Влияние дефектов на прочность сварных соединений
Дефекты оказывают большое влияние на прочность сварных соединений и нередко являются причиной преждевременного разрушения сварных конструкций. Опасность дефектов обусловливается большим числом конструкционных и технологических факторов. К конструкционным факторам можно отнести свойства материалов и конструкцию соединений. Свойства материалов определяют пластичность шва, склонность к образованию и развитию трещин и т.п. Конструкция соединения определяет вид и нагруженность шва, разностенность, вырезы и другие концентраторы напряжений, а также остаточные напряжения и т.п.
Эксплуатационными факторами считают условия эксплуатации конструкции (вид нагрузки, температуру» агрессивную среду и т.п.).
В зависимости от опасности сварочные дефекты разделяют на две группы: объемные и трещиноподобные. Объемные дефекты не оказывают особого влияния на работоспособность соединений. Эти дефекты (поры, шлаки, включения) можно нормировать по размерам или площади ослабления ими сечения шва. Трещиноподобные дефекты (трещины, непровары, несплавления) довольно опасны.
По значимости дефекты можно условно разделить на три группы: малозначительные, значительные и критические. К малозначительным относят отдельные поры, включения и непровары, к значительным - протяженные дефекты, к критическим - трещиноподобные. Трещиноподобные дефекты, как правило, являются недопустимыми независимо от их размеров. Объемные дефекты допускают до определенных размеров и количества.
При контроле качества сварных соединений и оценке пригодности их к эксплуатации необходимо знать, как влияют наружные и внутренние дефекты на прочность конструкции. В большинстве случаев влияние того или иного вида дефекта на работоспособность конструкции устанавливают путем испытания образцов.
При сдаче сварной конструкции в эксплуатацию прежде всего оценивают допустимость наружных дефектов. Значения допустимости обычно указаны в технических условиях на изготовление конструкции и зависят от условий ее эксплуатации.
Установлено, что выпуклость шва не снижает прочности при статических нагрузках, однако сильно влияет на вибрационную прочность. Чем больше выпуклость шва и, следовательно, меньше угол перехода от основного металла к наплавленному, тем сильнее она снижает предел выносливости.
Опасным наружным дефектом является подрез. Он не допускается в конструкциях, работающих при динамических нагрузках. Подрезы небольшой протяженности, ослабляющие сечение шва не более чем на 5% в конструкциях, работающих под действием статических нагрузок, считают допустимыми.
Наплывы, резко изменяя очертания швов, образуют концентраторы напряжений и тем самым снижают прочность конструкций. Наплывы большой протяженности следует считать недопустимыми дефектами, так как они нередко сопровождаются непроварами. Небольшие местные наплывы являются допустимыми дефектами.
Кратеры, как и прожоги, во всех случаях - недопустимые дефекты и подлежат исправлению. Часто кратер является очагом развития трещин.
Для окончательной оценки качества сварного соединения необходимо знать допустимость внутренних дефектов.
Трещины - наиболее опасный дефект сварных швов. Они являются сильными концетраторами напряжений. Выявленные трещины оставлять без исправления подварки обычно не разрешается. Сварные швы с трещинами исправляют по специальной технологии, гарантирующей надежную работу сварного соединения. Трещины по существующим правилам контроля являются недопустимым дефектом.
Непровары снижают работоспособность сварного соединения за счет ослабления рабочего сечения, создают концентрацию напряжений в шве. В конструкциях, работающих на статическую нагрузку, непровар величиной 10-15% толщины свариваемого металла не оказывает существенного влияния на эксплуатационную прочность. Однако он является опасным дефектом, если конструкция работает при вибрационных нагрузках.
Мелкие непровары при вибрационных нагрузках снижают прочность соединения до 40%. Большие непровары корня шва могут снизить прочность до 75%. Если в швах возможны непровары, то их допустимый размер указывается в технических условиях на изготовление данного изделия.
Несп л явления - опасный дефект и, как правило, недопустимый.
Поры и шлаковые включения, если их суммарная площадь в сечении шва составляет 5-10%, практически не влияют на статическую прочность соединения. Для конструкций, работающих в условиях статического нагружения, допускается площадь пор не более 7% расчетного сечения шва, а для конструкций, работающих при вибрационных нагрузках, - не более 4-5%. Поры, расположенные в виде цепочки в середине или на краях шва, оказывают более значительное влияние на прочность, чем большая пористость, но при беспорядочном расположении пор. Влияние одиночных шлаковых включений на работоспособность конструкций примерно такое же, как и газовых пор.
Крупные одиночные газовые или шлаковые включения, расположенные в глубине шва, в большей мере уменьшают сопротивление швов ударным нагрузкам, чем множество мелких пор и шлаковых включений, сосредоточенных на поверхности шва. Пористость делает шов неплотным и понижает его пластичность.
Изготовить сварную конструкцию без дефектов практически невозможно. Поэтому необходимо, чтобы она имела минимум допустимых дефектов и удовлетворяла требованиям, приведенным в технических условиях.
Комментариев нет:
Отправить комментарий