JP2010131629A - Apparatus and method of monitoring deformation of weld structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶接構造物の溶接時における溶接変形や、熱処理時の応力、変形を監視する溶接構造物の変形監視装置及び方法に関する。 The present invention relates to a welding structure deformation monitoring apparatus and method for monitoring welding deformation during welding of a welded structure, stress during heat treatment, and deformation.
通常行われている溶接構造物の溶接変形管理では、図8に示すように、溶接構造物100の変形を管理するために必要な代表点について、変位計101が変位を計測する。本図では非接触の変位計を想定しているが、接触式の変位計も多用されている。溶接構造物100における複数の点の変位を変位計101が計測することにより、この計測値から相対変位計算装置102が相対変位を計算する。判定装置103は、データベース104に予め格納された相対変位の許容値と、相対変位計算装置102が変位計測値から計算した相対変位とを比較して、溶接変形に関する合否、溶接変形の修正方法(例えば溶接順序の変更、溶接後に入熱して変形を修正)などを判定する。通常、データベース104に格納される許容値データは図面データであり、判定装置103は、図面に指示された寸法と相対変位との比較により、溶接変形の合否を判定する。
In the welding deformation management of a welded structure that is normally performed, as shown in FIG. 8, the
また、溶接構造物の溶接変形や残留応力を予測する方法として様々な解析手法が提案されている。そのなかでも、溶接変形を引き起こす力を固有歪みとして溶接部に分布させて、溶接変形や残留応力を求める計算方法(固有歪み法)は、複雑な構造物の溶接変形や残留応力を簡便に予測できる方法であり、これまでにも、固有歪みの推定方法(特許文献1参照)や、固有歪み法を汎用の構造解析プログラムを用いて実行する方法(特許文献2参照)等が提案されている。 Various analysis methods have been proposed as a method for predicting welding deformation and residual stress of a welded structure. Among them, the calculation method for calculating the welding deformation and residual stress by distributing the forces that cause welding deformation to the weld as inherent strain (inherent strain method) can easily predict the welding deformation and residual stress of complex structures. In the past, methods for estimating the inherent strain (see Patent Document 1), methods for executing the inherent strain method using a general-purpose structural analysis program (see Patent Document 2), and the like have been proposed. .
この固有歪みの考え方を用いると、溶接構造物の最適設計や変形制御を施工計画段階で実行することができる。例えば、特許文献3及び4では溶接変形の予測を、固有歪み法を用いて溶接施工前に行うことで、溶接線の配置、溶接順序、変形拘束方法などの溶接設計や、溶接変形を修正するためなどの局所加熱方法等を最適化できる。
ところで、溶接構造物の一般的な製造手順としては、(a)仮組立、(b)点付け溶接、(c)初層から数層の溶接、(d)全パス溶接、(e)変形計測、(f)変形修正と熱処理、(g)変形計測と変形修正、(h)機械加工、(i)最終検査といった工程を経る。 By the way, as a general manufacturing procedure of a welded structure, (a) temporary assembly, (b) spot welding, (c) several layers of welding from the first layer, (d) all-pass welding, (e) deformation measurement , (F) deformation correction and heat treatment, (g) deformation measurement and deformation correction, (h) machining, and (i) final inspection.
溶接変形は溶接初期に生じやすいこともあり、(a)と(b)の工程は、変形が一部の溶接部に集中しないように特に注意して行われる。ある程度溶接が進むと変形は小さくなるため、(a)と(b)、(b)と(c)の工程の間に拘束具の除去の作業が入ることがある。 Welding deformation is likely to occur in the initial stage of welding, and the steps (a) and (b) are performed with particular care so that the deformation does not concentrate on some welds. Since the deformation becomes smaller as welding progresses to some extent, the removal of the restraint tool may be performed between the steps (a) and (b), and (b) and (c).
また、溶接変形の修正に関しては、溶接開先を確保するために、(a)、(b)の段階で局部的な変形計測と変形修正が行われる場合がある。しかし、溶接構造物全体としての変形計測と変形修正は、全パスの溶接が終了してから行われることが多い。薄板を組み合せた溶接構造物の場合には、溶接終了後に溶接部を局所加熱することで比較的簡単に溶接変形を修正できる。 In addition, with regard to correction of welding deformation, local deformation measurement and deformation correction may be performed at the stages (a) and (b) in order to secure a welding groove. However, deformation measurement and deformation correction for the entire welded structure are often performed after all passes have been welded. In the case of a welded structure in which thin plates are combined, welding deformation can be corrected relatively easily by locally heating the welded portion after the end of welding.
一方、より厚肉で剛構造の溶接構造物の場合には、溶接が完了してから局所入熱によって目的の変形を生じさせることは困難である。より初期の(a)、(b)の段階では、変形の修正が容易であるが、溶接変形の予測が難しいといった問題があり、実用が困難である。即ち、特に厚肉で剛構造の溶接構造物においては、溶接施工中の溶接変形をモニタリングして施工管理するための方法を確立することが課題であった。 On the other hand, in the case of a thicker and more rigid welded structure, it is difficult to cause the desired deformation by local heat input after the welding is completed. In the earlier stages (a) and (b), the deformation can be easily corrected, but there is a problem that it is difficult to predict the welding deformation, which is difficult to put into practical use. That is, particularly in a thick and rigid welded structure, it has been a problem to establish a method for monitoring and managing the welding deformation during the welding operation.
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、溶接施工中または熱処理施工中の溶接構造物の変形や応力をこれらの施工中に段階的にモニタリングして、溶接施工や熱処理施工を管理できる溶接構造物の変形監視装置及び方法を提供することにある。 The object of the present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and monitoring the deformation and stress of the welded structure during welding construction or heat treatment construction step by step during these constructions. An object of the present invention is to provide a deformation monitoring apparatus and method for a welded structure capable of managing heat treatment construction.
本発明に係る溶接構造物の変形監視装置は、溶接構造物の溶接変形を監視する溶接構造物の変形監視装置であって、前記溶接構造物の表面の変位を計測する変位計と、この変位計からのデータと変位計測点に関する位置情報から前記溶接構造物の変形量を計算する変形量計算装置と、前記溶接構造物の表面温度を計測する温度計と、この温度計からのデータと温度計測点に関する位置情報から前記溶接構造物の温度分布を推定する温度分布計算装置と、前記溶接構造物の溶接変形に関する判定を溶接施工中に行う判定装置とを備え、前記判定装置は、前記温度分布計算装置にて求めた前記溶接構造物の温度分布から、この溶接構造物の線膨張による熱変形量を推定する第1演算部と、前記変形量計算装置により求められた前記溶接構造物の変形量から、前記第1演算部にて得られた熱変形量の推定値を差し引いて真の溶接変形量を演算する第2演算部と、溶接プロセス毎の溶接変形量の許容値を予め格納するデータベースと、前記第2演算部にて求めた真の溶接変形量と前記溶接変形量の許容値とを比較して、溶接変形の合否を判定する判定部と、を有することを特徴とするものである。 A welding structure deformation monitoring device according to the present invention is a welding structure deformation monitoring device that monitors welding deformation of a welding structure, and includes a displacement meter that measures the displacement of the surface of the welding structure, and the displacement A deformation amount calculation device for calculating a deformation amount of the welded structure from position information on the data from the meter and a displacement measurement point, a thermometer for measuring the surface temperature of the welded structure, and data and temperature from the thermometer A temperature distribution calculation device that estimates a temperature distribution of the welded structure from position information about a measurement point; and a determination device that performs a determination related to welding deformation of the welded structure during welding. The determination device includes the temperature From the temperature distribution of the welded structure obtained by a distribution calculation device, a first calculation unit that estimates the amount of thermal deformation due to linear expansion of the welded structure, and the welded structure obtained by the deformation amount calculation device Strange A second calculation unit for calculating a true welding deformation amount by subtracting an estimated value of the thermal deformation amount obtained by the first calculation unit from the amount, and an allowable value of the welding deformation amount for each welding process are stored in advance. And a determination unit for comparing the true welding deformation amount obtained by the second calculation unit and the allowable value of the welding deformation amount to determine whether the welding deformation is acceptable or not. It is.
また、本発明に係る溶接構造物の変形監視装置は、溶接構造物の熱処理時の応力緩和、変形を監視する溶接構造物の変形監視装置であって、前記溶接構造物の表面の変位を計測する変位計と、この変位計からのデータと変位計測点に関する位置情報から前記溶接構造物の変形量を計算する変形量計算装置と、前記溶接構造物の表面温度を計測する温度計と、この温度計からのデータと温度計測点に関する位置情報から前記溶接構造物の温度分布を推定する温度分布計算装置と、熱処理時の応力緩和、変形に関する判定を熱処理施工中に行う判定装置とを備え、前記判定装置は、前記溶接構造物の温度分布から溶接構造物の線膨張による熱変形量を推定する第1演算部と、前記変形量計算装置により求められた前記溶接構造物の変形量から、前記第1演算部にて得られた熱変形量の推定値を差し引いて真の熱処理変形量を演算する第2演算部と、熱処理プロセスにおける熱処理変形量の許容値を予め格納するデータベースと、前記第2演算部にて求めた真の熱処理変形量と前記熱処理変形量の許容値とを比較して、熱処理変形の合否を判定する判定部と、を有することを特徴とするものである。 The welding structure deformation monitoring apparatus according to the present invention is a welding structure deformation monitoring apparatus that monitors stress relaxation and deformation during heat treatment of the welded structure, and measures the displacement of the surface of the welded structure. A displacement meter, a deformation amount calculation device for calculating a deformation amount of the welded structure from position information on the data from the displacement meter and a displacement measurement point, a thermometer for measuring the surface temperature of the welded structure, A temperature distribution calculation device that estimates the temperature distribution of the welded structure from position information related to data and temperature measurement points from a thermometer, and a determination device that performs determination on stress relaxation and deformation during heat treatment during heat treatment, The determination device includes a first calculation unit that estimates a thermal deformation amount due to linear expansion of a welded structure from a temperature distribution of the welded structure, and a deformation amount of the welded structure obtained by the deformation amount calculation device, in front A second calculation unit for calculating a true heat treatment deformation amount by subtracting an estimated value of the heat deformation amount obtained by the first calculation unit; a database for storing in advance a permissible value of the heat treatment deformation amount in the heat treatment process; And a determination unit that determines whether the heat treatment deformation is acceptable by comparing the true heat treatment deformation amount obtained by the calculation unit with an allowable value of the heat treatment deformation amount.
更に、本発明に係る溶接構造物の変形監視方法は、溶接構造物の溶接変形を監視する溶接構造物の変形監視方法であって、前記溶接構造物の表面の変位を変位計が計測し、この変位計からのデータと変位計測点に関する位置情報から前記溶接構造物の変形量を計算し、前記溶接構造物の表面温度を温度計が計測し、この温度計からのデータと温度計測点に関する位置情報から前記溶接構造物の温度分布を推定し、前記溶接構造物の温度分布からこの溶接構造物の線膨張による熱変形量を推定し、前記溶接構造物の変形量から前記熱変形量の推定値を差し引いて真の溶接変形量を演算し、この真の溶接変形量と予め用意された溶接変形量の許容値とを比較して溶接変形の合否を判定し、この溶接構造物の溶接変形に関する判定を溶接施工中に行うことを特徴とするものである。 Furthermore, the deformation monitoring method for a welded structure according to the present invention is a method for monitoring the deformation of a welded structure for monitoring the weld deformation of the welded structure, and a displacement meter measures the displacement of the surface of the welded structure, The amount of deformation of the welded structure is calculated from the data from the displacement meter and the position information about the displacement measurement point, the thermometer measures the surface temperature of the welded structure, and the data from the thermometer and the temperature measurement point are related. The temperature distribution of the welded structure is estimated from position information, the amount of thermal deformation due to linear expansion of the welded structure is estimated from the temperature distribution of the welded structure, and the amount of thermal deformation is calculated from the amount of deformation of the welded structure. The true welding deformation amount is calculated by subtracting the estimated value, and the true welding deformation amount is compared with a predetermined welding deformation allowable value to determine whether the welding deformation is acceptable or not. Judgment regarding deformation during welding It is characterized in.
また、本発明に係る溶接構造物の変形監視方法は、溶接構造物の熱処理時の応力緩和、変形を監視する溶接構造物の変形監視方法であって、前記溶接構造物の表面の変位を変位計が計測し、この変位計からのデータと変位計測点に関する位置情報から前記溶接構造物の変形量を計算し、前記溶接構造物の表面温度を温度計が計測し、この温度計からのデータと温度計測点に関する位置情報から前記溶接構造物の温度分布を推定し、前記溶接構造物の温度分布から溶接構造物の線膨張による熱変形量を推定し、前記溶接構造物の変形量から前記熱変形量の推定値を差し引いて真の熱処理変形量を演算し、この真の熱処理変形量と予め用意された熱処理変形量の許容値とを比較して熱処理変形の合否を判定し、この熱処理時の応力緩和、変形に関する判定を熱処理施工中に行うことを特徴とするものである。 The deformation monitoring method for a welded structure according to the present invention is a deformation monitoring method for a welded structure that monitors stress relaxation and deformation during heat treatment of the welded structure, and displaces the displacement of the surface of the welded structure. The meter measures, the deformation amount of the welded structure is calculated from the data from the displacement meter and the position information on the displacement measurement point, the thermometer measures the surface temperature of the welded structure, and the data from the thermometer And the temperature distribution of the welded structure from the position information on the temperature measurement point, the amount of thermal deformation due to the linear expansion of the welded structure from the temperature distribution of the welded structure, and the amount of deformation of the welded structure The true heat treatment deformation amount is calculated by subtracting the estimated value of the heat deformation amount, and the true heat treatment deformation amount is compared with an allowable value of the heat treatment deformation amount prepared in advance to determine whether the heat treatment deformation is acceptable or not. Stress relaxation and deformation It is characterized in that a determination that during the heat treatment installation.
本発明に係る溶接構造物の変形監視装置及び方法によれば、溶接施工中または熱処理施工中の溶接構造物の変形をこれらの施工中に段階的にモニタリングすることで、溶接変形または熱処理変形の合否をこれらの施工中の最適な段階で判定するなど、溶接施工や熱処理施工を好適に管理することができる。 According to the apparatus and method for monitoring a deformation of a welded structure according to the present invention, the deformation of the welded structure during welding or heat treatment is monitored stepwise during the construction, so that the welding deformation or heat treatment deformation can be detected. It is possible to suitably manage welding construction and heat treatment construction, such as determining pass / fail at an optimal stage during the construction.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。但し、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments.
[A]第1の実施の形態(図1)
図1は、本発明に係る溶接構造物の変形監視装置における第1の実施の形態が適用された溶接構造物の溶接変形監視装置を示す構成斜視図である。
[A] First embodiment (FIG. 1)
FIG. 1 is a configuration perspective view showing a welding deformation monitoring device for a welded structure to which the first embodiment of the welding structure deformation monitoring device according to the present invention is applied.
本実施の形態における、溶接構造物の変形監視装置としての溶接構造物の溶接変形監視装置10は、溶接構造物1の溶接変形を、溶接施工中及び溶接施工後(特に溶接施工中)に監視するものであり、変位計11、変形量計算装置12、温度計13、温度分布計算装置14及び判定装置15を有して構成される。
In this embodiment, a welding
ここで、溶接構造物1は、例えば板材2に板材3を溶接機16を用いて溶接し、この板材3に板材4を、同様にして溶接機16により溶接して構成されるものである。符号5は溶接金属を示す。溶接機16は、溶接制御装置17により溶接プロセス毎に制御される。
Here, the
変位計11は複数存在し、それぞれが、溶接構造物1の表面の変位を溶接施工中及び溶接施工後に計測する。変形量計算装置12は、複数の変位計11からの変位データと変位計測点に関する位置情報から、溶接構造物1の変形量を、溶接施工中及び溶接施行後に計算する。
There are a plurality of
温度計13は複数存在し、それぞれが、溶接構造物1の表面温度を溶接施工中及び溶接施行後に計測する。温度分布計算装置14は、複数の温度計13からの温度データと温度計測点に関する位置情報から、溶接施工中及び溶接施行後に溶接構造物1の温度分布を推定する。
There are a plurality of
判定装置15は、溶接構造物1の溶接変形に関する判定を溶接施行中及び溶接施行後に実行し、第1演算部18、第2演算部19、判定部20、演算装置21、表示装置22及びデータベース23を有する。
The
第1演算部18は、温度分布計算装置14にて求められた溶接構造物1の温度分布データから、この溶接構造物1の線膨張による熱変形量を、溶接施行中及び溶接施行後に推定する。第2演算部19は、変形量計算装置12にて求められた溶接構造物1の変形量データから、第1演算部18にて求められた熱変形量の推定値を差し引いて、溶接施行中及び溶接施行後に真の溶接変形量を演算する。
The
ここで、真の溶接変形量について説明する。溶接中の溶接構造物1においては温度分布が発生し、特に大型構造物では温度の不均一による熱変形が大きい。溶接施工後、常温近くまで溶接構造物1の温度が低下してから行う通常の変形計測では、均一温度になっているので、線膨張による熱変形は問題にならない。しかしながら、溶接プロセスの途中の変形をモニタリングする場合には、計測により直接観察できる変形量から、温度分布に起因する線膨張による熱変形量を差し引き、溶接部の弾塑性変形によって生じる真の溶接変形量を求める必要がある。この真の溶接変形量は、全体温度が均一となっても残る変形量のことである。
Here, the true welding deformation amount will be described. A temperature distribution occurs in the
更に、真の溶接変形量は、溶接の進捗状況や拘束治具の除去など、溶接プロセスの進行に伴い変化する値であるため、後述の如く、溶接変形の合否の判定や、溶接プロセスの溶接条件の変更、修正の判断においては、最終的な図面との比較ではなく、溶接プロセスの途中での変形量の許容値や予測値と比較することになる。 Furthermore, the true welding deformation amount is a value that changes with the progress of the welding process, such as the progress of welding and removal of the restraining jig. In the determination of the change or correction of the conditions, it is not a comparison with the final drawing but a comparison with an allowable value or a predicted value of the deformation amount during the welding process.
一方、データベース23には、溶接プロセス毎の溶接変形量の許容値及び予測値が予め格納されている。これらの許容値及び予測値は、演算装置21により、固有歪み法を用いた演算によって、溶接プロセス毎に予め算出される。この固有歪み法は、溶接変形や熱処理変形を引き起こす歪みを代表した固有歪みを、溶接構造物1の全体モデルに分布して付与し、有限要素法(FEM:Finite Element Method)を用いた弾性解析を行うことで、溶接構造物1の溶接変形や熱処理変形を推定するものである。
On the other hand, the
判定部20は、溶接施行中及び溶接施行後に、第2演算部19にて求められた溶接構造物1における真の溶接変形量と、データベース23に格納され、且つ溶接制御装置17から提供される溶接プロセスに該当する溶接プロセスの溶接変形量許容値及び溶接変形量予測値とをそれぞれ比較する。判定部20は、溶接構造物1における真の溶接変形量と溶接変形量許容値とを比較することにより、該当する溶接プロセスにおける溶接変形の合否を判定する。
The
更に、判定部20は、溶接構造物1における真の溶接変形量と溶接変形量予測値とを比較することにより、後続の溶接プロセスの溶接条件を変更し修正するための機能を実行する。この後続の溶接プロセスの溶接条件の変更、修正のための機能は、後続の溶接プロセスにおいて、溶接変形の修正が必要であるか否かの判断と、修正が必要であると判断した場合における、修正を目的とした溶接条件の変更内容の決定とである。この溶接条件の変更内容は、後続の溶接プロセスにおいて、例えば溶接順序の見直し、入熱による溶接変形の修正、溶接入熱量や溶接速度の変更などである。
Furthermore, the
判定部20が実行する後続の溶接プロセスの溶接条件の変更、修正のための機能は、固有歪み法による計算機能を用いる。つまり、真の溶接変形量を溶接変形量予測値に一致させるために必要な変形量に対応する固有歪みを求め、この固有歪みを生じさせるための溶接プロセスの溶接条件(例えば入熱量など)を求めるものである。
The function for changing or correcting the welding conditions of the subsequent welding process executed by the
尚、前述の溶接変形の合否内容及び後続の溶接プロセスの溶接条件の変更修正内容は、表示装置22により表示される。そして、溶接プロセスの溶接条件の変更、修正内容に応じて、溶接制御装置17が溶接機16を制御する。
Note that the above-described welding pass / fail content and the welding condition change / correction content of the subsequent welding process are displayed on the
従って、本実施の形態によれば、次の効果(1)を奏する。 Therefore, according to the present embodiment, the following effect (1) is obtained.
(1)判定装置15の第1演算部18は、特に溶接施行中の温度分布から溶接構造物1の線膨張による熱変形量を推定し、判定装置15の第2演算部19は、特に溶接施行中の溶接構造物1の変形量から前記熱変形量の推定値を差し引いて、溶接プロセスにおける真の溶接変形量を算出する。そして、判定装置15の判定部20は、溶接プロセスの真の溶接変形量と、該当する溶接プロセスにおける予め用意された溶接変形量の許容値とを比較して、その溶接プロセスにおける溶接変形の合否を判定する。更に判定部20は、溶接プロセスの真の溶接変形量と、該当する溶接プロセスにおける予め用意された溶接変形量の予測値とを比較して、後続の溶接プロセスの溶接条件を変更し修正するための機能を実行する。
(1) The
このように、溶接施行中の溶接構造物1の溶接変形を、この溶接施行中に段階的にモニタリングすることで、溶接プロセス毎に溶接変形の合否の判定や、後続の溶接プロセスの溶接条件の変更、修正のための機能の実行を、溶接施行中の最適な段階で実施でき、従って、溶接施行を好適に管理することができる。
In this way, by monitoring the welding deformation of the welded
[B]第2の実施の形態(図2)
図2は、本発明に係る溶接構造物の変形監視装置における第2の実施の形態が適用された溶接構造物の溶接変形監視装置を示す構成斜視図である。この第2の実施の形態において、前記第1の実施の形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
[B] Second embodiment (FIG. 2)
FIG. 2 is a perspective view showing a welding deformation monitoring device for a welded structure to which the second embodiment of the welding structure deformation monitoring device according to the present invention is applied. In the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is simplified or omitted.
本実施の形態における、溶接構造物の変形監視装置としての溶接構造物の溶接変形監視装置25が前記第1の実施の形態と異なる点は、溶接構造物1の変位拘束部位26の範囲に関する位置データと、変位拘束部位26の変位拘束条件に関するデータとを加味して、溶接構造物1の変形量及び真の溶接変形量を算出し、これにより、溶接プロセスにおける溶接変形の合否を判定し、後述の溶接プロセスの溶接条件の変更、修正のための機能を実行する点である。
In this embodiment, the welding
つまり、実際の溶接構造物1の溶接においては、全体の変位を拘束しているとみなせる箇所がある場合がある。このような場合には、変位拘束部位26を計測点の一つにすること、及び変位拘束部位26の拘束条件に関する情報(例えば変位拘束部位26の表面温度、変位を基準点とすること、溶接構造物1がいずれの方向に移動可能かなど)を変形量計算装置27、及び判定装置15の第1演算部28に与える。
That is, in actual welding of the welded
具体的には、変形量計算装置27は、溶接構造物1の変位拘束部位26の範囲に関する位置データと、変位拘束部位26の変位拘束条件に関するデータ(変位拘束部位26の位置を基準点としたこと、溶接構造物1がいずれの方向に移動可能かなど)と、変位拘束部位26における変位を含めた変位計11からのデータと、変位計側位置に関する位置情報とから、溶接構造物1の変位量を計算する。
Specifically, the deformation
また、判定装置15の第1演算部28は、溶接構造物1の変位拘束部位26の範囲に関する位置データと、変位拘束部位26の変位拘束条件に関するデータと、温度分布計算装置14にて求められた、変位拘束部位26の温度を加味した溶接構造物1の温度分布データとから、この溶接構造物1の線膨張による熱変形量を推定する。更に、判定装置15の第2演算部19は、変形量計算装置27により求められた溶接構造物1の変形量から、第1演算部28にて得られた熱変形量の推定値を差し引いて真の溶接変形量を演算する。
Further, the
判定装置15の判定部20は、前記実施の形態と同様にして、第2演算部19にて得られた真の溶接変形量を、溶接変形量の許容値、予測値とそれぞれ比較し、溶接プロセス毎の溶接変形の合否を判定し、後続の溶接プロセスの溶接条件を変更し修正するための機能を実行する。
The
従って、本実施の形態によれば、次の効果(2)を奏する。 Therefore, according to the present embodiment, the following effect (2) is obtained.
(2)実際の溶接構造物1に全体の変位を拘束している変位拘束部位26がある場合に、その変位拘束部位26の変位、温度を取り込むことで、変形量計算装置27が算出する溶接構造物1の変形量、判定装置15の第1演算部28が推定する熱変形量が正確になり、判定装置15の第2演算部19が求める溶接構造物1の真の溶接変形量を高精度に演算できる。この結果、溶接プロセス毎の溶接変形の合否の判定や、後続の溶接プロセスの溶接条件の変更、修正の精度を向上させることができる。
(2) When the actual welded
[C]第3の実施の形態(図3)
図3は、本発明に係る溶接構造物の変形監視装置における第3の実施の形態が適用された溶接構造物の溶接変形監視装置を示す構成斜視図である。この第3の実施の形態において、前記第1の実施の形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
[C] Third embodiment (FIG. 3)
FIG. 3 is a structural perspective view showing a welding deformation monitoring device for a welded structure to which the third embodiment of the welding structure deformation monitoring device according to the present invention is applied. In the third embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is simplified or omitted.
本実施の形態における、溶接構造物の変形監視装置としての溶接構造物の溶接変形監視装置30が前記第1の実施の形態と異なる点は、次の通りである。つまり、変位と歪みは同一の計測系ではあるが、部分的な変位計測データから局所的な歪みを求めることは実際には困難である。本実施の形態では、歪み計31及び歪み量計算装置32を、第1の実施の形態の溶接変形監視装置10に追加したものである。
The welding
歪み計31は複数存在し、それぞれが溶接構造物1の表面の歪みを、溶接施工中及び溶接施工後に計測する。歪み量計算装置32は、複数の歪み計31からの歪みデータと歪み計測点に関する位置情報から、溶接施工中及び溶接施工後に、溶接構造物1の歪み量を計算する。
There are a plurality of
判定装置15の第1演算部33は、溶接施工中及び溶接施工後に、温度分布計算装置14にて求められた溶接構造物1の温度分布データから、この溶接構造物1の線膨張による熱変形量を推定すると共に、この熱変形量に基づいて歪み量を推定する。
The first calculation unit 33 of the
判定装置15の第2演算部34は、第2演算部19と同様にして、溶接施工中及び溶接施工後に真の溶接変形量を演算すると共に、歪み量計算装置32により求められた歪み量から、第1演算部33にて得られた歪み量の推定値を差し引いて、溶接施工中及び溶接施工後に真の溶接歪み量を演算する。
The
判定装置15のデータベース36には、溶接プロセス毎の溶接変形量の許容値及び予測値と共に、溶接プロセス毎の溶接歪み量の許容値が予め格納されている。この溶接歪み量の許容値も、溶接変形量の許容値及び予測値と同様に、演算装置37により、固有歪み法を用いた演算によって溶接プロセス毎に予め算出される。
In the
判定装置15の判定部35は、溶接施工中及び溶接施工後に、判定部20と同様にして、溶接プロセス毎の溶接変形の合否を判定し、更に、後続の溶接プロセスの溶接条件の変更、修正のための機能を実行すると共に、データベース36に格納された溶接プロセス毎の溶接歪み量の許容値と前記真の溶接歪み量とを比較して、溶接歪みの適否を判定する。そして、判定部35は、この溶接歪みの適否から溶接構造物1の残留応力を評価する。
The
従って、本実施の形態によれば、前記第1の実施の形態の効果(1)と同様な効果を奏する他、次の効果(3)を奏する。 Therefore, according to the present embodiment, the following effect (3) is obtained in addition to the same effect as the effect (1) of the first embodiment.
(3)歪み計31により溶接構造物1の表面の歪みが計測され、歪み量計算装置32により溶接構造物1の歪み量が計算され、判定装置15の第1演算部33、第2演算部34及び判定部35により、溶接プロセス毎の溶接歪みの適否が判定される。このため、溶接プロセス毎の溶接変形の合否や、後続の溶接プロセスの溶接条件の変更、修正ばかりでなく、溶接歪みの適否を求めることで、溶接構造物1の残留応力を評価することができる。
(3) The strain on the surface of the welded
[D]第4の実施の形態(図4)
図4は、本発明に係る溶接構造物の溶接変形監視装置における第4の実施の形態が適用された溶接構造物の熱処理時応力・変形監視装置を示す構成斜視図である。この第4の実施の形態において、前記第1の実施の形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
[D] Fourth embodiment (FIG. 4)
FIG. 4 is a structural perspective view showing a stress / deformation monitoring device during heat treatment of a welded structure to which the fourth embodiment of the weld deformation monitoring device for a welded structure according to the present invention is applied. In the fourth embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is simplified or omitted.
本実施の形態における、溶接構造物の変形監視装置としての溶接構造物の熱処理時応力・変形監視装置40が、前記第1実施の形態と異なる点は、溶接後の溶接構造物1を熱処理炉41内で均一温度に加熱し熱処理するときに生ずる応力緩和(残留応力の緩和を含む)、変形を監視する点であり、従って第1の実施形態の溶接機16、溶接制御装置17が、それぞれ熱処理炉41、熱処理制御装置42に変更されている。
The stress /
通常、熱処理工程においては温度分布が均一であるため、線膨張による熱変形量を考慮する必要は無い。しかしながら、異なる材質の材料を溶接等により接合してなる構造物においては、それぞれの材料の線膨張率やヤング率などの物理量や、高温下における応力緩和特性などが異なっている。そこで、本実施の形態の熱処理時応力・変形監視装置40では、線膨張による熱変形量を考慮すべく、熱処理中の温度と変形を同時にモニタリングしている。
Usually, since the temperature distribution is uniform in the heat treatment step, it is not necessary to consider the amount of thermal deformation due to linear expansion. However, in a structure formed by joining materials of different materials by welding or the like, physical quantities such as linear expansion coefficient and Young's modulus of each material, stress relaxation characteristics at high temperatures, and the like are different. Therefore, in the heat treatment stress /
従って、本実施の形態の熱処理時応力・変形監視装置40が取り扱う溶接構造物1は、異なる材質の材料が溶接された溶接構造物である。また、本実施の形態においても、変位計11、変形量計算装置12、温度計13、温度分布計算装置14及び判定装置15を有してなり、更に判定装置15は、第1演算部18、第2演算部19、判定部20、演算装置21、表示装置22及びデータベース23を有して構成される。
Therefore, the welded
変位計11は複数存在し、それぞれが、溶接構造物1の表面の変位を熱処理施工中及び熱処理施工後に計測する。変形量計算装置12は、複数の変位計11からの変位データと変位計測点に関する位置情報から、溶接構造物1の変形量を、熱処理施工中及び熱処理施行後に計算する。
There are a plurality of
温度計13は複数存在し、それぞれが、溶接構造物1の表面温度を熱処理施工中及び熱処理施行後に計測する。温度分布計算装置14は、複数の温度計13からの温度データと温度計測点に関する位置情報から、熱処理施工中及び熱処理施行後に溶接構造物1の温度分布を推定する。
There are a plurality of
判定装置15は、溶接構造物1について熱処理時の応力緩和(残留応力の緩和を含む)、変形に関する判定を熱処理施行中及び熱処理施行後に実行する。
The
第1演算部18は、温度分布計算装置14にて求められた溶接構造物1の温度分布データから、この溶接構造物1の線膨張による熱変形量を、熱処理施行中及び熱処理施行後に推定する。第2演算部19は、変形量計算装置12にて求められた溶接構造物1の変形量データから、第1演算部18にて求められた熱変形量の推定値を差し引いて、熱処理施行中及び熱処理施行後に真の熱処理変形量を演算する。
The
一方、データベース23には、熱処理プロセスにおける熱処理変形量の許容値が予め格納されている。この許容値は、演算装置21により、固有歪み法を用いた演算によって、熱処理プロセスについて予め算出される。この熱処理変形量の許容値は、熱処理施行によって溶接構造物1に所望の応力緩和(残留応力の緩和を含む)、変形がなされたか否かを判定する際の指標となる。
On the other hand, the
判定部20は、熱処理施行中及び熱処理施行後に、第2演算部19にて求められた溶接構造物1における真の熱処理変形量と、データベース23に格納された熱処理プロセスの熱処理変形量許容値とを比較して、熱処理変形の合否を判定する。即ち、真の熱処理変形量が熱処理変形量許容値の範囲内にあれば、この熱処理プロセスの熱処理条件によって予想した応力緩和(残留応力の緩和を含む)、変形が溶接構造物1になされたと判定できる。
The
更に判定部20は、真の熱処理変形量と熱処理変形量許容値との差に基づいて、熱処理プロセスにおける熱処理条件を変更し修正するための判断を実行する。即ち、真の熱処理変形量が熱処理変形量許容値の範囲内にないときには、この熱処理プロセスにおける熱処理条件、例えば熱処理時間や熱処理温度を変更するための判断を行う。
Further, the
尚、熱処理変形の合否の内容や熱処理条件の変更、修正内容は、表示装置22に表示される。そして、熱処理条件の変更、修正内容に応じて、熱処理制御装置42が熱処理炉41を制御する。
It should be noted that the contents of pass / fail of heat treatment deformation, changes in heat treatment conditions, and correction contents are displayed on the
従って、本実施の形態によれば、次の効果(4)を奏する。 Therefore, according to the present embodiment, the following effect (4) is obtained.
(4)判定装置15の第1演算部18は、特に熱処理施行中の温度分布から溶接構造物1の線膨張による熱変形量を推定し、判定装置15の第2演算部19は、特に熱処理施行中の溶接構造物1の変形量から前記熱変形量の推定値を差し引いて、熱処理プロセスにおける真の熱処理変形量を算出する。そして、判定装置15の判定部20は、熱処理プロセスの真の熱処理変形量と、熱処理プロセスにおける予め用意された熱処理変形量の許容値とを比較して、熱処理変形の合否を判定し、更に熱処理プロセスの熱処理条件を変更し修正するための判断を実行する。
(4) The
このように、異なる材質からなる溶接構造物1について、熱処理施行中の熱処理変形を段階的にモニタリングして、熱処理プロセスの熱処理条件によって、溶接構造物1に予想した応力緩和(残留応力の緩和を含む)、変形がなされたか否かを、熱処理施行中の最適な段階で実施でき、場合によって熱処理条件を変更するなど、熱処理施行を好適に管理できる。
In this way, for the welded
尚、温度分布が一様な熱処理炉41内で行われる熱処理においては、温度計13及び温度分布計算装置14を省略し、熱処理制御装置42によって得られた温度の値を温度分布データとしてもよい。
In the heat treatment performed in the
[E]第5の実施の形態(図5)
図5は、本発明に係る溶接構造物の変形監視装置における第5の実施の形態が適用された水車ランナの溶接変形監視装置を示す構成斜視図である。この第5の実施の形態において、前記第1及び第4の実施の形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
[E] Fifth embodiment (FIG. 5)
FIG. 5 is a structural perspective view showing a welding deformation monitoring device for a turbine runner to which a fifth embodiment of the deformation monitoring device for a welded structure according to the present invention is applied. In the fifth embodiment, parts similar to those in the first and fourth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is simplified or omitted.
本実施の形態における溶接構造物の変形監視装置は、溶接構造物1が、ランナクラウン52とランナバンド53との間に複数枚のランナブレード54を備えた水車ランナ51の場合であり、この水車ランナ51について、溶接時の変形監視を第1の実施形態を用いて実施し、熱処理時の応力、変形の監視を第4の実施形態を用いて実施するものであるが、特に溶接時の変形監視について以下に述べる。
The deformation monitoring apparatus for a welded structure in the present embodiment is a case where the welded
本実施の形態における、溶接構造物の変形監視装置としての水車ランナ51の溶接変形監視装置55では、変位計は、ランナブレード変位計56A、ランナバンド変位計56B及びランナクラウン変位計56Cを有する。ランナブレード変位計56Aは、1枚のランナブレード54について少なくとも3個設けられ、それぞれがランナブレード54の表面のそれぞれの位置の変位を計測する。ランナバンド変位計56Bは、ランナバンド53の表面の変位を計測する。ランナクラウン変位計56Cは、ランナクラウン52の表面の変位を計測する。これらのランナブレード変位計56A、ランナバンド変位計56B、ランナクラウン変位計56Cからの変位データと変位計点に関する位置情報から、変形量計算装置12が水車ランナ51の変形量を計算する。
In the weld
また、温度計は、ランナブレード54の表面温度を計測するランナブレード温度計57Aと、ランナバンド53の表面温度を計測するランナバンド温度計57Bと、ランナクラウン52の表面温度を計測するランナクラウン温度計57Cとを有して構成される。これらのランナブレード温度計57A、ランナバンド温度計57B、ランナクラウン温度計57Cからの温度データと温度計測点に関する位置情報から、温度分布計算装置14が水車ランナ51の温度分布を計測する。
The thermometer includes a
ここで、水車ランナ51は複数枚のランナブレード54を備えるため、ランナブレード変位計56A及びランナブレード温度計57Aは、ランナブレード54毎に準備することが望ましい。しかしながら、これらのランナブレード変位計56A及びランナブレード温度計57Aは、実用上、例えば90度ピッチなど、変位計側管理に必要なランナブレード54の枚数に合わせて設置すればよい。
Here, since the
判定装置15の第1演算部18は、溶接施行中及び溶接施行後、特に溶接施行中の温度分布から水車ランナ51の線膨張による熱変形量を推定する。判定装置15の第2演算部19は、特に溶接施行中の水車ランナ51の、変形量計算装置12が算出した変形量から前記熱変形量の推定値を差し引いて、この溶接プロセスにおける真の溶接変形量を算出する。
The
判定装置15の判定部20は、溶接プロセスの真の溶接変形量と、該当する溶接プロセスにおける予め用意された溶接変形量の許容値とを比較して、その溶接プロセスにおける溶接変形の合否を判定する。更に判定部20は、溶接プロセスの真の溶接変形量と、該当する溶接プロセスにおける予め用意された溶接変形量の予測値とを比較して、後続の溶接プロセスの溶接条件を変更し修正するための機能を実行する。この後続の溶接プロセスの変更修正に応じて、溶接制御装置17が溶接機16を制御する。
The
従って、本実施の形態によれば、溶接施行中の水車ランナ51の溶接変形を溶接施行中に段階的にモニタリングして、溶接プロセス毎に溶接変形の合否の判定や、後続の溶接プロセスの溶接条件の変更、修正のための機能の実行を、溶接施行中の最適な段階で実施でき、この結果、溶接施行を好適に管理できる。
Therefore, according to the present embodiment, the welding deformation of the
[F]第6の実施の形態(図6、図7)
図6は、本発明に係る溶接構造物の変形監視装置における第6の実施の形態が適用されたタービンロータの熱処理時応力・変形監視装置を示す構成斜視図である。この第6の実施の形態において、前記第1及び第4の実施の形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
[F] Sixth embodiment (FIGS. 6 and 7)
FIG. 6 is a structural perspective view showing a stress / deformation monitoring apparatus during heat treatment of a turbine rotor to which a sixth embodiment of the welding structure deformation monitoring apparatus according to the present invention is applied. In the sixth embodiment, the same parts as those in the first and fourth embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description is simplified or omitted.
本実施の形態における、溶接構造物の変形監視装置は、溶接構造物1が、異なる材質からなる複数のロータ構成部材62、63及び64を溶接して構成されたタービンロータ61の場合であり、このタービンロータ61について、溶接時の変形監視を第1の実施形態を用いて実施し、熱処理時の応力、変形の監視を第4の実施形態を用いて実施するものであるが、特に、熱処理炉41を用いた熱処理時の変形監視について以下に述べる。
The deformation monitoring device for a welded structure in the present embodiment is a case where the welded
本実施の形態における、溶接構造物の変形監視装置としてのタービンロータ61の熱処理時応力・変形監視装置65では、変位計は、ロータ構成部材62に対応して少なくとも一つ設けられ、このロータ構成部材62の表面変位を計測する変位計66Aと、ロータ構成部材63に対応して少なくとも一つ設けられ、このロータ構成部材63の表面変位を計測する変位計66Bと、ロータ構成部材64に対応して少なくとも一つ設けられ、このロータ構成部材64の表面変位を計測する変位計66Cとを有して構成される。これらの変位計66A、66B、66Cからの変位データと変位計測点に関する位置情報から、変形量計算装置12がタービンロータ61の変形量を計算する。
In the heat treatment stress /
また、温度計は、タービンロータ61の両端にそれぞれ設けられ、これらのロータ両端部の表面温度をそれぞれ計測する温度計67A、67Bを有して構成される。これらの温度計67A及び67Bからの温度データと温度計測点に関する位置情報から、温度分布計算装置14がタービンロータ61の温度分布を推定する。
The thermometers are provided at both ends of the
判定装置15の第1演算部18は、熱処理施行中及び熱処理施行後、特に熱処理施行中の温度分布からタービンロータ61の線膨張による熱変形量を推定する。判定装置15の第2演算部19は、特に熱処理施行中のタービンロータ61の、変形量計算装置12が算出した変形量から前記熱変形量の推定値を差し引いて、この熱処理接プロセスにおける真の熱処理変形量を算出する。
The
判定装置15の判定部20は、熱処理プロセスの真の熱処理変形量と、熱処理プロセスにおける予め用意された熱処理変形量の許容値とを比較して、その熱処理プロセスにおける熱処理変形の合否を判定し、熱処理プロセスの熱処理条件を変更し修正するための判断を実行する。この熱処理条件の変更、修正に応じて、熱処理制御装置42が熱処理炉41を制御する。
The
従って、本実施の形態によれば、異なる材質のロータ構成部材62、63及び64からなるタービンロータ61について、熱処理施行中の熱処理変形を段階的にモニタリングし、熱処理プロセスの熱処理条件によってタービンロータ61に予想した応力緩和(残留応力緩和を含む)、変形がなされたか否かを、熱処理施行中の最適な段階で判断でき、場合によっては、熱処理条件を変更するなど、熱処理施行を好適に管理できる。
Therefore, according to the present embodiment, the
尚、本実施の形態において、タービンロータ61を収容して均一温度に加熱処理する熱処理炉41を用いず、図7に示すように、タービンロータ61の溶接部68を局所的に加熱するバンドヒータやバーナーなどの、単一または複数の局所加熱手段69を用いてもよい。このとき、局所加熱手段69が複数の場合には、例えば判定装置15の判定部20が判断した熱処理条件の変更、修正の内容に応じて、熱処理制御装置42が複数の局所加熱手段69を個別に制御する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, a band heater that locally heats the welded
1 溶接構造物
10 溶接変形監視装置(変形監視装置)
11 変位計
12 変形量計算装置
13 温度計
14 温度分布計算装置
15 判定装置
16 溶接機
17 溶接制御装置
18 第1演算部
19 第2演算部
20 判定部
21 演算装置
23 データベース
25 溶接変形監視装置(変形監視装置)
26 変位拘束部位
27 変形量計算装置
28 第1演算部
30 溶接変形監視装置(変形監視装置)
31 歪み計
32 歪み量計算装置
33 第1演算部
34 第2演算部
35 判定部
36 データベース
40 熱処理時応力・変形監視装置(変形監視装置)
41 熱処理炉
42 熱処理制御装置
51 水車ランナ(溶接構造物)
52 ランナクラウン
53 ランナバンド
54 ランナブレード
55 溶接変形監視装置(変形監視装置)
56A ランナブレード変位計
56B ランナバンド変位計
56C ランナクラウン変位計
57A ランナブレード温度計
57B ランナバンド温度計
57C ランナクラウン温度計
61 タービンロータ(溶接構造物)
62、63、64 ロータ構成部材
65 熱処理時応力・変形監視装置(変形監視装置)
66A、66B、66C 変位計
67A、67B 温度計
68 溶接部
69 局所加熱手段
1 Welded
DESCRIPTION OF
26
31
41
52
56A Runner
62, 63, 64
66A, 66B, 66C
Claims (15)
前記溶接構造物の表面の変位を計測する変位計と、
この変位計からのデータと変位計測点に関する位置情報から前記溶接構造物の変形量を計算する変形量計算装置と、
前記溶接構造物の表面温度を計測する温度計と、
この温度計からのデータと温度計測点に関する位置情報から前記溶接構造物の温度分布を推定する温度分布計算装置と、
前記溶接構造物の溶接変形に関する判定を溶接施工中に行う判定装置とを備え、
前記判定装置は、前記温度分布計算装置にて求めた前記溶接構造物の温度分布から、この溶接構造物の線膨張による熱変形量を推定する第1演算部と、
前記変形量計算装置により求められた前記溶接構造物の変形量から、前記第1演算部にて得られた熱変形量の推定値を差し引いて真の溶接変形量を演算する第2演算部と、
溶接プロセス毎の溶接変形量の許容値を予め格納するデータベースと、
前記第2演算部にて求めた真の溶接変形量と前記溶接変形量の許容値とを比較して、溶接変形の合否を判定する判定部と、を有することを特徴とする溶接構造物の変形監視装置。 A welding structure deformation monitoring device for monitoring welding deformation of a welded structure,
A displacement meter for measuring the displacement of the surface of the welded structure;
A deformation amount calculation device for calculating the deformation amount of the welded structure from the position information on the data from the displacement meter and the displacement measurement point;
A thermometer for measuring the surface temperature of the welded structure;
A temperature distribution calculation device for estimating the temperature distribution of the welded structure from the position information on the data from the thermometer and the temperature measurement point; and
A determination device for performing determination regarding welding deformation of the welded structure during welding construction,
The determination device is configured to estimate a thermal deformation amount due to linear expansion of the welded structure from a temperature distribution of the welded structure obtained by the temperature distribution calculation device;
A second calculation unit for calculating a true welding deformation amount by subtracting an estimated value of the thermal deformation amount obtained by the first calculation unit from the deformation amount of the welded structure obtained by the deformation amount calculation device; ,
A database that stores in advance the allowable value of the welding deformation amount for each welding process;
A determination unit that compares the true welding deformation amount obtained by the second calculation unit with an allowable value of the welding deformation amount and determines whether the welding deformation is acceptable or not. Deformation monitoring device.
前記判定装置の判定部は、前記溶接変形量の予測値と真の溶接変形量との差に基づいて、後続の溶接プロセスを変更し修正するための機能を有することを特徴とする請求項1に記載の溶接構造物の変形監視装置。 In the database, a predicted value of welding deformation amount for each welding process is stored in advance,
The determination unit of the determination apparatus has a function for changing and correcting a subsequent welding process based on a difference between a predicted value of the welding deformation amount and a true welding deformation amount. Deformation monitoring device for a welded structure according to claim 1.
第2演算部が、請求項5に記載の変形量計算装置により求めた前記溶接構造物の変形量から、前記第1演算部にて得られた熱変形量の推定値を差し引いて真の溶接変形量を演算するよう構成されたことを特徴とする請求項1に記載の溶接構造物の変形監視装置。 In the determination apparatus, the first calculation unit includes the position data relating to the range of the displacement restraint portion of the welded structure, the data relating to the displacement restraint condition of the displacement restraint portion, and the welding structure obtained by the temperature distribution calculation device. From the temperature distribution, the amount of thermal deformation due to linear expansion of this welded structure is estimated,
The second calculation unit subtracts an estimated value of the amount of thermal deformation obtained by the first calculation unit from the deformation amount of the welded structure obtained by the deformation amount calculation device according to claim 5 to perform true welding. The deformation monitoring apparatus for a welded structure according to claim 1, wherein the deformation monitoring apparatus is configured to calculate a deformation amount.
この歪み計からのデータと歪み計測点に関する位置情報から前記溶接構造物の歪み量を計算する歪み量計算装置とを更に備え、
判定装置の第1演算部が、温度分布計算装置にて求めた前記溶接構造物の温度分布からこの溶接構造物の線膨張による熱変形量を推定すると共に、この熱変形量に基づいて歪み量を推定し、
前記判定装置の第2演算部が、前記歪み量計算装置により求められた歪み量から、前記第1演算部にて得られた歪み量の推定値を差し引いて真の溶接歪み量を演算し、
前記判定装置の判定部が、データベースに格納された溶接プロセス毎の溶接歪み量の許容値と前記真の溶接歪み量とを比較して溶接歪みの適否を判定すると共に、この歪みの適否から残留応力を評価することを特徴とする請求項1に記載の溶接構造物の変形監視装置。 A strain gauge for measuring the distortion of the surface of the welded structure;
A strain amount calculating device that calculates the strain amount of the welded structure from the position information on the strain gauge and the data from the strain gauge,
The first calculation unit of the determination device estimates the amount of thermal deformation due to linear expansion of the welded structure from the temperature distribution of the welded structure obtained by the temperature distribution calculation device, and the amount of strain based on the amount of thermal deformation. Estimate
The second calculation unit of the determination device calculates the true welding strain amount by subtracting the estimated value of the strain amount obtained by the first calculation unit from the strain amount obtained by the strain amount calculation device,
The determination unit of the determination apparatus determines the suitability of the weld distortion by comparing the allowable value of the weld strain amount for each welding process stored in the database with the true weld strain amount, and the residual from the suitability of the strain. The apparatus for monitoring deformation of a welded structure according to claim 1, wherein stress is evaluated.
前記溶接構造物の表面の変位を計測する変位計と、
この変位計からのデータと変位計測点に関する位置情報から前記溶接構造物の変形量を計算する変形量計算装置と、
前記溶接構造物の表面温度を計測する温度計と、
この温度計からのデータと温度計測点に関する位置情報から前記溶接構造物の温度分布を推定する温度分布計算装置と、
熱処理時の応力緩和、変形に関する判定を熱処理施工中に行う判定装置とを備え、
前記判定装置は、前記溶接構造物の温度分布から溶接構造物の線膨張による熱変形量を推定する第1演算部と、
前記変形量計算装置により求められた前記溶接構造物の変形量から、前記第1演算部にて得られた熱変形量の推定値を差し引いて真の熱処理変形量を演算する第2演算部と、
熱処理プロセスにおける熱処理変形量の許容値を予め格納するデータベースと、
前記第2演算部にて求めた真の熱処理変形量と前記熱処理変形量の許容値とを比較して、熱処理変形の合否を判定する判定部と、を有することを特徴とする溶接構造物の変形監視装置。 A welding structure deformation monitoring device for monitoring stress relaxation and deformation during heat treatment of a welded structure,
A displacement meter for measuring the displacement of the surface of the welded structure;
A deformation amount calculation device for calculating the deformation amount of the welded structure from the position information on the data from the displacement meter and the displacement measurement point;
A thermometer for measuring the surface temperature of the welded structure;
A temperature distribution calculation device for estimating the temperature distribution of the welded structure from the position information on the data from the thermometer and the temperature measurement point; and
With a judgment device that performs judgment on stress relaxation and deformation during heat treatment during heat treatment construction,
The determination apparatus is configured to estimate a thermal deformation amount due to linear expansion of a welded structure from a temperature distribution of the welded structure;
A second calculation unit for calculating a true heat treatment deformation amount by subtracting an estimated value of the thermal deformation amount obtained by the first calculation unit from the deformation amount of the welded structure obtained by the deformation amount calculation device; ,
A database that stores in advance the allowable value of the heat treatment deformation amount in the heat treatment process;
A determination unit that compares the true heat treatment deformation amount obtained by the second calculation unit with the allowable value of the heat treatment deformation amount to determine whether the heat treatment deformation is acceptable or not. Deformation monitoring device.
変位計は、1枚の前記ランナブレードについて少なくとも3箇所の表面変位を計測するランナブレード変形計と、前記ランナバンドの表面の変位を計測するランナバンド変形計と、前記ランナクラウンの表面の変位を計測するランナクラウン変形計とを有し、
温度計は、前記ランナブレードの表面温度を計測するランナブレード温度計と、前記ランナバンドの表面温度を計測するランナバンド温度計と、前記ランナクラウンの表面温度を計測するランナクラウン温度計とを有し、
変形量計算装置は、前記各変位計からのデータと変位計測点に関する位置情報から前記水車ランナの変形量を計算し、
温度分布計算装置は、前記各温度計からのデータと温度計測点に関する位置情報から前記水車ランナの温度分布を推定するよう構成されたことを請求項1または請求項8に記載の溶接構造物の変形監視装置。 The welded structure is a turbine runner having a plurality of runner blades between a runner crown and a runner band;
The displacement meter includes a runner blade deformation meter that measures at least three surface displacements of one runner blade, a runner band deformation meter that measures the displacement of the surface of the runner band, and a displacement of the surface of the runner crown. A runner crown deformometer for measuring,
The thermometer has a runner blade thermometer that measures the surface temperature of the runner blade, a runner band thermometer that measures the surface temperature of the runner band, and a runner crown thermometer that measures the surface temperature of the runner crown. And
The deformation amount calculation device calculates the deformation amount of the turbine runner from the data from each displacement meter and the position information on the displacement measurement point,
The temperature distribution calculation device is configured to estimate the temperature distribution of the turbine runner from the data from each thermometer and the position information regarding the temperature measurement point. The welding structure according to claim 1 or 8, Deformation monitoring device.
変位計は、前記ロータ構成部材毎に少なくとも1つ設けられて、前記各ロータ構成部材の表面の変位を計測し、
温度計は、前記タービンロータの両端にそれぞれ設けられて、このロータ端部の表面温度を計測し、
変形量計算装置は、前記各変位計からのデータと変位計測点に関する位置情報から前記タービンロータの変形量を計算し、
温度分布計算装置は、前記各温度計からのデータと温度計測点に関する位置情報から前記タービンロータの温度分布を推定するよう構成されたことを請求項1または請求項8に記載の溶接構造物の変形監視装置。 The welded structure is a turbine rotor configured by welding a plurality of rotor constituent members made of different materials,
At least one displacement meter is provided for each rotor component member, and measures the displacement of the surface of each rotor component member,
Thermometers are provided at both ends of the turbine rotor, respectively, and measure the surface temperature of the rotor end,
The deformation amount calculation device calculates the deformation amount of the turbine rotor from the data from each displacement meter and position information on the displacement measurement point,
9. The welding structure according to claim 1, wherein the temperature distribution calculation device is configured to estimate a temperature distribution of the turbine rotor from data from each thermometer and position information regarding a temperature measurement point. Deformation monitoring device.
前記複数の局所加熱手段は、熱処理温度が個別に制御可能に構成されたことを特徴とする請求項8に記載の溶接構造物の変形監視装置。 The heat treatment is performed by a heat treatment furnace that accommodates the welded structure and heats it to a uniform temperature, or a single or a plurality of local heating means that locally heat the welded portion of the welded structure,
The apparatus for monitoring deformation of a welded structure according to claim 8, wherein the plurality of local heating means are configured such that the heat treatment temperatures can be individually controlled.
前記溶接構造物の表面の変位を変位計が計測し、この変位計からのデータと変位計測点に関する位置情報から前記溶接構造物の変形量を計算し、
前記溶接構造物の表面温度を温度計が計測し、この温度計からのデータと温度計測点に関する位置情報から前記溶接構造物の温度分布を推定し、
前記溶接構造物の温度分布からこの溶接構造物の線膨張による熱変形量を推定し、前記溶接構造物の変形量から前記熱変形量の推定値を差し引いて真の溶接変形量を演算し、この真の溶接変形量と予め用意された溶接変形量の許容値とを比較して溶接変形の合否を判定し、この溶接構造物の溶接変形に関する判定を溶接施工中に行うことを特徴とする溶接構造物の変形監視方法。 A method for monitoring deformation of a welded structure for monitoring weld deformation of the welded structure,
A displacement meter measures the displacement of the surface of the welded structure, and calculates the amount of deformation of the welded structure from the data from the displacement meter and position information on the displacement measurement point,
A thermometer measures the surface temperature of the welded structure, and estimates the temperature distribution of the welded structure from the data from the thermometer and position information regarding the temperature measurement point,
Estimating the amount of thermal deformation due to linear expansion of the welded structure from the temperature distribution of the welded structure, subtracting the estimated value of the amount of thermal deformation from the amount of deformation of the welded structure to calculate the true amount of weld deformation, The true welding deformation amount is compared with an allowable value of the welding deformation amount prepared in advance to determine whether the welding deformation is acceptable or not, and the determination regarding the welding deformation of the welded structure is performed during welding. Deformation monitoring method for welded structures.
前記溶接構造物の表面の変位を変位計が計測し、この変位計からのデータと変位計測点に関する位置情報から前記溶接構造物の変形量を計算し、
前記溶接構造物の表面温度を温度計が計測し、この温度計からのデータと温度計測点に関する位置情報から前記溶接構造物の温度分布を推定し、
前記溶接構造物の温度分布から溶接構造物の線膨張による熱変形量を推定し、前記溶接構造物の変形量から前記熱変形量の推定値を差し引いて真の熱処理変形量を演算し、この真の熱処理変形量と予め用意された熱処理変形量の許容値とを比較して熱処理変形の合否を判定し、この熱処理時の応力緩和、変形に関する判定を熱処理施工中に行うことを特徴とする溶接構造物の変形監視方法。 A method for monitoring deformation of a welded structure for monitoring stress relaxation and deformation during heat treatment of the welded structure,
A displacement meter measures the displacement of the surface of the welded structure, and calculates the amount of deformation of the welded structure from the data from the displacement meter and position information on the displacement measurement point,
A thermometer measures the surface temperature of the welded structure, and estimates the temperature distribution of the welded structure from the data from the thermometer and position information regarding the temperature measurement point,
The amount of thermal deformation due to linear expansion of the welded structure is estimated from the temperature distribution of the welded structure, and the true amount of heat treatment deformation is calculated by subtracting the estimated value of the amount of thermal deformation from the amount of deformation of the welded structure. The true heat treatment deformation amount is compared with an allowable value of the heat treatment deformation amount prepared in advance to determine whether the heat treatment deformation is acceptable or not, and the judgment regarding stress relaxation and deformation during the heat treatment is performed during the heat treatment construction. Deformation monitoring method for welded structures.
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