SUS304Lの溶接部強度計算について

toofatさん

質問日時： 2010/05/14 12:55

いつもお世話になります。
まず前回の質問に対しての、しゅんさんの御回答にお礼を申し上げます。
ありがとうございます。（お礼の方法が分かりませんでしたので、遅くなりました）
前回の質問
タンクの胴板を下部はＳＵＳ３０４Ｌ９ｔ、上部はＳＳ４００９ｔで溶接して製作する場合、
この溶接部の強度についての質問です。
温度が１００℃まで上昇します。圧力は最大０．１ＭＰａです。内径は３０００ｍｍです。
熱膨張の違いで溶接部にクラックが生じることはありませんか？
また外側に補強が必要ですか？
強度上問題がないことを説明する資料のようなものはありませんか？
宜しくご検討願います。
今回の質問
上記問題に対して計算をしました。いかがでしょうか
SUS304Lの熱膨張を計算
熱膨張率を18×10－６とすると、
円周長さで3000mm×3.14×100℃×18×10－６＝16.9mm伸びとなります。
SS400の熱膨張を計算
熱膨張率を12×10－６とすると、
円周長さで3000mm×3.14×100℃×12×10－６＝11.3mm伸びとなります。
その差は6mmです。
SUS304L側で3mm圧縮される力が掛かっている又はSS400側で3mm引っ張られる力が掛かっていると考えたとき、溶接部にかかるせん断応力が降伏点又は0.2%耐力以下であればクラックは生じないという考え方ができますか？その場合の発生応力はどのような計算になるのですか？
単純に円周長さの伸び又は縮み量3mmが全体円周長さ9420ｍｍ（3000×π＝）の0.04％ということで0.04%<0.2%ＯＫといえますか？
宜しくご検討願います。

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しゅんさん

お礼いただきましてありがとうございます。私もこの質問に興味がありましたので、どのような回答がされるか期待しておりましたが・・・
回答ではありませんが、私の考えを提案させていただきます。
胴板の円周部近傍の応力については、お書きになっている検討でも良いかと思います。
また、胴板の上半分と下半分を異材とされると言うことで、長手継手方向の熱膨張も考慮しなければならないと思います。
ただ、発生した応力が降伏以下であれば良いかと言えば、私は自信がありません。

溶接部に欠陥が生じる場合、主原因は応力集中と繰返疲労破壊と言うことが良くあります。ご質問に温度が100℃変わるとあります。これがそのタンクの寿命中に何回変化するかということも考慮に入れるべきかと思います。
失敗事例データベースに似たようなものがあります。
http://shippai.jst.go.jp/fkd/Detail?fn=0&id=CB0031005&kw=%CD%CF%C0%DC