JP2015108588A - 配管系溶接部の応力解析システム及び応力解析方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る応力解析システムは、溶接部を有する配管系の応力解析を行うものであって、設計データを入力する入力部(102)と、該設計データを記憶する設計データ記憶部を含む記憶部(106)と、設計データに基づいて熱影響部の形状モデルを生成すると共に、該形状モデルに含まれるビード交差角度を算出するモデル生成部(110)と、ビード交差角度に対応する応力集中係数を算出する応力集中係数算出部(114)と、設計データに基づいて公称応力を算出する公称応力算出部と、公称応力に応力集中係数を乗ずることにより解析応力を算出する解析応力算出部とを備えることを特徴とする
【選択図】図1
Description
この場合、前記実測データは、前記溶接部の余盛ビードの幅及び高さであり、前記ビード交差角度は、前記溶接部の外表面に対する余盛角度であるとよい。
これらの態様によれば、余盛ビードの幅や高さなどの溶接部の実測可能なデータがある場合には、当該実測データを用いて熱影響部の形状を幾何学的に算出することで、該熱影響部の形状に起因した応力集中を求めることができる。
この場合、前記溶接部は、多層溶接によって形成されており、前記実績データは、前記溶接部と同タイプの溶接部に関する統計データであり、前記ビード交差角度は、前記溶接部に形成された多層ビードの溶込角度であるとよい。
尚、処理部104に備わる各構成要素110、112、114、116、118の動作の詳細については、後述する。
尚、記憶部106に記憶される各種データの詳細については、後述する。
尚、本実施形態では有限要素法によるモデル化に関しては公知の手法を用いることとし、詳述は省略することとする。
モデル生成部110は、設計データ記憶部120に記憶された設計データに基づいて溶接部の形状を特定する。図3は溶接部の基本形状パターンの一例を示したものであり、ここでは代表的に(a)U開先、(b)X開先の2つのタイプを示している。記憶部106には、このような溶接部の基本形状パターンが予め記憶されており、入力された設計データに基づいて対応する基本形状パターンが選択される。
tanα4=t/((A1−A2)/2) (1)
尚、角度α4は図4に示すように、余盛ビード14の配管内側底面における径方向軸との交点と、余盛ビード14の母材16の外表面との接点とを結ぶ線分15の、母材16の外表面に対する角度として定義される。
α4=arctan[t/((A1−A2)/2)] (2)
α1=(90°+α4)+α3 (3)
尚、開先角度α3は図4に示すように、開先の内表面の径方向軸に対する角度として定義される。
このように当該モデルではHAZ形状を特徴付ける余盛角度α1を実測データに基づいて簡易に算出することができる
ビード交差角度算出部112は、このように実績データから得られる図5に示す例数分布グラフを統計的に処理することによって、以下の計算に必要な溶込角度α2を算出する。例えば、例数分布における平均値を用いてもよいし、ピーク値を用いてもよい。
応力集中係数算出部114は、このような2次元マップに基づいて、ステップS103で算出したビード交差角度である余盛角度α1及び溶込角度α2に対して、それぞれ対応する応力集中係数β1及びβ2を算出する。
σ´1=β1×σ1 (4−1)
σ´2=β2×σ2 (4−2)
まず従来例では、定期検査期間に先じて、ボイラ運用中に有限要素法を用いた応力解析を行うことで応力(熱応力)が大きいと推定される部位を予め選定し、検査期間に当該部位について、超音波探傷検査や管外表面の組織調査(クリープボイド調査)を行うことにより、処置対象部位の選定を行っていた。
しかしながら、従来の応力解析では、HAZ形状による応力集中を加味していない単純な熱応力に基づいた検査部位の選定を行っているため、応力解析の精度が低かった。そのため、定期検査を実施した結果、予想に反してクリープ損傷が進行している部位が発見されることで、予期しない検査および取替え期間のために定期検査の延長が生じたり、ボイラ再稼動後に臨時停止期間を設けて対処する必要が生じたり、或いは、損傷箇所の延命のために運用変更(運用温度低減など)を行う必要が生ずるリスクが大きかった。
102 入力部
104 処理部
106 記憶部
108 出力部
110 モデル生成部
112 ビード交差角度算出部
114 応力集中係数算出部
116 公称応力算出部
118 解析応力算出部
120 設計データ記憶部
122 実測データ記憶部
124 実績データ記憶部
Claims (6)
- 溶接部を有する配管系の応力解析を行う配管系溶接部の応力解析システムであって、
少なくとも前記溶接部の設計データを入力する入力部と、
少なくとも前記入力部から入力された設計データを記憶する設計データ記憶部を含む記憶部と、
前記設計データに基づいて前記溶接部に含まれる熱影響部の形状モデルを生成すると共に、該形状モデルに含まれるビード交差角度を算出するモデル生成部と、
前記ビード交差角度と応力集中係数との関係を規定するマップに基づいて、前記モデル生成部で算出されたビード交差角度に対応する応力集中係数を算出する応力集中係数算出部と、
前記設計データに基づいて、前記溶接部における公称応力を算出する公称応力算出部と、
前記公称応力に前記応力集中係数を乗ずることにより、解析応力を算出する解析応力算出部と
を備えることを特徴とする配管系溶接部の応力解析システム。 - 前記入力部は更に前記溶接部に関する実測データを入力し、
前記記憶部は、前記入力部から入力された実測データを記憶する実測データ記憶部を更に含み、
前記モデル生成部は、前記実測データに基づいて前記形状モデルから前記ビード交差角度を幾何学的に算出することを特徴とする請求項1に記載の配管系溶接部の応力解析システム。 - 前記実測データは、前記溶接部の余盛ビードの幅及び高さであり、
前記ビード交差角度は、前記溶接部の外表面に対する余盛角度であることを特徴とする請求項2に記載の配管系溶接部の応力解析システム。 - 前記入力部は更に前記溶接部と同タイプの溶接部に関する実績データを入力し、
前記記憶部は、前記入力部から入力された実績データを記憶する実績データ記憶部を更に含み、
前記モデル生成部は、前記実績データに基づいて前記ビード交差角度を統計的に算出することを特徴とする請求項1に記載の配管系溶接部の応力解析システム。 - 前記溶接部は、多層溶接によって形成されており、
前記実績データは、前記溶接部と同タイプの溶接部に関する統計データであり、
前記ビード交差角度は、前記溶接部に形成された多層ビードの溶込角度であることを特徴とする請求項4に記載の配管系溶接部の応力解析システム。 - 溶接部を有する配管系の応力解析を行う配管系溶接部の応力解析方法であって、
少なくとも前記溶接部の設計データを入力するデータ入力工程と、
少なくとも前記入力部から入力された設計データを設計データ記憶部に記憶する記憶工程と、
前記入力された設計データに基づいて前記溶接部に含まれる熱影響部の形状モデルを生成すると共に、該形状モデルに含まれるビード交差角度を算出するモデル生成工程と、
前記ビード交差角度と応力集中係数との関係を規定するマップに基づいて、前記モデル生成部で算出されたビード交差角度に対応する応力集中係数を算出する応力集中係数算工程と、
前記入力された設計データに基づいて、前記溶接部における公称応力を算出する公称応力算出工程と、
前記公称応力に前記応力集中係数を乗ずることにより、解析応力を算出する解析応力算出工程と
を備えることを特徴とする配管系溶接部の応力解析方法。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107944138A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-04-20 | 福州大学 | 基于节点刚度的钢管节点应力集中系数计算方法 |
KR101862220B1 (ko) | 2016-03-07 | 2018-05-30 | 한국항공우주산업 주식회사 | 최대 최소 주응력 관계를 활용한 컷아웃 패널 모델의 피로해석방법 |
JP6330984B1 (ja) * | 2016-10-05 | 2018-05-30 | 新日鐵住金株式会社 | 破断判定装置、破断判定プログラム、及びその方法 |
JP6440892B1 (ja) * | 2018-09-04 | 2018-12-19 | 義昭 新納 | 内部状態推定システム |
KR20210001291A (ko) * | 2019-06-27 | 2021-01-06 | 삼성중공업 주식회사 | 선박의 파이프 설계 시스템 및 방법 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06331506A (ja) * | 1993-05-21 | 1994-12-02 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 構造解析総合評価装置 |
JP2008137024A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Jfe Steel Kk | 疲労強度に優れた溶接継手 |
JP2012127867A (ja) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 配管系のクリープ損傷診断装置 |
JP2012184996A (ja) * | 2011-03-04 | 2012-09-27 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 溶接形状評価装置及びその評価方法 |
US20120259593A1 (en) * | 2011-04-07 | 2012-10-11 | El-Zein Mohamad S | Method for the prediction of fatigue life for welded structures |
JP2013078775A (ja) * | 2011-10-03 | 2013-05-02 | Jfe Steel Corp | 溶接熱影響部靱性に優れた溶接鋼管およびその製造方法 |
JP2013119658A (ja) * | 2011-12-08 | 2013-06-17 | Jfe Steel Corp | 耐硫化物応力腐食割れ性に優れた引張強度600MPa以上の高強度溶接鋼管 |
-
2013
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06331506A (ja) * | 1993-05-21 | 1994-12-02 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 構造解析総合評価装置 |
JP2008137024A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Jfe Steel Kk | 疲労強度に優れた溶接継手 |
JP2012127867A (ja) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 配管系のクリープ損傷診断装置 |
JP2012184996A (ja) * | 2011-03-04 | 2012-09-27 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 溶接形状評価装置及びその評価方法 |
US20120259593A1 (en) * | 2011-04-07 | 2012-10-11 | El-Zein Mohamad S | Method for the prediction of fatigue life for welded structures |
JP2013078775A (ja) * | 2011-10-03 | 2013-05-02 | Jfe Steel Corp | 溶接熱影響部靱性に優れた溶接鋼管およびその製造方法 |
JP2013119658A (ja) * | 2011-12-08 | 2013-06-17 | Jfe Steel Corp | 耐硫化物応力腐食割れ性に優れた引張強度600MPa以上の高強度溶接鋼管 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JPN6016028305; 深堀 拓也 他: '"微視的クリープ損傷シミュレーションに基づく改良9Cr-1Mo鋼溶接継手のTypeIV損傷評価"' 日本機械学会論文集(A編) 78巻789号, 201205, 623〜627頁 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101862220B1 (ko) | 2016-03-07 | 2018-05-30 | 한국항공우주산업 주식회사 | 최대 최소 주응력 관계를 활용한 컷아웃 패널 모델의 피로해석방법 |
JP6330984B1 (ja) * | 2016-10-05 | 2018-05-30 | 新日鐵住金株式会社 | 破断判定装置、破断判定プログラム、及びその方法 |
CN107944138A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-04-20 | 福州大学 | 基于节点刚度的钢管节点应力集中系数计算方法 |
CN107944138B (zh) * | 2017-11-23 | 2021-03-30 | 福州大学 | 基于节点刚度的钢管节点应力集中系数计算方法 |
JP6440892B1 (ja) * | 2018-09-04 | 2018-12-19 | 義昭 新納 | 内部状態推定システム |
JP2020038128A (ja) * | 2018-09-04 | 2020-03-12 | 義昭 新納 | 内部状態推定システム |
KR20210001291A (ko) * | 2019-06-27 | 2021-01-06 | 삼성중공업 주식회사 | 선박의 파이프 설계 시스템 및 방법 |
KR102448931B1 (ko) * | 2019-06-27 | 2022-09-30 | 삼성중공업 주식회사 | 선박의 파이프 설계 시스템 및 방법 |
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