[发明专利]具有抗脆性裂纹扩展性的焊接结构体

说明书

技术领域

本发明涉及在焊接接头产生了脆性裂纹的场合控制、抑制脆性裂纹扩展的具有抗脆性裂纹扩展性的焊接结构体。

特别是涉及即使在使用厚钢板并应用焊接的焊接结构物的焊接接头中产生了脆性裂纹的场合，也能够控制、抑制其扩展、提高安全性的具有抗脆性裂纹扩展性的焊接结构体。

背景技术

近年，在大型集装箱船、散装货轮等的船舶用焊接结构体、建筑结构物、土木钢结构物所代表的焊接结构体中，要求针对脆性裂纹等的破坏的较高的安全性。特别是集装箱船，大型化显著，例如，变得制造出6000TEU以上的大型集装箱船，船壳外板的钢板进行了厚壁化以及高强度化，使用了板厚70mm以上、屈服强度390N/mm²级以上的钢板。

在此，所谓TEU（Twenty Feet Equivalent Unit），表示换算成长度20英尺的集装箱后的个数，表示集装箱船的装载能力的指标。

这样的大型集装箱船，为了提高装载能力和装卸效率，被设为没有隔墙、较大地确保上部开口部的结构，特别是需要确保船壳外板、内板的强度，因此使用了如上述那样的高强度钢板。

建造如上述那样的焊接结构物时，以建造成本的降低、建造效率提高为目的，广泛应用了大热输入焊接（例如，二氧化碳气体保护焊）。在应用小的热输入量的多层堆焊中，特别是钢板的板厚越增加，焊接工时越显著增加，因此要求以直到极限的大热输入进行焊接。

可是，在钢板的焊接中应用大热输入焊接的场合，焊接热影响区（HAZ：Heat AFFected Zone）的韧性降低，HAZ的宽度也增大，因此存在对于脆性断裂的断裂韧性值降低的倾向。

因此，以抑制在焊接接头中产生脆性裂纹、并且实现脆性裂纹的扩展停止（止裂，arrest）为目的，曾提出了抗脆性断裂特性优异的TMCP钢板（Thermo Mechanical Control Process：热加工控制）。通过使用上述TMCP钢板，作为对于脆性断裂产生的阻力值的断裂韧性值提高，在通常的使用环境中，结构物脆性断裂的可能性变得极低。

可是，在地震、结构物彼此碰撞的事故和灾害等时，万一产生脆性断裂的话，有可能脆性裂纹沿HAZ扩展从而产生较大的破坏。

例如，集装箱船等所代表的焊接结构体，使用板厚50mm程度的TMCP钢板等，万一在焊接接头中产生脆性裂纹，由于焊接残余应力，脆性裂纹从焊接区转向到母材侧，因此认为如果确保母材的止裂（arrest）性能，则可在母材中阻止脆性开裂。另外，在超过6000TEU的大型集装箱船等更大型的焊接结构体中，需要更大的板厚的钢板，而且，在简化结构的基础上，钢板的厚壁化有效，因此要求使用设计应力高的高强度钢的厚钢板。

可是，使用了这样的厚钢板的场合，根据HAZ的断裂韧性的程度，脆性裂纹不会转向到母材，而是沿HAZ继续扩展，对焊接结构物造成大的破坏。

为了解决上述问题，曾提出了：对对接焊接接头的一部分实施补焊（对接头的一部分进行清理，在该部位进行填充焊接），使沿HAZ扩展的脆性裂纹偏移到母材侧的结构的焊接结构体（例如，专利文献1）。

可是，专利文献1的焊接结构体，在母材的断裂韧性非常优异的场合较有效，但在母材的断裂韧性不充分的场合，有可能转向到母材侧的脆性裂纹较长地扩展，作为结构物的强度显著降低。另外，存在填充焊接区的体积变大，工序时间变长，并且制造成本也增大的问题。

另外，曾提出了下述的焊接结构体，在希望使焊接接头中产生的脆性裂纹的扩展停止的区域，以与焊接线交叉的方式贯通地焊接板状的止裂（arrester）构件，作为止裂件，使用表面和/或背面的板厚比为2%以上的厚度的表层区域的织构被适当化了的止裂构件（例如，专利文献2）。

可是，在将专利文献2中记载的焊接结构体应用于大型建造物的场合、例如，在焊接接头中扩展了的脆性裂纹，有可能在将止裂构件焊接于钢板而成的焊接接头中扩展并进入止裂构件，原样地在止裂构件的内部扩展后，再次在焊接接头中扩展。另一方面，在焊接接头中扩展了的脆性裂纹，在止裂构件和将该止裂构件焊接于钢板而成的焊接接头的位置，转向到母材侧的场合，与上述同样地，当母材的断裂韧性不充分时，脆性裂纹扩展得较长，也担心作为焊接结构物的强度显著降低的问题。

现有技术文献

专利文献1  特开2005-131708号公报

专利文献2  特开2007-098441号公报

发明内容