(57)【要約】【課題】  降伏強度が４６０ＭＰａクラスで、板厚が５０ｍｍ超の船体用溶接用高強度鋼板を突合せ溶接して、破壊靭性値Ｋｃが十分に高い溶接継手を形成する。【解決手段】  溶接構造体の突合せ溶接継手において、（a1）溶接金属の硬さが母材の硬さの１１０％以下、又は、（ａ2）溶接金属の硬さが母材の硬さの７０％以上１１０％以下であり、必要に応じ、（ｂ）溶接金属の幅が母材板厚の７０％以下、（ｃ）熱影響を受けていない母材部の硬さの９５％以下の硬さに軟化している溶接影響部領域の幅が５ｍｍ以上、及び／又は、（ｄ）溶接溶融線と接する溶接影響部（ＨＡＺ）の旧オーステナイト粒径が２００μｍ以下であることを特徴とする耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接構造体の突合せ溶接継手において、
（a1）溶接金属の硬さが母材の硬さの１１０％以下である
ことを特徴とする耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【請求項２】
溶接構造体の突合せ溶接継手において、
（a2）溶接金属の硬さが母材の硬さの７０％以上１１０％以下である
ことを特徴とする耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【請求項３】
溶接構造体の突合せ溶接継手において、
（a1）溶接金属の硬さが母材の硬さの１１０％以下であり、かつ
（ｂ）溶接金属の幅が母材板厚の７０％以下である
ことを特徴とする耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【請求項４】
溶接構造体の突合せ溶接継手において、
（a2）溶接金属の硬さが母材の硬さの７０％以上１１０％以下であり、かつ、
（ｂ）溶接金属の幅が母材板厚の７０％以下である
ことを特徴とする耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【請求項５】
溶接構造体の突合せ溶接継手において、
（a1）溶接金属の硬さが母材の硬さの１１０％以下であり、
（ｂ）溶接金属の幅が母材板厚の７０％以下であり、かつ、
（ｃ）熱影響を受けていない母材部の硬さの９５％以下の硬さに軟化している溶接影響部領域の幅が５ｍｍ以上である
ことを特徴とする耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【請求項６】
溶接構造体の突合せ溶接継手において、
（a2）溶接金属の硬さが母材の硬さの７０％以上１１０％以下であり、
（ｂ）溶接金属の幅が母材板厚の７０％以下であり、かつ、
（ｃ）熱影響を受けていない母材部の硬さの９５％以下の硬さに軟化している溶接影響部領域の幅が５ｍｍ以上である
ことを特徴とする耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【請求項７】
溶接構造体の突合せ溶接継手において、
（a1）溶接金属の硬さが母材の硬さの１１０％以下であり、
（ｃ）熱影響を受けていない母材部の硬さの９５％以下の硬さに軟化している溶接熱影響部領域の幅が５ｍｍ以上であり、かつ、
（ｄ）溶接溶融線と接する溶接影響部（ＨＡＺ）の旧オーステナイト粒径が２００μｍ以下である
ことを特徴とする耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【請求項８】
溶接構造体の突合せ溶接継手において、
（a2）溶接金属の硬さが母材の硬さの７０％以上１１０％以下であり、
（ｃ）熱影響を受けていない母材部の硬さの９５％以下の硬さに軟化している溶接熱影響部領域の幅が５ｍｍ以上であり、かつ、
（ｄ）溶接溶融線と接する溶接影響部（ＨＡＺ）の旧オーステナイト粒径が２００μｍ以下である
ことを特徴とする耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【請求項９】
溶接構造体の突合せ溶接継手において、
（a1）溶接金属の硬さが母材の硬さの１１０％以下であり、
（ｂ）溶接金属の幅が母材板厚の７０％以下であり、
（ｃ）熱影響を受けていない母材部の硬さの９５％以下の硬さに軟化している溶接影響部領域の幅が５ｍｍ以上であり、かつ、
（ｄ）溶接溶融線と接する溶接影響部（ＨＡＺ）の旧オーステナイト粒径が２００μｍ以下である
ことを特徴とする耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【請求項１０】
溶接構造体の突合せ溶接継手において、
（a2）溶接金属の硬さが母材の硬さの７０％以上１１０％以下であり、
（ｂ）溶接金属の幅が母材板厚の７０％以下であり、
（ｃ）熱影響を受けていない母材部の硬さの９５％以下の硬さに軟化している溶接影響部領域の幅が５ｍｍ以上であり、かつ、
（ｄ）溶接溶融線と接する溶接影響部（ＨＡＺ）の旧オーステナイト粒径が２００μｍ以下である
ことを特徴とする耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【請求項１１】
前記溶接構造体が板厚５０ｍｍ超の高強度鋼板を突合せ溶接したものであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接構造体、特に、板厚５０ｍｍ超の鋼板を突合せ溶接して構成した溶接構造体の耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接構造体において、最も破壊発生の可能性の高い部位は、溶接継手部である。その理由としては、溶接時に溶接欠陥が生じ、この欠陥が、破壊の起点となる応力集中部となる可能性が高いこと、さらに、溶接熱の影響により鋼板組織が粗大化し、溶接継手部の脆性破壊に係る指標として用いられている破壊靭性値Ｋｃが低下すること等が挙げられる。
【０００３】
それ故、溶接継手部に変形や歪が集中するのを阻止するために、溶接金属の強度や硬さを母材よりも高くすることが、溶接継手を形成する上での基本であり、溶接金属を選定する際には、母材強度との比較で、オーバーマッチングとなる継手設計がなされている。
【０００４】
溶接継手における破壊靭性値を評価する試験としては、図４に示すように、溶接金属２を中央に抱える標準的には幅４００ｍｍの試験片１の中央部にて、溶接継手の最脆弱部と想定される位置に、標準的には長さ２４０ｍｍの切欠き３を機械加工した試験片を、矢印方向に引張るディープノッチ試験がある。
【０００５】
そして、これまで、この試験により、主として板厚５０ｍｍ以下の船体構造用鋼板の溶接継手における破壊靭性値を評価し、その結果に基づいて、船体用鋼板に必要な性能・特性が論じられてきた。
【０００６】
その結果、溶接部の破壊靭性値を考慮した船体用鋼板として、脆性破壊特性と疲労特性に優れた鋼板（ＴＭＣＰ鋼板）が開発されている（例えば、特許文献１、参照）。
【０００７】
これまで、大型タンカーや６０００ＴＥＵ以下のコンテナー船の建造で、板厚５０ｍｍ程度のＴＭＣＰ鋼板等が使用されていたが、近年、６０００ＴＥＵ以上の大型コンテナー船の建造ニーズが高まり、その結果、板厚６０ｍｍやそれ以上の板厚の鋼板も船体用構造鋼板として実用化されている。
【０００８】
現在、実用化されている船体用構造鋼板の強度の上限は、降伏強さで３９０ＭＰａレベルであるが、コンテナー船の大きさがさらに増大すると、必然的に、板厚の厚い（例えば５０ｍｍ超の）鋼板を用いることとなる。
【０００９】
しかし、鋼板の板厚が増大し過ぎると、溶接施工上の工数が増えて建造コストが上がったり、コンテナー船そのものの重量が増える等、工業的な問題が生じる。
【特許文献１】特開平６−８８１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
コンテナー船等の溶接構造物の大型化が進み、６０００ＴＥＵを超えるコンテナー船の建造においては、板厚５０ｍｍを超え、かつ、設計応力が高い高張力厚鋼板を用いてコンテナー船を建造することが要望されている。
【００１１】
そこで、本発明者は、溶接継手部が最も破壊発生の可能性の高い部位になり得ることから、板厚５０ｍｍ以上の鋼板を突合せ溶接した大入熱溶接継手の性能について調査した。
【００１２】
その結果、板厚５０ｍｍ以上の鋼板を突合せ溶接した大入熱溶接継手は、小型試験であるＶノッチシャルピー衝撃試験で良好な結果を示しても、大型破壊試験であるディープノッチ試験では、必ずしも良好な破壊靭性値Ｋｃを示さないことを知見した。
【００１３】
そこで、本発明は、上記知見を踏まえ、降伏強度が４６０ＭＰａクラスで、板厚が５０ｍｍ超の船体用溶接用高強度鋼板を突合せ溶接して、破壊靭性値Ｋｃが十分に高い溶接継手を形成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、上記課題を解決するため、母材と溶接継手の機械的性質について調査した。その結果、本発明者は、溶接継手部に変形や歪が集中するのを阻止するために、溶接金属の強度や硬さを、母材の強度や硬さよりも高くすることを溶接継手形成上の基本とし、溶接金属を選定する際には、母材強度との比較でオーバーマッチングとなる従来の継手設計にとらわれない、新規な継手設計技術を見出した。
【００１５】
即ち、本発明者は、大入熱突合せ溶接継手の継手設計において、溶接金属の硬さを、
（a1）母材の硬さの１１０％以下、又は、
（a2）母材の硬さの７０％以上１１０％以下、
となるように制御し（アンダーマッチングとなる継手設計）、さらに、必要に応じ、
（ｂ）溶接金属の幅を、母材板厚の７０％以下とすることにより、
アンダーマッチングによる継手強度の低下を防止できることを見出した。
【００１６】
そして、上記知見に基づいて、降伏強度が４６０ＭＰａクラスで、板厚が５０ｍｍ超（好ましくは５０ｍｍ超〜７０ｍｍ程度）の高強度厚鋼板の大入熱突合せ溶接において、破壊靭性値Ｋｃの高い溶接継手を具現化する技術として、本発明を完成した。
【００１７】
本発明の要旨は、以下のとおりである。
【００１８】
（１）  溶接構造体の突合せ溶接継手において、
（a1）溶接金属の硬さが母材の硬さの１１０％以下である
ことを特徴とする耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【００１９】
（２）  溶接構造体の突合せ溶接継手において、
（a2）溶接金属の硬さが母材の硬さの７０％以上１１０％以下である
ことを特徴とする耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【００２０】
（３）  溶接構造体の突合せ溶接継手において、
（a1）溶接金属の硬さが母材の硬さの１１０％以下であり、かつ
（ｂ）溶接金属の幅が母材板厚の７０％以下である
ことを特徴とする耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【００２１】
（４）  溶接構造体の突合せ溶接継手において、
（a2）溶接金属の硬さが母材の硬さの７０％以上１１０％以下であり、かつ、
（ｂ）溶接金属の幅が母材板厚の７０％以下である
ことを特徴とする耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【００２２】
（５）  溶接構造体の突合せ溶接継手において、
（a1）溶接金属の硬さが母材の硬さの１１０％以下であり、
（ｂ）溶接金属の幅が母材板厚の７０％以下であり、かつ、
（ｃ）熱影響を受けていない母材部の硬さの９５％以下の硬さに軟化している溶接影響部領域の幅が５ｍｍ以上である
ことを特徴とする耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【００２３】
（６）  溶接構造体の突合せ溶接継手において、
（a2）溶接金属の硬さが母材の硬さの７０％以上１１０％以下であり、
（ｂ）溶接金属の幅が母材板厚の７０％以下であり、かつ、
（ｃ）熱影響を受けていない母材部の硬さの９５％以下の硬さに軟化している溶接影響部領域の幅が５ｍｍ以上である
ことを特徴とする耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【００２４】
（７）  溶接構造体の突合せ溶接継手において、
（a1）溶接金属の硬さが母材の硬さの１１０％以下であり、
（ｃ）熱影響を受けていない母材部の硬さの９５％以下の硬さに軟化している溶接熱影響部領域の幅が５ｍｍ以上であり、かつ、
（ｄ）溶接溶融線と接する溶接影響部（ＨＡＺ）の旧オーステナイト粒径が２００μｍ以下である
ことを特徴とする耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【００２５】
（８）  溶接構造体の突合せ溶接継手において、
（a2）溶接金属の硬さが母材の硬さの７０％以上１１０％以下であり、
（ｃ）熱影響を受けていない母材部の硬さの９５％以下の硬さに軟化している溶接熱影響部領域の幅が５ｍｍ以上であり、かつ、
（ｄ）溶接溶融線と接する溶接影響部（ＨＡＺ）の旧オーステナイト粒径が２００μｍ以下である
ことを特徴とする耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【００２６】
（９）  溶接構造体の突合せ溶接継手において、
（a1）溶接金属の硬さが母材の硬さの１１０％以下であり、
（ｂ）溶接金属の幅が母材板厚の７０％以下であり、
（ｃ）熱影響を受けていない母材部の硬さの９５％以下の硬さに軟化している溶接影響部領域の幅が５ｍｍ以上であり、かつ、
（ｄ）溶接溶融線と接する溶接影響部（ＨＡＺ）の旧オーステナイト粒径が２００μｍ以下である
ことを特徴とする耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【００２７】
（１０）  溶接構造体の突合せ溶接継手において、
（a2）溶接金属の硬さが母材の硬さの７０％以上１１０％以下であり、
（ｂ）溶接金属の幅が母材板厚の７０％以下であり、
（ｃ）熱影響を受けていない母材部の硬さの９５％以下の硬さに軟化している溶接影響部領域の幅が５ｍｍ以上であり、かつ、
（ｄ）溶接溶融線と接する溶接影響部（ＨＡＺ）の旧オーステナイト粒径が２００μｍ以下である
ことを特徴とする耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【００２８】
（１１）  前記溶接構造体が板厚５０ｍｍ超の高強度鋼板を突合せ溶接したものであることを特徴とする前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の耐脆性破壊発生特性に優れた大入熱突合せ溶接継手。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、降伏強度が４６０ＭＰａクラスで、板厚が５０ｍｍ超の高強度鋼板、特に、船体用溶接用高強度鋼板を突合せ溶接する時、破壊靭性値Ｋｃが十分に高い溶接継手を形成するこができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
これまで、溶接継手の設計は、溶接継手部に変形や歪が集中することを阻止するために、溶接金属の強度や硬さを、母材よりも高くすることが基本であり、溶接材料は、その強度が母材強度と比較してオーバーマッチングとなるよう選定されていた。
【００３１】
そこで、本発明者は、降伏強さで４６０ＭＰａクラスの鋼板を試作し、溶接金属がオーバーマッチングとなるように選定した溶接材料で、溶接継手を製作し、ディープノッチ試験でその機械的性質を評価した。
【００３２】
その結果、上記溶接継手は、溶接継手部のＶノッチシャルピー試験では、−２０℃の試験温度で９０Ｊ以上の十分な値を示し、かつ、破面遷移温度も−２０℃と極めて良好な値を示したにもかかわらず、ディープノッチ試験では、破壊靭性値Ｋｃが２０００Ｎ／ｍｍ1.5以下と極めて低い値を示した。
【００３３】
即ち、本発明者は、従来から知られている「Ｖノッチシャルピー試験結果とディープノッチ試験結果との相関関係」から大きく逸脱する試験結果を得た。
【００３４】
そこで、ディープノッチ試験での破壊発生点を詳細に調査した結果、本発明者は、
（ｉ）破壊の発生位置は、溶接金属（ＷＭ）と溶接熱影響部（ＨＡＺ）の境界（溶接溶融線［ＦＬ］）であること、及び、
（ii）破壊の発生した部分の微視組織は、シャルピー試験片で観察された破壊発生部の微視組織と同一であること
を突き止めた。
【００３５】
さらに、本発明者は、ディープノッチ試験とシャルピー試験において、破壊のドライビングフォースとなる局所応力の分布形態を、３次元有限要素法にて解析した結果、
（iii）ディープノッチ試験とシャルピー試験における局所応力の分布形態は、著しく異なること
を知見した。
【００３６】
図３に、板厚７０ｍｍの試験片につき、溶接金属（ＷＭ）と溶接熱影響部（ＨＡＺ）との境界部（ＦＬ）、及び、溶接熱影響部（ＨＡＺ）にノッチを設け、ノッチ先端でのＣＴＯＤ（Crack Tip Openninng Displacement：亀裂端開口変位）が０．０５ｍｍになる場合のノッチ先端から亀裂進展方向に所定の距離離れた各位置における亀裂開口応力分布をＦＥＭ（３次元有限要素法）で解析した結果の一例を示す。
【００３７】
この図から、（iv）板厚が５０ｍｍを超え７０ｍｍ程度になると、板厚方向での拘束度（力）が著しく増大し、溶接金属（ＷＭ）の強度が母材（ＢＭ）や溶接熱影響部（ＨＡＺ）の強度よりも高いと（ＷＭ−Ｈの場合）、局所応力が溶接金属（ＷＭ）と溶接熱影響部（ＨＡＺ）との境界で著しく増大することが解る（図中、□［ＷＭ−Ｈ］及び黒四角［ＷＭ−Ｌ］、参照）。
【００３８】
一方、溶接金属（ＷＭ）の強度が、母材（ＢＭ）や溶接熱影響部（ＨＡＺ）の強度よりも高い場合（ＷＭ−Ｈの場合）であっても、溶接熱影響部（ＨＡＺ）では、局所的な応力は増大せず、溶接金属（ＷＭ）の強度が低い場合（ＷＭ−Ｌの場合）とほぼ同じになる。
【００３９】
このことから、Ｋｃ値が低下する理由は、溶接金属（ＷＭ）の強度が、母材（ＢＭ）や溶接熱影響部（ＨＡＺ）の強度よりも高い場合（ＷＭ−Ｈの場合）に、溶接金属（ＷＭ）と溶接熱影響部（ＨＡＺ）との境界で、局所的な応力が増大するためであると考えられる。
【００４０】
即ち、上記解析の結果、本発明者は、（ｖ）溶接金属（ＷＭ）と溶接熱影響部（ＨＡＺ）との境界での局所応力の著しい増大を抑制し、Ｋｃ値を向上させるためには、溶接金属（ＷＭ）の強度をできるだけ低くすることが必要であることを見出した。
【００４１】
ここで、上記解析結果をもとに、溶接金属の硬さ（Ｈｖ（ＷＭ））を種々変化させて、破壊靭性値Ｋｃを測定し、Ｋｃ測定値を“溶接金属の硬さ［Ｈｖ（ＷＭ）］／母材の硬さ［Ｈｖ（ＢＭ）］”に対してプロットした結果、図１中「●」に示すように、溶接金属の硬さ［Ｈｖ（ＷＭ）］を母材の硬さ［Ｈｖ（ＢＭ）］の１１０％以下に抑制すれば、局所的な応力の増大による破壊靭性値の低下を防止できることを知見した。
【００４２】
このように、溶接金属の硬さ［Ｈｖ（ＷＭ）］を、母材の硬さ［Ｈｖ（ＢＭ）］より低くすることが、溶接継手の破壊靭性値Ｋｃ上させるために必要であることを知見したが、溶接金属の硬さ［Ｈｖ（ＷＭ）］を低下させると、一方で、溶接継手の強度（引張強さ）を確保できず、構造物や構造体として致命的な問題を引き起こすことにもなる。
【００４３】
そこで、溶接継手においても母材の強度と同程度の強度を確保するために必要な溶接金属の強度の下限を実験的に検討した。その結果、図２に示すように、溶接金属の幅（ビード幅）の影響が顕著であるところ、該幅を板厚の７０％以下に限定すれば、溶接金属の硬さ［Ｈｖ（ＷＭ）］を母材の硬さ［Ｈｖ（ＢＭ）］の７０％まで低減しても、溶接継手の強度（引張強さ）を確保できることを見出した。
【００４４】
溶接継手において所定の破壊靭性値Ｋｃを確保するためには、溶接継手の最脆弱部である溶接溶融線（ＦＬ）において局所応力が増大しないようにすることが肝要であることは前述したが、同時に、ＦＬ近傍での微視的な耐脆性破壊発生特性を向上させることが重要である。
【００４５】
ＦＬ近傍で脆性破壊が発生するメカニズムを調査、検討した結果、旧オーステナイト周辺に生成する初析フェライトや、旧オーステナイト内部にラス状に生成する上部ベーナイトやフェライトサイドプレート等が破壊の起点となることを突き止め、旧オーステナイト粒径を小さく抑制することにより、耐脆性破壊発生特性を改善することができることを知見した。
【００４６】
本発明者の実験結果によれば、溶接溶融線（ＦＬ）と接する溶接熱影響（ＨＡＺ）部の旧オーステナイト粒径を２００μｍ以下に抑制することが好ましい。
【００４７】
また、本発明者は、溶接金属に接する溶接溶融線（ＦＬ）における局所応力の発生ないし分布は、溶接金属の硬さに支配されるが、ＦＬに接しているＨＡＺ領域において“軟化している領域”が大きい場合には、ＦＬの局所応力が緩和される傾向にあることを見出した。
【００４８】
本発明者の実験結果によれば、ＨＡＺ軟化幅が５ｍｍ以上存在した場合に、上記緩和現象が認められたので、ＨＡＺ軟化幅は５ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００４９】
ＨＡＺ部の硬さが母材の硬さより低ければ、原理的に局所応力は低減するが、本発明者の実験結果によれば、局所応力低減効果が明確に認められるのは、ＨＡＺ部の硬さが、母材の硬さよりも５％以上低くなっている場合であった。
【００５０】
それ故、本発明においては、熱影響を受けていない母材部の硬さの９５％以下の硬さに軟化している溶接熱影響部領域の幅を５ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００５１】
本発明で用いる溶接構造体や船殻外板用の高強度鋼板は、公知の成分組成の溶接用構造用鋼から製造したものでよい。
【００５２】
例えば、質量％で、Ｃ：０．０２〜０．２０％、Ｓｉ：０．０１〜１．０％、Ｍｎ：０．３〜２．０％、Ａｌ：０．００１〜０．２０％、Ｎ：０．０２％以下、Ｐ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下を基本成分とし、母材強度や継手靭性の向上等、要求される性質に応じて、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｗ、Ｃｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆ、ＲＥＭ、Ｙ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｔｅ、Ｓｅ、Ｂの内の１種又は２種以上を含有した鋼が好ましい。
【００５３】
鋼板の板厚は特に限定されないが、本発明は、例えば、板厚が５０ｍｍ超の大型船殻外板用の高強度鋼板に適用するのが好ましい。
【００５４】
また、溶接材料も、本発明に規定する特性を満足すればよく、その化学成分や、溶接方法が限定されるものではない。
【００５５】
なお、溶接材料の化学成分としては、Ｃ：０．０１〜０.０６％、Ｓｉ：０.２から１.０％、Ｍｎ：０.５〜２.５％、Ｎｉ：０〜４.０％、Ｍｏ：０〜０．３０％、Ａｌ：０〜０.３％、Ｍｇ：０〜０.３０％、Ｔｉ：０.０２〜０.２５％、Ｂ：０〜０.０５０％の範囲が望ましいが、鋼材の化学成分をも考慮して、適宜選択すればよい。
【００５６】
溶接方法としては、ＶＥＧＡ（１電極揺動式エレクトロガス溶接）、ＶＥＧＡ−II（２電極揺動式エレクトロガス溶接）、ＥＧ（エレクトロガス溶接）、及び、ＳＡＷ（サブマージアーク溶接）を用いる。
【００５７】
例えば、ＶＥＧＡ−IIでは、上記化学成分の範囲の溶接ワイヤ−を２本用い、板厚７０ｍｍの鋼板を溶接する場合は、電圧４２Ｖ，電流３９０Ａ、溶接速度４．２ｍ／分、溶接入熱４５０ｋＪ／ｃｍ以上で溶接を行なう。なお、開先角度は２０°、開先幅は３３ｍｍ、ルートギャップは８ｍｍとするのが好ましい。
【００５８】
また、ＳＡＷで、板厚７０ｍｍの鋼板を溶接する場合には、直径４．８ｍｍの溶接ワイヤーを用い、電流６５０Ａ、電圧３３Ｖ、溶接速度６０ｃｍ／分で多層溶接したり、また、裏面を銅やアスベストでバッキングし、さらに電流を上げて大入熱溶接する。
【００５９】
ＣＯ2溶接の場合には、例えば、直径１．４ｍｍの溶接ワイヤーを用いて、電流２００〜４５０Ａ程度で溶接するが、それらは一例であり、適切な溶接条件を選択し、溶接金属の硬さや、ビード幅を、本発明で規定する所定の範囲に制御すれば、本発明の効果を得ることができる。
【００６０】
結局、溶接条件は、溶接金属の硬さや、ビード幅が本発明で規定する所定の範囲に適確に制御されれば、特に限定されないが、消耗式電極型エレクトロガス溶接などでは、ビード幅が板厚以上になってしまうので、この場合は、本発明の範囲外になる。
【００６１】
レーザー溶接や電子ビーム溶接では、溶接ビードの幅を容易に板厚以下に制御できるので、溶接ビード幅とともに溶接金属の硬さを、本発明で規する所定の範囲内に制御すれば、この場合は、本発明の範囲内となる。
【００６２】
しかし、通常、溶接材料を用いない溶接では、母材部分の溶融、凝固過程のみで形成される溶接金属となり、溶接金属の硬さが母材部よりも高くなり易いので、溶接金属の硬さが本発明で規定する所定の範囲の範囲外であれば、本発明の範囲外である。
【実施例】
【００６３】
以下、本発明を、実施例に基づいて説明するが、実施例における条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、該一条件例に限定されるものではない。
【００６４】
本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件ないし条件の組合せを採用し得るものである。
【００６５】
（実施例１）
板厚５０ｍｍ〜１００ｍｍの厚鋼板を準備し、溶接継手の特徴及び性能を試験、調査した。その結果を表１に示す。なお、用いた鋼材（厚鋼板）の化学成分（鋼種）及び突合せ溶接部の溶接材料の化学成分を、それぞれ、表３及び表４に示す。
【００６６】
溶接方法は、ＶＥＧＡ、ＶＥＧＡ−II、ＥＧ、及び、ＳＡＷを用いた。それぞれの溶接条件を表２に示す。
【００６７】
なお、開先について、ＶＥＧＡの場合は、開先角度２０°のＶ字開先とし、ルートギャップを８ｍｍとし、ＶＥＧＡ−II及びＥＧの場合は、開先角度２０°のＶ字開先とし、ルートギャップを８ｍｍとし、ＳＡＷの場合は、開先角度４０°のＹ字開先とし、ルートギャップを２ｍｍとした。
【００６８】
Ｈｖ（ＢＭ）は、１０ｋｇの圧痕により測定した母材の板厚方向における硬さの平均値である。Ｈｖ（ＷＭ）は、溶接金属の板厚中央部でにおいて、１０ｋｇの圧痕により測定した硬さの値である。
【００６９】
ビード幅は、溶接金属の表面、裏面、及び、板厚中心の３点で測定した平均値である。
【００７０】
ＨＡＺ軟化幅は、母材の硬さより５％軟化したＨＡＺ領域を、溶接溶融線から母材方向へ測定した時の領域の幅である。
【００７１】
ＨＡＺの旧γ粒径は、溶接溶融線に接するＨＡＺ部での旧オーステナイト粒を円相当径で表記したものである。
【００７２】
溶接継手の性能に関し、破面遷移温度ｖＴrs（℃）は、溶接継手の最脆弱部である溶接溶融線（ＦＬ）が試験片の板厚中央となるように採取した試験片を用い、試験温度を変化させて求めた結果である。
【００７３】
破壊靭性値Ｋｃ（Ｎ／ｍｍ1.5）は、前述のディープノッチ試験において、−２０℃の試験温度で求めた値であり、「＞」印を付記した値は、試験片の切欠き部で十分変形して、延性き裂の痕跡が確認されたものであり、試験片幅が４００ｍｍであるため、それ以上のＫｃ値を計測できなかったものである。
【００７４】
継手引張強度（ＭＰａ）は、ＮＫＵ１号試験片を作製して、継手引張試験を行った結果であり、破断した強度を示すものである。
【００７５】
表１に示すように、本発明例のＮｏ．１〜１７は、各種条件が本発明で規定する範囲内にあるものであり、Ｋｃ値が十分な値を示している。
【００７６】
これらの本発明例の中で、Ｎｏ．１〜１４は、Ｈｖ（ＷＭ）／Ｈｖ（ＢＭ）、及び、ビード幅／板厚、ＨＡＺ軟化幅が本発明の範囲内にあるので、溶接継手のＫｃ値及び継手引張強度は、ともに十分な値を示している。
【００７７】
なお、本発明例Ｎｏ．１４は、ＨＡＺ軟化幅が、本発明の好ましい範囲より小さいので、Ｋｃ値が、本発明例のＮｏ．１〜１３と比較して若干低いものの、それでも、３０００Ｎ／ｍｍ1.5以上の良好な値を示している。
【００７８】
本発明例Ｎｏ．１５は、シャルピー試験によるｖＴrsが、本発明例のＮｏ．１〜１４と同程度のレベルであることに対応し、Ｋｃ値が十分な値であるが、Ｈｖ（ＷＭ）／Ｈｖ（ＢＭ）の好ましい範囲より低いため、継手強度が低いものである。
【００７９】
本発明例Ｎｏ．１６及び１７は、ビード幅／板厚が、本発明の好ましい範囲を超えるため、継手強度が低いものである。
【００８０】
これに対して、比較例Ｎｏ．１８〜２２は、Ｈｖ（ＷＭ）／Ｈｖ（ＢＭ）が、本発明で規定する上限値を超えているため、シャルピー試験によるｖＴrsが、本発明例のＮｏ．１〜１７と同程度のレベルにあるにもかかわらず、溶接継手のＫｃ値が低いものである。
【００８１】
したがって、本発明は、ＹＰが４７０ＭＰa以上の高強度で、かつ、板厚が５０ｍｍ以上の厚手鋼板の溶接継手において、適切なＫｃ値を確保するのに適用されるものであり、この点で、本発明は新規な発明である。
【００８２】
【表１】
2005144552.tif 000003
【００８３】
【表２】
2005144552.tif 000004
【００８４】
【表３】
2005144552.tif 000005
【００８５】
【表４】
2005144552.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明によれば、高強度で且つ板厚の大きい高強度鋼板の大入熱溶接継手において、万一、溶接欠陥が存在したり、疲労亀裂が発生、成長しても、脆性破壊が発生し難いので、溶接構造体が破壊するような致命的な損傷、損壊を防止することができる。
【００８７】
よって、本発明は、溶接構造体の安全性を顕著に高めるという顕著な効果を奏し、産業上の利用価値の高い発明である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】Ｋｃ値に及ぼす溶接金属と母材の硬さの影響を示す図である。
【図２】継手強度に及ぼす溶接金属と母材の硬さ比、及び、ビード幅との関係を説明する図である。
【図３】板厚７０ｍｍの試験片につき、溶接金属（ＷＭ）と溶接熱影響部（ＨＡＺ）との境界部（ＦＬ）、及び、溶接熱影響部（ＨＡＺ）にノッチを設け、ノッチ先端でのＣＴＯＤ（Crack Tip Openninng Displacement：亀裂端開口変位）が０．０５ｍｍになる場合のノッチ先端から亀裂進展方向に所定の距離離れた各位置における亀裂開口応力分布をＦＥＭ（３次元有限要素法）で解析した結果の一例を示す図である。
【図４】ディープノッチ試験片を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１    試験片
２    溶接金属
３    切欠き
【図１】
2005144552.tif 000007
【図２】
2005144552.tif 000008
【図３】
2005144552.tif 000009
【図４】
2005144552.tif 000010