[发明专利]焊接方法及焊接接头

说明书

技术领域

本发明涉及一种在使用了高强度钢的焊接结构物中将节点板包角焊接于高强度钢时的焊接方法。

背景技术

以船舶、海洋结构物、桥梁等焊接结构物的大型化和与之相伴的轻质化、安全性为目的，近年来，逐渐开始使用抗拉强度从以往的500MPa提高到1000MPa的高强度钢。

以母材的疲劳寿命或疲劳限度为代表的疲劳强度也与高强度化成比例地提高，然而对于焊接部而言，只要使用以往的焊接技术，疲劳强度就不会提高。

在焊接部中，有对接焊接部、填角焊接部、包角焊接部等各种焊接部，然而其中在将节点板焊接于母材的高强度钢时的包角焊接部由于疲劳强度最低(与母材相比为1/7左右)，因此焊接结构物的设计载荷(容许载荷)由该包角焊接部决定。

但是，在对该节点板的包角焊接部使用以往的焊接技术的情况下，如前所述，焊接部的疲劳强度不会提高，因此无法充分地发挥通过使用所述的近年来的高强度化了的高强度钢而带来的轻质化、安全性的优点。

在以往的节点板的包角焊接部中疲劳强度降低的原因除了在焊趾部中由截面形状变化引起的应力集中度大以外，还要加上由焊接热应力引起的拉伸残余应力的生成所致的不良影响，使得焊趾部中拉伸力在局部变得非常高。

对于这一点使用图11进行说明。图11是表示在安装有节点板的状态下施加拉伸力时在平板中产生的拉伸力的样子的立体图。图11中，10是作为母材的平板，20是节点板。节点板20以下部侧面部21及下部焊趾部22与平板10焊接，形成下部侧面的焊接部31及包角焊接部32。

另外，F是作用于平板10的长边方向的拉伸力，90表示因该拉伸力而在平板10中产生的穿过包角焊接部32的焊趾部33的沿着短边方向(宽度方向)的拉伸力的分布，91是平板10的短边方向的端面部的应力，92是中央部的应力。

如图11所示，在平板10中产生的应力在节点板20的下部焊趾部22的包角焊接部32的焊趾部33中达到最大。

另外，节点板20因焊接时的加热而膨胀，因其后的冷却而收缩，然而由于平板10的膨胀和收缩比节点板20的膨胀、收缩小，因此在节点板20的焊接部31、32中产生由焊接热应力引起的拉伸残余应力，该拉伸残余应力也是在包角焊接部32的焊趾部33中达到最大。

由于以上的原因，在节点板的包角焊接部中疲劳强度大幅度降低。

作为提高疲劳强度的技术，此前开发出了对焊接部实施锤击处理或激光冲击处理的技术，然而由于作业负荷大，因此现实状况是没有广泛地普及。

另外，这10年还开发出了低相变点焊接材料和使用了此种焊接材料的焊接施工法，所述低相变点焊接材料降低了焊接金属的马氏体相变点，在低温区域中引起马氏体相变，利用相变膨胀来减轻焊接部的残留拉伸应力，或导入少许压缩应力(专利文献1～6)。但是，即使使用此种技术，焊接部的疲劳寿命的提高至多也只停留在以往的1.5～2倍左右。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11－138290号公报

专利文献2：日本特开2000－288728号公报

专利文献3：日本特开2000－17380号公报

专利文献4：日本特开2002－113577号公报

专利文献5：日本特开2003－275890号公报

专利文献6：日本特开2003－290972号公报

发明内容

发明所要解决的问题

鉴于所述的以往技术的问题，本发明的目的在于，提供可以大幅度提高节点板与高强度钢的包角焊接部的疲劳强度的焊接方法、以及利用所述焊接方法焊接的焊接接头。

用于解决问题的方法

本发明人在为了解决上述问题进行的深入研究中，着眼于包角焊接部的从节点板端部开始的焊缝的长度，在以一般被称作腰高的焊缝长度7mm进行通常的包角焊后，在该包角焊接部的前端设置各种长度的伸长焊缝，对伸长焊缝的长度与伸长焊缝前端部的应力集中度的关系进行了实验。

此时的主要的实验条件如下所示。即，作为母材使用了800MPa的高强度钢(尺寸：宽200×长1000×厚20mm)，作为节点板使用了800MPa的高强度钢(尺寸：宽50×长200×厚20mm)。