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配管溶接部の疲労寿命予測

目的

溶接未溶着部のある工場配管の疲労寿命の予測方法を確立することを目的とした。

方法

・工場配管における溶接部の曲げおよび軸応力成分を有限要素法により求めた。
・上記の応力条件下で種々の未溶着長さを有する管の応力拡大係数を破壊力学解析により求めた。
・配管材料の疲労き裂進展特性と応力拡大係数を用いて配管が破損する寿命を推定した。
・種々の未溶着部寸法を有する試験片の疲労試験により疲労寿命を求め、上記の推定値と比較した。

試験装置・ソフト

・FEM解析: ABAQUS
・疲労試験装置: 油圧サーボ疲労試験機

結果

初期欠陥寸法が0.1mm程度の微小欠陥から数mm程度の巨視欠陥までを有する配管溶接部について、推定寿命と実際の破損寿命がよく一致し、本推定法が初期欠陥を有する溶接配管の疲労寿命の推定に有効であることがわかった。

お客様の成果

配管の検査および交換時期が決定でき、効率的な保守・点検業務に役立った。

イメージ ※クリックすると拡大します。

  • 図1 配管の構成とFEMによる応力解析結果
  • 図2 応力範囲と疲労き裂進展寿命の関係

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