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焊接结构体制造技术

技术编号:40209768 阅读:5 留言:0更新日期:2024-02-02 22:20
本发明专利技术提供一种脆性龟裂传播停止性能优异的焊接结构体。上述焊接结构体具备T形接头,该T形接头使接合部件的端面与板厚50mm以上的被接合部件的表面对接,将上述接合部件与上述被接合部件接合,该T形接头的焊接金属具有以面积%计具有80%以上的奥氏体相的组织。上述焊接结构体仅通过在焊接施工时进行焊接材料的选定、焊接条件的调整,就能够在达到大规模破坏之前阻止从厚壁的被接合部件产生的脆性龟裂向接合部件的传播,能够提高船体结构的安全性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术涉及一种例如大型集装箱船、散装货船等使用厚钢板进行焊接施工的焊接钢结构物(焊接结构体)。其中,特别涉及能够使从厚钢板的母材或者焊接接头部产生的脆性龟裂的传播在达到结构物的大规模破坏之前停止的脆性龟裂传播停止特性优异的焊接结构体。


技术介绍

1、集装箱船、散装货船例如与油轮等不同,其为了提高装载能力、提高装卸效率的提高等而具有增大船上部的开口部的结构。因此,在集装箱船、散装货船中,特别需要使船体外板高强度化或厚壁化。

2、另外,集装箱船近年大型化,建造了6000~24000teu这样的大型船。应予说明,teu(twenty feet equivalent unit)是表示换算为长度20英尺的集装箱的个数,表示集装箱船的装载能力的指标。随着这样的船的大型化,船体外板有使用板厚:50mm以上、屈服强度:390n/mm2级以上的厚钢板的趋势。

3、今年来,从缩短施工期间的观点出发,作为船体外板的钢板大多例如通过气电焊等大线能量焊接进行对焊。这样的大线能量焊接容易导致焊接热影响部的韧性大幅降低,成为从焊接接头部产生脆性龟裂的一个原因。

4、另一方面,在船体结构中,以往从安全性的观点出发,认为即使在万一发生了脆性断裂的情况下,也需要使脆性龟裂的传播在达到大规模破坏之前停止以防止船体分离。

5、出于这样的想法,在非专利文献1中报告了关于板厚小于50mm的造船用钢板中的焊接部的脆性龟裂传播行为的实验性研究结果。

6、在非专利文献1中,实验性地调查了在焊接部强制引起的脆性龟裂的传播经路径和传播行为。其中记载了如果在一定程度上确保了焊接部的断裂韧性,则由于焊接残余应力的影响,脆性龟裂大多从焊接部向母材侧脱离的结果,但也确认了多个脆性龟裂沿着焊接部传播的例子。这启示了无法能断言不存在脆性断裂沿焊接部直行传播的可能性。

7、然而,除了将与非专利文献1中使用的焊接同等的焊接应用于板厚小于50mm的钢板而建造的船舶无任何问题地投入使用这样的多个是实际成绩之外,由于认识到韧性良好的钢板母材(造船e级钢等)充分地保持了停止脆性龟裂的能力,因此在船级规则等中没有特别要求造船用钢材的焊接部的脆性龟裂传播停止特性。

8、在近年来的超过6000teu的大型集装箱船中,所使用的钢板的板厚超过50mm,除了板厚增大导致的断裂韧性的降低以外,采用焊接线能量更大的大线能量焊接,有焊接部的断裂韧性进一步降低的趋势。在这样的厚壁大线能量焊接接头中,例如非专利文献2所示,从焊接部产生的脆性龟裂有可能不向母材侧偏离而直行,另外在骨材等钢板母材部中也有可能不停止。因此,确保应用了板厚50mm以上的厚壁高强度钢板的船体结构的安全性成为了较大的问题。另外,在非专利文献2中还指出,特别地为了停止产生的脆性龟裂的传播,需要具有特别的脆性龟裂传播停止特性的厚钢板。

9、针对这样的问题,例如专利文献1中记载了一种焊接结构体,其优选为板厚50mm以上的船壳外板,在该焊接结构体中,以与对接焊接部交叉的方式配置骨材,并通过角焊进行接合。在专利文献1所记载的技术中,通过制成将具有规定的微观组织的钢板作为增强材料进行角焊的结构,即使在对焊接头部产生脆性龟裂,也能够在作为增强材料的骨材中停止脆性断裂,能够防止焊接结构体破坏的那种致命的损伤。然而,在专利文献1所记载的技术中,为将增强材料制成形成所希望的组织的钢板,需要复杂的工序,其结果存在生产性降低、难以稳定地确保具有所希望的组织的钢板的问题。

10、另外,在专利文献2中记载了具备将接合部件角焊于被接合部件而成的角焊接头的焊接结构体。在专利文献2所记载的焊接结构体中,在角焊接头截面中的接合部件的与被接合部件的对接面上残留未熔敷部,将该未熔敷部的宽度调整为与被接合部件的脆性龟裂传播停止性能kca满足特别的关系式。由此即使将被接合部件(凸缘)设为板厚:50mm以上的厚物材,也能够使接合部件产生的脆性龟裂的传播在角焊部的对接面处停止,阻止脆性龟裂向被接合部件的传播。然而,在专利文献2所记载的技术中,由于接合部件的脆性龟裂传播停止特性等不充分,因此不能说是足以利用接合部件使在被接合部件产生的脆性龟裂传播停止的技术。

11、另外,在专利文献3、专利文献4、专利文献5中记载了使接合部件的端面与被接合部件的表面对接,通过角焊将接合部件与被接合部件接合而成的焊接结构体。在专利文献3~5所记载的技术中,通过制成如下的焊接结构体:在将接合部件的端面与被接合部件的表面对接的面上具有未熔敷部、且焊脚长度或熔敷宽度中的至少一方为16mm以下的角焊接头,并且,设为角焊金属的韧性与被接合部件的板厚之间满足确定的关系的角焊接头,或者进而设为使接合部件为脆性龟裂传播停止性能优异的钢板,或者设为使对焊接头的焊接金属为高韧性,由此能够阻止从被接合部件焊接部产生的脆性龟裂在角焊部、或者接合部件的母材、或者接合部件和/或被接合部件的焊接部中传播。

12、然而,在专利文献3~5中记载的各技术中,需要将焊脚长度或熔敷宽度限制为16mm以下,因此,从确保角焊部的强度的观点出发,能够应用于接合部件(腹部)以及被接合部件(凸缘)的板厚最大为80mm。

13、针对这样的问题,例如在专利文献6中记载了一种焊接结构体,其具备将接合部件的端面与板厚50mm以上的被接合部件的表面对接,并且将接合部件与被接合部件接合的角焊接头。专利文献6所记载的焊接结构体由于角焊接头的焊脚长度和熔敷宽度超过16mm,在将角焊接头中的接合部件的端面与被接合部件的表面对接的面上,在角焊接头的截面中具有该接合部件的板厚tw的95%以上的未熔敷部,进而采用具有在焊脚长度和熔敷宽度中的较小一方的值l与被接合部件的板厚tf之间满足确定的关系的韧性的角焊金属,由此即使接合部件的板厚设为65~120mm,也能够利用角焊金属阻止在被接合部件中产生的脆性龟裂的传播。

14、另外,在专利文献7中记载了在腹板和凸缘的对接部分具有加倍部件的焊接结构体。在专利文献7所记载的焊接结构体中,腹板与加倍部件进行对接角焊,在该对接面上残留有未熔敷部,进而,加倍部件与凸缘进行重叠角焊,在该重叠面上残留有未熔敷部。在专利文献7所记载的技术中,如果加倍部件使用奥氏体钢板,则能够利用加倍部件阻止宽大脆性龟裂的传播。

15、现有技术文献

16、专利文献

17、专利文献1:日本特开2004-232052号公报

18、专利文献2:日本特开2007-326147号公报

19、专利文献3:日本专利第5395985号公报

20、专利文献4:日本专利第5365761号公报

21、专利文献5:日本专利第5408396号公报

22、专利文献6:日本专利第6744274号公报

23、专利文献7:日本专利第7615215号公报

24、非专利文献

25、非专利文献1:日本造船研究协会第147研究部会:“关于船体用高张力钢板大线能量焊接接头的脆性本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种焊接结构体,其特征在于,具备T形接头,所述T形接头是将接合部件的端面与板厚50mm以上的被接合部件的表面对接,将所述接合部件与所述被接合部件接合而成的,

2.根据权利要求1所述的焊接结构体,其中,所述T形接头的焊接金属具有如下组成:以质量%计含有C:0.02~0.06%、Si:0.40~0.80%、Mn:0.80~1.70%、P:0.020%以下、S:0.010%以下、Ni:7.00~13.00%、Cr:14.00~24.00%、N:0.150%以下、O:0.050%以下,剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成。

3.根据权利要求1或2所述的焊接结构体,其中,所述被接合部件以与所述接合部件交叉的方式具有对焊接头部。

4.根据权利要求3所述的焊接结构体,其中,所述接合部件具有对焊接头部,并以该对焊接头部与所述被焊接部件的对焊接头部交叉的方式设置所述接合部件。

5.根据权利要求1~4中任一项所述的焊接结构体,其中,所述接合部件具有50mm以上的板厚。

6.根据权利要求1~5中任一项所述的焊接结构体,其中,所述未熔敷部中,在所述接合部件与所述被接合部件的对接面具有10mm以下的间隙。

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种焊接结构体,其特征在于,具备t形接头,所述t形接头是将接合部件的端面与板厚50mm以上的被接合部件的表面对接,将所述接合部件与所述被接合部件接合而成的,

2.根据权利要求1所述的焊接结构体,其中,所述t形接头的焊接金属具有如下组成:以质量%计含有c:0.02~0.06%、si:0.40~0.80%、mn:0.80~1.70%、p:0.020%以下、s:0.010%以下、ni:7.00~13.00%、cr:14.00~24.00%、n:0.150%以下、o:0.050%以下,剩余部分由fe和不可避免的杂质...

【专利技术属性】
技术研发人员:长尾凉太半田恒久伊木聪田川哲哉山内晓彦平泽宏章木治昇草场卓哉
申请(专利权)人:杰富意钢铁株式会社
类型:发明
国别省市:

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