エレクトロスラグ溶接部の破壊性状に関する研究

摘要

本研究では、SN490C材の溶接組立箱形断面柱を対象に、ESW部の素材特性試験、部分モデル試験を実施し、有限要素法解析による検討を行った。 本研究の結果、以下の結論が得られた。 1）ESW部の素材特性試験を実施し、構成部位の機械的性質を確認した。 また、シヤルピー衝撃試験の結果から、本試験材の場合、①Depo中央部はDepo端部と比較してvEOが小さい、②Depo-1、F.Lでは板厚中央側（C側）と板厚表層側（T側）で位置によらずほぼ同様な靭性を示すと考えられる、③HAZ-1では、板厚中央側（C側）と比較して板厚表層側（T側）、傾斜部の方が高い靭性を示す、等の結果が得られた。 これらの結果は、文献9），10）に示された結果と同様の傾向を示している。 2）部分モデル試験の結果、①試験温度-20°CのU2a-0の脆性破断、U2b-0のポップインおよび試験体温度0°Cでスキンプレート引張軸力比0.6のU0b-6の脆性破壊は、継手の弾性範囲で主としてスキンプレートHAZ部から発生している、②試験温度0°CのU0a-0、U0b-0、U0b-3の脆性破断は溶接金属部より発生し、継手の破断耐力が大きい、等の知見が得られた。 3）試験体モデルの弾塑性FEM解析を実施し、試験結果との比較検討、脆性破壊の起点となったESW部の応力·ひずみ状態について分析を行った結果、①破壊限界応力を考えることで、破壊起点、破壊発生が概ね推定できると考える、②vEbrとσ_p/σ_(yT)との関係から必要靭性についても検討が可能になるものと考える、等の結果が得られた。 今後は、破壊限界応力σ_cと解析値σ_pの検討を進める他、ESW部における破壊と靭性値の関係、ESWの溶け込み量の影響について明確化する必要がある。 柱梁接合部モデルに破壊限界応力による破壊条件を適用したケースについても検討を進め、部材寸法と破断耐力の関係について検討する必要がある。