ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Оценка прочности сварных соединений и мер ее повышения из "Прочность сварных соединений " Многообразие форм сварных соединений представляет большие возможности для создания конструкции, которые являются более совершенными чем клепаные конструкции и превосходят их по своей работоспособности. [c.91] Существующие формы сварных соединений имеют различные прочностные характеристики и, кроме того, характеризуются различными технико-экономическими показателями. Поэтому выбор типа сварных соединений оптимальных для заданных условий эксплуатации имеет для сварных конструкций большое значение. При оценке прочности различных по форме сварных соединений необходимо учитывать концентрацию напряжений и ее влияние на прочность в зависимости от вида нагрузки. [c.91] Для наиболее характерных в сварных конструкциях соединений в стык и в тавр коэффициенты концентрации напряжений значительно ниже, чем для клепаных соединений. Для сварных соединений внахлестку, а также для некоторых других отдельных случаев сопряжений коэффициент концентрации напряжений может быть более высоким. [c.91] При статических и ударных нагрузках процесс разрушения сварных соединений из малоуглеродистых и низколегированных сталей сопровождается значительными пластическими деформациями и поэтому в этих условиях концентрация напряжений, за исключением некоторых особых случаев, на прочность влияния не оказывает. [c.91] При действии статической нагрузки в условиях нормальных температур в конструкциях могут быть использованы все обычные формы сварных соединений, в том числе и сварные соединения внахлестку, которые обеспечивают более простые условия сборки. [c.91] При эксплуатации конструкций в условиях действия низких температур, когда возможны случаи хрупких разрушений, необходимо избегать соединений с особо резкими изменениями формы. В этих условиях большое положительное значение может иметь также применение низколегированной стали. [c.91] При вибрационной нагрузке необходимо подбирать более совершенные формы сопряжений. В этих случаях следует избегать применения соединений внахлестку. Наилучшим типом соединения будет соединение в стык, характеризующееся наименьшими изменениями формы. Для стыковых соединений дополнительная механическая обработка поверхности не является обязательной и целесообразна только для исправления поверхностных дефектов. Для тавровых соединений, характеризующихся более значительными изменениями формы, дополнительная местная механическая обработка поверхности переходов от швов к основному металлу может являться уже более необходимой (особенно для случаев, когда требуется обеспечить условие равной вибрационной прочности сварного соединения и основного металла). [c.91] В конструкциях общего назначения, для которых нагрузка может характеризоваться не только наличием отдельных переменных составляющих, но также и значительной долей постоянной составляющей, применение поверхностного наклепа не дает такого положительного эффекта, как в машиностроении. Это объясняется тем, что степень повышения вибрационной прочности при наклепе проявляется главным образом при большом количестве циклов переменной нагрузки, что характерно для конструкций машиностроительного типа. При малом количестве циклов действия переменной нагрузки эффект применения наклепа понижается. Кроме того, наклеп понижает пластичность металла, что является нежелательным для конструкций, работающих в условиях низких температур. В этом случае, как показали результаты ряда исследований, весьма полезным для прочности конструкций оказывается их предварительное нагружение, которое должно производиться при положительной температуре. Предварительное нагружение оказывается также полезным и для конструкций, работающих в условиях вибрационной нагрузки, поэтому его можно рекомендовать как меру повышения прочности сварных соединений при любых условиях эксплуатации. В качестве такого предварительного загружения вполне целесообразным является пробное испытание конструкций, производимое при сдаче их в эксплуатацию. [c.92] Сварные соединения, как это было показано выше, обладают высокой прочностью. Поэтому все наиболее ответственные конструкции могут быть изготовлены сварными. Однако возможности, которые предоставляются с применением сварки, не всегда используются в полной мере. Иногда, ссылаясь на опасность проявления в сварных конструкциях остаточных напряжений, пытаются сохранять устаревшее положение о снижении норм допускаемых напряжений на металл сварных швов. В некоторых правилах на изготовление сварных конструкций еще сохраняются устаревшие требования снимать сварочные напряжения отжигом. [c.93] В действительности эти ошибочные положения не только не повышают работоспособности сварных конструкций, но являются причиной значительного снижения их прочности и вызывают излишние, затраты средств и времени при их изготовлении. [c.93] При проектировании сварных конструкций необходимо считаться с возможностью появления в них значительных остаточных деформаций и напряжений и принимать меры для их предотвращения или ограничения в таких пределах, при которых влияние их не будет опасным. [c.93] Необходимо отметить, что появление деформаций и напряжений в процессе изготовления в результате воздействий, оказываемых при обработке, не является исключительной особенностью сварных конструкций. Общеизвестно, что деформации и напряжения появляются при применении всех методов обработки металла. Это относится к литью, прокатке, штамповке, клепке, вальцовке, обработке резанне.м, термической обработке и другим методам. Вообще проблема внутренних напряжений впервые была выдвинута еще до изобретения электрической сварки. Сделано это было выдающимся русским ученым Н. В. Калакуцким, который впервые обратил внимание на значение остаточных напряжений. Труды Н. В. Калакуцкого оказали большое влияние на развитие технологических процессов обработки металлических изделий. [c.94] Изготовление сложнейших сварных конструкций стало возможным благодаря решению советскими учеными и новаторами производства ряда научных проблем, в том числе и проблемы управления сварочными деформациями и напряжениями. [c.94] По эксплуатационным условиям и по условиям прочности необходимо обеспечивать определенную точность изготовления конструкций, поэтому появление в них сварочных деформаций является нежелательным. В связи с этим разработка мер для предупреждения сварочных деформаций является одной из основных задач технологического процесса изготовления сварных конструкций. [c.94] Вопрос о степени влияния сварочных напряжений, возникающих при изготовлении сварных конструкций и, связанный с ним вопрос о мерах, которые в отдельных случаях должны быть предусмотрены, решаются несколько иначе. [c.94] Степень проявления сварочных напряжений во многом определяется свойствами свариваемого металла и металла шва. Необходимо различать случаи сварки конструкций из малоуглеродистой и легированной стали. В последнем случае, кроме напряжений, уравновешивающихся в макрообъемах (напряжения первого рода), появляются структурные напряжения, уравновешивающиеся в пределах микрообъемов (напряжения второго рода). При этом происходят значительные изменения прочностных свойств металла в районе шва. В связи с этим технология сварки конструкций из легированной стали существенно отличается от технологии сварки конструкций из малоуглеродистой стали. Для сохранения требуемой структуры металла в районе шва при сварке конструкций из легированной стали применяются предварительный подогрев и последующая термическая обработка, которая наряду с изменением структуры одновременно снимает и структурные напряжения. При этом в готовой конструкции не будет также и остаточных напряжений первого рода. [c.94] Вопрос о структурных напряжениях имеет значение для сварных соединений из специальных сталей. [c.94] Специальные исследования показали, что если обеспечить выполнение требований по отношению к материалу конструкции, выбору форм сопряжений и технологии изготовления, то условия прочности сварных конструкций, имеющих остаточные напряжения могут быть удовлетворены без значительных усложнений производственного процесса. К настоящему времени накоплен достаточно большой опыт по проектированию, изготовлению и эксплуатации сварных конструкций из малоуглеродистых и низколегированных сталей, который дает полное основание для утверждения, что в подавляющем большинстве случаев сварочные напряжения не опасны для прочности конструкций, в связи с чем нет необходимости предпринимать какие-либо особые меры по их снятию [24], [25], [26]. [c.95] Применение высокопластичных материалов, исключение сопряжений с особо резкими изменениями формы, вызывающими высокую концентрацию напряжений от внешних сил, определенная последовательность сварки для предотвращения напряжений от закреплений (реактивных напряжений) и соответствующий контроль качества сварных швов — все эти меры являются основными средствами обеспечения высокого качества сварных конструкций и вполне надежно устраняют вредное проявление остаточных напряжений. [c.95] Вернуться к основной статье