Сварные конструкции (часть 1) (1085844), страница 18

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 18)

где W—момент сопротивления сечения; σ_т—предел текучести металла мягкой прослойки.

При работе соединений с мягкой прослойкой в элементах кон­струкций влияние мягкой прослойки на прочность может несколько изменяться. В сосудах с внутренним давлением р, где σ_окр = 2σ_ос, мягкая прослойка с малой и в кольцевом шве работает аналогично сварному соединению, которое растягивается вдоль прослойки. Пониженной прочности металла прослойки при этой схеме не обна­руживается, так как разрушение происходит вдоль сосуда. Если к велика, то мягкая прослойка удлиняется в окружном направле­нии сильнее, чем остальная часть сосуда, в результате чего искрив­ляется прямолинейная образующая (рис. 3.16). Разрушение может наступить вдоль образующей сосуда в зоне прослойки вследствие повышенной деформации в окружном направлении или даже по окружности из-за дополнительных деформаций изгиба и растяже­ния вдоль сосуда. Твердые прослойки в кольцевом сварном соеди­нении разрушаются раньше, чем остальная часть сосуда достигает предельной пластической деформации в окружном направлении. Этот случай аналогичен растяжению сварного соединения вдоль шва при наличии в нем твердой прослойки. Момент разрушения зави­сит от пластичности твердой прослойки.

Мягкая прослойка в продольном шве ведет себя примерно так же, как при испытании образцов на одноосное растяжение с попереч­ной мягкой прослойкой. Твердые прослойки в продольных швах сосуда, если они не попадают в зону концентрации напряжений, обычно не снижают прочности сосуда.

Выше были рассмотрены идеализированные случаи работы со­единений с прямоугольной формой мягких прослоек. В сварных соединениях прослойки могут находиться под углом к направлению действия сил, иметь произвольную форму поперечного сечения

Рис. 3.17. Схема расположения образцов:

№ 1 — поперек проката; №2 — вдоль проката; ОХ — направление проката. Стрелками показано на­правление действия сил при испы­таниях на растяжение

и иначе влиять на прочность. Однако
общая тенденция их влияния оказы­вается такой же, как в случаях, рас­
смотренных в настоящем параграфе.
Одним из видов неоднородности
механических свойств металла явля­ется анизотропия, она выра­жается в различии свойств металла
при нагружении его в разных на­
правлениях. Различными могут быть
пластичность, прочность, ударная
вязкость, коэффициент поперечной
деформации, модуль упругости и дру­гие свойства. Анизотропия металла
возникает чаще всего во время про­
катки. Прочность, пластичность,
ударная вязкость, как. правило, выше
у образцов, вырезанных вдоль про­
ката (рис. 3.17). Во время разрушения трещина, пересекая во­локна, встречает большее сопротивление, чем двигаясь вдоль
волокон. Особенно низкими бывают прочность и пластичность
металла по толщине листа. При наличии расслоений в металле
пластичность отдельных образцов в этом направлении близка к
нулю. Во время термической резки или сварки, если усадка
металла происходит в направлении толщины листа, в зоне рас­слоений появляются трещины. Передача растягивающих усилий в
направлении толщины может предусматриваться при проектиро­вании сварных конструкций лишь в тех случаях, когда есть
полная уверенность, что используемый металл не склонен к обра­зованию расслоений, а механические свойства в направлении тол­щины соответствуют уровню, предусмотренному техническими
условиями.

Анизотропия может выражаться в различном сопротивлении металла пластической деформации, различном упрочнении и, как следствие, в различных коэффициентах поперечной дефор­мации. В этом случае анизотропию можно оценивать по отношению поперечных пластических деформаций Р =εx_пл/ ε”zпл и R= εy_пл/ εzпл . где εx_пл и ε”zпл — поперечные пластические деформации соответственно в направлении длины и толщины проката при растяжении образца №1; εy_пл и ε'_г — поперечные пластические деформации при растяжении образца № 2 (рис. 3.17).

Если материал изотропен во всех трех направлениях, то Р =

= R = 1. Если материал изотропен в плоскости и анизотропен в направлении толщины, то Р = R ≠ 1. У некоторых видов тонко­листового проката титановых сплавов анизотропия выражена сильно, сопротивление пластической деформации в направлении толщины значительно больше, чем в плоскости (Р = R — 4 ÷ 7). При двух­осном растяжении, например в сферическом или цилиндрическом сосуде давления, металл имеет возможность пластически деформи­роваться в плоскости листа только при утонении его по толщине. Ввиду большого сопротивления пластической деформации по тол­щине прочность при таких схемах нагружения заметно возрастает. Так, максимальное окружное условное напряжение в цилиндри­ческом тонкостенном сосуде давления из титанового сплава с со­держанием 5 % А1 и 2,5 % Sn в 1,5 раза выше, чем максимальное условное напряжение при одноосном растяжении.

§ 4. Механические свойства стыковых сварных соединений из сталей

В настоящее время в сварных конструкциях применяются многие марки сталей, различающиеся между собой по химическому со­ставу, термической обработке и механическим свойствам. Столь же значительно и число применяемых сварочных материалов, спо­собов сварки и видов обработки соединений, обеспечивающих необходимые механические свойства сварных соединений. Целе­сообразно поэтому рассматривать лишь общие закономерности обес­печения необходимой прочности и пластичности сварных соеди­нений.

Свойства сварных соединений зависят от металла шва и свойств различных зон термического влияния. Для подавляющего большин­ства сталей удается получить такой химический состав металла шва и его структуру, которые обеспечивают прочность и пластич­ность металла шва не ниже, а во многих случаях и выше тех же характеристик основного металла. Как правило, этого удается достигнуть непосредственно после сварки, а в некоторых случаях— после термической обработки сварной конструкции. Свойства околошной зоны в основном зависят от реакции основного металла на термический цикл сварки; на них крайне мало влияет состав металла шва. В большинстве случаев, в особенности для сложнолегированных сталей, чувствительных к термическому циклу сварки, задача обеспечения необходимых механических свойств сварных соеди­нений сводится к достижению необходимых свойств металла в зонах термического влияния сварки. Существуют определенные возможности за счет регулирования термического воздействия, сварки получить свойства зоны термического влияния, обеспечивающие равнопрочность и достаточную пластичность сварного соединения по сравнению с исходным основным металлом. В ряде случаев для высокопрочных и сложнолегированных сталей необходимо провоить термическую обработку отдельных сварных деталей или всей конструкции, чтобы устранить последствия отрицательного влия­ния термического цикла сварки на свойства околошовной зоны. Кратко "рассмотрим пути обеспечения необходимой прочности и пластичности металла шва. Как указывалось в гл. 1 и 2, для уменьшения многообразия рассматриваемых марок сталей в строи­тельстве они классифицированы независимо от химического со­става на классы.

Таблица 3.2

Механические свойства наплавленного металла и стыковых сварных соединений

Примечание. Для электродов типов Э85, Э100 Э125, Э145 механи­ческие свойства указаны после термической обработки.

Относительное удлинение б снижается от 25 % для С 38/23 до 10 % для С 85/75.

Электроды для ручной сварки соответственно подразделяются на типы, приведенные в табл. 3.2.

При правильном выборе типа электрода качественная ручная сварка обеспечивает свойства металла шва, не уступающие свойсвойствам основного металла. При автоматизированных способах сварки это может быть достигнуто выбором химического состава электродных проволок, легированием металла флюсом и смеши­ванием присадочного и основного металла при расплавлении. Тер­мическая обработка позволяет дополнительно повысить механических свойства металла шва.

Характеристики

Список файлов книги