[发明专利]焊接构造体的对焊接头及其制造方法

说明书

本申请基于2009年12月4日在日本提出申请的特愿2009－277021号、以及2009年12月4日在日本提出申请的特愿2009－277050号主张优先权，这里引用其内容。

技术领域

本发明涉及使用了高能量密度束的焊接构造体的对焊接头及其制造方法。特别是，本发明涉及千兆赫区域的振动环境中的疲劳特性良好的焊接接头及其制造方法。

背景技术

近年来，为了应对作为地球变暖的一个原因的CO₂气体的削减课题、及石油等化石燃料将来的枯竭问题，正在积极地尝试利用可再生的自然能。风力发电也是其一，大规模的风力发电正在世界性地普及。

最适合于风力发电的地域是能够连续期待强风的地域，因此，海上风力发电也以世界性规模进行计划及实现（参照专利文献1～4）。为了在海上建设风力发电塔，需要将塔的基础部分打入到海底的地基中，为了充分确保风力发电的涡轮叶片离开海水面的高度，基础部分也需要充分的长度、刚性、强度。

因此，在风力发电塔的基础部分中，采用板厚超过50mm的例如100mm左右、具有直径为4m左右的大截面的管构造，塔的整体高度达到80m以上。要求将这样的巨大构造物在建设现场附近的海岸上简单且高效率地焊接组装。

所以，如上述那样，产生了将达到板厚100mm的极厚钢板高效率并且现场焊接这样的以往所没有的需求。

一般而言，使用电子束、激光束等的高能量密度束的焊接是高效率的焊接方法。但是，在电子束焊接中，由于需要在真空腔室内的、例如0.1Pa以下的高真空状态下施行，所以以往能够焊接的钢板的厚度受到限制。

而近年来，作为能够将板厚100mm左右的极厚钢板高效率地现场焊接的焊接方法，由英国的焊接研究所开发、提出了能够在例如10Pa以下的低真空状态下施工的焊接方法（RPEBW：Reduced Pressured Electron Beam Welding：减压电子束焊接）（专利文献5）。

海上的风力发电塔如上述那样不断受到强风带来的振动，所以基础部的构造体及钢管柱不间断地受到反复载荷。要求焊接部有对于量级与通常的疲劳周期不同的千兆赫域的振动的耐疲劳特性。特别是，焊缝的焊趾部，应力集中变大，成为使对于反复载荷的疲劳强度降低的原因。

作为用来缓和这样的焊缝的焊趾部的应力集中的对策，以往，如图5所示，提出了通过增大焊缝32的曲率半径、以及钢板31与焊缝32之间的接触角θ来缓和应力集中的技术。

例如，在专利文献6中，提出了通过调整焊剂成分及保护气体成分、使上述的曲率半径及接触角θ变大的技术。但是，专利文献6的方法是基于气体保护电弧焊接的技术，所以在通过高能量密度束焊接、不使用保护气体而进行焊接的情况下不能采用。

此外，在专利文献7中，提出了通过使焊缝高度相对于钢材的厚度的比率为0.2以下、减小向焊缝的焊趾部的应力集中的技术。但是，只不过是确定了焊缝的形状，具体怎样形成这样的焊缝宽度、为此的焊接条件等没有任何公开。因而，缺乏再现性，很难在工业上使用。

专利文献1：日本特开2008－111406号公报

专利文献2：日本特开2007－092406号公报

专利文献3：日本特开2007－322400号公报

专利文献4：日本特开2006－037397号公报

专利文献5：国际公开99/16101号小册子

专利文献6：日本特开平4－361876号公报

专利文献7：日本特开2004－181530号公报

发明内容

本发明的目的是对被焊接金属材进行使用电子束等第1高能量密度束的焊接并照射第2高能量密度束来缓和焊接焊趾部的拉伸残余应力或者缓和向焊缝的应力集中、很简单地且有再现性地提供具有对于千兆赫域的振动也能够承受的疲劳特性和充分的破坏韧性的焊接接头。

本发明的概要是以下这样。