JP7119805B2 - Thick steel plate quality evaluation method - Google Patents
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Description
本発明は、厚鋼板の品質評価方法に係り、特に、コンテナ船等に利用される溶接構造体用の厚鋼板の品質評価方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a quality evaluation method for thick steel plates, and more particularly to a quality evaluation method for thick steel plates for welded structures used in container ships and the like.
大量の貨物を搭載する大型のコンテナ船においては、アッパーデッキ（上甲板）に、貨物の積み下ろしを行うための大きな開口部（ハッチ）が形成されている。また、アッパーデッキ上には、海水の流入防止等のために、ハッチを囲むようにハッチサイドコーミングが設けられている。アッパーデッキおよびハッチサイドコーミングはそれぞれ、複数の鋼板を溶接して構成されている。また、ハッチサイドコーミングは、アッパーデッキ上に溶接されている。 A large container ship carrying a large amount of cargo has a large opening (hatch) on the upper deck for loading and unloading cargo. In addition, hatch side coamings are provided on the upper deck so as to surround the hatch to prevent inflow of seawater. The upper deck and hatch side coaming are each constructed by welding together multiple steel plates. Also, the hatch side coaming is welded on the upper deck.
上記のような大型のコンテナ船が海上を航行する際には、波浪によって、船体全体を曲げるような荷重（縦曲げ荷重）が船体に付加される。このような荷重に対して、船体の強度（縦曲げ強度）を十分に確保するために、アッパーデッキおよびハッチサイドコーミングには、高強度の厚肉鋼板が利用されている。 When a large container ship such as the one described above navigates on the sea, a load that bends the entire hull (longitudinal bending load) is applied to the hull by waves. In order to ensure sufficient strength (vertical bending strength) of the hull against such loads, high-strength thick steel plates are used for the upper deck and hatch side coamings.
また、上述のように、ハッチサイドコーミングおよびアッパーデッキはそれぞれ、複数の鋼板を溶接した構成を有している。言い換えると、ハッチサイドコーミングおよびアッパーデッキには、鋼板同士を溶接するための複数の溶接部が形成されている。溶接部で発生したき裂は、溶接部に沿って伝播しやすい。 Also, as described above, the hatch side coaming and the upper deck each have a structure in which a plurality of steel plates are welded together. In other words, the hatch side coaming and the upper deck are formed with a plurality of welds for welding the steel plates together. A crack initiated in a welded portion tends to propagate along the welded portion.
このため、例えば、ハッチサイドコーミングの溶接部においてき裂が発生した場合、そのき裂が溶接部に沿ってアッパーデッキ側に向かって伝播し、伝播したき裂がアッパーデッキの溶接部に進展する場合がある。また、上記の例だけでなく、き裂がアッパーデッキから発生しハッチサイドコーミング側に向かって伝播する可能性もある。 Therefore, for example, if a crack occurs in the welded portion of the hatch side coaming, the crack propagates along the welded portion toward the upper deck side, and propagates to the welded portion of the upper deck. Sometimes. In addition to the above examples, cracks can also originate from the upper deck and propagate toward the hatch side coaming.
したがって、船体の強度を十分に向上させるためには、ハッチサイドコーミングおよびアッパーデッキが、上記のようなき裂の進展を停止させることができる特性（脆性き裂伝播停止特性）を有する必要がある。 Therefore, in order to sufficiently improve the strength of the hull, the hatch side coamings and the upper deck must have properties capable of stopping the growth of cracks (brittle crack arresting properties).
従来、ハッチサイドコーミングおよびアッパーデッキに用いられる厚鋼板の脆性き裂伝播停止特性を評価する場合には、ＥＳＳＯ試験（脆性破壊伝播停止試験：試験片に脆性き裂を人為的に発生させ、脆性き裂を停止させる性能を評価する試験）などの大型試験が実施されていた。 Conventionally, when evaluating the brittle crack arrestability of thick steel plates used for hatch side coaming and upper decks, an ESSO test (brittle fracture arrest test: artificially generating a brittle crack in a test piece to Large-scale tests such as a test to evaluate the ability to stop cracks) were being conducted.
しかしながら、大型試験を実施するためには、多くの時間と費用とを必要とするため、脆性き裂伝播停止特性の評価が容易でないという問題があった。そのようなことを背景として、例えば、特許文献１および２には、小型試験片を用いた脆性き裂伝播停止特性の評価方法が提案されている。 However, there is a problem that it is not easy to evaluate the brittle crack arrestability because it takes a lot of time and money to conduct a large-scale test. Against this background, Patent Literatures 1 and 2, for example, propose evaluation methods for brittle crack arrestability using small test pieces.
しかしながら、特許文献１に記載される方法では、厚鋼板の板厚方向の各位置から試験片を採取し、シャルピー衝撃試験を実施する必要があるため、簡便さの点において不十分である。また、特許文献２に記載される方法では、厚鋼板の板厚中心部から採取した試験片により評価を行うため、正確に脆性き裂伝播停止特性を評価することができないという問題がある。 However, the method described in Patent Literature 1 is insufficient in terms of simplicity because it is necessary to collect test pieces from each position in the plate thickness direction of the thick steel plate and perform the Charpy impact test. Moreover, in the method described in Patent Document 2, since evaluation is performed using a test piece taken from the thickness center of a thick steel plate, there is a problem that the brittle crack arrestability cannot be evaluated accurately.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、高精度かつ簡便に厚鋼板の品質を評価する方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a method for evaluating the quality of a thick steel plate with high precision and simplicity.
本発明は、下記の厚鋼板の品質評価方法を要旨とする。 The gist of the present invention is the following quality evaluation method for thick steel plates.
（１）溶接構造体に用いられる厚鋼板の品質評価方法であって、
前記溶接構造体は、板状の接合部材の端面が板状の被接合部材の被接合面に当接した状態で、前記接合部材が前記被接合部材に両側部分溶込み溶接されたＴ継手部を有するものであり、
前記接合部材または前記被接合部材となる板厚５０ｍｍ以上の厚鋼板から、前記厚鋼板の板厚方向と厚さ方向が一致し、かつ前記厚鋼板の表面から５ｍｍ深さまでの領域の一部を含む板状試験片を採取し、
前記板状試験片を用いて、ＮＲＬ落重試験による無延性遷移温度を測定し、
前記無延性遷移温度に基づいて、前記接合部材または前記被接合部材となる前記厚鋼板の脆性き裂伝播停止特性を判定する、
厚鋼板の品質評価方法。
(1) A quality evaluation method for a thick steel plate used in a welded structure,
The welded structure is a T-joint portion in which the joining member is partially penetration-welded to the joined member on both sides with the end surface of the plate-shaped joining member in contact with the joined surface of the plate-shaped member to be joined. and
From a thick steel plate having a thickness of 50 mm or more, which is the member to be joined or the member to be joined, a part of the region from the surface of the thick steel plate to a depth of 5 mm, the thickness direction of the thick steel plate matching the thickness direction of the thick steel plate Take a plate-shaped test piece containing
Using the plate-shaped test piece, measure the non-ductile transition temperature by NRL drop weight test,
Based on the non-ductility transition temperature, determine the brittle crack arresting property of the steel plate to be the member to be joined or the member to be joined;
A quality evaluation method for thick steel plates.
（２）前記接合部材となる前記厚鋼板の品質評価方法であって、
前記板状試験片は、前記接合部材となる前記厚鋼板の板厚方向と直交する一表面から５ｍｍ深さまでの領域の一部を含むように採取され、
ＮＲＬ落重試験により測定された前記無延性遷移温度をＮＤＴＴ（℃）とし、前記両側部分溶込み溶接によって前記一表面側に形成される溶接部の熱影響部の最頂点と前記一表面との前記接合部材の板厚方向の距離をｈ（ｍｍ）とした場合に、
下記（ｉ）式および（ii）式を満足する場合に、前記接合部材となる前記厚鋼板が脆性き裂伝播停止特性に優れると判定する、
上記（１）に記載の厚鋼板の品質評価方法。
ＮＤＴＴ≦－６０ ・・・（ｉ）
ＮＤＴＴ≦－３０．５×ｌｎ（ｈ）－１４．０ ・・・（ii）
(2) A quality evaluation method for the thick steel plate to be the joining member,
The plate-shaped test piece is collected so as to include part of a region from one surface perpendicular to the thickness direction of the thick steel plate to be the joining member to a depth of 5 mm,
The non-ductile transition temperature measured by the NRL drop weight test is NDTT (° C.), and the maximum peak of the heat affected zone of the weld formed on the one surface side by the double-sided partial penetration welding and the one surface When the distance in the plate thickness direction of the joint member is h (mm),
When the following formulas (i) and (ii) are satisfied, it is determined that the thick steel plate to be the joining member is excellent in brittle crack arrestability.
A quality evaluation method for a thick steel plate according to (1) above.
NDTT≦−60 (i)
NDTT≦−30.5×ln(h)−14.0 (ii)
（３）前記被接合部材となる前記厚鋼板の品質評価方法であって、
前記板状試験片は、前記被接合部材となる前記厚鋼板の前記被接合面に対応する一表面から５ｍｍ深さまでの領域の一部を含むように採取され、
ＮＲＬ落重試験により測定された前記無延性遷移温度をＮＤＴＴ（℃）とし、前記接合部材の前記端面に垂直な方向における長さをＨ（ｍｍ）、予め設定される前記接合部材の許容応力をσ（Ｎ／ｍｍ２）とした場合に、
下記（iii）式を満足する場合に、前記被接合部材となる前記厚鋼板が脆性き裂伝播停止特性に優れると判定する、
上記（１）に記載の厚鋼板の品質評価方法。
ＮＤＴＴ≦３６０．４－４６．８×ｌｎ｛σ（πＨ）０．５｝ ・・・（iii）
(3) A quality evaluation method for the thick steel plate to be the member to be joined,
The plate-shaped test piece is collected so as to include part of a region from one surface corresponding to the surface to be joined of the thick steel plate to be the member to be joined to a depth of 5 mm,
The non-ductile transition temperature measured by the NRL drop weight test is NDTT (° C.), the length of the joint member in the direction perpendicular to the end face is H (mm), and the preset allowable stress of the joint member is When σ (N/mm 2 ),
When the following formula (iii) is satisfied, it is determined that the thick steel plate to be the member to be joined is excellent in brittle crack arrestability.
A quality evaluation method for a thick steel plate according to (1) above.
NDTT≦360.4−46.8×ln{σ(πH) 0.5 } (iii)
本発明によれば、脆性き裂伝播停止特性に優れた溶接構造体を得るために必要な厚鋼板の品質を、高精度かつ簡便に評価することが可能である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to evaluate with high precision and simply the quality of the steel plate required in order to obtain the welded structure excellent in brittle crack arrestability.
本発明者らが上記の課題を解決するために検討を行った結果、以下の知見を得るに至った。 As a result of studies conducted by the present inventors to solve the above problems, the following findings were obtained.
ハッチサイドコーミングからアッパーデッキ側に向かってき裂が伝播する場合においては、アッパーデッキ（被接合部材）に脆性き裂伝播停止特性が求められる。そして、被接合部材の全厚にわたって脆性き裂伝播停止特性を向上させるためには、例えば、脆性き裂伝播停止特性の指標である－１０℃におけるＫｃａ値が６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の鋼板を被接合部材として用いる必要がある。Ｋｃａ値はＥＳＳＯ試験により評価される厚鋼板の全厚の脆性き裂伝播停止特性の指標である。 When a crack propagates from the hatch side coaming toward the upper deck side, the upper deck (joined member) is required to have brittle crack arrestability. In order to improve the brittle crack arrestability over the entire thickness of the member to be joined, for example, a steel plate having a Kca value of 6000 N / mm 1.5 or more at -10 ° C., which is an index of the brittle crack arrestability should be used as the member to be joined. The Kca value is an index of full-thickness brittle crack arrestability of a steel plate evaluated by an ESSO test.
さらに、アッパーデッキからハッチサイドコーミング側に向かってき裂が伝播する場合においては、ハッチサイドコーミング（接合部材）には、Ｋｃａ値が８０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の鋼板を用いる必要がある。しかしながら、６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上または８０００Ｎ／ｍｍ１．５以上といったＫｃａ値を有する厚鋼板の製造は容易ではなく、厚鋼板の製造コストが高くなるという問題がある。 Furthermore, when a crack propagates from the upper deck toward the hatch side coaming, it is necessary to use a steel plate with a Kca value of 8000 N/mm 1.5 or more for the hatch side coaming (joining member). However, it is not easy to manufacture a thick steel plate having a Kca value of 6000 N/mm 1.5 or more or 8000 N/mm 1.5 or more, and there is a problem that the manufacturing cost of the thick steel plate increases.
そこで本発明者らが検討を重ねた結果、き裂の突入領域である厚鋼板の表層領域における脆性き裂伝播停止特性を向上させることによって、接構造体全体での脆性き裂伝播停止特性を低コストで向上させることが可能になることが分かった。 Therefore, as a result of repeated studies by the present inventors, by improving the brittle crack arresting property in the surface layer region of the steel plate, which is the crack penetration region, the brittle crack arresting property in the entire contact structure can be improved. It turned out that it can be improved at low cost.
言い換えれば、厚鋼板の全厚ではなく、表層部における脆性き裂伝播停止特性の評価のみを行うことによって、溶接構造体に用いられる厚鋼板の品質を高精度かつ簡便に評価することが可能となる。 In other words, it is possible to evaluate the quality of steel plates used in welded structures with high accuracy and ease by evaluating only the brittle crack propagation arresting properties of the surface layer instead of the entire thickness of the steel plates. Become.
本発明は上記の知見に基づいてなされたものである。以下、本発明の一実施形態に係る厚鋼板の品質評価方法について説明する。 The present invention has been made based on the above findings. Hereinafter, a method for evaluating the quality of a thick steel plate according to one embodiment of the present invention will be described.
１．溶接構造体の構成
本発明は、溶接構造体に用いられる厚鋼板の品質評価方法に関するものである。図１は、本発明の一実施形態に係る品質評価の対象となる厚鋼板によって構成される溶接構造体を示す斜視図である。溶接構造体１０は、接合部材１１および被接合部材１２を備えている。接合部材１１は板状であり、板厚方向に直交する一対の表面１１ａ，１１ｂを有する。また、被接合部材１２は板状であり、接合部材１１の端面１１ｃが当接される被接合面１２ａを有する。
1. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a quality evaluation method for thick steel plates used in welded structures. FIG. 1 is a perspective view showing a welded structure composed of thick steel plates to be evaluated for quality according to one embodiment of the present invention. The
そして、図１に示すように、溶接構造体１０は、端面１１ｃが被接合面１２ａに当接した状態で、接合部材１１が被接合部材１２に両側部分溶込み溶接されたＴ継手部を有する。なお、上記のＴ継手部を有する溶接構造体には、図１に示すようなＴ字状の構造体に加えて、例えば、図２および３に示す形状の構造体も含まれる。
As shown in FIG. 1, the welded
また、接合部材１１と被接合部材１２とが、隅肉溶接によって接合されるものであってもよいし、接合強度の観点から、接合部材１１に開先を設け、開先溶接によって接合されるものであってもよい。図１～３に示すように、溶接構造体１０には、表面１１ａ，１１ｂのそれぞれの側に溶接部１３ａ，１３ｂが形成される。
In addition, the joining
本発明においては、接合部材１１または被接合部材１２となる厚鋼板の品質評価を行う。以下、各工程について詳しく説明する。なお、本発明において、厚鋼板とは、板厚が５０ｍｍ以上である鋼板を意味する。 In the present invention, a quality evaluation is performed on the thick steel plate that will be the member to be joined 11 or the member to be joined 12 . Each step will be described in detail below. In the present invention, a thick steel plate means a steel plate having a thickness of 50 mm or more.
２．試験片採取工程
まず、接合部材１１または被接合部材１２となる厚鋼板から、板状試験片を採取する。板状試験片は、厚鋼板の表層部から採取する。具体的には、厚鋼板の板厚方向と厚さ方向が一致し、かつ厚鋼板の表面から５ｍｍ深さまでの領域の一部を含むように採取する必要がある。
2. Test Piece Sampling Step First, a plate-shaped test piece is sampled from the thick steel plate to be the joining
また、後述するように、本発明に係る方法においては、板状試験片の長手方向と垂直な面においてき裂が発生するように試験を行う。溶接構造体において、き裂は溶接部１３ａ，１３ｂの延伸方向（図１に示されるＹ方向）と垂直な面において発生する。そのため、板状試験片は、その長手方向が溶接構造体のＹ方向となる方向と一致するように採取することが好ましい。
Moreover, as will be described later, in the method according to the present invention, the test is performed so that cracks are generated in the plane perpendicular to the longitudinal direction of the plate-shaped test piece. In the welded structure, cracks occur in a plane perpendicular to the extending direction (the Y direction shown in FIG. 1) of the welded
試験片の形状および寸法について、特に制限は設けないが、ＡＳＴＭ Ｅ２０８に規定されるタイプＰ１～Ｐ３試験片を採用することが好ましい。なかでも、最も小型なタイプＰ３試験片を採用することが好ましい。タイプＰ３試験片とは、長さ１３０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ１６ｍｍの試験片である。 Although there are no particular restrictions on the shape and dimensions of the test piece, it is preferable to adopt type P1 to P3 test pieces specified in ASTM E208. Among them, it is preferable to adopt the smallest type P3 test piece. A type P3 specimen is a specimen having a length of 130 mm, a width of 50 mm and a thickness of 16 mm.
例えば、上記のタイプＰ３試験片を採取するに際しては、上述のように、厚鋼板の板厚方向と厚さ方向が一致し、かつ厚鋼板の表面から５ｍｍ深さまでの領域の一部を含む限り、どの位置から採取してもよい。例えば、厚鋼板の表面から１６ｍｍ深さ位置までの領域において採取してもよい。または、厚鋼板の表面を１ｍｍ削り取った後、１ｍｍ深さ位置から１７ｍｍ深さ位置までの領域において採取してもよい。 For example, when collecting the above type P3 test piece, as described above, as long as the plate thickness direction and the thickness direction of the thick steel plate match, and a part of the region from the surface of the thick steel plate to a depth of 5 mm is included. , can be taken from any position. For example, samples may be taken from the surface of the steel plate to a depth of 16 mm. Alternatively, after scraping off the surface of the thick steel plate by 1 mm, the sample may be taken from the region from the 1 mm depth position to the 17 mm depth position.
接合部材１１となる厚鋼板の品質評価を行う場合においては、接合部材１１となる厚鋼板の板厚方向と直交する一表面から５ｍｍ深さまでの領域の一部を含むように、板状試験片を採取する。接合部材１１となる厚鋼板の板厚方向と直交する一表面とは、上述した接合部材１１が有する表面１１ａ，１１ｂのいずれか一方に対応する面である。
In the case of evaluating the quality of the thick steel plate to be the joining
一方、被接合部材１２となる厚鋼板の品質評価を行う場合においては、被接合部材１２となる厚鋼板の被接合面１２ａに対応する一表面から５ｍｍ深さまでの領域の一部を含むように、板状試験片を採取する。 On the other hand, when evaluating the quality of the thick steel plate that will be the member to be joined 12, a part of the region from one surface corresponding to the surface to be joined 12a of the thick steel plate that will be the member to be joined 12 to a depth of 5 mm is included. , Take a plate-shaped test piece.
３．無延性遷移温度測定工程
次に、上記の板状試験片を用いて無延性遷移温度ＮＤＴＴ（℃）を測定する。本発明において、無延性遷移温度ＮＤＴＴ（℃）は、ＡＳＴＭ Ｅ２０８に準拠したＮＲＬ落重試験を実施することにより測定する。ＮＲＬ落重試験について詳しく説明する。
3. Non-Ductile Transition Temperature Measurement Step Next, the non-ductile transition temperature NDTT (° C.) is measured using the plate-shaped test piece. In the present invention, the non-ductile transition temperature NDTT (° C.) is measured by performing an NRL drop weight test according to ASTM E208. The NRL drop weight test will be described in detail.
まず、上記板状試験片の厚さ方向に垂直な面であって、厚鋼板の表面側であった面上に、板状試験片の長手方向に平行な方向に延びる溶接ビードを形成する。その際、溶接材料はＡＳＴＭ Ｅ２０８に規定される靱性の低い溶接材料を使用する。溶接ビードの長さは６０～７０ｍｍ、幅は１２～１６ｍｍの範囲となるよう調整する。そして、溶接ビード上に板状試験片の幅方向に平行な切欠きを形成する。この時、切欠きの幅は１．５ｍｍ以下とし、切欠きの溝底と板状試験片との距離が１．８～２．０ｍｍの範囲となるよう調整する。 First, a weld bead extending in a direction parallel to the longitudinal direction of the plate-shaped test piece is formed on the surface perpendicular to the thickness direction of the plate-shaped test piece, which was the surface side of the thick steel plate. At that time, a welding material with low toughness specified in ASTM E208 is used as the welding material. The length of the weld bead is adjusted to 60 to 70 mm and the width to 12 to 16 mm. Then, a notch parallel to the width direction of the plate-shaped test piece is formed on the weld bead. At this time, the width of the notch is 1.5 mm or less, and the distance between the groove bottom of the notch and the plate-shaped test piece is adjusted to be in the range of 1.8 to 2.0 mm.
そして、上記板状試験片の溶接ビードを形成した面を下側に向け、長さ方向の両端部を支持した後、溶接ビードを形成したのと反対側の面に対して、落重による衝撃曲げ荷重を加える。その後、切欠きから発生した脆性き裂が試験片を伝播した状態を調べることで、Ｂｒｅａｋ（き裂伝播あり）またはＮｏ Ｂｒｅａｋ（き裂伝播なし）を判定する。切欠から発生した脆性き裂が試験片の表面を試験片幅方向に伝播してその端部まで進行した場合、試験結果はＢｒｅａｋ（き裂伝播あり）と判定される。幅方向の端部にき裂が達しなかった場合、試験結果はＮｏ Ｂｒｅａｋ（き裂伝播なし）と判定される。 Then, the surface of the plate-shaped test piece on which the weld bead is formed faces downward, and after supporting both ends in the length direction, the impact due to the drop weight is applied to the surface opposite to the surface on which the weld bead is formed. Apply bending load. After that, by examining the state in which the brittle crack generated from the notch has propagated through the test piece, Break (with crack propagation) or No Break (with no crack propagation) is determined. If the brittle crack generated from the notch propagates across the surface of the test piece in the width direction and progresses to the end of the test piece, the test result is determined as Break (crack propagation). If the crack did not reach the end in the width direction, the test result is determined as No Break (no crack propagation).
上記の落重試験の結果から無延性遷移温度を特定する方法については、特に制限する必要はない。例えば、２個ずつの板状試験片を用いて、－１００℃の条件から開始して、５℃間隔で試験温度を変化させながら（Ｎｏ Ｂｒｅａｋの場合は５℃低下、Ｂｒｅａｋの場合は５℃上昇）、２個の板状試験片ともにＮｏ Ｂｒｅａｋが得られた最も低い試験温度から５℃低い温度を無延性遷移温度とすることができる。 There is no particular limitation on the method for identifying the non-ductile transition temperature from the results of the above drop weight test. For example, using two plate-shaped test pieces, starting from the condition of -100 ° C., while changing the test temperature at intervals of 5 ° C. (5 ° C. drop for No Break, 5 ° C. for Break rise), a temperature 5°C lower than the lowest test temperature at which No Break was obtained for both plate-shaped test pieces can be taken as the non-ductility transition temperature.
４．脆性き裂伝播停止特性判定工程
以上の工程によって得られた無延性遷移温度に基づいて、厚鋼板が脆性き裂伝播停止特性に優れるか否かの判定を行う。具体的な判定方法については特に制限はないが、例えば、接合部材となる厚鋼板の品質評価を行う場合、または被接合部材となる厚鋼板の品質評価を行う場合のそれぞれにおいて、以下のように判定することができる。
4. Step of Determining Brittle Crack Arresting Property Whether or not the steel plate has excellent brittle crack arresting property is judged based on the non-ductile transition temperature obtained by the above steps. There is no particular limitation on the specific determination method, but for example, when evaluating the quality of a thick steel plate that will be a member to be joined, or when evaluating the quality of a thick steel plate that will be a member to be joined, the following are used. can judge.
４－１．接合部材となる厚鋼板の品質評価を行う場合について
き裂が被接合部材から接合部材側に向かって伝播する場合において、き裂が突入する領域の深さは、接合部材および被接合部材の接合箇所の構造に大きく依存する。
4-1. When evaluating the quality of steel plates to be joined members When a crack propagates from the member to be joined to the side of the member to be joined, the depth of the region where the crack penetrates Much depends on the structure of the site.
図４を用いて、接合部材の表層部の構造について詳しく説明する。図４は、溶接構造体１０の、表面１１ａおよび被接合面１２ａに垂直な断面図である。図４においては、図面が煩雑になることを避けるため、ハッチングは付していない。
The structure of the surface layer portion of the joining member will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the welded
図１および図４に示すように、接合部材１１および被接合部材１２の接合箇所の表面１１ａ側には、溶接金属１４ａが形成されている。そして、溶接金属１４ａと接合部材１１および被接合部材１２との境界部には、熱影響部１５ａが形成されている。本願明細書において、溶接金属１４ａと熱影響部１５ａとを合わせた領域が溶接部１３ａである。
As shown in FIGS. 1 and 4, a
ここで、被接合部材１２から発生し、接合部材１１に伝播するき裂の突入領域は、表面１１ａから溶接部１３ａの熱影響部１５ａの最頂点までの深さに依存する。すなわち、接合部材の表層部における無延性遷移温度を、表面１１ａから溶接部１３ａの熱影響部１５ａの最頂点までの深さに応じて制御することによって、き裂の進展を停止することが可能になる。具体的には、表面１１ａから溶接部１３ａの熱影響部１５ａの最頂点までの深さが大きいほど、き裂が進展しやすくなるため、表層部における無延性遷移温度が低い厚鋼板が要求される。
Here, the penetration area of the crack generated from the member to be joined 12 and propagating to the member to be joined 11 depends on the depth from the
したがって、接合部材となる厚鋼板の品質評価を行う場合においては、ＮＲＬ落重試験により測定された無延性遷移温度をＮＤＴＴ（℃）とし、表面１１ａから溶接部１３ａの熱影響部１５ａの最頂点までの接合部材１１の板厚方向の距離をｈ（ｍｍ）とした場合に、下記（ｉ）式および（ii）式を満足する場合に、接合部材となる厚鋼板が脆性き裂伝播停止特性に優れると判定することができる。
ＮＤＴＴ≦－６０ ・・・（ｉ）
ＮＤＴＴ≦－３０．５×ｌｎ（ｈ）－１４．０ ・・・（ii）
Therefore, when evaluating the quality of thick steel plates to be joined members, the non-ductile transition temperature measured by the NRL drop weight test is NDTT (° C.), and the highest peak of the heat affected
NDTT≦−60 (i)
NDTT≦−30.5×ln(h)−14.0 (ii)
なお、熱影響部１５ａの最頂点とは、熱影響部１５ａの板厚方向における先端を意味する。また、図４に示すように、距離ｈは、表面１１ａと、表面１１ａと平行でかつ熱影響部１５ａの板厚方向における先端を通る仮想的な面１１ｄとの距離である。熱影響部１５ａの先端位置については、ナイタール腐食により現出させることで容易に判別することが可能である。
The highest vertex of the heat-affected
４－２．被接合部材となる厚鋼板の品質評価を行う場合について
き裂が接合部材から被接合部材側に向かって伝播する場合においては、被接合部材の接合部材側の表層部における脆性き裂伝播停止特性を、接合部材の高さおよび想定される許容応力に応じて向上させることによって、き裂の進展を停止することが可能になる。
4-2. When evaluating the quality of steel plates that are to be welded When a crack propagates from the welded member to the welded member side, the brittle crack propagation arresting characteristics can be improved depending on the height of the joint member and the assumed allowable stress, crack propagation can be stopped.
すなわち、被接合部材の表層部における無延性遷移温度を、接合部材の高さおよび予め設定される接合部材の許容応力に応じて制御することによって、き裂の進展を停止することが可能になる。具体的には、接合部材の高さが高いほど、また、接合部材の許容応力が高いほど、き裂が進展しやすくなるため、表層部における無延性遷移温度を低くする必要がある。 That is, by controlling the non-ductile transition temperature in the surface layer portion of the member to be joined according to the height of the member to be joined and the preset allowable stress of the member to be joined, it is possible to stop the propagation of cracks. . Specifically, the higher the height of the joint member and the higher the allowable stress of the joint member, the easier it is for cracks to propagate.
したがって、被接合部材となる厚鋼板の品質評価を行う場合においては、ＮＲＬ落重試験により測定された無延性遷移温度をＮＤＴＴ（℃）とし、接合部材の端面に垂直な方向における長さをＨ（ｍｍ）、予め設定される接合部材の許容応力をσ（Ｎ／ｍｍ２）とした場合に、下記（iii）式を満足する場合に、被接合部材となる厚鋼板が脆性き裂伝播停止特性に優れると判定することができる。
ＮＤＴＴ≦３６０．４－４６．８×ｌｎ｛σ（πＨ）０．５｝ ・・・（iii）
Therefore, when evaluating the quality of a thick steel plate to be joined, the non-ductility transition temperature measured by the NRL drop weight test is NDTT (° C.), and the length in the direction perpendicular to the end surface of the joining member is H. (mm) and the preset allowable stress of the members to be joined is σ (N/mm 2 ). It can be determined that the characteristics are excellent.
NDTT≦360.4−46.8×ln{σ(πH) 0.5 } (iii)
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to these examples.
表１に示す板厚を有する各種鋼板を用意した後、それぞれの鋼板について、一方側の面の表層部における無延性遷移温度を調査した。具体的には、表面を１ｍｍ削り取った後、試験片の厚さ方向が、上記鋼板の板厚方向と一致するように、ＡＳＴＭ Ｅ２０８に規定されるタイプＰ３試験片を採取した。そして、当該試験片を用いて、ＡＳＴＭ Ｅ２０８に準拠したＮＲＬ落重試験を実施し、無延性遷移温度ＮＤＴＴ（℃）を求めた。 After preparing various steel sheets having the thicknesses shown in Table 1, the non-ductile transition temperature in the surface layer portion of one side surface of each steel sheet was investigated. Specifically, after scraping off the surface by 1 mm, a type P3 test piece specified in ASTM E208 was taken such that the thickness direction of the test piece coincided with the plate thickness direction of the steel plate. Then, using the test piece, an NRL drop weight test conforming to ASTM E208 was performed to determine the non-ductility transition temperature NDTT (°C).
その後、上記の各種鋼板を試験板（接合部材１１）とし、図５に示す構造モデルアレスト試験体を作製して試験を実施した。板厚１００ｍｍの鋼板をＣＯ２溶接により接合した溶接継手を助走溶接継手（被接合部材１２）とし、表１に示す条件でＣＯ２溶接または被覆アーク溶接（ＳＭＡＷ）により溶接構造体１０を作製した。
After that, using the various steel plates described above as test plates (bonding members 11), structural model arrest test pieces shown in FIG. 5 were prepared and tested. A welded joint obtained by joining steel plates with a thickness of 100 mm by CO 2 welding was used as a run-up welded joint (member to be joined 12), and a welded
その後、溶接構造体１０のフュージョンライン部１６ａにノッチ１６ｂを導入した。そして、溶接構造体１０を船舶設計温度である－１０℃に冷却し、ＥＨ４０の設計応力に相当する２５７ＭＰａの試験応力を負荷し、ノッチ部近傍だけを－５０℃程度に急冷し、ノッチ部に楔を介して打撃を加えて脆性き裂を発生、伝播させた。
After that, a
試験後の構造モデルアレスト試験体を使用し、試験体長手方向の中心位置から左右に２５０ｍｍ離れた位置において、接合部材と被接合部材との一方側の溶接部の断面を切り出した。その後、研磨して、ナイタール腐食を施すことで溶接金属部と溶接熱影響部（溶接時にＡｃ１変態点以上に加熱された領域）を現出させた。これらの２カ所の溶接継手断面の写真をデジタルカメラによりそれぞれ撮影し、写真画像から溶接部形状を測定し、２カ所の測定結果の平均値を使用した。 Using the structural model arrest specimen after the test, a cross section of the welded portion on one side of the joining member and the joined member was cut out at a position 250 mm left and right from the center position in the longitudinal direction of the specimen. After that, by polishing and applying nital corrosion, a weld metal zone and a weld heat-affected zone (a region heated to the Ac 1 transformation point or higher during welding) were exposed. Photographs of the cross sections of the welded joints at these two locations were taken with a digital camera, the weld shape was measured from the photograph images, and the average value of the measurement results at the two locations was used.
そして、得られた無延性遷移温度ＮＤＴＴ（℃）と、溶接部の熱影響部の最頂点と上記の表面との接合部材の板厚方向の距離ｈ（ｍｍ）に基づいて、接合部材として用いた厚鋼板が脆性き裂伝播停止特性に優れるか否かの判定を行った。 Then, based on the obtained non-ductility transition temperature NDTT (° C.) and the distance h (mm) in the plate thickness direction of the joining member between the highest vertex of the heat affected zone of the weld and the above surface, it can be used as the joining member. It was determined whether or not the thick steel plate with the brittle crack propagation was excellent in brittle crack arrestability.
また、構造モデルアレスト試験体を用いた試験の結果については、脆性き裂が試験板で停止した場合は停止、試験板を破断した場合は伝播と判定した。それらの結果を表１にまとめて示す。 As for the results of the test using the structural model arrest test specimen, it was determined that the brittle crack stopped when it stopped at the test plate, and propagated when the test plate was broken. These results are summarized in Table 1.
表１から明らかなように、本発明の評価方法によって良好と判定された厚鋼板を接合部材として用いた場合には、脆性き裂が試験板で停止したのに対して、不良と判定された厚鋼板を用いた場合には、脆性き裂が接合部材まで伝播する結果となった。 As is clear from Table 1, when a thick steel plate judged to be good by the evaluation method of the present invention was used as a joining member, the brittle crack was stopped in the test plate, whereas it was judged to be bad. When a thick steel plate was used, the brittle crack propagated to the joint member.
表２に示す板厚を有する各種鋼板を用意した後、それぞれの鋼板について、一方側の面（被接合面）の表層部における無延性遷移温度を調査した。具体的には、被接合面を１ｍｍ削り取った後、試験片の厚さ方向が、上記鋼板の板厚方向と一致するように、ＡＳＴＭ Ｅ２０８に規定されるタイプＰ３試験片を採取した。そして、当該試験片を用いて、ＡＳＴＭ Ｅ２０８に準拠したＮＲＬ落重試験を実施し、無延性遷移温度ＮＤＴＴ（℃）を求めた。 After preparing various steel sheets having the thicknesses shown in Table 2, the non-ductile transition temperature in the surface layer portion of one side surface (surface to be joined) of each steel sheet was investigated. Specifically, after scraping off the surface to be joined by 1 mm, a type P3 test piece specified in ASTM E208 was taken so that the thickness direction of the test piece coincided with the plate thickness direction of the steel plate. Then, using the test piece, an NRL drop weight test conforming to ASTM E208 was performed to determine the non-ductility transition temperature NDTT (°C).
その後、上記の各種鋼板を試験板（被接合部材１２）とし、図６に示す構造モデルアレスト試験体を作製して試験を実施した。表２に示す高さＨ（ｍｍ）を有し、板厚１００ｍｍの鋼板をＣＯ２溶接により接合した溶接継手を助走溶接継手（接合部材１１）とし、表２に示す条件でＣＯ２溶接または被覆アーク溶接（ＳＭＡＷ）により溶接構造体１０を作製した。その際、接合部材１１に板厚の１／３の深さの両側開先を設け、接合部材１１と被接合部材１２とを開先溶接により接合した。
After that, using the various steel plates described above as test plates (
その後、溶接構造体１０のフュージョンライン部１６ａにノッチ１６ｂを導入した。そして、溶接構造体１０を船舶設計温度である－１０℃に冷却し、表２に示す接合部材１１の許容応力σに相当する試験応力を負荷し、ノッチ部近傍だけを－５０℃程度に急冷し、ノッチ部に楔を介して打撃を加えて脆性き裂を発生、伝播させた。
After that, a
そして、得られた無延性遷移温度ＮＤＴＴ（℃）と、接合部材の高さＨ（ｍｍ）および許容応力σに基づいて、被接合部材として用いた厚鋼板が脆性き裂伝播停止特性に優れるか否かの判定を行った。 Then, based on the obtained non-ductility transition temperature NDTT (° C.), the height H (mm) of the joining member, and the allowable stress σ, whether the steel plate used as the member to be joined has excellent brittle crack arrestability made a decision as to whether or not
また、構造モデルアレスト試験体を用いた試験の結果については、脆性き裂が試験板で停止した場合は停止、試験板を破断した場合は伝播と判定した。それらの結果を表２にまとめて示す。 As for the results of the test using the structural model arrest test specimen, it was determined that the brittle crack stopped when it stopped at the test plate, and propagated when the test plate was broken. These results are summarized in Table 2.
表２から明らかなように、本発明の評価方法によって良好と判定された厚鋼板を被接合部材として用いた場合には、脆性き裂が試験板で停止したのに対して、不良と判定された厚鋼板を用いた場合には、脆性き裂が被接合部材まで伝播する結果となった。 As is clear from Table 2, when the steel plate judged to be good by the evaluation method of the present invention was used as the member to be joined, the brittle crack was stopped in the test plate, whereas it was judged to be defective. When a thick steel plate was used, the brittle crack propagated to the joined members.
以上のように、本発明によれば、脆性き裂伝播停止特性に優れた溶接構造体を得るために必要な厚鋼板の品質を、高精度かつ簡便に評価することが可能である。 As described above, according to the present invention, it is possible to accurately and simply evaluate the quality of steel plates necessary for obtaining a welded structure having excellent brittle crack arrestability.
１０ 溶接構造体
１１ 接合部材
１１ａ，１１ｂ 表面
１１ｃ 端面
１１ｄ 仮想的な面
１２ 被接合部材
１２ａ 被接合面
１３ａ，１３ｂ 溶接部
１４ａ，１４ｂ 溶接金属
１５ａ，１５ｂ 熱影響部
１６ａ フュージョンライン部
１６ｂ ノッチ
REFERENCE SIGNS
Claims (2)
前記接合部材となる板厚５０ｍｍ以上の厚鋼板の品質評価方法であって、
前記厚鋼板から、厚さ方向が前記厚鋼板の板厚方向と一致し、かつ前記厚鋼板の板厚方向と直交する一表面から５ｍｍ深さまでの領域の一部を含むように板状試験片を採取し、
前記板状試験片を用いて、ＮＲＬ落重試験による無延性遷移温度を測定し、
ＮＲＬ落重試験により測定された前記無延性遷移温度をＮＤＴＴ（℃）とし、前記両側部分溶込み溶接によって前記一表面側に形成される溶接部の熱影響部の最頂点と前記一表面との前記接合部材の板厚方向の距離をｈ（ｍｍ）とした場合に、
下記（ｉ）式および（ii）式を満足する場合に、前記接合部材となる前記厚鋼板が脆性き裂伝播停止特性に優れると判定する、
厚鋼板の品質評価方法。
ＮＤＴＴ≦－６０ ・・・（ｉ）
ＮＤＴＴ≦－３０．５×ｌｎ（ｈ）－１４．０ ・・・（ii） In a welded structure having a T-joint portion in which the plate-like joining member is partially penetration-welded on both sides to the plate-like member to be joined in a state in which the end surface of the plate-like joining member is in contact with the joining surface of the plate-like member to be joined ,
A quality evaluation method for a thick steel plate having a thickness of 50 mm or more to be the joining member,
From the thick steel plate, the plate-shaped test piece so that the thickness direction matches the thickness direction of the thick steel plate and includes a part of the region from one surface perpendicular to the thickness direction of the thick steel plate to a depth of 5 mm and _
Using the plate-shaped test piece, measure the non-ductile transition temperature by NRL drop weight test,
The non-ductile transition temperature measured by the NRL drop weight test is NDTT (° C.), and the maximum peak of the heat affected zone of the weld formed on the one surface side by the double-sided partial penetration welding and the one surface When the distance in the plate thickness direction of the joint member is h (mm),
When the following formulas (i) and (ii) are satisfied, it is determined that the thick steel plate to be the joining member is excellent in brittle crack arrestability.
A quality evaluation method for thick steel plates.
NDTT≦−60 (i)
NDTT≦−30.5×ln(h)−14.0 (ii)
前記被接合部材となる板厚５０ｍｍ以上の前記厚鋼板の品質評価方法であって、
前記厚鋼板から、厚さ方向が前記厚鋼板の板厚方向と一致し、かつ前記厚鋼板の前記被接合面に対応する一表面から５ｍｍ深さまでの領域の一部を含むように板状試験片を採取し、
前記板状試験片を用いて、ＮＲＬ落重試験による無延性遷移温度を測定し、
ＮＲＬ落重試験により測定された前記無延性遷移温度をＮＤＴＴ（℃）とし、前記接合部材の前記端面に垂直な方向における長さをＨ（ｍｍ）、予め設定される前記接合部材の許容応力をσ（Ｎ／ｍｍ２）とした場合に、
下記（iii）式を満足する場合に、前記被接合部材となる前記厚鋼板が脆性き裂伝播停止特性に優れると判定する、
厚鋼板の品質評価方法。
ＮＤＴＴ≦３６０．４－４６．８×ｌｎ｛σ（πＨ）０．５｝ ・・・（iii）
In a welded structure having a T-joint portion in which the plate-like joining member is partially penetration-welded on both sides to the plate-like member to be joined in a state in which the end surface of the plate-like joining member is in contact with the joining surface of the plate-like member to be joined ,
A quality evaluation method for the thick steel plate having a thickness of 50 mm or more to be the member to be joined,
From the thick steel plate, the plate shape test so that the thickness direction matches the thickness direction of the thick steel plate and includes a part of the region from one surface corresponding to the joined surface of the thick steel plate to a depth of 5 mm take a piece and
Using the plate-shaped test piece, measure the non-ductile transition temperature by NRL drop weight test,
The non-ductile transition temperature measured by the NRL drop weight test is NDTT (° C.), the length of the joint member in the direction perpendicular to the end face is H (mm), and the preset allowable stress of the joint member is When σ (N/mm 2 ),
When the following formula (iii) is satisfied, it is determined that the thick steel plate to be the member to be joined is excellent in brittle crack arrestability.
A quality evaluation method for thick steel plates.
NDTT≦360.4−46.8×ln{σ(πH) 0.5 } (iii)
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