Development of fatigue crack prevention and corrosion protection by friction stir welding for steel structures

钢结构疲劳裂纹预防和搅拌摩擦焊防腐蚀研究进展

• 批准号: 22H01577
• 负责人: 廣畑 幹人
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01577/
• 关键词: 鋼構造物; 維持管理; 疲労; 腐食; 摩擦攪拌接合; インフラ構造物; 構造工学; 鋼構造; 接合

本年度は，鋼橋に多用される突合せ溶接継手に対し，FSWによる止端部形状改良効果が得られるか否か，基礎的な施工実験を行った。FSWにより良好な止端部形状を得るための条件探索を行い，パイロット試験体を作製した。施工に伴い，FSWによる入熱に起因する温度履歴と面外変形，残留応力のデータを取得し，既存の溶接継手に存在する変形と残留応力に対しFSWが及ぼす影響を検討した。作製したパイロット試験体からは，溶接部の断面観察，金属組織観察，硬さ分布を確認するためのサンプルを採取するために加工に着手した。さらに，疲労実験用の供試体として加工に着手した。FSWにより鋼板表面に金属被覆を形成する技術に関しては，研究協力者である大阪大学接合科学研究所の藤井教授の研究グループとともに被覆として用いる金属を決定し，鋼板表面に接合するための条件探索に着手した。今後，作製した供試体の耐食性評価を行うための腐食促進装置の開発に着手した。金属被覆の適用が想定される海洋環境を模擬した腐食促進装置であり，実験条件を満足するための装置の仕様を検討した。また，金属被覆との比較対象とする有機被覆の供試体についても作製を開始した。今後実施する腐食促進実験の方法ならびに耐食性の評価方法について検討した。

今年，我们进行了基础施工实验，以确定 FSW 是否可以改善钢桥中常用的对接焊缝的趾部形状。我们使用 FSW 寻找获得良好脚趾形状的条件，并制作了一个试点测试样本。在施工过程中，获得了FSW热输入引起的温度历史、面外变形和残余应力的数据，并研究了FSW对现有焊接接头中存在的变形和残余应力的影响。我们开始加工准备好的中试试样，采集样品观察焊缝横截面，观察金相组织，确认硬度分布。此外，我们开始将其作为疲劳实验的样本进行处理。关于使用FSW在钢板表面形成金属涂层的技术，我们与大阪大学焊接科学研究所藤井教授的研究小组一起决定了用作涂层的金属。研究合作者，并研究了粘合到钢板表面的条件。未来，我们已开始开发腐蚀加速装置来评估所制作样品的耐腐蚀性能。这是一种模拟金属涂层应用海洋环境的腐蚀加速装置，我们研究了该装置的规格以满足实验条件。我们还开始制造有机涂层样本，以便与金属涂层进行比较。我们考虑了今后要开展的腐蚀加速实验的方法以及耐腐蚀性的评价方法。