Woo-Sik Kim

Investigation on the Effect of Strength Mismatch on Residual Stresses in Welds with Different Strength Used in Buried Natural Gas Pipeline

초록: 본연구에서는실제용접과정을모사하는유한요소해석을이용하여강도불일치를가지는매설천연가스배관용접부의잔류응력분포를계산한다. 유한요소해석절차의타당성을검증하기위해온도및잔류응력해석결과들은실제용융부형상과API 579 적용결과와비교된다. 기계적강도차이, 용접금속의강도, 덧살및입열량등과같은용접및재료변수들이잔류응력분포에미치는영향을평가하기위해Parametric Study가수행된다. 최종적으로Parametric Study 결과에근거하여용접및재료변수들의영향이고찰된다. 특히, 모재들사이의강도불일치는잔류응력분포에미미한영향을미침을확인하였다.Abstract: In this study, residual-stress distributions in welds with different strength used in natural gas pipelines arecalculated by using finite-element analysis and simulating a realistic welding process. The temperature andresidual-stress analysis results are compared with the real fusion profile and the application results of theFitness-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 strengthmismatch, the strength of weld metal, reinforcement, and heat input on the residual stress distributions. Finally, on thebasis of the parametric study results, the effects of these variables on residual stress distributions are investigated. Inparticular, the strength mismatch between base metals has an insignificant effect on residual-stress distributions.

Development of Girth Automatic Welding Procedure of Gas Pipeline

에너지 배관 건설에서 가장 핵심 부분은 배관 원주용 접이다. 배관과 배관을 연결하는 작업이 공사 진척도를 결정하기 때문에, 이를 얼마나 경제적으로 신속하게 신 뢰성을 확보하면서 수행하는 지 여부가 건설기간 및 건 설비용을 결정하는 핵심 요소이다. 가스배관 시공 원주 용접 방법은 수동, 반자동, 자동 등 여러 가지 있는데, 현재 국내에서는 완전 수동용접(SMAW) 공정을 채택 하고 있다. 이 방법은 국내 고압 가스배관을 건설한 초 기부터 적용해온 것으로, 우수한 품질을 확보할 수 있 으며 취약한 국내 자동화기술과 열악한 배관 시공여건 환경에서 적용하기 용이하기 때문에 현재까지 사용되고 있다. 그러나 우수한 용접기량을 보유한 용접사가 점차 부 족해지고, 국내 천연가스 미공급지역에서 가스배관 시 공이 동시다발적으로 진행되면서 가스배관 시공을 적기 에 완료하기 위해 시간을 단축하고 비용을 줄이는 방안 이 필요한데, 이를 해결할 수 있는 기술이 자동원주용 접방안이다. 이 기술들은 해외 가스배관에 다양한 방법 으로 적용되어 용접부위 신뢰성과 품질 우수성을 확보 하고 시공비용절감을 달성하고 있다. 자동용접을 적용 하기 위해서는 용접절차를 수립하여 절차인증시험을 수 행하여 기존 방안과 동등 이상 품질이 확보되고 효율성 이 겸비됨을 검증해야만 한다. 가스배관 시공은 국가 기본에너지의 안정적인 공급을 위해 적기 시공이 필요하다. 또한 1 km당 10 억 원 이상이 소요되는 배관시공비용 중 약 1/3이 용접비파 괴검사 비용인 점을 감안할 때 품질이 확보되면서 경제 적인 시공방안이 있다면 이를 적용하는 것이 국가 산업 경제적 측면에서도 필요한 일이다. 이와 관련된 국내 가스배관 원주용접에 적용 가능한 자동용접 공정을 검토하고, 용접절차를 수립하여 절차 인증시험을 수행하였으며, 추가로 배관 원주 자동용접 부위에 대한 기계적 특성 평가를 실시하였다. 본 자료 에서는 자동용접 공정개발 과정과 원주용접부위 기계적 특성을 검토한 결과를 요약하였다.