KR20110000281A - Tensile residual stresses reduction and removal method of welded pipes inside wall including different metal meterial - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for reducing and removing tensile residual stresses of the inner wall of a welded pipe made of different metal materials is provided to reduce pressure applied to a welded pipe by applying pressure to a first pipe and a second pipe through a groove on the welded part. CONSTITUTION: A first pipe(100) is made of first metal members. A second pipe(200) is comprised of a second metal member different from the first metal member. The first pipe and the second pipe are welded through a welding part(400). A groove(410) is formed on the welding part. The groove prevents the crack of the welding part by absorbing the force generated in a pressure process.

Description

이종 금속 부재로 이루어진 용접 배관 내벽의 인장 잔류응력 감소 및 제거 방법 {Tensile residual stresses reduction and removal method of welded pipes inside wall including different metal meterial}Tensile residual stresses reduction and removal method of welded pipes inside wall including different metal meterial}

본 발명은 이종 금속 부재로 이루어진 용접 배관 내벽의 인장 잔류응력 감소 및 제거 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 이종 금속 부재로 이루어진 용접 배관 내벽에서 용접 부위에 형성된 인장 잔류응력을 감소 및 제거할 수 있는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for reducing and removing tensile residual stress in an inner wall of a welded pipe made of dissimilar metal members, and more particularly, to reduce and remove tensile residual stress formed in a welded portion in an inner wall of a welded pipe made of dissimilar metal members. It is about how.

원자력 발전소의 압력 용기는, 서로 다른 금속 재료로 이루어진 제1 배관(예를 들어, 노즐부)와 제2 배관 등의 용접을 통해 연결된다. 이 경우, 제1 배관과 제2 배관의 용접부는 니켈 계열 금속의 용접봉을 사용하여 용접된다. 그러나 이 같은 방법으로 용접된 제1 배관과 제2 배관의 용접부는 일차 냉각 계통수에 의한 부식 균열 발생이 문제가 되고 있다. 이 같은 부식 균열은 냉각수의 부식 성분과 배관 내벽의 인장 잔류응력에 의해 형성 및 성장될 수 있다. 따라서, 부식 균열의 형성 및 성장을 방지하기 위하여, 제1 배관 및 제2 배관의 용접부 내벽 부분의 인장 잔류응력을 감소 또는 제거시키거나, 압축 잔류응력을 발생시키는 열적 기계적 방법 을 이용할 수 있다. The pressure vessel of a nuclear power plant is connected by welding of the 1st piping (for example, nozzle part) which consists of different metal materials, and 2nd piping. In this case, the welded portion of the first pipe and the second pipe is welded using a nickel-based metal welding rod. However, the welded portion of the first pipe and the second pipe welded in this way has a problem of corrosion cracking caused by the primary cooling system water. Such corrosion cracks can be formed and grown by the corrosion component of the cooling water and the tensile residual stress of the inner wall of the pipe. Therefore, in order to prevent the formation and growth of corrosion cracking, it is possible to use a thermal mechanical method of reducing or eliminating the tensile residual stress of the inner wall portion of the welded portion of the first pipe and the second pipe, or generating the compressive residual stress.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 용접 배관 내벽의 인장 잔류응력 감소 및 제거 방법을 나타내는 도면이다. 1A and 1B illustrate a method for reducing and removing tensile residual stress of an inner wall of a welding pipe according to the related art.

도 1a를 참조하면, 서로 다른 금속 부재로 이루어진 제1 배관(10) 및 제2 배관(20)이 서로 맞대어 있는 지점(30)의 용접부(40) 내벽에는 인장 잔류응력이 형성되어 있다. 이 인장 잔류응력을 감소 또는 제거하기 위해 제1 배관(10) 또는 제2 배관(20)의 일 영역에 화살표 방향으로 소정 크기의 압력을 가하는 방법을 사용한다. Referring to FIG. 1A, tensile residual stresses are formed on the inner wall of the welded portion 40 at a point 30 at which the first pipe 10 and the second pipe 20, which are made of different metal members, face each other. In order to reduce or remove the tensile residual stress, a method of applying a predetermined magnitude of pressure in an arrow direction to one region of the first pipe 10 or the second pipe 20 is used.

구체적으로, 제1 배관(10)과 제2 배관(20)의 내벽(B)에 압력을 지지하기 위한 지지링(50)을 채용한 후, 제1 배관(10) 또는 제2 배관(20)의 외벽(A)에 압력을 가한다. 이 경우, 외벽(A)에 가해지는 압력은 제1 배관(10) 및 제2 배관(20) 접합시에 발생한 인장 잔류응력을 감소시키기 위한 것으로, 제1 배관(10) 및 제2 배관(20) 내벽(B)에 형성된 인장 잔류응력을 감소시키거나 또는 압축 잔류응력을 형성한다. 이 경우, 압력은 상기에서 설명한 인장 잔류응력을 감소시킬 수는 있으나, 도 1b에 도시된 바와 같이, 제1 배관(10) 및 제2 배관(20)의 넓은 부위에 걸쳐 소성 변형 영역(C)을 형성한다는 문제점이 있었다. 또한, 압력의 크기가 큰 경우에는, 제1 배관(10) 또는 제2 배관(20)의 파손을 야기시킨다. Specifically, after adopting the support ring 50 for supporting the pressure on the inner wall (B) of the first pipe 10 and the second pipe 20, the first pipe 10 or the second pipe 20 Is applied to the outer wall (A). In this case, the pressure applied to the outer wall A is for reducing the tensile residual stress generated at the time of joining the first pipe 10 and the second pipe 20, and the first pipe 10 and the second pipe 20. ) Reduce the tensile residual stress formed on the inner wall (B) or form a compressive residual stress. In this case, the pressure may reduce the tensile residual stress described above, but as shown in FIG. 1B, the plastic deformation region C over a large portion of the first pipe 10 and the second pipe 20. There was a problem to form. In addition, when the magnitude of the pressure is large, damage to the first pipe 10 or the second pipe 20 is caused.

한편, 압력을 가하는 경우, 큰 압력을 지지하기 위한 지지링(50)을 내벽(B)에 채용하기 위해서는 배관의 일부를 절단하거나, 배관 연결 부위를 해체해야하는 공정이 필요하다. 이 같은 공정은 공정 자체가 복잡하며 많은 시간을 요한다. 따라서, 용접 배관 내벽의 용접부 주변에 형성되어 있는 인장 잔류응력을 감소 및 제거하거나, 압축 잔류응력을 형성시키기 위한 다른 방안이 요구된다. On the other hand, in the case of applying pressure, in order to employ the support ring 50 for supporting a large pressure on the inner wall B, a step of cutting a part of the pipe or dismantling the pipe connecting portion is necessary. This process is complicated and time consuming. Therefore, there is a need for other methods to reduce and eliminate tensile residual stresses formed around the welds of the inner wall of welded pipes or to form compressive residual stresses.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 서로 다른 금속 재료로 이루어진 제1 배관 및 제2 배관의 용접부 상에 홈을 형성하여 압력을 가함으로써, 가압력을 감소시킬 수 있으며 별도의 지지링 없이 인장 잔류응력을 감소 및 제거하고자 하는 부분에 소성 변형을 집중시킬 수 있는 용접 배관 내벽의 인장 잔류응력 감소 및 제거 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to form a groove on the welded portion of the first pipe and the second pipe made of different metal materials to apply a pressure, thereby reducing the pressing force It is to provide a method for reducing and removing tensile residual stress of an inner wall of a welded pipe which can concentrate plastic deformation on a portion to reduce and remove tensile residual stress without a separate support ring.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 접합 방법은, 제1 금속 부재로 이루어진 제1 배관과, 상기 제1 금속 부재와 다른 종류의 제2 금속 부재로 이루어진 제2 배관이 용접된 용접부의 일부를 제거하여 홈을 형성하는 제1 단계, 상기 홈이 형성된 제1 배관과 제2 배관에 압력을 가하는 제2 단계 및 상기 압력을 제거하고, 용접 방법을 이용하여 상기 홈에 충진재를 충진시키는 제3 단계를 포함한다. In order to achieve the above object, a pipe jointing method according to an embodiment of the present invention includes a first pipe made of a first metal member and a second pipe made of a second metal member different from the first metal member. A first step of forming a groove by removing a part of the welded portion, a second step of applying pressure to the first pipe and the second pipe on which the groove is formed, and removing the pressure, and applying the welding method to the groove. And a third step of filling the filler.

이 경우, 상기 용접부는 니켈 계열 금속 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 충진재는 상기 용접부와 동일한 물질인 것이 바람직하다. In this case, the welding part may be made of a nickel-based metal material, and the filler is preferably the same material as the welding part.

한편, 상기 홈은 U자 형태를 가지며, 상기 홈의 깊이는 상기 제1 배관 및 제2 배관 두께의 1/2 이하인 것이 바람직하다. On the other hand, the groove has a U-shape, the depth of the groove is preferably less than 1/2 of the thickness of the first pipe and the second pipe.

또한, 상기 제1 단계는 절삭 공정을 통해 상기 용접부의 일부를 제거하여 상기 홈을 형성할 수 있다. In addition, the first step may form the groove by removing a portion of the welding portion through a cutting process.

본 발명에 따르면, 서로 다른 종류의 금속으로 이루어진 제1 배관과 제2 배관이 용접된 용접 배관 내벽에 있어서, 용접부에 홈을 형성하여 제1 배관과 제2 배관에 압력을 가함으로써 홈에 압력을 집중시켜 국부적으로 소성 변형되도록 할 수 있다. 이를 통해, 용접부의 내벽에 형성되어 있는 인장 잔류응력을 감소 또는 제거 등과 같이 제어하거나, 용접부의 내벽에 압축 잔류응력을 형성시킬 수 있게 된다. 따라서, 배관 운전 과정에서 용접부에 발생되는 부식 균열을 감소시킬 수 있게 된다. According to the present invention, in an inner wall of a welded pipe in which a first pipe and a second pipe made of different kinds of metals are welded, a groove is formed in the welded portion to apply pressure to the first pipe and the second pipe. It can be concentrated to cause local plastic deformation. Through this, it is possible to control the tensile residual stress formed on the inner wall of the weld, such as to reduce or eliminate, or to form a compressive residual stress on the inner wall of the weld. Therefore, it is possible to reduce the corrosion cracking generated in the weld portion during the pipe operation process.

또한, 용접 배관에 가해지는 압력을 감소시킬 수 있으므로, 가압 과정에서 별도의 지지링을 사용하지 않게 된다.In addition, since the pressure applied to the welding pipe can be reduced, a separate support ring is not used in the pressing process.

뿐만 아니라, 현재 원자력 발전소의 압력 용기에 있어서, 저합금강의 노즐부와 스테인리스 강의 배관을 니켈 계열 금속의 용접봉을 이용하여 용접하고 있다. 이와 관련하여, 용접부 상에 형성된 홈에 충진제를 충진시키는 경우, 용접부와 동일한 니켈 계열 금속의 용접봉을 사용하게 되므로 별도의 열처리 과정을 수행할 필요가 없게 된다. In addition, in the pressure vessel of a nuclear power plant, the nozzle part of low alloy steel and the piping of stainless steel are welded using the nickel-type metal welding rod. In this regard, when the filler is filled in the groove formed on the welded portion, since the same electrode of the nickel-based metal as the welded portion is used, there is no need to perform a separate heat treatment process.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 자세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 배관 내벽의 인장 잔류응력 감소 및 제거 방법을 나타내는 도면이다. 도 2a 내지 도 2d에 도시된 도면은 용접 배관 내벽의 단면을 나타낸 것이다. 2A to 2D are views illustrating a method for reducing and removing tensile residual stress of an inner wall of a welded pipe according to an exemplary embodiment of the present invention. 2A to 2D show a cross section of the inner wall of the welded pipe.

구체적으로, 도 2a를 참조하면, 용접 배관은 제1 금속 부재로 이루어진 제1 배관(100)과, 제1 금속 부재와 다른 종류의 제2 금속 부재로 이루어진 제2 배관(200)이 용접부(400)를 통해 접합된 구조를 갖는다. 이 경우, 제1 배관(100)은 원자력 발전소 압력 용기의 노즐부에 해당될 수 있으며, 제2 배관(200)은 노즐부와 접합되는 일반적인 이종재료 배관에 해당될 수 있다. Specifically, referring to FIG. 2A, the welding pipe may include a first pipe 100 made of a first metal member, and a second pipe 200 made of a second metal member different from the first metal member. It has a structure bonded through). In this case, the first pipe 100 may correspond to the nozzle portion of the pressure vessel of the nuclear power plant, the second pipe 200 may correspond to a general dissimilar material pipe bonded to the nozzle portion.

또한, 제1 금속 부재는 저합금강으로, SA508 금속일 수 있다. 그리고, 제2 금속 부재는 스테인레스강으로, type 304 금속일 수 있다. 그리고, 용접부(400)는 니켈 계열 금속의 용접봉을 이용하여 형성된 것일 수 있다. In addition, the first metal member is a low alloy steel, and may be SA508 metal. The second metal member may be stainless steel, and may be a type 304 metal. In addition, the welding part 400 may be formed using a welding rod made of nickel-based metal.

한편, 제1 배관(100)과 제2 배관(200)은 각각 개선각 θ1 및 θ2에 의해 접합부(300)의 원주 방향으로 V자 형의 이음부가 형성되어 있다. 이 상태에서, 도 2b에서와 같이 용접부(400) 상에 홈(410)을 형성한다. 이 경우, 홈(410)은 용접부(400)의 원주에 가공되며, 제1 배관(100) 및 제2 배관(200) 두께의 절반(1/2) 이하에 해당하는 깊이로 형성될 수 있다. On the other hand, the first pipe 100 and the second pipe 200 are formed with V-shaped joints in the circumferential direction of the joining part 300 by the improvement angles θ 1 and θ 2 , respectively. In this state, the groove 410 is formed on the weld portion 400 as in FIG. 2B. In this case, the groove 410 is processed in the circumference of the weld 400, it may be formed to a depth corresponding to less than half (1/2) of the thickness of the first pipe 100 and the second pipe (200).

또한, 홈(410)은 이 후 단계에서 수행되는 가압 공정에서 발생되는 힘을 흡수하여 균열을 방지할 수 있도록 부드러운 곡선 형태인 U자 형태를 갖는 것이 바람 직하다. In addition, the groove 410 preferably has a U-shaped shape of a smooth curve so as to absorb the force generated in the pressing process performed in a later step to prevent cracking.

도 2b에 도시된 홈(410)은 용접된 상태의 제1 배관(100) 및 제2 배관(200)의 외벽에 절삭 장비를 설치한 상태에서 원주 방향으로 절삭 공구를 회전시켜 용접부(400)의 일 영역을 절삭하는 방법으로 형성될 수 있다. The groove 410 illustrated in FIG. 2B rotates the cutting tool in the circumferential direction while cutting equipment is installed on the outer walls of the first pipe 100 and the second pipe 200 in the welded state. It can be formed by cutting a region.

한편, 도 2c에 도시된 바와 같이, 제1 배관(100)과 제2 배관(200)의 외부에서 화살표 방향, 즉 용접 배관의 외부에서 축 방향으로 조여지는 압력을 가한다. 이 경우, 압력은 제1 배관(100)과 제2 배관(200)의 외관에서 제1 배관(100)과 제2 배관(200)이 접합된 축, 즉, 접합부(300)를 중심으로 대칭되도록 가해질 수 있다. 이 같은 가압 단계는 제1 배관(100)과 제2 배관(200)의 용접 부분에 소성 변형을 발생시키기 위한 것이다. On the other hand, as shown in Figure 2c, the pressure is tightened in the direction of the arrow in the outside of the first pipe 100 and the second pipe 200, that is, the axial direction from the outside of the welding pipe. In this case, the pressure is symmetrical about the axis where the first pipe 100 and the second pipe 200 are joined, that is, the joint 300, in the appearance of the first pipe 100 and the second pipe 200. Can be applied. This pressurizing step is for generating plastic deformation in the welded portion of the first pipe 100 and the second pipe 200.

이 경우, 가압 과정에서 홈(410)에 압력이 집중되는 현상이 발생하게 되어 적은 부분의 소성 변형 영역(D)이 발생하게 된다. 따라서, 가압 공정시, 별도의 지지링이 필요하지 않으며, 용접 배관에 종래보다 작은 압력을 가할 수 있게 된다. In this case, a phenomenon in which pressure is concentrated in the groove 410 occurs during the pressing process, thereby generating a small portion of the plastic deformation region D. Therefore, in the pressurization process, a separate support ring is not required, and it is possible to apply a pressure smaller than that of the conventional welding pipe.

이 후, 도 2d에 도시된 바와 같이, 제1 배관(100) 및 제2 배관(200) 상에 가해진 압력을 제거하고, 홈(410)을 금속 충진재(500)를 이용하여 충진시킨다. 압력이 제거되면서 용접 배관의 소성 변형 영역은 압축 상태의 잔류 응력을 형성하려는 탄소성 재료의 거동 현상을 발생하게 된다. Thereafter, as shown in FIG. 2D, the pressure applied to the first pipe 100 and the second pipe 200 is removed, and the groove 410 is filled using the metal filler 500. As the pressure is removed, the plastic deformation region of the weld pipe causes the behavior of the carbonaceous material to form a residual stress in the compressed state.

한편, 홈(410)에 충진되는 금속의 충진재(500)는 용접부(400)와 동일한 물질인 니켈 계열 금속의 용접봉이 이용될 수 있다. 따라서, 용접부(400)와 동일한 물질로 홈(410)을 충진시킴으로써, 홈(410) 충진 공정 이후 열처리 단계를 생략할 수 있게 된다. Meanwhile, as the filler 500 of the metal filled in the groove 410, a welding rod of nickel-based metal, which is the same material as the weld 400, may be used. Therefore, by filling the groove 410 with the same material as the weld 400, the heat treatment step after the filling process of the groove 410 can be omitted.

또한, 도 2d를 참조하면, 도 2c의 가압 과정에서 제1 배관(100)과 제2 배관(200)에 가해지는 압력이 홈(410)에 집중되면서 홈(410)이 형성된 접합부(300)에 국부적인 소성 변형 영역(D)이 발생하게 된다. 이는 제1 배관(100) 및 제2 배관(200)에서 필요로 하는 정도의 소성 변형으로 용접 배관의 형태나 기능에 큰 영향이 없는 정도이다. In addition, referring to FIG. 2D, the pressure applied to the first pipe 100 and the second pipe 200 in the pressurization process of FIG. 2C is concentrated in the groove 410, and thus to the junction 300 in which the groove 410 is formed. Local plastic deformation region D is generated. This is a degree of plastic deformation required by the first pipe 100 and the second pipe 200, and does not significantly affect the shape and function of the weld pipe.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 잔류응력이 제어된 용접 배관 내벽의 잔류 응력 분포를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 3에서 (a) 내지 (d)는 상용 전산 구조 해석 방법을 이용하여 도 2a 내지 도 2d에 도시된 것과 유사 또는 동일하게 배관을 모델링한 것으로, 모델링된 배관의 잔류 응력 분포를 나타내는 도면이다. 3 is a view showing the residual stress distribution of the inner wall of the welded pipe in which the residual stress is controlled according to an embodiment of the present invention. Specifically, (a) to (d) in FIG. 3 is a pipe model similar or identical to that shown in FIGS. 2a to 2d by using a commercial computerized structural analysis method, and represents a residual stress distribution of the modeled pipe. Drawing.

보다 구체적으로, (a) 및 (b)는 도 2a에 도시된 방법으로 모델링된 제1 배관(100) 및 제2 배관(200)에 대한 잔류 응력 분포를 나타낸다. 또한, (c) 및 (d)는 도 2d에 도시된 방법으로 모델링된 제1 배관(100) 및 제2 배관(200)에 대한 잔류 응력 분포를 나타낸다. 이 경우, (a) 및 (c)는 도 2d의 배관 단면에서 축 방향에 대한 잔류 응력 분포를 나타내며, (b) 및 (d)는 도 2d에 도시된 화살표 방향인 원 주 방향에 대한 잔류 응력 분포를 나타낸다. More specifically, (a) and (b) show the residual stress distributions for the first pipe 100 and the second pipe 200 modeled by the method shown in FIG. 2A. In addition, (c) and (d) show the residual stress distribution for the first pipe 100 and the second pipe 200 modeled by the method shown in FIG. 2D. In this case, (a) and (c) show the residual stress distribution in the axial direction in the pipe cross section of FIG. 2d, and (b) and (d) show the residual stress in the circumferential direction, which is the arrow direction shown in FIG. 2d. Indicates a distribution.

도 3에서 모델링된 배관 사양은 다음과 같다. Piping specifications modeled in FIG. 3 are as follows.

제1 배관(100)은 저합금강인 SA508 계열의 금속으로 이루어진 것이며, 제2 배관(200)은 스테인리스강인 type 304 계열의 금속으로 이루어진 것이다. 이 경우, 제1 배관(100) 및 제2 배관(200)은 32㎜의 두께, 250㎜의 길이, 380㎜의 배관 외경을 갖는다. 또한, 제1 배관(100)과 제2 배관(200)은 A182 용접봉을 이용한 맞대기 피복 아크 용접 방법으로 용접되며 120A/22V, 2㎜/sec 속도로 용접된 것으로 모델링하였다. The first pipe 100 is made of SA508 series metal, which is a low alloy steel, and the second pipe 200 is made of type 304 series metal, which is stainless steel. In this case, the first pipe 100 and the second pipe 200 have a thickness of 32 mm, a length of 250 mm, and a pipe outer diameter of 380 mm. In addition, the first pipe 100 and the second pipe 200 were modeled as welded at a welding speed of 120 A / 22 V and 2 mm / sec using a butt-coated arc welding method using an A182 electrode.

그리고, 제1 배관(100) 및 제2 배관(200)의 용접 후, 가공된 홈(410)은 제1 배관(100) 및 제2 배관(200) 두께의 1/2의 깊이, 즉 16㎜의 깊이를 가지며 최대 20㎜의 폭을 갖는다. 또한, 제1 배관(100) 및 제2 배관(200)의 외벽에서 접합부(300)를 중심으로 대칭되는 45mm 폭 지점에 120 MPa (12 kg/mm2)의 압력을 가한 것으로 모델링하였다. 그리고, 홈(410)은 제1 배관(100) 및 제2 배관(200)의 용접 방법과 동일하게, A182 니켈 계열 용접봉을 이용하여 맞대기 피복 아크 용접 방법으로 용접된 것으로 모델링하였다. After the welding of the first pipe 100 and the second pipe 200, the processed groove 410 has a depth of 1/2 of the thickness of the first pipe 100 and the second pipe 200, that is, 16 mm. It has a depth of up to 20mm in width. In addition, it was modeled as applying a pressure of 120 MPa (12 kg / mm 2 ) to the 45 mm width point symmetrical about the junction 300 in the outer wall of the first pipe 100 and the second pipe 200. In addition, the groove 410 was modeled as welded by a butt-coated arc welding method using an A182 nickel-based electrode in the same manner as the welding method of the first pipe 100 and the second pipe 200.

상술한 바와 같은 사양으로 모델링된 배관에 대하여 용접 열 유동 해석과 잔류 응력 분포 계산을 위한 구조 해석을 각각 수행하였다. 그에 대한 결과를 후술한다. Welded heat flow analysis and structural analysis for residual stress distribution calculation were performed on the pipe modeled to the specifications as described above. The results thereof will be described later.

도 3의 (a)를 참조하면, 용접부(400) 영역에서 제1 배관(100) 측으로 5㎜ 지점에 축 방향 응력이 384MPa, 제2 배관(200) 측으로 5㎜ 지점에 축 방향 응력이 31MPa인 것을 알 수 있다. 또한, 도 3의 (b)를 참조하면, 용접부(400) 영역에서 제1 배관(100) 측으로 5㎜ 지점에 원주 방향 응력이 44MPa, 제2 배관(200) 측으로 5㎜ 지점에 원주 방향 응력이 277MPa인 것을 알 수 있다. 이는 제1 배관(100)과 제2 배관(200) 용접 후 용접부(400) 내벽에서 인장 잔류응력이 크게 형성되어 있으며, 이러한 인장 잔류응력에 의해 부식 균열 발생이 가능성이 큰 것을 알 수 있다. 이와 같이 형성된 인장 잔류응력을 감소 또는 제거 등의 방법으로 제어하기 위해 도 2a 내지 도 2d에 도시된 방법으로 모델링하였다.Referring to FIG. 3A, the axial stress is 384 MPa at the 5 mm point toward the first pipe 100 in the welded area 400, and the axial stress is 31 MPa at the 5 mm point toward the second pipe 200. It can be seen that. In addition, referring to FIG. 3B, the circumferential stress is 44 MPa at the 5 mm point toward the first pipe 100 in the welded area 400 and the circumferential stress is 5 mm toward the second pipe 200. It can be seen that it is 277 MPa. The tensile residual stress is largely formed in the inner wall of the welded part 400 after welding the first pipe 100 and the second pipe 200, and it can be seen that corrosion cracking is likely to occur due to the tensile residual stress. The tensile residual stress thus formed was modeled by the method shown in FIGS.

한편, 도 3의 (c) 및 (d)는 앞서 설명한 바와 같이, 도 2d에 도시된 방법으로 모델링된 배관에 대한 잔류 응력 분포를 나타낸다. 즉, 제1 배관(100) 및 제2 배관(200)의 접합부(300)에 형성된 용접부(400)에 홈(410)을 가공하고, 홈(410) 내부에 충진재(500)를 용접 충진시킨 방법으로 모델링된 배관에 대한 것이다. On the other hand, Figure 3 (c) and (d), as described above, shows the residual stress distribution for the pipe modeled by the method shown in Figure 2d. That is, a method in which the groove 410 is processed in the welded portion 400 formed at the junction 300 of the first pipe 100 and the second pipe 200, and the filler 500 is welded and filled in the groove 410. For piping modeled as

먼저, 도 3의 (c)를 참조하면, 용접부(400) 영역에서 제1 배관(100) 측으로 5㎜ 지점에 축 방향 응력이 -77MPa, 제2 배관(200) 측으로 5㎜ 지점에 축 방향 응력이 -89MPa의 잔류 응력이 분포하는 것을 알 수 있다. 여기서 (-) 부호는 압축 잔류응력 상태를 나타내는 것이다. First, referring to FIG. 3C, the axial stress is -77 MPa at the 5 mm point toward the first pipe 100 in the welded area 400, and the axial stress at the 5 mm point toward the second pipe 200. It can be seen that the residual stress of this -89 MPa is distributed. Here, the minus sign indicates the compressive residual stress state.

또한, 도 3의 (d)를 참조하면, 용접부(400) 영역에서 제1 배관(100) 측으로 5㎜ 지점에 원주 방향 응력이 -119MPa, 제2 배관(200) 측으로 5㎜ 지점에 원주 방 향 응력이 24MPa의 잔류 응력이 분포하는 것을 알 수 있다. 이를 통해 도 3의 (a) 및 (b)와 비교할 때, 인장 잔류응력이 감소하고 압축 잔류응력이 형성된 것을 알 수 있다. 또한, 용접부(400) 상에 U자 형태의 홈을 형성함으로써, 가압 과정에서 압력이 U자 형태의 홈에 집중되어 배관에 국부적인 소성 변형이 발생한다. In addition, referring to FIG. 3D, the circumferential stress is -119 MPa at the 5 mm point toward the first pipe 100 in the welded area 400, and the circumferential direction is 5 mm toward the second pipe 200. It can be seen that a residual stress of 24 MPa is distributed in the stress. As a result, it can be seen that the tensile residual stress is reduced and the compression residual stress is formed in comparison with FIGS. 3 (a) and 3 (b). In addition, by forming the U-shaped groove on the weld 400, the pressure is concentrated in the U-shaped groove in the pressurization process to generate a local plastic deformation in the pipe.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.Although the above has been illustrated and described with respect to the preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above-described specific embodiments, it is common in the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 용접 배관 내벽의 인장 잔류응력 감소 및 제거 방법을 나타내는 도면,1A and 1B are views showing a method for reducing and removing tensile residual stress of an inner wall of a welded pipe according to the prior art;

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 배관 내벽의 인장 잔류응력 감소 및 제거 방법을 나타내는 도면, 그리고,2A to 2D are views illustrating a method for reducing and removing tensile residual stress of an inner wall of a welded pipe according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 잔류 응력이 제어된 용접 배관 내벽의 잔류 응력 분포를 나타내는 도면이다. 3 is a diagram illustrating a residual stress distribution of an inner wall of a welded pipe in which residual stress is controlled according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 제1 배관 200 : 제2 배관100: first pipe 200: second pipe

300 : 접합부 400 : 용접부300: junction 400: weld

410 : 홈 500 : 충진재410: groove 500: filler

Claims (6)

제1 금속 부재로 이루어진 제1 배관과, 상기 제1 금속 부재와 다른 종류의 제2 금속 부재로 이루어진 제2 배관이 용접된 용접부의 일부를 제거하여 홈을 형성하는 제1 단계;A first step of forming a groove by removing a portion of the welded portion to which the first pipe made of the first metal member and the second pipe made of the second metal member different from the first metal member are removed; 상기 홈이 형성된 제1 배관과 제2 배관에 압력을 가하는 제2 단계; 및A second step of applying pressure to the first pipe and the second pipe in which the groove is formed; And 상기 압력을 제거하고, 용접 방법을 이용하여 상기 홈에 충진재를 충진시키는 제3 단계;를 포함하는 용접 배관 내벽의 인장 잔류응력 감소 및 제거 방법.Removing the pressure and filling the groove with a filler using a welding method; and reducing and removing the tensile residual stress of the inner wall of the welding pipe. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 용접부는 니켈 계열 금속 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 용접 배관 내벽의 인장 잔류응력 감소 및 제거 방법.The welding part is a method for reducing and removing tensile residual stress of the inner wall of the weld pipe, characterized in that the nickel-based metal material. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 충진재는 상기 용접부와 동일한 물질인 것을 특징으로 하는 용접 배관 내벽의 인장 잔류응력 감소 및 제거 방법.The filler material is a method for reducing and removing tensile residual stress of the inner wall of the weld pipe, characterized in that the same material as the weld. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 홈은 U자 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 용접 배관 내벽의 인장 잔류응력 감소 및 제거 방법.The groove has a U-shape characterized in that the tensile residual stress reduction and removal method of the inner wall of the weld pipe. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 홈의 깊이는 상기 제1 배관 및 제2 배관 두께의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 용접 배관 내벽의 인장 잔류응력 감소 및 제거 방법.And a depth of the groove is 1/2 or less of the thickness of the first pipe and the second pipe. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 단계는 The first step is 절삭 공정을 통해 상기 용접부의 일부를 제거하여 상기 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 용접 배관 내벽의 인장 잔류응력 감소 및 제거 방법.A method of reducing and removing tensile residual stress of an inner wall of a welding pipe, wherein the groove is formed by removing a portion of the welding portion through a cutting process.
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