JPH0246654B2 - Chukutainozanryuoryokukaizenhoho - Google Patents
ChukutainozanryuoryokukaizenhohoInfo
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- JPH0246654B2 JPH0246654B2 JP15327682A JP15327682A JPH0246654B2 JP H0246654 B2 JPH0246654 B2 JP H0246654B2 JP 15327682 A JP15327682 A JP 15327682A JP 15327682 A JP15327682 A JP 15327682A JP H0246654 B2 JPH0246654 B2 JP H0246654B2
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- Japan
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- residual stress
- heating
- hollow body
- circumferential
- axial direction
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Links
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
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- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、管又は管状容器などの中空体の突合
せ周溶接継手における残留応力を改善する方法に
係る。
せ周溶接継手における残留応力を改善する方法に
係る。
配管又は管状容器など中空体の突合せ周溶接部
には、内面では周方向、軸方向とも引張残留応力
が存在しており、この内面の引張残留応力の存在
は疲労強度や耐応力腐食割れ性能の低下を招くた
め、引張残留応力の程度を軽減ないしは圧縮状態
とすることが望まれている。
には、内面では周方向、軸方向とも引張残留応力
が存在しており、この内面の引張残留応力の存在
は疲労強度や耐応力腐食割れ性能の低下を招くた
め、引張残留応力の程度を軽減ないしは圧縮状態
とすることが望まれている。
この目的を達するため種々の残留応力改善法が
提案されており、外面加熱・内面冷却法は、外面
を加熱すると同時に内面を水などで冷却すること
により内外面の温度差を生ぜしめ、その時の熱応
力によつて内面の残留応力状態を圧縮状態としよ
うとするものであるが、この方法は、内面を冷却
する必要があるので冷却が難しい場合では適用不
可能であること、冷却するため加熱装置の容量に
大きなものが必要であることなどの欠点がある。
提案されており、外面加熱・内面冷却法は、外面
を加熱すると同時に内面を水などで冷却すること
により内外面の温度差を生ぜしめ、その時の熱応
力によつて内面の残留応力状態を圧縮状態としよ
うとするものであるが、この方法は、内面を冷却
する必要があるので冷却が難しい場合では適用不
可能であること、冷却するため加熱装置の容量に
大きなものが必要であることなどの欠点がある。
またリンデ法は、溶接線の両側を加熱しそのす
ぐあとを冷却しながら、順次溶接線に沿つて処理
していくものであるが、この方法も、やはり冷却
の必要があるという欠点がある上に、溶接線方向
に順に加熱冷却してゆくため効果が不確実であ
る。
ぐあとを冷却しながら、順次溶接線に沿つて処理
していくものであるが、この方法も、やはり冷却
の必要があるという欠点がある上に、溶接線方向
に順に加熱冷却してゆくため効果が不確実であ
る。
これらの方法はすべて加熱と同時に冷却が必要
であるが、従来提案されている方法のうち冷却が
不要の方法として、溶接線の両側に溶接ビードを
置き、それによる残留応力分布を利用して所期の
部分の残留応力分布を改善しようとする方法があ
る。しかしこの方法は、溶接による材質変化が生
じるし、又リンデ法と同じく一度に加熱しないた
め信頼性に欠けるという欠点があり、更に軸方向
の残留応力が改善しにくいという原理的欠陥があ
る。
であるが、従来提案されている方法のうち冷却が
不要の方法として、溶接線の両側に溶接ビードを
置き、それによる残留応力分布を利用して所期の
部分の残留応力分布を改善しようとする方法があ
る。しかしこの方法は、溶接による材質変化が生
じるし、又リンデ法と同じく一度に加熱しないた
め信頼性に欠けるという欠点があり、更に軸方向
の残留応力が改善しにくいという原理的欠陥があ
る。
本発明は、上記の如き従来の諸方法の欠点を持
たない、即ち処理後又は処理中の冷却が不要でそ
のため加熱装置の容量が少さくて済み、かつ残留
応力改善効果が確実で信頼性に富む方法を提供し
ようとするものであり、中空体の突合せ周溶接継
手の溶接線両側における中空体寸法に応じた軸方
向に適切な巾で、環状に均一な加熱を施し、軸方
向に温度分布を生ぜしめたのち、加熱を停止し放
冷して中空体の突合せ周溶接部の内面の周、軸方
向ともに引張残留応力を軽減もしくは圧縮状態と
することを特徴とする中空体の残留応力改善方法
を提案する。
たない、即ち処理後又は処理中の冷却が不要でそ
のため加熱装置の容量が少さくて済み、かつ残留
応力改善効果が確実で信頼性に富む方法を提供し
ようとするものであり、中空体の突合せ周溶接継
手の溶接線両側における中空体寸法に応じた軸方
向に適切な巾で、環状に均一な加熱を施し、軸方
向に温度分布を生ぜしめたのち、加熱を停止し放
冷して中空体の突合せ周溶接部の内面の周、軸方
向ともに引張残留応力を軽減もしくは圧縮状態と
することを特徴とする中空体の残留応力改善方法
を提案する。
本発明方法の実施例を図面について説明する。
まず第１図において、管１，１の突合せ周溶接
継手２の両側の管寸法に応じた特定位置、例えば
SUS304鋼製の外径約100mm、板厚６mmの管の場
合は溶接線からの距離が10〜30mm、又は20〜40mm
の領域を、ガス炎又は高周波誘導加熱などの加熱
装置３により環状に同時に加熱して高温部を作
り、軸方向の温度分布を生ぜしめたのち、加熱を
停止し放冷する。加熱は温度分布が生じる程度で
よく、また加熱後、加熱中に水冷等の強制冷却の
必要はない。
継手２の両側の管寸法に応じた特定位置、例えば
SUS304鋼製の外径約100mm、板厚６mmの管の場
合は溶接線からの距離が10〜30mm、又は20〜40mm
の領域を、ガス炎又は高周波誘導加熱などの加熱
装置３により環状に同時に加熱して高温部を作
り、軸方向の温度分布を生ぜしめたのち、加熱を
停止し放冷する。加熱は温度分布が生じる程度で
よく、また加熱後、加熱中に水冷等の強制冷却の
必要はない。
このように加熱を施すことにより、管１，１の
溶接構造体は、軸方向に第２図に示すような温度
分布を呈し、その結果第３図に示すような形状に
変形する。
溶接構造体は、軸方向に第２図に示すような温度
分布を呈し、その結果第３図に示すような形状に
変形する。
この変形により、周方向応力は、溶接線近傍で
は第４図のように引張応力となり、加熱部では第
５図のように圧縮応力となる。一方軸方向は、周
上を同時に加熱するため、熱膨脹によつて軸方向
の径の大きさに喰違いが生じるので曲げモーメン
トが生じ、このため軸方向応力は、溶接線近傍で
は、第６図に示すように管外面では圧縮応力、管
内面では引張応力状態となり、加熱部では、第７
図に示すように管外面では圧縮応力、管内面では
引張応力状態となる。
は第４図のように引張応力となり、加熱部では第
５図のように圧縮応力となる。一方軸方向は、周
上を同時に加熱するため、熱膨脹によつて軸方向
の径の大きさに喰違いが生じるので曲げモーメン
トが生じ、このため軸方向応力は、溶接線近傍で
は、第６図に示すように管外面では圧縮応力、管
内面では引張応力状態となり、加熱部では、第７
図に示すように管外面では圧縮応力、管内面では
引張応力状態となる。
しかしてこのような加熱時の応力分布を呈した
のち、加熱後の放冷によつて熱応力が除荷される
と、これら応力は減少または反転するため、溶接
部近傍では引張残留応力が減少または圧縮応力と
なる。
のち、加熱後の放冷によつて熱応力が除荷される
と、これら応力は減少または反転するため、溶接
部近傍では引張残留応力が減少または圧縮応力と
なる。
以下に本発明方法の効果を確認するために実施
した熱弾塑性有限要素法を用いた数値実験（シミ
ユレーシヨン）の結果を、第８図〜第１８図につ
いて説明する。
した熱弾塑性有限要素法を用いた数値実験（シミ
ユレーシヨン）の結果を、第８図〜第１８図につ
いて説明する。
被試体はSUS304鋼製の外径114.3mm、肉厚６mm
の管の突合せ周溶接継手を用いた。
の管の突合せ周溶接継手を用いた。
第８図は溶接後そのままの状態の外面残留応力
分布、第９図は内面残留応力分布を示す。
分布、第９図は内面残留応力分布を示す。
第１０図は、ガス炎で0.1cal／mm3×60secの加
熱を溶接線から10〜30mmの領域に施した場合の加
熱処理中の内面温度分布を示す。第１１図は上記
加熱処理後の外面残留応力分布を、第１２図は同
じく内面残留応力分布をそれぞれ示す。
熱を溶接線から10〜30mmの領域に施した場合の加
熱処理中の内面温度分布を示す。第１１図は上記
加熱処理後の外面残留応力分布を、第１２図は同
じく内面残留応力分布をそれぞれ示す。
次に、第１３図、第１４図及び第１５図は、ガ
ス炎で0.1cal／mm3×60secの加熱を溶接線から20
〜40mmの領域に施した場合の加熱処理中の内面温
度分布、加熱処理後の外面残留応力分布、及び同
じく内面残留応力分布をそれぞれ示す。
ス炎で0.1cal／mm3×60secの加熱を溶接線から20
〜40mmの領域に施した場合の加熱処理中の内面温
度分布、加熱処理後の外面残留応力分布、及び同
じく内面残留応力分布をそれぞれ示す。
更に、第１６図、第１７図及び第１８図は、ガ
ス炎で0.1cal／mm3×60secの加熱を溶接線から40
〜60mmの領域に施した場合の加熱処理中の内面温
度分布、加熱処理後の外面残留応力分布、及び同
じく内面残留応力分布をそれぞれ示す。
ス炎で0.1cal／mm3×60secの加熱を溶接線から40
〜60mmの領域に施した場合の加熱処理中の内面温
度分布、加熱処理後の外面残留応力分布、及び同
じく内面残留応力分布をそれぞれ示す。
以上に示した図から、第８図において溶接後内
面残留応力が周方向、軸方向ともに20Kgｆ／mm2以
上に引張状態であつたものが、適当な加熱領域を
加熱することにより、周方向のみならず軸方向の
残留応力も大幅に除去されていることがわかる。
すなわち、第１８図に示すように、溶接線から40
〜60mmの領域を加熱した場合には、かえつて元の
残留応力より大きくなるに対して、第１５図のよ
うに20〜40mm、又は第１２図のように10〜30mmを
加熱した場合には、残留応力除去効果がある。特
にその中でもこの管径に対しては20〜40mmが最も
適切である。
面残留応力が周方向、軸方向ともに20Kgｆ／mm2以
上に引張状態であつたものが、適当な加熱領域を
加熱することにより、周方向のみならず軸方向の
残留応力も大幅に除去されていることがわかる。
すなわち、第１８図に示すように、溶接線から40
〜60mmの領域を加熱した場合には、かえつて元の
残留応力より大きくなるに対して、第１５図のよ
うに20〜40mm、又は第１２図のように10〜30mmを
加熱した場合には、残留応力除去効果がある。特
にその中でもこの管径に対しては20〜40mmが最も
適切である。
第１図は本発明方法の実施態様の要領図、第２
図及び第３図は同上における温度分布の説明図及
び変形状態の説明図、第４図〜第７図は同上にお
ける残留応力状態図、第８図〜第１８図は本発明
方法の実験例の説明図で、第８図及び第９図は溶
接時の残留応力分布図、第１０図〜第１２図は溶
接線から10〜30mmの領域加熱の場合の温度分布図
及び残留応力分布図、第１３図〜第１５図は溶接
線から20〜40mmの領域加熱の場合の温度分布図及
び残留応力分布図、第１６図〜第１８図は溶接線
から40〜60mmの領域加熱の温度分布図及び残留応
力分布図である。 １：管、２：突合せ周溶接継手、３：加熱装
置。
図及び第３図は同上における温度分布の説明図及
び変形状態の説明図、第４図〜第７図は同上にお
ける残留応力状態図、第８図〜第１８図は本発明
方法の実験例の説明図で、第８図及び第９図は溶
接時の残留応力分布図、第１０図〜第１２図は溶
接線から10〜30mmの領域加熱の場合の温度分布図
及び残留応力分布図、第１３図〜第１５図は溶接
線から20〜40mmの領域加熱の場合の温度分布図及
び残留応力分布図、第１６図〜第１８図は溶接線
から40〜60mmの領域加熱の温度分布図及び残留応
力分布図である。 １：管、２：突合せ周溶接継手、３：加熱装
置。
Claims (1)
- １ 中空体の突合せ周溶接継手の溶接線両側にお
ける中空体寸法に応じた軸方向に適切な巾で、環
状に均一な加熱を施し、軸方向に温度分布を生ぜ
しめたのち、加熱を停止し放冷して中空体の突合
せ周溶接部の内面の周、軸方向ともに引張残留応
力を軽減もしくは圧縮状態とすることを特徴とす
る中空体の残留応力改善方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15327682A JPH0246654B2 (ja) | 1982-09-02 | 1982-09-02 | Chukutainozanryuoryokukaizenhoho |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15327682A JPH0246654B2 (ja) | 1982-09-02 | 1982-09-02 | Chukutainozanryuoryokukaizenhoho |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5941425A JPS5941425A (ja) | 1984-03-07 |
| JPH0246654B2 true JPH0246654B2 (ja) | 1990-10-16 |
Family
ID=15558920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15327682A Expired - Lifetime JPH0246654B2 (ja) | 1982-09-02 | 1982-09-02 | Chukutainozanryuoryokukaizenhoho |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0246654B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61253325A (ja) * | 1985-05-02 | 1986-11-11 | Hokkaido Electric Power Co Inc:The | 中空体の残留応力改善法 |
| JPH0230716A (ja) * | 1988-07-21 | 1990-02-01 | Hokkaido Electric Power Co Inc:The | 円周溶接部の残留応力改善方法 |
| JP5477453B1 (ja) * | 2012-11-16 | 2014-04-23 | 新日鐵住金株式会社 | 後熱処理装置 |
| CA2880953C (en) | 2012-11-16 | 2017-10-10 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Stress-relief heat treatment apparatus comprising induction heating coils |
| JP5477452B1 (ja) * | 2012-11-16 | 2014-04-23 | 新日鐵住金株式会社 | 後熱処理装置 |
-
1982
- 1982-09-02 JP JP15327682A patent/JPH0246654B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5941425A (ja) | 1984-03-07 |
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