Остаточные сварочные напряжения и причины их возникновения. Температурный цикл сварки как источник возникновения остаточных напряжений, страница 27

В работе И. В. Кудрявцева и Л. М. Розенман [50] показано, что для полного снятия остаточных напряжений с любым распределением их по поперечному сечению стержня необходимо приложить к нему нагрузку не меньше РТ, т. е. нагрузку, соответствующую пределу текучести. Однако полное снятие остаточных  напряжений при  приложении  силы Рт будет происходить только в стержнях из не-упрочняемой стали. Если же материал способен упрочняться, то произойдет лишь частичное снятие напряжений, причем знаки оставшейся части напряжений в соответствующих зонах стержня будут такими же, так и до его нагружения. На основании этих рассуждений делается вывод о том, что остаточные напряжения в известной мере могут сохраняться в изделиях даже после того, как эти изделия нагружены до предела текучести или даже несколько выше.

Исследования X. Бюлера [12] подтвердили положение о том, что полное снятие остаточных напряжений достигается только в тех случаях, когда величина внешней нагрузки вызывает напряжения, значительно превосходящие предел текучести данного материала (фиг. 44). Опыты проводили на образцах хромомолибденовой стали диаметром 50 мм. Полное снятие остаточных напряжений произошло при напряжении 7230 кг/см², что гораздо выше предела текучести данного (материала, равного 6370 кг/см². Приложение нагрузки, вызывающей напряжение, равное пределу текучести, приводило лишь к частичному снятию остаточных напряжений.

Исследованиями снятия остаточных напряжений, появляющихся в процессе сварки, занимался целый ряд ученых в Советском Союзе и.за рубежом. Приведем некоторые данные, полученные ими.

Г.А.Николаев провел серию опытов по снятию остаточных напряжении в пластинках с наплавленным на кромку валиком и в сварных балках путем приложения к ним растягивающей нагрузки [70]. В результате опытов был сделан вывод о том, что после приложения нагрузки, вызывающей напряжения порядка 2300 кг/см², остаточные сварочные напряжения почти совершенно исчезают.

Результаты, аналогичные полученным Г. А. Николаевым, были отмечены Д. Нортоном. Полученные ими эпюры приведены на фиг. 45, где даны кривые падения остаточных напряжений в зависимости от величины приложенной внешней нагрузки.

Е. О. Патан ■ с сотрудниками, также изучавшие влияние продольной деформации на величину остаточных сварочных напряжений, получили при нагрузке, дающей напряжения выше предела текучести, почти полное снятие остаточных напряжений (см. фиг. 22; пунктирная линия) [75].

В мостоиспытытельной лаборатории МИИТа Г. К. Евграфов и П. В. Мальцев также проводили испытание сварных соединений на снятие в них остаточных напряжений путем приложения силовой нагрузки [30]. Испытания проводили на сварных элементах Н-образного профиля, эпюры остаточных напряжений в сечении которых приведены на фиг. 26. Показано, что в зависимости от увеличения напряжений, вызванных внешней нагрузкой, происходит уменьшение остаточных напряжений. Результаты экспериментов приведены на фиг. 46.

Однако, несмотря на эффективность этого метода, отмечаются существенные недостатки, ограничивающие его применение на практике. Во-первых, исчерпывание способности к пластической деформации сварного соединения, а следовательно, ухудшение его пластических свойств. Это положение можно проиллюстрировать схемой снижения предела упругого сопротивления образца под влиянием остаточных напряжений (фиг. 47), приведенной Л. А. Гликманом [24]. Во-вторых, необходимость применения продольных нагружений, так как деформация изгиба, как показывают опыты, никакой пользы не приносит. Во, многих случаях применительно к реальным конструкциям осуществление таких нагружений затруднительно, а иногда просто невозможно.