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日本建築学会大会学術講演梗概集（東北） 2009年 8 月

突合せ継手における溶接金属部の強度評価の検証（その６ 引張試験結果の分析）
正会員 ○加賀美安男*1 正会員 服部和徳*3 正会員 三村麻里*5正会員
藤田哲也*2 正会員 笠原基弘*4 正会員 中込忠男*6
溶接接合部
引張試験

突合せ継手硬さ試験

溶接入熱
化学成分分析

1. はじめに
建築鉄骨の柱梁溶接接合部は、塑性ひずみを許容してーク溶接の場合)を用いた。
表 1 に実験の結果得られた入熱、DEPO 引張強さ、ビッ設計するため、その溶接部には強度と靭性が求められる。 カース硬さ及び溶接金属の化学成分を示す。
その検査方法のひとつとして、簡易硬さ試験で溶接金属
表 1 実験結果
試
機械試験結果化学分析
表面のリーブ硬さを計測して、強度を推定する方法が提試験
板 験 入熱ワイヤ
引張強さ 硬さ案されている。
本研究では中間層と最終層で溶接条件を変化させ、積層毎の溶接金属の性能を詳細に調査した。溶接条件の違いによる溶接金属の性能の違いを把握することにより、体名厚12125122

溶接材料に対する入熱、パス間温度および溶接パス数等の溶接条件を確定することで、溶接金属の性能を確実に確保することを目的としている。
文献 1

前報その１~５141YGW1140で実験概要及び実験結果を報告した。

本報その６では、引張試験結果、硬さ試験結果、化学成分分析結果、試験片採取位置の溶接パス時の溶接条件か142ら、強度を推定することを目的としている。
8212. 引張強さの推定方法
実験の溶接条件及び実験の結果得られた DEPO 部の引張強さ、ビッカース硬さ及び合金成分から溶接金属の引張強度を以下のフローにて推定する。
既往の研究文献 2 にて提示されている推定式(1)及び(2)に25822YGW18841 (Mo無)40より溶接金属の硬さを推定する。

H + HB HM - HB
HV = M´ arctan(x)22. 2
x = 4´log(t 8 / 5 / t M )-2log(t B / t M )842･･･(1)･･･(2)941
YGW1840(Mo有)H M ：100%マルテンサイトのビッカース硬さ
H B ：0%マルテンサイトのビッカース硬さ
t8 / 5 ：800℃から 500℃までの冷却時間（ｓ）
t M ：溶接金属組織が 100%マルテンサイトになる最大

942

片 (kJ/cm)
N/mm2
名
S
27.8
509.0

175.0 0.063 0.440 0.980 0.036 0.003 0.000 0.005

M

17.4

511.0

171.0 0.067 0.450 1.040 0.043 0.003 0.000 0.006

B

32.1

525.0

168.0 0.089 0.420 1.110 0.041 0.004 0.000 0.006

S

19.3

517.0

168.0 0.074 0.420 1.030 0.034 0.004 0.000 0.006

M47.4

491.0

166.0 0.082 0.400 1.060 0.032 0.004 0.000 0.006

B

33.5

507.0

158.0 0.091 0.410 1.150 0.040 0.005 0.000 0.007

S

21.4

512.0

167.0 0.068 0.410 0.940 0.037 0.003 0.000 0.005

MU

22.6

524.0

169.0 0.068 0.450 1.010 0.045 0.003 0.000 0.006

MM

25.9

508.0

159.0 0.071 0.440 1.010 0.042 0.003 0.000 0.005

MB

23.5

511.0

168.0 0.080 0.430 1.110 0.037 0.003 0.000 0.005

B26.1

488.0

161.0 0.081 0.420 1.090 0.041 0.004 0.000 0.005

S20.5

500.0

166.0 0.070 0.370 0.900 0.034 0.003 0.000 0.005

MU

61.6

484.0

160.0 0.078 0.400 1.050 0.034 0.003 0.000 0.005

MM

64.0

466.0

152.0 0.083 0.380 1.040 0.032 0.004 0.000 0.005

MB56.1482.0

167.0 0.094 0.410 1.130 0.046 0.003 0.000 0.005

B45.9

470.0

146.0 0.094 0.390 1.120 0.037 0.005 0.000 0.006

S

27.4493.0156.0 0.081 0.540 1.130 0.037 0.003 0.002 0.005

M36.2

512.0

169.0 0.084 0.540 1.170 0.032 0.003 0.002 0.005

B

31.8

507.0

164.0 0.093 0.520 1.230 0.041 0.004 0.001 0.005

S

23.9

516.0

172.0 0.080 0.490 1.060 0.035 0.003 0.002 0.005

M

50.7

505.0

166.0 0.087 0.500 1.180 0.032 0.003 0.002 0.005

B

42.6

508.0

160.0 0.096 0.470 1.210 0.033 0.004 0.002 0.006

S

20.1

538.0

173.0 0.071 0.580 1.140 0.038 0.002 0.002 0.004

MU

27.4

541.0

184.0 0.073 0.610 1.190 0.041 0.002 0.002 0.006

MM22.9509.0

164.0 0.083 0.560 1.210 0.041 0.003 0.002 0.005

MB23.4526.0

177.0 0.094 0.510 1.240 0.043 0.004 0.002 0.005

B

32.1

501.0

157.0 0.089 0.560 1.230 0.040 0.003 0.002 0.004

S

25.9

491.0

156.0 0.073 0.520 1.060 0.032 0.002 0.002 0.005

MU61.5491.0

162.0 0.077 0.530 1.120 0.028 0.002 0.002 0.005

MM57.2468.0

150.0 0.082 0.520 1.140 0.029 0.003 0.002 0.005

MB58.7497.0

173.0 0.094 0.510 1.240 0.029 0.003 0.002 0.005

B50.9

491.0

154.0 0.095 0.490 1.230 0.034 0.004 0.002 0.007

S21.9

541.0

183.0 0.051 0.490 1.040 0.055 0.210 0.003 0.005

MU

33.9

543.0

193.0 0.051 0.490 1.040 0.051 0.210 0.003 0.004

MM24.7508.0

171.0 0.063 0.470 1.080 0.049 0.180 0.003 0.005

MB26.5528.0

186.0 0.069 0.480 1.160 0.051 0.170 0.003 0.004

B

32.4

511.0

163.0 0.072 0.460 1.160 0.048 0.150 0.003 0.006

S0.0

512.0

184.0 0.056 0.450 1.000 0.044 0.200 0.003 0.005

MU

3.1

520.0

180.0 0.065 0.450 1.080 0.041 0.180 0.003 0.005

MM

56.8

471.0

161.0 0.062 0.450 1.070 0.039 0.180 0.003 0.005

MB

55.5

511.0

202.0 0.075 0.470 1.170 0.046 0.160 0.003 0.005

B

45.6

487.0

160.0 0.081 0.430 1.170 0.044 0.140 0.002 0.006

HvC

SiMnTi

MoBN(注)着色欄は、入熱及びパス間温度の管理を最終層のみ行った試験体を示す。の 800℃から 500℃までの冷却時間(s)3.
引張強さと硬さの相関関係
t B ：溶接金属組織が 0%マルテンサイトになる最小の実験の結果得られた溶接金属の引張強さと硬さの関係
800℃から 500℃までの冷却時間(s)を図1 に示した。
次に、求められた溶接金属硬さを引張強さに換算する。
本実験の DEPO 部引張強さとビッカース硬さの相関関
この換算式には、本実験の DEPO 部分の引張強さとビッ係から求めた式は以下の通り。
カース硬さの相関関係から求めた式を用いる。

冷却時間の算定は、稲垣式(高張力鋼、ガスシールドア

Ts ( MPa ) = 1.234 Hv + 299

The Evaluation of the strength on the welding metal department in the butt joint(Part.6 The analysis of tensile test results)―681―･･･(3)Yasuo KAGAMI et al.

600

550550引張強さ(実験)N/mm2600

引張強さN/mm2500450

y = 1.2338x + 298.66
2R = 0.5319

400
350

500450400350

硬さHv300100120140160180300200300350

図 1 引張強さと硬さの関係

400450500

引張強さ(推定)N/mm2550600

図 3 引張強さ(実験)と引張強さ(推定)の関係

250

た引張強さと合わせて図 3 に示した。
引張強さ(推定)は、大半が実験で得られた引張強さより200小さめの値となっており、安全側に評価できると考える。
硬さ(実験)Hv

1506. まとめ
実験の結果得られた溶接金属の引張強さと硬さ間にある相関関係をもとに、硬さから溶接金属の引張強さの推100定式を求めた。
その上で、既往の研究にて提示されている硬さの推定

50式を用いて、与えられた溶接条件をもとに溶接金属の引張強さを推定した。
入熱及びパス間温度を管理した場合と管理しなかった

0050100150200250

硬さ(推定)Hv

場合の溶接金属とも、溶接施工時の溶接条件により推定した溶接金属の引張強さは、ほぼ実験結果から得られた溶接金属の引張強さを推定できる範囲にあると考える。

図 2 硬さ(実験)と硬さ(推定)の関係
4. 硬さの推定実験で得られた溶接金属の化学成分を用いて(1)式によ

今後は、溶接条件の違いによる溶接金属の化学成分の変動を考慮し、溶接材料のミルシート成分から溶接金属の引張強度を推定すると共に、推定式の精度を高めるこり算定した硬さ(推定)と実験の結果得られた硬さとの関係を図 2 に示した。とが課題と考える。

(1)式では、硬さを推定する際に必要となる合金成分に対して、本実験では Cr、Ni、Cu の測定を行っていないた【この一連の研究は（社）日本鋼構造協会 鉄骨溶接部の内質検査ガイドライン作成小委員会で企画立案して行った実験である。
】

め、やや精度が落ちる結果となった。

【参考文献】

5. 引張強さの推定(1)式を用いて得られた硬さ(推定)により(3)式を用いて溶接金属の引張強さを算定した結果を実験の結果得られ*1 ㈱日建設計*2㈱日本設計 博士(工学)*3㈶ﾍﾞﾀｰﾘﾋﾞﾝｸﾞ博士(工学)*4 溶接検査㈱ 博士(工学)*5㈱竹中工務店*6 信州大学 工学博士

文献１：小林光博,，藤田哲也, 加賀美安男 , 笠原基弘，三村麻里, 中込忠男, 的場耕：突合せ継手における溶接金属部の強度評価の検証 その 1〜その 5、日本建築学会学術講演梗概
集(中国)C-1，2008年8月
文献 2：溶接金属引張強さの予測式：百合岡 信孝、児島 一浩：溶接学会論文集 第 22巻第1号*1 Nikken Sekkei*2 Nihonsekkei Inc. ,Dr. Eng.
*3 Better Living ,Dr. Eng.

―682―

*4Yosetsukensa Corp.,Dr. Eng.
*5 Takenaka Corporation*6 Shinshu Univ. ,Dr. Eng.