Вплив дефектів на міцність зварних з'єднань
Вплив дефектів на міцність зварних з'єднань. Вплив дефектів на механічні властивості зварних з'єднань визначається величиною і формою дефектів, частотою їх повторення, матеріалом конструкції, умовами експлуатації і характером навантаження. Тому наявність дефектів в зварних з'єднаннях ще не означає втрату їх працездатності. Але дефекти можуть істотно знижувати працездатність конструкцій і при певних умовах призвести до їх руйнування. Отже, для визначення надійності зварних конструкцій і встановлення вимог, що пред'являються до якості зварних з'єднань, необхідно мати дані про вплив найбільш ймовірних дефектів на міцність з'єднань. Найбільшу небезпеку для конструкцій представляють внутрішні дефекти, так як їх треба виявити, не руйнуючи зварного з'єднання.
У конструкціях, що працюють при статичних і динамічних навантаженнях, одні і ті ж дефекти неоднаково впливають на зварні з'єднання. При статичному навантаженні основний вплив на міцність конструкцій, що працюють при температурах до -60 ° С, надає відносна величина дефекту за умови, що матеріал зварного з'єднання має великий запас пластичності. При більш низьких температурах міцність характеризується інтенсивністю напружень в зоні дефекту. При динамічних навантаженнях міцність зварних з'єднань визначається їх опором втомним напруженням. Підрізи, пори, шлакові включення і непровари знижують довговічність конструкцій, будучи причинами освіти концентрації напружень. Тріщини будь-якої величини, як правило, не допускаються в зварних з'єднаннях, так як сприяють концентрації внутрішніх напружень, легко поширюючись при цьому в глиб металу.
Ступінь впливу підрізів на міцність від утоми залежить від глибини підрізу, величини залишкової напруженості і виду зварного з'єднання. Так, у трубопроводів для горючих, токсичних і зріджених газів не допускаються підрізи в місцях переходу зварного шва до основного металу глибиною більше 0,1 товщини стінки труби, по не більше 1 мм. На одному стику допускається підріз загальною протяжністю не більше 30% довжини шва. Зварні стики трубопроводів, що працюють при умовному тиску від 10 до 100 МПа (від 100 до 1000кгс / см2) і температурі від -50 до + 5ю ° с, бракують при наявності підрізів в місцях переходу від шва до основного металу довжиною понад 20% протяжності шва при зовнішньому діаметрі до 159 мм і довжиною понад 100 мм при зовнішньому діаметрі понад 159 мм. Крім того, зварні стики трубопроводів бракують при Подрєзов глибиною більше 5% при товщині стінки до 10 мм і глибиною понад 1 мм при товщині стінки більше 10 мм. Сумарний вплив підрізу і збільшення розтягують залишкових напруг може привести до зниження межі витривалості вдвічі.
Пори є причинами втомних руйнувань в кутових, стикових і в поперечних швах (по відношенню до діючої навантаженні) з високими розтягують залишковими напруженнями. Тому в зварних швах трубопроводів високого тиску не допускаються одиночна пора, суцільна ланцюжок або сітка пір (незалежно від довжини і площі) розміром більше 5% товщини стінки труби при її товщині до 20 мм і понад 1 мм при більшій товщині і наявності двох і більше часу на 100 мм зварного шва У напусткових з'єднаннях пори практично не впливають на їх витривалість. Негативний вплив на міцність зварювання з'єднань багатодітній родині і шлакові включення.
Непровар дуже впливає на ударну міцність металу зварних швів. За даними Інституту електрозварювання ім. Е. О. Патона, непровар в 10% товщини зварного з'єднання може наполовину знизити міцність від утоми, а непровар в 40-50% знижує межі витривалості стали в 2,5 рази-
Експлуатації зварних конструкцій показує, що зварювальні напруги і деформації в основному не знижують несучу здатність конструкцій. Але в деяких випадках зміна розмірів і форми зварної конструкції знижує її працездатність, псує зовнішній вигляд і навіть може призвести до руйнування. Так, викривлення поздовжньої осі елементів конструкцій, що працюють на стиск, місцеве випинання, грибоподібних полиць колон і балок можуть привести до втрати стійкості і руйнування всієї конструкції.
Існує загальна закономірність зниження міцності зварних конструкцій під дією ударного навантаження при наявності підрізів, пор, шлакових включень та непроварів. Види, кількість і розміри допустимих внутрішніх дефектів залежать від призначення конструкції.
У трубопроводів для горючих, токсичних і зріджених газів зварні шви бракують, якщо виявлені тріщини будь-яких розмірів і напрямків, свищі, сітки або ланцюжка пір, шлакові або інші сторонні включення, непровари в корені шва, межваліковие несплавлення. Крім того, бракують зварні, шви, мають непровар при односторонньому шві без подкладного кільця глибиною понад 10% товщини стінки труби (якщо вона не перевищує 20 мм) і глибиною понад 2 мм при товщині стінки понад 20 мм, а також бракують шви, мають поодинокі пори, включення вольфраму розміром понад 10% товщини стінки (якщо товщина не перевищує 20 мм) і розміром більше 2 мм (якщо товщина стінки понад 20 мм) в кількості більше трьох на кожні 100 мм шва.
Приблизно такими ж є бракувальні ознаки для трубопроводів високого тиску.
У зварних з'єднаннях сталевих конструкцій промислових і цивільних будівель і споруд допускаються непровари по перерізу швів у з'єднаннях, доступних зварюванні з двох сторін глибиною до 5% товщини металу, але не більше 2 мм при довжині непровару не більше 50 мм і загальною довжиною ділянок непровару не більше 200 мм на 1 м шва. Крім того, можливі непровари в з'єднаннях, доступних зварюванні з одного боку (без підкладок), глибиною до 15% товщини металу, якщо вона не перевищує 20 мм. Допускається сумарна величина непровару, шлакових включень та пір, розташованих окремо або ланцюжком, що не перевищує в перерізі при двосторонній зварці 10% товщини зварюваного металу, але не більше 2 мм, і при односторонньому зварюванні без підкладок 15%, але не більше 3 мм.
