溶接構造体
【課題】脆性亀裂の伝播を停止させる溶接構造体であって、合金を多く含む高コストなアレスター材を用いず簡単な加工により、脆性亀裂が万一発生した場合でも大規模破壊に至る前にその伝播を停止させるようにした溶接構造体を提供する。
【解決手段】２枚の金属板２ａが溶接により継ぎ合わされてなる接合板２と、接合板２に溶接により接合される被接合板４と、を備え、２枚の金属板２ａ間の溶接継手部６が、被接合板４に向かって接合板２と被接合板４との接合位置付近まで延びている溶接構造体において、溶接継手部６が被接合板４に向かう方向において、溶接継手部６と被接合板４とが接触しないとともに、溶接継手部６と被接合板４との間に接合板２と被接合板４とを接合する溶接部が存在しないように構成されている。
【解決手段】２枚の金属板２ａが溶接により継ぎ合わされてなる接合板２と、接合板２に溶接により接合される被接合板４と、を備え、２枚の金属板２ａ間の溶接継手部６が、被接合板４に向かって接合板２と被接合板４との接合位置付近まで延びている溶接構造体において、溶接継手部６が被接合板４に向かう方向において、溶接継手部６と被接合板４とが接触しないとともに、溶接継手部６と被接合板４との間に接合板２と被接合板４とを接合する溶接部が存在しないように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンテナ船やバルクキャリア等の溶接施工された溶接構造体において、その強度を確保できる溶接構造体に関する。より詳しくは、本発明は、溶接構造体における溶接継手部で脆性亀裂が万一発生した場合に、その伝播を停止できるようにする溶接構造体に関する。
【０００２】
コンテナ船やバルクキャリア等は、複数の鋼板を溶接接合して建造される溶接構造体である。このような溶接構造体についてコンテナ船を例にして図面を参照して説明するが、バルクキャリアの場合も断面形状がコンテナ船のものとは異なるもののほぼ同様の溶接構造体である。
【０００３】
図８（ａ）はコンテナ船の平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のｂ−ｂ線矢視図である。また、図９（ａ）は図８（ｂ）の矢印Ａで示す部分の拡大図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のｂ−ｂ線矢視図である。
【０００４】
図８（ａ）に示すように、上甲板４は、船首から船尾まで続いており、舷側外板１４及び舷側内板１６に溶接されている。上甲板４、舷側外板１４及び舷側内板１６は船殻を構成する。また、図８（ｂ）に示すように、上甲板４にはハッチコーミング板２が溶接接合されている。ハッチコーミング板２は船殻の強度を増す働きをしており、強度上最も重要な部材のひとつである。上甲板４、舷側外板１４、舷側内板１６、ハッチコーミング板２の各々は複数の鋼板を溶接で継ぎ合わせて形成されている。
【０００５】
コンテナ船は、図８に示すように、大きな船倉３２を内部に有し、船倉上部に大きな開口３４を有するため、内部に船殻の強度を補強する部材を密に配置することができない。従って、コンテナ船においては、船殻の強度を確保することが必要である。
【０００６】
船殻等の溶接構造体の強度を確保するためには、溶接構造体における溶接継手部（例えば、図９（ｂ）の溶接継手部６）の靭性を確保することが基本である。しかし、エレクトロガス溶接等の大入熱溶接により溶接を行った場合には、熱影響により溶接継手部の靭性が低下する傾向がある。また、溶接継手部に欠陥が存在することもあり得る。従って、これらを原因として脆性亀裂が発生する可能性がある。
【０００７】
溶接継手部において脆性亀裂が発生した場合、図９（ｂ）を例にとると、溶接継手部６の残留応力により脆性亀裂が溶接継手部６から鋼母材２ａ側に逸れていくことが多い。このような伝播停止機能は、板厚５０ｍｍ以下の鋼板において得られる。
【０００８】
しかし、それ以上の板厚の鋼板では、脆性亀裂が、母材側に逸れずに溶接継手部に沿って伝播してしまう可能性が指摘されている。例えば、下記の非特許文献１には、板厚７０ｍｍの高強度極厚鋼板の大入熱溶接継手部において、脆性亀裂が母材側に逸れることなく、溶接継手部に沿って直進し、その伝播が停止せず高強度極厚鋼板が分断した実験例が示されている。
【０００９】
特に、近年、コンテナ船に使用される鋼材の板厚は、コンテナ船の大型化に伴い増してきている。具体的には、６０００ＴＥＵを越える大型船が建造されるようになってきており、それに用いられる鋼材の板厚は５０ｍｍ以上となり、８０００ＴＥＵ級以上のコンテナ船では、使用鋼材の板厚は７０ｍｍを超えるようになっている。
【００１０】
使用鋼材の板厚が増してくると、溶接継手部で発生した脆性亀裂は、母材側に逸れることなく伝播してしまう可能性が増してくる。最悪の事態として、脆性亀裂が溶接継手部を超えて他の箇所にも貫通伝播し、船体が真っ二つに折損してしまうなどの大規模破壊に至る場合が考えられる。従って、溶接継手部に脆性亀裂が発生する場合を想定し、大規模破壊に至る前に脆性亀裂の伝播を停止させる機能を船舶に備えておくことが極めて重要である。
【００１１】
このような脆性亀裂の伝播停止手段は、例えば、特許文献１〜４に開示されている。
【００１２】
特許文献１には、溶接継手部に交差するように設けられる補強材として、脆性破壊特性に優れた表層細粒鋼を用いることが記載されている。
【００１３】
特許文献２には、溶接継手部に交差するように設けられる補強材として、脆性破壊特性に優れた表層細粒鋼を用いるとともに、溶接継手部と補強材とが交差する領域のうち、溶接継手部のビード幅以上の幅で、かつ補強材の表面又は裏面から板厚の７０％以上の長さを有する範囲を完全に溶け込ませる溶接を施すことが記載されている。
【００１４】
特許文献３には、垂直部材の脆性亀裂を停止させたい領域に、当該領域の垂直部材と溶接金属をくり抜き、当該部分に特定の板厚と板長を有するアレスター材を挿入することが記載されている。
【００１５】
特許文献４には、脆性亀裂を停止させる領域に対し、当該領域の溶接継手部の一部を除去した後、当該部分を破壊靭性の優れた溶接材料を用いて補修溶接し、溶接継手部の長手方向に対する補修溶接部外縁方向の角度を１０度から６０度とすることが記載されている。
【特許文献１】特開２００４−２３２０５２号公 「耐脆性破壊に優れた溶接構造体」
【特許文献２】特開２００５−１１１５０１号公報 「耐脆性破壊伝播特性に優れた溶接構造体」
【特許文献３】特開２００５−３１９５１６号公報 「耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体の溶接方法および溶接構造体」
【特許文献４】特開２００５−１３１７０８号公報 「耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体およびその溶接方法」
【非特許文献１】日本船舶海洋工学会誌 第３号第７３〜７４頁（２００５年１１月１０日） 「超大型コンテナ船の開発 −新しい高強度極厚鋼板の実用―」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、特許文献１、２の場合には、特別な表層細粒鋼を用意する必要がある。また、特許文献３の場合には、アレスト特性を持つ高コストなアレスター材を用いる必要がある。さらに、特許文献４の場合には、特定の箇所をくり抜く作業に加え、補修溶接部を特定の形状に加工する細かい作業が必要となる。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、特許文献１〜４とは異なる手段により、脆性亀裂の伝播を停止させる溶接構造体であって、合金を多く含む高コストなアレスター材を用いず簡単な加工により、脆性亀裂が万一発生した場合でも大規模破壊に至る前にその伝播を停止させるようにした溶接構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願の第１発明は、次の着目点によりなされたものである。溶接継手部を含む接合板（例えば、図９（ｂ）のハッチコーミング板２）を被接合板（例えば、図９（ｂ）の上甲板４）に溶接する場合、接合板の溶接継手部（例えば、図９（ｂ）の溶接継手部６）が、接合板と被接合板との溶接部に接触していると、溶接継手部にて発生伝播した脆性亀裂が、接合板と被接合板との溶接部を貫通して被接合板中にも伝播する可能性がある。なぜなら、接合板と被接合板との溶接部は、溶接時の入熱により靭性が低下し、この溶接部が伝播経路となる可能性がある。本発明は、この点に着目し、接合板と被接合板との境界において、接合板の溶接継手部に沿って伝播してきた脆性亀裂を停止させるものである。
【００１９】
即ち、上記課題を達成すべく、本願の第１発明によると、２枚の金属板が溶接により継ぎ合わされてなる接合板と、該接合板に溶接により接合される被接合板と、を備え、前記２枚の金属板間の溶接継手部が、前記被接合板に向かって前記接合板と被接合板との接合位置付近まで延びている溶接構造体において、前記溶接継手部が被接合板に向かう方向において、前記溶接継手部と被接合板とが接触しないとともに、前記溶接継手部と被接合板との間に前記接合板と被接合板とを接合する溶接部が存在しないように構成されている、ことを特徴とする溶接構造体が提供される。
【００２０】
上記構成では、溶接継手部が被接合板に向かう方向において、溶接継手部と被接合板との間に溶接部等の脆性亀裂伝播経路が存在しない。従って、溶接継手部と被接合板との境界において脆性亀裂の伝播を停止できる。
また、溶接継手部が被接合板に向かう方向において、溶接継手部と被接合板とが接触しないとともに、溶接継手部と被接合板との間に接合板と被接合板とを接合する溶接部が存在しないようにすることは、高コストな高アレスター鋼材も必要とせず簡単になすことができる。
このように、本発明により、高コストなアレスター材を用いず簡単な加工により、脆性亀裂が万一発生した場合でも、大規模破壊に至る前にその伝播を停止させることができる。
【００２１】
また、本願の第２発明は、次の着目点によりなされたものである。溶接継手部を含む２枚の接合板（例えば、図９（ｂ）の２枚のハッチコーミング板２ａ）が溶接された溶接構造体においては、脆性亀裂が溶接線方向に溶接継手部に沿って伝播すると想定される。この点に着目し、第２発明では、溶接金属と、溶接時の入熱により靭性が低下した部分を貫通する穴を設けることで、脆性亀裂の伝播経路を無くすようにした。
【００２２】
即ち、上記課題を達成すべく、本願の第２発明によると、２枚の金属板が溶接により継ぎ合わされてなる接合板を含む溶接構造体において、２枚の金属板間において延びている溶接継手部を途中で分割するように、該溶接継手部を前記接合板の厚み方向に貫通する穴が設けられている、ことを特徴とする溶接構造体が提供される。
【００２３】
上記構成では、２枚の金属板間において延びている溶接継手部を途中で分割するように、該溶接継手部を貫通する穴が設けられているので、穴により分割された溶接継手部の間に脆性亀裂伝播経路が存在しない。従って、分割された溶接継手部の間において脆性亀裂の伝播を停止できる。
また、溶接継手部を分割する穴を形成することは、高コストな高アレスター鋼材も必要とせず簡単になすことができる。
このように、本発明により、高コストなアレスター材を用いず簡単な加工により、脆性亀裂が万一発生した場合でも、大規模破壊に至る前にその伝播を停止させることができる。
しかも、溶接継手部を分割する穴を形成することで脆性亀裂の伝播を停止させるようにしたので、既に製作された溶接構造体にも適用できる。例えば、製作済みの溶接構造体に含まれる２枚の金属板間の溶接継手部を貫通する穴を形成することで、製作済みの溶接構造体に脆性亀裂伝播機能を備えさせることができる。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態によると、前記接合板における前記接合位置付近には、溶接継手部と被接合板との間に接合板の厚み方向に貫通する穴が形成されており、これにより、前記溶接継手部と被接合板とが接触しないとともに、前記溶接継手部と被接合板との間に前記接合板と被接合板とを接合する溶接部が存在しないようになっている。
【００２５】
これにより、溶接継手部が被接合板に向かう方向において、溶接継手部と被接合板との間に溶接部等の脆性亀裂伝播経路が存在しないようにできる。従って、高コストなアレスター材を用いず簡単な加工により、脆性亀裂の伝播を停止できる。
【００２６】
前記穴の開口を塞ぐカバー部材が設けられており、該カバー部材は前記接合部材及び被接合部材の少なくともいずれかに隅肉溶接により接合されていてもよい。
【００２７】
このように、カバー部材に穴を塞ぐことで、接合板を水密にすることができる。
また、隅肉溶接は脚長が小さいので、隅肉溶接が脆性亀裂の伝播に与える影響は小さい。従って、隅肉溶接によりカバー部材を取り付けても、脆性亀裂の伝播を停止できる。
【００２８】
本発明の別の実施形態によると、前記接合位置付近には、前記溶接部と被溶接板との間に接触防止部材が介在しており、これにより、前記溶接継手部と被接合板とが接触しないとともに、前記溶接継手部と被接合板との間に前記接合板と被接合板とを接合する溶接部が存在しないようになっている。
【００２９】
これにより、溶接継手部が被接合板に向かう方向において、溶接継手部と被接合板との間に溶接部等の脆性亀裂伝播経路が存在しないようにできる。従って、高コストなアレスター材を用いず簡単な加工により、脆性亀裂の伝播を停止できる。
【発明の効果】
【００３０】
上述の本発明によると、高コストなアレスター材を用いず簡単な加工により、脆性亀裂が万一発生した場合でも大規模破壊に至る前にその伝播を停止させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００３２】
［第１実施形態］
図１（ａ）は、図８（ｂ）における矢印Ａで示す部分の拡大図であるが、本発明の第１実施形態（第１発明に対応）による溶接構造体をコンテナ船のハッチコーミング及び上甲板に適用した場合を示している。
【００３３】
図１（ａ）に示すように、第１実施形態による溶接構造体は、ハッチコーミング板２を上甲板４に溶接接合してなる構造体である。
【００３４】
図１（ｂ）は、図１（ａ）のｂ−ｂ線矢視図である。図１（ｂ）に示すように、ハッチコーミング板２は、２枚以上の金属板２ａ（この例では、鋼板）を、その端面同士を突き合わせて溶接接合してなるものである。なお、ハッチコーミング板２の側面には、溶接継手部６と直行する方向に延びている補強材としての骨材８が、隅肉溶接により接合されている。また、ハッチコーミング板２の上端には水平方向に配置されるトッププレート１２が溶接接合されている。
【００３５】
上甲板４は、図１（ａ）のように、舷側外板１４と舷側内板１６の上端部に接合されている。この上甲板４に、ハッチコーミング板２の下端部が溶接により接合されている。
【００３６】
ハッチコーミング板２の溶接継手部６は、上甲板４に向かってハッチコーミング板２と上甲板４との接合位置付近まで延びている。
【００３７】
図１（ｃ）は、図１（ｂ）における矢印ｃで示す部分の拡大図である。図１（ｃ）に示すように、第１実施形態によると、ハッチコーミング板２と上甲板４との接合位置付近には、溶接継手部６が上甲板４に接触しないように、その厚み方向に貫通する空間である穴１８が形成されている。
【００３８】
このように、第１実施形態による溶接構造体では、ハッチコーミング板２の穴１８により、溶接継手部６が上甲板４に向かう方向において、溶接継手部６が上甲板４と接触しないとともに、溶接継手部６と上甲板４との間にハッチコーミング板２と上甲板４とを接合する溶接部が存在しないようになっている。即ち、ハッチコーミング板２の穴１８により、溶接継手部６と上甲板４との間に溶接部等の脆性亀裂伝播経路が存在しない。これにより、溶接継手部６と上甲板４との境界において、溶接継手部６を伝播してきた脆性亀裂を停止できる。なお、本願において、溶接部とは、溶接金属及び溶接時の熱影響により靭性が低下した部分を含む概念である。
【００３９】
図２は、ハッチコーミング板２と上甲板４との溶接を示す図である。図２（ａ）は、図１（ｃ）と同じであり、図２（ｂ）は図２（ａ）のｂ−ｂ線矢視図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）のｃ−ｃ線矢視図である。図２（ｂ）のように、穴１８の存在しない矢印Ａ方向の範囲では、ハッチコーミング板２と上甲板４とは隅肉溶接部２２により接合されている。一方、図２（ｃ）に示すように、穴１８の存在する矢印Ａ方向の範囲では、ハッチコーミング板２と上甲板４とは溶接されていない。なお、図２（ｂ）の溶接の代わりに、図２（ｄ）に示すように、穴１８の存在しない矢印Ａ方向の範囲において、溶接部２４がハッチコーミング２及び上甲板４の内部まで延びていてもよい。
【００４０】
ハッチコーミング板２を水密にする場合には、次のように、穴１８を塞ぐカバープレートをハッチコーミング板２に取り付けることができる。
【００４１】
図３（ａ）は、図１（ｃ）の構成にカバープレート２６を付加した場合を示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）のｂ−ｂ線矢視図である。図３（ｂ）に示すように、ハッチコーミング板２の一方の側面に、カバープレート２６を接合させる。これにより、溶接継手部６の先端に形成されている穴１８を塞ぐ。なお、カバープレート２６は、穴１８を塞ぐカバー部材を構成する。カバー部材は平板状でなくてもよい。
【００４２】
図３（ｃ）は、図３（ｂ）のｃ−ｃ線矢視図である。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、これらカバープレート２６とハッチコーミング板２との接合は符号２２で示す隅肉溶接により行う。また、このカバープレート２６を上甲板４に対しても隅肉溶接により接合させる。なお、図３（ａ）に示した隅肉溶接部２２は図３（ｂ）、（ｃ）では省略してあり、図３（ｂ）に示した隅肉溶接部２２は図３（ａ）、（ｃ）では省略してあり、図３（ｃ）に示した隅肉溶接部２２は図３（ａ）、（ｂ）では省略してある。
【００４３】
隅肉溶接は脚長が小さいので、隅肉溶接が脆性亀裂の伝播に与える影響は小さい。従って、隅肉溶接によりカバープレート２６を取り付けても、溶接継手部６から上甲板４中へ脆性亀裂が伝播することを防止できる。
【００４４】
ハッチコーミング板２の溶接継手部６と、舷側外板１４又は舷側内板１６の溶接継手部６’との位置関係について述べる。
従来のコンテナ船では、より安全にするために、図９（ｂ）に示すように、溶接継手部６と溶接継手部６’の矢印Ａ方向の位置をずらしていた。
これに対し、本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、溶接継手部６と溶接継手部６’の矢印Ａ方向の位置を同じにすることができる。これは、万一溶接継手部６で脆性亀裂が発生した場合には、上述のように、脆性亀裂の伝播を溶接継手部６と上甲板４との境界で停止できるからである。
このように、本実施形態では、溶接継手部６、６’の矢印Ａ方向の位置を同じにできることにより、次の点（１）〜（３）が可能となる。（１）ハッチコーミング板２の溶接継手部６の位置と、上甲板４の溶接継手部６’の位置を気にせずに設計・施工できる、（２）ハッチコーミングと上甲板４をまとめてブロックとしてドック（船台）に搭載できる。（３）同じ構造がＨＯＬＤ毎に繰り返されるコンテナ船では、部品を統一することができる。なお、従来では、溶接継手部６、６’の位置が同じにならないように、ハッチコーミングと上甲板それぞれの長さがＨＯＬＤ毎にイレギュラーとなっていた。
なお、図１（ｂ）、（ｃ）、図９（ｂ）の符号７は上甲板４の溶接継手部を示しているが、他の図面ではこの溶接継手部７を省略している。
【００４５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態による溶接構造体について説明する。以下で説明する以外の構成は第１実施形態と同じであってよい。
【００４６】
図４（ａ）は、図１（ｂ）の矢印Ｃで示す部分の拡大図であるが、第２実施形態による溶接構造体を示している。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）のｂ−ｂ線矢視図である。
【００４７】
図４に示すように、溶接継手部６と上甲板４との接合位置付近には、溶接部が上甲板４に接触しないように、溶接部と上甲板４との間に接触防止部材２８が介在している。接触防止部材２８は、例えば、靭性の大きい軟鋼により形成することができる。また、接触防止部材２８の形状は、図４に示すようにその上面の四隅の角を滑らかな曲面状とした平板であってよい。
【００４８】
この接触防止部材２８を設けるために、ハッチコーミング板２には、溶接継手部６の上甲板４側先端付近においてその厚み方向に貫通する穴（図４に示さず）が設けられている。当該穴と接触防止部材２８とは、この穴の貫通方向と垂直な断面形状及びその大きさが同一であってよい。又は、接触防止部材２８は、当該穴の貫通方向と垂直な断面形状が当該穴と異なっていてもよく、当該穴の貫通方向と垂直な断面の大きさが当該穴より小さくてもよい。
【００４９】
第２実施形態による溶接構造では、溶接継手部６が上甲板４に向かう方向において、溶接継手部６と上甲板４との間に、溶接継手部６が上甲板４に接しなくする接触防止部材２８を設けることで、溶接継手部６と上甲板４との間に脆性亀裂伝播経路が存在しない。これにより、溶接継手部６と上甲板４との境界において、溶接継手部６を伝播してきた脆性亀裂を停止できる。
【００５０】
また、図４（ｂ）に示すように、隅肉溶接部２２により接触防止部材２８をハッチコーミング板２及び上甲板４に接合することができる。これにより、接触防止部材２８とハッチコーミング板２および上甲板４との間における水の通路となる隙間を塞いで、ハッチコーミング板２を水密にできる。上述のように、隅肉溶接は脚長が小さいので、隅肉溶接が脆性亀裂の伝播に与える影響は小さい。従って、隅肉溶接により接触防止部材２８を取り付けても、溶接継手部６から上甲板４中への脆性亀裂の伝播を停止できる。なお、図４（ｂ）の矢印Ａ方向の接触防止部材２８が存在しない範囲においては、図２（ｂ）又は図２（ｄ）と同様の溶接によりハッチコーミング板２と上甲板４とを接合してよい。
【００５１】
なお、図４（ｃ）に示すように、ハッチコーミング板２と上甲板４とを接合するための隅肉溶接部２２により、接触防止部材２８をハッチコーミング板２及び上甲板４に接合してもよい。
【００５２】
図５は、図４（ａ）の破線Ａで囲まれた部分の拡大図であるが、接触防止部材２８に窪み部２８ａを設けた場合を示している。なお、図５では隅肉溶接部２２を省略している。
第２実施形態において、好ましくは、図５に示すように、溶接継手部６が上甲板４に向かって延びている方向に対向する接触防止部材２８の面（図５の例では、上面）には、ハッチコーミング板２の溶接に用いられる溶接金属が接触防止部材２８に溶け込むのを防ぐ窪み部２８ａを形成する。この窪み部２８ａは滑らかに形成されている。例えば、窪み部２８ａは、その中央で窪みの深さが最も大きく、中央から窪み部２８ａの周縁へ移行するに従い次第に窪みの深さが小さくなるように、滑らかに形成されている。
【００５３】
この窪み部２８ａを形成することで、接触防止部材２８を図５のように配置した状態で、ハッチコーミング板２同士を溶接する時に、溶接継手部６からの溶接金属が窪み部２８に収容され、溶接金属が接触防止部材２８に溶け込むのを防止できる。
また、窪み部２８ａを滑らかに形成しておくことで、溶接継手部６と接触防止部材２８との境界における溶接金属の形状を滑らかな形状にすることができる。
これにより、接触防止部材２８に疲労亀裂が発生することを防止できる。図６の場合と対比する。図６は、軟鋼で形成された接触防止部材２８に上記窪み部２８ａを設けない場合を示している。図６の場合には、窪み部２８ａが形成されていないので、溶接金属が接触防止部材２８に溶け込み、溶接継手部６と接触防止部材２８との境界において溶接金属の形状を調節することができない。そのため、溶接金属の形状が滑らかでなく、応力集中が発生する可能性があり、繰り返し荷重に対する疲労強度が低下する可能性がある。これに対し、図５の例では、窪み部２８ａにより、接触防止部材２８に溶接金属が溶け込むのを抑制でき、溶接継手部６と接触防止部材２８との境界において溶接金属の形状を滑らかにできるので、接触防止部材２８に応力集中が発生することを防止できる。
【００５４】
さらに好ましくは、接触防止部材２８を、溶接金属が溶け込まない材料（例えば、セラミック）で形成する。これにより、より確実に、接触防止部材２８に溶接金属が溶け込むのを抑制でき、溶接継手部６と接触防止部材２８との境界において溶接金属の形状を滑らかにできる。なお、窪む部２８を形成しないで、接触防止部材２８を溶接金属が溶け込まない材料で形成してもよい。
また、好ましくは、窪み部２８ａを有する接触防止部材２８の形状と寸法は、この接触防止部材２８を取り付けるためにハッチコーミング板２に形成された穴２ｂの形状および寸法とほぼ一致する。この場合、当該穴２ｂに接触防止部材２８を差し込むための差込代を設けておくのがよい。
【００５５】
［第３実施形態］
図７（ａ）は、図１（ａ）のｂ−ｂ線矢視図であるが、本発明の第３実施形態（第２発明に対応）による溶接構造体をコンテナ船のハッチコーミングに適用した場合を示している。図７（ａ）に示すように、第３実施形態による溶接構造体は、２枚以上の金属板２ａ（この例では、鋼板）を、その端面同士を突き合わせて溶接接合した構造を含む。
【００５６】
図７（ｂ）は、図７（ａ）における矢印ｂで示す部分の拡大図である。図７（ｂ）に示すように、第３実施形態によると、２枚の金属板２ａ間において延びている溶接継手部６を途中で分割するように、ハッチコーミング板２の厚み方向に該溶接継手部６を貫通する穴２９が形成されている。
【００５７】
このように、第３実施形態による溶接構造体では、溶接継手部６を貫通する穴２９が設けられているので、穴２９により分割された溶接継手部６の間に脆性亀裂伝播経路が存在しない。従って、分割された溶接継手部６の間において脆性亀裂の伝播を停止できる。これにより、溶接継手部６において脆性亀裂が発生し、溶接継手部６を伝播してきた脆性亀裂を分割された溶接継手部６の間で停止させることができる。
しかも、溶接継手部６を分割する穴２９を形成することで脆性亀裂の伝播を停止させるようにしたので、既存のコンテナ船にも適用できる。例えば、既存のコンテナ船に含まれる２枚の金属板２ａ間の溶接継手部６を貫通する穴２９を形成するだけで、既存のコンテナ船に脆性亀裂伝播機能を備えさせることができる。
【００５８】
なお、上述したように、本願において、溶接部とは、溶接金属及び溶接時の熱影響により靭性が低下した部分を含む概念である。図７（ｂ）の例では、溶接継手部６は、溶接金属部６ａと、溶接時の熱影響により靭性が低下した熱影響部６ｂとを含む。従って、穴２９により、溶接金属部６ａだけでなく、熱影響部６ｂも２つに分割される。
【００５９】
穴２９の形成は、例えばガス切断機や他の適切な機械を用いて機械加工により行うことができる。従って、特殊な鋼材や溶材を用いなくても脆性亀裂伝播機能を付与することが可能になる。
【００６０】
穴２９の形状は、図７（ｂ）の例では、ハッチコーミング板２の厚み方向と垂直な断面において円形であるが、当該断面において楕円などの他の適切な形状であってもよい。この場合、好ましくは、穴２９は、当該断面において穴２９の外縁が滑らかな形状を有する。
【００６１】
金属板２ａの端面同士が互いに向き合う方向（図７（ｂ）の左右方向）における穴２９の寸法を、当該方向における溶接継手部６の寸法よりも大きくするが、断面欠損による溶接構造体の強度低下が許容範囲内になるように穴２９の寸法を決定する。また、図７（ｂ）の上下方向における穴２９の寸法は、図７（ｂ）の左右方向における穴２９の寸法と同程度であってよい。
なお、図３（ｃ）のように、図３（ｃ）の上下方向における溶接継手部６の寸法が、ハッチコーミング板２の厚み方向と垂直な断面において、図３（ｃ）の左側から右側にかけて増加する場合には、図３（ｃ）の上下方向における穴２９の寸法を、溶接継手部６と同じように増加させてもよいし、図３（ｃ）の左側から右側にかけて一定としてもよい。
【００６２】
また、ハッチコーミング板２を水密にする場合には、第１実施形態と同様に、穴２９を塞ぐカバープレート２６をハッチコーミング板２に取り付けることができる。このカバープレート２６は、第１実施形態と同様に隅肉溶接によりハッチコーミング板２に接合させることができる。穴２９を上甲板に近接する位置に設けた場合には、隅肉溶接によりカバープレート２６をハッチコーミング板２だけでなく上甲板にも接合させてもよい。
【００６３】
［他の実施形態］
上述のハッチコーミング板２及び上甲板４は、特許請求の範囲におけるそれぞれ接合板及び被接合板に相当するが、他の部材が接合板及び被接合板であってもよい。例えば、コンテナ船の上甲板４が接合板であり舷側外板１４が被接合板であってもよいし、舷側内板１６が接合板であり上甲板４が被接合板であってもよい。
【００６４】
上述の穴１８及び接触防止部材２８が、図示された形状又は寸法以外の形状又は寸法であっても、本発明の効果を得ることができる。従って、特許請求の範囲における穴及び接触防止部材２８は、図示された形状又は寸法に限定されるものではない。
【００６５】
また、本発明は、コンテナ船に限らず他の溶接構造体にも適用できる。例えば、バルクキャリア、海洋構造物又は地上の建造物等、脆性亀裂の伝播停止機能が要求される適切な溶接構造体に本発明を適用することもできる。
【００６６】
第３実施形態では、穴２９を、図７のように上甲板４に近接した位置に１つ設けていたが、他の位置に設けてもよく、溶接継手部６が延びる方向に所定の間隔をおいて複数設けてもよい。また、第１実施形態の穴１８に加えて、第３実施形態の穴を設けることもできる。
【００６７】
このように、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１は本発明の第１実施形態による溶接構造体を示しており、 図１（ａ）は図５の（ｂ）の矢印Ａで示す部分の拡大図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のｂ−ｂ線矢視図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）の矢印ｃで示す部分の拡大図である。
【図２】図２は第１実施形態による溶接構造体における溶接を示す図であり、図２（ａ）は図１（ｃ）に対応し、図２（ｂ）は図２（ａ）のｂ−ｂ線矢視図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）のｃ−ｃ線矢視図であり、図２（ｄ）は図２（ａ）のｂ−ｂ線矢視図であるが別の溶接方法を示している。
【図３】図３（ａ）は、図１（ｃ）の構成に穴を塞ぐためのカバープレートを設けた場合を示している。図３（ｂ）は図３（ａ）のｂ−ｂ線矢視図であり、図３（ｃ）は図３（ｂ）のｃ−ｃ線矢視図である。
【図４】図４（ａ）は本発明の第２実施形態による溶接構造体を示しており、図４（ｂ）は図４（ａ）のｂ−ｂ線矢視図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）のｂ−ｂ線矢視図であるが別の溶接方法を示している。る。
【図５】図５は、図４（ａ）の破線Ａで囲まれた部分の拡大図であるが、接触防止部材に窪み部を設けた場合を示している。
【図６】図６は、軟鋼で形成された接触防止部材に窪み部を設けない場合を示している。
【図７】図７は本発明の第３実施形態による溶接構造体を示しており、図７（ａ）は図１（ａ）のｂ−ｂ線矢視図に対応しており、図７（ｂ）は図７（ａ）における矢印ｂで示す部分の拡大図である。
【図８】図８（ａ）はコンテナ船の平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のｂ−ｂ線矢視図である。
【図９】図９（ａ）は図８（ｂ）の矢印Ａで示す部分の拡大図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のｂ−ｂ線矢視図である。
【符号の説明】
【００６９】
２ ハッチコーミング板
２ａ 金属板
２ｂ 穴
４ 上甲板
６ 溶接継手部
６ａ 溶接金属部（溶接ビード）
６ｂ 熱影響部
８ 骨材
１２ トッププレート
１４ 舷側外板
１６ 舷側内板
１８ 穴
２２ 隅肉溶接部
２４ 溶接部
２６ カバープレート
２８ 接触防止部材
２８ａ 窪み部
２９ 穴
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンテナ船やバルクキャリア等の溶接施工された溶接構造体において、その強度を確保できる溶接構造体に関する。より詳しくは、本発明は、溶接構造体における溶接継手部で脆性亀裂が万一発生した場合に、その伝播を停止できるようにする溶接構造体に関する。
【０００２】
コンテナ船やバルクキャリア等は、複数の鋼板を溶接接合して建造される溶接構造体である。このような溶接構造体についてコンテナ船を例にして図面を参照して説明するが、バルクキャリアの場合も断面形状がコンテナ船のものとは異なるもののほぼ同様の溶接構造体である。
【０００３】
図８（ａ）はコンテナ船の平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のｂ−ｂ線矢視図である。また、図９（ａ）は図８（ｂ）の矢印Ａで示す部分の拡大図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のｂ−ｂ線矢視図である。
【０００４】
図８（ａ）に示すように、上甲板４は、船首から船尾まで続いており、舷側外板１４及び舷側内板１６に溶接されている。上甲板４、舷側外板１４及び舷側内板１６は船殻を構成する。また、図８（ｂ）に示すように、上甲板４にはハッチコーミング板２が溶接接合されている。ハッチコーミング板２は船殻の強度を増す働きをしており、強度上最も重要な部材のひとつである。上甲板４、舷側外板１４、舷側内板１６、ハッチコーミング板２の各々は複数の鋼板を溶接で継ぎ合わせて形成されている。
【０００５】
コンテナ船は、図８に示すように、大きな船倉３２を内部に有し、船倉上部に大きな開口３４を有するため、内部に船殻の強度を補強する部材を密に配置することができない。従って、コンテナ船においては、船殻の強度を確保することが必要である。
【０００６】
船殻等の溶接構造体の強度を確保するためには、溶接構造体における溶接継手部（例えば、図９（ｂ）の溶接継手部６）の靭性を確保することが基本である。しかし、エレクトロガス溶接等の大入熱溶接により溶接を行った場合には、熱影響により溶接継手部の靭性が低下する傾向がある。また、溶接継手部に欠陥が存在することもあり得る。従って、これらを原因として脆性亀裂が発生する可能性がある。
【０００７】
溶接継手部において脆性亀裂が発生した場合、図９（ｂ）を例にとると、溶接継手部６の残留応力により脆性亀裂が溶接継手部６から鋼母材２ａ側に逸れていくことが多い。このような伝播停止機能は、板厚５０ｍｍ以下の鋼板において得られる。
【０００８】
しかし、それ以上の板厚の鋼板では、脆性亀裂が、母材側に逸れずに溶接継手部に沿って伝播してしまう可能性が指摘されている。例えば、下記の非特許文献１には、板厚７０ｍｍの高強度極厚鋼板の大入熱溶接継手部において、脆性亀裂が母材側に逸れることなく、溶接継手部に沿って直進し、その伝播が停止せず高強度極厚鋼板が分断した実験例が示されている。
【０００９】
特に、近年、コンテナ船に使用される鋼材の板厚は、コンテナ船の大型化に伴い増してきている。具体的には、６０００ＴＥＵを越える大型船が建造されるようになってきており、それに用いられる鋼材の板厚は５０ｍｍ以上となり、８０００ＴＥＵ級以上のコンテナ船では、使用鋼材の板厚は７０ｍｍを超えるようになっている。
【００１０】
使用鋼材の板厚が増してくると、溶接継手部で発生した脆性亀裂は、母材側に逸れることなく伝播してしまう可能性が増してくる。最悪の事態として、脆性亀裂が溶接継手部を超えて他の箇所にも貫通伝播し、船体が真っ二つに折損してしまうなどの大規模破壊に至る場合が考えられる。従って、溶接継手部に脆性亀裂が発生する場合を想定し、大規模破壊に至る前に脆性亀裂の伝播を停止させる機能を船舶に備えておくことが極めて重要である。
【００１１】
このような脆性亀裂の伝播停止手段は、例えば、特許文献１〜４に開示されている。
【００１２】
特許文献１には、溶接継手部に交差するように設けられる補強材として、脆性破壊特性に優れた表層細粒鋼を用いることが記載されている。
【００１３】
特許文献２には、溶接継手部に交差するように設けられる補強材として、脆性破壊特性に優れた表層細粒鋼を用いるとともに、溶接継手部と補強材とが交差する領域のうち、溶接継手部のビード幅以上の幅で、かつ補強材の表面又は裏面から板厚の７０％以上の長さを有する範囲を完全に溶け込ませる溶接を施すことが記載されている。
【００１４】
特許文献３には、垂直部材の脆性亀裂を停止させたい領域に、当該領域の垂直部材と溶接金属をくり抜き、当該部分に特定の板厚と板長を有するアレスター材を挿入することが記載されている。
【００１５】
特許文献４には、脆性亀裂を停止させる領域に対し、当該領域の溶接継手部の一部を除去した後、当該部分を破壊靭性の優れた溶接材料を用いて補修溶接し、溶接継手部の長手方向に対する補修溶接部外縁方向の角度を１０度から６０度とすることが記載されている。
【特許文献１】特開２００４−２３２０５２号公 「耐脆性破壊に優れた溶接構造体」
【特許文献２】特開２００５−１１１５０１号公報 「耐脆性破壊伝播特性に優れた溶接構造体」
【特許文献３】特開２００５−３１９５１６号公報 「耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体の溶接方法および溶接構造体」
【特許文献４】特開２００５−１３１７０８号公報 「耐脆性き裂伝播性に優れた溶接構造体およびその溶接方法」
【非特許文献１】日本船舶海洋工学会誌 第３号第７３〜７４頁（２００５年１１月１０日） 「超大型コンテナ船の開発 −新しい高強度極厚鋼板の実用―」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、特許文献１、２の場合には、特別な表層細粒鋼を用意する必要がある。また、特許文献３の場合には、アレスト特性を持つ高コストなアレスター材を用いる必要がある。さらに、特許文献４の場合には、特定の箇所をくり抜く作業に加え、補修溶接部を特定の形状に加工する細かい作業が必要となる。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、特許文献１〜４とは異なる手段により、脆性亀裂の伝播を停止させる溶接構造体であって、合金を多く含む高コストなアレスター材を用いず簡単な加工により、脆性亀裂が万一発生した場合でも大規模破壊に至る前にその伝播を停止させるようにした溶接構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願の第１発明は、次の着目点によりなされたものである。溶接継手部を含む接合板（例えば、図９（ｂ）のハッチコーミング板２）を被接合板（例えば、図９（ｂ）の上甲板４）に溶接する場合、接合板の溶接継手部（例えば、図９（ｂ）の溶接継手部６）が、接合板と被接合板との溶接部に接触していると、溶接継手部にて発生伝播した脆性亀裂が、接合板と被接合板との溶接部を貫通して被接合板中にも伝播する可能性がある。なぜなら、接合板と被接合板との溶接部は、溶接時の入熱により靭性が低下し、この溶接部が伝播経路となる可能性がある。本発明は、この点に着目し、接合板と被接合板との境界において、接合板の溶接継手部に沿って伝播してきた脆性亀裂を停止させるものである。
【００１９】
即ち、上記課題を達成すべく、本願の第１発明によると、２枚の金属板が溶接により継ぎ合わされてなる接合板と、該接合板に溶接により接合される被接合板と、を備え、前記２枚の金属板間の溶接継手部が、前記被接合板に向かって前記接合板と被接合板との接合位置付近まで延びている溶接構造体において、前記溶接継手部が被接合板に向かう方向において、前記溶接継手部と被接合板とが接触しないとともに、前記溶接継手部と被接合板との間に前記接合板と被接合板とを接合する溶接部が存在しないように構成されている、ことを特徴とする溶接構造体が提供される。
【００２０】
上記構成では、溶接継手部が被接合板に向かう方向において、溶接継手部と被接合板との間に溶接部等の脆性亀裂伝播経路が存在しない。従って、溶接継手部と被接合板との境界において脆性亀裂の伝播を停止できる。
また、溶接継手部が被接合板に向かう方向において、溶接継手部と被接合板とが接触しないとともに、溶接継手部と被接合板との間に接合板と被接合板とを接合する溶接部が存在しないようにすることは、高コストな高アレスター鋼材も必要とせず簡単になすことができる。
このように、本発明により、高コストなアレスター材を用いず簡単な加工により、脆性亀裂が万一発生した場合でも、大規模破壊に至る前にその伝播を停止させることができる。
【００２１】
また、本願の第２発明は、次の着目点によりなされたものである。溶接継手部を含む２枚の接合板（例えば、図９（ｂ）の２枚のハッチコーミング板２ａ）が溶接された溶接構造体においては、脆性亀裂が溶接線方向に溶接継手部に沿って伝播すると想定される。この点に着目し、第２発明では、溶接金属と、溶接時の入熱により靭性が低下した部分を貫通する穴を設けることで、脆性亀裂の伝播経路を無くすようにした。
【００２２】
即ち、上記課題を達成すべく、本願の第２発明によると、２枚の金属板が溶接により継ぎ合わされてなる接合板を含む溶接構造体において、２枚の金属板間において延びている溶接継手部を途中で分割するように、該溶接継手部を前記接合板の厚み方向に貫通する穴が設けられている、ことを特徴とする溶接構造体が提供される。
【００２３】
上記構成では、２枚の金属板間において延びている溶接継手部を途中で分割するように、該溶接継手部を貫通する穴が設けられているので、穴により分割された溶接継手部の間に脆性亀裂伝播経路が存在しない。従って、分割された溶接継手部の間において脆性亀裂の伝播を停止できる。
また、溶接継手部を分割する穴を形成することは、高コストな高アレスター鋼材も必要とせず簡単になすことができる。
このように、本発明により、高コストなアレスター材を用いず簡単な加工により、脆性亀裂が万一発生した場合でも、大規模破壊に至る前にその伝播を停止させることができる。
しかも、溶接継手部を分割する穴を形成することで脆性亀裂の伝播を停止させるようにしたので、既に製作された溶接構造体にも適用できる。例えば、製作済みの溶接構造体に含まれる２枚の金属板間の溶接継手部を貫通する穴を形成することで、製作済みの溶接構造体に脆性亀裂伝播機能を備えさせることができる。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態によると、前記接合板における前記接合位置付近には、溶接継手部と被接合板との間に接合板の厚み方向に貫通する穴が形成されており、これにより、前記溶接継手部と被接合板とが接触しないとともに、前記溶接継手部と被接合板との間に前記接合板と被接合板とを接合する溶接部が存在しないようになっている。
【００２５】
これにより、溶接継手部が被接合板に向かう方向において、溶接継手部と被接合板との間に溶接部等の脆性亀裂伝播経路が存在しないようにできる。従って、高コストなアレスター材を用いず簡単な加工により、脆性亀裂の伝播を停止できる。
【００２６】
前記穴の開口を塞ぐカバー部材が設けられており、該カバー部材は前記接合部材及び被接合部材の少なくともいずれかに隅肉溶接により接合されていてもよい。
【００２７】
このように、カバー部材に穴を塞ぐことで、接合板を水密にすることができる。
また、隅肉溶接は脚長が小さいので、隅肉溶接が脆性亀裂の伝播に与える影響は小さい。従って、隅肉溶接によりカバー部材を取り付けても、脆性亀裂の伝播を停止できる。
【００２８】
本発明の別の実施形態によると、前記接合位置付近には、前記溶接部と被溶接板との間に接触防止部材が介在しており、これにより、前記溶接継手部と被接合板とが接触しないとともに、前記溶接継手部と被接合板との間に前記接合板と被接合板とを接合する溶接部が存在しないようになっている。
【００２９】
これにより、溶接継手部が被接合板に向かう方向において、溶接継手部と被接合板との間に溶接部等の脆性亀裂伝播経路が存在しないようにできる。従って、高コストなアレスター材を用いず簡単な加工により、脆性亀裂の伝播を停止できる。
【発明の効果】
【００３０】
上述の本発明によると、高コストなアレスター材を用いず簡単な加工により、脆性亀裂が万一発生した場合でも大規模破壊に至る前にその伝播を停止させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００３２】
［第１実施形態］
図１（ａ）は、図８（ｂ）における矢印Ａで示す部分の拡大図であるが、本発明の第１実施形態（第１発明に対応）による溶接構造体をコンテナ船のハッチコーミング及び上甲板に適用した場合を示している。
【００３３】
図１（ａ）に示すように、第１実施形態による溶接構造体は、ハッチコーミング板２を上甲板４に溶接接合してなる構造体である。
【００３４】
図１（ｂ）は、図１（ａ）のｂ−ｂ線矢視図である。図１（ｂ）に示すように、ハッチコーミング板２は、２枚以上の金属板２ａ（この例では、鋼板）を、その端面同士を突き合わせて溶接接合してなるものである。なお、ハッチコーミング板２の側面には、溶接継手部６と直行する方向に延びている補強材としての骨材８が、隅肉溶接により接合されている。また、ハッチコーミング板２の上端には水平方向に配置されるトッププレート１２が溶接接合されている。
【００３５】
上甲板４は、図１（ａ）のように、舷側外板１４と舷側内板１６の上端部に接合されている。この上甲板４に、ハッチコーミング板２の下端部が溶接により接合されている。
【００３６】
ハッチコーミング板２の溶接継手部６は、上甲板４に向かってハッチコーミング板２と上甲板４との接合位置付近まで延びている。
【００３７】
図１（ｃ）は、図１（ｂ）における矢印ｃで示す部分の拡大図である。図１（ｃ）に示すように、第１実施形態によると、ハッチコーミング板２と上甲板４との接合位置付近には、溶接継手部６が上甲板４に接触しないように、その厚み方向に貫通する空間である穴１８が形成されている。
【００３８】
このように、第１実施形態による溶接構造体では、ハッチコーミング板２の穴１８により、溶接継手部６が上甲板４に向かう方向において、溶接継手部６が上甲板４と接触しないとともに、溶接継手部６と上甲板４との間にハッチコーミング板２と上甲板４とを接合する溶接部が存在しないようになっている。即ち、ハッチコーミング板２の穴１８により、溶接継手部６と上甲板４との間に溶接部等の脆性亀裂伝播経路が存在しない。これにより、溶接継手部６と上甲板４との境界において、溶接継手部６を伝播してきた脆性亀裂を停止できる。なお、本願において、溶接部とは、溶接金属及び溶接時の熱影響により靭性が低下した部分を含む概念である。
【００３９】
図２は、ハッチコーミング板２と上甲板４との溶接を示す図である。図２（ａ）は、図１（ｃ）と同じであり、図２（ｂ）は図２（ａ）のｂ−ｂ線矢視図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）のｃ−ｃ線矢視図である。図２（ｂ）のように、穴１８の存在しない矢印Ａ方向の範囲では、ハッチコーミング板２と上甲板４とは隅肉溶接部２２により接合されている。一方、図２（ｃ）に示すように、穴１８の存在する矢印Ａ方向の範囲では、ハッチコーミング板２と上甲板４とは溶接されていない。なお、図２（ｂ）の溶接の代わりに、図２（ｄ）に示すように、穴１８の存在しない矢印Ａ方向の範囲において、溶接部２４がハッチコーミング２及び上甲板４の内部まで延びていてもよい。
【００４０】
ハッチコーミング板２を水密にする場合には、次のように、穴１８を塞ぐカバープレートをハッチコーミング板２に取り付けることができる。
【００４１】
図３（ａ）は、図１（ｃ）の構成にカバープレート２６を付加した場合を示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）のｂ−ｂ線矢視図である。図３（ｂ）に示すように、ハッチコーミング板２の一方の側面に、カバープレート２６を接合させる。これにより、溶接継手部６の先端に形成されている穴１８を塞ぐ。なお、カバープレート２６は、穴１８を塞ぐカバー部材を構成する。カバー部材は平板状でなくてもよい。
【００４２】
図３（ｃ）は、図３（ｂ）のｃ−ｃ線矢視図である。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、これらカバープレート２６とハッチコーミング板２との接合は符号２２で示す隅肉溶接により行う。また、このカバープレート２６を上甲板４に対しても隅肉溶接により接合させる。なお、図３（ａ）に示した隅肉溶接部２２は図３（ｂ）、（ｃ）では省略してあり、図３（ｂ）に示した隅肉溶接部２２は図３（ａ）、（ｃ）では省略してあり、図３（ｃ）に示した隅肉溶接部２２は図３（ａ）、（ｂ）では省略してある。
【００４３】
隅肉溶接は脚長が小さいので、隅肉溶接が脆性亀裂の伝播に与える影響は小さい。従って、隅肉溶接によりカバープレート２６を取り付けても、溶接継手部６から上甲板４中へ脆性亀裂が伝播することを防止できる。
【００４４】
ハッチコーミング板２の溶接継手部６と、舷側外板１４又は舷側内板１６の溶接継手部６’との位置関係について述べる。
従来のコンテナ船では、より安全にするために、図９（ｂ）に示すように、溶接継手部６と溶接継手部６’の矢印Ａ方向の位置をずらしていた。
これに対し、本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、溶接継手部６と溶接継手部６’の矢印Ａ方向の位置を同じにすることができる。これは、万一溶接継手部６で脆性亀裂が発生した場合には、上述のように、脆性亀裂の伝播を溶接継手部６と上甲板４との境界で停止できるからである。
このように、本実施形態では、溶接継手部６、６’の矢印Ａ方向の位置を同じにできることにより、次の点（１）〜（３）が可能となる。（１）ハッチコーミング板２の溶接継手部６の位置と、上甲板４の溶接継手部６’の位置を気にせずに設計・施工できる、（２）ハッチコーミングと上甲板４をまとめてブロックとしてドック（船台）に搭載できる。（３）同じ構造がＨＯＬＤ毎に繰り返されるコンテナ船では、部品を統一することができる。なお、従来では、溶接継手部６、６’の位置が同じにならないように、ハッチコーミングと上甲板それぞれの長さがＨＯＬＤ毎にイレギュラーとなっていた。
なお、図１（ｂ）、（ｃ）、図９（ｂ）の符号７は上甲板４の溶接継手部を示しているが、他の図面ではこの溶接継手部７を省略している。
【００４５】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態による溶接構造体について説明する。以下で説明する以外の構成は第１実施形態と同じであってよい。
【００４６】
図４（ａ）は、図１（ｂ）の矢印Ｃで示す部分の拡大図であるが、第２実施形態による溶接構造体を示している。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）のｂ−ｂ線矢視図である。
【００４７】
図４に示すように、溶接継手部６と上甲板４との接合位置付近には、溶接部が上甲板４に接触しないように、溶接部と上甲板４との間に接触防止部材２８が介在している。接触防止部材２８は、例えば、靭性の大きい軟鋼により形成することができる。また、接触防止部材２８の形状は、図４に示すようにその上面の四隅の角を滑らかな曲面状とした平板であってよい。
【００４８】
この接触防止部材２８を設けるために、ハッチコーミング板２には、溶接継手部６の上甲板４側先端付近においてその厚み方向に貫通する穴（図４に示さず）が設けられている。当該穴と接触防止部材２８とは、この穴の貫通方向と垂直な断面形状及びその大きさが同一であってよい。又は、接触防止部材２８は、当該穴の貫通方向と垂直な断面形状が当該穴と異なっていてもよく、当該穴の貫通方向と垂直な断面の大きさが当該穴より小さくてもよい。
【００４９】
第２実施形態による溶接構造では、溶接継手部６が上甲板４に向かう方向において、溶接継手部６と上甲板４との間に、溶接継手部６が上甲板４に接しなくする接触防止部材２８を設けることで、溶接継手部６と上甲板４との間に脆性亀裂伝播経路が存在しない。これにより、溶接継手部６と上甲板４との境界において、溶接継手部６を伝播してきた脆性亀裂を停止できる。
【００５０】
また、図４（ｂ）に示すように、隅肉溶接部２２により接触防止部材２８をハッチコーミング板２及び上甲板４に接合することができる。これにより、接触防止部材２８とハッチコーミング板２および上甲板４との間における水の通路となる隙間を塞いで、ハッチコーミング板２を水密にできる。上述のように、隅肉溶接は脚長が小さいので、隅肉溶接が脆性亀裂の伝播に与える影響は小さい。従って、隅肉溶接により接触防止部材２８を取り付けても、溶接継手部６から上甲板４中への脆性亀裂の伝播を停止できる。なお、図４（ｂ）の矢印Ａ方向の接触防止部材２８が存在しない範囲においては、図２（ｂ）又は図２（ｄ）と同様の溶接によりハッチコーミング板２と上甲板４とを接合してよい。
【００５１】
なお、図４（ｃ）に示すように、ハッチコーミング板２と上甲板４とを接合するための隅肉溶接部２２により、接触防止部材２８をハッチコーミング板２及び上甲板４に接合してもよい。
【００５２】
図５は、図４（ａ）の破線Ａで囲まれた部分の拡大図であるが、接触防止部材２８に窪み部２８ａを設けた場合を示している。なお、図５では隅肉溶接部２２を省略している。
第２実施形態において、好ましくは、図５に示すように、溶接継手部６が上甲板４に向かって延びている方向に対向する接触防止部材２８の面（図５の例では、上面）には、ハッチコーミング板２の溶接に用いられる溶接金属が接触防止部材２８に溶け込むのを防ぐ窪み部２８ａを形成する。この窪み部２８ａは滑らかに形成されている。例えば、窪み部２８ａは、その中央で窪みの深さが最も大きく、中央から窪み部２８ａの周縁へ移行するに従い次第に窪みの深さが小さくなるように、滑らかに形成されている。
【００５３】
この窪み部２８ａを形成することで、接触防止部材２８を図５のように配置した状態で、ハッチコーミング板２同士を溶接する時に、溶接継手部６からの溶接金属が窪み部２８に収容され、溶接金属が接触防止部材２８に溶け込むのを防止できる。
また、窪み部２８ａを滑らかに形成しておくことで、溶接継手部６と接触防止部材２８との境界における溶接金属の形状を滑らかな形状にすることができる。
これにより、接触防止部材２８に疲労亀裂が発生することを防止できる。図６の場合と対比する。図６は、軟鋼で形成された接触防止部材２８に上記窪み部２８ａを設けない場合を示している。図６の場合には、窪み部２８ａが形成されていないので、溶接金属が接触防止部材２８に溶け込み、溶接継手部６と接触防止部材２８との境界において溶接金属の形状を調節することができない。そのため、溶接金属の形状が滑らかでなく、応力集中が発生する可能性があり、繰り返し荷重に対する疲労強度が低下する可能性がある。これに対し、図５の例では、窪み部２８ａにより、接触防止部材２８に溶接金属が溶け込むのを抑制でき、溶接継手部６と接触防止部材２８との境界において溶接金属の形状を滑らかにできるので、接触防止部材２８に応力集中が発生することを防止できる。
【００５４】
さらに好ましくは、接触防止部材２８を、溶接金属が溶け込まない材料（例えば、セラミック）で形成する。これにより、より確実に、接触防止部材２８に溶接金属が溶け込むのを抑制でき、溶接継手部６と接触防止部材２８との境界において溶接金属の形状を滑らかにできる。なお、窪む部２８を形成しないで、接触防止部材２８を溶接金属が溶け込まない材料で形成してもよい。
また、好ましくは、窪み部２８ａを有する接触防止部材２８の形状と寸法は、この接触防止部材２８を取り付けるためにハッチコーミング板２に形成された穴２ｂの形状および寸法とほぼ一致する。この場合、当該穴２ｂに接触防止部材２８を差し込むための差込代を設けておくのがよい。
【００５５】
［第３実施形態］
図７（ａ）は、図１（ａ）のｂ−ｂ線矢視図であるが、本発明の第３実施形態（第２発明に対応）による溶接構造体をコンテナ船のハッチコーミングに適用した場合を示している。図７（ａ）に示すように、第３実施形態による溶接構造体は、２枚以上の金属板２ａ（この例では、鋼板）を、その端面同士を突き合わせて溶接接合した構造を含む。
【００５６】
図７（ｂ）は、図７（ａ）における矢印ｂで示す部分の拡大図である。図７（ｂ）に示すように、第３実施形態によると、２枚の金属板２ａ間において延びている溶接継手部６を途中で分割するように、ハッチコーミング板２の厚み方向に該溶接継手部６を貫通する穴２９が形成されている。
【００５７】
このように、第３実施形態による溶接構造体では、溶接継手部６を貫通する穴２９が設けられているので、穴２９により分割された溶接継手部６の間に脆性亀裂伝播経路が存在しない。従って、分割された溶接継手部６の間において脆性亀裂の伝播を停止できる。これにより、溶接継手部６において脆性亀裂が発生し、溶接継手部６を伝播してきた脆性亀裂を分割された溶接継手部６の間で停止させることができる。
しかも、溶接継手部６を分割する穴２９を形成することで脆性亀裂の伝播を停止させるようにしたので、既存のコンテナ船にも適用できる。例えば、既存のコンテナ船に含まれる２枚の金属板２ａ間の溶接継手部６を貫通する穴２９を形成するだけで、既存のコンテナ船に脆性亀裂伝播機能を備えさせることができる。
【００５８】
なお、上述したように、本願において、溶接部とは、溶接金属及び溶接時の熱影響により靭性が低下した部分を含む概念である。図７（ｂ）の例では、溶接継手部６は、溶接金属部６ａと、溶接時の熱影響により靭性が低下した熱影響部６ｂとを含む。従って、穴２９により、溶接金属部６ａだけでなく、熱影響部６ｂも２つに分割される。
【００５９】
穴２９の形成は、例えばガス切断機や他の適切な機械を用いて機械加工により行うことができる。従って、特殊な鋼材や溶材を用いなくても脆性亀裂伝播機能を付与することが可能になる。
【００６０】
穴２９の形状は、図７（ｂ）の例では、ハッチコーミング板２の厚み方向と垂直な断面において円形であるが、当該断面において楕円などの他の適切な形状であってもよい。この場合、好ましくは、穴２９は、当該断面において穴２９の外縁が滑らかな形状を有する。
【００６１】
金属板２ａの端面同士が互いに向き合う方向（図７（ｂ）の左右方向）における穴２９の寸法を、当該方向における溶接継手部６の寸法よりも大きくするが、断面欠損による溶接構造体の強度低下が許容範囲内になるように穴２９の寸法を決定する。また、図７（ｂ）の上下方向における穴２９の寸法は、図７（ｂ）の左右方向における穴２９の寸法と同程度であってよい。
なお、図３（ｃ）のように、図３（ｃ）の上下方向における溶接継手部６の寸法が、ハッチコーミング板２の厚み方向と垂直な断面において、図３（ｃ）の左側から右側にかけて増加する場合には、図３（ｃ）の上下方向における穴２９の寸法を、溶接継手部６と同じように増加させてもよいし、図３（ｃ）の左側から右側にかけて一定としてもよい。
【００６２】
また、ハッチコーミング板２を水密にする場合には、第１実施形態と同様に、穴２９を塞ぐカバープレート２６をハッチコーミング板２に取り付けることができる。このカバープレート２６は、第１実施形態と同様に隅肉溶接によりハッチコーミング板２に接合させることができる。穴２９を上甲板に近接する位置に設けた場合には、隅肉溶接によりカバープレート２６をハッチコーミング板２だけでなく上甲板にも接合させてもよい。
【００６３】
［他の実施形態］
上述のハッチコーミング板２及び上甲板４は、特許請求の範囲におけるそれぞれ接合板及び被接合板に相当するが、他の部材が接合板及び被接合板であってもよい。例えば、コンテナ船の上甲板４が接合板であり舷側外板１４が被接合板であってもよいし、舷側内板１６が接合板であり上甲板４が被接合板であってもよい。
【００６４】
上述の穴１８及び接触防止部材２８が、図示された形状又は寸法以外の形状又は寸法であっても、本発明の効果を得ることができる。従って、特許請求の範囲における穴及び接触防止部材２８は、図示された形状又は寸法に限定されるものではない。
【００６５】
また、本発明は、コンテナ船に限らず他の溶接構造体にも適用できる。例えば、バルクキャリア、海洋構造物又は地上の建造物等、脆性亀裂の伝播停止機能が要求される適切な溶接構造体に本発明を適用することもできる。
【００６６】
第３実施形態では、穴２９を、図７のように上甲板４に近接した位置に１つ設けていたが、他の位置に設けてもよく、溶接継手部６が延びる方向に所定の間隔をおいて複数設けてもよい。また、第１実施形態の穴１８に加えて、第３実施形態の穴を設けることもできる。
【００６７】
このように、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１は本発明の第１実施形態による溶接構造体を示しており、 図１（ａ）は図５の（ｂ）の矢印Ａで示す部分の拡大図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のｂ−ｂ線矢視図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）の矢印ｃで示す部分の拡大図である。
【図２】図２は第１実施形態による溶接構造体における溶接を示す図であり、図２（ａ）は図１（ｃ）に対応し、図２（ｂ）は図２（ａ）のｂ−ｂ線矢視図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）のｃ−ｃ線矢視図であり、図２（ｄ）は図２（ａ）のｂ−ｂ線矢視図であるが別の溶接方法を示している。
【図３】図３（ａ）は、図１（ｃ）の構成に穴を塞ぐためのカバープレートを設けた場合を示している。図３（ｂ）は図３（ａ）のｂ−ｂ線矢視図であり、図３（ｃ）は図３（ｂ）のｃ−ｃ線矢視図である。
【図４】図４（ａ）は本発明の第２実施形態による溶接構造体を示しており、図４（ｂ）は図４（ａ）のｂ−ｂ線矢視図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）のｂ−ｂ線矢視図であるが別の溶接方法を示している。る。
【図５】図５は、図４（ａ）の破線Ａで囲まれた部分の拡大図であるが、接触防止部材に窪み部を設けた場合を示している。
【図６】図６は、軟鋼で形成された接触防止部材に窪み部を設けない場合を示している。
【図７】図７は本発明の第３実施形態による溶接構造体を示しており、図７（ａ）は図１（ａ）のｂ−ｂ線矢視図に対応しており、図７（ｂ）は図７（ａ）における矢印ｂで示す部分の拡大図である。
【図８】図８（ａ）はコンテナ船の平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のｂ−ｂ線矢視図である。
【図９】図９（ａ）は図８（ｂ）の矢印Ａで示す部分の拡大図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のｂ−ｂ線矢視図である。
【符号の説明】
【００６９】
２ ハッチコーミング板
２ａ 金属板
２ｂ 穴
４ 上甲板
６ 溶接継手部
６ａ 溶接金属部（溶接ビード）
６ｂ 熱影響部
８ 骨材
１２ トッププレート
１４ 舷側外板
１６ 舷側内板
１８ 穴
２２ 隅肉溶接部
２４ 溶接部
２６ カバープレート
２８ 接触防止部材
２８ａ 窪み部
２９ 穴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の金属板が溶接により継ぎ合わされてなる接合板と、該接合板に溶接により接合される被接合板と、を備え、前記２枚の金属板間の溶接継手部が、前記被接合板に向かって前記接合板と被接合板との接合位置付近まで延びている溶接構造体において、
前記溶接継手部が被接合板に向かう方向において、前記溶接継手部と被接合板とが接触しないとともに、前記溶接継手部と被接合板との間に前記接合板と被接合板とを接合する溶接部が存在しないように構成されている、ことを特徴とする溶接構造体。
【請求項２】
２枚の金属板が溶接により継ぎ合わされてなる接合板を含む溶接構造体において、
２枚の金属板間において延びている溶接継手部を途中で分割するように、該溶接継手部を前記接合板の厚み方向に貫通する穴が設けられている、ことを特徴とする溶接構造体。
【請求項３】
前記接合板における前記接合位置付近には、溶接継手部と被接合板との間に接合板の厚み方向に貫通する穴が形成されており、これにより、前記溶接継手部と被接合板とが接触しないとともに、前記溶接継手部と被接合板との間に前記接合板と被接合板とを接合する溶接部が存在しないようになっている、ことを特徴とする請求項１に記載の溶接構造体。
【請求項４】
前記穴の開口を塞ぐカバー部材が設けられており、該カバー部材は前記接合部材及び被接合部材の少なくともいずれかに隅肉溶接により接合されている、ことを特徴とする請求項２または３に記載の溶接構造体。
【請求項５】
前記接合位置付近には、前記溶接部と被溶接板との間に接触防止部材が介在しており、これにより、前記溶接継手部と被接合板とが接触しないとともに、前記溶接継手部と被接合板との間に前記接合板と被接合板とを接合する溶接部が存在しないようになっている、ことを特徴とする請求項１に記載の溶接構造体。
【請求項１】
２枚の金属板が溶接により継ぎ合わされてなる接合板と、該接合板に溶接により接合される被接合板と、を備え、前記２枚の金属板間の溶接継手部が、前記被接合板に向かって前記接合板と被接合板との接合位置付近まで延びている溶接構造体において、
前記溶接継手部が被接合板に向かう方向において、前記溶接継手部と被接合板とが接触しないとともに、前記溶接継手部と被接合板との間に前記接合板と被接合板とを接合する溶接部が存在しないように構成されている、ことを特徴とする溶接構造体。
【請求項２】
２枚の金属板が溶接により継ぎ合わされてなる接合板を含む溶接構造体において、
２枚の金属板間において延びている溶接継手部を途中で分割するように、該溶接継手部を前記接合板の厚み方向に貫通する穴が設けられている、ことを特徴とする溶接構造体。
【請求項３】
前記接合板における前記接合位置付近には、溶接継手部と被接合板との間に接合板の厚み方向に貫通する穴が形成されており、これにより、前記溶接継手部と被接合板とが接触しないとともに、前記溶接継手部と被接合板との間に前記接合板と被接合板とを接合する溶接部が存在しないようになっている、ことを特徴とする請求項１に記載の溶接構造体。
【請求項４】
前記穴の開口を塞ぐカバー部材が設けられており、該カバー部材は前記接合部材及び被接合部材の少なくともいずれかに隅肉溶接により接合されている、ことを特徴とする請求項２または３に記載の溶接構造体。
【請求項５】
前記接合位置付近には、前記溶接部と被溶接板との間に接触防止部材が介在しており、これにより、前記溶接継手部と被接合板とが接触しないとともに、前記溶接継手部と被接合板との間に前記接合板と被接合板とを接合する溶接部が存在しないようになっている、ことを特徴とする請求項１に記載の溶接構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−２３５９４（Ｐ２００８−２３５９４Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３４３８２（Ｐ２００７−３４３８２）
【出願日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【出願人】（５０２４２２３５１）株式会社アイ・エイチ・アイ マリンユナイテッド (159)
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【出願人】（５０２４２２３５１）株式会社アイ・エイチ・アイ マリンユナイテッド (159)
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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