Коэффициенты снижения циклической прочности сварных соединений [1]

Основной металл	Метод сварки	Сварочный материал	Вид термообработки после сварки	s
Стали марок 20, 22К, 20К	Ручная	Электроды марок УОНИ-13/45, УОНИ-13/45А	Без термообработки; отпуск; нормализация и отпуск	1,0
		Электрод марки УОНИ-13/55	Без термообработки; отпуск до 10 ч	s = 0,8 при ((aF)) > 400 МПа; s = (1,46…026)1g ((aF)) при 60 < ((aF))  400 МПа; s = 1,0 при ((aF))  60 МПа
			Отпуск более 15 ч	1,0
	Автоматичес- кая под флюсом	Сварочная проволока марки Св-08 А, Св-08 ГСМТ, ЭП-458	Без термообработки	0,9
			Отпуск	1,0
	Электрошлаковая	Сварочная проволока марки Св-10 Г2, Св-08 ГСМТ	Нормализация и отпуск; закалка и отпуск	1,0

Таблица 6.3

Значения коэффициента снижения циклической прочности для сварного соединения [1]

Основной материал (сталь)	s для сварного соединения
	после отпуска	без отпуска
Углеродистая, кремнемарганцовистая, легированная,  380 МПа	0,75	0,75
Легированная, 380 <  520 МПа	0,70	0,65
Легированная, 520 <  700 МПа	0,60	0,50
Аустенитная	0,70	0,60

В тех случаях когда низкочастотные циклические напряжения, связанные с пуском, остановкой, изменением мощности, срабатыванием аварийной защиты или другими режимами, сопровождаются наложением высокочастотных напряжений, например вызванных вибрацией, пульсацией температур при перемешивании потоков теплоносителя с различной температурой, расчет на циклическую прочность проводят с учетом высокочастотного нагружения.

Исходные данные о высокочастотном нагружении получают экспериментальным путем или в результате расчета.

Расчеты допускаемого числа циклов при высокочастотном нагружении осуществляются только по кривым усталости с использованием формул (6.1), (6.6) для сталей, имеющих отношение  0,7 и > 0,7.

Условие прочности при наличии различных циклических нагрузок проверяется по формуле

, (6.16)

где k — общее число типов циклов; N_i — число циклов i-го типа за время эксплуатации; [N₀]_i — допускаемое число циклов i-го типа; a — накопленное усталостное повреждение, предельное значение которого равно [a_N] = 1.

В общем случае

, (6.17)

где a₁ — повреждение от эксплуатационных циклов нагружения, на которые не наложены высокочастотные напряжения; a₂ — повреждения от высокочастотных напряжений при постоянных эксплуатационных напряжениях (стационарные режимы); a₃ — сумма повреждений от высокочастотных напряжений в течение циклов переменных напряжений на переходных эксплуатационных режимах и при прохождении резонансных частот в тех же циклах; — повреждение типа a₂, определяемое для условий нагружения при стационарном режиме, приводящем к наибольшему повреждению за все время эксплуатации.

Накопленные повреждения a₁ и a₂ рассчитываются по формуле (6.16).

Значения амплитуд и частот при определении повреждений a₂ и a₃ принимают в соответствии с нормами [1]. Сочетание основного циклического нагружения с амплитудой (_aF) и частотой f₀ и наложенного нагружения с амплитудой _a и частотой f вызывает снижение допускаемого числа циклов основного низкочастотного нагружения от [N₀] до [N], вычисляемого по формуле

[N] = [N₀]/, (6.18)

где  — коэффициент снижения долговечности при наложении высокочастотных циклов, используемых при определении повреж- дения .

Для основного цикла нагружения i-го типа повреждение определяют по формуле

. (6.19)

Коэффициент  независимо от степени концентрации напряжений, остаточных напряжений, от асимметрии цикла, от значения номинальных напряжений и температуры устанавливают по номограммам, приведенным в нормах [1], или вычисляют по формуле

, (6.20)

где f₀ = 1/(t₁ + t₂) — частота основного цикла переменных напряжений, определяемая без учета периода времени, в течение которого происходит наложение дополнительных напряжений на постоянные (рис. 6.2);  — коэффициент, зависящий от материала, его выбирают по табл. 6.4; (_a) — амплитуда приведенных напряжений основного цикла без учета концентрации напряжений.

Рис. 6.2. Форма цикла при двухчастотном нагружении

При отсутствии экспериментальных данных для предварительных оценок значение  принимается равным 2.

Метод расчета при двухчастотном циклическом нагружении применим при выполнении всех следующих условий:

1) отношение амплитуды напряжений <_a> к амплитуде напряжений (_a) находится в интервале

0 < _a/(_a)  0,5; (6.21)

2) абсолютное значение максимального и минимального напряжений при двухчастотном нагружении не превышает значения при расчетной температуре;

3) отношение f / f₀ не превышает значения, равного 510⁶;

4) число циклов с амплитудой _a в пределах времени t₁ + t₂ превышает 10 (см. рис. 6.2).

Таблица 6.4