Effect of partial welding on the residual stress and structural integrity of piping welds

部分溶接が配管溶接部の残留応力と構造健全性に及ぼす影響

勝山 仁哉  ; 眞崎 浩一; 鬼沢 邦雄 

Katsuyama, Jinya; Masaki, Koichi; Onizawa, Kunio

溶接後に検査等で溶接欠陥が見つかった場合、その欠陥を削除した後、部分的に補修溶接が必要となる。この部分補修溶接は、残留応力に局所的に高い引張応力を発生させたり、残留応力分布を複雑にする可能性を有する。本研究では、まず熱弾塑性解析により、突合せ溶接後に補修溶接を施した際の残留応力を求め、実験との比較により解析手法の妥当性を確かめた。また、補修溶接条件を変えた残留応力解析結果に基づき、確率論的破壊力学コードPASCAL-SPを用いて、応力腐食割れに伴う配管溶接部の構造健全性について評価を行った。その結果、補修溶接部では欠陥除去深さが深いほど引張の残留応力が増加するとともに、補修溶接部に隣接した部分で圧縮の残留応力が生じることがわかった。また、圧縮の残留応力の影響により、配管溶接部の破断確率が低減する可能性のあることを示した。

When weld defects are observed during an inspection after welding, repair welding is performed after removing the defects. However, partial repair welding can potentially complicate the weld residual stress distribution. In this study, we performed thermal-elastic-plastic analyses to evaluate the weld residual stress produced by repair welding after pipe butt-welding. In addition, based on the analysis results for varying repair-welding conditions, we also performed structural integrity assessments related to stress corrosion cracking using the probabilistic fracture mechanics analysis code PASCAL-SP. It was clearly observed that the tensile stress in the repair-welded region increased and that compressive stresses occurred outside the repair-welded region. A deeper mechanical cutting depth caused larger increases in the tensile residual stress of the repair-welded region. It was also clarified that partial repair welding may favorably affect the break probability of piping welds.