Prediction of Weld Residual Stress of Narrow Gap Welds

The conventional welding technique such as shield metal arc welding has been mostly applied to the piping system of the nuclear power plants. It is well known that this welding technique causes the overheating and welding defects due to the large groove angle of weld. On the other hand, the narrow gap welding(NGW) technique has many merits, for instance, the reduction of welding time, the shrinkage of weld and the small deformation of the weld due to the small groove angle and welding bead width comparing with the conventional welds. These characteristics of NGW affect the deformation behavior and the distribution of welding residual stress of NGW, thus it is believed that the residual stress results obtained from conventional welding procedure may not be applied to structural integrity evaluation of NGW. In this paper, the welding residual stress of NGW was predicted using the nonlinear finite element analysis to simulate the thermal and mechanical effects of the NGW. The present results can be used as the important information to perform the flaw evaluation and to improve the weld procedure of NGW.

협개선 용접부에 대한 용접잔류응력 예측

최근 원자력발전소 배관계의 용접 시 결함 발생의 원인이 되는 용접변형과 용접잔류응력을 감소시키고 용접 효율도 증가시키기 위해 협개선 용접법이 적용되고 있다. 협개선 용접법은 기존 용접법에 비해 상대적으로 입열량이 적고 용접변형과 용접잔류응력도 감소시킬 수 있기 때문에 배관 건전성 관점에서 많은 이점이 있을 수 있다. 그러나 실제 협개선 용접부 결함에 대한 정확한 파괴역학적 분석 등을 위해서는 용접 특성을 고려하여 변형 및 용접잔류응력 특성을 정확하게 예측해야 한다. 따라서 본 논문에서는 협개선 용접부에 대한 상세 2차원 유한요소해석을 수행하여 협개선 용접부의 용접잔류응력 분포를 결정하였으며, 이를 일반적인 용접법에 대한 특성과 비교하였다. 본 논문의 결과는 향후 협개선 용접부의 결함 평가와 용접방법 개선 등을 위해 적용될 수 있다.