Прочности становится

Стыковые соединения могут разрушаться по шву, месту сплавления металла шва с металлом детали, сечению самой детали в зоне термического влияния. Зоной термического влияния называют прилегающий к шву участок детали, в котором в результате нагревания при сварке изменяются механические свойства металла. Понижение механических свойств в зоне термического влияния особенно значительно при сварке термически обработанных, а также наклепанных, сталей. Для таких соединений рекомендуют термообработку и наклеп после сварки. Практикой установлено, что при качественном выполнении сварки разрушение соединения стальных деталей происходит преимущественно в зоне термического влияния. Поэтому расчет прочности стыкового соединения принято выполнять по размерам сечения детали в этой зоне. Возможное снижение прочности деталей, связанное со сваркой, учитывают при назначении допускаемых напряже-

На рис. 186 приведены кривые циклической прочности стыкового соединения с «усилениями» (нижние кривые) и после их удаления механической обработкой (верхние кривые). Тонкие линии — циклическая прочность соединения без термической обработки, жирные — после стабилизирующей термической обработки (отжиг при 670'С). Как видно из графика, снятие «усилений» повышает циклическую прочность приблизительно в 2 раза, а термообработка на 15-20%.

Причинами разрушения трубопровода на 365-м км трассы явились снижение прочности стыкового шва вследствие некачественного выполнения сварки (наличие в шве непроваров, шлаковых включений, крупнозернистой структуры) и неудовлетворительные механические характеристики металла шва (ударная вязкость составляла 0,56-0,79 кгм/см2 вместо регламентируемых 3 кгм/см2).

11. Беленький Д. М., Вернези Н. Л., Шамраев Л. Г. Новый подход к определению прочности стыкового сварного соединения // Заводская лаборатория (Диагностика материалов).- 1996.- № 8.- С. 47-51

73. Беленький Д.М., Бескопыльный А.Н., Вернези Н.Л., Шамраев Л.Г. Новый подход к определению прочности стыкового сварного соединения // Заводская лаборатория (диагностика материалов). № 8 1996. С. 47-51

Для определения относительной прочности стыкового сварного шва по сравнению с прочностью основного металла применяют специальные образцы. Прочность сварного шва испытывают на образцах со снятым усилением, форма которых предусматривает обязательный разрыв по сварке. Показателем прочности является место разрыва образца. Диаграмму растяжения, по которой определяют пределы прочности и текучести, получают путем автоматической записи на машине Гагарина. Величину относительного-удлинения определяют измерением образца до и после испытаний.

На рис. 186 приведены кривые циклической прочности стыкового соединения с «усилениями» (нижние кривые) и после их удаления механической обработкой (верхние кривые). Тонкие линии - циклическая прочность соединения без термической обработки, жирные -после стабилизирующей термической обработки (отжиг при 670°С). Как видно из графика, снятие «усилений» повышает циклическую прочность приблизительно в 2 раза, а термообработка на 15-20%.

Испытания на растяжение. Для определения -относительной прочности стыкового сварного шва по сравнению с проч-

Достижения в области электроэнергетики и электротехники дали возможность шире и эффективнее использовать в строительстве металлические конструкции. Большое значение имело открытие и использование в строительных работах электрической сварки, которая стала быстро вытеснять традиционные способы соединения элементов и узлов конструкций — клепку и кузнечную сварку. Исследования, проведенные в 60-х годах XIX в. в Вульвичском арсенале (Англия), показали, что если прочность шва, выполненного кузнечной сваркой, равна сопротивлению сплошного листа железа, то в заклепочном шве она составляет только 0,6 этой величины. Электросварка, легче и проще кузнечной, дала возможность получать соединение, которое не только не снизило коэффициент прочности стыкового шва, но даже повысило его до 140% сопротивления свариваемого металла. С введением электросварки отпала необходимость в заклепках и накладках, в результате чего вес металлических конструкций удалось уменьшить до 50%.

Расчет прочности стыкового соединения производится обычно на растяжение или сжатие. При растяжении допускаемое усилие в сварном соединении будет равно

Вероятность безотказной работы сварного вала-барабана определяют по слабому звену — по циклической прочности стыкового шва (5а = 1,62). Принято, что аап и ста некоррелированы и распределены по нормальному закону.

Погрешности приближенных расчетов существенно снижаются при использовании опыта проектирования и эксплуатации аналогичных конструкций. В результате обобщения предшествующего опыта вырабатывают нормы и рекомендации, например нормы допускаемых напряжений или коэффициентов запасов прочности, рекомендации по выбору материалов, расчетной нагрузки и пр. Эти нормы и рекомендации в приложении к расчету конкретных деталей приведены в соответствующих разделах учебника. Здесь отметим, что неточности расчетов на прочность компенсируют в основном за счет запасов прочности. При этом выбор коэффициентов запасов прочности становится весьма ответственным этапом расчета. Заниженное значение запаса прочности приводит к разрушению детали, а завышенное — к неоправданному увеличению массы изделия и перерасходу материала. В условиях большого объема выпуска деталей общего назначения перерасход материала приобретает весьма важное значение.

Другой способ упрочнения основан на деформационном старении мартенсита (ДСМ). При этом способе (рис. 86,д) сталь вначале подвергают упрочняющей обработке (закалке и отпуску при 250 — 400°С), деформируют в холодном состоянии при степени деформации 1 — 3% и подвергают старению в течение 1—2 ч при температуре примерно на 100°С ниже температуры отпуска. В процессе старения прочность стали повышается до 200—250 кгс/мм2. Отношение предела текучести к пределу прочности становится равным сг0;2/ств»1. Вследствие этого деформационно-состаренные стали по величине предела текучести, который является основной прочностной характеристикой материала, приближаются к сталям, упрочненным описанными выше более сложными способами.

Сульфиды железа — катоды по отношению к железу и образуют с ним гальваническую пару, разность потенциалов в которой может достигать 0,2—0,4 В. С повышением концентрации сероводорода увеличивается склонность стали к сульфидному растрескиванию и достигает максимального значения при насыщении. Это объясняется тем, что с ростом концентрации сероводорода увеличиваются наводороживание стали и ее охрупчивание. Растрескивание стали происходит даже при весьма незначительных концентрациях сероводорода (меньше ЫО-з кг/м3), однако концентрация сероводорода влияет в основном на время до разрушения и в меньшей мере — на условный предел статической водородной усталости. Участок ВС на кривой статистической водородной усталости (рис. 17) характеризует разрушение вследствие СВУ, участок СД соответствует условному пределу статической водородной усталости (стдл), т. е. максимальному напряжению, ниже которого разрушение не наступает. Сталь одной и той же марки по мере увеличения прочности становится более чувствительной к статической водородной усталости, т. е. разность между пределом прочности 0„ и условным пре-

При повышенных темп-pax наблюдается значительно большее влияние скорости на сопротивление деформации,чем при 20°. Это объясняется более интенсивным процессом упрочнения и разупрочнения при повышении темп-ры. Для нек-рых сплавов существуют темп-рные диапазоны, в к-рых повышение скорости нагружения на два порядка, напр, с 1 до 100 кг/мм-/сек, вызывает повышение предела прочности на 100 и даже более процентов. Как правило, нарастание прочности не связано линейной зависимостью со скоростью. Наложение процессов упрочнения и разупрочнения обусловливает сложную зависимость прочности от скорости нагружения; для большинства применяемых в машиностроении конструкционных сплавов при повышенных темп-рах наибольший рост прочности наблюдается при относительно небольшом увеличении скорости нагружения и резко уменьшается в сторону больших скоростей. При достижении определенного значения скорости нагруженпя дальнейшее увеличение прочности становится пренебрежимо малым (рас. 3). Для нек-рых металлич. сплавов, у к-рых в рассматриваемом

Сопротивление усталости при повышении темп-ры снижается, однако в меньшей мере, чем длительная прочность, так что с нек-рой темп-ры предел длительной прочности становится ниже предела выносливости. Небольшое снижение предела выносливости в довольно широком интервале темп-р характерно для многих конструкционных материалов — сталей, жаропрочных сплавов, алюминиевых сплавов и др. (см. Механические свойства при повторных нагрузках). с. И. Р?иш,тна-Ртгткг>. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ. С понижением темп-ры против комнатной механич. св-ва металлов и их сплавов меняются, причем в зависимости от типа кристаллич. решетки, структуры и чистоты металла, условий нагружения

Как при растяжении, так и при сжатии и изгибе, с увеличением температуры испытания до 2400—2600° С предел прочности увеличивается [192], причем увеличение предела прочности при растяжении может достигать «200%. Выше указанной температуры прочность снижается и при температуре испытания «3000° С предел прочности становится равным значению при комнатной температуре [212, р. 51; 57, с. 97].

Роль легированного феррита в упрочнении стали возрастает, если сталь имеет неравновесную структуру (после закалки и отпуска) и содержит малое количество углерода. При повышении содержания в стали углерода роль легированного феррита в повышении прочности становится меньше и важное значение приобретают степень дисперсности, количество, форма и распределение фаз.

При существующих толщинах несущих элементов корпусов реакторов проявление масштабного фактора как при формировании термомеханического напряженного состояния, так и при оценках прочности становится весьма существенным.

Другой способ упрочнения основан на деформационном старении мартенсита (ДСМ). При этом способе (рис. 86,д) сталь вначале подвергают упрочняющей обработке (закалке и отпуску при 250— 400°С), деформируют в холодном состоянии при степени деформации 1 — 3% и подвергают старению в течение 1—2 ч при температуре примерно на 100°С ниже температуры отпуска. В процессе старения прочность стали повышается до 200-250 кгс/мм2. Отношение предела текучести к пределу прочности становится равным Оо,2/°"в к, 1. Вследствие этого деформационно-состаренные стали по величине предела текучести, который является основной прочностной характеристикой материала, приближаются к сталям, упрочненным описанными выше более сложными способами.

Как известно, между cjj и Еь существует четкая детерминированная взаимосвязь, в частности а< и СеД где Сип- константы прочности) становится однопараметрическим:

Погрешности приближенных расчетов существенно снижаются при использовании опыта проектирования и эксплуатации аналогичных конструкций. В результате обобщения предшествующего опыта вырабатывают нормы и рекомендации, например нормы допускаемых напряжений и коэффициентов запасов прочности, рекомендации по выбору материалов, расчетной нагрузки и пр. Эти нормы и рекомендации в приложении к расчету конкретных деталей приведены в соответствующих разделах учебника. Здесь отметим, что неточности расчетов на прочность компенсируют в основном за счет запасов прочности. При этом выбор коэффициентов запасов прочности становится весьма ответственным этапом расчета. Заниженное значение запаса прочности приводит к разрушению детали, а завышенное — к неопределенному увеличению массы изделия и перерасходу материала. В условиях большого объема выпуска деталей общего назначения перерасход материала приобретает весьма важное значение.