25.05.2020

Урок №101

Тема програми: Види дефектів зварних швів

Тема уроку: Вплив дефектів на зниження міцності зварного з`єднання

Вплив дефекту на працездатність звареного з'єднання варто розглядати з погляду форми, довжини і розташування його стосовно напрямку діючої сили. Більш небезпечними є дефекти витягнутої форми (тріщини, непровари), менш небезпечні дефекти округлої форми (одиночні газові пори, жужільні включення). Дефекти, спрямовані паралельно силовому потоку, менш небезпечні для конструкцій, що працюють на статичне навантаження. Непровар завбільшки 25% від товщини металу при зниженні температури до —45 °С викликає зменшення тимчасового опору на розтягання звареного з'єднання в 2 рази, пластичності — більш ніж у 2—4 рази. Особливо сильно зменшується міцність зварених з'єднань під впливом фізичної несуцільності. Наприклад, непровар стикового шва з низьковуглеводневої сталі допускається тільки до 5% від товщини металу, а при зварюванні легованих сталей — ще -менше. Одиночні пори в кількості не більш 5—6 на 1 см2 перетини шва припустимі в зварених з'єднаннях з низьковуглеводневої сталі.

Вплив внутрішніх дефектів при динамічних навантаженнях.

До внутрішніх дефектів відносять: пори, тріщини, включення, непровар (наприклад при напустковому з’єднанні, тавровому, двосторонньому стиковому). При динамічних навантаженнях спостерігається непропорційність між працездатністю та розміром дефекта, як при статичному навантаженню, тому навіть малий розмір дефекта може суттєво впливати на міцність з’єднання. Також слід зауважити, що дефекти поділяють на об’ємні (пори, шлакові включення) та плоскі (тріщини, оксидні плівки, незплавлення) для зварних з’єднань плоскі дефекти є небезпечнішими, оскільки гострі краї дають додаткові концентратори напружень.

Вплив поверхневих зовнішніх дефектів при динамічних навантаженнях.

До зовнішніх поверехневих дефектів належать: опуклість, напливи, підрізи, кратери поверехневі тріщини. При динамічних навантаженнях опуклість шва має наступний вплив: чим більша випуклість шва, що свідчить про менший кут переходу від основного метала до наплавленого, тим сильніше знижується межа витривалості. Значним зовнішнім дефектом є підріз. Він не допустимий в конструкціях, що працюють на витривалість. Напливи, які різко змінюють обриси зварного шва, утворюють концентратори напружень, і тим самим знижують витривалість конструкції. Кратери і прожоги є недопустими дефектами і потребують обов’язкового виправлення.

Вплив непроварів при динамічних та стаичних навантаженнях навантаженнях.

Непровар – місцева відсутність зплавлення між зварюванними елементами. Непровар є джерелом утворення тріщин, які в свою чергу є недопустипим дефектом в любій конструкції, яка працює при динамічних навантаженнях. Для пластичних матеріалів при статичному навантаженні вплив величини непровару на зменшення їх міцності прямо пропорційне відносно глибини непровару.

Вплив окисних включень при динамічних та статичних навантаженнях.

Окисні включення є не допустим дефектом при динамічних навантаженнях, оскільки вони утворюють сильний концентратор напружень, який зменшу міцність конструкції. При статичних навантаженнях даний дефект можу бути допустимий, але залежить від розміру дефекта, форми, місця розташування дефекту та величини навантаження.

Вплив підрізів при динамічних та статичних навантаженнях.

Вплив підрізів втомну міцність конструкції пов’язана з глибиною підрізу, рівня залишкових напружень та виду з’єднання. Наприклад, при зміні підрізу з 1-1,5 мм до 2-3,5 мм межа витравалості знижується 15%. Спад межі витривалості такого порядку спостерігається і в результаті змін розтягуючих залишкових напружень з 5 до 20 кгс/мм2. Сумарний вплив цих факторів може призвести до зниження межі витривалості з’єднання вдвічі.

Вплив пор при динамічних та статичних навантаженнях.

При статичних навантаженнях пори з сумарною площею в перерізі шва до 5-10% практично не впливають на міцність зварної конструкції. Якщо шов має має значну випуклість, то пори сумарною площею 10-15% від перерізу шва слабо впливають на статичну міцність. Через об’ємну форму пор, даний дефект є мало небезпечним, за відсутності великого скупчення.

Вплив тріщин на роботу зварних з’єднань при динамічних та статичних навантаженнях?

При статичному навантаженні основною властивістю є міцність. Встановлення норм дефектності проходить по результатам механічних випробувань, аналізу зламів та металографії зварних з’єднань. По підсумкам проведених досліджень будується кореляційна залежність між геометричними характеристиками та міцністю з’єднання. Вплив дефектів також залежить від їх форми. Найбільш небезпечними є тріщини, непровари та підрізи. Дефекти із гострими контурами можуть викликати крихкі руйнування навіть при статичних навантаженнях. Особливу роль серед конструктивно-експлуатаційних факторів відіграє низька температура (-50...- 100ОС). В таких умовах навіть невеликий малий дефект може призвести до крихкого руйнування. Це пояснюється тим, що руйнуючі напруження перевищують межу текучості, що спричиняє перехід в’язкого руйнування у крихке. При динамічних та вібраційних навантаженнях небезпеку для зварних швів несуть такі дефекти, як непровари, підрізи і тріщини. Втрату роботоспроможності може призвести дефект дуже малого розміру. Їх вплив посилюється наявністю залишкового водню в металі шва. Через це зварні з’єднання конструкцій, що працюють в умовах динамічної дії, слід виконувати зварювальними матеріалами, що забезпечують низький вміст водню в металі шва. Також на межу витривалості негативно впливає наявність поля розтягуючих залишкових напружень. Ці напруження підсилюють небезпеку до утворення деформацій, яку створюють дефекти, що знаходяться в зварному шві.

Тріщиноподібні дефекти – дуже небезпечні і вважаються критичними. Ці дефекти, як правило, недопустимі.

Вплив шлакових включень на роботу конструкцій при динамічних та статичних навантаженнях?

При статичних навантаженнях такі дефекти, як пори, шлакові включення при їхній сумарній площі в перерізі шва до 5-10%, практично не впливають на міцність зварної конструкції. На втомну міцність впливають дефекти у виді концентраторів напружень. Встановлено, що пори і шлакові включення при їх відносній сумарній площі в перерізі шва до 5-10% мало впливають на статичну міцність з'єднання. Якщо шви мають значну випуклість, то пори і шлакові включення сумарною площею 10-15% від перерізу шва слабо впливають на статичну міцність. Для ряду конструкцій в залежності від місця розташування таких дефектів їх допустима величина може складати 10-25% від перерізу шва.

Домашне завдання

Вивчити самостійно тему та записати конспект