In this paper, the transient thermal and residual stress analysis of the welding of 9% Ni steel plates using the FEA software ABAQUS are presented. The 9% Ni steel plates are welded manually with welding consumables of 70% Ni based Inconel type super-alloys (YAWATA WELD B (M)), producing a multi-pass/multi-layer butt weld. For these materials, temperature dependant mechanical and thermal material properties are used in the analysis. The back gouging is considered in welding process simulation. The FE thermal results are validated by comparing the real fusion profile and heat affected zone (HAZ). In addition, the continuous indentation test was conducted to measure the strength of base metal, HAZ and weld metal.
Due to their high corrosion resistance and improved mechanical properties super-duplex stainless steel (SDSS) are extensively used in petrochemical plants such as facilities in modern oil platform and off-shore process equipment. It is well known that the best mechanical and corrosion resistance properties of super-duplex stainless steel are obtained with a microstructure having approximately equal amounts of austenite and ferrite. And it is also known that sigma($\sigma$), chi($\chi$), secondary austenite(${\gamma}2$), chromium carbides and nitride affected adversely their properties. Therefore these phases must be avoided. However, effects of succeeding weld thermal cycle on the change of microstructure of weldment at multi-pass weld were not seldom experimentally researched. Therefore in the present work, the change of weldmetal microstructure and the effect of microstructure on pitting corrosion property at $40^{\circ}C$ by succeeding each weld thermal cycle were researched. The thermal history of root side was measured experimentally and the change of microstructure of root weld according to thermal cycle of each weld layer was evaluated. And the relationship between microstructure of root weld and pitting corrosion property at $40^{\circ}C$ was also investigated. Results of the present work are show as below. 1. The ferrite contents of root weld are gradually reduced by succeeding weld thermal cycle. 2. The 2nd phases such as sigma($\sigma$), chi($\chi$), secondary austenite(${\gamma}2$), chromium carbides and nitride are increased gradually by succeeding weld thermal cycle. 3. The pitting corrosion was detected in root weld part and weight loss by pitting corrosion is increased in proportional to the time exposed over $600^{\circ}C$ of the root weld. 4. The succeeding weld thermal cycles affect the microstructure of the former weldments and promote the formation of 2nd phases. That is, the more succeeding welds are added, the more 2nd phases are gradually increased. Consequently, it is thougth that this adversely affects pitting corrosion property.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.32
no.9
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pp.770-781
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2008
In nuclear power plants, ferritic low alloy steel components were connected with austenitic stainless steel piping system through alloy 82/182 butt weld. There have been incidents recently where cracking has been observed in the dissimilar metal weld. Alloy 82/182 is susceptible to primary water stress corrosion cracking. Weld-induced residual stress is main factor for crack growth. Therefore exact estimation of residual stress is important for reliable operating. This paper presents residual stress computation performed by 6" safety & relief nozzle. Based on 2 dimensional and 3 dimensional finite element analyses, effect of welding variables on residual stress variation is estimated for sensitivity analysis.
In this study, the residual stress fields of multi-pass welded were analyzed by FEA under various geometrical conditions. In order to estimate the effects of pipe geometries on residual stress distribution, welding processes of each model were performed under the same heat cycles. And then, the influence of cutting off the weld bead on the residual stress redistribution was also estimated. From the results, in the range of t/D=0.05, axial residual stresses on the outer surface of the welded pipe were linearly decreased with pipe diameter increase. On the other hand, hoop residual stresses were not influenced by them. And both axial and hoop residual stresses on the outer surface of the welded pipe were increased with pipe diameter increase. But, when t/D was smaller than 0.05, they were converged in the nearly same value. The maximum residual stresses were generated at around HAZ. It in therefore necessary to consider them in welding design, strength evaluation, and analysis of fracture characteristics.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.36
no.8
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pp.1076-1082
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2012
Today the welding for LNG carrier is known to be possible using arc and plasma arc welding process. But because of the lower energy density, arc welding is inevitable to multi-pass welding for thick plate and has a limit of welding speed compared to laser which is high energy density heat source. When thick plate is welded, weld defect by multi-pass welding and heat-affected zone by high heat-input were formed. Therefore one-pass welding by key-hole has been considered to work out the problems. It is possible for Laser, electron beam, plasma process to do key-hole welding. Nowadays, plasma process has been used for welding membrane of cargo tank for LNG carrier instead of arc process. Recently, many studies have examined to apply laser process to welding of membrane. In this paper, weldability, microstructure and mechanical properties of stainless steel for LNG carrier welded by fiber laser were compared to those by plasma. As a result, although the laser welding has several times faster speed, similar properties and smaller weld and heat affected zone were obtained. Consequently, this study proves the superiority of fiber laser welding for LNG carrier.
Since the wall thickness can be up to 6" or greater, welds must be made in many layers, each layer containing several passes. However, the welding time for the conventional welding processes such as SAW(Submerged Arc Welding) and FCAW(Flux Cored Arc Welding) can be required many hours. The aim of this paper is to develop a high speed welding system with multi-torch and laser vision sensor for increasing the production speed on the line and to remove the need for the operator so that the system can run automatically for the complete multi-torch multi-layer weld. It was shown that the developed laser vision sensor and analysis of arc blow for multi-torch were effective for multi-pass seam tracking and stable arc. A new automated multi-torch welding systems for thick wall applications has been proved in several production lines.
While excellent joint quality has been obtained using dry chamber underwater welding methods, the size limitations imposed by this process restrict its use for underwater construction work. The wet underwater shielded metal-arc welding eliminates this restriction but suffers from poor weld properties by the 1-pass bead-on-plate welding due to the excessive diffusible hydrogen. On the other hand, in the wet underwater welding, it is well known that the quantity of diffusible hydrogen in multi-pass welded parts reduce to less than that in 1-pass welded parts. Therefore, in this paper, welding experiments are made the 3-pass bead-on-plate welds by using TMCP and normalized steel plates and E4301 and cellulose coated electrode. After that, The amounts of the hydrogen absorbed into the 3-pass welded area were measured according to the JIS Z 3118 specification. The microstructural changes as well as the microhardness distribution after the underwater 3-pass welding were also investigated using Vickers microhardness tester and S.E.M and O.M. The results indicated that the quantity of diffusible hydrogen in 3-pass welded areas was reduced little less than a half of one of that in 1-pass welded areas at the specific welding condition. As a result, the cold cracking of 3-pass welded areas decreased by reduced effect of diffusible hydrogen. In the underwater 3-pass welding, the micrography of cold cracking fracture surface showed mainly the cleavage of hydrogen embrittlement.
Recently, use of thick Al 5083 plate has increased in production of LNG storage tank. In general, multi-pass welding has been used to achieve sufficient penetration in thick plate welding. High current welding which enables high deposition and deep penetration is preferred in thick plate welding because the increase of number of pass increases manufacturing cost and formation of weld defect. In this study, welding characteristics according to various Ar/He shielding gas composition was investigated in high current MIG welding. The bead-on-plate welding and V groove welding were conducted on Al 5083 alloy with a thickness of .25 mm. The effect of shielding gas composition on bead shape was evaluated and proper shielding gas composition was proposed. Also arc stability was examined under selected shielding gas composition. One side-one pass welding experiments were conducted for V groove specimen with a thickness of 25 mm. Mechanical properties and hardness profiles were measured for the V groove specimens.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.41
no.6
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pp.455-467
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2017
In this study, a finite element analysis of a cylindrical multi-pass weldment for dissimilar metals was performed. The effects of the heat input method and weld bead generation method were considered. We compared two heat input methods: the heat flux method and the temperature method. We also compared two weld bead generation methods: the element birth method and the quiet element method. Although the results of the thermal analysis show deviations between the two heat input methods, the welding residual stresses were similar. Because the areas exposed to high temperature were similar and the strength of the material was very low in high temperature (above the $1000^{\circ}C$), the effects of the weld bead temperature were insignificant. The distributions of the welding residual stress were similar to each other. However, gaps and overlaps occurred on the welding boundary surfaces when the element birth method was applied. The quiet element method is more suitable for a large deformation model in order to simulate a more accurate weld shape.
Kim, Young-Zoo;Kim, Kang-Uk;Kim, Suk-Hyoung;Kang, Sung-Won;Kim, Soo-Ho
Journal of Welding and Joining
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v.25
no.6
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pp.44-52
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2007
A welding process of a lifting lug for lifting heavy objects is one of the important welding processes directly related to the safety in shipbuilding. Welding a lifting lug is done in the manually and takes about forty minutes. Working environment for the lifting lug welding is very poor due to an radiant heat and a harmful fume. The purpose of this study is to develop methods of multi-pass welding using the lifting lug welding robot system. This study shows robot welding methods to achieve proper corner, straight and connection welding and an effectiveness of application.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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