[发明专利]高强度厚钢板的脆性裂纹传播停止性能的判定方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过用简便且合理的方法对需要防止由脆性裂纹传播引起的大规模的损伤及损坏的结构件的建造中使用的高强度厚钢板的脆性裂纹传播停止性能进行推断，检验高强度厚钢板的性能的方法。

本申请基于2010年3月4日在日本提出的专利申请2010-048417号公报并主张其优先权，这里引用其内容。

背景技术

作为焊接结构体的集装箱船或散装货船与油轮不同，船舱内的隔壁少，船的上部开口大。相反，油轮为通过油槽将内部细分地隔开、内部壁或上甲板也担负船壳强度的结构。

因此，在集装箱船中，为了确保船壳结构的强度，特别是需要使用高强度钢板作为船体外板。

近年来，集装箱船在进行大型化，正在建造或计划建造6000～20000TEU(Twenty feet Equivalent Unit)的大型集装箱船。与此相伴，船体外板用的钢板也在厚壁化，同时在高强度化，开始采用板厚50mm～100mm、屈服强度为390N/mm²级、470N/mm²级的厚壁的钢板(厚钢板)。

再有，TEU是表示集装箱船的装载能力的指标，用换算成长度为20英尺的集装箱时的集装箱的个数表示。

如上所述在船舶等所用的厚钢板中，脆性裂纹传播停止性能(以下有时称为“抑制(arrest)性能”)对于评价厚钢板的安全性是非常重要的特性。

除此以外，对于水力发电用的给水铁管(pen stock，压力水管)所用的高强度钢材来说，对抑制性能的要求也高涨。

为了谋求提高该抑制性能，开发并制造了采用各式各样的成分组成及制造工序的钢材、或多种大型焊接结构体等。要定量评价这些新开发的钢材的抑制性能，可实施ESSO试验(脆性裂纹传播停止试验：人为地使试验片发生脆性裂纹，对使脆性裂纹停止的性能进行评价的试验)、或双重拉伸试验等大型试验等。例如，在采用ESSO试验的情况下，制作尺寸为500mm×500mm×板厚左右的大型试验片，在该试验片的端部形成V型缺口。通过对试验片附加温度梯度，对V型缺口经由楔施加冲击载荷，人为地发生脆性裂纹。基于附加给试验体的应力、脆性裂纹的传播停止的位置处的温度、裂纹的长度算出Kca值(断裂韧性值)。

通过变化温度梯度条件及施加载荷条件进行试验，求出裂纹停止温度与Kca值的关系，用Kca值评价任意温度时的抑制性能。此外，作为抑制性能的指标，将可确保规定的Kca的临界温度(最低温度)称为目标Kca临界温度，表示为TKca。具体而言，例如将作为目标的Kca值为6000N/mm^1.5时的目标Kca临界温度表示为TKca6000。

在将钢板用于集装箱船等的钢结构件的情况下，该钢结构件的设计温度或最低使用温度被确定。对于规定的钢板，如果测定或推算的TKca6000为其设计温度以下的温度，则评价为：在该设计温度下，上述钢板能够确保良好的抑制性能。

可是，要实测Kca值，需要大型试验片和大型试验机，到得到试验结果为止需要大量的手续和时间。特别是，在板厚为50mm以上的厚钢板的大型试验中，需要可附加1000吨以上的拉伸载荷的大型试验机。因而，在以往的钢板的性能检查或质量管理中，需要预先求出厚钢板整体的抑制性能和采用了从厚钢板中采取的小型试验片的简易的小型试验结果之间的相关关系(例如，参照专利文献1及非专利文献1～3)。而且，一直采用其事前的研究结果，以从必要的抑制性能算出的小型试验的要求值为基础，对炼铁厂等制造的钢板进行小型试验，用可判定其试验结果是否满足小型试验的要求值的方法来进行钢板的性能检查或质量管理。

在非专利文献1中，记载了板厚为16mm左右的低温用钢的抑制性能与小型试验的相关关系。在非专利文献2中，记载了在钢板表层部具有特殊的超细晶粒组织的复层结构的钢板的抑制性能的简易评价法。在非专利文献3中，记载了用极厚高强度790N/mm²级钢板，从通过板厚的中心部、1/4和表面下2mm的夏比冲击试验求出的断口形状转变温度(fracture appearance transition temperature)来简易评价抑制性能的方法。现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-302993号公报

非专利文献

非专利文献1：铁钢协会讲演概要，CAMP-ISIJ Vol.4(1991)-918，“Kca与小型抑制试验法的相关性和抑制性能支配因子”(钢板的抑制性能的研究(5))