용접 잔류 응력은 용접 공정 중 제한된 열 변형으로 인해 용접 구조물에 발생하는 내부 응력을 말합니다. 특히, 용접금속의 용융, 응고, 냉각수축 과정에서 구속조건으로 인해 상당한 열응력이 발생하게 되어 잔류응력의 주요 구성요소가 됩니다. 대조적으로, 냉각 과정 중 금속 조직의 변화로 인해 발생하는 내부 응력은 잔류 응력의 2차 구성 요소입니다. 구조의 강성이 높을수록, 구속 정도가 높을수록 잔류응력도 커지며, 결과적으로 구조적 내하력에 미치는 영향도 커집니다. 이 기사에서는 용접 잔류 응력이 구조물에 미치는 영향을 주로 논의합니다.
용접 잔류 응력이 구조물이나 부품에 미치는 영향
용접 잔류 응력은 부품이 외부 하중을 받기 전이라도 부품 단면에 존재하는 초기 응력입니다. 부품의 사용 수명 동안 이러한 잔류 응력은 외부 하중으로 인한 작동 응력과 결합되어 2차 변형과 잔류 응력의 재분배를 초래합니다. 이는 구조물의 강성과 안정성을 감소시킬 뿐만 아니라 온도와 환경의 복합적인 영향으로 구조물의 피로강도, 취성파괴저항성, 응력부식균열에 대한 저항성, 고온크리프균열에 큰 영향을 미칩니다.
구조적 강성에 미치는 영향
구조물의 특정 영역에서 외부 하중과 잔류 응력의 결합 응력이 항복점에 도달하면 해당 영역의 재료는 국부적인 소성 변형을 겪고 추가 하중을 견딜 수 있는 능력을 상실하여 유효 단면적이 감소합니다. 면적과 결과적으로 구조의 강성. 예를 들어, 종방향 및 횡방향 용접(예: I-빔의 리브 플레이트 용접)이 있는 구조물이나 화염 교정을 거친 구조물에서는 더 큰 단면에서 상당한 잔류 인장 응력이 생성될 수 있습니다. 부품 길이에 따른 이러한 응력의 분포 범위가 넓지는 않지만 강성에 미치는 영향은 여전히 상당할 수 있습니다. 특히 광범위한 화염 교정을 받는 용접 빔의 경우 하중을 가하는 동안 강성이 눈에 띄게 감소하고 하역하는 동안 반동이 감소할 수 있습니다. 이는 치수 정확성과 안정성에 대한 요구 사항이 높은 구조물에서 간과할 수 없습니다.
정적 하중 강도에 미치는 영향
소성 변형을 겪을 수 없는 취성 재료의 경우 외력이 증가함에 따라 부품 내의 응력이 고르게 분포될 수 없습니다. 응력 피크는 재료의 항복 한계에 도달할 때까지 계속 증가하여 국부적인 파손을 일으키고 결국 전체 구성 요소의 파손으로 이어집니다. 취성 재료에 잔류 응력이 있으면 하중 지지력이 감소하여 파손이 발생합니다. 연성 재료의 경우 저온 환경에서 3축 인장 잔류 응력이 존재하면 소성 변형 발생을 방해하여 부품의 하중 지지 능력을 크게 줄일 수 있습니다.
결론적으로 용접잔류응력은 구조물의 성능에 큰 영향을 미친다. 합리적인 설계와 공정관리로 잔류응력을 감소시켜 용접구조물의 신뢰성과 내구성을 향상시킬 수 있습니다.
게시 시간: 2024년 8월 1일
