[发明专利]脆性裂纹传播停止特性优异的焊接结构体

说明书

一种焊接结构体，使板厚td与板宽Wd之比td/Wd小于2的加倍构件重叠于板厚50mm以上的被接合构件的表面并利用角焊进行接合，进而在角焊的加倍构件表面利用焊接来接合接合构件，从而形成为焊接结构体。在加倍构件的表面与被接合构件的表面的重叠面上形成有在接头截面中为加倍构件的板宽Wd的95％以上的未熔敷部。并且，调整角焊条件，以使角焊缝金属的断口转变临界温度vTrs(℃)对应于角焊脚长L且在与被接合构件的板厚tf的关系中，在L≥20mm的情况下满足vTrs≤‑5L+65‑1.5(tf‑75)‥‥(1b)、在L20mm的情况下满足vTrs≤‑35‑1.5(tf‑75)‥‥(1c)的方式，调整角焊缝金属的韧性。由此，能够提供一种可利用角焊缝金属部阻止从被接合构件或接合构件产生的脆性裂纹的传播，适合作为船身结构用的、脆性裂纹传播停止特性优异的焊接结构体。

技术领域

本发明涉及例如大型集装箱船或散装货轮等的、使用厚钢板被焊接施工的焊接钢结构物，特别是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达到结构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结构体。

背景技术

集装箱船或散装货轮为了装载能力的提高或装卸效率的提高等，与例如油轮等不同，船舱内的分隔壁少，具有船上部的开口部大的结构。因此，在集装箱船或散装货轮中，特别是船身外板需要高强度化或厚壁化。

另外，集装箱船近年来大型化，开始建造6,000～22,000TEU这样的大型船。在此，TEU(Twenty feet Equivalent Unit)表示换算成长度20英尺的集装箱的个数，表示集装箱船的装载能力的指标。伴随着这样的船的大型化，船身外板处于使用板厚为50mm以上且屈服强度为390N/mm²级以上的厚钢板的倾向。

成为船身外板的钢板近年来从施工期间的缩短这样的观点出发，通过例如气电焊等大输入热量焊接进行对焊的情况增多。在这样的大输入热量焊接中，在焊接热影响部容易产生大幅的韧性下降，成为从焊接接头部产生的脆性裂纹的一个原因。

在船身结构中，以往从安全性这样的观点出发，需要即使万一发生了脆性破坏的情况下，也能使脆性裂纹的传播在达到大规模破坏之前停止，防止船身分离。

承接这样的考虑方法，非专利文献1报告了关于板厚小于50mm的造船用钢板的焊接部的脆性裂纹传播行为的实验性的研讨结果。

在该非专利文献1中，实验性地调查在焊接部强制性地产生的脆性裂纹的传播路径、传播行为，记载了如果将焊接部的破坏韧性确保一定程度，则由于焊接残留应力的影响而脆性裂纹从焊接部向母材侧逃散的情况较多的结果，但是脆性裂纹沿着焊接部传播的例子也确认到了多例。这种情况暗示了不能断言脆性破坏没有沿着焊接部进行直进传播的可能性的情况。

然而，除了将与非专利文献1中适用的焊接同等的焊接适用于板厚小于50mm的钢板而建造的船舶能没有任何问题地航行这样的较多实际情况的存在之外，而且从韧性良好的钢板母材(造船E级钢等)充分地保持使脆性裂纹停止的能力的认识出发，造船用钢材的焊接部的脆性裂纹传播停止特性对于船级规则等未作特别要求。

然而，在近年来的超过6,000TEU的大型集装箱船中，使用的钢板的板厚超过50mm，除了板厚增大引起的破坏韧性的下降之外，由于采用焊接输入热量更大的大输入热量焊接，因此焊接部的破坏韧性处于进一步下降的倾向。在这样的厚壁大输入热量焊接接头中，示出了从焊接部产生的脆性裂纹未向母材侧返回而直进，而且在骨材等钢板母材部也可能不会停止的情况(例如非专利文献2)。因此，在适用了板厚50mm以上的厚壁高强度钢板的船身结构中，其安全性确保成为大的问题。

另外，在非专利文献2中，也指出了特别是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的情况。

针对这样的问题，例如专利文献1记载了优选在板厚50mm以上的船壳外板的焊接结构体中，以与对焊部交叉的方式配置骨材，并利用角焊接合而形成的焊接结构体。