СВАРОЧНЫЕ Концентрация напряжений

По указанной причине все упомянутые стандарты, регламентирующие конструктивные элементы разделки кромок, учитывают возможность варьирования силой сварочного тока, напряжением, диаметром электродной проволоки (плотностью тока) и скоростью сварки. В тех случаях, когда процесс сварки обеспечивает использование больших токов, высокой плотности тока и концентрации теплоты, возможны повышенная величина притупления, меньшие углы разделки и величина зазора (например, при механизированной сварке под флюсом и в защитных газах). [c.13]

Соединение элементов арматуры (фланцы, штуцера) со стенкой сосуда обычно делают стыковым, допуская соединение угловыми швами или рельефной сваркой только для материалов, мало чувствительных к концентрации напряжений. Стыковые круговые швы выполняют односторонней сваркой па подкладке с канавкой. Вид сборочно-сварочной оснастки и конструктивное оформление стыка определяются необходимостью плотного прижатия кромок к подкладке, предотвращения их перемещений в процессе сварки и уст- [c.269]

Это объясняется а) концентрацией напряжений (связанной с геометрией стыка, сварочными дефектами, а для фланговых и косых угловых швов — совместной работой с соединяемыми. элементами) [c.66]

Наплывы, резко изменяя очертания швов, образуют концентраторы напряжений и тем самым снижают выносливость конструкций. Наплывы, имеющие большую протяженность, следует считать недопустимыми дефектами, так как они, кроме того, что вызывают концентрацию напряжений, нередко сопровождаются непроварами. Небольшие местные наплывы, вызванные случайными отклонениями сварочных режимов от нормальных, можно считать допустимыми дефектами. [c.141]

Обеспечение надежности проектируемого инженером изделия требует того, чтобы оно обладало хорошими конструктивными свойствами (например, чтобы не возникали резкие концентрации напряжений или ситуации, способствующие коррозии, и т. п.), хорошей технологичностью например, чтобы не возникали или были бы малыми всевозможные остаточные напряжения, в частности сварочные напряжения, напряжения oi усадки бетона и т. п.), хорошими эксплуатационными свойствами (например, условия эксплуатации должны предусматривать защиту конструкции от действия агрессивной среды) и, наконец, чтобы хорошим (надежным) был сам Материал конструкции. [c.378]

Три знакопеременной нагрузке влияние сварочных напряжений на прочность конструкции зависит от ряда факторов. Они практически не влияют на циклическую прочность конструкции в том случае, если материал находится в вязком состоянии и если в изделии отсутствуют конструктивные и технологические концентраторы напряжений. Сварочные напряжения могут снижать циклическую прочность при наличии повышенной концентрации напряжений, особенно в конструкциях из материала с пониженными пластическими свойствами. В то же время усталостная прочность может быть повышена созданием в конструкциях при помощи различных технологических процессов благоприятных остаточных напряжений. При анализе условий работы конструкции со сварочными напряжениями необходимо также учитывать, что в наиболее распространенных сварных соединениях из малоуглеродистой и низколегированных перлитных сталей участки шва и прилегающей к нему зоны термического влияния, где действуют напряжения растяжения., являются более прочными. [c.60]

Так как большое число деталей машин и элементов конструкций (вращающиеся валы и оси, подкрановые балки, несущие узлы транспортных установок и т. д.) работает при переменных во времени напряжениях и за весь срок службы число циклов нагружения достигает 10 —10 и более, то наиболее вероятным эксплуатационным повреждением для них оказывается многоцикловое усталостное. Усталостное разрушение начинается обычно в зонах с максимальными амплитудами циклических напряжений или в местах технологических дефектов (поверхностных, сварочных). Трещины усталости при указанных выше базах по числу циклов, возникают и распространяются при номинальных напряжениях ниже предела текучести. Расчетными характеристиками при определении прочности и ресурса в этих случаях являются пределы выносливости и кривые многоцикловой усталости с отражением роли конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов (абсолютные размеры сечений, асимметрия цикла, концентрация напряжений, среда, состояние поверхности и др.) [2, 3]. В связи с разбросом характеристик сопротивления усталости а [c.11]

Особое внимание при выполнении сварочных работ необходимо обратить на недопустимость подрезов на корпусе печи, наличие которых в условиях тяжелого режима работ печи может привести вследствие концентрации напряжений к появлению трещин. [c.582]

Вероятно, более высокая неоднородность поверхности сварного шва, формы и размеров ядер сплавления, полученных с частотой импульсов сварочного тока 100 имп./мин, оказывает негативное влияние на усталостную и коррозионной усталостную долговечность сварных соединений, связанное также с более высокой степенью концентрации напряжений на участках пересечения ядер, что подтверждается результатами измерения микротвердости. [c.18]

Деформации, напряжения и перемещения относятся к сопутствующим сварочным процессам, оказывающим отрицательное воздействие на конструкцию в процессе ее изготовления и в последующем, снижая ее эксплуатационные характеристики, ухудшая качество. Так, напряжения в сварной конструкции уменьшают величину усталостной прочности, особенно если в сварном соединении имеется концентратор напряжений. В реальных конструкциях роль надреза, т. е. концентратора напряжений, может выполнять непровар, трещина и т. п. Форма шва также определяет характер распределения напряжений наличие усиления сверху и снизу шва вызывает в месте перехода от шва к основному металлу концентрацию напряжений. [c.498]

Непровары, включения и особенно наличие сварочных трещин могут вызывать большую концентрацию напряжений. Понижение сопротивления усталости за счет концентрации рабочих напряжений в значительной степени будет зависеть от одновременного влияния остаточных напряжений. Если опасная зона с концентратором рабочих напряжений расположена в области действия остаточных растягивающих напряжений, то суммарный неблагоприятный эффект может быть весьма значительным. И наоборот, — даже большая концентрация рабочих напряжений, приходящаяся на область действия благоприятных остаточных сжимающих напряжений, может не приводить к заметному понижению усталостной прочности. [c.35]

Оценка влияния абсолютных размеров на сварные соединения при циклических нагрузках усложняется вследствие гетерогенности сварного соединения (как по механическим свойствам, так и по структуре), наличия сварочных остаточных напряжений и концентрации напряжений, вызываемой геометрической формой шва и технологическими дефектами. Указанные факторы сильно затрудняют моделирование сварных деталей и элементов сооружений. [c.38]

При выполнении стыковых соединений прежде всего стремятся обеспечить полный провар и получить металл с необходимыми механическими свойствами, без сварочных дефектов. Внешней форме шва обычно уделяется меньшее внимание. Вместе с тем прочность стыковых соединений в значительной степени определяется формой и внешними размерами сварного шва. Особенно резкое понижение прочности отмечается для тех соединений, в которых усиление шва выполнено с резким переходом к основному металлу, вследствие чего создается значительная концентрация напряжений. [c.74]

Обратными разрушению гладких образцов, обусловленному зарождением усталостной трещины, являются разрущения образцов, имеющих острые концентраторы напряжений. Ими могут быть дефекты в сварочных швах или дефекты, связанные с особенностями конструкции (например, в самолете Комета-1 , где концентрация напряжения у острых углов окон в фюзеляже оказалась достаточной для зарождения и роста трещин в нормальных условиях эксплуатации циклы повышения и понижения давления, порывы ветра, вибрации, грубые посадки и т. д.). Можно предположить, что при циклическом нагружении у основания концентратора напряжения происходят последовательно те же самые события (т. е. развитие дислокационной субструктуры, локализация скольжения, образование трещин в полосах скольжения), что и на поверхности гладкого образца. Однако, если коэффициент концентрации напряжений велик, то развитие этих событий будет происходить при небольшом внешнем напряжении, поэтому стадия II роста трещины не обязательно быстро приведет к окончательному разрушению. Трещина будет распространяться с ускорением, но скорость ее продвижения будет настолько малой, что работоспособность детали будет гарантирована в течение долгого времени, несмотря на растущую в ней трещину. Такой подход к оценке работоспособности требует знания как окончательной вязкости материала, так и связи скорости роста трещины с напряжениями, возникающими в процессе службы детали. [c.225]

Так, например, на сопротивление усталости сварного соединения кроме абсолютных размеров, концентрации напряжений и состояния поверхност и влияют механические свойства металла шва, околошовной зоны и основного металла, распределение остаточных напряжений, дефекты сварки (непровары, неметаллические включения, сварочные трещины и т. д.). Эти факторы, в свою очередь, зависят от материала электродов и обмазки, от свойств основного металла, от технологии сварки, от квалификации сварщика, от методов контроля и выбраковки дефектных изделий и т. д. [c.277]

Если конструкцию невозможно видоизменить с учетом указанных выше обш,их правил, которые связаны с уменьшением числа дефектов сварки и снижением концентрации напряжений, то основной мерой является применение материала с более высокой вязкостью, т. е. материала, находящегося в нижней части табл. 1. Такой материал может выдерживать высокий уровень напряжений при наличии большего числа дефектов. В этом случае затраты средств выше из-за высокой стоимости материала. Однако этот способ является, вероятно, более экономичным, так как уменьшается объем сварочных работ в процессе изготовления конструкции и обеспечивается общая гарантия от разрушений в про- [c.248]

Для предотвращения быстрого разрушения сосудов, работающих под давлением, необходимо оговаривать минимальную вязкость разрушения различных материалов, что допускает наличие в материале дефектов определенного размера при соответствующем уровне напряжений. При установлении уровня напряжений следует учитывать обусловленные расчетом напряжения в конструкции, зоны значительной концентрации напряжений, а также вторичные температурные и остаточные напряжения сварочного процесса. Уровень вязкости разрушения должен быть связан с условиями работы материала. Например, необходимо учитывать, будет ли иметь место охрупчивание материала у сварных швов. Для этих обоих случаев вероятность разрушения значительно уменьшается в результате термического снятия напряжений. Уровень локальных напряжений может быть снижен механическим снятием напряжений. [c.254]

Поры образуются при сварке загрязненных кромок металла, т. е. при плохой зачистке от окалины, ржавчины. Поры и шлаковые включения образуются часто вследствие недостаточного сварочного тока и чрезмерно большой скорости сварки. Размеры пор и шлаковых включений колеблются от нескольких микрометров до нескольких миллиметров. Форма их обычно сферическая. Шлаковые включения могут располагаться на границе сплавления основного металла с наплавленным, не-провары чаще всего — в корне шва. Шлаковые включения могут вызвать местную концентрацию напряжений и снизить прочность соединения. Встречаются микроскопические шлаковые включения — загрязнения в виде нитридов, сульфидов, легкоплавких эвтектик, оксида железа. [c.4]

Непровары чаще всего образуются при небольшом зазоре между кромками и малом угле их скоса, завышенном притуплении и загрязнении кромок, неточном направлении электродной проволоки относительно места сварки, недостаточном сварочном токе или чрезмерно большой скорости сварки. Они снижают работоспособность сварного соединения за счет ослабления рабочего сечения, создают концентрацию напряжений в шве. [c.5]

Чтобы избежать хрупкого разрушения сварного соединения, необходимо воздействовать хотя бы на один из этих факторов. Концентрация напряжений и температура в меньшей степени поддаются изменению по сравнению с остаточными сварочными напряжениями. Поэтому в зависимости от условий работы и назначения сварного соединения проводятся различные мероприятия, начиная от перераспределения остаточных напряжений и кончая их полным устранением. [c.120]

С увеличением толщины свариваемого металла пластичность сварных соединений уменьшается вследствие неблагоприятных структурных изменений и структурных напряжений в металле шва и околошовной зоны, повышения сварочных напряжений и ухудшения качества основного металла. Эти факторы значительно снижают пластичность сварных соединений при наличии низких температур и резкой концентрации напряжений. Повышение погонной энергии с увеличением толщины свариваемого металла позволяет повысить пластичность металла шва с одновременным снижением его прочности. Влияние скорости охлаждения наиболее резко сказывается при сварке угловых и многослойных стыковых швов, поэтому такие соединения нельзя рекомендовать для ответственных конструкций. Наряду с этим для соединения элементов изделия следует использовать сварные швы, сечение которых находится в определенном соотношении с толщиной металла. При толщине металла 16—24 мм рекомендуется применять шов с сечением не менее 35 мм , при 25—40 и 41—50 мм — соответственно 50 и 60 мм . Скорость охлаждения при этом не должна превышать 30°С в 1 с. [c.124]

Сварка вызывает в изделиях появление напряжений, существующих без приложения внешних сил. Напряжения возникают по ряду причин, прежде всего из-за неравномерного распределения температуры при сварке, что затрудняет расширение и сжатие металла при его нагреве и остывании, так как нагретый участок со всех сторон окружен холодным металлом, размеры которого не изменяются. Вследствие структурных превращений участков металла околошовной зоны, нагретых в процессе сварки выше критических точек, в свариваемых конструкциях возникают структурные напряжения. В отличие от напряжений, действующих на конструкцию во время ее эксплуатации и вызываемых внешними силами, эти напрял ения называют внутренними (собственными) и остаточными сварочными напряжениями. Если значения сварочных напряжений достигнут предела текучести металла, они вызовут изменение размеров и формы, т. е. деформацию изделия. Деформации могут быть временными и остаточными. Если остаточные деформации достигнут заметной величины, они могут привести к неисправимому браку. Остаточные напряжения могут вызвать не только деформацию сварного изделия, но и его разрушение. Особенно сильно проявляется действие этих напряжений в условиях, способствующих хрупкому разрушению сварного соединения, которое происходит в результате неблагоприятного сочетания концентрации напряжений, температуры и остаточных напряжений. Первые два фактора меньше поддаются изменению, чем остаточные напряжения, поэтому применяют ряд мер по предотвращению и снижению сварочных напряжений и деформаций. [c.97]

Причины образования непроваров плохая подготовка кромок при сборке под сварку (малый угол скоса кромок, чрезмерное притупление, малый зазор или его отсутствие), недостаточная мощность сварочной дуги, чрезмерная скорость сварки, грязь, окалина и шлак на поверхности свариваемых кромок. Непровары — опасные дефекты. Они могут стать причиной разрушения конструкции в результате повышенных концентраций напряжений и уменьшения площади поперечного сечения металла шва. [c.265]

Коррозионное растрескивание происходит при одновременном воздействии значительных растягивающих напряжений и коррозионной среды (например, морской воды, конденсата, сварочных флюсов, обезжиривающих смесей, смазок, органических растворителей и различных химических веществ (табл. 3.2)). Растягивающие напряжения возникают на поверхности металла при статической нагрузке. Коррозионное воздействие приводит к концентрированию напряжений и превышению ими предела текучести металла. При достаточно длительной выдержке сочетание коррозии металла с высокими локальными концентрациями напряжений приводит в конечном счете к потере прочности. Неметаллы также проявляют сходные особенности поведения. [c.46]

Практика эксплуатации сварных нетермообрабатываемых конструкций в условиях циклического нагружения показывает, что в большинстве случаев разрушения возникают в сварном шве или области сопряжения шва с основным металлом. Это связано с комплексом факторов, снижающих работоспособность сварных соединений, основными из которых являются концентрация напряжений и деформаций в зонах сопряжения шва с основным металлом, остаточные сварочные напряжения (ООН), а также ухудшение характеристик сопротивления усталости металла шва и зоны термического влияния по отношению к основному металлу [59, 119, 144]. [c.268]

Точечной сваркой соединяют две заго товки и более. Наилучшее качество сварки получают при соединении двух заготовок. Внешняя поверхность при точечной сварке получается достаточно гладкой, а статическая прочность достаточно высокой. Однако вокруг сварочных точек происходит зtlaчитeльнaя концентрация напряжений, влияющая на предел выносливости. [c.65]

К специальным методам относятся применен1 е сварочных проволок, дающих сварной шов более коррозионно-стойкий, чем основной металл регулирование режимов сварки с целью получения благоприятных структур в зоне термического влияния уменьшение концентрации напряжений снятие остаточных сварочных напряжений. [c.45]

При выполнении кольцевых швов из материалов мало-HYBI гвительных к концентрации напряжений используют ос-гающиеся подкладные кольца, которые облегчают центровку к[)омок и их одностороннюю сварку. Для высокопрочных материалов кольцевые стыки собирают и сваривают на съемных подкладках разжимных колец. Однако необходимо учеты-вать, что из-за подогрева кромок впереди сварочной дуги они расширяются и отходят от подкладного кольца в радиальном направлении, что может привести к смещению кромок или оГ)1>азованию домика. В тонкостенных сосудах смещение к х)мок в стыковом шве - опасный концентратор. Для их предотвращения можно применять наружные стяжные ленты или более эффективно) прижатие кромок к подкладкам роликом, перекатывающимся по поверхности стыка непосредственно черед сварочной дугой. Приспособление для прижатия кро- [c.19]

Голографические методы контроля. Методы основаны на интерференции световых волн. Источником световых волн являются оптические квантовые генераторы, позволяющие получать свет с определенной длиной волны (монохроматические волны) и в определенной фазе колебаний (когерентные волны). Использование лазеров (лазерных диодов) позволяет восстанавливать мнимое объемное изображение объекта в целом либо части этого объекта. Фиксируя на детекторе (фотопластинке или экранр монитора) наложенные изображения состояния объектов (например, без нагрузки и под нагрузкой), получают интерференционные картины, которые являются источником информации о наличии дефектов в объектах контроля. При этом интерференционные картины весьма чувствительны к незначительным перемещениям частей поверхности, которые появляются в области концентрации напряжений объекта контроля вследствие наличия в нем дефекта. Метод, основанный на голографический интерференции световых волн, применяется в основном для анализа напряженно-деформированно-го состояния сварных соединений и контроля за остаточными сварочными напряжениями. [c.211]

При изготовлении тонкостенных оболочковых конструкций для химического аппаратостроения в целях защиты их поверхности от воздействия агрессивной среды и сохранения прочности и пластичности металла при низкой температуре используют самые разнообразные материалы (биметаллы, цветные металлы и сплавы, среднелегированные стали и др ) В связи с этим технология сварки таких конструкции достаточно сложна, нередко требует сочетания различных способов, специальных присадков, дополнительных мероприятий по предотвращению трещинообразования, защите сварочной ванны от окисления и т.д Для операций сборки и сварки цилиндрической части сосудов обычно применяют роликовые стенды, оборуд>я их paзличны и приспособлениями флюсовыми подушками, стяжными скобами, автоматическими головками для сварки, распорками, центраторами и др Сварку обечайки с днищем производят стыковыми швами за один или несколько проходов В стенки сосудов и аппаратов приходится вваривать патрубки, лючки, штуцера и другие элементы, сварные соединения которых часто являются инициаторами разрушения конструкции На рис 19 приведены в качестве примера некоторые варианты конструктивного оформления шт церов в аппаратах химического производства. Варианты с дополнительно усиливающими кольцами (см. рис 1 9,й) и утолщенными патрубками (см рис 19,6) выполняются угловыми швами, в зонах которых возникает значительная концентрация напряжений В данном месте часто появляются усталостные трещины Более предпочтительными с точки зрения повышения работоспособности являются варианты соединений с вытяжкой горловины (см рис. [c.18]

В ФРГ были подвергнуты испытанию внутренним давлением при комнатной температуре с тензометриро-ванием напряжений и доведением до разрушения три демонтированных котельных барабана. В процессе эксплуатации в них были обнаружены трещины около отверстий. Трещины выбрали и затем заварили электро-дуговои сваркой. Все три барабана разрушились хрупко при расчетных напряжениях, вычисленных по нормам расчета на прочность и значительно меньших предела текучести. Концентрация напряжений, местная подкалка, сварочные напряжения и неудовлетворительная тер- [c.348]

Если судить о работоспособности сварных конструкций только по критериям сопротивления однократной статической или динамической нагрузкам, то можно впасть в серье зные ошибки. Опасное снижение прочности в сварных конструкциях может происходить не только вследствие концентрации напряжений, обусловленных формой, но и вследствие ряда других неблагоприятных факторов непроваров, резкой неоднородности свойств в зоне соединения, обезуглероживания металла, неблагоприятного нарушения структуры металла, проявления остаточных напряжений и других причин, специфических для сварочного процесса. [c.3]

Низколегированные стали с высоким сопротивлением разрыву находят ограниченное применение в сварных металлоконструкциях, так как усталостная прочность соединений из этих сталей не выше усталостной прочности соединений из мягких сталей. Предполагали, что в этом повинен металлургический фактор. Низкая усталостная прочность соединений из низколегированных сталей не является следствием проявления остаточных сварочных напряжений или нескожко более высокой чувствительности к надрезу зоны термического влияния. Прочность определяется степенью концентрации напряжений, вызываемой формой усиления шва. Когда степень концентраций мала (в результате механического удаления усиления шва или при обеспечении плавного перехода шва к основному металлу путем наложения шва с помощью аргонной горелки), то можно получить пределы выносливости сварных соединений, соизмеримые с пределом выносливости малоуглеродистой и низколегированной сталей [29, 112, 235] (см. табл. 8). [c.79]

В течение длительного времени применение высокопрочных сталей для сварных сосудов давления ограничивалось в связи с технологическими трудностями, опасностями возникновения сварочных трещин, повышенной склонностью этих сталей к хрупким разрушениям и большой чувствительностью к концентрации напряжений. Последнее обстоятельство является особенно небла-гоприятным при циклических нагрузках сосудов, [c.205]

Концентрация напряжений у кромки шва может быть снижена обычным сварочным процессом до уровня, при котором достигается значительное повышение прочности соединения. На образцах на-хлесточных соединений (см. рис. 43, б) в результате сглаживания профиля у кромки шва удалось повысить сопротивление усталости соединений низколегированной стали на 56% [235]. [c.253]

В данной главе приводятся также общая характеристика прочности и распределение напряжений в сечениях для швов различных типов. Эти сведения могут быть полезными при проектировании сварных соединений. Подробнее о распределении напряжений в сварных швах изложено в работе [161 значения концентраций напряжений приведены в [1, 161 теоретическому определению сварочных напряжений посвящены монография (161 общим вопросам проектирования сварных конструкций — работа [22]. Перечисленные вопросы представляют интерес при оценке усталостной прочности соединений в случаях, если они подвергаются многацикловым нагружениям [1, 26]. [c.363]

При V-образной и Х-образной разделках кромок допустимо выполнять стыковку листов без дополнительных скосов, если разница в толщине стыкуемых листов не превышает указанной на рис. 111.1.9, в, г, д. Работоспособность сварных крановых металлических конструкций, особенно в северном исполнении по ГОСТ 14892—69 , может бытъ повышена путем соблюдения требований к сварным соединениям, обеспечиваюш,им снижение концентрации напряжении и уменьшение сварочных напряжений (см. п. 1.19). [c.351]

Существуют также конструктивные меры борьбы со сварочными напряжениями и деформациями. С помощью этих мер стараются получить равномерное по сечению изделия распределение напряжений от рабочей нагрузки и остаточных, а также устранить всевозможные концентраторы напряжений. Для этого сводят до минимума число пересекающихся и сближающихся швов число швов, образующих замкнутый коптур сокращают скопление швов в изделии обеспечивают свободные деформации в частях изделия при сварке швов (постановка лишних ребер жесткости или косынок, уменьшающих гибкость изделия, часто приносит вред) применяют по возможности стыковые швы, которые обеспечивают наименьшую концентрацию напряжений. [c.98]

При повышении погонной энергии сварочной дуги увеличивается объем расплавленного металла. Если увеличение погонной энергии произошло за счет повышения силы сварочного тока, заметно возрастет и давление дуги. Поэтому при повышении погонной энергии возможно, что силы, давления дуги и гидростатического давления станут больше сил поверхностного натяжения, что приведет к вытеканию металла и образованию прожогов (рис. 84). Причинами прожогов являются также неравномерная скорость сварки, увеличенный зазор. Прожоги появляются при сварке металла небольшой толшпны, первого слоя в многослойных пшах и при сварке вертикальных швов снизу вверх. Особенно часто прожоги возникают при сварке металла небольшой толшины, когда ширина сварочной ванны достигает значительных размеров и иногда превышает толщину металла. При сварке на весу можно избежать прожогов за счет уменьшения давления дуги и объема сварочной ванны, используя для этого пмпульсно-дуговую сварК), Существуют дефекты, называемые поджогами металла Они возникают в процессе возбуждения дуги рядом с-разделкой кромок. Этот дефект обязательно надо удалять, так как он является источником концентрации напряжений. [c.231]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...