Влияние дефектов на работу сварных конструкций

 

Наличие дефектов в сварных соединениях может существенно влиять на работу сварных конструкций. Степень этого влияния зависит от свойств свариваемых материалов и видов нагрузок, при которых работает рассматриваемая конструкция, от величины остаточных напряжений и наличия концентраторов напряжений, от агрессивности среды и температуры, от формы и величины самих дефектов, а также места их расположения.

Дефекты округлой или неправильной формы, но с плавными очертаниями, оказывают меньше воздействие на снижение эксплуатационных свойств сварных соединений, чем при наличии дефектов с острыми очертаниями. Особенно опасны трещины и трещиноподобные дефекты- непровары, подрезы, окисные включения.

Такие дефекты даже при статических нагрузках могут стать очагами хрупких разрушений. Существенное значение при этом имеют свойства основного металла и температурный режим, при котором эксплуатируется сварная конструкция. В конструкциях, работающих в условиях естественно низких температурах (до 60°С), материал сварного соединения углеродистых и значительной части низколегированных сталей обладает относительно большим запасом вязкости. Разрушение напряжения в этом случае превышают предел текучести материала, а сами разрушения имеют вязкий характер. С дальнейшим понижением температуры вязкость материала уменьшается, и хрупкое разрушение может возникнуть даже при низких напряжениях и относительно малых размерах начальных дефектов.

Механизм разрушения при статических нагрузках принято связывать с изменением локальных механических свойств в зонах дефектов. Причиной этих изменений может являться деформационное старение, а также повышение хрупкости металла сварных соединений вследствие обогащения его водородом и повышения содержания углерода. Явления деформационного старения могут наблюдаться в областях пластических деформаций, возникающих в зонах дефектов при остывании или при повторных нагревах металла шва, а также при предварительных нагружениях, когда в вершинах концентратов напряжений развиваются пластические деформации, в несколько раз превышающие общие. В зонах повышенных пластических деформаций во много раз возрастает поглощаемость водорода сталью, что вызывает водородную хрупкость. Повышение содержания углерода на поверхностях резов, выполненных воздушно-дуговой резкой угольным электродом, происходит за счет поверхностного науглероживания и вследствие диффузии углерода из глубинных слоев к поверхности реза. Такое явление наблюдалось на примере, при выборке корня шва с помощью воздушно-дуговой резки угольным электродом сварных соединений шаровых резервуаров из стали 09Г2С толщиной 34мм. Образовавшиеся при этом в областях повышенного содержания углерода первичные дефекты в виде поверхностных надрывов (мелких трещин) под влиянием остаточных напряжений развивалась впоследствии во внутренние трещины значительной величины, распространявшиеся под углом 45 °и выходящие в некоторых случаях на поверхность основного металла.

Итак, наиболее опасными дефектами при статических нагрузках являются трещины и им подобные дефекты- непровары, подрезы. Поры и шлаковые включения с округлыми границами становятся опасными только в случаях, когда они значительно уменьшают рабочее сечение.

При динамических нагрузках безусловную опасность представляют дефекты- концентраторы, которые значительно снижают предел выносливости, - непровары, подрезы и, конечно трещины. Их влияние усугубляется наличием остаточного водорода в металле шва. Поэтому сварные соединения конструкций, работающих, в условиях динамического воздействия следует выполнять сварочными материалами, обеспечивающими низкое содержание водорода в металле шва.

Столь же отрицательно на пределе выносливости сказывается наличие поля растягивающих остаточных напряжений. Дефекты округлой формы влияют на прочность сварных соединений в меньшей степени, но при определенных условиях поры и шлаковые включения, не опасные при статических нагрузках, могут вызывать преждевременные усталостные разрушения.

Так, если поры находятся внутри длинного продольного шва, имеющего остаточные растягивающие напряжения, близкие к предельным, то даже та небольшая концентрация напряжений, которая создается, может, оказаться критической и вызвать преждевременное усталостное разрушение.

Отрицательное влияние на работу сварных соединений оказывают дефекты в виде неметаллических включений, которые снижают пластические свойства металла шва.

 

Вопросы по теме:

 

1) Назовите вспомогательные устройства, применяемые при ВИК на месте производства

работ;

2) Требования к освещенности контролируемых поверхностей;

3) Какими службами проводится подготовка контролируемых поверхностей при ВИК?

4) Чему равна зона зачистки кромок деталей под все виды дуговой, газовой и контактной

сварки?

5) Чему равна зона зачистки кромок деталей под электрошлаковую сварку?

6) Чему равна зона зачистки кромок деталей угловых соединений труб?

7) Чему равна зона зачистки стального подкладного остающегося кольца?

8) Назовите типы дефектов, выявляемые при входном контроле сварных труб?

9) В каких документах указывается объем визуального и измерительного контроля?

10) Какие параметры необходимо контролировать при подготовке деталей под сварку?

11) Какие параметры необходимо контролировать при сборке деталей под сварку?

12) Дайте определение дефекту типа «непровар»?

13) Причины возникновения непроваров?

14) Дайте определение дефекту типа «трещина»?

15) Причины возникновения горячих трещин;

16) Причины возникновения холодных трещин;

17) Причины образования дефектов типа «наплыв»?

18) Причины образования дефектов типа «прожог»?

19) Причины образования дефектов типа «кратер»;

20) По происхождению дефекты подразделяются на …