專利名稱：抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接結(jié)構(gòu)體、特別是對接焊接板厚超過50mm的鋼板而構(gòu)成的焊接結(jié)構(gòu)體的抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭。
背景技術(shù)：
對于焊接結(jié)構(gòu)體，斷裂發(fā)生可能性最高的部位是焊接接頭部分。作為其理由可以舉出焊接時發(fā)生焊接缺陷，該缺陷成為作為斷裂起點的應(yīng)力集中部的可能性高，另外因焊接熱的影響鋼板組織粗大化，作為與焊接接頭部的脆性斷裂有關(guān)的指標(biāo)所使用的斷裂韌性值Kc降低等。
因此，為了阻止在焊接接頭部變形和應(yīng)變集中，使焊接金屬的強(qiáng)度和硬度比母材高，是形成焊接接頭的基本，在選定焊接金屬時，采用與母材強(qiáng)度相比成為超匹配的接頭設(shè)計。
作為評價焊接接頭的斷裂韌性值的試驗有深切口試驗，即如圖4所示，在將焊接金屬2夾在中央的標(biāo)準(zhǔn)幅寬400mm的試驗片的中央部、假定焊接接頭的最脆弱部的位置上，機(jī)械加工出標(biāo)準(zhǔn)長度240mm的切口3，將這樣的試驗片沿箭頭方向進(jìn)行拉伸。
但是，迄今為止，通過該試驗主要評價板厚50mm或其以下的船體結(jié)構(gòu)用鋼板的焊接接頭的斷裂韌性值，根據(jù)其結(jié)果可以評論船體用鋼板必要的性能、特性。
結(jié)果作為考慮了焊接部的斷裂韌性值的船體用鋼板，開發(fā)出了脆性斷裂特性和疲勞特性優(yōu)良的鋼板(TMCP鋼板)(例如，參照特開平6-88161號公報)。
迄今為止，在大型油船和6000TEU或其以下的集裝箱船的建造中使用板厚50mm左右的TMCP鋼板等，但是，近年建造6000TEU或其以上的大型集裝箱船的需求增高，其結(jié)果，板厚60mm及其以上的板厚的鋼板作為船體用結(jié)構(gòu)鋼板也被實用化。
現(xiàn)在，被實用化的船體用結(jié)構(gòu)鋼板的強(qiáng)度的上限按屈服強(qiáng)度計是390Mpa的水平，但是，當(dāng)集裝箱船的尺寸進(jìn)一步增大時，必然要使用板厚較厚的(例如超過50mm的)鋼板。
但是，若鋼板板厚過于增大，則存在焊接施工上的工時數(shù)增加、建造成本上升、集裝箱船本身的重量增加等工業(yè)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
集裝箱船等的焊接結(jié)構(gòu)物的大型化不斷進(jìn)展，在超過6000TUE的集裝箱船的建造中，期望使用板厚超過50mm且設(shè)計應(yīng)力高的高拉力厚鋼板來建造集裝箱船。
因此，本發(fā)明人從焊接接頭部會成為斷裂發(fā)生的可能性最高的部位的角度著手，調(diào)查了對接焊接了板厚50mm或其以上的鋼板的大線能量焊接接頭的性能。
其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對接焊接了50mm或其以上的鋼板的大線能量焊接接頭，雖然在作為小型試驗的V型切口夏比沖擊試驗中顯示良好的結(jié)果，在作為大型斷裂試驗的深切口試驗中卻未必顯示良好的斷裂韌性值Kc。
因此，本發(fā)明依據(jù)上述見解，以對接焊接屈服強(qiáng)度為460Mpa級、板厚超過50mm的船體焊接用高強(qiáng)度鋼板，形成斷裂韌性值Kc足夠高的焊接接頭為課題。
為了解決上述課題，本發(fā)明人對母材和焊接接頭的機(jī)械性質(zhì)進(jìn)行了研究。結(jié)果本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了一種新的接頭設(shè)計技術(shù)，而不局限于以往的接頭設(shè)計，所述以往的接頭設(shè)計是指為了阻止在焊接接頭部變形和應(yīng)變集中，而以使焊接金屬的強(qiáng)度和硬度比母材的強(qiáng)度和硬度高作為形成焊接接頭的基本，在選定焊接金屬時與母材強(qiáng)度相比成為超匹配這樣的以往的接頭設(shè)計。
也就是說，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在大線能量對接焊接接頭的接頭設(shè)計中，以使焊接金屬的硬度(a1)在母材硬度的110％或其以下，或者(a2)在母材硬度的70％或其以上、110％或其以下的方式進(jìn)行控制(成為低匹配的接頭設(shè)計)，另外，根據(jù)需要，(b)使焊接金屬的寬度為母材板厚的70％或其以下，由此，可以防止因低匹配導(dǎo)致的接頭強(qiáng)度的降低。
而且，根據(jù)上述所見，在屈服強(qiáng)度為460Mpa級、板厚超過50mm(優(yōu)選大于50mm小于等于70mm左右)的高強(qiáng)度厚鋼板的大線能量對接焊接中，作為具體實現(xiàn)斷裂韌性值Kc高的焊接接頭的技術(shù)，完成了本發(fā)明。
本發(fā)明的要旨如下所述。
(1)一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，是焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭，其特征在于，(a1)焊接金屬的硬度是母材硬度的110％或其以下。
(2)一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，是焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭，其特征在于，(a2)焊接金屬的硬度是母材硬度的70％或其以上、110％或其以下。
(3)一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，是焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭，其特征在于，(a1)焊接金屬的硬度是母材硬度的110％或其以下，而且，(b)焊接金屬的寬度是母材板厚的70％或其以下。
(4)一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，是焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭，其特征在于，(a2)焊接金屬的硬度是母材硬度的70％或其以上、110％或其以下，而且，(b)焊接金屬的寬度是母材板厚的70％或其以下。
(5)一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，是焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭，其特征在于，(a1)焊接金屬的硬度是母材硬度的110％或其以下，
(b)焊接金屬的寬度是母材板厚的70％或其以下，而且，(c)軟化至未受熱影響的母材部分的硬度的95％或其以下的硬度的焊接影響區(qū)區(qū)域的寬度是5mm或其以上。
(6)一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，是焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭，其特征在于，(a2)焊接金屬的硬度是母材硬度的70％或其以上、110％或其以下，(b)焊接金屬的寬度是母材板厚的70％或其以下，而且，(c)軟化至未受熱影響的母材部分的硬度的95％或其以下的硬度的焊接影響區(qū)區(qū)域的寬度是5mm或其以上。
(7)一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，是焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭，其特征在于，(a1)焊接金屬的硬度是母材硬度的110％或其以下，(c)軟化至未受熱影響的母材部分的硬度的95％或其以下的硬度的焊接影響區(qū)區(qū)域的寬度是5mm或其以上，而且，(d)與焊接熔合線連接的焊接影響區(qū)(HAZ)的原奧氏體晶粒直徑在200μm或其以下。
(8)一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，是焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭，其特征在于，(a2)焊接金屬的硬度是母材硬度的70％或其以上、110％或其以下，(c)軟化至未受熱影響的母材部分的硬度的95％或其以下的硬度的焊接影響區(qū)區(qū)域的寬度是5mm或其以上，而且，(d)與焊接熔合線連接的焊接影響區(qū)(HAZ)的原奧氏體晶粒直徑在200μm或其以下。
(9)一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，是焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭，其特征在于，(a1)焊接金屬的硬度是母材硬度的110％或其以下，(b)焊接金屬的寬度是母材板厚的70％或其以下，(c)軟化至未受熱影響的母材部分的硬度的95％或其以下的硬度的焊接影響區(qū)區(qū)域的寬度是5mm或其以上，而且，(d)與焊接熔合線連接的焊接影響區(qū)(HAZ)的原奧氏體晶粒直徑在200μm或其以下。
(10)一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，是焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭，其特征在于，(a2)焊接金屬的硬度是母材硬度的70％或其以上、110％或其以下，(b)焊接金屬的寬度是母材板厚的70％或其以下，(c)軟化至未受熱影響的母材部分的硬度的95％或其以下的硬度的焊接影響區(qū)區(qū)域的寬度是5mm或其以上，而且，(d)與焊接熔合線連接的焊接影響區(qū)(HAZ)的原奧氏體晶粒直徑在200μm或其以下。
(11)上述(1)～(10)的任一項所述的抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，上述焊接結(jié)構(gòu)體是對接焊接板厚超過50mm的高強(qiáng)度鋼板的焊接結(jié)構(gòu)體。
按照本發(fā)明，可以形成對接焊接屈服強(qiáng)度為460Mpa級、板厚超過50mm的高強(qiáng)度鋼板、特別是船體焊接用高強(qiáng)度鋼板時斷裂韌性值Kc充分高的焊接接頭。


圖1是表示焊接金屬和母材硬度給Kc值帶來的影響的圖。
圖2是說明影響接頭強(qiáng)度的焊接金屬和母材的硬度比、以及與焊縫寬度的關(guān)系的圖。
圖3表示對于板厚70mm的試驗片，在焊接金屬(WM)和焊接熱影響區(qū)(HAZ)的邊界部(FL)以及焊接熱影響區(qū)(HAZ)設(shè)置切口，用FEM(3維有限要素法)解析在切口前端的CTOD(Crack Tip OpeningDisplacement龜裂端開口變位)成為0.05mm時從切口前端沿龜裂擴(kuò)展方向離開規(guī)定距離的各位置上的龜裂開口應(yīng)力分布的結(jié)果的一例。
圖4是表示深切口試驗片的圖。
具體實施例方式
迄今為止，為了阻止在焊接接頭部變形和應(yīng)變集中，焊接接頭的設(shè)計基礎(chǔ)是使焊接金屬的強(qiáng)度和硬度比母材高，焊接材料，是以其強(qiáng)度與母材強(qiáng)度相比成為超匹配的那樣進(jìn)行選定的。
因此，本發(fā)明人試作屈服強(qiáng)度為460Mpa級的鋼板，用焊接金屬成為超匹配那樣地選定的焊接材料制作焊接接頭，由深切口試驗評價其機(jī)械性質(zhì)。
其結(jié)果，盡管上述焊接接頭在其焊接接頭部的V型切口夏比沖擊試驗中，在-20℃的試驗溫度下顯示90J或其以上的充分的值，而且斷裂轉(zhuǎn)變溫度也顯示出-20℃這樣極良好的值，但是在深切口試驗中卻顯示斷裂韌性值Kc為2000N/mm1.5或其以下這樣的極低的值。
也就是說，本發(fā)明人得到了大大脫離了眾所周知的“V型切口夏比沖擊試驗結(jié)果和深切口試驗結(jié)果的相關(guān)關(guān)系”的試驗結(jié)果。
因此，詳細(xì)地調(diào)查了深切口試驗中的斷裂發(fā)生點，結(jié)果本發(fā)明人查明(i)斷裂的發(fā)生位置是焊接金屬(WM)和熱影響區(qū)(HAZ)的邊界(焊接熔合線“FL”)，以及(ii)斷裂發(fā)生的部分的微觀組織與在夏比沖擊試驗片中所觀察的斷裂發(fā)生部的微觀組織相同。
進(jìn)而，本發(fā)明人用3維有限要素法解析了深切口試驗和夏比沖擊試驗中成為斷裂驅(qū)動力的局部應(yīng)力的分布形態(tài)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)(iii)深切口試驗和夏比沖擊試驗中的局部應(yīng)力的分布形態(tài)顯著不同。
圖3表示對于板厚70mm的試驗片，在焊接金屬(WM)和焊接熱影響區(qū)(HAZ)的邊界部(FL)以及焊接熱影響區(qū)(HAZ)設(shè)置切口，用FEM(3維有限要素法)解析在切口前端的CTOD(Crack Tip OpeningDisplacement龜裂端開口變位)成為0.05mm時從切口前端沿龜裂擴(kuò)展方向離開規(guī)定距離的各位置上的龜裂開口應(yīng)力分布的結(jié)果的一例。
由該圖可以判明，(iv)當(dāng)板厚超過50mm達(dá)到70mm左右時，板厚方向的約束度(力)顯著增大，當(dāng)焊接金屬(WM)的強(qiáng)度比母材(BM)和焊接熱影響區(qū)(HAZ)的強(qiáng)度高時(WM-H的場合)，局部應(yīng)力在焊接金屬(WM)和焊接熱影響區(qū)(HAZ)的邊界顯著增大(圖中參照口“WM-H”和■“WM-L”)。
另一方面，即使在焊接金屬(WM)的強(qiáng)度比母材(BM)和焊接熱影響區(qū)(HAZ)的強(qiáng)度高的場合(WM-H的場合)，在焊接熱影響區(qū)(HAZ)局部應(yīng)力也不增大，與焊接金屬(WM)的強(qiáng)度低的場合(WM-L的場合)大體相同。
由此可以認(rèn)為，Kc值降低的原因，是由于在焊接金屬(WM)的強(qiáng)度比母材(BM)和焊接熱影響區(qū)(HAZ)的強(qiáng)度高時(WM-H的場合)，局部應(yīng)力在焊接金屬(WM)和焊接熱影響區(qū)(HAZ)的邊界增大。
也就是說，上述解析的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，(v)為了抑制焊接金屬(WM)和焊接熱影響區(qū)(HAZ)的邊界的局部應(yīng)力的顯著增大、提高Kc值，必須盡可能降低焊接金屬(WM)的強(qiáng)度。
這里，以上述解析結(jié)果為基礎(chǔ)，使焊接金屬的硬度(Hv(WM))進(jìn)行各種變化，測定斷裂韌性值Kc，將Kc測定值相對于“焊接金屬的硬度[Hv(WM)]/母材的硬度[Hv(BM)]”進(jìn)行圖解，結(jié)果發(fā)現(xiàn)如圖1中“●”所示，只要將焊接金屬的硬度[Hv(WM)]控制在母材的硬度[Hv(BM)]的110％或其以下，就可以防止由局部應(yīng)力的增大導(dǎo)致的斷裂韌性值的降低。
由此可知，使焊接金屬的硬度[Hv(WM)]比母材的硬度[Hv(BM)]低，是為了提高焊接接頭的斷裂韌性值Kc所必需的，但是，當(dāng)焊接金屬的硬度[Hv(WM)]降低時，從另一方面看，不能確保焊接接頭的強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度)，就會導(dǎo)致作為結(jié)構(gòu)物和結(jié)構(gòu)體致命的問題。
因此，為了即使對于焊接接頭也能夠確保與母材的強(qiáng)度有相同程度的強(qiáng)度，實驗研究了必要的焊接金屬的強(qiáng)度下限。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如圖2所示，焊接金屬的寬度(焊縫寬度)的影響是顯著的，只要將該寬度限定在板厚的70％或其以下，即使將焊接金屬的硬度[Hv(WM)]降低至母材的硬度[Hv(BM)]的70％，也可以確保焊接接頭的強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度)。
如前所述，為了確保焊接接頭中規(guī)定的斷裂韌性值Kc，使作為焊接接頭的最脆弱部分的焊接熔合線(FL)處的局部應(yīng)力不增加是至關(guān)重要的，但是同時，提高FL附近的微觀的抗脆性斷裂發(fā)生特性也是重要的。
調(diào)查研究在FL附近發(fā)生脆性斷裂的機(jī)理，結(jié)果查明，在原奧氏體周邊生成的初析鐵素體、在原奧氏體內(nèi)部以板條狀生成的上貝氏體和側(cè)板條鐵素體等成為斷裂的起點，并發(fā)現(xiàn)，通過將原奧氏體晶粒直徑抑制為小尺寸，就可以改善抗脆性斷裂發(fā)生特性。
按照本發(fā)明人的實驗結(jié)果，優(yōu)選將與焊接熔合線(FL)連接的焊接熱影響區(qū)(HAZ)的原奧氏體晶粒直徑抑制為200μm或其以下。
另外，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，與焊接金屬連接的焊接熔合線(FL)中局部應(yīng)力的發(fā)生乃至分布，受焊接金屬的硬度支配，但是在與FL連接的HAZ區(qū)中“軟化的區(qū)域”較大的場合，F(xiàn)L的局部應(yīng)力有緩和的傾向。
按照本發(fā)明人的試驗結(jié)果，由于在HAZ軟化寬度存在5mm或其以上的場合才可認(rèn)為有上述緩和現(xiàn)象，所以優(yōu)選HAZ軟化寬度在5mm或其以上。
只要HAZ區(qū)的硬度比母材的硬度低，從原理上說局部應(yīng)力就降低，但是按照本發(fā)明人的實驗結(jié)果，能夠明確地辨認(rèn)局部應(yīng)力降低的效果的，是HAZ區(qū)的硬度比母材的硬度低5％或其以上的場合。
因此，在本發(fā)明中優(yōu)選使軟化至未受熱影響的母材部的硬度的95％或其以下的硬度的焊接熱影響區(qū)區(qū)域的寬度在5mm或其以上。
本發(fā)明所用的焊接結(jié)構(gòu)體和船殼外板用高強(qiáng)度鋼板，可以由公知成分組成的焊接用結(jié)構(gòu)用鋼制造。
例如，以質(zhì)量％計，以C0.02～0.20％、Si0.01～1.0％、Mn0.3～2.0％、Al0.001～0.20％、N0.02％或其以下、P0.01％或其以下、S0.01％或其以下作為基本成分，根據(jù)母材強(qiáng)度和接頭韌性的提高等所要求的性質(zhì)，優(yōu)選含有Ni、Cr、Mo、Cu、W、Co、V、Nb、Ti、Zr、Ta、Hf、REM、Y、Ca、Mg、Te、Se、B中的1種或者2種或其以上的鋼。
鋼板的板厚不作特別地限定，但本發(fā)明優(yōu)選適用于例如板厚超過50mm的大型船殼外板用的高強(qiáng)度鋼板。
另外，焊接材料只要能夠滿足本發(fā)明規(guī)定的特性就行，對其化學(xué)成分和焊接方法不作限定。
另外，作為焊接材料的化學(xué)成分優(yōu)選以下的范圍C0.01～0.06％、Si0.2～1.0％、Mn0.5～2.5％、Ni0～4.0％、Mo0～0.30％、Al0～0.3％、Mg0～0.30％、Ti0.02～0.25％、B0～0.050％，但也可以考慮鋼材的化學(xué)成分，只要適宜地選擇就行。
作為焊接方法可以使用VEGA(1電極擺動式二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊)、YEGA-II(2電極擺動式二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊)、EG(二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊)和SAW(埋弧焊)。
例如，用YGA-II時，在用2根上述化學(xué)成分范圍的焊條焊接板厚70mm的鋼板的場合，以電壓42V、電流390A、焊接速度4.2m/分、焊接線能量450kJ/cm或其以上進(jìn)行焊接。另外，優(yōu)選坡口角度是20°、坡口寬度是33mm、焊縫根部間隙是8mm。
另外，在用SAW焊接板厚70mm的鋼板的場合，使用直徑4.8mm的焊條，以電流650A、電壓33V、焊接速度60cm/分進(jìn)行多層焊接，或者另外用銅和石棉將背面填密，進(jìn)一步提高電流，進(jìn)行大線能量焊接。
在CO2保護(hù)焊接的場合，例如，使用直徑1.4mm的焊條，以電流200～450A左右進(jìn)行焊接，但是這只是一例，只要選擇適當(dāng)?shù)暮附訔l件、將焊接金屬的硬度、焊縫寬度控制在本發(fā)明規(guī)定的所定范圍內(nèi)，就可以得到本發(fā)明的效果。
結(jié)果，只要確實將焊接金屬的硬度、焊縫寬度控制在本發(fā)明規(guī)定的所定范圍內(nèi)，對焊接條件就不作特別的限制，但是，由于用消耗式電極型二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊等時焊縫的寬度成為板厚或其以上，所以該場合就在本由于用激光焊接和電子束焊接容易將焊接焊縫控制在板厚或其以下，所以只要與焊接焊縫的寬度一起將焊接金屬的硬度控制在本發(fā)明規(guī)定的所定范圍內(nèi)，該場合就在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
但是，通常在不用焊接材料的焊接中，成為僅由母材部分的熔融、凝固過程形成的焊接金屬，由于焊接金屬的硬度容易比母材高，所以只要焊接金屬的硬度在本發(fā)明規(guī)定的所定范圍的范圍以外，就在本發(fā)明的范圍以外。
實施例以下，根據(jù)實施例說明本發(fā)明，但是實施例中的條件是本發(fā)明用于確認(rèn)實施的可能性及效果而采用的一種條件例，本發(fā)明不限于該一種條件例。
本發(fā)明，只要不脫離本發(fā)明的要旨，達(dá)到本發(fā)明的目的，可以采用各種條件或者條件的組合。
(實施例1)準(zhǔn)備板厚50mm～100mm的厚鋼板，試驗、調(diào)查焊接接頭的特征及性能。其結(jié)果示于表1。另外，將所用的鋼材(厚鋼板)的化學(xué)成分(鋼種)及對接焊接部的焊接材料的化學(xué)成分分別示于表3及表4。
焊接方法使用VEGA、VAGA-II、EG和SAW。將各自的焊接條件示于表2。
另外，關(guān)于坡口，在VEGA的場合，坡口角度取為20°的V字坡口，焊縫根部間隙取為8mm；在VAGA-II和EG的場合，坡口角度取為20°的V字坡口，焊縫根部間隙取為8mm；而在SAW的場合，坡口角度取為40°的Y字坡口，焊縫根部間隙取為2mm。
Hv(BM)是由10kg的壓痕測定的母材板厚方向上的硬度的平均值。Hv(WM)是在焊接金屬板厚的中央部由10kg的壓痕測定的硬度值。
焊縫寬度是在焊接金屬的表面、背面和板厚中心3點測定的平均值。
HAZ軟化寬度是從焊接熔合線向母材方向測定比母材的硬度軟化5％的HAZ區(qū)域時的區(qū)域的寬度。
HAZ的原γ晶粒直徑，是將在與焊接熔合線連接的HAZ區(qū)的原奧氏體晶粒按照當(dāng)量圓直徑表記的。
關(guān)于焊接接頭的性能，其斷裂轉(zhuǎn)變溫度vTrs(℃)是使用按照作為焊接接頭的最脆弱部分的焊接熔合線(FL)在試驗片的板厚中央的那樣采取的試驗片，變化試驗溫度而求出的結(jié)果。
其斷裂韌性值Kc(N/mm1.5)，是在上述的深切口試驗中在-20℃的試驗溫度下求出的值，標(biāo)記有符號“＞”的值，表示在試驗片的切口部充分變形，可以確認(rèn)韌性龜裂的痕跡，由于試驗片的寬度是400mm，所以不能計測超過其以上的Kc值。
其接頭抗拉強(qiáng)度(Mpa)，是制作NKU1號試驗片進(jìn)行接頭拉伸試驗的結(jié)果，表示斷裂的強(qiáng)度。
如表1所示，本發(fā)明例的No.1～17，各種條件在本發(fā)明規(guī)定的范圍內(nèi)，Kc值顯示充分的值。
在這些本發(fā)明的例中，由于No.1～14的Hv(WM)/Hv(BM)和焊縫寬度/板厚、HAZ軟化寬度在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所以焊接接頭的Kc值及接頭抗拉強(qiáng)度都顯示充分的值。
另外，本發(fā)明例No.14，雖然由于HAZ軟化寬度比本發(fā)明優(yōu)選的范圍小，因此Kc值比本發(fā)明例No.1～13略低，但即便如此也顯示3000N/mm1.5或其以上的良好的值。
本發(fā)明例No.15，由夏比沖擊試驗得到的vTrs為與本發(fā)明例的No.1～14相同程度的水平，與其對應(yīng)的Kc值也是充分的值，但是由于Hv(WM)/Hv(BM)比優(yōu)選的范圍低，所以接頭強(qiáng)度低。
本發(fā)明例No.16和17，由于焊縫寬度/板厚超出本發(fā)明的優(yōu)選范圍，所以接頭強(qiáng)度低。
與此相對，比較例No.18～22，由于Hv(WM)/Hv(BM)超出本發(fā)明規(guī)定的上限值，盡管由夏比沖擊試驗得到的vTrs與本發(fā)明例No.1～17具有相同程度的水平，但是焊接接頭的Kc值卻低。
因此，本發(fā)明，是對于YP在470Mpa或其以上的高強(qiáng)度而且板厚為50mm或其以上的厚鋼板的焊接接頭，在確保適當(dāng)?shù)腒c值中所適用的，從該點出發(fā)，本發(fā)明是新的發(fā)明。
表1

※本發(fā)明范圍外表2

表3 (mass％)

表4(mass％)

工業(yè)上的可利用性按照本發(fā)明，對于高強(qiáng)度且板厚大的高強(qiáng)度鋼板的大線能量焊接接頭，即使萬一存在焊接缺陷或者疲勞龜裂產(chǎn)生、擴(kuò)展，也難以發(fā)生脆性斷裂，所以可以防止焊接結(jié)構(gòu)體斷裂那樣的致命的損傷、損壞。
因此，本發(fā)明可以發(fā)揮顯著提高焊接結(jié)構(gòu)體的安全性的顯著效果，是工業(yè)上利用價值高的發(fā)明。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)根據(jù)PCT條約第19條進(jìn)行的修改的聲明以修改后的權(quán)利要求書替換原權(quán)利要求書。
其中，(1)將原權(quán)利要求11的限定特征加入原權(quán)利要求1～10中；(2)刪除了原權(quán)利要求11。
在日本專利3220406號公報(X文獻(xiàn))中，公開了在板厚50mm的鋼板上制作耐裂紋性優(yōu)良的高強(qiáng)度焊接接頭的內(nèi)容。
另一方面，本申請，是抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭。
這樣，通過修改，將焊接構(gòu)造體修改為“對接焊接板厚超過50mm的高強(qiáng)度鋼板而成的焊接結(jié)構(gòu)體”，從而明確本發(fā)明與專利第3220406號公報(X文獻(xiàn))所公開的技術(shù)內(nèi)容的區(qū)別。
完1.一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，在對接焊接板厚超過50mm的高強(qiáng)度鋼板而成的焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭中，(a1)焊接金屬的硬度是母材硬度的110％或其以下。
2.一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，在對接焊接板厚超過50mm的高強(qiáng)度鋼板而成的焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭中，(a2)焊接金屬的硬度是母材硬度的70％或其以上、110％或其以下。
3.一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，在對接焊接板厚超過50mm的高強(qiáng)度鋼板而成的焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭中，(a1)焊接金屬的硬度是母材硬度的110％或其以下，且(b)焊接金屬的寬度是母材板厚的70％或其以下。
4.一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，在對接焊接板厚超過50mm的高強(qiáng)度鋼板而成的焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭中，(a2)焊接金屬的硬度是母材硬度的70％或其以上、110％或其以下，而且(b)焊接金屬的寬度是母材板厚的70％或其以下。
5.一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，在對接焊接板厚超過50mm的高強(qiáng)度鋼板而成的焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭中，(a1)焊接金屬的硬度是母材硬度的110％或其以下，(b)焊接金屬的寬度是母材板厚的70％或其以下，且(c)軟化至未受熱影響的母材部分的硬度的95％或其以下的硬度的焊接影響區(qū)區(qū)域的寬度是5mm或其以上。
6.一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，在對接焊接板厚超過50mm的高強(qiáng)度鋼板而成的焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭中，(a2)焊接金屬的硬度是母材硬度的70％或其以上、110％或其以下，(b)焊接金屬的寬度是母材板厚的70％或其以下，且(c)軟化至未受熱影響的母材部分的硬度的95％或其以下的硬度的焊接影響區(qū)區(qū)域的寬度是5mm或其以上。
7.一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，在對接焊接板厚超過50mm的高強(qiáng)度鋼板而成的焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭中，(a1)焊接金屬的硬度是母材硬度的110％或其以下，(c)軟化至未受熱影響的母材部分的硬度的95％或其以下的硬度的焊接影響區(qū)區(qū)域的寬度是5mm或其以上，且(d)與焊接熔合線連接的焊接影響區(qū)(HAZ)的原奧氏體晶粒直徑在200μm或其以下。
8.一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，在對接焊接板厚超過50mm的高強(qiáng)度鋼板而成的焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭中，(a2)焊接金屬的硬度是母材硬度的70％或其以上、110％或其以下，(c)軟化至未受熱影響的母材部分的硬度的95％或其以下的硬度的焊接影響區(qū)區(qū)域的寬度是5mm或其以上，且(d)與焊接熔合線連接的焊接影響區(qū)(HAZ)的原奧氏體晶粒直徑在200μm或其以下。
9.一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，在對接焊接板厚超過50mm的高強(qiáng)度鋼板而成的焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭中，(a1)焊接金屬的硬度是母材硬度的110％或其以下，(b)焊接金屬的寬度是母材板厚的70％或其以下，
(c)軟化至未受熱影響的母材部分的硬度的95％或其以下的硬度的焊接影響區(qū)區(qū)域的寬度是5mm或其以上，且(d)與焊接熔合線連接的焊接影響區(qū)(HAZ)的原奧氏體晶粒直徑在200μm或其以下。
10.一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，在對接焊接板厚超過50mm的高強(qiáng)度鋼板而成的焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭中，(a2)焊接金屬的硬度是母材硬度的70％或其以上、110％或其以下，(b)焊接金屬的寬度是母材板厚的70％或其以下，(c)軟化至未受熱影響的母材部分的硬度的95％或其以下的硬度的焊接影響區(qū)區(qū)域的寬度是5mm或其以上，且(d)與焊接熔合線連接的焊接影響區(qū)(HAZ)的原奧氏體晶粒直徑在200μm或其以下。
權(quán)利要求
1.一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，在焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭中，(a1)焊接金屬的硬度是母材硬度的110％或其以下。
2.一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，在焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭中，(a2)焊接金屬的硬度是母材硬度的70％或其以上、110％或其以下。
3.一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，在焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭中，(a1)焊接金屬的硬度是母材硬度的110％或其以下，且(b)焊接金屬的寬度是母材板厚的70％或其以下。
4.一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，在焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭中，(a2)焊接金屬的硬度是母材硬度的70％或其以上、110％或其以下，而且(b)焊接金屬的寬度是母材板厚的70％或其以下。
5.一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，在焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭中，(a1)焊接金屬的硬度是母材硬度的110％或其以下，(b)焊接金屬的寬度是母材板厚的70％或其以下，且(c)軟化至未受熱影響的母材部分的硬度的95％或其以下的硬度的焊接影響區(qū)區(qū)域的寬度是5mm或其以上。
6.一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，在焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭中，(a2)焊接金屬的硬度是母材硬度的70％或其以上、110％或其以下，(b)焊接金屬的寬度是母材板厚的70％或其以下，且(c)軟化至未受熱影響的母材部分的硬度的95％或其以下的硬度的焊接影響區(qū)區(qū)域的寬度是5mm或其以上。
7.一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，在焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭中，(a1)焊接金屬的硬度是母材硬度的110％或其以下，(c)軟化至未受熱影響的母材部分的硬度的95％或其以下的硬度的焊接影響區(qū)區(qū)域的寬度是5mm或其以上，且(d)與焊接熔合線連接的焊接影響區(qū)(HAZ)的原奧氏體晶粒直徑在200μm或其以下。
8.一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，在焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭中，(a2)焊接金屬的硬度是母材硬度的70％或其以上、110％或其以下，(c)軟化至未受熱影響的母材部分的硬度的95％或其以下的硬度的焊接影響區(qū)區(qū)域的寬度是5mm或其以上，且(d)與焊接熔合線連接的焊接影響區(qū)(HAZ)的原奧氏體晶粒直徑在200μm或其以下。
9.一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，在焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭中，(a1)焊接金屬的硬度是母材硬度的110％或其以下，(b)焊接金屬的寬度是母材板厚的70％或其以下，(c)軟化至未受熱影響的母材部分的硬度的95％或其以下的硬度的焊接影響區(qū)區(qū)域的寬度是5mm或其以上，且(d)與焊接熔合線連接的焊接影響區(qū)(HAZ)的原奧氏體晶粒直徑在200μm或其以下。
10.一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，在焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭中，(a2)焊接金屬的硬度是母材硬度的70％或其以上、110％或其以下，(b)焊接金屬的寬度是母材板厚的70％或其以下，(c)軟化至未受熱影響的母材部分的硬度的95％或其以下的硬度的焊接影響區(qū)區(qū)域的寬度是5mm或其以上，且(d)與焊接熔合線連接的焊接影響區(qū)(HAZ)的原奧氏體晶粒直徑在200μm或其以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～10的任一項所述的抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，其特征在于，上述焊接結(jié)構(gòu)體是對接焊接板厚超過50mm的高強(qiáng)度鋼板而成的焊接結(jié)構(gòu)體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抗脆性斷裂發(fā)生特性優(yōu)良的大線能量對接焊接接頭，是焊接結(jié)構(gòu)體的對接焊接接頭，其特征在于，(a1)焊接金屬的硬度是母材硬度的110％或其以下，或者(a2)焊接金屬的硬度是母材硬度的70％或其以上、110％或其以下，根據(jù)必要，(b)焊接金屬的寬度是母材板厚的70％或其以下，(c)軟化至未受熱影響的母材部分的硬度的95％或其以下的硬度的焊接影響區(qū)區(qū)域的寬度是5mm或其以上，和/或(d)與焊接熔合線連接的焊接影響區(qū)(HAZ)的原奧氏體晶粒直徑在200μm或其以下。
文檔編號B23K35/30GK1871094SQ200480030878
公開日2006年11月29日 申請日期2004年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月22日
發(fā)明者石川忠, 井上健裕, 島貫廣志, 小關(guān)正, 大谷潤, 皆川昌紀(jì), 兒島明彥 申請人:新日本制鐵株式會社