JPS6217133A - 溶接変形修正法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ボイラーへグーの溶接変形修正作業要領に関
する。

〔従来の技術〕

溶接によって生じる変形が問題となる構造物では、溶接
終了後ガス加熱等によシ歪取シを行っているが、加熱温
度、加熱位置、加熱時間等の条件は作業者の経験によシ
決定されているのが現状である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

溶接変形を修正する場合の作業要領はこれまで作業者の
経験によって決定されていた。このため作業能率、品質
の安定性等の面で問題があった。

〔問題点を解決するための手段ｊ 一般に溶接部には溶接による加熱・冷却によって第４図
のようなひずみを生じる。ここではこのひずみを「固有
ひずみ」と呼ぶ。ここでは、円筒殼上に溶接によって生
じた固有ひずみが存在するときの変形を解析解を用いて
予測し、同じく解析解を用いることによシ、溶接変形と
バランスする加熱条件を決定する。

〔作用〕

第５図のように、両端で単純支持された円筒殼上の矩形
領域に固有ひずみが存在する場合の座標（ｘ、θ）にお
ける一様収縮固有ひずみにおけるたわみＷＰおよび曲げ
固有ひずみによるたわみｗｂはそれぞれ発明者等が求め
た解析解から次のような式で与えられる。

ｃｏｓｒＬ（θ−ψ））　　　−−−−−−−・−（１
）ｃｏｓｒＬ（θ−ψ）〕・・・・・・・・・（２）こ
こでシ：ボアンン比、ε”　ｈ／　”　＋　／’　＝　
”πα／ｌ　＋ＨｍＯ＝μ４＋６Ｌ′、Ｌ′＝２（１−
ν２）／ε２．Ａ＝１＋ε２／／３゜］３＝１＋ε”／
１２．　ｅ　＝　１　＋　（１−ν２）ε２／７２　。

Ｌ＝２（１−ν２）Ａ／ε２＋　Ｂ”＝１＋（２−ν）
ｇ２／１ｇ。

Ｕ’＝１＋（２−ν）ε２／６（１−ν）、工’＝１＋
（１−ν）ε２／３６ＨｍｒＬ＝Ａμ８＋４Ｂμ６ル２
＋６Ｃμ４ｒＬ４−（８−２ν２）μ４ｒＬ２＋６Ｌμ
４＋ｒＬ２（４μ２＋ｒＬ２）（ｒＬ２−１）２Ｗｐｍ
ｎ　＝　−ｇ２ｎ２　（（２−ν）μ４＋（３−ν）μ
２ル２＋ル２（ル２−１　＞　）／　ｌ　２＋　（１−
ｖ　）　μ２（Ａμ２＋Ｕ’ｒＬ２）Ｗｂｍｎ＝ｋｔｔ
６＋３Ｂ”ｔｉ’ｎ２＋３，１：’μ２ｒＬ４　＋ル６
−（２＋ν）μ２ｒＬ２−ｒＬ４ 従って第６図のような分布を持つ固有ひずみが存在する
時には、円筒殻のたわみは（１）式と（２）式の和から
求められる。一様収縮固有ひずみｆｌと曲げ固有ひずみ
！Ｉ２は、実験等により求める。（１）式と（２）式を
用いれば加熱による円筒殻のたわみを求めることもでき
る。即ち、溶接と同様に、加熱によって生じる固有ひず
みを求めておけば、（１）式、（２）式から円筒殻のた
わみが求まる。そこでこれを利用すれば、溶接によって
生じたたわみとバランスさせるためどの位置を、どのよ
うな条件で加熱すれば良いかを知ることができる。

〔実施例〕

ボイラーヘッダー１１に管台１２を溶接１３シて取付け
る場合、第２図に示すようにボイラーヘッダー１１は溶
接変形１５を生じる。このため、ボイラーヘッダー１１
の管台１２溶接１３位置の１８０°対称位置をガス加熱
１４することによシボイラーヘソダー１１が管台臣溶接
１３によって生じた変形１５とガス加熱１４によって生
じる変形がバランスすることによシボイラーヘソダー１
１の変形が防止される。

モデル試験の結果は次の通シである二通常ボイラーヘッ
ダー１１は外径２００〜６００Ｍに外径５０間程度の小
径の管台１２が浴接されているため、試験体として外径
２１６ｍｘ肉厚２４朋長さ６１（ｈ＋ｚのボイラーヘッ
ダー１１に５０．８朋の管台１２を溶接１３シ、収縮量
、角変形量を測定して溶接１３によって生じたボイラー
ヘッダー１１の固有ひずみ４を算出し、続いてこの溶接
１３位置の１８０°対称位置にガス加熱１４を行い、溶
接１３によって発生した固有ひずみ４と対称の固有ひず
み４が得られるガス加熱１４条件を選定した。この結末
溶接１３によって生じた変形とガス加熱１４によって生
じた変形がバランスすることは月ｉ■記記載の＜１＋、
（２）式かられかっているがこれを第１図にボす通シ実
証した。

東に実証試験のため一辺５００１１１Ｅ、版厚２４韻の
正方形の板の中央に管台１２を浴接１３シ、正方形板の
収ＭＭ、角変形量を測定し、溶接１３によって生じた固
有ひずみ４を算出した。そして、同寸法の正方形板をガ
ス加熱１４シ、溶接１３と同等の固有ひずみが得られる
ガス加熱１４条件を選定した。この条件で力３図のよう
にボイラーヘッダー１１に管台１２を溶接１３する時管
台１２の溶接位置１８００対称の位置をガス加熱１４シ
てやれば溶接１３によって生じた変形１５とガス加熱１
４によって生じた変形がバランスする。

以上２件の試験結果から、次にボイラーへラダー１１（
外径２１６ｎ肉厚２４？ｌ！！長さ６１（１ｍ）に５０
．８順の外径の管台１２をボイラーヘッダー１１の軸方
向に５力所当間隔で溶接１３シ、溶接１３位置と１８０
０対称の位置を前記２件の試験結果によるガス加熱条件
にて加熱した。ガス加熱１４終了後ボイラーヘツダー１
１のたわみ分布を測定したところ第１図に示す１１．ζ
呆が得られた。この図で縦軸はボイラーヘッダー１１の
たわみ量を示し、横軸は軸方向の１λｔＵを示している
。（寸法はＴ１１Ｌ）更、測定位置は管台１２の中心〃
≧ら４５ｍ７ｉの位置である。図の中で（２）印は浴接
１３のままのボイラーヘッダー１１のたわみを表し、○
印はガス加熱１４による修正を行った場合の結果を表わ
し一〇いる。この図によって本溶接変形１じ正洗によっ
てボイラーヘッダー１１のたわみはほとんど修正されて
いることがわかる。

〔発明の効果〕

従来経験にたよっていた溶接によって生じる変形の１参
正作業要領を経験にたよることなく、合理的に決定する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明溶接変形修正法をボイラーヘッダーのモ
デル試験体に適用した結果を表わした図形及びグラフで
ある。第２図はボイラーヘッダーに管台を溶接した際に
生じる変形を説明する図、第３図はボイラーヘッダーに
管台を溶接した際に生じる変形を修正する方法を説明す
る図、第４図は、溶接部に生じるひずみを説明した図、
第５図は、矩形領域に固有ひずみが存在する円筒殻の図
、第６図は、板厚方向に分布を持つ固有ひずみを一様収
縮固有ひずみと曲げ固有ひずみに分離することを説明し
た図である。 ｌ・・・被溶接部、２・・・浴接部、３・−・溶接によ
って生じるひずみ、４・・・固有ひすみ、５・・・円筒
殻、６・・・固有ひずみ・頂域、７・・・一様収縮固有
ひずみ、８・・曲げ固有ひずみ、１１・・・ボイラーへ
ツタ−１１２・・・管台、１３・・・溶接、１４・・・
ガス加熱、１５・・・変形復代理人　弁理士開本重文 外２名 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円筒殼上に一箇所または複数の溶接部が存在するときの
   円筒殻の変形を解析解を用いて予測し、溶接変形を修正
   するための加熱位置、加熱条件を前記と同様の解析解を
   利用して決定することを特徴とする溶接変形修正法。