21310 配管突合せ溶接過程の内外面水冷による残留応力改善(材料強度と構造設(1),OS.5 材料強度と構造設計)
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概要
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To mitigate axial tensile stress at the inner surface of a pipe butt joint, heat sink welding is widely used to fabricate the joint. The inner surface of the pipe is cooled by water during the welding operation. To mitigate the axial tensile stress more effectively, we developed a new welding method in which a water-shower cooling process is applied behind the welding torch on the outer surface of the pipe subjected to the heat sink welding. When this method is applied in the fabrication of pipe butt joints, both heat input quantity and the distance between the torch and the water-shower cooling area mainly determine to what degree the axial tensile stress can be mitigated. To determine these conditions for mitigating tensile stress, we first used the finite element method (FEM) to evaluate the effects of these conditions on residual stress. The FEM results indicated that residual stress decreases to compressive stress when the heat input quantity is 15 kJ/cm and the distance between the torch and the water-shower cooling area is less than 15 mm. To verify the validity of the FEM-obtained conditions, a pipe butt joint was fabricated using the new method. Residual stresses on the inner surface of the joint were then experimentally measured. These measurement results agreed well with the results of FEM analyses. It can therefore be concluded from these analytical and experimental results that applying water-shower cooling during welding effectively mitigates axial tensile residual stress.
- 社団法人日本機械学会の論文
- 2009-03-05
著者
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