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公開番号2025116539
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-08
出願番号2024011024
出願日2024-01-29
発明の名称筒型構造
出願人日本製鉄株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類B23K 9/00 20060101AFI20250801BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】疲労特性の低下を抑制しつつ溶接工数を削減する筒型構造を提案する。
【解決手段】周方向および柱軸方向に溶接されて形成される筒型構造(1)であって、前記筒型構造(1)は、前記筒型構造(1)の前記周方向および前記柱軸方向に溶接によって連結する鋼製の板材(10)と、前記柱軸方向に隣接する前記板材(10)を溶接する周方向溶接部(W1)と、前記周方向に隣接する前記板材(10)を溶接する柱軸方向溶接部(W2)と、を有し、前記板材(10)の板厚方向に沿った前記周方向溶接部(W1)の厚さは、前記板材(10)の板厚の0.9倍以上1.1倍以下であり、前記板材(10)の板厚方向に沿った前記柱軸方向溶接部(W2)の厚さは、前記板材(10)の板厚の0.2倍以上0.9倍未満である。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
周方向および柱軸方向に溶接されて形成される筒型構造であって、
前記筒型構造は、
前記筒型構造の前記周方向および前記柱軸方向に溶接によって連結する鋼製の板材と、
前記柱軸方向に隣接する前記板材を溶接する周方向溶接部と、
前記周方向に隣接する前記板材を溶接する柱軸方向溶接部と、
を有し、
前記板材の板厚方向に沿った前記周方向溶接部の厚さは、前記板材の板厚の０．９倍以上１．１倍以下であり、
前記板材の板厚方向に沿った前記柱軸方向溶接部の厚さは、前記板材の板厚の０．２倍以上０．９倍未満である、筒型構造。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
前記周方向溶接部と前記柱軸方向溶接部との交差部において、前記板材の板厚方向に沿った板厚が０．９倍以上１．１以下である交差延長溶接部が、前記柱軸方向に前記板材の前記板厚の２倍以上１０倍以下延在する、請求項１に記載の筒型構造。
【請求項３】
前記柱軸方向に連結される前記板材それぞれの前記柱軸方向溶接部同士は、前記柱軸方向に連続せずに配置される構成である、請求項１に記載の筒型構造。
【請求項４】
前記柱軸方向に連結される前記板材それぞれの前記柱軸方向溶接部同士は、前記柱軸方向に連続して配置される構成であり、
前記周方向に連結される前記板材それぞれの前記周方向溶接部同士は、前記周方向に連続して配置される構成である、請求項１に記載の筒型構造。
【請求項５】
前記筒型構造が円筒形状である、請求項３または４に記載の筒型構造。
【請求項６】
前記筒型構造が多角形状である、請求項４に記載の筒型構造。
【請求項７】
前記板材の圧延方向が前記周方向である、請求項５に記載の筒型構造。
【請求項８】
前記板材の圧延方向が前記柱軸方向である、請求項６に記載の筒型構造。
【請求項９】
前記周方向溶接部と前記柱軸方向溶接部との交差部に形成される溶け込み量変化部と、
前記柱軸方向溶接部と前記溶け込み量変化部とが交わる止端部にピーニング部と、
を有する、請求項１に記載の筒型構造。
【請求項１０】
前記ピーニング部は、前記筒型構造の内面側または外面側の一方、または前記筒型構造の内面側および外面側の両方に形成される、請求項９に記載の筒型構造。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒型構造に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
一般的に、タワーや基礎には円形筒型構造が多用される。円形筒型構造は、設備の大型化に伴って強度及び剛性を高くしなければならず、外径や板厚も大きくする必要がある。板厚が大きくなると溶接工数が膨大となり、生産性が低下し製造スケジュールに影響を及ぼす。また、厚肉化および大径化には曲げ加工設備の能力に限界がある。
【０００３】
厚肉化および大径化の対策として、例えば、平板を連結させた多角形筒型構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
一般的に筒型構造において、溶接は完全溶け込み溶接で行われる。筒型構造の高さ方向(柱軸方向)の溶接において溶接金属が板厚より薄い区間、すなわち部分溶け込み溶接の区間を１つの金属板の高さ方向に交互に複数設けることで、溶接工数を削減することが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６１６００４３号公報
特許第７１８７７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多角形筒型構造において、円形筒型構造と同様に溶接工数の課題は残存する。部分溶け込み溶接の区間を高さ方向に複数設ける場合、溶け込み量が変化する部分の止端部が複数存在する。溶接の止端部では、応力が集中し、柱軸方向の垂直方向に応力が作用するため、疲労亀裂の発生が懸念される。部分溶け込み溶接を複数設ける場合、複数の部分で応力集中が生じるため、疲労特性が低下する虞がある。
【０００６】
本開示は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、疲労特性の低下を抑制しつつ溶接工数を削減する筒型構造を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本開示の一実施形態に係る筒型構造は、周方向および柱軸方向に溶接されて形成される筒型構造であって、前記筒型構造は、前記筒型構造の前記周方向および前記柱軸方向に溶接によって連結する鋼製の板材と、前記柱軸方向に隣接する前記板材を溶接する周方向溶接部と、前記周方向に隣接する前記板材を溶接する柱軸方向溶接部と、を有し、前記板材の板厚方向に沿った前記周方向溶接部の厚さは、前記板材の板厚の０．９倍以上１．１倍以下であり、前記板材の板厚方向に沿った前記柱軸方向溶接部の厚さは、前記板材の板厚の０．２倍以上０．９倍未満である。
（２）上記（１）に係る筒型構造は、前記周方向溶接部と前記柱軸方向溶接部との交差部において、前記板材の板厚方向に沿った板厚が０．９倍以上１．１以下である交差延長溶接部が、前記柱軸方向に前記板材の前記板厚の２倍以上１０倍以下延在してもよい。
（３）上記（１）または（２）に係る筒型構造は、前記柱軸方向に連結される前記板材それぞれの前記柱軸方向溶接部同士は、前記柱軸方向に連続せずに配置される構成であってもよい。
（４）上記（１）に係る筒型構造は、前記柱軸方向に連結される前記板材それぞれの前記柱軸方向溶接部同士は、前記柱軸方向に連続して配置される構成であり、前記周方向に連結される前記板材それぞれの前記周方向溶接部同士は、前記周方向に連続して配置される構成であってもよい。
（５）上記（３）または（４）に係る筒型構造は、前記筒型構造が円筒形状であってもよい。
（６）上記（４）に係る筒型構造は、前記筒型構造が多角形状であってもよい。
（７）上記（５）に係る筒型構造は、前記板材の圧延方向が前記周方向であってもよい。
（８）上記（６）に係る筒型構造は、前記板材の圧延方向が前記柱軸方向であってもよい。
（９）上記（１）から（８）のいずれか１項に係る筒型構造は、前記周方向溶接部と前記柱軸方向溶接部との交差部に形成される溶け込み量変化部と、前記柱軸方向溶接部と前記溶け込み量変化部とが交わる止端部にピーニング部と、を有してもよい。
（１０）上記（９）に係る筒型構造は、前記ピーニング部は、前記筒型構造の内面側または外面側の一方、または前記筒型構造の内面側および外面側の両方に形成されてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係る筒型構造によれば、疲労特性の低下を抑制しつつ溶接工数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の一実施形態に係る円筒の筒型構造を示す斜視図である。
本開示の一実施形態に係る多角形の筒型構造を示す斜視図である。
図１Ａに示す筒型構造の側面図である。
図２ＡのＩＩＢ－ＩＩＢ断面図である。
図２ＡのＩＩＣ－ＩＩＣ断面図である。
図２ＡのＩＩＩ－ＩＩＩ断面の一部を示す断面図である。
図２ＡのＩＩＩ－ＩＩＩ断面の一部の別の例を示す断面図である。
本開示の一実施形態に係る円筒の筒型構造の部分溶け込み溶接の一部を示す断面図である。
本開示の一実施形態に係る円筒の筒型構造の部分溶け込み溶接の一部を示す断面図である。
本開示の一実施形態に係る円筒の筒型構造の部分溶け込み溶接の一部を示す断面図である。
本開示の一実施形態に係る円筒の筒型構造の部分溶け込み溶接の一部を示す断面図である。
本開示の一実施形態に係る円筒の筒型構造の部分溶け込み溶接の一部を示す断面図である。
本開示の一実施形態に係る円筒の筒型構造の部分溶け込み溶接の一部を示す断面図である。
本開示の一実施形態に係る多角形の筒型構造の部分溶け込み溶接の一部を示す断面図である。
本開示の一実施形態に係る多角形の筒型構造の部分溶け込み溶接の一部を示す断面図である。
本開示の一実施形態に係る多角形の筒型構造の部分溶け込み溶接の一部を示す断面図である。
本開示の一実施形態に係る多角形の筒型構造の部分溶け込み溶接の一部を示す断面図である。
本開示の一実施形態に係る筒型構造のピーニング部を示す断面図である。
本開示の一実施形態に係る筒型構造のピーニング部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態による筒型構造について、図面に基づいて説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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