靭性最適化溶接継手及びこの溶接継手を生成する方法
【課題】 最適化された靭性を有する溶接継手及びこの溶接継手を生成する方法を提供する。
【解決手段】 靭性最適化溶接継手（３０）を生成する方法。溶接継手（３０）の中央溶接部（３３）に対して妥当な靭性を与えることになる溶接手順が作成されて用いられ、溶接継手（３０）の表面溶接部（３５）に妥当な靭性を与えることになる溶接手順が作成されて用いられる。
【解決手段】 靭性最適化溶接継手（３０）を生成する方法。溶接継手（３０）の中央溶接部（３３）に対して妥当な靭性を与えることになる溶接手順が作成されて用いられ、溶接継手（３０）の表面溶接部（３５）に妥当な靭性を与えることになる溶接手順が作成されて用いられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概略的には溶接の分野に関する。より詳細には、本発明は、最適化された靭性を有する溶接継手及びこの溶接継手を生成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な用語が明細書で定義される。便宜上、用語集を本明細書の最後に付す。
【０００３】
国際公開ＷＯ９８／５９０８５号に対応し、「液化天然ガスの処理、保菅、及び輸送のためのシステム」という名称の米国特許第６，０８５，５２８号（ＰＬＮＧ特許）は、約１０３５ｋＰａ（１５０ｐｓｉａ）から約７５９０ｋＰａ（１１００ｐｓｉａ）の広範な範囲の圧力、及び約−１２３℃（−１９０°Ｆ）から約−６２℃（−８０°Ｆ）の広範な範囲の温度で加圧液化天然ガス（ＰＬＮＧ）の保菅及び海上輸送のためのコンテナ及び輸送容器を説明している。ＰＬＮＧ特許に説明するコンテナは、９重量％よりも少ないニッケルを含有する超高強度低合金鋼（スチールＰＬＮＧコンテナ）から構成される。このＰＬＮＧ特許を、本明細書に援用する。ここで用いられるように、「超高強度低合金鋼」は、鉄及び約１０重量％よりも少ない全合金添加物を含み、８３０ＭＰａ（１２０ｋｓｉ）よりも大きい引張強度を有する任意の鋼を意味する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
加圧された極低温流体を保菅するためのスチールＰＬＮＧコンテナ並びに他の金属コンテナは、溶接継手を含むのが一般的である。溶接継手は、金属コンテナの機械的一体性に影響を及ぼす可能性がある不連続部を含む場合があるので、破壊開始に対する十分な耐性、すなわち靭性を有するべきである。溶接継手の定義については、用語集を参照することができる。典型的な溶接不連続部は、例えば、溶込み不良、融合不良、水素脆化割れ、及び夾雑物を含む。溶接作業は、溶接融合線に隣接し、溶接の加熱により影響される母材であるいわゆる加熱影響部分（ＨＡＺ）と呼ばれる部分における冶金の劣化によって靭性を劣化させる可能性がある。ＨＡＺ靭性が設計を限定する問題である一部の用途に対しては、ＨＡＺ靭性を改善して制御する一般的な方法は、溶接熱入力を低い値に制限するか、又は、サブマージドアーク溶接（ＳＡＷ）の代わりに、ガス・タングステン・アーク溶接（ＧＴＡＷ）のような熱入力をより良く制御する溶接技術を用いることである。残念ながら、これらの方法は、溶接作業にはるかに時間が掛かり、高価な装置及び消費材が必要とされ、溶接工に特別な訓練が必要であり、及び／又は品質管理及び保証方法が面倒であるという点で費用がかさむ方法である。
【０００５】
加圧極低温流体を保菅するための金属コンテナの商業的溶接に対して、溶接継手に適切な強度と靭性を与える経済的に許容可能な方法を有することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
中央溶接部及び表面溶接部から成り、意図した用途に対して指定された厚み及び最適化された靭性を有する溶接継手を生成するための２つの金属を溶接する方法が提供される。この方法は、（ａ）意図した用途に用いられる金属の表面破壊不連続部を検知するのに適する第１の非破壊試験（ＮＤＥ）技術を選択する段階、（ｂ）第１のＮＤＥ技術により容易に検知可能な最小の表面破壊不連続部の板厚方向寸法を判断する段階、（ｃ）意図した用途に用いられる金属に埋込不連続部を検知するのに適する第２のＮＤＥ技術を選択する段階、（ｄ）第２のＮＤＥ技術により容易に検知可能な最小の埋込不連続部の板厚方向寸法を判断する段階、（ｅ）最小表面破壊不連続部板厚方向寸法に実質的に等しい板厚方向寸法を有する表面破壊不連続部からの溶接継手における破壊開始を実質的に防ぐのに妥当な第１の靭性値を判断し、最小埋込不連続部板厚方向寸法に実質的に等しい板厚方向寸法を有する埋込不連続部からの溶接継手における破壊開始を実質的に防ぐのに妥当な第２の靭性値を判断する段階、（ｆ）第１の靭性値に実質的に等しいか又はそれよりも大きい靭性値を有する表面溶接部を生成することになる表面溶接部の溶接手順と、第２の靭性値に実質的に等しいか又はそれよりも大きい靭性値を有する中央溶接部を生成することになる中央溶接部の溶接手順とを設計する段階、（ｇ）中央溶接部の溶接手順を用いて中央溶接部を生成する段階、及び（ｈ）表面溶接部の溶接手順を用いて表面溶接部を生成する段階を含む。これらの段階は、溶接工学の当業者によって適切と考えられる任意の順序で実行することができる。また、本発明に従う方法により製造される溶接継手も提供される。
【０００７】
埋込不連続部からの破壊開始に耐えるのに同じ大きさの表面破壊不連続部からよりも必要な靭性が小さいことに本発明人は注目する。従って、高靭性要件を溶接継手の表面領域だけに制限し、すなわち、必要な高価な溶接作業の量を最小にすることができる。
【０００８】
本発明の利点は、以下の詳細説明及び添付図面を参照することによってより良く理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を、その好ましい実施形態に沿って説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。むしろ、本発明は、特許請求の範囲で規定されるような本発明の開示の思想及び範囲に含まれる全ての変更、修正、及び均等物を含む。
【００１０】
破壊力学理論は、靭性要件の基礎を提供する。破壊力学理論によれば、所定の材料不連続部の大きさ及び負荷に対して、埋込不連続部が受ける亀裂発生力（例えば、本発明を限定することなく、溶接工学の当業者に一般的なＪ1又はδ1）は、類似の表面破壊不連続部の亀裂発生力よりもほぼ２．２５倍少ない。不連続部の大きさは、特定のＮＤＥ技術が容易に検知することができる最も小さな不連続部の大きさであると一般的に仮定される。埋込不連続部に関連する亀裂発生力が表面破壊不連続部に対するものよりも小さいので、埋込不連続部からの破壊開始を防ぐのに必要な靭性（例えば、本発明を制限することなく、破壊力学の当業者に一般的なＪc、Ｊu、ＪIc、δc、δu、δm、又はδIc）は、表面破壊不連続部からの表面破壊開始を防ぐのに必要な靭性よりもほぼ２．２５倍少ない。本発明の方法は、表面破壊及び埋込不連続部の両方からの破壊開始を実質的に防ぐのに必要な靭性を分析し、その分析に基づいて溶接手順を最適化するのに用いられる。より生産性の高い溶接手順を用いて溶接継手の中央部分（靭性要件がそれほど大きくない）を生成し、靭性をより良く保持することができる溶接手順を用いて溶接継手の表面部分を生成する。本発明は、いかなる特定の溶接手順にも制限されない。すなわち、以下に限定されないが、加熱補助溶接、圧力補助溶接、レーザ溶接、又は摩擦攪拌溶接を含む、溶接技術者が選択する任意の溶接手順を利用することができる。
【００１１】
図１は、一片の金属１１における表面破壊不連続部１０を例示する。表面破壊不連続部１０は、板厚方向寸法１２及び長さ１４を有する。この一片の金属１１は、溶接金属、溶接継手、又は母材のような任意の金属片とすることができる。図２は、一片の金属２１における埋込不連続部２０を例示する。埋込不連続部２０は、板厚方向寸法２２及び長さ２４を有する。この金属片２１は、溶接金属、溶接継手、又は母材のような任意の金属片とすることができる。
【００１２】
中央溶接部及び表面溶接部から成り、意図した用途に対する特定の厚み及び最適化された靭性を有する溶接継手を生成するための２つの金属片を溶接する本発明による方法は、以下の段階を含む。意図した用途に対して用いる金属の表面破壊不連続部を検知するのに適する第１の非破壊試験（ＮＤＥ）技術が選択される。溶接工学の当業者は、適切なＮＤＥ技術、例えば、本発明を制限することなく、Ｘ線写真術、又はパルス・エコーのような超音波技術、又は飛行時間型回析を選択することができる。選択された第１のＮＤＥ技術に基づいて、第１のＮＤＥ技術により容易に検知可能な最小の表面破壊不連続部板厚方向寸法が判断される。例えば、超音波試験（ＵＴ）が指定された場合、表面破壊不連続部の最小板厚方向寸法は、特定のＵＴ手順及び用いられる装置によって容易に検知可能な最も小さな表面破壊不連続部になるであろう。本明細書で用いるように、用語「ＮＤＥ技術」は、ＮＤＥ手順及びＮＤＥ装置の両方を含む。本明細書で用いるように、不連続部板厚方向寸法に関する用語「容易に検知可能な」は、その位置にも向きも関係なく検知して修理することができる不連続部の板厚方向寸法を意味する。上述の意図した用途に用いる金属における埋込不連続部を検知するのに適する第２の非破壊試験（ＮＤＥ）技術が選択される。選択した第２のＮＤＥ技術に基づいて、この第２のＮＤＥ技術によって容易に検知可能な最小埋込不連続部板厚方向寸法が判断される。最小表面破壊不連続部板厚方向寸法は、上述の溶接継手の特定の厚みの約３３％よりも小さいことが好ましい。上述の最小表面破壊不連続部板厚方向寸法と実質的に等しい板厚方向寸法を有する表面破壊不連続部からの上述の溶接継手における破壊開始を防ぐのに妥当な第１の目標靭性値が判断され、また、上述の最小埋込不連続部板厚方向寸法と実質的に等しい板厚方向寸法を有する埋込不連続部からの上述の溶接継手における破壊開始を防ぐのに妥当な第２の靭性値が判断される。これらの第１及び第２の目標靭性値は、破壊力学の当業者に公知の任意の手段、例えば、ＢＳ７９１０（金属構造における欠陥の許容度を評価する方法の手引き）又はＡＰＩＲＰ５７９（実用適合性）のような破壊力学手順に基づく分析によって判断される。上述の第１の靭性値に実質的に等しいか又はそれよりも大きい靭性値を有する表面溶接部を生成することになり、すなわち、上述の最小表面破壊不連続部板厚方向寸法と実質的に等しい板厚方向寸法を有する表面破壊不連続部からの破壊開始を実質的に防ぐのに妥当な靭性をもたらすことになる表面溶接部の溶接手順が設計され、また、上述の第２の靭性値に実質的に等しいか又はそれよりも大きい靭性値を有する中央溶接部を生成することになり、すなわち、上述の最小埋込不連続部板厚方向寸法と実質的に等しい板厚方向寸法を有する埋込不連続部からの破壊開始を実質的に防ぐのに妥当な靭性をもたらすことになる中央溶接部の溶接手順が設計される。溶接手順は、溶接工学の当業者が公知の技術を用いて必要な靭性値をもたらすように設計することができる。中央溶接部は、中央溶接部溶接手順を用いて生成され、表面溶接部は、表面溶接部溶接手順を用いて生成される。本明細書で用いるように、「表面破壊不連続部の板厚方向寸法」は、図１に示すように、上述の金属片又は上述の溶接継手の厚みを通しての表面破壊不連続部の寸法１２を意味する。本明細書で用いるように、「埋込不連続部の板厚方向寸法」は、図２に示すように、上述の金属片又は上述の溶接継手の厚みを通しての埋込不連続部の寸法２２を意味する。表面溶接部の必要な厚み又は最小の必要な厚みもまた、溶接工学及び破壊力学の当業者に一般的な手段によって判断されるべきである。この表面溶接部の最小の必要な厚みは、最小表面破壊不連続部板厚方向寸法よりも一般的に僅かに大きい（例えば、約１ｍｍ大きい）。表面溶接部は、必要な表面溶接部厚みに等しいか又はそれ以上の厚みを有することが好ましい。
【００１３】
表面溶接部溶接手順及び中央溶接部溶接手順は、溶接工学の当業者に公知の任意の手段、例えば、ＢＳ７９１０に説明された溶接部の靭性を測定するための手順によって限定することができる。本明細書で用いるように、用語「限定する」は、靭性を含む溶接継手の特性が必要な最小値を超えることを標準的手順に従って測定することを意味する。溶接工学の当業者には一般的なことであるが、特定の板厚方向寸法を有する不連続部からの金属の破壊開始を実質的に防ぐのに妥当な靭性値はまた、この特定の板厚方向寸法よりも小さい、すなわち、それ未満の板厚方向寸法を有する不連続部からの金属の破壊開始を防ぐこともできる。溶接工学の当業者には同じく一般的なことであるが、最小表面破壊不連続部板厚方向寸法よりも大きい板厚方向寸法を有する上述の溶接継手におけるいかなる表面破壊不連続部も修理され、最小埋込不連続部板厚方向寸法よりも大きい板厚方向寸法を有する上述の溶接継手におけるいかなる埋込不連続部も修理される。
【００１４】
図３は、本発明により中央溶接部３３及び表面溶接部３５を用いて生成された靭性最適化溶接継手３０を示す。この非制限的実施例では、加熱補助溶接手順が用いられ、従って、加熱影響部分が形成される。中央溶接部３３の厚み及び中央溶接部３３を生成するのに必要な溶接パスの数は、表面溶接部３５の最小の必要な厚み及び溶接継手３０の特定の厚みを考慮して、溶接工学の当業者に公知の方法によって判断される。また、表面溶接部３５の最小の必要な厚み及び表面溶接３５を生成するのに必要な溶接パスの数は、最小表面破壊不連続部板厚方向寸法を考慮して溶接工学の当業者に公知の方法によって判断される。中央溶接部３３は、中央溶接部金属３２、中央溶接ＨＡＺ３６、及び中央溶接部影響母材３７を含み、これらは、全て中央溶接部溶接手順により生成され、かつそれに影響されたものである。表面溶接部３５は、表面溶接部金属３４、表面溶接ＨＡＺ３８、及び表面溶接部影響母材３９を含み、これらは、全て表面溶接部溶接手順により生成され、かつそれに影響されたものである。表面溶接部３５及び中央溶接部３３を生成するのに用いられる溶接手順は異なっている。例えば、表面溶接部溶接手順により生成された表面溶接ＨＡＺ３８は、中央溶接部溶接手順により生成された中央溶接ＨＡＺ３６よりも高い必要靭性値を有する。中央溶接部溶接手順は、覆っている所定の壁厚の量に対して必要な溶接パスがより少なく、従って、表面溶接部溶接手順よりも速く、用いるのにそれほど高価ではない。
【００１５】
本発明により製造された靭性最適化溶接継手の限定は、好ましくは、ＢＳ７９１０（金属構造の欠陥の許容度を評価する方法の手引き）、付録Ｌ（溶接部に対する破壊靭性の判断）、４．３節（標本幾何学形状）に説明するように適切な不連続部に関連する靭性の尺度をもたらす特定不連続部の靭性を測定することによって達成される。靭性最適化溶接継手に対してこれを達成する２つの特定の方法は以下のように説明され、その両方とも破壊力学の当業者には一般的である。すなわち、（ｉ）ＢＳ７４４８−２（板厚方向又は表面切欠き標本のいずれかによる）を用いて二組の標本の靭性を測定する。第１の組の標本は、溶接継手の中央部分の溶接手順のみを用いて製作され、継手全体の厚みは、この手順を用いて完成される。第２の組の標本は、表面溶接部溶接手順のみを用いて製作され、継手全体の厚みは、この手順を用いて完成される。又は（ｉｉ）本発明により製造された靭性最適化溶接部の２つの位置において靭性を測定する。表面溶接部の靭性は、浅い表面切欠きを用いて測定することができる。中央溶接部の靭性は、破壊力学の当業者には一般的であるように、標準的な深さを有する表面切欠きを用いて測定することができる。
【実施例１】
【００１６】
ＰＬＮＧの輸送に適するスチールＰＬＮＧコンテナを構成するための超高強度低合金鋼板は、破壊靭性試験（Ｊ積分又はＣＴＯＤのような）に基づく溶接認定を必要とし、最小の必要（目標）靭性値を達成する必要がある。破壊力学に基づく分析が実施され、ＰＬＮＧコンテナにおける溶接継手の目標Ｊ積分が導出される。この分析は、現在利用可能なＮＤＥ技術の能力に基づいて、２ｍｍの最大板厚方向寸法及び１００ｍｍの長さを有する単一の溶接不連続部がＰＬＮＧコンテナ内の任意の可能な位置及び向きに存在すると仮定する。限定溶接不連続部タイプ、すなわち、表面破壊溶接不連続部が、制御不連続部タイプとして選択され、得られる目標Ｊ積分値が導出される。
【００１７】
本発明を用いることなく必要なＪ積分値を満たす溶接継手を確実に生成する溶接手順が作成される。この手順は、低い熱入力（約１ｋＪ／ｍｍ）及び低い移動速度（約２５０ｍｍ／ｍｉｎ）を備えたＧＴＡＷ技術である。このＧＴＡＷ溶接技術は、ＨＡＺ微細構造を焼き戻しするために、各主パスの後に自生パスを必要とする。その結果は、約５０パス及び有効な５ｍｍ／ｍｉｎの溶接速度を必要とする溶接手順である。各ＰＬＮＧコンテナに対して約３００メートルの超高強度低合金鋼溶接の長さがあるので、毎日２つのＰＬＮＧコンテナを製作するのに、１日２４時間、週７日、１００％の効率で作動する８５台の溶接機が必要であることになる。溶接作業位置の数を最大７５％低減することは、ＣＡＰＥＸ（例えば、溶接機の台数）及びＯＰＥＸ（例えば、溶接工の給料）の両方を考慮するとコンテナ製作費用を低減することになり、これは、十分に大きく全体的なプロジェクト経費に影響を与えると予想される。
【００１８】
特に埋込不連続部を考慮する時は、破壊力学に基づく分析を再び使用することになる。破壊力学理論によると、表面破壊不連続部を各々が同じ板厚方向寸法を有する埋込不連続部と比較すれば、表面破壊不連続部からの破壊開始を実質的に防ぐための目標靭性は、埋込不連続部からの破壊を実質的に防ぐための目標靭性の２倍よりも大きい。従って、異なる溶接手順、すなわち、より少ない靭性を生成する手順を使用して、本発明による溶接継手の中央壁厚部分（２．５４ｃｍ厚の溶接継手のほぼ中央部１．８４ｃｍ）を生成することができる。
【００１９】
元の溶接手順、つまり、ＨＡＺ微細構造を焼き戻すために各主パスの後に自生パスを必要とする低い熱入力（約１ｋＪ／ｍｍ）で低い移動速度（約２５０ｍｍ／ｍｉｎ）を有するＧＴＡＷ方法は、表面破壊不連続部からの破壊開始を実質的に防ぐのに十分な靭性をもたらすことになる。従って、元の溶接手順は、表面溶接部の生成に指定される。元の溶接手順の主な欠点は、その生産率が低いことであるから、より高い生産率を有する手順が溶接部の中央１．８４ｃｍに対して望ましい。ＧＴＡＷ又はガス金属アーク溶接（ＧＭＡＷ）溶接処理のいずれかを用いる熱入力及び溶接金属溶着速度の段階的増加は、初期利益をもたらすことになる。レーザ及び電子ビーム溶接手順は、その高い生産率により考慮することができる。溶接接合部が生成され、適切な中央溶接手順を判断するために試験される。溶接接合部は、選択された中央溶接手順及び表面溶接手順を用いて生成される。
【００２０】
本発明は、加圧超低温流体を保菅するためのスチールコンテナ、特にＰＬＮＧコンテナの溶接に十分に適するが、これに限定されず、むしろ、本発明は、任意のスチール構造の溶接に適する。破壊力学に基づく分析が行われ、臨界表面破壊不連続部サイズが壁厚に対して小さいという条件で、本発明により生成された溶接継手は、超高強度低合金鋼以外の用途に応用することが可能である。本発明による靭性最適化溶接継手から利益を得ることができるＰＬＮＧ以外の用途は、例えば、本発明を制限することなく、圧力容器、配管及びパイプライン、及びスチール構造体を含む。
【００２１】
更に、１つ又はそれ以上の好ましい実施形態に関して本発明を説明したが、特許請求の範囲に示す本発明の範囲から逸脱することなく他の変更を為し得ることは理解されるものとする。
【００２２】
用語集
超低温： 約−４０℃（−４０°Ｆ）又はそれよりも低温の任意の温度。
【００２３】
不連続部：溶接接合部の機械的、冶金学的、又は物理的特性の均質性の欠如のような溶接接合部の典型的な構造の中断。
【００２４】
ＧＭＡＷ：ガス金属アーク溶接。
【００２５】
ＧＴＡＷ：ガス・タングステン・アーク溶接。
【００２６】
ＨＡＺ：加熱影響部分。
【００２７】
加熱影響部分：溶接融合線に隣接し、溶接の加熱により影響を受けた母材。
【００２８】
Ｊ1、δ1：溶接工学の当業者には一般的な亀裂発生力測定値を示す記号。
【００２９】
ＪC、Ｊu、ＪIc、δc、δu、δm、δ1c：溶接工学の当業者には一般的な靭性測定値を示す記号。
【００３０】
ＮＤＥ：非破壊試験。
【００３１】
ＮＤＥ技術：ＮＤＥ手順及びＮＤＥ装置の両方を含む。
【００３２】
限定すること：靭性含む溶接継手の特性が必要な最小値を超えることを標準的手順に従って測定すること。
【００３３】
容易に検知可能：不連続部板厚方向寸法に関して、その位置にも向きにも関係なく検知して修理することができる不連続部の板厚方向寸法を意味する。
【００３４】
ＳＡＷ：埋没アーク溶接。
【００３５】
表面破壊不連続部の板厚方向寸法：表面破壊不連続部が存在する金属片又は溶接継手の厚みを通しての表面破壊不連続部の寸法（すなわち、長さ）。
【００３６】
埋込不連続部の板厚方向寸法：埋込不連続部が存在する金属片又は溶接継手の厚みを通しての埋込不連続部の寸法（すなわち、長さ）。
【００３７】
靭性：破壊開始に対する抵抗。
【００３８】
超高強度低合金鋼：鉄及び約１０重量％よりも少ない全合金添加物を含有し、８３０ＭＰａ（１２０ｋｓｉ）よりも大きい引張強度を有する任意の鋼。
【００３９】
溶接継手：溶融金属と溶融金属の「近傍」であるがそれを超えた母材とを含む溶接された継手。溶接継手は、添加した溶接金属又は加熱影響部分（ＨＡＺ）のいずれかを含むか又は含まなくてもよい。溶融金属の「近傍」の範囲内、従って溶接継手の一部あると考えられる母材の部分は、溶接工学の当業者に公知の要因、例えば、以下に限定されないが、溶接継手の幅、溶接された品目の大きさ、品目を製作するのに必要な溶接継手の数、及び溶接継手間の距離によって変化する。溶接継手を生成するための可能な技術は、以下に限定されないが、加熱補助溶接、圧力補助溶接、レーザ溶接、及び摩擦攪拌溶接を含む。
【００４０】
溶接接合部：構成要素部分が溶接によって接合された組立体。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】表面破壊不連続部を示す図である。
【図２】埋込不連続部を示す図である。
【図３】本発明に従って生成された靭性最適化溶接継手を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概略的には溶接の分野に関する。より詳細には、本発明は、最適化された靭性を有する溶接継手及びこの溶接継手を生成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な用語が明細書で定義される。便宜上、用語集を本明細書の最後に付す。
【０００３】
国際公開ＷＯ９８／５９０８５号に対応し、「液化天然ガスの処理、保菅、及び輸送のためのシステム」という名称の米国特許第６，０８５，５２８号（ＰＬＮＧ特許）は、約１０３５ｋＰａ（１５０ｐｓｉａ）から約７５９０ｋＰａ（１１００ｐｓｉａ）の広範な範囲の圧力、及び約−１２３℃（−１９０°Ｆ）から約−６２℃（−８０°Ｆ）の広範な範囲の温度で加圧液化天然ガス（ＰＬＮＧ）の保菅及び海上輸送のためのコンテナ及び輸送容器を説明している。ＰＬＮＧ特許に説明するコンテナは、９重量％よりも少ないニッケルを含有する超高強度低合金鋼（スチールＰＬＮＧコンテナ）から構成される。このＰＬＮＧ特許を、本明細書に援用する。ここで用いられるように、「超高強度低合金鋼」は、鉄及び約１０重量％よりも少ない全合金添加物を含み、８３０ＭＰａ（１２０ｋｓｉ）よりも大きい引張強度を有する任意の鋼を意味する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
加圧された極低温流体を保菅するためのスチールＰＬＮＧコンテナ並びに他の金属コンテナは、溶接継手を含むのが一般的である。溶接継手は、金属コンテナの機械的一体性に影響を及ぼす可能性がある不連続部を含む場合があるので、破壊開始に対する十分な耐性、すなわち靭性を有するべきである。溶接継手の定義については、用語集を参照することができる。典型的な溶接不連続部は、例えば、溶込み不良、融合不良、水素脆化割れ、及び夾雑物を含む。溶接作業は、溶接融合線に隣接し、溶接の加熱により影響される母材であるいわゆる加熱影響部分（ＨＡＺ）と呼ばれる部分における冶金の劣化によって靭性を劣化させる可能性がある。ＨＡＺ靭性が設計を限定する問題である一部の用途に対しては、ＨＡＺ靭性を改善して制御する一般的な方法は、溶接熱入力を低い値に制限するか、又は、サブマージドアーク溶接（ＳＡＷ）の代わりに、ガス・タングステン・アーク溶接（ＧＴＡＷ）のような熱入力をより良く制御する溶接技術を用いることである。残念ながら、これらの方法は、溶接作業にはるかに時間が掛かり、高価な装置及び消費材が必要とされ、溶接工に特別な訓練が必要であり、及び／又は品質管理及び保証方法が面倒であるという点で費用がかさむ方法である。
【０００５】
加圧極低温流体を保菅するための金属コンテナの商業的溶接に対して、溶接継手に適切な強度と靭性を与える経済的に許容可能な方法を有することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
中央溶接部及び表面溶接部から成り、意図した用途に対して指定された厚み及び最適化された靭性を有する溶接継手を生成するための２つの金属を溶接する方法が提供される。この方法は、（ａ）意図した用途に用いられる金属の表面破壊不連続部を検知するのに適する第１の非破壊試験（ＮＤＥ）技術を選択する段階、（ｂ）第１のＮＤＥ技術により容易に検知可能な最小の表面破壊不連続部の板厚方向寸法を判断する段階、（ｃ）意図した用途に用いられる金属に埋込不連続部を検知するのに適する第２のＮＤＥ技術を選択する段階、（ｄ）第２のＮＤＥ技術により容易に検知可能な最小の埋込不連続部の板厚方向寸法を判断する段階、（ｅ）最小表面破壊不連続部板厚方向寸法に実質的に等しい板厚方向寸法を有する表面破壊不連続部からの溶接継手における破壊開始を実質的に防ぐのに妥当な第１の靭性値を判断し、最小埋込不連続部板厚方向寸法に実質的に等しい板厚方向寸法を有する埋込不連続部からの溶接継手における破壊開始を実質的に防ぐのに妥当な第２の靭性値を判断する段階、（ｆ）第１の靭性値に実質的に等しいか又はそれよりも大きい靭性値を有する表面溶接部を生成することになる表面溶接部の溶接手順と、第２の靭性値に実質的に等しいか又はそれよりも大きい靭性値を有する中央溶接部を生成することになる中央溶接部の溶接手順とを設計する段階、（ｇ）中央溶接部の溶接手順を用いて中央溶接部を生成する段階、及び（ｈ）表面溶接部の溶接手順を用いて表面溶接部を生成する段階を含む。これらの段階は、溶接工学の当業者によって適切と考えられる任意の順序で実行することができる。また、本発明に従う方法により製造される溶接継手も提供される。
【０００７】
埋込不連続部からの破壊開始に耐えるのに同じ大きさの表面破壊不連続部からよりも必要な靭性が小さいことに本発明人は注目する。従って、高靭性要件を溶接継手の表面領域だけに制限し、すなわち、必要な高価な溶接作業の量を最小にすることができる。
【０００８】
本発明の利点は、以下の詳細説明及び添付図面を参照することによってより良く理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を、その好ましい実施形態に沿って説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。むしろ、本発明は、特許請求の範囲で規定されるような本発明の開示の思想及び範囲に含まれる全ての変更、修正、及び均等物を含む。
【００１０】
破壊力学理論は、靭性要件の基礎を提供する。破壊力学理論によれば、所定の材料不連続部の大きさ及び負荷に対して、埋込不連続部が受ける亀裂発生力（例えば、本発明を限定することなく、溶接工学の当業者に一般的なＪ1又はδ1）は、類似の表面破壊不連続部の亀裂発生力よりもほぼ２．２５倍少ない。不連続部の大きさは、特定のＮＤＥ技術が容易に検知することができる最も小さな不連続部の大きさであると一般的に仮定される。埋込不連続部に関連する亀裂発生力が表面破壊不連続部に対するものよりも小さいので、埋込不連続部からの破壊開始を防ぐのに必要な靭性（例えば、本発明を制限することなく、破壊力学の当業者に一般的なＪc、Ｊu、ＪIc、δc、δu、δm、又はδIc）は、表面破壊不連続部からの表面破壊開始を防ぐのに必要な靭性よりもほぼ２．２５倍少ない。本発明の方法は、表面破壊及び埋込不連続部の両方からの破壊開始を実質的に防ぐのに必要な靭性を分析し、その分析に基づいて溶接手順を最適化するのに用いられる。より生産性の高い溶接手順を用いて溶接継手の中央部分（靭性要件がそれほど大きくない）を生成し、靭性をより良く保持することができる溶接手順を用いて溶接継手の表面部分を生成する。本発明は、いかなる特定の溶接手順にも制限されない。すなわち、以下に限定されないが、加熱補助溶接、圧力補助溶接、レーザ溶接、又は摩擦攪拌溶接を含む、溶接技術者が選択する任意の溶接手順を利用することができる。
【００１１】
図１は、一片の金属１１における表面破壊不連続部１０を例示する。表面破壊不連続部１０は、板厚方向寸法１２及び長さ１４を有する。この一片の金属１１は、溶接金属、溶接継手、又は母材のような任意の金属片とすることができる。図２は、一片の金属２１における埋込不連続部２０を例示する。埋込不連続部２０は、板厚方向寸法２２及び長さ２４を有する。この金属片２１は、溶接金属、溶接継手、又は母材のような任意の金属片とすることができる。
【００１２】
中央溶接部及び表面溶接部から成り、意図した用途に対する特定の厚み及び最適化された靭性を有する溶接継手を生成するための２つの金属片を溶接する本発明による方法は、以下の段階を含む。意図した用途に対して用いる金属の表面破壊不連続部を検知するのに適する第１の非破壊試験（ＮＤＥ）技術が選択される。溶接工学の当業者は、適切なＮＤＥ技術、例えば、本発明を制限することなく、Ｘ線写真術、又はパルス・エコーのような超音波技術、又は飛行時間型回析を選択することができる。選択された第１のＮＤＥ技術に基づいて、第１のＮＤＥ技術により容易に検知可能な最小の表面破壊不連続部板厚方向寸法が判断される。例えば、超音波試験（ＵＴ）が指定された場合、表面破壊不連続部の最小板厚方向寸法は、特定のＵＴ手順及び用いられる装置によって容易に検知可能な最も小さな表面破壊不連続部になるであろう。本明細書で用いるように、用語「ＮＤＥ技術」は、ＮＤＥ手順及びＮＤＥ装置の両方を含む。本明細書で用いるように、不連続部板厚方向寸法に関する用語「容易に検知可能な」は、その位置にも向きも関係なく検知して修理することができる不連続部の板厚方向寸法を意味する。上述の意図した用途に用いる金属における埋込不連続部を検知するのに適する第２の非破壊試験（ＮＤＥ）技術が選択される。選択した第２のＮＤＥ技術に基づいて、この第２のＮＤＥ技術によって容易に検知可能な最小埋込不連続部板厚方向寸法が判断される。最小表面破壊不連続部板厚方向寸法は、上述の溶接継手の特定の厚みの約３３％よりも小さいことが好ましい。上述の最小表面破壊不連続部板厚方向寸法と実質的に等しい板厚方向寸法を有する表面破壊不連続部からの上述の溶接継手における破壊開始を防ぐのに妥当な第１の目標靭性値が判断され、また、上述の最小埋込不連続部板厚方向寸法と実質的に等しい板厚方向寸法を有する埋込不連続部からの上述の溶接継手における破壊開始を防ぐのに妥当な第２の靭性値が判断される。これらの第１及び第２の目標靭性値は、破壊力学の当業者に公知の任意の手段、例えば、ＢＳ７９１０（金属構造における欠陥の許容度を評価する方法の手引き）又はＡＰＩＲＰ５７９（実用適合性）のような破壊力学手順に基づく分析によって判断される。上述の第１の靭性値に実質的に等しいか又はそれよりも大きい靭性値を有する表面溶接部を生成することになり、すなわち、上述の最小表面破壊不連続部板厚方向寸法と実質的に等しい板厚方向寸法を有する表面破壊不連続部からの破壊開始を実質的に防ぐのに妥当な靭性をもたらすことになる表面溶接部の溶接手順が設計され、また、上述の第２の靭性値に実質的に等しいか又はそれよりも大きい靭性値を有する中央溶接部を生成することになり、すなわち、上述の最小埋込不連続部板厚方向寸法と実質的に等しい板厚方向寸法を有する埋込不連続部からの破壊開始を実質的に防ぐのに妥当な靭性をもたらすことになる中央溶接部の溶接手順が設計される。溶接手順は、溶接工学の当業者が公知の技術を用いて必要な靭性値をもたらすように設計することができる。中央溶接部は、中央溶接部溶接手順を用いて生成され、表面溶接部は、表面溶接部溶接手順を用いて生成される。本明細書で用いるように、「表面破壊不連続部の板厚方向寸法」は、図１に示すように、上述の金属片又は上述の溶接継手の厚みを通しての表面破壊不連続部の寸法１２を意味する。本明細書で用いるように、「埋込不連続部の板厚方向寸法」は、図２に示すように、上述の金属片又は上述の溶接継手の厚みを通しての埋込不連続部の寸法２２を意味する。表面溶接部の必要な厚み又は最小の必要な厚みもまた、溶接工学及び破壊力学の当業者に一般的な手段によって判断されるべきである。この表面溶接部の最小の必要な厚みは、最小表面破壊不連続部板厚方向寸法よりも一般的に僅かに大きい（例えば、約１ｍｍ大きい）。表面溶接部は、必要な表面溶接部厚みに等しいか又はそれ以上の厚みを有することが好ましい。
【００１３】
表面溶接部溶接手順及び中央溶接部溶接手順は、溶接工学の当業者に公知の任意の手段、例えば、ＢＳ７９１０に説明された溶接部の靭性を測定するための手順によって限定することができる。本明細書で用いるように、用語「限定する」は、靭性を含む溶接継手の特性が必要な最小値を超えることを標準的手順に従って測定することを意味する。溶接工学の当業者には一般的なことであるが、特定の板厚方向寸法を有する不連続部からの金属の破壊開始を実質的に防ぐのに妥当な靭性値はまた、この特定の板厚方向寸法よりも小さい、すなわち、それ未満の板厚方向寸法を有する不連続部からの金属の破壊開始を防ぐこともできる。溶接工学の当業者には同じく一般的なことであるが、最小表面破壊不連続部板厚方向寸法よりも大きい板厚方向寸法を有する上述の溶接継手におけるいかなる表面破壊不連続部も修理され、最小埋込不連続部板厚方向寸法よりも大きい板厚方向寸法を有する上述の溶接継手におけるいかなる埋込不連続部も修理される。
【００１４】
図３は、本発明により中央溶接部３３及び表面溶接部３５を用いて生成された靭性最適化溶接継手３０を示す。この非制限的実施例では、加熱補助溶接手順が用いられ、従って、加熱影響部分が形成される。中央溶接部３３の厚み及び中央溶接部３３を生成するのに必要な溶接パスの数は、表面溶接部３５の最小の必要な厚み及び溶接継手３０の特定の厚みを考慮して、溶接工学の当業者に公知の方法によって判断される。また、表面溶接部３５の最小の必要な厚み及び表面溶接３５を生成するのに必要な溶接パスの数は、最小表面破壊不連続部板厚方向寸法を考慮して溶接工学の当業者に公知の方法によって判断される。中央溶接部３３は、中央溶接部金属３２、中央溶接ＨＡＺ３６、及び中央溶接部影響母材３７を含み、これらは、全て中央溶接部溶接手順により生成され、かつそれに影響されたものである。表面溶接部３５は、表面溶接部金属３４、表面溶接ＨＡＺ３８、及び表面溶接部影響母材３９を含み、これらは、全て表面溶接部溶接手順により生成され、かつそれに影響されたものである。表面溶接部３５及び中央溶接部３３を生成するのに用いられる溶接手順は異なっている。例えば、表面溶接部溶接手順により生成された表面溶接ＨＡＺ３８は、中央溶接部溶接手順により生成された中央溶接ＨＡＺ３６よりも高い必要靭性値を有する。中央溶接部溶接手順は、覆っている所定の壁厚の量に対して必要な溶接パスがより少なく、従って、表面溶接部溶接手順よりも速く、用いるのにそれほど高価ではない。
【００１５】
本発明により製造された靭性最適化溶接継手の限定は、好ましくは、ＢＳ７９１０（金属構造の欠陥の許容度を評価する方法の手引き）、付録Ｌ（溶接部に対する破壊靭性の判断）、４．３節（標本幾何学形状）に説明するように適切な不連続部に関連する靭性の尺度をもたらす特定不連続部の靭性を測定することによって達成される。靭性最適化溶接継手に対してこれを達成する２つの特定の方法は以下のように説明され、その両方とも破壊力学の当業者には一般的である。すなわち、（ｉ）ＢＳ７４４８−２（板厚方向又は表面切欠き標本のいずれかによる）を用いて二組の標本の靭性を測定する。第１の組の標本は、溶接継手の中央部分の溶接手順のみを用いて製作され、継手全体の厚みは、この手順を用いて完成される。第２の組の標本は、表面溶接部溶接手順のみを用いて製作され、継手全体の厚みは、この手順を用いて完成される。又は（ｉｉ）本発明により製造された靭性最適化溶接部の２つの位置において靭性を測定する。表面溶接部の靭性は、浅い表面切欠きを用いて測定することができる。中央溶接部の靭性は、破壊力学の当業者には一般的であるように、標準的な深さを有する表面切欠きを用いて測定することができる。
【実施例１】
【００１６】
ＰＬＮＧの輸送に適するスチールＰＬＮＧコンテナを構成するための超高強度低合金鋼板は、破壊靭性試験（Ｊ積分又はＣＴＯＤのような）に基づく溶接認定を必要とし、最小の必要（目標）靭性値を達成する必要がある。破壊力学に基づく分析が実施され、ＰＬＮＧコンテナにおける溶接継手の目標Ｊ積分が導出される。この分析は、現在利用可能なＮＤＥ技術の能力に基づいて、２ｍｍの最大板厚方向寸法及び１００ｍｍの長さを有する単一の溶接不連続部がＰＬＮＧコンテナ内の任意の可能な位置及び向きに存在すると仮定する。限定溶接不連続部タイプ、すなわち、表面破壊溶接不連続部が、制御不連続部タイプとして選択され、得られる目標Ｊ積分値が導出される。
【００１７】
本発明を用いることなく必要なＪ積分値を満たす溶接継手を確実に生成する溶接手順が作成される。この手順は、低い熱入力（約１ｋＪ／ｍｍ）及び低い移動速度（約２５０ｍｍ／ｍｉｎ）を備えたＧＴＡＷ技術である。このＧＴＡＷ溶接技術は、ＨＡＺ微細構造を焼き戻しするために、各主パスの後に自生パスを必要とする。その結果は、約５０パス及び有効な５ｍｍ／ｍｉｎの溶接速度を必要とする溶接手順である。各ＰＬＮＧコンテナに対して約３００メートルの超高強度低合金鋼溶接の長さがあるので、毎日２つのＰＬＮＧコンテナを製作するのに、１日２４時間、週７日、１００％の効率で作動する８５台の溶接機が必要であることになる。溶接作業位置の数を最大７５％低減することは、ＣＡＰＥＸ（例えば、溶接機の台数）及びＯＰＥＸ（例えば、溶接工の給料）の両方を考慮するとコンテナ製作費用を低減することになり、これは、十分に大きく全体的なプロジェクト経費に影響を与えると予想される。
【００１８】
特に埋込不連続部を考慮する時は、破壊力学に基づく分析を再び使用することになる。破壊力学理論によると、表面破壊不連続部を各々が同じ板厚方向寸法を有する埋込不連続部と比較すれば、表面破壊不連続部からの破壊開始を実質的に防ぐための目標靭性は、埋込不連続部からの破壊を実質的に防ぐための目標靭性の２倍よりも大きい。従って、異なる溶接手順、すなわち、より少ない靭性を生成する手順を使用して、本発明による溶接継手の中央壁厚部分（２．５４ｃｍ厚の溶接継手のほぼ中央部１．８４ｃｍ）を生成することができる。
【００１９】
元の溶接手順、つまり、ＨＡＺ微細構造を焼き戻すために各主パスの後に自生パスを必要とする低い熱入力（約１ｋＪ／ｍｍ）で低い移動速度（約２５０ｍｍ／ｍｉｎ）を有するＧＴＡＷ方法は、表面破壊不連続部からの破壊開始を実質的に防ぐのに十分な靭性をもたらすことになる。従って、元の溶接手順は、表面溶接部の生成に指定される。元の溶接手順の主な欠点は、その生産率が低いことであるから、より高い生産率を有する手順が溶接部の中央１．８４ｃｍに対して望ましい。ＧＴＡＷ又はガス金属アーク溶接（ＧＭＡＷ）溶接処理のいずれかを用いる熱入力及び溶接金属溶着速度の段階的増加は、初期利益をもたらすことになる。レーザ及び電子ビーム溶接手順は、その高い生産率により考慮することができる。溶接接合部が生成され、適切な中央溶接手順を判断するために試験される。溶接接合部は、選択された中央溶接手順及び表面溶接手順を用いて生成される。
【００２０】
本発明は、加圧超低温流体を保菅するためのスチールコンテナ、特にＰＬＮＧコンテナの溶接に十分に適するが、これに限定されず、むしろ、本発明は、任意のスチール構造の溶接に適する。破壊力学に基づく分析が行われ、臨界表面破壊不連続部サイズが壁厚に対して小さいという条件で、本発明により生成された溶接継手は、超高強度低合金鋼以外の用途に応用することが可能である。本発明による靭性最適化溶接継手から利益を得ることができるＰＬＮＧ以外の用途は、例えば、本発明を制限することなく、圧力容器、配管及びパイプライン、及びスチール構造体を含む。
【００２１】
更に、１つ又はそれ以上の好ましい実施形態に関して本発明を説明したが、特許請求の範囲に示す本発明の範囲から逸脱することなく他の変更を為し得ることは理解されるものとする。
【００２２】
用語集
超低温： 約−４０℃（−４０°Ｆ）又はそれよりも低温の任意の温度。
【００２３】
不連続部：溶接接合部の機械的、冶金学的、又は物理的特性の均質性の欠如のような溶接接合部の典型的な構造の中断。
【００２４】
ＧＭＡＷ：ガス金属アーク溶接。
【００２５】
ＧＴＡＷ：ガス・タングステン・アーク溶接。
【００２６】
ＨＡＺ：加熱影響部分。
【００２７】
加熱影響部分：溶接融合線に隣接し、溶接の加熱により影響を受けた母材。
【００２８】
Ｊ1、δ1：溶接工学の当業者には一般的な亀裂発生力測定値を示す記号。
【００２９】
ＪC、Ｊu、ＪIc、δc、δu、δm、δ1c：溶接工学の当業者には一般的な靭性測定値を示す記号。
【００３０】
ＮＤＥ：非破壊試験。
【００３１】
ＮＤＥ技術：ＮＤＥ手順及びＮＤＥ装置の両方を含む。
【００３２】
限定すること：靭性含む溶接継手の特性が必要な最小値を超えることを標準的手順に従って測定すること。
【００３３】
容易に検知可能：不連続部板厚方向寸法に関して、その位置にも向きにも関係なく検知して修理することができる不連続部の板厚方向寸法を意味する。
【００３４】
ＳＡＷ：埋没アーク溶接。
【００３５】
表面破壊不連続部の板厚方向寸法：表面破壊不連続部が存在する金属片又は溶接継手の厚みを通しての表面破壊不連続部の寸法（すなわち、長さ）。
【００３６】
埋込不連続部の板厚方向寸法：埋込不連続部が存在する金属片又は溶接継手の厚みを通しての埋込不連続部の寸法（すなわち、長さ）。
【００３７】
靭性：破壊開始に対する抵抗。
【００３８】
超高強度低合金鋼：鉄及び約１０重量％よりも少ない全合金添加物を含有し、８３０ＭＰａ（１２０ｋｓｉ）よりも大きい引張強度を有する任意の鋼。
【００３９】
溶接継手：溶融金属と溶融金属の「近傍」であるがそれを超えた母材とを含む溶接された継手。溶接継手は、添加した溶接金属又は加熱影響部分（ＨＡＺ）のいずれかを含むか又は含まなくてもよい。溶融金属の「近傍」の範囲内、従って溶接継手の一部あると考えられる母材の部分は、溶接工学の当業者に公知の要因、例えば、以下に限定されないが、溶接継手の幅、溶接された品目の大きさ、品目を製作するのに必要な溶接継手の数、及び溶接継手間の距離によって変化する。溶接継手を生成するための可能な技術は、以下に限定されないが、加熱補助溶接、圧力補助溶接、レーザ溶接、及び摩擦攪拌溶接を含む。
【００４０】
溶接接合部：構成要素部分が溶接によって接合された組立体。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】表面破壊不連続部を示す図である。
【図２】埋込不連続部を示す図である。
【図３】本発明に従って生成された靭性最適化溶接継手を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央溶接部及び表面溶接部を備え、意図した用途に対して指定された厚み及び最適化された破壊靭性を有する溶接継手を生成するための２つの金属片を溶接する方法であって、
（ａ）意図した用途に用いられる金属における表面破壊不連続部を検知するのに適する第１の非破壊試験技術を選択する段階と、
（ｂ）前記第１の非破壊検査技術により容易に検知可能な最小表面破壊不連続部板厚方向寸法を判断する段階と、
（ｃ）前記意図した用途に用いられる金属における埋込不連続部を検知するのに適する第２の非破壊試験技術を選択する段階と、
（ｄ）前記第２の非破壊試験技術により容易に検知可能な最小埋込不連続部板厚方向寸法を判断する段階と、
（ｅ）前記最小表面破壊不連続部板厚方向寸法と実質的に等しい板厚方向寸法を有する表面破壊不連続部からの前記溶接継手における破壊開始を実質的に防ぐのに妥当な第１の靭性値と、前記最小埋込不連続部板厚方向寸法と実質的に等しい板厚方向寸法を有する埋込不連続部からの該溶接継手における破壊開始を実質的に防ぐのに妥当な第２の靭性値とを判断する段階と、
（ｆ）前記第１の靭性値に実質的に等しいか又はそれよりも大きい靭性値を有する表面溶接部を生成することになる表面溶接部溶接手順と、前記第２の靭性値に実質的に等しいか又はそれよりも大きい靭性値を有する中央溶接部を生成することになる中央溶接部溶接手順とを設計する段階と、
（ｇ）前記中央溶接部溶接手順を用いて前記中央溶接部を生成する段階と、
（ｈ）前記表面溶接部溶接手順を用いて前記表面溶接部を生成する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
溶接継手を生成するための２つの金属片を溶接する方法により生成され、意図した用途に対して最適化された破壊靭性を有する溶接継手であって、
中央溶接部及び表面溶接部から成り、かつ指定された厚みを有し、
前記方法が、
（ａ）前記意図した用途に用いられる金属における表面破壊不連続部を検知するのに適する第１の非破壊試験技術を選択する段階と、
（ｂ）前記第１の非破壊検査技術により容易に検知可能な最小表面破壊不連続部板厚方向寸法を判断する段階と、
（ｃ）前記意図した用途に用いられる金属における埋込不連続部を検知するのに適する第２の非破壊試験技術を選択する段階と、
（ｄ）前記第２の非破壊試験技術により容易に検知可能な最小埋込不連続部板厚方向寸法を判断する段階と、
（ｅ）前記最小表面破壊不連続部板厚方向寸法と実質的に等しい板厚方向寸法を有する表面破壊不連続部からの前記溶接継手における破壊開始を実質的に防ぐのに妥当な第１の靭性値と、前記最小埋込不連続部板厚方向寸法と実質的に等しい板厚方向寸法を有する埋込不連続部からの該溶接継手における破壊開始を実質的に防ぐのに妥当な第２の靭性値とを判断する段階と、
（ｆ）前記第１の靭性値に実質的に等しいか又はそれよりも大きい靭性値を有する表面溶接部を生成することになる表面溶接部溶接手順と、前記第２の靭性値に実質的に等しいか又はそれよりも大きい靭性値を有する中央溶接部を生成することになる中央溶接部溶接手順とを設計する段階と、
（ｇ）前記中央溶接部溶接手順を用いて前記中央溶接部を生成する段階と、
（ｈ）前記表面溶接部溶接手順を用いて前記表面溶接部を生成する段階と、
を含む、
ことを特徴とする溶接継手。
【請求項１】
中央溶接部及び表面溶接部を備え、意図した用途に対して指定された厚み及び最適化された破壊靭性を有する溶接継手を生成するための２つの金属片を溶接する方法であって、
（ａ）意図した用途に用いられる金属における表面破壊不連続部を検知するのに適する第１の非破壊試験技術を選択する段階と、
（ｂ）前記第１の非破壊検査技術により容易に検知可能な最小表面破壊不連続部板厚方向寸法を判断する段階と、
（ｃ）前記意図した用途に用いられる金属における埋込不連続部を検知するのに適する第２の非破壊試験技術を選択する段階と、
（ｄ）前記第２の非破壊試験技術により容易に検知可能な最小埋込不連続部板厚方向寸法を判断する段階と、
（ｅ）前記最小表面破壊不連続部板厚方向寸法と実質的に等しい板厚方向寸法を有する表面破壊不連続部からの前記溶接継手における破壊開始を実質的に防ぐのに妥当な第１の靭性値と、前記最小埋込不連続部板厚方向寸法と実質的に等しい板厚方向寸法を有する埋込不連続部からの該溶接継手における破壊開始を実質的に防ぐのに妥当な第２の靭性値とを判断する段階と、
（ｆ）前記第１の靭性値に実質的に等しいか又はそれよりも大きい靭性値を有する表面溶接部を生成することになる表面溶接部溶接手順と、前記第２の靭性値に実質的に等しいか又はそれよりも大きい靭性値を有する中央溶接部を生成することになる中央溶接部溶接手順とを設計する段階と、
（ｇ）前記中央溶接部溶接手順を用いて前記中央溶接部を生成する段階と、
（ｈ）前記表面溶接部溶接手順を用いて前記表面溶接部を生成する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
溶接継手を生成するための２つの金属片を溶接する方法により生成され、意図した用途に対して最適化された破壊靭性を有する溶接継手であって、
中央溶接部及び表面溶接部から成り、かつ指定された厚みを有し、
前記方法が、
（ａ）前記意図した用途に用いられる金属における表面破壊不連続部を検知するのに適する第１の非破壊試験技術を選択する段階と、
（ｂ）前記第１の非破壊検査技術により容易に検知可能な最小表面破壊不連続部板厚方向寸法を判断する段階と、
（ｃ）前記意図した用途に用いられる金属における埋込不連続部を検知するのに適する第２の非破壊試験技術を選択する段階と、
（ｄ）前記第２の非破壊試験技術により容易に検知可能な最小埋込不連続部板厚方向寸法を判断する段階と、
（ｅ）前記最小表面破壊不連続部板厚方向寸法と実質的に等しい板厚方向寸法を有する表面破壊不連続部からの前記溶接継手における破壊開始を実質的に防ぐのに妥当な第１の靭性値と、前記最小埋込不連続部板厚方向寸法と実質的に等しい板厚方向寸法を有する埋込不連続部からの該溶接継手における破壊開始を実質的に防ぐのに妥当な第２の靭性値とを判断する段階と、
（ｆ）前記第１の靭性値に実質的に等しいか又はそれよりも大きい靭性値を有する表面溶接部を生成することになる表面溶接部溶接手順と、前記第２の靭性値に実質的に等しいか又はそれよりも大きい靭性値を有する中央溶接部を生成することになる中央溶接部溶接手順とを設計する段階と、
（ｇ）前記中央溶接部溶接手順を用いて前記中央溶接部を生成する段階と、
（ｈ）前記表面溶接部溶接手順を用いて前記表面溶接部を生成する段階と、
を含む、
ことを特徴とする溶接継手。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２００６−５０２８６５（Ｐ２００６−５０２８６５Ａ）
【公表日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５０１０５０（Ｐ２００５−５０１０５０）
【出願日】平成１５年８月４日（２００３．８．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０２４２７０
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０３３１４５
【国際公開日】平成１６年４月２２日（２００４．４．２２）
【出願人】（５００４５０７２７）エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー (46)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年８月４日（２００３．８．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０２４２７０
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０３３１４５
【国際公開日】平成１６年４月２２日（２００４．４．２２）
【出願人】（５００４５０７２７）エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー (46)
【Ｆターム（参考）】
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