Residual stress is analyzed for spiral seam-welding pipes, wherein significant residual stress is built up due to their manufacturing process of bending and welding. The results show that too large a size of the loading step or time step leads to a wrong stress distribution near the edge of specimen undergoing time independent elastic-plastic deformation due to the bending process. The effect of the bending process on the final residual stress around HAZ turns out to be negligible because the residual stress resulting from the bending process is relaxed due to high temperature during the welding process. Away from HAZ, on the other hand, the temperature rise is not high enough for stress relaxation, and the bending process yields a final residual distribution very similar to stress distribution in the beam undergoing elastic relaxation of bending moment after elastic-palstic bending information. Furthermore, the analysis shows that the localization nature of the welding deformation enables one to model only a part of the entire structure.
본 연구에서는 적절한 하중스텝과 요소망을 택하여 성형공정과 용접공정에서 생성되는 잔류응력을 구하였다. 용접잔류응력은 용접방향으로 가장 큰 응력이 발생하여 열영향부에서 인장잔류응력은 최대가 된다. 스파이랄 강관의 용접선은 나선형이지만 용접선이 직선인 경우와 용접잔류응력의 경향과 차이는 크지 않다. 파이프 내외면에서 행한 두 번의 용접과정은 서로 예열과 용접후 가열의 효과를 가지며 용접부의 잔류응력을 다소 완화시킨다. 스파이랄 용접강관의 잔류응력해석은 성형공정에서 굽힙하중에 의한 잔류응력과 용접에 의한 잔류응력을 모두 평가해야 한다. 용접부의 경우 용융되기 때문에 성형에 의한 초기응력은 용접후의 잔류응력에 영향을 주지 않지만 용접선에서 멀리 떨어진 부분에서는 성형에 의한 응력이 존재한다. 초기잔류응력은 용접에 의한 잔류응력생성과정에 영향을 주지 않기 때문에 각각의 경우는 분리하여 해석이 가능하다. 아울러 모재부분의 잔류응력은 탄성회복에 의하여 큰 영향을 받는다.
