鋼橋溶接継手の要求品質と超音波探傷検査を用いた品質管理

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11305034
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 三木 千寿 東京工業大学, 工学部, 教授 (20016645)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 廣瀬 壮一 東京工業大学, 工学部, 教授 (00156712) ; 森 猛 法政大学, 工学部, 教授 (10157860) ; 市川 篤司 東京工業大学, 工学部, 教授 (20302953) ; 白旗 弘美 武蔵工業大学, 工学部, 助手 (40298013) ; 西川 和弘 建設省, 土木研究所・橋梁研究室, 室長(研究職)
• Keywords: 溶接継手 / 溶接欠陥 / 許容欠陥寸法 / 疲労特性 / 破壊力学 / 超音波探傷

Research Abstract

本研究の初年度として、本年度は鋼橋溶接継手部の要求品質を検討するべく以下の検討を行った。
1.溶接継手部に発生する溶接欠陥を完全に除去することは事実上困難であり、また経済的ではない。そのため、どの程度の大きさの欠陥であれば許容でき、それ以上の大きさの欠陥については確実に発見・除去することが必要となる。ここでは、人工的に溶接部に種々の溶接欠陥を導入した溶接継手試験体を用いて長寿命から短寿命までの疲労試験を行い、溶接欠陥の疲労現象への感受性を検討し、破壊力学的なアプローチと併せて疲労面から見た溶接継手部の許容欠陥寸法について検討を行った。対象とした溶接継手は横突合せ溶接継手であり、代表的な溶接欠陥であるブローホール、スラグ巻込み、割れ、溶け込み不足、融合不良の五種類の溶接欠陥を導入して検討した。欠陥の種類、欠陥形状、欠陥位置、またそれらに伴う欠陥近傍の応力分布、残留応力の差異から疲労への感受性の差異を検討し、各欠陥に対する許容欠陥寸法を定めた。
2.一般的に鋼材の溶接では、母材強度よりも静的強度の大きい溶接棒を用いて溶接が行われるが、母材強度が高強度化すると、それに見合った性能の良い高強度の溶接棒が現在ないのが現状である。そこでここでは、溶接金属強度と母材強度の組み合わせにより溶接継手部の強度特性がどのように変化するか、また、溶接欠陥がある場合、その溶接欠陥の影響が強度の組み合わせによりどのように変化するかについての基礎的研究として、種々の組み合わせ及び開先形状により横突合せ溶接継手試験体を作成し、溶接部の静的強度特性、及び欠陥をモデル化するために円孔を入れた試験体の静的強度特性を引張試験により検討した。
今後の課題として、溶接欠陥から発生、進展する疲労き裂の進展挙動及び疲労強度を精度良く評価できる破壊力学モデルの構築、及び定めた許容欠陥を確実に発見できる、超音波探傷検査の高精度化、探傷システム作りを行うことが必要となる。