ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

СТАТИСТИКА ПРИЧИН РАЗРУШЕНИЙ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ НИЗКОМ УРОВНЕ НАПРЯЖЕНИЙ

Все аварии сварных конструкций принято разбивать на два типа:

1. Разрушения при высоком уровне напряжений, когда напря­жения в месте возникновения разрушения превысили допускае­мые или расчетное сопротивление материала.

2. Разрушения при низком уровне напряжений, при которых все требования расчетов на прочность выполнены, а конструкция тем не менее разрушилась.

Для курса «Теория прочности...» разрушения первого типа не представляют интереса, так как они могут быть исключены про­сто строгим соблюдением стандартных норм проектирования и эксплуатации конструкций (изучаются в других курсах). Любое разрушение второго типа требует специального дополнительного анализа, который может выполнить только специалист в области сварки. Выше были приведены примеры разрушений при низком уровне напряжений. Анализ причин их возникновения и методы предотвращения будут рассмотрены далее.

Первый статистический анализ факторов, приводящих к раз­рушению сварных конструкций при низком уровне напряжений, выполнил Международный институт сварки (МИС). Так как любая фирма стремится скрыть факт разрушения ее продукции, МИС про-

вел анонимные общественные исследования, разослав анкету с кон­кретными вопросами об имевших место разрушениях. К 1970 г. было получено 132 анкеты, из них 60 достаточно полных. Резуль­таты статистической обработки этих анкет приведены в табл. 1.3. В анкете в качестве причин аварии было выделено 17 факторов, номера и наименования которых указаны в 1-й и 2-й колонках таб­лицы; в 3-й приводится количество аварий, где среди причин ука­зывается наличие этого фактора, а в 4-й — частота его появления в анкетах.

Как видно из таблицы, наиболее часто встречается фактор № 10 — пониженная ударная вязкость основного металла. Однако он фигурирует только в одном случае из каждых пяти аварий и не может считаться определяющим. Три следующих по частоте появ­ления фактора (№ 1 — конструктивные концентраторы, № 11 — остаточные напряжения, № 13 — старение металла и его наклеп) появляются только в одном случае из 8-10 аварий. Остальные 12 факторов, перечисленных в таблице, встречаются гораздо реже; так, разрушения при высоком уровне напряжений (фактор № 8) стали причиной только 6% изученных аварий.

Но самый существенный вывод, полученный из этих исследо­ваний, заключается в том, что ни один из перечисленных факто­ров, взятый в отдельности, не приводил конструкцию в аварийное состояние. К аварии может привести только неблагоприятное со­четание двух и более факторов из перечисленных в таблице, тако­во заключение комиссии МИС.

Частота появления различных сочетаний факторов (на осно­вании анкет) приведена в табл. 1.4. В 1-й и 2-й колонках показано количество случаев (и их процент), в которых имело место одно из перечисленных в 3-й колонке сочетаний. В 4-й и 5-й колонках при­ведены те же величины, но относящиеся ко всем перечисленным в 3-й колонке сочетаниям.

Из таблицы видно, что в 60 авариях только одно сочетание фак­торов встретилось 4 раза. Это № 10 (пониженная ударная вязкость основного металла) и № 13 (старение металла и его наклеп). 5 раз­личных сочетаний встретились по 3 раза, 6 сочетаний — по 2. Поч­ти половина аварий была вызвана сочетаниями факторов, которые имели место только 1 раз. Но этот вывод сделан при качественном анализе, когда каждому из 17 факторов приписывается только 2 возможных значения — 0 или 1. На самом деле величина накле­па, интенсивность старения, величина остаточных напряжений, размер трещины и т. д. могут иметь широкий диапазон значений по величине или интенсивности. Если учесть это обстоятельство,

то можно прийти к выводу, что каждая авария сварной конструк­ции уникальна. Такую аварию нельзя предотвратить, если не иметь теоретических представлений о критериях разрушения. Ее нель­зя предотвратить без количественных представлений о том, как

тот или иной фактор влияет на этот критерий с учетом наличия

других факторов.