Енергетичний портал

Зварна конструкція і зварні з'єднання в процесі експлуатації зазнають дію різних навантажень і спричинених зусиль: зовнішніх (вага, тиск, сила тяги та ін) і внутрішніх (зміна розмірів металу при нагріванні й охолодженні, зміна структури тощо). Зовнішні навантаження можуть бути: статичними (т: тобто постійними), динамічними (тобто змінними за величиною, напрямку і тривалості дії) і ударними. Найбільш небезпечними для міцності конструкції є динамічні та ударні навантаження.

Динамічні знакозмінні навантаження називають вібраційними. Вони викликають поступове зниження міцності металу (т.е.усталость), що призводить до руйнування конструкції при більш низьких навантаженнях.

Внутрішні зусилля зазвичай виникають і наростають поступово, часто залишаючись постійними за величиною і напрямком дії. Вони не є небезпечними, якщо не виходять за межі, дозволені для даної конструкції і визначаються її розрахунком на міцність.

Деформацією називається зміна форми і розмірів твердого тіла під дією зусилля. Якщо форма тіла відновлюється після припинення дії сили, то деформація є пружною. Якщо тіло не приймає первинної форми, то говорять, що вона дістала залишкову або пластичну деформацію. Залишкові деформації зазвичай бувають у тел малоупругіх (пластичних) або при додатку до тіла дуже великого зусилля.

Величина деформації визначається величиною діючого зусилля. Чим більше зусилля, тим більше що викликається ним деформація. Про величину зусилля судять також за напругою, що дане зусилля викликає в тілі.

Напругою називається сила, віднесена до одиниці поверхні або до одиниці площі поперечного перерізу тіла.
Напруга, при якому відбувається руйнування зразка під дією розтягуючого зусилля, називається тимчасовим опором розриву. Напруга, при якому метал продовжує збільшуватися (як би «тече») при постійній величині розтягуючого зусилля, називається межею плинності; він завжди менше тимчасового опору. Для низько-і середньовуглецевого сталей межа плинності 25-30 кгс/мм2, тимчасовий опір 42-45 кгс/мм2.

Напруження розтягу умовно вважають позитивними і позначають знаком (), а напруги стиснення - негативним (-).

У зварних швах і з'єднаннях при роботі конструкції можуть виникати всі описані вище види напружень, залежно від характеру діючих навантажень. Найбільш часто з'являються напруги розтягування і зрізу, які доводиться враховувати в першу чергу при розрахунку зварних швів на міцність.

Ударне додаток навантаження збільшує її дію на метал і підвищує величину викликаних нею напруг.
Для виробів, що піддаються дії ударних навантажень, повинні застосовуватися нехрупкіе (в'язкі) метали. Опірність металу ударної навантаження характеризується ударною в'язкістю, яка виражається роботою в кілограм-сила-метрах, що припадає на 1 кв. см перетину зразка і що викликає його злам при ударі падаючим вантажем.

Зварні з'єднання, що працюють при знакозмінних чеський навантаженні, піддаються випробуванню на втомних міцність. Для цього використовуються спеціальні машини, в яких зразок велике число разів (циклів) піддається дії то що розтягують, то стискаючих навантажень до руйнування. Напруга, при якому відбувається руйнування, називається межею втоми. Головною причиною зниження втомної міцності зварних з'єднань є концентрація (зосередження) напруг. Напруження можуть концентруватися в окремих місцях зварних з'єднань.

Причинами концентрації напружень є:

1. Дефекти швів - гострий надріз, непровари, тріщина і інші, розташовані впоперек дії розтягуючих напруг.
2. Неправильні обриси зварного шва, наприклад, шви з великою опуклістю і неплавним переходом від наплавленого
металу до основного.
3. Нераціональна конструкція зварних з'єднань (наприклад, велике число близько розташованих швів, що утворюють жорсткий контур; наявність отворів, що входять кутів або відсутність плавних переходів між сполучаються елементами і перерізами в зоні дії високих напруг і ін).

У місцях концентрації напружень сумарна величина їх може перевищити тимчасовий опір розриву наплавленого металу, що викличе початок руйнування зварного шва, а в окремих випадках призводить до руйнування зварної конструкції в цілому.