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溶接

溶接残留応力シミュレーション技術

溶接は局所的に熱が加えられるために残留応力が生じます。残留応力は、遅れ割れ、脆性破壊、疲労破壊、応力腐食割れ等の原因となるため、溶接後熱処理などの対策をとっています。
有限要素法による熱弾塑性解析と熱弾塑性クリープ解析を組み合わせることにより、残留応力の発生、溶接後に実施される溶接後熱処理による応力低減効果をシミュレーションできるようになりました。
当社で製造する圧力容器、ボイラ、製鉄ギア、橋梁等の大型鋼構造物に本技術を適用し、製品の信頼性を向上させるとともに、生産のコストダウンを図っています。残留応力が高くなる位置が事前に分かれば対策を立てることができますし、溶接後熱処理による応力低減効果が分かれば適切な熱処理を実施でき温暖化ガスの低減も図れます。
図1は98mmの板厚の突合せ多層溶接を解析している状況を示しています。図2は溶接のままの状態と溶接後熱処理を実施した状態の溶接部近傍の残留応力分布を比較したものです。溶接後熱処理により残留応力が大幅に低減していることが分かります。

<技術研究所 機械・インフラ技術グループ>


図1 溶接状況のシミュレーション


(a)溶接のまま

(b)溶接後熱処理後

図2 溶接部近傍の残留応力分布

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