(57)【要約】【課題】板厚が７０ｍｍを超える極厚鋼板を突合せ溶接することができ、かつ突合せ溶接継手の引張強度を確保し、継手じん性の低下を抑制又は防止することができ、かつ溶接パス数が少なく短期間に溶接できる極厚鋼板の突合せ溶接構造と突合せ溶接方法を提供する。【解決手段】第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２の突合せ部に直交する断面において、互いに熱影響を回避できるオフセット量Ｌを隔ててオフセットした複数の突合せ溶接継手４と、隣接する突合せ溶接継手４を連結し表面又は裏面に平行に延びる境界面６と、を有する。各突合せ溶接継手４は、それぞれ突合せ溶接時の継手性能を維持可能な許容厚Ｔを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板厚が７０ｍｍを超える極厚鋼板の突合せ溶接構造であって、
第１極厚鋼板と第２極厚鋼板の突合せ部に直交する断面において、互いに熱影響を回避できるオフセット量を隔ててオフセットした複数の突合せ溶接継手と、隣接する前記突合せ溶接継手を連結し表面又は裏面に平行に延びる境界面と、を有し、
各突合せ溶接継手は、それぞれ突合せ溶接時の継手性能を維持可能な許容厚を有する、ことを特徴とする極厚鋼板の突合せ溶接構造。
【請求項２】
前記第１極厚鋼板と前記第２極厚鋼板は、それぞれ単一の極厚鋼板であり、
前記第１極厚鋼板は、前記許容厚の板厚を有する第１先端部と、前記第１先端部の末端に位置し前記許容厚に相当する段差を有する第１段差部と、を有し、
前記第２極厚鋼板は、前記第１先端部の板厚に相当する段差を有する第２段差部と、前記第１段差部の段差に相当する厚さを有する第２先端部と、を有し、
前記突合せ溶接継手は、前記第１先端部と前記第２段差部を表側から突合せ溶接した表側溶接部と、前記第１段差部と前記第２先端部を裏側から突合せ溶接した裏側溶接部と、を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の極厚鋼板の突合せ溶接構造。
【請求項３】
前記第１極厚鋼板と前記第２極厚鋼板は、前記許容厚の３倍以上の板厚と、前記板厚から前記許容厚の２倍を減算した段差を有する１以上の余厚部と、を有し、
さらに、前記第１極厚鋼板と前記第２極厚鋼板の各余厚部に両端が突合せ溶接され、板厚が前記許容厚の１以上の補助鋼板を有する、ことを特徴とする請求項２に記載の極厚鋼板の突合せ溶接構造。
【請求項４】
前記第１極厚鋼板と前記第２極厚鋼板は、それぞれ板厚が前記許容厚の複数の鋼板からなり、
前記突合せ溶接継手は、前記複数の鋼板をそれぞれ突合せ溶接した複数の突合せ溶接部を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の極厚鋼板の突合せ溶接構造。
【請求項５】
前記第１極厚鋼板は、単一の極厚鋼板であり、
前記第１極厚鋼板は、前記許容厚の板厚を有する第１先端部と、前記第１先端部の末端に位置し前記許容厚に相当する段差を有する第１段差部と、を有し、
前記第２極厚鋼板は、板厚が許容厚の２枚の鋼板を有し、
前記突合せ溶接継手は、前記第１先端部と前記鋼板の一方を表側から突合せ溶接した表側溶接部と、前記第１段差部と前記鋼板の他方を裏側から突合せ溶接した裏側溶接部と、を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の極厚鋼板の突合せ溶接構造。
【請求項６】
前記第１極厚鋼板は、前記許容厚の３倍以上の板厚と、前記板厚から前記許容厚の２倍を減算した段差を有する１以上の余厚部と、を有し、
前記第２極厚鋼板は、さらに、各余厚部と突き合わせ溶接され、板厚が前記許容厚の１以上の鋼板を有する、ことを特徴とする請求項５に記載の極厚鋼板の突合せ溶接構造。
【請求項７】
前記オフセット量の最小値は、隣接する前記突合せ溶接継手の板厚の和の４０％以上、５０％以上、又は２枚の板厚の最大値以上である、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の極厚鋼板の突合せ溶接構造。
【請求項８】
板厚が７０ｍｍを超える極厚鋼板の突合せ溶接方法であって、
第１極厚鋼板と第２極厚鋼板の突合せ部に直交する断面において、互いに熱影響を回避できるオフセット量を隔ててオフセットした複数の突合せ部と、隣接する前記突合せ部を連結し表面又は裏面に平行に延びる境界面と、を準備し、
各突合せ部を、それぞれ突合せ溶接して、継手性能を維持可能な許容厚を有する複数の突合せ溶接継手を形成する、ことを特徴とする極厚鋼板の突合せ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板厚が７０ｍｍを超える極厚鋼板の突合せ溶接構造と突合せ溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
「突合せ溶接」とは、板厚がほぼ同じ材料をほぼ同じ面内で溶接した溶接構造および溶接方法を意味する。突合せ溶接は、溶接された部材が一体化し、応力が溶接部を介して直接伝達される。また突合せ溶接では、母材の溶接を施す部分（溶接部）に開先とよばれる溝を設け、この開先の中に溶接金属を溶かし込むとともに、母材の一部も溶け込ませて一体化する。
かかる突合せ溶接は、例えば、非特許文献１、及び特許文献１〜５に開示されている。
【０００３】
非特許文献１は、２電極エレクトロガスアーク溶接法を開示している。
【０００４】
特許文献１の「靭性に優れたエレクトロガス溶接継ぎ手」は、エレクトロガス溶接の溶接金属成分を開示している。
【０００５】
特許文献２の「金属厚板の両面突き合わせ溶接方法及び装置」では、下側の開先内に先行の消耗溶接電極群を移動させて裏面溶接を行い、上側の開先内に後行の消耗溶接電極群を移動して正面溶接を行う。後行消耗溶接電極群は先行消耗溶接電極群より遅らせて同方向に移動して正面溶接と裏面溶接とを並行して行う。
【０００６】
特許文献３の「溶接継手の形成方法」では、単肉板厚部材相互を突合せ溶接するに当たって、両板材の突合せ部分に複数段の開先を形成し、両板材の開先に溶接を施したのち、順次上段又は上段及び下段の開先に薄板部材を配置して同薄板部材と突合せ部材との間に相互に分離した２箇所に開先を形成して溶接を行う。
【０００７】
特許文献４の「溶接継手用開先」では、厚板側の被溶接端部に、両板材の板厚差に相当する第１段差部と、薄板側開先面のルート面の寸法に相当する厚さに相当する第２段差部を設け、両板材の突き合わせ状態において、開先溝の底部に平坦部を形成させる。
【０００８】
特許文献５の「両側溶接方法及び両側溶接構造物」では、両面Ｕ型開先継手の板厚の中央部又はその近傍に形成されている表側の開先の底部を初層裏波溶接し、次いで、残存開先深さ付近に到達するまで表側積層溶接し、その後に裏側のＵ型開先継手の開先底部から開先上部の最終層まで裏側積層溶接し、その後に表側の残り開先部分から開先上部の最終層まで表側積層溶接する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】笹木聖人、他５名、「高能率２電極エレクトロガスアーク溶接法の開発」、新日鉄技報第３８０号、２００４年、Ｐ５７−６３
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−３３０５７８号公報
【特許文献２】特開平９−２６２６６２号公報
【特許文献３】特開平６−２１０４８７号公報
【特許文献４】特開平９−２０６９７９号公報
【特許文献５】特開２００９−６１４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
例えば大型コンテナ船のハッチサイドコーミングや上甲板、外板、縦通隔壁などに、従来から板厚５０〜７０ｍｍのＹＰ３９０級鋼板（降伏応力が３９０ＭＰａを超える鋼板）が用いられている。
以下、板厚５０〜７０ｍｍの鋼板を「厚鋼板」と呼ぶ。
【００１２】
このような厚鋼板の突合せ溶接には、従来、開先形状としてＶ開先やＸ開先が用いられていた。例えば、Ｖ開先は、下向き溶接や、裏面からの溶接が困難な溶接に用いられ、Ｘ開先は両面からの溶接に用いられている。
また、溶接手段には、ＣＯ２溶接（自動又は半自動）の多層溶接、やエレクトロガスアーク溶接法が適用されている。
【００１３】
一方、船舶の大型化に伴い、例えば大型コンテナ船のハッチサイドコーミングや上甲板、外板、縦通隔壁などに、より高強度なＹＰ４６０級鋼板（降伏応力が４６０ＭＰａを超える鋼板）であって板厚が７０ｍｍを超える鋼板（以下、「極厚鋼板」と呼ぶ）の適用が望まれている。
この場合、極厚鋼板の突合せ溶接が不可欠となるが、従来の溶接構造及び溶接方法を適用した場合に、以下の問題点があった。
（１）継手部に使用する溶接金属（溶材）が大量となり、厚手化による入熱が大きくなるため、継手性能（例えば継手じん性）が低下する。
（２）継手部の引張強度と継手じん性の両立が困難となる。
（３）入熱が少ない溶接法（例えばＣＯ２溶接）では、１パス当たり６〜７ｍｍ径程度を重ねていくため、溶接パス数が膨大となり、溶接工程が長期化する。
【００１４】
例えば、非特許文献１と特許文献１のエレクトロガスアーク溶接では、ＹＰ３９０級鋼板で７０ｍｍまでの実施例があるが、使用する溶接金属（溶材）が多く、厚手化により、入熱が大きくなるため、継手じん性が低下する。
【００１５】
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、板厚が７０ｍｍを超える極厚鋼板を突合せ溶接することができ、かつ突合せ溶接継手の引張強度を確保し、継手じん性の低下を抑制又は防止することができ、かつ溶接パス数が少なく短期間に溶接できる極厚鋼板の突合せ溶接構造と突合せ溶接方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によれば、板厚が７０ｍｍを超える極厚鋼板の突合せ溶接構造であって、
第１極厚鋼板と第２極厚鋼板の突合せ部に直交する断面において、互いに熱影響を回避できるオフセット量を隔ててオフセットした複数の突合せ溶接継手と、隣接する前記突合せ溶接継手を連結し表面又は裏面に平行に延びる境界面と、を有し、
各突合せ溶接継手は、それぞれ突合せ溶接時の継手性能を維持可能な許容厚を有する、ことを特徴とする極厚鋼板の突合せ溶接構造が提供される。
【００１７】
前記第１極厚鋼板と前記第２極厚鋼板は、それぞれ単一の極厚鋼板であり、
前記第１極厚鋼板は、前記許容厚の板厚を有する第１先端部と、前記第１先端部の末端に位置し前記許容厚に相当する段差を有する第１段差部と、を有し、
前記第２極厚鋼板は、前記第１先端部の板厚に相当する段差を有する第２段差部と、前記第１段差部の段差に相当する厚さを有する第２先端部と、を有し、
前記突合せ溶接継手は、前記第１先端部と前記第２段差部を表側から突合せ溶接した表側溶接部と、前記第１段差部と前記第２先端部を裏側から突合せ溶接した裏側溶接部と、を有する。
【００１８】
前記第１極厚鋼板と前記第２極厚鋼板は、前記許容厚の３倍以上の板厚と、前記板厚から前記許容厚の２倍を減算した段差を有する１以上の余厚部と、を有し、
さらに、前記第１極厚鋼板と前記第２極厚鋼板の各余厚部に両端が突合せ溶接され、板厚が前記許容厚の１以上の補助鋼板を有する。
【００１９】
前記第１極厚鋼板と前記第２極厚鋼板は、それぞれ板厚が前記許容厚の複数の鋼板からなり、
前記突合せ溶接継手は、前記複数の鋼板をそれぞれ突合せ溶接した複数の突合せ溶接部を有する。
【００２０】
前記第１極厚鋼板は、単一の極厚鋼板であり、
前記第１極厚鋼板は、前記許容厚の板厚を有する第１先端部と、前記第１先端部の末端に位置し前記許容厚に相当する段差を有する第１段差部と、を有し、
前記第２極厚鋼板は、板厚が許容厚の２枚の鋼板を有し、
前記突合せ溶接継手は、前記第１先端部と前記鋼板の一方を表側から突合せ溶接した表側溶接部と、前記第１段差部と前記鋼板の他方を裏側から突合せ溶接した裏側溶接部と、を有する。
【００２１】
前記第１極厚鋼板は、前記許容厚の３倍以上の板厚と、前記板厚から前記許容厚の２倍を減算した段差を有する１以上の余厚部と、を有し、
前記第２極厚鋼板は、さらに、各余厚部と突き合わせ溶接され、板厚が前記許容厚の１以上の鋼板を有する。
【００２２】
前記オフセット量の最小値は、隣接する前記突合せ溶接継手の板厚の和の４０％以上、５０％以上、又は２枚の板厚の最大値以上である。
【００２３】
また本発明によれば、板厚が７０ｍｍを超える極厚鋼板の突合せ溶接方法であって、
第１極厚鋼板と第２極厚鋼板の突合せ部に直交する断面において、互いに熱影響を回避できるオフセット量を隔ててオフセットした複数の突合せ部と、隣接する前記突合せ部を連結し表面又は裏面に平行に延びる境界面と、を準備し、
各突合せ部を、それぞれ突合せ溶接して、継手性能を維持可能な許容厚を有する複数の突合せ溶接継手を形成する、ことを特徴とする極厚鋼板の突合せ溶接方法が提供される。
【発明の効果】
【００２４】
上記本発明によれば、複数の突合せ溶接継手が第１極厚鋼板と第２極厚鋼板の突合せ部に直交する断面において、互いに熱影響を回避できるオフセット量を隔ててオフセットしているので、突合せ溶接時に隣接する突合せ部に与える熱影響を回避できる。
また、各突合せ溶接継手は、それぞれ突合せ溶接時の継手性能を維持可能な許容厚を有するので、突合せ溶接継手の引張強度を確保することができる。
【００２５】
従って、複数の突合せ溶接継手の組合せとして合計板厚が７０ｍｍを超える極厚鋼板を突合せ溶接することができ、かつそれぞれの突合せ溶接継手の引張強度を確保し、継手じん性の低下を抑制又は防止することができる。
また、突合せ溶接継手の引張強度を確保することができる限りで、種々の溶接手段を用いることができ、かつ溶接量も少ないので、溶接パス数を少なくでき、短期間で溶接することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による極厚鋼板の突合せ溶接構造の第１実施形態図である。
【図２】本発明による極厚鋼板の突合せ溶接構造の第２実施形態図である。
【図３】本発明による極厚鋼板の突合せ溶接構造の第３実施形態図である。
【図４】本発明による極厚鋼板の突合せ溶接構造の第４実施形態図である。
【図５】単一の突合せ溶接継手の模式的断面図である。
【図６】２枚重ねの場合のオフセット量の説明図である。
【図７】２倍厚又は２枚重ねの場合のオフセット量の説明図である。
【図８】３倍厚又は３枚重ねの場合のオフセット量の説明図である。
【図９】４倍厚又は４枚重ねの場合のオフセット量の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２８】
図１は、本発明による極厚鋼板の突合せ溶接構造の第１実施形態図である。
本発明の突合せ溶接構造は、板厚が７０ｍｍを超える極厚鋼板の突合せ溶接構造である。
なお、以下の説明において、図の上側は表側、下側は裏側である。なお上側（表側）と下側（裏側）は、上下が逆であってもよい。また、上側（表側）と下側（裏側）は、水平面でも鉛直面でも傾斜面でもよい。
【００２９】
図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２の突合せ部に直交する断面図である。この断面において、本発明の突合せ溶接構造は、複数の突合せ溶接継手４と１以上の境界面６を有する。突合せ部及び突合せ溶接継手４は紙面に垂直な方向に延びている。
なお、以下の説明において、第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２は逆の配置であってもよい。また、第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２は平板であり、境界面６も平面であるのが好ましいが、それぞれ曲面板と曲面であってもよい。さらに、突合せ部と突合せ溶接継手４は直線であるのが好ましいが、曲線であってもよい。
【００３０】
複数の突合せ溶接継手４は、互いに熱影響を回避できるオフセット量Ｌを隔ててオフセットしている。オフセット量Ｌとは、隣接する２つの突合せ溶接継手４の溶融金属部分を除く最短距離を意味する。なおこの図では、オフセット量Ｌは、表面又は裏面に平行な距離であるが、最短距離である限りで斜めであってもよい。
オフセット量Ｌは、例えば、重なり合う２枚の厚鋼板の板厚の最大値以上であるのがよい。なお、オフセット量Ｌの詳細は後述する。
【００３１】
１以上の境界面６は、隣接する突合せ溶接継手４を連結し、表面又は裏面に平行に延びる。境界面６は、平板同士、又は曲面板同士の境界面であり、隙間が実質的に０であるのが好ましい。
なお、本発明が対象とする極厚鋼板（第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２）は、大型コンテナ船のハッチサイドコーミングや上甲板、外板、縦通隔壁などに使用することが好ましい。そのため、極厚鋼板には主として引張応力が作用し、その引張応力は、境界面６に平行に作用する。従って、境界面同士の溶接は、不要であるがハンドリング等の目的で溶接又は接合してもよい。
【００３２】
図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）において、各突合せ溶接継手４は、それぞれ突合せ溶接時の継手性能を維持可能な許容厚Ｔを有する。許容厚Ｔは、例えば、従来の厚鋼板に相当する５０〜７０ｍｍである。
【００３３】
図５は、単一の突合せ溶接継手４の模式的断面図である。
この図に示すように、板厚ｔの２枚の鋼板を突合せ溶接した場合、その突合せ溶接継手４の表面と裏面には表面から盛り上がった余盛ｅが形成される。余盛ｅは必要に応じて切削又は研削により除去してもよい。
以下、許容厚Ｔとは、余盛ｅを除いた突合せ溶接継手４の溶接部の厚さ（板厚方向の長さ）を意味する。従って、許容厚Ｔは、実質的に板厚ｔと同じである。
【００３４】
図１（Ａ）において、第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２は、それぞれ単一の極厚鋼板である。
この例で、第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２は、許容厚Ｔの２倍の板厚を有する。
【００３５】
図１（Ａ）において、第１極厚鋼板１は、許容厚Ｔの板厚ｔａを有する第１先端部１ａと、第１先端部１ａの末端に位置し許容厚Ｔに相当する段差ｔｂを有する第１段差部１ｂと、からなる。
第２極厚鋼板２は、第１先端部１ａの板厚ｔａに相当する段差ｔａを有する第２段差部２ａと、第１段差部１ｂの段差ｔｂに相当する厚さｔｂを有する第２先端部２ｂとからなる。
継手性能を維持可能な許容厚Ｔ以下であれば、板厚ｔａ、ｔｂは同一であっても良く、同一でなくても良い。
同様に後述する図７〜図９における板厚ｔ１〜ｔ４も、許容厚Ｔ以下であれば、同一であっても良く、同一でなくても良い。
【００３６】
第１先端部１ａと第２段差部２ａの突合せ部と、第１段差部１ｂと第２先端部２ｂの突合せ部とには、それぞれ突合せ溶接用の開先が設けられている。この開先形状は、Ｖ形であるのが好ましいが、Ｉ形、Ｕ形、Ｘ形であってもよい。
なお、Ｘ形は板が重なった状態では適用できないため、後述する図２（Ａ）の１枚目の溶接などに適用することができる。
【００３７】
図１（Ａ）において、突合せ溶接継手４は、第１先端部１ａと第２段差部２ａを表側から突合せ溶接した表側溶接部４ａと、第１段差部１ｂと第２先端部２ｂを裏側から突合せ溶接した裏側溶接部４ｂである。
【００３８】
突合せ溶接手段は、エレクトロガスアーク溶接であるのが好ましいが、突合せ溶接継手４の引張強度を確保できる限りで、その他の溶接法、例えばＣＯ２溶接、被覆アーク溶接、サブマージアーク溶接、などでもよい。
【００３９】
上述した図１（Ａ）の構成により、許容厚Ｔの２倍の板厚を有する２枚の極厚鋼板（第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２）を許容厚Ｔの２つの突合せ溶接継手４で突合せ溶接することができ、かつ２つの突合せ溶接継手４の間隔を互いに熱影響を回避できるオフセット量Ｌに設定することができる。
【００４０】
図１（Ｂ）において、第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２は、それぞれ単一の極厚鋼板である。
この例で、第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２は、許容厚Ｔの３倍の板厚を有する。
【００４１】
図１（Ｂ）において、第１極厚鋼板１は、図１（Ａ）に示した第１先端部１ａ及び第１段差部１ｂの他に、板厚から許容厚Ｔの２倍を減算した段差を有する余厚部１ｃを有する。また、第２極厚鋼板２は、図１（Ａ）に示した第２段差部２ａ及び第２先端部２ｂの他に、板厚から許容厚Ｔの２倍を減算した段差を有する余厚部２ｃを有する。余厚部１ｃと余厚部２ｃの段差（厚さ）は、許容厚Ｔである。
【００４２】
図１（Ｂ）において、本発明の突合せ溶接構造は、さらに、余厚部１ｃ，２ｃに両端が突合せ溶接され、板厚が許容厚Ｔの補助鋼板５を有する。この例において、裏面に位置する２つの突合せ溶接継手４は、余厚部１ｃ，２ｃと補助鋼板５の両端を裏側から突合せ溶接した裏側溶接部４ｃである。
【００４３】
上述した図１（Ｂ）の構成により、許容厚Ｔの３倍の板厚を有する２枚の極厚鋼板（第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２）を許容厚Ｔの４つの突合せ溶接継手４で突合せ溶接することができ、かつ４つの突合せ溶接継手４の隣接した間隔を互いに熱影響を回避できるオフセット量Ｌに設定することができる。
【００４４】
図１（Ｃ）は、第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２の板厚が許容厚Ｔの４倍以上の場合を示している。
この場合、図１（Ｂ）の構成に加えて、本発明の突合せ溶接構造は、さらに、余厚部１ｄ，２ｄに両端が突合せ溶接され、板厚が許容厚Ｔの補助鋼板５を有する。
補助鋼板５は、１枚に限定されず、２枚以上であってもよい。
【００４５】
上述した図１（Ｃ）の構成により、許容厚Ｔの３倍以上の板厚を有する２枚の極厚鋼板（第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２）を許容厚Ｔの複数の突合せ溶接継手４で突合せ溶接することができ、かつ複数の突合せ溶接継手４の隣接した間隔を互いに熱影響を回避できるオフセット量Ｌに設定することができる。
【００４６】
本発明の方法は、板厚が７０ｍｍを超える極厚鋼板の突合せ溶接方法である。
本発明の方法では、図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示したように、第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２の突合せ部に直交する断面において、互いに熱影響を回避できるオフセット量Ｌを隔ててオフセットした複数の突合せ部と、隣接する突合せ部を連結し表面又は裏面に平行に延びる境界面６と、を準備する。
次いで、各突合せ部を、それぞれ突合せ溶接して、継手性能を維持可能な許容厚Ｔを有する複数の突合せ溶接継手４を形成する。
【００４７】
従って、上述した図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の構成により、第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２の板厚が許容厚Ｔの２倍以上であっても、突合せ溶接することができ、かつそれぞれの突合せ溶接継手４の引張強度を確保し、継手じん性の低下を抑制又は防止することができる。
【００４８】
図２は、本発明による極厚鋼板の突合せ溶接構造の第２実施形態図である。
図２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）において、第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２は、それぞれ板厚が許容厚Ｔの複数の鋼板７からなる。また、突合せ溶接継手４は、複数の鋼板７をそれぞれ突合せ溶接した複数の突合せ溶接部を有する。
【００４９】
図２（Ａ）において、第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２は、それぞれ板厚が許容厚Ｔの２枚の鋼板７からなる。
この例で突合せ溶接継手４は、表側の２枚の鋼板７の先端同士を表側から突合せ溶接した表側溶接部４ａと、裏側の２枚の鋼板７の先端同士を裏側から突合せ溶接した裏側溶接部４ｂである。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００５０】
図２（Ｂ）において、第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２は、それぞれ板厚が許容厚Ｔの３枚の鋼板７からなる。
この例で、第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２は、上述した２枚の鋼板７の他に、それぞれ裏側にさらに１枚の鋼板７を有する。
この例において、裏側溶接部４ｂの表面は面一に加工され、その上に２枚の鋼板７を重ねた後に突合せ溶接されている。突合せ溶接継手４は、追加した鋼板７の両端を裏側から突合せ溶接した裏側溶接部４ｃである。
【００５１】
図２（Ｃ）に示すように、第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２をそれぞれ４枚以上の鋼板７で構成してもよい。
【００５２】
上述した図２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の構成により、第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２の板厚が許容厚Ｔの２倍以上であっても、突合せ溶接することができ、かつそれぞれの突合せ溶接継手４の引張強度を確保し、継手じん性の低下を抑制又は防止することができる。
【００５３】
図３は、本発明による極厚鋼板の突合せ溶接構造の第３実施形態図である。
図３（Ａ）において、第１極厚鋼板１は、許容厚Ｔの２倍の板厚を有する単一の極厚鋼板である。
第１極厚鋼板１は、許容厚Ｔの板厚ｔａを有する第１先端部１ａと、第１先端部１ａの末端に位置し許容厚Ｔに相当する段差ｔｂを有する第１段差部１ｂと、を有する。また、第２極厚鋼板２は、板厚が許容厚Ｔの２枚の鋼板７を有する。
突合せ溶接継手４は、第１先端部１ａと鋼板７の一方を表側から突合せ溶接した表側溶接部４ａと、第１段差部１ｂと鋼板７の他方を裏側から突合せ溶接した裏側溶接部４ｂと、を有する。
その他の構成は、図１（Ａ）と同様である。
【００５４】
図３（Ｂ）において、第１極厚鋼板１は、許容厚Ｔの３倍の板厚と、板厚から許容厚Ｔの２倍を減算した段差を有する１つの余厚部１ｃと、を有する。また、第２極厚鋼板２は、さらに、余厚部１ｃと突き合わせ溶接され、板厚が許容厚Ｔの１枚の鋼板７を有する。
その他の構成は、図３（Ａ）と同様である。
【００５５】
同様に、第１極厚鋼板１は、許容厚Ｔの４倍以上の板厚を有する単一の極厚鋼板であってもよい。
【００５６】
上述した図３（Ａ）（Ｂ）の構成により、第１極厚鋼板１の板厚が許容厚Ｔの２倍以上であっても、突合せ溶接することができ、かつそれぞれの突合せ溶接継手４の引張強度を確保し、継手じん性の低下を抑制又は防止することができる。
【００５７】
図４は、本発明による極厚鋼板の突合せ溶接構造の第４実施形態図である。
図４（Ａ）において、第１極厚鋼板１は、許容厚Ｔの３倍の板厚を有する単一の極厚鋼板である。また、第２極厚鋼板２は、板厚が許容厚Ｔの２倍の板厚の極厚鋼板と、板厚が許容厚Ｔの鋼板７からなる。
その他の構成は、図３（Ｂ）と同様である。
【００５８】
図４（Ｂ）において、第１極厚鋼板１は、許容厚Ｔの２倍の板厚を有する極厚鋼板と、板厚が許容厚Ｔの鋼板７からなる。
その他の構成は、図３（Ｂ）と同様である。
【００５９】
上述した図４（Ａ）（Ｂ）の構成により、第１極厚鋼板１の板厚が許容厚Ｔの３倍以上であっても、突合せ溶接することができ、かつそれぞれの突合せ溶接継手４の引張強度を確保し、継手じん性の低下を抑制又は防止することができる。
【００６０】
以下、オフセット量Ｌについて説明する。
図６は、２枚重ねの場合のオフセット量Ｌの説明図である。
オフセット量Ｌは、溶接法にあわせて熱影響部Ｆの範囲を考慮して決定するのがよい。
板厚が５０ｍｍ以上の厚鋼板の突合せ溶接試験を実施した結果、熱影響部Ｆの溶接金属からの範囲は、低入熱のＣＯ２自動溶接の場合に５〜１２ｍｍ、大入熱のエレクトロガスアーク溶接の場合に１５〜２０ｍｍであった。
従って、板厚５０ｍｍ以上の厚鋼板の場合、板厚の最大４０％程度まで熱影響を受けると考えられる。
従って、熱影響を回避するためのオフセット量Ｌの最小値は、図６のように重ね合された２枚の厚鋼板の板厚をｔ１、ｔ２とすると、その板厚の和（ｔ１＋ｔ２）の４０％以上が好ましく、５０％以上がさらに好ましく、２枚の板厚の最大値以上であるのがさらに好ましい。
オフセット量Ｌの最大値は、オフセット量Ｌの最小値以上であればよい。なお、オフセット量Ｌの最大値は極厚鋼板の加工やハンドリングを容易にする観点から、２枚の厚鋼板の板厚の和（ｔ１＋ｔ２）の１０倍以下であるのがよい。
以上の観点から、オフセット量Ｌは少なくとも下記の式（１）を満たす範囲に設定するのがよい。
Ｍａｘ（ｔ１，ｔ２）≦オフセット量Ｌ≦１０（ｔ１＋ｔ２）・・・（１）
【００６１】
図７は、２倍厚又は２枚重ねの場合のオフセット量Ｌの説明図である。この図において、（Ａ）は２倍厚の板同士（両面）、（Ｂ）は２倍厚の板との組合せ（片面）、（Ｃ）は２枚重ね（両面）、（Ｄ）は２枚重ね（片面）の例である。
以下、「２倍厚の板」とは、板厚が許容厚Ｔの２倍の極厚鋼板を意味し、「２枚重ね」とは、板厚が許容厚Ｔの鋼板を２枚重ねた極厚鋼板を意味する。また、「両面」とは両側から突合せ溶接することを意味し、「片面」とは片側から突合せ溶接することを意味する。
【００６２】
図７の例において、２つの段差部又は２枚の鋼板の板厚をｔ１，ｔ２とすると、オフセット量Ｌａは、少なくとも下記の式（２）を満たす範囲に設定するのがよい。
Ｍａｘ（ｔ１，ｔ２）≦オフセット量Ｌａ≦１０（ｔ１＋ｔ２）・・・（２）
【００６３】
図８は、３倍厚又は３枚重ねの場合のオフセット量の説明図である。この図において、（Ａ）は３倍厚の板同士（両面）、（Ｂ）は３倍厚の板との組合せ（片面）、（Ｃ）は３枚重ね（両面）、（Ｄ）は３枚重ね（片面）の例である。
図８の例において、３つの段差部又は３枚の鋼板の板厚をｔ１，ｔ２，ｔ３とすると、オフセット量Ｌａは、式（２）で表される。
また、オフセット量Ｌｂは、少なくとも下記の式（３）を満たす範囲に設定するのがよい。
Ｍａｘ（ｔ２，ｔ３）≦オフセット量Ｌｂ≦１０（ｔ２＋ｔ３）・・・（３）
【００６４】
図９は、４倍厚又は４枚重ねの場合のオフセット量の説明図である。この図において、（Ａ）は４倍厚の板同士（両面）、（Ｂ）は４倍厚の板との組合せ（片面）、（Ｃ）は４枚重ね（両面）、（Ｄ）は４枚重ね（片面）の例である。
図９の例において、４つの段差部又は４枚の鋼板の板厚をｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４とすると、オフセット量Ｌａ，Ｌｂは、式（２）（３）で表される。
また、オフセット量Ｌｃは、少なくとも下記の式（４）を満たす範囲に設定するのがよい。
Ｍａｘ（ｔ３，ｔ４）≦オフセット量Ｌｃ≦１０（ｔ３＋ｔ４）・・・（４）
【００６５】
上述した本発明により、以下の効果が得られる。
【００６６】
（１）極厚鋼板の両面の突合せ溶接継手４の位置が、オフセット量Ｌを隔ててオフセットすることで、溶接金属量が低減され、施工能率の向上や入熱量の低減による継手性能を向上できる。
（２）ＹＰ４６０級鋼の板厚７０ｍｍを超える板では、大入熱溶接（片面１パス、エレクトロガスアーク溶接）での継手じん性の確保が困難であるため、従来はＣＯ２多層溶接としていた。しかし、本発明により、入熱量が低減されるため、さらなる厚板での片面１パス、エレクトロガスアーク溶接が可能となる。例えば、ＹＰ４６０級鋼の板厚８０ｍｍ〜１００ｍｍの突合せ溶接が可能となる。
（３）製鉄所や輸送、造船所内での製造やハンドリングの制限である重量から、従来は厚板の板寸法を大きく出来なかった。しかし、図２のように、２枚以上の鋼板を重ねて極厚鋼板とすることで、１枚あたりの重量を削減し、板寸法を大きくすることができる。この結果、船長方向に長くできる。
具体的には、造船所や製鉄所では、１枚あたり２０トンを超えるような重い鋼板は通常扱いにくい。一方、渠中でのブロック数を減らしたいために板厚を落として板寸法を大きくしたい要望があった。これは、船の性能としては厚板を使用したいとの相反した条件下である。
本発明により、例えば、２０トンの制限下では１００ｍｍ板厚で２ｍ幅×１３ｍ長さが限界だが、５０ｍｍの二重板であれば、２ｍ幅×２６ｍ長さのブロック長が可能となる。
（４）２枚重ねとすることで、超極厚鋼板のハッチサイドコーミングが可能となる。
大入熱溶接（厚板での片面１パス、エレクトロガスアーク溶接）の場合、１枚６５ｍｍ〜７０ｍｍ×２枚重で板厚１３０ｍｍ〜１４０ｍｍ程度まで可能となる。
これよりＣＯ２多層溶接の場合、１枚１００ｍｍ程度までを２枚重ねとすれば、その倍の２００ｍｍ程度まで可能となる。
【００６７】
上述した本発明によれば、複数の突合せ溶接継手４が第１極厚鋼板１と第２極厚鋼板２の突合せ部に直交する断面において、互いに熱影響を回避できるオフセット量Ｌを隔ててオフセットしているので、突合せ溶接時に隣接する突合せ部に与える熱影響を回避できる。
また、各突合せ溶接継手４は、それぞれ突合せ溶接時の継手性能を維持可能な許容厚Ｔを有するので、突合せ溶接継手４の引張強度を確保することができる。
【００６８】
従って、複数の突合せ溶接継手４の組合せとして合計板厚が７０ｍｍを超える極厚鋼板を突合せ溶接することができ、かつそれぞれの突合せ溶接継手４の引張強度を確保し、継手じん性の低下を抑制又は防止することができる。
また、突合せ溶接継手４の引張強度を確保することができる限りで、種々の溶接手段を用いることができ、かつ溶接量も少ないので、溶接パス数を少なくでき、短期間で溶接することができる。
【００６９】
なお本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７０】
ｅ  余盛、Ｆ  熱影響部、ｔ，ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４  板厚、
Ｌ，Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ  オフセット量、Ｔ  許容厚、１  第１極厚鋼板、
１ａ  第１先端部、１ｂ  第１段差部、１ｃ，１ｄ  余厚部、
２  第２極厚鋼板、２ａ  第２段差部、２ｂ  第２先端部、
２ｃ，２ｄ  余厚部、４  突合せ溶接継手、４ａ  表側溶接部、
４ｂ，４ｃ  裏側溶接部、５  補助鋼板、６  境界面、７  鋼板
【図１】
2016198811.tif 000003
【図２】
2016198811.tif 000004
【図３】
2016198811.tif 000005
【図４】
2016198811.tif 000006
【図５】
2016198811.tif 000007
【図６】
2016198811.tif 000008
【図７】
2016198811.tif 000009
【図８】
2016198811.tif 000010
【図９】
2016198811.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月24日(2016.6.24)
【手続補正１】
【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】
板厚が１００ｍｍを超える極厚鋼板の突合せ溶接構造であって、
第１極厚鋼板又は第２極厚鋼板が、単一の前記極厚鋼板であり、
前記第１極厚鋼板と前記第２極厚鋼板の突合せ部に直交する断面において、互いに熱影響を回避できるオフセット量を隔ててオフセットした複数の突合せ溶接継手と、隣接する前記突合せ溶接継手を連結し表面又は裏面に平行に延びる境界面と、を有し、
各突合せ溶接継手は、それぞれ突合せ溶接時の継手性能を維持可能な許容厚を有する、ことを特徴とする極厚鋼板の突合せ溶接構造。
【請求項２】
前記第１極厚鋼板と前記第２極厚鋼板は、それぞれ単一の極厚鋼板であり、
前記第１極厚鋼板は、前記許容厚の板厚を有する第１先端部と、前記第１先端部の末端に位置し前記許容厚に相当する段差を有する第１段差部と、を有し、
前記第２極厚鋼板は、前記第１先端部の板厚に相当する段差を有する第２段差部と、前記第１段差部の段差に相当する厚さを有する第２先端部と、を有し、
前記突合せ溶接継手は、前記第１先端部と前記第２段差部を表側から突合せ溶接した表側溶接部と、前記第１段差部と前記第２先端部を裏側から突合せ溶接した裏側溶接部と、を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の極厚鋼板の突合せ溶接構造。
【請求項３】
前記第１極厚鋼板と前記第２極厚鋼板は、前記許容厚の３倍以上の板厚と、前記板厚から前記許容厚の２倍を減算した段差を有する１以上の余厚部と、を有し、
さらに、前記第１極厚鋼板と前記第２極厚鋼板の各余厚部に両端が突合せ溶接され、板厚が前記許容厚の１以上の補助鋼板を有する、ことを特徴とする請求項２に記載の極厚鋼板の突合せ溶接構造。
【請求項４】
前記第１極厚鋼板は、単一の極厚鋼板であり、
前記第１極厚鋼板は、前記許容厚の板厚を有する第１先端部と、前記第１先端部の末端に位置し前記許容厚に相当する段差を有する第１段差部と、を有し、
前記第２極厚鋼板は、板厚が許容厚の２枚の鋼板を有し、
前記突合せ溶接継手は、前記第１先端部と前記鋼板の一方を表側から突合せ溶接した表側溶接部と、前記第１段差部と前記鋼板の他方を裏側から突合せ溶接した裏側溶接部と、を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の極厚鋼板の突合せ溶接構造。
【請求項５】
前記第１極厚鋼板は、前記許容厚の３倍以上の板厚と、前記板厚から前記許容厚の２倍を減算した段差を有する１以上の余厚部と、を有し、
前記第２極厚鋼板は、さらに、各余厚部と突き合わせ溶接され、板厚が前記許容厚の１以上の鋼板を有する、ことを特徴とする請求項４に記載の極厚鋼板の突合せ溶接構造。
【請求項６】
前記オフセット量の最小値は、隣接する前記突合せ溶接継手の板厚の和の４０％以上、５０％以上、又は２枚の板厚の最大値以上である、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の極厚鋼板の突合せ溶接構造。
【請求項７】
板厚が１００ｍｍを超える極厚鋼板の突合せ溶接方法であって、
第１極厚鋼板又は第２極厚鋼板が、単一の前記極厚鋼板であり、
前記第１極厚鋼板と前記第２極厚鋼板の突合せ部に直交する断面において、互いに熱影響を回避できるオフセット量を隔ててオフセットした複数の突合せ部と、隣接する前記突合せ部を連結し表面又は裏面に平行に延びる境界面と、を準備し、
各突合せ部を、それぞれ突合せ溶接して、継手性能を維持可能な許容厚を有する複数の突合せ溶接継手を形成する、ことを特徴とする極厚鋼板の突合せ溶接方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明によれば、板厚が１００ｍｍを超える極厚鋼板の突合せ溶接構造であって、
第１極厚鋼板又は第２極厚鋼板が、単一の前記極厚鋼板であり、
前記第１極厚鋼板と前記第２極厚鋼板の突合せ部に直交する断面において、互いに熱影響を回避できるオフセット量を隔ててオフセットした複数の突合せ溶接継手と、隣接する前記突合せ溶接継手を連結し表面又は裏面に平行に延びる境界面と、を有し、
各突合せ溶接継手は、それぞれ突合せ溶接時の継手性能を維持可能な許容厚を有する、ことを特徴とする極厚鋼板の突合せ溶接構造が提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
また本発明によれば、板厚が１００ｍｍを超える極厚鋼板の突合せ溶接方法であって、
第１極厚鋼板又は第２極厚鋼板が、単一の前記極厚鋼板であり、
前記第１極厚鋼板と前記第２極厚鋼板の突合せ部に直交する断面において、互いに熱影響を回避できるオフセット量を隔ててオフセットした複数の突合せ部と、隣接する前記突合せ部を連結し表面又は裏面に平行に延びる境界面と、を準備し、
各突合せ部を、それぞれ突合せ溶接して、継手性能を維持可能な許容厚を有する複数の突合せ溶接継手を形成する、ことを特徴とする極厚鋼板の突合せ溶接方法が提供される。