JP5629895B2 - 溶接構造体 - Google Patents
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Description
方法を言い、通常、造船分野で一般的に適用されている自動溶接の溶接入熱が20万J/cm程度であるのに対し、この様な大入熱突合せ溶接を用いる大型コンテナ船の分野では、40万〜50万J/cmにも至っている。また、上記における「ほぼ垂直」とは、互いの鋼板面が直角をなす真の垂直から±10度程度の角度範囲は許容することを意味する。
σB0,actA0≧F (a)
σB0,actはスラブロンジ単独で破断する応力であって、次式で近似される。
σB0,actA0=βσB0A0
また、Fは継手全体に作用する荷重の最大値であり、次式で表される。
F=σy0A0/S0+σy1A1/S1 (b)
β:軟鋼の引張強さに対するスラブロンジの実引張強さの比
σB0:スラブロンジ鋼板の引張強さの規格最小値
σy0:スラブロンジ鋼板の降伏点の規格最小値
σy1:突合せ溶接された鋼板の降伏点の規格最小値
A1:突合せ溶接された板厚50mm以上の鋼板同士の接合面積
S0:スラブロンジの設計安全率
S1:突合せ溶接された板厚50mm以上の鋼板の設計安全率
βσB0A0≧σy0A0/S0+σy1A1/S1
この式の両辺をβσB0で割ることによって、次式(数1)が求められる。
R0:スラブロンジ鋼材の降伏比(=σy0/σB0)
R1:突合せ溶接された鋼板の降伏比(=σB1/σB0)
σB1:突合せ溶接された鋼板の引張強さの規格最小値
α1:スラブロンジ鋼材に対する板厚50mm以上の鋼板の強度比
2σy0,actA0+σy1,actA1≧F (c)
上式左辺は、突合せ溶接された鋼板2,3の何れか一方の全断面と両方のスラブロンジとで降伏する荷重であって、次式で近似される。
2σy0,actA0+σy1,actA1≒γ(2σy0A0+σy1A1)
ここで、
γ:軟鋼の降伏応力に対するスラブロンジの実降伏応力の比
F=2σy0A0/S0+2σy1A1/S1 (d)
従って、前式(a)は次の通り書き換えられる。
γ(2σy0A0+σy1A1)≧2σy0A0/S0+2K1σy1A1/S1
この式の両辺をγσy0で割り、整理することによって、次式が求められる。
A0≧(2/S0/γ−1)A0
+(2/S1/γ−1)σB0σy1σB1A1/σy0σB1σB0
上式を書き換えて次式(数2)が得られる。
F=K0σy0A0+K1σy1A1 (e)
K0:スラブロンジの材料定数
K1:突合せ溶接された板厚50mm以上の鋼板の材料定数
従って、前式(a)は次の通り書き換えられる。
βσB0A0≧K0σy0A0+K1σy1A1
この式の両辺をβσB0で割ることによって、次式(数4)が求められる。
F=2K0σy0A0+2K1σy1A1 (f)
従って、前式(c)は次の通り書き換えられる。
γ(2σy0A0+σy1A1)≧2K0σy0A0+2K1σy1A1
この式の両辺をγσy0で割り、整理することによって、次式が求められる。
A0≧(2K0/γ−1)A0
+(2K1/γ−1)σB0σy1σB1A1/σy0σB1σB0
そして、上式を書き換えて次式(数5)が得られる。
本発明に係る溶接構造体の効果を検証するために、図6に示す溶接接合による試験体を作製し実験による確認を行った。図6は、本発明の実施例に係る試験体を示し、図(a)は正面図、図(b)は側面図、図(c)は平面図である。スラブロンジ4及び6は降伏応力390MPa級鋼であり、設計応力257MPa、引張強さ604MPaの材料を用いた。
図4に示したコンテナ船のハッチコーミング部において、スラブロンジ4をハッチコーミング2及びコーミングトップ12に垂直に配置して溶接すると共に、前記スラブロンジ4に大入熱突合せ溶接線2cを跨ぐ様にスカラップ4aを設けている。コーミングトップ12に接合されたスラブロンジ4についても同様にスカラップ4aを設けている。この様に構成された各部位の仕様と特性値を表1に示す。
次に、図4に示したコンテナ船のハッチコーミング部において、この溶接構造体1が、前記突合せ溶接線2cに平行かつ前記ハッチコーミング2面に垂直な断面で切断しこの切断された断面を正面視したとき、前記断面の上下方向に延びる中心線に対して左右にほぼ対称となる一部の溶接構造体の右側部分を示すものであるとする。この様に構成された各部位の仕様と特性値を表2に示す。
C:上下方向に延びる中心線,
1:溶接構造体,
2,3:大入熱突合せ溶接された板厚50mm以上の鋼板(ハッチコーミング),
2a,2b,3a,3b:板厚50mm以上の鋼板,
2c,3c:鋼板の突合せ溶接線,
4,5,6:スラブロンジ, 4a,5a:スカラップ,
4c:スラブロンジ同士の溶接接合部,
7:他の鋼板
12:コーミングトップ, 12a,12b:(板厚50mm以上の)鋼板,
14a,14b:スラブロンジを構成する鋼板
Claims (8)
- 突合せ溶接された鋼板と、前記突合せ溶接された溶接線とほぼ垂直に、かつ前記鋼板面に対してほぼ垂直なT継手を形成して溶接されるスラブロンジとを備え、前記突合せ溶接線を跨ぐ様に前記スラブロンジにスカラップを設けることで、前記突合せ溶接線に沿って脆性亀裂が進展した際に、前記スラブロンジの前記スカラップが設けられた箇所において再分配された応力を受け持つ溶接構造体において、前記スカラップが設けられた箇所において前記スラブロンジが、少なくとも、突合せ溶接された前記鋼板同士の接合面積と、この鋼板の降伏比と、前記スラブロンジの降伏比とに基づいて決定される断面積を有することを特徴とする溶接構造体。
- 突合せ溶接された鋼板と、前記突合せ溶接された溶接線とほぼ垂直に、かつ前記鋼板面に対してほぼ垂直なT継手を形成して溶接されるスラブロンジとを備え、前記突合せ溶接線を跨ぐ様に前記スラブロンジにスカラップを設けることで、前記突合せ溶接線に沿って脆性亀裂が進展した際に、前記スラブロンジの前記スカラップが設けられた箇所において再分配された応力を受け持つ溶接構造体において、前記スラブロンジの前記スカラップが設けられた箇所における断面積が、前記スラブロンジの前記スカラップが設けられた箇所における断面積×(前記スラブロンジの降伏比/前記スラブロンジの安全率/軟鋼の引張強さに対する前記スラブロンジの実引張強さの比)と、前記鋼板同士の接合面積×(前記鋼板の降伏比/前記鋼板の安全率×前記スラブロンジに対する前記鋼板の強度比/軟鋼の引張強さに対する前記スラブロンジの実引張強さの比)との和より大きくなる様に構成されたことを特徴とする溶接構造体。
- 突合せ溶接された対向する鋼板と、前記突合せ溶接された溶接線とほぼ垂直に、かつ前記対向する夫々の鋼板面に対してほぼ垂直なT継手を形成して溶接されるスラブロンジとを備え、前記突合せ溶接線を跨ぐ様に前記スラブロンジにスカラップを設けることで、前記突合せ溶接線に沿って脆性亀裂が進展した際に、前記スラブロンジの前記スカラップが設けられた箇所において再分配された応力を受け持つ接合構造を、前記突合せ溶接線に平行かつ前記鋼板面に対して垂直な断面で切断しこの切断された断面を正面視したとき、前記断面の上下方向に延びる中心線に対して左右にほぼ対称となる一部の溶接構造体において、前記スラブロンジの前記スカラップが設けられた箇所における断面積が、前記スラブロンジの前記スカラップが設けられた箇所における断面積×(2/前記スラブロンジの安全率/軟鋼の降伏応力に対する前記スラブロンジの実降伏応力の比−1)と、前記鋼板同士の接合面積×{(2/前記鋼板の安全率/軟鋼の降伏応力に対する前記スラブロンジの実降伏応力の比−1)×前記スラブロンジに対する前記鋼板の強度比×前記鋼板の降伏比/前記スラブロンジの降伏比}との和より大きくなる様に構成されたことを特徴とする溶接構造体。
- 前記スラブロンジの前記スカラップが設けられた箇所における断面積が、前記スラブロンジの前記スカラップが設けられた箇所における断面積×(2/前記スラブロンジの安全率−1)と、前記鋼板同士の接合面積×{(2/前記鋼板の安全率−1)×前記スラブロンジに対する前記鋼板の強度比×前記鋼板の降伏比/前記スラブロンジの降伏比}との和より大きくなる様に構成されたことを特徴とする請求項3に記載の溶接構造体。
- 突合せ溶接された鋼板と、前記突合せ溶接された溶接線とほぼ垂直に、かつ前記鋼板面に対してほぼ垂直なT継手を形成して溶接される複数のスラブロンジとを備え、前記突合せ溶接線を跨ぐ様に前記スラブロンジにスカラップを設けることで、前記突合せ溶接線に沿って脆性亀裂が進展した際に、前記スラブロンジの前記スカラップが設けられた箇所において再分配された応力を受け持つ船体部分構造用の溶接構造体において、前記スラブロンジの前記スカラップが設けられた箇所における総断面積が、各スラブロンジにおける前記スラブロンジの前記スカラップが設けられた箇所における断面積×(前記スラブロンジの降伏比×前記スラブロンジのハイテン係数/軟鋼の引張強さに対する前記スラブロンジの実引張強さの比)の総和と、前記鋼板同士の接合面積×(前記鋼板の降伏比×前記鋼板のハイテン係数×前記スラブロンジに対する前記鋼板の強度比/軟鋼の引張強さに対する前記スラブロンジの実引張強さの比)との和より大きくなる様に構成されたことを特徴とする溶接構造体。
- 突合せ溶接された対向する鋼板と、前記突合せ溶接された溶接線とほぼ垂直に、かつ前記対向する夫々の鋼板面に対してほぼ垂直なT継手を形成して溶接される一つまたは複数のスラブロンジとを備え、前記突合せ溶接線を跨ぐ様に前記スラブロンジにスカラップを設けることで、前記突合せ溶接線に沿って脆性亀裂が進展した際に、前記スラブロンジの前記スカラップが設けられた箇所において再分配された応力を受け持つ船体部分の接合構造を、前記突合せ溶接線に平行かつ前記行鋼板面に対して垂直な断面で切断しこの切断された断面を正面視したとき、前記断面の上下方向に延びる中心線に対して左右にほぼ対称となる船体部分用の溶接構造体において、前記スラブロンジの前記スカラップが設けられた箇所における総断面積が、各スラブロンジにおける前記スラブロンジの前記スカラップが設けられた箇所における断面積×(2×前記スラブロンジのハイテン係数/軟鋼の降伏応力に対する前記スラブロンジの実降伏応力の比−1)の総和と、前記鋼板同士の接合面積×{(2×前記鋼板のハイテン係数/軟鋼の降伏応力に対する前記スラブロンジの実降伏応力の比−1)×前記スラブロンジに対する前記鋼板の強度比×前記鋼板の降伏比/前記スラブロンジの降伏比}との和より大きくなる様に構成されたことを特徴とする溶接構造体。
- 前記スラブロンジの前記スカラップが設けられた箇所における総断面積が、各スラブロンジにおける前記スラブロンジの前記スカラップが設けられた箇所における断面積×(2×前記スラブロンジのハイテン係数−1)の総和と、前記鋼板同士の接合面積×{(2×前記鋼板のハイテン係数−1)×前記スラブロンジに対する前記鋼板の強度比×前記鋼板の降伏比/前記スラブロンジの降伏比}との和より大きくなる様に構成されたことを特徴とする請求項6に記載の溶接構造体。
- 前記スラブロンジ同士の溶接接合部が、前記スカラップと異なる位置に配置されたことを特徴とする請求項1乃至7のうちの何れか一つの項に記載の溶接構造体。
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