[发明专利]耐脆性裂纹传播性优良的焊接结构体

说明书

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：electrogas 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