特開 2024-130746 溶接構造物および疲労監視システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024130746

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】溶接構造物および疲労監視システム

(51)【国際特許分類】

   B23K 31/00 20060101AFI20240920BHJP

   G01N 3/00 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

B23K31/00 F

B23K31/00 G

B23K31/00 N

G01N3/00 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023040639

(22)【出願日】2023-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】000005119

【氏名又は名称】日立造船株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110847

【弁理士】

【氏名又は名称】松阪 正弘

(74)【代理人】

【識別番号】100136526

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勉

(74)【代理人】

【識別番号】100136755

【弁理士】

【氏名又は名称】井田 正道

(72)【発明者】

【氏名】馬 東輝

(72)【発明者】

【氏名】岡田 潤

(72)【発明者】

【氏名】本浪 雅史

(72)【発明者】

【氏名】杉本 拓実

【テーマコード（参考）】

2G061

【Ｆターム（参考）】

2G061AA02

2G061AB04

2G061BA15

2G061CB19

2G061EB07

(57)【要約】

【課題】溶接継手の疲労を精度良く監視可能な溶接構造物を提供する。
【解決手段】溶接構造物は、長手方向に延びる一の溶接継手３を備える。当該一の溶接継手３の溶接部３３は、第１ピーニング部３５と、第２ピーニング部３６とを備える。第１ピーニング部３５は、長手方向に沿って延びる。第１ピーニング部３５は、第１のピーニング条件にてピーニングが施されることにより疲労強度が増大された部位である。第２ピーニング部３６は、長手方向において第１ピーニング部３５に連続するとともに、長手方向に沿って延びる。第２ピーニング部３６は、第１のピーニング条件よりも疲労強度の増大率が低い第２のピーニング条件にてピーニングが施されることにより疲労強度が増大された部位である。これにより、溶接継手の疲労を精度良く監視可能な溶接構造物を提供することができる。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の母材が溶接により接合された溶接構造物であって、
長手方向に延びる一の溶接継手を備え、
前記一の溶接継手の溶接部は、
前記長手方向に沿って延びるとともに第１のピーニング条件にてピーニングが施されることにより疲労強度が増大された第１ピーニング部と、
前記長手方向において前記第１ピーニング部に連続するとともに前記長手方向に沿って延び、前記第１のピーニング条件よりも疲労強度の増大率が低い第２のピーニング条件にてピーニングが施されることにより疲労強度が増大された第２ピーニング部と、
を備える溶接構造物。

【請求項2】

請求項１に記載の溶接構造物であって、
前記第１ピーニング部および前記第２ピーニング部にそれぞれ施されるピーニングは、ピンによる打撃である溶接構造物。

【請求項3】

請求項２に記載の溶接構造物であって、
前記第１のピーニング条件は、前記第１ピーニング部に打撃を与える第１のピンの先端径を含み、
前記第２のピーニング条件は、前記第２ピーニング部に打撃を与える第２のピンの先端径を含み、
前記第２のピンの先端径は前記第１のピンの先端径よりも小さい溶接構造物。

【請求項4】

請求項３に記載の溶接構造物であって、
前記第２のピンの先端径は前記第１のピンの先端径の０．５倍以下である溶接構造物。

【請求項5】

請求項３に記載の溶接構造物であって、
前記第２ピーニング部の前記長手方向における長さは、前記第２のピンの先端径の５倍以上である溶接構造物。

【請求項6】

請求項１に記載の溶接構造物であって、
前記第１のピーニング条件は、前記第１ピーニング部の一方の端部から他方の端部まで前記長手方向に沿って施工位置を移動しつつ行われる単位ピーニングの繰返し回数である第１のパス数を含み、
前記第２のピーニング条件は、前記第２ピーニング部の一方の端部から他方の端部まで前記長手方向に沿って施工位置を移動しつつ行われる単位ピーニングの繰返し回数である第２のパス数を含み、
前記第２のパス数は前記第１のパス数よりも少ない溶接構造物。

【請求項7】

溶接構造物の疲労を監視する疲労監視システムであって、
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の溶接構造物と、
前記第２ピーニング部を監視することにより、前記溶接構造物の前記一の溶接継手の疲労を監視する監視部と、
を備える疲労監視システム。

【請求項8】

複数の母材が溶接により接合された溶接構造物であって、
長手方向に延びる一の溶接継手を備え、
前記一の溶接継手の溶接部は、
前記長手方向に沿って延びるとともにピーニングが施されることにより疲労強度が増大された第３ピーニング部と、
前記長手方向に垂直な幅方向において前記第３ピーニング部に隣接した状態で前記長手方向に延びるとともに前記長手方向の端部が前記第３ピーニング部の前記長手方向の途中に接続され、ピーニングが施されることにより疲労強度が増大された第４ピーニング部と、
を備え、
前記第４ピーニング部の前記端部の幅は、先端に近づくに従って減少する溶接構造物。

【請求項9】

請求項８に記載の溶接構造物であって、
前記第３ピーニング部および前記第４ピーニング部にそれぞれ施されるピーニングは、ピンによる打撃である溶接構造物。

【請求項10】

溶接構造物の疲労を監視する疲労監視システムであって、
請求項８または９に記載の溶接構造物と、
前記第４ピーニング部の前記端部を監視することにより、前記溶接構造物の前記一の溶接継手の疲労を監視する監視部と、
を備える疲労監視システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の母材が溶接により接合された溶接構造物、および、溶接構造物の疲労を監視する疲労監視システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、橋梁や海洋構造物、船舶等の大型構造物では、構造物を構成する構造部材の疲労損傷を監視することが行われている。例えば、特許文献１では、橋梁等を支える構造部材であるＩ型鋼のフランジ部に切り欠きを形成し、周囲に先行して当該切り欠きから発生する亀裂を監視することにより、当該Ｉ型鋼の疲労損傷を早期発見する技術が提案されている。

【0003】

また、特許文献２では、船舶等を構成する構造部材である一のロンジの端部に、亀裂を模擬した切り欠き（すなわち、応力集中部）を形成し、他のロンジに先行して当該切り欠きから発生する亀裂を定期的に観察することにより、ロンジの疲労損傷度をモニタリングする技術が提案されている。当該疲労モニタリングでは、ロンジの一部に切れ目を形成し、当該切れ目を突き合わせ溶接した部位が、応力集中部として利用されてもよい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平９－１８４７９２号公報

【特許文献2】特開２０１３－２９６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、溶接構造物の溶接継手における疲労損傷の監視では、溶接継手の強度確保の観点から、上述のような切り欠きを溶接継手に設けることは難しい。このため、溶接線上のどの位置にて疲労損傷が先行して発生するかを特定できず、溶接線の一部のみを監視する定点監視では、溶接線の監視位置以外の部位にて先に疲労損傷が発生した場合、当該疲労損傷が見落とされるおそれがある。一方、Ｔ継手や十字継手等のように溶接線が比較的長い溶接継手の場合、溶接線全体を監視することは容易ではない。特に、溶接継手がアクセス困難な位置に存在する場合、溶接線全体を監視することは、より困難となる。

【0006】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、溶接継手の疲労を精度良く監視可能な溶接構造物を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の態様は、複数の母材が溶接により接合された溶接構造物であって、長手方向に延びる一の溶接継手を備える。前記一の溶接継手の溶接部は、前記長手方向に沿って延びるとともに第１のピーニング条件にてピーニングが施されることにより疲労強度が増大された第１ピーニング部と、前記長手方向において前記第１ピーニング部に連続するとともに前記長手方向に沿って延び、前記第１のピーニング条件よりも疲労強度の増大率が低い第２のピーニング条件にてピーニングが施されることにより疲労強度が増大された第２ピーニング部と、を備える。

【0008】

本発明の態様２は、態様１の溶接構造物であって、前記第１ピーニング部および前記第２ピーニング部にそれぞれ施されるピーニングは、ピンによる打撃である。

【0009】

本発明の態様３は、態様２の溶接構造物であって、前記第１のピーニング条件は、前記第１ピーニング部に打撃を与える第１のピンの先端径を含む。前記第２のピーニング条件は、前記第２ピーニング部に打撃を与える第２のピンの先端径を含む。前記第２のピンの先端径は前記第１のピンの先端径よりも小さい。

【0010】

本発明の態様４は、態様３の溶接構造物であって、前記第２のピンの先端径は前記第１のピンの先端径の０．５倍以下である。

【0011】

本発明の態様５は、態様３（態様３または４、であってもよい。）の溶接構造物であって、前記第２ピーニング部の前記長手方向における長さは、前記第２のピンの先端径の５倍以上である。

【0012】

本発明の態様６は、態様１（態様１ないし５のいずれか１つ、であってもよい。）の溶接構造物であって、前記第１のピーニング条件は、前記第１ピーニング部の一方の端部から他方の端部まで前記長手方向に沿って施工位置を移動しつつ行われる単位ピーニングの繰返し回数である第１のパス数を含む。前記第２のピーニング条件は、前記第２ピーニング部の一方の端部から他方の端部まで前記長手方向に沿って施工位置を移動しつつ行われる単位ピーニングの繰返し回数である第２のパス数を含む。前記第２のパス数は前記第１のパス数よりも少ない。

【0013】

本発明の態様７は、溶接構造物の疲労を監視する疲労監視システムであって、態様１ないし６のいずれか１つの溶接構造物と、前記第２ピーニング部を監視することにより、前記溶接構造物の前記一の溶接継手の疲労を監視する監視部と、を備える。

【0014】

本発明の態様８は、複数の母材が溶接により接合された溶接構造物であって、長手方向に延びる一の溶接継手を備える。前記一の溶接継手の溶接部は、前記長手方向に沿って延びるとともにピーニングが施されることにより疲労強度が増大された第３ピーニング部と、前記長手方向に垂直な幅方向において前記第３ピーニング部に隣接した状態で前記長手方向に延びるとともに前記長手方向の端部が前記第３ピーニング部の前記長手方向の途中に接続され、ピーニングが施されることにより疲労強度が増大された第４ピーニング部と、を備える。前記第４ピーニング部の前記端部の幅は、先端に近づくに従って減少する。

【0015】

本発明の態様９は、態様８の溶接構造物であって、前記第３ピーニング部および前記第４ピーニング部にそれぞれ施されるピーニングは、ピンによる打撃である。

【0016】

本発明の態様１０は、溶接構造物の疲労を監視する疲労監視システムであって、態様８または９の溶接構造物と、前記第４ピーニング部の前記端部を監視することにより、前記溶接構造物の前記一の溶接継手の疲労を監視する監視部と、を備える。

【発明の効果】

【0017】

本発明では、溶接継手の疲労を精度良く監視可能な溶接構造物を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１の実施の形態に係る溶接構造物の一部を示す斜視図である。

【図2】溶接継手の一部を拡大して示す縦断面図である。

【図3】溶接継手の一部を拡大して示す縦断面図である。

【図4】溶接継手の一部を拡大して示す縦断面図である。

【図5】溶接継手の一部を拡大して示す斜視図である。

【図6】疲労監視システムの構成を示す図である。

【図7】溶接継手の一部を拡大して示す斜視図である。

【図8】第２の実施の形態に係る溶接構造物の溶接継手の一部を拡大して示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る溶接構造物１の一部を示す斜視図である。溶接構造物１は、複数の母材が溶接により接合された構造物である。溶接構造物１は、例えば、セミサブ型洋上風力発電装置の浮体や、トランスファープレス等の比較的大型の構造物である。図１では、溶接構造物１において、略平板状の母材１１の上面に、略平板状の母材１２の下端面が溶接により接合された一の溶接継手３の一部を示す。溶接継手３は、母材１１と母材１２とが略直交するように溶接されたＴ継手である。

【0020】

図１に示す例では、母材１１の上面と母材１２の右側面との接続部に、略直線状に延びる溶接線３１が形成されている。以下の説明では、溶接線３１が延びる方向を「長手方向」とも呼ぶ。当該長手方向は、溶接継手３が延びる方向でもある。溶接継手３では、母材１１の上面と母材１２の左側面との接続部にも、長手方向に略直線状に延びる溶接線３１’が形成されている。溶接線３１および溶接線３１’は、溶接ビードとも呼ばれる。

【0021】

図２は、図１に示す溶接継手３の一部を拡大して示す縦断面図である。図２では、溶接継手３のうち溶接線３１近傍の部位における長手方向に垂直な断面を示す。溶接継手３では、溶接金属（すなわち、溶接時の熱により溶融した後に凝固した金属）により形成された溶接線３１によって、母材１１と母材１２とが接合されている。母材１１および母材１２のうち、溶接線３１の周囲において破線にて囲まれた部位３２は、溶接時の熱によって溶融してはいないが、当該熱によって組織、冶金的性質、機械的性質等に変化が生じた部位であり、以下、「熱影響部３２」とも呼ぶ。また、以下の説明では、溶接線３１（すなわち、溶接金属）および熱影響部３２をまとめて「溶接部３３」とも呼ぶ。

【0022】

図２に示す例では、溶接線３１の表面に凹部３１１が設けられている。なお、図１では、凹部３１１の図示を省略している。凹部３１１は、溶接部３３に対するピーニングにより形成されたものである。ピーニングとは、溶接部３３を連続的に打撃して溶接部３３の表面層に塑性変形を与える処理である。溶接部３３に対してピーニングが施されることにより、溶接部３３の疲労強度が増大される。

【0023】

溶接部３３に対するピーニングは、例えば、先端部が略球状の丸みを有する金属製または非金属製のピン（ハンマーまたはニードルとも呼ばれる。）によって溶接部３３の表面を連続的に叩くことにより行われる。これにより、溶接線３１の表面が凹み、上述の凹部３１１が形成される。溶接部３３に対するピンの打撃は、例えば、溶接線３１の母材１１側の止端部（すなわち、溶接線３１のうち、母材１１の表面と溶接線３１の表面との境界近傍の部位）に対して行われる。

【0024】

溶接部３３に対するピーニングは、溶接線３１のうち、上述の止端部以外の部位に対して行われてもよい。また、溶接部３３に対するピーニングは、図３に例示するように、溶接線３１と母材１１の熱影響部３２との境界部に対して行われ、凹部３１１が溶接線３１と熱影響部３２との双方に亘って形成されてもよい。あるいは、溶接部３３に対するピーニングは、図４に例示するように、溶接線３１ではなく、母材１１の熱影響部３２に対して行われてもよい。図４に示す例では、ピーニングにより形成される凹部３１１は、熱影響部３２と母材１１の熱影響部３２以外の部位との双方に亘って設けられているが、熱影響部３２のみに設けられてもよい。なお、溶接部３３に対するピーニングは、溶接線３１の母材１２側の止端部に対して行われてもよく、溶接部３３と母材１２の熱影響部３２との境界部に対して行われてもよく、母材１２の熱影響部３２のみに対して行われてもよい。

【0025】

図５は、溶接継手３の一部を拡大して示す斜視図である。図５では、上述のピーニングが施された部位およびその近傍に平行斜線を付す。溶接継手３の溶接部３３は、第１ピーニング部３５と、第２ピーニング部３６とを備える。第１ピーニング部３５および第２ピーニング部３６はそれぞれ、溶接線３１上において上述の長手方向に沿って略直線状に延びる部位である。第２ピーニング部３６は、長手方向において第１ピーニング部３５に連続する。換言すれば、第２ピーニング部３６は、第１ピーニング部３５の長手方向の一方側の端部から当該一方側へと長手方向に沿って延びる。図５に示す例では、長手方向において離間する２つの第１ピーニング部３５の間に１つの第２ピーニング部３６が配置され、第２ピーニング部３６は、長手方向の両端において２つの第１ピーニング部３５と長手方向に連続する。第２ピーニング部３６の長手方向の端部は、第１ピーニング部３５の長手方向の端部と、長手方向において接続される。上記２つの第１ピーニング部３５と第２ピーニング部３６とをまとめて「ピーニング部３７」と呼ぶと、当該ピーニング部３７は、例えば、溶接部３３の長手方向における略全長に亘って設けられる。

【0026】

第１ピーニング部３５および第２ピーニング部３６はそれぞれ、ピンによる連続的な打撃によるピーニング（ハンマーピーニングとも呼ばれる。）によって形成される。これにより、溶接部３３では、長手方向において第１ピーニング部３５が設けられた領域、および、長手方向において第２ピーニング部３６が設けられた領域の疲労強度が、ピーニングが施されるよりも前の状態に比べて増大される。上述のピンによる連続的な打撃は、例えば、溶接部３３に対してピンを連続的に進退させる装置により行われてもよく、作業員の手作業により行われてもよい。なお、ピーニングが施されるよりも前の状態では、第１ピーニング部３５となる予定の部位の疲労強度と、第２ピーニング部３６となる予定の部位の疲労強度とは、略同じである。

【0027】

第１ピーニング部３５と第２ピーニング部３６とでは、施されるピーニングの条件が異なるため、疲労強度の増大率に差異が生じる。以下の説明では、第１ピーニング部３５に施されるピーニングの条件を「第１ピーニング条件」とも呼び、第２ピーニング部３６に施されるピーニングの条件を「第２ピーニング条件」とも呼ぶ。第２ピーニング条件は、第１ピーニング条件よりも疲労強度の増大率（すなわち、ピーニングが施されるよりも前の状態に比べた疲労強度の増大の割合）が低い。したがって、第２ピーニング部３６のピーニング後の疲労強度は、第１ピーニング部３５のピーニング後の疲労強度よりも低い。例えば、第１ピーニング部３５のピーニング後の疲労強度は、第２ピーニング部３６のピーニング後の疲労強度の１．０５倍以上であることが好ましく、１．１倍以上であることがより好ましい。ただし、第２ピーニング部３６のピーニング後の疲労強度は、溶接構造物１に係る規則等を満たす所定の疲労強度以上である。なお、第１ピーニング部３５および第２ピーニング部３６では、上述のピーニング条件の違いにより、疲労強度以外の性質に差異が生じてもよい。

【0028】

第１ピーニング条件と第２ピーニング条件との差異は、例えば、第１ピーニング部３５に連続的な打撃を与える第１のピンの先端径と、第２ピーニング部３６に連続的な打撃を与える第２のピンの先端径とを異ならせることにより実現される。具体的には、第２のピンの先端径が、第１のピンの先端径よりも小さくされる。これにより、第２ピーニング部３６のピーニング後の疲労強度は、第１ピーニング部３５のピーニング後の疲労強度よりも低くなる。第１のピンおよび第２のピンについて、ピンの先端径とは、当該ピンの略球状の先端部における曲率半径を意味する。

【0029】

第２のピンの先端径は、第１のピンの先端径の０．５倍以下であることが好ましい。これにより、第１ピーニング部３５および第２ピーニング部３６のピーニング後の疲労強度の差を明確にすることができる。例えば、第２ピーニング部３６の疲労寿命は、第１ピーニング部３５の疲労寿命の半分以下に設定される。また、第２のピンの先端径の下限は特に限定されないが、例えば、第１のピンの先端径の０．１倍以上である。

【0030】

第２ピーニング部３６の長手方向における長さは、第２のピンの先端径の５倍以上であることが好ましく、１０倍以上であることがさらに好ましい。このように、第２ピーニング部３６の長さをある程度長くすることにより、第１ピーニング部３５および第２ピーニング部３６のピーニング後の疲労強度の差を明確にすることができる。また、第２ピーニング部３６の長手方向における長さの上限は特に限定されないが、例えば、第２のピンの先端径の５０倍以下であり、好ましくは、第２のピンの先端径の２０倍以下である。これにより、溶接継手３において、第１ピーニング部３５と比較して疲労強度が低い第２ピーニング部３６の占める割合を低減し、溶接継手３の全体的な疲労強度の低下を抑制することができる。

【0031】

第１ピーニング条件と第２ピーニング条件との差異は、必ずしも、上述のピンの先端径の差異である必要はなく、様々に変更されてよい。例えば、第１ピーニング条件と第２ピーニング条件との差異は、第１ピーニング部３５に対して行われる単位ピーニングの繰り返し回数である第１のパス数と、第２ピーニング部３６に対して行われる単位ピーニングの繰り返し回数である第２のパス数とを異ならせることにより実現されてもよい。この場合、第１ピーニング部３５および第２ピーニング部３６に対するピーニングには、例えば、同じピンが使用される。

【0032】

単位ピーニングとは、第１ピーニング部３５または第２ピーニング部３６において行われる１回のピーニングである。第１ピーニング部３５に対する単位ピーニングでは、ピンによる第１ピーニング部３５に対する打撃が、第１ピーニング部３５の長手方向の一方の端部から他方の端部まで、打撃位置（すなわち、施工位置）を当該長手方向に沿って移動しつつ連続的に行われる。第２ピーニング部３６に対する単位ピーニングでは、ピンによる第２ピーニング部３６に対する打撃が、第２ピーニング部３６の長手方向の一方の端部から他方の端部まで、打撃位置（すなわち、施工位置）を当該長手方向に沿って移動しつつ連続的に行われる。

【0033】

上述の第２のパス数は、第１のパス数よりも少なくされる。これにより、第２ピーニング部３６のピーニング後の疲労強度は、第１ピーニング部３５のピーニング後の疲労強度よりも低くなる。なお、第１ピーニング条件と第２ピーニング条件との差異は、当該パス数の差異と、上述のピンの先端径の差異との双方を含んでいてもよい。また、第１ピーニング条件と第２ピーニング条件との差異は、上記２つの差異とは異なる他の差異を、上記２つの差異に代えて、あるいは、上記２つの差異に加えて含んでいてもよい。当該他の差異は、例えば、第１ピーニング部３５および第２ピーニング部３６に対する単位時間当たりの打撃回数であってもよく、第１ピーニング部３５および第２ピーニング部３６に対する打撃強さの差異であってもよい。

【0034】

溶接構造物１において溶接継手３の疲労を監視する場合、図６に示すように、監視部５が設けられ、監視部５によって第２ピーニング部３６の監視が行われる。監視部５は、例えば、第２ピーニング部３６を撮像するカメラである。図６では、第２ピーニング部３６に平行斜線を付す。監視部５は、例えば、溶接構造物１に取り付けられ、あるいは、溶接構造物１の近傍に配置される。監視部５によって撮像された画像は、監視室等に設けられたディスプレイ等の表示装置に表示される。そして、当該画像をオペレータが目視すること等により、第２ピーニング部３６における疲労損傷（例えば、亀裂）の有無が確認される。あるいは、当該画像に対してＡＩ（人工知能）による画像診断が行われ、第２ピーニング部３６における疲労損傷の有無が確認されてもよい。

【0035】

上述のように、第２ピーニング部３６の疲労強度は第１ピーニング部３５の疲労強度よりも低いため、第１ピーニング部３５よりも先に第２ピーニング部３６において疲労損傷が生じる可能性が高い。したがって、監視部５によって第２ピーニング部３６を監視することにより、溶接継手３のうち監視位置とは異なる位置にて、当該監視位置よりも先に疲労損傷が生じる可能性を低減することができる。その結果、溶接継手３における疲労損傷の発生が見落とされることを抑制することができる。

【0036】

図６に示す例では、溶接構造物１および監視部５により、溶接構造物１の溶接継手３の疲労を監視する疲労監視システム５０が構成される。疲労監視システム５０では、監視部５の撮像範囲に、第２ピーニング部３６の全体が含まれていることが好ましい。また、当該撮像範囲には、第１ピーニング部３５（図５参照）の一部も含まれてよい。

【0037】

なお、監視部５は、必ずしも第２ピーニング部３６を撮像するカメラである必要はなく、他の様々な構成であってよい。例えば、第２ピーニング部３６または第２ピーニング部３６近傍に貼付された歪みセンサによって第２ピーニング部３６の歪みを測定し、測定結果に基づいて第２ピーニング部３６における疲労損傷の有無が確認されてもよい。

【0038】

以上に説明したように、溶接構造物１は、長手方向に延びる一の溶接継手３を備える。当該一の溶接継手３の溶接部３３は、第１ピーニング部３５と、第２ピーニング部３６とを備える。第１ピーニング部３５は、長手方向に沿って延びる。第１ピーニング部３５は、第１のピーニング条件にてピーニングが施されることにより疲労強度が増大された部位である。第２ピーニング部３６は、長手方向において第１ピーニング部３５に連続するとともに、長手方向に沿って延びる。第２ピーニング部３６は、第１のピーニング条件よりも疲労強度の増大率が低い第２のピーニング条件にてピーニングが施されることにより疲労強度が増大された部位である。

【0039】

溶接構造物１では、上述のように、第２ピーニング部３６の疲労強度が第１ピーニング部３５の疲労強度よりも低いため、第１ピーニング部３５よりも先に第２ピーニング部３６において疲労損傷が生じる可能性が高い。したがって、第２ピーニング部３６を監視しておけば、溶接部３３に生じる疲労損傷の見落としを抑制し、当該疲労損傷を迅速に発見することができる。すなわち、溶接構造物において上記構造を採用することにより、溶接継手３の疲労を精度良く監視可能な溶接構造物１を提供することができる。

【0040】

上述のように、第１ピーニング部３５および第２ピーニング部３６にそれぞれ施されるピーニングは、ピンによる打撃であることが好ましい。これにより、溶接部３３に対して、第１ピーニング部３５および第２ピーニング部３６を設けつつ容易にピーニングを施すことができる。その結果、溶接継手３の疲労強度を容易に増大させることができる。

【0041】

上述のように、第１のピーニング条件は、第１ピーニング部３５に打撃を与える第１のピンの先端径を含み、第２のピーニング条件は、第２ピーニング部３６に打撃を与える第２のピンの先端径を含むことが好ましい。この場合、第２のピンの先端径は第１のピンの先端径よりも小さい。これにより、第１ピーニング条件と第２ピーニング条件との差異を容易に実現することができる。

【0042】

上述のように、第２のピンの先端径は第１のピンの先端径の０．５倍以下であることが好ましい。これにより、第１ピーニング部３５のピーニング後の疲労強度と、第２ピーニング部３６のピーニング後の疲労強度との差を明確にすることができる。したがって、第１ピーニング部３５よりも先に第２ピーニング部３６において疲労損傷が生じる可能性をより高くすることができ、その結果、溶接部３３に生じる疲労損傷の見落としをさらに抑制することができる。

【0043】

上述のように、第２ピーニング部３６の長手方向における長さは、第２のピンの先端径の５倍以上であることが好ましい。これにより、第１ピーニング部３５のピーニング後の疲労強度と、第２ピーニング部３６のピーニング後の疲労強度との差を明確にすることができる。したがって、第１ピーニング部３５よりも先に第２ピーニング部３６において疲労損傷が生じる可能性をより高くすることができ、その結果、溶接部３３に生じる疲労損傷の見落としをさらに抑制することができる。

【0044】

上述のように、第１のピーニング条件は、第１ピーニング部３５の一方の端部から他方の端部まで長手方向に沿って施工位置を移動しつつ行われる単位ピーニングの繰返し回数である第１のパス数を含み、第２のピーニング条件は、第２ピーニング部３６の一方の端部から他方の端部まで長手方向に沿って施工位置を移動しつつ行われる単位ピーニングの繰返し回数である第２のパス数を含むことも好ましい。この場合、第２のパス数は第１のパス数よりも少ない。これにより、第１ピーニング条件と第２ピーニング条件との差異を容易に実現することができる。

【0045】

疲労監視システム５０は、上述の溶接構造物１と、監視部５とを備える。監視部５は、第２ピーニング部３６を監視することにより、溶接構造物１の上記一の溶接継手３の疲労を監視する。これにより、溶接継手３の疲労を精度良く監視することができる。

【0046】

上記例の溶接構造物１では、ピーニング部３７（すなわち、第２ピーニング部３６および２つの第１ピーニング部３５）が、溶接部３３の長手方向における略全長に亘って設けられているが、これには限定されない。例えば、図７に示すように、他のピーニング部４１が溶接部３３の長手方向における略全長に亘って設けられ、溶接線３１上に設けられるピーニング部３７ａは、長手方向に垂直な幅方向（すなわち、長手方向に垂直、かつ、溶接線３１のうちピーニング部３７ａが設けられる部位の表面に沿う方向）において他のピーニング部４１に隣接した状態で、他のピーニング部４１の途中から長手方向に延びていてもよい。換言すれば、ピーニング部３７ａは、他のピーニング部４１と長手方向に関して重複して配置される。

【0047】

図７に示す例では、ピーニング部３７ａおよび他のピーニング部４１はそれぞれ、溶接線３１上において長手方向に沿って略直線状に延びる部位である。なお、ピーニング部３７ａおよび他のピーニング部４１はそれぞれ、溶接線３１と母材１１の熱影響部３２との境界部上に設けられてもよく、熱影響部３２上に設けられてもよい。他のピーニング部４１は、例えば、ピーニング部３７ａと略同様に、ピンによる連続的な打撃によるピーニングによって形成される。他のピーニング部４１に施されるピーニングの条件は、上述の第１ピーニング条件および第２ピーニング条件のうち一方と同じであってもよく、双方と異なっていてもよい。

【0048】

図７に示す例では、ピーニング部３７ａの長手方向の長さは、他のピーニング部４１の長手方向の長さよりも短い。ピーニング部３７ａは、他のピーニング部４１の長手方向の両端部を除く部位（例えば、長手方向の略中央部）のみと隣接し、他のピーニング部４１の長手方向の両端部は、ピーニング部３７ａと長手方向に関して重複していない。ピーニング部３７ａの長手方向の両端部は、他のピーニング部４１の途中に滑らかに合流するように接続される。具体的には、ピーニング部３７ａの長手方向の端部の幅は、ピーニング部３７ａの先端に近づくに従って減少する。換言すれば、ピーニング部３７ａのうち他のピーニング部４１とは反対側の側縁（すなわち、幅方向の縁部）は、ピーニング部３７ａの端部において先端に近づくに従って、幅方向に関して他のピーニング部４１に近づく。

【0049】

ピーニング部３７ａでは、長手方向の両端部（すなわち、幅方向の幅が先端に近づくに従って漸次減少する部位）が第２ピーニング部３６ａであり、当該両端部を除く部位（すなわち、長手方向の中央部）が第１ピーニング部３５ａである。上述のピーニング部３７と同様に、第１ピーニング部３５ａは、上記第１のピーニング条件にてピーニングが施されることにより疲労強度が増大された部位である。各第２ピーニング部３６ａは、第１のピーニング条件よりも疲労強度の増大率が低い上記第２のピーニング条件にてピーニングが施されることにより疲労強度が増大された部位である。各第２ピーニング部３６ａは、第１ピーニング部３５ａと長手方向において連続する。

【0050】

図７に示す溶接構造物１においても、少なくとも一方の第２ピーニング部３６ａを監視することにより、上記と略同様に、溶接部３３に生じる疲労損傷の見落としを抑制し、当該疲労損傷を迅速に発見することができる。したがって、上述の疲労監視システム５０によって第２ピーニング部３６ａを監視することにより、溶接継手３の疲労を精度良く監視することができる。

【0051】

ピーニング部３７ａでは、長手方向の両端部が、第１ピーニング条件にてピーニングが施された第１ピーニング部３５ａとされ、当該両端部を除く部位（すなわち、長手方向の中央部）が、第２ピーニング条件にてピーニングが施された第２ピーニング部３６ａとされてもよい。この場合も、上記と同様に、上述の疲労監視システム５０によって第２ピーニング部３６ａを監視することにより、溶接継手３の疲労を精度良く監視することができる。

【0052】

図８は、本発明の第２の実施の形態に係る溶接構造物１ｂの溶接継手３の一部を拡大して示す斜視図である。第２の実施の形態では、溶接継手３の溶接部３３に対するピーニングの態様が異なる点を除き、第１の実施の形態と同様である。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成に同符号を付す。

【0053】

図８では、ピーニングが施された部位およびその近傍に平行斜線を付す。溶接継手３の溶接部３３は、第３ピーニング部３８と、第４ピーニング部３９とを備える。図８に示す例では、第３ピーニング部３８および第４ピーニング部３９はそれぞれ、溶接線３１上において長手方向に沿って略直線状に延びる部位である。第３ピーニング部３８および第４ピーニング部３９はそれぞれ、ピーニングが施されることにより疲労強度が増大された部位である。第３ピーニング部３８および第４ピーニング部３９はそれぞれ、例えば、ピンによる連続的な打撃によるピーニングによって形成される。第３ピーニング部３８に施されるピーニングの条件と、第４ピーニング部３９に施されるピーニングの条件とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。また、第３ピーニング部３８に施されるピーニングの条件は、第３ピーニング部３８の全長に亘って略同じであり、第４ピーニング部３９に施されるピーニングの条件は、第４ピーニング部３９の全長に亘って略同じである。

【0054】

第３ピーニング部３８は、溶接部３３の長手方向における略全長に亘って設けられるピーニング部である。一方、第４ピーニング部３９は、長手方向に垂直な幅方向（すなわち、長手方向に垂直、かつ、溶接線３１のうち第４ピーニング部３９が設けられる部位の表面に沿う方向）において第３ピーニング部３８に隣接した状態で、第３ピーニング部３８の途中から長手方向に延びる他のピーニング部である。換言すれば、第４ピーニング部３９は、第３ピーニング部３８と長手方向に関して重複して配置される。なお、第３ピーニング部３８および第４ピーニング部３９はそれぞれ、溶接線３１と母材１１の熱影響部３２との境界部上に設けられてもよく、熱影響部３２上に設けられてもよい。

【0055】

図８に示す例では、第４ピーニング部３９の長手方向の長さは、第３ピーニング部３８の長手方向の長さよりも短い。第４ピーニング部３９は、第３ピーニング部３８の長手方向の両端部を除く部位（例えば、長手方向の略中央部）のみと隣接し、第３ピーニング部３８の長手方向の両端部は、第４ピーニング部３９と長手方向に関して重複していない。第４ピーニング部３９の長手方向の両端部３９１は、第３ピーニング部３８の途中に滑らかに合流するように接続される（すなわち、円滑に繋がる）。具体的には、第４ピーニング部３９の長手方向の端部３９１の幅は、第４ピーニング部３９の先端に近づくに従って減少する。換言すれば、第４ピーニング部３９のうち第３ピーニング部３８とは反対側の側縁（すなわち、幅方向の縁部）は、第４ピーニング部３９の端部３９１において先端に近づくに従って、幅方向に関して第３ピーニング部３８に近づく。

【0056】

第４ピーニング部３９の端部３９１では、第３ピーニング部３８に接続することによって応力集中が生じ、局所的に応力が高くなる。このため、第４ピーニング部３９の各端部３９１におけるピーニングによる疲労強度の増大率は、第４ピーニング部３９の両端部３９１以外の部位（すなわち、第４ピーニング部３９の中央部）におけるピーニングによる疲労強度の増大率よりも低い。したがって、第４ピーニング部３９のうち、少なくとも一方の端部３９１を監視することにより、第１の実施の形態と略同様に、溶接部３３に生じる疲労損傷の見落としを抑制し、当該疲労損傷を迅速に発見することができる。したがって、上述の疲労監視システム５０によって第４ピーニング部３９の端部を監視することにより、溶接継手３の疲労を精度良く監視することができる。なお、溶接構造物１ｂでは、必ずしも第４ピーニング部３９の両端部３９１が第３ピーニング部３８に滑らかに接続する必要はなく、第４ピーニング部３９の一方の端部３９１のみが第３ピーニング部３８に滑らかに接続されてもよい。

【0057】

以上に説明したように、溶接構造物１ｂは、長手方向に延びる一の溶接継手３を備える。当該一の溶接継手３の溶接部３３は、第３ピーニング部３８と、第４ピーニング部３９とを備える。第３ピーニング部３８は、長手方向に沿って延びるとともに、ピーニングが施されることにより疲労強度が増大された部位である。第４ピーニング部３９は、長手方向に垂直な幅方向において第３ピーニング部３８に隣接した状態で長手方向に延びるとともに、ピーニングが施されることにより疲労強度が増大された部位である。第４ピーニング部３９の長手方向の端部３９１が第３ピーニング部３８の長手方向の途中に接続される。第４ピーニング部３９の端部３９１の幅は、先端に近づくに従って減少する。

【0058】

溶接構造物１ｂでは、上述のように、第４ピーニング部３９の端部３９１の疲労強度は、第４ピーニング部３９の端部３９１以外の部位の疲労強度よりも低いため、第４ピーニング部３９の端部３９１以外の部位よりも先に端部３９１において疲労損傷が生じる可能性が高い。したがって、第４ピーニング部３９の端部３９１を監視しておけば、溶接部３３に生じる疲労損傷の見落としを抑制し、当該疲労損傷を迅速に発見することができる。すなわち、溶接構造物において上記構造を採用することにより、溶接継手３の疲労を精度良く監視可能な溶接構造物１ｂを提供することができる。

【0059】

上述のように、第３ピーニング部３８および第４ピーニング部３９にそれぞれ施されるピーニングは、ピンによる打撃であることが好ましい。これにより、第３ピーニング部３８に第４ピーニング部３９の端部３９１を滑らかに接続させつつ容易にピーニングを施すことができる。その結果、溶接継手３の疲労強度を容易に増大させることができる。

【0060】

疲労監視システム５０は、上述の溶接構造物１ｂと、監視部５（図６参照）とを備える。監視部５は、第４ピーニング部３９の端部３９１を監視することにより、溶接構造物１ｂの上記一の溶接継手３の疲労を監視する。これにより、溶接継手３の疲労を精度良く監視することができる。

【0061】

上述の溶接構造物１，１ｂおよび疲労監視システム５０では、様々な変更が可能である。

【0062】

溶接継手３および溶接線３１は、必ずしも略直線状である必要はなく、湾曲していてもよい。この場合、上述の長手方向も、溶接継手３および溶接線３１と共に湾曲しつつ延びる方向である。また、第１ピーニング部３５，３５ａ、第２ピーニング部３６，３６ａおよび他のピーニング部４１の長手方向の長さは、湾曲する長手方向に沿って測定した長さである。第３ピーニング部３７および第４ピーニング部３８の長手方向の長さも、湾曲する長手方向に沿って測定した長さである。

【0063】

溶接継手３では、第２ピーニング部３６の長手方向における長さは、第２のピンの先端径の５倍未満であってもよい。第２ピーニング部３６ａの長手方向における長さも、第２のピンの先端径の５倍未満であってもよく、５倍以上であってもよい。

【0064】

第２ピーニング部３６，３６ａを形成する第２のピンの先端径は、第１ピーニング部３５を形成する第１のピンの先端径の０．５倍よりも大きくてもよい。

【0065】

図５に示す例では、２つの第１ピーニング部３５の間に第２ピーニング部３６が設けられるが、第２ピーニング部３６の位置はこれには限定されない。例えば、溶接線３１の長手方向の端部に第２ピーニング部３６が設けられ、当該第２ピーニング部３６に長手方向において連続して第１ピーニング部３５が設けられてもよい。また、溶接線３１に設けられる第２ピーニング部３６の数は、２つ以上であってもよい。

【0066】

上述の溶接線３１’に係る溶接部には、ピーニングが施されてもよく、施されなくてもよい。例えば、当該溶接部には、上述のピーニング部３７と略同様のピーニング部が設けられてもよく、ピーニング部３７ａおよび他のピーニング部４１と略同様のピーニング部が設けられてもよく、または、第３ピーニング部３８および第４ピーニング部３９と略同様のピーニング部が設けられてもよい。あるいは、当該溶接部の略全長に亘って、一のピーニング条件にてピーニングが施されてもよい。当該溶接部にピーニング部３７，３７ａと略同様のピーニング部が設けられる場合、第２ピーニング部３６，３６ａの長手方向の位置は、溶接線３１に係る溶接部３３における第２ピーニング部３６，３６ａの長手方向の位置と同じであってもよく、異なっていてもよい。

【0067】

溶接構造物１，１ｂでは、ピーニング部３７、ピーニング部３７ａおよび他のピーニング部４１、または、第３ピーニング部３８および第４ピーニング部３９が設けられる溶接継手３は、１つであってもよく、２つ以上であってもよい。また、溶接継手３は、Ｔ継手以外の様々な継手（例えば、十字継手）であってもよい。

【0068】

溶接構造物１，１ｂでは、溶接部３３に対するピーニングは、必ずしもピンによる打撃である必要はなく、他の既知の方法により行われてもよい。例えば、金属製または非金属製の多数の小球を噴射して溶接部３３の表面に衝突させるショットピーニングが、溶接部３３に対して施されてもよい。この場合、第１ピーニング条件および第２ピーニング条件は、例えば、上述の小球の噴射速度を含み、溶接構造物１において第２ピーニング部３６に対する小球の噴射速度は、第１ピーニング部３５に対する小球の噴射速度よりも低く設定される。あるいは、第１ピーニング条件および第２ピーニング条件は、例えば、ピーニング部に衝突する上述の小球の密度（すなわち、単位面積当たりに衝突する小球の個数）を含み、溶接構造物１において第２ピーニング部３６に衝突する小球の密度は、第１ピーニング部３５に衝突する小球の密度よりも低く設定される。

【0069】

また、溶接構造物１，１ｂでは、溶接部３３に対するピーニングは、高圧水流を高速にて噴射して溶接部３３の表面に衝突させるウォータージェットピーニング、または、溶接部３３の表面に超音波を付与する超音波ピーニングであってもよい。溶接部３３にショットピーニング、ウォータージェットピーニングまたは超音波ピーニングが施された場合、溶接部３３には、上述のような凹部３１１は必ずしも形成されない。

【0070】

溶接構造物１，１ｂの母材１１，１２は、必ずしも平板状の部材である必要はなく、様々な形状（例えば、棒状や管状等）の母材が用いられてよい。

【0071】

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

【符号の説明】

【0072】

１，１ｂ 溶接構造物
３ 溶接継手
５ 監視部
１１，１２ 母材
３３ 溶接部
３５，３５ａ 第１ピーニング部
３６，３６ａ 第２ピーニング部
３８ 第３ピーニング部
３９ 第４ピーニング部
３９１ （第４ピーニング部の）端部
５０ 疲労監視システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】