Abstract
The induction heating bending process, which has been recently applied to nuclear piping, can generate residual stresses due to thermomechanical mechanism during the process. This residual stress is one of the crack driving forces that have important effects on crack initiation and propagation. However, previous studies have focused only on geometric shape variations such as the change in thickness and ovality. Moreover, very few studies are available on the effects of process variables on residual stresses. This study investigated the effects of process variables on the residual stress distributions of induction heating bended austenitic stainless steel (316 series) piping using parametric finite element analysis. The results indicated that the heat generation rate and feed velocity have significant effects on the residual stresses whereas the moment and bending angle have insignificant effects.
최근들어 원자력 발전소에 유도 가열 공정으로 굽힌 배관을 적용하려는 동향이 있다. 이러한 유도 가열 굽힘 공정 동안의 열-기계적 메커니즘에 의해 잔류응력이 발생할 수 있다. 잔류응력은 균열 발생과 성장에 중요한 영향을 미치는 균열 구동력들 중의 하나이다. 그러나, 기존 연구들은 두께 변화, 타원도와 같은 기하학적 형상 변이에 집중하고 있는 반면 공정 변수가 잔류응력에 미치는 영향과 관련된 연구는 찾아보기 힘들다. 본 연구에서는 316 오스테나이트 스테인리스 강으로 제작된 유도 가열 굽힘 배관의 잔류응력 분포에 미치는 공정 변수의 영향을 유한요소 변수 해석을 통해 고찰하였다. 고찰결과, 굽힘 모멘트와 굽힘 각도는 잔류응력에 미치는 영향이 미미한 반면 유도 가열률과 이송 속도는 잔류응력에 상당한 영향을 미침을 확인하였다.
