본 연구에서는 실제 용접 과정을 모사하는 유한요소 해석을 이용하여 강도 불일치를 가지는 매설 천연가스 배관 용접부의 잔류응력 분포를 계산한다. 유한요소 해석 절차의 타당성을 검증하기 위해 온도 및 잔류응력 해석 결과들은 실제 용융부 형상과 API 579 적용 결과와 비교된다. 기계적 강도 차이, 용접 금속의 강도, 덧살 및 입열량 등과 같은 용접 및 재료 변수들이 잔류응력 분포에 미치는 영향을 평가하기 위해 Parametric Study가 수행된다. 최종적으로 Parametric Study 결과에 근거하여 용접 및 재료 변수들의 영향이 고찰된다. 특히, 모재들 사이의 강도 불일치는 잔류응력 분포에 미미한 영향을 미침을 확인하였다.
In this study, residual-stress distributions in welds with different strength used in natural gas pipelines are calculated by using finite-element analysis and simulating a realistic welding process. The temperature and residual-stress analysis results are compared with the real fusion profile and the application results of the Fitness-For-Service assessment code, API 579 in order to validate the finite-element analysis model and procedure. Parametric study is performed to assess the effect of welding and material variables such as mechanical strength mismatch, the strength of weld metal, reinforcement, and heat input on the residual stress distributions. Finally, on the basis of the parametric study results, the effects of these variables on residual stress distributions are investigated. In particular, the strength mismatch between base metals has an insignificant effect on residual-stress distributions.
