(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接継手に発生した脆性き裂の伝播を妨げる耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体の溶接方法であって、
脆性き裂が伝播する可能性のある突合せ溶接継手において、脆性き裂を停止させる領域に対し、当該領域の突合せ溶接継手の一部をガウジング、あるいは機械加工により除去した後、当該除去部分を補修溶接することにより、突合せ溶接部に比べて高い靭性を有するとともに、脆性き裂を受ける側の補修溶接部と鋼板との境界の鋼板面における境界線が直線状であり、さらに、下記角度φが１０度以上６０度以下である補修溶接部を形成す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の溶接方法。
ただし、角度φは、脆性き裂が伝播する可能性のある側の、突合せ溶接部と補修溶接部が接する部分において、突合せ溶接部の長手方向と、補修溶接部と鋼板との鋼板面における境界線の方向がなす角度であって、脆性き裂の進行方向前方側の角度をいう。
【請求項２】
前記補修溶接部の靭性が突合せ溶接部の脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓに比べて少なくとも２０℃以上低い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の溶接方法。
【請求項３】
前記補修溶接は、突合せ溶接継手の表面および裏面のいずれか、または、両方に対して、前記ガウジング、あるいは機械加工を鋼板板厚の１／２以上の深さにわたって施した後、当該部分に補修溶接を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体の溶接方法。
【請求項４】
前記補修溶接部と突合せ溶接継手の接する領域において、突合せ溶接部の長手方向に対して垂直、かつ、脆性き裂が突合せ溶接部または鋼板の熱影響部に沿って伝播する際の主応力方向に被溶接部材の降伏応力ＹＰの１／２以上の圧縮残留応力を発生させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体の溶接方法。
【請求項５】
前記補修溶接部は複数の補修溶接ビードからなり、少なくとも最終層の各補修溶接ビードは、突合せ溶接部の長手方向に対する補修溶接ビードの長手方向の角度θを８０度以下となるように制御して補修溶接を実施することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体の溶接方法。
【請求項６】
前記角度φを、１０度以上、４５度以下となるように制御して補修溶接を実施することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体の溶接方法。
【請求項７】
溶接継手に発生した脆性き裂の伝播を妨げる耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体であって、
脆性き裂が伝播する可能性のある突合せ溶接継手において、脆性き裂を停止させる領域に、突合せ溶接部に比べて高い靭性を有するとともに、脆性き裂を受ける側の補修溶接部と鋼板との境界の鋼板面における境界線が直線状であり、さらに、下記角度φが１０度以上６０度以下である補修溶接部を有す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。
ただし、角度φは、脆性き裂が伝播する可能性のある側の、突合せ溶接部と補修溶接部が接する部分において、突合せ溶接部の長手方向と、補修溶接部と鋼板との鋼板面における境界線の方向がなす角度であって、脆性き裂の進行方向前方側の角度をいう。
【請求項８】
前記補修溶接部の靭性が突合せ溶接部の脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓに比べて少なくとも２０℃以上低いことを特徴とする請求項７に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【請求項９】
前記補修溶接部は、突合せ溶接継手の表面および裏面のいずれか、または、両方に対して、鋼板板厚の１／２以上の深さを有することを特徴とする請求項７または８に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【請求項１０】
前記補修溶接部と突合せ溶接継手の接する領域において、突合せ溶接部の長手方向に対して垂直、かつ、脆性き裂が突合せ溶接部または鋼板の熱影響部に沿って伝播する際の主応力方向に被溶接部材の降伏応力ＹＰの１／２以上の圧縮残留応力を有することを特徴とする請求項７〜９のいずれか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１１】
前記補修溶接部は複数の補修溶接ビードからなり、少なくとも最終層の各補修溶接ビードは、突合せ溶接部の長手方向に対する補修溶接ビードの長手方向の角度θが８０度以下であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか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１２】
前記角度φが１０度以上、４５度以下であることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか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、溶接継手に発生した脆性き裂の伝播を妨げる耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体およびその溶接方法に関する。
具体的には、厚板を用いて大入熱溶接を適用した溶接構造物の溶接継手に発生する可能性のある脆性き裂の伝播を妨げる耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体の溶接方法に関するものであり、建築構造物や土木鋼構造物等の安全性を向上させうる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼構造物を建造するためには溶接を用いることが必須であるが、建造コストを低減させたり建造能率を向上させる目的で、大入熱溶接が広く適用されている。特に、鋼板の板厚が増大すると、溶接工数が飛躍的に増加するため、極限まで大入熱で溶接しようとする要求が高い。
しかし、大入熱溶接を適用すると、溶接熱影響（ＨＡＺ）部の靭性値が低下し、ＨＡＺ部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。
そのため、大入熱溶接を適用してもＨＡＺ部の破壊靭性が低下しにくい鋼材として、たとえば特許文献１、２、等の発明がなされている。これらの発明では脆性破壊の発生に対する抵抗値である破壊靭性値は向上されているため、通常の使用環境では脆性破壊する可能性は極めて低く抑えられているが、地震や構造物同士の衝突、といった事故、災害等の非常時に万一脆性破壊が発生してしまうと、脆性き裂はＨＡＺ部を伝播し、大規模な破壊に至る危険性がある。
【０００３】
これまで、板厚２５ｍｍ程度のＴＭＣＰ鋼板等が使用されている溶接継手では、脆性き裂が発生しても、溶接部の残留応力により、脆性き裂が溶接継手部から母材側に逸れていくので、母材のアレスト性能を確保しさえすれば、万一、溶接継手部で脆性き裂が発生しても母材で脆性き裂を停止できると考えられてきた。
【０００４】
しかしながら、鋼構造物が大型化することで、より板厚の大きい鋼板が使用されるようになり、また構造を簡素化するためにも鋼板の厚肉化が有効であるため、設計応力が高い高張力鋼の厚鋼板が使用されるようになってきている。このような厚鋼板では、溶接継手部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なく、溶接継手部の熱影響域に沿って伝播することが本発明者の８０００トン大型試験機による大型破壊試験により明らかとなった。
【０００５】
本発明者らによる鋼板の脆性破壊に係る試験によれば、板厚５０ｍｍ以下の鋼板に、図１に示すように、鋼板１の溶接継手部と交差するように隅肉溶接により骨材３（補強板）を取り付けると、鋼板１に脆性き裂が発生しても骨材により脆性き裂の伝播が止められて（アレスト）、鋼板１の破断に至らないことも多い。
しかし、板厚が厚くなると、骨材が取り付けられていても、骨材３とは無関係に、母材に逸れることなく、ＨＡＺ部あるいは溶接金属部に沿って脆性き裂が伝播してしまうことがあった。
【特許文献１】特開平６−８８１６１号公報
【特許文献２】特開昭６０−２４５７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、万一、溶接継手に脆性き裂が発生した場合に、補修溶接部にて脆性き裂の伝播を防止して溶接構造体の致命的な破断を防止できる溶接構造体およびその溶接方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、溶接構造体において、特定の補修溶接を行うことによって、溶接継手の脆性き裂伝播を防止して大規模破壊を未然に防止することができることを見出し本発明を完成したものであり、その要旨とするところは、特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
【０００８】
（１）溶接継手に発生した脆性き裂の伝播を妨げる耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体の溶接方法であって、
脆性き裂が伝播する可能性のある突合せ溶接継手において、脆性き裂を停止させる領域に対し、当該領域の突合せ溶接継手の一部をガウジング、あるいは機械加工により除去した後、当該除去部分を補修溶接することにより、突合せ溶接部に比べて高い靭性を有するとともに、脆性き裂を受ける側の補修溶接部と鋼板との境界の鋼板面における境界線が直線状であり、さらに、下記角度φが１０度以上６０度以下である補修溶接部を形成す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の溶接方法。
ただし、角度φは、脆性き裂が伝播する可能性のある側の、突合せ溶接部と補修溶接部が接する部分において、突合せ溶接部の長手方向と、補修溶接部と鋼板との鋼板面における境界線の方向がなす角度であって、脆性き裂の進行方向前方側の角度をいう。
（２）前記補修溶接部の靭性が突合せ溶接部の脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓに比べて少なくとも２０℃以上低いことを特徴とする（１）に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体の溶接方法。
（３）前記補修溶接は、突合せ溶接継手の表面および裏面のいずれか、または、両方に対して、前記ガウジング、あるいは機械加工を鋼板板厚の１／２以上の深さにわたって施した後、当該部分に補修溶接を行うことを特徴とする（１）または（２）に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体の溶接方法。
（４）前記補修溶接部と突合せ溶接継手の接する領域において、突合せ溶接部の長手方向に対して垂直、かつ、脆性き裂が突合せ溶接部または鋼板の熱影響部に沿って伝播する際の主応力方向に被溶接部材の降伏応力ＹＰの１／２以上の圧縮残留応力を発生させることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体の溶接方法。
（５）前記補修溶接部は複数の補修溶接ビードからなり、少なくとも最終層の各補修溶接ビードは、突合せ溶接部の長手方向に対する補修溶接ビードの長手方向の角度θを８０度以下となるように制御して補修溶接を実施することを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体の溶接方法。
【０００９】
（６）前記角度φを、１０度以上、４５度以下となるように制御して補修溶接を実施することを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体の溶接方法。
（７）溶接継手に発生した脆性き裂の伝播を妨げる耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体であって、
脆性き裂が伝播する可能性のある突合せ溶接継手において、脆性き裂を停止させる領域に、突合せ溶接部に比べて高い靭性を有するとともに、脆性き裂を受ける側の補修溶接部と鋼板との境界の鋼板面における境界線が直線状であり、さらに、下記角度φが１０度以上６０度以下である補修溶接部を有す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。
ただし、角度φは、脆性き裂が伝播する可能性のある側の、突合せ溶接部と補修溶接部が接する部分において、突合せ溶接部の長手方向と、補修溶接部と鋼板との鋼板面における境界線の方向がなす角度であって、脆性き裂の進行方向前方側の角度をいう。
（８）前記補修溶接部の靭性が突合せ溶接部の脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓに比べて少なくとも２０℃以上低いことを特徴とする（７）に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
（９）前記補修溶接部は、突合せ溶接継手の表面および裏面のいずれか、または、両方に対して、鋼板板厚の１／２以上の深さを有することを特徴とする（７）または（８）に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
（１０）前記補修溶接部と突合せ溶接継手の接する領域において、突合せ溶接部の長手方向に対して垂直、かつ、脆性き裂が突合せ溶接部または鋼板の熱影響部に沿って伝播する際の主応力方向に被溶接部材の降伏応力ＹＰの１／２以上の圧縮残留応力を有することを特徴とする（７）〜（９）のいずれか１項に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
（１１）前記補修溶接部は複数の補修溶接ビードからなり、少なくとも最終層の各補修溶接ビードは、突合せ溶接部の長手方向に対する補修溶接ビードの長手方向の角度θを８０度以下であることを特徴とする（７）〜（１０）のいずれか１項に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
（１２）前記角度φが１０度以上、４５度以下であることを特徴とする（７）〜（１１）のいずれか１項に記載の耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、突合せ溶接継手の一部に特定の補修溶接を行うことによって、万一、溶接継手に脆性き裂が発生した場合に、溶接部にて脆性き裂の伝播を防止して溶接構造体の致命的な破断を防止できる溶接構造体の溶接方法を提供することができ、産業上有用な著しい効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を実施するための最良の形態について図２乃至図４を用いて詳細に説明する。
図２は、本発明の溶接方法を適用する鋼板の突合せ溶接継手を示す図である。
図２において、２は突合せ溶接継手、５は突合せ溶接部、６は補修溶接部を示す。
本発明の補修溶接は、図２に示すような、脆性き裂が伝播する可能性のある突合せ溶接継手２（突合せ溶接部５または鋼板１の熱影響部）において、脆性き裂を停止させる領域に対し、当該領域の突合せ溶接継手２（突合せ溶接部５および鋼板１の熱影響部）の一部をガウジング、あるいは機械加工により除去した後、当該部分を靭性の優れた溶接材料を用いて補修溶接することにより、突合せ溶接部５に比べて高い靭性を有するとともに、脆性き裂を受ける側の補修溶接部と鋼板との境界の鋼板面における境界線が直線状であり、さらに、下記角度φが１０度以上６０度以下である補修溶接部を形成することを特徴とする。
ただし、角度φは、脆性き裂が伝播する可能性のある側の、突合せ溶接部５と補修溶接部６が接する部分において、突合せ溶接部５の長手方向と、補修溶接部６と鋼板との鋼板面における境界線の方向がなす角度であって、脆性き裂の進行方向前方側の角度をいう。
溶接継手にて発生した脆性き裂は、突合せ溶接継手２の突合せ溶接部５または残留引張応力が生じやすい鋼板１の熱影響部を伝播するが、脆性き裂を停止させる領域に突合せ溶接部５に比べて高い靭性を有し、かつ、角度φが１０度以上６０度以下であることにより、突合せ溶接部５または鋼板１の熱影響部に沿って伝播する脆性き裂を逸らせて鋼板１の母材部に導き出し、き裂の伝播を停止できることを見出した。この効果は、図１に示すように垂直部材（鋼板１）の突合せ溶接部５に交差するように水平の鉄骨材３（補強材）を隅肉溶接４した溶接構造体に適用する場合は、突合せ溶接部５または鋼板１の熱影響部に沿って伝播する脆性き裂を補修溶接部６により逸らせて鉄骨材３（補強材）に導き出し、き裂の伝播を停止できるため、より顕著な効果が発揮される。なお、図１に示す鉄骨材３（補強材）がない溶接構造体であっても、突合せ溶接部５または鋼板１の熱影響部に沿って伝播する脆性き裂を補修溶接部６により逸らせて鋼板１に導き出し、き裂の伝播を停止できるため、図１に示す溶接構造体に限定されるのではないことは言うまでもない。
【００１２】
本発明においては、ガウジングあるいは機械加工の深さは、突合せ溶接継手２の表面および裏面のいずれか、または、両方に対して鋼板板厚の１／２以上の深さにわたってガウジングあるいは機械加工により除去した後、当該部分に上記の靭性に優れた補修溶接部６を形成することにより、伝播き裂をより確実に停止でき、耐脆性き裂伝播性をさらに向上させるために好ましい。
本発明においては、突合せ溶接継手２の突合せ溶接部５または鋼板１の熱影響部を伝播してきた脆性き裂が、突合せ溶接部５の長手方向に対する外縁方向の角度φが比較的小さい場合などで鋼板１側または骨材３側の方に逸れずに補修溶接部６に突入する際に、補修溶接部６の靭性が突合せ溶接部５に比べて低いと補修溶接部６にき裂が侵入した後、停止せず、さらに突合せ溶接継手２の突合せ溶接部５または鋼板１の熱影響部に沿って亀裂が伝播してしまうことがある。
そこで、本発明においては補修溶接部６に、破壊靭性の優れた溶接材料を用いて補修溶接し、破壊靭性値が突合せ溶接部５の脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓに比べて少なくとも２０℃以上低いような優れた靭性の補修溶接部６を形成することにより、突合せ溶接継手２の突合せ溶接部５または鋼板１の熱影響部に沿って伝播する脆性き裂が鋼板１側または骨材３側の方に逸れずに補修溶接部６に突入する場合でも、補修溶接部６内でき裂の伝播を停止することができるため好ましい。
なお、補修溶接部６の溶接金属の破壊靭性を高める方法は、特に限定する必要はなく、靭性に優れた溶接材料として、例えば、溶接ワイヤにＮｉを２質量％以上含有する溶接材料を用いて補修溶接することにより溶接金属を上記靭性値の範囲に調整する方法が用いられる。
【００１３】
図３は、本発明の溶接方法に用いる補修溶接部の詳細図である。
図３において、２は突合せ溶接継手、５は突合せ溶接部、６は補修溶接部、７は補修溶接ビードを示す。
本発明者等は、さらに、補修溶接部の最適条件について種々の実験により検討した結果、脆性き裂が伝播する可能性のある突合せ溶接継手の脆性き裂を停止させる領域に対し、上記の靭性に優れた補修溶接部６の形成とともに、角度φが１０度以上６０度以下であることにより、突合せ溶接部５または鋼板１の熱影響部に沿って伝播する脆性き裂を鋼板１側の方に逸らせ鋼板母材で伝播を停止し、または、補修溶接部６に突入した場合でも確実に補修溶接部６内で伝播を停止することができることを明らかにした。
【００１４】
本発明の技術思想の主眼は、補修溶接部６外縁の周辺、つまり突合せ溶接継手２と補修溶接部６が接する領域に発生する残留応力の影響により、突合せ溶接部５の長手方向に沿って伝播してくる脆性き裂を突合せ溶接継手２の突合せ溶接部５または鋼板１の熱影響部から鋼板１側または骨材３側の方に逸らせることである。本発明者らは、突合せ溶接部５の長手方向に対する補修溶接部６の外縁方向の角度φを変化させて、突合せ溶接部継手２の突合せ溶接部５または鋼板１の熱影響部を伝播する脆性き裂を鋼板１側または骨材３側の方に逸らせることが出来る条件を検討した。その結果、上記角度φが６０度を超えると、補修溶接部６に脆性き裂が突入してくることが多いため、補修溶接部６の破壊靭性が十分高くないと脆性き裂を停止させることはできない。φが６０度以下であれば、脆性き裂を補修溶接部６と突合せ溶接継手（母材）との境界部に沿って伝播させ、鋼板１に導いてその伝播を停止できることを知見した。
また、この効果をより発揮させるためには、突合せ溶接部５の長手方向に対する補修溶接部６の外縁方向の角度φを４５度以下とするのが好ましい。
しかし、上記角度φが１０度未満になると、脆性き裂は補修溶接部６と突合せ溶接継手２（母材）との境界部に沿って伝播するものの、補修溶接部６の領域を抜けた位置の周辺で、脆性き裂が伝播する位置が突合せ溶接部５との距離が近すぎるため、再び突合せ溶接部５または鋼板１の熱影響部に沿って脆性き裂が再伝播してしまうことがあるので、上記φの下限を１０度とした。
【００１５】
また、上記角度φを制御することにより、補修溶接部６と突合せ溶接継手（鋼板１の熱影響部）の接する領域に大きな残留応力を発生させ、当該領域の主応力方向を突合せ溶接継手２（突合せ溶接部５および鋼板１の熱影響部）に作用している主応力方向とは異なる方向に変えることで、より安定して、前記突合せ溶接継手２の突合せ溶接部５または鋼板１の熱影響部に沿って伝播する脆性き裂を当該突合せ溶接部５または鋼板１の熱影響部から逸らせて母材部に導き出すことができることを見出した。
つまり、本発明者等は、種々の実験を行うことにより、補修溶接部６と突合せ溶接継手２の接する領域に発生する残留応力は、補修溶接部６における少なくとも最終層の補修溶接ビード７の長手方向の突合せ溶接部５の長手方向に対する角度θに大きく影響を受けることを見出した。補修溶接ビード７は凝固する際に、特に溶接ビードの長手方向の方に大きく縮もうとするが、補修溶接ビード７端部周辺の突合せ溶接継手（鋼板１の熱影響部）のマトリックスは変形しにくいので、その結果、補修溶接ビード７端部周辺に残留応力が発生する。
また、補修溶接部６の厚みが大きい場合は、多層パスでの補修溶接が行なわれるが、最終層の補修溶接ビード７は次層パスにより加熱されないため、最終層の補修溶接ビード７端部周辺で発生した残留応力はそのまま維持される。従って、補修溶接部６と突合せ溶接継手２の接する領域に大きな残留応力を発生させるために、補修溶接部６における少なくとも最終層のビードにおいて突合せ溶接部５の長手方向に対する補修ビード７の長手方向の角度θが重要となることがわかった。
上記角度θが８０度を超える場合は、補修溶接ビード７の長手方向が突合せ溶接部５の長手方向と直行する方向に近くなり、ビードが凝固収縮する際に発生する引張残留応力がき裂を伝播させるための主応力方向と一致あるいは近づくので、突合せ溶接継部５の溶融線（ＦＬ）に沿って伝播してきた脆性き裂を補修溶接部の周辺へと逸らせることができない。
このため、補修溶接部６における少なくとも最終層のビードについて、突合せ溶接部５の長手方向に対する補修溶接ビード６の長手方向の角度θを８０度以下とするのが好ましい。
また、上記θが０度に近づくにつれて、補修溶接溶接ビード７端部で発生する引張方向の残留応力の方向とき裂を伝播させる主応力の方向が直行するようになり、その合力としての方向がき裂を直進させることを阻止するように作用するため、き裂を補修溶接部の周辺に逸らせる効果が大きくなるので好ましい。
従って、本発明では、補修溶接部６における少なくとも最終層の補修溶接ビード７について、突合せ溶接部５の長手方向に対する補修溶接ビード７の長手方向の角度θを８０度以下とするのが好ましい。
【００１６】
さらに、補修溶接部６において補修溶接ビード７を溶接施工することにより残留応力をできるだけ大きく発生させるためには、補修溶接ビード７の周辺領域との温度差を維持することがより好ましい。
補修溶接時の溶接入熱が大きい場合には、補修溶接ビード７の周囲部の温度上昇も大きくなり、補修溶接ビード７が室温程度まで冷却される時間も長くなり、残留応力が小さくなってしまうので、残留応力を高めるためには、入熱は小さい方が有利である。
【実施例】
【００１７】
突合せ溶接継手２の一部をガウジングまたは機械加工により削除し、その部分に補修溶接を施し、その補修溶接部６が脆性き裂の伝播を阻止しうる性能を発揮できるか否かを種々の試験を行って調べた（図２〜図４参照。）。
試験にあたっては、突合せ溶接部５の長手方向に直進してくる脆性き裂を阻止しうるか否かを評価するため、図４に示すように、２５００ｍｍ×２５００ｍｍ×板厚の鋼板を用い、その試験片表面の中央部に深さを鋼板板厚の１/２程度、試験片表面での径が板厚と同じ程度の寸法となるようなクボミ８をガウジングまたは機械加工で形成し、その中を表１〜４に示す種々の化学成分の溶接材料、溶接条件を変化させて、溶接金属の化学成分と溶接金属の組織を変化させ補修溶接部６を形成した試験片を作製した。
そして、その試験片端部から２００ｍｍの位置に楔（図示せず。）を挿入して脆性き裂を発生させるためのＶ字の切り欠き加工を突合せ溶接部５（エレクトロガス溶接による大入熱溶接継手）のフュージョンライン（溶融線）に一致するように施し、試験片端部を−４０℃程度の低温に冷却し、試験片中央部を−１０℃にコントロールして、所定の応力を負荷した後、Ｖ字切り欠き部に楔を打ち込み、脆性き裂を発生させ、突合せ溶接部５のフュージョンラインに沿って、脆性き裂を伝播させた。伝播した脆性き裂が、補修溶接部６に到達した後、その脆性き裂が伝播するか否かを評価した。
【００１８】
その試験結果を表１に示す。
なお、突合せ溶接部５および補修溶接部６のそれぞれの溶接金属の靭性の測定は、試験片の長手方向が突合せ溶接部５の長手方向と直角な方向になるようにそれぞれの試験片を採取し、それぞれの試験片についてＶノッチシャルピー衝撃試験を実施し、脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ（℃）を求めた。表１に示す補修溶接部６と突合せ溶接部５とのｖTrs（℃）の差は、このようにして測定した各ｖＴｒｓ（℃）の差を示す。
例えば、「補修溶接と突合せ溶接とのｖＴｒｓの差」が「−２０」とは、補修溶接部６の脆性−延性破面遷移温度ｖＴｒｓ（℃）が突合せ溶接部５に比べて２０℃低いことを示す。
また、補修溶接部周辺の残留応力の測定は、補修溶接部５と突合せ溶接部６のそれぞれの外縁部が接する位置（図３の残留応力測定位置１０：●印）から被溶接部材側に２ｍｍだけ離れた位置においてＸ線法により残留ひずみを測定した。測定した残留応力の応力方向は、突合せ溶接部５の長手方向に直角な方向であり、脆性き裂が突合せ溶接部５または鋼板１の熱影響部に沿って伝播する際の主応力方向である。表１の「補修溶接部の残留応力（ＭＰａ）」は、このように測定した残留応力を示し、符号は「−」が圧縮応力であり、「＋」は引張応力であることを示す。
表１に示す「耐き裂伝播性」における「補修溶接部の伝播位置」は、試験片端部で発生させたき裂が補修溶接部６へ伝播する際のき裂伝播位置を意味し、「ＦＬ」（Fusion Line）は、き裂が補修溶接部６の溶融線（ＦＬ）に沿って伝播し、「ＷＭ」は補修溶接部６の溶接金属中で伝播したことを示す。
また、表１に示す「耐き裂伝播性」における「結果」で、「母材に逸れて停止」とは、き裂が補修溶接領域の外側に逸れて被溶接母材にて停止し、破断しなかったことを示す。「ＷＭに突入後、伝播し、再び突合せ溶接部を伝播」とは、き裂が補修溶接領域内に突入したのち、補修溶接領域内部を貫通伝播し、さらに突合せ溶接部５を引き続き伝播して破断した結果を示す。
「補修溶接部周辺に沿って伝播後、再び突合せ溶接部を伝播」とは、補修溶接部周辺にき裂を誘導できたものの母材に逸らせることはできず、補修溶接部領域を伝播後、再び突合せ溶接部５に沿って伝播した結果を示す。「（但し補修溶接部にも一部き裂分岐し停止）」とは、主き裂は母材に逸れて停止したものの、補修溶接部６と突合せ溶接部５の交差領域の残留応力が十分圧縮でなかったため、伝播中のき裂が分岐して補修溶接部６にも突入したものである。しかしながら、主き裂は母材に逸れていたので補修溶接部も一部損傷したものの破断にはいたらなかったものである。
NO.1〜NO.13は、本発明に従って、突合せ溶接継手部の一部を除去して補修溶接を行った本発明例であって、いずれの実施例も、耐き裂伝播性が良好であった。
NO.11，12，13は上記角度θの値が大きすぎたため残留応力が所定の値には達しなかった。そのため、き裂の一部が補修溶接部６にも分岐したが、主き裂は母材に逸れたので停止させることができた。
【００１９】
一方、NO.14〜NO.21は比較例であって、NO.14〜NO.17は突合せ溶接継手部の一部を除去して補修溶接を行ったが、補修溶接部と突合せ溶接部との靭性差が不十分であり、補修溶接部の靭性が低かったため、き裂が補修溶接部に突入し、その後その領域で停止することなく補修溶接部を貫通し、再び突合せ溶接部に沿って伝播し破断した。
No.18は、補修溶接部の靭性は十分であったが、φの値が小さすぎたため、き裂は補修溶接部周辺に沿って伝播後、再び突合せ溶接部を伝播し破断した。
また、NO.19〜NO.21は比較例であって、突合せ溶接継手部の一部を除去して補修溶接を行わなかったので、突合せ溶接継手で発生させた脆性き裂が、その溶接継ぎ手に沿って伝播し、試験片が真っ二つに破断した。
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【表４】
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【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】骨材を配置した溶接構造体を示す図である。
【図２】補修溶接を施した溶接構造体を説明する図である。
【図３】脆性き裂伝播を防止するための溶接構造体の溶接方法を示す図である。
【図４】本発明の実施例に用いた試験片を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１ 鋼板
２ 突合せ溶接継手
３ 骨材（補強材）
４ 隅肉溶接部
５ 突合せ溶接部
６ 補修溶接部
７ 補修溶接ビード
８ クボミ
９ 切欠き
10 残留応力測定位置
11 シャルピー試験片採取位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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