Сварные конструкции. Расчет и проектирование

ВЛИЯНИЕ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР НА СВОЙСТВА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

При воздействии на сварные конструкции высоких температур следует различать изменение деформации во времени при постоянных напряжениях — ползучесть и

изменение напряжений во времени при постоянных де­формациях — релаксация.

Для конструкций, работающих при высоких темпера­турах, допускаемые напряжения назначаются с учетом пластических деформаций, возникающих вследствие пол­зучести.

При ползучести различают три стадии: первая — ско­рость пластических деформаций уменьшается; вторая — скорость имеет малую постоянную величину; третья — нарастание скорости заканчивается разрушением.

Прочность материала при высокой температуре под напряжением в течение длительного периода называется пределом длительной прочности, кото­рый определяется опытным путем.

При повышенных температурах разрушение конструк­ции нередко происходит без заметных пластических де­формаций.

Величина максимальной пластичности при повышенных температурах является одним из критериев склонности стали к хрупким разрушениям при комнатных темпера­турах.

Концентраторы напряжения снижают пластичность как при высоких, так и при нормальных температурах.

Свойства сварных соединений отличаются от свойств основного металла наличием концентрации напряжений ползучести, приводящей к локальным исчерпываниям пластичности, а при длительных выдержках — к хрупким разрушениям даже в зоне мягких прослоек, что нередко имеет место.

В сварных соединениях появляются мягкие прослойки, в которых при повышенных температурах появляются хрупкие разрушения в случае длительных выдержек.

Иногда разрушения в этих прослойках носят смешан­ный характер — транс- и межкристаллический. Узкие мягкие прослойки часто не обнаруживают уменьшения прочности. Широкие прослойки пластичности не-понижают, а нередко сохраняют прочность основного металла.

В сварных соединениях в условиях высоких температур возникают концентрации не только напряжений, но и деформаций, неравномерность которой при ползучести усиливается.

В сварных соединениях часто образуются зоны с не­однородными свойствами металла, наблюдаются диспер­сионное упрочнение зерен и одновременно ослабление нх границ.

Длительная прочность термически упрочненных сталей может быть невысокой вследствие образования разупроч­нения зон термического влияния.

При строгом контроле неразрушающими методами ка­чества сварных соединений и применении в необходимых случаях термической обработки допускаемые напряжения в сварном соединении оцениваются по отношению к проч­ности основного металла коэффициентом ф, устанавлива­емым в зависимости от марки стали и технологического процесса, s

Для углеродистых и низколегированных сталей ф— =0,85. . .1,0 при дуговой автоматической сварке под флюсом, электрошлаковой, контактной и в среде СО,; для всех других видов сварки ф=0,75. . .1.

При расчете сварных соединений на прочность, рабо­тающих при повышенных температурах, определяют до­пускаемые напряжения с учетом следующих трех отно­шений:

Мр-3-s М.-5; м.-2?*

где [о,1 — предел прочности при нормальных температурах} от — предел текучести при нормальных температурах}

п — предел длительной прочности; яі=2,5. . .4,0; л,= = 1,5. . .2,0; п,= 1,5. . .3,0 — коэффициенты запаса для котельных и турбинных установок, варьирующие от ряда параметров.

Из указанных трех отношений выбирают одно, имею­щее наименьшую величину.