용접 잔류 응력 제거: 6가지 효과적인 방법

압력 용기가 용접된 후에는 구조적 용접 영역에 잔류 응력이 발생합니다. 이는 용접 중 고르지 않은 가열 온도 장으로 인해 내부 응력이 재료 항복 한계에 도달하여 국부적으로 소성 변형이 발생하기 때문입니다. 온도가 원래의 균일한 상태로 돌아간 후에도 내부 응력은 구조물에 남아 있으므로 "잔류 응력"이라는 용어가 사용됩니다.

용접 잔류 응력의 피크 값과 분포는 다음과 같은 직접적인 부정적인 영향을 미칩니다. 피로 실패 용기의 응력 부식 균열을 방지합니다.

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연구 결과에 따르면 일단 선박이 용접되면, 잔류 스트레스 가 필연적으로 동반될 것입니다.

의 생성 메커니즘은 잔류 스트레스 압력 용기의 잔류 응력 수준은 외형 치수, 용접 공정, 용접 절차 및 구속 조건 크기의 차이로 인해 크게 달라집니다. 또한 잔류 응력의 분포는 매우 복잡할 수 있습니다.

따라서 경제적으로 합리적인 품질과 서비스 중 안전한 작동을 보장하고 사고를 방지하기 위해 용접 잔류 응력을 제거하거나 줄이기 위한 합리적인 대응책을 개발할 필요가 있습니다.

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과부하 방법

통제된 조건에서 작업 조건에서보다 약간 더 큰 외부 하중을 한 번 또는 여러 번 용기에 가합니다.

하중에 의해 형성된 응력은 용기에 국부적으로 존재하는 용접 잔류 응력과 겹쳐집니다.

결과 스트레스가 재료 수율 한계에 도달하면 재료는 탄성 상태에 있으며 응력과 변형률 사이의 관계는 선형입니다.

복합 응력이 재료 항복 한계에 도달하면 국부적인 영역에서 소성 변형이 발생합니다.

외부 응력 값이 증가함에 따라 항복 한계에 도달하는 복합 응력의 범위도 증가하고 이에 따라 소성 변형의 범위도 증가하지만 응력 값은 증가하지 않거나 약간만 증가합니다.

용기 자체가 연속적이므로 외부 하중이 제거되는 동안 항복 변형 영역과 탄성 변형 영역이 동시에 탄성 상태로 회복됩니다. 용기에 존재하는 용접 잔류 응력은 부분적으로 제거되며, 제거된 잔류 응력의 크기는 외부 하중에 의해 생성된 응력 값과 동일합니다.

통합 열처리

용접된 용기 전체를 특정 가열 속도로 500℃~Ac1의 온도로 가열하고 변형된 금속이 재결정화되어 새로운 등축 입자가 형성될 수 있도록 일정 시간 동안 해당 온도를 유지해야 합니다.

이 프로세스는 모든 유형의 결정 결함을 제거하고 금속 강도를 증가시키고 인성을 개선하여 용접 잔류 응력을 완화하고 방출합니다.

압력 용기는 일반적으로 크기가 크기 때문에 소형 장비나 기계 부품처럼 용광로에서 열처리할 수 없습니다.

이 문제를 해결하기 위해 컨테이너의 외벽을 단열층으로 덮거나 전기 가열 또는 연료를 주입하여 컨테이너 내부에 고온을 발생시켜 컨테이너를 열처리할 수 있습니다.

국소 열처리

국부 열처리의 원리는 전체 열처리의 원리와 유사합니다. 현재 용접 부위는 대부분 적외선 판 히터 또는 캐터필라 저항 히터를 사용하여 가열합니다.

국부적인 가열로 인해 잔류 응력 제거는 전체 열처리만큼 효과적이지 않습니다. 국부 열처리는 다음과 같은 피크 값만 줄일 수 있습니다. 내부 스트레스를 사용하면 스트레스가 비교적 완만하게 분산되지만 스트레스가 완전히 제거되지는 않습니다.

그럼에도 불구하고 국부 열처리를 통해 다음과 같은 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다. 용접 조인트. 이 치료는 일반적으로 간단한 용접 조인트로 제한된다는 점에 유의해야 합니다.

온도 차이 스트레칭 방법

온도 차이의 열 효과를 활용하여 잔류 응력을 제거할 수 있습니다. 용접 영역 역응력장을 형성하여

이 방법의 성공의 열쇠는 재료 수율 한계 σs, 탄성률 E, 열팽창 계수 β에 따라 달라지는 적절한 온도 차이 Δt를 선택하는 데 있습니다.

적절한 가열 영역과 Δt를 선택함으로써 이 방법은 소성 변형이나 소성 매장량의 손실 또는 금속의 금속학적 구조에 영향을 주지 않으면서 효과적인 응력 완화를 달성할 수 있습니다.

스트레스 완화 효과는 50%에서 70%에 이르기까지 상당할 수 있습니다.

이 방법은 용접이 규칙적이고 두께가 적당한 판재 및 쉘 구조에 특히 유용합니다.

해머

빠르고 균일하게 해머링하면 용접 금속이 횡방향 소성 확장을 겪게 되어 용접 수축을 어느 정도 보상할 수 있습니다. 또한 이 영역의 인장 잔류 응력으로 인한 탄성 변형이 완화되어 용접 잔류 응력을 부분적으로 제거할 수 있습니다.

폭발적인 방법

폭발물 벨트를 폭파하여 용접 솔기순간 폭발의 충격파가 금속의 잔류 응력과 상호 작용하여 용접 이음새 영역에서 적절한 양의 소성 변형과 잔류 응력의 이완을 초래합니다.

폭발 처리는 용접 잔류 응력을 효과적으로 제거할 뿐만 아니라 처리 영역에 일정량의 압축 응력을 발생시켜 인장 응력 하에서 용접 조인트의 손상 저항성을 향상시킵니다.

따라서 열처리는 이 결과를 얻는 데 효과적이지 않습니다.

이 폭발 방식은 사용 중인 압력 용기 검사 중 용접 이음새 수리 엔지니어링에서 잔류 응력을 제거하는 데 있어 독보적입니다.