Глава VII

МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ

НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИИ В СВАРНЫХ

КОНСТРУКЦИЯХ

§ 1. Общие замечания

Влияние сварочных напряжений, деформаций и перемещений на эксплуатационные характеристики сварных соединений и кон­струкций весьма многообразно. Остаточные напряжения могут оказывать влияние на точность сварных конструкций при меха­нической обработке и последующей эксплуатации. Снятие напря­женного металла при механообработке вызывает изменение уже полученных размеров, а суммирование рабочих и остаточных напряжений в эксплуатации при достижении ими <т_т вызывает остаточные деформации детали или узла после снятия рабочих нагрузок. Вследствие протекания пластических деформаций при первом нагружении деформируемость конструкции может пре­высить допустимые нормы,

Растягивающие остаточные напряжения снижают прочность при переменных нагрузках. Пластические деформации, вызван­ные сваркой, и остаточные напряжения в ряде случаев оказыва­ют отрицательное влияние на коррозионную стойкость сварных соединений.

В процессе кристаллизации металла, а также непосредствен­но после окончания сварки пластические деформации и растя­гивающие напряжения могут вызвать появление горячих или холодных трещин.

Остаточные напряжения сжатия в листовых элементах кон­струкций, а также прогибы, возникающие в них после сварки, снижают местную устойчивость при действии сжимающих нагрузок.

Пластические деформации металла при повышенных темпера­турах (Г==200—300° С) вызывают его-старение и снижение пла­стичности. В сочетании с накопленной энергией от остаточных

170

напряжений такие места в сварных конструкциях могут явиться очагами хрупких разрушений, в особенности при пониженных температурах. Такую же опасность представляют зоны с трехос­ными растягивающими напряжениями.

Остаточные перемещения в элементах сварных конструкций вследствие нарушения проектных форм и изменения размеров существенно затрудняют сборку конструкций как в процессе из­готовления, так и на заключительной стадии. Для их устранения требуются большие затраты труда.

Значительные перемещения заставляют увеличивать припуск на механическую обработку. Ухудшаются эксплуатационные качества некоторых изделий, такие как сопротивление потоку жидкости или газа. '

Коробление ухудшает внешний вид изделий.

В основе известных методов уменьшения и устранения сва­рочных напряжений и деформаций лежат три принципа, на использовании которых и построены различные технологические приемы:

1. Уменьшение величины пластической деформации укороче­ния в процессе нагрева и уменьшение объема металла, участву­ющего в пластической деформации. Этого можно достигнуть регулированием термического воздействия, например, уменьше­нием погонной энергии сварки, искусственным охлаждением, уменьшением количества сварных швов, их калибра, предвари­тельным подогревом, растяжением металла в процессе сварки в зоне нагрева и др. Во всех этих случаях либо уменьшается пластическая деформация укорочения, возникающая в процессе нагрева, либо сокращается объем пластически деформированно­го металла.

2. Увеличение пластических деформаций удлинения в зонах, где возникли пластические деформации укорочения. В идеаль­ном случае достигается равенство тех и других, в результате чего величина остаточных деформаций оказывается равной нулю. Приемами, основанными на этом принципе, являются проковка, прокатка, растяжение после сварки, изгиб, закрепление в при­способлениях, высокий отпуск. В указанных случаях либо в про­цессе сварки, либо чаще уже после сварки создается пластиче­ская деформация, уменьшающая остаточные деформации уко­рочения.

Оба названных принципа в конечном итоге направлены к уменьшению объема остаточной пластической деформации укорочения.

3. Компенсация возникающих деформаций и перемещений путем создания деформаций противоположного знака, На­пример, предварительный пластический изгиб перед свар­кой, симметричное расположение швов, рациональная

171

последовательность сборки и сварки, термическая правка, созда­ющая укорочение металла в необходимых зонах.

В некоторых приемах одновременно используются разные принципы.

Методы условно подразделяются на методы уменьшения оста­точных напряжении и на методы уменьшения перемещений от сварки в зависимости от того, каково основное назначение кон­кретного метода. Разумеется, при изменении перемещений изме­няется и напряженное состояние.