專利名稱：耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體的制作方法
技術領域：
本發明涉及在焊接接縫產生脆性裂紋的情況下控制、抑制脆性裂紋的傳播的耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體。特別是涉及即使在采用厚鋼板來進行焊接而成的焊接構造物的焊接接縫產生了脆性裂紋的情況下，也能夠控制、抑制脆性裂紋的傳播從而提高安全性的耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體。
背景技術：
近年來，在以大型集裝箱船、散裝貨船等船舶用焊接結構體、建筑構造物、土木鋼構造物為代表的焊接結構體中，要求對脆性裂紋等的破壞具有高的安全性。特別地，集裝箱船的大型化非常明顯，例如，可以制造6000TEU以上的大型集裝箱船，使船殼體外板的鋼板厚壁化和高強度化，采用板厚為70mm以上且屈服強度為390N/mm2級以上的鋼板。在此，所謂TEU(Twenty feet Equivalent Unit)表示換算成長度為20英尺的集裝箱的個數，是表示集裝箱船的裝載能力的指標。這樣的大型集裝箱船為了提高裝載能力、裝卸效率，被設計為沒有分隔壁來較大地確保上部開口部的構造，特別地，由于需要確保船殼體外板和內板的強度，因而采用上述那樣的高強度鋼板。在建造上述那樣的焊接構造物時，以降低建造成本、提高建造效率為目的，廣泛采用大線能量焊接(例如二氧化碳氣體保護焊electr0gaS arc welding)。特別地，鋼板的板厚越增加，焊接工時越顯著地增加，因此要求用直到極根的大線能量進行焊接。不過，在鋼板的焊接應用了大線能量焊接的情況下，焊接熱影響區(HAZ =Heat Affected Zone)的韌性降低，HAZ的寬度也增加，因此存在對于脆性破壞的破壞韌性值降低的傾向。因此，以抑制在焊接接縫產生脆性裂紋并且實現脆性裂紋的傳播停止(arrest 阻止)為目的，提出了耐脆性破壞特性優良的TMCP (Thermo Mechanical Control Process 熱加工控制)鋼板。通過采用上述的TMCP鋼板，作為對于脆性破壞發生的阻力值的破壞韌性值得以提高，因此在通常的使用環境中，構造物產生脆性破壞的可能性變得極低。不過， 在地震、構造物彼此碰撞的事故、以及災害等時，如果萬一產生脆性破壞，則脆性裂紋持續在HAZ中傳播，有可能對焊接構造物帶來較大的破壞。例如，在以集裝箱船等為代表的焊接結構體中，使用板厚為50mm左右的TMCP鋼板等，即使萬一在焊接接縫產生脆性裂紋，脆性裂紋也由于焊接殘余應力而從焊接部向母材側轉移，因此一般認為只要確保母材的阻止性能，脆性裂紋就能夠在母材中停止。另外，在超過6000TEU的大型集裝箱船等更大型的焊接結構體中，需要更大板厚的鋼板，并且在簡化構造的基礎上，鋼板的厚壁化是有效的，因此要求采用設計應力高的高強度鋼的厚鋼板。 不過，在采用這樣的厚鋼板的情況下，根據HAZ的破壞韌性的程度不同，脆性裂紋有可能不向母材轉移而沿著HAZ傳播。為了解決上述問題，提出了被設計為如下結構的焊接結構體將對接焊接接縫的一部分實施修補焊接(鏨鑿加工，或回填焊接)，使沿著HAZ傳播的脆性裂紋向母材側轉移 (例如，專利文獻1)。不過，在專利文獻1的焊接結構體中，在母材的破壞韌性非常優良的情況下是有效的，然而，在母材的破壞韌性并不充分的情況下，向母材側轉移的脆性裂紋較長地傳播，作為構造物的強度有可能顯著降低。另外，還存在如下問題回填焊接部的體積變大，工序時間延長，并且制造成本也增加。另外，還提出了一種如下所述的焊接結構體(例如，專利文獻2)在欲使產生于焊接接縫的脆性裂紋的傳播停止的區域，板狀的阻止構件(arrester member)以與焊接線交叉的方式貫穿并被焊接，作為阻止構件，采用使表面和背面的板厚比為2%以上的厚度的表層區域中的織構得以優化的材料。不過，在將專利文獻2所述的焊接結構體應用于大型建筑物的情況下，例如，于焊接接縫中傳播的脆性裂紋在將阻止構件焊接到鋼板的焊接接縫中傳播而進入到阻止構件中，保持原樣地在阻止構件的內部進行傳播，之后有可能再次在焊接接縫中傳播。另一方面，于焊接接縫中傳播的脆性裂紋在阻止構件以及將該阻止構件焊接到鋼板的焊接接縫的位置向母材側轉移的情況下，與上述同樣也擔心存在如下問題: 在母材的破壞韌性并不充分時，脆性裂紋較長地傳播，作為焊接構造物的強度顯著降低。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2005-131708號公報專利文獻2 日本特開2007-098441號公報
發明內容
發明所要解決的課題本發明是鑒于上述的問題而完成的，其目的在于提供一種耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體，其即使在焊接接縫產生脆性裂紋的情況下，也能夠抑制裂紋在焊接接縫和母材中傳播，從而能夠防止焊接結構體的斷裂。用于解決課題的手段
在焊接結構體的焊接接縫中發生了脆性裂紋的情況下，本發明人為了防止脆性裂紋在焊接接縫和母材中傳播，就鋼板之間的焊接接縫上設置的阻止構件、以及將阻止構件和鋼板進行焊接所得到的焊接接縫進行了潛心的研究。其結果是，發現了如下情況而完成了本發明通過使阻止構件的形狀和鋼材特性優化，抑制焊接接縫以及母材中的脆性裂紋的傳播，從而能夠防止焊接結構體產生大規模的破壞。也就是說，本發明的要旨與權利要求書中記載的以下的內容相關。[1] 一種耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體，其是通過將至少一部分區域的脆性裂紋傳播停止特性Kca為4000N/mm15以上的鋼板相互對接焊接以形成鋼板焊接接縫而得到的，其特征在于，在所述鋼板焊接接縫的至少一個部位設有耐裂紋控制部，用于控制產生于鋼板焊接接縫的脆性裂紋的傳播，該耐裂紋控制部包括阻止構件，其由脆性裂紋傳播停止特性Kca為6000N/mm15 以上的鋼板構成，并被插入到從所述鋼板焊接接縫開始橫跨所述鋼板而形成的貫通孔中；以及阻止焊接接縫，其是將該阻止構件的外緣部和與該阻止構件的外緣部相對置的鋼板母材對接焊接而形成的；所述阻止構件被形成為沿所述鋼板焊接接縫的長度方向的高度H(mm)、在與鋼板焊接接縫的長度方向交叉的方向上的橫向寬度W(mm)和板厚t(mm)各自的尺寸滿足下述 (1) (3)式所表示的關系，并且，該阻止構件的在脆性裂紋主對抗側的外緣部從所述鋼板焊接接縫的焊接金屬部開始在所述鋼板焊接接縫的兩側相對于鋼板焊接接縫的長度方向以15° 50°的角度傾斜地延伸，并且另一方的在脆性裂紋副對抗側的外緣部以70° 110°的角度與所述鋼板焊接接縫交叉，至少將所述耐裂紋控制部設置為所述阻止構件的橫向寬度方向端部面對所述鋼板的Kca為4000N/mm15以上的區域。1. 2T ≤ H(1)3. 2d ≤ W(2)0. 75T ≤ t ≤ 1. 5T (3)其中，在所述(1) (3)式中，T表示所述鋼板的板厚(mm)，d表示所述鋼板焊接接縫的焊接金屬部的寬度(mm)。[2]根據上述[1]或[2]所述的耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體，其特征在于，表示所述阻止構件的韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度vTrs2 (°C )和表示所述鋼板的母材韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度vTrsl (V )之間的關系滿足式vTrs2 ^ vTrsl-20所表示的關系。[3]根據上述[1]或[2]所述的耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體，其特征在于，表示所述阻止焊接接縫的焊接金屬部的韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度vTrs3(°C ) 和表示所述鋼板的母材韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度vTrsirC )之間的關系滿足式 vTrs3 ( vTrsl-20所表示的關系。[4]根據上述[1]或[2]所述的耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體，其特征在于，表示所述阻止焊接接縫的焊接金屬部的韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度VTrS3(°C )和表示所述鋼板的母材韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度vTrsl (°C )之間的關系滿足下式vTrsl+20 ( vTrs3 ( 0所表示的關系。[5]根據上述[1] [4]中任一項所述的耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體，其特征在于，所述鋼板的板厚為25mm 150mm。[6]根據上述[1] [5]中任一項所述的耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體，其特征在于，該焊接結構體被設置為在所述鋼板中，至少一部分區域的脆性裂紋傳播停止特性Kca為6000N/mm15以上，在所述耐裂紋控制部中，至少所述阻止構件的橫向寬度方向端部面對所述鋼板的Kca為6000N/mm15以上的區域。[7]根據上述[1] [6]中任一項所述的耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體，其特征在于，所述鋼板由在所述鋼板焊接接縫的長度方向上排列的至少兩個以上的小鋼板構成，并且通過將該小鋼板相互對接焊接而形成有小鋼板焊接接縫，所述耐裂紋控制部被設置為形成于所述阻止構件的橫向寬度方向端部側的所述阻止焊接接縫與所述小鋼板焊接接縫接觸。[8]根據上述[1] [6]中任一項所述的耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體，其特征在于，所述鋼板由在所述鋼板焊接接縫的長度方向上排列的至少兩個以上的小鋼板構成，并且通過將該小鋼板相互對接焊接而形成有小鋼板焊接接縫，所述耐裂紋控制部被設置為形成于所述阻止構件的橫向寬度方向端部側的所述阻止焊接接縫包括所述小鋼板焊接接縫；而且表示構成所述小鋼板焊接接縫的焊接金屬部的韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度VTrS4(°C )和表示所述鋼板的母材韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度vTrsl (°C )之間的關系滿足下式vTrs4 ≤ vTrsl-20所表示的關系。此外，在本發明中，將包括焊接金屬部和焊接熱影響區的部分定義為焊接接縫。另外，脆性裂紋傳播停止特性Kca是該焊接結構體所使用的溫度或設計溫度下的數值。發明的效果根據本發明的焊接結構體，在焊接接縫的至少一個部位設有耐裂紋控制部，該耐裂紋控制部具有阻止構件以及形成在阻止構件和母材鋼板之間的阻止焊接接縫，因此即使在焊接接縫產生了脆性裂紋的情況下，也能夠借助于耐裂紋控制部使在焊接接縫中傳播的脆性裂紋向鋼板母材的阻止性能較高的部位轉移，或用耐裂紋控制部加以阻止，從而能夠抑制脆性裂紋在焊接接縫和母材中傳播。因此，能夠以高生產效率和低成本得到可以使大規模破壞的產生防患于未然的焊接結構體。這樣的本發明的焊接結構體被用于以大型船舶為代表的、建筑構造物和土木鋼構造物等各種焊接構造物，由此可以同時滿足焊接構造物的大型化、對破壞具有高的安全性、 建造的焊接的高效率化以及鋼材的經濟性等，其產業上的效果不可估量。
圖1是說明本發明的圖，是表示在鋼板彼此被焊接而形成的鋼板焊接接縫的一部分設有由阻止構件和阻止焊接接縫構成的耐裂紋控制部的狀態的俯視圖。圖2是說明在鋼板焊接接縫的一部分設置有如圖1所示的耐裂紋控制部時的脆性裂紋的進展狀況的示意圖。圖3是說明本發明的焊接結構體的一個例子的圖，是表示在鋼板焊接接縫的一部分設有由阻止構件和阻止焊接接縫構成的耐裂紋控制部的狀態的俯視圖。圖4是用于說明阻止構件的形狀、特別是說明脆性裂紋副對抗側的外緣部的形狀的圖。圖5是說明將本發明的焊接結構體適用于船舶用焊接結構體的情況的概略圖。圖6是說明本發明的焊接結構體的另一例子的與圖3同樣的圖。圖7是說明本發明的焊接結構體的又一例子的與圖3同樣的圖。圖8是說明本發明的焊接結構體的再一例子的與圖3同樣的圖。圖9是說明在本發明的實施例中所采用的焊接接縫試驗體的制作方法的圖。圖10是對用于評價本發明的實施例中的耐脆性裂紋傳播性的拉伸試驗方法進行說明的圖。
具體實施例方式下面，參照附圖詳細地說明本發明的耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體的實施方式。此外，本實施方式是為了更好地理解發明的要旨而進行詳細說明的，因此只要不是特別地指定，就并不限定本發明。以往，鋼板焊接接縫中產生的脆性裂紋主要是在鋼板焊接接縫的長度方向傳播。 因此，存在如下問題以產生于鋼板焊接接縫的脆性裂紋為起點，有可能焊接結構體整體產生大的破壞。本發明人為了有效地控制上述那樣的脆性裂紋的傳播方向、抑制裂紋在焊接結構體中傳播，在上述現有技術中獲得了如下的見解重要的是進一步使阻止構件的形狀和鋼材特性優化。采用圖1和圖2就本發明的基本原理進行說明。在本發明中，在將鋼板1、1對接焊接而形成的鋼板焊接接縫2的中途設置耐裂紋控制部4，從而將鋼板焊接接縫2斷開。耐裂紋控制部4包括被插入到從上述鋼板焊接接縫開始橫跨上述鋼板而形成的貫通孔3的阻止構件5、以及將該阻止構件5對接焊接于鋼板 1而形成的阻止焊接接縫6。阻止構件5由具有比鋼板1更高的脆性裂紋傳播停止特性Kca 的鋼材形成，而且形成為如下形狀形成使預想有脆性裂紋傳播的主對抗側相對于鋼板焊接接縫2傾斜的阻止焊接接縫6。通過設置該耐裂紋控制部4來控制和抑制在鋼板焊接接縫2產生的脆性裂紋的傳播的機理往往隨著表示阻止焊接接縫6的焊接金屬部的韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度VTrS3(°C )的值的不同而不同，例如如圖2-a、圖2-b那樣。在鋼板焊接接縫2的長度方向的一側產生的脆性裂紋CR沿著鋼板1和鋼板焊接接縫2的邊界(或鋼板母材的熱影響區)傳播。裂紋CR到達阻止焊接接縫6時，在該接縫的vTrs值(VTrU)與母材相比較相對優良的情況下，裂紋CR不會進入到阻止焊接接縫6， 而是如圖2-a所示那樣，沿著鋼板1和阻止焊接接縫6的邊界(或鋼板母材的熱影響區) 傳播，在阻止焊接接縫6的橫向寬度方向端部到達到鋼板1的母材部。此時，即使進入到母材部，如果鋼板1的脆性裂紋傳播停止特性Kca較高，也能夠在此停止裂紋CR的進展。另外，在阻止焊接接縫6的vTrs值與母材相比較相對較差的情況下，裂紋CR有時也進入到阻止焊接接縫6，但由于阻止構件5的Kca較高，裂紋CR不會進入到阻止構件，而是如圖2-b所示那樣，沿著阻止構件5的邊界在阻止焊接接縫6內傳播，并且到達鋼板1的母材部。此時，如果鋼板1的脆性裂紋傳播停止特性Kca較高，則與圖2-a的情況同樣，能夠在此停止裂紋CR的進展。在本發明中，使相對于鋼板焊接接縫2傾斜的阻止焊接接縫6與鋼板焊接接縫2 連續形成，從而容易將脆性裂紋的進展從鋼板焊接接縫2引導到阻止焊接接縫。再者，在阻止焊接接縫的脆性-塑性斷口轉變溫度vTrs3比母材vTrsl差的情況下，根據阻止構件的條件的不同，有時也變得如圖2-c、圖2-d那樣。例如，在阻止構件5的厚度小于鋼板1的厚度的情況下，進入到阻止焊接接縫6的裂紋CR有時也接著進入到阻止構件5。即使在這樣的情況下，只要事先提高阻止構件5的 Kca，而且使阻止構件在沿鋼板焊接接縫的方向上的高度變得充分，就可以在阻止構件5的內部使裂紋CR的進展停止。
相反，在阻止構件5的Kca較低或者阻止構件的高度并不充分等情況下，如圖2_d 所示，裂紋CR也可能貫通阻止構件5而返回到鋼板焊接接縫，并再次在鋼板焊接接縫中傳播。再者，即使在脆性裂紋CR從鋼板焊接接縫2的長度方向的另一方的副對抗側傳播開來的情況下，只要事先提高阻止構件5的Kca，而且使阻止構件在沿鋼板焊接接縫的方向上的高度變得充分，則如圖2-e所示，可以在阻止構件5的內部使裂紋CR的進展停止。本發明是在這樣的基本原理下對阻止脆性裂紋進展的母材鋼板的條件、控制脆性裂紋進展的阻止構件和阻止焊接接縫的條件等進一步進行研究后而完成的。下面對本發明的實施方式進行詳細的說明。[第1實施方式]<整體的結構>如圖3所示，第1實施方式是將母材的至少一部分區域1A、1A的脆性裂紋傳播停止特性Kca為4000N/mm15以上的鋼板1、1對接焊接而形成有鋼板焊接接縫2的情況的例子，下面將應用于該接縫的形態稱作焊接結構體A加以說明。在焊接結構體A中，在鋼板焊接接縫2的至少一個部位，以與上述區域IA相鄰的方式設有耐裂紋控制部4。耐裂紋控制部4所設置的位置優選的是在被暴露于因碰撞或地震等引起的大的破壞能量中時預想有裂紋的產生和傳播的鋼板焊接接縫的中途。耐裂紋控制部4由阻止構件5和阻止焊接接縫6構成，該阻止構件5被設置為貫穿鋼板1，而且由脆性裂紋傳播停止特性Kca為eOOON/mm1·5以上的鋼材構成，該阻止焊接接縫6是通過將該阻止構件5與鋼板1對接焊接而形成的。阻止焊接接縫6將預想有脆性裂紋傳播的主對抗側與鋼板焊接接縫2連續地形成，并且相對于鋼板焊接接縫2傾斜地形成，從而將脆性裂紋的進展從鋼板焊接接縫2引導到阻止焊接接縫。因此，阻止構件5形成為從鋼板焊接接縫2的焊接線L上延伸的外緣部 51、52相對于鋼板焊接接縫2的長度方向以15° 50°的范圍的角度傾斜。在圖3的焊接結構體A中，表示阻止構件5形成為俯視看來大致呈等邊三角形的例子。〈鋼板〉鋼板1由母材的至少一部分的脆性裂紋傳播停止特性Kca被設定為4000N/mm15以上的鋼材構成。在形成大型的構造物的焊接結構體中，不僅采用具有整個區域為Kca高達4000N/ mm1'5以上的區域的脆性裂紋傳播停止特性的鋼材來構筑，而且有時也采用利用制造過程的熱處理在鋼板的一部分區域提高了脆性裂紋傳播停止特性的鋼板，或者采用即便是整個區域的Kca為4000N/mm15以上的鋼板、也在中途的彎曲加工等中受到加熱處理而使一部分區域的Kca得以降低的鋼板。在焊接結構體A中，如圖3所示，在與阻止焊接接縫6相鄰的部位即區域IA(在圖 3-a中為縱長方向下側)，母材的脆性裂紋傳播停止特性Kca被設定為4000N/mm15以上，從鋼板焊接接縫2的焊接線L上延伸的阻止構件5的傾斜外緣部51、52的后端(阻止構件的橫向寬度方向端部)51a、5h側所形成的阻止焊接接縫6與上述區域IA相鄰地形成。關于鋼板1的化學成分組成和金屬組織等沒有特別限制，在船舶用焊接結構體、 建筑構造物和土木鋼構造物等領域，能夠使用具有以往公知的鋼板特性的化學成分組成和金屬組織。例如，能夠列舉出如下的鋼其以質量％計，以含有C :0. 01 0. 18%,Si :0. 01 0. 5%, Mn 0. 3 2. 5%、P :0. 01%以下、S :0. 001 0. 02%的組成為基本，根據所要求的性能，使該組成還含有 N :0. 001 0.008%、B 0. 0001 0. 005%, Mo :0.01 1.0%、Al 0. 002 0. 1 %、Ti 0. 003 0. 05 %、Ca :0. 0001 0. 003 %、Mg :0. 001 0. 005 %、V
0.001 0. 18%, Ni 0. 01 5. 5%、Nb :0. 005 0. 05%, Cu :0. 01 3. 0%、Cr :0. 01
1.0%,REM :0. 0005 0. 005%中的1種或2種以上，剩余部分包括!^e和不可避免的雜質。特別地，作為脆性裂紋傳播停止特性Kca為6000N/mm15以上的鋼板，可以優選使用日本特開2007-302993號公報、日本特開2008-248382號公報等所公開的組成的厚鋼板。如圖3-a所示，在焊接結構體A中，通過將上述的鋼板1、1進行對接焊接，便形成鋼板焊接接縫2。另外，在由該鋼板焊接接縫2接合的各個鋼板1上，用于貫通設置詳情后述的阻止構件5的貫通孔3以鋼板焊接接縫2的焊接線L為中心，在各個鋼板1上對稱地設置。優選鋼板1的板厚設定在25mm 150mm的范圍內。只要鋼板1的板厚在該范圍內，就能夠確保作為焊接結構體的鋼板強度，并且能夠得到優良的耐脆性裂紋傳播性。特別地，在采用了 40mm以上的鋼板的焊接結構體中，沒有用于停止脆性裂紋傳播的有效手段， 在采用板厚為40mm以上、更優選為50mm IOOmm的鋼板的焊接結構體中，本發明可以更加有效地實施。另外，在本實施方式中，構成鋼板1的母材的至少一部分、在圖3所示的例子中為區域IA的脆性裂紋傳播停止特性Kca被設定為4000N/mm15以上，但從更加提高耐脆性裂紋傳播性的角度考慮，優選為6000N/mm15以上。<阻止構件>如圖3所示，阻止構件5被配置在由通過鋼板焊接接縫2接合的各個鋼板1而形成的貫通孔3中，優選以鋼板焊接接縫2的焊接線L為中心而在各個鋼板1中對稱。另外， 阻止構件5與阻止焊接接縫6 —起構成耐裂紋控制部4，該阻止焊接接縫6是通過將阻止構件5與露出到被形成在鋼板1中的貫通孔3內的焊接端對接焊接而形成的。阻止構件5通過構成上述的耐裂紋控制部4，從而即使在鋼板焊接接縫2產生裂紋的情況下，也能夠控制該裂紋的傳播方向，從而能夠防止裂紋以貫穿鋼板焊接接縫2的方式傳播而將相互焊接在一起的鋼板1彼此斷開。阻止構件5由脆性裂紋傳播停止特性Kca = 6000N/mmL5以上的鋼板構成。另夕卜， 在圖3所示的例子的阻止構件5中，從預想有裂紋進展的主對抗側的頂部fe向兩側延伸的外緣部51、52相對于鋼板焊接接縫2的長度方向(焊接線L)分別以15° 50°的范圍的角度θ 1傾斜地形成。并且阻止構件5以傾斜外緣部51、52的后端51a、5h與成為對脆性裂紋的副對抗側的外緣部53相連地形成，被構成為俯視看來呈大致等邊三角形。通過將阻止構件以及阻止焊接接縫的傾斜角度θ 1設定為上述范圍，即使產生在鋼板焊接接縫2中傳播的脆性裂紋的情況下，也能夠將該裂紋引導成從鋼板焊接接縫2沿著阻止焊接接縫6進展，從而穩定地使該裂紋向鋼板1的母材側轉移。當傾斜角度θ 1低于15°時，由于阻止構件的傾斜外緣部51、52的后端51a、5h 與鋼板焊接接縫2之間的距離較短，因而在鋼板焊接接縫中傳播的脆性裂紋在沿阻止焊接接縫6傳播后，有可能不會向鋼板的母材側轉移，而是從上述后端51a、5h再次進入到鋼板焊接接縫中而進行傳播。另外，當傾斜角度θ 1超過50°時，由于接近鋼板焊接接縫的長度方向和外緣部正交的角度即90°，因而難以將在鋼板焊接接縫中傳播的脆性裂紋控制為沿鋼板1和阻止焊接接縫6傳播。因此，脆性裂紋直接進入阻止構件中，裂紋的傳播不會完全停止，有可能通過阻止構件，再次進入到鋼板焊接接縫中而進行傳播。用于以沿著阻止焊接接縫6傳播的方式引導脆性裂紋的傾斜角度θ 1的優選的范圍是20° 45°，更優選的范圍是25° 40°。在圖3的焊接結構體A中，表示了阻止構件5形成為俯視看來呈大致等邊三角形的例子，但是阻止構件的形狀不限于此。也包括例如等腰三角形、圖4-a所示的相對于焊接線L不對稱的三角形、還有如圖4-b所示的由傾斜外緣部51、52的后端5la、5 連接而成的副對抗側的外緣部53不是直線的情況。無論在何種情況下，由阻止構件的傾斜外緣部51、52的后端51a、5h連接而成的副對抗側的外緣部53和焊接線L所成的角度θ 2優選為70° 110°。在該角度低于70°的情況下，沿著阻止焊接接縫6傳播而來的脆性裂紋有可能不向鋼板母材側轉移，而是在副對抗側的外緣部53中傳播，再次進入到鋼板焊接接縫。另外， 當角度超過110°時，在根據阻止構件的形狀的不同而使脆性裂紋進入到阻止構件的情況下，有可能不能停止裂紋的傳播。角度θ 2的更優選范圍是80° 100°。此外，在圖4中，相對于焊接線L在單側表示了 θ 2，但是另一側也同樣。在阻止構件5中，沿所述鋼板焊接接縫的長度方向的高度H(mm)、在與鋼板焊接接縫的長度方向交叉的方向上的橫向寬度W(mm)和板厚t(mm)各自的尺寸必須滿足下述 ⑴ ⑶式所表示的關系。1. 2T ^ H(1)3. 2d ^ W(2)0.75T彡 t 彡 1.5T (3)其中，在上述(1) (3)式中，T表示上述鋼板的板厚(mm)，d表示上述鋼板焊接接縫的焊接金屬部的寬度(mm)。此外，阻止構件的高度H和橫向寬度W以阻止焊接接縫的焊接金屬部的中點為基準。圖4所示的情況下的阻止構件的高度H為阻止焊接接縫和鋼板焊接接縫交叉的部位之間的距離，橫向寬度W是與鋼板焊接接縫呈直角的方向上的最大寬度。另外，在鋼的兩面形成有焊接金屬部的情況下，焊接金屬部的寬度d設定為較寬部分的寬度。本發明人各式各樣地改變阻止構件的形狀、尺寸，反復實施了焊接結構體的破壞試驗。其結果是，得到了在防止脆性裂紋于鋼板焊接接縫和鋼板母材中長距離傳播方面具有效果的上述關系。關于使裂紋轉移的效果，(1)式表示阻止構件5的高度H和鋼板1的板厚T之間具有相關關系。在表示阻止焊接接縫的焊接金屬部的韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度vTrs3比表示鋼板的母材韌性的vTrsl差等情況下，在鋼板焊接接縫中進展開來的脆性裂紋接著進入到阻止焊接接縫。此時，當阻止構件5的高度尺寸H比鋼板1的板厚T的1. 2倍更小時，則在任何板厚的情況下，進展開來的裂紋不會沿著阻止構件的傾斜外緣部轉移，而是進入到阻止構件5中，而且在阻止構件5的內部不能使裂紋的進展停止。可以認為進展開來的裂紋的能量與鋼板的板厚T成正比，而且使裂紋的進展方向轉移的驅動力取決于施加到阻止構件5的應力，但該應力與阻止構件5的高度尺寸H成正比，所以基于兩者的相關關系，將上述(1)式規定為阻止構件的高度尺寸H的下限值。雖然未設置H的上限值，但在實施時，自然而然地規定為焊接接縫2的尺寸所涵蓋的范圍。關于使裂紋轉移的效果，(2)式表示阻止構件5的寬度W和鋼板焊接接縫中焊接金屬部的寬度d之間具有相關關系。在鋼板焊接接縫2中進展開來的裂紋因阻止構件5而不得不變化進展方向，沿著外緣部51或52進展。此時，在阻止構件5的寬度尺寸W與焊接金屬部的寬度d的3. 2倍相比更小的情況下，到達后端51a或5 的裂紋在副對抗側的外緣部53中的左右任一個中傳播，再次返回到鋼板焊接接縫2而保持原樣進展，從而有可能不會停止。這是因為一般認為用于使到達傾斜外緣部51、52的后端51a、52a的裂紋朝著鋼板1而沿與鋼板焊接接縫的焊接金屬大致平行的方向進展的驅動力取決于施加到阻止構件5的應力，但該應力與從通過焊接接縫2的中心的焊接線L和副對抗側的外緣部53的交點到后端51a或52a的距離成正比。根據上述的相關關系，將上述(2)式規定為阻止構件的寬度尺寸W的下限值。雖然未設置W的上限值，但在實施時，自然而然地規定為焊接接縫 2的尺寸所涵蓋的范圍。關于使裂紋轉移的效果，(3)式表示阻止構件5的板厚t和鋼板1的板厚T之間具有相關關系。在阻止構件5的板厚t比鋼板1的板厚的0. 75倍更小的情況下，進展開來的裂紋不會轉向，而是進入到阻止構件5中，而且在阻止構件5的內部不能使裂紋停止。這是因為進展開來的裂紋的能量與板厚T成正比，但在阻止構件5的脆性裂紋傳播停止特性Kca 正好為6000N/mm15的情況下，而且在阻止構件5的板厚t比鋼板1的板厚的0. 75倍更小的情況下，由于在試驗的鋼板板厚的范圍內，阻止構件的內部應力較高，所以不能使裂紋停止。另一方面，在阻止構件5的板厚t比鋼板1的板厚的1. 5倍更大的情況下，由于阻止焊接接縫的焊接金屬焊趾部的應力集中的影響，脆性裂紋在阻止焊接接縫和鋼板焊接接縫的邊界部傳播，從而在脆性裂紋副對抗側的外緣部蔓延，這一點已通過實驗得到明確。可以認為其原因在于作為使裂紋的進展方向轉移的驅動力的施加到阻止構件5的應力因板厚t 的增大而減弱。為了更加切實地使脆性裂紋的傳播停止，在上述(1)式中，H/T優選為2.0以上， 特別地，為了使圖2-e所示的源于下緣部側的裂紋的進展得以停止，優選為2.5以上，更優選為3.0以上。另外，在上述⑵式中，W/d優選為5.0以上，更優選為7.0以上。再者，阻止構件的高度H優選為250mm以上或300mm以上，還更優選為400mm以上， 橫向寬度W優選為200mm以上或250mm以上，還更優選為300mm以上。通過將阻止構件5的各尺寸值設定為上述關系，即使在鋼板焊接接縫2中產生裂紋的情況下，也能夠有效地使裂紋的傳播方向向鋼板1的母材側轉移。在阻止構件的各尺寸值的關系不滿足上述(1) (3)式所表示的關系的情況下，如圖2-C、圖2-d所示，根據在鋼板焊接接縫中產生的裂紋的狀態的不同，該裂紋有可能進入到阻止構件，進而不會在阻止構件內部停止，而是在鋼板焊接接縫中傳播。作為阻止構件5的材質，只要是具有上述的脆性裂紋傳播停止特性Kca = 6000N/ mm1'5以上的特性的鋼板，其化學成分組成和制造方法、組織等就沒有特別的限制，可以適當采用。通過使用這樣的鋼板，即使在鋼板焊接接縫2中產生裂紋的情況下，也可以使該裂紋的傳播方向有效地轉移而進行控制。另外，在焊接結構體A中，表示阻止構件5的韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度 vTrs2 (°C )和表示鋼板1的母材韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度vTrsl (°C )的關系更優選滿足下述(4)式所表示的關系。vTrs2 ^ vTrsl-20 (4)通過使阻止構件5的韌性和鋼板1的母材韌性的關系滿足上述關系式，即便是在發生了脆性裂紋進入到阻止焊接接縫這樣的事態的情況下，也能夠切實地使裂紋的傳播方向有效地向鋼板1的母材側轉移。在阻止構件的韌性和鋼板的母材韌性的關系不滿足上述關系的情況下，根據脆性裂紋的狀態的不同，該裂紋有可能進入到阻止構件中，而且貫通阻止構件，在鋼板焊接接縫中傳播。此外，在本實施方式中，說明了只使用1片阻止構件5而焊接在鋼板1上的構成， 但本發明并不局限于此，例如，也可以層疊2片以上的阻止構件來使用，能夠適當地采用。<脆性裂紋的傳播方向的控制>下面對在被設定為上述構成的焊接結構體A中，于鋼板焊接接縫2中產生了脆性裂紋時的裂紋傳播方向的控制作用進行說明。如圖3-a所示，在鋼板焊接接縫2的長度方向的一側(圖3_a的縱長方向的上側) 產生的脆性裂紋CR朝著鋼板焊接接縫2的長度方向的另一側(圖3的縱長方向的下側) 開始傳播(參照圖3-a中的雙點劃線箭頭)。此時，如果表示阻止焊接接縫6的焊接金屬的韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度vTrs3充分低于母材鋼板的轉變溫度vTrsl，則沿長度方向在鋼板焊接接縫2中傳播的脆性裂紋CR不會進入到阻止焊接接縫6中，而是如圖示例那樣，使其被引導到沿阻止構件5的傾斜外緣部51 (或外緣部5 而形成的阻止焊接接縫 6中，從而沿阻止焊接接縫6和鋼板1的邊界傳播。然后，裂紋從阻止焊接接縫6的橫向寬度方向端部向鋼板1的母材側轉移，并在面對且位于該橫向寬度方向端部的、脆性裂紋傳播停止特性Kca被設定為4000N/mm15以上的區域IA的內部停止。如上所述，為了在阻止焊接接縫6的跟前使脆性裂紋的進展轉移，優選使形成阻止焊接接縫6的焊接金屬部的脆性-塑性斷口轉變溫度vTrs3 (°C )和鋼板1的脆性-塑性斷口轉變溫度vTrsl (°C )之間的關系滿足下述(5)式。vTrs3 ^ vTrsl-20 (5)通過使構成阻止焊接接縫6的焊接金屬部的韌性和鋼板1的母材韌性之間的關系滿足上述關系式，即使在鋼板焊接接縫2中產生裂紋的情況下，也可以使裂紋的傳播方向有效地向鋼板1的母材側轉移。在此情況下，通過降低構成阻止焊接接縫6的焊接金屬的 vTrs3,以提高其韌性，從而借助于耐裂紋控制部4，可以有效地取得使在鋼板焊接接縫2中產生的脆性裂紋的傳播方向向鋼板1的母材側轉移的作用。在構成阻止焊接接縫的焊接金屬部的韌性和鋼板的母材韌性之間的關系不滿足上述關系式的情況下，根據在鋼板焊接接縫中產生的裂紋的狀態的不同，將產生以下的情況該裂紋進入到阻止焊接接縫中，進而進入到阻止構件中。另外，當阻止焊接接縫6的焊接金屬的轉變溫度vTrs3高于母材鋼板的轉變溫度 vTrs 1 (vTrs3 ^ vTrsl)時，在鋼板焊接接縫2中沿長度方向傳播的脆性裂紋CR往往進入到阻止焊接接縫6中。即使在此情況下，也由于阻止構件5的Kca較高，裂紋CR不會進入到阻止構件，而是如圖3-b所示那樣，沿著阻止焊接接縫6和阻止構件5的邊界進行傳播，并且向鋼板1的母材側轉移，同樣，在區域IA的位置停止。再者，如圖3-b所示，在脆性裂紋CR進入到阻止焊接接縫6中的情況下，也可以想見裂紋CR進入到阻止構件5中的情況，即使在此情況下，也由于阻止構件5的阻止構件的脆性裂紋傳播停止特性Kca較高，因而在阻止構件5的內部可以使裂紋CR的進展停止。再者，也可以利用當焊接金屬部的脆性-塑性斷口轉變溫度VTrS3(°C )較高時脆性裂紋容易傳播的性質，使vTrs3和所述鋼板母材的脆性-塑性斷口轉變溫度vTrsl (°C ) 之間的關系滿足下述(6)式，從而使脆性裂紋的傳播路徑如圖3-b所示那樣，切實地使脆性裂紋向母材轉移。0 ^ vTrs3 ^ vTrsl+20 (6)此外，vTrs3的上限必須設定為0°C以下，以便使阻止焊接接縫不會成為脆性裂紋的起點。為了使耐裂紋控制部發揮上述功能，預想到焊接結構體被暴露在破壞能量中時有可能產生裂紋的鋼板焊接接縫，最好考慮該焊接接縫的裂紋的進展方向而在1個部位或多個部位設置耐裂紋控制部。耐裂紋控制部4正如使用圖2所說明的那樣，能夠使源于兩個方向的裂紋的傳播停止，但為了更切實地使裂紋的傳播停止，也可以改變阻止構件的方向， 并隔開距離地設置兩個部位的耐裂紋控制部。作為它的距離，例如以與阻止構件的高度H 相當的程度就足夠了。此外，在改變方向而設置2個阻止構件的情況下，如果兩者的距離非常短，或者使兩者相互接觸(其結果是，成為菱形)，則可以形成阻止焊接接縫的傳播路徑，因而裂紋經由阻止焊接接縫而又回到焊接接縫2中，從而不能發揮使裂紋停止的效果。〈耐裂紋控制部的制作方法〉下面，對在上述的焊接結構體A中制造耐裂紋控制部4的方法的一個例子進行說明。本實施方式的焊接結構體A是如下所述的例子在將鋼板的至少一部分區域的脆性裂紋傳播停止特性Kca為4000N/mm15以上的鋼板對接焊接而形成的焊接結構體中設有耐裂紋控制部4。在被暴露于因碰撞或地震等引起的大的破壞能量中時，于預想有裂紋的產生和傳播的鋼板焊接接縫的中途，至少在1個部位設置耐裂紋控制部。此時，需要設置耐裂紋控制部4，以便使從鋼板焊接接縫連續形成的阻止焊接接縫的橫向寬度方向端部至少與鋼板的 Kca為4000N/mm15以上的區域相鄰。為了設置耐裂紋控制部4，首先，形成用于配置阻止構件5的貫通孔3。在形成貫通孔時，存在如下方法在鋼板的階段預先切除成為貫通孔的部分的方法、在為了焊接而臨時組裝的狀態下切除鋼板的方法、或者在將鋼板焊接了之后形成貫通孔的方法等，但也可以是任何方法。當然也能夠在已有的焊接結構體上形成貫通孔3而應用本發明。
在鋼板的焊接前形成貫通孔3的情況下，首先，以開口于鋼板1的焊接端11、12的方式切除鋼板而形成貫通孔3 (3a、3b)。隨后，殘留成為貫通孔3a、!3b的部分，通過使各個鋼板1的焊接端11、12對接焊接，從而形成鋼板焊接接縫2。接著，將由脆性裂紋傳播停止特性Kca為6000N/mm15以上的鋼材構成的阻止構件 5插入形成的貫通孔3中。隨后，將阻止構件5的傾斜外緣部51、52和副對抗側的外緣部 53與同其相對置的鋼板所露出的焊接端分別對接焊接，從而形成阻止焊接接縫6。按照這樣的步驟，用以鋼板焊接接縫2的焊接線L為中心而在各個鋼板1中對稱的方式，形成由阻止構件5和阻止焊接接縫6構成的耐裂紋控制部4。本實施方式在形成耐裂紋控制部的工序中，將阻止構件5設置為從鋼板焊接接縫2的焊接線L上延伸的外緣部51、52相對于鋼板焊接接縫2的長度方向以15° 50° 的范圍的角度傾斜地形成并貫穿于鋼板1。另外，如圖3、圖4所示，阻止構件5的形狀整體上俯視看來呈大致三角形，被配置成阻止構件5的頂部fe位于鋼板焊接接縫2的焊接線L上，并且將從阻止構件5的頂部fe 延伸的傾斜外緣部51、52相對于鋼板焊接接縫2的長度方向以15° 50°的范圍的角度傾斜地形成，由各傾斜外緣部51、52的后端51a、5h連接而成的副對抗側的外緣部53被形成為以70° 110°的范圍的角度與焊接線L相交叉。在本實施方式中，對于將鋼板1彼此之間和將鋼板1與阻止構件5對接焊接時的焊接方法和焊接材料沒有特別的限定。不過，為了提高阻止焊接接縫6本身的耐破壞韌性， 例如，作為焊接方法，采用涂藥電焊(SMAW)和二氧化碳氣體保護焊(CO2焊接)，另外，還優選使成為焊接材料的焊絲的成分為高M。另外，為了盡可能夠地抑制脆性裂紋的傳播，還防止在鋼板焊接接縫2和阻止焊接接縫6中產生新的疲勞裂紋和脆性裂紋的起點，優選使用焊接金屬完全地填充各焊接接縫，以便沒有焊接缺陷。根據上述步驟，能夠制造圖3所示的本實施方式的耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體A。<應用了焊接結構體的船舶結構體的一個例子>圖5的概略圖表示了適用上述焊接結構體A的船舶結構體的一個例子。如圖5所示，船舶結構體70的大致構成是具有骨材(加強件)71、甲板(水平構件)72、船殼體內板(垂直構件)73、船殼體外板74。另外，圖示例子的船舶結構體70在通過將構成船殼體內板73的多個鋼板1彼此之間對接焊接而形成的鋼板焊接接縫(在圖5 中省略圖示)的長度方向的一部分設有耐裂紋控制部4，由此形成為具有本實施方式的焊接結構體A的構造。根據上述構成的船舶結構體70，通過應用本實施方式的焊接結構體A的構成，例如即使在產生了于鋼板焊接接縫中傳播的脆性裂紋的情況下，借助于耐裂紋控制部4，也能夠有效地控制裂紋的傳播方向。由此，能夠使產生于鋼板焊接接縫的脆性裂紋穩定停止，從而能夠防止船殼體內板73以及船舶結構體70產生大規模的破壞。[第2實施方式]下面主要參照圖6詳述本發明的第2實施方式的焊接結構體B。此外，在以下的說明中，對與上述第1實施方式的焊接結構體A相同的構成標注相同的符號，同時省略其詳細的說明。另外，在第3、4實施方式的說明中也同樣。本實施方式的焊接結構體B在圖6中省略了詳細的圖示，但在鋼板10的母材整體的脆性裂紋傳播停止特性Kca被設定為4000N/mm15以上這一點上與第1實施方式的焊接結構體A不同。根據焊接結構體B，在鋼板焊接接縫20產生脆性裂紋的情況下，能夠使在鋼板焊接接縫20中傳播的裂紋沿著與阻止焊接接縫6鄰接的母材的熱影響區傳播，從而向鋼板10 的母材側轉移(參照圖6中的雙點劃線箭頭)。另外，即使在進入到阻止焊接接縫6中的情況下，與圖3-b所示的情況同樣，可以向鋼板10的母材側轉移。而且與焊接結構體A同樣，向鋼板10的母材側轉移的裂紋立刻在鋼板10停止，因此，鋼板焊接接縫20不會斷裂，而且能夠防止焊接結構體B產生大規模的破壞。另外，更優選本實施方式的焊接結構體B的構成鋼板10的母材整體的脆性裂紋傳播停止特性Kca被設定為6000N/mm15以上。[第3實施方式]下面主要參照圖7詳述本發明的第3實施方式的焊接結構體C。焊接結構體C的對接焊接的鋼板是將多個小鋼板對接焊接而形成時的例子。也就是說，如圖7所示，鋼板IOA是將在鋼板焊接接縫20A的長度方向上排列的至少兩個以上的小鋼板(參照圖7中的符號21 24)對接焊接而形成的，在將該鋼板10A、 IOA對接焊接而形成的鋼板焊接接縫20A中設置有耐裂紋控制部4。在小鋼板21、22之間形成有小鋼板焊接接縫25、26，形成在阻止構件5的下緣部 53側的阻止焊接接縫6與該小鋼板焊接接縫25 J6接觸地設置。因此，在焊接結構體C中， 阻止構件5的副對抗側的外緣部(以及阻止構件的橫向寬度方向端部側的外緣部)53形成為與小鋼板焊接接縫25、26的形狀相同的形狀。這樣，焊接結構體C在具有小鋼板焊接接縫這一點上與上述的第1和第2實施方式的焊接結構體a、B不同。此外，在圖7所示的例子中，為了圖示方便，作為小鋼板表示了 4塊小鋼板21 M，表示了小鋼板21和小鋼板22用小鋼板焊接接縫25接合，而小鋼板23和小鋼板M用小鋼板焊接接縫26接合的情況。另外，在本實施方式的焊接結構體C中，構成小鋼板22和小鋼板M的母材的脆性裂紋傳播停止特性Kca被設定為4000N/mm15以上，而小鋼板21和小鋼板23的脆性裂紋傳播停止特性Kca則沒有特別限定。根據焊接結構體C，與上述的焊接結構體A、B同樣，即使在鋼板焊接接縫20A產生了脆性裂紋的情況下，也能夠利用阻止構件5的傾斜外緣部51 (或52)、或者阻止焊接接縫 6使該脆性裂紋向鋼板IOA的母材側轉移(參照圖7中的雙點劃線箭頭)。在圖7所示的例子中，產生于鋼板焊接接縫20A的脆性裂紋CR從阻止焊接接縫6的橫向寬度方向端部到達小鋼板焊接接縫25，然后，進入到小鋼板22，并在該鋼板的內部停止，該小鋼板22面對且位于該橫向寬度方向端部，其脆性裂紋傳播停止特性Kca被設定為4000N/mm15以上。這樣，向鋼板IOA的母材側轉移的裂紋立刻在脆性裂紋傳播停止特性Kca較高的小鋼板22停止，因此鋼板焊接接縫20A不會斷裂，而且能夠防止焊接結構體C產生大規模的破壞。
另外，在本實施方式的焊接結構體C中，更優選構成鋼板IOA的小鋼板22、24的母材的脆性裂紋傳播停止特性Kca = 6000N/mmL5以上。[第4實施方式]下面主要參照圖8詳述本發明的第4實施方式的焊接結構體D。如圖8所示，焊接結構體D的鋼板IOB是將在鋼板焊接接縫20B的長度方向上排列的至少兩個以上的小鋼板(參照圖8中的符號31 34)對接焊接而形成的，在將該鋼板 10BU0B對接焊接而形成的鋼板焊接接縫20B中設置耐裂紋控制部4這一點上與第3實施方式的焊接結構體C在構成方面局部相同。另一方面，本實施方式的焊接結構體D與第3實施方式的焊接結構體C的不同點在于，如圖示例子那樣，其構成是由小鋼板對接焊接而形成的小鋼板焊接接縫35、36包含阻止焊接接縫，該阻止焊接接縫形成在阻止構件5的下緣部(以及阻止構件的橫向寬度方向端部側的外緣部)53側。再者，焊接結構體D的構成在以下方面與第3實施方式的焊接結構體C不同，即表示構成小鋼板焊接接縫35、36的焊接金屬部的韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度VTrS4(°C ) 和表示鋼板IOB的母材韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度vTrslCC )之間的關系滿足下述 (7)式所表示的關系。vTrs4 ^ vTrsl-20 (7)另外，在焊接結構體D中，構成鋼板IOB的所有小鋼板31 34的母材的脆性裂紋傳播停止特性Kca被設定為4000N/mm15以上。另外，在圖示例子的焊接結構體D中，小鋼板焊接接縫35、36相連而形成為直線狀。根據焊接結構體D，與上述的焊接和結構體A C同樣，即使在鋼板焊接接縫20B 產生了脆性裂紋的情況下，借助于阻止構件5的傾斜外緣部51 (52)或沿著該外緣部51 (52) 形成的阻止焊接接縫60，能夠使脆性裂紋CR向鋼板IOB的母材側轉移(參照圖8中的雙點劃線箭頭)。在圖8所示的例子中，產生于鋼板焊接接縫20B的脆性裂紋CR從阻止焊接接縫60的橫向寬度方向端部到達小鋼板焊接接縫35，然后，進入到小鋼板32，并在該鋼板的內部停止，該小鋼板32面對且位于該橫向寬度方向端部，其脆性裂紋傳播停止特性Kca被設定為4000N/mm15以上。這樣，向鋼板IOB的母材側轉移的裂紋立刻在脆性裂紋傳播停止特性Kca較高的小鋼板32停止，因此，鋼板焊接接縫20B不會斷裂，而且能夠防止焊接結構體D產生大規模的破壞。另外，在本實施方式的焊接結構體D中，更優選構成鋼板IOB的小鋼板31 34的母材的脆性裂紋傳播停止特性Kca = 6000N/mmL5以上。下面列舉本發明的耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體的實施例，更具體地說明本發明，但本發明當然不限于下述實施例，在能夠適于前后所述的要旨的范圍內也能夠適當地進行變更而加以實施，這些也都包含于本發明的保護范圍內。實施例1[焊接結構體的制造]首先，在煉鋼工序中控制鋼水的脫氧、脫硫和化學成分，利用連續鑄造制造了下述表1所示的化學成分的鑄錠。然后，在按照日本海事協會(NK)標準船體用軋制鋼材KA32、KA36、KA40的規范的制造條件下，再加熱上述鑄錠后進行厚板軋制，從而制造出板厚為 25mm 150mm的鋼板。進而對該鋼板實施各種熱處理，并且通過控制此時的條件，進行適當的調整從而使母材的脆性裂紋傳播停止特性Kca (N/mm15)達到各種數值。從所制造的鋼板中適當采集試驗片的尺寸為500mmX500mmX板厚的ESSO試驗(脆性裂紋傳播停止試驗) 片，評價、確認了 -10°C下的Kca特性。表1中一并表示了 Kca特性。接著，如圖9 (a)、圖9 (b)所示，以開口于鋼板1的焊接端11、12的方式形成了貫通孔3a、3b。然后，用各貫通孔3a、3b以焊接線L為中心而形成對稱的貫通孔3的方式，使各鋼板1的焊接端11、12對接焊接，形成鋼板焊接接縫2，從而將鋼板1彼此之間接合。其次，將由被設定為下述表1所示的化學成分以及表2、表4所示的鋼特性和形狀的鋼板構成的阻止構件5以貫通鋼板1的方式插入貫通孔3的內部。然后，將阻止構件5 的外緣部51、52和下緣部53與在鋼板1中通過貫通孔3露出的焊接端進行對接焊接從而形成阻止焊接接縫6，由此將阻止構件5和鋼板1接合在一起。按照以上的步驟，用以鋼板焊接接縫2的焊接線L為中心而在各個鋼板1中對稱的方式，形成由阻止構件5和阻止焊接接縫6構成的耐裂紋控制部4。另外，如圖10(b)、圖10(c)所示，將阻止構件5配置在副對抗側的外緣部53的位置距鋼板1的上端為IOOOmm的部位。另外，如圖9 (c)所示，在阻止構件5的傾斜外緣部51、 52、副對抗側的外緣部53以及在鋼板1貫通孔3內露出的焊接端，用以板厚方向中心為頂點而成為130° (相對于水平線呈25° )的方式實施了坡口加工。另外，在阻止構件5的各緣部和在鋼板1的貫通孔3內露出的焊接端之間處于在上述頂點具有大約3mm的根部間隔的狀態下而進行了焊接處理。此外，利用二氧化碳氣體保護焊(O)2焊接)進行上述步驟的鋼板1彼此之間的對接焊接以及鋼板1和阻止構件5的對接焊接，并且作為此時的焊接材料，采用了為高M成分的焊接焊絲。另外，在各焊接接縫的形成部位，為了防止產生新的裂紋的起點，以用焊接金屬完全地填充各焊接接縫的方式進行了焊接處理。之后，通過冷卻各焊接接縫，制造了圖 3所示的焊接結構體(本發明例、比較例)。另外，與上述同樣，通過接合各鋼板和阻止構件，制作了圖6 圖8所示的焊接結構體(本發明例、比較例)。另外，作為現有技術的例子，不是將鋼板制阻止構件用作耐裂紋控制部，而是對應該嵌入阻止構件的區域都通過利用焊接金屬的填縫來加以實施。作為制作方法，首先，采用刨槽(gouging)從鋼板焊接接縫的單面側削除板厚的大約一半，并用焊接金屬進行回填。 其次，從鋼板焊接接縫的背面側同樣地對對應的相同區域進行刨槽后，用焊接金屬進行回填。焊接施工與鋼板1和阻止構件5的對接焊接部的施工同樣，利用二氧化碳氣體保護焊 (CO2焊接)進行，并且作為焊接材料，采用了為高Ni成分的焊接焊絲。[評價試驗]對根據上述步驟制造的焊接結構體進行了以下的評價試驗。首先，準備圖10(a)所示的試驗裝置90，并且適當調整用上述步驟制作的焊接結構體的各樣品，以安裝于試驗裝置90上。在此，設置在圖10(b)、圖10(c)中所示的鋼板焊接接縫2的作為裂紋產生部的窗框81用于緊貼楔子以施加規定的應力而強制性地產生脆性裂紋，缺口狀的頂端部是實施了 0. 2mm寬度的狹縫加工而成的。
接著，在與鋼板焊接接縫2的焊接線L垂直的方向上施加^2N/mm2或300N/mm2的拉伸應力，從而使鋼板焊接接縫2產生脆性裂紋。然后，通過使該脆性裂紋在該鋼板焊接接縫2的焊接線L上傳播，評價了焊接結構體的耐脆性裂紋傳播性。此時的氣氛溫度設定為-IO0C0然后，在鋼板焊接接縫2中傳播的脆性裂紋到達了構成裂紋控制部4的阻止焊接接縫6之后，確認該脆性裂紋所傳播的方向和停止位置，將裂紋的傳播、停止的形態區分為與圖2的a c、e對應的以下所示的[a] [c]、[e]，而且將傳播沒有停止的情況區分為與圖2-d對應的[dl]和其它的[d2]、[d3]而表示在下述表3、表5中。[a]…脆性裂紋到達阻止焊接接縫后，沿著鋼板母材和阻止焊接接縫的邊界進展， 并向鋼板的母材側轉移，立刻在鋼板中停止(圖2-a的形態)。[b]…脆性裂紋到達阻止焊接接縫后，進入到該阻止焊接接縫中，但到達阻止構件后，沿著阻止焊接接縫和阻止構件的邊界進展，并向鋼板的母材側轉移，立刻在鋼板中停止 (圖2-b的形態)。[C]…脆性裂紋到達阻止焊接接縫后，依次進入到阻止焊接接縫以及阻止構件中， 但在阻止構件內部停止(圖2-c的形態)。[dl]…脆性裂紋進入到阻止焊接接縫以及阻止構件中，然后就那樣返回到鋼板焊接接縫，并再次在鋼板焊接接縫中傳播(圖2-d的形態)。[d2]…在阻止構件的橫向寬度W較小的情況下，或者在阻止構件的板厚t較大的情況下，脆性裂紋不進入到阻止構件中，而是沿著阻止焊接接縫傳播，并從阻止焊接接縫的橫向寬度方向端部跳躍到鋼板焊接接縫中，從而再次在鋼板焊接接縫中傳播。[d3]…在遍歷[a]的路徑后，在母材側的鋼板中傳播。[e]…脆性裂紋從副對抗側傳播，依次進入到阻止焊接接縫以及阻止構件中，但在阻止構件內部停止(圖2-e的形態)。另外，對于[a] [c]、[e]的情況，利用基于裂紋的傳播距離算出的分數(最高值為10)評價了耐裂紋傳播性能。將本實施例所采用的鋼板的化學成分組成、鋼板制造條件以及母材的脆性裂紋傳播停止特性Kca(N/mm15)的一覽表示于表1中，同時將阻止構件5的鋼板特性和形狀、形成阻止焊接接縫6時的焊接條件、將鋼板1對接焊接而形成鋼板焊接接縫2時的焊接條件、以及脆性裂紋的傳播的評價結果的一覽表示于表2 5中。
權利要求
1. 一種耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體，其是通過將至少一部分區域的脆性裂紋傳播停止特性Kca為4000N/mm15以上的鋼板相互對接焊接以形成鋼板焊接接縫而得到的， 其特征在于，在所述鋼板焊接接縫的至少一個部位設有耐裂紋控制部，用于控制產生于鋼板焊接接縫的脆性裂紋的傳播，該耐裂紋控制部包括阻止構件，其由脆性裂紋傳播停止特性Kca為6000N/mm15以上的鋼材構成，并被插入到從所述鋼板焊接接縫開始橫跨所述鋼板而形成的貫通孔中；以及阻止焊接接縫，其是將該阻止構件的外緣部和與該阻止構件的外緣部相對置的鋼板母材對接焊接而形成的；所述阻止構件被形成為沿所述鋼板焊接接縫的長度方向的高度H(mm)、在與鋼板焊接接縫的長度方向交叉的方向上的橫向寬度W(mm)和板厚t(mm)各自的尺寸滿足下述 (1) (3)式所表示的關系，并且，所述阻止構件的在脆性裂紋主對抗側的外緣部從所述鋼板焊接接縫的焊接金屬部開始在所述鋼板焊接接縫的兩側相對于鋼板焊接接縫的長度方向以15° 50°的角度傾斜地延伸，并且另一方的在脆性裂紋副對抗側的外緣部以70° 110°的角度與所述鋼板焊接接縫交叉，至少將所述耐裂紋控制部設置為所述阻止構件的橫向寬度方向端部面對所述鋼板的 Kca為4000N/W.5以上的區域；1.2T 彡 H(1)3. 2d ^ W(2)0. 75T 彡 t 彡 1. 5T (3)其中，在上述(1) C3)式中，T表示所述鋼板的板厚(mm)，d表示所述鋼板焊接接縫的焊接金屬部的寬度(mm)。
2.根據權利要求1所述的耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體，其特征在于，表示所述阻止構件的韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度vTrs2 (°C )和表示所述鋼板的母材韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度vTrsl (V )之間的關系滿足式vTrs2 ^ vTrsl-20所表示的關系。
3.根據權利要求1或2所述的耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體，其特征在于， 表示所述阻止焊接接縫的焊接金屬部的韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度vTrs3 CC )和表示所述鋼板的母材韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度vTrsirC )之間的關系滿足式 vTrs3 ( vTrsl-20所表示的關系。
4.根據權利要求1或2所述的耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體，其特征在于， 表示所述阻止焊接接縫的焊接金屬部的韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度VTrs3(°C )和表示所述鋼板的母材韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度vTrsirC )之間的關系滿足式 vTrsl+20 ^ vTrs3 ^ 0所表示的關系。
5.根據權利要求1 4中任一項所述的耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體，其特征在于，所述鋼板的板厚為25mm 150mm。
6.根據權利要求1 5中任一項所述的耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體，其特征在于，該焊接結構體被設置為在所述鋼板中，至少一部分區域的脆性裂紋傳播停止特性 Kca為6000N/mm15以上，在所述耐裂紋控制部中，至少所述阻止構件的橫向寬度方向端部面對所述鋼板的Kca為6000N/mm15以上的區域。
7.根據權利要求1 6中任一項所述的耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體，其特征在于，所述鋼板由在所述鋼板焊接接縫的長度方向上排列的至少兩個以上的小鋼板構成， 并且通過將該小鋼板相互對接焊接而形成有小鋼板焊接接縫，所述耐裂紋控制部被設置為形成于所述阻止構件的橫向寬度方向端部側的所述阻止焊接接縫與所述小鋼板焊接接縫接觸。
8.根據權利要求1 6中任一項所述的耐脆性裂紋傳播性優良的焊接結構體，其特征在于，所述鋼板由在所述鋼板焊接接縫的長度方向上排列的至少兩個以上的小鋼板構成， 并且通過將該小鋼板相互對接焊接而形成有小鋼板焊接接縫，所述耐裂紋控制部被設置為形成于所述阻止構件的橫向寬度方向端部側的所述阻止焊接接縫包括所述小鋼板焊接接縫；而且表示構成所述小鋼板焊接接縫的焊接金屬部的韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度 VTrS4(°C )和表示所述鋼板的母材韌性的脆性-塑性斷口轉變溫度vTrsl (°C )之間的關系滿足式vTrs4 ^ vTrsl-20所表示的關系。
全文摘要
本發明涉及一種焊接結構體，其是通過將母材的至少一部分的脆性裂紋傳播停止特性Kca為4000N/mm1.5以上的鋼板對接焊接以形成焊接接縫而得到的。其中，在焊接接縫的至少一個部位設有耐裂紋控制部，該耐裂紋控制部包括阻止構件，其由脆性裂紋傳播停止特性Kca為6000N/mm1.5以上的鋼材構成；以及阻止焊接接縫(6)，其是通過將該阻止構件與鋼板(1)對接焊接而形成的。該阻止構件的外緣部被形成為從鋼板焊接接縫(2)的焊接線上相對于焊接接縫的長度方向以15°～50°的角度傾斜。
文檔編號B23K31/00GK102271861SQ201080003883
公開日2011年12月7日 申請日期2010年1月14日 優先權日2009年1月14日
發明者井上健裕, 伊藤昭, 大谷潤, 橋場裕治, 石川忠 申請人:新日本制鐵株式會社