Остатъчното напрежение при заваряване се отнася до вътрешното напрежение, генерирано в заварени конструкции поради ограничена термична деформация по време на процеса на заваряване. По-специално, по време на топенето, втвърдяването и свиването при охлаждане на заваръчния метал се генерира значително термично напрежение поради ограниченията, което го прави основният компонент на остатъчното напрежение. Обратно, вътрешното напрежение, произтичащо от промени в металографската структура по време на процеса на охлаждане, е вторичен компонент на остатъчното напрежение. Колкото по-голяма е твърдостта на конструкцията и колкото по-висока е степента на ограничение, толкова по-голямо е остатъчното напрежение и следователно толкова по-значително е влиянието му върху носещата способност на конструкцията. Тази статия обсъжда основно въздействието на остатъчното напрежение при заваряване върху конструкциите.
Въздействие на остатъчното напрежение при заваряване върху конструкции или компоненти
Остатъчното напрежение при заваряване е първоначалното напрежение, присъстващо върху напречното сечение на компонент, дори преди той да понесе външно натоварване. По време на експлоатационния живот на компонента тези остатъчни напрежения се комбинират с работните напрежения, причинени от външни натоварвания, което води до вторична деформация и преразпределение на остатъчното напрежение. Това не само намалява твърдостта и стабилността на конструкцията, но също така, при комбинираното въздействие на температурата и околната среда, значително засяга якостта на конструкцията при умора, устойчивостта на крехко счупване, устойчивостта на корозионно напукване под напрежение и напукване при пълзене при висока температура.
Въздействие върху структурната коравина
Когато комбинираното напрежение от външни натоварвания и остатъчно напрежение в определена област на конструкцията достигне границата на провлачване, материалът в тази област ще претърпи локализирана пластична деформация и ще загуби способността си да понася допълнителни натоварвания, което води до намаляване на ефективното напречно сечение площ и следователно твърдостта на конструкцията. Например, в конструкции с надлъжни и напречни заварки (като заварките на ребрата на I-гредите) или такива, които са били подложени на пламъчно изправяне, може да се генерира значително остатъчно напрежение на опън в по-големи напречни сечения. Въпреки че диапазонът на разпределение на тези напрежения по дължината на компонента може да не е широк, тяхното въздействие върху твърдостта все още може да бъде значително. Особено за заварени греди, подложени на екстензивно изправяне с пламък, може да има забележимо намаляване на твърдостта по време на натоварване и намален отскок по време на разтоварване, което не може да бъде пренебрегнато за конструкции с високи изисквания за точност на размерите и стабилност.
Въздействие върху якостта на статично натоварване
За крехките материали, които не могат да претърпят пластична деформация, напрежението в компонента не може да се разпредели равномерно, тъй като външната сила се увеличава. Пиковете на напрежението ще продължат да нарастват, докато достигнат границата на провлачване на материала, причинявайки локализирана повреда и в крайна сметка водеща до счупване на целия компонент. Наличието на остатъчно напрежение в крехките материали намалява тяхната носеща способност, което води до счупвания. За пластичните материали съществуването на триаксиално остатъчно напрежение на опън в среда с ниска температура може да попречи на възникването на пластична деформация, като по този начин значително намали носещата способност на компонента.
В заключение, остатъчното напрежение при заваряване оказва значително влияние върху работата на конструкциите. Разумният дизайн и контрол на процеса могат да намалят остатъчното напрежение, като по този начин повишат надеждността и издръжливостта на заварените конструкции.
Време на публикуване: 01 август 2024 г
