A Study of redistribution of residual stress and hardness due to welding and surface-machining at girth welded joint

配管溶接部における溶接及び表層機械加工による残留応力と硬さの再分布に関する研究

望月 正人*; 勝山 仁哉  ; 伊原 涼平*; 森 裕章*; 三上 欣希*; 鬼沢 邦雄 

Mochizuki, Masahito*; Katsuyama, Jinya; Ihara, Ryohei*; Mori, Hiroaki*; Mikami, Yoshiki*; Onizawa, Kunio

炉心シュラウド及び再循環系配管突合せ溶接部等において、溶接や加工による引張残留応力の存在する内表面で応力腐食割れ(SCC)が検出されている。SCCに影響を及ぼす残留応力と加工硬化は、溶接及び溶接施工の前後に実施する表面加工により発生することが知られている。これらの重畳効果はSCC発生を促進する可能性がある。そこで本研究では、溶接及び表層機械加工により生じる残留応力及び硬さについて、実験による評価を行った。また、解析により残留応力の発生挙動とその機構について検討を行った。その結果、表面機械加工を経て溶接を行った場合、残留応力及び硬化は溶接の影響を強く受けるものの、表面加工の影響は消失することがわかった。また、溶接後に表面機械加工を施す場合、残留応力は加工の影響を受けるが、それは表面近傍に限定されることが示された。

Stress corrosion cracking near the welded zone of core internals and recirculation piping has been observed at the surface where tensile residual stress exists due to welding and/or surface machining. The tensile residual stress in the inner surface of the pipe is caused by welding and surface machining. In this study, Vickers hardness and residual stress distributions at the inner surface of butt-weld joint with surface-machining before and after welding were experimentally evaluated. Welding simulation has been performed to study the distribution and the occurrence mechanism of tensile residual stress. It was shown that residual stress and hardness distributions by welding after surface machining depended on the welding condition and that the effect of surface machining disappeared. Residual stress distributions due to surface-finishing after welding were also found to depend on surface-machining condition but the region was limited to a thin area of surface hardened layer.