Размещение и выбор типа сварных соединений должно быть таким, чтобы концентраторы напряжений, естественно существующие в сварных соединениях, не являлись местом чрезмерного протекания пластических деформаций. Например, нерациональным является применение односторонних многослойных соединений с непроваром в корне шва (см. 28, 3, ё). Использование накладок для соединения элементов с малым расстоянием А между ними ( 28, к) и другие случаи, рассмотренные ранее.
Выбор сварочных материалов приемов и режимов сварки следует производить с позиций исключения появления дефектов сварки, образования чрезмерных объемов металла с остаточными растягивающими напряжениями, перегрева и высокой степени закалки, старения металла.
Цистерны (котлы и рамы) обычно изготовляют из стали ВСтЗсп или низколегированной 09Г2С. Для отдельных типов цистерн (кислотные и др.) применяют двухслойную нержавеющую сталь, алюминиевые сплавы, различные защитные покрытия.
Цистерны для нефтепродуктов имеют котлы диаметром до 3 м цилиндрические со сферическими или эллипсоидными днищами. Цилиндрическая часть сварена из пяти-шести продольных стальных листов встык до ее вальцовки. После вальцовки днища к цилиндру приваривают также встык.
Около 20 типов грузовых вагонов выпускают с закрытым кузовом — крытые вагоны. Они предназначены для перевозок широкой номенклатуры грузов, не допускающих использования открытого подвижного состава.
Кими технологичностью и свариваемостью обладают стали с гарантированной аустенитно-ферритной структурой марок 12Х20Н12ТЛ, ЦЖ-15, 12лЧ8Н9ТЛ и Х25Н13ТЛ. Применение стали 12Х18Н9ТЛ без гарантированного содержания ферритной фазы, а также однофазных аустенитных сталей марок ЛА-1 и ЛА-3 и им подобных не рекомендуется из-за низкой их литейной технолцгичности и опасности массового. появления трещин в околошовной зоне сварных соединений.
Изгиб существенно зависит от длины L и ширины пластин В\ может достигать нескольких миллиметров.
Поперечное укорочение размера В от поперечной усадки шва Дпоп.
При наличии прихваток или жестких закреп-поп.пл будет примерно
(15)
где АПОп определяется по формуле (10) и оно практически мало зависит от размеров прихваток и жесткости закреплений.
Если пластины во время сварки не скреплены и могут перемещаться в плоскости одна относительно другой, то поперечная усадка будет неравномерна по длине шва:
9. Пластины шириной В1 и В2, сваренные встык
лении поперечное укорочение пластины равномерным по длине шва, т. е.
где Авр — временное перемещение, различное по длине шва, возникает к моменту сваривания пластин в рассматриваемой точке.
Ными напряжениями [9]. Наклон линий предельных напряжений существенно зависит от остаточной напряженности образцов. Если ветви 1 и Г при их продлении пересекаются, то ветви 2 и 2, соответствующие образцам с высокими остаточными напряжениями, практически параллельны. Независимость предельной амплитуды
от среднего напряжения цикла характерна и для других видов соединений с высокими остаточными напряжениями. При этом для инженерных расчетов параллельностью ветвей диаграммы ат, атах можно пользоваться вплоть до предела текучести материала.
Поскольку спектр действующих на вагон сил весьма широк — от больших, редко возникающих в эксплуатации сил, до сравнительно меньших, прикладываемых сотни миллионов раз, наряду с постоянно действующей или относительно редко изменяющейся статической нагрузкой при расчете вагона приходится руководствоваться несколькими критериями оценок: по допускаемым напряжениям, допускаемым запасам статической прочности; запасам выносливости; требуемой долговечности (техническому ресурсу), а также по запасам устойчивости и допускаемым деформациям (прогибам). _ Допускаемые напряжения в случае учета действия наибольших расчетных сил принимают весьма высокие — до 0,85—0,9 предела текучести материала.
В металлоконструкциях широко применяют термически обработанные стали: низкоуглеродистые, углеродистые, низколегированные. Термообработка повышает предел текучести, позволяет более эффективно использовать металлы однородного химического состава. Экспериментальные исследования(см. стр. 109) подтвердили отсутствие, в большинстве случаев, отрицательного влияния мягкой прослойки на несущую способность при статических нагрузках. Это обстоятельство является существенно важным при рекомендации применения сварных соединений в термообработанных металлах. Некоторый эффект достигают применением механической обработки сварных соединений методом их наклепа, путем обдувки дробью или обработкой пучком проволоки (метод ЦНИИТМАШа).
Следовательно, в стыковых соединениях низкоуглеродистой стали все дискретные шлаковые включения (см. табл. 2) при наличии усиления шва и проплава влияния на прочность не оказывают. Шлаковые включения, так же как и поры, начинают снижать выносливость при коэффициенте концентрации формы шва Рис> 15. окисные включения в стыковом шве Сф=1, Т. е. В СТЫКОВЫХ АМгб, автоматическая многослойная сварка в швах, у которых полно- аргоне с присадкой АМгб
стью снято усиление шва
Назначение термообработки сварных конструкций определяется требованиями восстановления свойств разных зон соединения и снятия сварочных напряжений для обеспечения стабильности размеров изделия. В табл. 1 учитывается первое требование, согласно которому узлы из низкоуглеродистой стали толщиной до 36 мм и из аустенитных сталей, работающие при температуре ниже 500 °С, термообработке можно не подвергать. Если изделия из аустенитных сталей (при толщине свариваемых элементов более 10 мм) предназначены для работы выше 500 °С, то целесообразно вводить после сварки аустенитизацию. Это требование не относится к таким сла-бонагруженным узлам, как камеры сгорания, которые могут эксплуатироваться в исходном после сварки состоянии.
282
Паровые и газовые турбины
Няемых процессов. Большое повышение производительности дает способ, при котором конец каждой трубы пропускают через отверстия в трубной доске так, чтобы торец трубы находился примерно в плоскости трубной доски. Торцы труб закрывают пробками, а затем на поверхности трубной доски наплавляют прямолинейные сварные швы, проходящие через торцы закрепленных труб и покрывающие полностью площадь каждой трубы. Пробки выполняют из стекла типа «пирекс» или из аналогичного материала, который не прилипает к металлу трубной доски и трубы при сварке. После сварки пробки легко удаляют при незначительном ударе или разрушают, а концы приваренных труб прочищают. Этот процесс легко автоматизируется, при этом возможно значительное повышение
14. Вариант выполнения соединения труб над зеркалом трубной доски:
|