特許 6623926 溶接構造物の製造方法及び溶接構造物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6623926

(24)【登録日】2019年12月6日

(45)【発行日】2019年12月25日

(54)【発明の名称】溶接構造物の製造方法及び溶接構造物

(51)【国際特許分類】

   B23K 31/00 20060101AFI20191216BHJP

【ＦＩ】

   B23K31/00 F

   B23K31/00 D

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-100526(P2016-100526)

(22)【出願日】2016年5月19日

(65)【公開番号】特開2017-205796(P2017-205796A)

(43)【公開日】2017年11月24日

【審査請求日】2019年1月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104444

【弁理士】

【氏名又は名称】上羽 秀敏

(74)【代理人】

【識別番号】100174285

【弁理士】

【氏名又は名称】小宮山 聰

(74)【代理人】

【識別番号】100125704

【弁理士】

【氏名又は名称】坂根 剛

(72)【発明者】

【氏名】島貫 広志

(72)【発明者】

【氏名】米澤 隆行

(72)【発明者】

【氏名】松石 長之

(72)【発明者】

【氏名】辻本 裕之

【審査官】 奥隅 隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１６７５１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０６７８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１３０３１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接継手を加工して溶接構造物を製造する製造方法であって、
前記溶接継手は、第１部材と、前記第１部材の端面に溶接された第２部材とを備え、
前記第１部材は、前記第２部材との溶接部の端部から延びる亀裂を有し、
前記製造方法は、
前記第１部材の前記亀裂を含む部分に前記第１部材を貫通する開先を形成する工程と、
前記第１部材の一方の面に前記開先を覆う裏当て金を隅肉溶接して接合部を形成する工程と、
前記第１部材の他方の面から前記開先を補修溶接して溶接金属を形成する工程と、
前記溶接金属を形成後、前記接合部をピーニングする工程とを備え、
前記裏当て金を残しておく、溶接構造物の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の溶接構造物の製造方法であって、
前記溶接金属をピーニングする工程をさらに備える、溶接構造物の製造方法。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の溶接構造物の製造方法であって、
前記溶接金属は、前記第１部材の前記他方の面から１ｍｍ以上突出している、溶接構造物の製造方法。

【請求項4】

請求項１に記載の溶接構造物の製造方法であって、
前記溶接金属をグラインダ処理する工程をさらに備える、溶接構造物の製造方法。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか一項に記載の溶接構造物の製造方法であって、
前記裏当て金は３ｍｍ以上の厚さを有する、溶接構造物の製造方法。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか一項に記載の溶接構造物の製造方法であって、
前記接合部の一部が、前記第１部材と前記第２部材との溶接線と平行な方向において、前記第１部材と前記第２部材との溶接部と重なっている、溶接構造物の製造方法。

【請求項7】

第１部材と、
前記第１部材の端面に溶接された第２部材と、
前記第１部材の前記第２部材と溶接された端面から延びるとともに前記第１部材を厚さ方向に貫通する溶接金属と、
前記第１部材の一方の面で前記溶接金属を覆う裏当て金と、
前記第１部材の前記一方の面と前記裏当て金の端面とを接合する接合部とを備え、
前記接合部はピーニングされている、溶接構造物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接構造物の製造方法及び溶接構造物に関する。本発明は、より詳しくは、溶接継手を加工して溶接構造物を製造する製造方法、及びその溶接構造物に関する。

【背景技術】

【0002】

クレーンガータ等の設備には、面内ガセット継手を有するものがある。面内ガセット継手は、疲労強度が低く、特に溶接部の端部から疲労亀裂が発生しやすい。そのため、定期的な補修が必要である。

【0003】

疲労亀裂が生じた設備の補修は、疲労亀裂を有する部分を取り除き、当該部分を補修溶接することによって行われる。しかし単純に補修溶接をしても、溶接残留応力によってすぐに疲労亀裂が発生する。そのため、溶接止端を曲率加工したり、超音波衝撃処理によって溶接止端に残留圧縮応力を加えたりすることが行われている。

【0004】

特開２００４−１６７５１５号公報には、疲労亀裂部を取り除いた後で溶接補修を行った補修溶接部について、補修溶接部の溶接止端を温度１００℃以下で全周超音波衝撃処理を施して溝を形成して止端形状を改善する、フランジガセットを持つ桁構造の補修方法が開示されている。

【0005】

上記公報には明示的に記載されていないが、補修溶接をする際、補修溶接部に裏当て金を仮止めしてから溶接を実施する。社団法人日本鋼構造協会編、「鋼構造物の疲労設計指針・同解説」、２０１２年改訂版、技報堂出版、２０１２年６月、第３８頁に記載されているように、裏当て金を残したままにすると、強度等級が大きく低下することが知られている。そのため裏当て金は、補修溶接をした後、グラインダ等によって除去する必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００４−１６７５１５号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】社団法人日本鋼構造協会編、「鋼構造物の疲労設計指針・同解説」、２０１２年改訂版、技報堂出版、２０１２年６月

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

クレーンガータ等の設備において補修は、溶接された溶接構造物について、補修溶接された部位及びその周辺から疲労破壊が再発する可能性がある。

【0009】

本発明の目的は、優れた疲労強度を有する溶接構造物を製造する方法を提供することである。本発明の他の目的は、優れた疲労強度を有する溶接構造物を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一実施形態による溶接構造物の製造方法は、溶接継手を加工して溶接構造物を製造する製造方法であって、前記溶接継手は、第１部材と、前記第１部材の端面に溶接された第２部材とを備え、前記第１部材は、前記第２部材との溶接部の端部から延びる亀裂を有し、前記製造方法は、前記第１部材の前記亀裂を含む部分に前記第１部材を貫通する開先を形成する工程と、前記第１部材の一方の面に前記開先を覆う裏当て金を隅肉溶接して接合部を形成する工程と、前記第１部材の他方の面から前記開先を補修溶接して溶接金属を形成する工程と、前記溶接金属を形成後、前記接合部をピーニングする工程とを備え、前記裏当て金を残しておく。

【0011】

本発明の一実施形態による溶接構造物は、第１部材と、前記第１部材の端面に溶接された第２部材と、前記第１部材の前記第２部材と溶接された端面から延びるとともに前記第１部材を厚さ方向に貫通する溶接金属と、前記第１部材の一方の面で前記溶接金属を覆う裏当て金と、前記第１部材の前記一方の面と前記裏当て金の端面とを接合する接合部とを備え、前記接合部はピーニングされている。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、優れた疲労強度を有する溶接構造物が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、面内ガセット継手の斜視図である。

【図2】図２は、本発明の第１の実施形態による溶接構造物の製造方法のフロー図である。

【図3】図３は、フランジから亀裂ＣＲを含む部分を除去し、開先を形成したときの面内ガセット継手の斜視図である。

【図4】図４は、裏当て金を隅肉溶接したときの面内ガセット継手の裏面を示す平面図である。

【図5】図５は、溶接金属を形成したときの面内ガセット継手の斜視図である。

【図6】図６は、裏当て金を切断したときの面内ガセット継手の斜視図である。

【図7】図７は、本発明の第１の実施形態による製造方法によって製造される溶接構造物の表面を示す平面図である。

【図8】図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。

【図9】図９は、本実施形態による製造方法によって製造される溶接構造物の裏面を示す平面図である。

【図10】図１０は、変形例による溶接構造物の裏面を示す平面図である。

【図11】図１１は、他の変形例による溶接構造物の裏面を示す平面図である。

【図12】図１２は、本発明の第２の実施形態による溶接構造物の製造方法を示すフロー図である。

【図13】図１３は、本発明の第２の実施形態による製造方法によって製造される溶接構造物の斜視図である。

【図14】図１４は、本発明の第３の実施形態による溶接構造物の製造方法を示すフロー図である。

【図15A】図１５Ａは、試験用の面内ガセット継手の平面図である。

【図15B】図１５Ｂは、試験用の面内ガセット継手の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

【0015】

［第１の実施形態］
本実施形態による溶接構造物の製造方法は、亀裂を有する面内ガセット継手を加工して、溶接構造物とする方法である。図１は、本実施形態で加工される面内ガセット継手１０の斜視図である。面内ガセット継手１０は、フランジ１１と、フランジ１１の端面に溶接されたガセット１２とを備えている。フランジ１１は、ガセット１２との溶接部１３の端部１３ａから延びる亀裂ＣＲを有している。

【0016】

図２は、本発明の第１の実施形態による溶接構造物の製造方法のフロー図である。図３〜図６は、加工途中の面内ガセット継手の構成を示す図である。

【0017】

本実施形態による製造方法は、フランジ１１の亀裂ＣＲを含む部分１１ａにフランジ１１を貫通する開先１１Ａ（図３）を形成する工程（ステップＳ１）と、フランジ１１の一方の面に開先１１Ａを覆う裏当て金１４（図３）を隅肉溶接して接合部１５（図４）を形成する工程（ステップＳ２）と、フランジ１１の他方の面から開先１１Ａを補修溶接して溶接金属１６（図５）を形成する工程（ステップＳ３）と、裏当て金１４を切断する工程（ステップＳ４）と、溶接金属１６を形成後、接合部１５をピーニングする工程（ステップＳ５）と、溶接金属１６をピーニングする工程（ステップＳ６）とを備えている。以下、各工程を詳述する。

【0018】

［開先を形成する工程］
フランジ１１の亀裂ＣＲを含む部分１１ａを除去する（ステップＳ１）。図３は、フランジ１１から亀裂ＣＲを含む部分１１ａ（図１）を除去し、開先１１Ａを形成したときの面内ガセット継手の斜視図である。この例では、後述する補修溶接をしやすくするため、Ｖ形の断面を有する開先１１Ａを形成している。具体的には、開先１１Ａは、フランジ１１の一方の面から他方の面に向かって、面積が徐々に小さくなる形状を有している。しかし、開先１１Ａの断面は、Ｖ形以外の形状であってもよい。

【0019】

このとき、作業性を確保するため、ガセット１２から亀裂Ｃｒの近傍の部分１２ａ（図１）を除去しておいてもよい。ガセット１２から亀裂Ｃｒの近傍の部分１２ａを除去する場合、溶接部１３の端部１３ｂ（図３）に応力が集中しやすくなる。そのため、切断面が曲面になるように加工して、端部１３ｂへの応力の集中を緩和することが好ましい。

【0020】

［裏当て金を隅肉溶接する工程］
フランジ１１の一方の面に開先１１Ａを覆う裏当て金１４を隅肉溶接して接合部１５（図４）を形成する（ステップＳ２）。以下、フランジ１１の表裏の面のうち、裏当て金を取り付ける面を「裏面」と呼び、これと反対の面を「表面」と呼ぶ。

【0021】

裏当て金１４の材質は特に限定されないが、例えば炭素鋼やステンレス鋼である。

【0022】

図４は、裏当て金１４を隅肉溶接したときの面内ガセット継手の裏面を示す平面図である。裏当て金１４は、一部がフランジ１１の端面から突出するように取り付けられる。裏当て金１４は、フランジ１１から突出した部分を除く全周が隅肉溶接され、角部は回し溶接される。隅肉溶接によって形成される接合部１５は、フランジ１１の裏面と裏当て金１４の端面とを接合する。

【0023】

［開先を補修溶接する工程］
フランジ１１の他方の面から開先１１Ａを補修溶接して溶接金属１６（図５）を形成する（ステップＳ３）。図５は、溶接金属１６を形成したときの面内ガセット継手の斜視図である。補修溶接の方法は特に限定されず、公知の方法で実施することができる。図５に示すように、溶接金属１６の一部がフランジ１１の端面から突出してもよい。

【0024】

［裏当て金を切断する工程］
裏当て金１４がフランジ１１の端面から突出している部分を切断する（ステップＳ４）。図６は、裏当て金１４を切断したときの面内ガセット継手の斜視図である。このとき、溶接金属１６がフランジ１１の端面から突出している部分も切断する。裏当て金１４や溶接金属１６がフランジ１１の端面から突出していると、その部分に応力が集中しやすくなるためである。

【0025】

［接合部をピーニングする工程］
接合部１５をピーニングする（ステップＳ５）。より具体的には、接合部１５の止端１５ａ（図４）を全周にわたってピーニングする。なお、接合部１５の止端１５ａとは、接合部１５とフランジ１１とが交わる線の部分を指す。

【0026】

ピーニングとは、材料に機械的な繰り返し衝撃を付与する処理方法である。ピーニングによって、材料に圧縮応力を加えたり、形状を矯正したりすることで、材料の疲労強度を向上させることができる。本実施形態では、接合部１５の止端１５ａの全周をピーニングし、接合部１５の疲労強度を向上させる。なお、少なくとも接合部１５の止端１５ａ、すなわち、フランジ１１側の止端１５ａをピーニングすればよいが、接合部１５と裏当て金１４とが交わる部分、すなわち、裏当て金１４側の止端１５ｂ（図４）もピーニングすることが好ましい。

【0027】

本実施形態によるピーニングには、例えば、ＵＩＴ（Ultrasonic Impact Treatment；超音波衝撃処理）、ＵＰ（Ultrasonic Peening；超音波ピーニング（止端部打ち伸ばし）)、ＵＰＴ（Ultrasonic Peening Treatment；超音波ピーニング処理）、ＨｉＦＩＴ（High Frequency Impact Treatment；高周波衝撃処理）、ＰＩＴ（Pneumatic Impact treatment；圧縮空気衝撃処理）、ＵＮＰ（Ultrasonic needle peening；超音波ニードルピーニング）、エアツールによるピーニングやハンマーピーニング等がある。高周波のピーニング、及び周波数の低いピーニングのいずれであってもよく、周波数の低いピーニングであっても、処理後の形状が高周波でのピーニングと同等であれば、高周波でのピーニングと同等の効果が得られる。

【0028】

［溶接金属をピーニングする工程］
溶接金属１６をピーニングする（ステップＳ６）。より具体的には、溶接金属１６の止端１６ａを全周にわたってピーニングする。なお、溶接金属１６の止端１６ａとは、溶接金属１６とフランジ１１とが交わる線の部分を指す。溶接金属１６をピーニングすることで、溶接金属１６の疲労強度を向上させることができる。

【0029】

好ましくは、フランジ１１とガセット１２との溶接部１３の端部１３ｂもピーニングする。これによって、溶接部１３の疲労強度を向上させることができる。

【0030】

以上の工程によって、溶接構造物１００（図７）が製造される。本実施形態による製造方法は、裏当て金１４を除去せずに残しておく。そのため、溶接構造部１００は、フランジ１１の裏面に隅肉溶接された裏当て金１４を備えている。

【0031】

［溶接構造物の構成、及び本実施形態の効果］
図７〜図９は、本実施形態による製造方法によって製造される溶接構造物１００の構成を示す図である。図７は、溶接構造物１００の表面を示す平面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。図９は、溶接構造物１００の裏面を示す平面図である。

【0032】

溶接構造物１００は、フランジ１１と、フランジ１１の端面に溶接されたガセット１２と、ガセット１２が溶接されたフランジ１１の端面から延びるとともに、フランジ１１を厚さ方向に貫通する溶接金属１６と、フランジ１１の裏面で溶接金属１６を覆う裏当て金１４と、フランジ１１の裏面と裏当て金１４の端面とを接合する接合部１５とを備える。接合部１５は、ピーニングされている。

【0033】

本実施形態では、フランジ１１と裏当て金１４とが隅肉溶接されている。換言すれば、フランジ１１の裏面と裏当て金１４の端面とを接合する接合部１５が形成されている。さらに、接合部１５はピーニングされている。この構成によれば、フランジ１１と裏当て金１４との境界部分への応力集中が緩和される。さらに、裏当て金１４は、補強部材として機能する。そのため、裏当て金１４がない場合よりも、溶接構造物１００の疲労強度を高くすることができる。

【0034】

また、裏当て金１４が存在することによって、溶接構造物１００の信頼性を向上させることができる。すなわち、高所等の作業しにくい場所で溶接が行われるために十分な溶接品質を得ることが難しい場合や、欠陥のチェックが難しい等の事情によって、溶接金属１６の溶接品質が十分でない場合であっても、裏当て金１４によって、溶接ルート部からの疲労亀裂の発生を抑制することができる。

【0035】

従来の方法では、補修溶接をする際、補修溶接部に裏当て金１４を仮止めして溶接を実施する。仮止めされた裏当て金１４は、補修溶接によってフランジ１１と一体化する。しかし、この裏当て金１４を残しておくと、フランジ１１と裏当て金１４との境界部分に応力が集中し、疲労強度が大きく低下する。そのため従来の方法では、フランジ１１と一体化した裏当て金１４をグラインダ等によって研削して除去する必要がある。これに対し、本実施形態による製造方法によれば、上述のとおり裏当て金１４を残したままにできる。裏当て金１４をグラインダ等によって研削する工程がないため、手間を大幅に削減することができる。

【0036】

本実施形態では、溶接金属１６もピーニングする。この構成よれば、溶接構造物１００の疲労強度をより向上させることができる。

【0037】

溶接金属１６の余盛り高さｈ（図８）は、マイナスでなければ特に限定されない。余盛り高さｈは、溶接構造物１００の疲労強度に大きくは影響しない。ただし、余盛り高さｈがマイナスになることは好ましくないため、ある程度余裕を持たせて１ｍｍ以上とすることが好ましい。なお、余盛り高さｈは、溶接金属１６がフランジ１１の表面から突出した高さである。

【0038】

裏当て金１４の厚さｔ（図８）は、特に限定されない。裏当て金１４が薄い場合でも、裏当て金１４がない場合と比較すれば補強効果が得られる。ただし、裏当て金１４が薄すぎると、補修溶接の際に溶接金属１６が裏当て金１４を貫通する場合がある。そのため、裏当て金１４の厚さｔは、３ｍｍ以上とすることが好ましい。

【0039】

接合部１５の厚さｔ’（図８）は、裏当て金１４がフランジ１１に接合されていればよく、特に限定されない。接合部１５を介して裏当て金１４に応力を伝達させやすくさせるため、接合部１５の厚さｔ’を３ｍｍ以上とすることが好ましい。また、裏当て金１４の厚さｔと接合部１５の厚さｔ’の関係は特に限定されず、裏当て金の厚さｔが接合部１５の厚さｔ’よりも薄くてもよい。

【0040】

溶接金属１６の止端１６ａと、加工後の溶接部１３の端部１３ｂとの距離ｄ１（図７）は、フランジ１１の厚さＴ（図８）よりも大きいことが好ましい。ｄ１がＴ以下だと、溶接部１３が補修溶接の熱の影響を受け、溶接構造物１００の疲労強度が低下する場合がある。

【0041】

図９に示すように、本実施形態では、接合部１５の一部は、フランジ１１とガセット１２との溶接線と平行な方向（ｘ方向）において、フランジ１１とガセット１２との溶接部１３と重なっている。より具体的には、加工後の溶接部１３の端部１３ｂが、ｘ方向において、接合部１５と重なっている。この構成によれば、応力集中しやすい端部１３ｂを接合部１５によって補強することができる。そのため、溶接構造物１００の疲労強度を向上させることができる。

【0042】

以上、本発明の第１の実施形態による溶接構造物の製造方法、及び同方法によって製造される溶接構造物１００の構成を説明した。

【0043】

上記では、裏当て金１４を切断する工程（ステップＳ４）の後に、接合部１５をピーニングする工程（ステップＳ５）を実施する場合を説明した。しかし、接合部１５をピーニングするタイミングは、補修溶接（ステップＳ３）の後であれば任意である。すなわち、補修溶接の直後に接合部１５をピーニングし、その後、裏当て金１４を切断してもよい。また、接合部１５のピーニング（ステップＳ５）と溶接金属１６のピーニング（ステップＳ６）とは、どちらを先に行ってもよい。要するに、ステップＳ４〜ステップＳ６の順番は、任意である。

【0044】

上記では、裏当て金１４をその一部がフランジ１１の端面から突出するように取り付け（図４）、補修溶接後に突出した部分を切断する場合を説明した。しかし、裏当て金１４の端面とフランジ１１の端面とを揃えて取り付けてもよい。この場合、裏当て金１４を切断する工程（ステップＳ４）は、省略することもできる。

【0045】

溶接金属１６のピーニング（ステップＳ６）は、任意の工程である。すなわち、溶接金属１６のピーニング（ステップＳ６）は、実施した方が優れた疲労強度が得られるため好ましいが、実施されなくてもよい。

【0046】

図１〜図９では、フランジ１１及びガセット１２がともに板状形状であるように図示しているが、フランジ１１及びガセット１２の形状は任意である。

【0047】

［第１の実施形態の変形例］
第１の実施形態では、図９に示すように、加工後の溶接部１３の端部１３ｂが、ｘ方向において、接合部１５と重なっている構成を説明した。同じ効果は、端部１３ｂと裏当て金１４とが重なっている場合にも得られる。図１０は、溶接構造物１００の変形例である溶接構造物１０１の裏面を示す平面図である。この変形例においても、接合部１５の一部がｘ方向において、フランジ１１とガセット１２との溶接部１３と重なっている。この変形例では、加工後の溶接部１３の端部１３ｂが、ｘ方向において、接合部１５と重なるとともに裏当て金１４とも重なっている。この構成によっても、応力集中しやすい端部１３ｂが補強される。そのため、溶接構造物１０１の疲労強度を向上させることができる。

【0048】

もっとも、端部１３ｂは、ｘ方向において、接合部１５及び裏当て金１４のいずれとも重なっていなくてもよい。図１１は、溶接構造物１００の他の変形例である溶接構造物１０２の裏面を示す平面図である。この変形例では、接合部１５は、ｘ方向において、フランジ１１とガセット１２との溶接部１３と重なっていない。この場合、接合部１５の止端１５ａと溶接部１３の端部１３ｂとの間の距離ｄ２は、フランジ１１の厚さＴ（図８）よりも大きいことが好ましい。ｄ２がＴ以下だと、溶接部１３が隅肉溶接の熱の影響を受け、溶接構造物１０２の疲労強度が低下する可能性があるからである。

【0049】

［第２の実施形態］
図１２は、本発明の第２の実施形態による溶接構造物の製造方法を示すフロー図である。この製造方法は、第１の実施形態の溶接金属をピーニングする工程（図２のステップＳ６）に代えて、溶接金属をグラインダ処理する工程（ステップＳ７）を備えている。

【0050】

図１３は、この製造方法によって製造される溶接構造物２００の斜視図である。溶接構造物２００は、第１の実施形態による溶接構造物１００の溶接金属１６（図８）に代えて、溶接金属２６を備えている。溶接金属２６は、グラインダ処理する工程（ステップＳ７）によって、フランジ１１の表面と高さが揃うように形成されている。この構成によれば、溶接金属２６に応力が集中しない。そのため、溶接構造物２００の疲労強度を向上させることができる。

【0051】

溶接金属２６をグラインダ処理する工程（ステップＳ７）は、裏当て金１４を切断する工程（ステップＳ４）や、接合部１５をピーニングする工程（ステップＳ５）の前に行ってもよい。すなわち、ステップＳ４、ステップＳ５、及びステップＳ６の順番は任意である。

【0052】

［第３の実施形態］
図１４は、本発明の第３の実施形態による溶接構造物の製造方法を示すフロー図である。本実施形態は、次の点で、第１の実施形態と異なっている。第１の実施形態では、裏当て金を隅肉溶接してから補修溶接を実施した（図２）。これに対し本実施形態では、裏当て金を仮止めし（ステップＳ８）、補修溶接を実施してから（ステップＳ３）、フランジと裏当て金とを隅肉溶接する（ステップＳ２）。

【0053】

この方法によっても、第１の実施形態の場合と同じ構成の溶接構造物が得られる。そのため、第１の実施形態と同様に、優れた疲労強度を有する溶接構造物が得られる。

【0054】

図１４のフロー図では、隅肉溶接する工程（ステップＳ２）の後に裏当て金を切断する工程（ステップＳ４）を実施しているが、裏当て金を切断した後に隅肉溶接をしてもよい。また、接合部をピーニングする工程（ステップＳ５）のタイミングは、隅肉溶接する工程（ステップＳ２）の後であれば任意である。溶接金属をピーニングする工程（ステップＳ６）のタイミングも、補修溶接（ステップＳ３）の後であれば任意である。

【0055】

本実施形態においても、溶接金属をピーニングする工程（ステップＳ６）は、省略してもよい。また、溶接金属をピーニングする工程（ステップＳ６）に代えて、第２の実施形態で説明した溶接金属をグラインダ処理する工程を実施してもよい。

【実施例】

【0056】

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明する。本発明は、これらの実施例に限定されない。

【0057】

ＪＩＳ Ｇ３１０６で規定されている溶接構造用圧延鋼板ＳＭ４９０Ｂを用いて、試験用の面内ガセット継手を複数作製した。図１５Ａは、試験用の面内ガセット継手の平面図であり、図１５Ｂは側面図である。図内の数値は寸法（単位はｍｍ）である。板厚１６ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ８００ｍｍの鋼板をフランジとし、板厚９ｍｍ、幅６０ｍｍ、長さ２００ｍｍの鋼板をガセットとした。ＣＯ_２溶接による隅肉溶接によって、フランジの長さ中央の位置であって幅の端部にガセットを取り付け、面内ガセット継手とした。

【0058】

これらの面内ガセット継手に対して、まず、疲労亀裂を導入するために疲労試験を実施した。具体的には、５０トンのサーボ式疲労試験機を用いて、各面内ガセット継手に片振りの材軸方向繰り返し引張負荷（フランジの公称応力範囲１００ＭＰａ）を与えた。試験温度は室温で、試験周波数は１０Ｈｚとした

【0059】

疲労亀裂を導入した各面内ガセット継手から、実施形態で説明した方法によって、溶接構造物を製造した。表１に示すように、裏当て金の処理、及び補修溶接部の処理等を変えながら、１０種類の溶接構造物を作製した。

【0060】

【表1】

【0061】

表１の「裏当て金の処理」の欄には、各溶接構造物の裏当て金の処理方法が記載されている。Ｎｏ．０及び１では、補修溶接後、裏当て金をグラインダで研削して除去した。Ｎｏ．２〜９では、裏当て金を残したままにした。Ｎｏ．２〜９ではいずれも、フランジと裏当て金とを隅肉溶接し、溶接止端をＵＩＴで処理した。Ｎｏ．２、３、５〜７、及び９では裏当て金の厚さを９ｍｍとし、Ｎｏ．４及びＮｏ．８では裏当て金の厚さを３ｍｍとした。

【0062】

表１の「補修溶接部の処理」の欄には、補修溶接で形成した溶接金属の処理方法が記載されている。Ｎｏ．０、２、及び６では、溶接金属をグラインダで研削し、フランジと同一平面になるように仕上げた。Ｎｏ．１、５、及び９では、溶接金属の余盛り高さ（図８のｈ）を１ｍｍとし、止端をＵＩＴで処理した。Ｎｏ．３、４、７、及び８では、溶接金属の余盛り高さ（図８のｈ）を２ｍｍとし、止端をＵＩＴで処理した。

【0063】

表１の「接合部の位置」の欄には、フランジとガセットとの溶接部の端部と、フランジと裏当て金との接合部との位置関係が記載されている。Ｎｏ．２〜５では、フランジとガセットとの溶接部の端部が、溶接線と平行な方向において、フランジと裏当て金との接合部と重なるようにした（図９を参照）。Ｎｏ．６〜９では、フランジとガセットとの溶接部の端部が、溶接線と平行な方向において、フランジと裏当て金との接合部から、フランジの厚さよりも大きい距離だけ離れるようにした（図１１を参照）。

【0064】

これらの溶接構造物に対して、疲労亀裂の導入に用いた方法と同じ方法で疲労試験を実施し、疲労寿命を評価した。Ｎｏ．０の溶接構造物において、疲労亀裂が明確（約２０ｍｍ長さ）に表れた時間を基準となる疲労寿命とした。疲労寿命は、Ｎｏ．０の疲労寿命を基準とし、各溶接構造物の疲労寿命がＮｏ．０の何倍になったかを評価した。結果を表１の「疲労寿命の延長」の欄に示す。

【0065】

表１に示すとおり、裏当て金を残したＮｏ．２〜９の溶接構造物は、裏当て金を削除したＮｏ．０及び１の溶接構造物と比較して、優れた疲労強度を示した。

【0066】

Ｎｏ．２〜５とＮｏ．６〜９との比較から、フランジとガセットとの溶接部の端部が、溶接線と平行な方向において、フランジと裏当て金との接合部と重なるようにすることで、より優れた疲労強度を得られることが分かった。

【0067】

Ｎｏ．２とＮｏ．３との比較、及びＮｏ．６とＮｏ．７との比較から、補修溶接で形成した溶接金属をグラインダ仕上げするよりも、余盛りを残したまま止端をＵＩＴで処理した方が、優れた疲労強度が得られることが分かった。一方、Ｎｏ．３とＮｏ．５との比較、及びＮｏ．７とＮｏ．９との比較から、余盛り高さは疲労強度に大きくは影響しないことが分かる。また、Ｎｏ．３とＮｏ．４との比較、及びＮｏ．７とＮｏ．８との比較から、裏当て金の厚さは、疲労強度に大きくは影響しないことが分かる。

【0068】

以上、本発明の実施の形態を説明した。上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

【符合の説明】

【0069】

１０ 面内ガセット継手
１１ フランジ
ＣＲ 亀裂
１１Ａ 開先
１２ ガセット
１３ 溶接部
１３ａ、１３ｂ 端部
１４ 裏当て金
１５ 接合部
１５ａ，１５ｂ 止端
１６，２６ 溶接金属
１６ａ 止端
１００、１０１、１０２、２００ 溶接構造物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15A】

【図15B】