[发明专利]焊接构造体

说明书

技术领域

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

关于集装箱船和散装货船，为了提高装载能力及提高装卸效率，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。

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。

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。

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。

秉承这种想法，在非专利文献1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。

在非专利文献1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。

但是，具有许多将与在非专利文献1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。

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。

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。

针对这样的问题，例如在专利文献1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。

在专利文献1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0.5～5μm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。

另外，在专利文献2中记载有如下焊接构造体，即：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。

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。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-232052号公报