[發(fā)明專利]耐脆性裂紋傳播性優(yōu)良的焊接結(jié)構(gòu)體

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080003883.1
• 申請日: 2010-01-14
• 公開（公告）號: CN102271861A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發(fā)明（設計）人: 橋場裕治;石川忠;井上健裕;大谷潤;伊藤昭
• 申請（專利權(quán)）人: 新日本制鐵株式會社
• 主分類號: B23K31/00
• 分類號: B23K31/00;B23K9/23;B23K103/04
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳建全

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在焊接接縫產(chǎn)生脆性裂紋的情況下控制、抑制脆性裂紋的傳播的耐脆性裂紋傳播性優(yōu)良的焊接結(jié)構(gòu)體。

特別是涉及即使在采用厚鋼板來進行焊接而成的焊接構(gòu)造物的焊接接縫產(chǎn)生了脆性裂紋的情況下，也能夠控制、抑制脆性裂紋的傳播從而提高安全性的耐脆性裂紋傳播性優(yōu)良的焊接結(jié)構(gòu)體。

背景技術(shù)

近年來，在以大型集裝箱船、散裝貨船等船舶用焊接結(jié)構(gòu)體、建筑構(gòu)造物、土木鋼構(gòu)造物為代表的焊接結(jié)構(gòu)體中，要求對脆性裂紋等的破壞具有高的安全性。特別地，集裝箱船的大型化非常明顯，例如，可以制造6000TEU以上的大型集裝箱船，使船殼體外板的鋼板厚壁化和高強度化，采用板厚為70mm以上且屈服強度為390N/mm²級以上的鋼板。

在此，所謂TEU(Twenty?feet?Equivalent?Unit)表示換算成長度為20英尺的集裝箱的個數(shù)，是表示集裝箱船的裝載能力的指標。

這樣的大型集裝箱船為了提高裝載能力、裝卸效率，被設計為沒有分隔壁來較大地確保上部開口部的構(gòu)造，特別地，由于需要確保船殼體外板和內(nèi)板的強度，因而采用上述那樣的高強度鋼板。

在建造上述那樣的焊接構(gòu)造物時，以降低建造成本、提高建造效率為目的，廣泛采用大線能量焊接(例如二氧化碳氣體保護焊：electrogas?arc?welding)。特別地，鋼板的板厚越增加，焊接工時越顯著地增加，因此要求用直到極根的大線能量進行焊接。不過，在鋼板的焊接應用了大線能量焊接的情況下，焊接熱影響區(qū)(HAZ：Heat?Affected?Zone)的韌性降低，HAZ的寬度也增加，因此存在對于脆性破壞的破壞韌性值降低的傾向。

因此，以抑制在焊接接縫產(chǎn)生脆性裂紋并且實現(xiàn)脆性裂紋的傳播停止(arrest：阻止)為目的，提出了耐脆性破壞特性優(yōu)良的TMCP(Thermo?Mechanical?Control?Process：熱加工控制)鋼板。通過采用上述的TMCP鋼板，作為對于脆性破壞發(fā)生的阻力值的破壞韌性值得以提高，因此在通常的使用環(huán)境中，構(gòu)造物產(chǎn)生脆性破壞的可能性變得極低。不過，在地震、構(gòu)造物彼此碰撞的事故、以及災害等時，如果萬一產(chǎn)生脆性破壞，則脆性裂紋持續(xù)在HAZ中傳播，有可能對焊接構(gòu)造物帶來較大的破壞。

例如，在以集裝箱船等為代表的焊接結(jié)構(gòu)體中，使用板厚為50mm左右的TMCP鋼板等，即使萬一在焊接接縫產(chǎn)生脆性裂紋，脆性裂紋也由于焊接殘余應力而從焊接部向母材側(cè)轉(zhuǎn)移，因此一般認為只要確保母材的阻止性能，脆性裂紋就能夠在母材中停止。另外，在超過6000TEU的大型集裝箱船等更大型的焊接結(jié)構(gòu)體中，需要更大板厚的鋼板，并且在簡化構(gòu)造的基礎(chǔ)上，鋼板的厚壁化是有效的，因此要求采用設計應力高的高強度鋼的厚鋼板。不過，在采用這樣的厚鋼板的情況下，根據(jù)HAZ的破壞韌性的程度不同，脆性裂紋有可能不向母材轉(zhuǎn)移而沿著HAZ傳播。

為了解決上述問題，提出了被設計為如下結(jié)構(gòu)的焊接結(jié)構(gòu)體：將對接焊接接縫的一部分實施修補焊接(鏨鑿加工，或回填焊接)，使沿著HAZ傳播的脆性裂紋向母材側(cè)轉(zhuǎn)移(例如，專利文獻1)。不過，在專利文獻1的焊接結(jié)構(gòu)體中，在母材的破壞韌性非常優(yōu)良的情況下是有效的，然而，在母材的破壞韌性并不充分的情況下，向母材側(cè)轉(zhuǎn)移的脆性裂紋較長地傳播，作為構(gòu)造物的強度有可能顯著降低。另外，還存在如下問題：回填焊接部的體積變大，工序時間延長，并且制造成本也增加。

另外，還提出了一種如下所述的焊接結(jié)構(gòu)體(例如，專利文獻2)：在欲使產(chǎn)生于焊接接縫的脆性裂紋的傳播停止的區(qū)域，板狀的阻止構(gòu)件(arrester?member)以與焊接線交叉的方式貫穿并被焊接，作為阻止構(gòu)件，采用使表面和背面的板厚比為2％以上的厚度的表層區(qū)域中的織構(gòu)得以優(yōu)化的材料。不過，在將專利文獻2所述的焊接結(jié)構(gòu)體應用于大型建筑物的情況下，例如，于焊接接縫中傳播的脆性裂紋在將阻止構(gòu)件焊接到鋼板的焊接接縫中傳播而進入到阻止構(gòu)件中，保持原樣地在阻止構(gòu)件的內(nèi)部進行傳播，之后有可能再次在焊接接縫中傳播。另一方面，于焊接接縫中傳播的脆性裂紋在阻止構(gòu)件以及將該阻止構(gòu)件焊接到鋼板的焊接接縫的位置向母材側(cè)轉(zhuǎn)移的情況下，與上述同樣也擔心存在如下問題：在母材的破壞韌性并不充分時，脆性裂紋較長地傳播，作為焊接構(gòu)造物的強度顯著降低。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2005-131708號公報

專利文獻2：日本特開2007-098441號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的課題