(57)【要約】  ショットピーニング方法は、第一部材と第二部材とが溶接部を介して接合された構造体である被処理対象物に対して、投射材を投射するショットピーニング方法であって、被処理対象物の表面において溶接部と隣り合う溶接周囲部に対して、ノズルの先端を向けた状態で、ノズルから投射材を投射することで、溶接周囲部に集中的にショットピーニング処理を施す工程を含む。
2019008901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一部材と第二部材とが溶接部を介して接合された構造体である被処理対象物に対して、投射材を投射するショットピーニング方法であって、
前記被処理対象物の表面において前記溶接部と隣り合う溶接周囲部に対して、ノズルの先端を向けた状態で、前記ノズルから投射材を投射することで、前記溶接周囲部に集中的にショットピーニング処理を施す工程を含む、ショットピーニング方法。
【請求項２】
前記ショットピーニング処理を施す工程では、ショットピーニング処理が施されていない状態の前記被処理対象物における前記溶接周囲部に集中的にショットピーニング処理を施す、請求項１に記載のショットピーニング方法。
【請求項３】
前記ショットピーニング処理が施された前記被処理対象物における前記溶接周囲部の圧縮残留応力を測定する工程をさらに含む、請求項１又は請求項２に記載のショットピーニング方法。
【請求項４】
前記圧縮残留応力を測定する工程において測定された前記圧縮残留応力が予め設定された基準値未満の場合に、前記溶接周囲部に対して、前記ノズルの先端を向けた状態で、前記ノズルから投射材を再度投射することで、前記溶接周囲部に再度集中的にショットピーニング処理を施す工程をさらに含む、請求項３に記載のショットピーニング方法。
【請求項５】
前記ショットピーニング処理を施す工程では、前記投射材の投射方向の中心線と前記溶接周囲部との成す角度が３０°〜９０°となるように前記ノズルの先端の向きが設定され、更に、予め設定された所定値以上の圧縮残留応力を得ることが可能なショットピーニング処理条件で、前記溶接周囲部に対して、前記ノズルから投射材が投射される、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のショットピーニング方法。
【請求項６】
前記ノズルは、湾曲筒部を備え、
前記湾曲筒部の中心軸線は、前記ノズルの内径の２倍以上の曲率半径で湾曲されており、
前記湾曲筒部には、前記中心軸線に沿って前記湾曲筒部を貫通する流路が設けられている、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のショットピーニング方法。
【請求項７】
前記ノズルは、前記ノズルの基端側に位置する基端部と、前記ノズルの先端側に位置する先端部と、を備え、
前記先端部は、前記基端部に対して屈曲されており、
前記基端部の中心軸線と、前記先端部の中心軸線と、の成す角度は、６０°以下である、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のショットピーニング方法。
【請求項８】
前記第二部材は、前記第一部材の表面に突き当てられ、
前記溶接部は、前記第一部材の表面と前記第二部材の表面とによって形成された交差部に設けられる、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のショットピーニング方法。
【請求項９】
前記溶接周囲部は、前記被処理対象物の前記表面において前記溶接部との境界に位置する溶接止端部から、前記溶接部とは反対側に延び、
前記溶接周囲部の延在方向における長さは、前記延在方向に沿った前記溶接部の長さと等しい、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のショットピーニング方法。
【請求項１０】
前記被処理対象物は、前記第一部材の表面に対して複数の並設された前記第二部材がそれぞれ突き当てられた状態の構造体である、請求項６又は請求項７に記載のショットピーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ショットピーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接された被処理対象物に対して投射材を投射する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。例えば、下記特許文献１には、水平部材と垂直部材との隅肉溶接部に研掃材（投射材）を投射する方法が開示されている。簡単に説明すると、この先行技術による方法では、ブラストノズルから隅肉溶接部へ向けた研掃材の投射方向と水平部材とのなす角度を５０〜８０度に設定して研掃材を隅肉溶接部に投射している。これにより、水平部材の焼損塗膜の完全除去、垂直部材のヒュ−ムの完全除去、及び溶接ビ−ド部の表面粗さの最適化が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１０８０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記先行技術は、被処理対象物の疲労強度の向上を目的としたショットピーニング処理ではなく、溶接された被処理対象物の疲労強度の向上を効率良く実現することができない。【０００５】
本開示は、溶接された被処理対象物の疲労強度の向上を効率良く実現することができるショットピーニング方法を説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一側面に係るショットピーニング方法は、第一部材と第二部材とが溶接部を介して接合された構造体である被処理対象物に対して、投射材を投射するショットピーニング方法である。このショットピーニング方法は、前記被処理対象物の表面において前記溶接部と隣り合う溶接周囲部に対して、ノズルの先端を向けた状態で、前記ノズルから投射材を投射することで、前記溶接周囲部に集中的にショットピーニング処理を施す工程を含む。【０００７】
上記構成によれば、被処理対象物の溶接周囲部に対して、投射材を投射するノズルの先端を向けた状態で、当該ノズルから投射材を投射することで、溶接周囲部に集中的にショットピーニング処理が施される。これにより、溶接時の熱の影響を受けて疲労強度が低下した溶接周囲部に、圧縮残留応力が効率良く付与される。その結果、溶接された被処理対象物の疲労強度の向上を効率良く行うことが可能となる。【０００８】
一実施形態において、前記ショットピーニング処理を施す工程では、ショットピーニング処理が施されていない状態の前記被処理対象物における前記溶接周囲部に集中的にショットピーニング処理を施してもよい。【０００９】
上記構成によれば、ショットピーニング処理が施されていない状態の被処理対象物における溶接周囲部に集中的にショットピーニング処理が施される。【００１０】
一実施形態において、上記ショットピーニング方法は、前記ショットピーニング処理が施された前記被処理対象物における前記溶接周囲部の圧縮残留応力を測定する工程をさらに含んでもよい。【００１１】
上記構成によれば、ショットピーニング処理が施された状態の被処理対象物における溶接周囲部の圧縮残留応力を測定することで、所望の圧縮残留応力が付与されているか否かを確認することができる。【００１２】
一実施形態において、上記ショットピーニング方法は、前記圧縮残留応力を測定する工程において測定された前記圧縮残留応力が予め設定された基準値未満の場合に、前記溶接周囲部に対して、前記ノズルの先端を向けた状態で、前記ノズルから投射材を再度投射することで、前記溶接周囲部に再度集中的にショットピーニング処理を施す工程をさらに含んでもよい。【００１３】
上記構成によれば、測定された圧縮残留応力が基準値未満の場合には、被処理対象物における溶接周囲部に再度集中的にショットピーニング処理が施されるので、被処理対象物における溶接周囲部に圧縮残留応力をより確実に付与することができる。【００１４】
一実施形態において、前記ショットピーニング処理を施す工程では、前記投射材の投射方向の中心線と前記溶接周囲部との成す角度が３０°〜９０°となるように前記ノズルの先端の向きが設定され、更に、予め設定された所定値以上の圧縮残留応力を得ることが可能なショットピーニング処理条件で、前記溶接周囲部に対して、前記ノズルから投射材が投射されてもよい。【００１５】
上記構成によれば、例えば投射材の投射方向の中心線と溶接周囲部との成す角度が３０°未満である場合に比べて、投射された投射材から溶接周囲部にエネルギーを効率的に付与することができる。【００１６】
一実施形態において、前記ノズルは、湾曲筒部を備えてもよい。前記湾曲筒部の中心軸線は、前記ノズルの内径の２倍以上の曲率半径で湾曲されてもよい。前記湾曲筒部には、前記中心軸線に沿って前記湾曲筒部を貫通する流路が設けられていてもよい。【００１７】
上記構成によれば、ノズルは、流路が湾曲された湾曲筒部を備えているので、例えば溶接周囲部が臨む空間が狭い場合にそのような空間にノズルを配置するうえで有利である。また、湾曲筒部の中心軸線がノズルの内径の２倍以上の曲率半径で湾曲されているので、投射時には投射材が湾曲筒部の中を比較的スムーズに流れる。このため、投射時におけるエネルギー損失が抑えられる。【００１８】
一実施形態において、前記ノズルは、前記ノズルの基端側に位置する基端部と、前記ノズルの先端側に位置する先端部と、を備えてもよい。前記先端部は、前記基端部に対して屈曲されていてもよい。前記基端部の中心軸線と、前記先端部の中心軸線と、の成す角度が６０°以下であってもよい。【００１９】
上記構成によれば、基端部に対して先端部が屈曲されているので、例えば溶接周囲部が臨む空間が狭い場合にそのような空間にノズルを配置するうえで有利である。また、基端部の中心軸線と、先端部の中心軸線と、の成す角度が６０°以下であるので、投射時には投射材がノズルの中を比較的スムーズに流れる。このため、投射時におけるエネルギー損失が抑えられる。【００２０】
一実施形態において、前記第二部材は、前記第一部材の表面に突き当てられていてもよい。前記溶接部は、前記第一部材の表面と前記第二部材の表面とによって形成された交差部に設けられてもよい。【００２１】
上記構成によれば、第一部材の表面と第二部材の表面とによって形成された交差部に溶接部が設けられる。このような被処理対象物の溶接周囲部に、圧縮残留応力を効率良く付与することができる。【００２２】
一実施形態において、前記溶接周囲部は、前記被処理対象物の前記表面において前記溶接部との境界に位置する溶接止端部から、前記溶接部とは反対側に延びてもよい。前記溶接周囲部の延在方向における長さは、前記延在方向に沿った前記溶接部の長さと等しくてもよい。【００２３】
上記構成によれば、溶接周囲部の延在方向において、溶接周囲部が溶接部と同程度の範囲に規定されるので、被処理対象物の疲労強度を効率的に向上させることが可能となる。【００２４】
一実施形態において、前記被処理対象物は、前記第一部材の表面に対して複数の並設された前記第二部材がそれぞれ突き当てられた状態の構造体であってもよい。【００２５】
上記構成によれば、ショットピーニング処理を行う際に、隣り合う第二部材同士の間にノズルを配置しなければならない場合がある。これに対して、流路が湾曲された湾曲筒部を備えたノズル、又は基端側の部位に対して先端側の部位が屈曲されているノズルを用いることにより、例えば直線状のノズルに比べて、隣り合う第二部材同士の間にノズルを配置する作業性を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本開示によれば、溶接された被処理対象物の疲労強度の向上を効率良く実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るショットピーニング方法に適用されるショットピーニング装置及び被処理対象物を模式的に示す側面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係るショットピーニング方法を実施する場合の作業状態を模式的に示す側面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係るショットピーニング方法の一連の工程を示す工程図である。
【図４】図４は、第２の実施形態に係るショットピーニング方法に適用されるショットピーニング装置及び被処理対象物を模式的に示す側面図である。
【図５】図５（Ａ）は、被処理対象物の第１の他の例を示す斜視図である。図５（Ｂ）は、被処理対象物の第２の他の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［第１の実施形態］
本開示の第１の実施形態に係るショットピーニング方法について図１及び図２を用いて説明する。図１は、第１の実施形態に係るショットピーニング方法に適用されるショットピーニング装置及び被処理対象物を模式的に示す側面図である。図２は、第１の実施形態に係るショットピーニング方法を実施する場合の作業状態を模式的に示す側面図である。なお、図１では、図示の便宜上、図中左側の構成部に対して図中右側の構成部を縮小した状態で図示している。
【００２９】
まず、図１及び図２に示されるショットピーニング装置（「加圧式ピーニング設備」ともいう。）１０について概説する。なお、ショットピーニング装置１０には、後述するノズル２０の構造部を除いて、公知構成（例えば、特許第６１０７８２１号公報に開示された構成）を適用することができる。
【００３０】
図１に示されるように、ショットピーニング装置１０は、被処理対象物４０に投射材を噴射（広義には投射）するための装置である。ショットピーニング装置１０は、投射材を供給するためのタンク１２を備えている。なお、投射材（ショット又はショット材ともいう）としては、例えば金属球が用いられる。投射材のビッカース硬さは被処理対象物４０のビッカース硬さと同程度又はそれ以上である。タンク１２は、その内部が加圧可能に構成されている。タンク１２の下端にはカットゲート（図示省略）が設けられている。
【００３１】
タンク１２の下方には、ミキシングユニット１４が隣接して設けられている。ミキシングユニット１４は、ショット流量制御弁（図示省略）等を含んでいる。ミキシングユニット１４は、配管１６の流路中間部に接続されている。ミキシングユニット１４と配管１６との合流部にミキシング部１５が設けられている。配管１６の上流端には、圧縮空気供給用のコンプレッサ１８（図中ではブロック化して図示）が接続されている。タンク１２内が加圧された状態でタンク１２の下端のカットゲート（図示省略）及びミキシングユニット１４のショット流量制御弁（図示省略）が開かれた場合、タンク１２から供給された投射材と、コンプレッサ１８から供給された圧縮空気とが、ミキシング部１５にて混合され、配管１６の流路下流（図中左側）に流れる。
【００３２】
配管１６の流路下流側の端部には、噴射用（投射用）のノズル２０が接続されている。ミキシング部１５に流れた投射材は、圧縮空気と混合された状態でノズル２０の先端２０Ｔから噴射（投射）される。ノズル２０は、ノズル２０の基端側に位置する基端部２２と、ノズル２０の先端側に位置する先端部２４と、を備えている。基端部２２には、基端部２２の中心軸に沿って基端部２２を貫通する直線状の流路が形成されている。先端部２４には、先端部２４の中心軸に沿って先端部２４を貫通する直線状の流路が形成されている。基端部２２に対して先端部２４が屈曲されている。基端部２２の中心軸線２２Ｃを基端とは反対側に延長した延長線２２Ｌと、先端部２４の中心軸線２４Ｃと、の成す角度αは、６０°以下に設定されている。
【００３３】
図２に示されるように、被処理対象物４０にショットピーニング処理を施す場合、被処理対象物４０は投射室３０の中に配置され、ノズル２０は作業者Ｐによって把持される。なお、ショットピーニング装置１０は、ノズル２０を把持するロボットアーム（図示省略）を備えてもよい。
【００３４】
図１に示されるように、ショットピーニング装置１０は、操作ユニット２６を備えている。操作ユニット２６としては、例えば、タッチパネル、キーボード、及びマウス等が挙げられる。操作ユニット２６は、ショットピーニング処理する際の処理条件（例えば、コンプレッサ１８から供給される圧縮空気の圧力、及び噴射（投射）させる投射材の量を含むショット条件の一部）を入力可能に構成されている。操作ユニット２６は、入力操作に応じた信号を制御ユニット２８に出力するように構成されている。
【００３５】
制御ユニット２８は、例えば、記憶装置及び演算処理装置等を有している。制御ユニット２８は、操作ユニット２６から出力された信号に基づいて、コンプレッサ１８、ミキシングユニット１４のショット流量制御弁（図示省略）、及びタンク１２のカットゲート（図示省略）等を制御するように構成されている。すなわち、制御ユニット２８には、操作ユニット２６から出力された信号に応じたショット条件でショットピーニング処理を行うためのプログラムが予め記憶されている。なお、本実施形態では、操作ユニット２６、制御ユニット２８、タンク１２及びミキシングユニット１４等は、台車３２（図２参照）の上に配置されている。
【００３６】
一方、被処理対象物４０は、第一部材としての横部材４２，４３と、第二部材としての縦部材４４と、を含む構造体（溶接構造物）である。横部材４２，４３及び縦部材４４は、いずれも板状の部材である。横部材４２と横部材４３とは、互いに平行に配置されている。横部材４２と横部材４３との対向方向に沿って縦部材４４が配置されている。横部材４２，４３及び縦部材４４は、一方向（図１の紙面に垂直な方向）に延在している。
【００３７】
より具体的に説明すると、被処理対象物４０では、縦部材４４の一端が横部材４２の表面に突き当てられ、縦部材４４の他端が横部材４３の表面に突き当てられている。横部材４２の表面と縦部材４４の両側の表面（主面）とは交差（直交）しており、交差部４５Ａを形成している。横部材４２と縦部材４４とは、交差部４５Ａにおいて溶接部４６を介して互いに接合されている。横部材４３の表面と縦部材４４の両側の表面（主面）とは交差（直交）しており、交差部４５Ｂを形成している。横部材４３と縦部材４４とは、交差部４５Ｂにおいて溶接部４７を介して互いに接合されている。なお、溶接部４６は、縦部材４４の両側の表面（主面）に設けられている。溶接部４７は、縦部材４４の両側の表面（主面）に設けられている。
【００３８】
溶接部４６は、交差部４５Ａに沿って一方向（図１の紙面に垂直な方向）に延在している。溶接部４６の形状は、三角柱状である。溶接部４７は、交差部４５Ｂに沿って一方向（図１の紙面に垂直な方向）に延在している。溶接部４７の形状は、三角柱状である。被処理対象物４０の表面には、溶接止端部Ａ〜Ｄが形成されている。溶接止端部Ａは、横部材４２と溶接部４６の外表面との境界部分である。溶接止端部Ｂは、縦部材４４と溶接部４６の外表面との境界部分である。溶接止端部Ｃは、横部材４３と溶接部４７の外表面との境界部分である。溶接止端部Ｄは、縦部材４４と溶接部４７の外表面との境界部分である。ここでは、左右対の溶接止端部Ａ〜Ｄについて、左右対応関係にある部分同士に、便宜上、同一符号を付している。
【００３９】
一対の溶接部４６の脚長ａは、互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。脚長ａは、横部材４２の表面と縦部材４４の表面とが交差する位置（溶接部４６の基端）から溶接止端部Ａまでの、横部材４２の表面に沿った長さである。一対の溶接部４６の脚長ｂは、互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。脚長ｂは、横部材４２の表面と縦部材４４の表面とが交差する位置（溶接部４６の基端）から溶接止端部Ｂまでの、縦部材４４の表面に沿った長さである。一対の溶接部４７の脚長ｃは、互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。脚長ｃは、横部材４３の表面と縦部材４４の表面とが交差する位置（溶接部４７の基端）から溶接止端部Ｃまでの、横部材４３の表面に沿った長さである。一対の溶接部４７の脚長ｄは、互いに等しくてもよく、異なっていてもよい。脚長ｄは、横部材４３の表面と縦部材４４の表面とが交差する位置（溶接部４７の基端）から溶接止端部Ｄまでの、縦部材４４の表面に沿った長さである。ここでは、左右対の溶接部４６，４７の脚長ａ〜ｄについて、左右対応関係にある脚長同士に、便宜上、同一符号を付している。
【００４０】
被処理対象物４０の表面には、溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙが形成されている。溶接周囲部４２Ｘは、横部材４２の表面において、溶接止端部Ａと隣り合う部分（領域）である。具体的には、溶接周囲部４２Ｘは、横部材４２の表面のうち、溶接止端部Ａから溶接部４６（溶接部４６の基端）とは反対側に延びる部分である。溶接周囲部４２Ｘは、溶接止端部Ａから脚長ａと同等の長さＥａの範囲に位置する。溶接周囲部４３Ｘは、横部材４３の表面において、溶接止端部Ｃと隣り合う部分（領域）である。具体的には、溶接周囲部４３Ｘは、横部材４３の表面のうち、溶接止端部Ｃから溶接部４７（溶接部４７の基端）とは反対側に延びる部分である。溶接周囲部４３Ｘは、溶接止端部Ｃから脚長ｃと同等の長さＥｃの範囲に位置する。
【００４１】
溶接周囲部４４Ｘは、縦部材４４の表面において、溶接止端部Ｂと隣り合う部分（領域）である。具体的には、溶接周囲部４４Ｘは、縦部材４４の表面のうち、溶接止端部Ｂから溶接部４６（溶接部４６の基端）とは反対側に延びる部分である。溶接周囲部４４Ｘは、溶接止端部Ｂから脚長ｂと同等の長さＥｂの範囲に位置する。溶接周囲部４４Ｙは、縦部材４４の表面において、溶接止端部Ｄと隣り合う部分（領域）である。具体的には、溶接周囲部４４Ｙは、縦部材４４の表面のうち、溶接止端部Ｄから溶接部４７（溶接部４７の基端）とは反対側に延びる部分である。溶接周囲部４４Ｙは、溶接止端部Ｄから脚長ｄと同等の長さＥｄの範囲に位置する。ここでは、左右対の溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙについて、左右対応関係にある部分同士に、便宜上、同一符号を付している。
【００４２】
次に、残留応力測定装置５０（図中ではブロック化して図示）について概説する。残留応力測定装置５０は、被処理対象物４０の圧縮残留応力を測定することが可能な装置である。残留応力測定装置５０は、例えば、Ｘ線回折法を用いて残留応力を測定する装置であり、広義には「非破壊検査装置」である。この残留応力測定装置５０には、一例として、特開２０１７−００９３５６号公報に開示される残留応力測定装置が適用され得る。残留応力測定装置５０の構成は公知であるため詳細説明を省略する。
【００４３】
なお、本実施形態では、残留応力測定装置５０は、ショットピーニング装置１０とは別個独立に設けられているが、ショットピーニング装置１０の一部であってもよい。残留応力測定装置５０は、制御ユニット２８と通信可能に接続されて（図中の二点鎖線Ｘ参照）おり、残留応力測定装置５０の測定結果を制御ユニット２８に出力するように構成されてもよい。
【００４４】
次に、図３を参照して、被処理対象物４０に対して、投射材Ｓを投射してショットピーニング処理を行うショットピーニング方法について説明する。図３は、第１の実施形態に係るショットピーニング方法の一連の工程を示す工程図である。
【００４５】
本実施形態のショットピーニング方法では、溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙに集中的に（重点的に）ショットピーニング処理が施される。具体的には、溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙにノズル２０の先端２０Ｔを向けた状態で、ノズル２０から投射材Ｓを投射することで、溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙに集中的に（重点的に）ショットピーニング処理が施される。なお、図中の一点鎖線ＳＬは、ノズル２０から投射される投射材Ｓの投射方向の中心線を示している。本実施形態のショットピーニング方法は、一例として、以下に説明するように、検査工程を含む複数の工程を有している。
【００４６】
まず、被処理対象物４０を準備する準備工程が行われる（工程ＳＴ１１）。被処理対象物４０は、ショットピーニング処理が施されていない状態の被処理対象物である。そして、溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙに集中的に（重点的に）ショットピーニング処理が施される（工程ＳＴ１２）。このショットピーニング処理は、ショットピーニング処理が施されていない状態の被処理対象物４０における溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙにノズル２０の先端２０Ｔを向けた状態で、ノズル２０から投射材Ｓを投射することによって行われる。これにより、溶接時の熱の影響を受けて疲労強度が低下した溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙに、圧縮残留応力が効率良く付与される。この点について補足説明すると、溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙは、溶接時に引張残留応力が発生して疲労強度が低下する部位（熱影響部）である。溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙにショットピーニング処理が施されることで、溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙに圧縮残留応力が付与され、溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙの疲労強度の向上及び耐応力腐食割れ性の向上が安定的に実現される。
【００４７】
工程ＳＴ１２について補足説明すると、ショットピーニング処理時に、溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙに対して、ノズル２０の先端２０Ｔが向けられる位置は、徐々にシフトされる。また、溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙに対する投射時間は、溶接部４６，４７に近付くほど長くなるように設定されてもよい。
【００４８】
工程ＳＴ１２では、中心線ＳＬと溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙとの成す角度β（入射角度）が３０°〜９０°となるようにノズル２０の先端２０Ｔの向きが設定される。更に、予め設定された所定値以上の圧縮残留応力を得ることが可能なショットピーニング処理条件で、溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙに対して、ノズル２０から投射材が投射される。このため、例えば投射材Ｓの投射方向の中心線ＳＬと溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙとの成す角度が３０°未満である場合に比べて、投射された投射材Ｓから溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙにエネルギーを効率的に付与することができる。
【００４９】
工程ＳＴ１２の後に、検査工程（工程ＳＴ１３）が行われる。この工程ＳＴ１３では、被処理対象物４０における溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙの圧縮残留応力が残留応力測定装置５０を用いて測定される。これにより、ショットピーニング処理が施された状態の被処理対象物４０における溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙの圧縮残留応力を確認することができる。
【００５０】
そして、工程ＳＴ１３において測定された圧縮残留応力が、予め設定された基準値未満であるか基準値以上であるかが判定される（工程ＳＴ１４）。工程ＳＴ１３において測定された圧縮残留応力が、基準値以上である場合には（工程ＳＴ１４；ＮＯ）、本実施形態のショットピーニング方法の一連の工程が終了する。一方、工程ＳＴ１３において測定された圧縮残留応力が、何らかの原因で、基準値未満である場合には（工程ＳＴ１４；ＹＥＳ）、溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙに再度集中的にショットピーニング処理が施される（工程ＳＴ１５）。
【００５１】
このショットピーニング処理は、溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙに対して、ノズル２０の先端２０Ｔを向けた状態で、ノズル２０から投射材Ｓを再度投射することにより行われる。このため、溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙに圧縮残留応力をより確実に付与することができる。なお、このショットピーニング処理時にも、ノズル２０の先端２０Ｔの向きが工程ＳＴ１２と同様に設定され、更に、予め設定された所定値以上の圧縮残留応力を得ることが可能なショットピーニング処理条件で、溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙに対して、ノズル２０から投射材が投射される。このため、溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙにエネルギーを効率的に付与することができる。そして、本実施形態のショットピーニング方法の一連の工程が終了する。
【００５２】
本実施形態では、ノズル２０では、基端部２２に対して先端部２４が屈曲されている。このため、例えば溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙが臨む空間が狭い場合（横部材４２と横部材４３との間隔が狭い場合）にそのような空間にノズル２０を配置するうえで有利である。延長線２２Ｌと中心軸線２４Ｃとの成す角度αが６０°以下に設定されているので、投射時には投射材がノズル２０の内部を比較的スムーズに流れる。このため、投射時におけるエネルギー損失が抑えられて効率の良いショットピーニング処理を行うことができると共に、ノズル２０の内面の摩耗も抑えられる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態のショットピーニング方法によれば、溶接された被処理対象物４０の疲労強度の向上（ひいては品質の向上）を効率良く実現することができる。また、本実施形態では、無駄な投射を減らすことができるので、コストを抑えることができる。
【００５４】
［第２の実施形態］
次に、本開示の第２の実施形態に係るショットピーニング方法について、図４を用いて説明する。図４は、第２の実施形態に係るショットピーニング方法に適用されるショットピーニング装置及び被処理対象物を模式的に示す側面図である。なお、図４では、図１と同様に、図示の便宜上、図中左側の構成部に対して図中右側の構成部を縮小した状態で図示している。
【００５５】
図４に示されるように、本実施形態において適用されるショットピーニング装置（「加圧式ピーニング設備」ともいう。）６０は、ノズル２０（図１参照）に代えて、ノズル６２を備える点で、第１の実施形態において適用されるショットピーニング装置１０（図１参照）とは異なる。ショットピーニング装置６０の他の構成は、第１の実施形態のショットピーニング装置１０（図１参照）と同様の構成である。よって、第１の実施形態と同様の構成部については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５６】
図４に示されるように、ノズル６２は、直筒部６４と、湾曲筒部６６と、を備えている。直筒部６４は、一方向に延びる筒状の部材である。直筒部６４は、ノズル６２の基端側に位置する。直筒部６４には、直筒部６４の中心軸に沿って直筒部６４を貫通する直線状の流路６４Ｐが形成されている。湾曲筒部６６は、直筒部６４から下方に湾曲しながら延びる筒状の部材である。湾曲筒部６６は、ノズル６２の先端６２Ｔ側に位置する。湾曲筒部６６には、湾曲筒部６６の中心軸線６６Ｃに沿って湾曲筒部６６を貫通する流路６６Ｐが形成されている。湾曲筒部６６は、直筒部６４に連続して形成されると共に、その中心軸線６６Ｃがノズル６２の内径６６Ｄの２倍以上の曲率半径６６Ｒで湾曲されている。なお、ショットピーニング処理時において、溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙに対するノズル６２の先端６２Ｔの向きは第１の実施形態の図１に示されるノズル２０の先端２０Ｔの向きと同様に設定される。
【００５７】
本実施形態のショットピーニング方法は、ノズル２０に代えて図４に示されるノズル６２が適用されている点を除いて、第１の実施形態におけるショットピーニング方法と同様である。すなわち、本実施形態のショットピーニング方法では、溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙに対して、投射材Ｓを投射するノズル６２の先端６２Ｔを向けた状態で、ノズル６２から投射材Ｓを投射することで、溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙに集中的にショットピーニング処理が施される。本実施形態のショットピーニング方法は、第１の実施形態と同様に検査工程（工程ＳＴ１３）を含む複数の工程（工程ＳＴ１１〜ＳＴ１５）を有する。以上により、本実施形態においても、前述した第１の実施形態と概ね同様の作用及び効果が得られる。
【００５８】
また、本実施形態では、ノズル６２は、流路６６Ｐが湾曲された湾曲筒部６６を備えているので、例えば溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙが臨む空間が狭い場合（横部材４２と横部材４３との間隔が狭い場合）にそのような空間にノズル６２を配置するうえで有利となっている。また、湾曲筒部６６の中心軸線６６Ｃがノズル６２の内径６６Ｄの２倍以上の曲率半径６６Ｒで湾曲しているので、投射時には投射材が湾曲筒部６６の中を比較的スムーズに流れる。このため、投射時におけるエネルギー損失が抑えられて効率の良いショットピーニング処理をすることができると共に、ノズル６２の内面の摩耗も抑えられる。
【００５９】
［実施形態の補足説明］
なお、上記第２の実施形態では、ノズル６２は、流路６６Ｐが湾曲された湾曲筒部６６をノズル６２の先端６２Ｔ側に備えているが、ノズルの構成はこれに限られない。上記第２の実施形態の変形例のノズルでは、湾曲筒部６６が当該ノズルの基端側に配置されると共に、直筒部６４が当該ノズルの先端側に配置されてもよい。また、他の変形例として、ノズルは、湾曲筒部６６のみで構成されてもよい。
【００６０】
上記第１及び第２の実施形態では、被処理対象物は図１、図２、及び図４に示される被処理対象物４０であるが、被処理対象物はこれに限定されない。すなわち、被処理対象物は、図１、図２、及び図４に示される被処理対象物４０以外の被処理対象物であってもよい。被処理対象物は、第一部材と第二部材とが溶接部を介して接合された構造体であればよい。被処理対象物は、例えばボイラーの熱交換器で溶接部を含む構造物、図５（Ａ）に示される被処理対象物７０、及び図５（Ｂ）に示される被処理対象物８０等であってもよい。以下、図５（Ａ）に示される被処理対象物７０及び図５（Ｂ）に示される被処理対象物８０について概説する。
【００６１】
図５（Ａ）に示されるように、被処理対象物７０は、第一部材７２と、複数（ここでは３つ）の第二部材７４と、を備えている。第一部材７２及び第二部材７４は、平板状を呈している。被処理対象物７０では、第二部材７４の一端が第一部材７２の表面に突き当てられている。複数の第二部材７４は、互いに並設されている。第一部材７２の表面と第二部材７４の表面とは交差（直交）しており、交差部７５を形成している。第一部材７２と第二部材７４とは、交差部７５において溶接部７６を介して互いに接合されている。複数の第二部材７４は、各々の板厚方向が同一方向に設定されて直列に並ぶように配置されている。溶接部７６は、交差部７５に沿って延在している。溶接部７６の延在方向に直交する断面形状は、略三角形状である。
【００６２】
図５（Ｂ）に示されるように、被処理対象物８０は、第一部材８２と、複数（ここでは８つ）の第二部材８４と、を備えている。第一部材８２は、平板状を呈している。第二部材８４は、円筒状を呈している。被処理対象物８０では、第二部材８４の一端が第一部材８２の表面に突き当てられている。複数の第二部材８４は、互いに並設されている。第一部材８２の表面と第二部材８４の表面（外周面）とは交差（直交）しており、交差部８５を形成している。第一部材８２と第二部材８４とは、交差部８５において溶接部８６を介して接合されている。複数の第二部材８４は、一例として、直列に並ぶように配置されると共に並列に並ぶように配置されている。溶接部８６は、交差部８５に沿って環状に延在している。溶接部８６の延在方向に直交する断面形状は、略三角形状である。
【００６３】
図５（Ａ）に示される被処理対象物７０及び図５（Ｂ）に示される被処理対象物８０に対しては、第１及び第２の実施形態と同様のショットピーニング方法を適用することができ、第１及び第２の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００６４】
一方、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示される被処理対象物７０，８０に対してはショットピーニング処理を行う際に、互いに隣り合う第二部材７４，８４同士の間にノズル２０，６２を配置しなければならない部分がある。これに対して、ノズル２０では、基端部２２に対して先端部２４が屈曲されている。ノズル６２は、湾曲筒部６６を備えている。このため、例えば直線状のノズルに比べて、互いに隣り合う第二部材７４，８４同士の間にノズル２０，６２を容易に配置することができる。また、ノズル２０，６２を用いた場合、図５（Ａ）に示される第二部材７４の角部付近の被処理対象部に対しても、図５（Ｂ）に示される第二部材８４の曲面形状部分の被処理対象部に対しても、比較的容易に投射材を投射することができる。
【００６５】
なお、第１及び第２の実施形態と同様のショットピーニング方法が適用される被処理対象物は、例えば、図５（Ｂ）に示される円筒状の第二部材８４に代えて、他の第二部材を備える被処理対象物であってもよい。他の第二部材としては、例えば、角筒状の第二部材、円柱状の第二部材、及び角柱状の第二部材等が挙げられる。また、第１及び第２の実施形態と同様のショットピーニング方法が適用される被処理対象物は、例えば、図５（Ａ）に示される平板状の第一部材７２及び図５（Ｂ）に示される平板状の第一部材８２に代えて、他の第一部材を備える被処理対象物であってもよい。他の第一部材としては、円筒状及び球状の第一部材等が挙げられる。
【００６６】
また、上記第１及び第２の実施形態では、工程ＳＴ１３において図１及び図４に示される残留応力測定装置５０によって測定された圧縮残留応力が予め設定された基準値未満の場合に、溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙに再度集中的にショットピーニング処理が施されているが、被処理対象物の処理形態はこれに限られない。例えば、被処理対象物の処理形態は、工程ＳＴ１１〜工程ＳＴ１３で、完結するような処理形態であってもよい。
【００６７】
また、上記第１及び第２の実施形態では、工程ＳＴ１２の後に、残留応力測定装置５０を用いて、溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙの圧縮残留応力を測定する工程ＳＴ１３が実行されているが、ショットピーニング方法は、工程ＳＴ１３を有していなくてもよく、工程ＳＴ１３の後の工程も有していなくてもよい。
【００６８】
また、上記第１及び第２の実施形態では、ノズル２０，６２から投射される投射材Ｓの投射方向の中心線ＳＬと溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙとの成す角度βが３０°〜９０°となるようにノズル２０，６２の先端２０Ｔ，６２Ｔの向きが設定されている。溶接周囲部４２Ｘ，４３Ｘ，４４Ｘ，４４Ｙに対するノズル２０，６２の先端２０Ｔ，６２Ｔの向き（角度設定）は、上記以外の角度βに設定されてもよい。
【００６９】
また、投射材を投射するノズルには、第１及び第２の実施形態に適用されたノズル２０，６２以外のノズルが適用されてもよい。例えば、直線状のノズル等が用いられ得る。
【００７０】
なお、上述した実施形態のショットピーニング方法は、例えば、被処理対象物である構造体（第一部材及び第二部材などが溶接部により接合されてなる構造体）の一方向の長さが１〜１００ｍであるとともに、その溶接部の脚長が５〜３０ｍｍである場合に、非常に効果的である。すなわち、他の方法で行うのに比べて溶接された被処理対象物（構造体）の疲労強度の向上を効率良く実現させることができる。
【００７１】
なお、上記実施形態及び上述の変形例は、適宜組み合わされて実施可能である。
【００７２】
以上、本開示の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００７３】
２０…ノズル、２０Ｔ…先端、２２…基端部、２２Ｃ…中心軸線、２２Ｌ…延長線、２４…先端部、２４Ｃ…中心軸線、４０…被処理対象物、４２…横部材（第一部材）、４２Ｘ…溶接周囲部、４３…横部材（第一部材）、４３Ｘ…溶接周囲部、４４…縦部材（第二部材）、４４Ｘ，４４Ｙ…溶接周囲部、４５Ａ，４５Ｂ…交差部、４６…溶接部、４７…溶接部、６２…ノズル、６２Ｔ…先端、６６…湾曲筒部、６６Ｃ…中心軸線、６６Ｄ…内径、６６Ｒ…曲率半径、７０…被処理対象物、７２…第一部材、７４…第二部材、７５…交差部、７６…溶接部、８０…被処理対象物、８２…第一部材、８４…第二部材、８５…交差部、８６…溶接部、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…溶接止端部、ａ，ｂ，ｃ，ｄ…脚長、Ｓ…投射材、ＳＬ…中心線、α…角度、β…角度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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