制成的对接焊接头中选取夏比冲击试验片(IOmm厚)，按照JIS(日本工业标准)Z2242的规定求出试验温度为_20°C时的吸收能量vE_2(l(J)、缺口转变温度vTrs (0C)0
[0105]此外，在一部分的角焊接接头中，在接合部件(腹板)I与被接合部件(凸缘)2之间空出间隙。进一步地，在其中一部分的角焊接接头中，在接合部件(腹板)1与被接合部件(凸缘)2之间的间隙中插入隔板而制成角焊接接头。
[0106]另外，使用得到的大型角焊接接头制成图4所示的超大型构造模型试验体，并实施脆性裂纹传播停止试验。此外，在超大型构造模型试验体中，在大型角焊接接头9的被接合部件(凸缘)2的下方通过定位焊接8而焊接有与被接合部件(凸缘)2相同板厚的钢板。
[0107]此外，在图4的(b)所示的超大型构造模型试验体中，以使被接合部件(凸缘)的对接焊接头部11与接合部件(腹板)正交的方式制成。另外，在图4的(C)所示的超大型构造模型试验体中，使被接合部件(凸缘)的对接焊接头部11与接合部件(腹板)的对接焊接头部12交叉。而且，以使机械缺口 7的前端成为对接焊接头部11的接合(BOND)部或焊接金属WM的方式进行加工。
[0108]另外，关于脆性裂纹传播停止试验，对机械缺口施加冲击而使其产生脆性裂纹，调查在以下试验条件下传播的脆性裂纹是否通过角焊接部而停止。所有试验均在应力为100?283N/mm2、温度为_10°C的条件下实施。应力100N/mm2是正常作用于船身的应力的平均值。另外，应力257N/mm2是适用于船身的屈服强度为390N/mm2级钢板的最大容许应力的等效值。而且，应力283N/mm2是适用于船身的屈服强度为460N/mm2级钢板的最大容许应力的等效值。-1o°c的温度是船舶的设计温度。
[0109]得到的结果如表2所示。
[0110][表I]
[0111]
【权利要求】
1.一种焊接构造体,使接合部件的端面与板厚50mm以上的被接合部件的表面对接并通过角焊接使所述接合部件和所述被接合部件接合而成，该焊接构造体具有焊脚长度或熔敷宽度的至少一方为16mm以下的角焊接接头，其特征在于， 在使所述角焊接接头中的所述接合部件的端面与所述被接合部件的表面对接而成的面上，在所述角焊接接头的截面处具有该接合部件的板厚tw的95%以上的未熔敷部， 而且，关于所述角焊接接头的角焊接金属， 使该角焊接金属的夏比冲击试验缺口转变温度vTrs和所述被接合部件的板厚tf满足下述(I)式的关系，及/或， 使该角焊接金属的夏比冲击试验的试验温度为_20°C时的夏比冲击试验吸收能量vE_2(i和所述被接合部件的板厚tf满足下述(2)式的关系，
vTrs = —1.5tf+70....(I)
vE_20 = 2.75tf-105....(2) 在此，vTrs为角焊接金属的夏比冲击试验缺口转变温度，单位为°0，vE—2。为试验温度在_20°C时的夏比冲击试验吸收能量，单位为J，tf为被接合部件的板厚，单位为mm。
2.如权利要求1所述的焊接构造体，其特征在于， 所述板厚50mm以上的被接合部件以与所述接合部件交叉的方式具有对接焊接头部。
3.如权利要求2所述的焊接构造体，其特征在于， 所述接合部件具有对接焊接头部，以使该接合部件的对接焊接头部与所述被接合部件的对接焊接头部交叉的方式设置该`接合部件。
【文档编号】B23K9/02GK103874557SQ201280044637
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年9月13日 优先权日:2011年9月13日
【发明者】半田恒久, 伊木聪, 远藤茂, 潮海弘资, 武田尚, 丰田昌信, 木治升, 猪濑幸太郎 申请人:杰富意钢铁株式会社, 日本海事联合公司