相異材料接頭及使用相異材料接頭的結(jié)構(gòu)物及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的相異材料接頭（50）是多個(gè)接頭段（44）在長(zhǎng)尺寸方向上連接設(shè)置而形成的。接頭段（44）是第一構(gòu)件（51）、中間構(gòu)件（55）以及第二構(gòu)件（54）通過爆炸壓接接合而一體化的構(gòu)件。在接頭段（44）的與其他段部（44）接合的接合端面上設(shè)置有在層疊方向上空間性地隔開第一構(gòu)件（51）的端面和第二構(gòu)件（54）的端面的槽（62）。相異材料接頭（50）的相鄰的接頭段部（44、44）的第一構(gòu)件（51）的端面彼此通過焊接接合，第二構(gòu)件（54）的端面彼此通過焊接接合。
【專利說明】相異材料接頭及使用相異材料接頭的結(jié)構(gòu)物及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及為了將彼此由不同的材料形成的相異材料通過焊接接合而使用的相異材料接頭以及使用該相異材料接頭制造的結(jié)構(gòu)物及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，例如LNG (液化天然氣)船那樣的液體搬運(yùn)船在船體上具備貯藏液體的一個(gè)以上的容器。在LNG船的情況下，如圖13所示，用于貯藏極度低溫(一 163°C)的LNG的由鋁合金材料形成的球狀的容器3通過稱為槽圍4的圓筒狀的支持結(jié)構(gòu)物固定在由鋼材和不銹鋼材等形成的船體2上。
[0003]槽圍4的上部通過焊接與容器3接合，槽圍4的下部通過焊接與船體2接合。因此，槽圍4由通過與容器3相同的材料(在這里是鋁合金材料)形成的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41、通過與船體2相同的材料(在這里是鋼材)形成的下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件42、和配置在上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41和下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件42之間的中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43構(gòu)成。中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43由熱傳導(dǎo)率低的材料、例如不銹鋼材構(gòu)成。鋼材和不銹鋼材是可以通過焊接接合。然而，不銹鋼材和鋁合金材料由于熔點(diǎn)大為不同，因此難以將這些相異材料直接通過焊接接合，又，已知的是當(dāng)兩種材料以熔融狀態(tài)混合時(shí)材料強(qiáng)度特性會(huì)極度下降。因此，上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41和中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43通過相異材料接頭50接合。相異材料接頭50的上端通過焊接與上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41接合，相異材料接頭50的下端通過焊接與中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43接合。在專利文獻(xiàn)I中記載有這樣的相異材料接頭50的一個(gè)示例。
[0004]在效仿專利文獻(xiàn)I時(shí)，如圖13所示相異材料接頭50由通過與中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43相同的材料(在這里是不銹鋼材)形成的第一構(gòu)件51、鎳材料52、鈦材料53、和通過與上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41相同的材料(在這里是鋁合金材料)形成的第二構(gòu)件54層疊而一體地被固定。該相異材料接頭50的制作方法如下。首先，在第一構(gòu)件51上配置鎳材料52，并通過爆炸壓接接合第一構(gòu)件51和鎳構(gòu)件52。接著，在鎳材料52上配置鈦材料53，并在該狀態(tài)下通過爆炸壓接接合鎳材料52和鈦材料53。最后，在鈦材料53上配置第二構(gòu)件54，并在該狀態(tài)下通過爆炸壓接接合鈦材料53和第二構(gòu)件54。另外,爆炸壓接也稱為“爆炸焊接(explosivewelding )”,是使兩種類型的金屬通過爆炸力高速?zèng)_撞,而使金屬彼此結(jié)合的加工方法。
[0005]通過上述方法制作的相異材料接頭50在槽圍4的制造過程中配置在槽圍4的中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43上，并且在相異材料接頭50的下端和中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43的上端實(shí)施填角焊(fillet weld)。此外，在相異材料接頭50上配置上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41，并在相異材料接頭50的上端和上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41的下端實(shí)施填角焊。像這樣，使構(gòu)成槽圍4的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41和中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43通過相異材料接頭50而一體化。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn):
專利文獻(xiàn):
專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-71034號(hào)公報(bào)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的問題:
在槽圍的各結(jié)構(gòu)構(gòu)件中與相異材料接頭被實(shí)施填角焊的構(gòu)件上設(shè)置有用于避免焊接線交叉的切口(齒形孔(scallop))。例如，如圖14所示，上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41的切口 46、和中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43的切口 47在相鄰的相異材料接頭50、50之間上下相對(duì)地設(shè)置。在將上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41和相異材料接頭50以及相異材料接頭50和下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件42分別進(jìn)行填角焊時(shí)，不得不對(duì)在切口 46、47的邊緣(圖14中用符號(hào)W示出的部分)上露出的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41及中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43的厚度部分進(jìn)行繞焊。由于切口 46、47狹窄，因此為了對(duì)切口 46、47的邊緣進(jìn)行繞焊，要求焊接操作員有高超的技術(shù)。
[0008]通過上述那樣的方法制作的相異材料接頭的長(zhǎng)度是，因考慮到使用于爆炸焊接的裝置的情況而目前最大也停留在2?3m左右。因此，在槽圍的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件和中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間多個(gè)相異材料接頭以環(huán)狀排列，并且在上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件和中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件上設(shè)置有與相異材料接頭的數(shù)量相對(duì)應(yīng)的多個(gè)切口。其結(jié)果是，在槽圍的制造中，為了接合切口和相異材料接頭而進(jìn)行繞焊的部分增多，焊接作業(yè)變得繁雜，與此同時(shí)為了形成切口而進(jìn)行的機(jī)械加工的量增多。
[0009]為了解決這樣的問題，只要使相異材料接頭長(zhǎng)尺寸化即可。然而，在為了使相異材料接頭長(zhǎng)尺寸化而試圖將現(xiàn)有的相異材料接頭彼此通過焊接接合時(shí)，存在相異材料接頭的不同種類的構(gòu)成要素以熔融狀態(tài)相混合的擔(dān)憂。例如，當(dāng)鋁合金材料和不銹鋼材料以熔融狀態(tài)相混合時(shí)，其機(jī)械強(qiáng)度大大受損。又，在試圖將現(xiàn)有的相異材料接頭彼此通過焊接接合時(shí)，因該焊接熱輸入而引起的熱變形量在相異材料接頭的不同種類構(gòu)成要素之間不相同，從而存在在構(gòu)成要素的接合界面上出現(xiàn)剝離(裂開)而使相異材料接頭的機(jī)械強(qiáng)度下降的擔(dān)憂。例如，在構(gòu)成相異材料接頭的不同種類的構(gòu)成要素為鋁合金材料和不銹鋼材料時(shí)，因焊接熱輸入而鋁合金材料與不銹鋼材料相比較大地?zé)嶙冃危瑥亩嬖谠谶@些接合界面上出現(xiàn)剝離(裂開)的擔(dān)憂。
[0010]本發(fā)明是為了解決上述那樣的問題而形成的，其目的在于提供與以往相比可以長(zhǎng)尺寸化的相異材料接頭及使用該相異材料接頭的結(jié)構(gòu)物及其制造方法。
[0011]解決問題的手段:
根據(jù)本發(fā)明的相異材料接頭是多個(gè)段部在長(zhǎng)尺寸方向上連接設(shè)置而形成的相異材料接頭，各段部具備第一構(gòu)件、由不同于所述第一構(gòu)件的材料構(gòu)成并通過爆炸壓接與所述第一構(gòu)件在層疊方向上接合的中間構(gòu)件、和由不同于所述第一構(gòu)件及所述中間構(gòu)件的材料構(gòu)成并通過爆炸壓接與所述中間構(gòu)件在所述層疊方向上接合的第二構(gòu)件，并且在與其他段部接合的接合端面上具有在該接合端面的范圍內(nèi)在所述層疊方向上隔開所述第一構(gòu)件的端面和所述第二構(gòu)件的端面之間的凹部；相鄰的所述段部的所述第一構(gòu)件的端面彼此通過焊接接合；相鄰的所述段部的所述第二構(gòu)件的端面彼此通過焊接接合。
[0012]上述結(jié)構(gòu)的相異材料接頭由多個(gè)段部在長(zhǎng)尺寸方向上接合而形成，因此相異材料接頭在長(zhǎng)尺寸方向上的長(zhǎng)度可以超出用于爆炸壓接的裝置的限制而增大。即，根據(jù)本發(fā)明的相異材料接頭與現(xiàn)有的相異材料接頭相比可以長(zhǎng)尺寸化。而且，將段部彼此焊接時(shí)，段部的同種類的構(gòu)成要素彼此通過焊接接合，并且段部的異種的構(gòu)成要素之間通過凹部隔開，以此不會(huì)發(fā)生段部的異種的構(gòu)成要素彼此以熔融狀態(tài)混合的情況。因此，在相異材料接頭上不會(huì)存在異種材料以熔融狀態(tài)混合的部位，不會(huì)折損相異材料接頭的機(jī)械強(qiáng)度。
[0013]也可以是在所述相異材料接頭中，所述凹部使所述中間構(gòu)件的端面從所述接合端面向所述長(zhǎng)尺寸方向退入。此外，也可以是所述中間構(gòu)件的端面從所述接合端面的退入量為所述第一構(gòu)件和所述中間構(gòu)件的接合界面及所述中間構(gòu)件和第二構(gòu)件的接合界面，通過所述第一構(gòu)件的端面之間及所述第二構(gòu)件的端面之間進(jìn)行焊接時(shí)的焊接熱輸入達(dá)到這些接合界面存在分離的可能性的規(guī)定溫度以下的大小。
[0014]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，段部的構(gòu)成要素的接合界面的端遠(yuǎn)離段部之間的焊接端面，可以降低在將段部彼此焊接時(shí)焊接熱輸入對(duì)段部的構(gòu)成要素的接合界面產(chǎn)生的影響。
[0015]也可以是在所述相異材料接頭中，所述段部在與所述凹部相比從所述接合界面進(jìn)一步向所述長(zhǎng)尺寸方向退入的位置，具有在所述層疊方向上隔開所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件之間的空洞。
[0016]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，即使因焊接段部之間時(shí)的焊接熱輸入而在段部的構(gòu)成要素的接合界面上出現(xiàn)剝離，也可以將該剝離的擴(kuò)張通過空洞停止，并且通過空洞防止剝離向內(nèi)方(向段部的長(zhǎng)尺寸方向的內(nèi)方)擴(kuò)大的情況。
[0017]也可以是在所述相異材料接頭中，相鄰的所述段部的所述凹部彼此連續(xù)而形成空間，并且在該空間內(nèi)設(shè)置有具有與相鄰的所述段部的雙方的所述第一構(gòu)件及所述第二構(gòu)件接觸的形狀的襯墊構(gòu)件。
[0018]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，通過襯墊構(gòu)件填充產(chǎn)生于相鄰的段部之間的空間的一部分，以此可以提高相對(duì)于相異材料接頭的壓縮的機(jī)械強(qiáng)度。
[0019]也可以是在所述相異材料接頭中，所述襯墊構(gòu)件由與所述第一構(gòu)件及所述第二構(gòu)件相比熱傳導(dǎo)率高的材料構(gòu)成，且具有與相鄰的所述段部的雙方的所述中間構(gòu)件不接觸的形狀。
[0020]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在焊接段部之間時(shí)的焊接熱輸入中向襯墊構(gòu)件逃離的熱增多，而向段部的構(gòu)成要素傳導(dǎo)的熱減少，從而可以防止段部的構(gòu)成要素的接合界面的剝離。
[0021]也可以是在所述相異材料接頭中，所述凹部具有由所述第一構(gòu)件形成的第一面、由所述第二構(gòu)件形成的第二面、和由所述第一構(gòu)件、所述中間構(gòu)件和所述第二構(gòu)件形成的第三面，所述第一面和所述第三面連接的棱線與所述第二面和所述第三面連接的棱線的角倒成圓角，所述第三面為與所述接合端面大致平行的平面。
[0022]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在第三面中所述第一構(gòu)件和所述中間構(gòu)件的端面以及所述第二構(gòu)件以大致平面狀露出，以此這些段部的構(gòu)成要素的接合界面更加難以剝離。
[0023]又，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)物具備上述相異材料接頭、與所述相異材料接頭的所述第一構(gòu)件通過焊接接合的第一結(jié)構(gòu)構(gòu)件、和與所述相異材料接頭的所述第二構(gòu)件通過焊接接合的第二結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
[0024]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)物，通過使用與以往相比長(zhǎng)尺寸化的相異材料接頭，以此可以減少相對(duì)于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的規(guī)定長(zhǎng)度的相異材料接頭的數(shù)量。而且，一般來說在相異材料接頭和相異材料接頭之間的母材(各結(jié)構(gòu)構(gòu)件)上為了避免焊接線的交叉而設(shè)置有切口，但通過減少相異材料接頭的數(shù)量而可以減少相對(duì)于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的規(guī)定長(zhǎng)度的切口的數(shù)量。其結(jié)果是，可以減少切口的機(jī)械加工量、和相異材料接頭與各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的繞焊處。
[0025]也可以是在所述結(jié)構(gòu)物中，所述第一構(gòu)件及所述第一結(jié)構(gòu)構(gòu)件均由鋁合金材料構(gòu)成，并且所述第二構(gòu)件及所述第二結(jié)構(gòu)構(gòu)件均由不銹鋼材料構(gòu)成。又，所述結(jié)構(gòu)物也可以是構(gòu)成LNG船的球形容器的槽圍的結(jié)構(gòu)物。
[0026]又，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)物的制造方法包含:制作多個(gè)段部的步驟；將所述多個(gè)段部在長(zhǎng)尺寸方向上連接設(shè)置而制作相異材料接頭的步驟；將所述相異材料接頭的一側(cè)與第一結(jié)構(gòu)構(gòu)件通過焊接接合的步驟；和將所述相異材料接頭的另一側(cè)與第二結(jié)構(gòu)構(gòu)件通過焊接接合的步驟；制作所述段部的步驟包含將由與所述第一結(jié)構(gòu)構(gòu)件相同的材料構(gòu)成的第一構(gòu)件和中間構(gòu)件通過爆炸壓接在層疊方向上接合的步驟、將所述中間構(gòu)件和由與所述第二結(jié)構(gòu)構(gòu)件相同的材料構(gòu)成的第二構(gòu)件通過爆炸壓接在所述層疊方向上接合的步驟、和在所述段部的與其他段部接合的接合端面上形成在該接合端面的范圍內(nèi)在所述層疊方向上隔開所述第一構(gòu)件的端面和所述第二構(gòu)件的端面之間的凹部的步驟；制作所述相異材料接頭的步驟包含將相鄰的所述段部的所述第一構(gòu)件的端面彼此通過焊接接合的步驟、和將相鄰的所述段部的所述第二構(gòu)件的端面彼此通過焊接接合的步驟。
[0027]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)物的制造方法，相異材料接頭由多個(gè)段部在長(zhǎng)尺寸方向上接合而形成，因此可以使相異材料接頭在長(zhǎng)尺寸方向的長(zhǎng)度超出用于爆炸壓接的裝置的限制而增大。即，相異材料接頭與現(xiàn)有的相異材料接頭相比可以長(zhǎng)尺寸化。又，相異材料接頭由多個(gè)段部焊接而成，但是因凹部的效果而不存在異種材料以熔融狀態(tài)混合的部分，因此不折損機(jī)械強(qiáng)度。而且，通過使用像這樣長(zhǎng)尺寸化的相異材料接頭將第一結(jié)構(gòu)構(gòu)件和第二結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)合，以此與以往相比可以減少相對(duì)于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的規(guī)定長(zhǎng)度的相異材料接頭的數(shù)量。此夕卜，一般在相異材料接頭和相異材料接頭之間的母材(各結(jié)構(gòu)構(gòu)件)上設(shè)置有避免焊接線的交叉的切口，而通過減少相異材料接頭的數(shù)量可以減少相對(duì)于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的規(guī)定長(zhǎng)度的切口的數(shù)量。其結(jié)果是，可以減少切口的機(jī)械加工量、和相異材料接頭和各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的繞焊處。
[0028]發(fā)明效果:
根據(jù)本發(fā)明，相異材料接頭由多個(gè)段部在長(zhǎng)尺寸方向上接合而形成，因此可以使相異材料接頭在長(zhǎng)尺寸方向的長(zhǎng)度超出用于爆炸壓接的裝置的限制而增大。即，相異材料接頭與以往的相異材料接頭相比可以長(zhǎng)尺寸化。而且，通過使用像這樣長(zhǎng)尺寸化的相異材料接頭將第一結(jié)構(gòu)構(gòu)件和第二結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)合，以此與以往相比可以減少相對(duì)于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的規(guī)定長(zhǎng)度的相異材料接頭的數(shù)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的LNG船的容器的支持結(jié)構(gòu)的概略側(cè)視圖；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的相異材料接頭的側(cè)視圖；
圖3是長(zhǎng)尺寸方向的兩端為接合端部的接頭段的側(cè)視圖；
圖4是長(zhǎng)尺寸方向的一端為接合端部的接頭段的側(cè)視圖；
圖5是示出接頭段的制作流程的流程圖；
圖6是示出通過相異材料接頭相結(jié)合的槽圍的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件和中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件的一部分的圖；
圖7是圖6中的VI1-VII向視剖視端面圖；
圖8是說明槽圍的制造流程的流程圖；
圖9是示出接頭段及相異材料接頭的變形例I的圖； 圖10是示出接頭段及相異材料接頭的變形例2的圖；
圖11是示出接頭段及相異材料接頭的變形例3的圖；
圖12是示出接頭段及相異材料接頭的變形例4的圖；
圖13是示出現(xiàn)有的LNG船的容器的支持結(jié)構(gòu)的概略側(cè)視圖；
圖14是示出現(xiàn)有的槽圍上的切口及其附近的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下，參照附圖詳細(xì)說明實(shí)施本發(fā)明的形態(tài)。另外，以下在所有附圖中對(duì)于相同或相當(dāng)?shù)囊貥?biāo)以相同的參考符號(hào)并省略其重復(fù)說明。在這里，作為根據(jù)本發(fā)明的槽圍的一個(gè)實(shí)施形態(tài)，說明應(yīng)用于LNG船中的示例。
[0031]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的LNG船的容器的支持結(jié)構(gòu)的概略側(cè)視圖。LNG船是如圖1所示具備用于貯藏天然氣的多個(gè)球形容器3的船舶。各球形容器3形成為能夠在內(nèi)部貯藏低溫液化的天然氣的結(jié)構(gòu)，一般由鋁合金制成。又，球形容器3分別通過槽圍4固定在船體2上。
[0032]槽圍4是中空?qǐng)A筒形的支持結(jié)構(gòu)物，并且以作為容器側(cè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41、作為船體側(cè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件42、配置在上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41和下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件42之間的中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43為主要要素構(gòu)成。上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41、下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件42及中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43中任意一個(gè)都具有中空?qǐng)A筒形的形狀。
[0033]上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41由與球形容器3相同的材料構(gòu)成，在本實(shí)施形態(tài)中由鋁合金材料構(gòu)成。上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41的上端通過焊接固定于球形容器3的赤道部或其附近。在上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41的下緣部上，以圓周方向隔著規(guī)定間隔設(shè)置有多個(gè)切口 46。
[0034]下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件42由與船體2相同的材料構(gòu)成，在本實(shí)施形態(tài)中由鋼材料構(gòu)成。下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件42的下端通過焊接或螺栓緊固等固定在設(shè)置于船體2的基臺(tái)(省略圖示)上。
[0035]中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43發(fā)揮作為因來自于貯藏在球形容器3中的天然氣的熱傳導(dǎo)而變成超低溫的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41和下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件42之間的隔熱體(Thermal break)的功能。因此，中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43由熱傳導(dǎo)率低的Y系不銹鋼材料構(gòu)成。中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43的下端通過焊接等固定在下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件42的上端。在中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43的上緣部上，在圓周方向上隔著規(guī)定間隔設(shè)置有多個(gè)切口 47。該中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43的上端通過多個(gè)相異材料接頭50與上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41的下端結(jié)合。上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41的切口 46和中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43的切口 47分別上下相對(duì)地配置。
[0036]在這里詳細(xì)說明相異材料接頭50。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的相異材料接頭的側(cè)視圖。如該圖所示，相異材料接頭50由多個(gè)段部(以下稱為“接頭段44”)形成。在相異材料接頭50中多個(gè)接頭段44在相異材料接頭50的長(zhǎng)尺寸方向上連接設(shè)置。首先，詳細(xì)說明接頭段44。
[0037]圖3是長(zhǎng)尺寸方向的兩端為接合端部60的接頭段44的側(cè)視圖，圖4是長(zhǎng)尺寸方向的一端為接合端部60的接頭段44的側(cè)視圖。如圖2?4所示，接頭段44在長(zhǎng)尺寸方向的一方或兩方的端部上具有接合端部60。因此，接頭段44被分類為長(zhǎng)尺寸方向的兩端為與其他接頭段44接合的接合端部60的接頭段(圖3)、和長(zhǎng)尺寸方向的一端為與其他接頭段44接合的接合端部60且另一端為非接合端部61的接頭段(圖4)。長(zhǎng)尺寸方向的端部為接合端部60還是非接合端部61這一點(diǎn)是根據(jù)該接頭段44配置在相異材料接頭50的哪個(gè)部分而決定的。即，在接頭段44的長(zhǎng)尺寸方向的端部中、位于相異材料接頭50的長(zhǎng)尺寸方向的一端的端部為非接合端部61,而與其他接頭段44接合的端部為接合端部60。相異材料接頭50的長(zhǎng)尺寸方向和接頭段44的長(zhǎng)尺寸方向是相同的方向。以下，在接頭段44的長(zhǎng)尺寸方向的端面中接合端部60的端面稱為“接合端面”。
[0038]接頭段44由與中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43相同的材料構(gòu)成的第一構(gòu)件51、由與上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41相同的材料構(gòu)成的第二構(gòu)件54、和介于它們之間的中間構(gòu)件55構(gòu)成。第一構(gòu)件51、中間構(gòu)件55及第二構(gòu)件54中的任意一個(gè)都是在一方向(長(zhǎng)尺寸方向)上細(xì)長(zhǎng)的板狀材料。第一構(gòu)件51、中間構(gòu)件55及第二構(gòu)件54依次向一個(gè)方向(層疊方向)層疊的狀態(tài)下相互被固定。具體的是，第一構(gòu)件51的上表面和中間構(gòu)件55的下表面相接合，并且中間構(gòu)件55的上表面和第二構(gòu)件54的下表面相接合。 [0039]第一構(gòu)件51在本實(shí)施形態(tài)中為Y系不銹鋼材料。第二構(gòu)件54在本實(shí)施形態(tài)中為鋁合金材料。中間構(gòu)件55是一片以上的板狀金屬材料層疊的狀態(tài)下相互固定而成的構(gòu)件。一般來說，作為介入于不銹鋼材料和鋁合金材料之間的中間構(gòu)件，例如層疊的鎳材料和鈦材料是已知的，但是中間構(gòu)件55并不限于這些。
[0040]在接頭段44的接合端部60中，在第一構(gòu)件51的下表面上形成有下表面?zhèn)绕驴?1a。該下表面?zhèn)绕驴?51a是V形坡口，并且其坡口深度小于第一構(gòu)件51的板厚。又，在接頭段44的接合端部60中，在第二構(gòu)件54的上表面上形成有上表面?zhèn)绕驴?54a。該上表面?zhèn)蒔皮口 54a為V形坡口，其坡口深度小于第二構(gòu)件54的板厚。此外，在接頭段44的接合端面上設(shè)置有向外方(長(zhǎng)尺寸方向的向外方向)開口的槽62。該槽62在接頭段44的接合端部60中，在接合端面上在層疊方向上空間性地隔開第一構(gòu)件51的端面和第二構(gòu)件54的端面。
[0041]槽62為大致C字形(大致“ ^ ”字形)截面的凹部，并且在接頭段44的接合端面上延伸。槽62的上表面62u由第二構(gòu)件54形成，下表面62b由第一構(gòu)件51形成，側(cè)面62s由第一構(gòu)件51、中間構(gòu)件55和第二構(gòu)件54形成。在側(cè)面62s上露出的中間構(gòu)件55的端面55a形成為與接頭段44的接合端面大致平行的平面。因此，槽62的上表面62u和側(cè)面62s的棱線及下表面62b和側(cè)面62s的棱線中任意一個(gè)都倒成圓角，與此同時(shí)在側(cè)面62s中第一構(gòu)件51和中間構(gòu)件55的端面55a和第二構(gòu)件54以平滑的平面狀連續(xù)。像這樣，中間構(gòu)件55的端面55a為與接頭段44的接合端面大致平行的平面，以此接頭段44的構(gòu)成要素(第一構(gòu)件51、中間構(gòu)件55以及54)的接合界面不容易剝離(裂開)。
[0042]而且，由于形成于接頭段44的接合端面的槽62，而中間構(gòu)件55的端面55a與接頭段44的接合端面相比向內(nèi)方(長(zhǎng)尺寸方向的向內(nèi)方向)退入。換而言之，第一構(gòu)件51和中間構(gòu)件55的接合界面的端部及中間構(gòu)件55和第二構(gòu)件54的接合界面的端部與接頭段44的接合端面相比向內(nèi)方退入。將該中間構(gòu)件55的端面55a從接頭段44的接合端面的退入量(在這里是相當(dāng)于從槽62的開口至側(cè)面62s的距離)設(shè)為L(zhǎng)I。
[0043]上述結(jié)構(gòu)的接頭段44如下述那樣制作。圖5是接頭段的制作工序的流程圖。如該圖所示，首先，在第一構(gòu)件51上配置中間構(gòu)件55 (步驟SI)，在該狀態(tài)下將第一構(gòu)件51和中間構(gòu)件55通過爆炸壓接(爆炸焊接)接合(步驟S2)。具體的是，第一構(gòu)件51和中間構(gòu)件55重疊在一起的狀態(tài)下進(jìn)行火藥爆炸而使中間構(gòu)件55與第一構(gòu)件51沖撞,通過該沖擊力使新生界面露出的同時(shí)加壓，以此接合中間構(gòu)件55和第一構(gòu)件51。另外，在中間構(gòu)件55由多個(gè)構(gòu)成要素構(gòu)成時(shí)，在將第一構(gòu)件51和位于最下層的中間構(gòu)件55的構(gòu)成要素通過爆炸壓接接合后，將剩余的中間構(gòu)件55的構(gòu)成要素依次通過焊接或爆炸壓接接合。接著，在中間構(gòu)件55上配置第二構(gòu)件54 (步驟S3)，在該狀態(tài)下將中間構(gòu)件55和第二構(gòu)件54通過爆炸壓接接合(步驟S4)。由上所述，可制作使第一構(gòu)件51、中間構(gòu)件55及第二構(gòu)件54在依次層疊的狀態(tài)下一體化的接頭段44。另外，設(shè)置于接頭段44的接合端部60的坡口 51a、54a和槽62是例如可以在使接頭段44的構(gòu)成要素一體化之后通過切削加工形成，或者也可以在一體化之前的構(gòu)成要素上預(yù)先形成。
[0044]接著詳細(xì)說明相異材料接頭50。圖2所示的相異材料接頭50是三個(gè)接頭段44A、44B、44C依次在長(zhǎng)尺寸方向上連接設(shè)置而成。然而，構(gòu)成相異材料接頭50的接頭段44的數(shù)量并不限于三個(gè)，可以是兩個(gè)以上的任意的實(shí)數(shù)。在相異材料接頭50中相鄰的接頭段44、44的接合端部60彼此對(duì)接接合。
[0045]相異材料接頭50如下述那樣制作。首先，將想要接合的一方的接頭段44的接合端面、和另一方的接頭段44的接合端面使其根部間隔大致為零地對(duì)接，并且使這些第一構(gòu)件51之間通過坡口焊接接合。在這里，在形成于一方的接頭段44的下表面?zhèn)绕驴?51a和另一方的接頭段44的下表面?zhèn)绕驴?51a之間的槽(在這里為V形槽)中進(jìn)行堆焊，該槽由熔敷金屬58充滿。熔敷金屬58由與第一構(gòu)件51相同的材料、或者由適合第一構(gòu)件51之間的焊接的材料構(gòu)成。
[0046]接著，使一方的接頭段44和另一方的接頭段44的第二構(gòu)件54之間通過焊接接合。在這里，在一方的接頭段44的上表面?zhèn)绕驴?54a和另一方的接頭段44的上表面?zhèn)绕驴?54a之間形成的槽(在這里為V形槽)中進(jìn)行堆焊，從而該槽由熔敷金屬57充滿。熔敷金屬57由與第二構(gòu)件54相同的材料、或者適合第二構(gòu)件54之間的焊接的材料構(gòu)成。由上所述，接頭段44、44的接合端部60彼此對(duì)接。另外，在相異材料接頭50由三個(gè)以上的接頭段44構(gòu)成時(shí)，重復(fù)進(jìn)行上述接頭段44、44的對(duì)接，并且將接頭段44依次在長(zhǎng)尺寸方向上連接設(shè)置。最后，根據(jù)需要調(diào)節(jié)接合部的熔敷金屬57、58的焊縫余高，并且根據(jù)需要將整體以規(guī)定的曲率(在這里是，與上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41及中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43的曲率相匹配的曲率)進(jìn)行彎曲。另外，也可以使用以預(yù)先規(guī)定的曲率彎曲的接頭段，并將這些接頭段接合。
[0047]在上述相異材料接頭50的制作過程中，接合的接頭段44、44的第一構(gòu)件51彼此通過焊接相接合，與此同時(shí)第二構(gòu)件54彼此通過焊接相接合。因此，不執(zhí)行異種金屬材料之間的焊接。此外，在將接頭段44、44的第一構(gòu)件51之間或第二構(gòu)件54之間焊接時(shí)，通過隔開第一構(gòu)件51和第二構(gòu)件54的槽62,第一構(gòu)件51的材料和第二構(gòu)件54的材料不能以熔融狀態(tài)混合。換而言之，通過在接頭段44的第一構(gòu)件51和第二構(gòu)件54的界面附近設(shè)置切削為槽狀的形狀(即，槽62)而使兩者在層疊方向上空間性地隔開，以此在將第一構(gòu)件51之間或第二構(gòu)件54之間焊接時(shí)避免異種材料以熔融狀態(tài)混合。一般，在鋁合金和Y系不銹鋼以熔融狀態(tài)混合時(shí)，接合部的材料特性(機(jī)械強(qiáng)度)極度下降。相對(duì)于此，在相異材料接頭50中，在接頭段44、44的對(duì)接接合部上不存在異種材料的混合，從而不存在接合部的機(jī)械強(qiáng)度下降的擔(dān)憂。
[0048]又，在上述相異材料接頭50的制作過程中，接頭段44、44的第一構(gòu)件51及第二構(gòu)件54彼此分別通過焊接相接合，但是為了防止因此時(shí)的焊接熱輸入而在接頭段44的構(gòu)成要素的接合界面出現(xiàn)剝離，所以限定了中間構(gòu)件55的端面55a的退入量LI。具體的是，為了防止因焊接熱輸入而導(dǎo)致在槽62的側(cè)面62s上露出的中間構(gòu)件55與第二構(gòu)件54的接合界面及中間構(gòu)件55與第一構(gòu)件51的接合界面達(dá)到規(guī)定溫度以上，所以限定了中間構(gòu)件55的端面55a的退入量LI。根據(jù)本實(shí)施形態(tài)的接頭段44如果在槽62的側(cè)面62s上露出的中間構(gòu)件55與第一構(gòu)件51的接合界面或中間構(gòu)件55與第二構(gòu)件54的接合界面達(dá)到300°C以上，則存在在接頭段44的構(gòu)成要素的接合界面上出現(xiàn)剝離(裂開)的擔(dān)憂，因此以防止因焊接熱輸入而中間構(gòu)件55的端面55a達(dá)到300°C以上的方式限定退入量LI。這樣的退入量LI可以利用第一構(gòu)件51及第二構(gòu)件54的熱傳導(dǎo)率、焊接熱輸入量等進(jìn)行計(jì)算。然后，通過適當(dāng)?shù)剡x擇退入量LI，以此可以更加減小波及到接頭段44的第一構(gòu)件51和中間構(gòu)件55的接合界面及中間構(gòu)件55和第二構(gòu)件54的接合界面的焊接熱輸入的影響。
[0049]相異材料接頭50如上所述由多個(gè)接頭段44形成，因此與單獨(dú)的接頭段44相比為長(zhǎng)尺寸。接頭段44的長(zhǎng)尺寸方向的長(zhǎng)度因爆炸焊接時(shí)使用的裝置的限制而最大也只有2?3m程度，但是相異材料接頭50的長(zhǎng)尺寸方向的長(zhǎng)度是可以超越其限制地增大。即，該相異材料接頭50與現(xiàn)有的使用于槽圍的相異材料接頭相比能夠成為長(zhǎng)尺寸。圖6是示出通過相異材料接頭結(jié)合的槽圍的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件和中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件的一部分的圖，圖7是圖6中的VI1-VII向視剖視端面圖，圖8是說明槽圍的制造流程的流程圖。接著，參照?qǐng)D6、圖7、圖8說明使用了相異材料接頭50的槽圍4的制造方法。
[0050]首先，在設(shè)置于船體2的基臺(tái)上配置下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件42 (步驟S11)，并固定基臺(tái)和下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件42 (步驟S12)。船體2和下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件42可以通過焊接固定，也可以通過螺栓及螺母等的緊固件固定，還可以通過鉚釘固定。接著，在下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件42上配置中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43 (步驟S13)，并且將下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件42的上端和中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43的下端通過焊接接合(步驟S14)。
[0051]接著，在中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43上以環(huán)狀配置多個(gè)相異材料接頭50 (步驟S15)。在這里，如圖6所示，各相異材料接頭50以能夠連接在中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43的周方向上相鄰的切口47,47的方式定位，相異材料接頭50的端部向切口 47內(nèi)突出。將像這樣配置的各相異材料接頭50的下表面(第一構(gòu)件51側(cè)的面)和中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43的上端通過填角焊接合(步驟S16)。在這里，如圖7所示，在中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43的內(nèi)周側(cè)的上端和外周側(cè)的上端分別與相異材料接頭50的下表面實(shí)施填角焊。圖7中的符號(hào)68是將中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43和相異材料接頭50實(shí)施填角焊而形成的角焊縫。
[0052]接著，在以環(huán)狀配置的多個(gè)相異材料接頭50上配置上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41 (步驟S17)。在這里，上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41以使上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41的切口 46和中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43的切口 47上下相對(duì)的方式定位。最后，像這樣配置的上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41的下端和各相異材料接頭50的上表面(第二構(gòu)件54側(cè)的面)通過填角焊接合(步驟S18)。在這里，如圖7所示，在上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41的內(nèi)周側(cè)的下端和外周側(cè)的下端分別與相異材料接頭50的上表面實(shí)施填角焊。圖7中的符號(hào)67是將上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41和相異材料接頭50實(shí)施填角焊而形成的角焊縫。另夕卜，在以上說明的槽圍4的制造方法中，在將各相異材料接頭50的下表面和中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43的上端通過填角焊接合后(步驟S16)，在以環(huán)狀配置的多個(gè)相異材料接頭50上配置上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41 (步驟S17)，但是該順序也可以相反。即，也可以首先在以環(huán)狀配置的多個(gè)相異材料接頭50上配置上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41 (步驟S17)，之后，將各相異材料接頭50的下表面和中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43的上端通過填角焊接合(步驟S16)，并將上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41的下端和各相異材料接頭50的上表面通過填角焊接合(步驟S18)。
[0053]在經(jīng)過上述制造過程制造的槽圍4中，如圖7所示，上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41的內(nèi)周面或外周面的下端和相異材料接頭50 (接頭段44)的內(nèi)周側(cè)或外周側(cè)的端面在半徑方向(輻射方向)上至少遠(yuǎn)離將角焊縫67的腰高S和安全長(zhǎng)度L2加在一起的距離。這是為了避免因?qū)ι喜拷Y(jié)構(gòu)構(gòu)件41和相異材料接頭50、中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43和相異材料接頭50實(shí)施填角焊時(shí)的焊接熱輸入，而導(dǎo)致第一構(gòu)件51、中間構(gòu)件55及第二構(gòu)件54的接合界面分離而出現(xiàn)端面裂開的情況。在上述中，“安全長(zhǎng)度L2”是在焊接上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41和相異材料接頭50時(shí)，相異材料接頭50的內(nèi)周側(cè)或外周側(cè)的端面在規(guī)定溫度(例如，300°C)以下的長(zhǎng)度。安全長(zhǎng)度L2可以由焊接熱輸入量、第一構(gòu)件51及第二構(gòu)件54的熱傳導(dǎo)率求得。另外，相異材料接頭50的長(zhǎng)尺寸方向的端面和上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41的切口 46的邊緣之間、以及相異材料接頭50的長(zhǎng)尺寸方向的端面和中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43的切口 47的邊緣之間也至少遠(yuǎn)離將腰高S和安全長(zhǎng)度L2加在一起的距離。
[0054]又，由于上述槽圍4是使用更長(zhǎng)尺寸的相異材料接頭50而制造的，因此與相同直徑的現(xiàn)有的槽圍相比能夠減少切口 46、47的數(shù)量。切口 46、47的數(shù)量的減少，即意味著為了在上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41和中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43上形成切口 46、47而進(jìn)行的機(jī)械加工量的減少、和切口 46、47的邊緣和相異材料接頭50的繞焊處的減少。狹窄的切口 46、47的邊緣和相異材料接頭50的繞焊處是通過操作員的手工作業(yè)進(jìn)行焊接加工，但是除了切口 46、47的邊緣以外的沿著上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件41及中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件43的內(nèi)周及外周的與相異材料接頭50的焊接部分是可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的自動(dòng)焊接。因此，由于切口 46、47的數(shù)量的減少，所以在槽圍4的制造過程中焊接的可自動(dòng)化部分增加，其結(jié)果是，減少焊接的可能出現(xiàn)缺陷的部分，對(duì)質(zhì)量的穩(wěn)定做貢獻(xiàn)。此外，在槽圍4中，通過使用更長(zhǎng)尺寸的相異材料接頭50，以此降低露出在外氣的接頭的面積，可以減少用于接頭的端面處理的成本。
[0055]以上，說明了相異材料接頭50及構(gòu)成它的接頭段44、以及利用相異材料接頭50制造的槽圍4的優(yōu)選的一個(gè)實(shí)施形態(tài)。然而，相異材料接頭50并不限于上述，可以像以下變形例I?4所例示的那樣變形。
[0056][變形例I]
圖9是示出接頭段及相異材料接頭的變形例I。如該圖所示，根據(jù)變形例I的接頭段44及相異材料接頭50與根據(jù)上述實(shí)施形態(tài)的接頭段44及相異材料接頭50在結(jié)構(gòu)和制造方法等上是共通的，但是接頭段44的接合端部60的形狀不相同。因此，以下，詳細(xì)說明根據(jù)變形例I的接頭段44的接合端部60的形狀，省略剩余的說明。
[0057]在接頭段44的接合端部60中，在第一構(gòu)件51的下表面上形成有下表面?zhèn)绕驴?1a。該下表面?zhèn)绕驴?51a為U形坡口，其坡口深度小于第一構(gòu)件51的板厚。又，在接合端部60中，在第二構(gòu)件54的上表面上形成有上表面?zhèn)绕驴?54a。該上表面?zhèn)绕驴?54a為U形坡口，其坡口深度小于第二構(gòu)件54的板厚。此外，在接頭段44的接合端面上設(shè)置有向外方開口的槽62。通過該槽62在接合端面上形成有將第一構(gòu)件51的端面和第二構(gòu)件54的端面在層疊方向上隔開的空間。
[0058]槽62為截面大致C字形(大致“ 口 ”字形)的凹部，在接頭段44的接合端面上延伸。槽62的上表面62u由第二構(gòu)件54形成，下表面62b由第一構(gòu)件51形成，側(cè)面62s由第一構(gòu)件51、中間構(gòu)件55和第二構(gòu)件54形成。槽62的上表面62u和側(cè)面62s的棱線及下表面62b和側(cè)面62s的棱線任意一個(gè)都以曲率半徑R倒成圓角。槽62的上表面62u和下表面62b之間的距離T2在將中間構(gòu)件55的板厚作為Tl時(shí)，由T2=T1+R來表示。
[0059]又，可以使中間構(gòu)件55的端面55a從接頭段44的接合端面的退入量LI成為與根據(jù)上述實(shí)施形態(tài)的退入量LI相同的大小。S卩，退入量LI是能夠防止在槽62的側(cè)面62s上露出的中間構(gòu)件55和第二構(gòu)件54的接合界面及中間構(gòu)件55和第一構(gòu)件51的接合界面，因在相異材料接頭50的制作過程中接頭段44、44的第一構(gòu)件51之間及第二構(gòu)件54之間進(jìn)行焊接時(shí)的焊接熱輸入達(dá)到這些接合界面存在分離的可能性的規(guī)定溫度以上的大小。
[0060]根據(jù)上述變形例I的接頭段44及相異材料接頭50與根據(jù)實(shí)施形態(tài)的接頭段44及相異材料接頭50相比，主要是坡口 51a、54a的形狀不相同。像這樣設(shè)置于接頭段44的接合端部60的坡口 51a、54a的形狀是并不限于上述實(shí)施形態(tài)可以自由變更。
[0061][變形例2]
圖10是示出接頭段及相異材料接頭的變形例2的圖。如該圖所示，根據(jù)變形例2的接頭段44及相異材料接頭50與根據(jù)上述實(shí)施形態(tài)的接頭段44及相異材料接頭50在結(jié)構(gòu)和制造方法等上是共通的，但是接頭段44的接合端部60的形狀、和在相異材料接頭50的相鄰的接頭段44、44的接合部上設(shè)置有襯墊構(gòu)件65之處不相同。因此，以下，詳細(xì)說明根據(jù)變形例2的接頭段44的接合端部60的形狀及襯墊構(gòu)件65，省略剩余的說明。
[0062]在接頭段44的接合端部60中，在第一構(gòu)件51的下表面上形成有下表面?zhèn)绕驴?1a。該下表面?zhèn)绕驴?51a為U形坡口，其坡口深度小于第一構(gòu)件51的板厚。又，在接合端部60中，在第二構(gòu)件54的上表面上形成有上表面?zhèn)绕驴?54a。該上表面?zhèn)绕驴?54a為U形坡口，其坡口深度小于第二構(gòu)件54的板厚。此外，在接頭段44的接合端面上設(shè)置有向外方開口的槽62。通過該槽62形成將第一構(gòu)件51和第二構(gòu)件54隔開的空間。
[0063]槽62為截面大致C字形(大致“ 口 ”字形)的凹部，在接頭段44的接合端面上延伸。槽62的上表面62u由第二構(gòu)件54形成，下表面62b由第一構(gòu)件51形成，側(cè)面62s由第一構(gòu)件51、中間構(gòu)件55和第二構(gòu)件54形成。槽62的上表面62u和側(cè)面62s的棱線及下表面62b和側(cè)面62s的棱線任意一個(gè)都以曲率半徑R倒成圓角。槽62的上表面62u和下表面62b之間的距離T2在將中間構(gòu)件55的板厚作為Tl時(shí)，由T2=T1+R來表示。
[0064]在相異材料接頭50中相鄰的接頭段44、44之間，槽62、62相連接而形成的空間66中插入襯墊構(gòu)件65。襯墊構(gòu)件65的一部分位于一方的接頭段44的槽62內(nèi)，剩余部分位于另一方的接頭段44的槽62內(nèi)。即，襯墊構(gòu)件65架設(shè)在接合的接頭段44、44上。襯墊構(gòu)件65的高度與空間66的高度大致相等，襯墊構(gòu)件65分別與槽62的上表面62u和下表面62b接觸。像這樣,通過襯墊構(gòu)件65填充空間66的一部分的上下空間，以此提高相對(duì)于相異材料接頭50的壓縮的機(jī)械強(qiáng)度。
[0065]又，襯墊構(gòu)件65的側(cè)面和槽62的側(cè)面62s相隔開，且襯墊構(gòu)件65由與第一構(gòu)件51及第二構(gòu)件54相比熱傳導(dǎo)率高的材料構(gòu)成。例如，在第一構(gòu)件51為不銹鋼鋼材，第二構(gòu)件54為招合金材料時(shí),使襯墊構(gòu)件65為銅材料。像這樣通過選擇襯墊構(gòu)件65的材料，以此可以期待在相異材料接頭50的制作過程中接頭段44、44的第一構(gòu)件51之間及第二構(gòu)件54之間進(jìn)行焊接時(shí)，其焊接熱輸入積極地向襯墊構(gòu)件65傳導(dǎo)，從而抑制在第一構(gòu)件51及第二構(gòu)件54中的熱的擴(kuò)散。因此，從槽62的開口至側(cè)面62s的距離、即，中間構(gòu)件55的端面55a從接頭段44的接合端面的退入量LI是小于根據(jù)上述實(shí)施形態(tài)的接頭段44的退入量LI的距離便足夠。
[0066]根據(jù)上述變形例2的接頭段44及相異材料接頭50與根據(jù)實(shí)施形態(tài)的接頭段44及相異材料接頭50相比，因中間構(gòu)件55的端面55a的退入量LI較小、和設(shè)置有襯墊構(gòu)件65，所以提高了相對(duì)于相異材料接頭50的壓縮的機(jī)械強(qiáng)度。
[0067][變形例3]
圖11是示出接頭段及相異材料接頭的變形例3的圖。如該圖所示，根據(jù)變形例3的接頭段44及相異材料接頭50與根據(jù)上述實(shí)施形態(tài)的接頭段44及相異材料接頭50在結(jié)構(gòu)和制造方法等上是共通的，但是接頭段44的接合端部60的形狀不相同。因此，以下，詳細(xì)說明根據(jù)變形例3的接頭段44的接合端部60的形狀，省略剩余的說明。
[0068]在接頭段44的接合端部60中，在第一構(gòu)件51的下表面上形成有下表面?zhèn)绕驴?1a。該下表面?zhèn)绕驴?51a為U形坡口，其坡口深度小于第一構(gòu)件51的板厚。又，在接合端部60中，在第二構(gòu)件54的上表面上形成有上表面?zhèn)绕驴?54a。該上表面?zhèn)绕驴?54a為U形坡口，其坡口深度小于第二構(gòu)件54的板厚。此外，在接頭段44的接合端面上設(shè)置有向外方開口的槽62。通過該槽62形成將第一構(gòu)件51和第二構(gòu)件54隔開的空間。
[0069]槽62的截面大致C字形(大致“ ^ ”字形)，在接頭段44的接合端面上延伸。槽62的上表面62u由第二構(gòu)件54形成,下表面62b由第一構(gòu)件51形成,側(cè)面62s由第一構(gòu)件51、中間構(gòu)件55和第二構(gòu)件54形成。槽62的上表面62u和側(cè)面62s的棱線及下表面62b和側(cè)面62s的棱線任意一個(gè)都以曲率半徑R倒成圓角。槽62的上表面62u和下表面62b之間的距離T2在將中間構(gòu)件55的板厚作為Tl時(shí)，由T2=Tl+a來表示。a為極為小的值，T2僅稍微大于Tl。R大于a,因此在槽62的上表面62u和側(cè)面62s的棱線附近以及側(cè)面62s和下表面62b的棱線附近，上表面62`u和下表面62b之間的距離局部擴(kuò)大。
[0070]又，可以使從槽62的開口至側(cè)面62s的距離、即中間構(gòu)件55的端面55a從接頭段44的接合端面的退入量LI成為與根據(jù)上述實(shí)施形態(tài)的退入量LI相同的大小。即，退入量LI是能夠防止在側(cè)面62s上露出的中間構(gòu)件55和第二構(gòu)件54的接合界面及中間構(gòu)件55和第一構(gòu)件51的接合界面，因在相異材料接頭50的制作過程中接頭段44、44的第一構(gòu)件51之間及第二構(gòu)件54之間分別進(jìn)行焊接時(shí)的焊接熱輸入達(dá)到這些接合界面存在分離的可能性的規(guī)定溫度以上的大小。
[0071]根據(jù)上述變形例3的接頭段44及相異材料接頭50與根據(jù)實(shí)施形態(tài)的接頭段44及相異材料接頭50相比，因槽62的上表面62u和下表面62b之間的距離T2較小，從而抑制相異材料接頭50的剛性及相對(duì)于壓縮的機(jī)械強(qiáng)度的下降。
[0072][變形例4]
圖12是示出接頭段及相異材料接頭的變形例4的圖。如該圖所示，根據(jù)變形例4的接頭段44及相異材料接頭50與根據(jù)上述實(shí)施形態(tài)的接頭段44及相異材料接頭50在結(jié)構(gòu)和制造方法等上是共通的，但是接頭段44的接合端部60的形狀不相同。因此，以下，詳細(xì)說明根據(jù)變形例4的接頭段44的接合端部60的形狀，省略剩余的說明。
[0073]在接頭段44的接合端部60中，在第一構(gòu)件51的下表面上形成有下表面?zhèn)绕驴?1a。該下表面?zhèn)绕驴?51a為U形坡口，其坡口深度小于第一構(gòu)件51的板厚。又，在接合端部60中，在第二構(gòu)件54的上表面上形成有上表面?zhèn)绕驴?54a。該上表面?zhèn)绕驴?54a為U形坡口，其坡口深度小于第二構(gòu)件54的板厚。此外，在接頭段44的接合端面上設(shè)置有向外方開口的槽62。通過該槽62在接合端面上形成有將第一構(gòu)件51的端面和第二構(gòu)件54的端面在層疊方向上隔開的空間。
[0074]槽62的截面大致C字形(大致“ ^ ”字形)，在接頭段44的接合端面上延伸。槽62的上表面62u由第二構(gòu)件54形成，下表面62b由第一構(gòu)件51形成，側(cè)面62s由第一構(gòu)件51、中間構(gòu)件55和第二構(gòu)件54形成。槽62的上表面62u和側(cè)面62s的棱線及下表面62b和側(cè)面62s的棱線任意一個(gè)都以曲率半徑R倒成圓角。槽62的上表面62u和下表面62b之間的距離T2在將中間構(gòu)件55的板厚作為Tl時(shí)，由T2=T1+R來表示。又，從槽62的開口至側(cè)面62s的距離、即中間構(gòu)件55的端面55a從接頭段44的接合端面的退入量LI小于根據(jù)上述實(shí)施形態(tài)的退入量LI。[0075]在接頭段44上，在遠(yuǎn)離接合端面的內(nèi)方設(shè)置有空洞70?？斩?0與接頭段44的接合端面大致平行地貫通接頭段44，并且與槽62大致平行地設(shè)置。在空洞70的下表面71由第一構(gòu)件51形成，上表面72由第二構(gòu)件54形成，兩側(cè)面73、74中的任意一個(gè)都由第一構(gòu)件51、中間構(gòu)件55和第二構(gòu)件54形成?？斩?0的上表面72和側(cè)面73、74的棱線及下表面71和側(cè)面73、74的棱線任意一個(gè)都以曲率半徑R倒成圓角，在空洞70的側(cè)面73、74上，露出作為與接合端面大致平行的平面的中間構(gòu)件55。
[0076]空洞70的上表面72和下表面71之間的距離與槽62的上表面62u和下表面62b之間的距離T2相等，在將中間構(gòu)件55的板厚作為Tl時(shí)，由T2=T1+R來表示。又，從在空洞70的側(cè)面73、74中遠(yuǎn)離接頭段44的接合端面一側(cè)的側(cè)面74至接合端面的距離L3是能夠防止在空洞70的側(cè)面74上露出的中間構(gòu)件55和第二構(gòu)件54的接合界面及中間構(gòu)件55和第一構(gòu)件51的接合界面，因在相異材料接頭50的制作過程中接頭段44、44的第一構(gòu)件51之間及第二構(gòu)件54之間分別進(jìn)行焊接時(shí)的焊接熱輸入達(dá)到在這些接合界面存在分離的可能性的規(guī)定溫度以上的大小。根據(jù)變形例4的距離L3可以是與根據(jù)上述實(shí)施形態(tài)的退入量LI相同的大小。
[0077]在根據(jù)變形例4的接頭段44上，為了防止在將相鄰的接頭段44、44通過焊接接合時(shí)異種材料熔融混合，而設(shè)置有在第一構(gòu)件51和第二構(gòu)件54之間形成空間性距離的槽62。而且，在根據(jù)變形例4的接頭段44上，為了防止因焊接熱輸入引起的接頭段44的構(gòu)成要素的接合界面的剝離(裂開)的擴(kuò)張，而設(shè)置有空洞70。假設(shè)在槽62和空洞70之間發(fā)生接頭段44的構(gòu)成要素的接合界面的剝離(裂開)時(shí)，該剝離在空洞70處停止而不會(huì)擴(kuò)張至其以上的內(nèi)方。
[0078]根據(jù)上述變形例4的接頭段44及相異材料接頭50與根據(jù)實(shí)施形態(tài)的接頭段44及相異材料接頭50相比，中間構(gòu)件55的端面55a的退入量LI減小，以此能夠抑制相異材料接頭50的剛性及相對(duì)于壓縮的機(jī)械強(qiáng)度的下降。
[0079]工業(yè)應(yīng)用性:
根據(jù)本發(fā)明，可以使通過爆炸壓接接合異種材料而形成的相異材料接頭長(zhǎng)尺寸化，該相異材料接頭作為在制造大型的結(jié)構(gòu)物時(shí)使用的相異材料接頭尤其有用。
[0080]符號(hào)說明:
2船體；
3容器；4槽圍；
41上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件；
42下部結(jié)構(gòu)構(gòu)件；
43中間結(jié)構(gòu)構(gòu)件；
44接頭段；
46,47切口 ；
50相異材料接頭；
51第一構(gòu)件；
51a下表面?zhèn)绕驴?；
52鎳材料；
53鈦材料；
54第二構(gòu)件；
54a上表面?zhèn)绕驴?；
55中間構(gòu)件；
60接合端部；
61非接合端部；
62槽；
65襯墊構(gòu)件；
70空洞。
【權(quán)利要求】
1.一種相異材料接頭，是多個(gè)段部在長(zhǎng)尺寸方向上連接設(shè)置而形成的相異材料接頭； 各段部具備第一構(gòu)件、由不同于所述第一構(gòu)件的材料構(gòu)成并通過爆炸壓接與所述第一構(gòu)件在層疊方向上接合的中間構(gòu)件、和由不同于所述第一構(gòu)件及所述中間構(gòu)件的材料構(gòu)成并通過爆炸壓接與所述中間構(gòu)件在所述層疊方向上接合的第二構(gòu)件，并且在與其他段部接合的接合端面上具有在該接合端面的范圍內(nèi)在所述層疊方向上隔開所述第一構(gòu)件的端面和所述第二構(gòu)件的端面之間的凹部； 相鄰的所述段部的所述第一構(gòu)件的端面彼此通過焊接接合； 相鄰的所述段部的所述第二構(gòu)件的端面彼此通過焊接接合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相異材料接頭，其特征在于，所述凹部使所述中間構(gòu)件的端面從所述接合端面向所述長(zhǎng)尺寸方向退入。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相異材料接頭，其特征在于，所述中間構(gòu)件的端面從所述接合端面的退入量為所述第一構(gòu)件和所述中間構(gòu)件的接合界面及所述中間構(gòu)件和所述第二構(gòu)件的接合界面，通過所述第一構(gòu)件的端面之間的焊接和所述第二構(gòu)件的端面之間的焊接的焊接熱輸入達(dá)到這些接合界面存在分離的可能性的規(guī)定溫度以下的大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的相異材料接頭，其特征在于，所述段部在與所述凹部相比從所述接合界面進(jìn)一步向所述長(zhǎng)尺寸方向退入的位置，具有在所述層疊方向上隔開所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件之間的空洞。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的相異材料接頭，其特征在于，相鄰的所述段部的所述凹部彼此連續(xù)而形成空間，并且在該空間內(nèi)設(shè)置有具有與相鄰的所述段部的雙方的所述第一構(gòu)件及所述第二構(gòu)件接觸的形狀的襯墊構(gòu)件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的相異材料接頭，其特征在于，所述襯墊構(gòu)件由與所述第一構(gòu)件及所述第二構(gòu)件相比熱傳導(dǎo)率高的材料構(gòu)成，且具有與相鄰的所述段部的雙方的所述中間構(gòu)件不接觸的形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的相異材料接頭，其特征在于，所述凹部具有由所述第一構(gòu)件形成的第一面、由所述第二構(gòu)件形成的第二面、和由所述第一構(gòu)件、所述中間構(gòu)件和所述第二構(gòu)件形成的第三面，所述第一面和所述第三面連接的棱線與所述第二面和所述第三面連接的棱線的角倒成圓角，所述第三面為與所述接合端面大致平行的平面。
8.一種使用相異材料接頭的結(jié)構(gòu)物，具備: 權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的相異材料接頭； 與所述相異材料接頭的所述第一構(gòu)件通過焊接接合的第一結(jié)構(gòu)構(gòu)件；和 與所述相異材料接頭的所述第二構(gòu)件通過焊接接合的第二結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的使用相異材料接頭的結(jié)構(gòu)物，其特征在于， 所述第一構(gòu)件及所述第一結(jié)構(gòu)構(gòu)件均由招合金材料構(gòu)成； 所述第二構(gòu)件及所述第二結(jié)構(gòu)構(gòu)件均由不銹鋼材料構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的使用相異材料接頭的結(jié)構(gòu)物，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)物構(gòu)成LNG船的球形容器的槽圍。
11.一種使用相異材料接頭的結(jié)構(gòu)物的制造方法，包含: 制作多個(gè)段部的步驟； 將所述多個(gè)段部在長(zhǎng)尺寸方向上連接設(shè)置而制作相異材料接頭的步驟；將所述相異材料接頭的一側(cè)與第一結(jié)構(gòu)構(gòu)件通過焊接接合的步驟；和 將所述相異材料接頭的另一側(cè)與第二結(jié)構(gòu)構(gòu)件通過焊接接合的步驟； 制作所述段部的步驟包含將由與所述第一結(jié)構(gòu)構(gòu)件相同的材料構(gòu)成的第一構(gòu)件和中間構(gòu)件通過爆炸壓接在層疊方上接合的步驟、將所述中間構(gòu)件和由與所述第二結(jié)構(gòu)構(gòu)件相同的材料構(gòu)成的第二構(gòu)件通過爆炸壓接在所述層疊方向上接合的步驟、和在所述段部的與其他段部接合的接合端面上形成在該接合端面的范圍內(nèi)在所述層疊方向上隔開所述第一構(gòu)件的端面和所述第二構(gòu)件的端面之間的凹部的步驟； 制作所述相異材料接頭的步驟包含將相鄰的所述段部的所述第一構(gòu)件的端面彼此通過焊接接合的步驟、和將相鄰的所述段部的所述第二構(gòu)件的端面彼此通過焊接接合的步驟。
【文檔編號(hào)】B23K9/00GK103619523SQ201280029722
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2012年6月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月22日
【發(fā)明者】岡內(nèi)宏憲, 孝岡祐吉, 吉田巧, 大道典子, 藤本光生 申請(qǐng)人:川崎重工業(yè)株式會(huì)社