[发明专利]抗脆性断裂发生特性优异的大线能量对焊接缝以及大线能量对焊接缝的抗脆性断裂发生特性的检验方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接构造体、尤其是将板厚大于50mm的钢板进行对焊而 构成的焊接构造体中的焊接接缝和检验该焊接接缝的抗脆性断裂发生特性 的方法。

背景技术

焊接构造体中，发生断裂的可能性最高的部位是焊接接缝部。作为其 理由，可以列举出焊接时发生焊接缺陷、该缺陷成为形成断裂的起点的应 力集中部位的可能性高；另外由焊接热的影响引起钢板组织粗大化、焊接 接缝部的对抗脆性断裂的抵抗值即断裂韧性值Kc降低等。

因此，为了确保焊接构造体的安全性，就有必要正确地评价焊接接缝 部的断裂韧性值Kc，作为其评价试验，提出了焊接接缝部的残留应力严格 作用的带中央切口的宽幅拉伸试验，至今为止被广泛使用。

该试验被称为深切口试验，基于线性断裂力学，以焊接接缝部的脆性 断裂的发生极限值作为断裂韧性值Kc来评价。

如图4所示，深切口试验为下述试验，即，在中央夹有焊接金属2的 标准的宽度为400mm的试验片1的中央部位，在被设想为焊接接缝最脆弱 的部位的位置上通过机械加工标准地形成长度为240mm的切口3，将由此 得到的试验片沿箭头方向进行拉伸。

即，深切口试验中，需要大的试验片和大的试验机器，所需费用也很 高，因此，在焊接施工时的质量管理或钢材出厂试验中，作为其代替试验， V切口夏比冲击试验被广泛使用。

例如，船级协会规定的材料规格是在夏比试验特性值(试验温度下的 吸收能量vE值或断面转变温度vTrs)与深切口(deep notch)试验中得到 的断裂韧性值Kc的相互关系上是成立的(参照日本海事协会会志No.248、 1999(III)、pp.158-167)。

至今为止，都是依照上述相互关系来主要评价板厚50mm以下的船体 构造用钢板的焊接接缝的断裂韧性值，基于其结果来讨论船体用钢板的所 需的性能和特性。

其结果，作为考虑了焊接部的断裂韧性值的船体用钢板，开发了脆性 断裂特性和疲劳特性优异的钢板(TMCP钢板)(参照特开平6-88161号 公报)，板厚50mm左右的TMCP钢板被用于大型油轮和6000TEU以下的 集装箱船的建造，近年来，6000TEU以上的大型集装箱船的建造需求增加， 板厚60mm或60mm以上的板厚的钢板也作为船体用构造钢板而被实用化。

但是，目前，被实用化的船体用构造钢板的强度是以屈服强度计为 390MPa的水平。即，对于屈服强度为390MPa以上且板厚50mm以上的钢 板，夏比试验结果和深切口试验结果的相互关系尚不十分明了，为了检验 将板厚为50mm以上的高强度钢板焊接而得到的构造体中的焊接接缝的机 械特性、并对焊接接缝的质量进行管理，有必要进行包括能否使用现有见 解在内的研讨。

通常，为了防止变形和畸变集中在焊接接缝部，焊接金属的强度或硬 度应高于母材的强度或硬度是焊接接缝部的设计方针的基本，在选择焊接 金属时，通过与母材强度的比较成为高匹配(over matching)的接缝设计一 直在进行。但是，也有必要对上述的接缝设计能否用于对板厚为50mm以 上的高强度钢板进行焊接而得到的构造体的焊接接缝的设计进行研讨。

发明内容

焊接构造物的大型化在发展，例如，在超过6000TEU的集装箱船的建 造中，期待能使用板厚大于50mm且设计应力高的高张力厚钢板来建造。

于是，本发明人从焊接接缝部可能成为断裂发生的可能性最高的部位 出发，对由板厚大于50mm的高强度钢板对焊而形成的焊接接缝的性能和 特性进行了调查。

其结果显示，关于上述焊接接缝(大线能量焊接接缝)的性能和特性， 即使在小型试验即V切口夏比冲击试验中显示出良好的结果，在大型断裂 试验即深切口试验中也未必能显示出良好的断裂韧性值Kc。

即，至今为止，在将屈服强度为390MPa级、板厚不超过50mm的钢 板对焊时的焊接接缝的性能和特性中已经确认的“夏比试验结果和断裂韧 性值Kc的相互关系”并不成立。

于是，本发明的课题为，基于上述见解，提供一种对屈服强度为460MPa 级且板厚大于50mm的高强度钢板、特别是对船体用高强度钢板进行大线 能量对焊时，形成断裂韧性值Kc非常高的焊接接缝的方法、以及用于确认 该接缝形成的特性验证方法。