異材継手ならびに異材継手を用いた構造物およびその製造方法
【課題】従来と比較して長尺化可能な異材継手ならびにこの異材継手を用いた構造物およびその製造方法を提供する。
【解決手段】複数個の継手セグメント４４を、長尺方向に連設して異材継手５０を形成する。継手セグメント４４は、第１部材５１、中間部材５５および第２部材５４が爆発圧接により接合されて一体化されたものである。継手セグメント４４の他のセグメント４４と接合される接合端面には、第１部材５１の端面と第２部材５４の端面とを積層方向へ空間的に隔てる溝６２（凹部）が設けられている。異材継手５０の隣り合う継手セグメント４４，４４は、第１部材５１の端面同士が溶接により接合され、第２部材５４の端面同士が溶接により接合されている。
【解決手段】複数個の継手セグメント４４を、長尺方向に連設して異材継手５０を形成する。継手セグメント４４は、第１部材５１、中間部材５５および第２部材５４が爆発圧接により接合されて一体化されたものである。継手セグメント４４の他のセグメント４４と接合される接合端面には、第１部材５１の端面と第２部材５４の端面とを積層方向へ空間的に隔てる溝６２（凹部）が設けられている。異材継手５０の隣り合う継手セグメント４４，４４は、第１部材５１の端面同士が溶接により接合され、第２部材５４の端面同士が溶接により接合されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに異なる材料から成る異材を溶接により接合するために用いられる異材継手、ならびに、この異材継手を用いて製造された構造物およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばＬＮＧ（液化天然ガス）船のような液体運搬船は、液体が貯蔵される１以上のタンクを船体に備えている。ＬＮＧ船の場合、図１３に示すように、極めて低温（−１６３℃）のＬＮＧを貯蔵するためのアルミニウム合金材で成る球状のタンク３が、スチール材やステンレス鋼材から成る船体２に、タンクスカート４と呼ばれる円筒状の支持構造物を介して固定されている。
【０００３】
タンクスカート４の上部はタンク３と溶接により接合され、タンクスカート４の下部は船体２と溶接により接合される。このため、タンクスカート４は、タンク３と同じ材料（ここでは、アルミニウム合金材）で成る上部構造部材４１と、船体２と同じ材料（ここでは、スチール材）で成る下部構造部材４２と、上部構造部材４１と下部構造部材４２との間に配置される中間構造部材４３から構成されている。中間構造部材４３は、熱伝導率の低い材料、例えば、ステンレス鋼材で構成されている。スチール材とステンレス鋼材とは溶接により接合することが可能である。しかし、ステンレス鋼材とアルミニウム合金材とは融点が大きく異なるため、これらの異種材料を直接的に溶接により接合することが困難であり、また、互いの材料が溶融状態で混合すれば材料強度特性が極度に低下することが知られている。そこで、上部構造部材４１と中間構造部材４３は異材継手５０を介して接合される。異材継手５０の上端は上部構造部材４１と溶接により接合され、異材継手５０の下端は中間構造部材４３と溶接により接合される。このような異材継手５０の一例が特許文献１に記載されている。
【０００４】
特許文献１に倣えば、図１３に示すように、異材継手５０は、中間構造部材４３と同じ材料（ここでは、ステンレス鋼材）で成る第１部材５１と、ニッケル材５２と、チタン材５３と、上部構造部材４１と同じ材料（ここでは、アルミニウム合金材）で成る第２部材５４とが積層されて一体的に固着されている。この異材継手５０の製作方法は次の通りである。まず、第１部材５１の上にニッケル材５２を配置し、第１部材５１とニッケル材５２とを爆発圧接により接合する。次に、ニッケル材５２の上にチタン材５３を配置し、この状態でニッケル材５２とチタン材５３を爆発圧接により接合する。最後に、チタン材５３の上に第２部材５４を配置し、この状態でチタン材５３と第２部材５４とを爆発圧接により接合する。なお、爆発圧接は「爆着」とも呼ばれており、二種類の金属を爆発力によって高速に衝突させ、金属同士を結合させる加工法である。
【０００５】
上記のような方法で製作された異材継手５０は、タンクスカート４の製造過程でタンクスカート４の中間構造部材４３の上に配置されて、異材継手５０の下端と中間構造部材４３の上端とが隅肉溶接される。さらに、異材継手５０の上に上部構造部材４１が配置されて、異材継手５０の上端と上部構造部材４１の下端とが隅肉溶接される。このようにして、タンクスカート４を構成している上部構造部材４１と中間構造部材４３とが異材継手５０を介して一体化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−７１０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
タンクスカートの各構造部材のうち異材継手と隅肉溶接されるものには、溶接線の交差を避けるためのスロット（スカラップ）が設けられる。例えば、図１４に示すように、上部構造部材４１のスロット４６と、中間構造部材４３のスロット４７とが、隣接する異材継手５０，５０の間において上下に対向するように設けられる。上部構造部材４１と異材継手５０、異材継手５０と下部構造部材４２をそれぞれ隅肉溶接するときには、スロット４６，４７の縁（図１４に符号Ｗで示す部分）に表れる上部構造部材４１および中間構造部材４３の厚み部分を回し溶接せねばならない。スロット４６，４７は狭隘であるため、スロット４６，４７の縁を回し溶接するために、溶接作業者に高度な技術が要求される。
【０００８】
上記のような方法で製作された異材継手の長さは、爆着に使用する装置の都合上、現状では最大でも２〜３ｍ程度にとどまる。したがって、タンクスカートの上部構造部材と中間構造部材との間には多数の異材継手が環状に並び、上部構造部材と中間構造部材には異材継手の数に応じた多数のスロットが設けられることとなる。この結果、タンクスカートの製造において、スロットと異材継手とを接合するための回し溶接箇所が多くなり溶接作業が煩雑となるとともに、スロットを形成するための機械加工量が多くなる。
【０００９】
このような課題を解決するためには、異材継手を長尺化すればよい。しかし、異材継手を長尺化するために従来の異材継手同士を溶接により接合しようとすれば、異材継手の異種の構成要素が溶融状態で混合してしまうおそれがある。例えば、アルミニウム合金材とステンレス鋼材とが溶融状態で混合すると、その機械的強度が大きく損なわれる。また、従来の異材継手同士を溶接により接合しようとすれば、その溶接入熱による熱変形量が異材継手の異種の構成要素間で異なり、構成要素の接合界面で剥離（割れ）が生じて異材継手の機械的強度を低下させるおそれがある。例えば、異材継手を構成している異種の構成要素がアルミニウム合金材とステンレス鋼材である場合に、溶接入熱によりアルミニウム合金材がステンレス鋼材よりも大きく熱変形して、これらの接合界面に剥離（割れ）が生じるおそれがある。
【００１０】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、従来と比較して長尺化可能な異材継手ならびにこの異材継手を用いた構造物およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る異材継手は、複数個のセグメントが長尺方向に連設されて成る異材継手であって、
各セグメントは、第１部材と、前記第１部材と異なる材料で構成されて前記第１部材と爆発圧接により積層方向に接合された中間部材と、前記第１部材および前記中間部材と異なる材料で構成されて前記中間部材と爆発圧接により前記積層方向に接合された第２部材とを備えるとともに、他のセグメントと接合される接合端面に当該接合端面に亘って前記第１部材の端面と前記第２部材の端面との間を前記積層方向に隔てる凹部を有し、
隣り合う前記セグメントの前記第１部材の端面同士が溶接により接合されており、
隣り合う前記セグメントの前記第２部材の端面同士が溶接により接合されているものである。
【００１２】
上記構成の異材継手は、複数のセグメントが長尺方向に接合されて成るので、異材継手の長尺方向の長さを爆発圧接のための装置の制約を超えて大きくすることが可能となる。つまり、本発明に係る異材継手は、従来の異材継手と比較して長尺化が可能である。そして、セグメント同士を溶接するときに、セグメントの同種の構成要素同士が溶接により接合されるとともに、セグメントの異種の構成要素同士が凹部により隔てられていることによって、セグメントの異種の構成要素同士が溶融状態で混合することがない。よって、異材継手に異種材料が溶融状態で混合した箇所が存在せず、異材継手の機械的強度が損なわれない。
【００１３】
前記異材継手において、前記凹部は、前記中間部材の端面を前記接合端面から前記長尺方向へ後退させるものであることがよい。さらに、前記中間部材の端面の前記接合端面からの後退量は、前記第１部材の端面同士の溶接と前記第２部材の端面同士の溶接の溶接入熱により、前記第１部材と前記中間部材の接合界面および前記中間部材と前記第２部材の接合界面が、これらの接合界面で分離が生じるおそれのある所定温度以下となる大きさであることがよい。
【００１４】
上記構成によれば、セグメントの構成要素の接合界面の端が、セグメント同士の溶接端面から離れることとなり、セグメント同士を溶接するときにセグメントの構成要素の接合界面に溶接入熱が及ぼす影響を低減することができる。
【００１５】
前記異材継手において、前記セグメントは、前記凹部よりも前記接合界面から更に前記長尺方向へ後退した場所に、前記第１部材と前記第２部材との間を前記積層方向に隔てる空洞を有することがよい。
【００１６】
上記構成によれば、セグメント同士を溶接するときの溶接入熱によりセグメントの構成要素の接合界面に剥離が生じても、この剥離の伝播が空洞で止まり、空洞より内方（セグメントの長尺方向の内向き）へ剥離が拡大することを防止できる。
【００１７】
前記異材継手において、隣り合う前記セグメントの前記凹部同士が連続して空間が形成されており、この空間に隣り合う前記セグメントの双方の前記第１部材および前記第２部材と接触する形状を有する裏当部材が設けられていることがよい。
【００１８】
上記構成によれば、裏当部材により隣り合うセグメント間に生じる空間の一部が埋められることにより、異材継手の圧縮に対する機械的強度を高めることができる。
【００１９】
前記異材継手において、前記裏当部材は、前記第１部材および前記第２部材よりも熱伝導率の高い材料で構成されており、且つ、隣り合う前記セグメントの双方の前記中間部材と接触しない形状を有することがよい。
【００２０】
上記構成によれば、セグメント同士を溶接するときの溶接入熱のうち裏当部材へ逃げる熱が多くなり、セグメントの構成要素へ伝わる熱を低減してセグメントの構成要素の接合界面の剥離を防止することができる。
【００２１】
前記異材継手において、前記凹部は、前記第１部材で形作られた第１面、前記第２部材で形作られた第２面、前記第１部材と前記中間部材と前記第２部材で形作られた第３面を有し、前記第１面と前記第３面が接続されている稜線と前記第２面と前記第３面が接続されている稜線の角が丸められており、前記第３面が前記接合端面と略平行な平面であることがよい。
【００２２】
上記構成によれば、第３面において前記第１部材と前記中間部材の端面と前記第２部材が略平面状に表れることにより、これらのセグメントの構成要素の接合界面がより剥離し難くなる。
【００２３】
また、本発明に係る構造物は、上記異材継手と、前記異材継手の前記第１部材と溶接により接合された第１の構造部材と、前記異材継手の前記第２部材と溶接により接合された第２の構造部材とを備えるものである。
【００２４】
上記構成の構造物によれば、従来と比較して長尺化された異材継手を用いることにより、構造部材の所定長さに対する異材継手の数を減らすことができる。そして、一般的に異材継手と異材継手の間の母材（各構造部材）には溶接線の交差を避けるためにスロットが設けられるが、異材継手の数を減らすことで構造部材の所定長さに対するスロットの数を減らすことができる。この結果、スロットの機械加工量を低減することと、異材継手と各構造部材との回し溶接箇所を低減することができる。
【００２５】
前記構造物において、前記第１部材および前記第１の構造部材が共にアルミニウム合金材で構成されており、前記第２部材および前記第２の構造部材が共にステンレス鋼材で構成されていてよい。また、前記構造物は、ＬＮＧ船の球形タンクのタンクスカートを構成するものであってよい。
【００２６】
また、本発明に係る構造物の製造方法は、複数個のセグメントを製作するステップと、前記複数個のセグメントを長尺方向に連設して異材継手を製作するステップと、前記異材継手の一側と第１の構造部材とを溶接により接合するステップと、前記異材継手の他側と第２の構造部材とを溶接により接合するステップとを含み、
前記セグメントを製作するステップは、前記第１の構造部材と同じ材料で構成された第１部材と中間部材とを爆発圧接により積層方向に接合するステップと、前記中間部材と前記第２の構造部材と同じ材料で構成された第２部材とを爆発圧接により前記積層方向に接合するステップと、前記セグメントの他のセグメントと接合される接合端面に当該接合端面に亘って前記第１部材の端面と第２部材の端面との間を前記積層方向に隔てる凹部を形成するステップとを含み、
前記異材継手を製作するステップは、隣り合う前記セグメントの前記第１部材の端面同士を溶接により接合するステップと、隣り合う前記セグメントの前記第２部材の端面同士を溶接により接合するステップとを含むものである。
【００２７】
上記構造物の製造方法によれば、異材継手は、複数のセグメントが長尺方向に接合されて成るので、異材継手の長尺方向の長さを爆発圧接のための装置の制約を超えて大きくすることが可能となる。つまり、異材継手は、従来の異材継手と比較して長尺化が可能である。また、異材継手は複数のセグメントが溶接されて成るが、凹部の効果により異種材料が溶融状態で混合した箇所が存在しないので、機械的強度は損なわれていない。そして、このように長尺化された異材継手を用いて第１の構造部材と第２の構造部材を結合することにより、従来と比較して構造部材の所定長さに対する異材継手の数を減らすことができる。さらに、一般的に異材継手と異材継手の間の母材（各構造部材）には溶接線の交差を避けるためにスロットが設けられるが、異材継手の数を減らすことで構造部材の所定長さに対するスロットの数を減らすことができる。この結果、スロットの機械加工量を低減することと、異材継手と各構造部材との回し溶接箇所を低減することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、異材継手が複数のセグメントが長尺方向に接合されて成るので、異材継手の長尺方向の長さを爆発圧接のための装置の制約を超えて大きくすることが可能となる。つまり、異材継手は、従来の異材継手と比較して長尺化が可能である。そして、このように長尺化された異材継手を用いて第１の構造部材と第２の構造部材を結合することにより、従来と比較して構造部材の所定長さに対する異材継手の数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係るＬＮＧ船のタンクの支持構造を示す概略側面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る異材継手の側面図である。
【図３】長尺方向の両端が接合端部である継手セグメントの側面図である。
【図４】長尺方向の一端が接合端部である継手セグメントの側面図である。
【図５】継手セグメントの製作の流れを示すフローチャートである。
【図６】異材継手を介して結合されたタンクスカートの上部構造部材と中間構造部材の一部分を示す図である。
【図７】図６におけるVII−VII矢視断面端面図である。
【図８】タンクスカートの製造の流れを説明するフローチャートである。
【図９】継手セグメントおよび異材継手の変形例１を示す図である。
【図１０】継手セグメントおよび異材継手の変形例２を示す図である。
【図１１】継手セグメントおよび異材継手の変形例３を示す図である。
【図１２】継手セグメントおよび異材継手の変形例４を示す図である。
【図１３】従来のＬＮＧ船のタンクの支持構造を示す概略側面図である。
【図１４】従来のタンクスカートにおけるスロットおよびその近傍を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複説明を省略する。ここでは、本発明によるタンクスカートの一実施形態を、ＬＮＧ船に適用した例を説明する。
【００３１】
図１は本発明の実施の形態に係るＬＮＧ船のタンクの支持構造を示す概略側面図である。ＬＮＧ船は、図１に示すように、天然ガスを貯蔵するための複数の球形タンク３を備えた船舶である。各球形タンク３は、内部に低温で液化された天然ガスを貯蔵することができるように構成されており、一般にアルミニウム合金製である。また、球形タンク３は、それぞれタンクスカート４を介して船体２に固定されている。
【００３２】
タンクスカート４は、中空円筒形の支持構造物であって、タンク側構造部材である上部構造部材４１と、船体側構造部材である下部構造部材４２と、上部構造部材４１と下部構造部材４２の間に配置される中間構造部材４３とを主たる要素として構成されている。上部構造部材４１、下部構造部材４２および中間構造部材４３はいずれも中空円筒形を有している。
【００３３】
上部構造部材４１は、球形タンク３と同じ材料で構成されており、本実施の形態ではアルミニウム合金材で構成されている。上部構造部材４１の上端は、球形タンク３の赤道部またはその近傍に溶接にて固着されている。上部構造部材４１の下縁部には、複数のスロット４６が円周方向に所定間隔をおいて設けられている。
【００３４】
下部構造部材４２は、船体２と同じ材料で構成されており、本実施の形態ではスチール材で構成されている。下部構造部材４２の下端は、船体２に設けられた基台（図示略）に溶接またはボルト締結等により固定されている。
【００３５】
中間構造部材４３は、球形タンク３に貯蔵される天然ガスからの熱伝導により極低温となる上部構造部材４１と下部構造部材４２との間の断熱体（サーマルブレーキ）として機能する。このために、中間構造部材４３は、熱伝導率の低いγ系ステンレス鋼材で構成されている。中間構造部材４３の下端は、下部構造部材４２の上端に溶接等により固着されている。中間構造部材４３の上縁部には、複数のスロット４７が円周方向に所定間隔をおいて設けられている。この中間構造部材４３の上端は、複数の異材継手５０を介して上部構造部材４１の下端と結合されている。上部構造部材４１のスロット４６と中間構造部材４３のスロット４７とは、それぞれ上下に対向するように配置されている。
【００３６】
ここで、異材継手５０について詳細に説明する。図２は本発明の実施の形態に係る異材継手の側面図である。同図に示すように、異材継手５０は、複数個のセグメント（以下、「継手セグメント４４」という）で形成されている。異材継手５０において複数の継手セグメント４４は異材継手５０の長尺方向に連設されている。まず、継手セグメント４４について詳細に説明する。
【００３７】
図３は長尺方向の両端が接合端部６０である継手セグメント４４の側面図、図４は長尺方向の一端が接合端部６０である継手セグメント４４の側面図である。図２〜４に示すように、継手セグメント４４は、長尺方向の一方または両方の端部に接合端部６０を有している。したがって、継手セグメント４４は、長尺方向の両端が他の継手セグメント４４と接合される接合端部６０であるもの（図３）と、長尺方向の一端が他の継手セグメント４４と接合される接合端部６０であり他端が非接合端部６１であるもの（図４）とに分類される。長尺方向の端部が接合端部６０であるか非接合端部６１であるかは、その継手セグメント４４が異材継手５０のどの区分に配置されるかによって決まる。すなわち、継手セグメント４４の長尺方向の端部のうち、異材継手５０の長尺方向の端に位置することとなる端部は非接合端部６１であり、他の継手セグメント４４と接合されることとなる端部は接合端部６０となる。異材継手５０の長尺方向と継手セグメント４４の長尺方向は同方向である。以下では、継手セグメント４４の長尺方向の端面のうち接合端部６０の端面を「接合端面」ということとする。
【００３８】
継手セグメント４４は、中間構造部材４３と同じ材料で構成された第１部材５１と、上部構造部材４１と同じ材料で構成された第２部材５４と、これらの間に介在する中間部材５５とから構成されている。第１部材５１、中間部材５５および第２部材５４は、何れも一方向（長尺方向）に細長い板状材である。第１部材５１、中間部材５５および第２部材５４は、この順に一方向（積層方向）に積層された状態で相互に固着されている。詳細には、第１部材５１の上面と中間部材５５の下面とが接合されており、中間部材５５の上面と第２部材５４の下面とが接合されている。
【００３９】
第１部材５１は、本実施の形態ではγ系ステンレス鋼材である。第２部材５４は、本実施の形態ではアルミニウム合金材である。中間部材５５は一枚以上の板状金属材が積層された状態で相互に固着されたものである。一般に、ステンレス鋼材とアルミニウム合金材との間に介挿される中間部材として、例えば、積層されたニッケル材とチタン材が知られているが、中間部材５５はこれに限定されるものではない。
【００４０】
継手セグメント４４の接合端部６０において、第１部材５１の下面には下面側開先５１ａが形成されている。この下面側開先５１ａはＶ形開先であり、その開先深さは第１部材５１の板厚よりも小さい。また、継手セグメント４４の接合端部６０において、第２部材５４の上面には上面側開先５４ａが形成されている。この上面側開先５４ａはＶ形開先であり、その開先深さは第２部材５４の板厚よりも小さい。さらに、継手セグメント４４の接合端面には、外方（長尺方向の外向き）に向かって開口する溝６２が設けられている。この溝６２は、継手セグメント４４の接合端部６０において、接合端面に亘って、第１部材５１の端面と第２部材５４の端面とを積層方向へ空間的に隔てている。
【００４１】
溝６２は、断面略Ｃ字形（略コ字形）の凹部であって、継手セグメント４４の接合端面に亘って延びている。溝６２の上面６２ｕは第２部材５４で形作られており、下面６２ｂは第１部材５１で形作られており、側面６２ｓは第１部材５１と中間部材５５と第２部材５４で形作られている。側面６２ｓに表れる中間部材５５の端面５５ａは、継手セグメント４４の接合端面と略平行な平面となっている。このために、溝６２の上面６２ｕと側面６２ｓの稜線および下面６２ｂと側面６２ｓの稜線が何れも丸められるとともに、側面６２ｓにおいて第１部材５１と中間部材５５の端面５５ａと第２部材５４は滑らかな平面状に連続している。このように、中間部材５５の端面５５ａが継手セグメント４４の接合端面と略平行な平面であることにより、継手セグメント４４の構成要素（第１部材５１、中間部材５５、および５４）の接合界面が剥離（割れ）しにくいようになっている。
【００４２】
そして、継手セグメント４４の接合端面に形成された溝６２により、継手セグメント４４の接合端面よりも中間部材５５の端面５５ａが内方（長尺方向の内向き）へ後退している。換言すれば、継手セグメント４４の接合端面よりも、第１部材５１と中間部材５５の接合界面の端および中間部材５５と第２部材５４の接合界面の端が、内方へ後退している。この中間部材５５の端面５５ａの継手セグメント４４の接合端面からの後退量（ここでは、溝６２の開口から側面６２ｓまでの距離に相当）をＬ１とする。
【００４３】
上記構成の継手セグメント４４は、以下のようにして製作される。図５は継手セグメントの製作工程のフローチャートである。同図に示すように、まず、第１部材５１の上に中間部材５５を配置し（ステップＳ１）、この状態で第１部材５１と中間部材５５とを爆発圧接（爆着）により接合する（ステップＳ２）。具体的には、第１部材５１と中間部材５５とが重ね合わされた状態で火薬を爆発させて中間部材５５を第１部材５１に衝突させ、その衝撃力で新生界面を露出させると同時に加圧させることにより、中間部材５５と第１部材５１を接合する。なお、中間部材５５が複数の構成要素から成る場合は、第１部材５１と最も下層に位置する中間部材５５の構成要素とを爆発圧接で接合したのち、残りの中間部材５５の構成要素を順次溶接又は爆発圧接により接合する。次に、中間部材５５の上に第２部材５４を配置し（ステップＳ３）、この状態で中間部材５５と第２部材５４を爆発圧接により接合する（ステップＳ４）。以上により、第１部材５１、中間部材５５および第２部材５４が順に積層された状態で一体化された継手セグメント４４が作成される。なお、継手セグメント４４の接合端部６０に設けられる開先５１ａ，５４ａと溝６２は、例えば、継手セグメント４４の構成要素を一体化させたあとで切削加工により形成してもよいし、一体化する前の構成要素に予め形成しておいてもよい。
【００４４】
次に、異材継手５０について詳細に説明する。図２に示す異材継手５０は、３つの継手セグメント４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃがこの順番に長尺方向に連設されて成るものである。但し、異材継手５０を構成している継手セグメント４４の数は３つに限定されず、２つ以上の任意の実数とすることができる。異材継手５０において隣り合う継手セグメント４４，４４は、その接合端部６０同士が突き合わせ接合されている。
【００４５】
異材継手５０は、次のようにして製作される。まず、接合しようとする一方の継手セグメント４４の接合端面と、他方の継手セグメント４４の接合端面とをルート間隔がほぼゼロとなるように突き合わせ、これらの第１部材５１同士を開先溶接により接合する。ここで、一方の継手セグメント４４の下面側開先５１ａと他方の継手セグメント４４の下面側開先５１ａとの間に形成された溝（ここでは、Ｖ形の溝）に盛金が行われ、この溝が溶着金属５８で充たされる。溶着金属５８は、第１部材５１と同じ材料、若しくは、第１部材５１同士の溶接に適した材料で構成されている。
【００４６】
次に、一方の継手セグメント４４と他方の継手セグメント４４の第２部材５４同士を溶接で接合する。ここで、一方の継手セグメント４４の上面側開先５４ａと他方の継手セグメント４４の上面側開先５４ａとの間に形成された溝（ここでは、Ｖ形の溝）に盛金が行われ、この溝が溶着金属５７で充たされる。溶着金属５７は、第２部材５４と同じ材料、若しくは、第２部材５４同士の溶接に適した材料で構成されている。以上により、継手セグメント４４，４４の接合端部６０同士が突き合わせ接合される。なお、異材継手５０が３以上の継手セグメント４４で構成される場合は、上述の継手セグメント４４，４４の突き合わせ接合を繰り返して、継手セグメント４４を順次長尺方向に連設する。最後に、必要に応じて接合部の溶着金属５７，５８の余盛を整え、必要に応じて全体を所定の曲率（ここでは、上部構造部材４１および中間構造部材４３の曲率に合わせた曲率）に曲げる。なお、予め所定の曲率に曲げた継手セグメントを用い、これらの継手セグメントを接合してもよい。
【００４７】
上記異材継手５０の製作過程において、接合される継手セグメント４４，４４の第１部材５１同士が溶接で接合されるとともに第２部材５４同士が溶接で接合される。したがって、異種金属材料間の溶接は行われない。さらに、継手セグメント４４，４４の第１部材５１同士又は第２部材５４同士を溶接するときに、第１部材５１と第２部材５４とを隔てている溝６２により、第１部材５１の材料と第２部材５４の材料とが溶融状態で混ざることがない。換言すれば、継手セグメント４４の第１部材５１と第２部材５４の界面付近に溝状に切削した形状（つまり、溝６２）を設けて両者を積層方向へ空間的に隔てることによって、第１部材５１同士又は第２部材５４同士を溶接するときに異種材料が溶融状態で混合することが回避されている。一般に、アルミニウム合金とγ系ステンレス鋼が溶融状態で混ざると、接合部の材料特性（機械的強度）が極めて低下する。これに対し、異材継手５０では、継手セグメント４４，４４の突き合わせ接合部において異種材料の混合は存在せず、接合部の機械的強度の低下のおそれがない。
【００４８】
また、上記異材継手５０の製作過程において、継手セグメント４４，４４の第１部材５１同士および第２部材５４同士がそれぞれ溶接で接合されるが、このときの溶接入熱により継手セグメント４４の構成要素の接合界面に剥離が生じないように、中間部材５５の端面５５ａの後退量Ｌ１が定められている。詳細には、溶接入熱により、溝６２の側面６２ｓに表れる中間部材５５と第２部材５４の接合界面および中間部材５５と第１部材５１の接合界面が所定温度以上とならないように、中間部材５５の端面５５ａの後退量Ｌ１が定められている。本実施の形態に係る継手セグメント４４は、溝６２の側面６２ｓに表れる中間部材５５と第１部材５１の接合界面または中間部材５５と第２部材５４の接合界面が３００℃以上となれば、継手セグメント４４の構成要素の接合界面に剥離（割れ）が生じるおそれがあることから、溶接入熱により中間部材５５の端面５５ａが３００℃以上とならないように後退量Ｌ１が定められている。このような後退量Ｌ１は、第１部材５１および第２部材５４の熱伝導率、溶接入熱量等を用いて計算することができる。そして、後退量Ｌ１を適切に選択することで、継手セグメント４４の第１部材５１と中間部材５５の接合界面および中間部材５５と第２部材５４の接合界面に及ぼされる溶接入熱の影響をより小さくすることができる。
【００４９】
異材継手５０は、前述の通り複数個の継手セグメント４４で形成されていることから、単独の継手セグメント４４と比べて長尺である。継手セグメント４４の長尺方向の長さは、爆着に使用する装置の制約のために大きくともせいぜい２〜３ｍ程度であるが、異材継手５０の長尺方向の長さはその制約を越えて大きくすることができる。つまり、この異材継手５０は従来のタンクスカートに使用されていた異材継手と比較して長尺なものとなり得る。図６は異材継手を介して結合されたタンクスカートの上部構造部材と中間構造部材の一部分を示す図であり、図７は図６におけるVII−VII矢視断面端面図であり、図８はタンクスカートの製造の流れを説明するフローチャートである。続いて、図６，７，８を参照しながら、異材継手５０を用いたタンクスカート４の製造方法を説明する。
【００５０】
まず、船体２に設けられた基台の上に下部構造部材４２を配置し（ステップＳ１１）、基台と下部構造部材４２とを固定する（ステップＳ１２）。船体２と下部構造部材４２とは、溶接により固定されてもよいし、ボルトおよびナット等の締結具により固定されてもよいし、リベットにより固定されてもよい。次に、下部構造部材４２の上に中間構造部材４３を配置し（ステップＳ１３）、下部構造部材４２の上端と中間構造部材４３の下端とを溶接により接合する（ステップＳ１４）。
【００５１】
続いて、中間構造部材４３の上に複数の異材継手５０を環状に配置する（ステップＳ１５）。ここで、図６に示すように、中間構造部材４３の周方向に隣接するスロット４７，４７を接続するように各異材継手５０が位置決めされ、異材継手５０の端部はスロット４７内に突出している。このように配置された各異材継手５０の下面（第１部材５１側の面）と中間構造部材４３の上端とを隅肉溶接で接合する（ステップＳ１６）。ここで、図７に示すように、中間構造部材４３の内周側の上端と外周側の上端とがそれぞれ異材継手５０の下面と隅肉溶接される。図７中の符号６８は、中間構造部材４３と異材継手５０とを隅肉溶接してできた隅肉である。
【００５２】
続いて、環状に配置された複数の異材継手５０の上に上部構造部材４１を配置する（ステップＳ１７）。ここで、上部構造部材４１のスロット４６と中間構造部材４３のスロット４７とが上下に対向するように、上部構造部材４１が位置決めされる。最後に、このように配置された上部構造部材４１の下端と各異材継手５０の上面（第２部材５４側の面）とを隅肉溶接で接合する（ステップＳ１８）。ここで、図７に示すように、上部構造部材４１の内周側の下端と外周側の下端とがそれぞれ異材継手５０の上面と隅肉溶接される。図７中の符号６７は、上部構造部材４１と異材継手５０とを隅肉溶接してできた隅肉である。なお、以上説明したタンクスカート４の製造方法では、各異材継手５０の下面と中間構造部材４３の上端とを隅肉溶接で接合したのち（ステップＳ１６）、環状に配置された複数の異材継手５０の上に上部構造部材４１を配置している（ステップＳ１７）が、これらの順序は逆であってもかまわない。つまり、先に、環状に配置された複数の異材継手５０の上に上部構造部材４１を配置し（ステップＳ１７）、その後で、各異材継手５０の下面と中間構造部材４３の上端とを隅肉溶接で接合し（ステップＳ１６）、上部構造部材４１の下端と各異材継手５０の上面とを隅肉溶接で接合してもよい（ステップＳ１８）。
【００５３】
上記製造過程を経て製造されたタンクスカート４において、図７に示すように、上部構造部材４１の内周面又は外周面の下端と異材継手５０（継手セグメント４４）の内周側又は外周側の端面とは、少なくとも隅肉６７の脚長Ｓと保証長さＬ２を足し合わせた大きさだけ、半径方向（放射方向）に離れている。これは、上部構造部材４１と異材継手５０、中間構造部材４３と異材継手５０を隅肉溶接するときの溶接入熱により、第１部材５１、中間部材５５および第２部材５４の接合界面が分離して端面割れが生じることを回避するためである。上記において「保証長さＬ２」は、上部構造部材４１と異材継手５０を溶接するときに、異材継手５０の内周側又は外周側の端面が所定温度（例えば、３００℃）以下となる長さである。保証長さＬ２は、溶接入熱量、第１部材５１および第２部材５４の熱伝導率等から求めることができる。なお、異材継手５０の長尺方向の端面と上部構造部材４１のスロット４６の縁との間、および異材継手５０の長尺方向の端面と中間構造部材４３のスロット４７の縁との間も、少なくとも隅肉６７，６８の脚長Ｓと保証長さＬ２を足し合わせた大きさだけ離れている。
【００５４】
また、上記タンクスカート４はより長尺な異材継手５０を用いて製造されているため、同径の従来のタンクスカートよりもスロット４６，４７の数を減らすことが可能である。スロット４６，４７の数の減少は、すなわち、スロット４６，４７を上部構造部材４１と中間構造部材４３に形成するための機械加工量の減少と、スロット４６，４７の縁と異材継手５０との回し溶接箇所の減少とを意味する。狭隘なスロット４６，４７の縁と異材継手５０との回し溶接箇所は作業者の手作業で溶接加工が行われるが、スロット４６，４７の縁を除く上部構造部材４１および中間構造部材４３の内周および外周に沿った異材継手５０との溶接箇所は機械化された自動溶接が可能である。よって、スロット４６、４７の数の減少により、タンクスカート４の製造過程において溶接の自動化可能部分が増加し、この結果、溶接の欠陥可能性部分が減少し、品質の安定に寄与することができる。さらに、タンクスカート４では、より長尺の異材継手５０が用いられることによって外気に露出する継手の面積が低減されており、継手の端面処理のためのコストを削減することができる。
【００５５】
以上、異材継手５０およびこれを構成している継手セグメント４４、ならびに、異材継手５０を利用して製造されたタンクスカート４の望ましい一実施形態について説明した。但し、異材継手５０は上記に限定されるものではなく、以下の変形例１〜４に例示されるように変形が可能である。
【００５６】
〔変形例１〕
図９は継手セグメントおよび異材継手の変形例１を示す図である。同図に示すように、変形例１に係る継手セグメント４４および異材継手５０は、前述の実施の形態に係る継手セグメント４４および異材継手５０と構造や製造方法は共通するが、継手セグメント４４の接合端部６０の形状が異なる。そこで、以下では、変形例１に係る継手セグメント４４の接合端部６０の形状について詳細に説明し、余の説明を省略する。
【００５７】
継手セグメント４４の接合端部６０において、第１部材５１の下面には下面側開先５１ａが形成されている。この下面側開先５１ａはＵ形開先であり、その開先深さは第１部材５１の板厚よりも小さい。また、接合端部６０において第２部材５４の上面には上面側開先５４ａが形成されている。この上面側開先５４ａはＵ形開先であり、その開先深さは第２部材５４の板厚よりも小さい。さらに、継手セグメント４４の接合端面には、外方に向けて開口する溝６２が設けられている。この溝６２により、接合端面に亘り、第１部材５１の端面と第２部材５４の端面とを積層方向へ隔てる空間が形成されている。
【００５８】
溝６２は、断面略Ｃ字形（略コ字形）の凹部であって、継手セグメント４４の接合端面に亘って延びている。溝６２の上面６２ｕは第２部材５４で形作られており、下面６２ｂは第１部材５１で形作られており、側面６２ｓは第１部材５１と中間部材５５と第２部材５４で形作られている。溝６２の上面６２ｕと側面６２ｓの稜線および下面６２ｂと側面６２ｓの稜線は何れも曲率半径Ｒに丸められている。溝６２の上面６２ｕと下面６２ｂの間の距離Ｔ２は、中間部材５５の板厚をＴ１としたときに、Ｔ２＝Ｔ１＋Ｒで表される。
【００５９】
また、中間部材５５の端面５５ａの継手セグメント４４の接合端面からの後退量Ｌ１は、前述の実施の形態に係る後退量Ｌ１と同じ大きさとすることができる。つまり、後退量Ｌ１は、異材継手５０の製作過程において継手セグメント４４，４４の第１部材５１同士および第２部材５４同士が溶接されるときの溶接入熱により、溝６２の側面６２ｓに表れる中間部材５５と第２部材５４の接合界面および中間部材５５と第１部材５１の接合界面が、これらの接合界面が分離するおそれのある所定温度以上とならないような大きさである。
【００６０】
上記変形例１に係る継手セグメント４４および異材継手５０は、実施の形態に係る継手セグメント４４および異材継手５０と比べて、主に開先５１ａ，５４ａの形状が異なる。このように継手セグメント４４の接合端部６０に設けられる開先５１ａ，５４ａの形状は、上記実施の形態に限定されず自由に変更することができる。
【００６１】
〔変形例２〕
図１０は継手セグメントおよび異材継手の変形例２を示す図である。同図に示すように、変形例２に係る継手セグメント４４および異材継手５０は、前述の実施の形態に係る継手セグメント４４および異材継手５０と構造や製造方法は共通するが、継手セグメント４４の接合端部６０の形状と、異材継手５０の隣り合う継手セグメント４４，４４の接合部に裏当部材６５が設けられていることが異なる。そこで、以下では、変形例２に係る継手セグメント４４の接合端部６０の形状および裏当部材６５について詳細に説明し、余の説明を省略する。
【００６２】
継手セグメント４４の接合端部６０において、第１部材５１の下面には下面側開先５１ａが形成されている。この下面側開先５１ａはＵ形開先であり、その開先深さは第１部材５１の板厚よりも小さい。また、接合端部６０において第２部材５４の上面には上面側開先５４ａが形成されている。この上面側開先５４ａはＵ形開先であり、その開先深さは第２部材５４の板厚よりも小さい。さらに、継手セグメント４４の接合端面には、外方に向けて開口する溝６２が設けられている。この溝６２により、第１部材５１と第２部材５４とを隔てる空間が形成されている。
【００６３】
溝６２は、断面略Ｃ字形（略コ字形）の凹部であって、継手セグメント４４の接合端面に亘って延びている。溝６２の上面６２ｕは第２部材５４で形作られており、下面６２ｂは第１部材５１で形作られており、側面６２ｓは第１部材５１と中間部材５５と第２部材５４で形作られている。溝６２の上面６２ｕと側面６２ｓの稜線および下面６２ｂと側面６２ｓの稜線は何れも曲率半径Ｒに丸められている。溝６２の上面６２ｕと下面６２ｂの間の距離Ｔ２は、中間部材５５の板厚をＴ１としたときに、Ｔ２＝Ｔ１＋Ｒで表される。
【００６４】
裏当部材６５は、異材継手５０において隣り合う継手セグメント４４，４４間において、溝６２，６２が繋がって形成される空間６６に挿入されている。裏当部材６５の一部は一方の継手セグメント４４の溝６２内に位置し、残部は他方の継手セグメント４４の溝６２内に位置する。つまり、裏当部材６５は、接合された継手セグメント４４，４４に架け渡されている。裏当部材６５の高さは空間６６の高さとほぼ等しく、裏当部材６５は溝６２の上面６２ｕと下面６２ｂのそれぞれに接触している。このように、裏当部材６５により空間６６の一部の上下間が埋められることによって、異材継手５０の圧縮に対する機械的強度が高められている。
【００６５】
また、裏当部材６５の側面と溝６２の側面６２ｓとは離間しており、且つ、裏当部材６５は第１部材５１および第２部材５４よりも熱伝導率の高い材料で構成されている。例えば、第１部材５１がステンレス鋼材であり、第２部材５４がアルミニウム合金材である場合に、裏当部材６５を銅材とすることができる。このように裏当部材６５の材料が選択されることによって、異材継手５０の製作過程において継手セグメント４４，４４の第１部材５１同士および第２部材５４同士を溶接するときに、その溶接入熱が積極的に裏当部材６５へ伝導し、第１部材５１および第２部材５４中での熱の拡散を抑えることが期待できる。よって、溝６２の開口から側面６２ｓまでの距離、すなわち、中間部材５５の端面５５ａの継手セグメント４４の接合端面からの後退量Ｌ１は、前述の実施の形態に係る継手セグメント４４の後退量Ｌ１よりも小さい距離で充分である。
【００６６】
上記変形例２に係る継手セグメント４４および異材継手５０は、実施の形態に係る継手セグメント４４および異材継手５０と比較して、中間部材５５の端面５５ａの後退量Ｌ１が小さくなることと、裏当部材６５が設けられることとによって、異材継手５０の圧縮に対する機械的強度が高められている。
【００６７】
〔変形例３〕
図１１は継手セグメントおよび異材継手の変形例３を示す図である。同図に示すように、変形例３に係る継手セグメント４４および異材継手５０は、前述の実施の形態に係る継手セグメント４４および異材継手５０と構造や製造方法は共通するが、継手セグメント４４の接合端部６０の形状が異なる。そこで、以下では、変形例３に係る継手セグメント４４の接合端部６０の形状について詳細に説明し、余の説明を省略する。
【００６８】
継手セグメント４４の接合端部６０において、第１部材５１の下面には下面側開先５１ａが形成されている。この下面側開先５１ａはＵ形開先であり、その開先深さは第１部材５１の板厚よりも小さい。また、接合端部６０において第２部材５４の上面には上面側開先５４ａが形成されている。この上面側開先５４ａはＵ形開先であり、その開先深さは第２部材５４の板厚よりも小さい。さらに、継手セグメント４４の接合端面には、外方に向けて開口する溝６２が設けられている。この溝６２により、第１部材５１と第２部材５４とを隔てる空間が形成されている。
【００６９】
溝６２は、断面略Ｃ字形（略コ字形）であって、継手セグメント４４の接合端面に亘って延びている。溝６２の上面６２ｕは第２部材５４で形作られており、下面６２ｂは第１部材５１で形作られており、側面６２ｓは第１部材５１と中間部材５５と第２部材５４で形作られている。溝６２の上面６２ｕと側面６２ｓの稜線および下面６２ｂと側面６２ｓの稜線は何れも曲率半径Ｒに丸められている。溝６２の上面６２ｕと下面６２ｂの間の距離Ｔ２は、中間部材５５の板厚をＴ１としたときに、Ｔ２＝Ｔ１＋ａで表される。ａは、極めて小さな値であり、Ｔ２はＴ１よりも僅かに大きい程度である。Ｒはａよりも大きいため、溝６２の上面６２ｕと側面６２ｓの稜線近傍と側面６２ｓと下面６２ｂの稜線近傍において、上面６２ｕと下面６２ｂの間の距離が部分的に拡がっている。
【００７０】
また、溝６２の開口から側面６２ｓまでの距離、すなわち、中間部材５５の端面５５ａの継手セグメント４４の接合端面からの後退量Ｌ１は、前述の実施の形態に係る後退量Ｌ１と同じ大きさとすることができる。つまり、後退量Ｌ１は、異材継手５０の製作過程において継手セグメント４４，４４の第１部材５１同士および第２部材５４同士がそれぞれ溶接されるときの溶接入熱により、側面６２ｓに表れる中間部材５５と第２部材５４との接合界面および中間部材５５と第１部材５１の接合界面が、これらの接合界面が剥離するおそれのある所定温度以上とならないような大きさである。
【００７１】
上記変形例３に係る継手セグメント４４および異材継手５０は、実施の形態に係る継手セグメント４４および異材継手５０と比較して、溝６２の上面６２ｕと下面６２ｂとの距離Ｔ２が小さくなることによって、異材継手５０の剛性および圧縮に対する機械的強度の低下が抑制されている。
【００７２】
〔変形例４〕
図１２は継手セグメントおよび異材継手の変形例４を示す図である。同図に示すように、変形例４に係る継手セグメント４４および異材継手５０は、前述の実施の形態に係る継手セグメント４４および異材継手５０と構造や製造方法は共通するが、継手セグメント４４の接合端部６０の形状が異なる。そこで、以下では、変形例４に係る継手セグメント４４の接合端部６０の形状について詳細に説明し、余の説明を省略する。
【００７３】
継手セグメント４４の接合端部６０において、第１部材５１の下面には下面側開先５１ａが形成されている。この下面側開先５１ａはＵ形開先であり、その開先深さは第１部材５１の板厚よりも小さい。また、接合端部６０において第２部材５４の上面には上面側開先５４ａが形成されている。この上面側開先５４ａはＵ形開先であり、その開先深さは第２部材５４の板厚よりも小さい。さらに、継手セグメント４４の接合端面には、外方に向けて開口する溝６２が設けられている。この溝６２により、接合端面に亘り第１部材５１の端面と第２部材５４の端面とを積層方向に隔てる空間が形成されている。
【００７４】
溝６２は、断面略Ｃ字形（略コ字形）であって、継手セグメント４４の接合端面に亘って延びている。溝６２の上面６２ｕは第２部材５４で形作られており、下面６２ｂは第１部材５１で形作られており、側面６２ｓは第１部材５１と中間部材５５と第２部材５４で形作られている。溝６２の上面６２ｕと側面６２ｓの稜線および下面６２ｂと側面６２ｓの稜線は何れも曲率半径Ｒに丸められている。溝６２の上面６２ｕと下面６２ｂの間の距離Ｔ２は、中間部材５５の板厚をＴ１としたときに、Ｔ２＝Ｔ１＋Ｒで表される。また、溝６２の開口から側面６２ｓまでの距離、すなわち、中間部材５５の端面５５ａの継手セグメント４４の接合端面からの後退量Ｌ１は、前述の実施の形態に係る後退量Ｌ１よりも小さい。
【００７５】
継手セグメント４４には、接合端面から離れた内方に空洞７０が設けられている。空洞７０は、継手セグメント４４の接合端面と略平行に継手セグメント４４を貫いており、溝６２と略平行に設けられている。空洞７０の下面７１は第１部材５１で形作られ、上面７２は第２部材５４で形作られ、両側面７３，７４はいずれも第１部材５１と中間部材５５と第２部材５４とで形作られている。空洞７０の上面７２と側面７３，７４の稜線および下面７１と側面７３，７４の稜線はいずれも曲率半径Ｒに丸められており、空洞７０の側面７３，７４に中間部材５５が接合端面と略平行な平面として表れている。
【００７６】
空洞７０の上面７２と下面７１の間の距離は、溝６２の上面６２ｕと下面６２ｂの間の距離Ｔ２と等しく、中間部材５５の板厚をＴ１としたときに、Ｔ２＝Ｔ１＋Ｒで表される。また、空洞７０の側面７３，７４のうち継手セグメント４４の接合端面から遠い方の側面７４から接合端面までの距離Ｌ３は、異材継手５０の製作過程において継手セグメント４４，４４の第１部材５１同士および第２部材５４同士がそれぞれ溶接されるときの溶接入熱により、空洞７０の側面７４に表れる中間部材５５と第２部材５４との接合界面および中間部材５５と第１部材５１の接合界面が、これらの接合界面が分離するおそれのある所定温度以上とならないような大きさである。変形例４に係る距離Ｌ３は、前述の実施の形態に係る後退量Ｌ１と同じ大きさとすることができる。
【００７７】
変形例４に係る継手セグメント４４では、隣り合う継手セグメント４４，４４を溶接により接合するときに異種材料が溶融混合しないようにするために、第１部材５１と第２部材５４との間に空間的距たりを形成するための溝６２が設けられている。そして、変形例４に係る継手セグメント４４では、溶接入熱による継手セグメント４４の構成要素の接合界面の剥離（割れ）の伝播を防止するために、空洞７０が設けられている。仮に、溝６２と空洞７０との間において継手セグメント４４の構成要素の接合界面に剥離（割れ）が生じたとしても、この剥離は空洞７０で止まりそれ以上内方へ伝播しない。
【００７８】
上記変形例４に係る継手セグメント４４および異材継手５０は、実施の形態に係る継手セグメント４４および異材継手５０と比較して、中間部材５５の端面５５ａの後退量Ｌ１が小さくなることによって、異材継手５０の剛性および圧縮に対する機械的強度の低下が抑制されている。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明によれば、爆発圧接により異種材料が接合されて成る異材継手を長尺化することが可能であり、この異材継手は大型の構造物を製造するときに使用される異材継手として特に有用である。
【符号の説明】
【００８０】
２ 船体
３ タンク
４ タンクスカート
４１ 上部構造部材
４２ 下部構造部材
４３ 中間構造部材
４４ 継手セグメント
４６，４７ スロット
５０ 異材継手
５１ 第１部材
５１ａ 下面側開先
５２ ニッケル材
５３ チタン材
５４ 第２部材
５４ａ 上面側開先
５５ 中間部材
６０ 接合端部
６１ 非接合端部
６２ 溝
６５ 裏当部材
７０ 空洞
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに異なる材料から成る異材を溶接により接合するために用いられる異材継手、ならびに、この異材継手を用いて製造された構造物およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばＬＮＧ（液化天然ガス）船のような液体運搬船は、液体が貯蔵される１以上のタンクを船体に備えている。ＬＮＧ船の場合、図１３に示すように、極めて低温（−１６３℃）のＬＮＧを貯蔵するためのアルミニウム合金材で成る球状のタンク３が、スチール材やステンレス鋼材から成る船体２に、タンクスカート４と呼ばれる円筒状の支持構造物を介して固定されている。
【０００３】
タンクスカート４の上部はタンク３と溶接により接合され、タンクスカート４の下部は船体２と溶接により接合される。このため、タンクスカート４は、タンク３と同じ材料（ここでは、アルミニウム合金材）で成る上部構造部材４１と、船体２と同じ材料（ここでは、スチール材）で成る下部構造部材４２と、上部構造部材４１と下部構造部材４２との間に配置される中間構造部材４３から構成されている。中間構造部材４３は、熱伝導率の低い材料、例えば、ステンレス鋼材で構成されている。スチール材とステンレス鋼材とは溶接により接合することが可能である。しかし、ステンレス鋼材とアルミニウム合金材とは融点が大きく異なるため、これらの異種材料を直接的に溶接により接合することが困難であり、また、互いの材料が溶融状態で混合すれば材料強度特性が極度に低下することが知られている。そこで、上部構造部材４１と中間構造部材４３は異材継手５０を介して接合される。異材継手５０の上端は上部構造部材４１と溶接により接合され、異材継手５０の下端は中間構造部材４３と溶接により接合される。このような異材継手５０の一例が特許文献１に記載されている。
【０００４】
特許文献１に倣えば、図１３に示すように、異材継手５０は、中間構造部材４３と同じ材料（ここでは、ステンレス鋼材）で成る第１部材５１と、ニッケル材５２と、チタン材５３と、上部構造部材４１と同じ材料（ここでは、アルミニウム合金材）で成る第２部材５４とが積層されて一体的に固着されている。この異材継手５０の製作方法は次の通りである。まず、第１部材５１の上にニッケル材５２を配置し、第１部材５１とニッケル材５２とを爆発圧接により接合する。次に、ニッケル材５２の上にチタン材５３を配置し、この状態でニッケル材５２とチタン材５３を爆発圧接により接合する。最後に、チタン材５３の上に第２部材５４を配置し、この状態でチタン材５３と第２部材５４とを爆発圧接により接合する。なお、爆発圧接は「爆着」とも呼ばれており、二種類の金属を爆発力によって高速に衝突させ、金属同士を結合させる加工法である。
【０００５】
上記のような方法で製作された異材継手５０は、タンクスカート４の製造過程でタンクスカート４の中間構造部材４３の上に配置されて、異材継手５０の下端と中間構造部材４３の上端とが隅肉溶接される。さらに、異材継手５０の上に上部構造部材４１が配置されて、異材継手５０の上端と上部構造部材４１の下端とが隅肉溶接される。このようにして、タンクスカート４を構成している上部構造部材４１と中間構造部材４３とが異材継手５０を介して一体化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−７１０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
タンクスカートの各構造部材のうち異材継手と隅肉溶接されるものには、溶接線の交差を避けるためのスロット（スカラップ）が設けられる。例えば、図１４に示すように、上部構造部材４１のスロット４６と、中間構造部材４３のスロット４７とが、隣接する異材継手５０，５０の間において上下に対向するように設けられる。上部構造部材４１と異材継手５０、異材継手５０と下部構造部材４２をそれぞれ隅肉溶接するときには、スロット４６，４７の縁（図１４に符号Ｗで示す部分）に表れる上部構造部材４１および中間構造部材４３の厚み部分を回し溶接せねばならない。スロット４６，４７は狭隘であるため、スロット４６，４７の縁を回し溶接するために、溶接作業者に高度な技術が要求される。
【０００８】
上記のような方法で製作された異材継手の長さは、爆着に使用する装置の都合上、現状では最大でも２〜３ｍ程度にとどまる。したがって、タンクスカートの上部構造部材と中間構造部材との間には多数の異材継手が環状に並び、上部構造部材と中間構造部材には異材継手の数に応じた多数のスロットが設けられることとなる。この結果、タンクスカートの製造において、スロットと異材継手とを接合するための回し溶接箇所が多くなり溶接作業が煩雑となるとともに、スロットを形成するための機械加工量が多くなる。
【０００９】
このような課題を解決するためには、異材継手を長尺化すればよい。しかし、異材継手を長尺化するために従来の異材継手同士を溶接により接合しようとすれば、異材継手の異種の構成要素が溶融状態で混合してしまうおそれがある。例えば、アルミニウム合金材とステンレス鋼材とが溶融状態で混合すると、その機械的強度が大きく損なわれる。また、従来の異材継手同士を溶接により接合しようとすれば、その溶接入熱による熱変形量が異材継手の異種の構成要素間で異なり、構成要素の接合界面で剥離（割れ）が生じて異材継手の機械的強度を低下させるおそれがある。例えば、異材継手を構成している異種の構成要素がアルミニウム合金材とステンレス鋼材である場合に、溶接入熱によりアルミニウム合金材がステンレス鋼材よりも大きく熱変形して、これらの接合界面に剥離（割れ）が生じるおそれがある。
【００１０】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、従来と比較して長尺化可能な異材継手ならびにこの異材継手を用いた構造物およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る異材継手は、複数個のセグメントが長尺方向に連設されて成る異材継手であって、
各セグメントは、第１部材と、前記第１部材と異なる材料で構成されて前記第１部材と爆発圧接により積層方向に接合された中間部材と、前記第１部材および前記中間部材と異なる材料で構成されて前記中間部材と爆発圧接により前記積層方向に接合された第２部材とを備えるとともに、他のセグメントと接合される接合端面に当該接合端面に亘って前記第１部材の端面と前記第２部材の端面との間を前記積層方向に隔てる凹部を有し、
隣り合う前記セグメントの前記第１部材の端面同士が溶接により接合されており、
隣り合う前記セグメントの前記第２部材の端面同士が溶接により接合されているものである。
【００１２】
上記構成の異材継手は、複数のセグメントが長尺方向に接合されて成るので、異材継手の長尺方向の長さを爆発圧接のための装置の制約を超えて大きくすることが可能となる。つまり、本発明に係る異材継手は、従来の異材継手と比較して長尺化が可能である。そして、セグメント同士を溶接するときに、セグメントの同種の構成要素同士が溶接により接合されるとともに、セグメントの異種の構成要素同士が凹部により隔てられていることによって、セグメントの異種の構成要素同士が溶融状態で混合することがない。よって、異材継手に異種材料が溶融状態で混合した箇所が存在せず、異材継手の機械的強度が損なわれない。
【００１３】
前記異材継手において、前記凹部は、前記中間部材の端面を前記接合端面から前記長尺方向へ後退させるものであることがよい。さらに、前記中間部材の端面の前記接合端面からの後退量は、前記第１部材の端面同士の溶接と前記第２部材の端面同士の溶接の溶接入熱により、前記第１部材と前記中間部材の接合界面および前記中間部材と前記第２部材の接合界面が、これらの接合界面で分離が生じるおそれのある所定温度以下となる大きさであることがよい。
【００１４】
上記構成によれば、セグメントの構成要素の接合界面の端が、セグメント同士の溶接端面から離れることとなり、セグメント同士を溶接するときにセグメントの構成要素の接合界面に溶接入熱が及ぼす影響を低減することができる。
【００１５】
前記異材継手において、前記セグメントは、前記凹部よりも前記接合界面から更に前記長尺方向へ後退した場所に、前記第１部材と前記第２部材との間を前記積層方向に隔てる空洞を有することがよい。
【００１６】
上記構成によれば、セグメント同士を溶接するときの溶接入熱によりセグメントの構成要素の接合界面に剥離が生じても、この剥離の伝播が空洞で止まり、空洞より内方（セグメントの長尺方向の内向き）へ剥離が拡大することを防止できる。
【００１７】
前記異材継手において、隣り合う前記セグメントの前記凹部同士が連続して空間が形成されており、この空間に隣り合う前記セグメントの双方の前記第１部材および前記第２部材と接触する形状を有する裏当部材が設けられていることがよい。
【００１８】
上記構成によれば、裏当部材により隣り合うセグメント間に生じる空間の一部が埋められることにより、異材継手の圧縮に対する機械的強度を高めることができる。
【００１９】
前記異材継手において、前記裏当部材は、前記第１部材および前記第２部材よりも熱伝導率の高い材料で構成されており、且つ、隣り合う前記セグメントの双方の前記中間部材と接触しない形状を有することがよい。
【００２０】
上記構成によれば、セグメント同士を溶接するときの溶接入熱のうち裏当部材へ逃げる熱が多くなり、セグメントの構成要素へ伝わる熱を低減してセグメントの構成要素の接合界面の剥離を防止することができる。
【００２１】
前記異材継手において、前記凹部は、前記第１部材で形作られた第１面、前記第２部材で形作られた第２面、前記第１部材と前記中間部材と前記第２部材で形作られた第３面を有し、前記第１面と前記第３面が接続されている稜線と前記第２面と前記第３面が接続されている稜線の角が丸められており、前記第３面が前記接合端面と略平行な平面であることがよい。
【００２２】
上記構成によれば、第３面において前記第１部材と前記中間部材の端面と前記第２部材が略平面状に表れることにより、これらのセグメントの構成要素の接合界面がより剥離し難くなる。
【００２３】
また、本発明に係る構造物は、上記異材継手と、前記異材継手の前記第１部材と溶接により接合された第１の構造部材と、前記異材継手の前記第２部材と溶接により接合された第２の構造部材とを備えるものである。
【００２４】
上記構成の構造物によれば、従来と比較して長尺化された異材継手を用いることにより、構造部材の所定長さに対する異材継手の数を減らすことができる。そして、一般的に異材継手と異材継手の間の母材（各構造部材）には溶接線の交差を避けるためにスロットが設けられるが、異材継手の数を減らすことで構造部材の所定長さに対するスロットの数を減らすことができる。この結果、スロットの機械加工量を低減することと、異材継手と各構造部材との回し溶接箇所を低減することができる。
【００２５】
前記構造物において、前記第１部材および前記第１の構造部材が共にアルミニウム合金材で構成されており、前記第２部材および前記第２の構造部材が共にステンレス鋼材で構成されていてよい。また、前記構造物は、ＬＮＧ船の球形タンクのタンクスカートを構成するものであってよい。
【００２６】
また、本発明に係る構造物の製造方法は、複数個のセグメントを製作するステップと、前記複数個のセグメントを長尺方向に連設して異材継手を製作するステップと、前記異材継手の一側と第１の構造部材とを溶接により接合するステップと、前記異材継手の他側と第２の構造部材とを溶接により接合するステップとを含み、
前記セグメントを製作するステップは、前記第１の構造部材と同じ材料で構成された第１部材と中間部材とを爆発圧接により積層方向に接合するステップと、前記中間部材と前記第２の構造部材と同じ材料で構成された第２部材とを爆発圧接により前記積層方向に接合するステップと、前記セグメントの他のセグメントと接合される接合端面に当該接合端面に亘って前記第１部材の端面と第２部材の端面との間を前記積層方向に隔てる凹部を形成するステップとを含み、
前記異材継手を製作するステップは、隣り合う前記セグメントの前記第１部材の端面同士を溶接により接合するステップと、隣り合う前記セグメントの前記第２部材の端面同士を溶接により接合するステップとを含むものである。
【００２７】
上記構造物の製造方法によれば、異材継手は、複数のセグメントが長尺方向に接合されて成るので、異材継手の長尺方向の長さを爆発圧接のための装置の制約を超えて大きくすることが可能となる。つまり、異材継手は、従来の異材継手と比較して長尺化が可能である。また、異材継手は複数のセグメントが溶接されて成るが、凹部の効果により異種材料が溶融状態で混合した箇所が存在しないので、機械的強度は損なわれていない。そして、このように長尺化された異材継手を用いて第１の構造部材と第２の構造部材を結合することにより、従来と比較して構造部材の所定長さに対する異材継手の数を減らすことができる。さらに、一般的に異材継手と異材継手の間の母材（各構造部材）には溶接線の交差を避けるためにスロットが設けられるが、異材継手の数を減らすことで構造部材の所定長さに対するスロットの数を減らすことができる。この結果、スロットの機械加工量を低減することと、異材継手と各構造部材との回し溶接箇所を低減することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、異材継手が複数のセグメントが長尺方向に接合されて成るので、異材継手の長尺方向の長さを爆発圧接のための装置の制約を超えて大きくすることが可能となる。つまり、異材継手は、従来の異材継手と比較して長尺化が可能である。そして、このように長尺化された異材継手を用いて第１の構造部材と第２の構造部材を結合することにより、従来と比較して構造部材の所定長さに対する異材継手の数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係るＬＮＧ船のタンクの支持構造を示す概略側面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る異材継手の側面図である。
【図３】長尺方向の両端が接合端部である継手セグメントの側面図である。
【図４】長尺方向の一端が接合端部である継手セグメントの側面図である。
【図５】継手セグメントの製作の流れを示すフローチャートである。
【図６】異材継手を介して結合されたタンクスカートの上部構造部材と中間構造部材の一部分を示す図である。
【図７】図６におけるVII−VII矢視断面端面図である。
【図８】タンクスカートの製造の流れを説明するフローチャートである。
【図９】継手セグメントおよび異材継手の変形例１を示す図である。
【図１０】継手セグメントおよび異材継手の変形例２を示す図である。
【図１１】継手セグメントおよび異材継手の変形例３を示す図である。
【図１２】継手セグメントおよび異材継手の変形例４を示す図である。
【図１３】従来のＬＮＧ船のタンクの支持構造を示す概略側面図である。
【図１４】従来のタンクスカートにおけるスロットおよびその近傍を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複説明を省略する。ここでは、本発明によるタンクスカートの一実施形態を、ＬＮＧ船に適用した例を説明する。
【００３１】
図１は本発明の実施の形態に係るＬＮＧ船のタンクの支持構造を示す概略側面図である。ＬＮＧ船は、図１に示すように、天然ガスを貯蔵するための複数の球形タンク３を備えた船舶である。各球形タンク３は、内部に低温で液化された天然ガスを貯蔵することができるように構成されており、一般にアルミニウム合金製である。また、球形タンク３は、それぞれタンクスカート４を介して船体２に固定されている。
【００３２】
タンクスカート４は、中空円筒形の支持構造物であって、タンク側構造部材である上部構造部材４１と、船体側構造部材である下部構造部材４２と、上部構造部材４１と下部構造部材４２の間に配置される中間構造部材４３とを主たる要素として構成されている。上部構造部材４１、下部構造部材４２および中間構造部材４３はいずれも中空円筒形を有している。
【００３３】
上部構造部材４１は、球形タンク３と同じ材料で構成されており、本実施の形態ではアルミニウム合金材で構成されている。上部構造部材４１の上端は、球形タンク３の赤道部またはその近傍に溶接にて固着されている。上部構造部材４１の下縁部には、複数のスロット４６が円周方向に所定間隔をおいて設けられている。
【００３４】
下部構造部材４２は、船体２と同じ材料で構成されており、本実施の形態ではスチール材で構成されている。下部構造部材４２の下端は、船体２に設けられた基台（図示略）に溶接またはボルト締結等により固定されている。
【００３５】
中間構造部材４３は、球形タンク３に貯蔵される天然ガスからの熱伝導により極低温となる上部構造部材４１と下部構造部材４２との間の断熱体（サーマルブレーキ）として機能する。このために、中間構造部材４３は、熱伝導率の低いγ系ステンレス鋼材で構成されている。中間構造部材４３の下端は、下部構造部材４２の上端に溶接等により固着されている。中間構造部材４３の上縁部には、複数のスロット４７が円周方向に所定間隔をおいて設けられている。この中間構造部材４３の上端は、複数の異材継手５０を介して上部構造部材４１の下端と結合されている。上部構造部材４１のスロット４６と中間構造部材４３のスロット４７とは、それぞれ上下に対向するように配置されている。
【００３６】
ここで、異材継手５０について詳細に説明する。図２は本発明の実施の形態に係る異材継手の側面図である。同図に示すように、異材継手５０は、複数個のセグメント（以下、「継手セグメント４４」という）で形成されている。異材継手５０において複数の継手セグメント４４は異材継手５０の長尺方向に連設されている。まず、継手セグメント４４について詳細に説明する。
【００３７】
図３は長尺方向の両端が接合端部６０である継手セグメント４４の側面図、図４は長尺方向の一端が接合端部６０である継手セグメント４４の側面図である。図２〜４に示すように、継手セグメント４４は、長尺方向の一方または両方の端部に接合端部６０を有している。したがって、継手セグメント４４は、長尺方向の両端が他の継手セグメント４４と接合される接合端部６０であるもの（図３）と、長尺方向の一端が他の継手セグメント４４と接合される接合端部６０であり他端が非接合端部６１であるもの（図４）とに分類される。長尺方向の端部が接合端部６０であるか非接合端部６１であるかは、その継手セグメント４４が異材継手５０のどの区分に配置されるかによって決まる。すなわち、継手セグメント４４の長尺方向の端部のうち、異材継手５０の長尺方向の端に位置することとなる端部は非接合端部６１であり、他の継手セグメント４４と接合されることとなる端部は接合端部６０となる。異材継手５０の長尺方向と継手セグメント４４の長尺方向は同方向である。以下では、継手セグメント４４の長尺方向の端面のうち接合端部６０の端面を「接合端面」ということとする。
【００３８】
継手セグメント４４は、中間構造部材４３と同じ材料で構成された第１部材５１と、上部構造部材４１と同じ材料で構成された第２部材５４と、これらの間に介在する中間部材５５とから構成されている。第１部材５１、中間部材５５および第２部材５４は、何れも一方向（長尺方向）に細長い板状材である。第１部材５１、中間部材５５および第２部材５４は、この順に一方向（積層方向）に積層された状態で相互に固着されている。詳細には、第１部材５１の上面と中間部材５５の下面とが接合されており、中間部材５５の上面と第２部材５４の下面とが接合されている。
【００３９】
第１部材５１は、本実施の形態ではγ系ステンレス鋼材である。第２部材５４は、本実施の形態ではアルミニウム合金材である。中間部材５５は一枚以上の板状金属材が積層された状態で相互に固着されたものである。一般に、ステンレス鋼材とアルミニウム合金材との間に介挿される中間部材として、例えば、積層されたニッケル材とチタン材が知られているが、中間部材５５はこれに限定されるものではない。
【００４０】
継手セグメント４４の接合端部６０において、第１部材５１の下面には下面側開先５１ａが形成されている。この下面側開先５１ａはＶ形開先であり、その開先深さは第１部材５１の板厚よりも小さい。また、継手セグメント４４の接合端部６０において、第２部材５４の上面には上面側開先５４ａが形成されている。この上面側開先５４ａはＶ形開先であり、その開先深さは第２部材５４の板厚よりも小さい。さらに、継手セグメント４４の接合端面には、外方（長尺方向の外向き）に向かって開口する溝６２が設けられている。この溝６２は、継手セグメント４４の接合端部６０において、接合端面に亘って、第１部材５１の端面と第２部材５４の端面とを積層方向へ空間的に隔てている。
【００４１】
溝６２は、断面略Ｃ字形（略コ字形）の凹部であって、継手セグメント４４の接合端面に亘って延びている。溝６２の上面６２ｕは第２部材５４で形作られており、下面６２ｂは第１部材５１で形作られており、側面６２ｓは第１部材５１と中間部材５５と第２部材５４で形作られている。側面６２ｓに表れる中間部材５５の端面５５ａは、継手セグメント４４の接合端面と略平行な平面となっている。このために、溝６２の上面６２ｕと側面６２ｓの稜線および下面６２ｂと側面６２ｓの稜線が何れも丸められるとともに、側面６２ｓにおいて第１部材５１と中間部材５５の端面５５ａと第２部材５４は滑らかな平面状に連続している。このように、中間部材５５の端面５５ａが継手セグメント４４の接合端面と略平行な平面であることにより、継手セグメント４４の構成要素（第１部材５１、中間部材５５、および５４）の接合界面が剥離（割れ）しにくいようになっている。
【００４２】
そして、継手セグメント４４の接合端面に形成された溝６２により、継手セグメント４４の接合端面よりも中間部材５５の端面５５ａが内方（長尺方向の内向き）へ後退している。換言すれば、継手セグメント４４の接合端面よりも、第１部材５１と中間部材５５の接合界面の端および中間部材５５と第２部材５４の接合界面の端が、内方へ後退している。この中間部材５５の端面５５ａの継手セグメント４４の接合端面からの後退量（ここでは、溝６２の開口から側面６２ｓまでの距離に相当）をＬ１とする。
【００４３】
上記構成の継手セグメント４４は、以下のようにして製作される。図５は継手セグメントの製作工程のフローチャートである。同図に示すように、まず、第１部材５１の上に中間部材５５を配置し（ステップＳ１）、この状態で第１部材５１と中間部材５５とを爆発圧接（爆着）により接合する（ステップＳ２）。具体的には、第１部材５１と中間部材５５とが重ね合わされた状態で火薬を爆発させて中間部材５５を第１部材５１に衝突させ、その衝撃力で新生界面を露出させると同時に加圧させることにより、中間部材５５と第１部材５１を接合する。なお、中間部材５５が複数の構成要素から成る場合は、第１部材５１と最も下層に位置する中間部材５５の構成要素とを爆発圧接で接合したのち、残りの中間部材５５の構成要素を順次溶接又は爆発圧接により接合する。次に、中間部材５５の上に第２部材５４を配置し（ステップＳ３）、この状態で中間部材５５と第２部材５４を爆発圧接により接合する（ステップＳ４）。以上により、第１部材５１、中間部材５５および第２部材５４が順に積層された状態で一体化された継手セグメント４４が作成される。なお、継手セグメント４４の接合端部６０に設けられる開先５１ａ，５４ａと溝６２は、例えば、継手セグメント４４の構成要素を一体化させたあとで切削加工により形成してもよいし、一体化する前の構成要素に予め形成しておいてもよい。
【００４４】
次に、異材継手５０について詳細に説明する。図２に示す異材継手５０は、３つの継手セグメント４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃがこの順番に長尺方向に連設されて成るものである。但し、異材継手５０を構成している継手セグメント４４の数は３つに限定されず、２つ以上の任意の実数とすることができる。異材継手５０において隣り合う継手セグメント４４，４４は、その接合端部６０同士が突き合わせ接合されている。
【００４５】
異材継手５０は、次のようにして製作される。まず、接合しようとする一方の継手セグメント４４の接合端面と、他方の継手セグメント４４の接合端面とをルート間隔がほぼゼロとなるように突き合わせ、これらの第１部材５１同士を開先溶接により接合する。ここで、一方の継手セグメント４４の下面側開先５１ａと他方の継手セグメント４４の下面側開先５１ａとの間に形成された溝（ここでは、Ｖ形の溝）に盛金が行われ、この溝が溶着金属５８で充たされる。溶着金属５８は、第１部材５１と同じ材料、若しくは、第１部材５１同士の溶接に適した材料で構成されている。
【００４６】
次に、一方の継手セグメント４４と他方の継手セグメント４４の第２部材５４同士を溶接で接合する。ここで、一方の継手セグメント４４の上面側開先５４ａと他方の継手セグメント４４の上面側開先５４ａとの間に形成された溝（ここでは、Ｖ形の溝）に盛金が行われ、この溝が溶着金属５７で充たされる。溶着金属５７は、第２部材５４と同じ材料、若しくは、第２部材５４同士の溶接に適した材料で構成されている。以上により、継手セグメント４４，４４の接合端部６０同士が突き合わせ接合される。なお、異材継手５０が３以上の継手セグメント４４で構成される場合は、上述の継手セグメント４４，４４の突き合わせ接合を繰り返して、継手セグメント４４を順次長尺方向に連設する。最後に、必要に応じて接合部の溶着金属５７，５８の余盛を整え、必要に応じて全体を所定の曲率（ここでは、上部構造部材４１および中間構造部材４３の曲率に合わせた曲率）に曲げる。なお、予め所定の曲率に曲げた継手セグメントを用い、これらの継手セグメントを接合してもよい。
【００４７】
上記異材継手５０の製作過程において、接合される継手セグメント４４，４４の第１部材５１同士が溶接で接合されるとともに第２部材５４同士が溶接で接合される。したがって、異種金属材料間の溶接は行われない。さらに、継手セグメント４４，４４の第１部材５１同士又は第２部材５４同士を溶接するときに、第１部材５１と第２部材５４とを隔てている溝６２により、第１部材５１の材料と第２部材５４の材料とが溶融状態で混ざることがない。換言すれば、継手セグメント４４の第１部材５１と第２部材５４の界面付近に溝状に切削した形状（つまり、溝６２）を設けて両者を積層方向へ空間的に隔てることによって、第１部材５１同士又は第２部材５４同士を溶接するときに異種材料が溶融状態で混合することが回避されている。一般に、アルミニウム合金とγ系ステンレス鋼が溶融状態で混ざると、接合部の材料特性（機械的強度）が極めて低下する。これに対し、異材継手５０では、継手セグメント４４，４４の突き合わせ接合部において異種材料の混合は存在せず、接合部の機械的強度の低下のおそれがない。
【００４８】
また、上記異材継手５０の製作過程において、継手セグメント４４，４４の第１部材５１同士および第２部材５４同士がそれぞれ溶接で接合されるが、このときの溶接入熱により継手セグメント４４の構成要素の接合界面に剥離が生じないように、中間部材５５の端面５５ａの後退量Ｌ１が定められている。詳細には、溶接入熱により、溝６２の側面６２ｓに表れる中間部材５５と第２部材５４の接合界面および中間部材５５と第１部材５１の接合界面が所定温度以上とならないように、中間部材５５の端面５５ａの後退量Ｌ１が定められている。本実施の形態に係る継手セグメント４４は、溝６２の側面６２ｓに表れる中間部材５５と第１部材５１の接合界面または中間部材５５と第２部材５４の接合界面が３００℃以上となれば、継手セグメント４４の構成要素の接合界面に剥離（割れ）が生じるおそれがあることから、溶接入熱により中間部材５５の端面５５ａが３００℃以上とならないように後退量Ｌ１が定められている。このような後退量Ｌ１は、第１部材５１および第２部材５４の熱伝導率、溶接入熱量等を用いて計算することができる。そして、後退量Ｌ１を適切に選択することで、継手セグメント４４の第１部材５１と中間部材５５の接合界面および中間部材５５と第２部材５４の接合界面に及ぼされる溶接入熱の影響をより小さくすることができる。
【００４９】
異材継手５０は、前述の通り複数個の継手セグメント４４で形成されていることから、単独の継手セグメント４４と比べて長尺である。継手セグメント４４の長尺方向の長さは、爆着に使用する装置の制約のために大きくともせいぜい２〜３ｍ程度であるが、異材継手５０の長尺方向の長さはその制約を越えて大きくすることができる。つまり、この異材継手５０は従来のタンクスカートに使用されていた異材継手と比較して長尺なものとなり得る。図６は異材継手を介して結合されたタンクスカートの上部構造部材と中間構造部材の一部分を示す図であり、図７は図６におけるVII−VII矢視断面端面図であり、図８はタンクスカートの製造の流れを説明するフローチャートである。続いて、図６，７，８を参照しながら、異材継手５０を用いたタンクスカート４の製造方法を説明する。
【００５０】
まず、船体２に設けられた基台の上に下部構造部材４２を配置し（ステップＳ１１）、基台と下部構造部材４２とを固定する（ステップＳ１２）。船体２と下部構造部材４２とは、溶接により固定されてもよいし、ボルトおよびナット等の締結具により固定されてもよいし、リベットにより固定されてもよい。次に、下部構造部材４２の上に中間構造部材４３を配置し（ステップＳ１３）、下部構造部材４２の上端と中間構造部材４３の下端とを溶接により接合する（ステップＳ１４）。
【００５１】
続いて、中間構造部材４３の上に複数の異材継手５０を環状に配置する（ステップＳ１５）。ここで、図６に示すように、中間構造部材４３の周方向に隣接するスロット４７，４７を接続するように各異材継手５０が位置決めされ、異材継手５０の端部はスロット４７内に突出している。このように配置された各異材継手５０の下面（第１部材５１側の面）と中間構造部材４３の上端とを隅肉溶接で接合する（ステップＳ１６）。ここで、図７に示すように、中間構造部材４３の内周側の上端と外周側の上端とがそれぞれ異材継手５０の下面と隅肉溶接される。図７中の符号６８は、中間構造部材４３と異材継手５０とを隅肉溶接してできた隅肉である。
【００５２】
続いて、環状に配置された複数の異材継手５０の上に上部構造部材４１を配置する（ステップＳ１７）。ここで、上部構造部材４１のスロット４６と中間構造部材４３のスロット４７とが上下に対向するように、上部構造部材４１が位置決めされる。最後に、このように配置された上部構造部材４１の下端と各異材継手５０の上面（第２部材５４側の面）とを隅肉溶接で接合する（ステップＳ１８）。ここで、図７に示すように、上部構造部材４１の内周側の下端と外周側の下端とがそれぞれ異材継手５０の上面と隅肉溶接される。図７中の符号６７は、上部構造部材４１と異材継手５０とを隅肉溶接してできた隅肉である。なお、以上説明したタンクスカート４の製造方法では、各異材継手５０の下面と中間構造部材４３の上端とを隅肉溶接で接合したのち（ステップＳ１６）、環状に配置された複数の異材継手５０の上に上部構造部材４１を配置している（ステップＳ１７）が、これらの順序は逆であってもかまわない。つまり、先に、環状に配置された複数の異材継手５０の上に上部構造部材４１を配置し（ステップＳ１７）、その後で、各異材継手５０の下面と中間構造部材４３の上端とを隅肉溶接で接合し（ステップＳ１６）、上部構造部材４１の下端と各異材継手５０の上面とを隅肉溶接で接合してもよい（ステップＳ１８）。
【００５３】
上記製造過程を経て製造されたタンクスカート４において、図７に示すように、上部構造部材４１の内周面又は外周面の下端と異材継手５０（継手セグメント４４）の内周側又は外周側の端面とは、少なくとも隅肉６７の脚長Ｓと保証長さＬ２を足し合わせた大きさだけ、半径方向（放射方向）に離れている。これは、上部構造部材４１と異材継手５０、中間構造部材４３と異材継手５０を隅肉溶接するときの溶接入熱により、第１部材５１、中間部材５５および第２部材５４の接合界面が分離して端面割れが生じることを回避するためである。上記において「保証長さＬ２」は、上部構造部材４１と異材継手５０を溶接するときに、異材継手５０の内周側又は外周側の端面が所定温度（例えば、３００℃）以下となる長さである。保証長さＬ２は、溶接入熱量、第１部材５１および第２部材５４の熱伝導率等から求めることができる。なお、異材継手５０の長尺方向の端面と上部構造部材４１のスロット４６の縁との間、および異材継手５０の長尺方向の端面と中間構造部材４３のスロット４７の縁との間も、少なくとも隅肉６７，６８の脚長Ｓと保証長さＬ２を足し合わせた大きさだけ離れている。
【００５４】
また、上記タンクスカート４はより長尺な異材継手５０を用いて製造されているため、同径の従来のタンクスカートよりもスロット４６，４７の数を減らすことが可能である。スロット４６，４７の数の減少は、すなわち、スロット４６，４７を上部構造部材４１と中間構造部材４３に形成するための機械加工量の減少と、スロット４６，４７の縁と異材継手５０との回し溶接箇所の減少とを意味する。狭隘なスロット４６，４７の縁と異材継手５０との回し溶接箇所は作業者の手作業で溶接加工が行われるが、スロット４６，４７の縁を除く上部構造部材４１および中間構造部材４３の内周および外周に沿った異材継手５０との溶接箇所は機械化された自動溶接が可能である。よって、スロット４６、４７の数の減少により、タンクスカート４の製造過程において溶接の自動化可能部分が増加し、この結果、溶接の欠陥可能性部分が減少し、品質の安定に寄与することができる。さらに、タンクスカート４では、より長尺の異材継手５０が用いられることによって外気に露出する継手の面積が低減されており、継手の端面処理のためのコストを削減することができる。
【００５５】
以上、異材継手５０およびこれを構成している継手セグメント４４、ならびに、異材継手５０を利用して製造されたタンクスカート４の望ましい一実施形態について説明した。但し、異材継手５０は上記に限定されるものではなく、以下の変形例１〜４に例示されるように変形が可能である。
【００５６】
〔変形例１〕
図９は継手セグメントおよび異材継手の変形例１を示す図である。同図に示すように、変形例１に係る継手セグメント４４および異材継手５０は、前述の実施の形態に係る継手セグメント４４および異材継手５０と構造や製造方法は共通するが、継手セグメント４４の接合端部６０の形状が異なる。そこで、以下では、変形例１に係る継手セグメント４４の接合端部６０の形状について詳細に説明し、余の説明を省略する。
【００５７】
継手セグメント４４の接合端部６０において、第１部材５１の下面には下面側開先５１ａが形成されている。この下面側開先５１ａはＵ形開先であり、その開先深さは第１部材５１の板厚よりも小さい。また、接合端部６０において第２部材５４の上面には上面側開先５４ａが形成されている。この上面側開先５４ａはＵ形開先であり、その開先深さは第２部材５４の板厚よりも小さい。さらに、継手セグメント４４の接合端面には、外方に向けて開口する溝６２が設けられている。この溝６２により、接合端面に亘り、第１部材５１の端面と第２部材５４の端面とを積層方向へ隔てる空間が形成されている。
【００５８】
溝６２は、断面略Ｃ字形（略コ字形）の凹部であって、継手セグメント４４の接合端面に亘って延びている。溝６２の上面６２ｕは第２部材５４で形作られており、下面６２ｂは第１部材５１で形作られており、側面６２ｓは第１部材５１と中間部材５５と第２部材５４で形作られている。溝６２の上面６２ｕと側面６２ｓの稜線および下面６２ｂと側面６２ｓの稜線は何れも曲率半径Ｒに丸められている。溝６２の上面６２ｕと下面６２ｂの間の距離Ｔ２は、中間部材５５の板厚をＴ１としたときに、Ｔ２＝Ｔ１＋Ｒで表される。
【００５９】
また、中間部材５５の端面５５ａの継手セグメント４４の接合端面からの後退量Ｌ１は、前述の実施の形態に係る後退量Ｌ１と同じ大きさとすることができる。つまり、後退量Ｌ１は、異材継手５０の製作過程において継手セグメント４４，４４の第１部材５１同士および第２部材５４同士が溶接されるときの溶接入熱により、溝６２の側面６２ｓに表れる中間部材５５と第２部材５４の接合界面および中間部材５５と第１部材５１の接合界面が、これらの接合界面が分離するおそれのある所定温度以上とならないような大きさである。
【００６０】
上記変形例１に係る継手セグメント４４および異材継手５０は、実施の形態に係る継手セグメント４４および異材継手５０と比べて、主に開先５１ａ，５４ａの形状が異なる。このように継手セグメント４４の接合端部６０に設けられる開先５１ａ，５４ａの形状は、上記実施の形態に限定されず自由に変更することができる。
【００６１】
〔変形例２〕
図１０は継手セグメントおよび異材継手の変形例２を示す図である。同図に示すように、変形例２に係る継手セグメント４４および異材継手５０は、前述の実施の形態に係る継手セグメント４４および異材継手５０と構造や製造方法は共通するが、継手セグメント４４の接合端部６０の形状と、異材継手５０の隣り合う継手セグメント４４，４４の接合部に裏当部材６５が設けられていることが異なる。そこで、以下では、変形例２に係る継手セグメント４４の接合端部６０の形状および裏当部材６５について詳細に説明し、余の説明を省略する。
【００６２】
継手セグメント４４の接合端部６０において、第１部材５１の下面には下面側開先５１ａが形成されている。この下面側開先５１ａはＵ形開先であり、その開先深さは第１部材５１の板厚よりも小さい。また、接合端部６０において第２部材５４の上面には上面側開先５４ａが形成されている。この上面側開先５４ａはＵ形開先であり、その開先深さは第２部材５４の板厚よりも小さい。さらに、継手セグメント４４の接合端面には、外方に向けて開口する溝６２が設けられている。この溝６２により、第１部材５１と第２部材５４とを隔てる空間が形成されている。
【００６３】
溝６２は、断面略Ｃ字形（略コ字形）の凹部であって、継手セグメント４４の接合端面に亘って延びている。溝６２の上面６２ｕは第２部材５４で形作られており、下面６２ｂは第１部材５１で形作られており、側面６２ｓは第１部材５１と中間部材５５と第２部材５４で形作られている。溝６２の上面６２ｕと側面６２ｓの稜線および下面６２ｂと側面６２ｓの稜線は何れも曲率半径Ｒに丸められている。溝６２の上面６２ｕと下面６２ｂの間の距離Ｔ２は、中間部材５５の板厚をＴ１としたときに、Ｔ２＝Ｔ１＋Ｒで表される。
【００６４】
裏当部材６５は、異材継手５０において隣り合う継手セグメント４４，４４間において、溝６２，６２が繋がって形成される空間６６に挿入されている。裏当部材６５の一部は一方の継手セグメント４４の溝６２内に位置し、残部は他方の継手セグメント４４の溝６２内に位置する。つまり、裏当部材６５は、接合された継手セグメント４４，４４に架け渡されている。裏当部材６５の高さは空間６６の高さとほぼ等しく、裏当部材６５は溝６２の上面６２ｕと下面６２ｂのそれぞれに接触している。このように、裏当部材６５により空間６６の一部の上下間が埋められることによって、異材継手５０の圧縮に対する機械的強度が高められている。
【００６５】
また、裏当部材６５の側面と溝６２の側面６２ｓとは離間しており、且つ、裏当部材６５は第１部材５１および第２部材５４よりも熱伝導率の高い材料で構成されている。例えば、第１部材５１がステンレス鋼材であり、第２部材５４がアルミニウム合金材である場合に、裏当部材６５を銅材とすることができる。このように裏当部材６５の材料が選択されることによって、異材継手５０の製作過程において継手セグメント４４，４４の第１部材５１同士および第２部材５４同士を溶接するときに、その溶接入熱が積極的に裏当部材６５へ伝導し、第１部材５１および第２部材５４中での熱の拡散を抑えることが期待できる。よって、溝６２の開口から側面６２ｓまでの距離、すなわち、中間部材５５の端面５５ａの継手セグメント４４の接合端面からの後退量Ｌ１は、前述の実施の形態に係る継手セグメント４４の後退量Ｌ１よりも小さい距離で充分である。
【００６６】
上記変形例２に係る継手セグメント４４および異材継手５０は、実施の形態に係る継手セグメント４４および異材継手５０と比較して、中間部材５５の端面５５ａの後退量Ｌ１が小さくなることと、裏当部材６５が設けられることとによって、異材継手５０の圧縮に対する機械的強度が高められている。
【００６７】
〔変形例３〕
図１１は継手セグメントおよび異材継手の変形例３を示す図である。同図に示すように、変形例３に係る継手セグメント４４および異材継手５０は、前述の実施の形態に係る継手セグメント４４および異材継手５０と構造や製造方法は共通するが、継手セグメント４４の接合端部６０の形状が異なる。そこで、以下では、変形例３に係る継手セグメント４４の接合端部６０の形状について詳細に説明し、余の説明を省略する。
【００６８】
継手セグメント４４の接合端部６０において、第１部材５１の下面には下面側開先５１ａが形成されている。この下面側開先５１ａはＵ形開先であり、その開先深さは第１部材５１の板厚よりも小さい。また、接合端部６０において第２部材５４の上面には上面側開先５４ａが形成されている。この上面側開先５４ａはＵ形開先であり、その開先深さは第２部材５４の板厚よりも小さい。さらに、継手セグメント４４の接合端面には、外方に向けて開口する溝６２が設けられている。この溝６２により、第１部材５１と第２部材５４とを隔てる空間が形成されている。
【００６９】
溝６２は、断面略Ｃ字形（略コ字形）であって、継手セグメント４４の接合端面に亘って延びている。溝６２の上面６２ｕは第２部材５４で形作られており、下面６２ｂは第１部材５１で形作られており、側面６２ｓは第１部材５１と中間部材５５と第２部材５４で形作られている。溝６２の上面６２ｕと側面６２ｓの稜線および下面６２ｂと側面６２ｓの稜線は何れも曲率半径Ｒに丸められている。溝６２の上面６２ｕと下面６２ｂの間の距離Ｔ２は、中間部材５５の板厚をＴ１としたときに、Ｔ２＝Ｔ１＋ａで表される。ａは、極めて小さな値であり、Ｔ２はＴ１よりも僅かに大きい程度である。Ｒはａよりも大きいため、溝６２の上面６２ｕと側面６２ｓの稜線近傍と側面６２ｓと下面６２ｂの稜線近傍において、上面６２ｕと下面６２ｂの間の距離が部分的に拡がっている。
【００７０】
また、溝６２の開口から側面６２ｓまでの距離、すなわち、中間部材５５の端面５５ａの継手セグメント４４の接合端面からの後退量Ｌ１は、前述の実施の形態に係る後退量Ｌ１と同じ大きさとすることができる。つまり、後退量Ｌ１は、異材継手５０の製作過程において継手セグメント４４，４４の第１部材５１同士および第２部材５４同士がそれぞれ溶接されるときの溶接入熱により、側面６２ｓに表れる中間部材５５と第２部材５４との接合界面および中間部材５５と第１部材５１の接合界面が、これらの接合界面が剥離するおそれのある所定温度以上とならないような大きさである。
【００７１】
上記変形例３に係る継手セグメント４４および異材継手５０は、実施の形態に係る継手セグメント４４および異材継手５０と比較して、溝６２の上面６２ｕと下面６２ｂとの距離Ｔ２が小さくなることによって、異材継手５０の剛性および圧縮に対する機械的強度の低下が抑制されている。
【００７２】
〔変形例４〕
図１２は継手セグメントおよび異材継手の変形例４を示す図である。同図に示すように、変形例４に係る継手セグメント４４および異材継手５０は、前述の実施の形態に係る継手セグメント４４および異材継手５０と構造や製造方法は共通するが、継手セグメント４４の接合端部６０の形状が異なる。そこで、以下では、変形例４に係る継手セグメント４４の接合端部６０の形状について詳細に説明し、余の説明を省略する。
【００７３】
継手セグメント４４の接合端部６０において、第１部材５１の下面には下面側開先５１ａが形成されている。この下面側開先５１ａはＵ形開先であり、その開先深さは第１部材５１の板厚よりも小さい。また、接合端部６０において第２部材５４の上面には上面側開先５４ａが形成されている。この上面側開先５４ａはＵ形開先であり、その開先深さは第２部材５４の板厚よりも小さい。さらに、継手セグメント４４の接合端面には、外方に向けて開口する溝６２が設けられている。この溝６２により、接合端面に亘り第１部材５１の端面と第２部材５４の端面とを積層方向に隔てる空間が形成されている。
【００７４】
溝６２は、断面略Ｃ字形（略コ字形）であって、継手セグメント４４の接合端面に亘って延びている。溝６２の上面６２ｕは第２部材５４で形作られており、下面６２ｂは第１部材５１で形作られており、側面６２ｓは第１部材５１と中間部材５５と第２部材５４で形作られている。溝６２の上面６２ｕと側面６２ｓの稜線および下面６２ｂと側面６２ｓの稜線は何れも曲率半径Ｒに丸められている。溝６２の上面６２ｕと下面６２ｂの間の距離Ｔ２は、中間部材５５の板厚をＴ１としたときに、Ｔ２＝Ｔ１＋Ｒで表される。また、溝６２の開口から側面６２ｓまでの距離、すなわち、中間部材５５の端面５５ａの継手セグメント４４の接合端面からの後退量Ｌ１は、前述の実施の形態に係る後退量Ｌ１よりも小さい。
【００７５】
継手セグメント４４には、接合端面から離れた内方に空洞７０が設けられている。空洞７０は、継手セグメント４４の接合端面と略平行に継手セグメント４４を貫いており、溝６２と略平行に設けられている。空洞７０の下面７１は第１部材５１で形作られ、上面７２は第２部材５４で形作られ、両側面７３，７４はいずれも第１部材５１と中間部材５５と第２部材５４とで形作られている。空洞７０の上面７２と側面７３，７４の稜線および下面７１と側面７３，７４の稜線はいずれも曲率半径Ｒに丸められており、空洞７０の側面７３，７４に中間部材５５が接合端面と略平行な平面として表れている。
【００７６】
空洞７０の上面７２と下面７１の間の距離は、溝６２の上面６２ｕと下面６２ｂの間の距離Ｔ２と等しく、中間部材５５の板厚をＴ１としたときに、Ｔ２＝Ｔ１＋Ｒで表される。また、空洞７０の側面７３，７４のうち継手セグメント４４の接合端面から遠い方の側面７４から接合端面までの距離Ｌ３は、異材継手５０の製作過程において継手セグメント４４，４４の第１部材５１同士および第２部材５４同士がそれぞれ溶接されるときの溶接入熱により、空洞７０の側面７４に表れる中間部材５５と第２部材５４との接合界面および中間部材５５と第１部材５１の接合界面が、これらの接合界面が分離するおそれのある所定温度以上とならないような大きさである。変形例４に係る距離Ｌ３は、前述の実施の形態に係る後退量Ｌ１と同じ大きさとすることができる。
【００７７】
変形例４に係る継手セグメント４４では、隣り合う継手セグメント４４，４４を溶接により接合するときに異種材料が溶融混合しないようにするために、第１部材５１と第２部材５４との間に空間的距たりを形成するための溝６２が設けられている。そして、変形例４に係る継手セグメント４４では、溶接入熱による継手セグメント４４の構成要素の接合界面の剥離（割れ）の伝播を防止するために、空洞７０が設けられている。仮に、溝６２と空洞７０との間において継手セグメント４４の構成要素の接合界面に剥離（割れ）が生じたとしても、この剥離は空洞７０で止まりそれ以上内方へ伝播しない。
【００７８】
上記変形例４に係る継手セグメント４４および異材継手５０は、実施の形態に係る継手セグメント４４および異材継手５０と比較して、中間部材５５の端面５５ａの後退量Ｌ１が小さくなることによって、異材継手５０の剛性および圧縮に対する機械的強度の低下が抑制されている。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明によれば、爆発圧接により異種材料が接合されて成る異材継手を長尺化することが可能であり、この異材継手は大型の構造物を製造するときに使用される異材継手として特に有用である。
【符号の説明】
【００８０】
２ 船体
３ タンク
４ タンクスカート
４１ 上部構造部材
４２ 下部構造部材
４３ 中間構造部材
４４ 継手セグメント
４６，４７ スロット
５０ 異材継手
５１ 第１部材
５１ａ 下面側開先
５２ ニッケル材
５３ チタン材
５４ 第２部材
５４ａ 上面側開先
５５ 中間部材
６０ 接合端部
６１ 非接合端部
６２ 溝
６５ 裏当部材
７０ 空洞
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のセグメントが長尺方向に連設されて成る異材継手であって、
各セグメントは、第１部材と、前記第１部材と異なる材料で構成されて前記第１部材と爆発圧接により積層方向に接合された中間部材と、前記第１部材および前記中間部材と異なる材料で構成されて前記中間部材と爆発圧接により前記積層方向に接合された第２部材とを備えるとともに、他のセグメントと接合される接合端面に当該接合端面に亘って前記第１部材の端面と前記第２部材の端面との間を前記積層方向に隔てる凹部を有し、
隣り合う前記セグメントの前記第１部材の端面同士が溶接により接合されており、
隣り合う前記セグメントの前記第２部材の端面同士が溶接により接合されている、
異材継手。
【請求項２】
前記凹部は、前記中間部材の端面を前記接合端面から前記長尺方向へ後退させるものである、請求項１に記載の異材継手。
【請求項３】
前記中間部材の端面の前記接合端面からの後退量は、
前記第１部材の端面同士の溶接と前記第２部材の端面同士の溶接の溶接入熱により、前記第１部材と前記中間部材の接合界面および前記中間部材と前記第２部材の接合界面が、これらの接合界面で分離が生じるおそれのある所定温度以下となる大きさである、
請求項２に記載の異材継手。
【請求項４】
前記セグメントは、前記凹部よりも前記接合界面から更に前記長尺方向へ後退した場所に、前記第１部材と前記第２部材との間を前記積層方向に隔てる空洞を有する、請求項１〜３の何れか一項に記載の異材継手。
【請求項５】
隣り合う前記セグメントの前記凹部同士が連続して空間が形成されており、この空間に隣り合う前記セグメントの双方の前記第１部材および前記第２部材と接触する形状を有する裏当部材が設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の異材継手。
【請求項６】
前記裏当部材は、前記第１部材および前記第２部材よりも熱伝導率の高い材料で構成されており、且つ、隣り合う前記セグメントの双方の前記中間部材と接触しない形状を有する、請求項５記載の異材継手。
【請求項７】
前記凹部は、前記第１部材で形作られた第１面、前記第２部材で形作られた第２面、前記第１部材と前記中間部材と前記第２部材で形作られた第３面を有し、前記第１面と前記第３面が接続されている稜線と前記第２面と前記第３面が接続されている稜線の角が丸められており、前記第３面が前記接合端面と略平行な平面である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の異材継手。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載された異材継手と、
前記異材継手の前記第１部材と溶接により接合された第１の構造部材と、
前記異材継手の前記第２部材と溶接により接合された第２の構造部材とを備える、
異材継手を用いた構造物。
【請求項９】
前記第１部材および前記第１の構造部材が共にアルミニウム合金材で構成されており、
前記第２部材および前記第２の構造部材が共にステンレス鋼材で構成されている、
請求項８に記載の異材継手を用いた構造物。
【請求項１０】
前記構造物が、ＬＮＧ船の球形タンクのタンクスカートを構成している、請求項８又は請求項９に記載の異材継手を用いた構造物。
【請求項１１】
複数個のセグメントを製作するステップと、
前記複数個のセグメントを長尺方向に連設して異材継手を製作するステップと、
前記異材継手の一側と第１の構造部材とを溶接により接合するステップと、
前記異材継手の他側と第２の構造部材とを溶接により接合するステップとを含み、
前記セグメントを製作するステップは、前記第１の構造部材と同じ材料で構成された第１部材と中間部材とを爆発圧接により積層方向に接合するステップと、前記中間部材と前記第２の構造部材と同じ材料で構成された第２部材とを爆発圧接により前記積層方向に接合するステップと、前記セグメントの他のセグメントと接合される接合端面に当該接合端面に亘って前記第１部材の端面と第２部材の端面との間を前記積層方向に隔てる凹部を形成するステップとを含み、
前記異材継手を製作するステップは、隣り合う前記セグメントの前記第１部材の端面同士を溶接により接合するステップと、隣り合う前記セグメントの前記第２部材の端面同士を溶接により接合するステップとを含む、
異材継手を用いた構造物の製造方法。
【請求項１】
複数個のセグメントが長尺方向に連設されて成る異材継手であって、
各セグメントは、第１部材と、前記第１部材と異なる材料で構成されて前記第１部材と爆発圧接により積層方向に接合された中間部材と、前記第１部材および前記中間部材と異なる材料で構成されて前記中間部材と爆発圧接により前記積層方向に接合された第２部材とを備えるとともに、他のセグメントと接合される接合端面に当該接合端面に亘って前記第１部材の端面と前記第２部材の端面との間を前記積層方向に隔てる凹部を有し、
隣り合う前記セグメントの前記第１部材の端面同士が溶接により接合されており、
隣り合う前記セグメントの前記第２部材の端面同士が溶接により接合されている、
異材継手。
【請求項２】
前記凹部は、前記中間部材の端面を前記接合端面から前記長尺方向へ後退させるものである、請求項１に記載の異材継手。
【請求項３】
前記中間部材の端面の前記接合端面からの後退量は、
前記第１部材の端面同士の溶接と前記第２部材の端面同士の溶接の溶接入熱により、前記第１部材と前記中間部材の接合界面および前記中間部材と前記第２部材の接合界面が、これらの接合界面で分離が生じるおそれのある所定温度以下となる大きさである、
請求項２に記載の異材継手。
【請求項４】
前記セグメントは、前記凹部よりも前記接合界面から更に前記長尺方向へ後退した場所に、前記第１部材と前記第２部材との間を前記積層方向に隔てる空洞を有する、請求項１〜３の何れか一項に記載の異材継手。
【請求項５】
隣り合う前記セグメントの前記凹部同士が連続して空間が形成されており、この空間に隣り合う前記セグメントの双方の前記第１部材および前記第２部材と接触する形状を有する裏当部材が設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の異材継手。
【請求項６】
前記裏当部材は、前記第１部材および前記第２部材よりも熱伝導率の高い材料で構成されており、且つ、隣り合う前記セグメントの双方の前記中間部材と接触しない形状を有する、請求項５記載の異材継手。
【請求項７】
前記凹部は、前記第１部材で形作られた第１面、前記第２部材で形作られた第２面、前記第１部材と前記中間部材と前記第２部材で形作られた第３面を有し、前記第１面と前記第３面が接続されている稜線と前記第２面と前記第３面が接続されている稜線の角が丸められており、前記第３面が前記接合端面と略平行な平面である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の異材継手。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載された異材継手と、
前記異材継手の前記第１部材と溶接により接合された第１の構造部材と、
前記異材継手の前記第２部材と溶接により接合された第２の構造部材とを備える、
異材継手を用いた構造物。
【請求項９】
前記第１部材および前記第１の構造部材が共にアルミニウム合金材で構成されており、
前記第２部材および前記第２の構造部材が共にステンレス鋼材で構成されている、
請求項８に記載の異材継手を用いた構造物。
【請求項１０】
前記構造物が、ＬＮＧ船の球形タンクのタンクスカートを構成している、請求項８又は請求項９に記載の異材継手を用いた構造物。
【請求項１１】
複数個のセグメントを製作するステップと、
前記複数個のセグメントを長尺方向に連設して異材継手を製作するステップと、
前記異材継手の一側と第１の構造部材とを溶接により接合するステップと、
前記異材継手の他側と第２の構造部材とを溶接により接合するステップとを含み、
前記セグメントを製作するステップは、前記第１の構造部材と同じ材料で構成された第１部材と中間部材とを爆発圧接により積層方向に接合するステップと、前記中間部材と前記第２の構造部材と同じ材料で構成された第２部材とを爆発圧接により前記積層方向に接合するステップと、前記セグメントの他のセグメントと接合される接合端面に当該接合端面に亘って前記第１部材の端面と第２部材の端面との間を前記積層方向に隔てる凹部を形成するステップとを含み、
前記異材継手を製作するステップは、隣り合う前記セグメントの前記第１部材の端面同士を溶接により接合するステップと、隣り合う前記セグメントの前記第２部材の端面同士を溶接により接合するステップとを含む、
異材継手を用いた構造物の製造方法。
【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】
【公開番号】特開２０１３−６１８４（Ｐ２０１３−６１８４Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３８７４６（Ｐ２０１１−１３８７４６）
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
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