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파이프의 강관 제조 프로세스에 따른 물성변화 추적
Yield Strength Tracing according to Strain History during Pipe Forming 원문보기

전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea, v.33 no.3, 2020년, pp.30 - 35  

김진국 (서울과학기술대학교 건설시스템공학과) ,  강수창 ((주)포스코 구조연구그룹)

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 관련하여 Kim 등의 연구논문은 현재 국제저널에 투고되어 심사 중에 있다. 이 글에서는 기존 연구 내용을 종합하여 파이프의 강관 제조 프로세스에 따른 물성변화 추적 프로세스를 소개하고자 한다.

가설 설정

  • UOE조관 과정의 단계적 모사에서 일반적인 UOE 파이프의 길이 대 직경 비는 10 이상이므로 길이 방향 변형은 무시할 수 있으며, 실제 파이프의 가공도 면내에서 주로 발생하므로 평면변형률(plane strain) 조건을 가정할 수 있다. 또한, 용접의 경우 용접에 의한 전체 형상 변화가 크게 달라지지 않을 것으로 판단하여 용접 열해석 및 별도의 상세 모델링을 하지 않고 해당 연결부의 적합조건으로서 용접부를 고려할 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
파이프라인이란 무엇인가? 파이프라인은 유정, 플랫폼, 저장소 등 사이의 수 킬로미터에서 수십 킬로미터를 잇는 연속 강관 구조물로 석유와 가스 자원을 효율적으로 이송하기 위해 사용되는 구조물이다. 동일한 제원을 갖는 강관이 길게 설치되기 때문에 작은 두께 변화가 전체 공사비에 큰 영향을 미치게 된다.
파이프라인 강관의 품질에 영향을 미치는 주요 변수는 무엇인가? 파이프라인에서 강관을 효율적으로 사용하기 위해서는 제조과정에서 단계적인 변형을 거치는 강관의 품질관리가 중요하며, 이 때 품질은 조관 후 강관의 재료 물성, 즉, 항복강도, 인장강도, 균일 연신율 등이 주요 변수로 작용한다. UOE 조관 과정을 거치며 강판은 휨, 인장, 압축이 강판 전체에 걸쳐 작용하는데, 이때 강판 두께 내에서는 중립축을 중심으로 압축과 인장영역이 구분되고 중립축에서 떨어진 정도에 따라서 강판 내에서 다양한 수준의 소성변형이 발생된다.
파이프라인의 작은 두께 변화와 공사비가 밀접한 관계를 가지는 이유는 무엇인가? 파이프라인은 유정, 플랫폼, 저장소 등 사이의 수 킬로미터에서 수십 킬로미터를 잇는 연속 강관 구조물로 석유와 가스 자원을 효율적으로 이송하기 위해 사용되는 구조물이다. 동일한 제원을 갖는 강관이 길게 설치되기 때문에 작은 두께 변화가 전체 공사비에 큰 영향을 미치게 된다. 이로 인해 파이프라인 강관은 변형률 능력 기반의 설계 (strain based design)를 통해 강관의 성능을 최대한 사용하도록 설계된다.
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참고문헌 (6)

  1. API (American Petroleum Institute) 5L specification for line pipe. 44th ed. Washington (DC): API Publishing Services (2007) 

  2. J. H. Kim, S. C. Kang, J. K. Kim, J. H. Song, Yield strength estimation of X65 and X70 steel pipe with relatively low t/D ratio, Under review 

  3. J. L. Chaboche, G. Rousselier, On the plastic and viscoplastic constitutive euqations, Part 1: rules developed with internal variable concept. J Press Vessel Technology. 18(5-6) (1983) 153-8 

  4. J. Yi, S. C. Kang, H. M. Koh, J.F. Choo, Yield strength prediction of UOE Pipes: From forming to flattening, International Journal of Offshore and Polar Engineering. 28(2) (2018) 206-211 

    상세보기 crossref

  5. J. Yi, S. C. Kang, W. Park, J. F. Choo, Yield strength tracking of UOE pipe considering various thickness-to-diameter ratios, Marine Structures. 68 (2019) 102616 

    상세보기

  6. T. Zou, D. Li, G. Wu, Y. Peng, Yield strength development from high strength steel plate to UOE pipe, Materials and Design. 89 (2016) 1107-1122 

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