JP2011131252A - 配管の残留応力改善方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】配管1の残留応力を改善する応力改善領域に対して、前記配管軸方向の負荷を、前記配管外面の軸方向ひずみが0%以上となる応力でかつ前記配管の降伏応力以下の応力とするとともに、配管1の内圧5を上昇させる。配管1は内圧5により半径方向に塑性変形し拡管する。配管1が塑性変形するまで内圧5を上昇させた後、内圧5および軸方向荷重4を除荷することにより、配管1の内面の応力改善領域である溶接部2および熱影響部3に圧縮残留応力が付与される。
【選択図】図1C
Description
〔残留応力改善の基本構成〕
本発明の好適な一実施形態における配管の残留応力改善方法を、図1A〜1Cを用いて、発電プラントにおける配管の溶接部近傍の残留応力を改善する場合を例にとり説明する。
〔ひずみ計による残留応力の測定〕
配管1に発生するひずみを測定する位置を決定する。図2に示すように、溶接部近傍は溶接施工時の内面合せのために配管内面11が開先加工され開先加工面13を形成している。配管内面11の熱影響部3かつ開先加工面13の引張残留応力が改善されたことを確認するために、配管1の周方向のひずみゲージG1の測定位置を溶接部2の近傍に設ける。
配管1に軸方向荷重4を負荷する構成を図3に示す。軸方向荷重4を負荷する方法として、油圧チャック21および油圧シリンダ22を用いる。配管1の残留応力を改善すべき溶接部2および熱影響部3の上流側および下流側に油圧チャック21を取り付ける。油圧チャック21間に軸方向荷重4を負荷するために、油圧チャック21間に油圧シリンダ22を取り付ける。油圧シリンダ22により軸方向荷重4を負荷したときに配管1に曲げ変形が生じないように、油圧シリンダ22は配管1の周方向に等間隔に2箇所以上取り付ける。配管1の内圧5が上昇すると、配管1の軸方向にも内圧5による負荷が生じる。このため、内圧5が上昇すると初期に油圧シリンダ22で負荷した軸方向荷重4も増加する。油圧シリンダ22による軸方向荷重4は、配管1の内圧5が上昇した時に、配管1の軸方向応力が配管1の降伏応力を超えないようにする。
〔内圧の上昇方法〕
配管1に軸方向荷重4の負荷を加え、配管1の内圧5を上昇させる。図4に公知の内圧上昇方法を説明する。図4(a)に示すように、配管1の残留応力を改善すべき溶接部2および熱影響部3の上流側および下流側に、内側容器32および外側容器33が配管1の外面12に取り付けられる。配管1内には水31が満たされている。
〔残留応力改善の最適条件〕
本発明の配管の残留応力改善方法を、図5A〜5Cを用いて説明する。発明者らは、本発明の配管の残留応力改善方法を対象に、配管1に生じる残留応力を有限要素法により解析し、応力改善の最適な条件を明らかにした。
〔周方向の応力とひずみの関係〕
図7A、7Bは、軸方向荷重4のない肉厚6mmの配管1の内圧5を上昇させた時の変化を、有限要素法により評価した結果を示す。
〔残留応力の改善結果〕
本発明の配管の残留応力改善結果を図8を用いて説明する。発明者らは、配管1が溶接部2により軸方向に非一様な形状を持ちかつ溶接残留応力が存在する場合に、本実施形態における残留応力改善効果を有限要素法により評価した。
Claims (8)
- 流体を内部に充填した配管における引張残留応力を有する応力改善領域に対して、前記配管に軸方向荷重の負荷を加え、前記配管内部の圧力を上昇させて前記応力改善領域を塑性変形させる配管の残留応力改善方法において、
前記配管軸方向の負荷の範囲を、前記配管外面の軸方向ひずみが0%以上となる応力でかつ前記配管の降伏応力以下の応力とすることを特徴とする配管の残留応力改善方法。 - 請求項1に記載された配管の残留応力改善方法において、前記応力改善領域は前記配管の溶接部および該溶接部による熱影響部を含むことを特徴とする配管の残留応力改善方法。
- 請求項1に記載された配管の残留応力改善方法において、前記応力改善領域は前記配管の拡管部を含むことを特徴とする配管の残留応力改善方法。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載された配管の残留応力改善方法において、前記配管が塑性変形された後に、前記配管内の圧力および前記配管の軸方向の負荷を除荷することを特徴とする配管の残留応力改善方法。
- 請求項4に記載された配管の残留応力改善方法において、前記配管内面が塑性変形を開始した後、配管外面が塑性変形を始めた時点で前記配管内部の圧力を除荷することを特徴とする配管の残留応力改善方法。
- 請求項4に記載の配管の残留応力改善方法において、前記配管外面のひずみが約0.5%に達した時点で前記配管内部の圧力を除荷することを特徴とする配管の残留応力改善方法。
- 請求項5または6に記載の配管の残留応力改善方法において、前記配管外面の軸方向ひずみに対する周方向ひずみの変化を計測して塑性変形を確認することを特徴とする配管の残留応力改善方法。
- 請求項7に記載の配管の残留応力改善方法において、前記配管外面における周方向ひずみの検出位置を前記溶接部近傍とし、軸方向ひずみの検出位置を前記溶接部近傍を除く領域とすることを特徴とする配管の残留応力改善方法。
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