超声波喷丸施工方法及浮体式建造物专利检索-超声喷丸喷丸喷丸表面处理表面处理和涂层专利检索查询-专利查询网

超 声波 喷丸施工方法及浮体式建造物

阅读：556发布：2020-05-15

专利汇可以提供超声波喷丸施工方法及浮体式建造物专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种超声波喷丸施工方法，对浮体式建造物（1）和焊接于浮体式建造物（1）的构造物（2）的焊接部（3）通过用超声波加振的销（4）施加冲击，从而提高焊接部（3）的疲劳强度，具有：建造浮体式建造物（1）的建造物建造工序；将构造物（2）焊接安装于浮体式建造物（1）的构造物焊接工序；使安装有构造物（2）的浮体式建造物（1）下水的建造物下水工序；对产生有浮力的状态下的浮体式建造物（1）的焊接部（3）进行超声波喷丸施工的超声波喷丸工序。，下面是超声波喷丸施工方法及浮体式建造物专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种超声波喷丸施工方法，通过用超声波加振的销对浮体式建造物与焊接于该浮体式建造物的构造物的焊接部施加冲击，从而提高所述焊接部的疲劳强度，其特征在于，具有：
将所述构造物焊接安装于所述浮体式建造物的构造物焊接工序；
使安装有所述构造物的所述浮体式建造物下水的建造物下水工序；
对产生有浮力的状态下的所述浮体式建造物的所述焊接部，以将前端具有半径R的所述销连续击打在焊趾部上而将所述销的R形状转印到所述焊接部上的方式进行超声波喷丸施工的超声波喷丸工序。
2.如权利要求1所述的超声波喷丸施工方法，其特征在于，
所述超声波喷丸工序是在将载重物堆装于所述浮体式建造物的状态下进行施工。
3.如权利要求2所述的超声波喷丸施工方法，其特征在于，
通过调整所述载重物的装载位置及装载重量来调整所述浮体式建造物产生的浮力。
4.如权利要求2所述的超声波喷丸施工方法，其特征在于，
在所述构造物焊接工序之后具有进行覆盖所述焊接部的临时涂装的焊接部临时涂装工序。
5.如权利要求4所述的超声波喷丸施工方法，其特征在于，
在所述超声波喷丸工序之前具有剥离所述临时涂装的临时涂装剥离工序。
6.如权利要求1所述的超声波喷丸施工方法，其特征在于，
在所述超声波喷丸工序之后具有进行覆盖所述焊接部的涂装的焊接部涂装工序。
7.如权利要求1所述的超声波喷丸施工方法，其特征在于，
所述浮体式建造物为在甲板具有开口部的船舶。
8.如权利要求7所述的超声波喷丸施工方法，其特征在于，
所述构造物为焊接于所述开口部的周边的舣装品。
9.一种浮体式建造物，其具有通过焊接安装的构造物，其特征在于，
利用权利要求1～8中任一项所述的超声波喷丸施工方法，对该浮体式建造物与所述构造物的焊接部进行超声波喷丸施工。

说明书全文

超 声波 喷丸施工方法及浮体式建造物

技术领域

[0001] 本发明涉及超声波喷丸施工方法及浮体式建造物，特别是涉及适用于集装箱船只等浮体式建造物的超声波喷丸施工方法及通过该超声波喷丸施工方法进行了超声波喷丸施工的浮体式建造物。

背景技术

[0002] 目前，作为改进船舶、海上设备、桥梁等建造物的焊接部的疲劳强度的技术，具有超声波冲击处理(下面，称为“超声波喷丸”)。该技术是将超声波作为振动源并用前端具有半径R的销连续击打焊接部，形成残余压缩应力场，通过转印销的R形状来改进焊趾形状，提高焊趾部的疲劳强度(例如，参照专利文献1)。另外，在对焊接部作用有拉伸应力场的状态下，通过进行超声波喷丸施工，可以进一步提高焊接部的疲劳强度(例如，参照专利文献2)。

[0003] 专利文献1:(日本)特开2006－55899号公报

[0004] 专利文献2:(日本)特开2006－51540号公报

[0005] 但是，在上述这样的大型建造物中进行超声波喷丸施工的情况下，为了在该建造物的各处形成拉伸应力场，需要专用的夹具或附加的装置(例如，液压千斤顶等)，必然会产生繁多的工序，因此，难以实际实施。

[0006] 另外，根据在进行超声波喷丸施工后对建造物作用的负载的经历，可知有时应力场变动，超声波喷丸的效果降低。特别是在船舶、海上设备等浮体式建造物的情况下，相对于在陆地上的建造阶段作用有自重，在下水后除了自重，也作用有浮力，因此，作用于建造物的应力场会有大变动。因此，存在以下问题：即使在陆地上的建造阶段进行超声波喷丸施工在焊接部形成压缩应力场，但某处由于下水后由浮力形成的拉伸应力场削减压缩应力场，降低超声波喷丸带来的疲劳强度的改进效果。

发明内容

[0007] 本发明是鉴于上述问题点而创立的，目的在于提供一种可以抑制因下水引起的超声波喷丸的效果降低的超声波喷丸施工方法及浮体式建造物。

[0008] 根据本发明，提供一种超声波喷丸施工方法，通过用超声波加振的销对浮体式建造物与焊接于该浮体式建造物的构造物的焊接部施加冲击，从而提高所述焊接部的疲劳强度，其特征在于，具有：将所述构造物焊接安装于所述浮体式建造物的构造物焊接工序；使安装有所述构造物的所述浮体式建造物下水的建造物下水工序；对产生有浮力的状态下的所述浮体式建造物的所述焊接部进行超声波喷丸施工的超声波喷丸工序。

[0009] 另外，根据本发明，提供一种浮体式建造物，其具有通过焊接安装的构造物，对该浮体式建造物与所述构造物的焊接部通过具有如下工序的超声波喷丸施工方法进行超声波喷丸施工，该超声波喷丸施工方法具有：将所述构造物焊接安装于所述浮体式建造物的构造物焊接工序；使安装有所述构造物的所述浮体式建造物下水的建造物下水工序；对产生有浮力的状态下的所述浮体式建造物的所述焊接部进行超声波喷丸施工的超声波喷丸工序。

[0010] 在上述超声波喷丸施工方法及浮体式建造物中，所述超声波喷丸工序也可以是在将载重物堆装于所述浮体式建造物的状态下进行施工。而且，也可以通过调整所述载重物的装载位置及装载重量来调整在所述浮体式建造物产生的浮力。

[0011] 另外，也可以在所述构造物焊接工序之后具有进行覆盖所述焊接部的临时涂装的焊接部临时涂装工序。而且，也可以在所述超声波喷丸工序之前具有剥离所述临时涂装的临时涂装剥离工序。另外，也可以在所述超声波喷丸工序之后具有进行覆盖所述焊接部的涂装的焊接部涂装工序。

[0012] 另外，所述浮体式建造物例如为在甲板具有开口部的船舶，所述构造物例如为焊接于所述开口部的周边的舣装品。

[0013] 根据上述本发明的超声波喷丸施工方法及浮体式建造物，将构造物焊接于浮体式建造物，并使其下水后进行超声波喷丸施工，因此，可以在浮体式建造物的构造物的规定焊接部形成拉伸应力场的状态下进行超声波喷丸施工，可以抑制因超声波喷丸的下水引起的效果降低。另外，根据本发明，仅仅是将构造物焊接于浮体式建造物并使其下水后进行超声波喷丸施工，因此，即使是大型的浮体式建造物，也不需要特殊的专用夹具或繁多的工序，可以高效地进行超声波喷丸施工。附图说明

[0014] 图1A是表示本发明实施方式的超声波喷丸施工方法中的建造物建造工序；

[0015] 图1B是表示本发明实施方式的超声波喷丸施工方法中的构造物焊接工序的图；

[0016] 图1C是表示本发明实施方式的超声波喷丸施工方法中的建造物下水工序的图；

[0017] 图1D是表示本发明实施方式的超声波喷丸施工方法中的超声波喷丸工序的图；

[0018] 图2A是表示本发明实施方式的浮体式建造物的图且为集装箱船的侧面图；

[0019] 图2B是表示本发明实施方式的浮体式建造物的图且为集装箱船的上面图；

[0020] 图3是图2中III部的放大立体图；

[0021] 图4A是用于说明超声波喷丸工序的示意图且为超声波喷丸施工前的焊接部的立体图；

[0022] 图4B是用于说明超声波喷丸工序的示意图且为超声波喷丸施工中的焊接部的立体图；

[0023] 图4C是用于说明超声波喷丸工序的示意图且为超声波喷丸施工后的焊接部的立体图；

[0024] 图4D是用于说明超声波喷丸工序的示意图且为超声波喷丸施工后的焊接部的剖面图；

[0025] 图4E是用于说明超声波喷丸工序的示意图且为超声波喷丸施工后实施了焊接部涂装工序的焊接部的剖面图；

[0026] 图5是用于说明本发明实施方式的超声波喷丸施工方法的效果的图；

[0027] 图6A是表示焊趾部局部的应力及变形的关系的关联图，是在浮体式建造物未下水进行了超声波喷丸的情况及未进行超声波喷丸的情况的图；

[0028] 图6B是表示焊趾部局部的应力及变形的关系的关联图，是在超声波喷丸施工后时浮体式建造物下水的情况的图；

[0029] 图6C是表示焊趾部局部的应力及变形的关系的关联图，是在浮体式建造物的下水后进行超声波喷丸施工的情况的图；

[0030] 图7A是表示本发明的超声波喷丸施工方法的第一变形例的图；

[0031] 图7B是表示本发明的超声波喷丸施工方法的第二变形例的图；

[0032] 图8A是表示本发明其它实施方式的浮体式建造物的图且为蛾型LNG船的上面图；

[0033] 图8B是表示本发明其它实施方式的浮体式建造物的图且为综合货物船的上面图。

[0034] 符号说明

[0035] 1 浮体式建造物

[0036] 2 构造物

[0037] 3 焊接部

[0038] 4 销

[0039] 5 船坞

[0040] 6 船台

[0041] 7 载重物

[0042] 11 集装箱船

[0043] 12 甲板

[0044] 13 船舱

[0045] 14 开口部

[0046] 15 舱口盖

[0047] 16 轮机舱

[0048] 17 驾驶台

[0049] 18 蛾型LNG船

[0050] 18a 球形容器

[0051] 19 综合货物船

[0052] 19a 开口部

[0053] 19b 舱口盖

[0054] 21 舱口围板

[0055] 23 围板支柱

[0056] 24 围板顶板

[0057] 25 舱口端围板

[0058] 26 舱口侧围板

[0059] 27 座台

[0060] 28 横跨甲板用开口部

[0061] 31 钢部件

[0062] 32 焊道

[0063] 33 焊趾部

[0064] 34 打击痕

[0065] 35 残余压缩应力场

[0066] 36 防锈涂膜

具体实施方式

[0067] 下面，使用图1～4对本发明实施方式进行说明。在此，图1表示本发明实施方式的超声波喷丸施工方法，图1A是建造物建造工序，图1B是构造物焊接工序，图1C是建造物下水工序，图1D是超声波喷丸工序。图2是表示本发明实施方式的浮体式建造物的图，图2A表示集装箱船的侧面图，图2B表示集装箱船的上面图。图3是图2中III部的放大立体图。图4是用于说明超声波喷丸工序的示意图，图4A表示超声波喷丸施工前的焊接部的立体图，图4B表示超声波喷丸施工中的焊接部的立体图，图4C表示超声波喷丸施工后的焊接部的立体图，图4D表示超声波喷丸施工后的焊接部的剖面图，图4E表示超声波喷丸施工后进行焊接部涂装工序的焊接部的剖面图。

[0068] 如图1A～1D所示，本发明实施方式的超声波喷丸施工方法为对浮体式建造物1与焊接于浮体式建造物1的构造物2的焊接部3通过利用超声波进行加振的销4施加冲击提高焊接部3的疲劳强度的方法，具有：建造浮体式建造物1的建造物建造工序、将构造物2焊接安装于浮体式建造物1的构造物焊接工序、使安装有构造物2的浮体式建造物1下水的建造物下水工序、对产生有浮力的状态下的浮体式建造物1的焊接部3进行超声波喷丸施工的超声波喷丸工序。

[0069] 上述浮体式建造物1为例如在甲板具有开口部的船舶，具体而言，为图2所示的集装箱船11。如图2A及图2B所示，集装箱船11具有在船体的甲板12的下部划分的多个船舱13、形成于各船舱13的上部的甲板12的开口部14、覆盖开口部14的舱口盖15。另外，集装箱船11在船体后部侧具备轮机舱16和驾驶台17。另外，浮体式建造物1不限于集装箱船11，只要是在陆地上建造后下水的浮体式建造物，也包含其它形式的船舶、海上设备、半潜水式或浮游式钻机、建造中临时下水的着底式海上构造物等。

[0070] 上述构造物2为例如焊接在船舶的开口部周边的舣装品，具体的而言，为图3所示的焊接于集装箱船11的开口部14的周边的舣装品。如图3所示，集装箱船11具有立设于开口部14的周缘的甲板12的舱口围板21。另外，舱口围板21具备配置于甲板12上的围板支柱23、配置于围板支柱23上的围板顶板24、配置于开口部14的船宽方向的边缘部的舱口端围板25、配置于开口部14的船长度方向的边缘部的舱口侧围板26。

[0071] 围板支柱23焊接安装于甲板12、围板顶板24及舱口侧围板26，构成舱口围板21的梁，提高其刚性及强度。

[0072] 围板顶板24焊接安装于围板支柱23、舱口端围板25及舱口侧围板26，构成舱口围板21的上部。另外，在围板顶板24焊接安装多个座台27。座台27是用于固定舱口盖15的零件。另外，围板顶板24以在两个开口部14间形成横跨甲板的方式具有横跨甲板用开口部28。

[0073] 舱口端围板25焊接安装于甲板12、围板顶板24及舱口侧围板26，构成为包围开口部14的外周的壁面的一部分。

[0074] 舱口侧围板26焊接安装于甲板12、围板支柱23、围板顶板24及舱口端围板25，构成为包围开口部14的外周的壁面的一部分。

[0075] 另外，上述构造物2是简单的一例，也可以是焊接于开口部14周边以外处的部件(例如，扶手、梯子、绞车架台、通风箱、居住区构造物等)，也可以是构成船壳的建造块、焊接于船壳的托架或小筋条等加强部件这样在浮体式建造物1的建造时焊接的零件。

[0076] 上述建造物建造工序为在陆地上建造浮体式建造物1的工序。如图1A所示，在浮体式建造物1为集装箱船11的情况下，在配制于船坞5内的船台6上建造集装箱船11。

[0077] 上述构造物焊接工序为在陆地上在浮体式建造物1上焊接各种构造物2的工序。例如图1B所示，在建造于船坞5内的集装箱船11上焊接安装舱口围板21或舱口盖15等构造物2。另外，也可以在构造物焊接工序之后具有进行覆盖构造物2的焊接部3的临时涂装的焊接部临时涂装工序。通过进行该临时涂装，可以在焊接部3形成防锈涂膜，可以抑制直至超声波喷丸工序期间的焊接部3的劣化。另外，该构造物焊接工序和建造物建造工序并没有必要明确区分工序，在建造物建造工序中，也可以包含焊接构成浮体式建造物1船体构造物部件的情况的构造物焊接工序。

[0078] 上述建造物下水工序是使在陆地上建造且焊接有构造物2的浮体式建造物1下水的工序。如图2所示，在集装箱船11这样的船型浮体式建造物1的情况下，大多在船尾侧配置有轮机舱16或驾驶台17。因此，如图1C所示，相对于浮力的船体前后的自重比船体中央的自重重，对于船头及船尾，负载垂直向下的力，对于船体中央，负载垂直向上的力，甲板12侧产生拉伸力，船底侧产生压缩力，浮体式建造物1成为所谓的弯曲状态。此时，在焊接于甲板12上的舱口围板21等构造物2的焊接部3也产生拉伸力。特别是在图3中，在涂灰色处易于产生大的拉伸力。

[0079] 因此，在建造物下水工序之前对焊接部3进行了超声波喷丸施工的情况下，虽然在焊接部3形成压缩应力场，改进了疲劳强度，但是，如上所述，在焊接部3负载拉伸应力，削减超声波喷丸的效果。于是，本发明中在使焊接了构造物2的浮体式建造物1下水开始进行超声波喷丸施工。

[0080] 上述超声波喷丸工序是对下水后产生浮力的状态下的浮体式建造物1的焊接部3进行超声波喷丸施工的工序。如图1D所示，超声波喷丸对浮体式建造物1与构造物2的焊接部3通过用超声波加振的销4进行冲击而在焊接部3形成压缩应力场。销4的加振也可以使用陶器压电元件，也可以使用磁变形元件。当该超声波喷丸对如图3中涂灰色处所示，例如构造物2或开口部的拐角部或焊接部3的船宽度方向部分施工，则特别有效。

[0081] 在构造物焊接工序之后进行焊接部3的临时涂装的情况下，也可以在超声波喷丸工序之前具有将在焊接部临时涂装工序涂装的临时涂装剥离的临时涂装剥离工序。通过该临时涂装剥离工序剥离防锈涂膜，由此可以容易且有效地进行超声波喷丸施工。另外，在如涂膜厚度薄或涂膜柔软那样涂膜的存在不对超声波喷丸产生影响的情况下，也并不一定需要剥离临时涂装的涂膜。

[0082] 在此，使用图4对超声波喷丸工序详细进行说明。如图4A所示，构造物焊接工序的结果，为焊接两个钢部件31，在它们之间形成焊道32。在此，将钢部件31和焊道32的交界处称为焊趾部33。如图4B所示，将超声波作为振动源，用前端具有半径R的销4连续击打焊趾部33。图4C所示，沿期望的焊道32进行该打击处理。其结果如图1D及图4D所示，通过将销4的R形状转印于焊接部3，在焊趾部33形成打击痕34，改进焊趾部33的形状，形成残余压缩应力场35。另外，本实施方式中，对在角焊接进行超声波喷丸施工的情况进行了说明，但也可以在对接焊接或重叠焊接等焊接部进行超声波喷丸。

[0083] 这样，通过在使集装箱船11等浮体式建造物1下水后对焊接部3进行超声波喷丸，可以省略使用特殊专用夹具或多余的工序，在对焊接部3作用有拉伸应力场的状态下进行超声波喷丸施工，可以抑制因下水引起的超声波喷丸的效果降低。另外，可以得到具有该效果的集装箱船11等浮体式构造物1。

[0084] 另外，如图4E所示，也可以在超声波喷丸工序之后具有进行覆盖焊接部3的涂装的焊接部涂装工序。可以通过该焊接部涂装工序在焊接部3形成防锈涂膜36，可以抑制焊接部3的劣化。特别是，在未在焊接部3进行临时涂装的情况下或在剥离了焊接部3的临时涂装了的涂膜的情况下，在临时涂装了的状态下进行超声波喷丸施工并剥离了涂膜的情况下，若进行焊接部涂装工序，则有效果。

[0085] 下面，对本发明实施方式的超声波喷丸施工方法的效果进行说明。在此，图5是用于说明本发明实施方式的超声波喷丸施工方法的效果的图，表示疲劳强度的试验结果。横轴表示断裂反复次数Nf，纵轴表示应力范围ΔS。由于难以实际使用集装箱船11等浮体式建造物1测定焊接部3的疲劳强度，因此，图示试验结果为使用焊接了板厚16mm的两个钢材(主板和加强板)的试验体测定焊接部的疲劳强度的结果。另外，图中UP处理材料是指实施了超声波喷丸(Ultrasonic Peening)的处理材料。

[0086] 情形(1)表示在无负荷状态下进行了超声波喷丸的UP处理材料的焊接部产生的应力范围ΔS和断裂反复次数Nf的关系，图中用涂黑菱形及双点划线表示。情形(2)是表示在未进行超声波喷丸的UP未处理材料的焊接部产生的应力范围ΔS和断裂反复次数Nf的关系，图中用白菱形及虚线表示。情形(3)表示在对在无负荷状态下进行了超声波喷丸的UP处理材料负载拉伸应力100MPa的状态下的焊接部产生的应力范围ΔS和断裂反复次数Nf的关系，图中用白圆及点划线表示。情形(4)是表示在拉伸应力100MPa的负载状态下进行了超声波喷丸的UP处理材料的焊接部产生的应力范围ΔS和断裂反复次数Nf的关系，图中用白三角及实线表示。另外，拉伸应力100MPa是与在集装箱船11下水后的情况下甲板12上的焊接部3所负载的拉伸应力大致相等的应力。

[0087] 对于上述情形(1)～(4)，进行负载±500kN的反复载荷的疲劳试验，图5表示利用最小二乘法求得近似直线的结果。若比较情形(1)～(4)的近似直线，则可以理解为情形(4)的疲劳强度最高，并以情形(1)、情形(3)、情形(2)的顺序疲劳强度变低。另外，从情形(3)的结果可以理解为，在无负荷状态下对焊接部进行超声波喷丸施工，即使在焊接部形成压缩应力场，也由于施加拉伸应力100MPa而削减压缩应力场，降低超声波喷丸带来的疲劳强度的改进效果。其结果为，情形(3)和在焊接部未进行超声波喷丸的情形(2)疲劳强度基本没有变化。

[0088] 与之相对，在情形(4)的情况下，在焊接部通过施加拉伸应力100MPa形成拉伸应力场，在该拉伸应力场下进行超声波喷丸施工，在焊接部形成压缩应力场，因此，即使之后在负载了100MPa的拉伸应力的状态下也难以降低疲劳强度的改进效果。因此，可以理解为，在集装箱船11等浮体式建造物1下水后，对焊接部3进行超声波喷丸施工在保持疲劳强度的改进效果上有效。

[0089] 下面，根据本发明实施方式的超声波喷丸施工方法对提高焊接部3的疲劳强度的构成进行说明。在此，图6是表示焊趾部的局部的应力和变形的关系的关联图，图6A表示浮体式建造物在下水前进行了超声波喷丸施工的情况及未进行超声波喷丸施工的情况，图6B表示在超声波喷丸施工后浮体式建造物下水的情况，图6C表示在浮体式建造物下水后进行超声波喷丸施工的情况。各图中，横轴表示变形，纵轴表示应力，应力为正值时表示拉伸应力，应力为负值时表示压缩应力。另外，若将各图与图5所示的情况置换进行说明，则图6A相当于情形(1)及情形(2)，图6B相当于情形(3)，图6C相当于情形(4)。

[0090] 首先，基于图6A对情形(2)的情况，即在未进行超声波喷丸施工的情况下的焊接部3的焊趾部33产生的应力和变形的相关关系进行说明。

[0091] 将对焊接部3的焊接结束后的状态设为(a)焊接结束状态(图中白圆)。该状态下，当随着向集装箱船11装载的载重物，对焊接部3作用外力时，由于应力集中于焊趾部33，焊趾部33局部的应力达到拉伸屈服应力σY，在此之上成为即使负载增加，也保持拉伸屈服应力σY，并仅增加变形的状态。将该状态设为(b)最大应力状态(图中的涂黑圆)。
而且，随着来自集装箱船11的载重物的卸货，焊趾部33由于弹性变形而应力降低，在卸去了全部的载重物的状态下应力变为最小。将该状态设为(c)最小应力状态(图中的带斜线的圆)。此时，若将作用于焊接部3的反复标称应力范围设为ΔS，则焊趾部33局部的应力从拉伸屈服应力σY减少Δσ＝ΔS×Kt(其中，Kt为应力集中系数)。之后，每当反复进行载重物的载货及卸货时，焊接部3的焊趾部33在状态(b)与状态(c)之间转变。

[0092] 然后，基于图6A，作为情形(2)的变形例，对在焊接结束后浮体式建造物1(例如，集装箱船11)下水的情况下的焊接部3的焊趾部33产生的应力和变形的相关关系进行说明。

[0093] 在结束了对焊接部3的焊接的状态(a)下，在集装箱船11下水后的情况下，在焊接部3产生拉伸平均应力Smean，焊趾部33达到拉伸屈服应力σY。将该状态设为(d)拉伸平均施加状态(图中的带横线的圆)。而且，从状态(d)即使随着向集装箱船11装载载重物，对焊接部3作用外力，仅通过塑性变形的进展，应力保持拉伸屈服应力σY变成向图中右方向转移的状态(b)。之后，随着从集装箱船11卸货应力减少Δσ，转移到状态(c)。以后，每当反复进行载重物的载货及卸货，焊接部3的焊趾部33在状态(b)与状态(c)之间转变。

[0094] 然后，基于图6A对情形(1)的情况，即在焊接结束后进行超声波喷丸的情况下的焊接部3的焊趾部33产生的应力和变形的相关关系进行说明。

[0095] 在结束了对焊接部3的焊接的状态(a)下，当进行超声波喷丸施工时，在焊趾部33附近形成残余压缩应力场35，从而向(e)UP处理结束状态(图中带纵线的圆)转移。而且，若向焊接部3施加由载重物的载货及卸货引起的反复应力ΔS，则在最大应力时从由超声波喷丸导入的压缩残留应力向应力增加了Δσ＝ΔS×Kt的状态(f)即、UP处理后的最大应力状态(图中涂灰色的圆)转移，在最小应力时，从状态(f)向应力减少了Δσ的状态(g)即、UP处理后的最小应力状态(图中带网线的圆)转移。另外，状态(e)和状态(g)是在图中一致的状态，为了便于说明，并列进行图示。而且，每当反复进行载重物的载货及卸货时，焊接部3的焊趾部33在状态(f)与状态(g)之间转变。此时，因为状态(f)及状态(g)的应力为负值，焊接部3维持形成有压缩应力场的状态，变为了提高了疲劳强度的状态。

[0096] 下面，基于图6B对情形(3)的情况，即在焊接结束后进行超声波喷丸施工的浮体式建造物1(例如，集装箱船11)下水的情况下的在焊接部3的焊趾部33产生的应力和变形的相关关系进行说明。

[0097] 在结束了对焊接部3的焊接的状态(a)下，当进行超声波喷丸施工时，在焊趾部33附近形成残余压缩应力场35，向状态(e)转移。之后，当集装箱船11下水时，在焊接部3作用拉伸平均应力Smean，焊趾部33的应力增加σ＝Smean×Kt。将该状态设为(h)UP处理后的下水状态(图中带波线的圆)。而且，当对焊接部3施加载重物的载货及卸货引起的反复应力ΔS时，在最大应力时，从状态(h)转移到应力增加了Δσ/2的状态(f)，在最小应力时，从状态(h)转移到应力减少了Δσ/2的状态(g)。之后，每当反复进行载重物的载货及卸货时，焊接部3的焊趾部33都在状态(f)和状态(g)之间转变。在此，比较图6A和图6B，可以理解为，未进行超声波喷丸的情形(2)和进行了超声波喷丸的情形(3)的应力Δσ几乎无差别。即，即使对焊接部3进行超声波喷丸施工，在焊接部3形成压缩应力场，也由于之后施加拉伸平均应力Smean削减压缩应力场，降低超声波喷丸带来的疲劳强度的改进效果。

[0098] 下面，基于图6C对情形(4)的情况、即在焊接结束后在浮体式建造物1(例如，集装箱船11)下水后进行超声波喷丸的情况下在焊接部3的焊趾部33产生的应力和变形的相关关系进行说明。

[0099] 在结束了对焊接部3的焊接的状态(a)下，在集装箱船11下水后的情况下，在焊接部3产生拉伸平均应力Smean，焊趾部33达到拉伸屈服应力σY，转移到状态(d)。而且，当进行超声波喷丸施工向焊接部3导入压缩残留应力时，转移到状态(e)。当在该状态下在焊接部3作用应力振幅ΔS/2的反复应力时，在通过最初的载重物的载货而负载最大应力的情况下通过弹性变形增加Δσ/2转移到状态(f)，但是，在通过接下来的载重物的卸货而负载最小应力的情况下，达到压缩屈服应力(－σY)，转移到状态(g)。然后，在通过载重物的载货向焊接部3负载最大应力的情况下，通过弹性形变从压缩屈服应力增加Δσ转移到状态(i)。以后，每当反复进行载重物的载货及卸货时，焊接部3的焊趾部33在状态(i)和状态(g)之间转变。此时，由于状态(i)及状态(g)的应力为负值，因此，焊接部3维持形成有压缩应力场的状态，成为提高了疲劳强度的状态。

[0100] 根据以上的说明，可以理解为，将构造物2焊接于浮体式建造物1，下水后进行超声波喷丸施工，由此，在浮体式建造物1的构造物2的规定的焊接部3形成有拉伸应力场的状态下可以进行超声波喷丸施工，可以抑制因超声波喷丸的下水带来的效果降低。

[0101] 接着，对本发明的超声波喷丸施工方法的变形例进行说明。在此，图7是表示本发明的超声波喷丸施工方法的变形例的图，图7A表示第一变形例，图7B表示第二变形例。另外，在各图中，作为浮体式建造物1采用集装箱船11。

[0102] 图7A所示的第一变形例是在上述超声波喷丸工序中再将载重物7(例如，集装箱)堆装于浮体式建造物1(集装箱船11)的状态下进行超声波喷丸施工的情形。这样，通过堆装载重物7，可以在集装箱船11产生最大的浮力，可以对焊接部3有效地产生拉伸应力。另外，这里图示了堆装了全部载重物7的情况，也可以在只堆装了一部分的载重物的状态下进行超声波喷丸施工。

[0103] 图7B所示的第二变形例是在上述超声波喷丸工序中通过调整载重物7的装载位置及装载重量来调整在浮体式建造物1(集装箱船11)产生的浮力的情形。在此，在船头、船体中央及船尾三处堆装载重物7，在船头和船体中央之间及船体中央和船尾之间的甲板12上产生最适当的拉伸应力。另外，虽然未图示，但也可以在船头和船尾堆装载重物7，在船体中央的甲板12上产生最适当的拉伸应力。这样，通过调整载重物7的装载位置及装载重量可以调整在浮体式建造物1产生的浮力，可以在甲板12上特定的焊接部3或船底或船舱内的焊接部3产生最适当的拉伸应力。另外，载重物7并不限定于集装箱，也可以是燃料或压舱水。

[0104] 在上述的实施方式中，对作为浮体式建造物1适用集装箱船11的情况进行了说明，但本发明并不限定于此，也可以适用于蛾型LNG船、综合货物船、散装货轮、VLCC油轮等其它形式的船舶、海上设备、半潜水式又浮游式钻机、建造中临时下水的着底式海上构造物等。在此，图8是表示本发明其它实施方式的浮体式建造物的图，图8A表示蛾型LNG船的上面图，图8B表示综合货物船的上面图。

[0105] 图8A所示的蛾型LNG船18具备多个球形容器18a。因此，在蛾型LNG船18的船体形成有用于载置球形容器18a的开口部。在该蛾型LNG船18的情况下，通过在下水后进行超声波喷丸施工也可以有效地提高疲劳强度。

[0106] 图8B所示的综合货物船19具备多个开口部19a、开闭开口部19a的舱口盖19b。在该综合货物船19的情况下也通过在下水后进行超声波喷丸施工，由此，可以有效地提高疲劳强度。另外，虽然未图示，但散装货轮或VLCC油轮等也可以形成与集装箱船11或综合货物船19实质上相同的方式。另外，在上述实施方式中，对在船体具有开口部的船舶进行了说明，但本发明并不限于该船舶，也可以是在陆地上或不产生浮力的场所建造的浮体式建造物，只要是在其甲板等船体焊接规定的构造物也可以是无开口部的船舶。

[0107] 本发明并不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的意旨的范围内可以进行各种变更。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种超声喷丸强化设备	2020-05-11	256
一种基于ABAQUS的超声喷丸矫正焊接变形的有限元模拟方法	2020-05-20	93
涡轮机部件的超声波喷丸处理方法	2020-05-14	344
一种倾斜式超声喷丸强化设备	2020-05-16	847
一种内孔表面的超声喷丸强化装置	2020-05-16	643
一种用于同轴超声辅助激光喷丸强化的超声振动装置	2020-05-20	802
超声空化喷丸装置及其使用方法	2020-05-13	319
装配组件的超声波喷丸处理	2020-05-14	419
一种摆动式超声喷丸强化设备	2020-05-16	632
一种获取超细晶表层的超声辅助激光喷丸方法	2020-05-19	498

超声波喷丸施工方法及浮体式建造物

超声波喷丸施工方法及浮体式建造物

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：