JPS6347557B2 - - Google Patents
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- JPS6347557B2 JPS6347557B2 JP10116980A JP10116980A JPS6347557B2 JP S6347557 B2 JPS6347557 B2 JP S6347557B2 JP 10116980 A JP10116980 A JP 10116980A JP 10116980 A JP10116980 A JP 10116980A JP S6347557 B2 JPS6347557 B2 JP S6347557B2
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Description
本発明は応力除去焼なまし処理により溶接残留
応力を軽減して脆性破壊強度、疲労強度などの機
械的強度を向上させることのできる溶接構造物お
よびそれらの製造法に関する。
一般に鋼構造物の突合せ溶接部、T継手部、す
み肉溶接部には、溶接後引張り残留応力が発生
し、これを除去または軽減するために通常応力除
去焼なまし処理が行なわれる。
この応力除去焼なまし処理は、引張り応力を軽
減し、かつ溶接熱影響部の組織を改善して強度を
上げるために行われるもので、通常鋼のαγ変
態を起こす温度(特に好ましくは600〜650℃)の
条件下に、構造物の肉厚1インチ当り約1時間保
ち約300℃またはそれ以下の温度まで徐冷(特に
50℃/hr以下の冷却速度で、好ましくは炉冷によ
る)するものである。この処理により応力除去な
ましが可能な材料は、炭素鋼、低合金鋼及びステ
ンレス鋼(高合金鋼)である。
溶接部には、被溶接材と同系統の溶接金属を溶
着するのが普通なので、被溶接材と溶接金属の熱
膨脹係数はぼ同等である。そのため溶接部(溶接
熱影響部を含む)に応力除去焼なまし処理を施し
ても、溶接金属の表面には10Kg/mm2以下ではある
が引張応力が残留する。なぜなら、応力除去焼な
まし処理時に溶接部を含め構造物を加熱すると、
それらが熱膨脹する。そしてそれらが冷却される
と、被溶接部によつて拘束された溶接金属の表面
に引張応力が残留する。勿論その引張応力の大き
さは、応力除去焼なまし処理を施さないときと比
べて3分の1ないし4分の1以下に下がるが、や
はり溶接部には脆性破壊及び疲労破壊が発生する
危険性がある。またこのような溶接部は応力腐食
割れに対しても敏感である。
本発明の目的は、溶接金属の表面に圧縮応力を
与えて溶接部の脆性破壊強度及び疲労強度を向上
させ、また耐応力腐食割れ性を改善した溶接構造
物およびその製造方法を提供することにある。
本発明は、上記の目的を達成するため熱膨脹係
数の大きい溶接金属と熱膨脹係数の小さい溶接金
属を適宜重ね合わせた溶接構造に関するもので、
これに応力除去焼なまし処理を施すことにより溶
接金属の表面に圧縮応力を発生させるものであ
る。本発明をより具体的に述べると、金属構造物
の被溶接部によつて規定される領域内で、該被溶
接部によつて拘束されるように母材面に溶着され
た溶接金属を有するものにおいて、該溶接金属は
第1の溶接金属層とそれに連なる第2の溶接金属
層とを含み、該第2の溶接金属層は前記第1の溶
接金属層より大きい熱膨脹係類を有し、かつ前記
第1の溶接金属層は上記領域内で開放面を有する
ことを特徴とする溶接構造物およびその製造方法
である。
本発明の原理に従えば、第1の溶接金属層と第
2のの溶接金属層は母材の厚さ方向に重ねられる
べきであり、被溶接部の少なくとも一側におい
て、前者により後者が被覆されることが必要であ
る。
以下、本発明を実施例を参照しながら説明す
る。
本発明は、各種溶接に適用可能であるが、その
例を第1図A〜第1図Eに示す。第1図AはI型
開先に適用したもので、熱膨脹係数α1、厚さt1の
母材をx1だけ離したI型開先内に、まず熱膨脹係
数α3の第1の溶接金属3を溶接し、次に熱膨脹係
数α2の第2の溶接金属2を高さh1だけ溶接し、最
後に第1の溶接金属3′を溶接する。このように
して得られた溶接部を応力除去焼なまし処理する
と、その加熱時に熱膨脹係数の大きい第2の溶接
金属2は、第1の溶接金属3よりも多く熱膨脹す
る。そしてこの溶接部を冷却すると、熱膨脹係数
の大きい溶接金属はより多く収縮する。この収縮
によつて第1の溶接金属層は圧縮力を受け開放面
Aに圧縮応力が残留する。同様にして、第1図B
はK型開先、第1図CはV型開先、第1図DはU
型開先、第1図EはX型開先においても熱膨脹係
数の大きい第2の溶接金属層7,10,13,1
6を第1の溶接金属6,6′,9,12,15,
15′と重ね合わせ、応力除去焼なまし処理を施
せば、第1の溶接金属層の開放面に圧縮応力を生
じさせることができる。第1図A〜第1図Eにお
ける母材1,4,5,8,11,14の熱膨脹係
数は、第1及び第2の溶接金属層との熱膨脹係数
の関係で定められるものではないが、一般の鉄鋼
材料とその溶接という観点からすれば、母材と第
1の溶接金属層の材料は同系統、即ちほぼ同一の
熱膨脹係数を有するものを用いるのが普通であ
る。
第1及び第2の溶接金属の熱膨脹係数の差の大
きさその他の原因によつて、圧縮力の大きさが異
なる。鉄鋼材料でいえば、マルテンサイト系鋼の
熱膨脹係数が11〜13×10-6/℃、オーステナイト
系鋼は16〜19×10-6/℃である。本発明の効果を
期待するためには、わずかの熱膨脹係数の差しか
ない同系統の溶接金属を重ね合せてもあまり意味
がない。実用的には、第2の溶接金属層は第1の
溶接金属層よりも熱膨脹係数が1×10-6/℃以上
大きいもの、特に好ましくは3×10-6/℃以上大
きいものがよい。
次に残留圧縮応力を生じさせるために顕著に影
響するのは開先内に重ねられた第1と第2の溶接
金属層の断面積比(これは層の厚さの比でもよ
い)である。第2の溶接金属層による影響を第1
の溶接金属層の開放面に生じさせるためには、第
2の溶接金属層の断面積または層の厚さがある一
定量以上必要である。その量は、母材、溶接金
属、開先形状、溶接応力除去焼なまし処理の条件
その他によつて変つて一定してはいないが、本発
明によつて提示される具体的な情報を利用して、
個々の面積比を求めることが可能である。
第1図Aおよび第1図Eにおいて、第1表およ
び第2表に示す化学成分と機械的強度および熱膨
脹係数を有する母材および溶接材を用いて溶接構
造物を作製した。溶接はいずれも被覆アーク溶接
であつて、溶接条件は予熱温度150℃、パス間温
度150℃、入熱量18000J/cmで行なつた。
The present invention relates to welded structures capable of reducing welding residual stress through stress relief annealing treatment and improving mechanical strength such as brittle fracture strength and fatigue strength, and a method for manufacturing the same. Generally, tensile residual stress is generated in butt welds, T-joints, and fillet welds of steel structures after welding, and stress relief annealing treatment is usually performed to remove or reduce this stress. This stress relief annealing treatment is performed to reduce tensile stress and improve the structure of the weld heat-affected zone to increase strength. It is performed at a temperature at which αγ transformation occurs in normal steel (particularly preferably 600 to 600°C). 650°C) for approximately 1 hour per inch of wall thickness of the structure, and then gradually cooled to a temperature of approximately 300°C (especially
(preferably by furnace cooling) at a cooling rate of 50°C/hr or less. Materials that can be stress-relieved annealed by this treatment are carbon steel, low alloy steel, and stainless steel (high alloy steel). Since the weld metal of the same type as the material to be welded is usually deposited on the welding part, the coefficients of thermal expansion of the material to be welded and the weld metal are approximately the same. Therefore, even if stress relief annealing is applied to the weld zone (including the weld heat affected zone), tensile stress remains on the surface of the weld metal, although it is less than 10 kg/ mm2 . This is because heating the structure, including welds, during the stress relief annealing process
They expand thermally. When they are cooled, tensile stress remains on the surface of the weld metal restrained by the welded part. Of course, the magnitude of the tensile stress is reduced to one-third to one-fourth of that without stress-relieving annealing, but there is still a risk of brittle fracture and fatigue fracture occurring in the weld. There is sex. Such welds are also sensitive to stress corrosion cracking. An object of the present invention is to provide a welded structure in which the brittle fracture strength and fatigue strength of the welded part are improved by applying compressive stress to the surface of the welded metal, and the stress corrosion cracking resistance is improved, and a method for manufacturing the same. be. In order to achieve the above object, the present invention relates to a welded structure in which a weld metal with a large coefficient of thermal expansion and a weld metal with a small coefficient of thermal expansion are appropriately overlapped.
Compressive stress is generated on the surface of the weld metal by subjecting it to stress relief annealing treatment. More specifically, the present invention includes a weld metal welded to a base metal surface within a region defined by the welded part of a metal structure so as to be restrained by the welded part. The weld metal includes a first weld metal layer and a second weld metal layer continuous thereto, the second weld metal layer having a thermal expansion coefficient greater than that of the first weld metal layer, The welded structure and its manufacturing method are characterized in that the first welded metal layer has an open surface within the above region. According to the principle of the present invention, the first weld metal layer and the second weld metal layer should be overlapped in the thickness direction of the base metal, and the former should cover the latter on at least one side of the welded part. It is necessary to do so. Hereinafter, the present invention will be explained with reference to Examples. The present invention is applicable to various types of welding, examples of which are shown in FIGS. 1A to 1E. Figure 1A is applied to an I-shaped groove, in which a first weld with a thermal expansion coefficient of α 3 is first applied to the I-shaped groove with a base material of thermal expansion coefficient α 1 and thickness t 1 separated by x 1 . The metal 3 is welded, then the second weld metal 2 with a coefficient of thermal expansion α 2 is welded to a height h 1 , and finally the first weld metal 3' is welded. When the welded part thus obtained is subjected to stress relief annealing treatment, the second weld metal 2 having a large coefficient of thermal expansion expands thermally more than the first weld metal 3 during heating. When the weld is cooled, the weld metal, which has a large coefficient of thermal expansion, contracts more. Due to this contraction, the first weld metal layer receives a compressive force, and compressive stress remains on the open surface A. Similarly, Figure 1B
Figure 1 shows a K-shaped groove, Figure 1 C shows a V-shaped groove, and Figure 1 D shows a U-shaped groove.
The mold groove, FIG.
6 as the first weld metal 6, 6', 9, 12, 15,
15' and subjected to stress relief annealing treatment, compressive stress can be generated on the open surface of the first weld metal layer. The thermal expansion coefficients of the base metals 1, 4, 5, 8, 11, and 14 in FIGS. 1A to 1E are not determined by the relationship between the thermal expansion coefficients with the first and second weld metal layers. From the viewpoint of general steel materials and their welding, it is common to use materials for the base material and the first weld metal layer that are of the same type, that is, have approximately the same coefficient of thermal expansion. The magnitude of the compressive force differs depending on the magnitude of the difference in coefficient of thermal expansion between the first and second weld metals and other causes. In terms of steel materials, martensitic steel has a coefficient of thermal expansion of 11 to 13 x 10 -6 /°C, and austenitic steel has a coefficient of thermal expansion of 16 to 19 x 10 -6 /°C. In order to expect the effects of the present invention, there is little point in overlapping weld metals of the same type with only a slight difference in coefficient of thermal expansion. Practically speaking, the second weld metal layer preferably has a thermal expansion coefficient greater than that of the first weld metal layer by 1×10 -6 /°C or more, particularly preferably by 3×10 -6 /°C or more. Next, what significantly influences the generation of residual compressive stress is the cross-sectional area ratio (this may also be the ratio of the layer thicknesses) of the first and second weld metal layers stacked in the groove. . The influence of the second weld metal layer is
In order to cause this to occur on the open surface of the weld metal layer, the cross-sectional area or layer thickness of the second weld metal layer must be at least a certain amount. Although the amount varies depending on the base material, weld metal, groove shape, welding stress relief annealing treatment conditions, etc., it is possible to use the specific information presented by the present invention. do,
It is possible to determine individual area ratios. In FIGS. 1A and 1E, welded structures were fabricated using base metals and welding materials having chemical components, mechanical strengths, and coefficients of thermal expansion shown in Tables 1 and 2. All welding was covered arc welding, and the welding conditions were a preheating temperature of 150°C, an interpass temperature of 150°C, and a heat input of 18000 J/cm.
【表】【table】
【表】
第1図Aに示すI型開先の場合、被溶接材母材
の板厚t1は100mm、開先間隙x1は25mmであつて、
裏当金(図示せず)を用いて、第一の溶接金属層
(マルテンサイト系)3′を形成し、次に第二の溶
接金属層(オーステナイト系)2を形成し、最後
に第1の溶接金属層3を形成した。第1図Eに示
すX型開先の場合、被溶接材(母材)の板厚t2は
100mm、開先間隙x3は5mmであつて、まず第二の
溶接材16(オーステナイト系被溶接材)を用い
て、突合せ部の中心からそれぞれh2/2だけ両面
に肉盛し、次いで第一の溶接材(コンテンサイト
系溶接材)を用いて両面に溶接金属層15,1
5′を形成した。なお第1図Aおよび第1図Eに
おいて、第一および第二の溶接金属層の構造は母
材の板厚方向に対称となるように設計された。
上記のようにして作製した突合せ溶接継手に対
して溶接後600℃で3時間の応力除去焼なまし処
理を行なつた。その後、溶接材3および溶接材1
5の表面における残留応力を抵抗線ひずみゲージ
を用いて測定した。
第2図は第1図Aの溶接部における応力と、第
2の溶接金属層の厚さh1と母材の厚さt1との関係
を示し、第3図は第1図Eの溶接部における応力
と、第2の溶接金属層の厚さh2と母材の厚さt2と
の関係を示すグラフである。これらのグラフから
第2の溶接金属層の厚さh1、h2と母材の厚さt1、
t2の比率が大きくなればなるほど、第1の溶接金
属層の開放面(表面)における圧縮力を大きくす
ることができることがわかる。
また、第2図および第3図によれば、第1図A
および第1図EにおけるI型開先およびX型開先
の場合、第二溶接金属層の大きさ(母材の板厚方
向における長さで表示)が母材の板厚の約20%以
上で、第一溶接金属表面に圧縮応力が生じること
がわかる。第二溶接金属層の大きさを一定とする
とX型開先では、I型開先に比べて第二溶接金属
層の量(面積)が小さくなるので、圧縮応力を生
じさせるためは第二溶接金属層の長さを少し大き
くする必要がある。
次に被溶接材にインコネルまたは炭素鋼、第一
溶接材にインコネル、第二溶接材にオーステナイ
ト系をそれぞれ用いて溶接構造物を作製した。こ
れらの溶接材料の化学成分と機械的性質および熱
膨脹係数をそれぞれ第3表および第4表に示す。[Table] In the case of the I-type groove shown in Fig. 1A, the plate thickness t 1 of the base material to be welded is 100 mm, the groove gap x 1 is 25 mm, and
Using a backing metal (not shown), a first weld metal layer (martensitic) 3' is formed, then a second weld metal layer (austenitic) 2 is formed, and finally the first A weld metal layer 3 was formed. In the case of the X-shaped groove shown in Fig. 1E, the plate thickness t 2 of the material to be welded (base material) is
100mm, and groove gap x 3 is 5mm. First, using the second welding material 16 (austenitic material to be welded), build up on both sides by h 2 /2 from the center of the butt part, and then Weld metal layer 15, 1 on both sides using 1 welding material (contentite type welding material)
5' was formed. Note that in FIGS. 1A and 1E, the structures of the first and second weld metal layers were designed to be symmetrical in the thickness direction of the base metal. The butt welded joints produced as described above were subjected to stress relief annealing treatment at 600° C. for 3 hours after welding. After that, welding material 3 and welding material 1
The residual stress on the surface of No. 5 was measured using a resistance wire strain gauge. Figure 2 shows the relationship between the stress in the weld zone in Figure 1A, the thickness h1 of the second weld metal layer, and the thickness t1 of the base metal, and Figure 3 shows the relationship between the stress in the weld zone in Figure 1A, and the relationship between the weld zone in Figure 1E. 2 is a graph showing the relationship between the stress at the part, the thickness h2 of the second weld metal layer, and the thickness t2 of the base material. From these graphs, the thickness h 1 , h 2 of the second weld metal layer and the thickness t 1 of the base metal,
It can be seen that the larger the ratio of t 2 is, the larger the compressive force on the open surface (surface) of the first weld metal layer can be. Also, according to FIGS. 2 and 3, FIG.
In the case of I-shaped groove and It can be seen that compressive stress is generated on the surface of the first weld metal. If the size of the second weld metal layer is constant, the amount (area) of the second weld metal layer is smaller in an X-shaped groove than in an I-type groove, so in order to generate compressive stress, It is necessary to increase the length of the metal layer a little. Next, a welded structure was produced using Inconel or carbon steel as the material to be welded, Inconel as the first welding material, and austenitic material as the second welding material. The chemical composition, mechanical properties and coefficient of thermal expansion of these welding materials are shown in Tables 3 and 4, respectively.
【表】【table】
【表】
溶接は室温下、入熱量1500J/mで行つた。第
1図Aおよび第1図Bにおいて、第二溶接材(オ
ーステナイト系)を板の中心から両側に同じ高さ
に肉盛した後、被溶接材(母材)と同等の熱膨脹
係数を有する第一溶接材(インコネル系)を第二
の溶接材上に肉盛した。ここで板厚に対する第二
溶接材の高さは第1図Aでは20%、第1図Eでは
40%とした。溶接後、600℃で3時間の応力除去
焼なまし処理を行ない、その後、板の表、裏両面
について、抵抗線ひずみゲージで残留応力を測定
した。この測定結果を第5表に示す。[Table] Welding was performed at room temperature with a heat input of 1500 J/m. In Figures 1A and 1B, after the second welding material (austenitic) is built up to the same height on both sides from the center of the plate, a One welding material (Inconel type) was built up on the second welding material. Here, the height of the second welding material relative to the plate thickness is 20% in Figure 1A and 20% in Figure 1E.
It was set at 40%. After welding, stress relief annealing was performed at 600°C for 3 hours, and then residual stress was measured on both the front and back sides of the plate using a resistance wire strain gauge. The measurement results are shown in Table 5.
【表】
第5表によれば、板厚に対する第二溶接材の高
さがI型開先(第1図A)では20%、X型開先
(第1図E)では40%であれば、圧縮残留応力が
発生していることを示している。
次に第4図Aに示すV型開先(60度開先)にそ
れぞれ第1表に示す材料(母材、第一溶接材、第
二溶接材)を用いて溶接構造物を作製した。溶接
法、応力除去焼なまし処理法、応力測定は前述し
た通りである。この応力測定試験結果を第4図B
に示す。第4図Bによれば、母材17板厚t3に対
する第二溶接材19の高さh3が20%を超えると圧
縮応力が生じることがわかる。しかしその増加傾
向は、第2図および第3図に対する場合ほど顕著
でない。それは第4図Aの断面形状が母材の厚さ
方向において非対称であり、そのため溶接部に曲
げの応力が生じて、圧縮応力を減じるためと考え
られる。
以下、同様に第1表にそれぞれ示された材料
(母材、第一溶接材、第二溶接材)を用いて第5
図A、第6図A、第7図A、第8図Aおよび第9
図Bに示す溶接構造物を作製し、応力除去焼なま
し処理後、応力測定を行つた。
第5図Aにおいては、第二溶接金属層22が第
一溶接金属層21,23によつて挾まれている構
造となつている。この構造物の残留応力は第5図
Bに示すように第4図Bの場合とほぼ類以した傾
向を示している。
第6図Aにおいては、第二溶接金属層25が第
一溶接金属層26の表面近くにのみ挿入されてい
る。なお第一溶接金属層26の表面から第二溶接
金属層25までの距離dの母材の板厚t6に対する
割合は5%である。この構造物の残留応力を示す
第6図Bによれば、第二溶接金属層25の全溶接
金属に対する割合は大きくないにもかかわらず、
圧縮応力が充分に現われていることを示してい
る。
第7図Bは第7図Aに示す60度V型開先につい
て得られた圧縮応力を示すグラフである。溶接構
造物の表面から第二溶接金属層28までの深さ
d′の母材t7に対する割合は10%であり、29は第
一溶接金属層を示す。
第8図Bは第8図Aに示すI型開先によつて得
られた圧縮応力を示すグラフである。第8図Aに
おいて32が第一の溶接金属層、31が第二の溶
接金属層である。第一及び第二の溶接金属層は母
材の板厚方向に対称構造となるように配置されて
いる。第8図Bにおいて、第一溶接金属層の深さ
dと母材板厚t8の割合を5%(〇)、10%(△)、
15%(×)とした。これによれば、第二溶接金属
層の割合がそれほど大きくなくとも、開放面に圧
縮応力を発生させることができる。
第9図Bは第9図Aの溶接構造によつて得られ
た圧縮応力を示すグラフである。第9図Aに示す
溶接構造は、母材の板厚方向に非対称で、そのた
め圧縮応力が生じる度合は、他の対称構造のもの
より小さい。なお、第9図Bにおいて、第二溶接
金属層34の深さdの母材33の板厚t9に対する
割合は、10%(〇)、20%(△)、30%(×)とし
た。
上記実施例を総合すると、溶接部は対称形の方
が圧縮応力の付与に有効であり、また通常の場合
対称形であることは溶接部における曲げ変形を少
なくするために好都合である。上記実施例におい
てI型、K型、V型、U型、X型の突合せ溶接に
ついて説明したが、本発明はこれらの他にY型の
開先形状を有する突合せ溶接、T継手の溶接、及
びすみ肉溶接にも適用することができる。また本
発明の実施例では、溶接金属として2種類用いた
が、3種類以上の溶接金属を組合せてもよいこと
は自明である。
本発明による溶接構造物は、水車ランナ、原子
炉圧力容器、各種厚肉配管などに適用できる。
以上のように本発明によれば、溶接金属の表面
に圧縮応力を与えて溶接部の被壊強度および疲労
強度を向上させ、耐応力腐食割れを防止すること
ができる。[Table] According to Table 5, the height of the second weld material relative to the plate thickness is 20% for the I-shaped groove (Fig. 1 A) and 40% for the X-shaped groove (Fig. 1 E). This indicates that compressive residual stress is occurring. Next, a welded structure was fabricated using the materials shown in Table 1 (base metal, first welding material, second welding material) in the V-shaped groove (60 degree groove) shown in FIG. 4A. The welding method, stress relief annealing treatment method, and stress measurement were as described above. The results of this stress measurement test are shown in Figure 4B.
Shown below. According to FIG. 4B, it can be seen that compressive stress occurs when the height h 3 of the second welding material 19 with respect to the plate thickness t 3 of the base material 17 exceeds 20%. However, the increasing trend is not as pronounced as for FIGS. 2 and 3. This is thought to be because the cross-sectional shape of FIG. 4A is asymmetrical in the thickness direction of the base material, which causes bending stress to occur in the welded portion and reduces compressive stress. Hereinafter, similarly, using the materials shown in Table 1 (base metal, first welding material, second welding material),
Figure A, Figure 6A, Figure 7A, Figure 8A and Figure 9
A welded structure shown in Figure B was produced, and after stress-relieving annealing treatment, stress measurements were performed. In FIG. 5A, the second weld metal layer 22 is sandwiched between the first weld metal layers 21 and 23. As shown in FIG. 5B, the residual stress of this structure shows a tendency almost similar to that in FIG. 4B. In FIG. 6A, the second weld metal layer 25 is inserted only near the surface of the first weld metal layer 26. Note that the ratio of the distance d from the surface of the first weld metal layer 26 to the second weld metal layer 25 to the plate thickness t 6 of the base material is 5%. According to FIG. 6B, which shows the residual stress of this structure, although the proportion of the second weld metal layer 25 to the total weld metal is not large,
This shows that compressive stress is sufficiently expressed. FIG. 7B is a graph showing the compressive stress obtained for the 60 degree V-shaped groove shown in FIG. 7A. Depth from the surface of the welded structure to the second weld metal layer 28
The ratio of d' to the base metal t7 is 10%, and 29 indicates the first weld metal layer. FIG. 8B is a graph showing the compressive stress obtained with the I-shaped groove shown in FIG. 8A. In FIG. 8A, 32 is a first weld metal layer, and 31 is a second weld metal layer. The first and second weld metal layers are arranged symmetrically in the thickness direction of the base material. In Fig. 8B, the ratio of the depth d of the first weld metal layer to the base material plate thickness t8 is 5% (〇), 10% (△),
It was set as 15% (×). According to this, compressive stress can be generated on the open surface even if the proportion of the second weld metal layer is not so large. FIG. 9B is a graph showing the compressive stress obtained with the welded structure of FIG. 9A. The welded structure shown in FIG. 9A is asymmetrical in the thickness direction of the base material, and therefore the degree of compressive stress generated is smaller than that of other symmetrical structures. In addition, in FIG. 9B, the ratio of the depth d of the second weld metal layer 34 to the plate thickness t 9 of the base material 33 is 10% (〇), 20% (△), and 30% (x). . Taking the above embodiments together, a symmetrical weld is more effective in applying compressive stress, and a symmetrical weld is usually advantageous for reducing bending deformation in the weld. In the above embodiments, I-type, K-type, V-type, U-type, and It can also be applied to fillet welding. Further, in the embodiments of the present invention, two types of weld metals are used, but it is obvious that three or more types of weld metals may be combined. The welded structure according to the present invention can be applied to water turbine runners, nuclear reactor pressure vessels, various thick-walled pipes, and the like. As described above, according to the present invention, it is possible to apply compressive stress to the surface of the weld metal, improve the fracture strength and fatigue strength of the weld, and prevent stress corrosion cracking.
第1図A〜第1図Eはそれぞれ本発明を適用す
べき継手の例を示す溶接部の一部断面図、第2図
および第3図はI型開先およびX型開先における
溶接金属表面の残留応力と溶接部断面形状との関
係を示すグラフ、第4図A〜第9図Aはそれぞれ
本発明を適用すべき継手の他の例を示す溶接部の
一部断面図、第4図B〜第9図Bは第4図A〜第
9図Aの各種溶接部に対応した残留応力と溶接部
断面形状との関係を示すグラフである。
1,4,5,8,11,14,17,20,2
4,27,30,33……被溶接材(母材)、3,
6,9,12,15,18,21,23,26,
29,32,35……第一溶接金属層、2,7,
10,13,16,19,22,25,28,3
1,34……第二溶接金属層。
1A to 1E are partial sectional views of welded parts showing examples of joints to which the present invention is applied, and FIGS. 2 and 3 are weld metals in an I-shaped groove and an X-shaped groove. Graphs showing the relationship between surface residual stress and the cross-sectional shape of the welded part; FIGS. 4A to 9A are partial cross-sectional views of welded parts showing other examples of joints to which the present invention is applied; Figures B to 9B are graphs showing the relationship between residual stress and the cross-sectional shape of the welded parts corresponding to the various welded parts shown in Figures 4A to 9A. 1, 4, 5, 8, 11, 14, 17, 20, 2
4, 27, 30, 33... material to be welded (base metal), 3,
6,9,12,15,18,21,23,26,
29, 32, 35...first weld metal layer, 2, 7,
10, 13, 16, 19, 22, 25, 28, 3
1, 34...Second weld metal layer.
Claims (1)
域内で、該被溶接部によつて拘束されるように母
材面に溶接された溶接金属を有するものにおい
て、該溶接金属は第1の溶接金属層とそれに連な
る第2の溶接金属層とを含み、該第2の溶接金属
層は前記第1の溶接金属層より大きい熱膨脹係数
を有し、かつ前記第1の溶接金属層は前記領域内
で開放面を有することを特徴とする溶接構造物。 2 前記第1の溶接金属層は前記第2の溶接金属
層より1×10-6/℃以上小さい熱膨脹係数を有す
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
溶接構造物。 3 前記被溶接部は突合せ構造を有することを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の溶接構造
物。 4 前記突合せ構造はI型、U型、V型、K型、
X型又はY型であることを特徴とする特許請求の
範囲第3項記載の溶接部構造物。 5 前記被溶接部は低合金鋼、炭素鋼および高合
金鋼の少なくとも1つを含むことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の溶接部構造物。 6 前記第1の溶接金属は前記被溶接部と実質的
に同一材料であることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の溶接部構造物。 7 被溶接部に形成された開先内に、第1の溶接
金属層が溶接部において開放面を有するように、
第1の溶接金属層と第2の溶接金属層を連ねて形
成するものであつて、第2の溶接金属層は第1の
溶接金属層より大きい熱膨脹係数を有し、応力除
去焼なまし処理により溶接金属表面に圧縮応力を
与えることを特徴とする溶接構造物の製造方法。 8 前記応力焼なまし処理が、溶接部を構成する
材料の変態点に保持した後、徐冷することを特徴
とする特許請求の範囲第7項記載の製造方法。[Scope of Claims] 1. In a metal structure having a weld metal welded to a base metal surface so as to be restrained by the welded part within a region defined by the welded part, The weld metal includes a first weld metal layer and a second weld metal layer continuous therewith, the second weld metal layer having a coefficient of thermal expansion greater than that of the first weld metal layer, and A welded structure, wherein the weld metal layer has an open surface within the region. 2. The welded structure according to claim 1, wherein the first weld metal layer has a coefficient of thermal expansion smaller than that of the second weld metal layer by 1×10 -6 /°C or more. 3. The welded structure according to claim 1, wherein the welded portion has a butt structure. 4 The butt structure is I type, U type, V type, K type,
The welded part structure according to claim 3, characterized in that it is X-shaped or Y-shaped. 5. The welded part structure according to claim 1, wherein the welded part includes at least one of low alloy steel, carbon steel, and high alloy steel. 6. The welded part structure according to claim 1, wherein the first weld metal is made of substantially the same material as the part to be welded. 7. Within the groove formed in the welded part, so that the first weld metal layer has an open surface at the welded part,
A first weld metal layer and a second weld metal layer are formed in series, the second weld metal layer has a larger coefficient of thermal expansion than the first weld metal layer, and is subjected to stress relief annealing treatment. A method for manufacturing a welded structure characterized by applying compressive stress to the surface of the welded metal. 8. The manufacturing method according to claim 7, wherein the stress annealing treatment is performed by slowly cooling the material constituting the welded portion after maintaining the material at a transformation point.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10116980A JPS5728696A (en) | 1980-07-25 | 1980-07-25 | Welded structure and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10116980A JPS5728696A (en) | 1980-07-25 | 1980-07-25 | Welded structure and its manufacture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5728696A JPS5728696A (en) | 1982-02-16 |
| JPS6347557B2 true JPS6347557B2 (en) | 1988-09-22 |
Family
ID=14293514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10116980A Granted JPS5728696A (en) | 1980-07-25 | 1980-07-25 | Welded structure and its manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5728696A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4702406A (en) * | 1986-10-16 | 1987-10-27 | Carolina Power & Light Company | Forming stable welded joints between dissimilar metals |
-
1980
- 1980-07-25 JP JP10116980A patent/JPS5728696A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5728696A (en) | 1982-02-16 |
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