WO2009084136A1 - 異材継手構造、該異材継手構造を備えるタンク用スカート、該タンク用スカートを備える輸送船、及び異種金属部材の接合方法 - Google Patents

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Noriko Omichi
Mitsuo Fujimoto
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Definitions

  • the present invention relates to a dissimilar joint structure for joining two metal members made of dissimilar metals, in particular, dissimilar metals difficult to weld to each other, and a method for joining such two metal members to each other.
  • the present invention also relates to a tank skirt provided with the dissimilar joint structure and a transport ship provided with the tank skirt.
  • liquid cargo transport ships examples include MOSS type LNG transport ships that store and transport LNG (liquefied natural gas) in a spherical tank.
  • LNG liquefied natural gas
  • the temperature of the cargo stored in the tank is extremely low (about -163 degrees Celsius).
  • the tank is supported by the hull via a tank skirt so as to avoid a significant drop in the temperature of the hull itself due to this cargo.
  • the hull is made of ferrous steel to ensure strength
  • the tank is made of aluminum alloy to withstand low temperatures.
  • the tank skirt is interposed between these dissimilar metal materials, a tank side support member formed of the same material as the tank and fixed to the tank, and a hull formed of the same material as the hull and fixed to the hull. And a side support member. Both supporting members are joined to each other by a dissimilar joint structure.
  • Patent Document 1 discloses a dissimilar joint structure including a first plate-like member joined to an end portion of a tank-side support member and a second plate-like member joined to an end portion of a hull-side support member. ing. According to this dissimilar joint structure, the end surfaces of the first and second plate-like members are abutted against each other, and the abutted portions are joined by friction stir welding. By using this friction stir welding, it is possible to make the dissimilar joint structure long and to reduce the protruding length with respect to both support members as compared to the case of using explosive pressure bonding. JP 2007-153064 A
  • the present invention has been made for the purpose of providing a dissimilar joint structure that can improve fatigue strength.
  • the dissimilar joint structure according to the present invention is a dissimilar joint structure for joining a first metal member and a second metal member made of different metals to each other, wherein an insertion groove is formed in the first metal member, and the second An insertion part that can be inserted into the insertion groove is formed in the metal member, and the first metal member is joined to the second metal member in a state where the insertion part is inserted into the insertion groove. Yes.
  • the dissimilar metal member joining method is a method of joining the first metal member and the second metal member made of dissimilar metals to each other in the insertion groove formed in the first metal member.
  • a step of inserting an insertion portion formed in the second metal member; and a rotating tool of a friction stir welding apparatus is pressed against an outer surface of the first metal member, and the rotating tool is caused to enter the insertion portion side from the outer surface.
  • a step of joining the first metal member to the second metal member by moving the rotating tool in the extending direction of the first metal member.
  • a dissimilar metal member joining method for joining dissimilar metal members for joining a first metal member and a second metal member made of dissimilar metals to each other.
  • a step of joining the first groove forming member to the insertion portion by moving the rotating tool in the extending direction of the first groove forming member, and a second side surface of the insertion portion to the second side.
  • a step of covering with a groove forming member, a rotating tool of a friction stir welding apparatus is pressed against the outer surface of the second groove forming member, the rotating tool is caused to enter the insertion portion side from the outer surface, and the rotating tool is moved into the second portion Move in the extending direction of the groove forming member Accordingly, the step of joining the first groove forming member to the insertion portion, and the state where the end surface of the first metal member is in contact with the end surface of the insertion portion, the end surface of the first metal member is moved to the first portion. And a step of joining to each end face of the groove forming member and the second groove forming member.
  • the tank skirt according to the present invention is characterized by having such a dissimilar joint structure, the quality of the tank skirt is improved.
  • the transport ship according to the present invention includes such a tank skirt.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of an LNG transport ship according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a partial internal structure of the LNG transport ship according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a main part of the tank skirt according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the dissimilar joint structure according to the first embodiment.
  • Drawing 5 is an explanatory view of the manufacturing method of the dissimilar joint structure concerning a 1st embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the dissimilar joint structure according to Embodiment 1.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a dissimilar joint structure according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of an LNG transport ship according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a partial internal structure of the LNG transport ship according to the embodiment of
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the dissimilar joint structure according to Embodiment 2.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the dissimilar joint structure according to Modification Example 1 of Embodiment 2.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the dissimilar joint structure according to Modification Example 2 of Embodiment 2.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the dissimilar joint structure according to Modification Example 3 of Embodiment 2.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the dissimilar joint structure according to Modification Example 4 of Embodiment 2.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the dissimilar joint structure according to Embodiment 3.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the dissimilar joint structure according to Modification Example 1 of Embodiment 3.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the dissimilar joint structure according to Modification Example 2 of Embodiment 3.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the dissimilar joint structure according to Modification Example 3 of Embodiment 3.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of the dissimilar joint structure according to Embodiment 4.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the dissimilar joint structure according to Embodiment 5.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of the dissimilar joint structure according to Embodiment 6.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of an LNG transport ship 1 according to an embodiment of the present invention.
  • An LNG transport ship 1 shown in FIG. 1 includes four spherical tanks 3 made of an aluminum alloy, and cryogenic liquefied natural gas can be stored in each tank 3.
  • Each tank 3 is supported by the hull 2 via a tank skirt 4 (hereinafter simply referred to as a “skirt”) formed in a ring shape, as shown in a part of the hull 2 cut out. .
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a partial internal structure of the LNG transport ship 1 according to the embodiment of the present invention.
  • the skirt 4 extends in the vertical direction from the base 5 of the hull 2.
  • the lower end of the skirt 4 is welded to the base 5, and the upper end is welded to the outer peripheral surface of the tank 3.
  • the skirt 4 includes a cylindrical hull-side support member 6 that is fixed to the base 5 and extends in the vertical direction, and a cylindrical tank-side support member 7 that is fixed to the tank 3 and extends in the vertical direction.
  • Each of the hull supporting member 6 and the tank supporting member 7 has a generally cylindrical shape by connecting a plurality of (for example, 10 to 20) curved parts having the same curvature in the circumferential direction.
  • the side A in FIG. 2 where the tank 3 is disposed is referred to as the inside, and the side B in FIG.
  • a part of the hull supporting member 6 is made of a steel material such as stainless steel or high manganese steel, and the tank supporting member 7 is made of an aluminum alloy.
  • the thickness of the tank side support member 7 made of aluminum alloy is larger than the thickness of the steel hull side support member 6.
  • a dissimilar joint structure C for joining the members 6 and 7 to each other is provided at the upper end portion of the hull supporting member 6 and the lower end portion of the tank supporting member 7.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a part of the skirt 4.
  • the dissimilar joint structure C is provided at the lower end portion of the tank side support member 7 to form the insertion groove 8 a and at the upper end portion of the hull side support member 6.
  • an insertion portion 9 that can be inserted into the insertion groove 8a.
  • the tank side support member 7 is shown as being partitioned from the groove forming portion 8 by a dotted line, even if the groove forming portion 8 is integrated with the tank side support member 7 as described later. This is because the first metal member of the present invention may include the tank side support member 7 and the groove forming portion 8.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a part of the skirt 4.
  • the dissimilar joint structure C is provided at the lower end portion of the tank side support member 7 to form the insertion groove 8 a and at the upper end portion of the hull side support member 6.
  • an insertion portion 9 that can be inserted into the insertion groove 8a.
  • the hull side support member 6 is shown separated from the insertion portion 9 by a dotted line, even if the insertion portion 9 is integrated with the hull side support member 6 as described later. This is because the second metal member in the present invention may include the hull supporting member 6 and the insertion portion 9.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the dissimilar joint structure 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • the dissimilar joint structure 10 includes a groove forming portion 8 formed separately from the tank side support member 7 and an insertion portion 9 formed separately from the hull side support member 6.
  • the groove forming part 8 is constituted by a groove forming member 11.
  • the groove forming member 11 is separate from the tank side support member 7, but is formed of the same metal material as the tank side support member 7, such as an Al—Mn alloy.
  • the groove forming member 11 is formed in a U-shaped cross section, and has a pair of side wall portions 12 and 13 and a base portion 14 connecting the pair of side wall portions 12 and 13.
  • the groove forming member 11 is provided such that a pair of side wall portions 12 and 13 extend downward with respect to the base portion 14.
  • the upper end surface of the base portion 14 is abutted against the lower end surface of the tank side support member 7, and in this abutted state, the mating portions of both the members 7 and 11 are butted and welded.
  • both the members 7 and 11 are made of the same metal material, this welding can be easily performed.
  • an insertion groove 8 a extending in the longitudinal direction, that is, the circumferential direction of the tank side support member 7 is formed between the pair of side wall portions 12 and 13 at the lower end portion of the groove forming member 11.
  • the surface of the insertion groove 8 a is formed by the inner surfaces of the side wall portions 12 and 13 and the inner surface of the base wall 14.
  • the corner 15 formed by the inner surface of each of the side walls 12 and 13 and the surface of the base wall 14 is formed in a round shape by machining. As a result, it is possible to prevent the corner 15 from being cracked due to stress concentration.
  • the surface of the insertion groove 8a is processed so that the surface roughness is a relatively small predetermined value (6.3 ⁇ m) or less.
  • the thickness of the side wall part 12 located outside the insertion groove 8a is larger than the thickness of the side wall part 13 located inside. The details of the difference in thickness and the operation relating thereto will be described later with reference to FIG.
  • the insertion part 9 is constituted by an insertion member 16.
  • the insertion member 16 is separate from the hull-side support member 6 but is formed by hot rolling from the same type of metal material as the hull-side support member 6, such as stainless steel.
  • the lower end surface of the insertion member 16 is abutted against the upper end surface of the hull supporting member 6, and in this abutted state, the joint portions of both the members 6 and 16 are butted and welded. Since the members 6 and 16 are made of the same metal material, this welding can be easily performed.
  • concave grooves 17 extending in the longitudinal direction, that is, the circumferential direction of the hull supporting member 6 are formed.
  • the illustrated groove 17 has a U-shaped cross section, but the cross section of the groove may have another shape such as a semicircular shape.
  • groove 17 is formed only one on each side surface, the some ditch
  • a pair of corners formed by the upper end surface and each side surface of the insertion member 16 are chamfered by machining, whereby a pair of chamfered portions 18 extending in the longitudinal direction are formed on the upper end portion of the insertion member 16. Is formed.
  • an oxide film may be produced
  • the surface of the insertion portion 9 is subjected to surface treatment by buffing, machining, or the like. Furthermore, the surface of the insertion groove 9 is processed so that the surface roughness is a relatively small predetermined value (3 ⁇ m) or less.
  • the joining method of the hull side support member 6 and the tank side support member 7 using the said dissimilar joint structure 10 is demonstrated.
  • the insertion portion 9 of the insertion member 16 is inserted into the insertion groove 8 a of the groove forming member 11.
  • the chamfered portion 18 is formed at the upper end portion of the insertion portion 9, the insertion portion 9 is easily introduced into the insertion groove 8a. Since the chamfered portion 18 only needs to have a shape that can be easily introduced in this manner, the chamfered portion 18 may be formed in a round shape instead of the illustrated 45-degree chamfer.
  • the bonding strength between the surface of the insertion groove 8a and the surface of the insertion portion 9 is improved. Furthermore, since each surface roughness of the surface of the insertion groove 8a and the surface of the insertion portion 9 is small, the bonding strength between the surface of the insertion groove 8a and the surface of the insertion groove 9 is further improved, and the insertion portion 9 is easily introduced into the insertion groove 8a.
  • the groove forming portion 8 (that is, the groove forming member 11 constituting a part of the first metal member) is joined to the insertion portion 9 (that is, the inserting member 16 constituting a part of the second metal member).
  • the friction stir welding method is used is illustrated.
  • This friction stir welding method is a method in which frictional heat is generated by pressing a rotating tool of a friction stir welding apparatus made of a material harder than each of two joining members against one of the joining members and moving the rotating tool while rotating.
  • One of the joining members is fluidized, and one of the fluidized joining members is joined to the other of the joining members.
  • the solid phase portions can be joined while being integrated, even a long material can be continuously joined in the longitudinal direction without causing thermal distortion.
  • the solid-phase joining uses the flow of the metal material caused by frictional heat between the rotating tool and the joining member, the joining member can be joined without melting, and the joining member is not easily deformed before and after joining.
  • the rotary tool 21 of the friction stir welding apparatus 20 is brought into contact with the outer surface of the inner side wall portion 13.
  • the position where the rotary tool 21 is brought into contact is a position corresponding to the concave groove 17 of the insertion portion 9 on each side surface of the groove forming member. That is, when a plurality of concave grooves 17 are formed on each side surface, the rotary tool 21 is inserted according to the number of concave grooves 17.
  • frictional heat is generated in the side wall portion 13, and the peripheral portion of the side wall portion 13 around the rotary tool 21 is fluidized by this heat.
  • the rotary tool 23 of the friction stir welding apparatus 22 is brought into contact with the outer surface of the outer side wall portion 12, the rotary tool 23 enters the thickness direction from the outer surface toward the concave groove 17, and the rotary tool 23 is elongated. Move along the direction.
  • frictional heat is generated in the side wall portion 12, the peripheral portion of the rotary tool 23 in the side wall portion 13 is fluidized, the side wall portion 12 is agitated while receiving pressure, and the metal material constituting the side wall portion 13 is recessed 17. Get into every corner.
  • the surface of the concave groove 17 becomes an active new surface in the same manner as described above, and the active metal material forming the side wall portion 12 is pressed into the concave groove 17, so that the side wall portion 12 outside the groove forming portion 8. Can be firmly joined to the insertion portion 8.
  • FIG. 5 shows that the rotary tool is pressed from both sides
  • the insertion portion 9 is laid in a state where it is inserted into the insertion groove 8a on a work table (not shown) in the factory and faces upward.
  • a rotating tool is pressed against the outer surface of the side wall portion 13 from above, and then the groove forming member 11 and the insertion member 16 are turned over to rotate the rotating tool from above against the outer surface of the side wall portion 12 facing upward. Press to perform the joining work.
  • FIG. 6 is a sectional view of the dissimilar joint structure 10 manufactured through the above steps.
  • the dissimilar joint structure 10 is configured by inserting the insertion portion 9 into the insertion groove 8 a, and the joining portion is complicated and the joining portions overlap each other. Yes.
  • it is hard to produce a joint defect compared with what is comprised by mutually making planes face-to-face like the past, and the fatigue strength of the dissimilar joint structure 10 improves.
  • the joint portion is difficult to come off, and the fatigue strength around the dissimilar joint structure 10 is improved.
  • the surface roughness is reduced or the oxide film is removed, it is possible to make it difficult to remove the joint portion.
  • the fluidized metal material forming the groove forming member 11 enters the concave groove 17 formed on the insertion portion 9 side, and solidifies here to be firmly joined to the insertion portion 9.
  • the groove forming member 11 is formed with the convex portion 19 projecting from the surface of the insertion groove 8a into the concave groove 17, whereby the bonding strength between the groove forming member 11 and the insertion portion 9 is improved as an anchor effect. Higher.
  • the size of the dissimilar joint structure 10 can be increased in the longitudinal direction as compared with the case of using explosive pressure bonding. For this reason, the number of the plurality of curved parts constituting the hull supporting member 6 and the tank supporting member 7 can be reduced. For this reason, the manufacturing cost of the skirt 4 can be suppressed, and the production efficiency of the skirt 4 is improved.
  • the thickness of the groove forming member 11 is d1 (about 50 to 120 mm), and the width of the insertion groove 8a is d2 (about 30 to 80 mm).
  • the tank 3 tends to contract because the cryogenic natural gas is mounted in the tank 3, so that the upper end of the tank-side support member 7 faces inward. Bend.
  • the thickness d3 of the inner side wall portion 13 is such that it is compressed only by a small compressive force and does not buckle, and the thickness d4 of the outer side wall portion 12 is pulled by the side wall portion 12. However, no damage will occur.
  • the thickness d3 is larger than (d1-d2) / 4.
  • the thickness d5 of the insertion member 16 is slightly smaller than the width d2 of the insertion groove 8a.
  • the depth d6 of the insertion groove 8a is appropriately designed according to the number of concave grooves 17 on each side surface and the height d7 of the concave grooves 17.
  • the depth d8 of the concave groove 17 is appropriately designed according to the thickness d2 of the insertion member 16.
  • the surface of the insertion groove 8a and / or the surface of the insertion portion 9 may be subjected to rust prevention treatment such as plating.
  • a rust preventive film is generated on the treated surface, but the rust preventive film can be peeled off by the metal material stirred by the action of the rotary tool.
  • the rust preventive film is peeled off, an active new surface appears and the bonding strength is improved.
  • production efficiency improves since the process which peels a rust preventive film can be performed simultaneously with the process of joining, production efficiency improves.
  • FIG. 7 shows a dissimilar joint structure 10A according to a modification of the first embodiment.
  • the same components as those described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • a waterproof paint 30 is applied from the outside of the side wall portion 13 inside the groove forming member 11 to the inside side surface of the insertion member 16.
  • the waterproof paint 30 is applied from the outside of the side wall portion outside the groove forming member 11 to the outside side surface of the insertion member 16. This painting step can be performed after the groove forming member 11 and the insertion member 16 are connected to each other by friction stir welding.
  • the boundary portion 31 between the groove forming member 11 and the insertion member 16 is covered with the waterproof paint 30. For this reason, it is possible to prevent moisture from entering from the boundary portion 31 into the insertion groove 8a. Thereby, the electrolytic corrosion of the dissimilar joint structure 10A can be prevented.
  • FIG. 8 shows a dissimilar joint structure 40 according to the second embodiment.
  • the dissimilar joint structure 40 includes a groove forming portion 8 formed as a separate member from the tank side support member 7 and an insertion portion 9 formed as a separate member from the hull side support member 6. ing.
  • the groove forming portion 8 is constituted by a groove forming member 41.
  • the groove forming member 41 is separate from the tank side support member 7, but is formed of the same metal material as the tank side support member 7, such as an Al—Mn alloy.
  • the groove forming member 41 is formed in a flat plate shape, and the width of the groove forming member 41 is longer than the thickness of the tank side support member 7.
  • the joint portion of both members 7 and 41 is fillet welded. Since both members 7 and 41 are made of the same metal material, this welding can be easily performed.
  • the insertion part 9 is constituted by an insertion member 42.
  • the insertion member 42 is separate from the hull-side support member 6 but is formed by hot rolling from the same type of metal material as the hull-side support member 6, such as stainless steel.
  • the insertion member 42 is formed in a flat plate shape, and the width of the insertion member 41 is substantially equal to the width of the groove forming member 41 and is longer than the thickness of the hull supporting member 6.
  • the lower end surface of the insertion member 42 is abutted against the upper end surface of the hull side support member 6, the lower end surface of the groove forming member 41 protrudes to both sides with respect to the hull side support member 6. In this projecting portion, the joint portion between the members 6 and 42 is fillet welded. Since both the members 6 and 42 are made of the same metal material, this welding can be easily performed.
  • the illustrated groove 17 has a U-shaped cross section, but the cross section of the groove may have another shape such as a semicircular shape.
  • groove 17 is formed only in one on each side surface, the some ditch
  • the convex portion 43 forms the insertion portion 9.
  • the insertion member 42 is formed in the insertion groove 8a formed in the groove forming member 41.
  • the portion 9 is inserted, and the groove forming member 41 is assembled to the insertion member 42.
  • a rotary tool (not shown) of the friction stir welding apparatus is pressed against the upper end surface of the groove forming member 41 to enter the insertion member 42 side. Further, the rotary tool is moved along the longitudinal direction of the groove forming member 41.
  • the position where the rotary tool is pressed is the upper end surface of the groove forming member 41, and there are two positions sandwiching the positions corresponding to the insertion groove 8 a and the insertion portion 9.
  • the surface treatment of the insertion groove 8a and / or the insertion portion 9 the surface treatment of the lower end surface of the groove forming member 41 and / or the upper end surface of the insertion member 42, the corner processing of the corner portion of the insertion groove 8a, insertion
  • the same effects as the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 9 shows a dissimilar joint structure 40A according to a first modification of the second embodiment.
  • the same parts as the dissimilar joint structure 40 (see FIG. 8) having the above-described configuration are used.
  • the position where a rotary tool (not shown) is pressed is not limited to the upper surface of the groove forming member 41 and may be both side surfaces. Thereby, the joint strength of the part which protruded in the both sides with respect to the tank side support member 7 and the hull side support member 6 among the groove
  • FIG. 10 shows a dissimilar joint structure 40B according to a second modification of the second embodiment.
  • the outer shape of the groove forming member 46 and the insertion member 47 constituting the dissimilar joint structure 40B is the same as the outer shape of the groove forming member 41 and the insertion member 47 of the dissimilar joint structure 40 (see FIG. 8) having the above configuration.
  • Two insertion grooves 8 a and 8 a are formed on the lower end surface of the groove forming member 46.
  • Two convex portions 48 are formed on the upper end surface of the insertion member 47, and the convex portions 48 form insertion portions 9 and 9 that can be inserted into the corresponding insertion grooves 8a.
  • the insertion member 47 is formed in each insertion groove 8a formed in the groove forming member 46.
  • the insertion portion 9 is inserted, and the groove forming member 46 is assembled to the insertion member 47.
  • a rotary tool (not shown) of the friction stir welding apparatus is pressed against the upper end surface of the groove forming member 46 to enter the insertion member 47 side. Further, the rotary tool is moved along the longitudinal direction. In the present modification, the position where the rotary tool is pressed is the upper end surface of the groove forming member 46 and two positions corresponding to the insertion groove 8a.
  • the joint portions are in a complicatedly overlapping state. This further improves the fatigue strength of the dissimilar joint structure.
  • the surface treatment of the insertion groove 8a and / or the insertion portion 9, the surface treatment of the lower end surface of the groove forming member 46 and / or the upper end surface of the insertion member 47, the corner processing of the corner portion of the insertion groove 8a, insertion By performing the chamfering of the portion 9 and the rust prevention treatment of the surfaces of the insertion groove 8a and the insertion portion 9 as appropriate, the same effects as the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 11 shows a dissimilar joint structure 40C according to a third modification of the second embodiment.
  • the same parts as the dissimilar joint structure 40B (see FIG. 10) of the second modification are used.
  • the position where a rotary tool (not shown) is pressed is not limited to the upper end surface of the groove forming member 46 but may be both side surfaces. Thereby, the joining strength of the part which protruded in the both sides with respect to the tank side support member 7 and the hull side support member 6 among the groove
  • FIG. 12 shows a dissimilar joint structure 40D according to a fourth modification of the second embodiment.
  • the same parts as the dissimilar joint structure 40B (see FIG. 10) of the second modification are used.
  • the position where the rotary tool (not shown) is pressed is not limited to the two positions corresponding to the insertion groove 8 a on the upper end surface of the groove forming member 46, and is not limited to the two positions corresponding to the insertion groove 8 a. There may be a total of three positions between each other and the outside of these two positions.
  • FIG. 13 shows a dissimilar joint structure 50 according to the second embodiment.
  • the dissimilar joint structure 50 includes a groove forming portion 8 formed as a separate body from the tank side support member 7 and an insertion portion 9 formed in the hull side support member 6.
  • the groove forming portion 8 is constituted by a groove forming member 51.
  • the groove forming member 51 is separate from the tank side support member 7, but is formed of the same metal material as the tank side support member 7, such as an Al—Mn alloy.
  • the groove forming member 51 is formed in a flat plate shape, and the width of the groove forming member 51 is longer than the thickness of the tank side support member 7.
  • the joint part of both members 7 and 51 is fillet welded. Since both members 7 and 51 are made of the same metal material, this welding can be easily performed.
  • a single insertion groove 8 a extending in the longitudinal direction, that is, the circumferential direction of the tank-side support member 7 is formed on the lower end surface of the groove forming member 51.
  • the insertion groove 8 a is formed in a size that allows insertion of the upper end portion of the hull supporting member 6 that functions as the insertion portion 9.
  • the insertion portion 9 is formed at the upper end of the hull supporting member 6.
  • a concave groove 52 extending in the longitudinal direction, that is, the circumferential direction of the hull supporting member 6 is formed on each side surface of the insertion portion 9. As illustrated, only one concave groove 52 may be formed, or a plurality of concave grooves may be formed on each side surface.
  • the upper end of the hull supporting member 6 is inserted into the insertion groove 8a formed in the groove forming member 51.
  • Part, that is, the insertion part 9 is inserted.
  • a rotary tool (not shown) of the friction stir welding apparatus is pressed against the side surface of the groove forming member 51.
  • the position where the rotary tool is pressed is a position corresponding to the concave groove 52 on each side surface of the groove forming member 51.
  • the rotary tool is inserted toward the insertion portion 9 side, and the rotary tool is further moved along the longitudinal direction.
  • the joining portions are in an overlapping state, a dissimilar joint structure with high fatigue strength can be provided. Further, since the fluidized metal material forming the bonding member 51 enters the concave groove 52 to form the convex portion 53, a high bonding strength can be obtained due to the anchor effect.
  • the insertion portion 9 is formed integrally with the hull side support member 6, the insertion portion 9 is separated from the hull side support member 6 as in the first and second embodiments. Compared with the case where it comprises by, it is advantageous at the point which can omit welding operation.
  • FIG. 14 shows a dissimilar joint structure 50A according to a first modification of the third embodiment.
  • the same parts as the dissimilar joint structure 50 (see FIG. 13) having the above-described configuration are used.
  • the position for pressing a rotation tool (not shown) is not limited to each side surface of the groove forming member 51, and may be a position corresponding to the insertion portion 9 on the upper end surface of the groove forming member 51. . Thereby, the joint strength between the groove forming member 51 and the insertion portion 9 can be further increased.
  • FIG. 15 shows a dissimilar joint structure 50B according to a second modification of the third embodiment.
  • the outer shape of the groove forming member 56 constituting the dissimilar joint structure 50B is the same as the outer shape of the groove forming member 51 of the dissimilar joint structure 50 (see FIG. 13) configured as described above.
  • On the lower end surface of the groove forming member 56 a convex portion 57 is formed that protrudes from the surface of the insertion groove 8a toward the opening side of the insertion groove 8a.
  • a concave portion 58 that can be fitted to the convex portion 57 is formed on the upper end surface of the insertion portion 9.
  • the insertion part 9 is formed in the upper end part of the hull side support member 6 similarly to the dissimilar joint structure 50 (refer FIG. 13) of the said structure.
  • the groove forming member 51 having the above structure is formed to form the insertion groove 8a and the insertion portion 9. And the hull supporting member 6 is manufactured.
  • a convex portion 57 is formed on the groove forming member 56, and a concave groove 52 and a concave portion 58 are formed on the upper end portion of the hull supporting member 6.
  • the insertion portion 9 formed on the hull supporting member 6 is inserted into the insertion groove 8 a formed on the groove forming member 56, and the groove forming member 56 is assembled to the upper end portion of the hull supporting member 6.
  • the convex portion 57 is fitted into the concave portion 58.
  • a rotary tool (not shown) of the friction stir welding apparatus is pressed against the upper end surface of the groove forming member 56 to enter the insertion portion 9 side. Further, the rotary tool is moved along the longitudinal direction. In this modification, the position where the rotary tool is pressed is on each side surface of the groove forming member 56 and corresponds to the concave groove 52, and between the upper end surface of the groove forming member 56 and the portion corresponding to the concave portion 52. There are a total of four places with the two positions.
  • FIG. 16 shows a dissimilar joint structure 50C according to a third modification of the third embodiment.
  • the same parts as the dissimilar joint structure 50B (see FIG. 15) configured as described above are used.
  • the position at which the rotary tool (not shown) is pressed is the sum of the position corresponding to the concave groove 52 on each side surface of the groove forming member 56 and the position corresponding to the concave portion 58 on the upper end surface of the groove forming member 56. There are three places. Also with this configuration, it is possible to provide the dissimilar joint structure 50C having high bonding strength.
  • FIG. 17 shows the dissimilar joint structure of the fourth embodiment.
  • the dissimilar joint structure 60 includes a groove forming portion 8 formed separately from the tank side support member 7 and an insertion portion 9 formed in the hull side support member 6.
  • the groove forming portion 8 of the dissimilar joint structure 60 includes a first groove forming member 61 and a second groove forming member 62.
  • Each of the first and second groove forming members 61 and 62 has an L-shaped cross section.
  • the first groove forming member 61 has a base portion 63 and a side wall portion 64 extending perpendicularly to the base portion 63, and the second groove forming member 62 is similarly configured with the base portion 65 and the side wall portion. 66.
  • the thicknesses of the side wall portion 64 of the first groove forming member 61 and the side wall portion 65 of the second groove forming member 62 may be equal to each other in order to achieve common parts, or the side walls disposed on the inside as described above. You may form so that the thickness of the part 64 may be made thin compared with the thickness of the side wall part 66 arrange
  • the insertion portion 9 is formed at the upper end of the hull supporting member 6, and a concave groove 67 extending in the longitudinal direction is formed on each side surface of the insertion portion 9.
  • the inner surface of the insertion portion 9 is covered with the first groove forming member 61.
  • the upper end surface of the insertion portion 9 is brought into contact with the inner surface of the base portion 63 of the first groove forming member 61.
  • a rotary tool (not shown) of the friction stir welding apparatus is pressed against the outer surface of the first groove forming member 61.
  • the position where the rotary tool is pressed is a position corresponding to each concave groove 67 on the outer surface of the side wall portion 64 of the first groove forming member 61.
  • the rotary tool is inserted toward the insertion portion 9 side, and the rotary tool is further moved along the longitudinal direction.
  • the first groove forming member 61 is joined to the inner surface of the insertion portion 9.
  • the metal material forming the fluidized first groove forming member 61 penetrates into the concave groove 67 formed in the insertion portion 9 to every corner. Therefore, the first groove forming member 61 is formed with a convex portion 68 protruding into the concave groove 67, and the first groove forming member 61 is firmly joined to the insertion portion 9 by the anchor effect.
  • the outer surface of the insertion portion 9 is covered with the second groove forming member 62.
  • the upper end surface of the insertion portion 9 is brought into contact with the inner surface of the base portion 65 of the second groove forming member 62.
  • the second groove forming member 62 is joined to the insertion portion 9 in the same manner as the first groove forming member 61.
  • the side surfaces of the insertion portion 9 are covered with the first and second groove forming members 61 and 62, and the insertion portion 9 is inserted inside the first and second groove forming members 61 and 62. It will be in the state inserted in the groove
  • the lower end portion of the tank side support member 7 is welded to the base portions 63 and 65 of the first and second groove forming members 61 and 62. Since the thickness of the tank side support member 7 is smaller than the distance from the end of one base part to the end of the other base part, each base part protrudes from the tank side support member. Fillet welding is performed at the protruding portion. Since the tank side support member 7 and the first and second groove forming members 61 and 62 are made of the same kind of metal, this welding can be easily performed.
  • the insertion portion 9 is formed integrally with the hull side support member 6, the insertion portion 9 is separated from the hull side support member 6 as in the first and second embodiments. Compared with the case where it comprises by, it is advantageous at the point which can omit welding operation.
  • the groove forming member has a half structure, and the insertion groove may not be formed in a single part. For this reason, compared with the 1st thru
  • the first embodiment and the first embodiment are appropriately performed by rounding the corners formed by the inner surface of the inner surface, the chamfering of the insertion portion 9, the rust prevention treatment of the surface forming the insertion groove 8a, and the rust prevention treatment of the surface of the insertion portion 9. Similar effects can be obtained.
  • FIG. 18 shows a dissimilar joint structure 70 according to the fifth embodiment.
  • the dissimilar joint structure 70 includes a groove forming portion 8 formed by cooperation of the tank side support member 7 and a separate member of the tank side support member 7, and an insertion portion 9 formed on the hull side support member 6. And have.
  • the groove forming portion 8 of the dissimilar joint structure 70 includes a lower end portion of the tank-side support member 7, a first groove forming member 71, and a second groove forming member 72.
  • the tank-side support member 7 and the first and second groove forming members 71 and 72 are formed of the same kind of metal.
  • Each of the first and second groove forming members 71 and 72 may have the same shape as each other in order to achieve common parts, and the first groove forming member constituting the inner side wall portion 13 as described above. You may form so that the thickness of 71 may be made thin compared with the thickness of the 2nd groove
  • the inner surface of the first groove forming member 71 forms a curved surface having the same curvature as the inner surface of the hull-side support member 6 so as to cover the inner surface of the insertion portion 9 constituted by the end of the hull-side support member 6. Yes.
  • the outer surface of the second groove forming member 72 forms a curved surface having the same curvature as the outer surface of the hull-side support member 6 so as to cover the outer surface of the insertion portion 9 constituted by the end of the hull-side support member 6. Yes.
  • the first groove forming member 71 is formed so as to increase in thickness from the upper and lower central portions to the upper side, and the outer surface thereof is tapered. For this reason, the upper end part of the 1st groove
  • a similar flange portion 74 is also formed at the upper end portion of the second groove forming member 72.
  • the insertion portion 9 is constituted by the end portion of the hull supporting member 6 as described above, and a plurality of concave grooves 75 arranged in the vertical direction are formed on each side surface of the insertion portion 9.
  • the inner surface of the insertion portion 9 is covered with the inner surface of the first groove forming member 71.
  • the first groove forming member 71 is arranged such that the upper end surface 9a of the insertion portion 9 is flush with the upper end surface of the first groove forming member 71 (that is, the upper end surface of the flange portion 73) 73a. .
  • a rotary tool (not shown) of the friction stir welding apparatus is pressed against the outer surface of the first groove forming member 71.
  • the position which presses a rotation tool is a position (4 places in this embodiment) corresponding to each concave groove 75 in the side surface of the 1st groove
  • FIG. The rotary tool is inserted toward the insertion portion 9 side, and the rotary tool is further moved along the longitudinal direction.
  • the first groove forming member 71 is joined to the inner surface of the insertion portion 9.
  • the metal material forming the fluidized first groove forming member 71 penetrates into the concave groove 75 formed in the insertion portion 9 to every corner. For this reason, the convex part 76 which protrudes in the concave groove 75 is formed in the 1st groove formation member 71, and the 1st groove formation member 71 is firmly joined to an insertion part by the anchor effect.
  • the outer surface of the insertion portion 9 is covered with the inner surface of the second groove forming member 72.
  • the second groove forming member 72 is arranged so that the upper end surface 9a of the insertion portion 9 is flush with the upper end surface of the second groove forming member 72 (that is, the upper end surface of the flange portion 74) 74a.
  • a rotary tool (not shown) of the friction stir welding apparatus is pressed against the outer surface of the second groove forming member 72, and the second groove forming member 72 is bonded to the outer surface of the insertion portion 9 in the same manner as described above. .
  • the metal material forming the fluidized second groove forming member 72 penetrates into the concave groove 75 formed in the insertion portion 9 to every corner. For this reason, the convex part 76 which protrudes in the concave groove 75 is formed in the 2nd groove formation member 72, and the 2nd groove formation member 72 is firmly joined to the insertion part 9 by the anchor effect.
  • both side corners of the lower end portion of the tank side support member 7 are welded to the upper end portions of the first and second groove forming members 71, 72.
  • the thickness of the tank side support member 7 is larger than the thickness of the hull side support member 6 that integrally forms the insertion portion 9
  • the upper end portions of the first and second groove forming members 71 and 72 are the inner side surfaces, respectively. Since the flange portions 73 and 74 projecting to the opposite side of the tank side support member 7 are provided on the upper side of the first and second groove forming members 71 and 72, these flange portions 73 and 74 are provided.
  • the parts 73 and 74 are in a state of projecting on both sides with respect to the tank side support member 7. Fillet welding is easily performed at the protruding portion. Further, since the tank side support member 7 and the first and second groove forming members 71 and 72 are made of the same kind of metal, this welding can be easily performed.
  • the insertion portion 9 is connected to the lower end surface of the tank side support member 7, the first and second groove forming members 71, 72 is formed in the same shape as inserted into the insertion groove 8a formed by each inner side surface. Therefore, also in the present embodiment, the joined portions are overlapped, and a dissimilar joint structure with high fatigue strength is obtained.
  • the upper end surface 9a of the insertion portion 9 is flush with the upper end surfaces 73a and 74a of the first and second groove forming members 71 and 72, and the lower end portion of the tank side support member 7 is the second end portion.
  • fillet welding is performed in a state where the lower end surface 7 a of the tank side support member 7 is securely in contact with the upper end surface 9 a of the insertion portion 9.
  • the load transmitted from the tank 3 through the tank side support member 7 is supported by the hull side support member 6 forming the insertion portion 9.
  • channel formation members 71 and 72 can be raised.
  • FIG. 19 shows a dissimilar joint structure 80 according to the sixth embodiment.
  • This dissimilar joint structure 80 includes a groove forming portion 8 formed in the tank side support member 7 and an insertion portion 9 formed in the hull side support member 6.
  • the groove forming portion 8 is formed at the lower end portion of the tank side support member 7.
  • An insertion groove 8 a that is recessed upward is formed in the lower end surface of the tank side support member 7.
  • the insertion groove 8a extends in the longitudinal direction, that is, in the circumferential direction of the tank side support member.
  • the insertion groove 8 a is formed in a size that allows insertion of the upper end portion of the hull supporting member 6 that functions as the insertion portion 9.
  • the insertion portion 9 is formed at the upper end of the hull supporting member 6.
  • a concave groove 81 extending in the longitudinal direction, that is, the circumferential direction of the hull supporting member 6 is formed on each side surface of the insertion portion 9. As illustrated, only one concave groove 81 may be formed, or a plurality of concave grooves may be formed on each side surface.
  • the groove forming portion 8 and the insertion into each of the tank side support member 7 and the hull side support member are inserted.
  • the portion 9 is formed, the insertion portion 9 is inserted into the insertion groove 8a, and the tank side support member 7 and the hull side support member 6 are assembled.
  • a rotary tool (not shown) of the friction stir welding apparatus is pressed against the side surface of the groove forming portion 8 to enter the insertion portion 9 side. Further, the rotary tool is moved along the longitudinal direction.
  • the position where the rotary tool is pressed is a position corresponding to the concave groove 81 on the side surface of the groove forming portion 8.
  • the groove forming portion 8 is formed integrally with the tank side support member 7 and the insertion portion 9 is formed integrally with the hull side support member 6, as in the first and second embodiments.
  • the groove forming portion 8 is constituted by a member separate from the tank side support member 7 and the insertion portion 9 is constituted by a member separate from the hull side support member 6, it is advantageous in that the welding work can be omitted. is there.
  • the material forming the tank side support member, the material forming the hull side support member, the material forming the groove forming portion, and the material forming the insertion portion are merely examples, and can be appropriately changed.
  • the manufacturing cost can be reduced, ensuring the intensity
  • the present invention is suitably applied when two members made of different metals are connected to each other. Although it can be particularly suitably applied to a tank skirt provided in an LNG transport ship, it can also be suitably applied to a dissimilar joint structure such as a transport machine, a machine part, or a building structural member for automobiles, railway vehicles, and the like.

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Abstract

　本発明に係る異材継手構造１０は、異種金属からなる第１金属部材６及び第２金属部材７に設けられて第１金属部材６と第２金属部材７とを互いに連結するための異材継手構造１０であって、第１金属部材６に挿入溝８ａが形成され、第２金属部材１１が挿入溝８ａ内に挿入可能な挿入部９を有し、挿入溝８ａ内に挿入部９が挿入された状態で第１金属部材６が挿入部９と接合されることを特徴としている。

Description

異材継手構造、該異材継手構造を備えるタンク用スカート、該タンク用スカートを備える輸送船、及び異種金属部材の接合方法
　本発明は、異種金属、特に互いに溶接することが困難な異種金属からなる２つの金属部材を互いに接合するための異材継手構造、このような２つの金属部材を互いに接合する方法に関する。また、この異材継手構造を備えるタンク用スカート、及びこのタンク用スカートを備える輸送船に関する。
　液体貨物輸送船として、ＬＮＧ（液化天然ガス）を球形のタンク内に貯蔵して運搬するＭＯＳＳ方式のＬＮＧ輸送船などがある。このような輸送船では、タンク内に貯蔵される貨物の温度が極めて低い（約摂氏－１６３度）。この貨物により船体自体の温度が著しく低下するのを避けるべく、タンクはタンク用スカートを介して船体に支持される。
　一般に、船体は強度を確保するために鉄系の鋼材で形成され、タンクは低温に耐えるためにアルミニウム合金で形成されている。タンク用スカートは、これら異種金属材料の間に介在しており、タンクと同材料で形成されてタンクに固定されるタンク側支持部材と、船体と同材料で形成されて船体に固定される船体側支持部材とを有している。両支持部材は異材継手構造によって互いに接合されている。
　特許文献１は、タンク側支持部材の端部に接合された第１の板状部材と、船体側支持部材の端部に接合された第２の板状部材とを備える異材継手構造を開示している。この異材継手構造によれば、これら第１及び第２の板状部材の各端面が互いに突き合わされ、突き合わされた部分が摩擦攪拌接合によって接合される。この摩擦攪拌接合を利用することにより、爆発圧着を利用する場合に比べ、異材継手構造を長尺にすることができると共に、両支持部材に対する突出長さを小さくすることができる。
特開２００７－１５３０６４号公報
　しかし、特許文献１の異材継手構造によれば、２つの板状部材の各端面が互いに突き合わされた状態で接合されているため、異材継手構造の周辺が繰り返し撓んだ場合に各端面が外れ易く、また、疲労強度が十分でない。
　本発明は、疲労強度が向上し得る異材継手構造を提供することを目的としてなされたものである。
　本発明に係る異材継手構造は、互いに異種金属からなる第１金属部材及び第２金属部材を接合するための異材継手構造であって、前記第１金属部材に挿入溝が形成され、前記第２金属部材に前記挿入溝内に挿入可能な挿入部が形成され、前記挿入溝内に前記挿入部が挿入された状態で前記第１金属部材が前記第２金属部材と接合されることを特徴としている。
　また、本発明に係る異種金属部材の接合方法は、互いに異種金属からなる第１金属部材及び第２金属部材を接合する方法であって、前記第１金属部材に形成された挿入溝溝内に前記第２金属部材に形成された挿入部を挿入する工程と、前記第１金属部材の外面に摩擦攪拌接合装置の回転ツールを押し当て、該回転ツールを該外面から前記挿入部側へ侵入させ、前記回転ツールを前記第１金属部材の延在方向に移動させることにより、前記第１金属部材を前記第２金属部材に接合する工程とを有することを特徴としている。
　かかる構成によれば、挿入溝内に挿入部が挿入されることにより、第１金属部材と第２金属部材とが重なり合った状態となるため、異材継手構造の周辺が繰り返し撓んだ場合であっても取合い部分が外れ難くなる。このため、従来よりも異材継手構造の疲労強度が向上する。
　また、他の本発明に係る異種金属部材の接合方法は、互いに異種金属からなる第１金属部材及び第２金属部材を接合するための異種金属部材の接合方法であって、前記第２金属部材に形成された挿入部の一側面を第１溝形成部材で覆う工程と、前記第１溝形成部材の外面に摩擦攪拌接合装置の回転ツールを押し当て、該回転ツールを該外面から前記挿入部側へ侵入させ、前記回転ツールを前記第１溝形成部材の延在方向に移動させることにより、前記第１溝形成部材を前記挿入部に接合する工程と、前記挿入部の他側面を第２溝形成部材で覆う工程と、前記第２溝形成部材の外面に摩擦攪拌接合装置の回転ツールを押し当て、該回転ツールを該外面から前記挿入部側へ侵入させ、前記回転ツールを前記第２溝形成部材の延在方向に移動させることにより、前記第１溝形成部材を前記挿入部に接合する工程と、前記第１金属部材の端面を前記挿入部の端面に当接した状態として、前記第１金属部材の端面を前記第１溝形成部材及び前記第２溝形成部材の各端面に接合する工程とを有することを特徴としている。
　また、本発明に係るタンク用スカートは、このような異材継手構造を備えることを特徴としているため、タンク用スカートの品質が向上する。本発明に係る輸送船は、このようなタンク用スカートを備えることを特徴としている。
　本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
　本発明によれば、従来よりも疲労強度の高い異材継手構造を提供することができる。
図１は、本発明の実施形態に係るＬＮＧ輸送船の外観を示す斜視図である。 図２は、本発明の実施形態に係るＬＮＧ輸送船の一部内部構造を示す横断面図である。 図３は、本発明の実施形態に係るタンク用スカートの要部を概略的に示す断面図である。 図４は、第１実施形態に係る異材継手構造の分解斜視図である。 図５は、第１実施形態に係る異材継手構造の製造方法の説明図である。 図６は、第１実施形態に係る異材継手構造の断面図である。 図７は、第１実施形態の変形例に係る異材継手構造の断面図である。 図８は、第２実施形態に係る異材継手構造の断面図である。 図９は、第２実施形態の第１変形例に係る異材継手構造の断面図である。 図１０は、第２実施形態の第２変形例に係る異材継手構造の断面図である。 図１１は、第２実施形態の第３変形例に係る異材継手構造の断面図である。 図１２は、第２実施形態の第４変形例に係る異材継手構造の断面図である。 図１３は、第３実施形態に係る異材継手構造の断面図である。 図１４は、第３実施形態の第１変形例に係る異材継手構造の断面図である。 図１５は、第３実施形態の第２変形例に係る異材継手構造の断面図である。 図１６は、第３実施形態の第３変形例に係る異材継手構造の断面図である。 図１７は、第４実施形態に係る異材継手構造の断面図である。 図１８は、第５実施形態に係る異材継手構造の断面図である。 図１９は、第６実施形態に係る異材継手構造の断面図である。
符号の説明
Ｃ　異材継手構造
１　ＬＮＧ輸送船
２　船体
３　タンク
４　タンク用スカート
６　船体側支持部材（第２金属部材）
７　タンク側支持部材（第１金属部材）
８　溝形成部
８ａ　挿入溝
９　挿入部
１０，１０Ａ　異材継手構造（第１実施形態）
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ　異材継手構造（第２実施形態）
５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ　異材継手構造（第３実施形態）
６０　異材継手構造（第４実施形態）
７０　異材継手構造（第５実施形態）
８０　異材継手構造（第６実施形態）
　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
　図１は本発明の実施形態に係るＬＮＧ輸送船１の外観を示す斜視図である。図１に示すＬＮＧ輸送船１は、４個のアルミニウム合金製の球形のタンク３を備え、各タンク３内には極低温の液化天然ガスが貯蔵され得る。船体２の一部を切り欠いた部分に示されるように、各タンク３は、リング状に形成されたタンク用スカート４（以下単に「スカート」と呼ぶ）を介して船体２に支持されている。
　図２は本発明の実施形態に係るＬＮＧ輸送船１の一部内部構造を示す横断面図である。図１及び図２に示すように、スカート４は船体２の基台５から鉛直方向に延びている。スカート４の下端は基台５に溶接され、上端はタンク３の外周面に溶接されている。スカート４は、基台５に固定されて上下方向に延びる円筒形状の船体側支持部材６と、タンク３に固定されて上下方向に延びる円筒形状のタンク側支持部材７とを備えている。船体側支持部材６及びタンク側支持部材７はそれぞれ、互いに曲率が等しい複数（例えば１０～２０個）の湾曲部品を互いに周方向に接続することによって、全体的に円筒形状を形成している。なお、以下のスカート４の説明では、タンク３が配置されている側である図２中Ａ側を内側、その反対側である図２中Ｂ側を外側という。
　船体側支持部材６の一部はステレンス鋼や高マンガン鋼等の鋼材で形成され、タンク側支持部材７はアルミニウム合金で形成されている。アルミニウム合金製のタンク側支持部材７の厚さは、鋼製の船体側支持部材６の厚さに比べて大きいものとなっている。
　船体側支持部材６及びタンク側支持部材７の各融点は互いに異なるため、溶接によって直接的に両者６，７を接合するのが困難である。従って、船体側支持部材６の上端部とタンク側支持部材７の下端部とには、両者６，７を互いに接合するための異材継手構造Ｃが設けられている。
　図３はスカート４の一部を概略的に示す断面図である。図３に示すように、異材継手構造Ｃは、タンク側支持部材７の下端部に設けられて挿入溝８ａを形成するための溝形成部８と、船体側支持部材６の上端部に設けられて挿入溝８ａ内に挿入可能な挿入部９とを有している。なお、図３中、タンク側支持部材７を溝形成部８と点線で区画して示しているのは、後述するように溝形成部８がタンク側支持部材７と一体であっても別体であってもよいためであり、また、本発明の第１金属部材は、タンク側支持部材７と溝形成部８とを含んでもよい概念だからである。同様にして、図３中、船体側支持部材６を挿入部９と点線で区画して示しているのは、後述するように挿入部９が船体側支持部材６と一体であっても別体であってもよいためであり、また、本発明における第２金属部材は、船体側支持部材６と挿入部９とを含んでもよい概念だからである。
　ここまでの構成は、以下に説明する各実施形態に共通する構成である。
　（第１実施形態）
　図４は本発明の第１実施形態に係る異材継手構造１０の分解斜視図である。この異材継手構造１０は、タンク側支持部材７とは別体として形成された溝形成部８と、船体側支持部材６とは別体として形成された挿入部９とを有している。
　溝形成部８は溝形成部材１１によって構成されている。この溝形成部材１１は、タンク側支持部材７と別体であるが、タンク側支持部材７と同種の金属材料、例えばＡｌ－Ｍｎ合金などから形成されている。溝形成部材１１は断面Ｕ字状に形成され、一対の側壁部１２，１３と、該一対の側壁部１２，１３同士を繋ぐベース部１４とを有する。溝形成部材１１はベース部１４に対して一対の側壁部１２，１３が下方に延びるように設けられている。ベース部１４の上端面はタンク側支持部材７の下端面に突き合わされ、この突き合わされた状態で両部材７，１１の取合い部分が突き合わせ溶接される。両部材７，１１は互いに同種の金属材料からなるため、この溶接は容易に行うことができる。これにより溝形成部材１１の下端部には、一対の側壁部１２，１３の間に、長手方向すなわちタンク側支持部材７の周方向に延在する挿入溝８ａが形成される。挿入溝８ａの表面は、各側壁部１２，１３の内面とベース壁１４の内面とにより形成される。
　各側壁部１２，１３の内面とベース壁１４の面とがなす隅部１５は、機械加工によってアール状に形成されている。これにより、隅部１５に応力集中による亀裂が生じるのを防ぐことができる。なお、挿入溝８ａの表面は、面粗度が比較的小さい所定値（６．３μｍ）以下となるよう処理されている。挿入溝８ａに対して外側に位置する側壁部１２の厚さは、内側に位置する側壁部１３の厚さに比べて大きくなっている。この厚さの相違の詳細及びこれに関する作用については、後に図６を参照しながら説明する。
　挿入部９は挿入部材１６によって構成されている。この挿入部材１６は、船体側支持部材６と別体であるが、船体側支持部材６と同種の金属材料、例えばステンレス鋼などから熱間圧延により形成されている。挿入部材１６の下端面は船体側支持部材６の上端面に突き合わされ、この突き合わせた状態で両部材６，１６の取合い部分が突き合わせ溶接される。両部材６，１６は互いに同種の金属材料からなるため、この溶接は容易に行うことができる。
　挿入部材１６の両側面には、長手方向、すなわち船体側支持部材６の周方向に延在する凹溝１７が形成されている。例示する凹溝１７は断面Ｕ字形状であるが、凹溝の断面形状は例えば半円形状など他の形状であってもよい。また、例示する凹溝１７は各側面に１本のみ形成されているが、複数の凹溝が両側面に形成されていてもよい。
　また、この挿入部材１６の上端面と各側面とがなす一対の角部はそれぞれ、機械加工によって面取りされ、これにより挿入部材１６の上端部には、長手方向に延在する一対の面取り部１８が形成されている。
　なお、挿入部材１６を熱間圧延によって形成する場合、その表面に酸化皮膜が生成されることがある。この酸化皮膜を剥がすべく、挿入部９の表面にはバフ研磨や機械加工等による表面処理が行われる。更に、挿入溝９の表面は、面粗度が比較的小さい所定値（３μｍ）以下となるよう処理される。
　図５に基づいて上記異材継手構造１０を利用した船体側支持部材６とタンク側支持部材７との接合方法について説明する。まず、溝形成部材１１の挿入溝８ａ内に挿入部材１６の挿入部９を挿入する。
　このとき、挿入部９の上端部には面取り部１８が形成されているため、挿入部９が挿入溝８ａ内に容易に導入される。面取り部１８は、このように導入容易な形状となっていればよいので、例示する４５度面取りによらず、アール状に形成されていてもよい。
　また、挿入部９の表面からは酸化皮膜が剥がされて活性な新生面が出現しているため、挿入溝８ａの表面と挿入部９の表面との間の接合強度が向上する。さらに、挿入溝８ａの表面と挿入部９の表面の各面粗度が小さくなっているため、挿入溝８ａの表面と挿入溝９の表面との間の接合強度がさらに向上すると共に、挿入部９が挿入溝８ａ内に容易に導入される。
　次に、溝形成部８（すなわち第１金属部材の一部を構成する溝形成部材１１）を挿入部９（すなわち第２金属部材の一部を構成する挿入部材１６）に接合する。ここでは、摩擦攪拌接合方法を利用する場合を例示する。
　この摩擦攪拌接合方法とは、２つの接合部材の各々よりも固い材質からなる摩擦攪拌接合装置の回転ツールを接合部材の一方に押し当て、回転ツールを回転させながら移動させることにより、摩擦熱でこの接合部材の一方を流動化させ、この流動化した接合部材の一方を接合部材の他方に接合させるものである。この方法によれば、固相部分を一体化しながら接合できるため、長尺材であっても、熱歪みを生じさせずその長手方向に連続的に接合することができる。更に、回転ツールと接合部材との摩擦熱による金属材料の流動を利用した固相接合であるため、接合部材を溶融させずに接合することができ、接合部材が接合の前後で変形しにくい。
　具体的には、図６に示すように、摩擦攪拌接合装置２０の回転ツール２１を内側の側壁部１３の外面に当接させる。このとき、回転ツール２１を当接させる位置は、溝形成部材の各側面であって、挿入部９の凹溝１７に対応する位置である。つまり、各側面に複数の凹溝１７を形成した場合は、凹溝１７の数に応じて回転ツール２１を侵入させることになる。この凹溝１７に向かって回転ツール２１を外面から厚さ方向に侵入させると、側壁部１３に摩擦熱が発生し、この熱によって側壁部１３における回転ツール２１の周囲部分が流動化する。
　この状態で回転ツール２１を長手方向に沿って移動させることにより、側壁部１３が圧力を受けながら攪拌され、側壁部１３を構成する金属材料が凹溝１７内に隅々まで入り込む。このとき、凹溝１７の表面と回転ツール２１の先端部が摩擦し、凹溝１７の表面が活性な新生面となる。この新生面に塑性流動により攪拌されている活性な側壁部１３の金属材料が圧接されるため、溝形成部８の内側の側壁部１３が挿入部８と強固に接合することができる。
　同様にして、摩擦攪拌接合装置２２の回転ツール２３を外側の側壁部１２の外面に当接させ、凹溝１７に向かって回転ツール２３を外面から厚さ方向に侵入させ、回転ツール２３を長手方向に沿って移動させる。これにより、側壁部１２に摩擦熱が発生して側壁部１３における回転ツール２３の周囲部分が流動化し、側壁部１２が圧力を受けながら攪拌され、側壁部１３を構成する金属材料が凹溝１７内に隅々まで入り込む。このとき、上記と同様にして凹溝１７の表面が活性な新生面となり、この凹溝１７内に側壁部１２をなす活性の金属材料が圧接されるため、溝形成部８の外側の側壁部１２が挿入部８と強固に接合することができる。
　この図５は、回転ツールが両側から押し当てられるように示しているが、実際は、工場内の図示しない作業台上に挿入部９が挿入溝８ａ内に挿入された状態で寝かせ、上方に臨む側壁部１３の外面に対して上方から回転ツールを押し当てて接合作業を行い、次に溝形成部材１１及び挿入部材１６をひっくり返し、上方に臨む側壁部１２の外面に対して上方から回転ツールを押し当てて接合作業を行う。なお、ここでは内側の側壁部１３から施行するものとしたが、外側の側壁部１２から施行してもよい。
　図６は上記工程を経て製造された異材継手構造１０の断面図である。図６に示すように、この異材継手構造１０は、挿入溝８ａ内に挿入部９が挿入されることによって構成されており、取合い部分が複雑に入り組み、接合部分が重なり合った状態となっている。このため、従来のように平面同士が突き合わされて構成されるものと比べ、接合欠陥が生じにくく、異材継手構造１０の疲労強度が向上する。さらには、異材継手構造１０の周辺が繰り返し撓んだ場合であっても、取合い部分が外れ難くなり、異材継手構造１０の周辺の疲労強度が向上する。なお、面粗度を小さくしたり酸化皮膜の除去を行っているため、さらに取合い部分を外れ難くすることができるようになっている。
　摩擦攪拌接合方法を利用することにより、溝形成部材１１をなす流動化した金属材料が挿入部９側に形成された凹溝１７内に侵入し、ここで固化して挿入部９と強固に接合されている。このように溝形成部材１１には、挿入溝８ａの表面から凹溝１７内へと突出する凸部１９が形成され、これにより溝形成部材１１と挿入部９との間の接合強度がアンカー効果により高くなる。
　また、摩擦攪拌接合方法を利用することにより、爆発圧着を利用する場合に比べ、異材継手構造１０のサイズを長手方向に大きくすることができる。このため、船体側支持部材６及びタンク側支持部材７を構成する上記複数の湾曲部品の点数を少なくすることができる。このため、スカート４の製造コストを抑えることができ、且つスカート４の生産効率が向上する。
　ここで、溝形成部材１１の厚さをｄ１（約５０～１２０ｍｍ）、挿入溝８ａの幅をｄ２（約３０～８０ｍｍ）とする。内側の側壁部１３の厚さｄ３は、外側の側壁部１２の厚さｄ４（＝ｄ１－ｄ２－ｄ３）に比べて薄く、（ｄ１－ｄ２）／２より小さい。
　この異材継手構造１０をスカート４に適用した場合、タンク３には極低温の液化天然ガスが搭載されるためタンク３が収縮する傾向にあり、これによりタンク側支持部材７の上端部が内側へ撓む。内側の側壁部１３の厚さｄ３は、このときに小さい圧縮力だけで圧縮され且つ座屈しない程度のものとなっており、外側の側壁部１２の厚さｄ４は、側壁部１２が引っ張られても損傷が起こらない程度のものとなっている。これを実現するため、厚さｄ３は（ｄ１－ｄ２）／４より大きい。これにより、タンク３が収縮しても異材継手構造１０をその挙動に追随させることができ、異材継手構造１０及びスカート４の品質が向上する。
　なお、挿入部材１６の厚さｄ５は、挿入溝８ａの幅ｄ２よりも僅かに小さい。挿入溝８ａの深さｄ６は、各側面の凹溝１７の数及び凹溝１７の高さｄ７に応じて適宜設計される。凹溝１７の深さｄ８は、挿入部材１６の厚さｄ２に応じて適宜設計される。
　なお、挿入溝８ａ及の表面及び／又は挿入部９の表面にメッキ等の防錆処理が行われていてもよい。この場合、処理を行った表面に防錆皮膜が生成されるが、回転ツールの作用により攪拌された金属材料によってこの防錆皮膜を剥がすことができる。防錆皮膜が剥がれることにより、活性な新生面が出現して接合強度が向上する。しかも、防錆皮膜を剥がす処理を接合する工程と同時に行うことができるため、生産効率が向上する。
　図７は第１実施形態の変形例の異材継手構造１０Ａを示している。本変形例のうち上記の構成と共通する構成については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
　図７に示すように、この異材継手構造１０Ａにおいては、溝形成部材１１の内側の側壁部１３の外側から挿入部材１６の内側の側面に亘って防水性塗料３０が塗装されている。同様に、溝形成部材１１の外側の側壁部の外側から挿入部材１６の外側の側面に亘って防水性塗料３０が塗装されている。なお、この塗装工程は、摩擦攪拌接合により溝形成部材１１と挿入部材１６とが互いに連結された後に行われ得る。
　これにより、溝形成部材１１と挿入部材１６との境界部分３１が防水性塗料３０で覆われる。このため、境界部分３１から挿入溝８ａ内へと水分が浸入するのを防ぐことができる。これにより、異材継手構造１０Ａの電解腐食を防止することができる。
　（第２実施形態）
　図８は第２実施形態の異材継手構造４０を示している。本実施形態のうち上記の構成と共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この異材継手構造４０は、タンク側支持部材７とは別体のものとして形成される溝形成部８と、船体側支持部材６とは別体のものとして形成される挿入部９とを有している。
　溝形成部８は溝形成部材４１によって構成されている。この溝形成部材４１は、タンク側支持部材７と別体であるが、タンク側支持部材７と同種の金属材料、例えばＡｌ－Ｍｎ合金などから形成されている。溝形成部材４１は平板状に形成されており、溝形成部材４１の幅はタンク側支持部材７の厚さよりも長い。溝形成部材４１の上端面はタンク側支持部材７の下端面に突き合わされると、溝形成部材４１の上端面がタンク側支持部材７に対して両側に張り出した状態となる。この張り出している部分において、両部材７，４１の取合い部分が隅肉溶接される。両部材７，４１は互いに同種の金属材料からなるため、この溶接は容易に行うことができる。
　溝形成部材４１の下端面には、長手方向すなわちタンク側支持部材７の周方向に延在する１条の挿入溝８ａが形成されている。
　挿入部９は挿入部材４２によって構成されている。この挿入部材４２は、船体側支持部材６と別体であるが、船体側支持部材６と同種の金属材料、例えばステンレス鋼などから熱間圧延により形成されている。挿入部材４２は平板状に形成されており、挿入部材４１の幅は、溝形成部材４１の幅とほぼ等しく、船体側支持部材６の厚さよりも長い。挿入部材４２の下端面は船体側支持部材６の上端面に突き合わされると、溝形成部材４１の下端面が船体側支持部材６に対して両側に張り出した状態となる。この張り出している部分において、両部材６，４２の取合い部分が隅肉溶接される。両部材６，４２は互いに同種の金属材料からなるため、この溶接は容易に行うことができる。
　挿入部材１６の各側面には、長手方向、すなわち船体側支持部材６の周方向に延在する凹溝１７が形成されている。例示する凹溝１７は断面Ｕ字形状であるが、凹溝の断面形状は例えば半円形状など他の形状であってもよい。また、例示する凹溝１７は各側面に１本のみ形成されているが、複数の凹溝が各側面に形成されていてもよい。
　挿入部材４２の上端面には、長手方向すなわち船体側支持部材６の周方向に延びる凸部４３が形成されている。この凸部４３が挿入部９を形成している。
　この異材継手構造４０を利用した船体側支持部材６とタンク側支持部材７とを接合する方法によれば、まず、溝形成部材４１に形成された挿入溝８ａ内に挿入部材４２が形成する挿入部９を挿入し、溝形成部材４１を挿入部材４２に対して組み付ける。
　次に、摩擦攪拌接合装置の回転ツール（図示せず）を溝形成部材４１の上端面に押し当て、挿入部材４２側に侵入させる。さらに、この回転ツールを溝形成部材４１の長手方向に沿って移動させる。本実施形態では、回転ツールを押し当てる位置が、溝形成部材４１の上端面であって、挿入溝８ａ及び挿入部９に対応する位置を挟んだ２箇所となっている。
　本実施形態においても、接合部分が重なり合った状態となるため、疲労強度の高い異材継手構造を提供することができる。
　なお、挿入溝８ａ及び／又は挿入部９の表面処理、互いに突き合わされる溝形成部材４１の下端面及び／又は挿入部材４２の上端面の表面処理、挿入溝８ａの角部のアール加工、挿入部９の面取り、及び挿入溝８ａ及び挿入部９の表面の防錆処理を適宜行うことにより、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
　図９は第２実施形態の第１変形例の異材継手構造４０Ａを示している。この変形例によれば、上記構成の異材継手構造４０（図８参照）と同一の部品が用いられている。図９に示すように、図示しない回転ツールを押し当てる位置は、溝形成部材４１の上面のみに限られず、両側面であってもよい。これにより、溝形成部材４１及び挿入部材４２のうち、タンク側支持部材７及び船体側支持部材６に対して両側に突出した部分の接合強度を更に高めることができる。
　図１０は第２実施形態の第２変形例の異材継手構造４０Ｂを示している。この異材継手構造４０Ｂを構成する溝形成部材４６及び挿入部材４７の外形は、上記構成の異材継手構造４０（図８参照）の溝形成部材４１及び挿入部材４７の外形と同じである。溝形成部材４６の下端面には、２条の挿入溝８ａ，８ａが形成されている。挿入部材４７の上端面には、２本の凸部４８が形成されており、これら各凸部４８が対応する挿入溝８ａ内に挿入可能な挿入部９，９を形成している。
　この異材継手構造４０を利用した船体側支持部材６とタンク側支持部材７とを接合する方法によれば、まず、溝形成部材４６に形成された各挿入溝８ａ内に挿入部材４７が形成する挿入部９を挿入し、溝形成部材４６を挿入部材４７に対して組み付ける。
　次に、摩擦攪拌接合装置の回転ツール（図示せず）を溝形成部材４６の上端面に押し当て、挿入部材４７側に侵入させる。さらに、この回転ツールを長手方向に沿って移動させる。本変形例では、回転ツールを押し当てる位置は、溝形成部材４６の上端面であって、挿入溝８ａに対応する２つの位置である。
　本変形例においては、複数の挿入溝８ａ及び挿入部９を形成しているため、接合部分が複雑に重なり合った状態となる。これにより、異材継手構造の疲労強度が更に向上する。
　なお、挿入溝８ａ及び／又は挿入部９の表面処理、互いに突き合わされる溝形成部材４６の下端面及び／又は挿入部材４７の上端面の表面処理、挿入溝８ａの角部のアール加工、挿入部９の面取り、及び挿入溝８ａ及び挿入部９の表面の防錆処理を適宜行うことにより、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
　図１１は第２実施形態の第３変形例の異材継手構造４０Ｃを示している。この変形例によれば、上記第２変形例の異材継手構造４０Ｂ（図１０参照）と同一の部品が用いられている。図１１に示すように、図示しない回転ツールを押し当てる位置は、溝形成部材４６の上端面のみに限られず、両側面であってもよい。これにより、溝形成部材４６及び挿入部材４７のうち、タンク側支持部材７及び船体側支持部材６に対して両側に突出した部分の接合強度を高めることができる。
　図１２は第２実施形態の第４変形例の異材継手構造４０Ｄを示している。この変形例によれば、上記第２変形例の異材継手構造４０Ｂ（図１０参照）と同一の部品が用いられている。図１２に示すように、図示しない回転ツールを押し当てる位置は、溝形成部材４６の上端面であって挿入溝８ａに対応する２つの位置に限られず、挿入溝８ａに対応する２つの位置の相互間と、この２つの位置に対して外側の合計３箇所であってもよい。これにより、溝形成部材４６及び挿入部材４７のうち、タンク側支持部材７及び船体側支持部材６に対して両側に突出した部分の接合強度と、中央部分の接合強度とをともに高めることができる。
　（第３実施形態）
　図１３は第２実施形態の異材継手構造５０を示している。本実施形態のうち上記の構成と共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この異材継手構造５０は、タンク側支持部材７とは別体のものとして形成される溝形成部８と、船体側支持部材６に形成された挿入部９とを有している。
　溝形成部８は溝形成部材５１によって構成されている。この溝形成部材５１は、タンク側支持部材７と別体であるが、タンク側支持部材７と同種の金属材料、例えばＡｌ－Ｍｎ合金などから形成されている。溝形成部材５１は平板状に形成されており、溝形成部材５１の幅はタンク側支持部材７の厚さよりも長い。溝形成部材５１の上端面はタンク側支持部材７の下端面に突き合わされると、溝形成部材５１の上端面がタンク側支持部材７に対して両側に張り出した状態となる。この張り出している部分において、両部材７，５１の取合い部分が隅肉溶接される。両部材７，５１は互いに同種の金属材料からなるため、この溶接は容易に行うことができる。
　溝形成部材５１の下端面には、長手方向すなわちタンク側支持部材７の周方向に延在する１条の挿入溝８ａが形成されている。この挿入溝８ａは、挿入部９として機能する船体側支持部材６の上端部を挿入可能なサイズに形成されている。
　挿入部９は、船体側支持部材６の上端部に形成されている。挿入部９の各側面には、長手方向すなわち船体側支持部材６の周方向に延びる凹溝５２が形成されている。この凹溝５２は例示するよう１本のみ形成されていてもよいし、各側面に複数の凹溝が形成されていてもよい。
　この異材継手構造５０を利用した船体側支持部材６とタンク側支持部材７とを接合する方法によれば、まず、溝形成部材５１に形成された挿入溝８ａ内に船体側支持部材６の上端部、すなわち挿入部９が挿入される。
　次に、摩擦攪拌接合装置の回転ツール（図示せず）を溝形成部材５１の側面に押し当てる。回転ツールを押し当てる位置は、溝形成部材５１の各側面であって凹溝５２に対応する位置である。回転ツールを挿入部９側に向かって侵入させ、さらに回転ツールを長手方向に沿って移動させる。
　本実施形態においても、接合部分が重なり合った状態となっているため、疲労強度の高い異材継手構造を提供することができる。また、凹溝５２内に接合部材５１をなす流動化した金属材料が侵入して凸部５３を形成するため、アンカー効果により高い接合強度を得ることができる。
　また、本実施形態においては、挿入部９が船体側支持部材６と一体に形成されているため、第１及び第２実施形態のように挿入部９を船体側支持部材６と別体の部材によって構成する場合と比べ、溶接作業を省略できる点で有利である。
　なお、挿入溝８ａ及び／又は挿入部９の表面処理、挿入溝８ａの角部のアール加工、挿入部９の面取り、及び挿入溝８ａ及び挿入部９の表面の防錆処理を適宜行うことにより、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
　図１４は第３実施形態の第１変形例の異材継手構造５０Ａを示している。この変形例によれば、上記構成の異材継手構造５０（図１３参照）と同一の部品が用いられている。図１４に示すように、図示しない回転ツールを押し当てる位置は、溝形成部材５１の各側面に限られず、溝形成部材５１の上端面であって挿入部９に対応する位置であってもよい。これにより、溝形成部材５１と挿入部９との接合強度をさらに高めることができる。
　図１５は第３実施形態の第２変形例の異材継手構造５０Ｂを示している。この異材継手構造５０Ｂを構成する溝形成部材５６の外形は、上記構成の異材継手構造５０（図１３参照）の溝形成部材５１の外形と同じである。溝形成部材５６の下端面には、挿入溝８ａの表面から挿入溝８ａの開口側に向けて突出する凸部５７が形成されている。挿入部９の上端面には、この凸部５７と嵌合可能な凹部５８が形成されている。なお、挿入部９は、上記構成の異材継手構造５０（図１３参照）と同様にして船体側支持部材６の上端部に形成されている。
　この異材継手構造５０Ｂを利用した船体側支持部材６とタンク側支持部材７とを接合する方法によれば、まず、上記挿入溝８ａ及び挿入部９を形成すべく、上記構成の溝形成部材５１及び船体側支持部材６を製作する。このとき、溝形成部材５６に凸部５７が形成され、船体側支持部材６の上端部に凹溝５２及び凹部５８が形成される。溝形成部材５６に形成された挿入溝８ａ内に船体側支持部材６に形成された挿入部９を挿入し、溝形成部材５６を船体側支持部材６の上端部に組み付ける。このとき、凹部５８内に凸部５７が嵌合される。
　次に、摩擦攪拌接合装置の回転ツール（図示せず）を溝形成部材５６の上端面に押し当て、挿入部９側に侵入させる。さらに、この回転ツールを長手方向に沿って移動させる。本変形例では、回転ツールを押し当てる位置は、溝形成部材５６の各側面であって凹溝５２に対応する位置と、溝形成部材５６の上端面であって凹部５２に対応する箇所を挟んだ２つの位置との合計４箇所である。
　本変形例においては、挿入溝８ａ内に突出する凸部５７を設けると共に、挿入部９にこの凸部５７に嵌合する凹部５８を形成しているため、接合部分が複雑に重なり合った状態となり、異材継手構造の疲労強度をさらに向上させることができる。また、摩擦攪拌接合を行う箇所を増やしているため、溝形成部材５６と挿入部９との接合強度が更に向上する。
　なお、挿入溝８ａ及び／又は挿入部９の表面処理、挿入溝８ａの角部のアール加工、挿入部９の面取り、及び挿入溝８ａ及び挿入部９の表面の防錆処理を適宜行うことにより、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
　図１６は第３実施形態の第３変形例の異材継手構造５０Ｃを示している。この変形例によれば、上記構成の異材継手構造５０Ｂ（図１５参照）と同一の部品が用いられている。図１６に示すように、図示しない回転ツールを押し当てる位置は、溝形成部材５６の各側面における凹溝５２に対応する位置と、溝形成部材５６の上端面における凹部５８に対応する位置の合計３箇所である。この構成によっても、接合強度の高い異材継手構造５０Ｃを提供することができる。
　（第４実施形態）
　図１７は第４実施形態の異材継手構造を示している。本実施形態のうち上記の構成と共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この異材継手構造６０は、タンク側支持部材７と別体として形成される溝形成部８と、船体側支持部材６に形成される挿入部９とを有している。
　図１７に示すように、この異材継手構造６０の溝形成部８は、第１溝形成部材６１と第２溝形成部材６２とによって構成されている。第１及び第２溝形成部材６１，６２の各々は、断面Ｌ字形状に形成されている。第１溝形成部材６１は、ベース部６３と、ベース部６３に対して垂直に延在する側壁部６４とを有しており、第２溝形成部材６２も同様にしてベース部６５及び側壁部６６を有している。第１溝形成部材６１の側壁部６４と第２溝形成部材６２の側壁部６５の各厚さは、部品共通化を図るべく互いに等しくてもよいし、上記のように内側に配置される側壁部６４の肉厚を外側に配置される側壁部６６の肉厚に比べて薄くするようにして形成してもよい。
　これら第１及び第２溝形成部材６１，６２のベース部の端面を突き合わせると、各ベース部の内面と、各側壁部６４，６６の内面とにより、船体側支持部材６の上端部に形成される挿入部９を内部に挿入可能な挿入溝８ａが形成されることとなる。つまり、これら第１及び第２溝形成部材は、図１３に示す第３実施形態の断面Ｕ字形状の溝形成部材５６を半割りにするようにして構成されている。
　挿入部９は船体側支持部材６の上端部に形成されており、挿入部９の各側面には長手方向に延びる凹溝６７が形成されている。
　この異材継手構造６０を利用した船体側支持部材６とタンク側支持部材７とを接合する方法によれば、まず、第１溝形成部材６１で挿入部９の内側面を覆う。このとき、挿入部９の上端面を第１溝形成部材６１のベース部６３の内面に当接させる。
　そして、摩擦攪拌接合装置の回転ツール（図示せず）を第１溝形成部材６１の外面に押し当てる。なお、回転ツールを押し当てる位置は、第１溝形成部材６１の側壁部６４の外面において各凹溝６７に対応する位置である。回転ツールを挿入部９側に向かって侵入させ、さらに回転ツールを長手方向に沿って移動させる。これにより、第１溝形成部材６１が挿入部９の内側面に接合される。挿入部９に形成された凹溝６７内には流動化した第１溝形成部材６１をなす金属材料が隅々まで侵入する。このため、第１溝形成部材６１には凹溝６７内に突出する凸部６８が形成されることとなり、アンカー効果によって第１溝形成部材６１が挿入部９に強固に接合される。
　次に、第２溝形成部材６２で挿入部９の外側面を覆う。このとき、挿入部９の上端面を第２溝形成部材６２のベース部６５の内面に当接させる。そして、第１溝形成部材６１と同様にして第２溝形成部材６２を挿入部９に接合する。
　このように、第１及び第２溝形成部材６１，６２で挿入部９の各側面が覆われており、挿入部９は第１及び第２溝形成部材６１，６２の内側に形成される挿入溝８ａ内に挿入された状態となる。
　次に、タンク側支持部材７の下端部が第１及び第２溝形成部材６１，６２の各ベース部６３，６５と溶接される。タンク側支持部材７の厚さは、一方のベース部の端部から他方のベース部の端部までの距離よりも小さいため、各ベース部はタンク側支持部材に対して張り出した状態となる。この張り出した部分において隅肉溶接が行われる。タンク側支持部材７と第１及び第２溝形成部材６１，６２とは同種金属から形成されているため、この溶接は容易に行うことができる。
　本実施形態においても、接合部分が重なり合った状態となっているため、疲労強度の高い異材継手構造を提供することができる。
　また、本実施形態においては、挿入部９が船体側支持部材６と一体に形成されているため、第１及び第２実施形態のように挿入部９を船体側支持部材６と別体の部材によって構成する場合と比べ、溶接作業を省略できる点で有利である。
　また、本実施形態においては、溝形成部材が半割りの構造となっており、挿入溝を単一の部品に形成しなくてもよい。このため、第１乃至第３実施形態と比べ、挿入溝を形成するための部品を簡単に製作することができる。
　なお、挿入溝８ａを形成する表面の処理及び／又は挿入部９の表面処理、側壁部６４の内面とベース部６３の内面とがなす角部のアール加工、側壁部６５の内面とベース部６５の内面とがなす角部のアール加工、挿入部９の面取り、挿入溝８ａを形成する表面の防錆処理、及び挿入部９の表面の防錆処理を適宜行うことにより、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
　（第５実施形態）
　図１８は第５実施形態の異材継手構造７０を示している。本実施形態のうち上記の構成と共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この異材継手構造７０は、タンク側支持部材７及びタンク側支持部材７の別体の部材とが協働して形成される溝形成部８と、船体側支持部材６に形成される挿入部９とを有している。
　図１８に示すように、この異材継手構造７０の溝形成部８は、タンク側支持部材７の下端部と、第１溝形成部材７１と、第２溝形成部材７２とによって構成される。第１及び第２溝形成部材７１，７２の各々は、タンク側支持部材７と第１及び第２溝形成部材７１，７２とは同種金属から形成されている。また、第１及び第２溝形成部材７１，７２の各々は、部品共通化を図るべく互いに同じ形状であってもよいし、上記のように内側の側壁部１３を構成する第１溝形成部材７１の肉厚を外側の側壁部１２を構成する第２溝形成部材７２の肉厚に比べて薄くするようにして形成してもよい。
　第１溝形成部材７１の内側面は、船体側支持部材６の端部によって構成される挿入部９の内側面を覆うべく、船体側支持部材６の内側面と同じ曲率の曲面を形成している。第２溝形成部材７２の外側面は、船体側支持部材６の端部によって構成される挿入部９の外側面を覆うべく、船体側支持部材６の外側面と同じ曲率の曲面を形成している。
　第１溝形成部材７１は、その上下中央部から上方に向かうに連れて厚さが厚くなるよう形成されており、その外側面がテーパ状になっている。このため、第１溝形成部材７１の上端部は、内側面側と反対側に突出するフランジ部７３を形成している。第２溝形成部材７２の上端部にも同様のフランジ部７４が形成されている。このフランジ部７３，７４を形成するにあたって第１及び第２形成部材７１，７２の断面形状をテーパ状とすることにより、鉤状に形成する場合と比べて、フランジ部７３，７４に作用する応力集中を小さくすることができる。
　挿入部９は上述のとおり船体側支持部材６の端部によって構成されており、挿入部９の各側面には上下に並ぶ複数の凹溝７５が形成されている。
　この異材継手構造７０を利用した船体側支持部材６とタンク側支持部材７とを接合する方法によれば、まず、第１溝形成部材７１の内側面で挿入部９の内側面を覆う。このとき、挿入部９の上端面９ａが、第１溝形成部材７１の上端面（すなわちフランジ部７３の上端面）７３ａと同一平面をなすようにして、第１溝形成部材７１が配置される。
　次に、摩擦攪拌接合装置の回転ツール（図示せず）を第１溝形成部材７１の外面に押し当てる。なお、回転ツールを押し当てる位置は、第１溝形成部材７１の側面において各凹溝７５に対応する位置（本実施形態では４箇所）である。回転ツールを挿入部９側に向かって侵入させ、さらに回転ツールを長手方向に沿って移動させる。これにより、第１溝形成部材７１が挿入部９の内側面に接合される。挿入部９に形成された凹溝７５内には流動化した第１溝形成部材７１をなす金属材料が隅々まで侵入する。このため、第１溝形成部材７１には凹溝７５内に突出する凸部７６が形成されることとなり、アンカー効果によって第１溝形成部材７１が挿入部に強固に接合される。
　次に、第２溝形成部材７２の内側面で挿入部９の外側面を覆う。このとき、挿入部９の上端面９ａが、第２溝形成部材７２の上端面（すなわちフランジ部７４の上端面）７４ａと同一平面をなすようにして、第２溝形成部材７２が配置される。そして、摩擦攪拌接合装置の回転ツール（図示せず）が第２溝形成部材７２の外面に押し当てられ、上記と同様にして第２溝形成部材７２が挿入部９の外側面に接合される。挿入部９に形成された凹溝７５内には流動化した第２溝形成部材７２をなす金属材料が隅々まで侵入する。このため、第２溝形成部材７２には凹溝７５内に突出する凸部７６が形成されることとなり、アンカー効果によって第２溝形成部材７２が挿入部９に強固に接合される。
　次に、図１８に示すように、タンク側支持部材７の下端部の両側隅部が、第１及び第２溝形成部材７１，７２の各上端部と溶接される。タンク側支持部材７の厚さは、挿入部９を一体に形成する船体側支持部材６の厚さに比べて大きいが、第１及び第２溝形成部材７１，７２の上端部はそれぞれ内側面に対して反対側に突出するフランジ部７３，７４を有しているため、タンク側支持部材７の下端部を第１及び第２溝形成部材７１，７２の上側に設置したときに、これらフランジ部７３，７４がタンク側支持部材７に対して両側に突出した状態となる。この突出した部分において隅肉溶接が容易に行われる。また、タンク側支持部材７と第１及び第２溝形成部材７１，７２とは同種金属から形成されているため、この溶接は容易に行うことができる。
　このようにタンク側支持部材７が第１及び第２溝形成部材７１、７２に接合されると、挿入部９はタンク側支持部材７の下端面と、第１及び第２溝形成部材７１、７２の各内側面とにより形成される挿入溝８ａ内に挿入されたと同じ形になる。従って、本実施形態においても、接合部分が重なり合った状態となり、疲労強度の高い異材継手構造が得られる。
　また、挿入部９の上端面９ａは第１及び第２溝形成部材７１，７２の各上端面７３ａ，７４ａに対して同一平面をなすようにしており、タンク側支持部材７の下端部を第１及び第２溝形成部材７１，７２の上端面に設置したときに、タンク側支持部材７の下端面７ａが挿入部９の上端面９ａに確実に当接した状態で隅肉溶接される。これにより、タンク３からタンク側支持部材７を介して伝わる荷重は挿入部９を形成している船体側支持部材６において支持される。このため、第１及び第２溝形成部材７１，７２の疲労強度を高めることができる。
　本実施形態においては、第１乃至第３実施形態のように挿入溝を加工形成する必要がなく、また予め形成された挿入溝内に挿入部を挿入する工程も必要としない。したがって、異材継手構造の組み立てを簡単に行うことができる。さらには、挿入溝内に挿入部を容易に導入するための面取り加工や、挿入溝を形成することによって形成される角部の応力集中を避けるためのアール加工も不要となるため、生産効率が向上する。
　なお、結果的に挿入溝８ａの表面として機能する第１及び第２溝形成部材７１，７２の内側面及びタンク側支持部材７の下端面の表面処理及び／又は挿入部９の表面処理、及び挿入溝８ａ及び挿入部９の表面の防錆処理を適宜行うことにより、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
　（第６実施形態）
　図１９は第６実施形態の異材継手構造８０を示している。本実施形態のうち上記の構成と共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この異材継手構造８０は、タンク側支持部材７に形成される溝形成部８と、船体側支持部材６に形成される挿入部９とを有している。
　溝形成部８は、タンク側支持部材７の下端部に形成されている。タンク側支持部材７の下端面には上方に窪んだ挿入溝８ａが形成されている。挿入溝８ａは長手方向すなわちタンク側支持部材の周方向に延びている。この挿入溝８ａは、挿入部９として機能する船体側支持部材６の上端部を挿入可能なサイズに形成されている。
　挿入部９は、船体側支持部材６の上端部に形成されている。挿入部９の各側面には、長手方向すなわち船体側支持部材６の周方向に延びる凹溝８１が形成されている。この凹溝８１は例示するよう１本のみ形成されていてもよいし、各側面に複数の凹溝が形成されていてもよい。
　この異材継手構造８０を利用した船体側支持部材６とタンク側支持部材７とを接合する方法によれば、まず、タンク側支持部材７及び船体側支持部材の各々に上記溝形成部８及び挿入部９を形成し、挿入溝８ａ内に挿入部９を挿入し、タンク側支持部材７と船体側支持部材６とを組み付ける。次に、摩擦攪拌接合装置の回転ツール（図示せず）を溝形成部８の側面に押し当て、挿入部９側に侵入させる。さらに、この回転ツールを長手方向に沿って移動させる。なお、本実施形態では、回転ツールを押し当てる位置は、溝形成部８の側面であって凹溝８１に対応する位置である。
　本実施形態においては、溝形成部８がタンク側支持部材７と一体に形成されると共に挿入部９が船体側支持部材６と一体に形成されているため、第１及び第２実施形態のように溝形成部８をタンク側支持部材７と別体の部材によって構成すると共に挿入部９を船体側支持部材６と別体の部材によって構成する場合と比べ、溶接作業を省略できる点で有利である。
　なお、挿入溝８ａ及び／又は挿入部９の表面処理、挿入溝８ａの角部のアール加工、挿入部９の面取り、及び挿入溝８ａ及び挿入部９の表面の防錆処理を適宜行うことにより、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
　これまで、本発明の実施形態を説明したが、本発明の逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、摩擦攪拌接合に替えて圧延接合（アンカーボンド）を採用することもできる。この場合、挿入部を挿入溝内に挿入した状態（第４実施形態に適用する場合は、第１又は第２溝形成部材で挿入部の側面を覆う状態）において、溝形成部及び挿入溝の塑性変形が生じるまで両者を互いに押圧させあう。これにより、溝形成部と挿入溝との間の接合界面において大きな剪断抵抗が生まれ、高い接合強度を確保することができる。
　また、タンク側支持部材をなす材料、船体側支持部材をなす材料、溝形成部をなす材料、及び挿入部をなす材料はそれぞれ例示に過ぎず、適宜変更可能である。なお、船体側支持部材及び挿入部の材料を高マンガン鋼とすることにより、タンク用スカートの強度を確保しつつ製造コストを下げることができる。
　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
　本発明は、異種金属からなる２つの部材を互いに連結する場合に好適に適用される。ＬＮＧ輸送船に設けられるタンク用スカートにおいて特に好適に適用され得るが、自動車、鉄道車両等に関する輸送機や機械部品、建築構造部材等の異材継手構造としても好適に適用され得る。

Claims (18)

  1. 　互いに異種金属からなる第１金属部材及び第２金属部材を接合するための異材継手構造であって、
    　前記第１金属部材に挿入溝が形成され、前記第２金属部材に前記挿入溝内に挿入可能な挿入部が形成され、
    　前記挿入溝内に前記挿入部が挿入された状態で前記第１金属部材が前記第２金属部材と接合されることを特徴とする異材継手構造。
  2. 　前記第１金属部材は、基部材と、該基部材と同種金属からなり前記挿入溝を区画する一対の側壁部をなす溝形成部材とを備えることを特徴とする請求項１に記載の異材継手構造。
  3. 　前記溝形成部材が、前記挿入部の一側面を覆う第１溝形成部材と、前記挿入部の他側面を覆う第２溝形成部材とを備えることを特徴とする請求項２に記載の異材継手構造。
  4. 　前記第１及び第２溝形成部材の各端面が、前記基部材の端面と接合されており、
    　前記挿入溝が、前記第１及び第２溝形成部材の内側面と、前記基部材の端面とにより形成されていることを特徴とする請求項３に記載の異材継手構造。
  5. 　前記第１金属部材が、摩擦攪拌接合又は圧延接合によって前記挿入部と接合されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の異材継手構造。
  6. 　前記挿入部の表面に凹溝が形成され、前記第１金属部材に前記凹溝内に突出する凸部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の異材継手構造。
  7. 　前記第１金属部材と前記第２金属部材との境界部分が水分の浸入を防止する被覆材で覆われていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の異材継手構造。
  8. 　前記挿入溝を区画する一対の側壁部の厚さが、互いに異なることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の異材継手構造。
  9. 　前記第１金属部材がアルミニウム合金からなり、前記第２金属部材がステンレス鋼又は高マンガン鋼からなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の異材継手構造。
  10. 　互いに異種金属からなる第１金属部材及び第２金属部材を接合する方法であって、
    　前記第１金属部材に形成された挿入溝溝内に前記第２金属部材に形成された挿入部を挿入する工程と、
    　前記第１金属部材の外面に摩擦攪拌接合装置の回転ツールを押し当て、該回転ツールを該外面から前記挿入部側へ侵入させ、前記回転ツールを前記第１金属部材の延在方向に移動させることにより、前記第１金属部材を前記第２金属部材に接合する工程と、
    を有することを特徴とする異種金属部材の接合方法。
  11. 　前記挿入部を挿入する工程の前に、更に、前記挿入部の表面に凹溝を形成する工程を有し、
    　前記第１金属部材を前記第２金属部材に接合する工程において、摩擦攪拌により流動化した前記第１金属部材をなす金属材料が前記凹溝内に侵入することを特徴とする請求項１０に記載の異種金属部材の接合方法。
  12. 　前記挿入部を挿入する工程の前に、更に、前記挿入溝及び／又は前記挿入部の表面に生成されている酸化皮膜を除去する工程を有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の異種金属部材の異種金属部材の接合方法。
  13. 　前記挿入部を挿入する工程の前に、更に、前記挿入溝の表面及び／又は前記挿入部の表面の面粗度を小さくする工程を有することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の異種金属部材の接合方法。
  14. 　前記挿入部を挿入する工程の前に、更に、前記挿入溝及び／又は前記挿入部の表面に防錆皮膜を生成する工程を有し、
    　前記第１金属部材を前記挿入部に接合する工程で、前記回転ツールの作用により前記防錆皮膜を剥がすことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の異種金属部材の接合方法。
  15. 　互いに異種金属からなる第１金属部材及び第２金属部材を接合するための異種金属部材の接合方法であって、
    　前記第２金属部材に形成された挿入部の一側面を第１溝形成部材で覆う工程と、
    　前記第１溝形成部材の外面に摩擦攪拌接合装置の回転ツールを押し当て、該回転ツールを該外面から前記挿入部側へ侵入させ、前記回転ツールを前記第１溝形成部材の延在方向に移動させることにより、前記第１溝形成部材を前記挿入部に接合する工程と、
    　前記挿入部の他側面を第２溝形成部材で覆う工程と、
    　前記第２溝形成部材の外面に摩擦攪拌接合装置の回転ツールを押し当て、該回転ツールを該外面から前記挿入部側へ侵入させ、前記回転ツールを前記第２溝形成部材の延在方向に移動させることにより、前記第１溝形成部材を前記挿入部に接合する工程と、
    　前記第１金属部材の端面を前記挿入部の端面に当接した状態として、前記第１金属部材の端面を前記第１溝形成部材及び前記第２溝形成部材の各端面に接合する工程と
    　を有することを特徴とする異種金属部材の接合方法。
  16. 　船体に固定されてタンクを支持するタンク用スカートであって、
    　前記タンクに固定されるタンク側支持部材と、
    　前記船体に固定されて前記タンク側支持部材と異種金属からなる船体側支持部材と、
    　前記タンク側支持部材と前記船体側支持部材とを接合するための異材継手構造とを備え、
    　前記タンク側支持部材及び前記船体側支持部材のうちの一方に前記異材継手構造を構成する挿入溝が形成され、前記タンク側支持部材及び前記船体側支持部材のうちの他方に前記挿入溝内に挿入可能な前記異材継手構造を構成する挿入部が形成され、
    　前記挿入溝内に前記挿入部が挿入された状態で前記タンク側支持部材が前記船体側支持部材と接合されることを特徴とするタンク用スカート。
  17. 　前記タンク側支持部材に前記挿入溝が形成され、
    　前記タンク側支持部材は、前記挿入溝を区画して前記挿入部における前記タンクが設けられている側の側面を覆う内側の側壁部と、その反対側の側面を覆う外側の側壁部とを有し、前記内側の側壁部の厚さが、前記外側の側壁部の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１４に記載のタンク用スカート。
  18. 　船体と、前記船体に搭載されたタンクと、前記船体に固定されて前記タンクを支持するタンク用スカートとを備え、
    　該タンク用スカートが、前記タンクに固定されるタンク側支持部材と、前記船体に固定されて前記タンク側支持部材と異種金属からなる船体側支持部材と、前記タンク側支持部材と前記船体側支持部材とを接合するための異材継手構造とを備え、
    　前記タンク側支持部材及び前記船体側支持部材のうちの一方に前記異材継手構造を構成する挿入溝が形成され、前記タンク側支持部材及び前記船体側支持部材のうちの他方に前記挿入溝内に挿入可能な前記異材継手構造を構成する挿入部が形成され、
    　前記挿入溝内に前記挿入部が挿入された状態で前記タンク側支持部材が前記船体側支持部材と接合されることを特徴とする輸送船。
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