JPS5941425A - 中空体の残留応力改善方法 - Google Patents
中空体の残留応力改善方法Info
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- JPS5941425A JPS5941425A JP15327682A JP15327682A JPS5941425A JP S5941425 A JPS5941425 A JP S5941425A JP 15327682 A JP15327682 A JP 15327682A JP 15327682 A JP15327682 A JP 15327682A JP S5941425 A JPS5941425 A JP S5941425A
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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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
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
。
。
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。
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
を生せしめ、その時の熱応力によっ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所では
適用不可能であること、冷却するだ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。
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
を生せしめ、その時の熱応力によっ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所では
適用不可能であること、冷却するだ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、順次溶接線に沿っ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ちるという欠
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。
冷却しながら、順次溶接線に沿っ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ちるという欠
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−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１、シかしこの方法は、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７にぐいという原理的欠陥がある
。
、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−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１、シかしこの方法は、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７にぐ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５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
法に応じた適切な領域に、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
。
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５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
法に応じた適切な領域に、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Ｓ Ｕ Ｓ ３
０４ 銅製の外径約１００ｍ、板厚６ｍｍの管の場合は
溶接線からの距離が１０〜３０ ｍｍ 。
両側の管寸法に応じた特定位置、例えばＳ Ｕ Ｓ ３
０４ 銅製の外径約１００ｍ、板厚６ｍｍの管の場合は
溶接線からの距離が１０〜３０ ｍｍ 。
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。
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。
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、熱膨張によっ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。
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、熱膨張によっ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
熱後の放冷によっ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。
熱後の放冷によっ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（シミュレーション）
の結果を、第８図〜第１８図について説明する。
塑性有限要素法を用いた数値実験（シミュレーション）
の結果を、第８図〜第１８図について説明する。
被試体はＳ Ｕ Ｓ ３０４鋼製の外径１１４．３ ｍ
ｍ 、肉厚６ ｍｍの管の突合せ周溶接継手を用いた。
ｍ 、肉厚６ ｍｍ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。
９図は内面残留応力分布を示す。
第１０図は、ガス炎で０．１ｃａｌ ／ ｍｍ３Ｘ ６
０ ｓｅｃ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。
０ ｓｅｃ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。
次に、第１３図、第１４図及び第１５図は、ガス炎で０
．１ ｃａｌ ／ ｍｍ３ｘ ５Ｑ ｅθＣの加熱を溶
接線から２０〜４０ ｍｍ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。
．１ ｃａｌ ／ ｍｍ３ｘ ５Ｑ ｅθＣの加熱を溶
接線から２０〜４０ ｍｍ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
．１ ｃａｌ ／ ｍｍ３ｘ ６Ｑ ｓｅｃ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。
．１ ｃａｌ ／ ｍｍ３ｘ ６Ｑ ｓｅｃ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。
以上に示しだ図から、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２０ ｋｇｆ ７ｍｍ２以
上の引張状態であったものが、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。
応力が周方向、軸方向ともに２０ ｋｇｆ ７ｍｍ２以
上の引張状態であったものが、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１Ｂ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 第１図 第２ 図 ｊ閘 、■ 集３図 第４− Ｍ５図 第乙図 第７図
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１Ｂ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 第１図 第２ 図 ｊ閘 、■ 集３図 第４− Ｍ５図 第乙図 第７図
Claims (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
寸法に応じた適切な領域に、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 true JPS5941425A (ja) | 1984-03-07 |
| JPH0246654B2 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) |
Cited By (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 |
| WO2014077140A1 (ja) * | 2012-11-16 | 2014-05-22 | 新日鐵住金株式会社 | 後熱処理装置 |
| JP2014101533A (ja) * | 2012-11-16 | 2014-06-05 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 後熱処理装置 |
| JP2014101534A (ja) * | 2012-11-16 | 2014-06-05 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 後熱処理装置 |
-
1982
- 1982-09-02 JP JP15327682A patent/JPH0246654B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| 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 |
| WO2014077140A1 (ja) * | 2012-11-16 | 2014-05-22 | 新日鐵住金株式会社 | 後熱処理装置 |
| JP2014101533A (ja) * | 2012-11-16 | 2014-06-05 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 後熱処理装置 |
| JP2014101534A (ja) * | 2012-11-16 | 2014-06-05 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 後熱処理装置 |
| US10526674B2 (en) | 2012-11-16 | 2020-01-07 | Nippon Steel Corporation | Stress-relief heat treatment apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0246654B2 (ja) | 1990-10-16 |
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