特許ウォッチ

公開番号2025084051
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-02
出願番号2024124845
出願日2024-07-31
発明の名称T字隅肉溶接継手および鋼構造物
出願人株式会社神戸製鋼所
代理人個人,個人
主分類C22C 38/00 20060101AFI20250526BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】高い疲労強度を示すT字隅肉溶接継手と、該T字隅肉溶接継手を有する鋼構造物を提供する。
【解決手段】平板に立て板を隅肉溶接してなるT字溶接継手であって、前記平板に用いる鋼板は、化学組成が、C、Si、Mn、P、S、Al、Cu、Ni、Nb、Ti、N、Ca、およびSi+Cuが所定の範囲を満たし、残部はFeおよび不可避不純物からなり、更に、鋼板の板厚方向に表面から1mmまでの断面領域において、長さが10μmを超える非金属介在物の個数密度が10個/mm²以下である、T字隅肉溶接継手。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
平板に立て板を隅肉溶接してなるＴ字溶接継手であって、前記平板に用いる鋼板は、
化学組成が、
Ｃ：０．０３～０．０８質量％、
Ｓｉ：０．３０～０．６０質量％、
Ｍｎ：１．００～２．００質量％、
Ｐ：０質量％超、０．０２０質量％以下、
Ｓ：０質量％超、０．００２質量％以下、
Ａｌ：０．０１～０．０５質量％、
Ｃｕ：０．１０～０．５０質量％、
Ｎｉ：０．１０～０．５０質量％、
Ｎｂ：０質量％超、０．０３０質量％以下、
Ｔｉ：０．００５～０．０２５質量％、
Ｎ：０．００２～０．００７質量％、
Ｃａ：０．０００５～０．００３０質量％、および
Ｓｉ＋Ｃｕ：０．４質量％以上を満たし、
残部はＦｅおよび不可避不純物からなり、更に、
鋼板の板厚方向に表面から１ｍｍまでの断面領域において、長さが１０μｍを超える非金属介在物の個数密度が１０個／ｍｍ
２
以下である、Ｔ字隅肉溶接継手。
続きを表示（約 220 文字）【請求項２】
前記平板に用いる鋼板の降伏強さは５００ＭＰａ以下である、請求項１に記載のＴ字隅肉溶接継手。
【請求項３】
Ｔ字片面隅肉溶接継手であって、溶接部の溶け込み率が、立て板の板厚の５０～９０％である、請求項１または２に記載のＴ字隅肉溶接継手。
【請求項４】
請求項１または２に記載のＴ字隅肉溶接継手を有する、鋼構造物。
【請求項５】
請求項３に記載のＴ字隅肉溶接継手を有する、鋼構造物。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、Ｔ字隅肉溶接継手および鋼構造物に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
橋梁、船舶、建築物、建設機械等の溶接構造物では、該溶接構造物の疲労強度向上の観点から、溶接継手の疲労強度を向上することが求められる。溶接継手の疲労強度を向上させる技術として、止端形状を改善する技術、溶接残留応力を低減する技術等が挙げられる。
【０００３】
前記止端形状を改善する技術として、例えば特許文献１には、隅肉溶接継手の溶接止端部を研削する方法、また特許文献２には、ＴＩＧアーク熱により溶接止端部を溶融して滑らかにする方法が示されている。前記溶接残留応力を低減する技術として、例えば特許文献３には、溶接ビードに沿ってハンマーピーニングまたは超音波衝撃処理で圧縮残留応力を導入して疲労強度を改善する方法が示されている。また特許文献４、特許文献５には、低変態温度溶接材料を使用して溶接する方法が示されている。
【０００４】
前記溶接構造物が橋梁である場合、例えば溶接継手として、橋梁鋼床板にリブ材が隅肉溶接により取り付けられた隅肉溶接継手が挙げられる。該隅肉溶接継手の疲労強度を高める技術として、例えば特許文献６には、平板と縦板の突合せ部にレ開先（くさび状空隙）を有する略Ｔ字型の隅肉溶接継手において、開先として開先角度２０°以上３５°以下のレ開先（くさび状空隙）を形成し、１電極１パス当たりの入熱量が５ｋＪ／ｃｍ以上、１０ｋＪ／ｃｍ以下でソリッドワイヤを用いたガスメタルアーク溶接により裏波ビードを形成することが示されている。
【０００５】
また特許文献７には、多パス溶接であって、１パス目の溶接金属の変態開始温度が１７５℃～４００℃の範囲となるような溶接材料を用いて溶接を施す第１の溶接工程、次いで、前記第１の溶接工程で形成した溶接金属の一部が未溶融部となるように、溶接金属を１パスまたは２パス以上で盛り上げる溶接を施す第２の溶接工程であって、最終パスの溶接熱により前記未溶融部を全てオーステナイトに再変態させる第２の溶接工程を有する、多パス溶接を行うことが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開平５－６９１２８号公報
特開昭５９－１１０４９０号公報
特開２０１３－２３３５９０号公報
特許３８５１９５３号
特許３７５２５４５号
特開２００８－２９０１１５号公報
国際公開第２０１２／１１４５３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
鋼材が高強度化すると、鋼材自体の疲労強度は向上する。しかし、鋼材自体の疲労強度が向上しても、溶接継手の疲労強度は改善しないことが、例えば、渡辺修ら、「高強度鋼溶接継手の疲労強度とその支配因子－応力集中係数と溶接残留応力の効果－」、溶接学会論文集，１９９５年、第１３巻、第３号、ｐ.４３８－４４３によって知られている。その理由として、溶接ビードの止端部の形状に起因した応力集中、溶接で生じた引張残留応力の存在により、溶接ビード内で疲労亀裂が発生しやすい状態となり、これらの現象に鋼材の疲労強度は影響しないためと考えられている。
【０００８】
特許文献１、２のように止端形状を改善する技術と、特許文献３のように溶接残留応力を低減する技術は、継手の疲労寿命の改善に寄与するが、例えば、橋梁鋼床板にリブが隅肉溶接により取り付けられた隅肉溶接継手の場合、疲労亀裂発生位置は溶接ルート部であり溶接後に止端形状の改善や溶接残留応力の低減といった対応を行うことができない。
【０００９】
また溶接ルート部の疲労改善技術としては、特許文献４、５のように低変態温度溶接材料を使用して溶接すること、特許文献６、７のように、混合ガスでの裏波溶接を行うことや特殊な溶接材料で多パス溶接を実施するものがある。しかし、これらはいずれも特殊な溶接であり、通常の隅肉溶接（特に橋梁鋼床板にＵリブを隅肉溶接、更に特には橋梁鋼床板にＵリブを片面隅肉溶接）で疲労特性が改善されていない。
【００１０】
特に、橋梁鋼床板にＵリブを片面隅肉溶接した、Ｔ字片面隅肉溶接継手（以下「鋼床板Ｕリブ溶接継手」ということがある）は、該溶接継手側からの平板（デッキプレート）貫通の疲労亀裂を目視点検で発見することが困難なため、Ｕリブ溶接継手のルート部からの疲労亀裂発生の抑制が求められる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許