Соединение Остаточные напряжения

Использование рассмотренных уравнений для оценки долговечности конструкций с существенно неоднородными полями напряжений связано со значительными трудностями, так как эти поля изменяют характер деформирования материала у вершины трещины. Например, в сварных тавровых соединениях остаточные напряжения приводят к ситуации, когда при действии циклической эксплуатационной нагрузки с коэффициентом асимметрии, равным нулю, коэффициент асимметрии нагружения материала в вершине трещины по мере ее развития изменяется от 0,8 до О, при этом КИН может принимать значения от пороговых до близких к критическим [198]. Следовательно, оценка долговечности такого рода конструкций может выполняться только с помощью уравнений, учитывающих переменную вдоль траектории развития трещины асимметрию нагружения в широком диапазоне СРТ. Как видно из выполненного обзора, такие уравнения являются в основном эмпирическими, содержащими большое количество взаимосвязанных параметров, определяемых только экспериментально на основании статистической обработки данных, что приводит к значительной сложности в получении и использовании этих зависимостей. Поэтому [c.192]

Анализ свойств сварных соединений из углеродистых и низколегированных сталей, выполненных сваркой плавлением, показал неоднородность структуры и свойств по зонам сварного соединения. В ЗТВ возникают нежелательные крупнозернистые структуры, высокие остаточные макро- и микронапряжения. Последствием структурных изменений является снижение механических и эксплуатационных свойств сварных соединений. Остаточные напряжения могут стать причинами возникновения трещин, снижают сопротивляемость хрупким разрушениям, способствуют ускорению коррозионных процессов по сравнению с основным металлом. [c.6]

Серьезным затруднением пайки керамик с металлами является существенная разница в их коэффициентах температурного расширения. Последствием этого является образование в соединениях остаточных напряжений значительной величины. В неблагоприятных случаях, при недостаточной пластичности материалов в последних образуются трещины. Для устранения этого явления иногда между соединяемым металлом и керамикой прокладывают пластины пластичного металла, например молибдена. При пластических деформациях последнего опасность образования трещин в керамике значительно уменьшается. [c.128]

Различие скоростей в разных точках вращающихся и соприкасающихся поверхностей является причиной различия температуры в свариваемом материале, что в свою очередь приводит к возникновению остаточных напряжений в охладившемся соединении. Остаточные напряжения максимальны в центре шва и минимальны в точках, лежащих ближе к краю соединения. Если наиболее напряженные участки швов некоторых термопластов окажутся в условиях, ведущих к образованию трещин или изломов, то под действием нагрузок в материале может появиться большое количество трещин. Соединения, сваренные из пластмасс, имеющих тенденцию к образованию трещин, после сварки желательно подвергать прогреву. [c.106]

У закреплённых соединений (фиг. 16) прогибы и смещения элементов исключены, и величина напряжений зависит в первую очередь от пластичности основного и наплавленного металла, формы и последовательности наложения швов, качества сборки и обработки соединений (механической и термической). При таком типе соединений остаточные напряжения максимальны. [c.266]

Наличие в сварных соединениях остаточных напряжений, как было указано выше, при высоких уровнях напряжений не сказывается на снижении малоцикловой прочности. Однако с повышением числа циклов нагружения выше 10 их влияние усиливается и должно учитываться в расчетах. Наибольшую опасность представляют растягивающие остаточные напряжения, которые, как правило, для металла шва и околошовной зоны достигают величины предела текучести. В первом приближении их влияние может быть учтено в расчете по [И] путем изменения коэффициента асимметрии цикла за счет суммирования напряжений от внешней нагрузки и остаточных напряжений от сварки. В этом случае для вычисления коэффициента асимметрии цикла г используется формула [c.280]

Снятие растягивающих остаточных напряжений и создание в зоне сварных соединений сжимающих остаточных напряжений может быть достигнуто различными способами. Условно их можно разделить на две группы способы общей обработки конструкции или ее элементов и способы местной обработки соединений. К первой группе относят высокий отпуск и перегрузку конструкции ко второй — создание в сварном соединении остаточных напряжений сжатия путем упрочняющего наклепа, местного нагрева, точечного и линейного обжатия или же взрыва. [c.127]

В сварных соединениях остаточные напряжения ао, как правило, равны Оу При этих условиях, вне зависимости от напряжений, вызванных внешними нагрузками, атах всегда равны ат. По уравнению (222) находим [c.255]

При сварке неравномерный местный нагрев до высоких температур приводит к появлению в сварном соединении остаточных напряжений. Они возникают вследствие ограничения свободного сжатия и растяжения металла шва и околошовной зоны во время нагрева и охлаждения, а также из-за литейной усадки расплавлен- [c.14]

Основное различие в распределении полей остаточных напряжений в соединениях однородных и разнородных сталей разных структурных классов возникает при термической обработке или высокотемпературной эксплуатации (рис. 32.10, г, ). На стадии нагрева и выдержки при максимальной температуре обоих типов соединений остаточные напряжения снимаются за счет прохождения процесса релаксации, при последующем охлаждении однородных соединений условий для возникновения поля собственных напряжений нет, поэтому термическая обработка является эффективным способом их снятия. В отличие от этого при охлаждении соединений из сталей разных структурных классов в них возникают новые внутренние напряжения, условно называемые напряжениями отпуска, обусловленные разностью характеристик термического расширения свариваемых сталей. В соединениях аустенитной стали с перлитной охлаждение после нагрева вызывает в аустенитной стали появление остаточных напряжений растяжения, а в перлитной — уравновешивающих их напряжений сжатия. В сварных соединениях перлитной стали с высокохромистой наоборот в перлитной стали возникают напряжения растяжения, а в высокохромистой сжатия. Аналогичные закономерности распределения остаточных напряжений сохраняются в биметаллических изделиях, выполненных наплавкой, взрывом и другими способами, например, вибрационной обработкой. [c.434]

В ряде случаев немаловажное значение имеет также наличие в сварных соединениях остаточных напряжений. Результаты испьгганий [c.131]

Существуют различные экспериментальные и расчетные методы определения ОСН и деформаций. Комплексное исследование ОСН расчетными и экспериментальными методами, сопоставление соответствующих данных позволяют судить о достоверности получаемых значений и характере распределения остаточных напряжений (ОН) в сварном соединении. Кроме того, появляется возможность оценить корректность и приемлемость принятых в расчетах допущений. В связи с этим в данном разделе рассматриваются основные расчетные и экспериментальные методы определения ОСН и выявляются преимущества и недостатки, присущие каждой группе методов. [c.269]

Деформации конструкций при сварке. Вследствие соединения свариваемых элементов в условиях резко неравномерного нагрева в них возникают остаточные напряжения, местные пластические деформации и коробление. [c.68]

Местный отпуск применяют для снятия пиковых величин остаточных напряжений и восстановления пластических свойств сварных соединений. При местном отпуске нагревают до заданной температуры лишь часть конструкции. [c.35]

Механические способы (проковка, прокатка, вибрация, взрывная обработка, ультразвуковая обработка, приложение нагрузки к сварным соединениям) основаны на создании пластической деформации металла сварных соединений, вследствие чего происходит снижение растягивающих остаточных напряжений. [c.36]

Сварные соединения более подвержены коррозионным поражениям по сравнению с основным металлом в связи со структурными изменениями металла, неоднородностью структуры и свойств, наличием остаточных напряжений и деформаций. [c.44]

Магнитоупругий метод определения остаточных напряжений основан на зависимости магнитной проницаемости объема металла от значения действующего в данном объеме остаточного напряжения. Этот метод можно использовать лишь для металлов, обладающих магнитными свойствами. Достоверные результаты получают при измерении остаточных одноосных напряжений в основном металле сварного соединения. Применение этого метода для определения остаточных напряжений в шве и околошовной зоне может приводить к заметным погрешностям. Это объясняется тем, что магнитная проницаемость в шве и околошовной зоне после сварки изменяется по сравнению с ее значением до сварки не только под действием возникших остаточных напряжений, но и вследствие изменения химического состава шва, роста зерна, изменения структуры околошовной зоны и других явлений. [c.424]

Метод определения остаточных напряжений на основе регистрации твердости используют при исследовании поверхностных напряжений. Разработанные физические основы метода устанавливают однозначное влияние одно- и двухосных напряжений на изменение твердости поверхностного слоя. Для участков сварного соединения, претерпевших высокотемпературную пласти- [c.424]

Рис. 11.13. Остаточные напряжения в многослойных швах а — схема сварного соединения б, в — соответственно распределение напряжений Ох и а, по толщине шва

На рис. 11.14 представлены характерные эпюры распределения остаточных компонентов напряжений по оси шва в электрошлаковом сварном соединении толщиной б = 700 мм, полученные непосредственными измерениями. На поверхности сварных соедине- Рис, 11.14. Распределение НИЙ остаточные продольные напряже- остаточных напряжении по [c.429]

При проведении диагностирования технического состояния с целью определения ресурса безопасной эксплуатации хранилища жидкого аммиака необходимо отнести к сосудам 1-й группы. В соответствии с требованиями Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением и ОСТ 26-291, объем контроля сварных соединений должен составлять 100%. Аммиак - трудногорючее токсичное вещество и в соответствии с ГОСТ 12.1.007-98 относится к четвертому классу опасности. В аммиачных сосудах возможно появление одного из наиболее опасных видов коррозии - коррозионного растрескивания, которое возникает н зонах с повышенными значениями остаточных напряжений, прежде всего в сварных соединениях. [c.14]

Существующие методы расчета на прочность не учитывают фактора механической неоднородности. Между тем, в большинстве случаев разрушения сварных соединений аппаратов происходят в области твердых, охрупченных участков зоны термического влияния. Следует также помнить, что локальный сварочный нагрев приводит к возникновению остаточных напряжений, способствующих повышению уровня напряженности металла. [c.368]

С помощью сварки получают соединения, равнопрочные основному материалу масса сварных конструкций меньше массы конструкций с другими видами соединений. Процесс сварки характеризуется высокой производительностью, его можно автоматизировать. К недостаткам сварки относятся наличие остаточных напряжений в свариваемых элементах, вызывающих их коробление, а в ряде случаев затруднение контроля качества соединения и повышенная чувствительность к вибрациям в связи с концентрацией напряжений. [c.366]

Пайкой называют соединение металлических или металлизированных деталей с помощью припоя (расплавленного металла или сплава), температура плавления которого ниже температуры плавления материала соединяемых деталей. В отличие от сварки пайка сохраняет неизменными структуру, механические свойства и химический состав основного материала. Пайка вызывает значительно меньшие остаточные напряжения. В процессе пайки между соединяемыми поверхностями деталей вводится расплавленный припой, который после остывания образует шов, менее прочный, чем сварной. Качественный паяный шов можно получить только при чистых поверхностях спаиваемых деталей. Для защиты поверхности от окисления применяют флюсы, которые, защищая поверхности от окисления, повышают текучесть припоя. [c.371]

Известно [27, 30], что ограничение значений твердости металла сварного шва является одним из практических методов снижения склонности сварного соединения к сероводородному растрескиванию. Как следует из [11, 12, 25, 31], на образование трещин в сварном соединении оказывает влияние неоднородность структуры металла, наличие в ней зон, склонных к растрескиванию, уровни действующих и остаточных напряжений. Именно в сварных соединениях локализуется большая часть разрушений металла, связанных с сероводородным растрескиванием. Наиболее негативное влияние оказывает быстрое охлаждение шва с образованием перлитно-бейнитной смеси с мартенситом. Стойкость к сероводородному растрескиванию металла сварного шва меньше, чем основного металла не только из-за наличия остаточных напряжений, но и вследствие присутствия различных дефектов. Для сталей повышенной прочности характерно сероводородное растрескивание по сварному шву и зоне термического влияния. Для сталей обычной прочности избирательное разрушение по шву и зоне термического влияния отмечается лишь при переохлаждении. [c.63]

В результате механической обработки (фрезой 7 = 40 мм) угловых швов на конус (треугольной формы) обрываемого дополнительного поясного листа элементов Н-образного сечения (высотой 160 мм) из стали MI6G [21 ] относительная долговечность образцов по трещинообразованию повысилась более чем в 1,8 раза при пульсирующем цикле и более чем в 11 раз при симметричном цикле. Повышение долговечности было получено при наличии остаточных напряжений. Следовательно, при снижении концентрации напряжений одновременно уменьшается и вредное влияние на выносливость соединений остаточных напряжений. [c.125]

Наиболее распространенными промежуточными материалами для соединения стекол являются алюминий, медь, ковар, ниобий, титан. Промежуточные прокладки применяют в виде фольги толщиной, как правило, не более 0,2 мм. При увеличении толщины прокладки металл выступает в роли самостоятельного конструкционного материала. Так, например, для ДСВ кварца, чтобы свести к минимуму влияние остаточных напряжений на прочностные характеристики, применяют промежуточные прокладки толщиной не выше 0,05 мм. Необходимость применения вакуума диктуется, как правило, материалом прокладки или промежуточных слоев, применяемых при создании соединения. Следует помнить, что механизм взаимодействия при ДСВ металлов отличается от ДСВ стекла с металлом, когда соединение осуществляется через систему переходных окисных слоев, поэтому глубокий вакуум может изменить стехиометрию первоначальных окислов, выращенных на металле. Так, при сварке кварца через закись меди при глубине вакуума, превышающего 0,0133 Па, наблюдается энергичная диссоциация промежуточного слоя, что ослабляет сварное соединение. Сварное соединение на воздухе не образуется из-за окисления закиси до окиси. Поэтому оптимальный вакуум для данного случая 1,33—0,133 Па. Несоответствие ТКЛР металлов прокладки и стекла приводит к появлению при остывании в сварном соединении остаточных напряжений, которые могут разрушить соединение, если их значение превышает допустимое. Наиболее опасными являются растягивающие напряжения, так как стекло выдерживает большие нагрузки на сжатие. Уровень остаточных напряжений, возникающих в соединении, зависит от толщины привариваемого металла, релаксационной способности соединяемых материалов, а также от скорости охлаждения. [c.223]

Электрошлаковую сварку широко применяют при изготовлении конструкций из толстолистовых низкоуглеродистых и низколегированных сталей. При этом равнопрочпость сварного соединения достигается за счет легирования металла шва через электродную проволоку и перехода элементов из расплавляелшго металла кромок основного металла. Последующая термообработка, помимо снижения остаточных напряжений, благоприятно влияет и на структуру и свойства сварных соединений. [c.228]

Развитие соединений происходит в направлениях обеспечения равнопрочности, равножесткости и приближения по форме к целым деталям, исключения или уменьшения остаточных напряжений и необходимости последующей механической обработки. [c.486]

Общий высокий отпуск является цаиболее эффективным методом уменьшения остаточных напряжений, так как позволяет снизить напряжения на 85—90% от исходных значений и одновременно улучшить пластические свойства сварных соединений. Высокий отпуск состоит из нагрева (для стали до температуры около 650°С), выдержки (2—4 ч) и медленного охлаждения. [c.35]

В однопроходных сварных соединениях — втавр, внахлестку и угловых — сказанное выше относительно значений и характера распределения продольных остаточных напряжений Ох в стыковых швах сохраняет свою силу. [c.427]

При электрошлаковой сварке соединение формируется сразу по всей толщине. Возникающие остаточные напряжения в значительной степени зависят от толщины металла. При толщинах до 100 мм усадка металла шва и высокотемпературной около-шовной зоны в направлении толщины происходит свободно, поэтому остаточные напряжения в направлении толщины незначительные. Продольные остаточные напряжения Gx достигают предела текучести металла, и их распределение в поперечном сечении подобно случаю однопроходной сварки пластин встык. При дальнейшем увеличении толщины механизм образования остаточных напряжений изменяется, так как усадка металла в направлении толщины не может при этом происходить беспрепятственно. Вследствие этого возникают значительные остаточные растягивающие напряжения ст . С ростом толщины свариваемого металла при электрошлаковой сварке наблюдается неравномерность распределения температур по толщине, вызванная теплоотдачей с поверхностей. При этом температура в глубине шва выше, чем на поверхностных участках. На стадии охлаждения это приводит к появлению растягивающих поперечных напряжений Оу в глубине металла шва. [c.429]

Растрескивание металла трубопроводов вследствие водородного охрупчивания зарождается на участках стали с твердой мартенситной структурой, обычно в местах концентрации остаточных напряжений, возникающих при изготовлении труб. Как правило, коррозионное растрескивание кольцевых швов трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие среды, связано с непроваром в корне шва или внутренним подрезом. Любая прерывистость в корне шва может явиться причиной коррозионного растрескивания, при этом скорость распространения трещин в процессе эксплуатации газопроводов сернистого газа определяется глубиной и радиусом поверхностного дефекта в вершине сварного соединения [19]. Исследования коррозионных повреждений трубопроводов, изготовленных из стали марки 17Г2С и транспортирующих газ с примесью сероводорода (до 2%), показали, что общим для всех случаев разрушения сварных соединений является зарождение трещин [c.17]

В 1974 г. произошло разрушение трубопровода 0114 мм обвязки одной из скважин УКПГ-б ОНГКМ. В области фланца образовалась сквозная трещина, находившаяся на расстоянии 15-23 мм от оси сварного шва. Структура металла фланца в зоне образования и развития трещины состояла из грубопластинчатого перлита. Методами электронной фрактографии установлено, что металл фланца был сильно загрязнен неметаллическими включениями, по которым распространялось разрушение, имевшее преимущественно хрупкий характер. Причиной возникновения этого повреждения явилось наличие в металле фланца большого количества неметаллических включений типа оксисульфидов и непроваров глубиной до 2 мм общей протяженностью около 50 мм в корне сварного шва. Кроме того, отсутствие термообработки сварного соединения способствовало возникновению в околошовной зоне структуры троостита, не обладающей достаточной стойкостью к сероводородному растрескиванию, и высокого уровня остаточных напряжений. [c.27]

Дефекты основного металла и сварных соединений приводят к образованию некогерентных границ зерен, коррозионно нестойких пленок, создают концентрацию макро- и микронапряжений, повышают термодинамическую неустойчивость дефектных участков поверхности и интенсифицируют их наво-дороживание и электрохимическое растворение. Поэтому для повышения надежности оборудования и коммуникаций, контактирующих с сероводородсодержащими средами, наряду с тщательным входным контролем соответствия материалов конструкций техническим условиям на их поставку и неразрушающим контролем монтажных сварных соединений, эффективными являются предпусковые гидроиспытания металлоконструкций давлением, создающим напряжения до 95% от минимального нормативного значения предела текучести металла [33, 34]. В ходе этих испытаний разрушаются участки основного металла и сварных соединений, содержащие потенциально опасные дефекты. Вокруг оставшихся неопасных дефектов образуются зоны остаточного сжатия, повышаюшего коррозионную стойкость сварных соединений. Кроме того, после гидравлических испытаний в 2-3 раза снижаются максимальные остаточные напряжения в зоне сварных соединений труб за счет пластического удлинения растянутых областей металла. Одновременно снижаются наиболее высокие монтажные напряжения в трубопроводах. Там, где по техническим причинам проведение гидроиспытаний не представляется возможным, для выявления недопустимых дефектов необходимо применять 100%-ный радиографический контроль сварных соединений и его 100%-ное дублирование ультразвуковым методом [25, 35]. [c.67]

Отжиг для снятия остаточных напряжений применяют для отливок, сварных соединений, деталей после обработки резанием и др., в которых в процессе предшествующих технологических операций из-за неравномерного охлаждения, неоднородной пластической деформации и т.п. возникли остаточные напряжения. Они могут вызвать изменения размеров, коробление и появление трещин в деталях при их обработке, эксплуатации и хранении Отжиг проводится при температуре 160-700 °С с последующим медленныл охлаждением. [c.53]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...