Прочность сварных соединений при различных условиях их работы

В условиях работы материалов при температурах свыше 400- -450°С, когда их поведение под нагрузкой определяет процесс ползучести, основным методом оценки работоспособности сварных соединений являются испытания на длительную прочность. При проведении этих испытаний могут быть наиболее полно выявлены слабые участки различных зон сварного соединения в условиях работы, приближающихся к эксплуатационным. [c.183]

В предвоенный период в СССР в исследовательских организациях и на крупнейших заводах было разработано много различных марок качественных электродов для сварки малоуглеродистых и легированных сталей, в том числе высоколегированных, обеспечивающих прочность сварных соединений, равную прочности основного металла в условиях работы при статической и ударных нагрузках (ОММ-5, Ц-1 и др.). Одними из лучших советских электродов, не уступающих лучшим заграничным образцам, являются электроды УОНИ-13, разработанные перед Отечественной войной для сварки среднеуглеродистых и легированных сталей повышенной прочности (К. В. Пет-рань и др.). Эти электроды позволили перевести в разряд хорошо сваривающихся многие марки сталей, сварка которых до появления электродов УОНИ-13 была затруднена. Благодаря им во время войны значительно расширилось применение дуговой сварки в производстве вооружения и боеприпасов. [c.120]

Сложная конструктивная форма, неоднородность механических характеристик металла в различных зонах и наличие остаточных напряжений существенно затрудняют расчетное определение малоцикловой прочности сварных соединений. Поэтому для изучения действительной работы сварных соединений при циклическом упругопластическом деформировании и оценки их долговечности целесообразно проведение испытаний крупномасштабных фрагментов тех зон оболочки, в которых зарождение разрушения наиболее вероятно. Форма образцов и способы их нагружения должны быть максимально приближены к реальным условиям и должны [c.141]

Прочность сварных соединений при многоточечной УЗС рассмотрена рядом исследователей [23, 56, 60 и др.]. Большинство из них отмечает, что к числу факторов, изменяющих условия сварки, относится наличие в соединении полученных ранее сварных точек. Автор работы [65] считает, что получение соединений различного качества в зависимости от формы и размеров деталей без соответствующей подстройки режима колебаний вообще характерно для УЗС. Он указывает на необходимость и возможность управления амплитудой колебаний в деталях путем изменения собственной частоты деталей. Это может быть достигнуто за счет присоединения к детали технологических ребер и прочного закрепления деталей струбцинами. В работе [23 приведены данные, которые подтверждают это. Были сварены образцы из АМцАМ б = 0,5 + 0,5 мм и б = 1,5 + 1,5 мм. Многоточечные соединения разрезались на одноточечные образцы и определялась прочность каждого из них. Полученные данные показали, что прочность каждой отдельной точки многоточечного соединения ниже [c.57]

Изучение условий распределения напряжений в различных сварных соединениях способствует более всесторонней оценке условий их работы и позволяет наметить пути для выбора более совершенных форм сварных узлов однако само по себе оно еще недостаточно для решения всех вопросов, связанных с оценкой прочности сварных соединений. [c.57]

ПРОЧНОСТЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ИХ РАБОТЫ [c.58]

Условия работы сварных соединений, для которых характерно наличие различных зон неоднородного металла (основного металла, металла шва и зоны влияния), а также возможно наличие различных изменений формы, могут существенно отличаться от условий испытания стандартных образцов. Поэтому, хотя для оценки прочности сварных соединений и необходимо знать механические характеристики металла различных зон, однако только одного их знания еще недостаточно. Необходимо также располагать данными, полученными на основании соответствующих испытаний самих сварных соединений. [c.60]

Анализ работы сварных соединеннй различных изделий в условиях эксплуатации выявляет случаи их разрушения при дей-ств)1и постоянных и переменных нагрузок. Следовательно, прочность является основным критерием работоспособности сварных соединений. [c.281]

При конструировании и изготовлении сварных изделий, предназначаемых для работы в самых различных эксплуатационных условиях, требовались тщательные исследования, прежде всего исследования прочности сварных конструкций. В первоначальный период применение электросварки ограничивалось металлоконструкциями неответственного назначения при этом обычно пользовались конструктивными формами соединений, разработанными многолетней практикой для клепаных конструкций. Но при использовании сварки в конструкциях ответственного назначения вскоре убедились, что сварка требует выработки новых, своеобразных конструктивных форм и деталей, отличных от клепаных, а также новой компоновки что особый характер сварных соединений требует специальных конструктивных форм для рационального распределения напряжений. Стало ясно, что применение при сварке форм клепаных конструкций не позволяло полностью использовать ее потенциальные возможности. [c.116]

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]

Механические испытания и изучение макро- и микроструктуры сварных соединений относятся к разрушающим методам контроля. Методика механических испытаний должна учитывать условия эксплуатации изделия. В ряде случаев механические испытания проводятся на стендах, имитирующих условия работы изделия. Однако чаще испытания проводятся на стандартных образцах. Это позволяет сравнить между собой результаты испытаний свойств соединений, полученных в различных условиях или различными сварщиками (например, при аттестации сварщиков). При механических испытаниях определяют предел прочности металла на растяжение, усталостную прочность при знакопеременных нагрузках, пластичность металла по предельному углу загиба и относительному удлинению образца при растяжении, ударную вязкость, твердость. Методика и обработка результатов механических испытаний определены государственными стандартами. [c.342]

Кроме указанных характеристик при особых условиях работы конструкции подлежат определению и другие свойства. Так, для изделий, подверженных воздействию большого числа тепло-смен, следует оценивать сопротивление сварных соединений термической усталости. Свойством, определяющим поведение конструкций, испытывающих циклические напряжения, является усталостная прочность. Наконец, для различного рода износостойких наплавок, например, для горячих штампов, клапанов автомобильных двигателей и уплотнительных поверхностей арматур, важно знать горячую твердость и ее изменение в процессе работы. [c.109]

Исходя ИЗ приведенных выше результатов испытаний был сделан вывод, что сталь НТ-80 и ее сварные соединения при указан-ных условиях сварки имеют достаточно высокую прочность при эксплуатации в сосудах высокого давления. На этом основании авторами были сделаны практические рекомендации, которые реализованы в Японии, где было построено свыше 100 сосудов высокого давления из стали НТ-80. Сосуды удовлетворительно работают в различных эксплуатационных условиях, включая низкие температуры (ниже —30°) и переменные давления. На рис. 131 показан один из таких сосудов, построенный в Японии для хранения газа (внутренний диаметр 36 м, давление газа 8,5 кгс/см , толщина стенки 35 мм, число поддерживающих опор — 14). Расчетное номинальное напряжение (без учета концентрации) в данном сосуде составляет значительную величину [c.210]

В книге рассматриваются конструктивные и технологические причины возникновения в сварных конструкциях концентрации напряжений, приводятся экспериментальные данные о напряженном состоянии различных соединений и узлов и о влиянии, которое оно оказывает на их прочность при различных условиях эксплуатации, даются практические рекомендации по снижению концентрации напряжений. Приводятся методы расчета, которые позволяют учитывать влияние концентрации напряжений в зависимости от конструктивных различий отдельных соединений и узлов, технологических особенностей их изготовления, а также от различий в условиях их работы под нагрузкой. [c.2]

К сварным соединениям из легких сплавов в зависимости от условий их работы могут быть предъявлены различные требования. В ответственных конструкциях необходима стабильная прочность и не допускаются следы меди на поверхности деталей во избежание коррозии. При сварке конструкций, не несущих расчетных нагрузок и работающих в условиях, где особая устойчивость против коррозии несущественна, основным требованием к материалу электродов является сварка максимального числа точек без зачистки и переточки. Загрязнение рабочей поверхности электродов при сварке алюминиевых сплавов обычно начинается по кольцу, соответствующему периферии литой зоны сварной точки, где имеет место максимальная плотность тока. [c.86]

Газопрессовой сваркой пользуются главным образом на железнодорожном транспорте для соединения рельсовых стыков и восстановления ряда ответственных деталей локомотивов и вагонов из углеродистых и легированных сталей. Осуществляется этот вид сварки на станках конструкции ЦНИИ МПС, оснащенных многопламенными горелками различных конфигураций. Получаемые на них сварные соединения отличаются высокой прочностью и хорошей пластичностью, их техническая надежность подтверждается длительной безотказной работой отремонтированных изделий в тяжелых условиях эксплуатации подвижного состава. [c.210]

В современных сварных конструкциях нередко применяют различные по составу алюминиевые сплавы. В одних случаях это обусловлено технологическими особенностями получения используемых полуфабрикатов листов, профилей, поковок, штампованных заготовок и проволоки. В других — решающую роль при выборе сплава играют условия работы соединяемых элементов, которые определяют требования к их прочности и жаропрочности, пластичности и коррозионной стойкости, теплопроводности, электропроводимости, сопротивлению изнашиванию и др. эксплуатационным свойствам. Характерное для соединений разноименных алюминиевых сплавов существенное различие в составе металла шва, зон сплавления и термического влияния затрудняет улучшение их свойств. В результате механические, коррозионные и другие свойства соединений разноименных сплавов имеют более низкие значения, чем те же показатели соединений одноименных сплавов. Кроме того, полученный при сварке двух различных сплавов состав металла шва, как правило, обладает повышенной склон- [c.29]

Широко используются в различных конструкциях нержавеющие стали и другие сплавы. Как правило, предел прочности таких сталей невысок — 500—600 МПа, предел текучести — 200—300 МПа. Стали обладают высокими пластическими свойствами (относительное удлинение от 20 до 30 %). Несмотря на свои высокие пластические свойства, стали и сварные соединения из этих сталей чувствительны к концентраторам напряжений в условиях переменных нагрузок. Из сталей этого типа изготовляют конструкции, требующие высоких механических свойств при высоких температурах, при работе в коррозионных средах. [c.10]

Традиционно считают основными два метода расчета сварных х>единений на статическую прочность и на прочность при переменных нагрузках. Применение их регламентировано различными нормативными документами, которые обязательны д ля типового проектирования. В качестве одного из основных требований при разработке нормативных документов до последнего времени было обеспечение простоты расчета. В некоторых случаях это достигалось ценой снижения экономичности и долговечности сварных конструкций. Работы последнего периода в основном направлены на устранение указанных двух недостатков. Во-первых, вводится учет различной прочности отдельных участков соединения в зависимости от направления силы в них. Это в ряде случаев позволяет проектировать конструкции более экономичными в отношении объема наплавляемого металла. Во-вторых, ведутся работы и достигнуты успехи в создании численных методов расчета, позволяющих учесть концентрацию деформаций и напряжений в сварных соединениях, что открывает возможность применения более прочных, но менее пластичных присадочных металлов. Одновременно это позволяет проводить обоснованные расчеты на статическую прочность в условиях понижения пластичности материала при применении высокопрочных металлов и в условиях низких температур. [c.495]

Для определения прочностных характеристик (предела тек чести, предела прочности) сварных соединений различного рода конструкций (сосудов давления, газонефтепроводов, корпусов аппаратов химического оборудования и т п.) из последних на стадии отладки технологии их изготовления вырезают образцы поперек сварного шва, форма и размеры которьпс оговариваются ГОСТ 6996-66. В том сл> чае, когда соединения механически неоднородны, т е. имеют в своем составе %-частки, металл которых обладает пониженным сопротивлением пластическому деформированию по сравнению с основным металлом конструкций, по-л>-ченных при испытании образцов, на натурные констр> кции неизбежно приведет к созданию неверных представлений о их прочностных характеристиках. Это связано с тем, что на практике имеются существенные различия в схеме нагр> жения образцов и конструкций, относительных параметрах соединений и т.д. Кроме того, как отмечалось в работе /104/, большое влияние на получаемые результаты (а , Og) оказывает степень компактности поперечного сечения образцов k = s/t (где и / — размеры поперечного сечения). При этом отмечалось, что для получения сопоставимых резу льтатов по Sj и соединений констру кций и вырезаемых образцов необходимо соблюдение условий подобия по их нагру жению (пластическому деформированию) и по относительным геометрическим параметрам (например, к). [c.148]

Методика комплексных испытаний свойств сварных соединений сосудов, работающих под давлением [148, 149], была разра-работана в развитие описанных испытаний и проверена на практике. Она включает испытания на двухосное растяжение листовых образцов основного металла и сварных соединений путем гидростатического их выпучивания на специальной установке (рис. 120) [148]. Между двумя жесткими плитами 1 и 2 помещают образец 3. В середине плиты 2 (матрицы) имеется сквозное отверстие (круглое или овальное). Там же расположена оснастка гидравлического закрепления и выпучивания 4 п 5. Усилие распора плит при выпучивании воспринимает поворотное кольцо 6, осуществляющее запирание по принципу пушечного затвора. Подъем и опускание верхней плиты при установке и снятии образца осуществляются спаренными домкратами 7 и 8. В процессе таких испытаний в листовых образцах имитируют условия нагружения сосуда давления, что позволяет получить раздельную оценку влияния различных факторов на прочность и пластичность сварного соединения в условиях двухосного рас- [c.228]

При составлении настоящей книги были использованы щироко известные монографии по проектированию и прочности сварных конструкций [1], [2], а также материалы по исследованию прочности сварных соединений при различных условиях их работы, опубликованные в периодической печати. При этом наибольшее освещение получили результаты исследований, выполненных в ряде отечественных учебных заведений и научно-исследовательских институтов, таких как ЛПИ им. М. И. Калинина, МВТУ им. Баумана, Институт электросварки им. Е. О. Патона, ЦНИИТМАШ, НИИ мостов ЛИИЖТ, ЦНИС МТС и др. [c.4]

В таких условиях первоначальная концентрация напряжений, наблюдающаяся в различных сварных соединениях, не может оказывать влияния на их прочность, так как в процессе развития пластических деформаций происходит выравнивание напряжений, и к моменту разрушения сварного соединения напряжения в его опасном сечении полностью выравниваются. В связи с этим прочность многих различных по форме соединений, характеризующихся различной степенью концентрации напряжений в упругой стадии их работы, при испытании статической нагрузкой оказывается одинаковой. Это подтверждается многочисленными испытаниями сварных соединений. В частности это следует и из результатов, приведенных в табл. 6, полученных при испытании соединений, выполненных из стали марки М16С, применительно к условиям, характерным для сварных мостовых конструкций [16]. Эти данные показывают, что прочность различных по форме образцов при статической нагрузке является одинаковой во всем диапазоне изменения температур, возможных в реальных условиях. По этим данным можно также видеть, что предел прочности и предел текучести при понижении температуры несколько повышаются, тогда как характеристики пластичности (6 и г])) соответственно понижаются. В образце с отверстием, который характерен для клепаных конструкций, пластические деформации значительно меньше, чем в образцах со сварными соединениями. Это объясняется тем, что в образце, ослабленном отверстием, деформации концентрируются на очень коротком участке в районе ослабления. [c.63]

В табл. 74 приведены средние значения разрушающей нагрузки, полученные в результате сравнительных испытаний на отрыв специальных одноточечных сварных, клее-сварных (с различными клеями) и однотипных им клепаных образцов из сплава Д16Т, в которых работа сварной точки протекает в условиях, близких к равномерному отрыву, как это часто имеет место в реальных конструкциях. Данный образец (рис. 19, а) состоит из двух точечных (жестких) цилиндрических стаканчиков, соединенных между собой сварной точкой в сочетании с клеем или только сварной точкой, или заклепкой. Работоспособность клее-свар-ных соединений в этом случае оказалась заметно выше, чем обычных сварных при таких же условиях. Наибольшей прочностью обладают, так же как и при работе на срез, клее-сварные соединения, выполненные с применением более эластичных клеев ВК 1МС и КЛН 1. Работоспособность клепаных соединений заметно ниже сварных и особенно клее-сварных соединений. [c.134]

Для усиления фланцев к ним были приварены по две стальные связи диаметром 20 мм и длиной около 400 лш каждая. Посадочные места цилиндра, подлежащие механической обработке, заваривали медно-железными электродами 034-1. Заваренный по этой технологии шов по прочности равноценен целому участку цилиндра, а по пластичности металл шва превосходит чугун и способен компенсировать различные ударные и тепловые перегрузки, возникающие в процессе эксплуатации. Восстановленные описанным способом цилиндры пневматиче- ских молотов успешно эксплуатируются длительный срок при полной нагрузке. Сварное соединение на чугуне, выполненное в соответствии с описанной технологией, фактически изменяет условия работы заваренного узла и перераспределяет напряжения, обеспечивая возможность длительной нормальной эксплуатации цилиндра. [c.148]

Второй этап имеет целью проверку соответствия прочности простого образца, растягиваемого в одном направлении, и прочности элементов в условиях, близких к нагружению натурной конструкции. Поэтому испытания листового металла, сварных соединений и узлов на этом этапе осуществляются в условиях, более близких к работе тонкостенного сосуда под внутренни1Л давлением, т. е. при двухосном растяжении. Для этого следует использовать специальные испытательные установки типа УДР-МВТУ, в которых двухосное растяжение листового металла и сварных соединений осуществляется методом гидростатического выпучивания [2, 3, 9]. Выявление возможности снижения прочности под действием таких факторов, как состояние поверхности, неоднородность механических свойств сварного соединения в зависимости от параметров процесса сварки и термообработки, влияние различных дефектов, повторности нагружения и т. д. осуществляется на образцах, условия изготовления и нагружения которых приближаются к условиям реального узла сосуда. Раздельная оценка действия различных факторов позволяет обосновать требования технических условий к процессам сборки, сварки, термообработки и приемки изделия и тем самым обеспечить его надежную работу в эксплуатации. [c.188]

Требования к сварным соединениям. В соответствии с большим разнообразием назначений и условий работы приборов, весьма разнообразны и требования, предъявляемые к сварным соединениям, выполняемым контактной сваркой. К этим требованиям относится высокая и стабильная прочность при статической, вибрационной или динамической нагрузке при нормальной, низкой (иногда до —200° С и ниже), высокой (до 500° С и выше) или переменной температурах приемлевая герметичность при глубоком вакууме (до 10 —10 мм рт. ст. и менее) высоком (или значительно меняющемся) давлении хорошо проникающих газов (до 200— 300 кг1см и более) достаточная антикоррозийность при воздействии различных агрессивных сред высокая тепло- и электропроводность минимальная окислен-нос-ть, загрязненность, отсутствие на поверхности деталей прибора прилипших к ним частиц металла, сохранность плакирующего слоя, удовлетворительная точность геометрических форм и размеров (ничтожно малая деформация), правильное взаиморасположение деталей, точное размещение шва, отсутствие вмятин и заметного изменения сечения в месте сварки, минимальный нагрев свариваемых и соседних с ними деталей, благоприятная макро- и микроструктура (приемлемые размеры и правильное размещение литых ядер, отсутствие непроваров, пор, раковин, трещин, сильно перегретого металла, хрупки-х структурных составляющих). Многие соединения приборов должны удовлетворять одновременно нескольким из перечисленных требований, [c.42]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...