Поперечные стыковые сварные соединения

Поперечные стыковые сварные соединения

Большинство усталостных испытаний сварных соединений выполнялось на образцах с поперечным стыковым швом типа. Однако ввиду большого разброса, обычно присущего усталостным характеристикам, а также ввиду применения самой разнообразной техники сварки при изготовлении образцов и различного контроля качества сварки (вплоть до полного отсутствия контроля) усталостные данные по соединениям рассматриваемого типа могут очень сильно разниться.

В некоторых случаях исследователи намеренно принимали меры к получению недоброкачественной сварки, применяли несоответствующие методы сварки и поручали изготовление образцов неквалифицированным сварщикам. Эти исследования показали возможность большого разброса усталостных данных при отклонениях от правильного режима сварки.

Данные, анализ которых приводится ниже, представляют собой результаты испытаний, проводившихся на протяжении приблизительно 30 лет. За этот промежуток времени были усовершенствованы как сварочные материалы и оборудование, так и технология сварки и методы контроля качества сварки в цеховых условиях. Ввиду этого, как правило, данные более поздних испытаний являются более надежными. Тем не менее средние значения предела выносливости, полученные при ранних испытаниях, сходны с данными испытаний образцов, выполненных с применением современных методов сварки. Поэтому такие материалы также использовались в качестве исходных данных при составлении настоящей главы.

При лабораторных испытаниях сварных соединений чаще всего используют плоские образцы с поперечным Х-образным стыковым швом в состоянии после сварки без дополнительной обработки. Ввиду наличия большого количества данных по прочности соединений этого типа стыковое соединение двух плоских элементов из углеродистой конструкционной стали было выбрано в качестве эталона, с которым сравнивались стыковые соединения других типов. Было выполнено около 106 испытаний соединений рассматриваемого типа при пульсирующем цикле растяжения и 73 испытания при симметричном цикле напряжения.

Эти испытания были проведены в Иллинойском университете в порядке выполнения Программы усталостных испытаний стыковых сварных соединений в гражданских сооружениях. Испытания должны были дать сведения по прочности соединений при обычном для того времени качестве сварки конструкционных сталей в сварочных цехах. При этом были получены следующие значения предела выносливости при пульсирующем цикле растяжения:

При испытаниях двусторонних Х-образных стыковых сварных соединений исследовалось влияние ряда факторов, в том числе влияние основного материала, типа электродов, типа цикла напряжения, технологии сварки и дополнительных операций, например подогрева перед сваркой, термической обработки после сварки и механической обработки поверхности. Ширина образцов изменялась от 16 до 171 мм, толщина — от 9,5 до 38 мм. При сварке использовались электроды Е60ХХ, Е90ХХ, Е110ХХ и Е120ХХ**. Тип электрода, использованный в каждом конкретном случае, указан в приведенных ниже таблицах. Сварка выполнялась в нижнем, вертикальном и потолочном положениях. Число слоев в сварном шве изменялось от 2 до 25, скосы кромок делались V-образные двусторонние и односторонние, а также U-образные.

Основной материал. При различных исследованиях поперечных стыковых соединений использовалось большинство конструкционных сталей, применяемых в США, а также некоторые из конструкционных сталей, применяемых в Европе. Предел прочности исследованных сталей изменялся от 35 до 105 кГ/мм2.

В некоторых случаях, в частности при высоком пределе прочности стали, результаты испытаний обнаруживают очень большой разброс, что делает соотношение предела выносливости и предела прочности неопределенным. Предел выносливости при 100 -103 циклов до разрушения и пульсирующем цикле растяжения составляет для стали с пределом прочности 74 кГ/мм2, около 34 кГ/мм2, что соответствует отношению предела выносливости к пределу прочности порядка 0,45. Усталостные характеристики сталей высокой прочности более чувствительны к изменениям термической и механической обработки и геометрии образцов, чем соответствующие характеристики менее прочных конструкционных сталей, как при симметричном цикле, так и при пульсирующем цикле растяжения.

Средние значения предела выносливости при пульсирующем цикле растяжения найдены по данным испытаний сравнительно небольшого числа образцов с поперечным двусторонним Х-образным стыковым соединением. Усиление сварного шва не сошлифовывалось. Из этой таблицы видно, что предел выносливости сварных соединений деталей из низколегированной стали А-242 выше предела выносливости таких же соединений из углеродистой конструкционной стали па 15% при числе циклов до разрушения 2-Ю6 и на 22% при числе циклов до разрушения 100 -103. В то же время разница в статической прочности этих двух сталей составляет 25%. Предел выносливости соединений деталей из высокопрочной стали после закалки и отпуска превышает предел выносливости аналогичных соединений деталей из углеродистой конструкционной стали приблизительно на 37% при числе циклов до разрушения 2-Ю6 и на 50% при числе циклов до разрушения 100-103, тогда как статическая прочность первой стали превышает предел прочности углеродистой стали на 72%. Возможно, что при более полном понимании факторов, влияющих на сопротивление усталостному разрушению стыковых сварных соединений закаленных и отпущенных деталей из высокопрочных сталей, удается достигнуть более высокой прочности этих соединений при переменных напряжениях. Однако при современном уровне знаний не представляется возможным обеспечить систематическое получение высокого предела выносливости таких материалов в соответствии с их высокой статической прочностью даже при таком более благоприятном цикле напряжения, как пульсирующий цикл.

Читайте так же:

043 gazoviy-kotel 033 003 038 042 034 010

Комментарии запрещены.

Явление усталости

018 012 037 030 008 044
Усталость конструкций
Сопротивление усталости