Plates used for offshore structures under severe conditions require excellent mechanical properties and strictly controlled quality. The fracture toughness from among these qualities is so important for offshore structures, specially in Arctic ocean.
The Crack Tip Opening Displacement(CTOD) test is one such fracture toughness test that is used when some plastic deformation can occur prior to failure. Before test, problems can occur in meeting the fatigue crack front straightness requirements particularly with specimens prepared from as-welded or partially stress relieved welds. If the residual stresses cannot be shown to be low, local compression, one of the techniques for reducing the residual stress, can be used.
Each of rules covered offshore structure recommends two type of SAW according to heat input. SAW is the high heat input welding process. Residual stress can be remained in CTOD specimen after welding. Re-sidual stress can be predicted on CTOD specimen by FEA. This analysis describes the double ellipsoidal heat source in finite thick plate. The dimensions of a heat source model in a welding case are calculated based on experimentally observed weld pool sizes. The depth and width of dimensions of the weld pool were adapted from a real case measurement. And the predicted residual stress is verified a reliability by comparing meas-urement.
The residual stress can be measured by hole drilling method. After securing the reliability, local compres-sion was carried out to the CTOD specimen by FEA. BS 7448 refers to some local compression method for relieving a residual stress. The analysis shows that local compression is effect to relieve the residual stress. And it shows what it is the best method to relieve a residual stress.
가혹한 조건하에서의 Offshore 구조물에 쓰이는 강판은 우수한 물성과 고품질을 요구한다. 이러한 품질 요건 중에서 파괴 인성은 Offshore 구조물, 특히 북극해에서 매우 중요하다.
균열 선단 개구 변위(CTOD) 시험은 파괴 직전에 소성 변형이 발생할 수 있을 때 사용되는 파괴 인성 시험 중 하나이다. CTOD 시험 전에는 시편의 피로 균열을 균일하게 생성하여야 하는 것과 용접 잔류응력을 해소해야 한다는 문제에 직면한다. 만약 잔류응력이 높다면, 잔류응력을 해소하는 방법으로 국부 압축법이 하나의 방법으로 쓰일 수 있다.
Offshore 구조물 관련 규정에서 잠호용접에 대한 입열량은 주로 두 가지로 정하고 있다. 잠호용접은 높은 입열량을 나타내는 용접 기법이다. 그러므로 용접 후 CTOD 시편에는 잔류응력이 잔존한다. 잔류응력을 유한요소법으로 예측할 수 있다. 이번 해석에는 이중 타원 열원을 유한한 후판에 적용하였다. 용접 열원 모델의 길이는 용접 용융부의 크기를 실측으로 구하여 적용하였다. 용융부의 깊이와 폭 길이는 실제 측정 길이로 적용하였다. 그리고 해석을 통해 예측된 잔류응력은 실험으로 그 신뢰성을 확인하였다.
잔류응력은 심공 드릴링 방법으로 측정 가능하다. 신뢰성이 확보되면, 국부 압축법을 유한요소법으로 CTOD 시편에 실시하였다. BS7448 에서는 국부 압축법을 잔류응력 해소법으로 제안하고 있다. 이번 해석에서는 국부 압축법이 잔류응력에 미치는 영향을 나타내었다. 그리고 잔류응력 해소에 가장 적합한 방법을 보여주고 있다.
