提高钢材的焊接接头中的热影响区的韧性的方法技术

提高钢材的焊接接头中的热影响区的韧性的方法，其特征在于，通过在由钢材的多层焊接接头的最终道次形成的热影响区的表面，进行利用超声波振动端子的打击处理或者利用超声波振动钢球的喷丸硬化处理，在与由上述最终道次形成的热影响区中的焊接金属和母材的熔合线（ＦＬ）邻接的金属组织中，使从上述钢材表面至大于或等于２ｍｍ的深度的各结晶的长径平均是从该钢材表面至板厚ｔ的１／４的深度中的焊接前的母材的等效晶粒直径。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及提高在建筑、造船、桥梁、建筑机械、海洋结构物等焊接结构物中使用的钢材的焊接接头中的热影响区的韧性的方法。具体地说，涉及提高多层焊接接头、角焊接头、1道次或者数道次的大热量输入焊接接头中的热影响区的韧性的方法。
技术介绍
一般，作为在建筑、造船、桥梁、建筑机械、海洋结构物等焊接结构物中使用的焊接接头，有通过数道次进行焊接的多层焊接接头，将钢材相互垂直地组合的角部焊接的角焊接头，利用大热量输入焊接的1道或者数道的焊接接头。以下，详细地叙述与各个焊接接头的热影响区的韧性有关的以往的问题点。<多层焊接接头> 多层焊接接头，由于焊接的热量输入而使钢材的金属组织粗化，通过后续的焊接道次，晶粒已粗化的区域由于再次加热而发生细晶粒化，因此即使在热影响区(HAZ部，以下相同)中，也确保高的韧性。但是，由接近钢材表面的最终道次形成的HAZ部，由于没有后续的焊接道次，不发生由再加热引起的细晶粒化，晶粒依然粗化，因而断裂韧性大大劣化。例如，在金属便览，日本金属学会编(修订5版)，丸善株式会社，p1072，附图说明图16-50中揭示了，关于焊接热影响区的金属组织，通过加热，金属组织一次完全成为奥氏体，该奥氏体极粗化，而容易发生硬化，就容易产生裂纹。为了解决上述的问题，过去往往采取如下对策，即在规定的焊接结束后，再进行继续焊接，将该部焊接至隆起的状态，使金属组织细晶粒化后，通过用研磨机等研磨掉不要的隆起部分，仅使其存在经受再加热而细晶粒化的HAZ。但是，这样的对策，除了必须余量的焊接作业外，还必须进行利用研磨机等的研磨，因此存在施工成本、工程负担大这样的问题，因而是不现实的。<角焊接头> 在将钢材相互垂直地组合的角部进行焊接的角焊接头中，缝边部附近的HAZ部已发生晶粒粗化，也存在与上述多层焊接接头相同的问题。<大热量输入焊接头头> 应用由大热量输入焊接形成的1道次或者数道次的焊接接头的钢材，一般为了即使不接受由后续的焊接道次产生的热量再输入也能够防止HAZ组织的晶粒粗化，通过使母材中的TiN或氧化物等细微分散，设计成利用TiN或氧化物等的钉扎效果能够抑制奥氏体晶粒的长大。但是，焊接的热量输入一大，HAZ组织就容易粗化，因此限制热量输入，另外，为了提高焊接效率，在使坡口狭窄而且接近于垂直的情况下，母材未充分熔化的焊接金属的一方早就发生了凝固，因此变得容易发生焊接的熔合不良，特别在缝边部发生咬边，该部分成为应力集中部，而成为破坏的起点，因而存在断裂韧性显著地劣化这样的问题。另外，作为关于在焊接部给予超声波振动的方法的现有技术，例如，在美国专利第6171415号说明书中公开了，在刚电弧焊之后，就沿通过焊接电弧发热的焊缝部给予超声波振动的方法。但是，该现有技术是通过用超声波振动子打击，来提高疲劳强度的方法，完全没有揭示关于作为本专利技术目的的利用HAZ部的金属组织的细晶粒化或熔合不良部的焊合来提高韧性的技术。专利技术的公开本专利技术是解决上述那样的现有技术的问题点，提供提高钢材的多层焊接接头、角焊接头、1道次或者数道次的大热量输入焊接接头中的热影响区的韧性的方法。本专利技术是为了解决上述课题进行深入研究的结果而完成的专利技术，提供在钢材的焊接接头的缝边部附近，通过进行利用超声波振动端子的打击处理或者利用超声波振动钢球的喷丸硬化处理，提高钢材的多层焊接接头、角焊接头、1道次或者多道次的大热量输入焊接接头中的热影响区的韧性的方法，作为其要旨如下所述。(1)，其特征在于，通过在由钢材的多层焊接接头的最终道次形成的热影响区的表面，进行利用超声波振动端子的打击处理或者利用超声波振动钢球的喷丸硬化处理，在与由上述最终道次形成的热影响区中的焊接金属和母材的熔合线(FL)邻接的金属组织中，使从上述钢材表面至大于或等于2mm的深度的各结晶的长径平均是从该钢材表面至板厚t的1/4的深度中的焊接前的母材的等效晶粒直径。(2)，其特征在于，通过在钢材的角焊接头中的缝边部附近，进行利用超声波振动端子的打击处理或者利用超声波振动钢球的喷丸硬化处理，在与上述缝边部附近的热影响区中的焊接金属和母材的熔合线邻接的金属组织中，使从上述钢材表面至大于或等于2mm的深度的各结晶的长径平均是从该钢材表面至板厚t的1/4的深度中的焊接前的母材的等效晶粒直径。(3)在(1)或(2)中记载的，其特征在于，从上述钢材表面至大于或等于2mm的深度的各结晶的长径平均是小于或等于30μm。(4)，其特征在于，通过在钢材的1道次或者数道次的大热量输入焊接接头的缝边部附近，进行利用超声波振动端子的打击处理或者利用超声波振动钢球的喷丸硬化处理，使在上述缝边部形成的熔合不良部的长度小于或等于0.3mm。(5)在(1)～(4)的任一项中记载的，其特征在于，在上述利用超声波振动端子的打击处理或者利用超声波振动钢球的喷丸硬化处理的处理前或者处理中，对上述钢材进行辅助加热。附图的简单说明图1是表示作为本专利技术的提高钢材的多层焊接接头中的热影响区的韧性的方法的第1实施方式的图。图2是图1中的HAZ部5的详细图。图3是表示作为本专利技术的提高钢材的角焊接头中的热影响区的韧性的方法的第2实施方式的图。图4是表示作为本专利技术的提高钢材的1道次或者多道次的大热量输入焊接接头中的热影响区的韧性的方法的第3实施方式的图。图5是表示进行超声波冲击处理或者超声波喷丸硬化处理前的熔合不良部的图。图6是表示进行超声波冲击处理或者超声波喷丸硬化处理后的熔合不良部的图。实施专利技术的最佳方式使用图1～图6详细地说明本专利技术的实施方式。<第1实施方式> 图1是表示作为本专利技术的提高钢材的多层焊接接头中的热影响区的韧性的方法的第1实施方式的图，在图1中，钢材1和钢材2通过多层焊接接头进行接合，3表示焊接金属，4表示最终的焊接道次，5表示由最终的焊接道次形成的热影响区(HAZ部)，6表示超声波振动端子，7表示母材和焊接金属的熔合线(FL)，t表示母材的板厚。在多层焊接接头中，由于焊接的热量输入，即使HAZ部的金属组织粗化，通过后续的道次再次被加热，因此通过热循环，结晶也发生细化，而维持高韧性。但是，通过图1的最终的焊接道次4被加热的HAZ部5，因为没有后续的道次，所以晶粒依然是成为粗化的状态。因此，通过利用超声波振动端子(锤)6打击HAZ部5的表面的超声波冲击处理，使HAZ的金属组织细晶粒化，作为其结果，可显著地提高韧性。虽然该机理尚不清楚，但可认为，由于用超声波振动端子6进行高频的打击，钢材的表面发生塑性变形，由于该加工发热，HAZ部的金属组织发生再结晶而细晶粒化。再者，为了促进由该加工发热引起的再结晶，在利用超声波振动端子的打击处理或者利用超声波振动钢球的喷丸硬化处理的处理前或者处理中，优选对钢材进行辅助加热，虽然不限制该辅助加热的方法，但优选不需要大规模设备的感应加热方法或者通电加热方法。虽然不限制在本专利技术中使用的超声波发生装置，但优选使用200w～3kw的电源，利用变频器发生19kHz～60kHz的超声波振动，通过用波导管进行增幅，以20～60μm的振幅使由5mm～30mm的锤头构成的超声波振动端子发生振动的装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：石川忠，中岛清孝，野濑哲郎，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：