A Study on the Characteristics of the Residual Stress Distribution of Steel Structural Members

용접(鎔接) 강구조(鋼構造) 부재(部材)의 잔류응력(殘留應力) 특성(特性)에 관한 연구(研究)

Residual stresses have remained around welding areas of a steel structure member after welding operation. The major causes to occur these residual stresses are the local heat due to a welding, the heat stresses due to a irregular and rapid cooling condition, the material and rigidity of a steel structure. Ultimatly, these residual stresses have been known to decrease a brittle fracture strength, a fatigue strength, a buckling strength, dynamic properties, and the corrosion resistance of the material. This paper deals with the residual stresses on a steel structure member through experimental studies. SWS 58 plates were welded by the method of X-groove type. These plates were layed on the heat treatment at four different temperatures; $350^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, $650^{\circ}C$ and $800^{\circ}C$. The resulting residual Stresses were measured by hole drilling method, and the followings were obtained. The residual stresses on the vicinity of a welding point were relieved most effectively at the temperature of $650^{\circ}C$, and these stresses relieved completly when the ratio of a hole diamerter to a hole depth became unity. Hardness test shows that the higher value of hardness at the heat affected zone dropped to belower as the temperature went up from $350^{\circ}C$ to $800^{\circ}C$. The Welding input heats have not influenced the magnitude of residual stresses at the input heat range between above and below one forth than standard.

용접부(鎔接部)에서 잔류응력(殘留應力)은 용접열(鎔接熱)에 의한 국부(局部) 가열(加熱)과 불규칙적(不規則的)이고 비교적(比較的) 급속(急速)한 냉각(冷却)으로 유발(誘發)되는 열응력(熱應力)과 구조물(構造物)의 강성(剛性) 및 재료(材料) 등에 의하여 발생(發生)되며, 잔류응력(殘留應力)의 존재(存在)는 취성파괴강도(脆性破壞强度), 피로강도(疲勞强度), 좌굴강도(挫屈强度), 진동특성(振動特性), 부식저항(腐蝕抵抗) 등에 영향(影響)을 미치는 궁극적(窮極的) 요인(要因)으로 간주(看做)됨으로 본(本) 연구(硏究)는 구조물(構造物)의 강도(强度)를 저하(低下)시키고 기능(機能)에 악영향(惡影響)을 끼치는 잔류응력(殘留應力)의 기구학적(機構學的) 특성(特性)을 파악(把握)하기 위하여 SWS 58 강판(鋼板)을 X홈 용접(鎔接)하여 이것을 4단계(段階) 즉 $350^{\circ}C$, $500^{\circ}C$, $650^{\circ}C$, $800^{\circ}C$로 열처리(熱處理)하여 hole drilling method를 사용(使用)하여 잔류응력(殘留應力)을 측정(測定)한 결과(結果), 다음과 같은 결론(結論)을 얻었다. 잔류응력(殘留應力)을 제거(除去)시키는 가장 효과적(效果的)인 온도(溫度)는 $650^{\circ}C$ 정도(程度)이었고, 구멍의 직경(直經)이 구멍의 깊이와 일치할 때 구멍바로 근처(近處)의 소성변형(塑性變形)은 완전(完全)히 해방(解放)되었으며, 경도시험(硬度試驗)을 통(通)해 열처리(熱處理) 후(後) 열영향부(熱影響部)의 높은 경도(硬度)가 모두 삭감(削減)되는 것을 알 수 있었으며 또한 잔류응력(殘留應力)에 끼치는 용접입열(鎔接入熱)의 영향(影響)은 입열량(入熱量)의 표준(標準)보다 1/4 이상(以上), 이하(以下)인 경우 잔류응력(殘留應力)은 용접입열(鎔接入熱)에 큰 영향(影響)이 없음을 알았다.