Abstract
A spiral steel pipe has been more used widely as a structural member as well as transport pipeline because the pipe can be manufactured continuously, consequently more economical than the conventional UOE pipe. As improved pipe manufacture technology makes spiral pipes to have high strength and to have larger diameters, the spiral pipes have been recently used as long distance transport pipeline with a large diameter and strain-based design is thus required to keep structural integrity and cost effectiveness of the spiral pipe. However, design codes of spiral pipe have not been completely established yet, and structural behaviors of a spiral pipe are not clearly understood for strain-based design. In this paper, the effects of residual stresses due to the spiral pipe manufacture process are investigated on the flexural behavior of the spiral pipe. Finite element analyses were conducted to estimate residual stresses due to the manufacturing process for the pipes which have different forming angle, thickness, and strength, respectively. After that, the results were used as initial conditions for flexural analysis of the pipe to numerically investigate its flexural behaviors.
스파이럴 강관은 기존 UOE 강관에 비해 경제적이며 연속적으로 강관 제작이 가능해 수송관뿐만 아니라 구조부재로 사용이 점차 확장되고 있다. 최근 제작기술의 발달로 스파이럴 강관의 고강도 및 대형화가 가능하게 됨에 따라 대규모 장거리 수송용 파이프라인에도 적용이 시도되고 있고, 이로 인해 스파이럴 강관의 구조적 건전성과 경제성 확보를 위한 변형률 기반 설계가 요구된다. 그러나 이를 뒷받침하기 위한 스파이럴 강관의 설계 기준 전반이 제시되지 않은 실정이고, 구조적 거동에 대한 명확한 규명이 이뤄지지 못하고 있다. 본 논문은 스파이럴 파이프의 조관 과정에서 발생되는 잔류응력이 스파이럴 파이프의 휨 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 조관으로 인한 잔류응력 평가를 위해 조관 성형각, 두께, 강도를 달리하여 스파이럴 파이프의 유한요소해석을 수행하고, 해석결과를 파이프 휨 해석에 대한 초기 조건으로 반영하여 수치해석적으로 휨 거동 변화를 조사하였다.
