JPH0547317B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、管又は管状容器の突合せ周溶接によ
つて製作された中空体の周溶接線近傍に存在する
残留応力を、改善する方法に関する。

（従来の技術） 管又は管状容器の突合せ周溶接部近傍の内面で
は周方向、軸方向ともに引張残留応力状態となつ
ている。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
残留応力を軽減ないし圧縮状態にすることが望ま
れている。

このため種々の方法が提案されており、例えば
管外から加熱しながら内面を冷却する方法
（IHSI法と称されている）や溶接線の両側を環状
に加熱する方法がある。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、これらの方法は溶接線をはさむ両側
の領域を加熱する必要があり、周囲の状況や施工
対象の形状によつて、溶接線の片側しか加熱処理
ができない場合には効果がないか又は充分な効果
が得られない欠点があつた。

本発明は、溶接線の片側からのみの処理（加
熱）によつて溶接線近傍管内面の引張残留応力を
軽減ないし圧縮状態に改善できる方法を提供しよ
うとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は管又は管状容器の突合せ周溶接後、周
溶接線を片方の端とする適宜幅の領域を加熱・放
冷処理し、続いて前記処理の領域と重畳する部位
を片方の端とし前記領域より前記周溶接線から離
れる部位を他端とする領域を加熱・放冷処理し、
以下同様に必要な範囲まで順次周溶接線から離れ
る領域を加熱・放冷処理することを特徴とする管
又は管状容器の突合せ周溶接の残留応力改善法で
ある。

以下、本発明の一実施態様を、従来法と対比し
て説明する。

第１図は本発明の一実施態様の工程図を示し、
第２図は従来法の態様を説明する図である。図に
おいて、１は周溶接された管、２は溶接部、３は
加熱コイルを示す。

従来の方法は第２図ａに示すように管１外面よ
り突合せ溶接継手（溶接部）２の両側において、
加熱コイル３などによつて加熱し第２図ｂに示す
ように軸方向の温度差を生じさせた後、放冷する
事により、加熱領域の間の区間の管内面残留応力
状態を改善するものであつた。

これに対して本発明は第１図に示すように溶接
線上を上方の端とする領域を加熱・放冷後第１回
の加熱領域と重畳させながら、加熱領域を外側
（溶接線から離れる方向）に移動させて２回目の
加熱・放冷する。以後、同様に必要な範囲まで順
次、加熱領域を外側へ移動して施工していく方法
である。

（作用・効果） 第１回目の加熱・放冷では、加熱時に生じる温
度分布による熱応力によつて、加熱側と反対側の
溶接による内面引張残留応力を除去あるいは圧縮
状態とする。更に、第２回目以降の加熱では前回
の加熱によつて生じた加熱領域内面の引張残留応
力をその回に生じさせる熱応力によつて除去ある
いは圧縮状態とし、このように、順次、管内面の
応力状態が圧縮となる領域が必要な位置まで拡げ
られてゆくのである。

（具体例） 本発明の効果を具体的に示すために、熱弾塑性
有限要素法を用いた数値実験（シミユレーシヨ
ン）を実施した。この結果を第３図〜第９図に示
す。

本数値実験はSUS304鋼製の外径114.3mm、板厚
６mmの管の突合せ周溶接継手について実施した。

第３図は溶接後そのままの内面残留応力分布を
示しており、溶接線近傍で周、軸方向ともに引張
応力状態となつている。第４図は従来の方法で、
溶接後そのままの残留応力状態のものに対して溶
接線の両側の領域を加熱後、放冷した後の内面残
留応力分布を示す。この第４図に示すように溶接
線近傍では圧縮応力状態に改善されており、目的
を達している。但し加熱領域は引張状態となつて
いる。第５図は、第４図の加熱を片側だけ、溶接
線から20〜40mmの領域を加熱し放冷した場合の内
面残留応力分布である。溶接線近傍の引張残留応
力は低くなつており効果は認められるが圧縮状態
になつておらず、不充分である。このため、加熱
位置は同じまま、加熱巾を20→40mmに拡げたもの
が第６図である。第６図は溶接線の片側において
溶接線から20〜60mmの領域を加熱後、放冷した内
面残留応力分布である。第６図に示される如く、
加熱巾を拡げても第５図と同様、処理の効果は認
められるが、溶接による引張残留応力が残つたま
まで圧縮状態になつておらず不充分である。

これらに対して第７図〜第９図は本発明による
効果を示すもので、片側からのみの加熱によつて
充分な効果が得られている。すなわち、第７図
は、溶接後そのままの残留応力状態（第３図）の
ものに対して溶接線の片側において溶接線中央か
ら40mmの範囲（溶接線から０〜40mmの範囲）を加
熱後放冷した後の内面残留応力分布を示す。この
段階で加熱側と反対側の溶接残留応力は除去され
ているのがわかる。次に、第８図は第７図の残留
応力状態に対して次のステツプとして加熱領域を
外側へずらし、溶接線の片側で溶接線から10〜50
mmの範囲を加熱後放冷した後の内面残留応力分布
である。加熱領域の移動にともなつて溶接線近傍
の圧縮残留応力域が広くなつている。更に、第９
図は３ステツプ目として、第８図の残留応力状態
に対し、加熱領域を外側へずらし溶接線から20〜
60mmの範囲の片側を加熱後放冷した後の内面残留
応力分布である。加熱領域の移動にともなつて溶
接線近傍の圧縮残留応力域は更に広くなつてい
る。これを第４図に示す従来の溶接線の両側で加
熱した後、放冷したものと比較すると、両方法と
も溶接による引張残留応力は完全に除去されて、
圧縮状態となつている。又、第４図では溶接線の
両側に加熱域を持つため、溶接線の両側に引張領
域を持つのに対し、第９図に示す本発明方法では
加熱領域が片側であるため、引張領域も溶接線の
片側のみになつており、優れている。

以上のように、溶接線の片側からのみの加熱に
よつても、加熱領域を溶接線上から順次、外側へ
移動する事により、溶接線近傍管内面の残粒応力
を圧縮状態にできる事が確認されており、本発明
の効果が証明されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様の工程図を示し、
第２図は従来法の態様を示す図である。第３図〜
第９図は従来法に対し本発明の有利性を立証する
ための図表であつて、第３図は溶接後そのまゝ内
面残留応力分布を、第４図は第３図の状態のもの
に対し溶接線の両側の領域を加熱・放冷した後の
内面残留応力分布を示す図表である。第５図、第
６図は第３図の状態のものに対し、溶接線からあ
る距離をおいた片側から加熱・放冷した後の内面
残留応力分布を示す図表である。第７図〜第９図
は本発明方法によるもので、第７図は第３図の状
態のものに対し、第１回目の加熱・放冷した後
の、第８図は第７図の状態のものに第２回目の加
熱・放冷した後の又第９図は第８図の状態のもの
に第３回目の加熱・放冷した後の内面残留応力分
布を示す図表である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 管又は管状容器の突合せ周溶接後、周溶接線
   を片方の端とする適宜幅の領域を加熱・放冷処理
   し、続いて前記処理の領域と重畳する部位を片方
   の端とし前記領域より前記周溶接線から離れる部
   位を他端とする領域を加熱・放冷処理し、以下同
   様に必要な範囲まで順次周溶接線から離れる領域
   を加熱・放冷処理することを特徴とする管又は管
   状容器の突合せ周溶接の残留応力改善法。