(57)【要約】【課題】  溶接継手部の強度改善に亜鉛溶射や付加溶接等を余盛止端部に施工する方法では、亜鉛溶射にクラックが生じたり、溶接部への再入熱による影響で十分に改善されないおそれがあることに鑑み、常温で、母材とほぼ同等の成分を含んだ材料を溶射できる溶接継手部の強度改善方法及び強度改善構造を提供する。【解決手段】  溶接により形成される溶接余盛部４の余盛止端部５に、高周波アーク溶射による施工により被覆層６を形成する。この溶射材料として、母材とほぼ等しい成分を含む金属を用いる。高周波アーク溶射は過冷却状態で施工することができるため、常温に近い状態で施工ができ、またガルバリウム組成溶射が可能なため、擬似合金を溶射でき、材料の選定によって極力溶接継手部の疲労強度を効率的に改善できる。【選択図】        図１
2008001919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接による構造物の製作における溶接箇所の疲労強度を向上させるための溶接継手部の強度改善方法において、
溶接継手部の溶接止端部を覆う状態に高周波アーク溶射を施工して被覆層を形成し、該被覆層で溶接止端部を含んで覆うことを特徴とする溶接継手部の強度改善方法。
【請求項２】
前記高周波アーク溶射による被覆層を、母材と同等の成分を含む金属により形成したことを特徴とする請求項１に記載の溶接継手部の強度改善方法。
【請求項３】
溶接による構造物の製作における溶接箇所の疲労強度を向上させるための溶接継手部の強度改善構造において、
溶接継手部の溶接止端部を覆う状態に被覆層を設け、
前記被覆層を高周波アーク溶射により形成したことを特徴とする溶接継手部の強度改善構造。
【請求項４】
前記被覆層が、母材と同等の成分を含む金属で形成してあることを特徴とする溶接継手部の強度改善構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、構造用鋼材を溶接によって接合させた溶接継手部の疲労強度を改善するための溶接継手部の強度改善方法及び強度改善構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼材等を溶接によって接合して所望の構造とした溶接構造物は、広汎な分野で用いられている。特に、船舶や橋梁等の大型構造物では、溶接による接合施工はこの種の構造物の剛性や強度等を確保する上で重要である。すなわち、溶接による継手部分では、溶接金属の余盛形状や溶接残留応力、溶接時の熱による影響、キズによる影響等によって、疲労強度が低下させるおそれがある。前記溶接残留応力やキズを低減する有効な方法として、余盛止端部を円滑な面に研削加工を施したり、各種ピーニング処理により余盛止端部に圧縮残留応力を付与したり、溶接後に熱処理を施して残留応力を低減する方法等が知られている。しかし、これらの加工処理を施工することは煩雑な作業となり、製作コストを上昇させるおそれがある。
【０００３】
他方、溶接継手部の疲労強度を改善する方法として、亜鉛溶射や亜鉛アルミ溶射、溶融亜鉛めっきあるいは付加溶接を余盛止端部に施工して、余盛部の形状を滑らかにして、溶接部の構造上から生じる応力集中部をなくすようにしている。例えば、特許文献１には、構造用鋼の溶接継手部の疲労強度の向上方法として、鋼板表面に鉄以外の酸化物皮膜を被覆させた後に、当該鋼板上にアーク溶接を施す方法が開示されている。
【０００４】
また、炭素鋼やステンレス鋼等を用いた金属製構造物に発生する応力腐食割れや水素誘起割れ又は披露などによる亀裂損傷部を現地で補修する方法として、特許文献２には、亀裂部に溶射法による、Ni、Ni合金、Al、Al合金のいずれかの金属またはセラミックで構成される第１の被覆層で表面被覆する工程と該第１の被覆層の上面から溶接する工程を具備した金属製構造物の亀裂部の補修方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２１８３７０
【特許文献２】特開２００１−１７０８２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これらの疲労強度の向上方法や亀裂部の補修方法では、いずれも溶接部が再入熱を受けることが避けられず、この熱による影響が不明確であり、所望の通りの疲労強度の向上や確実な補修が行われたかが懸念されている。
【０００７】
他方、前記亜鉛溶射や溶融亜鉛めっきによる場合では、溶接部を被覆した金属層にライン状の割れが多数生成されてしまい、疲労強度を改善できずあるいは疲労強度を低下させてしまうおそれがあることが指摘されている。
【０００８】
そこで、この発明は、常温に近い温度で処理することによって溶接部に再入熱させることをなくして、不明確な熱の影響を排除し、確実に応力集中を低減させる溶接継手部の強度改善方法及び強度改善構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するための技術的手段として、この発明に係る溶接継手部の強度改善方法は、溶接による構造物の製作における溶接箇所の疲労強度を向上させるための溶接継手部の強度改善方法において、溶接継手部の溶接止端部を覆う状態に高周波アーク溶射を施工して被覆層を形成し、該被覆層で溶接止端部を含んで覆うことを特徴としている。
【００１０】
構造用炭素鋼等の構造用鋼材を溶接して、溶接構造物を製作する。その後、溶接止端部に高周波アーク溶射により被覆層を施工して止端部を被覆する。これにより、溶接止端部の表面形状が円滑な面となる。
【００１１】
また、請求項２の発明に係る溶接継手部の強度改善方法は、前記高周波アーク溶射による被覆層を、母材と同等の成分を含む金属により形成したことを特徴としている。
【００１２】
高周波アーク溶射は、擬似合金溶射またはガルバリウム組成溶射を可能とするものであることから、被覆層を母材と同等の成分を含む金属により形成するようにしたものである。また、高周波アーク溶射のうち、高周波を用いて減圧内溶射ガンと組み合わせた減圧内アーク溶射機による低温溶射法では、アーク部分よりも母材側に圧搾空気を吹き込むことにより、溶融された材料を吸引して母材に吹き付けるようにしている。このため、アーク部分は局部的に減圧されることになり、溶融材料は過冷却状態で吹き付けられる。したがって、吹き付け温度が常温に近く(50〜60℃)、紙やプラスチック等の可燃性材料にも溶射施工することができる特徴がある。
【００１３】
しかも、高周波アーク溶射による場合には、電源装置にインバータドライブ方式を用いることで連続アークを発生させて連続溶射を行うことができるため、DCトランス方式のように間歇的アークにより溶射部が不連続となってしまう、いわゆるラッセル現象を防止できる。また、インバータドライブ方式の採用により、溶射音が小さく、金属ヒュームが少ない等、作業環境を良好に保つことができる利点がある。
【００１４】
高周波アーク溶射を施工する際には、材料と母材との結合状態を十分に確保するようにするため、母材や溶射材料によっては、溶接余盛部をサンドブラスト施工等を行って余盛部の表面を粗に加工し、あるいは逆に平滑に加工するようにしても構わない。
【００１５】
また、請求項３の発明に係る溶接継手部の強度改善構造は、溶接による構造物の製作における溶接箇所の疲労強度を向上させるための溶接継手部の強度改善構造において、溶接継手部の溶接止端部を覆う状態に被覆層を設け、前記被覆層を高周波アーク溶射により形成したことを特徴としている。
【００１６】
高周波アーク溶射によって形成した被覆層で、溶接止端部を被覆した構造としたものである。溶接止端部が露呈させないようにして、その表面形状を円滑な面としたものである。
【００１７】
また、請求項４の発明に係る溶接継手部の強度改善構造は、前記被覆層が、母材と同等の成分を含む金属で形成してあることを特徴としている。
【００１８】
高周波アーク溶射の材料を、母材と同等の成分を含む金属として前記被覆層を形成したものである。
【発明の効果】
【００１９】
この発明に係る溶接継手部の強度改善方法及び強度改善構造によれば、溶接止端部が被覆層で被覆されるため、余盛部に形成されたキズが除去される等、余盛部の表面形状が滑らかに改善される。このため、応力集中が低減されて溶接継手部の疲労強度が改善される。しかも、被覆層は高周波アーク溶射によって形成されるから、常温での施工が行われ、母材に再入熱することがなく、熱による影響を考慮する必要がない。
【００２０】
また、請求項２に発明に係る溶接継手部の強度改善方法、または請求項４の発明に係る強度改善構造によれば、被覆層を母材と同等の成分を含む金属により形成したから、母材との間で引張強度等の機械的強度を等しくすることができ、母材及び被覆材の静的強度を均一化させて、力の伝達をなめらかにすることにより疲労強度を改善させることができる。すなわち、従来の止端部に溶接を付加することにより疲労強度の向上を図ろうとする場合には、母材と異なる溶接材料が用いられることにより、被覆層のヤング率が低くなってしまうことに対して、母材と同等の成分を含む材料による被服層とすることにより、疲労強度の向上を確実に図ることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図３はこの発明に係る溶接継手部の強度改善方法及び強度改善構造の一例として、十字溶接継手１の概略を示す斜視図である。この十字溶接継手１は、鋼材からなる水平板部材２の表裏面のそれぞれに鋼材からなる垂直板部材３を隅肉溶接して接合したものであり、溶接によって溶接余盛部４が形成される。なお、溶接は、アーク溶接、ガス溶接等、例えば橋梁等の製作の際に鋼材の接合に使用される通常の方法による。図２に示すように、溶接余盛部４は、水平板部材２と垂直板部材３とにわたって形成されており、それぞれの部材２、３との境界部が余盛止端部５となる。
【００２２】
前記余盛止端部５を覆う状態に被覆層６が設けられている。この被覆層６は、高周波アーク溶射によって形成されており、溶射材料として母材である水平板部材２と垂直板部材３とを構成する鋼材等とほぼ同等の成分を含む金属が用いられている。
【００２３】
すなわち、余盛止端部５に生じているキズや凹凸等が被覆されて、これらが原因による応力集中が取り除かれる。このため、溶接継手部の疲労強度が改善される。しかも、高周波アーク溶射は過冷却現象を伴うため、溶射材料を常温に近い状態で母材に吹き付けることができる。このため、前記溶接余盛部４に再入熱することがなく、安定した状態を保って被覆層６を形成でき、熱による残留応力の発生が極力減じられる。さらに、高周波アーク溶射では、ガルバリウム組成溶射を行えるため、被覆層６をいわゆる擬似合金で形成できるから、この被覆層６を母材とほぼ同等の成分を含む合金で形成できる。このため、引張強度等の機械的強度が被覆層６と母材とでほぼ等しくさせることができる。
【００２４】
なお、被覆層６の施工に先立って、溶接余盛部４や余盛止端部５をサンドブラスト等による施工によって、表面を粗面としたり平滑面としたりした後、高周波アーク用溶射を施工しても構わない。なお、粗面とするか平滑面とするかは、母材や溶射材料等の性質に応じて施工すればよく、材料等によってはこのような処理を施さなくても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
この発明に係る溶接継手部の強度改善方法及び強度改善構造では、溶接継手部の余盛止端部を被覆する被覆層を高周波アーク溶射により形成することにより、常温で溶射施工でき、しかも、溶射施工が容易であるから、既設の溶接構造物の設置現場で作業を行うことができ、既存設備を始め新規な溶接構造物の疲労強度を改善でき、これら構造物の強度の向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明に係る溶接継手部の強度改善方法及び強度改善構を説明する十字溶接継手の縦断面図である。
【図２】図１に示す十字溶接継手の縦断面図で、強度改善前の状態を示す図である。
【図３】図１に示す十字溶接継手の強度改善前の斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  十字溶接継手
２  水平板部材
３  垂直板部材
４  溶接余盛部
５  余盛止端部
６  被覆層
【図１】
2008001919.tif 000003
【図２】
2008001919.tif 000004
【図３】
2008001919.tif 000005