При переходе на более прочные стали наблюдается дальнейшее увеличение пределов выносливости, хотя отношения их значений к пределам выносливости основного металла заметно снижаются (табл. 4).
В меньшей степени после дуговой обработки повышают выносливость соединения с угловыми Швами (табл. 4). Разрушение их, так же как и после механической зачистки, начинается от корня шва. В корне шва создается примерно такая же концентрация напряжений, как и по линии сплавления у кромки шва. Этим обстоятельст-
Усталость сварных соединений
вом и объясняется сравнительно небольшая эффективность электродуговой и механической обработок угловых швов.
В ряде опытов наблюдалось повышение выносливости при переходе на удлиненные косые швы ( 5). Так, например, балки с пря-
Косые стыковые и лобовые швы
Сварные соединения деталей второй степени ответственности. Замена заклепочных соединений сваркой без существенного изменения конструкции не приводит к увеличению усталостной прочности рамы. Сварные точки для крепления поперечин к лонжерону, выполняемые либо контактной сваркой, либо дуговой сваркой,.
Автомобили
являются примерно такими же концентраторами напряжений, какими являются отверстия, пробиваемые для заклепочного соединения.
Наиболее высокая усталрстная прочность применительно к конструкции сварной рамы достигнута применением стали 10Г2Б. Близкие показания по выносливости имеет разработанная также Укр-НИИМЕТ сталь 15ГЮТ.
Сварная рама:
Внешней нагрузки и остаточных. При некотором значении этой суммы кривая превращается в прямую, параллельную оси абсцисс. Это значение напряжений называют «пороговым». Напряжения ниже «порога» не вызывают растрескивания, независимо от продолжительности действия.
ГЛАВА IV
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОД СТАТИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ
1. ВЫБОР СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Практика подтвердила, что оптимальными соединениями при дуговой и контактной сварке являются стыковые. Современные -контактные машины позволяют осуществлять сварку элементов различных профилей и размеров; однако контактная сварка экономична и целесообразна преимущественно для серийных конструкций. Дуговая сварка рациональна в серийном и единичном производстве.
Такой нагрев надежно обеспечивал перераспределение остаточных напряжений. Вместо высоких растягивающих остаточных напряжений в соединении создавались сжимающие остаточные напряжения, а растягивающие остаточные напряжения «переносились» в зону нагрева, не имевшую концентраторов напряжений. После местного нагрева пластины толщиной 10 мм и шириной 130—200 мм с приваренными планками и продольными ребрами повышали долговечность при асимметричном цикле (amin=3,8 -т- 4,4 кгсмм2 и 0max= 15,0 17,0 кгсмм2) до 7 раз.
При расположении сварных соединений вне зоны действия максимальных нагрузок, .требования к их прочности могут быть понижены. В этом случае допускается сварка не по всему сечению (например, соединение лопастей рабочего колеса с нижним ободом) или выполнение сварки электродами аустенитного класса без подогрева и последующей термообработки; по прочностным характеристикам такие сварные соединения уступают основному металлу. Чаще всего электроды аустенитного класса применяют на деталях из высокопрочных нержавеющих сталей при выполнении ремонтных работ в условиях ГЭС.
Выбор методов сварки для изготовления основных деталей турбин определяется следующими особенностями их производства:
индивидуальный или мелкосерийный выпуск деталей;
Предел выносливости образцов говыми швами после повысился на 70%.
Переход от точечного к линейному обжатию может расширить возможность этого способа. Он мог бы найти применение в стыковых соединениях и в соединениях с лобовыми швами. Однако способ обжатия металла на большой длине не рассматривался Гернеем. В данном случае он приближается к способу упрочнения металла поверхностным пластическим деформированием и отличается от него тем, что вблизи сое динения обработке подвергают только узкую полоску металла, а не все соединение.
В случае образования холодных трещин эффективными являются сопутствующий подогрев и отпуск непосредственно после окончания сварки. В некоторых случаях достаточной является проковка для создания сжимающих напряжений.
В случае коррозионного растрескивания положительными мероприятиями являются последующий отпуск или проковка для снижения растягивающих остаточных напряжений.
ГЛАВА VII
ДЕФЕКТЫ СВАРКИ И ПРОЧНОСТЬ
1. ОЦЕНКА ДЕФЕКТОВ
3. Прочность сварных соединений при статическом нагружений
к полке основного несущего элемента, работающего на изгиб, присоединяется стыковым швом надставка прямоугольной формы, то Сэ = 3,8 -г- 4,0; если же имеется плавный радиусный переход от надставки к полке, то Кэ = 2,0 2,2. Присоединение к основной трубе, работающей на изгиб, перпендикулярно соединительного элемента угловым швом снижает предел выносливости втрое по сравнению с несварной трубой. Как свидетельствуют испытания сварных узлов, проведенные рядом авторов [23], соединение через приставки с плавными переходами между элементами конструкций более рационально, чем непосредственная сварка встык.
Чтобы уменьшить сечение, в местах присоединения раскосов делают вставки большей толщины и высоты по сравнению с поясным листом ( 6, в). Широкие возможности снижения величины Къ имеются при соединении через косынки ( 6, г — и). При конструкции по 6, г Къ = 1,4 -f- 2,2; 6, д, е, — Кь = 1,6 2,2; 6, ж, з — Къ = 2,0 -г- 3,6; 6, и — Къ = 1,4 -г- 2,2.
Известно, что применение угловых профилей при обычных конструктивных схемах не дает возможности использовать высокие механические свойства сталей повышенной и высокой прочности из-за резкого снижения допускаемых напряжений по условиям обеспечения общей и местной устойчивости стержней. Благодаря более выгодным геометрическим характеристикам трубчатых стерж
248
Подъемно-транспортные машины
Чдсти котлов, эксплуатирующихся в условиях ползучести при температурах выше 450—500° С, применяют ограниченно сваривающиеся теплоустойчивые хромомолибденованадиевые и высокохромистые стали. Используемые при температурах выше 550° С в условиях ползучести как жаропрочные и при более низких температурах как нержавеющие аустенитные стали относятся к группе хорошо сваривающихся сталей.
Требования к свойствам материалов определяют условиями их работы. При выборе материала и технологии изготовления крупногабаритных сосудов с толщиной стенки свыше 20—30 мм для работы при высоких температурах необходимо учитывать не только их надежность в эксплуатационных условиях, но и отсутствие хрупких разрушений во время изготовления и гидравлических или других испытаний.
|