Влияние внутренних напряжений на сварное соединение

Влияние внутренних напряжений на сварное соединение 283 [c.283]

ВЛИЯНИЕ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ НА СВАРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ [c.283]

Кроме того, существенное и обычно неблагоприятное влияние на свойства более крупных деталей оказывают технологические факторы меньшая проработка при ковке, прокатке, штамповке более грубая структура при литье большие внутренние напряжения в сварных соединениях. [c.247]

Повреждения таких соединений развиваются преимущественно с наружной стороны, в зоне перехода толстостенного трубного элемента к сварному шву (см. рис. 2.22 д, е). Вместе с тем, по результатам расчетных исследований, проведенных в АООТ "ВТИ", установлено влияние параметра тонкостенной трубы на напряженное состояние сварного соединения в зоне сопряжения разнотолщинных трубных элементов. Показано, что при S /D > 0,1 максимальные напряжения действуют на наружной поверхности, в зоне соединения разнотолщинных трубных элементов, а при S]/D < 0,1 максимальные напряжения действуют на внутренней гладкой [c.135]

Серьезным производственным дефектом являются трещины, образовавшиеся при сварке. Их проявление происходит в интервалах температур 1100-1300 и 100-300 С. Первые назьшаются "горячими , вторые - холодными . Швы сталей, склонных к закалке, более подвержены трещинообразованию, так как при сварке происходит закалка части металла с понижением его пластических характеристик в зоне термического влияния. Особая опасность трещин объясняется несколькими обстоятельствами. Во-первых, трещина уменьшает сечение сварного стыка, ослабляя прочность. Во-вторых, она служит концентратором напряжений. В-третьих, не все трещины выходят на поверхность сварного соединения и в таких случаях их невозможно выявить визуально. В-четвертых, нельзя определить скорость их развития при работе котла. Производственные трещины располагаются в основном металле, в зоне термического влияния и в сварных швах свариваемых деталей. Трещины, выходящие на поверхность шва, выявляются визуально или с помощью диагностических приборов. Внутренние трещины, не выходящие на поверхность, в основном находятся с помощью ультразвуковых дефектоскопов или иными методами. [c.194]

Причинами возникновения сварочных напряжений являются неравномерность распределения температуры при сварке и жесткость свариваемых элементов, препятствующая свободному развитию тепловых деформаций и вызывающая возникновение пластических деформаций. При сварке закаливающихся сталей на развитие сварочных напряжений влияют также структурные превращения в шве и зоне термического влияния, сопровождающиеся изменением объема. В сварных соединениях разнородных сталей проведение термической обработки приводит к появлению нового вида термических внутренних напряжений, обусловленных разностью коэффициентов линейного расширения свариваемых деталей (п. 5 главы II). [c.59]

Массовые выходы из строя в 1960-х годах шаровых резервуаров для хранения безводного жидкого аммиака вследствие коррозионного растрескивания под напряжением сварных соединений вызвали огромный интерес к природе этого явления. Были обследованы более ста (121) резервуаров, эксплуатируемых в США, Ирландии, Финляндии и других странах. По данным магнитопорошковой дефектоскопии у 37 резервуаров имелись трещины в зонах сварных соединений, как правило, поперек сварного шва. Встречались также в зонах термического влияния и основном металле продольные трещины. Зарождались и преимущественно распространялись трещины на внутренней стенке резервуара. Трещины, возникшие в сварных соединениях, большей частью являлись межкристаллитными. Транскристаллитный характер трещин встречается значительно реже. [c.290]

Такой травильный раствор позволяет получить качественную картину сварного соединения, в котором следует в принципе различать три зоны плавления в сварном шве, термического влияния в основном материале, примыкающем к сварному шву, структура и свойства которой изменились в результате повышения температуры при сварке основного материала, на который выделившееся при сварке тепло совершенно не оказывает влияния. Кроме того, можно сделать выводы о форме поперечного сечения сварного шва, числе слоев, условиях провара, величине и форме зерна, дефектах сварки (например, подрезах, непроварах, дефектах кромок разделки шва и в корне шва, порах, шлаковых включениях и трещинах, обусловленных внутренними напряжениями в материале). [c.109]

Поры. Для проявления влияния пор существенное значение имеет вид соединения. В длинных продольных швах растягивающие остаточные напряжения достигают обычно предельных значений и пора может быть единственным концентратором напряжений. Такое сочетание может оказаться более опасным, чем нахождение поры в коротких поперечных швах, поскольку остаточные напряжения в них невелики. В этой связи поры становятся очагами усталостных разрушений чаще всего в соединительных угловых и стыковых швах, а также в поперечных стыках на участках высоких растягивающих остаточных напряжений. В то же время пористость практически не влияет на выносливость нахлесточных соединений, форма которых и без того создает высокую концентрацию напряжений. Размеры пор играют меньшую роль в изменении долговечности сварного соединения, чем место нахождения поры. Внутренние поры опаснее выходящих на поверхность. [c.285]

Если объем наплавляемого металла велик и сварной шов имеет достаточную длину, целесообразно выполнять сварку одновременно двумя или тремя сварочными дугами. При большом объеме металла для заполнения разделки в ряде случаев приходится организовывать работу в несколько смен круглосуточно до полного окончания работ без охлаждения шва. Весьма целесообразно применять послойную проковку швов (типа чеканки), выполняемую пневматическим молотком с зубилом с закругленным бойком после окончания всех сварочных работ во всех случаях, когда это возможно, нужно провести подогрев сварного шва и зон влияния до температур порядка 450—650 °С или даже до более низких, насколько позволяют средства нагрева и размеры деталей. Такой подогрев можно произвести мощными газовыми горелками. Хорошие результаты дает применение многопламенных горелок, работающих на газах — заменителях ацетилена (пропан-бутане, городском или коксовом газах). Хорошие результаты с равномерным прогревом дает индукционный нагрев токами промышленной частоты. Можно подогревать детали также подвесными жаровнями с коксом или древесным углем. Весьма целесообразно после полного остывания заваренную деталь выдержать 60—70 ч без нагрузки. При такой выдержке может произойти некоторая релаксация внутренних местных напряжений, кроме этого, значительно уменьшается опасность разрушения изделия в первые моменты нагрузки. Рекомендуется во всех случаях, когда это возможно, постепенно увеличивать нагрузку на отремонтированную деталь от минимума до нормальной рабочей величины в ряде случаев, в первый период эксплуатации, необходимо установить тщательный периодический контроль за состоянием сварного соединения. [c.88]

Чтобы избежать больших внутренних напряжений, сварные швы выполняют в определенной последовательности. Например, шов стыкового соединения рекомендуется сваривать на проход от середины к краям, а не от краев к середине. При сварке деталей большой толщины за несколько проходов применяю сварку горкой (фиг. 61). В этом случае металл шва и зоны термического влияния длительное время поддерживается в нагретом состоянии. Это способствует более равномерному распределению тепла в металле и уменьшает внутренние напряжения. [c.120]

Вольфрамовые включения не оказывают существенного влияния на прочность, если они не сопровождаются окисными пленками. Шлаковые включения в сварных соединениях по влиянию на прочность занимают промежуточное положение между окисными пленками и вольфрамовыми включениями. При вибрационных нагрузках влияние шлаковых включений на предел выносливости, как и для других внутренних дефектов (например, пор), существенно зависит от концентрации напряжений, создаваемой формой шва Кф-Размер и количество шлаковых включений в определенных пределах не снижают предел выносливости стыковых соединений [c.168]

Особенно сильно подвержены отрицательным воздействиям при сварке изделия из чугуна. Низкая пластичность чугуна приводит к появлению трещин при напряжениях, достигающих временного сопротивления. Эти напряжения могут быть внутренними, обусловленными неравномерностью нагрева и охлаждения деталей из чугуна. При высоких скоростях охлаждения проявляется склонность чугуна к закаливанию с образованием закалочных структур. Кроме повышенной твердости и хрупкости, закалочные структуры вредны еще и потому, что их образование сопровождается появлением закалочных напряжений и образованием трещин. Способность чугуна к отбеливанию при быстром охлаждении места сварки обычно приводит к образованию тонкой отбеленной прослойки на границе сварного шва и металла изделия. Эта отбеленная прослойка имеет низкую пластичность по сравнению с другими участками сварного соединения, и под влиянием растягивающей силы, возникающей при охлаждении сварного соединения, она вместе с наплавленным металлом откалывается от основного металла или вызывает трещину по границе отбеленной прослойки в основном металле. Чтобы получить достаточное качество сварных соединений, сварка чугуна проводится по специальным методикам, о чем подробно будет сказано дальше. В бытовых условиях это всегда вызывает определенные трудности и далеко не всегда дает положительный результат в смысле качества. При восстановлении сваркой чугунные детали могут впоследствии разрушиться еще в более значительной степени. Поэтому по возможности чугунные детали следует стремиться заменять на стальные. [c.144]

При неравномерном прогреве или охлаждении в чугуне возникают неизбежные внутренние напряжения. В сочетании с отсутствием площадки текучести и низкой пластичностью чугуна при сварке внутренние напряжения приводят к появлению трещин, возникающих как в целом металле, так и в металле шва. При высоких скоростях охлаждения чугун склонен закаляться с образованием твердых закалочных структур. Закалочные структуры приводят к образованию закалочных напряжений и образованию трещин. При быстром охлаждении места сварки на границе сварного шва и основного металла образуется тонкая отбеленная прослойка. Под влиянием растягивающей силы, возникающей при охлаждении сварного соединения, отбеленная прослойка стремится к откалыванию от основного металла вместе с наплавленным металлом или же вызывает трещину по границе шва. [c.159]

Так, например, известен ряд случаев, когда сварка вызывает разупрочнение основного металла в зоне термического влияния. Особенно часто разупрочнение наблюдается в области с наиболее высокой температурой металла, вблизи границы сплавления (нагрев до подсолидусных температур). Влияние термодеформационного цикла сварки, создавая те или иные несовершенства в строении металла этой зоны, приводит иногда не только к понижению прочностных характеристик, но и к снижению его деформационной способности. Наличие такой ослабленной зоны с пониженной деформационной способностью представляет определенную опасность в условиях эксплуатации сварных соединений. В качестве примера можно указать на сварные соединения трубопроводов, работающих при достаточно высоких температурах (—600° С) в условиях значительных нагрузок, определяемых внутренним давлением, и термических напряжений, в частности, вызывающих изгиб труб. Работа металла в условиях ползучести хотя также подчиняется влиянию рассмотренного выше контактного упрочнения, но оказывается весьма чувствительной к неравномерности распределения деформаций. Ослабленная даже узкая зона основного металла, заключенная между более прочным швом и неослабленным основным металлом, воспринимая основные деформации, вызывает начальные межзеренные разрушения, которые, развиваясь на расстоянии одного-трех зерен от границы сплавления, приводят к так называемым локальным околошовным разрушениям. Хотя значительного повышения работоспособности таких соединений добиваются последующей после сварки высокотемпературной термической обработкой (типа аустенитизации в случае аустенитных трубопроводов), однако и в этом случае [c.32]

Приведены результаты испытаний иа статический разрыв и малоцикловую усталость плоских образцов, вырезанных в продольном направлении пз сварных стыков труб, выполненных из перлитной стали 10ГН2МФА с антикоррозионной наплавкой внутренней поверхности материалом 08Х19Н10Г2Б. В сварном соединении имелись натурные дефекты типа мелких пор, рыхлот, шлаковых включений, неоплавлений протяженностью от 0,3 до 3,5 мм. Изучено влияние ремонтной операции на малоцикловую усталость сварного соединения. Условия испытаний те.мпература 293 К, частота нагружения 0,5—2,0 Гц, коэффициент асимметрии цикла по напряжению На — 0,006. Описаны особенности возникновения II развития разрушения по критерию длины трещины в зависимости от наличия и расположения исходных дефектов. [c.439]

Непровары образуются при высокой скорости сварки, малой си тока, недостаточной тепловой мощности газовой горелки. Зна< тельное влияние на вероятность возникновения непровара оказыв подготовка деталей сварки. Малый угол скоса кромок, их притуп. ние сверх допустимых по НТД размеров, плохая зачистка сварив мых поверхностей - все это также может создавать благоприятн условия для их возникновения. Непровар - это, по существу, только сварное соединение, незаконченное в результате изготовлен и вследствие этого менее прочное, чем определено расчетом, но узел оборудования, в котором накоплены концентратс ы напряжен Внутреннее давление рабочей среды и циклические нагрузки moi быстро разрушить сварной шов с непроваром. [c.196]

Учет структурных изменений, воз-никаюш,их в металле при сварке, имеет большое значение для получения химически стойкой аппаратуры. В некоторых высокопрочных и нержавеющих сталях наблюдается часто сильное изменение структуры металла в зоне термического влияния на расстоянии 10— 15 мм от сварного шва. Эта зона имеет, как правило, пониженную коррозионную стойкость и подвергается более сильной общей коррозии. В этих местах часто наблюдается и коррозионное растрескивание. Кроме структурных изменений, в этом явлении играют определенную роль и остаточные напряжения в металле. Вообще отмечено, что даже в отсутствие структурных изменений наибольшая коррозия при сварке листов внахлестку наблюдается в зоне, лежащей между швами это, очевидно, объясняется концентрацией напряжений в этом месте. Поэтому рекомендуется там, где габариты аппарата позволяют, снимать внутренние напряжения посредством последующей термической обработки готового аппарата. При больших габаритах изделий следует проводить местную термическую обработку зоны сварного соединения с целью восстановления исходной структуры и снятия внутренних напряжений. Методы и аппаратура для местного нагрева разработаны. Вопро- [c.432]

Холодные трещины образуются чаще всего в зоне термического влияния, реже в металле щва сварных соединений среднелегированных и высоколегированных сталей перлитного и мартенситного классов (рис. 17). Появление холодных трещин объясняют действием комплекса причин. Одна из них — влияние высоких внутренних напряжений, возникающих в связи с объемным эффектом, сопутствующим мартенситному превращению, происходящему в условиях снижения пластичности металла. Поэтому холодные трещины наблюдаются как при температурах распада остаточного аустенита (120°С и ниже), так и при комнатной температуре через несколько минут, часов, а иногда и через более длительное время после окончания сварки. Высокие внутренние напряжения могут также развиваться вследствие адсорбции растворенного в металле водорода на поверхностях вну-Ч тренних дефектов и накопления его в микронеснлощнос-тях. Возникновение холодных трещин связывают также замедленным разрущением металла под действием на-Г Чтряжений, которые согласно схеме Зинера (рис. 18) на- апливаются по границам зерен, перпендикулярным на- ч равлению действия нормальных напряжений. [c.17]

Испытание на изгиб дисков, опертых по контуру (испытание дисков на круговой изгиб), — один из методов оценки склонности материалов к хрупкому разрушению "18, 19]. Испытание дисков в среде жидкого азота позволяет определить сопротивление отрыву сталей и их сварных соединений и может быть использовано для оценки критической температуры хладноломкости рекомендуэтся при сравнительной оценке материалов для сосудов, р-зботаю-щих под внутренним давлением. Определение сопротивления отрыву в поперечном направлении при этом испытании позволяет выявить влияние структурных факторов (вытянутых фаз, мелких трещин между волокнами и т. п.), присущих этому направлению. При определении сопротивления отрыву сварных соединений по этому методу испытание следует проводить, располагая шов в зоне растягивающих напряжений как стороной проплава (корня шва), так и стороной усиления. [c.61]

С понижением температуры сталь становится все более чувствительной к концентраторам напряжений ими могут быть мельчайшие внутренние и внешние дефекты наплавленного металла, которые в условиях отрицательных температур могут привести к образованию трещин. Еще большее влияние на образование трещин могут оказать более значительные концентраторы напряжений, такие, как резкие изменения сечений элементов сварного соединения, сосредоточение сварных швов, резкие переходы от наплавленного к основному металлу, незаваренные кратеры, прерывистые швы, замкнутые контуры сварных щвов и др. В условиях низких температур сварщик должен уделять повышенное внимание правильному ведению процесса сварки. [c.265]

Однако в некоторых случаях на свойства металла зон термического влияния и особенно наиболее высоконагреваемых при сварке участков, близких к границе сплавления, влияет и правильный выбор сварочных материалов. Это влияние определяется как количеством водорода, диффундирующего из шва в зону термического влияния, так и полем собственных внутренних напряжений в околошовной зоне, связанным с соотношением составов и свойств металлов шва и зоны термического влияния. Пластические свойства сварных соединений, иногда сразу после сварки невысокие, восстанавливаются, возрастая в несколько раз после выдержки при комнатной температуре. Темп и степень такого повышения пластичности часто определяются количеством водорода, вводимого в металл шва при том или ином способе сварки и применяемых сварочных материалах. [c.14]

Влияние низких температур на основной металл. При понижении температуры ниже известного предела обычные углеродистые стали и наплавленный из них металл становятся хрупкими и их ударная вязкость резко понижается, хотя предел прочности стали при этом даже несколько возрастает. Если при температуре +20° ударная вязкость малоуглеродистой стали Ст. 3 равна около Ъ кгс-м1см , то при температуре—40° она составит всего только 0,5—1 кгс>м см . Поэтому сварные соединения из стали при температуре ниже—40 могут давать трещины при ударных нагрузках или в местах концентрации напряжений. Отжиг после сварки устраняет внутренние напряжения и поэтому повышает надежность эксплуатации конструкции в условиях пониженной температуры. [c.134]

Анализируя приведенные данные, можно отметить, что если исходить лишь из условий работы кольцевых стыков под внутренним давлением, то при сохранении высокой длительной пластичности длительная прочность шва или другой мягкой прослойки может быть на 20—30% ниже прочности самой стали. Безаварийная работа большого числа кольцевых стыков паропроводов из сталей 12Х1МФ и 15Х1М1Ф, сваренных электродами типа Э-ХМФ, подтверждает это положение. В то же время нельзя не учитывать, что отдельные кольцевые стыки, расположенные у жестких узлов типа корпусов арматуры, у донышек, а также швы сварных тройников подвержены воздействию значительных дополнительных осевых напряжений изгиба, являющихся для этих соединений уже рабочими. В этих условиях пониженная прочность шва или разу-прочненного участка зоны термического влияния может приводить, как это и показывает опыт эксплуатации, к появлению преждевременных разрушений стыков на слабом участке. Вероятность их растет с повышением исходной прочности стали, когда контрастность свойств основного металла и мягкой прослойки наиболее велика. Можно считать, что в таких соединениях разница в уровне прочности стали и мягкой прослойки не должна превышать 10— 15%. Весьма существенным является запас пластичности малопрочного участка, величина которого определяет его работоспособность при контактном упрочнении. [c.189]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...