洋結構物建造使用的手銲條 (摘自日高 武史 神鋼技術報告vol.48 2008-1) 1. 前言 近年來因能源需求的高漲致世界的石油、天然氣等的開發正夯， 致在東南亞、南韓及中國大陸等海洋結構物的建造量正大幅度的增加。特別是近年來為著確保埋藏量，如以北海、墨西哥灣作為代表，正進行著在寒冷域‧極地化及大深水化的探勘與開採。Fig1所示為過去二十五年來各種海洋結構物使用水深的推移情況。大深水的開發，是從1990年開始急遽的進展，到了1990年代的後半以後，使用在超過1,000米以上的TLP、FPSO等的浮體式的海洋結構物亦正在增加中。 像這除了寒冷域化及大深水化傾向之外，也因過去發生銲接結構物的脆性破壞等大事故的實例，近年來更在設計階段導入了彈性破壞力學，致以高的安全性作為設計。因此，也要求銲接接頭具有更高的韌性值。在鋼板，要有停止脆性龜裂傳播的特性(crack arrestor)，在銲接接頭要求防止發生脆性破壞的特性，以海洋結構物領域為中心要求作為破壞韌性值更附加要求CTOD(開口變位)值。為著配合這要求，這二十多年來，銲接材料的韌性已被快速的提昇了。 本文在介紹海洋結構物用低溫高強度鋼使用的銲接材料，特別是被覆手銲條。 2. 海洋結構物建造使用的銲接材料概要 這裡是在介紹如何提高海洋結構物建造使用銲材韌性的手段。在 這列舉使用於自升式鑽探平台的YP690MPa級鋼，Table1所示為具代表性銲接接頭所要求的性能以及推荐的銲材。 在自升式鑽探平台的地方，在樁腳(腿)安裝的齒條及在平台上安裝的齒輪，為能支撐全部平台的重量，使用YP690MPa級高強度鋼。其韌性值，最近在-40℃前後要求衝擊韌性值在69J以上。 為著回應這要求，開發了低溫高強度鋼用銲材。在提高銲接金屬韌性有效採取(1)基地的強韌性化(2)顯微組織的微細化(3)顯微組織的針狀肥粒鐵化。銲接金屬的顯微組織，因為在YP500MPa以下為肥粒鐵(鐵素體)+波來鐵(珠光體)、YP600MPa以上的為變韌鐵(貝氏體)或者麻田散鐵(麻氏體)主體的組織，至於在500-600MPa左右之間的強度，在提高韌性的手段不同，但如Table2所示，YP500MPa以下用Ti-B複合添加，而600MPa以上則因增大Ni的添加量以謀求組織的微細化。此外，無論是那一強度的等級，銲接金屬的低氧化都是有效的手段。 3. 海洋結構物使用的手銲條 在海洋結構物使用的銲條中，特別是有關於手銲條詳如Table3所示。 3.1 低溫用鋼用手銲條 Table4所示為低溫用(YP350-YP420MPa級)鋼用手銲條的熔填 金屬性能的一個範例。此外，下述所示為代表性銲條品名之諸項性能。 (1) LB-7018-1(AWS A5.1 E7018-1) LB-7018-1為全姿勢用鐵粉低氫系手銲條，在DCEP使用下有優異的低溫韌性與銲接作業性。在AWS A5.1分類為 E7018-1並滿足Kv-46℃≧27J。在Fig2、Table5所示為立銲上進銲接接頭試驗的結果與CTOD試驗的結果。由於是採用Ti-B系銲接金屬，使達到結晶粒的細微化，在0℃之CTOD值約為1.0mm左右並呈現穩定的破壞形態。 (2) LB-52NS(AWS A5.5 E7018-G) LB-52NS為在-50℃左右韌性良好之低氫系手銲條。一般在薄板，當入熱量、預熱‧道間溫度達相當大的程度銲接時之冷卻速度變小，致結晶粒會變粗大化而導致韌性降低。LB-52NS(Si-Mn-0.5Ni-Ti-B系)，如Fig3所示在12℃/sec左右比較小的冷卻速度時則有良好的衝擊性能。 此外，Fig4所示為PWHT條件對抗拉強度的影響。就是在650℃X10 hr左右在比較高溫長時間的PWHT熱處理條件，無論是AC或DCEP，並沒有看到強度大幅度的降低，能確保穩定的抗拉強度。 3.2 高強度鋼用手銲條 Table6所示為YP500-YP690MPa級鋼用手銲條熔填金屬性能的一個範例。此外，下述所示為代表性銲條品名之諸項性能。