СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

ОСОБЕННОСТИ УСТРАНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ И ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ПРИ СВАРКЕ СОСУДОВ

Применительно к тонкостенным сосудам могут быть исполь­зованы некоторые общие приемы борьбы с деформациями и на­пряжениями, такие как уменьшение погонной энергии сварки, охлаждение в процессе сварки, рациональное расположение швов, а также прокатка сварных соединений. Прокатка в основном устраняет деформации от продольной усадки. Поэтому в тех слу­чаях, когда основная деформация вызвана поперечной усадкой шва, следует применять другие способы. Это относится главным образом к стыковым круговым соединениям. Значительными возможностями в этом случае обладает прием, основанный на со­здании предварительных обратных деформаций.

Предварительными обратными деформациями можно устранить искажение формы конструкции, если эти искажения не являются деформациями потери устойчивости. Предварительные деформации по величине и по форме должны быть равны сварочным, но иметь обратный знак. Например, если после сварки кругового шва на сфере (рис. 146, а) возникают перемещения Ль, показанные пунк­тирной линией, то необходимо снять профилограмму перемещений, с тем чтобы на последующих изделиях создать путем штамповки предварительные деформации противоположного знака. Фланец также необходимо сместить на величину —А*. После сварки обо­лочка возвратится в положение, показанное сплошной линией. Предварительные деформации должны создаваться на заготовках благодаря остаточным пластическим деформациям. Если деформа­ции созданы при помощи зажимных приспособлений и являются упругими, то указанная закономерность равенства предваритель­ных и сварочных деформаций, как правило, не будет соблюдаться.

С помощью указанного приема можно устранять деформации и от круговых швов на цилиндрических оболочках, когда дефор­мации имеют сложный характер и не являются осесимметричными.

В этом случае, так же как и в предыдущем примере, необходимо подобрать форму штампа, которая бы обеспечила во всех сечениях деформации, противоположные сварочным.

Путем создания предварительных деформаций можно устранять перемещения от кольцевых швов на оболочках как в случае кор­сетного сокращения, так и в случае увеличения периметра. На рис, 146, б показан пример создания предварительных деформаций, обратных сварочным, путем прокатки кромок оболочек роликами.

Рис. 147. Использование предварительной и последую­щей пластической деформации для устранения потери устойчивости и уменьшения напряжений в листе

Если при сварке происходит увеличение периметра, то необхо­димо создать осадку кромок перед сваркой. Серьезным дефектом сварки кольцевых швов является взаимное смещение кромок в процессе сварки с образованием ступеньки. И в этом случае можно путем создания различной предварительной деформации и сборкой кромок со ступенькой устранить остаточные смещения после сваоки (рис. 146, в).

При создании предварительных деформаций остаточные напря­жения полностью не устраняются, а следовательно, не устраняются и деформации потери устойчивости. Для устранения остаточных напряжений и деформаций потери устойчивости можно исполь­зовать сочетание предварительной и последующей пластической деформации.

Покажем это на примере кругового шва на плоскости (рис. 147, а). Если перед сваркой создать осесимметричную де­формацию листа из плоскости, то точка А переместится в точку А с некоторым радиальным смещением Д. После сварки вследствие поперечной усадки часть предварительной деформации израсхо­дуется, но сохранится некоторое предварительное перемещение листа из плоскости (рис. 147, б, положение Л2). Для устранения остаточных радиальных напряжений растяжения, а также дефор­маций потери устойчивости, если они при этом возникли, доста­точно осадить фланец вместе с листом из положения Л2’в пло­скость I—I. Такая операция осадки листа компенсирует остаточ­ную поперечную усадку и устранит растягивающие радиальные напряжения (рис. 147, в и г).[16]

Как было показано выше (см. рис. 146, а), на сферических оболочках путем предварительной деформации можно устранить остаточные сварочные деформации. Если необходимо устранить также и остаточные напряжения, следует создавать увеличенную предварительную деформацию, с тем чтобы последующей осадкой оболочки в проектное положение снять остаточные напряжения растяжения. Вследствие достаточно большой гибкости оболочек представляется возможным применять растяжение кольцевых швов после сварки с помощью экспандеров. Усилие от экспандера передается практически только на участок, непосредственно на­ходящийся под ним, в то время как остальная часть оболочки не участвует в сопротивлении пластическим деформациям.