(57)【要約】母材の少なくとも一部の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である鋼板を突合せ溶接することで溶接継手が形成された溶接構造体において、溶接継手の少なくとも１箇所に、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の鋼材からなるアレスタ部材と、該アレスタ部材が鋼板１に対して突合せ溶接されることで形成されるアレスタ溶接継手６とからなる耐き裂制御部を設け、該アレスタ部材の外縁部を、鋼板溶接継手２の溶接線上から、溶接継手の長手方向に対して１５°以上５０°以下で傾斜するように形成することにより、溶接継手に脆性き裂が発生した場合であっても、脆性き裂をアレスタ部材の傾斜した外縁部に沿って伝播させて、母材鋼鈑に逸らせることにより、脆性き裂が溶接継ぎ手を伝播するのを防止する。
2010082675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部の領域の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である鋼板を、互いに突合せ溶接することで鋼板溶接継手が形成されてなる溶接構造体において、
前記鋼板溶接継手の少なくとも一箇所に、鋼板溶接継手に発生した脆性き裂の伝播を制御する耐き裂制御部が設けられており、
該耐き裂制御部は、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の鋼材からなり、前記鋼板溶接継手から前記鋼板にまたがって形成された貫通穴に挿入されたアレスタ部材、及び、該アレスタ部材の外縁部とそれに対向する鋼板母材とが突合せ溶接されて形成されたアレスタ溶接継手を有しており、
前記アレスタ部材は、前記鋼板溶接継手の長手方向に沿った高さＨ（ｍｍ）、鋼板溶接継手の長手方向と交差する方向における横幅Ｗ（ｍｍ）、及び板厚ｔ（ｍｍ）の各々の寸法が、下記（１）〜（３）式で表される関係を満足するように形成され、かつ、
該アレスタ部材の脆性き裂主対抗側の外縁部は、前記鋼板溶接継手の溶接金属部から前記鋼板溶接継手の両側に、鋼板溶接継手の長手方向に対して１５°以上５０°以下の角度で傾斜して延伸するとともに、他方の脆性き裂副対抗側の外縁部は、７０°以上１１０°以下の角度で前記鋼板溶接継手と交差しており、
少なくとも、前記アレスタ部材の横幅方向端部が、前記鋼板のＫｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である領域に向かい合うように、前記耐き裂制御部を設けたこと、を特徴とする耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
１．２Ｔ  ≦  Ｈ  ・・・・・  （１）
３．２ｄ  ≦  Ｗ  ・・・・・  （２）
０．７５Ｔ  ≦  ｔ  ≦  １．５Ｔ  ・・・・・（３）
但し、上記（１）〜（３）式中において、Ｔは前記鋼板の板厚（ｍｍ）を表し、ｄは前記鋼板溶接継手における溶接金属部の幅（ｍｍ）を表す。
【請求項２】
前記アレスタ材の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ２（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、
ｖＴｒｓ２  ≦  ｖＴｒｓ１−２０
で表される関係を満たすこと、を特徴とする請求項１に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【請求項３】
前記アレスタ溶接継手における溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、
ｖＴｒｓ３  ≦  ｖＴｒｓ１−２０
で表される関係を満たすこと、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【請求項４】
前記アレスタ溶接継手における溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、
ｖＴｒｓ１＋２０  ≦  ｖＴｒｓ３  ≦  ０
で表される関係を満たすこと、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【請求項５】
前記鋼板の板厚が２５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であること、を特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【請求項６】
前記鋼板は、少なくとも一部の領域の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上であり、前記耐き裂制御部は、少なくとも、前記アレスタ部材の横幅方向端部が、前記鋼板のＫｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である領域に向かい合うように設けられていること、を特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【請求項７】
前記鋼板は、前記鋼板溶接継手の長手方向で配列される少なくとも２以上の小鋼板からなるとともに、該小鋼板を互いに突合せ溶接することで小鋼板溶接継手が形成されており、
前記耐き裂制御部は、前記アレスタ部材の横幅方向端部側に形成される前記アレスタ溶接継手が前記小鋼板溶接継手に接するように設けられていること、を特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【請求項８】
前記鋼板は、前記鋼板溶接継手の長手方向で配列される少なくとも２以上の小鋼板からなるとともに、該小鋼板を互いに突合せ溶接することで小鋼板溶接継手が形成されており、
前記耐き裂制御部は、前記アレスタ部材の横幅方向端部側に形成される前記アレスタ溶接継手が前記小鋼板溶接継手を含むように設けられ、
さらに、前記小鋼板溶接継手をなす溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ４（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、
ｖＴｒｓ４  ≦  ｖＴｒｓ１−２０
で表される関係を満たすこと、を特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接継手に脆性き裂が発生した場合に、脆性き裂の伝播を制御、抑制する耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体に関する。
特に、厚鋼板を用いて溶接を適用した溶接構造物の溶接継手において脆性き裂が発生した場合でも、その伝播を制御、抑制して安全性を向上させることができる耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大型コンテナ船やバルクキャリア等の船舶用溶接構造体、建築構造物、土木鋼構造物に代表される溶接構造体においては、脆性き裂等の破壊に対する高い安全性が求められるようになってきた。特に、コンテナ船は大型化が顕著であり、例えば、６０００ＴＥＵ以上の大型コンテナ船が製造されるようになり、船殻外板の鋼板が厚肉化並びに高強度化し、板厚７０ｍｍ以上で降伏強度３９０Ｎ／ｍｍ２級以上の鋼板が用いられるようになっている。
ここで、ＴＥＵ（Ｔｗｅｎｔｙ  ｆｅｅｔ  Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｕｎｉｔ）とは、長さ２０フィートのコンテナに換算した個数を表し、コンテナ船の積載能力の指標を示している。
このような大型コンテナ船は、積載能力や荷役効率の向上のため、仕切り壁を無くして上部開口部を大きく確保した構造とされており、特に、船殻外板や内板の強度を確保する必要があるため、上記のような高強度鋼板が用いられている。【０００３】
上述のような溶接構造物を建造する際、建造コストの低減や建造効率向上を目的として、大入熱溶接（例えば、エレクトロガスアーク溶接）が広く適用されている。特に、鋼板の板厚が増すほど溶接工数が著しく増加するため、極限まで大入熱で溶接を行なうことが要求される。しかしながら、鋼板の溶接に大入熱溶接を適用した場合、溶接熱影響部（ＨＡＺ：Ｈｅａｔ  Ａｆｆｅｃｔｅｄ  Ｚｏｎｅ）の靭性が低下し、ＨＡＺの幅も増大するため、脆性破壊に対する破壊靭性値が低下する傾向にある。【０００４】
このため、溶接継手において脆性き裂が発生するのを抑制するとともに、脆性き裂の伝播停止（アレスト）を達成することを目的として、耐脆性破壊特性に優れたＴＭＣＰ鋼板（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ：熱加工制御）が提案されている。上記ＴＭＣＰ鋼板を用いることにより、脆性破壊発生に対する抵抗値である破壊靭性値が向上するため、通常の使用環境では、構造物が脆性破壊する可能性は極めて低くなる。しかしながら、地震や構造物同士の衝突の事故や災害等の際に、万が一、脆性破壊が生じると、脆性き裂がＨＡＺを伝播し続け、溶接構造物に大きな破壊をもたらすおそれがある。【０００５】
例えば、コンテナ船等に代表される溶接構造体では、板厚５０ｍｍ程度のＴＭＣＰ鋼板等が使用され、万が一、溶接継手で脆性き裂が発生しても、溶接残留応力によって脆性き裂が溶接部から母材側に逸れるので、母材のアレスト性能を確保すれば、脆性き裂を母材で停止できると考えられていた。また、６０００ＴＥＵを超える大型コンテナ船等、さらに大型の溶接構造体においては、より大きな板厚の鋼板が必要となり、さらに、構造を簡素化するうえで鋼板の厚肉化が有効であることから、設計応力が高い高張力鋼の厚鋼板を用いることが求められていた。しかしながら、このような厚鋼板を用いた場合、ＨＡＺの破壊靭性の程度によっては、脆性き裂が母材に逸れること無くＨＡＺに沿って伝播し続け、溶接構造物に大きな破壊をもたらすおそれがある。【０００６】
上記問題を解決するため、突合せ溶接継手の一部に補修溶接（はつり、埋め戻し溶接）を施し、ＨＡＺに沿って伝播する脆性き裂を母材側に逸らせる構成とされた溶接構造体が提案されている（例えば、特許文献１）。しかしながら、特許文献１の溶接構造体では、母材の破壊靭性が非常に優れている場合には有効であるが、母材の破壊靭性が不充分な場合には、母材側に逸れた脆性き裂が長く伝播し、構造物としての強度が著しく低下するおそれがある。また、埋め戻し溶接部のボリュームが大きめとなり、工程時間が長くなるとともに、製造コストも増大するという問題がある。【０００７】
また、溶接継手に発生する脆性き裂の伝播を停止させたい領域に、板状のアレスタ部材が溶接線と交差するように貫通して溶接され、アレスタ部材として、表面や裏面の板厚比２％以上の厚みの表層域における集合組織が適正化されたものを用いる溶接構造体が提案されている（例えば、特許文献２）。しかしながら、特許文献２に記載の溶接構造体を大型建造物に適用した場合、例えば、溶接継手を伝播した脆性き裂が、アレスタ部材を鋼板に溶接する溶接継手を伝播してアレスタ部材に突入し、そのままアレスタ部材の内部を伝播した後、再び溶接継手を伝播するおそれがある。一方、溶接継手を伝播した脆性き裂が、アレスタ部材及び該アレスタ部材を鋼板に溶接する溶接継手の位置で母材側に逸れた場合には、上記同様、母材の破壊靭性が不充分だと脆性き裂が長く伝播し、溶接構造物としての強度が著しく低下するという問題も懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１３１７０８号公報
【特許文献２】特開２００７−０９８４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、たとえ溶接継手に脆性き裂が発生した場合であっても、脆性き裂が溶接継手や母材を伝播するのが抑制でき、溶接構造体の破断を防止することが可能な、耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、溶接構造体の溶接継手に脆性き裂が発生した場合に、脆性き裂が溶接継手や母材を伝播するのを防止するため、鋼板間の溶接継手上に設けるアレスタ部材や、アレスタ部材と鋼板とを溶接する溶接継手について鋭意研究した。
この結果、アレスタ部材の形状並びに鋼材特性を適正化することにより、溶接継手及び母材における脆性き裂の伝播を抑制し、溶接構造体に大規模な破壊が発生するのを防止できることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明の要旨は、請求の範囲に記載した以下の内容に関する。【００１１】
［１］  少なくとも一部の領域の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である鋼板を、互いに突合せ溶接することで鋼板溶接継手が形成されてなる溶接構造体において、
前記鋼板溶接継手の少なくとも一箇所に、鋼板溶接継手に発生した脆性き裂の伝播を制御する耐き裂制御部が設けられており、
該耐き裂制御部は、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の鋼材からなり、前記鋼板溶接継手から前記鋼板にまたがって形成された貫通穴に挿入されたアレスタ部材、及び、該アレスタ部材の外縁部と、それに対向する鋼板母材とが突合せ溶接されて形成されたアレスタ溶接継手を有しており、
前記アレスタ部材は、前記鋼板溶接継手の長手方向に沿った高さＨ（ｍｍ）、鋼板溶接継手の長手方向と交差する方向における横幅Ｗ（ｍｍ）、及び板厚ｔ（ｍｍ）の各々の寸法が、下記（１）〜（３）式で表される関係を満足するように形成され、かつ、
該アレスタ部材の脆性き裂主対抗側の外縁部は、前記鋼板溶接継手の溶接金属部から前記鋼板溶接継手の両側に、鋼板溶接継手の長手方向に対して１５°以上５０°以下の角度で傾斜して延伸するとともに、他方の脆性き裂副対抗側の外縁部は、７０°以上１１０°以下の角度で前記鋼板溶接継手と交差しており、
少なくとも、前記アレスタ部材の横幅方向端部が、前記鋼板のＫｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である領域に向かい合うように、前記耐き裂制御部を設けたこと、を特徴とする耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
１．２Ｔ  ≦  Ｈ  ・・・・・  （１）
３．２ｄ  ≦  Ｗ  ・・・・・  （２）
０．７５Ｔ  ≦  ｔ  ≦  １．５Ｔ  ・・・・・（３）
但し、上記（１）〜（３）式中において、Ｔは前記鋼板の板厚（ｍｍ）を表し、ｄは前記鋼板溶接継手における溶接金属部の幅（ｍｍ）を表す。【００１２】
［２］  前記アレスタ材の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ２（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、ｖＴｒｓ２  ≦  ｖＴｒｓ１−２０で表される関係を満たすこと、を特徴とする上記［１］又は［２］に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
［３］  前記アレスタ溶接継手における溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、
ｖＴｒｓ３  ≦  ｖＴｒｓ１−２０
で表される関係を満たすこと、を特徴とする上記［１］又は［２］に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
［４］  前記アレスタ溶接継手における溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、
ｖＴｒｓ１＋２０  ≦  ｖＴｒｓ３  ≦  ０
で表される関係を満たすこと、を特徴とする上記［１］又は［２］に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。【００１３】
［５］  前記鋼板の板厚が２５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であること、を特徴とする上記［１］〜［４］の何れかに記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
［６］  前記鋼板は、少なくとも一部の領域の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上であり、前記耐き裂制御部は、少なくとも、前記アレスタ部材の横幅方向端部が、前記鋼板のＫｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である領域に向かい合うように設けられていること、を特徴とする上記［１］〜［５］の何れか記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。【００１４】
［７］  前記鋼板は、前記鋼板溶接継手の長手方向で配列される少なくとも２以上の小鋼板からなるとともに、該小鋼板を互いに突合せ溶接することで小鋼板溶接継手が形成されており、前記耐き裂制御部は、前記アレスタ部材の横幅方向端部側に形成される前記アレスタ溶接継手が前記小鋼板溶接継手に接するように設けられていること、を特徴とする上記［１］〜［６］の何れかに記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。【００１５】
［８］  前記鋼板は、前記鋼板溶接継手の長手方向で配列される少なくとも２以上の小鋼板からなるとともに、該小鋼板を互いに突合せ溶接することで小鋼板溶接継手が形成されており、前記耐き裂制御部は、前記アレスタ部材の横幅方向端部側に形成される前記アレスタ溶接継手が前記小鋼板溶接継手を含むように設けられ、さらに、前記小鋼板溶接継手をなす溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ４（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、
ｖＴｒｓ４  ≦  ｖＴｒｓ１−２０
で表される関係を満たすこと、を特徴とする上記［１］〜［６］の何れかに記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。【００１６】
なお、本発明では、溶接金属部と溶接熱影響部を含む部分を溶接継手と定義する。また、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａは、当該溶接構造体が使用される温度、あるいは設計温度における数値である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の溶接構造体によれば、溶接継手の少なくとも一箇所に、アレスタ部材とそれと母材鋼板との間に形成されるアレスタ溶接継手とを有する耐き裂制御部が設けられているので、たとえ溶接継手に脆性き裂が発生した場合であっても、溶接継手を伝播する脆性き裂を、耐き裂制御部によって鋼板母材のアレスト性能の高い部位にそらしたり、あるいは耐き裂制御部で阻止することができ、脆性き裂が溶接継手や母材を伝播するのが抑制できる。従って、大規模な破壊が発生するのを未然防止することが可能な溶接構造体を、高い生産効率及び低コストで得ることができる。
このような本発明に係る溶接構造体が、大型船舶をはじめ、建築構造物や土木鋼構造物等の各種溶接構造物に使用されることで、溶接構造物の大型化、破壊に対する高い安全性、建造における溶接の高能率化、鋼材の経済性等々が同時に満たされことから、その産業上の効果は計り知れない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
図１は、本発明を説明する図であり、鋼板同士が溶接されて形成された鋼板溶接継手の一部に、アレスタ部材及びアレスタ溶接継手からなる耐き裂制御部が設けられた状態を示す平面図である。
図２は、鋼板溶接継手の一部に図１に示される耐き裂制御部が設けられた場合の脆性き裂の進展状況を説明する模式図である。
図３は、本発明に係る溶接構造体の一例を説明する図であり、鋼板溶接継手の一部に、アレスタ部材及びアレスタ溶接継手からなる耐き裂制御部が設けられた状態を示す平面図である。
図４は、アレスタ部材の形状、特に、脆性き裂副対抗側の外縁部の形状を説明するための図である。
図５は、本発明に係る溶接構造体を船舶用溶接構造体に適用した場合について説明する概略図である。
図６は、本発明に係る溶接構造体の他の例を説明する図３と同様の図である。
図７は、本発明に係る溶接構造体の他の例を説明する図３と同様の図である。
図８は、本発明に係る溶接構造体の他の例を説明する図３と同様の図である。
図９は、本発明の実施例で用いる溶接継手試験体の製作方法について説明する図である。
図１０は、本発明の実施例における耐脆性き裂伝播性を評価するための引張試験方法について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために詳細に説明するものであるから、特に指定の無い限り、本発明を限定するものではない。
【００２０】
従来、鋼板溶接継手において発生した脆性き裂は、主として、鋼板溶接継手の長手方向を伝播する。このため、鋼板溶接継手に生じた脆性き裂が起点となり、溶接構造体全体に大きな破壊が生じるおそれがあるという問題があった。
本発明者等は、上述のような脆性き裂の伝播方向を効果的に制御し、溶接構造体においてき裂が伝播するのを抑制するためには、上記従来技術において、さらにアレスタ部材の形状並びに鋼材特性を適正化することが重要であることを知見した。
本発明の基本原理について図１、２を用いて説明する。
【００２１】
本発明では、鋼板１、１を突合せ溶接して形成された鋼板溶接継手２の途中に、耐き裂制御部４を設けて鋼板溶接継手２を分断する。耐き裂制御部４は、前記鋼板溶接継手から前記鋼板にまたがって形成された貫通穴３に挿入されたアレスタ部材５と、該アレスタ部材５が鋼板１に対して突合せ溶接されることで形成されるアレスタ溶接継手６とからなる。アレスタ部材５は、鋼板１よりも高い脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａを有する鋼材から形成するとともに、脆性き裂の伝播が予想される主対抗側を、鋼板溶接継手２に対して傾斜したアレスタ溶接継手６を形成するような形状とする。この耐き裂制御部４を設けることで、鋼板溶接継手２に発生した脆性き裂の伝播を制御、抑制する機構は、アレスタ溶接継手６の溶接金属部の靭性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３（℃）の値によって異なる場合があり、例えば図２−ａ、ｂのようになる。
【００２２】
鋼板溶接継手２の長手方向の一方側で発生した脆性き裂ＣＲは、鋼板１と鋼板溶接継手２の境界（あるいは鋼板母材の熱影響部）に沿って伝播する。き裂ＣＲがアレスタ溶接継手６に達したとき、この継手のｖＴｒｓ値（ｖＴｒｓ３）が母材と比較して相対的に優れている場合には、き裂ＣＲは、アレスタ溶接継手６に突入することなく、図２−ａに示すように、鋼板１とアレスタ溶接継手６の境界（あるいは鋼板母材の熱影響部）に沿って伝播し、アレスタ溶接継手６の横幅方向端部において鋼板１の母材部に到達することになる。このとき、母材部に進入しても鋼板１の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが高いと、そこでき裂ＣＲの進展を停止することができる。
【００２３】
また、アレスタ溶接継手６のｖＴｒｓ値が母材と比較して相対的に劣っている場合には、き裂ＣＲは、アレスタ溶接継手６に突入することもあるが、アレスタ部材５のＫｃａが高いので、アレスタ部材には進入せず、図２−ｂに示すように、アレスタ溶接継手６内をアレスタ部材５の境界にそって伝播し、鋼板１の母材部に到達することになる。このとき鋼板１の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが高いと、図２−ａの場合と同様にそこでき裂ＣＲの進展を停止することができる。
本発明では、鋼板溶接継手２に対して傾斜したアレスタ溶接継手６を、鋼板溶接継手２に連続して形成することで、脆性き裂の進展を鋼板溶接継手２からアレスタ溶接継手に容易に導くことができる。
【００２４】
さらに、アレスタ溶接継手の脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３が母材のｖＴｒｓ１に比べて劣っている場合に、アレスタ部材の条件によっては、図２−ｃ、ｄのようになる場合もある。
例えば、アレスタ部材５の厚みが、鋼板１の厚みより小さい場合には、アレスタ溶接継手６に突入したき裂ＣＲは、次いでアレスタ部材５に突入することもある。このような場合でも、アレスタ部材５のＫｃａを高くし、かつアレスタ部材の鋼板溶接継手に沿った方向の高さを十分なものにしておけば、アレスタ部材５内部でき裂ＣＲの進展を停止することができる。
逆に、アレスタ部材５のＫｃａが低い場合やアレスタ部材の高さが十分でない場合などでは、図２−ｄのように、アレスタ部材５を貫通して鋼板溶接継手に戻り、再び鋼板溶接継手を伝播することもあり得る。
【００２５】
さらに、鋼板溶接継手２の長手方向の他方の副対抗側から脆性き裂ＣＲが伝播してきた場合でも、アレスタ部材５のＫｃａを高くし、かつアレスタ部材の鋼板溶接継手に沿った方向の高さを十分なものにしておけば、図２−ｅに示すように、アレスタ部材５内部でき裂ＣＲの進展を停止することができる。
【００２６】
本発明は、このような基本原理の下で、脆性き裂の進展を阻止する母材鋼板の条件、脆性き裂の進展を制御するアレスタ部材やアレスタ溶接継手の条件などについてさらに検討してなされたものであり、以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２７】
［第１の実施形態］
＜全体の構成＞
第１の実施形態は、図３に示すように、母材の少なくとも一部の領域１Ａ、１Ａの脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である鋼板１、１を突合せ溶接することで鋼板溶接継手２が形成されている場合の例であり、以下、この継手に適用した形態を溶接構造体Ａと呼称して説明する。
溶接構造体Ａにおいては、鋼板溶接継手２の少なくとも一箇所に、耐き裂制御部４が前記領域１Ａに隣接するように設けられる。耐き裂制御部４が設けられる位置は、衝突や地震などによる大きな破壊エネルギーにさらされたときに、き裂の発生・伝播が予想される鋼板溶接継手の途中が望ましい。
耐き裂制御部４は、鋼板１を貫通するように設けられ、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の鋼材からなるアレスタ部材５と、該アレスタ部材５が鋼板１に対して突合せ溶接されることで形成されるアレスタ溶接継手６とからなっている。
アレスタ溶接継手６は、脆性き裂の伝播が予想される主対抗側を、鋼板溶接継手２に連続して形成し、かつ鋼板溶接継手２に対して傾斜して形成することで、脆性き裂の進展を鋼板溶接継手２からアレスタ溶接継手に導くようにする。このため、アレスタ部材５は、鋼板溶接継手２の溶接線Ｌ上から延在する外縁部５１、５２が、鋼板溶接継手２の長手方向に対して１５°以上５０°以下の範囲の角度で傾斜するように形成されている。図３の溶接構造体Ａでは、アレスタ部材５が、平面視略正三角形として形成されている例を示している。
【００２８】
＜鋼板＞
鋼板１は、母材の少なくとも一部の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上とされる鋼材からなる。
大型の構造物を形成する溶接構造体においては、全領域がＫｃａ４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の高い領域の脆性き裂伝播停止特性を有する鋼材を用いて構築されているものばかりではなく、製造過程の熱処理により鋼板の一部領域で脆性き裂伝播停止特性を高めた鋼板や、全領域がＫｃａ４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の鋼板であっても、途中の曲げ加工などで加熱処理を受けて一部領域のＫｃａが低下した鋼板を用いる場合がある。
【００２９】
溶接構造体Ａでは、図３に示すように、アレスタ溶接継手６に隣接する部位である領域１Ａ（図３−ａにおいて縦長方向下側）において、母材の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが、４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上とされており、鋼板溶接継手２の溶接線Ｌ上から延伸するインサート部材５の傾斜外縁部５１、５２の後端（アレスタ部材の横幅方向端部）５１ａ、５２ａ側に形成されるアレスタ溶接継手６が前記領域１Ａに隣接するように形成される。
【００３０】
鋼板１の化学成分組成や金属組織等については、特に制限されず、船舶用溶接構造体、建築構造物及び土木鋼構造物等の分野において、従来公知の鋼板特性を備えるものを使用することができる。
例えば、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１８％、Ｓｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｎ：０．３〜２．５％、Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．００１〜０．０２％を含有する組成を基本とし、この組成に、求められる性能に応じて、さらに、Ｎ：０．００１〜０．００８％、Ｂ：０．０００１〜０．００５％、Ｍｏ：０．０１〜１．０％、Ａｌ：０．００２〜０．１％、Ｔｉ：０．００３〜０．０５％、Ｃａ：０．０００１〜０．００３％、Ｍｇ：０．００１〜０．００５％、Ｖ：０．００１〜０．１８％、Ｎｉ：０．０１〜５．５％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５％、Ｃｕ：０．０１〜３．０％、Ｃｒ：０．０１〜１．０％、ＲＥＭ：：０．０００５〜０．００５％の１種または２種以上を含有させ、残部はＦｅ及び不可避不純物によって構成される鋼があげられる。
特に、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の鋼板としては、特開２００７−３０２９９３号公報や、特開２００８−２４８３８２号公報などに示されるような組成の厚鋼板が好適に使用できる。
【００３１】
図３−ａに示すように、溶接構造体Ａでは、上記のような鋼板１、１が突合せ溶接されることにより、鋼板溶接継手２が形成される。また、この鋼板溶接継手２によって接合される鋼板１の各々には、詳細を後述するアレスタ部材５を貫通させて設けるための貫通孔３が、鋼板溶接継手２の溶接線Ｌを中心として、鋼板１の各々において対称となるように設けられている。
【００３２】
鋼板１の板厚は、２５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲とすることが好ましい。鋼板１の板厚がこの範囲であれば、溶接構造体としての鋼板強度を確保することができるとともに、優れた耐脆性き裂伝播性を得ることが可能となる。特に、４０ｍｍ以上の鋼板を用いた溶接構造体では、脆性き裂の伝播を止めるための有効な手段がなく、板厚４０ｍｍ以上、より好ましくは５０ｍｍ以上で、１００ｍｍ以下の鋼板を用いた溶接構造体において、本発明はより効果的に実施される。
【００３３】
また、本実施形態では、鋼板１をなす母材の少なくとも一部、図３に示す例では、領域１Ａの脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上とされているが、６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上であることが、耐脆性き裂伝播性がより向上する点から好ましい。
【００３４】
＜アレスタ部材＞
アレスタ部材５は、図３に示すように、鋼板溶接継手２によって接合される鋼板１の各々に形成された貫通孔３に、鋼板溶接継手２の溶接線Ｌを中心として鋼板１の各々において好ましくは対称となるように配置される。また、アレスタ部材５は、鋼板１に形成された貫通孔３内に露出する溶接端に対して突合せ溶接されることで形成されるアレスタ溶接継手６とともに、耐き裂制御部４を構成する。
アレスタ部材５は、上述したような耐き裂制御部４を構成することにより、仮に、鋼板溶接継手２にき裂が生じた場合でも、該き裂の伝播方向を制御し、鋼板溶接継手２を貫くようにき裂が伝播して互いに溶接された鋼板１同士が分断するのを防止するものである。
【００３５】
アレスタ部材５は、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａ＝６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の鋼材から構成される。また、図３に示す例のアレスタ部材５は、き裂の進展が予想される主対抗側の頂部５ａから両側に延伸する外縁部５１、５２が、鋼板溶接継手２の長手方向（溶接線Ｌ）に対して、それぞれ１５°以上５０°以下の範囲の角度θ１で傾斜するように形成されている。そして、アレスタ部材５は、傾斜外縁部５１、５２の後端５１ａ、５２ａに、脆性き裂に対する副対抗側となる外縁部５３が連なるように形成され、平面視略正三角形に構成されている。
【００３６】
アレスタ部材及びアレスタ溶接継手の傾斜角度θ１を上記範囲とすることにより、鋼板溶接継手２を伝播する脆性き裂が生じた場合でも、このき裂を、鋼板溶接継手２からアレスタ溶接継手６に沿って進展するように導き、鋼板１の母材側に安定的に逸らすことが可能となる。
【００３７】
傾斜角度θ１が１５°未満であると、アレスタ部材の傾斜外縁部５１、５２の後端５１ａ、５２ａと鋼板溶接継手２の間の距離が短いため、鋼板溶接継手を伝播した脆性き裂が、アレスタ溶接継手６に沿って伝播した後、鋼板の母材側に逸れず、前記後端５１ａ、５２ａから再び鋼板溶接継手に突入して伝播するおそれがある。
また、傾斜角度θ１が５０°を超えると、鋼板溶接継手の長手方向と外縁部とが直交する角度、つまり９０°に近づくため、鋼板溶接継手を伝播した脆性き裂を、鋼板１とアレスタ溶接継手６に沿って伝播するように制御するのが困難になる。このため、アレスタ部材に直接的に脆性き裂が突入し、き裂の伝播が停止しきれずにアレスタ部材を通過し、再び鋼板溶接継手に突入して伝播するおそれがある。
脆性き裂がアレスタ溶接継手６に沿って伝播するように導くための傾斜角度θ１の好ましい範囲は、２０°以上４５°以下であり、より好ましい範囲は２５°以上４０°以下である。
【００３８】
図３の溶接構造体Ａでは、アレスタ部材５が、平面視略正三角形として形成されている例を示したが、アレスタ部材の形状は、これに限定されるものではない。例えば、２等辺三角形や、図４−ａに示すような溶接線Ｌに対して非対称な３角形、さらには、図４−ｂに示すように、傾斜外縁部５１、５２の後端５１ａ、５２ａを結ぶ副対抗側の外縁部５３が直線でない場合も含まれる。
何れの場合でも、アレスタ部材の傾斜外縁部５１、５２の後端５１ａ、５２ａを結ぶ副対抗側の外縁部５３と溶接線Ｌとのなす角度θ２が７０°以上１１０°以下であることが好ましい。
この角度が７０°未満の場合には、アレスタ溶接継手６に沿って伝播してきた脆性き裂が、鋼板の母材側に逸れず、副対抗側の外縁部５３を伝播して、再び鋼板溶接継手に突入するおそれがある。また、角度が１１０°超であると、アレスタ部材の形状によっては、アレスタ部材に脆性き裂が突入した場合に、き裂の伝播を停止できないおそれがある。角度θ２のより好ましい範囲は、８０°以上１００°以下である。
なお、図４では、溶接線Ｌに対して片側にθ２を示したが、他側も同様である。
【００３９】
アレスタ部材５は、前記鋼板溶接継手の長手方向に沿った高さＨ（ｍｍ）、鋼板溶接継手の長手方向と交差する方向における横幅Ｗ（ｍｍ）、及び板厚ｔ（ｍｍ）の各々の寸法が、下記（１）〜（３）式で表される関係を満足することが必要である。
１．２Ｔ  ≦  Ｈ  ・・・・・  （１）
３．２ｄ  ≦  Ｗ  ・・・・・  （２）
０．７５Ｔ  ≦  ｔ  ≦  １．５Ｔ  ・・・・・（３）
但し、上記（１）〜（３）式中において、Ｔは前記鋼板の板厚（ｍｍ）を表し、ｄは前記鋼板溶接継手における溶接金属部の幅（ｍｍ）を表す。
なお、アレスタ部材の高さＨと横幅Ｗは、アレスタ溶接継手の溶接金属部の中点を基準とする。図４に示すような場合のアレスタ部材の高さＨは、アレスタ溶接継手と鋼板溶接継手の交差する箇所の間の距離であり、横幅Ｗは鋼板溶接継手に直角な方向の最大幅である。また、溶接金属部の幅ｄは、鋼の両面に溶接金属部が形成されている場合は、広い方の幅とする。
【００４０】
本発明者らは、アレスタ部材の形状、寸法をさまざまに変えて溶接構造体の破壊試験を繰り返し実施した。その結果、脆性き裂が鋼板溶接継手や鋼板母材を長距離にわたって伝播するのを防止するのに効果のある上記関係を得た。
【００４１】
（１）式は、き裂を逸らせる効果について、アレスタ部材５の高さＨと鋼板１の板厚Ｔに相関関係があることを示している。
アレスタ溶接継手における溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３が鋼板の母材靱性を表すｖＴｒｓ１より劣っている場合などでは、鋼板溶接継手を進展してきた脆性き裂は、ついで、アレスタ溶接継手に進入する。その際、アレスタ部材５の高さ寸法Ｈが、鋼板１の板厚Ｔの１．２倍に比して、より小さい場合には、どの板厚の場合でも、進展してきたき裂はアレスタ部材の傾斜外縁部に沿って逸れることなく、アレスタ部材５に突入し、なおかつ、アレスタ部材５の内部でき裂の進展を停止させることができない。
進展してきたき裂のエネルギーは、鋼板板厚Ｔに比例しており、また、き裂の進展方向を逸らせる駆動力は、アレスタ部材５に加わる応力に依ると考えられているが、この応力は、アレスタ部材５の高さ寸法Ｈに比例するから、両者の相関関係に基づき、アレスタ部材の高さ寸法Ｈの下限値として、上記（１）式を規定した。Ｈの上限値は設けていないが、実施時には、溶接継手２の寸法に収まる範囲に自ずと規定される。
【００４２】
（２）式は、き裂を逸らせる効果について．アレスタ部材５の幅Ｗと鋼板溶接継手における溶接金属部の幅ｄに相関関係があることを示している。
鋼板溶接継手２を進展してきたき裂は、アレスタ部材５によって進展方向を変化させられ、外縁部である５１または５２に沿って進展する。その際、アレスタ部材５の幅寸法Ｗが、溶接金属部の幅ｄの３．２倍に比してより小さい場合には、後端５１ａまたは５２ａに到達したき裂は、副対抗側の外縁部５３のうちの左右どちらかを伝播し、再度、鋼板溶接継手２に戻り、そのまま進展して、停止しない可能性がある。
傾斜外縁部５１、５２の後端５１ａ、５２ａに到達したき裂が、鋼板１に向かって、鋼板溶接継手の溶接金属にほぼ平行方向に進展させるための駆動力は、アレスタ部材５に加わる応力に依ると考えられているが、この応力は、溶接継手２の中心を通る溶接線Ｌと副対抗側の外縁部５３の交点から、後端５１ａあるいは５２ａまでの距離に比例するからである。上記の相関関係により、アレスタ部材の幅寸法Ｗの下限値として、上記（２）式を規定した。Ｗの上限値は設けていないが、実施時には、溶接継手２の寸法に収まる範囲に自ずと規定される。
【００４３】
（３）式は、き裂を逸らせる効果について、アレスタ部材５の板厚ｔと鋼板１の板厚Ｔに相関関係があることを示している。
アレスタ部材５の板厚ｔが、鋼板１の板厚の０．７５倍に比して、より小さい場合には、進展してきたき裂は逸れることなく、アレスタ部材５に突入し、なおかつ、アレスタ部材５の内部にて、き裂を停止させることができなかった。これは進展してきたき裂のエネルギーは板厚Ｔに比例しているが、アレスタ部材５の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａがちょうど６０００Ｎ／ｍｍ１．５である場合、アレスタ部材５の板厚ｔが、鋼板１の板厚の０．７５倍に比してより小さい場合には、試験した鋼板板厚の範囲内では、アレスタ部材の内部の応力が高いため、き裂を停止できなかった。一方、アレスタ部材５の板厚ｔが、鋼板１の板厚の１．５倍よりも大きい場合には、アレスタ溶接継手の溶接金属止端部の応力集中の影響により、脆性き裂がアレスタ溶接継手と鋼板溶接継手の境界部を伝播し、脆性き裂副対抗側の外縁部を回り込むことが実験により明らかとなった。この理由は、き裂の進展方向を逸らせる駆動力としてのアレスタ部材５に加わる応力が、板厚ｔが大きくなることにより弱まることになるからと考えられる。
【００４４】
脆性き裂の伝播をより確実に止めるためには、上記（１）式において、Ｈ／Ｔは、２．０以上が好ましく、特に、図２−ｅに示す下縁部側からのき裂の進展をとめるためには、２．５以上が好ましく、３．０以上がより好ましい。また、上記（２）式においては、Ｗ／ｄは、５．０以上が好ましく、７．０以上がより好ましい。
さらに、アレスタ部材の高さＨは、２５０ｍｍ以上、または３００ｍｍ以上、さらには、４００ｍｍ以上がより好ましく、横幅Ｗは、２００ｍｍ以上、または２５０ｍｍ以上、さらには、３００ｍｍ以上がより好ましい。
【００４５】
アレスタ部材５の各寸法値を上記関係とすることにより、鋼板溶接継手２にき裂が生じた場合であっても、き裂の伝播方向を鋼板１の母材側へ効果的に逸らすことが可能となる。アレスタ部材の各寸法値の関係が、上記（１）〜（３）式で表される関係を満たさない場合、鋼板溶接継手に生じたき裂の状態によっては、図２−ｃ、ｄに示すように、このき裂がアレスタ部材に進入し、さらにはアレスタ部材内部で停止しないで、鋼板溶接継手を伝播してしまう可能性がある。
【００４６】
アレスタ部材５の材質としては、上述のような脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａ＝６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の特性を有する鋼板であれば、その化学成分組成や製造方法、組織等は特に限定されず、適宜採用することが可能である。このような鋼板を用いることにより、仮に鋼板溶接継手２にき裂が生じた場合であっても、このき裂の伝播方向を効果的に逸らして制御することが可能となる。
【００４７】
また、溶接構造体Ａにおいては、アレスタ部材５の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ２（℃）と、鋼板１の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次の（４）式
ｖＴｒｓ２  ≦  ｖＴｒｓ１−２０    ・・・（４）
で表される関係を満たすことがより好ましい。
アレスタ部材５の靱性と鋼板１の母材靱性との関係が上記関係式を満たすことにより、仮に、脆性き裂がアレスタ溶接継手に進入する事態が生じた場合であっても、確実にき裂の伝播方向を鋼板１の母材側へ効果的に逸らすことが可能となる。アレスタ部材の靱性と鋼板の母材靱性との関係が上記関係を満たさない場合、脆性き裂の状態によっては、このき裂がアレスタ部材に進入し、かつ、アレスタ部材を貫通して、鋼板溶接継手を伝播してしまうおそれがある。
【００４８】
なお、本実施形態では、アレスタ部材５を１枚のみ用いて鋼板１に溶接した構成を説明しているが、これには限定されず、例えば、２枚以上のアレスタ部材を積層して使用することもでき、適宜採用することが可能である。
【００４９】
＜脆性き裂の伝播方向の制御＞
上記構成とされた溶接構造体Ａにおいて、鋼板溶接継手２に脆性き裂が発生した場合の、き裂伝播方向の制御作用について、以下に説明する。
【００５０】
図３−ａに示すように、鋼板溶接継手２の長手方向の一方側（図３−ａにおける縦長方向の上側）で発生した脆性き裂ＣＲは、鋼板溶接継手２における長手方向の他方側（図３における縦長方向の下側）に向かって伝播を開始する（図３−ａ中の二点鎖線矢印を参照）。この際、アレスタ溶接継手６の溶接金属の靭性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３が母材鋼板の遷移温度ｖＴｒｓ１よりも十分に低いと、鋼板溶接継手２を長手方向で伝播した脆性き裂ＣＲが、アレスタ溶接継手６には突入しないで、図示例のように、アレスタ部材５の傾斜外縁部５１（又は外縁部５２）に沿って形成されたアレスタ溶接継手６に導かれるようにして、アレスタ溶接継手６と鋼板１との境界に沿って伝播する。そして、き裂は、アレスタ溶接継手６の横幅方向端部から鋼板１の母材側に逸れて、該横幅方向端部に向かい合って位置している脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上とされた領域１Ａの内部で停止される。
【００５１】
以上のように、脆性き裂の進展をアレスタ溶接継手６の手前で逸らすためには、アレスタ溶接継手６を形成する溶接金属部の脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３（℃）と、鋼板１の脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次の（５）式を満たすことが好ましい。
ｖＴｒｓ３  ≦  ｖＴｒｓ１−２０    ・・・（５）
【００５２】
アレスタ溶接継手６をなす溶接金属部の靱性と鋼板１の母材靱性との関係が上記関係式を満たすことにより、仮に、鋼板溶接継手２にき裂が生じた場合であっても、き裂の伝播方向を鋼板１の母材側へ効果的に逸らすことが可能となる。この場合、アレスタ溶接継手６をなす溶接金属のｖＴｒｓ３を低くして、その靱性を高くすることで、耐き裂制御部４により、鋼板溶接継手２で発生した脆性き裂の伝播方向を鋼板１の母材側に逸らす作用が効果的に得られる。
アレスタ溶接継手をなす溶接金属部の靱性と鋼板の母材靱性との関係が上記関係式を満たさない場合、鋼板溶接継手に生じたき裂の状態によっては、このき裂がアレスタ溶接継手に進入し、さらには、アレスタ部材に進入する場合が生じる。
【００５３】
また、アレスタ溶接継手６の溶接金属の遷移温度ｖＴｒｓ３が母材鋼板の遷移温度ｖＴｒｓ１よりも高い（ｖＴｒｓ３  ≧  ｖＴｒｓ１）と、鋼板溶接継手２を長手方向で伝播した脆性き裂ＣＲがアレスタ溶接継手６に進入する場合がある。その場合でも、アレスタ部材５のＫｃａが高いので、き裂ＣＲはアレスタ部材には進入せず、図３−ｂに示すように、アレスタ溶接継手６とアレスタ部材５との境界にそって伝播し、鋼板１の母材側に逸れ、同様に、領域１Ａの位置で停止される。
【００５４】
さらに、図３−ｂのように、脆性き裂ＣＲがアレスタ溶接継手６に進入した場合に、き裂ＣＲがアレスタ部材５に進入する場合も想定されるが、その場合でも、アレスタ部材５のアレスタ部材の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが高いので、アレスタ部材５内部でき裂ＣＲの進展を停止することができる。
【００５５】
さらに、溶接金属部の脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３（℃）が高いと脆性き裂が伝播しやすい性質を利用して、ｖＴｒｓ３と前記鋼板母材の脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次の（６）式を満たすようにして、脆性き裂の伝播経路を図３−ｂのようにして、脆性き裂を確実に母材に逸らせるようにすることもできる。
０  ≧  ｖＴｒｓ３  ≧  ｖＴｒｓ１＋２０  ・・・  （６）
なお、ｖＴｒｓ３の上限は、アレスタ溶接継手で脆性き裂の起点とならないように、０℃以下とする必要がある。
【００５６】
耐き裂制御部が上記の機能を発揮するには、溶接構造体が破壊エネルギーにさらされた時にき裂の発生の可能性がある鋼板溶接継手を予想し、その溶接継手のき裂の進展方向を考慮して１箇所あるいは複数箇所設けるのがよい。耐き裂制御部４は、図２を用いて説明したように両方向からのき裂の伝播を止めることができるが、より確実にき裂の伝播を止めるために、アレスタ部材の向きを変えて２箇所の耐き裂制御部を、距離を置いて設けることもできる。その距離としては、例えばアレスタ部材の高さＨ程度で十分である。
なお、２個のアレスタ部材を向きを変えて設ける場合、両者の距離が非常に短くなるか、両者が接触するようになる（その結果、ひし形状になる）と、アレスタ溶接継手による伝播経路が形成されるため、き裂がアレスタ溶接継手を経由して溶接継手２にまた戻っていってしまい、き裂停止の効果を発揮できなくなる。
【００５７】
＜耐き裂制御部の作製方法＞
以下に、上述したような溶接構造体Ａにおいて、耐き裂制御部４を作製する方法の一例について説明する。
【００５８】
本実施形態の溶接構造体Ａは、鋼板の少なくとも一部の領域の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である鋼板を突合せ溶接して形成した溶接構造体に、耐き裂制御部４を設ける例である。
耐き裂制御部は、衝突や地震などによる大きな破壊エネルギーにさらされたときに、き裂の発生・伝播が予想される鋼板溶接継手の途中に、少なくとも１箇所設けられる。その際、鋼板溶接継手から連続的に形成されるアレスタ溶接継手の横幅方向端部が、鋼板のＫｃａ４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の領域に少なくとも隣接するように耐き裂制御部４を設ける必要がある。
【００５９】
耐き裂制御部４を設けるためには、まず、アレスタ部材５を配置するための貫通孔３を形成する。貫通孔の形成には、鋼板の段階で貫通孔となる部分を予め切り欠く方法、鋼板を溶接のために仮組みした状態で切り欠く方法、あるいは、鋼板を溶接した後に貫通孔を形成する方法などがあるが、いずれの方法であってもよい。既存の溶接構造体に貫通孔３を形成して本発明を適用することももちろん可能である。
【００６０】
鋼板の溶接前に貫通孔３を形成する場合には、まず、鋼板１の溶接端１１、１２に開口するように、鋼板を切り欠いて貫通孔３（３ａ、３ｂ）を形成する。次いで、貫通孔３ａ、３ｂとなる部分を残して、各々の鋼板１の溶接端１１、１２を突合せ溶接することにより、鋼板溶接継手２を形成する。
【００６１】
次いで、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の鋼材からなるアレスタ部材５を、形成された貫通孔３に挿入する。次いで、アレスタ部材５の傾斜外縁部５１、５２、並びに副対抗側の外縁部５３を、それと対向する鋼板の露出した溶接端に対してそれぞれ突合せ溶接することでアレスタ溶接継手６を形成する。このような手順により、鋼板溶接継手２の溶接線Ｌを中心として鋼板１の各々において対称となるように、アレスタ部材５とアレスタ溶接継手６とからなる耐き裂制御部４を形成する。
【００６２】
本実施形態では、耐き裂制御部を形成する工程において、アレスタ部材５を、鋼板溶接継手２の溶接線Ｌ上から延在する外縁部５１、５２が鋼板溶接継手２の長手方向に対して１５°以上５０°以下の範囲の角度で傾斜するように形成して鋼板１に貫通するように設ける。
また、アレスタ部材５の形状は、図３、４に示すように、全体を平面視略三角形とし、アレスタ部材５の頂部５ａが、鋼板溶接継手２の溶接線Ｌ上に位置するように配置するとともに、アレスタ部材５の頂部５ａから延在する傾斜外縁部５１、５２を、鋼板溶接継手２の長手方向に対して１５°以上５０°以下の範囲の角度で傾斜するように形成し、それぞれの傾斜外縁部５１、５２の後端５１ａ、５２ａを結ぶ副対抗側の外縁部５３は、溶接線Ｌと７０°以上１１０°以下の範囲の角度で交差するように形成している。
【００６３】
本実施形態においては、鋼板１同士、並びに、鋼板１とアレスタ部材５とを突合せ溶接する際の溶接方法及び溶接材料については、特に限定されない。しかしながら、アレスタ溶接継手６自体の耐破壊靱性を高めるため、例えば、溶接方法として、被覆アーク溶接（ＳＭＡＷ）や炭酸ガスアーク溶接（ＣＯ２溶接）を採用し、また、溶接材料となるワイヤの成分を高Ｎｉとすることが好ましい。
また、脆性き裂伝播を可能な限り抑制し、さらに、鋼板溶接継手２及びアレスタ溶接継手６において新たな疲労き裂や脆性き裂の起点が生じるのを防止するため、各溶接継手を、溶接欠陥の無いように、溶接金属で完全に充填することが好ましい。
【００６４】
上記手順により、図３に示すような、本実施形態の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体Ａを製造することができる。
【００６５】
＜溶接構造体を適用した船舶構造体の一例＞
上述した溶接構造体Ａを適用した船舶構造体の一例を図５の概略図に示す。
図５に示すように、船舶構造体７０は、骨材（補強材）７１、デッキプレート（水平部材）７２、船殻内板（垂直部材）７３、船殻外板７４を備えて概略構成される。また、図示例の船舶構造体７０は、船殻内板７３をなす複数の鋼板１同士を突合せ溶接することで形成される鋼板溶接継手（図５中では図示略）の長手方向の一部に耐き裂制御部４が設けられることで、本実施形態の溶接構造体Ａを具備する構造とされている。
上記構成の船舶構造体７０によれば、本実施形態の溶接構造体Ａの構成を適用することにより、例え、鋼板溶接継手を伝播する脆性き裂が発生した場合であっても、耐き裂制御部４により、き裂の伝播方向を効果的に制御できる。これにより、鋼板溶接継手に生じた脆性き裂を安定的に停止させることができ、船殻内板７３、ひいては船舶構造体７０に大規模な破壊が生じるのを防止することが可能となる。
【００６６】
［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態である溶接構造体Ｂについて、主に図６を参照しながら詳述する。なお、以下の説明において、上述の第１の実施形態の溶接構造体Ａと共通する構成については、同じ符号を付与するとともに、その詳細な説明を省略する。また、第３、４の実施態様の説明においても同様とする。
【００６７】
本実施形態の溶接構造体Ｂは、図６においては詳細な図示を省略するが、鋼板１０の母材全体が、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上とされている点で、第１の実施形態の溶接構造体Ａとは異なる。
【００６８】
溶接構造体Ｂによれば、鋼板溶接継手２０に脆性き裂が発生した場合、鋼板溶接継手２０を伝播してきたき裂を、アレスタ溶接継手６に隣接する母材の熱影響部にそって伝播させて、鋼板１０の母材側に逸らすことができる（図６中の二点鎖線矢印を参照）。また、アレスタ溶接継手６に進入した場合でも、図３−ｂに示す場合と同様に、鋼板１０の母材側に逸らすことができる。
そして、溶接構造体Ａと同様、鋼板１０の母材側に逸れたき裂は、鋼板１０において直ちに停止するので、鋼板溶接継手２０が破断せず、また、溶接構造体Ｂに大規模な破壊が生じるのを防止することが可能となる。
また、本実施形態の溶接構造体Ｂは、鋼板１０をなす母材全体が、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上とされていることがより好ましい。
【００６９】
［第３の実施形態］
以下、本発明の第３の実施形態である溶接構造体Ｃについて、主に図７を参照しながら詳述する。
溶接構造体Ｃは、突合せ溶接される鋼板が、複数の小鋼板を突合せ溶接されて形成されている場合の例である。
すなわち、図７に示すように、鋼板１０Ａが、鋼板溶接継手２０Ａの長手方向で配列される少なくとも２以上の小鋼板（図７中の符号２１〜２４を参照）を突合せ溶接して形成され、この鋼板１０Ａ、１０Ａを突合せ溶接して形成された鋼板溶接継手２０Ａに、耐き裂制御部４が設けられる。
【００７０】
小鋼板２１、２２の間には、小鋼板溶接継手２５、２６が形成されており、アレスタ部材５の下縁部５３側に形成されるアレスタ溶接継手６は、この小鋼板溶接継手２５、２６に接して設けられている。このため、溶接構造体Ｃでは、アレスタ部材５の副対抗側の外縁部（及び、アレスタ部材の横幅方向端部側の外縁部）５３は、小鋼板溶接継手２５、２６の形状と同じ形状とされる。
このように、溶接構造体Ｃは小鋼板溶接継手がある点で上述の第１及び第２の実施形態の溶接構造体Ａ、Ｂとは異なっている。
【００７１】
なお、図７に示す例においては、図示の都合上、小鋼板として４枚の小鋼板２１〜２４を示し、小鋼板２１と小鋼板２２とが小鋼板溶接継手２５で接合され、小鋼板２３と小鋼板２４とが小鋼板溶接継手２６で接合されている場合を示している。
また、本実施形態の溶接構造体Ｃは、小鋼板２２及び小鋼板２４をなす母材の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上とされている一方、小鋼板２１及び小鋼板２３の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａは特に限定されない。
【００７２】
溶接構造体Ｃによれば、上述の溶接構造体Ａ、Ｂと同様、鋼板溶接継手２０Ａに脆性き裂が発生した場合でも、この脆性き裂をアレスタ部材５の傾斜外縁部５１（又は５２）、又はアレスタ溶接継手６によって鋼板１０Ａの母材側に逸らすことができる（図７中の二点鎖線矢印を参照）。図７に示す例では、鋼板溶接継手２０Ａに発生した脆性き裂ＣＲが、アレスタ溶接継手６の横幅方向端部から、小鋼板溶接継手２５に達し、ついで、該横幅方向端部に向かい合って位置している脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上とされた小鋼板２２に突入して、その鋼板の内部で停止される。
このように、鋼板１０Ａの母材側に逸れたき裂は、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａの高い小鋼板２２において直ちに停止するので、鋼板溶接継手２０Ａが破断せず、また、溶接構造体Ｃに大規模な破壊が生じるのを防止することが可能となる。
また、本実施形態の溶接構造体Ｃは、鋼板１０Ａをなす小鋼板２２、２４の母材が、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａ＝６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上であることがより好ましい。
【００７３】
［第４の実施形態］
以下、本発明の第４の実施形態である溶接構造体Ｄについて、主に図８を参照しながら詳述する。
溶接構造体Ｄは、図８に示すように、鋼板１０Ｂが、鋼板溶接継手２０Ｂの長手方向で配列される少なくとも２以上の小鋼板（図８中の符号３１〜３４を参照）を突合せ溶接して形成され、この鋼板１０Ｂ、１０Ｂを突合せ溶接して形成された鋼板溶接継手２０Ｂに、耐き裂制御部４が設けられる点で、第３の実施形態の溶接構造体Ｃと構成が一部共通している。
【００７４】
一方、本実施形態の溶接構造体Ｄは、図示例のように、小鋼板を突合せ溶接して形成された小鋼板溶接継手３５、３６が、アレスタ部材５の下縁部（及び、アレスタ部材の横幅方向端部側の外縁部）５３側に形成されるアレスタ溶接継手を含む構成とされている点で、第３の実施形態の溶接構造体Ｃとは異なる。
またさらに、溶接構造体Ｄは、小鋼板溶接継手３５、３６をなす溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ４（℃）と、鋼板１０Ｂの母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次の（７）式
ｖＴｒｓ４  ≦  ｖＴｒｓ１−２０    ・・・（７）
で表される関係を満たす関係とされている点においても、第３の実施形態の溶接構造体Ｃとは異なる構成とされている。
また、溶接構造体Ｄは、鋼板１０Ｂをなす全ての小鋼板３１〜３４の母材の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上とされている。また、図示例の溶接構造体Ｄは、小鋼板溶接継手３５、３６が連なって直線状に形成されている。
【００７５】
溶接構造体Ｄによれば、上述の溶接構造体Ａ〜Ｃと同様、鋼板溶接継手２０Ｂに脆性き裂が発生した場合でも、アレスタ部材５の傾斜外縁部５１（５２）、又はこの外縁部５１（５２）に沿って形成されるアレスタ溶接継手６０により、脆性き裂ＣＲを、鋼板１０Ｂの母材側に逸らすことができる（図８中の二点鎖線矢印を参照）。図８に示す例では、鋼板溶接継手２０Ｂに発生した脆性き裂ＣＲが、アレスタ溶接継手６０の横幅方向端部から、小鋼板溶接継手３５に達し、ついで、該横幅方向端部に向かい合って位置している脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上とされた小鋼板３２に突入して、その鋼板の内部で停止される。
このように、鋼板１０Ｂの母材側に逸れたき裂は、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａの高い小鋼板３２において直ちに停止するので、鋼板溶接継手２０Ｂが破断せず、また、溶接構造体Ｄに大規模な破壊が生じるのを防止することが可能となる。
また、本実施形態の溶接構造体Ｄは、鋼板１０Ｂをなす全ての小鋼板３１〜３４の母材が、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａ＝６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上であることがより好ましい。
【００７６】
以下、本発明に係る耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体の実施例を挙げ、本発明をより具体的に説明するが、本発明は、もとより下記実施例に限定されるものではなく、前、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【実施例１】
【００７７】
［溶接構造体の製造］
まず、製鋼工程において溶鋼の脱酸・脱硫と化学成分を制御し、連続鋳造によって下記表１に示す化学成分の鋳塊を作製した。そして、日本海事協会（ＮＫ）規格船体用圧延鋼材ＫＡ３２、ＫＡ３６、ＫＡ４０の規格に準じた製造条件で、前記鋳塊を再加熱して厚板圧延することで、板厚が２５ｍｍ〜１５０ｍｍの鋼板を製造した。さらに、この鋼板に対して各種熱処理を施すとともに、この際の条件を制御することにより、母材の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａ（Ｎ／ｍｍ１．５）が種々の値になるように適宜調整した。製造した鋼板から、試験片のサイズが５００ｍｍ×５００ｍｍ×板厚のＥＳＳＯ試験（脆性き裂伝播停止試験）片を適宜採取し、−１０℃におけるＫｃａ特性を評価・確認した。表１にＫｃａ特性を合わせて示した。【００７８】
次に、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、鋼板１の溶接端１１、１２に開口するように、貫通孔３ａ、３ｂを形成した。そして、貫通孔３ａ、３ｂの各々が溶接線Ｌを中心として対称の貫通孔３を形成するように、各々の鋼板１の溶接端１１、１２を突合せ溶接し、鋼板溶接継手２を形成することにより、鋼板１同士を接合した。【００７９】
次に、下記表１に示す化学成分並びに表２、４に示す鋼特性及び形状とされた鋼板からなるアレスタ部材５を、鋼板１を貫通するように貫通孔３の内部に挿入した。そして、アレスタ部材５の外縁部５１、５２並びに下縁部５３を、鋼板１において貫通孔３によって露出した溶接端に対して突合せ溶接してアレスタ溶接継手６を形成することで、アレスタ部材５と鋼板１とを接合した。以上の手順により、鋼板溶接継手２の溶接線Ｌを中心として鋼板１の各々において対称となるように、アレスタ部材５とアレスタ溶接継手６とからなる耐き裂制御部４を形成した。【００８０】
また、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、副対抗側の外縁部５３の位置が、鋼板１の上端から１０００ｍｍとなる場所にアレスタ部材５を配した。また、図９（ｃ）に示すように、アレスタ部材５の傾斜外縁部５１、５２及び副対抗側の外縁部５３、並びに、鋼板１の貫通孔３内に露出する溶接端には、板厚方向中心を頂点として１３０°（水平ラインに対して２５°）となるように開先加工を施した。また、アレスタ部材５の各縁部と、鋼板１の貫通孔３内に露出する溶接端との間は、前記頂点において約３ｍｍのルート間隔を持たせた状態として溶接処理を行なった。【００８１】
なお、上記手順における鋼板１同士の突合せ溶接、及び、鋼板１とアレスタ部材５との突合せ溶接は、炭酸ガスアーク溶接（ＣＯ２溶接）によって行なうとともに、この際の溶接材料として、高Ｎｉ成分とされた溶接ワイヤを用いた。また、各溶接継手の形成箇所においては、新たなき裂の起点が生じるのを防止するため、各溶接継手を溶接金属で完全に充填するように溶接処理を行なった。その後、各溶接継手を冷却することにより、図３に示すような溶接構造体（本発明例、比較例）を製造した。
また、上記同様、各鋼板及びアレスタ部材を接合することにより、図６〜図８に示すような溶接構造体（本発明例、比較例）を製造した。
また、従来技術の例として、耐き裂制御部として鋼板製のアレスタ部材を用いるのではなく、アレスト部材をはめこむべき領域をすべて溶接金属による穴埋めで実施した。製作方法は、まず、鋼板溶接継手の片面側より、板厚の約半分をガウジングにより削除し、溶接金属にて埋め戻す。次に、鋼板溶接継手の裏側より、同様に対応する同じ領域を、ガウジング後、溶接金属で穴埋めを行った。溶接施工は、鋼板１とアレスタ部材５との突合せ溶接部の施工と同様、炭酸ガスアーク溶接（ＣＯ２溶接）によって行なうとともに、溶接材料として、高Ｎｉ成分とした溶接ワイヤを用いた。【００８２】
［評価試験］
上記手順によって製造した溶接構造体について、以下のような評価試験を行った。
まず、図１０（ａ）に示すような試験装置９０を準備するとともに、上記手順で作製した溶接構造体のサンプルの各々を適宜調整し、試験装置９０に取り付けた。ここで、図１０（ｂ）、（ｃ）中に示す鋼板溶接継手２に設けたき裂発生部である窓枠８１は、楔をあてがって所定の応力を印加することで強制的に脆性き裂を発生させるためのものであり、切欠き状の先端部は０．２ｍｍ幅のスリット加工を施したものである。
次いで、鋼板溶接継手２の溶接線Ｌと垂直方向に２６２Ｎ／ｍｍ２あるいは３００Ｎ／ｍｍ２の引張応力を付与することにより、鋼板溶接継手２に脆性き裂を発生させた。そして、この脆性き裂を、鋼板溶接継手２の溶接線Ｌ上で伝播させることにより、溶接構造体の耐脆性き裂伝播性を評価した。この際の雰囲気温度は−１０℃とした。【００８３】
そして、鋼板溶接継手２を伝播した脆性き裂が、耐き裂制御部４をなすアレスタ溶接継手６に到達した後、その脆性き裂が伝播する方向及び停止位置を確認し、亀裂の伝播、停止の態様を、図２のａ〜ｃ、ｅに対応する以下に示す［ａ］〜［ｃ］、［ｅ］に分けるとともに、伝播が停止しない場合を、図２−ｄに対応する「ｄ１」と、その他の［ｄ２］、「ｄ３」に分け、下記表３、５に示した。
［ａ］…脆性き裂がアレスタ溶接継手に到達した後、鋼板母材とアレスタ溶接継手の境界に沿って進展し、鋼板の母材側に逸れ、鋼板において直ちに停止した（図２−ａの形態）。
［ｂ］…脆性き裂がアレスタ溶接継手に到達した後、このアレスタ溶接継手に進入したが、アレスタ部材に到達した後にアレスタ溶接継手とアレスタ部材の境界に沿って進展し、鋼板の母材側に逸れ、鋼板において直ちに停止した（図２−ｂの形態）。
［ｃ］…脆性き裂がアレスタ溶接継手に到達した後、アレスタ溶接継手及びアレスタ部材に順次進入したが、アレスタ部材内部において停止した（図２−ｃの形態）。
［ｄ１］…脆性き裂がアレスタ溶接継手及びアレスタ部材に進入した後、そのまま鋼板溶接継手に戻り、再び鋼板溶接継手を伝播した（図２−ｄの形態）。
［ｄ２］…アレスタ部材の横幅Ｗが小さい場合、または、アレスト部材の板厚ｔが大きい場合、脆性き裂が、アレスタ部材に進入せずに、アレスタ溶接継手に沿って伝播し、アレスタ溶接継手の横幅方向端部から鋼板溶接継手にジャンプし、再び鋼板溶接継手を伝播した。
［ｄ３］…［ａ］の経路をたどった後、母材側の鋼板を伝播した。
［ｅ］…脆性き裂が副対抗側から伝播し、アレスタ溶接継手及びアレスタ部材に順次進入したが、アレスタ部材内部において停止した（図２−ｅの形態）。
また、［ａ］〜［ｃ］、［ｅ］の場合について、き裂の伝播距離に基づいて算出した点数（最高値１０）により耐きれつ伝播性能を評価した。【００８４】
本実施例で用いた鋼板の化学成分組成、鋼板製造条件及び母材の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａ（Ｎ／ｍｍ１．５）の一覧を表１に示すとともに、アレスタ部材５の鋼板特性及び形状、アレスタ溶接継手６を形成する際の溶接条件、鋼板１を突合せ溶接して鋼板溶接継手２を形成する際の溶接条件、及び、脆性き裂の伝播の評価結果の一覧を表２〜５に示す。【００８５】
【表１】
2010082675.tif 000003
【００８６】
【表２】
2010082675.tif 000004
【表３】
2010082675.tif 000005
【表４】
2010082675.tif 000006
【表５】
2010082675.tif 000007
【００８７】
なお、表２、４において、注１〜６の内容は、次のとおりである。
注１：  鋼板１の内の領域１Ａ以外の領域を意味する。
注２：  図に基づいた、２種類の鋼板の組み合わせを示す。
注３：  板厚を４：１に分割したＸ開先に対し、鋼板の両面より、エレクトロガスアーク溶接により突合せ溶接した。このときの大きい方の適用入熱量を示す。
注４：  板厚の半分づつ、鋼板の両面からエレクトロガスアーク溶接により突合せ溶接した。このときの入熱量を示す。
注５：  切削加工により、素材鋼板の表と裏の両面から等しい厚さを削除して、板厚を減じた鋼板を作製した。
注６：  板厚７０ｍｍのアレスタ材を２枚重ねて耐き裂制御部を形成している。【００８８】
［評価結果］
表２、３に示す本発明例１〜３４は、図６に示す本発明の第２の実施形態の溶接構造体Ｂに関する例であり、表４、５に示す本発明例３５〜３７は、図７に示す本発明の第３の実施形態の溶接構造体Ｃ、同じく本発明例３８、３９は、図８に示す第４の実施形態の溶接構造体Ｄ、同じく本発明例４０は、図３に示す第１の実施形態の溶接構造体Ａに関する例である。
また、表４、５に示す比較例１、１９は溶接構造体Ａと同様の構造を有する比較例であり、比較例２〜１４は溶接構造体Ｂと、比較例１５〜１８は溶接構造体Ｃと、比較例２０は溶接構造体Ｄとそれぞれ同様の構造を有する比較例である。また、比較例２１は上記の補修溶接による従来例である。【００８９】
表２〜５に示すように、本発明に係る溶接構造体（本発明例１〜３４）は、脆性き裂の伝播状態が、全て［ａ］〜［ｃ］、［ｅ］のいずれかとなった。これにより、本発明の溶接構造体が、溶接継手に脆性き裂が発生した場合であっても、き裂が溶接継手や母材を伝播するのを抑制でき、溶接構造体の破断を防止することが可能であり、耐脆性き裂伝播性に優れていることが確認できた。【００９０】
これに対し、比較例１〜１８の溶接構造体は、鋼板の母材特性、アレスタ部材の鋼板特性又は形状の何れかが本発明の規定を満たしていないため、脆性き裂の進展をとめることができなかった例である。
比較例１および比較例１４の溶接構造体は、鋼板母材のうち、１Ａおよび２２、２４の領域の脆性き裂伝播停止特性（Ｋｃａ１）の値が不適であり、この領域に突入したき裂を停止できなかった例である。
比較例２の溶接構造体は、アレスタ溶接継手の溶接金属のｖＴｒｓ３がやや不十分な水準であり、き裂がアレスタ部材に突入したが、アレスタ部材のＫｃａ値も不適であり、突入したき裂を停止できなかった例である。
比較例３の溶接構造体は、アレスタ部材の角度θ１が過小側に不適な例であり、脆性き裂主対抗側の外縁部に沿ってき裂を逸らせることができたものの、その後、き裂副対抗側の外延部に沿って伝播してしまい、破断に至ったものである。【００９１】
比較例４の溶接構造体は、アレスタ部材の角度θ１が過大側に不適な例であり、き裂を鋼板母材側に逸らせるように、進展方向をそもそも制御することができず、鋼板溶接継手にて発生した脆性き裂がそのまま直進し、破断に至ったものである。
比較例５の溶接構造体は、アレスタ部材の角度θ２が過小側に不適な例であり、脆性き裂主対抗側の外縁部に沿ってき裂を逸らせることができたものの、その後、き裂副対抗側の外延部に沿って伝播してしまい、破断に至ったものである。
比較例６の溶接構造体は、アレスタ部材の角度θ２が過大側に不適な例であり、進展方向を制御することができず、鋼板溶接継手にて発生した脆性き裂がそのまま直進し、破断に至った例である。
比較例７の溶接構造体は、アレスタ溶接継手の溶接金属のｖＴｒｓ３が不充分であり、アレスタ部材の高さＨが過小側に不適なために、アレスタ部材にてき裂を停止できなかった例である。【００９２】
比較例８の溶接構造体は、アレスタ部材の横幅Ｗが過小側に不適であり、脆性き裂主対抗側の外縁部に沿ってき裂を逸らせることができたものの、その後、き裂副対抗側の外延部に沿って伝播してしまい、破断に至ったものである。
比較例９の溶接構造体は、アレスタ溶接継手の溶接金属のｖＴｒｓ３が不充分であり、アレスタ部材にき裂が突入したが、アレスタ部材の板厚ｔが過小側に不適なために、アレスタ部材にてき裂を停止できなかった例である。
比較例１０の溶接構造体は、アレスタ部材の板厚ｔが過小側に不適であり、アレスタ部材が実質的に、き裂を鋼板母材側へ逸らせる能力を失ったため、進展方向を制御することができず、鋼板溶接継手にて発生した脆性き裂がそのまま直進し、破断に至った例である。
比較例１１の溶接構造体は、アレスタ溶接継手の溶接金属止端部の応力集中の影響により、脆性き裂がアレスタ溶接継手と鋼板溶接継手の境界部を伝播し、脆性き裂副対抗側の外縁部を回り込んだ結果、鋼板溶接継手に再度進入し、破断に至った例である。【００９３】
比較例１２の溶接構造体は、アレスタ部材の角度θ１が、比較例３よりもさらに、小さすぎ、脆性き裂主対抗側の外縁部に沿ってき裂を逸らせることができたものの、その後、き裂副対抗側の外延部に沿って伝播してしまい、破断に至ったものである。
比較例１３の溶接構造体は、アレスタ部材の外縁部の角度θ１が、比較例４よりもさらに、鋼板溶接継手の長手方向に対し５０°を超えており、進展方向をそもそも制御することができず、また、アレスタ部材のＫｃａ値が不充分であるため、発生した脆性き裂がアレスタ部材に突入したのち、そのまま直進し破断に至った例である。
比較例１５の溶接構造体は、比較例３と同様に、アレスタ部材の角度θ１が過小側に不適な例であり、脆性き裂主対抗側の外縁部に沿ってき裂を逸らせることができたものの、その後、き裂副対抗側の外延部に沿って伝播してしまい、破断に至ったものである。【００９４】
比較例１６の溶接構造体は、比較例４と同様に、アレスタ部材の角度θ１が適正範囲を超過しており、き裂を鋼板母材側の逸らせるように、進展方向をそもそも制御することができず、鋼板溶接継手にて発生した脆性き裂がそのまま直進し、破断に至ったものである。
比較例１７の溶接構造体は、小鋼板溶接継手の溶接金属部のｖＴｒｓが不十分であり、発生した脆性き裂は、脆性き裂主対抗側の外縁部に沿って逸らせることができたものの、その後、小鋼板溶接継手の溶接金属部に沿って伝播し、破断に至ったものである。
比較例１８の溶接構造体は、補修溶接によるもので、補修溶接部の形状は、本発明例４と同様の形状としたが、脆性き裂の進展をとめることができなかった例である。
【実施例２】
【００９５】
実施例２は、脆性き裂がアレスタ溶接継手に進入する場合の例である。
［溶接構造体の製造］
実施例１と同様に、表１に示す化学成分、表６、８に示す板厚及び特性を有する鋼板を作製した。ついで、表１に示す化学成分並びに表６、８に示す鋼特性及び形状とされた鋼板からなるアレスタ部材５を準備し、表６、８に示すような溶接条件を用いて、実施例１と同様の方法で２枚の鋼板の突合せ溶接及び鋼板とアレスタ部材との突合せ溶接を実施した。以上の手順により、表７、９に示すような継手特性を有し、図３及び図６〜図８に示す構成の溶接構造体（本発明例、比較例）を作製した。【００９６】
［評価試験と評価結果］
上記手順によって製造した溶接構造体について、実施例１と同様に評価試験を行い、脆性き裂が伝播する方向及び停止位置を確認し、実施例１と同様に、亀裂の伝播、停止の態様を、［ｂ］、［ｃ］、［ｅ］に分けるとともに、伝播が停止しない場合を、「ｄ１」〜「ｄ３」に分け、下記表７、９に示した。
また、［ａ］〜［ｃ］、［ｅ］の場合について、き裂の伝播距離に基づいて算出した点数（最高値１０）により耐きれつ伝播性能を評価した。評価結果を表７、９に示す。【００９７】
【表６】
2010082675.tif 000008
【表７】
2010082675.tif 000009
【表８】
2010082675.tif 000010
【表９】
2010082675.tif 000011
なお、表６、８において、注１〜６の内容は、表２、４と同じである。【００９８】
表６、７に示す本発明例１〜２５は上述した本発明の第２の実施形態の溶接構造体Ｂに関する例であり、表８、９に示す本発明例２６は本発明の第３の実施形態の溶接構造体Ｃ、同じく本発明例２７、２８は第４の実施形態の溶接構造体Ｄ、同じく本発明例２９は第１の実施形態の溶接構造体Ａに関する例である。
また、表８、９に示す比較例１、２は、溶接構造体Ａと同様の構造を有する比較例であり、比較例３〜１４は溶接構造体Ｂと、比較例１５、１６は溶接構造体Ｃと、比較例１７は溶接構造体Ｄとそれぞれ同様の構造を有する比較例である。【００９９】
表６〜９に示すように、本発明に係る溶接構造体（本発明例１〜２９）は、脆性き裂の伝播状態が、全て［ｂ］又は［ｃ］となった。これにより、本発明の溶接構造体が、溶接継手に脆性き裂が発生した場合であっても、き裂が溶接継手や母材を伝播するのを抑制でき、溶接構造体の破断を防止することが可能であり、耐脆性き裂伝播性に優れていることが確認できた。【０１００】
これに対し、比較例１〜１５の溶接構造体は、すべて、ｖＴｒｓ１≦ｖＴｒｓ３であり、かつ、鋼板の母材特性、アレスタ部材の鋼板特性又は形状、小鋼板溶接継手の溶接金属部の特性、の何れかが本発明の規定を満たしていないため、脆性き裂の進展をとめることができなかった例である。
比較例１および比較例１４の溶接構造体は、鋼板母材のうち、１Ａおよび２２，２４の領域の脆性き裂伝播停止特性（Ｋｃａ１）の値が不適であり、この領域に突入したき裂を停止できなかった例である。
比較例２の溶接構造体は、き裂がアレスタ部材に突入したが、アレスタ部材のＫｃａ値も不適であり、突入したき裂を停止できなかった例である。【０１０１】
比較例３の溶接構造体は、アレスタ部材の角度θ１が過小側に不適な例であり、脆性き裂主対抗側の外縁部に沿ってき裂を逸らせることができたものの、その後、き裂副対抗側の外延部に沿って伝播してしまい、破断に至ったものである。
比較例４の溶接構造体は、アレスタ部材の角度θ２が過小側に不適な例であり、脆性き裂主対抗側の外縁部に沿ってき裂を逸らせることができたものの、その後、き裂副対抗側の外延部に沿って伝播してしまい、破断に至ったものである。
比較例５の溶接構造体は、アレスタ部材の角度θ２が過大側に不適な例であり、進展方向を制御することができず、鋼板溶接継手にて発生した脆性き裂がそのまま直進し、破断に至った例である。【０１０２】
比較例６、７の溶接構造体は、アレスタ部材の高さＨが過小側に不適なために、アレスタ部材にてき裂を停止できなかった例である。
比較例８の溶接構造体は、アレスタ部材の角度θ１が過大側に不適な例であり、き裂を鋼板母材側に逸らせるように、進展方向をそもそも制御することができず、鋼板溶接継手にて発生した脆性き裂がそのまま直進し、破断に至ったものである。
比較例９の溶接構造体は、アレスタ部材の横幅Ｗが過小側に不適であり、脆性き裂主対抗側の外縁部に沿ってき裂を逸らせることができたものの、その後、き裂副対抗側の外延部に沿って伝播してしまい、破断に至ったものである。【０１０３】
比較例１０、１１、１２の溶接構造体は、アレスタ部材にき裂が突入したが、アレスタ部材の板厚ｔが過小側に不適なために、アレスタ部材にてき裂を停止できなかった例である。
比較例１３の溶接構造体は、アレスタ部材の板厚ｔが過剰側に不適であり、アレスタ部材が実質的に、き裂を鋼板母材側へ逸らせる能力を失ったため、進展方向を制御することができず、鋼板溶接継手にて発生した脆性き裂がそのまま直進し、破断に至った例である。
比較例１５の溶接構造体は、小鋼板溶接継手の溶接金属部のｖＴｒｓが不十分であり、発生した脆性き裂は、脆性き裂主対抗側の外縁部に沿って逸らせることができたものの、その後、小鋼板溶接継手の溶接金属部に沿って伝播し、破断に至ったものである。【０１０４】
以上の結果により、本発明の溶接構造体が、溶接継手に脆性き裂が発生した場合であっても、き裂が溶接継手や母材を伝播するのを抑制でき、溶接構造体の破断を防止することが可能であり、耐脆性き裂伝播性に優れていることが明らかである。
【符号の説明】
【０１０５】
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ  溶接構造体
１、１０、１０Ａ、１０Ｂ  鋼板
１Ａ  領域（少なくともアレスタ部材及びアレスタ溶接継手の横幅方向端部に向かい合って位置する鋼板の部位）
２、２０、２０Ａ、２０Ｂ  鋼板溶接継手
３、３ａ、３ｂ  貫通孔
４  耐き裂制御部
５  アレスタ部材
５１、５２  アレスタ部材の脆性き裂主対抗側から延伸する傾斜外縁部
５１ａ、５１ｂ  アレスタ部材の傾斜外縁部の後端（アレスタ部材の横幅方向端部）
５３  脆性き裂に対して副対抗側となるアレスタ部材の外縁部
６、６０  アレスタ溶接継手
２５、２６、３５、３６  小鋼板溶接継手
２１、２２、２３、２４、３１、３２、３３、３４  小鋼板
７０  船舶構造体
Ｌ  溶接線
θ１  アレスタ部材の傾斜外縁部の鋼板溶接継手の長手方向に対する傾斜角度
θ２  アレスタ部材の脆性き裂副対抗側の外縁部が鋼板溶接継手と交差する角度
【図１】
2010082675.tif 000012
【図２】
2010082675.tif 000013
【図３】
2010082675.tif 000014
【図４】
2010082675.tif 000015
【図５】
2010082675.tif 000016
【図６】
2010082675.tif 000017
【図７】
2010082675.tif 000018
【図８】
2010082675.tif 000019
【図９】
2010082675.tif 000020
【図１０】
2010082675.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成22年10月18日(2010.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接継手に脆性き裂が発生した場合に、脆性き裂の伝播を制御、抑制する耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体に関する。
特に、厚鋼板を用いて溶接を適用した溶接構造物の溶接継手において脆性き裂が発生した場合でも、その伝播を制御、抑制して安全性を向上させることができる耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大型コンテナ船やバルクキャリア等の船舶用溶接構造体、建築構造物、土木鋼構造物に代表される溶接構造体においては、脆性き裂等の破壊に対する高い安全性が求められるようになってきた。特に、コンテナ船は大型化が顕著であり、例えば、６０００ＴＥＵ以上の大型コンテナ船が製造されるようになり、船殻外板の鋼板が厚肉化並びに高強度化し、板厚７０ｍｍ以上で降伏強度３９０Ｎ／ｍｍ２級以上の鋼板が用いられるようになっている。
ここで、ＴＥＵ（Ｔｗｅｎｔｙ  ｆｅｅｔ  Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｕｎｉｔ）とは、長さ２０フィートのコンテナに換算した個数を表し、コンテナ船の積載能力の指標を示している。
このような大型コンテナ船は、積載能力や荷役効率の向上のため、仕切り壁を無くして上部開口部を大きく確保した構造とされており、特に、船殻外板や内板の強度を確保する必要があるため、上記のような高強度鋼板が用いられている。
【０００３】
上述のような溶接構造物を建造する際、建造コストの低減や建造効率向上を目的として、大入熱溶接（例えば、エレクトロガスアーク溶接）が広く適用されている。特に、鋼板の板厚が増すほど溶接工数が著しく増加するため、極限まで大入熱で溶接を行なうことが要求される。しかしながら、鋼板の溶接に大入熱溶接を適用した場合、溶接熱影響部（ＨＡＺ：Ｈｅａｔ  Ａｆｆｅｃｔｅｄ  Ｚｏｎｅ）の靭性が低下し、ＨＡＺの幅も増大するため、脆性破壊に対する破壊靭性値が低下する傾向にある。
【０００４】
このため、溶接継手において脆性き裂が発生するのを抑制するとともに、脆性き裂の伝播停止（アレスト）を達成することを目的として、耐脆性破壊特性に優れたＴＭＣＰ鋼板（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ：熱加工制御）が提案されている。上記ＴＭＣＰ鋼板を用いることにより、脆性破壊発生に対する抵抗値である破壊靭性値が向上するため、通常の使用環境では、構造物が脆性破壊する可能性は極めて低くなる。しかしながら、地震や構造物同士の衝突の事故や災害等の際に、万が一、脆性破壊が生じると、脆性き裂がＨＡＺを伝播し続け、溶接構造物に大きな破壊をもたらすおそれがある。
【０００５】
例えば、コンテナ船等に代表される溶接構造体では、板厚５０ｍｍ程度のＴＭＣＰ鋼板等が使用され、万が一、溶接継手で脆性き裂が発生しても、溶接残留応力によって脆性き裂が溶接部から母材側に逸れるので、母材のアレスト性能を確保すれば、脆性き裂を母材で停止できると考えられていた。また、６０００ＴＥＵを超える大型コンテナ船等、さらに大型の溶接構造体においては、より大きな板厚の鋼板が必要となり、さらに、構造を簡素化するうえで鋼板の厚肉化が有効であることから、設計応力が高い高張力鋼の厚鋼板を用いることが求められていた。しかしながら、このような厚鋼板を用いた場合、ＨＡＺの破壊靭性の程度によっては、脆性き裂が母材に逸れること無くＨＡＺに沿って伝播し続け、溶接構造物に大きな破壊をもたらすおそれがある。
【０００６】
上記問題を解決するため、突合せ溶接継手の一部に補修溶接（はつり、埋め戻し溶接）を施し、ＨＡＺに沿って伝播する脆性き裂を母材側に逸らせる構成とされた溶接構造体が提案されている（例えば、特許文献１）。しかしながら、特許文献１の溶接構造体では、母材の破壊靭性が非常に優れている場合には有効であるが、母材の破壊靭性が不充分な場合には、母材側に逸れた脆性き裂が長く伝播し、構造物としての強度が著しく低下するおそれがある。また、埋め戻し溶接部のボリュームが大きめとなり、工程時間が長くなるとともに、製造コストも増大するという問題がある。
【０００７】
また、溶接継手に発生する脆性き裂の伝播を停止させたい領域に、板状のアレスタ部材が溶接線と交差するように貫通して溶接され、アレスタ部材として、表面や裏面の板厚比２％以上の厚みの表層域における集合組織が適正化されたものを用いる溶接構造体が提案されている（例えば、特許文献２）。しかしながら、特許文献２に記載の溶接構造体を大型建造物に適用した場合、例えば、溶接継手を伝播した脆性き裂が、アレスタ部材を鋼板に溶接する溶接継手を伝播してアレスタ部材に突入し、そのままアレスタ部材の内部を伝播した後、再び溶接継手を伝播するおそれがある。一方、溶接継手を伝播した脆性き裂が、アレスタ部材及び該アレスタ部材を鋼板に溶接する溶接継手の位置で母材側に逸れた場合には、上記同様、母材の破壊靭性が不充分だと脆性き裂が長く伝播し、溶接構造物としての強度が著しく低下するという問題も懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１３１７０８号公報
【特許文献２】特開２００７−０９８４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、たとえ溶接継手に脆性き裂が発生した場合であっても、脆性き裂が溶接継手や母材を伝播するのが抑制でき、溶接構造体の破断を防止することが可能な、耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、溶接構造体の溶接継手に脆性き裂が発生した場合に、脆性き裂が溶接継手や母材を伝播するのを防止するため、鋼板間の溶接継手上に設けるアレスタ部材や、アレスタ部材と鋼板とを溶接する溶接継手について鋭意研究した。
この結果、アレスタ部材の形状並びに鋼材特性を適正化することにより、溶接継手及び母材における脆性き裂の伝播を抑制し、溶接構造体に大規模な破壊が発生するのを防止できることを見出し、次のような基本態様を見出した。
【００１１】
［Ａ］  少なくとも一部の領域の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である鋼板を、互いに突合せ溶接することで鋼板溶接継手が形成されてなる溶接構造体において、
前記鋼板溶接継手の少なくとも一箇所に、鋼板溶接継手に発生した脆性き裂の伝播を制御する耐き裂制御部が設けられており、該耐き裂制御部は、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の鋼材からなり、前記鋼板溶接継手から前記鋼板にまたがって形成された貫通穴に挿入されたアレスタ部材、及び、該アレスタ部材の外縁部と、それに対向する鋼板母材とが突合せ溶接されて形成されたアレスタ溶接継手を有しており、前記アレスタ部材は、前記鋼板溶接継手の長手方向に沿った高さＨ（ｍｍ）、鋼板溶接継手の長手方向と交差する方向における横幅Ｗ（ｍｍ）、及び板厚ｔ（ｍｍ）の各々の寸法が、下記（１）〜（３）式で表される関係を満足するように形成され、かつ、該アレスタ部材の脆性き裂主対抗側の外縁部は、前記鋼板溶接継手の溶接金属部から前記鋼板溶接継手の両側に、鋼板溶接継手の長手方向に対して１５°以上５０°以下の角度で傾斜して延伸するとともに、他方の脆性き裂副対抗側の外縁部は、７０°以上１１０°以下の角度で前記鋼板溶接継手と交差しており、少なくとも、前記アレスタ部材の横幅方向端部が、前記鋼板のＫｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である領域に向かい合うように、前記耐き裂制御部を設けたこと、を特徴とする耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
１．２Ｔ  ≦  Ｈ  ・・・・・  （１）
３．２ｄ  ≦  Ｗ  ・・・・・  （２）
０．７５Ｔ  ≦  ｔ  ≦  １．５Ｔ  ・・・・・（３）
但し、上記（１）〜（３）式中において、Ｔは前記鋼板の板厚（ｍｍ）を表し、ｄは前記鋼板溶接継手における溶接金属部の幅（ｍｍ）を表す。
［Ｂ］前記アレスタ材の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ２（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、ｖＴｒｓ２  ≦  ｖＴｒｓ１−２０で表される関係を満たすこと、を特徴とする上記［Ｂ］に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
［Ｃ］前記アレスタ溶接継手における溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、ｖＴｒｓ３  ≦  ｖＴｒｓ１−２０で表される関係を満たすこと、を特徴とする上記［Ａ］又は［Ｂ］に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
［Ｄ］  前記アレスタ溶接継手における溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、ｖＴｒｓ１＋２０  ≦  ｖＴｒｓ３  ≦  ０で表される関係を満たすこと、を特徴とする上記［Ａ］又は［Ｂ］に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
［Ｅ］  前記鋼板の板厚が２５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であること、を特徴とする上記［Ａ］〜［Ｄ］の何れかに記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
［Ｆ］  前記鋼板は、少なくとも一部の領域の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上であり、前記耐き裂制御部は、少なくとも、前記アレスタ部材の横幅方向端部が、前記鋼板のＫｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である領域に向かい合うように設けられていること、を特徴とする上記［Ａ］〜［Ｅ］の何れか記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【００１２】
そして、その基本態様を長手配列溶接継手が形成され溶接構造体に適用して、本発明を完成した。即ち、本発明の要旨は、請求の範囲に記載した以下の内容に関する。
【００１３】
［１］  少なくとも一部の領域の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である鋼板を、互いに突合せ溶接することで鋼板溶接継手が形成されてなる溶接構造体において、
前記鋼板溶接継手の少なくとも一箇所に、鋼板溶接継手に発生した脆性き裂の伝播を制御する耐き裂制御部が設けられており、
該耐き裂制御部は、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の鋼材からなり、前記鋼板溶接継手から前記鋼板にまたがって形成された貫通穴に挿入されたアレスタ部材、及び、該アレスタ部材の外縁部と、それに対向する鋼板母材とが突合せ溶接されて形成されたアレスタ溶接継手を有しており、
前記アレスタ部材は、前記鋼板溶接継手の長手方向に沿った高さＨ（ｍｍ）、鋼板溶接継手の長手方向と交差する方向における横幅Ｗ（ｍｍ）、及び板厚ｔ（ｍｍ）の各々の寸法が、下記（１）〜（３）式で表される関係を満足するように形成され、かつ、
該アレスタ部材の脆性き裂主対抗側の外縁部は、前記鋼板溶接継手の溶接金属部から前記鋼板溶接継手の両側に、鋼板溶接継手の長手方向に対して１５°以上５０°以下の角度で傾斜して延伸するとともに、他方の脆性き裂副対抗側の外縁部は、７０°以上１１０°以下の角度で前記鋼板溶接継手と交差しており、
少なくとも、前記アレスタ部材の横幅方向端部が、前記鋼板のＫｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である領域に向かい合うように、前記耐き裂制御部を設けられており、
前記鋼板は、前記鋼板溶接継手の長手方向で配列される少なくとも２以上の鋼板からなるとともに、該長手配列鋼板を互いに突合せ溶接することで長手配列溶接継手が形成されており、
前記耐き裂制御部は、前記アレスタ部材の脆性き裂副対抗側に形成される前記アレスタ溶接継手が前記長手配列溶接継手に接するように設けられていること、を特徴とする耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
１．２Ｔ  ≦  Ｈ  ・・・・・  （１）
３．２ｄ  ≦  Ｗ  ・・・・・  （２）
０．７５Ｔ  ≦  ｔ  ≦  １．５Ｔ  ・・・・・（３）
但し、上記（１）〜（３）式中において、Ｔは前記鋼板の板厚（ｍｍ）を表し、ｄは前記鋼板溶接継手における溶接金属部の幅（ｍｍ）を表す。
【００１４】
［２］  前記耐き裂制御部は、前記アレスタ部材の脆性き裂副対抗側に形成される前記アレスタ溶接継手が前記長手配列溶接継手を含むように設けられ、
さらに、前記長手配列溶接継手をなす溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ４（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、
ｖＴｒｓ４  ≦  ｖＴｒｓ１−２０
で表される関係を満たすこと、を特徴とする上記［１］に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
［３］  前記アレスタ材の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ２（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、ｖＴｒｓ２  ≦  ｖＴｒｓ１−２０で表される関係を満たすこと、を特徴とする上記［１］又は［２］に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
［４］  前記アレスタ溶接継手における溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、
ｖＴｒｓ３  ≦  ｖＴｒｓ１−２０
で表される関係を満たすこと、を特徴とする上記［１］〜［３］の何れかに記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
［５］  前記アレスタ溶接継手における溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、
ｖＴｒｓ１＋２０  ≦  ｖＴｒｓ３  ≦  ０
で表される関係を満たすこと、を特徴とする上記［１］〜［３］の何れかに記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【００１５】
［６］  前記鋼板の板厚が２５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であること、を特徴とする上記［１］〜［５］の何れかに記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
［７］  前記鋼板は、少なくとも一部の領域の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上であり、前記耐き裂制御部は、少なくとも、前記アレスタ部材の横幅方向端部が、前記鋼板のＫｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である領域に向かい合うように設けられていること、を特徴とする上記［１］〜［６］の何れか記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【００１６】
なお、本発明では、溶接金属部と溶接熱影響部を含む部分を溶接継手と定義する。また、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａは、当該溶接構造体が使用される温度、あるいは設計温度における数値である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の溶接構造体によれば、溶接継手の少なくとも一箇所に、アレスタ部材とそれと母材鋼板との間に形成されるアレスタ溶接継手とを有する耐き裂制御部が設けられているので、たとえ溶接継手に脆性き裂が発生した場合であっても、溶接継手を伝播する脆性き裂を、耐き裂制御部によって鋼板母材のアレスト性能の高い部位にそらしたり、あるいは耐き裂制御部で阻止することができ、脆性き裂が溶接継手や母材を伝播するのが抑制できる。従って、大規模な破壊が発生するのを未然防止することが可能な溶接構造体を、高い生産効率及び低コストで得ることができる。
このような本発明に係る溶接構造体が、大型船舶をはじめ、建築構造物や土木鋼構造物等の各種溶接構造物に使用されることで、溶接構造物の大型化、破壊に対する高い安全性、建造における溶接の高能率化、鋼材の経済性等々が同時に満たされことから、その産業上の効果は計り知れない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の主要部を説明する図であり、鋼板同士が溶接されて形成された鋼板溶接継手の一部に、アレスタ部材及びアレスタ溶接継手からなる耐き裂制御部が設けられた状態を示す平面図である。
【図２】鋼板溶接継手の一部に図１に示される耐き裂制御部が設けられた場合の脆性き裂の進展状況を説明する模式図である。
【図３】本発明に係る溶接構造体に類似する参考例を説明する図であり、鋼板溶接継手の一部に、アレスタ部材及びアレスタ溶接継手からなる耐き裂制御部が設けられた状態を示す平面図である。
【図４】アレスタ部材の形状、特に、脆性き裂副対抗側の外縁部の形状を説明するための図である。
【図５】本発明に係る溶接構造体を船舶用溶接構造体に適用した場合について説明する概略図である。
【図６】本発明に係る溶接構造体に類似する参考例の他の例を説明する図３と同様の図である。
【図７】本発明に係る溶接構造体の一例を説明する図３と同様の図である。
【図８】本発明に係る溶接構造体の他の例を説明する図３と同様の図である。
【図９】本発明の実施例で用いる溶接継手試験体の製作方法について説明する図である。
【図１０】本発明の実施例における耐脆性き裂伝播性を評価するための引張試験方法について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために詳細に説明するものであるから、特に指定の無い限り、本発明を限定するものではない。
【００２０】
従来、鋼板溶接継手において発生した脆性き裂は、主として、鋼板溶接継手の長手方向を伝播する。このため、鋼板溶接継手に生じた脆性き裂が起点となり、溶接構造体全体に大きな破壊が生じるおそれがあるという問題があった。
本発明者等は、上述のような脆性き裂の伝播方向を効果的に制御し、溶接構造体においてき裂が伝播するのを抑制するためには、上記従来技術において、さらにアレスタ部材の形状並びに鋼材特性を適正化することが重要であることを知見した。
本発明の基本原理について図１、２を用いて説明する。
【００２１】
本発明では、鋼板１、１を突合せ溶接して形成された鋼板溶接継手２の途中に、耐き裂制御部４を設けて鋼板溶接継手２を分断する。耐き裂制御部４は、前記鋼板溶接継手から前記鋼板にまたがって形成された貫通穴３に挿入されたアレスタ部材５と、該アレスタ部材５が鋼板１に対して突合せ溶接されることで形成されるアレスタ溶接継手６とからなる。アレスタ部材５は、鋼板１よりも高い脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａを有する鋼材から形成するとともに、脆性き裂の伝播が予想される主対抗側を、鋼板溶接継手２に対して傾斜したアレスタ溶接継手６を形成するような形状とする。この耐き裂制御部４を設けることで、鋼板溶接継手２に発生した脆性き裂の伝播を制御、抑制する機構は、アレスタ溶接継手６の溶接金属部の靭性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３（℃）の値によって異なる場合があり、例えば図２−ａ、ｂのようになる。
【００２２】
鋼板溶接継手２の長手方向の一方側で発生した脆性き裂ＣＲは、鋼板１と鋼板溶接継手２の境界（あるいは鋼板母材の熱影響部）に沿って伝播する。き裂ＣＲがアレスタ溶接継手６に達したとき、この継手のｖＴｒｓ値（ｖＴｒｓ３）が母材と比較して相対的に優れている場合には、き裂ＣＲは、アレスタ溶接継手６に突入することなく、図２−ａに示すように、鋼板１とアレスタ溶接継手６の境界（あるいは鋼板母材の熱影響部）に沿って伝播し、アレスタ溶接継手６の横幅方向端部において鋼板１の母材部に到達することになる。このとき、母材部に進入しても鋼板１の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが高いと、そこでき裂ＣＲの進展を停止することができる。
【００２３】
また、アレスタ溶接継手６のｖＴｒｓ値が母材と比較して相対的に劣っている場合には、き裂ＣＲは、アレスタ溶接継手６に突入することもあるが、アレスタ部材５のＫｃａが高いので、アレスタ部材には進入せず、図２−ｂに示すように、アレスタ溶接継手６内をアレスタ部材５の境界にそって伝播し、鋼板１の母材部に到達することになる。このとき鋼板１の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが高いと、図２−ａの場合と同様にそこでき裂ＣＲの進展を停止することができる。
本発明では、鋼板溶接継手２に対して傾斜したアレスタ溶接継手６を、鋼板溶接継手２に連続して形成することで、脆性き裂の進展を鋼板溶接継手２からアレスタ溶接継手に容易に導くことができる。
【００２４】
さらに、アレスタ溶接継手の脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３が母材のｖＴｒｓ１に比べて劣っている場合に、アレスタ部材の条件によっては、図２−ｃ、ｄのようになる場合もある。
例えば、アレスタ部材５の厚みが、鋼板１の厚みより小さい場合には、アレスタ溶接継手６に突入したき裂ＣＲは、次いでアレスタ部材５に突入することもある。このような場合でも、アレスタ部材５のＫｃａを高くし、かつアレスタ部材の鋼板溶接継手に沿った方向の高さを十分なものにしておけば、アレスタ部材５内部でき裂ＣＲの進展を停止することができる。
逆に、アレスタ部材５のＫｃａが低い場合やアレスタ部材の高さが十分でない場合などでは、図２−ｄのように、アレスタ部材５を貫通して鋼板溶接継手に戻り、再び鋼板溶接継手を伝播することもあり得る。
【００２５】
さらに、鋼板溶接継手２の長手方向の他方の副対抗側から脆性き裂ＣＲが伝播してきた場合でも、アレスタ部材５のＫｃａを高くし、かつアレスタ部材の鋼板溶接継手に沿った方向の高さを十分なものにしておけば、図２−ｅに示すように、アレスタ部材５内部でき裂ＣＲの進展を停止することができる。
【００２６】
本発明は、このような基本原理の下で、脆性き裂の進展を阻止する母材鋼板の条件、脆性き裂の進展を制御するアレスタ部材やアレスタ溶接継手の条件などについてさらに検討してなされたものであり、以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。  
【００２７】
［第１の実施形態（参考例）］
＜全体の構成＞
第１の実施形態は、図３に示すように、母材の少なくとも一部の領域１Ａ、１Ａの脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である鋼板１、１を突合せ溶接することで鋼板溶接継手２が形成されている場合の例であり、以下、この継手に適用した形態を溶接構造体Ａと呼称して説明する。
溶接構造体Ａにおいては、鋼板溶接継手２の少なくとも一箇所に、耐き裂制御部４が前記領域１Ａに隣接するように設けられる。耐き裂制御部４が設けられる位置は、衝突や地震などによる大きな破壊エネルギーにさらされたときに、き裂の発生・伝播が予想される鋼板溶接継手の途中が望ましい。
耐き裂制御部４は、鋼板１を貫通するように設けられ、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の鋼材からなるアレスタ部材５と、該アレスタ部材５が鋼板１に対して突合せ溶接されることで形成されるアレスタ溶接継手６とからなっている。
アレスタ溶接継手６は、脆性き裂の伝播が予想される主対抗側を、鋼板溶接継手２に連続して形成し、かつ鋼板溶接継手２に対して傾斜して形成することで、脆性き裂の進展を鋼板溶接継手２からアレスタ溶接継手に導くようにする。このため、アレスタ部材５は、鋼板溶接継手２の溶接線Ｌ上から延在する外縁部５１、５２が、鋼板溶接継手２の長手方向に対して１５°以上５０°以下の範囲の角度で傾斜するように形成されている。図３の溶接構造体Ａでは、アレスタ部材５が、平面視略正三角形として形成されている例を示している。
【００２８】
＜鋼板＞
鋼板１は、母材の少なくとも一部の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上とされる鋼材からなる。
大型の構造物を形成する溶接構造体においては、全領域がＫｃａ４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の高い領域の脆性き裂伝播停止特性を有する鋼材を用いて構築されているものばかりではなく、製造過程の熱処理により鋼板の一部領域で脆性き裂伝播停止特性を高めた鋼板や、全領域がＫｃａ４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の鋼板であっても、途中の曲げ加工などで加熱処理を受けて一部領域のＫｃａが低下した鋼板を用いる場合がある。
【００２９】
溶接構造体Ａでは、図３に示すように、アレスタ溶接継手６に隣接する部位である領域１Ａ（図３−ａにおいて縦長方向下側）において、母材の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが、４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上とされており、鋼板溶接継手２の溶接線Ｌ上から延伸するインサート部材５の傾斜外縁部５１、５２の後端（アレスタ部材の横幅方向端部）５１ａ、５２ａ側に形成されるアレスタ溶接継手６が前記領域１Ａに隣接するように形成される。
【００３０】
鋼板１の化学成分組成や金属組織等については、特に制限されず、船舶用溶接構造体、建築構造物及び土木鋼構造物等の分野において、従来公知の鋼板特性を備えるものを使用することができる。
例えば、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．１８％、Ｓｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｎ：０．３〜２．５％、Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．００１〜０．０２％を含有する組成を基本とし、この組成に、求められる性能に応じて、さらに、Ｎ：０．００１〜０．００８％、Ｂ：０．０００１〜０．００５％、Ｍｏ：０．０１〜１．０％、Ａｌ：０．００２〜０．１％、Ｔｉ：０．００３〜０．０５％、Ｃａ：０．０００１〜０．００３％、Ｍｇ：０．００１〜０．００５％、Ｖ：０．００１〜０．１８％、Ｎｉ：０．０１〜５．５％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５％、Ｃｕ：０．０１〜３．０％、Ｃｒ：０．０１〜１．０％、ＲＥＭ：：０．０００５〜０．００５％の１種または２種以上を含有させ、残部はＦｅ及び不可避不純物によって構成される鋼があげられる。
特に、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の鋼板としては、特開２００７−３０２９９３号公報や、特開２００８−２４８３８２号公報などに示されるような組成の厚鋼板が好適に使用できる。
【００３１】
図３−ａに示すように、溶接構造体Ａでは、上記のような鋼板１、１が突合せ溶接されることにより、鋼板溶接継手２が形成される。また、この鋼板溶接継手２によって接合される鋼板１の各々には、詳細を後述するアレスタ部材５を貫通させて設けるための貫通孔３が、鋼板溶接継手２の溶接線Ｌを中心として、鋼板１の各々において対称となるように設けられている。
【００３２】
鋼板１の板厚は、２５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲とすることが好ましい。鋼板１の板厚がこの範囲であれば、溶接構造体としての鋼板強度を確保することができるとともに、優れた耐脆性き裂伝播性を得ることが可能となる。特に、４０ｍｍ以上の鋼板を用いた溶接構造体では、脆性き裂の伝播を止めるための有効な手段がなく、板厚４０ｍｍ以上、より好ましくは５０ｍｍ以上で、１００ｍｍ以下の鋼板を用いた溶接構造体において、本発明はより効果的に実施される。
【００３３】
また、本実施形態では、鋼板１をなす母材の少なくとも一部、図３に示す例では、領域１Ａの脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上とされているが、６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上であることが、耐脆性き裂伝播性がより向上する点から好ましい。
【００３４】
＜アレスタ部材＞
アレスタ部材５は、図３に示すように、鋼板溶接継手２によって接合される鋼板１の各々に形成された貫通孔３に、鋼板溶接継手２の溶接線Ｌを中心として鋼板１の各々において好ましくは対称となるように配置される。また、アレスタ部材５は、鋼板１に形成された貫通孔３内に露出する溶接端に対して突合せ溶接されることで形成されるアレスタ溶接継手６とともに、耐き裂制御部４を構成する。
アレスタ部材５は、上述したような耐き裂制御部４を構成することにより、仮に、鋼板溶接継手２にき裂が生じた場合でも、該き裂の伝播方向を制御し、鋼板溶接継手２を貫くようにき裂が伝播して互いに溶接された鋼板１同士が分断するのを防止するものである。
【００３５】
アレスタ部材５は、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａ＝６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の鋼材から構成される。また、図３に示す例のアレスタ部材５は、き裂の進展が予想される主対抗側の頂部５ａから両側に延伸する外縁部５１、５２が、鋼板溶接継手２の長手方向（溶接線Ｌ）に対して、それぞれ１５°以上５０°以下の範囲の角度θ１で傾斜するように形成されている。そして、アレスタ部材５は、傾斜外縁部５１、５２の後端５１ａ、５２ａに、脆性き裂に対する副対抗側となる外縁部５３が連なるように形成され、平面視略正三角形に構成されている。
【００３６】
アレスタ部材及びアレスタ溶接継手の傾斜角度θ１を上記範囲とすることにより、鋼板溶接継手２を伝播する脆性き裂が生じた場合でも、このき裂を、鋼板溶接継手２からアレスタ溶接継手６に沿って進展するように導き、鋼板１の母材側に安定的に逸らすことが可能となる。
【００３７】
傾斜角度θ１が１５°未満であると、アレスタ部材の傾斜外縁部５１、５２の後端５１ａ、５２ａと鋼板溶接継手２の間の距離が短いため、鋼板溶接継手を伝播した脆性き裂が、アレスタ溶接継手６に沿って伝播した後、鋼板の母材側に逸れず、前記後端５１ａ、５２ａから再び鋼板溶接継手に突入して伝播するおそれがある。
また、傾斜角度θ１が５０°を超えると、鋼板溶接継手の長手方向と外縁部とが直交する角度、つまり９０°に近づくため、鋼板溶接継手を伝播した脆性き裂を、鋼板１とアレスタ溶接継手６に沿って伝播するように制御するのが困難になる。このため、アレスタ部材に直接的に脆性き裂が突入し、き裂の伝播が停止しきれずにアレスタ部材を通過し、再び鋼板溶接継手に突入して伝播するおそれがある。
脆性き裂がアレスタ溶接継手６に沿って伝播するように導くための傾斜角度θ１の好ましい範囲は、２０°以上４５°以下であり、より好ましい範囲は２５°以上４０°以下である。
【００３８】
図３の溶接構造体Ａでは、アレスタ部材５が、平面視略正三角形として形成されている例を示したが、アレスタ部材の形状は、これに限定されるものではない。例えば、２等辺三角形や、図４−ａに示すような溶接線Ｌに対して非対称な３角形、さらには、図４−ｂに示すように、傾斜外縁部５１、５２の後端５１ａ、５２ａを結ぶ副対抗側の外縁部５３が直線でない場合も含まれる。
何れの場合でも、アレスタ部材の傾斜外縁部５１、５２の後端５１ａ、５２ａを結ぶ副対抗側の外縁部５３と溶接線Ｌとのなす角度θ２が７０°以上１１０°以下であることが好ましい。
この角度が７０°未満の場合には、アレスタ溶接継手６に沿って伝播してきた脆性き裂が、鋼板の母材側に逸れず、副対抗側の外縁部５３を伝播して、再び鋼板溶接継手に突入するおそれがある。また、角度が１１０°超であると、アレスタ部材の形状によっては、アレスタ部材に脆性き裂が突入した場合に、き裂の伝播を停止できないおそれがある。角度θ２のより好ましい範囲は、８０°以上１００°以下である。
なお、図４では、溶接線Ｌに対して片側にθ２を示したが、他側も同様である。
【００３９】
アレスタ部材５は、前記鋼板溶接継手の長手方向に沿った高さＨ（ｍｍ）、鋼板溶接継手の長手方向と交差する方向における横幅Ｗ（ｍｍ）、及び板厚ｔ（ｍｍ）の各々の寸法が、下記（１）〜（３）式で表される関係を満足することが必要である。
１．２Ｔ  ≦  Ｈ  ・・・・・  （１）
３．２ｄ  ≦  Ｗ  ・・・・・  （２）
０．７５Ｔ  ≦  ｔ  ≦  １．５Ｔ  ・・・・・（３）
但し、上記（１）〜（３）式中において、Ｔは前記鋼板の板厚（ｍｍ）を表し、ｄは前記鋼板溶接継手における溶接金属部の幅（ｍｍ）を表す。
なお、アレスタ部材の高さＨと横幅Ｗは、アレスタ溶接継手の溶接金属部の中点を基準とする。図４に示すような場合のアレスタ部材の高さＨは、アレスタ溶接継手と鋼板溶接継手の交差する箇所の間の距離であり、横幅Ｗは鋼板溶接継手に直角な方向の最大幅である。また、溶接金属部の幅ｄは、鋼の両面に溶接金属部が形成されている場合は、広い方の幅とする。
【００４０】
本発明者らは、アレスタ部材の形状、寸法をさまざまに変えて溶接構造体の破壊試験を繰り返し実施した。その結果、脆性き裂が鋼板溶接継手や鋼板母材を長距離にわたって伝播するのを防止するのに効果のある上記関係を得た。
【００４１】
（１）式は、き裂を逸らせる効果について、アレスタ部材５の高さＨと鋼板１の板厚Ｔに相関関係があることを示している。
アレスタ溶接継手における溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３が鋼板の母材靱性を表すｖＴｒｓ１より劣っている場合などでは、鋼板溶接継手を進展してきた脆性き裂は、ついで、アレスタ溶接継手に進入する。その際、アレスタ部材５の高さ寸法Ｈが、鋼板１の板厚Ｔの１．２倍に比して、より小さい場合には、どの板厚の場合でも、進展してきたき裂はアレスタ部材の傾斜外縁部に沿って逸れることなく、アレスタ部材５に突入し、なおかつ、アレスタ部材５の内部でき裂の進展を停止させることができない。
進展してきたき裂のエネルギーは、鋼板板厚Ｔに比例しており、また、き裂の進展方向を逸らせる駆動力は、アレスタ部材５に加わる応力に依ると考えられているが、この応力は、アレスタ部材５の高さ寸法Ｈに比例するから、両者の相関関係に基づき、アレスタ部材の高さ寸法Ｈの下限値として、上記（１）式を規定した。Ｈの上限値は設けていないが、実施時には、溶接継手２の寸法に収まる範囲に自ずと規定される。
【００４２】
（２）式は、き裂を逸らせる効果について．アレスタ部材５の幅Ｗと鋼板溶接継手における溶接金属部の幅ｄに相関関係があることを示している。
鋼板溶接継手２を進展してきたき裂は、アレスタ部材５によって進展方向を変化させられ、外縁部である５１または５２に沿って進展する。その際、アレスタ部材５の幅寸法Ｗが、溶接金属部の幅ｄの３．２倍に比してより小さい場合には、後端５１ａまたは５２ａに到達したき裂は、副対抗側の外縁部５３のうちの左右どちらかを伝播し、再度、鋼板溶接継手２に戻り、そのまま進展して、停止しない可能性がある。
傾斜外縁部５１、５２の後端５１ａ、５２ａに到達したき裂が、鋼板１に向かって、鋼板溶接継手の溶接金属にほぼ平行方向に進展させるための駆動力は、アレスタ部材５に加わる応力に依ると考えられているが、この応力は、溶接継手２の中心を通る溶接線Ｌと副対抗側の外縁部５３の交点から、後端５１ａあるいは５２ａまでの距離に比例するからである。上記の相関関係により、アレスタ部材の幅寸法Ｗの下限値として、上記（２）式を規定した。Ｗの上限値は設けていないが、実施時には、溶接継手２の寸法に収まる範囲に自ずと規定される。
【００４３】
（３）式は、き裂を逸らせる効果について、アレスタ部材５の板厚ｔと鋼板１の板厚Ｔに相関関係があることを示している。
アレスタ部材５の板厚ｔが、鋼板１の板厚の０．７５倍に比して、より小さい場合には、進展してきたき裂は逸れることなく、アレスタ部材５に突入し、なおかつ、アレスタ部材５の内部にて、き裂を停止させることができなかった。これは進展してきたき裂のエネルギーは板厚Ｔに比例しているが、アレスタ部材５の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａがちょうど６０００Ｎ／ｍｍ１．５である場合、アレスタ部材５の板厚ｔが、鋼板１の板厚の０．７５倍に比してより小さい場合には、試験した鋼板板厚の範囲内では、アレスタ部材の内部の応力が高いため、き裂を停止できなかった。一方、アレスタ部材５の板厚ｔが、鋼板１の板厚の１．５倍よりも大きい場合には、アレスタ溶接継手の溶接金属止端部の応力集中の影響により、脆性き裂がアレスタ溶接継手と鋼板溶接継手の境界部を伝播し、脆性き裂副対抗側の外縁部を回り込むことが実験により明らかとなった。この理由は、き裂の進展方向を逸らせる駆動力としてのアレスタ部材５に加わる応力が、板厚ｔが大きくなることにより弱まることになるからと考えられる。
【００４４】
脆性き裂の伝播をより確実に止めるためには、上記（１）式において、Ｈ／Ｔは、２．０以上が好ましく、特に、図２−ｅに示す下縁部側からのき裂の進展をとめるためには、２．５以上が好ましく、３．０以上がより好ましい。また、上記（２）式においては、Ｗ／ｄは、５．０以上が好ましく、７．０以上がより好ましい。
さらに、アレスタ部材の高さＨは、２５０ｍｍ以上、または３００ｍｍ以上、さらには、４００ｍｍ以上がより好ましく、横幅Ｗは、２００ｍｍ以上、または２５０ｍｍ以上、さらには、３００ｍｍ以上がより好ましい。
【００４５】
アレスタ部材５の各寸法値を上記関係とすることにより、鋼板溶接継手２にき裂が生じた場合であっても、き裂の伝播方向を鋼板１の母材側へ効果的に逸らすことが可能となる。アレスタ部材の各寸法値の関係が、上記（１）〜（３）式で表される関係を満たさない場合、鋼板溶接継手に生じたき裂の状態によっては、図２−ｃ、ｄに示すように、このき裂がアレスタ部材に進入し、さらにはアレスタ部材内部で停止しないで、鋼板溶接継手を伝播してしまう可能性がある。
【００４６】
アレスタ部材５の材質としては、上述のような脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａ＝６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の特性を有する鋼板であれば、その化学成分組成や製造方法、組織等は特に限定されず、適宜採用することが可能である。このような鋼板を用いることにより、仮に鋼板溶接継手２にき裂が生じた場合であっても、このき裂の伝播方向を効果的に逸らして制御することが可能となる。
【００４７】
また、溶接構造体Ａにおいては、アレスタ部材５の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ２（℃）と、鋼板１の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次の（４）式
ｖＴｒｓ２  ≦  ｖＴｒｓ１−２０  ・・・（４）
で表される関係を満たすことがより好ましい。
アレスタ部材５の靱性と鋼板１の母材靱性との関係が上記関係式を満たすことにより、仮に、脆性き裂がアレスタ溶接継手に進入する事態が生じた場合であっても、確実にき裂の伝播方向を鋼板１の母材側へ効果的に逸らすことが可能となる。アレスタ部材の靱性と鋼板の母材靱性との関係が上記関係を満たさない場合、脆性き裂の状態によっては、このき裂がアレスタ部材に進入し、かつ、アレスタ部材を貫通して、鋼板溶接継手を伝播してしまうおそれがある。
【００４８】
なお、本実施形態では、アレスタ部材５を１枚のみ用いて鋼板１に溶接した構成を説明しているが、これには限定されず、例えば、２枚以上のアレスタ部材を積層して使用することもでき、適宜採用することが可能である。
【００４９】
＜脆性き裂の伝播方向の制御＞
上記構成とされた溶接構造体Ａにおいて、鋼板溶接継手２に脆性き裂が発生した場合の、き裂伝播方向の制御作用について、以下に説明する。
【００５０】
図３−ａに示すように、鋼板溶接継手２の長手方向の一方側（図３−ａにおける縦長方向の上側）で発生した脆性き裂ＣＲは、鋼板溶接継手２における長手方向の他方側（図３における縦長方向の下側）に向かって伝播を開始する（図３−ａ中の二点鎖線矢印を参照）。この際、アレスタ溶接継手６の溶接金属の靭性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３が母材鋼板の遷移温度ｖＴｒｓ１よりも十分に低いと、鋼板溶接継手２を長手方向で伝播した脆性き裂ＣＲが、アレスタ溶接継手６には突入しないで、図示例のように、アレスタ部材５の傾斜外縁部５１（又は外縁部５２）に沿って形成されたアレスタ溶接継手６に導かれるようにして、アレスタ溶接継手６と鋼板１との境界に沿って伝播する。そして、き裂は、アレスタ溶接継手６の横幅方向端部から鋼板１の母材側に逸れて、該横幅方向端部に向かい合って位置している脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上とされた領域１Ａの内部で停止される。
【００５１】
以上のように、脆性き裂の進展をアレスタ溶接継手６の手前で逸らすためには、アレスタ溶接継手６を形成する溶接金属部の脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３（℃）と、鋼板１の脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次の（５）式を満たすことが好ましい。
ｖＴｒｓ３  ≦  ｖＴｒｓ１−２０  ・・・（５）
【００５２】
アレスタ溶接継手６をなす溶接金属部の靱性と鋼板１の母材靱性との関係が上記関係式を満たすことにより、仮に、鋼板溶接継手２にき裂が生じた場合であっても、き裂の伝播方向を鋼板１の母材側へ効果的に逸らすことが可能となる。この場合、アレスタ溶接継手６をなす溶接金属のｖＴｒｓ３を低くして、その靱性を高くすることで、耐き裂制御部４により、鋼板溶接継手２で発生した脆性き裂の伝播方向を鋼板１の母材側に逸らす作用が効果的に得られる。
アレスタ溶接継手をなす溶接金属部の靱性と鋼板の母材靱性との関係が上記関係式を満たさない場合、鋼板溶接継手に生じたき裂の状態によっては、このき裂がアレスタ溶接継手に進入し、さらには、アレスタ部材に進入する場合が生じる。
【００５３】
また、アレスタ溶接継手６の溶接金属の遷移温度ｖＴｒｓ３が母材鋼板の遷移温度ｖＴｒｓ１よりも高い（ｖＴｒｓ３  ≧  ｖＴｒｓ１）と、鋼板溶接継手２を長手方向で伝播した脆性き裂ＣＲがアレスタ溶接継手６に進入する場合がある。その場合でも、アレスタ部材５のＫｃａが高いので、き裂ＣＲはアレスタ部材には進入せず、図３−ｂに示すように、アレスタ溶接継手６とアレスタ部材５との境界にそって伝播し、鋼板１の母材側に逸れ、同様に、領域１Ａの位置で停止される。
【００５４】
さらに、図３−ｂのように、脆性き裂ＣＲがアレスタ溶接継手６に進入した場合に、き裂ＣＲがアレスタ部材５に進入する場合も想定されるが、その場合でも、アレスタ部材５のアレスタ部材の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが高いので、アレスタ部材５内部でき裂ＣＲの進展を停止することができる。
【００５５】
さらに、溶接金属部の脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３（℃）が高いと脆性き裂が伝播しやすい性質を利用して、ｖＴｒｓ３と前記鋼板母材の脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次の（６）式を満たすようにして、脆性き裂の伝播経路を図３−ｂのようにして、脆性き裂を確実に母材に逸らせるようにすることもできる。
０  ≧  ｖＴｒｓ３  ≧  ｖＴｒｓ１＋２０  ・・・  （６）
なお、ｖＴｒｓ３の上限は、アレスタ溶接継手で脆性き裂の起点とならないように、０℃以下とする必要がある。
【００５６】
耐き裂制御部が上記の機能を発揮するには、溶接構造体が破壊エネルギーにさらされた時にき裂の発生の可能性がある鋼板溶接継手を予想し、その溶接継手のき裂の進展方向を考慮して１箇所あるいは複数箇所設けるのがよい。耐き裂制御部４は、図２を用いて説明したように両方向からのき裂の伝播を止めることができるが、より確実にき裂の伝播を止めるために、アレスタ部材の向きを変えて２箇所の耐き裂制御部を、距離を置いて設けることもできる。その距離としては、例えばアレスタ部材の高さＨ程度で十分である。
なお、２個のアレスタ部材を向きを変えて設ける場合、両者の距離が非常に短くなるか、両者が接触するようになる（その結果、ひし形状になる）と、アレスタ溶接継手による伝播経路が形成されるため、き裂がアレスタ溶接継手を経由して溶接継手２にまた戻っていってしまい、き裂停止の効果を発揮できなくなる。
【００５７】
＜耐き裂制御部の作製方法＞
以下に、上述したような溶接構造体Ａにおいて、耐き裂制御部４を作製する方法の一例について説明する。
【００５８】
本実施形態の溶接構造体Ａは、鋼板の少なくとも一部の領域の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である鋼板を突合せ溶接して形成した溶接構造体に、耐き裂制御部４を設ける例である。
耐き裂制御部は、衝突や地震などによる大きな破壊エネルギーにさらされたときに、き裂の発生・伝播が予想される鋼板溶接継手の途中に、少なくとも１箇所設けられる。その際、鋼板溶接継手から連続的に形成されるアレスタ溶接継手の横幅方向端部が、鋼板のＫｃａ４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の領域に少なくとも隣接するように耐き裂制御部４を設ける必要がある。
【００５９】
耐き裂制御部４を設けるためには、まず、アレスタ部材５を配置するための貫通孔３を形成する。貫通孔の形成には、鋼板の段階で貫通孔となる部分を予め切り欠く方法、鋼板を溶接のために仮組みした状態で切り欠く方法、あるいは、鋼板を溶接した後に貫通孔を形成する方法などがあるが、いずれの方法であってもよい。既存の溶接構造体に貫通孔３を形成して本発明を適用することももちろん可能である。
【００６０】
鋼板の溶接前に貫通孔３を形成する場合には、まず、鋼板１の溶接端１１、１２に開口するように、鋼板を切り欠いて貫通孔３（３ａ、３ｂ）を形成する。次いで、貫通孔３ａ、３ｂとなる部分を残して、各々の鋼板１の溶接端１１、１２を突合せ溶接することにより、鋼板溶接継手２を形成する。
【００６１】
次いで、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の鋼材からなるアレスタ部材５を、形成された貫通孔３に挿入する。次いで、アレスタ部材５の傾斜外縁部５１、５２、並びに副対抗側の外縁部５３を、それと対向する鋼板の露出した溶接端に対してそれぞれ突合せ溶接することでアレスタ溶接継手６を形成する。このような手順により、鋼板溶接継手２の溶接線Ｌを中心として鋼板１の各々において対称となるように、アレスタ部材５とアレスタ溶接継手６とからなる耐き裂制御部４を形成する。
【００６２】
本実施形態では、耐き裂制御部を形成する工程において、アレスタ部材５を、鋼板溶接継手２の溶接線Ｌ上から延在する外縁部５１、５２が鋼板溶接継手２の長手方向に対して１５°以上５０°以下の範囲の角度で傾斜するように形成して鋼板１に貫通するように設ける。
また、アレスタ部材５の形状は、図３、４に示すように、全体を平面視略三角形とし、アレスタ部材５の頂部５ａが、鋼板溶接継手２の溶接線Ｌ上に位置するように配置するとともに、アレスタ部材５の頂部５ａから延在する傾斜外縁部５１、５２を、鋼板溶接継手２の長手方向に対して１５°以上５０°以下の範囲の角度で傾斜するように形成し、それぞれの傾斜外縁部５１、５２の後端５１ａ、５２ａを結ぶ副対抗側の外縁部５３は、溶接線Ｌと７０°以上１１０°以下の範囲の角度で交差するように形成している。
【００６３】
本実施形態においては、鋼板１同士、並びに、鋼板１とアレスタ部材５とを突合せ溶接する際の溶接方法及び溶接材料については、特に限定されない。しかしながら、アレスタ溶接継手６自体の耐破壊靱性を高めるため、例えば、溶接方法として、被覆アーク溶接（ＳＭＡＷ）や炭酸ガスアーク溶接（ＣＯ２溶接）を採用し、また、溶接材料となるワイヤの成分を高Ｎｉとすることが好ましい。
また、脆性き裂伝播を可能な限り抑制し、さらに、鋼板溶接継手２及びアレスタ溶接継手６において新たな疲労き裂や脆性き裂の起点が生じるのを防止するため、各溶接継手を、溶接欠陥の無いように、溶接金属で完全に充填することが好ましい。
【００６４】
上記手順により、図３に示すような、本実施形態の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体Ａを製造することができる。
【００６５】
＜溶接構造体を適用した船舶構造体の一例＞
上述した溶接構造体Ａを適用した船舶構造体の一例を図５の概略図に示す。
図５に示すように、船舶構造体７０は、骨材（補強材）７１、デッキプレート（水平部材）７２、船殻内板（垂直部材）７３、船殻外板７４を備えて概略構成される。また、図示例の船舶構造体７０は、船殻内板７３をなす複数の鋼板１同士を突合せ溶接することで形成される鋼板溶接継手（図５中では図示略）の長手方向の一部に耐き裂制御部４が設けられることで、本実施形態の溶接構造体Ａを具備する構造とされている。
上記構成の船舶構造体７０によれば、本実施形態の溶接構造体Ａの構成を適用することにより、例え、鋼板溶接継手を伝播する脆性き裂が発生した場合であっても、耐き裂制御部４により、き裂の伝播方向を効果的に制御できる。これにより、鋼板溶接継手に生じた脆性き裂を安定的に停止させることができ、船殻内板７３、ひいては船舶構造体７０に大規模な破壊が生じるのを防止することが可能となる。
【００６６】
［第２の実施形態（参考例）］
以下、本発明の第２の実施形態である溶接構造体Ｂについて、主に図６を参照しながら詳述する。なお、以下の説明において、上述の第１の実施形態の溶接構造体Ａと共通する構成については、同じ符号を付与するとともに、その詳細な説明を省略する。また、第３、４の実施態様の説明においても同様とする。
【００６７】
本実施形態の溶接構造体Ｂは、図６においては詳細な図示を省略するが、鋼板１０の母材全体が、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上とされている点で、第１の実施形態の溶接構造体Ａとは異なる。
【００６８】
溶接構造体Ｂによれば、鋼板溶接継手２０に脆性き裂が発生した場合、鋼板溶接継手２０を伝播してきたき裂を、アレスタ溶接継手６に隣接する母材の熱影響部にそって伝播させて、鋼板１０の母材側に逸らすことができる（図６中の二点鎖線矢印を参照）。また、アレスタ溶接継手６に進入した場合でも、図３−ｂに示す場合と同様に、鋼板１０の母材側に逸らすことができる。
そして、溶接構造体Ａと同様、鋼板１０の母材側に逸れたき裂は、鋼板１０において直ちに停止するので、鋼板溶接継手２０が破断せず、また、溶接構造体Ｂに大規模な破壊が生じるのを防止することが可能となる。
また、本実施形態の溶接構造体Ｂは、鋼板１０をなす母材全体が、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上とされていることがより好ましい。
【００６９】
［第３の実施形態］
以下、本発明の第３の実施形態である溶接構造体Ｃについて、主に図７を参照しながら詳述する。
溶接構造体Ｃは、耐き裂制御部が設けられる鋼板溶接継手を形成する突合せ溶接で被溶接対象となる鋼板が、その突合せ溶接の長手方向で複数の鋼板を配列し突合せ溶接して形成された鋼板である場合の例である。
すなわち、図７に示すように、鋼板１０Ａが、鋼板溶接継手２０Ａの長手方向で配列される少なくとも２以上の長手配列鋼板（図７中の符号２１〜２４を参照）を突合せ溶接して形成され、この鋼板１０Ａ、１０Ａを突合せ溶接して形成された鋼板溶接継手２０Ａに、耐き裂制御部４が設けられる。
【００７０】
長手配列鋼板２１、２２の間および長手配列鋼板２３、２４の間には、長手配列溶接継手２５、２６が形成されており、アレスタ部材５の下縁部５３側に形成されるアレスタ溶接継手６は、この長手配列溶接継手２５、２６に接して設けられている。このため、溶接構造体Ｃでは、アレスタ部材５の脆性き裂副対抗側の外縁部５３は、長手配列溶接継手２５、２６の形状と同じ形状とされる。
このように、溶接構造体Ｃは長手配列溶接継手がある点で上述の第１及び第２の実施形態の溶接構造体Ａ、Ｂとは異なっている。
【００７１】
なお、図７に示す例においては、図示の都合上、長手配列鋼板として４枚の長手配列鋼板２１〜２４を示し、長手配列鋼板２１と長手配列鋼板２２とが長手配列溶接継手２５で接合され、長手配列鋼板２３と長手配列鋼板２４とが長手配列溶接継手２６で接合されている場合を示している。
また、本実施形態の溶接構造体Ｃは、長手配列鋼板２２及び長手配列鋼板２４をなす母材の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上とされている一方、長手配列鋼板２１及び長手配列鋼板２３の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａは特に限定されない。
【００７２】
溶接構造体Ｃによれば、上述の溶接構造体Ａ、Ｂと同様、鋼板溶接継手２０Ａに脆性き裂が発生した場合でも、この脆性き裂をアレスタ部材５の傾斜外縁部５１（又は５２）、又はアレスタ溶接継手６によって鋼板１０Ａの母材側に逸らすことができる（図７中の二点鎖線矢印を参照）。図７に示す例では、鋼板溶接継手２０Ａに発生した脆性き裂ＣＲが、アレスタ溶接継手６の横幅方向端部から、長手配列溶接継手２５に達し、ついで、該横幅方向端部に向かい合って位置している脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上とされた長手配列鋼板２２に突入して、その鋼板の内部で停止される。
このように、鋼板１０Ａの母材側に逸れたき裂は、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａの高い長手配列鋼板２２において直ちに停止するので、鋼板溶接継手２０Ａが破断せず、また、溶接構造体Ｃに大規模な破壊が生じるのを防止することが可能となる。
また、本実施形態の溶接構造体Ｃは、鋼板１０Ａをなす長手配列鋼板２２、２４の母材が、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａ＝６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上であることがより好ましい。
【００７３】
［第４の実施形態］
以下、本発明の第４の実施形態である溶接構造体Ｄについて、主に図８を参照しながら詳述する。
溶接構造体Ｄは、図８に示すように、鋼板１０Ｂが、鋼板溶接継手２０Ｂの長手方向で配列される少なくとも２以上の長手配列鋼板（図８中の符号３１〜３４を参照）を突合せ溶接して形成され、この鋼板１０Ｂ、１０Ｂを突合せ溶接して形成された鋼板溶接継手２０Ｂに、耐き裂制御部４が設けられる点で、第３の実施形態の溶接構造体Ｃと構成が一部共通している。
【００７４】
一方、本実施形態の溶接構造体Ｄは、図示例のように、長手配列鋼板を突合せ溶接して形成された長手配列溶接継手３５、３６が、アレスタ部材５の下縁部（アレスタ部材の脆性き裂副対抗側の外縁部）５３側に形成されるアレスタ溶接継手を含む構成とされている点で、第３の実施形態の溶接構造体Ｃとは異なる。
またさらに、溶接構造体Ｄは、長手配列溶接継手３５、３６をなす溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ４（℃）と、鋼板１０Ｂの母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次の（７）式
ｖＴｒｓ４  ≦  ｖＴｒｓ１−２０  ・・・（７）
で表される関係を満たす関係とされている点においても、第３の実施形態の溶接構造体Ｃとは異なる構成とされている。
また、溶接構造体Ｄは、鋼板１０Ｂをなす全ての長手配列鋼板３１〜３４の母材の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上とされている。また、図示例の溶接構造体Ｄは、長手配列溶接継手３５、３６が連なって直線状に形成されている。
【００７５】
溶接構造体Ｄによれば、上述の溶接構造体Ａ〜Ｃと同様、鋼板溶接継手２０Ｂに脆性き裂が発生した場合でも、アレスタ部材５の傾斜外縁部５１（５２）、又はこの外縁部５１（５２）に沿って形成されるアレスタ溶接継手６０により、脆性き裂ＣＲを、鋼板１０Ｂの母材側に逸らすことができる（図８中の二点鎖線矢印を参照）。図８に示す例では、鋼板溶接継手２０Ｂに発生した脆性き裂ＣＲが、アレスタ溶接継手６０の横幅方向端部から、長手配列溶接継手３５に達し、ついで、該横幅方向端部に向かい合って位置している脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上とされた長手配列鋼板３２に突入して、その鋼板の内部で停止される。
このように、鋼板１０Ｂの母材側に逸れたき裂は、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａの高い長手配列鋼板３２において直ちに停止するので、鋼板溶接継手２０Ｂが破断せず、また、溶接構造体Ｄに大規模な破壊が生じるのを防止することが可能となる。
また、本実施形態の溶接構造体Ｄは、鋼板１０Ｂをなす全ての長手配列鋼板３１〜３４の母材が、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａ＝６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上であることがより好ましい。
【００７６】
以下、本発明に係る耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体の実施例を挙げ、本発明をより具体的に説明するが、本発明は、もとより下記実施例に限定されるものではなく、前、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【実施例１】
【００７７】
［溶接構造体の製造］
まず、製鋼工程において溶鋼の脱酸・脱硫と化学成分を制御し、連続鋳造によって下記表１に示す化学成分の鋳塊を作製した。そして、日本海事協会（ＮＫ）規格船体用圧延鋼材ＫＡ３２、ＫＡ３６、ＫＡ４０の規格に準じた製造条件で、前記鋳塊を再加熱して厚板圧延することで、板厚が２５ｍｍ〜１５０ｍｍの鋼板を製造した。さらに、この鋼板に対して各種熱処理を施すとともに、この際の条件を制御することにより、母材の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａ（Ｎ／ｍｍ１．５）が種々の値になるように適宜調整した。製造した鋼板から、試験片のサイズが５００ｍｍ×５００ｍｍ×板厚のＥＳＳＯ試験（脆性き裂伝播停止試験）片を適宜採取し、−１０℃におけるＫｃａ特性を評価・確認した。表１にＫｃａ特性を合わせて示した。
【００７８】
次に、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、鋼板１の溶接端１１、１２に開口するように、貫通孔３ａ、３ｂを形成した。そして、貫通孔３ａ、３ｂの各々が溶接線Ｌを中心として対称の貫通孔３を形成するように、各々の鋼板１の溶接端１１、１２を突合せ溶接し、鋼板溶接継手２を形成することにより、鋼板１同士を接合した。
【００７９】
次に、下記表１に示す化学成分並びに表２、４に示す鋼特性及び形状とされた鋼板からなるアレスタ部材５を、鋼板１を貫通するように貫通孔３の内部に挿入した。そして、アレスタ部材５の外縁部５１、５２並びに下縁部５３を、鋼板１において貫通孔３によって露出した溶接端に対して突合せ溶接してアレスタ溶接継手６を形成することで、アレスタ部材５と鋼板１とを接合した。以上の手順により、鋼板溶接継手２の溶接線Ｌを中心として鋼板１の各々において対称となるように、アレスタ部材５とアレスタ溶接継手６とからなる耐き裂制御部４を形成した。
【００８０】
また、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、副対抗側の外縁部５３の位置が、鋼板１の上端から１０００ｍｍとなる場所にアレスタ部材５を配した。また、図９（ｃ）に示すように、アレスタ部材５の傾斜外縁部５１、５２及び副対抗側の外縁部５３、並びに、鋼板１の貫通孔３内に露出する溶接端には、板厚方向中心を頂点として１３０°（水平ラインに対して２５°）となるように開先加工を施した。また、アレスタ部材５の各縁部と、鋼板１の貫通孔３内に露出する溶接端との間は、前記頂点において約３ｍｍのルート間隔を持たせた状態として溶接処理を行なった。
【００８１】
なお、上記手順における鋼板１同士の突合せ溶接、及び、鋼板１とアレスタ部材５との突合せ溶接は、炭酸ガスアーク溶接（ＣＯ２溶接）によって行なうとともに、この際の溶接材料として、高Ｎｉ成分とされた溶接ワイヤを用いた。また、各溶接継手の形成箇所においては、新たなき裂の起点が生じるのを防止するため、各溶接継手を溶接金属で完全に充填するように溶接処理を行なった。その後、各溶接継手を冷却することにより、図３に示すような溶接構造体（本発明例、参考例、比較例）を製造した。
また、上記同様、各鋼板及びアレスタ部材を接合することにより、図６〜図８に示すような溶接構造体（本発明例、参考例、比較例）を製造した。
また、従来技術の例として、耐き裂制御部として鋼板製のアレスタ部材を用いるのではなく、アレスト部材をはめこむべき領域をすべて溶接金属による穴埋めで実施した。製作方法は、まず、鋼板溶接継手の片面側より、板厚の約半分をガウジングにより削除し、溶接金属にて埋め戻す。次に、鋼板溶接継手の裏側より、同様に対応する同じ領域を、ガウジング後、溶接金属で穴埋めを行った。溶接施工は、鋼板１とアレスタ部材５との突合せ溶接部の施工と同様、炭酸ガスアーク溶接（ＣＯ２溶接）によって行なうとともに、溶接材料として、高Ｎｉ成分とした溶接ワイヤを用いた。
【００８２】
［評価試験］
上記手順によって製造した溶接構造体について、以下のような評価試験を行った。
まず、図１０（ａ）に示すような試験装置９０を準備するとともに、上記手順で作製した溶接構造体のサンプルの各々を適宜調整し、試験装置９０に取り付けた。ここで、図１０（ｂ）、（ｃ）中に示す鋼板溶接継手２に設けたき裂発生部である窓枠８１は、楔をあてがって所定の応力を印加することで強制的に脆性き裂を発生させるためのものであり、切欠き状の先端部は０．２ｍｍ幅のスリット加工を施したものである。
次いで、鋼板溶接継手２の溶接線Ｌと垂直方向に２６２Ｎ／ｍｍ２あるいは３００Ｎ／ｍｍ２の引張応力を付与することにより、鋼板溶接継手２に脆性き裂を発生させた。そして、この脆性き裂を、鋼板溶接継手２の溶接線Ｌ上で伝播させることにより、溶接構造体の耐脆性き裂伝播性を評価した。この際の雰囲気温度は−１０℃とした。
【００８３】
そして、鋼板溶接継手２を伝播した脆性き裂が、耐き裂制御部４をなすアレスタ溶接継手６に到達した後、その脆性き裂が伝播する方向及び停止位置を確認し、亀裂の伝播、停止の態様を、図２のａ〜ｃ、ｅに対応する以下に示す［ａ］〜［ｃ］、［ｅ］に分けるとともに、伝播が停止しない場合を、図２−ｄに対応する「ｄ１」と、その他の［ｄ２］、「ｄ３」に分け、下記表３、５に示した。
［ａ］…脆性き裂がアレスタ溶接継手に到達した後、鋼板母材とアレスタ溶接継手の境界に沿って進展し、鋼板の母材側に逸れ、鋼板において直ちに停止した（図２−ａの形態）。
［ｂ］…脆性き裂がアレスタ溶接継手に到達した後、このアレスタ溶接継手に進入したが、アレスタ部材に到達した後にアレスタ溶接継手とアレスタ部材の境界に沿って進展し、鋼板の母材側に逸れ、鋼板において直ちに停止した（図２−ｂの形態）。
［ｃ］…脆性き裂がアレスタ溶接継手に到達した後、アレスタ溶接継手及びアレスタ部材に順次進入したが、アレスタ部材内部において停止した（図２−ｃの形態）。
［ｄ１］…脆性き裂がアレスタ溶接継手及びアレスタ部材に進入した後、そのまま鋼板溶接継手に戻り、再び鋼板溶接継手を伝播した（図２−ｄの形態）。
［ｄ２］…アレスタ部材の横幅Ｗが小さい場合、または、アレスト部材の板厚ｔが大きい場合、脆性き裂が、アレスタ部材に進入せずに、アレスタ溶接継手に沿って伝播し、アレスタ溶接継手の横幅方向端部から鋼板溶接継手にジャンプし、再び鋼板溶接継手を伝播した。
［ｄ３］…［ａ］の経路をたどった後、母材側の鋼板を伝播した。
［ｅ］…脆性き裂が副対抗側から伝播し、アレスタ溶接継手及びアレスタ部材に順次進入したが、アレスタ部材内部において停止した（図２−ｅの形態）。
また、［ａ］〜［ｃ］、［ｅ］の場合について、き裂の伝播距離に基づいて算出した点数（最高値１０）により耐きれつ伝播性能を評価した。
【００８４】
本実施例で用いた鋼板の化学成分組成、鋼板製造条件及び母材の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａ（Ｎ／ｍｍ１．５）の一覧を表１に示すとともに、アレスタ部材５の鋼板特性及び形状、アレスタ溶接継手６を形成する際の溶接条件、鋼板１を突合せ溶接して鋼板溶接継手２を形成する際の溶接条件、及び、脆性き裂の伝播の評価結果の一覧を表２〜５に示す。裂伝播性に優れた溶接構造体。
【００８５】
【表１】
2010082675.tif 000022
【００８６】
【表２】
2010082675.tif 000023
【表３】
2010082675.tif 000024
【表４】
2010082675.tif 000025
【表５】
2010082675.tif 000026
【００８７】
なお、表２、４において、注１〜６の内容は、次のとおりである。
注１：  鋼板１の内の領域１Ａ以外の領域を意味する。
注２：  図に基づいた、２種類の鋼板の組み合わせを示す。
注３：  板厚を４：１に分割したＸ開先に対し、鋼板の両面より、エレクトロガスアーク溶接により突合せ溶接した。このときの大きい方の適用入熱量を示す。
注４：  板厚の半分ずつ、鋼板の両面からエレクトロガスアーク溶接により突合せ溶接した。このときの入熱量を示す。
注５：  切削加工により、素材鋼板の表と裏の両面から等しい厚さを削除して、板厚を減じた鋼板を作製した。
注６：  板厚７０ｍｍのアレスタ材を２枚重ねて耐き裂制御部を形成している。
【００８８】
［評価結果］
表２、３に示す参考例１〜３４は、図６に示す第２の実施形態（参考例）の溶接構造体Ｂに関する例であり、表４、５に示す本発明例３５〜３７は、図７に示す本発明の第３の実施形態の溶接構造体Ｃ、同じく本発明例３８、３９は、図８に示す第４の実施形態の溶接構造体Ｄ、同じく参考例４０は、図３に示す第１の実施形態（参考例）の溶接構造体Ａに関する例である。
また、表４、５に示す比較例１は溶接構造体Ａと同様の構造を有する比較例であり、比較例２〜１３は溶接構造体Ｂと、比較例１４〜１６は溶接構造体Ｃと、比較例１７は溶接構造体Ｄとそれぞれ同様の構造を有する比較例である。また、比較例１８は上記の補修溶接による従来例である。
【００８９】
表２〜５に示すように、本発明又は参考例に係る溶接構造体（本発明例又は参考例１〜４０）は、脆性き裂の伝播状態が、全て［ａ］〜［ｃ］、［ｅ］のいずれかとなった。これにより、本発明の溶接構造体が、溶接継手に脆性き裂が発生した場合であっても、き裂が溶接継手や母材を伝播するのを抑制でき、溶接構造体の破断を防止することが可能であり、耐脆性き裂伝播性に優れていることが確認できた。
【００９０】
これに対し、比較例１〜１８の溶接構造体は、鋼板の母材特性、アレスタ部材の鋼板特性又は形状の何れかが本発明の規定を満たしていないため、脆性き裂の進展をとめることができなかった例である。
比較例１および比較例１４の溶接構造体は、鋼板母材のうち、１Ａおよび２２、２４の領域の脆性き裂伝播停止特性（Ｋｃａ１）の値が不適であり、この領域に突入したき裂を停止できなかった例である。
比較例２の溶接構造体は、アレスタ溶接継手の溶接金属のｖＴｒｓ３がやや不十分な水準であり、き裂がアレスタ部材に突入したが、アレスタ部材のＫｃａ値も不適であり、突入したき裂を停止できなかった例である。
比較例３の溶接構造体は、アレスタ部材の角度θ１が過小側に不適な例であり、脆性き裂主対抗側の外縁部に沿ってき裂を逸らせることができたものの、その後、き裂副対抗側の外延部に沿って伝播してしまい、破断に至ったものである。
【００９１】
比較例４の溶接構造体は、アレスタ部材の角度θ１が過大側に不適な例であり、き裂を鋼板母材側に逸らせるように、進展方向をそもそも制御することができず、鋼板溶接継手にて発生した脆性き裂がそのまま直進し、破断に至ったものである。
比較例５の溶接構造体は、アレスタ部材の角度θ２が過小側に不適な例であり、脆性き裂主対抗側の外縁部に沿ってき裂を逸らせることができたものの、その後、き裂副対抗側の外延部に沿って伝播してしまい、破断に至ったものである。
比較例６の溶接構造体は、アレスタ部材の角度θ２が過大側に不適な例であり、進展方向を制御することができず、鋼板溶接継手にて発生した脆性き裂がそのまま直進し、破断に至った例である。
比較例７の溶接構造体は、アレスタ溶接継手の溶接金属のｖＴｒｓ３が不充分であり、アレスタ部材の高さＨが過小側に不適なために、アレスタ部材にてき裂を停止できなかった例である。
【００９２】
比較例８の溶接構造体は、アレスタ部材の横幅Ｗが過小側に不適であり、脆性き裂主対抗側の外縁部に沿ってき裂を逸らせることができたものの、その後、き裂副対抗側の外延部に沿って伝播してしまい、破断に至ったものである。
比較例９の溶接構造体は、アレスタ溶接継手の溶接金属のｖＴｒｓ３が不充分であり、アレスタ部材にき裂が突入したが、アレスタ部材の板厚ｔが過小側に不適なために、アレスタ部材にてき裂を停止できなかった例である。
比較例１０の溶接構造体は、アレスタ部材の板厚ｔが過小側に不適であり、アレスタ部材が実質的に、き裂を鋼板母材側へ逸らせる能力を失ったため、進展方向を制御することができず、鋼板溶接継手にて発生した脆性き裂がそのまま直進し、破断に至った例である。
比較例１１の溶接構造体は、アレスタ溶接継手の溶接金属止端部の応力集中の影響により、脆性き裂がアレスタ溶接継手と鋼板溶接継手の境界部を伝播し、脆性き裂副対抗側の外縁部を回り込んだ結果、鋼板溶接継手に再度進入し、破断に至った例である。
【００９３】
比較例１２の溶接構造体は、アレスタ部材の角度θ１が、比較例３よりもさらに、小さすぎ、脆性き裂主対抗側の外縁部に沿ってき裂を逸らせることができたものの、その後、き裂副対抗側の外延部に沿って伝播してしまい、破断に至ったものである。
比較例１３の溶接構造体は、アレスタ部材の外縁部の角度θ１が、比較例４よりもさらに、鋼板溶接継手の長手方向に対し５０°を超えており、進展方向をそもそも制御することができず、また、アレスタ部材のＫｃａ値が不充分であるため、発生した脆性き裂がアレスタ部材に突入したのち、そのまま直進し破断に至った例である。
比較例１５の溶接構造体は、比較例３と同様に、アレスタ部材の角度θ１が過小側に不適な例であり、脆性き裂主対抗側の外縁部に沿ってき裂を逸らせることができたものの、その後、き裂副対抗側の外延部に沿って伝播してしまい、破断に至ったものである。
【００９４】
比較例１６の溶接構造体は、比較例４と同様に、アレスタ部材の角度θ１が適正範囲を超過しており、き裂を鋼板母材側の逸らせるように、進展方向をそもそも制御することができず、鋼板溶接継手にて発生した脆性き裂がそのまま直進し、破断に至ったものである。
比較例１７の溶接構造体は、長手配列溶接継手の溶接金属部のｖＴｒｓが不十分であり、発生した脆性き裂は、脆性き裂主対抗側の外縁部に沿って逸らせることができたものの、その後、長手配列溶接継手の溶接金属部に沿って伝播し、破断に至ったものである。
比較例１８の溶接構造体は、補修溶接によるもので、補修溶接部の形状は、本発明例４と同様の形状としたが、脆性き裂の進展をとめることができなかった例である。
【実施例２】
【００９５】
実施例２は、脆性き裂がアレスタ溶接継手に進入する場合の例である。
［溶接構造体の製造］
実施例１と同様に、表１に示す化学成分、表６、８に示す板厚及び特性を有する鋼板を作製した。ついで、表１に示す化学成分並びに表６、８に示す鋼特性及び形状とされた鋼板からなるアレスタ部材５を準備し、表６、８に示すような溶接条件を用いて、実施例１と同様の方法で２枚の鋼板の突合せ溶接及び鋼板とアレスタ部材との突合せ溶接を実施した。以上の手順により、表７、９に示すような継手特性を有し、図３及び図６〜図８に示す構成の溶接構造体（本発明例、参考例、比較例）を作製した。
【００９６】
［評価試験と評価結果］
上記手順によって製造した溶接構造体について、実施例１と同様に評価試験を行い、脆性き裂が伝播する方向及び停止位置を確認し、実施例１と同様に、き裂の伝播、停止の態様を、［ｂ］、［ｃ］、［ｅ］に分けるとともに、伝播が停止しない場合を、「ｄ１」〜「ｄ３」に分け、下記表７、９に示した。
また、［ａ］〜［ｃ］、［ｅ］の場合について、き裂の伝播距離に基づいて算出した点数（最高値１０）により耐き裂伝播性能を評価した。評価結果を表７、９に示す。
【００９７】
【表６】
2010082675.tif 000027
【表７】
2010082675.tif 000028
【表８】
2010082675.tif 000029
【表９】
2010082675.tif 000030
なお、表６、８において、注１〜６の内容は、表２、４と同じである。
【００９８】
表６、７に示す参考例１〜２５は上述した第２の実施形態（参考例）の溶接構造体Ｂに関する例であり、表８、９に示す本発明例２６は本発明の第３の実施形態の溶接構造体Ｃ、同じく本発明例２７、２８は第４の実施形態の溶接構造体Ｄ、同じく参考例２９は第１の実施形態の溶接構造体Ａに関する例である。
また、表８、９に示す比較例１は、溶接構造体Ａと同様の構造を有する比較例であり、比較例２〜１３は溶接構造体Ｂと、比較例１４は溶接構造体Ｃと、比較例１５は溶接構造体Ｄとそれぞれ同様の構造を有する比較例である。
【００９９】
表６〜９に示すように、本発明又は参考例に係る溶接構造体（本発明例又は参考例１〜２９）は、脆性き裂の伝播状態が、全て［ｂ］、［ｃ］、又は［ｅ］となった。これにより、本発明の溶接構造体が、溶接継手に脆性き裂が発生した場合であっても、き裂が溶接継手や母材を伝播するのを抑制でき、溶接構造体の破断を防止することが可能であり、耐脆性き裂伝播性に優れていることが確認できた。
【０１００】
これに対し、比較例１〜１５の溶接構造体は、すべて、ｖＴｒｓ１≦ｖＴｒｓ３であり、かつ、鋼板の母材特性、アレスタ部材の鋼板特性又は形状、長手配列溶接継手の溶接金属部の特性、の何れかが本発明の規定を満たしていないため、脆性き裂の進展をとめることができなかった例である。
比較例１および比較例１４の溶接構造体は、鋼板母材のうち、１Ａおよび２２，２４の領域の脆性き裂伝播停止特性（Ｋｃａ１）の値が不適であり、この領域に突入したき裂を停止できなかった例である。
比較例２の溶接構造体は、き裂がアレスタ部材に突入したが、アレスタ部材のＫｃａ値も不適であり、突入したき裂を停止できなかった例である。
【０１０１】
比較例３の溶接構造体は、アレスタ部材の角度θ１が過小側に不適な例であり、脆性き裂主対抗側の外縁部に沿ってき裂を逸らせることができたものの、その後、き裂副対抗側の外延部に沿って伝播してしまい、破断に至ったものである。
比較例４の溶接構造体は、アレスタ部材の角度θ２が過小側に不適な例であり、脆性き裂主対抗側の外縁部に沿ってき裂を逸らせることができたものの、その後、き裂副対抗側の外延部に沿って伝播してしまい、破断に至ったものである。
比較例５の溶接構造体は、アレスタ部材の角度θ２が過大側に不適な例であり、進展方向を制御することができず、鋼板溶接継手にて発生した脆性き裂がそのまま直進し、破断に至った例である。
【０１０２】
比較例６、７の溶接構造体は、アレスタ部材の高さＨが過小側に不適なために、アレスタ部材にてき裂を停止できなかった例である。
比較例８の溶接構造体は、アレスタ部材の角度θ１が過大側に不適な例であり、き裂を鋼板母材側に逸らせるように、進展方向をそもそも制御することができず、鋼板溶接継手にて発生した脆性き裂がそのまま直進し、破断に至ったものである。
比較例９の溶接構造体は、アレスタ部材の横幅Ｗが過小側に不適であり、脆性き裂主対抗側の外縁部に沿ってき裂を逸らせることができたものの、その後、き裂副対抗側の外延部に沿って伝播してしまい、破断に至ったものである。
【０１０３】
比較例１０、１１、１２の溶接構造体は、アレスタ部材にき裂が突入したが、アレスタ部材の板厚ｔが過小側に不適なために、アレスタ部材にてき裂を停止できなかった例である。
比較例１３の溶接構造体は、アレスタ部材の板厚ｔが過剰側に不適であり、アレスタ部材が実質的に、き裂を鋼板母材側へ逸らせる能力を失ったため、進展方向を制御することができず、鋼板溶接継手にて発生した脆性き裂がそのまま直進し、破断に至った例である。
比較例１５の溶接構造体は、長手配列溶接継手の溶接金属部のｖＴｒｓが不十分であり、発生した脆性き裂は、脆性き裂主対抗側の外縁部に沿って逸らせることができたものの、その後、長手配列溶接継手の溶接金属部に沿って伝播し、破断に至ったものである。
【０１０４】
以上の結果により、本発明の溶接構造体が、溶接継手に脆性き裂が発生した場合であっても、き裂が溶接継手や母材を伝播するのを抑制でき、溶接構造体の破断を防止することが可能であり、耐脆性き裂伝播性に優れていることが明らかである。
【符号の説明】
【０１０５】
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ    溶接構造体
１、１０、１０Ａ、１０Ｂ    鋼板
１Ａ    領域（少なくともアレスタ部材及びアレスタ溶接継手の横幅方向端部に向かい合って位置する鋼板の部位）
２、２０、２０Ａ、２０Ｂ    鋼板溶接継手
３、３ａ、３ｂ    貫通孔
４    耐き裂制御部
５    アレスタ部材
５１、５２    アレスタ部材の脆性き裂主対抗側から延伸する傾斜外縁部
５１ａ、５１ｂ    アレスタ部材の傾斜外縁部の後端（アレスタ部材の横幅方向端部）
５３    脆性き裂に対して副対抗側となるアレスタ部材の外縁部
６、６０    アレスタ溶接継手
２５、２６、３５、３６    長手配列溶接継手
２１、２２、２３、２４、３１、３２、３３、３４    長手配列鋼板
７０    船舶構造体
Ｌ    溶接線
θ１    アレスタ部材の傾斜外縁部の鋼板溶接継手の長手方向に対する傾斜角度
θ２    アレスタ部材の脆性き裂副対抗側の外縁部が鋼板溶接継手と交差する角度
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部の領域の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である鋼板を、互いに突合せ溶接することで鋼板溶接継手が形成されてなる溶接構造体において、
前記鋼板溶接継手の少なくとも一箇所に、鋼板溶接継手に発生した脆性き裂の伝播を制御する耐き裂制御部が設けられており、
該耐き裂制御部は、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の鋼材からなり、前記鋼板溶接継手から前記鋼板にまたがって形成された貫通穴に挿入されたアレスタ部材、及び、該アレスタ部材の外縁部とそれに対向する鋼板母材とが突合せ溶接されて形成されたアレスタ溶接継手を有しており、
前記アレスタ部材は、前記鋼板溶接継手の長手方向に沿った高さＨ（ｍｍ）、鋼板溶接継手の長手方向と交差する方向における横幅Ｗ（ｍｍ）、及び板厚ｔ（ｍｍ）の各々の寸法が、下記（１）〜（３）式で表される関係を満足するように形成され、かつ、
該アレスタ部材の脆性き裂主対抗側の外縁部は、前記鋼板溶接継手の溶接金属部から前記鋼板溶接継手の両側に、鋼板溶接継手の長手方向に対して１５°以上５０°以下の角度で傾斜して延伸するとともに、他方の脆性き裂副対抗側の外縁部は、７０°以上１１０°以下の角度で前記鋼板溶接継手と交差しており、
少なくとも、前記アレスタ部材の横幅方向端部が、前記鋼板のＫｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である領域に向かい合うように、前記耐き裂制御部を設けられており、
前記鋼板は、前記鋼板溶接継手の長手方向で配列される少なくとも２以上の鋼板からなるとともに、該長手配列鋼板を互いに突合せ溶接することで長手配列溶接継手が形成されており、
前記耐き裂制御部は、前記アレスタ部材の脆性き裂副対抗側に形成される前記アレスタ溶接継手が前記長手配列溶接継手に接するように設けられていること、を特徴とする耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
１．２Ｔ  ≦  Ｈ  ・・・・・  （１）
３．２ｄ  ≦  Ｗ  ・・・・・  （２）
０．７５Ｔ  ≦  ｔ  ≦  １．５Ｔ  ・・・・・（３）
但し、上記（１）〜（３）式中において、Ｔは前記鋼板の板厚（ｍｍ）を表し、ｄは前記鋼板溶接継手における溶接金属部の幅（ｍｍ）を表す。
【請求項２】
前記耐き裂制御部は、前記アレスタ部材の脆性き裂副対抗側に形成される前記アレスタ溶接継手が前記長手配列溶接継手を含むように設けられ、
さらに、前記長手配列溶接継手をなす溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ４（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、
ｖＴｒｓ４  ≦  ｖＴｒｓ１−２０
で表される関係を満たすこと、を特徴とする請求項１に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【請求項３】
前記アレスタ材の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ２（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、
ｖＴｒｓ２  ≦  ｖＴｒｓ１−２０
で表される関係を満たすこと、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【請求項４】
前記アレスタ溶接継手における溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、
ｖＴｒｓ３  ≦  ｖＴｒｓ１−２０
で表される関係を満たすこと、を特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【請求項５】
前記アレスタ溶接継手における溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、
ｖＴｒｓ１＋２０  ≦  ｖＴｒｓ３  ≦  ０
で表される関係を満たすこと、を特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【請求項６】
前記鋼板の板厚が２５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であること、を特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【請求項７】
前記鋼板は、少なくとも一部の領域の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上であり、前記耐き裂制御部は、少なくとも、前記アレスタ部材の横幅方向端部が、前記鋼板のＫｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である領域に向かい合うように設けられていること、を特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月1日(2011.3.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
［２］  少なくとも一部の領域の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である鋼板を、互いに突合せ溶接することで鋼板溶接継手が形成されてなる溶接構造体において、
前記鋼板溶接継手の少なくとも一箇所に、鋼板溶接継手に発生した脆性き裂の伝播を制御する耐き裂制御部が設けられており、
該耐き裂制御部は、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の鋼材からなり、前記鋼板溶接継手から前記鋼板にまたがって形成された貫通穴に挿入されたアレスタ部材、及び、該アレスタ部材の外縁部とそれに対向する鋼板母材とが突合せ溶接されて形成されたアレスタ溶接継手を有しており、
前記アレスタ部材は、前記鋼板溶接継手の長手方向に沿った高さＨ（ｍｍ）、鋼板溶接継手の長手方向と交差する方向における横幅Ｗ（ｍｍ）、及び板厚ｔ（ｍｍ）の各々の寸法が、下記（１）〜（３）式で表される関係を満足するように形成され、かつ、
該アレスタ部材の脆性き裂主対抗側の外縁部は、前記鋼板溶接継手の溶接金属部から前記鋼板溶接継手の両側に、鋼板溶接継手の長手方向に対して１５°以上５０°以下の角度で傾斜して延伸するとともに、他方の脆性き裂副対抗側の外縁部は、７０°以上１１０°以下の角度で前記鋼板溶接継手と交差しており、
少なくとも、前記アレスタ部材の横幅方向端部が、前記鋼板のＫｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である領域に向かい合うように、前記耐き裂制御部を設けられており、
前記鋼板は、前記鋼板溶接継手の長手方向で配列される少なくとも２以上の鋼板からなるとともに、該長手配列鋼板を互いに突合せ溶接することで長手配列溶接継手が形成されており、
前記耐き裂制御部は、前記アレスタ部材の脆性き裂副対抗側に形成される前記アレスタ溶接継手が前記長手配列溶接継手を含むように設けられ、
さらに、前記長手配列溶接継手をなす溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ４（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、
ｖＴｒｓ４  ≦  ｖＴｒｓ１−２０
で表される関係を満たすこと、を特徴とする耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
１．２Ｔ  ≦  Ｈ  ・・・・・  （１）
３．２ｄ  ≦  Ｗ  ・・・・・  （２）
０．７５Ｔ  ≦  ｔ  ≦  １．５Ｔ  ・・・・・（３）
但し、上記（１）〜（３）式中において、Ｔは前記鋼板の板厚（ｍｍ）を表し、ｄは前記鋼板溶接継手における溶接金属部の幅（ｍｍ）を表す。
［３］  前記アレスタ材の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ２（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、ｖＴｒｓ２  ≦  ｖＴｒｓ１−２０で表される関係を満たすこと、を特徴とする上記［１］又は［２］に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
［４］  前記アレスタ溶接継手における溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、
ｖＴｒｓ３  ≦  ｖＴｒｓ１−２０
で表される関係を満たすこと、を特徴とする上記［１］〜［３］の何れかに記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
［５］  前記アレスタ溶接継手における溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、
ｖＴｒｓ１＋２０  ≦  ｖＴｒｓ３  ≦  ０
で表される関係を満たすこと、を特徴とする上記［１］〜［３］の何れかに記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部の領域の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である鋼板を、互いに突合せ溶接することで鋼板溶接継手が形成されてなる溶接構造体において、
前記鋼板溶接継手の少なくとも一箇所に、鋼板溶接継手に発生した脆性き裂の伝播を制御する耐き裂制御部が設けられており、
該耐き裂制御部は、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の鋼材からなり、前記鋼板溶接継手から前記鋼板にまたがって形成された貫通穴に挿入されたアレスタ部材、及び、該アレスタ部材の外縁部とそれに対向する鋼板母材とが突合せ溶接されて形成されたアレスタ溶接継手を有しており、
前記アレスタ部材は、前記鋼板溶接継手の長手方向に沿った高さＨ（ｍｍ）、鋼板溶接継手の長手方向と交差する方向における横幅Ｗ（ｍｍ）、及び板厚ｔ（ｍｍ）の各々の寸法が、下記（１）〜（３）式で表される関係を満足するように形成され、かつ、
該アレスタ部材の脆性き裂主対抗側の外縁部は、前記鋼板溶接継手の溶接金属部から前記鋼板溶接継手の両側に、鋼板溶接継手の長手方向に対して１５°以上５０°以下の角度で傾斜して延伸するとともに、他方の脆性き裂副対抗側の外縁部は、７０°以上１１０°以下の角度で前記鋼板溶接継手と交差しており、
少なくとも、前記アレスタ部材の横幅方向端部が、前記鋼板のＫｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である領域に向かい合うように、前記耐き裂制御部を設けられており、
前記鋼板は、前記鋼板溶接継手の長手方向で配列される少なくとも２以上の鋼板からなるとともに、該長手配列鋼板を互いに突合せ溶接することで長手配列溶接継手が形成されており、
前記耐き裂制御部は、前記アレスタ部材の脆性き裂副対抗側に形成される前記アレスタ溶接継手が前記長手配列溶接継手に接するように設けられていること、を特徴とする耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
１．２Ｔ  ≦  Ｈ  ・・・・・  （１）
３．２ｄ  ≦  Ｗ  ・・・・・  （２）
０．７５Ｔ  ≦  ｔ  ≦  １．５Ｔ  ・・・・・（３）
但し、上記（１）〜（３）式中において、Ｔは前記鋼板の板厚（ｍｍ）を表し、ｄは前記鋼板溶接継手における溶接金属部の幅（ｍｍ）を表す。
【請求項２】
少なくとも一部の領域の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である鋼板を、互いに突合せ溶接することで鋼板溶接継手が形成されてなる溶接構造体において、
前記鋼板溶接継手の少なくとも一箇所に、鋼板溶接継手に発生した脆性き裂の伝播を制御する耐き裂制御部が設けられており、
該耐き裂制御部は、脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上の鋼材からなり、前記鋼板溶接継手から前記鋼板にまたがって形成された貫通穴に挿入されたアレスタ部材、及び、該アレスタ部材の外縁部とそれに対向する鋼板母材とが突合せ溶接されて形成されたアレスタ溶接継手を有しており、
前記アレスタ部材は、前記鋼板溶接継手の長手方向に沿った高さＨ（ｍｍ）、鋼板溶接継手の長手方向と交差する方向における横幅Ｗ（ｍｍ）、及び板厚ｔ（ｍｍ）の各々の寸法が、下記（１）〜（３）式で表される関係を満足するように形成され、かつ、
該アレスタ部材の脆性き裂主対抗側の外縁部は、前記鋼板溶接継手の溶接金属部から前記鋼板溶接継手の両側に、鋼板溶接継手の長手方向に対して１５°以上５０°以下の角度で傾斜して延伸するとともに、他方の脆性き裂副対抗側の外縁部は、７０°以上１１０°以下の角度で前記鋼板溶接継手と交差しており、
少なくとも、前記アレスタ部材の横幅方向端部が、前記鋼板のＫｃａが４０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である領域に向かい合うように、前記耐き裂制御部を設けられており、
前記鋼板は、前記鋼板溶接継手の長手方向で配列される少なくとも２以上の鋼板からなるとともに、該長手配列鋼板を互いに突合せ溶接することで長手配列溶接継手が形成されており、
前記耐き裂制御部は、前記アレスタ部材の脆性き裂副対抗側に形成される前記アレスタ溶接継手が前記長手配列溶接継手を含むように設けられ、
さらに、前記長手配列溶接継手をなす溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ４（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、
ｖＴｒｓ４  ≦  ｖＴｒｓ１−２０
で表される関係を満たすこと、を特徴とする耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
１．２Ｔ  ≦  Ｈ  ・・・・・  （１）
３．２ｄ  ≦  Ｗ  ・・・・・  （２）
０．７５Ｔ  ≦  ｔ  ≦  １．５Ｔ  ・・・・・（３）
但し、上記（１）〜（３）式中において、Ｔは前記鋼板の板厚（ｍｍ）を表し、ｄは前記鋼板溶接継手における溶接金属部の幅（ｍｍ）を表す。
【請求項３】
前記アレスタ部材の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ２（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、
ｖＴｒｓ２  ≦  ｖＴｒｓ１−２０
で表される関係を満たすこと、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【請求項４】
前記アレスタ溶接継手における溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、
ｖＴｒｓ３  ≦  ｖＴｒｓ１−２０
で表される関係を満たすこと、を特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【請求項５】
前記アレスタ溶接継手における溶接金属部の靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ３（℃）と、前記鋼板の母材靱性を表す脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ１（℃）との関係が、次式、
ｖＴｒｓ１＋２０  ≦  ｖＴｒｓ３  ≦  ０
で表される関係を満たすこと、を特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【請求項６】
前記鋼板の板厚が２５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であること、を特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【請求項７】
前記鋼板は、少なくとも一部の領域の脆性き裂伝播停止特性Ｋｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上であり、前記耐き裂制御部は、少なくとも、前記アレスタ部材の横幅方向端部が、前記鋼板のＫｃａが６０００Ｎ／ｍｍ１．５以上である領域に向かい合うように設けられていること、を特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【国際調査報告】
2010082675.tif 000031
2010082675.tif 000032
2010082675.tif 000033
2010082675.tif 000034